DE4015805C2 - Verfahren zur Steuerung einer Fahrzeug-Klimaanlage - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung einer Fahrzeug-Klimaanlage gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. In diesem Zusammenhang ist es aus der DE-OS 37 26 333 bekannt, bei vorgesehenem Zuschalten der Klima­ anlage zunächst Maßnahmen zur Leistungserhöhung des Motors durchzuführen und erst im Anschluß daran zeitlich verzögert die Klimaanlage zuzuschalten. Dabei wird die erforderliche Dauer der Zeitverzögerung im allgemeinen an Hand von Versuchsreihen ermittelt.

Zum besseren Verständnis der Erfindung sei dazu er­ gänzend folgendes ausgeführt.

Bekanntlich wird im allgemeinen eine Klimaanlage eines Kraftfahrzeugs dadurch in Betrieb genommen, daß ein Kompressor, der über eine elektromagnetische Kupplung mit dem Motor verbunden ist, in Gang gesetzt wird, wenn ein Schalter der Klimaanlage 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. Bei einer etwaigen Verminderung der Motor­ drehzahl auf einen vorgegeben niedrigen Wert, beispiels­ weise auf die Motorleerlaufdrehzahl, führt während des Betriebs des Kompressors eine Motorleerlaufdrehzahlsteue­ rung im Lufteintrittssystem eine Vorrangsteuerung zum Erhöhen der Motordrehzahl auf eine Vorrangleerlaufdrehzahl durch, um zu verhindern, daß die Motordrehzahl absinkt. Ein Beispiel für eine derartige Steuerung ist aus der offengelegten japanischen Patentanmeldung Nr. 200038/1984 bekannt.

Wenn bei einer herkömmlichen Steuerung dieser Art 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 gleich­ zeitig 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 der Kompressor erst 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, beispiels­ weise beim Durchdrehenlassen des Motors im Leerlauf oder beim Auskuppeln der Hauptkupplung bei fahrendem Fahrzeug, führt die Steuereinrichtung die Vorrangleerlaufdrehzahl­ steuerung gleichzeitig mit dem Startbetrieb des Kompres­ sors aus, da beim Umschalten des Schalters auf EIN die Motordrehzahl noch hoch ist. Aufgrund der Verzögerung der Vorrangleerlaufdrehzahlsteuerung, d. h. aufgrund ver­ zögerter 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 ver­ meiden.

Um einer solchen verzögerten Vorrangleerlaufdreh­ zahlsteuerung 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 ver­ bessern. 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 verdrehen des Motors in Verbin­ dung mit Schwierigkeiten beim Einstellen einer passenden Verzögerungszeit, was noch gefördert wird durch abmes­ sungsmäßige und funktionsmäßige Unterschiede bei der Motorserienfertigung.

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

Aufgabe der in Anspruch 1 angegebenen Erfindung ist es, zur Steuerung einer Klimaanlage für ein Kraftfahrzeug ein Verfahren 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.

Die Erfindung verhindert somit eine Inbetrieb­ nahme des Kompressors der Klimaanlage, wenn das Ein­ schalten des Klimaanlagenschalters mit einer Motor­ drehzahlverzögerung zusammenfällt, die einen bestimmten Wert überschreitet. Dadurch wird die Gefahr beseitigt, daß es zu einem unerwünschten Stillstand des Motors kommt, beispielsweise beim Drehzahlabfall nach einem Hochdrehen des Motors im Leerlauf.

Die Erfindung soll im folgenden an Hand von Zeich­ nungen 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 darge­ stellten Geräts.

Fig. 1 zeigt ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung. Dargestellt ist ein Motor 1 für ein Kraft­ fahrzeug 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 Motordrehzahlsen­ sor 5 und einen Klimaanlagenschalter 6. Eine vom Motor­ drehzahlsensor 5 erfaßte Motordrehzahl Ne wird einem Motordrehzahländerungsgeschwindigkeit-Rechenteil 11 in einer Steuereinrichtung 10 zugeführt, um aus der Motor­ drehzahl Ne die Motordrehzahländerungsgeschwindigkeit dNe/dt zu berechnen. Die Motordrehzahländerungsgeschwin­ digkeit dNe/dt wird in einen Motordrehzahlabnahmezustand- Feststellteil 12 eingegeben. Wenn dNe/dt abnimmt, und dann gleich oder kleiner als K wird, wobei K eine vor­ bestimmte negative Konstante (Feststellkonstante) ist, wird an einen Zeitgabeteil 13 ein diese Feststellung anzeigendes Signal (Feststellsignal) abgegeben. Das Zeit­ gabeteil 13 enthält einen Zeitgeber, der eine Ablaufzeit auszählt, und ist derart ausgebildet, daß der Zeitgeber immer dann gelöscht wird, wenn das Feststellsignal ein­ gegeben wird. Das Zeitgabeteil 13 erzeugt ein erstes Signal, wenn eine vorbestimmte Zeitperiode, beispiels­ weise 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 gleich­ zeitig in das Ausgabesteuerteil 14 eingegeben werden, wird über ein Treiberteil 15 an die elektromagnetische Kupplung 3 ein Befehlssignal zum Betreiben des Kompres­ sors 2 ausgegeben. Erhält andererseits das Ausgabesteuer­ teil 14 ein AUS-Signal vom Schalter 16 oder das zweite Signal vom Zeitgabeteil 13, veranlaßt das Ausgabesteuer­ teil 14 keine Ausgabe des Befehlssignals.

Ferner enthält das Gerät ein Leerlaufsteuersystem mit einem Leerlaufdrehzahl-Erfassungsteil 16, in das die Motordrehzahl Ne eingegeben wird. Das Leerlaufdreh­ zahl-Erfassungsteil 16 erfaßt einen Leerlaufzustand und erzeugt ein Leerlauferfassungssignal, wenn die Motor­ drehzahl 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 Änderungsgeschwindigkeit- 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 Drehzahlverzögerung- 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 Zeit­ periode T_o 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 Vorrangleerlaufdreh­ zahl 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 Zeit­ gabeteil 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. Da­ durch 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 vor­ bestimmten negativen Wert ansteigt, beginnt der Zeitge­ ber im Zeitgabeteil 12 mit dem Auszählen der Zeit. Ist die vorbestimmte Zeitperiode T_o abgelaufen, wird der Kompressor 2 wieder in den betriebsfähigen Zustand ge­ bracht. 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 wesent­ lichen 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 Steuereinrich­ tung 10 den Kompressor 2 im betriebsfähigen Zustand, selbst wenn der Schalter 6 auf EIN wechselt.

Obgleich die Erfindung unter Bezugnahme auf ein einzi­ ges bevorzugtes Ausführungsbeispiel beschrieben worden ist, sei bemerkt, daß die Erfindung auf dieses Ausführungs­ beispiel nicht beschränkt sein soll. So kann man beispiels­ weise die Motordrehzahländerungsgeschwindigkeit auch auf der Grundlage dNe/dR unter Verwendung eines Kurbelwellen­ winkels R berechnen.

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

Da der Betrieb des Kompressors nur so lange gehin­ dert 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 Modifika­ tionen denkbar sind, ohne daß dabei der Schutzumfang der Erfindung verlassen wird.

Claims (2)

1. Verfahren zur Steuerung einer Fahrzeug-Klimaanlage, deren Kompressor mit einer Brennkraftmaschine des Fahr­ zeugs kuppelbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine angeforderte Inbetriebnahme der Klimaanlage unter­ bunden wird, wenn die Änderungsgeschwindigkeit (dNe/dt) der Drehzahl (Ne) der Brennkraftmaschine unter einem vor­ gegebenen Änderungsgeschwindigkeitswert (K) liegt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine angeforderte Inbetriebnahme der Klimaanlage so lange unterbunden bleibt, bis im Anschluß an eine Er­ höhung der Änderungsgeschwindigkeit (dNe/dt) der Drehzahl (Ne) der Brennkraftmaschine über den vorgegebenen Ände­ rungsgeschwindigkeitswert (K) hinaus eine vorgegebene Zeitdauer (T_o) abgelaufen ist.