DE4311739B4

DE4311739B4 - Anordnung zum Erkennen von Kältemittelflüssigkeit in einem Verdichter und Steuerungsverfahren für einen Verdichter

Info

Publication number: DE4311739B4
Application number: DE4311739A
Authority: DE
Inventors: Yasuhiro Kato; Hideki Suzuki
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1992-04-09
Filing date: 1993-04-08
Publication date: 2005-03-03
Anticipated expiration: 2013-04-09
Also published as: JPH05345513A; DE4311739A1; JP3318999B2; US5347824A

Abstract

Anordnung zum Erkennen von Kältemittel im flüssigen Aggregatszustand in einem Verdichter, wenn der Verdichter in Gang gesetzt wird, mit
einem Verdichter (4), der mit einem Verflüssiger (11), einem Expansionsventil (13) und einem Verdampfer (15) ein Kühlsystem (3) bildet und ein gasförmiges Kältemittel in dem Kühlsystem (3) komprimiert;
einer Magnetkupplung (5), die ein Drehmoment von einem Motor (2) auf den Verdichter (4) überträgt, wenn sie erregt ist, und die das Drehmoment von dem Motor (2) auf den Verdichter (4) nicht überträgt, wenn sie abgeschaltet ist; und einer Steuereinrichtung (7) zum Steuern der Magnetkupplung (5) und zur Erfassung einer Antriebskraftänderung des Motors (2), unmittelbar nachdem die Magnetkupplung (5) durch die Steuereinrichtung (7) erregt wird, wobei
Kältemittel im flüssigen Aggregatszustand im Verdichter (4) erkannt wird, wenn die Antriebskraftänderung des Motors (2) größer als ein vorbestimmter Wert ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anordnung zum Erkennen von Kältemittel im flüssigen Aggregatszustand in einem Verdichter, wenn der Verdichter in Gang gesetzt wird, sowie ein Steuerungsverfahren für einen Verdichter.
Unter den Funktionsteilen, die ein Klimagerät für ein Fahrzeug bilden, ist ein Verdampfer im Innern des Fahrzeugs angeordnet, während ein Verdichter in einem Motorabteil angeordnet ist, das relativ anfällig für den Einfluss der Außenlufttemperatur ist. Der Verdichter wird in einer tieferen Position als der Verdampfer, ein Verflüssiger usw. angeordnet.
Wenn dementsprechend ein Fahrzeug für eine lange Zeit an einem Platz geparkt ist, wo die Temperatur sehr niedrig ist, ist die Temperatur im Fahrzeug wegen der Sonneneinstrahlung während des Tages relativ hoch, während die Temperatur im Motorabteil viel niedriger ist. D.h. das Kältemittel im Klimagerät strömt von der warmen Seite (Verdampferseite) zur kalten Seite (Verdichterseite) und kondensiert zu Flüssigkeit. Da der Verdichter in einer tieferen Position als der Verdampfer, der Verflüssiger usw. angeordnet ist, sammelt sich die Kältemittelflüssigkeit am Verdichter und reichert sich im Zylinder des Verdichters an.
Wenn der Verdichter in diesem Zustand betätigt wird, verursacht die Flüssigkeit im Zylinder ein Geräusch und einen schnellen Druckanstieg, der den Verdichter beschädigen kann. Auch leidet die Nutzleistung des Fahrzeugs an der schnellen Abnahme der Motordrehzahl.

Die ungeprüfte japanische Patentveröffentlichung JP-A-58-191326 offenbart eine Technik, das vorstehende Problem durch Impulsantrieb einer Magnetkupplung, wenn der Verdichter startet, und durch Steuern/Regeln der Impulsdauer der Erregerimpulse derart, dass sie allmählich länger werden, um die Geschwindigkeit des Verdichters langsam zu vergrößern, zu lösen.

Auch die ungeprüften japanischen Patentveröffentlichungen JP-A-60-146924 und JP-A-60-164024 veröffentlichen eine Technik, um die Magnetkupplung allmählich mit dem Ziel einzurücken, einen mechanischen Schock zu verhindern, wenn die Magnetkupplung eingreift.

Weiter beschreibt die DE 40 15 805 A1 ein Gerät zur Steuerung einer Klimaanlage eines Kraftfahrzeugs, bei dem die Erregung der Magnetkupplung nach dem Einschalten der Klimaanlage beim Erfassen einer Drehzahlverringerung des Motors verzögert wird, um ein Blockieren des Motors zu verhindern.

Außerdem offenbart die EP 0 045 933 B1 eine Vorrichtung zum Steuern einer an den Verdichter angelegten Antriebskraft, bei welcher eine bereits erregte Magnetkupplung bei einem Abfall der Drehzahl des Verdichters als Hinweis auf eine Anomalie des Verdichters wieder abgeschaltet wird.

Schließlich ist aus dem US-Patent Nr. 4,939,909 eine Klimaanlage mit einem Kühlkreis bekannt, bei der ein Verdichter automatisch abgeschaltet wird, wenn ein Überlastzustand des Verdichters festgestellt wird, und der Betrieb des Verdichters dann nach Ablauf einer vorbestimmten Zeitdauer wieder aufgenommen wird. Erfolgt das Neustarten und Abschalten wegen Überlast des Verdichters eine vorgegebene Anzahl von Malen, wird der Verdichter endgültig abgeschaltet.

Da in den üblichen, Techniken, die in den eingangs genannten Veröffentlichungen offenbart sind, die intermittierende Ein/Aus-Betätigung der Magnetkupplung nicht nur zu der Zeit eingeleitet wird, wenn die Kältemittelflüssigkeit im Zylinder des Verdichters angereichert ist, sondern zu irgendeiner Zeit, wenn der Verdichter angelassen wird, werden Abrieb und Beschädigung der Magnetkupplung auftreten.

Da in dem eingangs genannten Stand der Technik die Leerlaufdrehzahl vergrößert wird, wenn im Verdichter keine Kältemittelflüssigkeit vorhanden ist, wird die Motordrehzahl weiter erhöht, wenn die Magnetkupplung ausgerückt wird, und Schwingungen und andere Probleme werden sich auf die Fahrzeugnutzleistung ungünstig auswirken.

Die vorliegende Erfindung soll die oben beschriebenen, im Stand der Technik auftretenden Probleme vermeiden. Insbesondere besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, eine Anordnung und ein Steuerungsverfahren für einen Verdichter vorzusehen, die eine Beschädigung des Verdichters und eine Abnahme einer Nutzleistung eines den Verdichter antreibenden Motors effektiv verhindern können.

Diese Aufgabe wird durch eine Anordnung zum Erkennen von Kältemittel im flüssigen Aggregatszustand in einem Verdichter, wenn der Verdichter in Gang gesetzt wird, mit den Merkmalen des Anspruchs 1, sowie durch ein Steuerungsverfahren für einen Verdichter mit den Merkmalen des Anspruchs 4 gelöst.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird bei Inbetriebnahme des Verdichters zunächst das Vorhandensein eines Kältemittels im flüssigen Aggregatszustand (Kältemittelflüssigkeit) im Verdichter überprüft, und der Betrieb des Verdichters wird dann entsprechend dem Überprüfungsergebnis gesteuert.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein Gesamtblockdiagramm einer Kältemittelflüssigkeit ermittelnden Vorrichtung und einer Verdichter-Steueranordnung gemäß einer ersten bevorzugten Ausgestaltung;
2A und 2B sind Ablaufpläne, die eine Wirkungsweise einer Motor-ECU gemäß einer ersten bevorzugten Ausgestaltung zeigen;
3 ist ein Zeitdiagramm der vorstehenden ersten bevorzugten Ausgestaltung gemäß der Startsteuerung bzw. -regelung;
4A und 4B sind Ablaufpläne, die eine Wirkungsweise einer Motor-ECU gemäß einer zweiten bevorzugten Ausgestaltung zeigen;
5 ist ein Zeitdiagramm der vorstehenden zweiten bevorzugten Ausgestaltung gemäß der Startsteuerung bzw. -regelung; und
6 ist ein Gesamtblockdiagramm einer Kältemittelflüssigkeit ermittelnden Vorrichtung und einer Verdichter-Steueranordnung gemäß einer dritten bevorzugten Ausgestaltung.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSGESTALTUNGEN
Eine erste bevorzugte Ausgestaltung einer Kältemittelflüssigkeit ermittelnden Vorrichtung und einer Verdichter-Steueranordnung der vorliegenden Erfindung wird nachstehend basierend auf 1 bis 3 beschrieben.
1 ist ein Gesamtblockdiagramm einer Vorrichtung zum Ermitteln von Kältemittelflüssigkeit in einem Verdichter und einer Verdichter-Steueranordnung.
Eine Anordnung zum Ermitteln des Vorhandenseins von Kältemittelflüssigkeit (Kältemittel im flüssigen Aggregatszustand) in einem Verdichter und eine Verdichter-Steuereinrichtung 1 dieser bevorzugten Ausgestaltung sind aufgebaut aus einer Magnetkupplung 5 zum Übertragen eines Drehmoments von einem Fahrzeugmotor 2 auf einen Verdichter 4 eines Kühlsystems 3, verschiedenen Sensoren 6 (Fahrzeuggeschwindigkeitssensor, Drosselklappenöffnungsgradsensor, Kurbelwinkelsensor, usw.) zum Ermitteln des Betriebszustands des Motors 2, einer Motorsteuereinheit (Computer) 7 (wird nachstehend als ECU bezeichnet) zum Steuern der Magnetkupplung 5 basierend auf Informationen von den verschiedenen Sensoren 6, und einer Klimagerät-Steuereinrichtung 9 (Steuereinrichtung der vorliegenden Erfindung) zum Umformen eines EIN-Signals eines Klimagerätschalters 8, der an einer (nicht dargestellten) Klimagerät-Steuerkonsole vorgesehen ist, in ein Klimagerät-Startsignal und Senden des Klimagerät-Startsignals zu der ECU 7.
Das Kühlsystem 3 ist aufgebaut aus einem Verflüssiger 11 zum Kühlen und Verflüssigen des Kältemittels von hoher Temperatur und hohem Druck, das vom Verdichter komprimiert ist, mit Luft von einem Lüfter 10; einem Sammler 12, der für das Kältemittel stromab des Verflüssigers 11 angeordnet ist; einem Expansionsventil 13 zum Entspannen der vom Sammler 12 gesammelten Kältemittelflüssigkeit und einem Verdampfer 15 zum Verdampfen des vom Expansionsventil 13 entspannten und expandierten Kältemittels.
Die Magnetkupplung 5 überträgt das Drehmoment des Motors 2, wenn sie von der ECU 7 erregt wird, und überträgt das Drehmoment des Motors 2 zum Verdichter nicht, wenn sie abgeschaltet ist.
Die ECU 7 steuert die Magnetkupplung 5, wenn das Klimagerät-Startsignal von der Klimagerät-Steuereinrichtung 9 eingeschaltet ist, und steuert Motorparameter wie Zündzeitpunktsteuerung (ESA), Leerlaufdrehzahlsteuerung (ISC) usw., die auf Informationen von verschiedenen Sensoren 6 basieren. Ferner führt die ECU 7 eine Leerlaufdrehzahlerhöhungs-Steuerung zum Erhöhen der Leerlaufdrehzahl des Motors 2 durch ESA und ISC aus, die einen Drehmomentverlust durch den Betrieb des Verdichters 4 berücksichtigt.
Die Klimagerät-Steuereinrichtung 9 gibt das Klimagerät-Startsignal an die ECU 7 aus und führt eine automatische Steuerung für die Kabinentemperatur, das Gebläseluftvolumen, die Schaltungsweise usw. aus, wenn Signale von solch unterschiedlichen Sensoren 16 wie Kabinenlufttemperatursensor, Außenlufttemperatursensor, Sonnenstrahlungssensor und dergleichen eingegeben werden.
Die Einrichtung 1 führt die Startsteuerung aus, um die Erzeugung von Geräusch und Beschädigung am Verdichter 4 wegen der Kältemittelflüssigkeit im Verdichter zu verhindern.
Die Startsteuerung besteht darin, die Magnetkupplung 5 für eine bestimmte Zeitdauer abzuschalten, wenn festgestellt wird, dass sich im Verdichter zur Startzeit Kältemittelflüssigkeit befindet, und dann die Kältemittelflüssigkeit im Verdichter 4 durch Drehungen des Verdichters 4 aufgrund der Trägheit des Verdichters (so genannte Trägheitsrotation) auszutreiben.
Eine Beurteilung, ob Kältemittelflüssigkeit im Verdichter vorhanden ist, wird durch Vergleichen eines Minderungsbetrages ΔNE der Motordrehzahl, wenn der Verdichter 4 gestartet wird, mit einem justierten Wert gemacht, der im Voraus justiert wurde. Wenn Kältemittelflüssigkeit im Verdichter 4 vorhanden ist, wenn er gestartet wird, ist das Sinken der Drehzahl des Motors 2 größer als gewöhnlich (wenn dort keine Kältemittelflüssigkeit im Verdichter ist) (siehe 3). Wenn dann dieser Minderungsbetrag ΔNE der Motordrehzahl größer ist als der justierte Wert, wird angenommen, dass Kältemittelflüssigkeit im Verdichter ist.
Um festzustellen, ob Kältemittelflüssigkeit im Verdichter ist, ist die ECU 7 mit einer ΔNE berechnenden Einrichtung (eine Einrichtung der vorliegenden Erfindung, die einen Motordrehzahl-Minderungsbetrag ermittelt, ist nicht dargestellt) zum Berechnen von ΔNE, wenn der Verdichter 4 startet, basierend auf einem vom Kurbelwinkelsensor 6 ermittelten Wert, und einer Ermittlungseinrichtung (siehe 2A und 2B), um zu ermitteln, ob ein berechneter Wert, der durch die ΔNE berechnende Einrichtung berechnet wird, größer ist als der justierte Wert oder nicht, versehen.
Der justierte Wert wird, um mit ΔNE verglichen zu werden entsprechend dem Antriebszustand des Motors 2 justiert (Motordrehzahl, gewählter Gang des Getriebes, EIN/AUS-Zustand eines Leerlaufsignals, das den Leerlaufzustand zeigt, usw.), basierend auf einem Änderungsbetrag ΔNEO der Motordrehzahl unmittelbar vor der Erregung der Magnetkupplung. Die justierten Werte, die entsprechend dem gewählten Gang eines Getriebes (Leerlauf: N, Antrieb: D) und dem EIN/AUS-Zustand des Leerlaufsignals justiert sind, sind in Tabelle 1 gezeigt. Hier bedeutet K die Motordrehzahl / 1.000, mit 0,6 < 1 / K < 1.
Tabelle 1
Als nächstes wird die Startsteuerung durch die ECU 7 beschrieben, die auf den in 2A und 2B dargestellten Ablaufplänen basiert. Hierbei ist der Berechnungstakt der ECU 7 zu 8 ms gewählt.
Bevor der Klimageräteschalter 8 auf EIN geschaltet wird (Nein in Stufe 1), werden zuerst alle Zähleinrichtungen (CNT 1, CNT 2, CNT 3), die mit der Klimagerätesteuerung verbunden sind, initialisiert. Hierbei ist CNT 1 eine Zähleinrichtung zum Zählen einer Verzögerungszeit von dem Zeitpunkt an, wenn der Klimageräteschalter 8 eingeschaltet wird, bis zu dem Zeitpunkt, wenn die Leerlaufdrehzahlerhöhungs-Steuerung eingeschaltet und die Magnetkupplung 5 erregt wird. CNT 2 ist eine Zähleinrichtung zum Zählen einer Fortsetzungszeit, während welcher die Magnetkupplung 5 erregt wird, und CNT 3 ist eine Zähleinrichtung zum Zählen einer Anhaltezeit, während welcher die Magnetkupplung abgeschaltet ist. Das Magnetkupplung-Abschaltzählwerk ist ein Zählwerk zum Zählen des Abschaltungen der Magnetkupplung 5.
Als nächstes wird die Steuerung von dem Zeitpunkt an, wenn der Klimageräteschalter 8 eingeschaltet wird, bis zu dem Zeitpunkt, wenn die Magnetkupplung 5 erregt wird, erklärt.
Unmittelbar nachdem der Klimageräteschalter 8 eingeschaltet wurde (JA in Stufe 1, JA in Stufe 3 und NEIN in Stufe 4), wird CNT 1 gestartet (Stufe 5). Wenn CNT 1 bis 300 ms gezählt hat (JA in Stufe 4), ist eine erste Verzögerungszeit verstrichen, seit der Klimageräteschalter 8 eingeschaltet wurde, und ein Signal wird an die ESA und die ISC ausgegeben (Stufe 6: Leerlaufdrehzahlerhöhungs-Steuerung). Wenn darüber hinaus CNT 1 bis 600 ms gezählt hat (JA in Stufe 7), ist eine zweite Verzögerungszeit verstrichen, seit der Klimageräteschalter 8 eingeschaltet wurde, und die Magnetkupplung 5 wird in Stufe 14 erregt, die beschrieben wird.
Das bedeutet, wenn, unmittelbar nachdem der Klimageräteschalter 8 eingeschaltet wurde, Bedingungen, die mit dem Steuern in Beziehung stehen, enden und das zeitweilige Abschalten der Magnetkupplung 5 nicht zutrifft, sind Stufe 8 bis Stufe 11 NEIN, und die Programmsteuerung geht auf Stufe 12. In Stufe 12 wird festgestellt, ob der Minderungsbetrag ΔNE der Motordrehzahl größer als der justierte Wert ist, aber da die Magnetkupplung 5 nicht erregt wird, unmittelbar nachdem die Steuerung gestartet wurde, ist ΔNE kleiner als der justierte Wert (NEIN in Stufe 12), und die Magnetkupplung 5 wird erregt (Stufe 14), und CNT 2 wird weiter gezählt (Stufe 15). Stufe 22 ist eine Stufe, um festzustellen, ob die Magnetkupplung 5 die vorhergehende Zeit abgeschaltet war, und da die Magnetkupplung die vorhergehende Zeit nicht erregt war, wird ein Wert des Änderungsbetrages der Motordrehzahl (ΔNEO, welches oben erwähnt wurde) in Stufe 23 gelesen, und die Steuerung geht auf Stufe 14.
Als nächstes wird die Steuerung in dem Fall beschrieben, in dem der Minderungsbetrag der Motordrehzahl groß ist, nachdem die Magnetkupplung 5 erregt wurde, und die Kältemittelflüssigkeit im Verdichter festgestellt wurde.
Wenn ΔNE größer als der justierte Wert ist (JA in Stufe 12) , wird die Anzahl der Erregungen der Magnetkupplung 5 gezählt (Stufe 17), und die Magnetkupplung 5 wird abgeschaltet (Stufe 18). Gleichzeitig wird das Steuersignal zu ESA und ISC unterbrochen (Stufe 19), CNT 3 wird gestartet (Stufe 20) und CNT 2 wird unterbrochen (Stufe 21). Wenn die Magnetkupplung 5 abgeschaltet wird, um das Steuersignal zu ESA und ISC zu stoppen, werden die Leerlaufdrehzahlerhöhungs-Steuerung und die Verzögerungsbehandlung (Stufe 4 zu Stufe 7) umgeleitet (NEIN in Stufe 3). Auch Stufe 12 zum Vergleichen von ΔNE mit dem justierten Wert und Stufe 17 zum Zählen der Abschaltungen der Magnetkupplung 5 werden umgeleitet (JA in Stufe 11), und Stufe 18 bis Stufe 21 werden ausgeführt , bis eine bestimmte Zeitdauer (200 ms in dieser bevorzugten Ausgestaltung) verstrichen ist, seit die Magnetkupplung 5 abgeschaltet wurde (CNT 3 ≥ 200 ms).
Zu der Zeit, wenn die CNT 3 bis 200 ms gezählt hat (JA in Stufe 10), wird dann das Steuersignal zu ESA und ISC wieder ausgegeben (Stufe 13), und gleichzeitig wird die Magnetkupplung 5 erregt (Stufe 14), das Zählen von CNT 2 wird gestartet, und CNT 3 wird unterbrochen (Stufe 15 und Stufe 16).
Nachdem die Magnetkupplung 5 erregt wurde, wird ΔNE wieder mit dem justierten Wert verglichen (Stufe 12), und wenn ΔNE nach wie vor größer ist als der justierte Wert (JA in Stufe 12), wird die Magnetkupplung 5 wieder abgeschaltet, und das Steuersignal zu ESA und ISC (Stufe 18 und Stufe 19) wird unterbrochen.
Als nächstes wird erklärt, wie die Steuerung der Magnetkupplung 5 beendet wird.
Wenn die Erregungszeit der Magnetkupplung 5 1,6 s überschreitet (JA in Stufe 8), wird angenommen, dass die Motordrehzahl durch die Kältemittelflüssigkeit im Verdichter nicht verringert wird und dass die Verdichter-Startsteuerungsreihenfolge beendet ist. Auch wenn die Steuerung zum Abschalten der Magnetkupplung 5 eine vorgegebene Anzahl von Malen, z.B. drei Mal übersteigt (JA in Stufe 9), wird die Startsteuerungsreihenfolge beendet, da die Kältemittelflüssigkeit im Verdichter beseitigt worden ist.
Nachdem die Startsteuerungsreihenfolge beendet ist, wird die Leerlaufdrehzahlerhöhungs-Steuerung aufrechterhalten, und die Magnetkupplung 5 wird erregt gehalten.
Als nächstes wird die Wirkungsweise der bevorzugten Ausgestaltung erläutert, die sich auf das Zeitdiagramm bezieht.
In 3 bezeichnet die durchgezogene Linie das Verhalten, wenn die Stoppeinrichtung betätigt wird, weil angenommen wurde, dass in dieser vorliegenden Erfindung im Verdichter Kältemittelflüssigkeit vorhanden ist, die unterbrochene Linie (Nfi) list das Verhalten in dem Fall, dass keine Kältemittelflüssigkeit im Verdichter ist, und die strichpunktierte Linie (Nei) ist das Verhalten in dem Fall, dass Kältemittelflüssigkeit im Verdichter ist.
Nachdem die Leerlaufdrehzahlerhöhungs-Steuerung ausgeführt ist, um den Drehmomentverlust des Motors 2 zu berücksichtigen, wenn der Klimageräteschalter 8 vom Benutzer eingeschaltet wird, wird die Magnetkupplung 5 erregt.
Nachdem die Magnetkupplung 5 erregt wurde, wird festgestellt, dass Kältemittelflüssigkeit im Verdichter ist, wenn der Minderungsbetrag ΔNE der Motordrehzahl größer ist als der justierte Wert, wie durch die durchgezogene Linie in 3 dargestellt, und die Magnetkupplung 5 wird für eine bestimmte Zeitdauer (200 ms) abgeschaltet. Nach Abschalten der Magnetkupplung 5 auf diesem Wege macht der Verdichter 4 noch eine so genannte Trägheitsrotation, und die Kältemittelflüssigkeit im Verdichter 4 wird langsam ausgetrieben.
Wenn ferner ΔNE kleiner als der justierte Wert ist, wird festgestellt, dass keine Kältemittelflüssigkeit im Verdichter ist, und, wie durch die unterbrochene Linie in 3 dargestellt, wird die Magnetkupplung 5 nicht abgeschaltet, und das Leerlaufdrehzahlerhöhungs-Steuerungssignal wird aufrechterhalten.
Wenn die Magnetkupplung 5 abgeschaltet wird, wird sie wieder erregt, nachdem eine bestimmte Zeit vorüber ist, und ΔNE wird wieder mit dem justierten Wert verglichen; und wenn ΔNE kleiner als der justierte Wert wurde, wird angenommen, dass keine Kältemittelflüssigkeit mehr im Verdichter ist, die Leerlaufdrehzahlerhöhungs-Steuerung wird aufrechterhalten, und die Magnetkupplung 5 bleibt erregt.
Wenn ΔNE nicht kleiner wurde als der justierte Wart, sogar nachdem die Magnetkupplung 5 für einen Zyklus erregt worden ist, kann die Magnetkupplung 5 insgesamt drei Mal abgeschaltet werden.
Wenn die Magnetkupplung 5 abgeschaltet wird, um den Anstieg der Motordrehzahl einzudämmen, der durch die Leerlaufdrehzahlerhöhungs-Steuerung verursacht wird, wird das Steuerungssignal zu ESA und ISC auch zu der gleichen Zeit gesperrt, wie die Magnetkupplung 5 der abgeschaltet wird, um die Schwankungen der Motordrehzahl zu verringern.
Wie vorstehend im Einzelnen erwähnt, wird in dieser bevorzugten Ausgestaltung die Magnetkupplung 5 abgeschaltet, wenn eine Anwesenheit der Kältemittelflüssigkeit im Verdichter festgestellt wurde, und die Kältemittelflüssigkeit im Verdichter 4 kann durch die Trägheitsrotation des Verdichters 4 ausgetrieben werden. Durch dieses Verfahren kann die Erzeugung von Geräusch oder Schaden am Verdichter 4 wegen der Kältemittelflüssigkeit im Verdichter verhindert werden, und die Fahrzeug-Nutzleistung kann durch Verringern von Schwankungen der Drehzahl des Motors 2 verbessert werden.
Auch in dieser bevorzugten Ausgestaltung wird die Einrichtung, die den Motordrehzahl-Minderungsbetrag ermittelt, durch das Steuerungsverfahren in Stufe 12 gebildet, das in 2A und 2B dargestellt ist, und die Stoppeinrichtung wird durch eine Reihe von Steuerungsverfahrensstufen gebildet (Stufe 18, Stufe 20, Stufe 10 und Stufe 11).
Als nächstes wird eine zweite bevorzugte Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung erläutert, wobei ein Ablaufplan in den 4A und 4B sowie ein Zeitdiagramm in 5 verwendet werden. Stufen im Ablaufplan in 4A und 4B, die die gleiche Steuerung wie jene im Ablaufplan in 2A und 2B ausführen, sind die gleichen Stufennummern wie in 2A und 2B zugeordnet. Ferner beträgt der Berechnungstakt der Motors-ECU 7 wieder 8 ms. Die Gesamtausbildung dieser bevorzugten Ausgestaltung ist die gleiche wie die vorstehende erste bevorzugte Ausgestaltung.
Bevor zuerst der Klimageräteschalter 8 eingeschaltet wird (NEIN in Stufe 1), werden alle Zähleinrichtungen (CNT 1, CNT 2, CNT 3, Magnetkupplungs-Abschaltungszähleinrichtung), die sich auf das Klimageräte-Steuerungssystem beziehen, initialisiert.
Wenn dann der Klimageräteschalter 8 eingeschaltet ist (JA in Stufe 1), wird in Stufe 24 beurteilt, ob ein Magnetkupplungs-Störfallmerker vorhanden ist oder nicht. Hierbei ist der Magnetkupplungs-Störfallmerker ein Merker (Flag), der bei einem Störfall gesetzt wird, wenn z.B. der Verdichter blockiert ist. Dieses Mal ist die Entscheidung in Stufe 24 NEIN, und das Programm geht zu Stufe 3.
Danach wird, wie in der ersten bevorzugten Ausgestaltung erwähnt, CNT 1 weiter gezählt, und wenn 300 ms vergangen sind, seit CNT 1 begann, wird das Leerlaufdrehzahlerhöhungs-Signal eingeschaltet, und wenn 600 ms. vergangen sind, seit CNT 1 begann zu zählen, wird die Magnetkupplung 5 erregt. Und wenn der Minderungsbetrag der Motordrehzahl den vorgegebenen Wert überschreitet, wird die Magnetkupplung 5 für eine bestimmte Zeitdauer (200 ms in der bevorzugten Ausgestaltung) abgeschaltet. Nachdem die bestimmte Zeitdauer vergangen ist, wird die Magnetkupplung 5 wieder erregt, und wenn der Minderungsbetrag der Motordrehzahl nach wie vor größer ist als der vorgegebene Wert, wird die Magnetkupplung 5 für die bestimmte Zeitdauer wieder abgeschaltet.
Wenn die in Stufe 17 ermittelte Anzahl von Abschaltungen der Magnetkupplung 6 erreicht, ist die Entscheidung in Stufe 25 JA und der oben erwähnte Magnetkupplungs-Störfallmerker wird in Stufe 26 gesetzt. Nachdem der Magnetkupplungs-Störfallmerker in Stufe 26 gesetzt wurde, ist die Entscheidung in Stufe 24 bei der nächsten Ausführung dieses Ablaufplans JA, um diesen Ablaufplan unmittelbar zu verlassen. D.h. die Magnetkupplung 5 wird abgeschaltet gehalten.
Wenn in der zweiten bevorzugten Ausgestaltung die in Stufe 17 gezählten Abschaltungen der Magnetkupplung 5 sechs erreicht, bedeutet dies, dass der Minderungsbetrag der Motordrehzahl den justierten Wert für die zweite vorgegebene Anzahl von Malen (z.B. fünf Mal), die größer ist als die obige erste vorgegebene Anzahl von Malen (z.B. drei Mal), überschreitet, unmittelbar nachdem die Magnetkupplung 5 erregt wurde, die Magnetkupplung 5 nicht wieder erregt wird. Der Grund ist wie folgt: Wenn der Minderungsbetrag der Motordrehzahl den justierten Wert wegen der Kältemittelflüssigkeit im Verdichter 4 überschreitet, werden ein oder zwei Ausführungen der Steuerung zum Abschalten der Magnetkupplung 5 für die bestimmte Zeitdauer die Menge der Kältemittelflüssigkeit im Verdichter 4 auf solch einen unbedeutenden Betrag verringern, dass er kein Geräusch oder Schaden am Verdichter 4 verursachen wird, und der Minderungsbetrag der Motordrehzahl zu der Zeit, wenn die Magnetkupplung erregt wird, wird auch klein. Wenn jedoch der Minderungsbetrag der Motordrehzahl den justierten Wert so häufig wie sechs Mal überschreitet, wenn die Magnetkupplung erregt wird, ist der Grund nicht die Kältemittelflüssigkeit im Verdichter 4, sondern es muss ein anderer Grund, wie beispielsweise ein Blockieren des Verdichters vorliegen. Da deshalb der Verdichter 4 in diesem Fall nicht betätigt werden sollte, wenn die gezählten Abschaltungen der Magnetkupplung 5 mehr als fünf betragen, wird in Stufe 25 und Stufe 26 der Magnetkupplungs-Störfallmerker eingeschaltet, und die Magnetkupplung 5 wird abgeschaltet gehalten.
Eine Vorrichtung in der zweiten bevorzugten Ausgestaltung arbeitet, wie im Zeitdiagramm in 5 dargestellt. Wenn der Verdichter 4 blockiert sein sollte, nachdem die gezählten Abschaltungen der Magnetkupplung sechs erreichen, wie in 5 gezeigt, wird die Magnetkupplung abgeschaltet gehalten.
Wenn, wie vorstehend im Einzelnen erwähnt, in der zweiten bevorzugten Ausgestaltung der Verdichter 4 z.B. blockiert ist, wird dies festgestellt, und die Magnetkupplung 5 wird danach nicht erregt, und Probleme wie ein Schaden am Verdichter 4 wegen der Verdichterblockierung können vermieden werden.
In den vorstehenden ersten und zweiten bevorzugten Ausgestaltungen wird ΔNE jedes Mal mit dem justierten Wert verglichen, nachdem die Magnetkupplung 5 erregt wurde, aber es kann so gesteuert werden, dass ΔNE mit dem justierten Wert nur verglichen wird, nachdem die Magnetkupplung 5 zum ersten Mal erregt wurde; und wenn festgestellt wird , dass sich Kältemittelflüssigkeit im Verdichter befindet, wird die Magnetkupplung 5 für die vorgegebene Anzahl von Malen abgeschaltet, ohne ΔNE mit dem justierten Wert nach dem ersten Mal zu vergleichen.
Auch wenn in der obigen ersten bevorzugten Ausgestaltung die Abschaltungen der Magnetkupplung 5 drei Mal erreichen, wird die Magnetkupplung fortlaufend erregt, sogar wenn ΔNE zu dieser Zeit größer als der justierte Wert ist, aber es kann so gesteuert werden, dass die Magnetkupplung 5 wiederholt abgeschaltet wird, bis ΔNE kleiner als der justierte Wert wird.
Als nächstes wird eine dritte bevorzugte Ausgestaltung erläutert, wobei 6 verwendet wird.
Sie kann so aufgebaut sein, dass ein Verdichterdrehzahlsensor 20 an einer Welle des Verdichters 4 vorgesehen ist, wie in 6 zu sehen ist, als eine Einrichtung zum Ermitteln des Minderungsbetrages einer Antriebskraft des Motors 2, unmittelbar nachdem die Magnetkupplung 5 erregt wurde, um die Kältemittelflüssigkeit im Verdichter 4 durch Ermitteln eines Anstiegsbetrages der Drehzahl des Verdichters 4 zu ermitteln, wobei dieser Sensor 20 verwendet wird. Das bedeutet, wenn keine Kältemittelflüssigkeit im Verdichter 4 vorhanden ist, werden Umdrehungen des Motors 2 an den Verdichter 4 fast so übertragen, wie wenn die Magnetkupplung 5 erregt wird, und der Anstiegsbetrag der Drehzahl des Verdichters 4 vergrößert sich schnell, aber wenn Kältemittelflüssigkeit im Verdichter 4 vorhanden ist, wird auf die Drehung des Verdichters 4 Widerstand ausgeübt, der den Betrag an Drehzahlvergrößerung des Verdichters 4 zu dieser Zeit verringert. Dieser Anstiegsbetrag der Drehzahl wird ermittelt, und wenn dieser Betrag an Vergrößerung kleiner als ein vorgegebener Wert ist, wird festgestellt, dass sich Kältemittelflüssigkeit im Verdichter 4 befindet. Die Steuerung der ECU 7 kann in dieser bevorzugten Ausgestaltung durch Ändern von Stufe 12 im Ablaufplan in 2A und 2B oder 4A und 4B zu einer Stufe, in der festgestellt wird, ob das Vergrößern im Drehzahlbetrag des Verdichters 4 kleiner als der vorgegebene Wert ist oder nicht, unter Beibehaltung der anderen Stufen der 2A und 2B oder 4A und 4B ausgeführt werden.
Auch kann die Ausgestaltung so aufgebaut sein, dass anders als die obige erste bis dritte bevorzugte Ausgestaltung der Minderungsbetrag der Antriebskraft des Motors 2 durch Prüfen eines Betrages von Druckänderung oder Luftansaugvolumen. an einem Ansaugrohr ermittelt wird, wenn das Fahrzeug im Leerlauf ist oder die Drehzahl des Motors 2 niedrig ist. Das bedeutet, wenn Kältemittelflüssigkeit im Verdichter vorhanden ist, wird die Belastung am Motor größer, und der Unterdruck am Ansaugstutzen des Motors 2 sinkt schnell. Diese Abnahme im Luftdruck ist auffallend, wenn das Fahrzeug im Leerlauf ist oder der Motor 2 eine geringe Drehzahl hervorbringt. Dann kann durch Feststellen, dass diese Änderung größer als ein vorgegebener Wert ist, die Kältemittelflüssigkeit im Verdichter 4 ermittelt werden. Der Ansaugluftbetrag wird auch schnell verringert, wenn Kältemittelflüssigkeit im Verdichter 4 ist, und diese Änderung ist auffallend, wenn das Fahrzeug im Leerlauf ist oder der Motor 2 sich im niedrigen Drehzahlbereich befindet. Denn durch Feststellen dieser Änderung kann die Anwesenheit von Kältemittelflüssigkeit im Verdichter 4 ermittelt werden.
Auch kann ein Dehnungsmessgerät an der Welle des Verdichters 4 vorgesehen sein, z.B, an ihrer Oberfläche, als eine Einrichtung zum Ermitteln des Widerstandes zur Antriebskraft des Motors 2. In diesem Fall wird, wenn der Verdichter 4 Kältemittelflüssigkeit enthält, ein großes Drehmoment an den Verdichter 4 angelegt, und die Antriebskraft des Motors 2 wird verringert. Da die Welle des Verdichters 4 gleichzeitig gedehnt wird, kann durch ein Dehnungsmessgerät die Anwesenheit der Kältemittelflüssigkeit im Verdichter 4 festgestellt werden.
Auch kann die Ausgestaltung so aufgebaut sein, dass eine magnetische Substanz an der Welle des Verdichters 4 vorgesehen ist und ein berührungsloser Sensor an der gegenüber liegenden Position zu dieser magnetischen Substanz vorgesehen ist, um die Minderung in der Antriebskraft des Motors 2 durch ein Ausgangssignal dieses Sensor zu ermitteln. Das bedeutet, wenn der Verdichter 4 Kältemittelflüssigkeit enthält, wird der Drehzahlbetrag des Verdichters 4 verringert, was die Ausgabe des berührungslosen Sensors ändert. Es kann berücksichtigt werden, dass dann, wenn der Minderungsbetrag in der Antriebskraft des Motors 2 groß ist, der Verdichter 4 Kältemittelflüssigkeit enthält.
Auch wird in der obigen ersten und zweiten bevorzugten Ausgestaltung als ein Verfahren zum Berechnen des Minderungsbetrages der Motordrehzahl ein Wert entsprechend dem Betrag der Motordrehzahl, unmittelbar bevor die Magnetkupplung 5 erregt wird, mit der Motordrehzahl verglichen, unmittelbar nachdem die Magnetkupplung 5 erregt wurde, aber ein absoluter Betrag der Motordrehzahl, unmittelbar bevor die Magnetkupplung 5 erregt wird, kann auch mit einem absoluten Betrag der Motodrehzahl verglichen werden, unmittelbar nachdem die Magnetkupplung 5 erregt wurde. Auch in diesem Fall kann wie bei der ersten und zweiten bevorzugten Ausgestaltung die Kältemittelflüssigkeit im Verdichter 4 genauer durch Ändern des justierten Werts entsprechend dem gewählten Gang des Getriebes und dem EIN/AUS-Zustand des Leerlaufsignals ermittelt werden.
Die Art der Betätigung der Verdichter-Steuerungseinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung kann wie folgt zusammengefasst werden.
Die Stoppeinrichtungen in der vorliegenden Erfindung sind so ausgebildet, dass Erregen und Abschalten der Magnetkupplung für eine erste vorgegebene Anzahl von Malen wiederholt werden und eine Steuereinrichtung hierfür vorgesehen ist.
Darüber hinaus ist es bevorzugt, dass dann, wenn die Erregung der Magnetkupplung für eine Zeitdauer durch die obigen Unterbrechungseinrichtungen unterbrochen wird, ferner eine Leerlaufdrehzahlerhöhungs-Verhinderungseinrichtung vorgesehen ist, um die Funktion der Leerlaufdrehzahlerhöhungs-Steuerung in Reaktion darauf zu verhindern.
Auch ist es bevorzugt, dass zusammen mit den Stoppeinrichtungen in der vorliegenden Erfindung, wenn die obige Magnetkupplung durch einen Befehl von der obigen Steuereinrichtung erregt wird und dieser erregte Zustand für mehr als eine vorgegebene Zeit fortgesetzt wird, eine Einrichtung zum Fortsetzen des Erregungszustands vorgesehen ist.
Auch ist es bevorzugt, dass die obige Unterbrechungseinrichtung in der vorliegenden Erfindung ferner mit einer so ausgebildeten Wiederholungssteuereinrichtung versehen ist, dass das Erregen und Abschalten der Magnetkupplung wiederholt wird, und die vorstehende Wiederholungssteuereinrichtung ist ferner mit einer Einrichtung zum Abschalten der obigen Magnetkupplung versehen, wenn die vorstehende Wiederholungsbetätigung häufiger als die zweite vorgegebene Anzahl von Malen, die unterschiedlich von der oben erwähnten ersten vorgegebenen Anzahl von Malen ist, und häufiger als die erste vorgegebene Anzahl von Malen wiederholt wird.
Wenn gemäß der obigen ersten Art in der vorliegenden Erfindung der Befehl, die Magnetkupplung zu erregen, durch die Steuerungseinrichtung gesendet wird und die Magnetkupplung darauf basierend erregt wird, komprimiert der Verdichter das Kältemittel im Kühlsystem.
Wenn sich Flüssigkeit im Verdichter angereichert hat, wird der Antriebsdrehmomentverlust im Verdichter durch die Flüssigkeit im Verdichter schnell vergrößert. Dann wird dieser Antriebsdrehmomentverlust im Verdichter durch die Magnetkupplung hindurch auf den Motor übertragen, was auf eine schnelle Verringerung der Antriebskraft des Motors hinausläuft.
Dann stellt die Ermittlungseinrichtung in der vorliegenden Erfindung, die den Antriebskraft-Minderungsbetrag ermittelt, die Verringerung in der Antriebskraft des Motors fest, unmittelbar nachdem die Magnetkupplung erregt wurde. Wenn dieser Minderungsbetrag größer als der vorgegebene Wert ist, kann berücksichtigt werden, dass der Verdichter Kältemittelflüssigkeit enthält, wie vorstehend erläutert wurde. In der vorliegenden Erfindung wird der Minderungsbetrag, der durch die den Minderungsbetrag ermittelnde Einrichtung festgestellt ist, mit dem vorgegebenen Wert verglichen, und die im Verdichter enthaltene Flüssigkeit wird durch die Feststellung ermittelt, dass der Minderungsbetrag größer als der vorgegebene Wert ist.
Auch wenn gemäß der obigen zweiten Art der Minderungsbetrag, der durch die obige den Minderungsbetrag ermittelnde Einrichtung festgestellt ist, größer als der obige vorgegebene Wert ist, wird ohne Rücksicht auf den Befehl der Steuereinrichtung die Magnetkupplung für eine bestimmte Zeitdauer abgeschaltet. Durch diese Einrichtung wird die Übertragung von Kraft vom Motor auf den Verdichter unterbrochen, der Verdichter macht noch eine Trägheitsdrehung, und die Kältemittelflüssigkeit im Verdichter 4 wird allmählich ausgetrieben.
Wie vorstehend erwähnt, kann gemäß der vorliegenden Erfindung die Kältemittelflüssigkeit im Verdichter mit einem außerordentlich einfachen Verfahren festgestellt werden, indem nur ermittelt wird, ob der Minderungsbetrag der Antriebskraft des Motors größer als der vorgegebene Wert ist, wenn die, Magnetkupplung erregt wird.
Da auch die Magnetkupplung für eine bestimmte Zeitdauer abgeschaltet wird, wenn die Anwesenheit der Kältemittelflüssigkeit im Verdichter festgestellt wird, können solche Probleme wie Erzeugung von Geräusch, Schaden am Verdichter oder schnelle Verringerung der Motordrehzahl verhindert werden.
Da auch die Unterbrechungseinrichtung in der vorliegenden Erfindung nicht arbeitet, wenn Kältemittelflüssigkeit im Verdichter nicht festgestellt wird, können solche Wirkungen an Fahrzeugnutzleistung wie Abweichungen der Motordrehzahl oder Schwingung verringert werden. Da auch Erregen und Abschalten der Magnetkupplung nicht häufiger als notwendig wiederholt wird, kann eine Schädigung der Magnetkupplung verringert werden.

Claims

Anordnung zum Erkennen von Kältemittel im flüssigen Aggregatszustand in einem Verdichter, wenn der Verdichter in Gang gesetzt wird, mit einem Verdichter (4), der mit einem Verflüssiger (11), einem Expansionsventil (13) und einem Verdampfer (15) ein Kühlsystem (3) bildet und ein gasförmiges Kältemittel in dem Kühlsystem (3) komprimiert; einer Magnetkupplung (5), die ein Drehmoment von einem Motor (2) auf den Verdichter (4) überträgt, wenn sie erregt ist, und die das Drehmoment von dem Motor (2) auf den Verdichter (4) nicht überträgt, wenn sie abgeschaltet ist; und einer Steuereinrichtung (7) zum Steuern der Magnetkupplung (5) und zur Erfassung einer Antriebskraftänderung des Motors (2), unmittelbar nachdem die Magnetkupplung (5) durch die Steuereinrichtung (7) erregt wird, wobei Kältemittel im flüssigen Aggregatszustand im Verdichter (4) erkannt wird, wenn die Antriebskraftänderung des Motors (2) größer als ein vorbestimmter Wert ist.
Anordnung nach Anspruch 1, bei welcher die Steuereinrichtung (7) eine Drehzahländerung des Motors (2) erfasst, unmittelbar nachdem die Magnetkupplung (5) durch die Steuereinrichtung (7) erregt wird.
Anordnung nach Anspruch 1, bei welcher eine Einrichtung (20) zur Erfassung der Drehzahländerung des Verdichters (4), unmittelbar nachdem die Magnetkupplung (5) durch die Steuereinrichtung (7) erregt wird, vorgesehen ist; und Kältemittel im flüssigen Aggregatszustand im Verdichter (4) erkannt wird, wenn die Drehzahländerung des Verdichters (4) kleiner als ein vorbestimmter Wert ist.
Steuerungsverfahren für einen Verdichter, mit einem Verdichter (4), der mit einem Verflüssiger (11), einem Expansionsventil (13) und einem Verdampfer (15) ein Kühlsystem (3) bildet und ein gasförmiges Kältemittel in dem Kühlsystem (3) komprimiert; einer Magnetkupplung (5), die ein Drehmoment von einem Motor (2) auf den Verdichter (4) überträgt, wenn sie erregt ist, und die das Drehmoment des Motors (2) auf den Verdichter (4) nicht überträgt, wenn sie abgeschaltet ist; einer Steuereinrichtung (7) zum Steuern der Magnetkupplung (5), wobei die Steuereinrichtung (7) eine Antriebskraftänderung des Motors (2) erfasst, unmittelbar nachdem die Magnetkupplung (5) durch die Steuereinrichtung (7) erregt wird, die Antriebskraftänderung mit einem vorbestimmten Wert vergleicht, Kältemittel im flüssigen Aggregatszustand im Verdichter (4) erkennt, wenn die Antriebskraftänderung größer als der vorbestimmte Wert ist, und die Magnetkupplung (5) für eine vorbestimmte Zeitdauer abschaltet.
Steuerungsverfahren nach Anspruch 4, bei welchem die Steuereinrichtung (7) eine Drehzahländerung des Motors (2) erfasst, unmittelbar nachdem die Magnetkupplung (5) durch die Steuereinrichtung (7) erregt wird.
Steuerungsverfahren nach Anspruch 4, bei welchem eine Einrichtung (20) eine Drehzahländerung des Verdichters (4) erfasst, unmittelbar nachdem die Magnetkupplung (5) durch die Steuereinrichtung (7) erregt wird, die Drehzahländerung des Verdichters (4) mit einem vorbestimmten Wert verglichen wird, und die Magnetkupplung (5) für eine vorbestimmte Zeitdauer abgeschaltet wird, wenn die Drehzahländerung des Verdichters (4) kleiner als der vorbestimmte Wert ist.
Steuerungsverfahren nach Anspruch 5 oder 6, bei welchem das Erregen und Abschalten der Magnetkupplung (5) mit einer vorgegebenen Anzahl von Malen wiederholt wird.
Steuerungsverfahren nach Anspruch 5 oder 6, bei welchem, wenn die Magnetkupplung (5) für eine bestimmte Zeitdauer abgeschaltet ist, die Leerlaufdrehzahlerhöhung unterbunden wird.
Steuerungsverfahren nach Anspruch 5 oder 6, bei welchem, wenn die Magnetkupplung (5) durch die Steuereinrichtung (7) für länger als eine vorgegebene Zeitdauer erregt wird, der Erregungszustand danach fortgesetzt wird.
Steuerungsverfahren nach Anspruch 7, bei welchem die Magnetkupplung (5) abgeschaltet gehalten wird, wenn das Erregen und Abschalten der Magnetkupplung (5) mit der vorgegebenen Anzahl von Malen wiederholt worden ist.