DE4015805A1 - Geraet zur steuerung einer klimaanlage fuer ein kraftfahrzeug - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Gerät zur Steuerung einer Klimaanlage für ein Kraftfahrzeug. Die nach der Erfindung vorgesehene Verbesserung bei einem solchen Gerät besteht darin, daß der Betrieb eines Kompressors gesteuert wird in Abhängigkeit von Betriebsbedingungen der Klimaanlage, wenn eine Motordrehzahländerungsgeschwindigkeit kleiner als ein vorbestimmter negativer Wert ist.

Bekanntlich wird im allgemeinen eine Klimaanlage für ein Kraftfahrzeug dadurch eingeschaltet, daß ein Kompressor mittels einer elektromagnetischen Kupplung betriebsmäßig mit einem Motor verbunden wird, wenn ein Klimaanlagenschalter von Hand beispielsweise vom Fahrer in den Zustand EIN geschaltet wird oder wenn der Schalter in Abhängigkeit von der Temperatur automatisch betätigt wird, wie es bei automatischen Klimaanlagen oft der Fall ist, wobei der Kompressor für Kühlzwecke in Gang gesetzt wird. Bei einer Verminderung der Motordrehzahl auf einen niedrigen Wert, beispielsweise auf die Motorleerlaufdrehzahl, führt während des Betriebs des Kompressors ein Motorleerlaufdrehzahlsteuersystem in einem Lufteintrittssystem eine Vorrangleerlaufsteuerung zum Erhöhen der Motordrehzahl auf eine Vorrangmotorleerlaufdrehzahl durch, um zu verhindern, daß die Motordrehzahl absinkt.

Ein Beispiel für ein derartiges Steuersystem ist aus einer offengelegten japanischen Patentanmeldung Nr. 2 00 038/1984 bekannt.

Wenn bei den herkömmlichen Klimaanlagen die elektro­ magnetische Kupplung die Verbindung herstellt, gelangt die Belastung durch den Kompressor unmittelbar auf den Motor. Das Motorleerlaufdrehzahlsteuersystem öffnet daher ein Drosselventil zum Erhöhen der Luftzufuhr und gleichzeitig zum Erhöhen der Brennstoffmenge zum Motor, um das Motordrehmoment größer zu machen. Damit ist jedoch die Schwierigkeit verbunden, daß die Motordrehzahl bis zur Vorrangmotorleerlaufdrehzahl nur verzögert zunimmt. Um diese Schwierigkeit zu überwinden, hat man bereits vorgeschlagen, daß eine Steuereinrichtung die Vorrang­ leerlaufdrehzahl vornimmt, wenn der Schalter auf EIN geschaltet wird, und daß dann der Kompressor in Betrieb genommen wird, nachdem die Steuereinrichtung die Erhöhung der Motordrehzahl festgestellt hat, um ein unerwünschtes Absinken der Motordrehzahl zu vermeiden. Wird jedoch die Drehzahl von einem hohen Wert aus vermindert, beispielsweise beim Durchdrehenlassen des Motors im Leerlauf oder beim Auskuppeln der Hauptkupplung bei fahrendem Fahrzeug, führt die Steuereinrichtung die Vorrangleerlaufdrehzahlsteuerung gleichzeitig mit dem Startbetrieb des Kompressors aus, da beim Umschalten des Schalters auf EIN die Motordrehzahl noch hoch ist. Aufgrund der Verzögerung der Vorrangleerlaufdrehzahlsteuerung, d. h. aufgrund verzögerter Entwicklung des Motordrehmoments, fällt jedoch dann die Motordrehzahl erheblich ab. Es kann dann zu Betriebsstörungen kommen, beispielsweise Stehenbleiben des Motors, Vibrationen, unzulängliches Antriebsverhalten oder dergleichen. Wird somit der Schalter unter den oben geschilderten Betriebsbedingungen auf den Zustand EIN gebracht, ist es erforderlich, geeignete Gegenmaßnahmen zu treffen, um ein Absinken der Motordrehzahl zu vermeiden.

Um einer solchen verzögerten Vorrangleerlaufdrehzahlsteuerung der oben beschriebenen Art vorzubeugen, hat man bereits vorgeschlagen, die Masse eines Schwungrades zu erhöhen und auf diese Weise eine Herabsetzung der Motordrehzahl zu vermeiden. Weiterhin hat man versucht, das Volumen des Lufteintrittssystems zu vermindern, um das Ansprechen auf die Vorrangleerlaufsteuerung zu verbessern. Bei dem zuerst genannten Vorschlag wird jedoch das Ansprechverhalten des Motors in einem hohen Maße herabgesetzt. Bei dem zuletzt genannten Vorschlag werden die Abgabeleistung des Motors und die Auslegung des Motors nachteilig beeinträchtigt.

Führt die Steuereinrichtung die Steuerung in einer solchen Weise aus, daß der Kompressor mit Verzögerung in Betrieb genommen wird, nachdem die Vorrangleerlaufsteuerung ausgeführt worden ist, kann es aber auch zu Störungen kommen, beispielsweise Überdrehen des Motors in Verbindung mit Schwierigkeiten beim Einstellen einer passenden Verzögerungszeit, was noch gefördert wird durch abmessungsmäßige und funktionsmäßige Unterschiede bei der Motorserienfertigung.

Unter Bezugnahme auf die oben geschilderten Nachteile besteht somit ein Bedürfnis nach einer verbesserten Inbetriebnahmesteuerung einer Klimaanlage in einem Kraftfahrzeug.

Aufgabe der Erfindung ist es, zur Steuerung einer Klimaanlage für ein Kraftfahrzeug ein Gerät vorzusehen, das nach Möglichkeit bei allen Motorbetriebsbedingungen einen Abfall der Motordrehzahl auf einen unerwünschten niedrigen Wert verhindert, wenn ein Schalter für die Klimaanlage auf EIN geschaltet wird.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist ein Gerät zur Steuerung einer Klimaanlage für ein Kraftfahrzeug, bei dem ein Motor mit einem Kompressor über eine Kupplung betriebsmäßig verbunden ist, die ansprechend auf ein Signal einer Steuereinrichtung eingekuppelt oder ausgekuppelt wird, nach der Erfindung gekennzeichnet durch einen Klimaanlagenschalter, der zum Betreiben des Kompressors geschlossen wird, eine Einrichtung zum Erfassen der Motordrehzahl, eine auf die Motordrehzahl ansprechende Einrichtung zum Berechnen der Motordrehzahländerungsgeschwindigkeit, eine auf die Motordrehzahländerungsgeschwindigkeit ansprechende Einrichtung zum Ermitteln oder Feststellen eines Abnahmezustands der Motordrehzahl und zum Erzeugen eines den festgestellten Abnahmezustand anzeigenden Signals und eine auf dieses Signal ansprechende Einrichtung zum Steuern des Kompressors derart, daß er selbst bei geschlossenem Klimaanlageschalter im Nicht­ betriebszustand gehalten wird. Die Erfindung verhindert somit eine Inbetriebnahme des Kompressors der Klimaanlage, wenn das Einschalten des Klimaanlagenschalters mit einer Motordrehzahlverzögerung zusammenfällt, die einen bestimmten Wert überschreitet.

Das erfindungsgemäße Gerät ist somit in einer solchen Weise ausgebildet, daß die Kupplung durch die Steuereinrichtung in Abhängigkeit davon, ob der Klimaanlagenschalter auf EIN oder auf AUS geschaltet ist, eingekuppelt oder ausgekuppelt wird, wodurch der Kompressor in einen Betriebszustand oder in einen Nichtbetriebszustand gebracht wird. Wird der Kompressor unter der Bedingung, daß die Motordreh­ zahländerungsgeschwindigkeit kleiner als ein vorbestimmter negativer Wert ist, beispielsweise in Verbindung mit einem Hochdrehen des Motors im Leerlauf, im Nichtbetriebszustand gehalten, verhindert die Steuereinrichtung die Inbetriebnahme des Kompressors unabhängig von der Betätigung des Klimaanlagenschalters. Nach der Erfindung wird somit die Gefahr beseitigt, daß es zu einem unerwünschten Stillstand des Motors kommt.

Die Erfindung soll im folgenden an Hand von Zeichnungen beispielshalber erläutert werden. Es zeigt

Fig. 1 ein Blockschaltbild zur Veranschaulichung eines Aufbaus eines nach der Erfindung ausgebildeten Geräts zur Steuerung der Klimaanlage für ein Kraftfahrzeug und

Fig. 2 ein Flußdiagramm zur Veranschaulichung der Arbeitsweise des im Blockschaltbild nach Fig. 1 dargestellten Geräts.

Fig. 1 zeigt ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung. Dargestellt ist ein Motor 1 für ein Kraftfahrzeug und ein Kompressor 2 für eine Klimaanlage. Der Motor 1 ist über einen Kraftübertragungsmechanismus 4 einschließlich einer elektromagnetischen Kupplung 3 mit dem Kompressor 2 betriebsmäßig verbunden. Ein Steuersystem des dargestellten Geräts enthält einen Motordrehzahlsensor 5 und einen Klimaanlagenschalter 6. Eine vom Motordrehzahlsensor 5 erfaßte Motordrehzahl Ne wird einem Motordrehzahländerungsgeschwindigkeits-Rechenteil 11 in einer Steuereinrichtung 10 zugeführt, um aus der Motordrehzahl Ne die Motordrehzahländerungsgeschwindigkeit dNe/dt zu berechnen. Die Motordrehzahländerungsgeschwindigkeit dNe/dt wird in einen Motordrehzahlabnahmezustand- Feststellteil 12 eingegeben. Wenn dNe/dt abnimmt und dann gleich oder kleiner als K wird, wobei K eine vorbestimmte negative Konstante (Feststellkonstante) ist, wird an einen Zeitgabeteil 13 ein diese Feststellung anzeigendes Signal (Feststellsignal) abgegeben. Das Zeitgabeteil 13 enthält einen Zeitgeber, der eine Ablaufzeit auszählt, und ist derart ausgebildet, daß der Zeitgeber immer dann gelöscht wird, wenn das Feststellsignal eingegeben wird. Das Zeitgabeteil 13 erzeugt ein erstes Signal, wenn eine vorbestimmte Zeitperiode, beispielsweise 2 s, abgelaufen ist. Danach wird das erste oder ein zweites Signal vom Zeitgeberteil 13 und ein Signal vom Schalter 6 in ein Ausgabesteuerteil 14 eingegeben. Für den Fall, daß ein EIN-Signal des Schalters 6 und das vom Zeitgabeteil 13 ausgegebene erste Signal gleichzeitig in das Ausgabesteuerteil 14 eingegeben werden, wird über ein Treiberteil 15 an die elektromagnetische Kupplung 3 ein Befehlssignal zum Betreiben des Kompressors 2 ausgegeben. Erhält andererseits das Ausgabesteuerteil 14 ein AUS-Signal vom Schalter 16 oder das zweite Signal vom Zeitgabeteil 13, veranlaßt das Ausgabesteuerteil 14 keine Ausgabe des Befehlssignals.

Ferner enthält das Gerät ein Leerlaufsteuersystem mit einem Leerlaufdrehzahl-Erfassungsteil 16, in das die Motordrehzahl Ne eingegeben wird. Das Leerlaufdrehzahl- Erfassungsteil 16 erfaßt einen Leerlaufzustand und erzeugt ein Leerlauferfassungssignal, wenn die Motordrehzahl Ne eine vorbestimmte Leerlaufdrehzahl erreicht. Das Leerlauferfassungssignal und das Signal vom Klima­ anlagenschalter werden in ein Erstleerlaufdrehzahl- oder Vorrangleerlaufdrehzahl-Steuerteil FICD (first idle control section) 17 eingegeben, das eine Erst- oder Vorrangleerlaufdrehzahlsteuerung durchführt.

Als nächstes wird die Arbeitsweise des Geräts mit dem obigen Aufbau an Hand des Flußdiagramms nach Fig. 2 erläutert.

Bei laufendem Motor 6 wird die Motordrehzahl Ne vom Motordrehzahlsensor 5 in das Änderungsgeschwindigkeits- Rechenteil 11 eingegeben, um die Motordrehzahländerungs­ geschwindigkeit (Beschleunigung, Verzögerung) dNe/dt zu berechnen. Das Ergebnis der Berechnung des Rechenteils 11 wird in das Drehzahlabnahme- oder Drehzahlverzögerungs- Feststellteil 12 eingegeben. Die Steuereinrichtung 10 stellt nunmehr fest oder ermittelt, ob die Motordrehzahl mit einer hohen Geschwindigkeit abnimmt. Ist die Motordrehzahländerungsgeschwindigkeit dNe/dt größer als K, beispielsweise während des Fahrens in einem stationären Zustand oder während der Beschleunigung des Fahrzeugs, zählt der Zeitgeber im Zeitgabeteil 13 die abgelaufene Zeit aus und erzeugt nach Ablauf einer vorbestimmten Zeitperiode T₀ das erste Signal, das dem Ausgabesteuerteil 14 zugeführt wird. Das System befindet sich jetzt in einem zum Betreiben des Kompressors 2 bereiten Zustand. Wenn in diesem betriebsbereiten Zustand der Schalter 6 auf EIN geschaltet wird, erhält die Kupplung 3 unmittelbar ein Befehlssignal zum Antrieb des Kompressors 3 durch den Motor 1 zum Zwecke der Kühlung. Entdeckt das Leerlaufdreh­ zahlerfassungsteil 16 einen Leerlaufzustand während des Umlegens des Schalters 6 auf EIN, wird der Motor 1 durch das Vorrangleerlaufdrehzahlsteuerteil 17 gesteuert, um die Motordrehzahl auf die Erst- oder Vorrangleerlaufdrehzahl zu bringen, um zu verhindern, daß die Motordrehzahl aufgrund der Belastung durch den Kompressor 2 abfällt.

Kommt es während der Fahrt des Fahrzeugs zu einer raschen Abnahme der Motordrehzahl Ne, ist die Bedingung dNe/dt K erfüllt. Befindet sich der Kompressor 2 zu dieser Zeit im Nichtbetriebszustand, löscht das Zeitgabeteil 13 den Zeitgeber, so daß das Ausgabesteuerteil 14 den Kompressor ansprechend auf das zweite Signal des Zeitgabeteils 3 in jedem Falle im Nichtbetriebszustand hält. Selbst wenn daher unter dieser Bedingung ein EIN- Signal vom Schalter 6 abgegeben wird, verhindert die Steuereinrichtung 10 den Betrieb des Kompressors 2. Dadurch soll ein Stottern oder ein Stillstand des Motors 1 verhindert werden.

Wenn sich danach die Motordrehzahl Ne auf einen Wert im Bereich der Motorleerlaufdrehzahl vermindert hat und die Motordrehzahländerungsgeschwindigkeit über den vorbestimmten bestimmten negativen Wert ansteigt, beginnt der Zeitgeber im Zeitgabeteil 12 mit dem Auszählen der Zeit. Ist die vorbestimmte Zeitperiode T₀ abgelaufen, wird der Kompressor 2 wieder in den betriebsfähigen Zustand gebracht. Wenn somit der Schalter 6 auf EIN geschaltet wird, beginnt der Kompressor 2 mit seinem Betrieb. Da die Motordrehzahl Ne zu dieser Zeit ständig im wesentlichen auf der Motorleerlaufdrehzahl gehalten wird, führt die Steuereinrichtung 10 die Vorrang- oder Erstdrehzahl­ steuerung über das Steuerteil 17 ohne Verzögerung aus, wobei der Motor 1 die Belastung des Kompressors 2 unter der Bedingung der Erst- oder Vorrangmotorleerlaufdrehzahl erhält.

Für den Fall, daß der Kompressor 2 unter der Bedingung dNe/dt K bereits in Betrieb ist, hält die Steuereinrichtung 10 den Kompressor 2 im betriebsfähigen Zustand, selbst wenn der Schalter 6 auf EIN wechselt.

Obgleich die Erfindung unter Bezugnahme auf ein einziges bevorzugtes Ausführungsbeispiel beschrieben worden ist, sei bemerkt, daß die Erfindung auf dieses Ausführungsbeispiel nicht beschränkt sein soll. So kann man beispielsweise die Motordrehzahländerungsgeschwindigkeit auch auf der Grundlage dNe/dR unter Verwendung eines Kurbelwellenwinkels R berechnen.

Wie es aus der obigen Beschreibung hervorgeht, verhindert die Steuereinrichtung den Kompressor am Betrieb unabhängig vom gegenwärtigen Betätigungszustand des Klima­ anlagenschalters, wenn die Motordrehzahländerungsgeschwindigkeit kleiner als der vorbestimmte negative Wert ist. Die Steuereinrichtung verhindert daher einen so starken Motordrehzahlabfall, daß es zu einem Stillstand, Vibrationen oder ähnlichen Störungen kommt. Auf diese Weise wird in vorteilhafter Weise das Fahrverhalten des Kraftfahrzeugs stabilisiert.

Da der Betrieb des Kompressors nur so lange gehindert wird, bis die Begrenzung bezüglich der Motordreh­ zahländerungsgeschwindigkeit wieder aufgehoben ist, wird die Kühlfähigkeit der Klimaanlage in keiner Weise nachteilig beeinträchtigt.

Unter Bezugnahme auf das beschriebene bevorzugte Ausführungsbeispiel der Erfindung sei bemerkt, daß zahlreiche verschiedenartige Abwandlungen und Modifikationen denkbar sind, ohne daß dabei der Schutzumfang der Erfindung verlassen wird.

Claims (4)

1. Gerät zur Steuerung einer Klimaanlage für ein Kraft­ fahrzeug, bei dem ein Motor (1) betriebsmäßig mit einem Kompressor (2) über eine Kupplung (3) verbunden ist, die in Abhängigkeit von einem von einer Steuereinrichtung (10) ausgegebenen Signal einkuppelbar oder auskuppelbar ist, gekennzeichnet durch einen Klimaanlagenschalter (6), der zum Betätigen des Kompressors (2) geschlossen ist, eine Einrichtung (5) zum Erfassen einer Motordrehzahl, eine auf die erfaßte Motordrehzahl ansprechende Einrichtung (11) zum Berechnen einer Motordrehzahländerungsgeschwindigkeit, eine auf die Motordrehzahländerungsgeschwindigkeit ansprechende Einrichtung (12) zum Feststellen eines Abnahmezustands der Motordrehzahl und zum Erzeugen eines Feststellsignals und eine auf das Feststellsignal ansprechende Einrichtung (14) zum Steuern des Kompressors (2) in einen Nicht­ betriebszustand, selbst wenn sich der Klimaanlagenschalter (6) im geschlossenen Zustand befindet.

2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gerät ferner enthält eine Einrichtung (13) zum Erzeugen eines den Betrieb des Kompressors (2) gestattenden Signals an die Steuereinrichtung (14), wenn eine vorbestimmte Zeitperiode abgelaufen ist, während der das Feststellsignal nicht erzeugt worden ist, so daß der Kompressor (2) in Betrieb genommen werden kann, wenn der Klimaanlagenschalter (6) im geschlossenen Zustand ist.

3. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Feststelleinrichtung (12) einen Zeitgeber zum Auszählen der vorbestimmten Zeitperiode enthält.

4. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Feststelleinrichtung (12) den Abnahmezustand feststellt, wenn die Motordrehzahländerungsgeschwindigkeit unter einen vorbestimmten Wert abfällt.