DE3829096C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Mikroprozessorsteuerung für eine Kraftfahrzeug-Klimaanlage gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

Ein gattungsgemäßes Verfahren bzw. eine Vorrichtung zur Durchführung eines solchen Verfahrens sind aus der US-PS 47 47 754 bekannt. Diese Druckschrift offenbart bereits eine Proportional/Integral/Differential-Mikroprozessorsteuerung bzw. -regelung, bei der jedoch die konstanten, abgespeicherten Werte normalerweise so gewählt werden, daß sich ein Kompromiß zwischen einer schnellen Annäherung an den zu regelnden Parameter einerseits und einer Unterdrückung von Regelschwingungen andererseits ergibt, was letztlich zur Folge hat, daß die bekannte Steuerung bzw. Regelung oder, genauer gesagt, das bekannte Verfahren zum Arbeiten mit einer Mikroprozessorsteuerung entweder zu langsam ist oder zu unerwünscht starken Regelschwingungen führt.

Bei der aus der US-PS 47 47 754 bekannten Klimaanlage mit einem mit variabler Förderleistung arbeitenden Taumelscheibenkompressor mit einem Magnetventil zur Änderung der Förderleistung wird eine Steuer- bzw. Regeleinheit verwendet, welche einen elektronischen Mikrocomputer bzw. Mikroprozessor umfaßt, wobei Temperatursensoren vorgesehen sind, um die Temperatur am Auslaß eines Verdampfers im Kältemittelkreislauf und die tatsächliche Temperatur in der zu klimatisierenden Fahrgastzelle des Fahrzeugs zu erfassen, wobei die Ausgangssignale der Sensoren der Steuereinheit zugeführt werden, welche ihrerseits entsprechende Steuersignale für das Magnetventil des Kältemittelkompressors erzeugt, um dessen Förderleistung zu regeln. Bei dieser bekannten Klimaanlage steuert die Steuereinheit das Magnetventil derart, daß eine PID-Regelung der den Verdampfer verlassenden gekühlten Luft oder der Temperatur in der zu klimatisierenden Fahrgastzelle erfolgt.

Wenn die Förderleistung eines mit variabler Förderleistung arbeitenden Kältemittelkompressors durch ein PID-Regelverfahren in der bekannten Weise geregelt wird, treten jedoch häufig große Regelschwingungen der Lufttemperatur auf der Auslaßseite des Verdampfers bzw. der Temperatur in der Fahrgastzelle auf, wobei Temperaturwerte auftreten, die deutlich über bzw. unter der gewünschten Temperatur liegen. Aufgrund der Regelschwingungen wird letztlich keine befriedigende Klimatisierung erreicht, und die schwankenden Temperaturen in der Fahrgastzelle werden von den Passagieren bzw. vom Fahrer als unangenehm empfunden.

Ausgehend vom Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, bei einem gattungsgemäßen Verfahren und einer Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens Regelschwingungen zu vermeiden und eine optimale Regelung der Klimaanlage auch bei wechselnden Betriebsbedingungen zu gewährleisten.

Diese Aufgabe wird bei einem gattungsgemäßen Verfahren gemäß der Erfindung durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Patentanspruchs 1 gelöst.

Es ist ein besonderer Vorteil des Verfahrens gemäß der Erfindung, daß ein erster Satz von konstanten Werten so ausgewählt werden kann, daß der Sollwert des zu steuernden bzw. zu regelnden Parameters, insbesondere der Sollwert einer gewünschten Temperatur in der Fahrgastzelle, schnell angenähert bzw. erreicht wird, während der zweite Satz von konstanten Werten so gewählt werden kann, daß Regelschwingungen unterdrückt werden, wobei die Umschaltung von dem ersten auf den zweiten Satz von konstanten Werten erfolgt, sobald der gewünschte Sollwert ausreichend weit angenähert ist. Regelschwingungen, wie sie bei den bekannten Klimaanlagen mit Prozessorregelung auftreten, können auf diese Weise zuverlässig vermieden werden.

Bezüglich der Vorrichtung wird die gestellte Aufgabe gemäß der Erfindung durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen von Oberbegriff und Kennzeichenteil des Patentspruchs 5 gelöst.

Es ist ein wichtiger Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung, daß die Förderleistung des Kompressors auch bei Änderung verschiedener Betriebsbedingungen in optimaler Weise an den jeweiligen Kühlleistungsbedarf angepaßt wird. Insgesamt wird erfindungsgemäß letztlich der Vorteil erreicht, daß praktisch unter allen auftretenden Bedingungen die gewünschte Temperatur in der Fahrgastzelle schnell erreicht und stabil beibehalten wird.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel einer nach dem erfindungsgemäßen Verfahren arbeitenden Klimaanlage ist der mit variabler Förderleistung arbeitende Kältemittelkompressor ein Taumelscheibenkompressor, der in einer Taumelscheibenkammer eine Taumelscheibenanordnung besitzt, mit deren Hilfe der Hub der Kompressionskolben in Abhängigkeit von dem Druckpegel in der Taumelscheibenkammer veränderbar ist, wobei die Förderleistungsverstelleinrichtungen ein Magnetventil umfassen, durch dessen Betätigung der Druck in der Taumelscheibenkammer veränderbar ist.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Zeichnungen noch näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein schematisches Blockschaltbild mit einem geschlossenen Kältemittelkreislauf einer Kraftfahrzeugklimaanlage mit einem mit variabler Förderleistung arbeitenden Taumelscheibenkompressor und Einrichtungen zur Steuerung der Förderleistungsverstelleinrichtungen des Kompressors zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens;

Fig. 2 einen Längsschnitt durch einen mit variabler Förderleistung arbeitenden Taumelscheiben- Kältemittel-Kompressor zur Verwendung in einer Kraftfahrzeugklimaanlage gemäß Fig. 1;

Fig. 3 ein Diagramm des zeitlichen Verlaufs der Lufttemperatur am Auslaß des Verdampfers einer nach dem erfindungsgemäßen Verfahren arbeitenden Klimaanlage;

Fig. 4 ein Flußdiagramm zur Erläuterung der Arbeitsweise des erfindungsgemäßen Verfahrens bei einer Vorrichtung zur Steuerung der Förderleistungsverstelleinrichtungen des Kompressors der Klimaanlage und

Fig. 5 ein Diagramm zur Erläuterung des zeitlichen Ablaufs der Betriebsartenumschaltung von der normalen Förderleistungsregelung auf eine Regelung zur Unterdrückung von Regelschwingungen bei dem Verfahren gemäß der Erfindung.

Im einzelnen zeigt Fig. 1 eine Kraftfahrzeugklimaanlage mit einem geschlossenen Kältemittelkreislauf, welcher eine äußere Kältemittelleitung 5 enthält, in der als Kältemittelkompressor mit variabler Förderleistung ein Taumelscheibenkompressor 2 liegt, der von der Brennkraftmaschine 1 des Kraftfahrzeugs angetrieben wird, wobei in Serie zum Kompressor 2 ein Kältemittelkondensator 6, ein Expansionsventil 7 und ein Verdampfer 8 angeordnet sind. Die äußere Kältemittelleitung 5 führt von einer Auslaßkammer 3 des Kompressors zu einer Ansaugkammer 4 desselben, und der Kondensator 6 ist mit der Auslaßseite des Kompressors 2 verbunden, um das komprimierte Kältemittel vom Auslaß des Kompressors zu kondensieren und das verflüssigte Kältemittel dem Expansionsventil 7 zuzuführen. Vom Auslaß des Expansionsventils 7 gelangt das Kältemittel in den Verdampfer 8, um die Luft zum Klimatisieren der Fahrgastzelle des Kraftfahrzeugs abzukühlen. Vom Auslaß des Verdampfers 7 wird das Kältemittel dann zur Ansaugseite des Kompressors 2 zurückgeführt. Dem Verdampfer 8 ist ein Gebläse 9 zugeordnet, mit dessen Hilfe die von dem Verdampfer 8 abgekühlte Luft in die Fahrgastzelle geblasen wird. Ein rohrförmiger Temperatursensor 10 ist zwischen dem Auslaß des Verdampfers 8 und der Ansaugseite des Kompressors 2 an einem Leitungsabschnitt 5a der Kältemittelleitung 5 angeordnet, um die Temperatur und den Druck des Kältemittels am Auslaß des Verdampfers zu erfassen und in Abhängigkeit von den Meßergebnissen das Ausmaß der Öffnung des Expansionsventils 7 zu steuern.

Wie am besten aus Fig. 2 deutlich wird, besitzt der Taumelscheibenkompressor 2 mit variabler Förderleistung eine mittels einer Taumelscheibe betätigte Kolbenanordnung zum Komprimieren des gasförmigen Kältemittels, wobei ein Magnetventil 11 als Förderleistungsverstelleinrichtung für den Kompressor 2 dient. Im einzelnen steuert das Magnetventil 11 den Druck Pc in einer Taumelscheibenkammer 12, in der sich eine Anordnung aus einer nicht drehbaren Taumelscheibe 14a und einer drehbaren Antriebsplatte 14b befindet, die von einer Antriebswelle 14c zu einer Drehbewegung antreibbar ist. Durch die Steuerung des Druckes Pc in der Taumelscheibenkammer 12 wird der Hub einer Anzahl von Kolben 13 verändert und damit der Anstellwinkel der Taumelscheibe 14a aus einer bezüglich der Achse der Welle 14a senkrechten Position in eine variable Schräglage, wodurch die Verdrängung bzw. die Förderleistung des Kompressors 2 geändert wird. Das Magnetventil 11 umfaßt ein Ventilelement zum Öffnen und Schließen von Kältemittelkanälen 15a und 15b zum Verbinden der Auslaßkammer 3 und der Taumelscheibenkammer 12 sowie einen Elektromagneten zum elektromagnetischen Verstellen des Ventilelements zwischen seiner Offenstellung und seiner Schließstellung in Abhängigkeit von der Erregung des Elektromagneten. Das Öffnen und Schließen der Kältemittelkanäle 15a und 15b ermöglicht die Regelung der Menge des unter hohem Druck stehenden gasförmigen Kältemittels mit dem Druck Pd, welches aus der Auslaßkammer 3 in die Taumelscheibenkammer 12 fließt, wodurch im Ergebnis die Regelung des Druckpegels Pc in der Taumelscheibenkammer 12 erreicht wird. Das Erregen und Entregen des Elektromagneten des Magnetventils 11 wird durch Regelung des Tastverhältnisses des Erregerstroms für die Erregerwicklung des Elektromagneten gesteuert. Einzelheiten bezüglich dieser Art der Regelung bzw. Steuerung finden sich in der US-PS 47 47 754, die sich mit der Regelung des Tastverhältnisses des Erregerstroms für die Erregerwicklung des Elektromagneten eines Magnetventils für einen Kompressor mit variabler Förderleistung befaßt.

Die Taumelscheibenkammer 12 steht ständig in Fluidverbindung mit einer Ansaugkammer 4, in der ein Druck Ps herrscht, und zwar über einen Kältemittelkanal 16, so daß Leckgas, welches aus den Kompressionskammern in die Taumelscheibenkammer 12 strömt, in die Ansaugkammer 4 entweichen kann, wodurch ein unkontrollierter Anstieg des Druckpegels in der Taumelscheibenkammer 12 vermieden wird.

Wie Fig. 1 weiter zeigt, ist das Magnetventil 11 des Kältemittelkompressors 2 mit einer Regel- bzw. Steuereinheit 17 verbunden, welche im wesentlichen eine zentrale Recheneinheit (CPU), einen Lesespeicher (ROM) und einen Speicher mit wahlfreiem Zugriff (RAM) umfaßt und dazu dient, festzustellen, ob bezüglich der Temperatur der an dem Verdampfer 8 vorbeiströmenden Luft Regelschwingungen auftreten. Die Steuereinheit 17 umfaßt ferner einen Schaltkreis, mit dessen Hilfe eine Umschaltung von dem normalen Förderleistungsregelbetrieb auf eine Betriebsart zur Unterdrückung von Regelschwingungen erfolgen kann. Weiterhin umfaßt die Steuereinheit 17 Einrichtungen zum Erfassen von Änderungen der Betriebsbedingungen der Klimaanlage, zu der der Kompressor 2 gehört, sowie Einrichtungen zum Wiederherstellen der normalen Förderleistungsregelung nach erfolgreicher Unterdrückung von Regelschwingungen. Die Steuereinheit 17 kann ferner als Zeitgeber und als Steuerung zur elektrischen Steuerung des Betriebes des Magnetventils 11 dienen und damit zur Steuerung bzw. Regelung der Förderleistung des Kältemittelkompressors 2.

Mit der Steuereinheit 17 ist ein Temperaturdetektor 18 zum Erfassen der tatsächlichen Temperatur Tf der Luft verbunden, die den Verdampfer passiert hat. Die Steuereinheit 17 erfaßt also Temperaturänderungen der den Verdampfer 8 passierenden Luft aufgrund des Temperatur-Ausgangssignals des Temperaturdetektors 18.

Ein weiterer separater Temperaturdetektor 19 ist zum Erfassen der Lufttemperatur in der klimatisierten Fahrgastzelle des Kraftfahrzeugs vorgesehen. Auch der weitere Temperaturdetektor 19 ist mit der Steuereinheit 17 verbunden, so daß diese Temperaturänderungen in der Fahrgastzelle in Abhängigkeit vom Temperatur-Ausgangssignal des weiteren Temperaturdetektors 19 erfassen kann.

Weiterhin ist eine Einstellvorrichtung 20 zum Einstellen der gewünschten Temperatur vorgesehen, an der der Fahrer oder ein Beifahrer die gewünschte Temperatur Tc der den Verdampfer 8 verlassenden Luft einstellen kann, das heißt die Temperatur der Luft, die der Klimatisierung der Fahrgastzelle dient. Auch die Einstellvorrichtung 20 ist mit der Steuereinheit 17 verbunden und üblicherweise am Armaturenbrett des Fahrzeugs angeordnet, so daß die Steuereinheit 17 die gewünschte Lufttemperatur in Abhängigkeit vom Ausgangssignal der Temperatur-Einstellvorrichtung 20 auf die gewünschte Temperatur Tc steuern bzw. regeln kann.

Da die Steuereinheit 17 aufgrund der Ausgangssignale des Temperaturdetektors 18 und der Temperatur-Einstellvorrichtung 20 über die tatsächliche Temperatur Tf und die gewünschte Temperatur Tc informiert ist, kann sie die Differenz zwischen den beiden Temperaturen Tf und Tc feststellen und die Förderleistung des Kältemittelkompressors 2 durch entsprechende Regelung bzw. Steuerung des Betriebes des Magnetventils 11 derart beeinflussen, daß die tatsächliche Temperatur Tf der den Verdampfer passierenden Luft, das heißt die Lufttemperatur am Verdampferauslaß, gleich der eingestellten gewünschten Temperatur ist oder dieser sehr nahe kommt, wie dies in Fig. 3 gezeigt ist. Im einzelnen erzeugt die Steuereinheit 17 ein elektrisches Steuersignal, um den Betrieb des Magnetventils 11 zu steuern. Beim betrachteten Ausführungsbeispiel wird das elektrische Steuersignal der Steuereinheit 17 nach dem bekannten Verfahren der PID-(Proportional/Integral/Differential-)Regelung erzeugt.

Bei einer PID-Regelung wird eine Abweichung der tatsächlichen Temperatur Tf von der gewünschten Temperatur Tc als Eingangssignal e(t) verwendet, um ein Ausgangssignal z(t) zu erhalten, aus dem das elektrische Steuersignal gewonnen wird, mit dem das Magnetventil 11 des Kompressors gesteuert wird. Das Ausgangssignal z(t) berechnet sich als Funktion des Eingangssignals e(t) gemäß der folgenden Gleichung (1):

z(t) = Kp · e(t) + 1/T_I · ∫ e(t) + T_D · de(t)/dt (1)

wobei Kp, T_I und T_D einstellbare Werte, nämlich die sogenannten Regelkonstanten, sind.

Die vorstehend angegebene Gleichung (1) ist als solche im Lesespeicher der Steuereinheit 17 gespeichert, und die Berechnung von z(t) erfolgt mit Hilfe der CPU der Steuereinheit 17.

Die Steuereinheit 17 überprüft ferner, ob bei der Änderung der Temperatur am Verdampferauslaß Regelschwingungen eintreten oder nicht, und zwar in Abhängigkeit vom Temperaturausgangssignal des Temperaturdetektors 18. Beispielsweise interpretiert die Steuereinheit 17 das Auftreten einer Temperaturabweichung von ±1,5°C zwischen den Temperaturen Tf und Tc als Vorliegen einer Regelschwingung. Wenn eine solche Regelschwingung festgestellt wird, dann schaltet die Einheit 17 von der üblichen Förderleistungsregelung auf eine Betriebsart zur Unterdrückung von Regelschwingungen um. Bei der üblichen Regelung der Förderleistung wird für die Gleichung (1) mit vorgegebenen Werten Kp 1, P_I 1 und T_D 1 für die Konstanten Kp, T_I und T_D gearbeitet. Wenn dagegen bei Vorliegen einer Regelschwingung diese Regelschwingung unterdrückt werden soll, dann erfolgt die Regelung der Förderleistung des Kompressors in der Weise, daß für die Konstanten Kp, T_I und T_D in der Gleichung (1) andere Werte, nämlich die Werte Kp 2, T_I 2 und T_D 2 eingesetzt werden, die vorab so gewählt werden, daß sie für ein Unterdrücken von Regelschwingungen und eine entsprechende Änderung der Lufttemperatur geeignet sind. Die beiden Sätze von vorgegebenen Konstanten werden vorab im Lesespeicher der Steuereinheit 17 gespeichert und aus dem Lesespeicher abgerufen, wenn die Berechnung gemäß Gleichung (1) erfolgt.

Zum Starten der Klimaanlage ist ein Schalter 21 vorgesehen, der mit der Steuereinheit 17 verbunden ist. Wenn der Schalter 21 auf EIN geschaltet wird, erhält die Steuereinheit 17 ein Signal, welches das Einschalten der Klimaanlage signalisiert. Wenn der Schalter 21 auf AUS geschaltet wird, endet sein Ausgangssignal.

Die Klimaanlage umfaßt ferner eine Gebläsesteuereinrichtung 22, mit deren Hilfe das Gebläse 9 von Hand gesteuert werden kann - vgl. Verbindungsleitung von der Einrichtung 22 zum Gebläse 9 in Fig. 1 -, um die Menge der den Verdampfer 8 passierenden zu kühlenden Luft zu steuern. Die Gebläsesteuereinrichtung 22 ist mit der Steuereinheit 17 verbunden und liefert an diese ein Signal, wenn sie betätigt wird, um die Menge der an dem Verdampfer 8 vorbeistreichenden gekühlten Luft durch Steuerung des Gebläses 9 zu verändern. Die Steuereinheit 17 ist damit auch über die Betriebsbedingungen des Gebläses 9 informiert und damit über die Betriebsbedingungen der Klimaanlage selbst.

Die Arbeitsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Steuerung des Magnetventils wird für das betrachtete Ausführungsbeispiel nachstehend anhand von Fig. 4 und 5 unter Bezugnahme auf Fig. 1 näher erläutert.

Wenn die Steuereinheit 17 feststellt, daß der Schalter 21 auf EIN geschaltet wird, dann führt sie das anhand von Fig. 4 erläuterte Regelverfahren durch. Im einzelnen arbeitet die Steuereinheit 17 zunächst in der Betriebsart für die normale Förderleistungsregelung, was bedeutet, daß für die Berechnungen gemäß Gleichung (1) die vorgegebenen Konstanten Kp 1, T_I 1 und T_D 1 verwendet werden. Die Steuerung des Magnetventils 11 des Kompressors erfolgt also mit Hilfe eines PID-Reglers auf der Basis des Vergleichs zwischen der tatsächlichen Lufttemperatur Tf und der gewünschten Lufttemperatur Tc. Im Ergebnis wird die Förderleistung des Kompressors 2 so eingestellt, daß die gewünschte Klimatisierung der Fahrgastzelle des Kraftfahrzeugs erfolgt. Wenn die Klimaanlage eingeschaltet wird, wird eine Magnetkupplung (nicht gezeigt) eingekuppelt, woraufhin der Kompressor 2 von der Brennkraftmaschine 1 angetrieben wird. Daraufhin wird das Kältemittel von dem Kompressor 2 komprimiert und in dem Kältemittelkreislauf umgewälzt. Das komprimierte Kältemittel von der Auslaßkammer 3 strömt über die Leitung 5 zu dem Kondensator, wo es kondensiert wird. Anschließend gelangt das kondensierte Kältemittel über das Expansionsventil 7 in den Verdampfer 8, wo ein Wärmeaustausch zwischen der Umgebungsluft und dem Kältemittel stattfindet. Nach dem Wärmeaustausch fließt das Kältemittel über den Leitungsabschnitt 5a zur Ansaugkammer 4 des Kompressors 2 zurück. Ferner wird die durch den Wärmeaustausch am Verdampfer 8 abgekühlte Luft mit Hilfe des Gebläses 9 in die Fahrgastzelle geblasen, um dort eine Klimatisierung zu bewirken.

Die tatsächliche Lufttemperatur Tf am Verdampferauslaß, das heißt die tatsächliche Temperatur der Luft nach dem Passieren des Verdampfers 8, wird ständig von dem Temperaturdetektor 18 überwacht und an die Steuereinheit 17 gemeldet. Wenn die Steuereinheit 17 nunmehr feststellt, daß die Abweichung zwischen der gewünschten Lufttemperatur Tc, die an der Einstellvorrichtung 20 eingestellt wurde, und der tatsächlichen Lufttemperatur Tf einen vorgegebenen Grenzwert überschreitet, dann wird dies von der Steuereinheit als Regelschwingung interpretiert, die auf eine Temperaturänderung der den Verdampfer 8 verlassenden Luft zurückzuführen ist. Die Steuereinheit 17 schaltet daraufhin von der normalen Förderleistungsregelung auf die Betriebsart zur Unterdrückung von Regelschwingungen um, so daß nunmehr die Berechnungen gemäß Gleichung (1) unter Verwendung der geänderten Konstanten Kp 2, T_I 2 und T_D 2 durchgeführt werden. Die Steuerung des Magnetventils 11 des Kompressors 2 erfolgt nunmehr in Abhängigkeit von einem Steuersignal, welches gemäß der Betriebsart zur Unterdrückung von Regelschwingungen erzeugt wird.

Wenn die Steuereinheit 17 anschließend feststellt, daß die von dem Gebläse 9 geförderte Luftmenge aufgrund der Betätigung der Steuereinrichtung 22 geändert wird, dann wird eine Zeitgeberfunktion der Steuereinheit 17 gestartet, um die seit der Verstellung verstrichene Zeit zu messen. Nach Ablauf eines vorgegebenen Zeitintervalls T₀, vgl. Fig. 5, wird die Steuereinheit 17 von der Betriebsart zur Unterdrückung von Regelschwingungen wieder auf die normale Förderleistungsregelung umgeschaltet, das heißt die Berechnungen gemäß Gleichung (1) werden wieder anhand der Konstanten Kp 1, T_I 1 und T_D 1 durchgeführt.

In entsprechender Weise schaltet die Steuereinheit, wenn sie in der Betriebsart zur Unterdrückung von Regelschwingungen arbeitet, dann auf die normale Förderleistungsregelung mit den Konstanten Kp 1, T_I 1 und T_D 1 um, wenn eine Abweichung der tatsächlichen Lufttemperatur in der Fahrgastzelle von der gewünschten Lufttemperatur in der Fahrgastzelle festgestellt wird, die größer als 5°C ist.

Wie aus der vorstehenden Beschreibung deutlich wird, arbeitet die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Steuerung der Förderleistungsverstelleinrichtungen des Kältemittelkompressors beim Ausführungsbeispiel derart, daß von der üblichen Förderleistungsregelung auf die Betriebsart zur Unterdrückung von Regelschwingungen umgeschaltet wird, wenn derartige Regelschwingungen bei Temperaturänderungen der gekühlten Luft in der Fahrgastzelle festgestellt werden. Wenn dann während der Betriebsart zur Unterdrückung von Regelschwingungen die Förderleistung des Gebläses 9 durch willkürliche Betätigung der Einrichtung 22 geändert wird oder wenn die Temperaturdifferenz zwischen der gewünschten Temperatur und der tatsächlichen Temperatur einen vorgegebenen Grenzwert von beispielsweise 5°C überschreitet, dann wird von der Betriebsart zur Unterdrückung von Regelschwingungen wieder auf die normale Förderleistungsregelung umgeschaltet, was bedeutet, daß für die Berechnungen gemäß Gleichung (1) wieder mit den Konstanten Kp 1, T_I 1 und T_D 1 gearbeitet wird. Auf diese Weise läßt sich eine optimale Regelung der Lufttemperatur bei der Klimatisierung der Fahrgastzelle eines Fahrzeugs erreichen.

Beim Ausführungsbeispiel wird das Signal des Temperaturdetektors 18 zum Erfassen der tatsächlichen Temperatur der den Verdampfer 8 verlassenden Luft durch die Steuereinheit 17 ausgewertet, um das Auftreten von Regelschwingungen und Temperaturänderungen in der Fahrgastzelle zu verhindern.

Bei einem abgewandelten Ausführungsbeispiel kann der Temperaturdetektor 19 dazu verwendet werden, die tatsächliche Temperatur der Luft in der Fahrgastzelle zu erfassen, wobei die ermittelte tatsächliche Temperatur in der Fahrgastzelle von der Steuereinheit 17 dazu verwendet werden kann, festzustellen, ob Regelschwingungen vorliegen oder nicht, und eine entsprechende Änderung der Lufttemperatur in der Fahrgastzelle herbeizuführen.

Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel wird ferner eine von Hand einstellbare Steuereinrichtung 22 verwendet, um die Förderleistung des Gebläses 9 zu erhöhen, wobei die Steuereinrichtung 17 anhand einer Verstellung der Einrichtung 22 das Zeitintervall bestimmt, in dem eine Umschaltung von der Betriebsart zur Unterdrückung von Regelschwingungen auf den normalen Betrieb zur Förderleistungsregelung erfolgt. Statt dessen könnte die Förderleistung des Gebläses auch mittels einer automatischen Steuereinrichtung gesteuert werden, wobei auch diese automatische Steuereinrichtung wieder mit der Steuereinheit 17 verbunden würde, um dieser ein Signal zuzuführen, aufgrund dessen die zeitliche Steuerung der Betriebsartenumschaltung erfolgen würde.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Möglichkeit kann auch die Drehzahl der Antriebswelle 14c des Kompressors 2 verwendet werden, um den Betriebszustand der Kraftfahrzeugklimaanlage zu erfassen und daraufhin eine entsprechende zeitliche Steuerung für die Umschaltung von der Betriebsart zur Unterdrückung von Regelschwingungen auf die Betriebsart zur normalen Förderleistungsregelung vorzunehmen. Zum Bestimmen der Betriebsart der Kraftfahrzeugklimaanlage können auch andere vorteilhafte Möglichkeiten genutzt werden.

Abschließend soll noch darauf hingewiesen werden, daß die Regelung bzw. Steuerung der Förderleistungsverstelleinrichtungen, die das Magnetventil 11 des Kompressors 2 umfassen, mit Hilfe der Steuer- bzw. Regeleinheit 17 auch aufgrund anderer Regelbedingungen erfolgen kann; es muß also nicht unbedingt eine PID-Regelung erfolgen.

Ferner sei darauf hingewiesen, daß erfindungsgemäß das Arbeiten eines Kältemittelkompressors mit kontinuierlich variabler Förderleistung optimal in Abhängigkeit von Änderungen in den Betriebsbedingungen einer Kraftfahrzeugklimaanlage geregelt werden kann, zu der der Kompressor gehört.

Claims (15)

1. Verfahren zum Betreiben einer Mikroprozessorsteuerung für eine Kraftfahrzeug-Klimaanlage mit einem mit variabler Förderleistung arbeitenden Kältemittel­ kompressor und mit einer Mikroprozessorsteuerung, welche zugeordnete Speichereinrichtungen zum Speichern vorgegebener, konstanter Werte umfaßt, um eine variable Steuergröße zur Steuerung von Einstelleinrichtungen für die Förderleistung des Kompressors auf der Basis mindestens eines Sollwertes und eines tatsächlich gemessenen Ist-Wertes zu erzeugen, welche mit der zu regelnden Größe, insbesondere der Temperatur, verknüpft ist, dadurch gekennzeichnet, daß in den Speichereinrichtungen ein erster und ein zweiter Satz von konstanten Werten gespeichert werden, daß während des normalen Betriebes der Mikroprozessorsteuerung der erste dieser Sätze verwendet wird, während der zweite Satz dann verwendet wird, wenn Regelschwingungen festgestellt werden, und daß die konstanten Werte des zweiten Satzes derart gewählt werden, daß das Auftreten von Regelschwingungen zuverlässig unterdrückt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nach einer Änderung einer überwachten Betriebsbedingung der Klimaanlage zunächst stets der erste Satz von konstanten Werten zum Bestimmen der variablen Steuergröße verwendet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Kriterium für das Auftreten von Regelschwingungen das Unterschreiten eines Schwellwerts der Abweichung zwischen Soll- und Ist-Wert ausgewertet wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die variable Steuergröße in Abhängigkeit von einer gemessenen Temperatur als Ist-Wert und einer eingestellten, gewünschten Temperatur als Soll-Wert nach dem Verfahren der PID-Regelung berechnet wird.

5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der mit dem mit variabler Förderleistung arbeitenden Kältemittelkompressor ein Kältemittelverdampfer zum Kühlen von Luft zur Klimatisierung eines Abteils, insbesondere der Fahrgastzelle des Fahrzeugs, verbunden ist,
mit einem Temperaturdetektor zum Erfassen der tatsächlichen Temperatur der Luft zum Klimatisieren des Abteils,
mit Temperatureinstelleinrichtungen zum Einstellen einer gewünschten Temperatur der Luft zum Klimatisieren des Abteils,
mit elektrischen Einrichtungen zum Erzeugen eines elektrischen Signals, welches eine Änderung einer Betriebsbedingung für die Klimaanlage anzeigt, und mit einer Mikroprozessorsteuerung, die mit dem Temperaturdetektor, den Temperatureinstelleinrichtungen und den elektrischen Einrichtungen verbunden ist und Steuersignalerzeugungseinrichtungen zum Erzeugen eines der variablen Steuergröße entsprechenden Steuersignals für die Förderleistungsverstelleinrichtungen umfaßt, und mit deren Hilfe die Förderleistung des Kompressors veränderbar ist, bis die tatsächliche Temperatur im wesentlichen gleich der gewünschten Temperatur ist,
dadurch gekennzeichnet, daß die Mikroprozessorsteuerung (17) folgende Einrichtungen umfaßt:
Regelschwingungserfassungs-Einrichtungen zum Erfassen des Auftretens einer Regelschwingung, durch die eine Änderung der Temperatur der Luft zur Klimatisierung des Abteils gegenüber der an den Einstelleinrichtungen eingestellten Lufttemperatur bewirkt wird; und
Betriebsartenänderungs-Einrichtungen zum Umschalten von einer ersten Betriebsart, in der die Steuersignalerzeugungs-Einrichtungen ein erstes Steuersignal zur Steuerung des Betriebes der Förderleistungsverstell-Einrichtungen des Kompressors in Abhängigkeit von dem ersten Satz von konstanten Werten erzeugen, auf eine zweite Betriebsart, in der die Steuersignalerzeugungs-Einrichtungen ein zweites Steuersignal für die Steuerung der Förderleistungsverstell-Einrichtungen in Abhängigkeit von dem zweiten Satz von konstanten Werten erzeugen, wenn die Regelschwingungserfassungs-Einrichtungen das Auftreten einer Regelschwingung feststellen.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5 zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch Einrichtungen zum Wiederherstellen der ersten Betriebsart nach dem Umschalten auf die zweite Betriebsart durch die Betriebsartenänderungs-Einrichtungen, wenn der Steuer- bzw. Regeleinheit ein elektrisches Signal zugeführt wird, welches eine Änderung einer überwachten Betriebsbedingung der Klimaanlage anzeigt.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6 zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuersignalerzeugungs-Einrichtungen Recheneinrichtungen zum Berechnen einer vorgegebenen mathematischen Gleichung umfassen, die als eine Funktion einer Differenz zwischen der tatsächlichen von dem Temperaturdetektor erfaßten Temperatur und der an den Temperatureinstelleinrichtungen eingestellten gewünschten Temperatur definiert ist, und zum Erzeugen eines der durchgeführten Berechnung entsprechenden elektrischen Steuersignals zur Steuerung des Betriebes der Förderleistungsverstell-Einrichtungen für den Kompressor, wobei die vorgegebene mathematische Gleichung einen ersten Term umfaßt, der proportional zur Differenz zwischen der tatsächlichen Temperatur und der gewünschten Temperatur ist, sowie einen zweiten, der dem Integral über die Temperaturdifferenz zwischen der tatsächlichen Temperatur und der gewünschten Temperatur entspricht, und einen dritten Term, der dem Differential der Differenz zwischen der tatsächlichen Temperatur und der gewünschten Temperatur entspricht.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Mikroprozessorsteuerung (17) Speichereinrichtungen zum Speichern der vorgegebenen mathematischen Gleichung umfaßt.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Betriebsartenänderungs-Einrichtungen der Mikroprozessorsteuerung (17) derart ausgebildet sind, daß mit ihrer Hilfe beim Umschalten von der ersten Betriebsart auf die zweite Betriebsart die dem ersten bis dritten Term der vorgegebenen mathematischen Gleichung zugeordneten Konstanten von dem ersten Satz auf den zweiten Satz veränderbar sind.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen (21, 22) zum Erzeugen eines elektrischen Signals, welches eine Änderung in einer überwachten Betriebsbedindung der Klimaanlage anzeigt, Detektoreinrichtungen zum Erfassen einer Änderung einer Betriebsbedingung eines Gebläses umfassen, welches dazu dient, vom Verdampfer gekühlte Luft in das Abteil des Kraftfahrzeuges zu blasen.

11. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen (21, 22) zum Erzeugen eines elektrischen Signals, welches eine Änderung in einer Betriebsbedingung der Klimaanlage anzeigt, Schwellwerteinrichtungen umfassen, mit deren Hilfe feststellbar ist, wann die Differenz zwischen der tatsächlichen, von dem Temperaturdetektor erfaßten Temperatur und der an den Temperatureinstelleinrichtungen eingestellten gewünschten Temperatur einer vorgegebenen Grenzwert überschreitet.

12. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Temperaturdetektor (18) zum Erfassen der tatsächlichen Temperatur der Luft zum Klimatisieren des Abteils derart angeordnet ist, daß mit seiner Hilfe die tatsächliche Temperatur der den Verdampfer (8) verlassenden gekühlten Luft erfaßbar ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Temperaturdetektor (19) so angeordnet ist, daß mit seiner Hilfe direkt die tatsächliche Lufttemperatur in dem zu klimatisierenden Abteil erfaßbar ist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der mit variabler Förderleistung arbeitende Kältemittelkompressor als Taumelscheibenkompressor (2) ausgebildet ist, welcher in einer Taumelscheibenkammer (12) eine Taumelscheibenanordnung aufweist, mit deren Hilfe der Hub von der Kompression des Kältemittels dienenden Kolben (13) in Abhängigkeit vom Druckpegel (Pc) in der Taumelscheibenkammer veränderbar ist, und daß die Förderleistungsverstelleinrichtungen Magnetventileinrichtungen (11) zum Regeln bzw. Steuern des Druckes in der Taumelscheibenkammer (12) umfassen.

15. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das von den Steuersignalerzeugungs-Einrichtungen erzeugte elektrische Steuersignal das Tastverhältnis eines Erregerstroms für einen Elektromagneten des Magnetventils (11) steuert.