DE19704844B4

DE19704844B4 - Verfahren für eine Klimaanlage in Kraftfahrzeugen

Info

Publication number: DE19704844B4
Application number: DE19704844A
Authority: DE
Inventors: Georg Karter
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 1997-02-08
Filing date: 1997-02-08
Publication date: 2005-10-27
Anticipated expiration: 2017-02-09
Also published as: DE19704844A1

Abstract

Verfahren für eine Klimaanlage in Kraftfahrzeugen, die einen mit einer Kupplung (4) versehenen Kompressor (3) und einen mit dem Kompressor zusammenwirkenden und mit einem Temperatursensor (6) versehenen Verdampfer (5) aufweist und bei der die Kupplung des Kompressors durch ein elektronisches Steuergerät (1) zumindest in Abhängigkeit von der Verdampfertemperatur schaltbar ist, wobei das Steuergerät (1) eine Fehlererkennungseinheit (2) aufweist, die bei Vorliegen einer vorgegebenen Betriebsbedingung einen Sollwert (Tv soll) für die Verdampfertemperatur vorgibt, den Sollwert (Tv soll) mit dem durch den Temperatursensor (6) gemessenen Istwert (Tv ist) der Verdampfertemperatur vergleicht und eine Fehlererkennung (F) abspeichert, wenn die Abweichung des Istwerts (Tv ist) der Verdampfertemperatur von dem Sollwert (Tv soll) eine definierte Schwelle (S) überschreitet.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren für eine Klimaanlage in Kraftfahrzeugen nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Eine derartige Klimaanlage ist beispielsweise aus der DE 42 12 680 A1 bekannt. Diese bekannte Klimaanlage weist einen Lüftungskanal mit einer an der Zuströmseite angeordneten Aufnahmeöffnung für Frischluft oder Umluft auf. Über ein Gebläse in dem Lüftungskanal wird die aufgenommene Luft auf die Abströmseite des Lüftungskanals gefördert. Hinter dem Gebläse ist ein Verdampfer angeordnet. Der Verdampfer ist über Rohrleitungen mit einem Kompressor und weiteren Komponenten verbunden, die gemeinsam einen Kühlkreislauf bilden. Üblicherweise ist die Antriebswelle des Kompressors über eine steuerbare Kupplung mit der Brennkraftmaschine verbunden.

Zum weiteren technischen Hintergrund wird beispielsweise auf die DE 42 12 680 A1 und die DE 195 22 666 A1 hingewiesen.

Bei derartigen Klimaanlagen wird üblicherweise der Kältekreis mittels eines Steuergeräts geregelt, das die Kompressorkupplung u. a. in Abhängigkeit von der Verdampfertemperatur ein- und ausschaltet. Die Steuerung des Ein- und Ausschaltens der Kompressorkupplung richtet sich sowohl nach Komfortfunktionen, wie z. B. das Erreichen einer optimalen Innenraumtempera tur, als auch nach Schutzfunktionen, wie z. B. die Verhinderung der Verdampfervereisung.

Insbesondere zur Verhinderung der Verdampfervereisung wird üblicherweise die Verdampfertemperatur auf den durch die Vereisungsgefahr gegebenen Minimalwert von ca. 1 °C gesteuert. An dem von einem Kältemittel durchströmten Verdampfer einer Fahrzeug-Klimaanlage schlägt sich bekanntermaßen Feuchtigkeit nieder, die in dem den Verdampfer durchströmenden Luftstrom enthalten ist. Dieser Effekt wird im sog. „reheat"-Betrieb einer Klimaanlage dazu genutzt, die in den Fahrzeuginnenraum eintretenden Luftmassen zu trocknen. Nähert sich jedoch die Temperatur der den Verdampfer durchströmenden Luft aufgrund niedriger Umgebungstemperaturen dem Gefrierpunkt von Wasser (0°C), so wird bei bekannten Klimaanlagen der Kältemittelkreislauf durch Ausschalten des Kompressors bzw. der Kompressorkupplung unterbrochen, um ein Vereisen des Verdampfers zu verhindern. Ein vereister Verdampfer würde zum einen ein freies Durchströmen der Luft verhindern und könnte darüber hinaus Komponenten des Kältemittelkreislaufes schädigen.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, die bekannten Klimaanlagen derart zu verbessern, daß Fehler im Kältemittelkreislauf frühzeitig erkannt werden, um insbesondere die Schutzfunktionen zur Verhinderung einer Beschädigung der Klimaanlagenkomponenten zu gewährleisten. Gleichzeitig soll aber auch bereits eine Verschlechterung der Kälteleistung, z. B. durch eine undichte oder schlecht befüllte Klimaanlage, frühzeitig erkannt werden.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Erfindungsgemäß weist das vorzugsweise elektronische Steuergerät der Klimaanlage eine Fehlererkennungseinheit auf, die bei Vorliegen einer vor gegebenen Betriebsbedingung einen Sollwert für die Verdampfertemperatur vorgibt, den Sollwert mit dem durch den Temperatursensor gemessenen Istwert der Verdampfertemperatur vergleicht und eine Fehlererkennung abspeichert, wenn die Abweichung des Istwerts der Verdampfertemperatur von dem Sollwert eine definierte Schwelle überschreitet.

Die Erfindung geht von einer Klimaanlage mit einem elektronischen Steuergerät aus, das eine Vielzahl von Betriebsparametern als Eingangssignale erhält. Für die Vorgabe des Sollwerts und den Vergleich des Istwerts mit dem Sollwert der Verdampfertemperatur kann beispielsweise die Betriebsbedingung „Leerlaufbetrieb" vorgegeben werden, deren Vorliegen insbesondere über die Brennkraftmaschinendrehzahl als ein vom Steuergerät erfaßter Betriebsparameter erkannt werden kann. Eine vorgegebene Betriebsbedingung kann jedoch auch durch mehrere Betriebsparameter definiert werden, wie z. B. sowohl durch einen definierten Brennkraftmaschinendrehzahlwert als auch durch einen definierten Außentemperaturwert. Der Sollwert für die Verdampfertemperatur bei Vorliegen einer vorgegebenen Betriebsbedingung kann beispielsweise für jedes Fahrzeug empirisch ermittelt und im elektronischen Steuergerät als Festwert abgespeichert werden.

Wurde erfindungsgemäß eine Fehlererkennung im Steuergerät abgespeichert, da die Abweichung des Istwertes der Verdampfertemperatur von dem Sollwert eine definierte Schwelle, vorzugsweise ca. 5°C, überschritten hat, kann diese Abspeicherung der Fehlererkennung beispielsweise zum Setzen einer Warnlampe führen oder in der Werkstatt durch übliche Testgeräte für diagnosefähige Steuergeräte in Kraftfahrzeugen bei einer Inspektion abgefragt werden. Somit ist eine Früherkennung bereits kleinerer Fehler im Kältemittelkreislauf und somit eine Verhinderung größerer Schäden oder Fehlfunktionen möglich.

Die Gegenstände der Unteransprüche sind vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.

Um die Genauigkeit einer erfindungsgemäßen Fehlererkennung zu erhöhen, wird der Sollwert gemäß Patentanspruch 2 vorzugsweise in Abhängigkeit von mehreren die Verdampfertemperatur beeinflussenden Betriebsparametern bestimmt. Eine derartige komplexere Bestimmung des Sollwerts wird vorzugsweise mittels im Steuergerät abgespeicherter Kennlinien oder Kennfelder bestimmt.

Die Sollwertbestimmung gemäß Patentanspruch 3 stellt eine Vereinfachung gegenüber der Sollwertbestimmung gemäß Patentanspruch 2 dar, da eine empirische Ermittlung der jeweils fahrzeugspezifischen Sollwerte und deren Speicherung in Kennlinien oder Kennfeldern nicht notwendig ist. Allerdings geht eine Sollwertbestimmung gemäß Patentanspruch 3 von einer zunächst intakten Klimaanlage aus. Eine Fehlererkennung ist erst dann möglich, wenn sich nach der Bestimmung des Sollwertes durch den bei der vorgegebenen Betriebsbedingung erstmals erfaßten Istwert der Verdamfpertemperatur eine Abweichung dieser Sollwerttemperatur von später erfaßten Istwerten ergibt. In einer Weiterbildung dieser Erfindung ist jedoch auch eine Kombination der Sollwertbestimmung gemäß den Patentansprüchen 2 und 3 möglich.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist der Gegenstand des Patentanspruchs 4. Hiernach wird die Häufigkeit der Fehlererkennung abgespeichert. Dadurch wird festgestellt, ob ein Fehler der Klimaanlage dauerhaft vorliegt oder nur einmal sporadisch erfaßt wurde. Entsprechend der Häufigkeit der Fehlererkennung können unterschiedliche Maßnahmen in der Werkstatt vorgenommen werden.

Durch diese erfindungsgemäße Klimaanlage werden insbesondere bereits langsame Verschlechterungen der Kühlleistung bzw. der Komponenten der Klimaanlage, wie z. B. Lecks im Kühlkreislauf, so frühzeitig erkannt, daß Totalausfälle verhindert werden können. Die erfindungsgemäße Klimaanlage bietet auch in umwelttechnischer Hinsicht Vorteile, da bereits ein geringer Kältemittelverlust, der sich ebenfalls auf die Verdampfertemperatur auswirkt, erkannt wird.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Sie zeigt ein Steuergerät 1, dessen Ausgangsleitung zu einer Kupplung 4 eines Kompressors 3 führt. Der Kompressor 3 ist über Rohrleitungen und weitere hier nicht dargestellte Komponenten des Kühlkreislaufs mit dem Verdampfer 5 verbunden. Der Verdampfer 5 ist in einem Lüftungskanal 11 angeordnet. Der Lüftungskanal 11 weist eine Zuströmöffnung 9 zur Aufnahme von Frischluft (F) oder Umluft (U) auf. Zur Auswahl von Umluft oder Frischluft ist eine hier nicht dargestellte Umluft/Frischluft-Weiche vorgeschaltet. An der Unterseite des Lüftungskanals 11 befindet sich die Abströmöffnung 10. Zwischen der Zuströmöffnung 9 und dem Verdampfer 5 ist ein Gebläse 7 angeordnet, über das die Luft in den Lüftungskanal 11 eingesaugt und über den Verdampfer 5 zur Abströmöffnung 10 gefördert wird.
An dem Verdampfer 5 ist ein Temperatursensor 6 angeordnet, durch den der Istwert T_{v ist} der Verdampfertemperatur erfaßt und als Eingangssignal an das Steuergerät 1 übermittelt wird. Das Steuergerät 1 erhält zusätzlich als Eingangssignale die Brennkraftmaschinendrehzahl n_M, die Außentemperatur T_A, den Spannungswert U_G des Gebläses 7 und die Position POS_U/F der in der Zeichnung nicht dargestellten Umluft/Frischluft-Weiche. Diese vier Eingangssignale sind Beispiele für erfaßbare Betriebsparameter, die die Verdampfertemperatur beeinflussen. Im Steuergerät 1 ist eine Fehlererkennungseinheit 2 enthalten, die ihrerseits einen Fehlerspeicher 8 aufweist.
Beispielsweise werden in Abhängigkeit von den vier Betriebsparametern „Brennkraftmaschinendrehzahl n_M,", Außentemperatur T_A", „Gebläse- Spannung U_G" und/oder „Weichen-Position POS_U/F" in Form von Kennfeldern der Sollwert T_{v soll} der Verdampfertemperatur vorgegeben. Zur Vereinfachung der Kennfelder kann dieser Sollwert T_{v soll} nur für eine vorgegebene Betriebsbedingung, z. B. Brennkraftmaschinenleerlaufbetrieb, der über die Brennkraftmaschinendrehzahl n_M festgestellt werden kann, abgespeichert und vorgegeben werden. Bei dieser oder einer anderen vorgegebenen Betriebsbedingung vergleicht die Fehlererkennungseinheit 2 den vorgegebenen Sollwert T_{v soll} mit dem erfaßten Istwert T_{v ist} der Verdampfertemperatur und speichert eine Fehlererkennung F im Fehlerspeicher 8 ab, wenn diese Abweichung größer als eine definierte Schwelle S ist. Weiterhin kann auch die Häufigkeit H der Fehlererkennung F im Fehlerspeicher 8 abgelegt werden. Die so im Fehlerspeicher 8 abgespeicherte Fehlererkennung F und Häufigkeit H sind beispielsweise mittels an das Steuergerät 1 anschließbaren Testgeräten abfragbar. Derartige Testgeräte sind in den Kraftfahrzeugwerkstätten üblich, da bereits eine Vielzahl von diagnosefähigen Steuergeräten in den meisten Kraftfahrzeugen vorhanden sind. Es ist jedoch auch möglich, durch Setzen einer Warnlampe im Kraftfahrzeug den Fahrer über den Fehler in der Klimaanlage zu informieren, wenn z. B. die Fehlererkennung F mit einer vorgegebenen Häufigkeit H im Fehlerspeicher 8 vorliegt.

Claims

Verfahren für eine Klimaanlage in Kraftfahrzeugen, die einen mit einer Kupplung (4) versehenen Kompressor (3) und einen mit dem Kompressor zusammenwirkenden und mit einem Temperatursensor (6) versehenen Verdampfer (5) aufweist und bei der die Kupplung des Kompressors durch ein elektronisches Steuergerät (1) zumindest in Abhängigkeit von der Verdampfertemperatur schaltbar ist, wobei das Steuergerät (1) eine Fehlererkennungseinheit (2) aufweist, die bei Vorliegen einer vorgegebenen Betriebsbedingung einen Sollwert (Tv soll) für die Verdampfertemperatur vorgibt, den Sollwert (Tv soll) mit dem durch den Temperatursensor (6) gemessenen Istwert (Tv ist) der Verdampfertemperatur vergleicht und eine Fehlererkennung (F) abspeichert, wenn die Abweichung des Istwerts (Tv ist) der Verdampfertemperatur von dem Sollwert (Tv soll) eine definierte Schwelle (S) überschreitet.
Verfahren für eine Klimaanlage nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sollwert (Tv soll) in Abhängigkeit von mindestens einem die Verdampfertemperatur beeinflussenden, durch das Steuergerät (1; 2, 8) erfaßbaren Betriebsparameter (T_A, n_M, U_G, POS_U/F) bestimmt wird.
Verfahren für eine Klimaanlage nach Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Sollwert (Tv soll) der bei einem ersten Vorliegen der vorgegebenen Betriebsbedingung erfaßte Istwert (Tv ist) der Verdampfertemperatur ist.
Verfahren für eine Klimaanlage nach einem der Patentansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Häufigkeit (H) der Fehlererkennung (F) abgespeichert wird.