DE60033926T2 - Verfahren und Vorrichtung zum Testen und zur Diagnose von einer Kraftfahrzeugklimaanlage - Google Patents
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Description
- Gebiet der Erfindung
- Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein verbessertes Verfahren zum Testen und Diagnostizieren von Klimaanlagen bei Fahrzeugen.
- Ferner bezieht sich die Erfindung auf eine Vorrichtung, die dieses Verfahren durchführt.
- Hintergrund der Erfindung
- Klimaanlagen bei Fahrzeugen erfordern oft einen Service durch einen Experten, der in der Lage ist, einen Systemausfall, der nicht leicht gefunden werden kann, wie z.B. ein Fehlen oder einen Überschuß an Kältemittel, eine inkorrekte Einstellung des Systems, einen Ausfall des Kompressors, Probleme mit dem Kapillarventil und bei anderen Vorrichtungen zu kontrollieren.
- Herkömmlicherweise umfasst ein Klimaanlagenkreislauf für Kraftwagen der Reihe nach einen Kompressor, eine Hochdruck-Warmseite mit einem Wärmeaustauscher oder Kondensator, ein Expansionsventil oder Kapillarventil sowie eine Niederdruck-Kühlseite mit einem Kälteaustauscher oder Verdampfer.
- In WO98/54019 im Namen des gleichen Anmelders ist eine automatische Vorrichtung zum Testen und Diagnostizieren von Klimaanlagen bei Fahrzeugen beschrieben. Diese Vorrichtung umfasst einen Sensor der Umgebungstemperatur, einen Niederdrucksensor, der an der Kühlseite anzubringen ist, einen Hochdrucksensor, der an der Warmseite anzubringen ist, sowie eine Steuereinheit zum Vergleichen der von den Sensoren gemessenen Werte in bezug auf feststehende Werte der Umgebungstemperatur und von Nieder- und Hochdrücken. Nach dem Vergleich wählt die Steuereinheit eine in einer vorbestimmten Liste ausgewählte Diagnosenachricht aus und zeigt sie an.
- Die oben beschriebene Vorrichtung kann, auch wenn sie normalerweise effektiv ist, nicht zur Diagnose von Systemen wie einem sogenannten "offenen Rohrsystem" ("orifice tube System") mit oder ohne Kupplungszyklusschalter eingesetzt werden. Außerdem kann ihre Genauigkeit und Diagnose verbessert werden.
- Abriss der Erfindung
- Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Verfahren zum Testen und Diagnostizieren von Klimaanlagen bereitzustellen, das in der Lage ist, mit jeglicher Art von bei Kraftwagen installierten Systemen zu arbeiten.
- Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine verbesserte Vorrichtung bereitzustellen, die dieses Verfahren durchführt.
- Diese Aufgaben werden durch das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung erfüllt, welches die Eigenschaft hat, zusätzlich zum Messen der Umgebungstemperatur und des Drucks stromauf/stromab des Kompressors eine Messung der Temperatur der kalten Luft am Ausgang des Verdampfers zu liefern und für eine vorbestimmte Diagnosezeit ein Abtasten der Werte der Drücke und der Temperaturen in einer Recheneinheit durchzuführen, in der ein Diagnoseprogramm enthalten ist, wobei das Diagnoseprogramm gemäß dem kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 abläuft.
- Dieser zusätzliche Wert zeigt die Anwendung des Diagnoseverfahrens auf eine beliebige Klimaanlage, einschließlich des offenen Rohrsystems mit oder ohne Kupplungszyklusschalter sowie Expansionsventilsysteme.
- Vorzugsweise wird ein Eingabeschritt der Daten hinsichtlich der Art der Klimaanlage durchgeführt, und es ist eine Steuerlogik vorgesehen, welche die Betriebsparameter in Reaktion auf die Eingabedaten berechnet. Vorteilhafterweise wird der Eingabeschritt mittels einer Magnetkarte durchgeführt, die zu Beginn der Messphase eingeführt werden kann. Die Vorrichtung gemäß der Erfindung, welche dieses Verfahren durchführen kann, umfasst zusätzlich zu den Mitteln zum Messen des Drucks stromauf und stromab des Kompressors sowie Sensormitteln der Umgebungstemperatur auch Sensormittel der Temperatur der von dem Verdampfer kommenden Luft.
- Es ist eine Steuerlogik vorgesehen, die als Eingabe zwei Druckwerte und zwei Temperaturwerte empfängt, und zwar jeweils den Druck der warmen und kalten Seiten des Klimaanlagenkreislaufs stromauf und stromab des Kompressors, die Umgebungstemperatur und die Lufttemperatur am Ausgang des Verdampfers. In dieser Steuerlogik sind Algorithmen implementiert, die Nachrichten einer Fehlfunktion anzeigen, die es gestatten, rasch die Fehlerart zu bestimmen oder eine Nachricht eines korrekten Betriebs anzuzeigen.
- Alle Hauptmerkmale der Erfindung sind durch die unabhängigen Ansprüche definiert. Die abhängigen Ansprüche definieren die bevorzugten Aspekte dieser Erfindung.
- Kurzbeschreibung der Zeichnungen
- Weitere Eigenschaften und die Vorteile des Verfahrens und der Vorrichtung gemäß der Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung einer beispielhaften, jedoch nicht einschränkenden Ausführungsform hiervon unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen hervor, in denen zeigen:
-
1 ein Blockdiagramm einer Vorrichtung zum Testen und Diagnostizieren von Klimaanlagen gemäß der Erfindung, -
2 eine Draufsicht auf eine Vorrichtung zum Testen und Diagnostizieren von Klimaanlagen gemäß der Erfindung mit dem Aufbau der1 , -
3 eine Vorderansicht längs einem Pfeil III der2 , -
4 eine perspektivische Ansicht der Ausführungsform der2 und3 , -
5 ,6 , und7 eine Darstellung der Verbindung der Ausführungsform der vorangehenden Figuren mit drei unterschiedlichen Arten von Klimaanlagen, und jeweils ein Expansionsventilsystem, ein offenes Rohrsystem mit Kupplungszyklusschalter und ein offenes Rohrsystem ohne Kupplungszyklusschalter, -
8 und9 eine Darstellung der Diagnoseliste, die automatisch durch die Vorrichtung der1 –4 im Fall des offenen Rohrsystems mit oder ohne Kupplungszyklusschalter der6 bzw.7 und des Expansionsventilsystems der5 gewählt wird, und -
10 ein Ablaufdiagramm der Betriebsschritte der Vorrichtung der1 . - Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform
- Gemäß
1 umfaßt eine Vorrichtung zum Testen und Diagnostizieren einer Kraftfahrzeug-Klimaanlage: - – eine
Steuereinheit
1 , die als CPU bezeichnet wird und auf einem Mikroprozessor basiert, - – einen
ersten Sensor
2 zum Messen des Niederdrucks LP stromauf des Kompressors, - – einen
zweiten Sensor
3 zum Messen des Hochdrucks HP stromab des Kompressors, - – einen
dritten Sensor
4 zum Messen der Umgebungstemperatur Ta, - – einen
vierten Sensor
5 zum Messen der Temperatur Ti am Luftauslaß im Wagen, - – Sensoren
von Hilfstemperaturen
5a und5b , - – ein
Verbinderpaar
6a ,6b zum Messen der Spannung an den Enden des Kupplungszyklusschalter in den offenen Rohrsystemen mit Kupplungszyklusschalter, - – einen
Sensor der relativen Feuchtigkeit
7 , - – eine
Dateneingabeeinheit
8 , in dieser Ausführungsform eine Tastatur, - – eine
Einheit
8a zum Anzeigen der Daten, in dieser Ausführungsform eine alphanumerische LCD und/oder eine Druckeinheit8b , - – einen Verbinder vom RS232-Typ zur Verbindung mit einem Computer,
- – eine
externe Speichereinheit
9 , in dieser Ausführungsform eine Speicherkarte mit einer relativen Schnittstelle (nicht gezeigt). - Gemäß den
2 bis4 ist eine Vorrichtung, welche die Struktur der1 implementiert, mit der Bezugsziffer10 angegeben. An der Rückseite (3 ) der Vorrichtung10 sind die folgenden Verbindungen vorgesehen: Schraubgewindesockel für Niederdruck2 und Hochdruck3 ; Verbinder für Kabel der Temperatursensoren5 ,5a ,5b ; Verbinder6a ,6b zum Messen der Spannung an den Enden des Kupplungszyklusschalters. Die Vorrichtung wird durch die Batterie des Wagens über das Verbinderkabel17 und Klemmen17a ,17b versorgt (4 ). Eine Tastatur8 , eine Anzeige8a , ein Drucker8b , ein Verbinder8c zur Verbindung mit dem Computer11 (4 ) sowie eine Speicherkarte9 sind dargestellt. - In den
5 bis7 ist die Anwendung der Vorrichtung gemäß der Erfindung auf drei Arten von Klimaanlagenkreisläufen gezeigt, und zwar jeweils ein Expansionsventilsystem, ein offenes Rohrsystem mit Kupplungszyklusschalter und ein offenes Rohrsystem ohne Kupplungszyklusschalter. - Gemeinsam haben die drei jeweils mit
20 ,20' und20'' angegebenen Systeme einen Kompressor21 , einen Wärmetauscher oder Kondensator22 mit einem jeweiligen Gebläse22a , ein Expansionsventil26 , das in der Vorrichtung20 der5 ein thermostatisches Ventil24 ist, sowie einen Verdampfer oder Kältetauscher25 mit einem jeweiligen Gebläse25a . - Im einzelnen hat das Expansionsventilsystem
20 der5 ein Filter23 und ein thermostatisches Ventil24 , welches die Strömung durch ein Kapillarventil in Reaktion auf die Temperatur des Kältemittelfluids, gemessen stromab des Verdampfers25 , einstellt. Auf diese Weise ist es möglich, die Strömungsrate des Fluids und dann die Auslasstemperatur am Verdampfer gemäß der Betriebsart des Motors des Wagens einzustellen. - Offene Rohrsysteme mit oder ohne Kupplungszyklusschalter
20' und20'' der6 und7 haben stattdessen ein nicht einstellbares Kapillarventil26 und eine Flüssigkeitsaufnahme27 zum Ausgleichen des Vorhandenseins von Fluid im flüssigen Zustand am Auslaß des Verdampfers. In bestimmten Fällen werden Kompressoren mit variabler Verdrängung zum Einstellen der Strömungsrate verwendet. - Im folgenden wird die Arbeitsweise der Vorrichtung gemäß der Erfindung unter Bezugnahme auf alle drei Systeme
20 ,20' ,20'' der5 ,6 und7 beschrieben. - Wenn die Drucksensoren
2 ,3 mit der Klimaanlage mittels Schnellfittings15 und16 verbunden sind, wird ein Sensor14 zum Messen der Temperatur am Luftauslaß im Wagen positioniert, der mit dem Verbinder5 zur Eingabe der Lufttemperatur am Verdampfer verkabelt ist. Im Fall des offenen Rohrsystems mit Kupplungszyklusschalter (6 ) sind zwei Verbinder6a und6b mit den Enden des am Flüssigkeitsvariator27 vorhandenen Kupplungszyklusschalter27a verbunden. - Dann wird das Diagnoseprogramm, das sich im Speicher des Mikroprozessors befindet, gestartet.
- Gemäß
10 , in der ein Teil des Ablaufdiagrammblattes einer bevorzugten Ausführungsform des Programms dargestellt ist, stellt das Diagnoseverfahren gemäß der Erfindung bereit: den Schritt des vorläufigen Speicherns im Speicher des Mikroprozessors der Minimal- und Maximalwerte HPmin, HPmax des bei 16 an der Hochdruckseite bestimmten Drucks und des Minimalwerts des bei 15 an der Niederdruckseite bestimmten Drucks LPmin sowie des Minimalwerts der Temperatur Timin am Luftauslaß im Wagen, gemessen bei 14 in Reaktion auf die Umgebungstemperatur Ta, gemessen bei 4 unter normalen Betriebsbedingungen der Vorrichtung. Im Fall eines offenen Rohrsystems mit Kupplungszyklusschalter20' wird auch der Wert der Durchschnittsbetriebszeit ton des Kompressors der Vorrichtung und der Durchschnittszeit toff der Verbindungstrennung des Kompressors vorab in Reaktion auf die Umgebungstemperatur Ta unter normalen Betriebsbedingungen der Vorrichtung gespeichert. Über eine Tastatur8 wird dann die Art des verwendeten Kältemittels, R12 oder R134a, sowie die Art der Klimaanlage, nämlich traditionell (Expansionsventil) oder ein offenes Rohrsystem mit oder ohne Kupplungszyklusschalter, eingegeben. - Es ist offensichtlich, dass im Fall der Verwendung der Speicherkarte
9 die Auswahl der Art des Gases und der Art von Vorrichtung automatisch auf der Basis von vorher auf der Karte gespeicherten Daten vorgenommen werden kann. - Die Vorrichtung geht dann für eine vorbestimmte Diagnosezeit t, beispielsweise 120 Sekunden zum Abtasten der folgenden Werte über: Umgebungstemperatur Ta (Diagnose-Anfangswert), Temperatur Ti am Luftauslaß im Wagen, Druckwerte HP und LP an der Hochdruck- und Niederdruckseite. Die Abtastszeit beträgt typischerweise 500 msec.
- Gemäß der Erfindung liefert das vorliegende Diagnoseverfahren die Bestimmung der folgenden Werte:
- – Startwert Ta der Umgebungstemperatur,
- – Minimalwert des Drucks LPmin, bestimmt an der Niederdruckseite in der Diagnosezeit,
- – Minimalwert des Drucks HPmin, bestimmt an der Niederdruckseite in der Diagnosezeit,
- – Maximalwert des Drucks HPmax, bestimmt an der Hochdruckseite in der Diagnosezeit,
- – Minimalwert der Temperatur Timin, bestimmt am Luftauslaß im Wagen in der Diagnosezeit.
- Im Fall der Vorrichtung des offenen Rohrtyps mit Kupplungszyklusschalter werden ferner die folgenden Parameter bestimmt
- – Durchschnitts-Betriebszeit ton an der elektromagnetischen Kupplung des Kompressors der Vorrichtung,
- – Durchschnittszeit der Verbindungstrennung toff an der elektromagnetischen Kupplung des Kompressors in der Vorrichtung.
-
- Auf der Basis der bestimmten Werte (Ta, LPmin, HPmin, HPmax, Timin, und im Fall des offenen Rohrsystems mit Kupplungszyklusschalter auch ton und toff) sowie der vorab gespeicherten oder aus der Speicherkarte extrahierten Bezugswerte (APmax, HPmin, LPmin, Timin, und im Fall des offenen Rohrsystems mit Kupplungszyklusschalter auch ton und toff) ist dann die Auswahl einer Diagnosenachricht, die aus einer vordefinierten Liste gewählt wird, welche im Speicher dieses Mikroprozessors gespeichert ist, durch den Prozessor möglich. In den
8 und9 sind einige mögliche Beispiele von Diagnosenachrichten D1-D11 gezeigt, und zwar jeweils für offene Rohrsysteme mit oder ohne Kupplungszyklusschalter und für Expansionsventilsysteme. - Wiederum gemäß
10 wird dann der Vergleich zu den folgenden Werten LPmin HPmax, HPmax–APmin, HPmax–BPmin, Timin oder, im Fall des offenen Rohrsystems mit Kupplungszyklusschalter, von LPmin, HPmax, HPmax–APmin, HPmax-BPmin, Timin, ton, toff mit einem Satz Bezugsparameter vorgenommen. Dann wird die Übertragung der Nachrichten D1, D2, ... Di der9 und8 jeweils gemäß vorbestimmten Sequenzen von Bedingungen vorgenommen, wobei die Werte über oder unter den Parametern liegen. Die Parameter sind in10 angegeben als: - – Parameter a, b, g und h, die zu der Umgebungstemperatur Ta und zu der verwendeten Kältemittelart wie z.B. R12 oder R134a gehören,
- – ein Parameter c, der zu der Art des verwendeten Kältemittels gehört, wie z.B. R12 oder R134a,
- – die Parameter v0, ... v9, die bei einem offenen Rohrsystem mit Kupplungszyklusschalter verwendet werden,
- – die Parameter u0, ... u6, die sich auf ein offenes Rohrsystem ohne Kupplungszyklusschalter beziehen,
- – die Parameter k0, ... k6, die zu einem Expansionsventilsystem gehören.
- Die Parameter v0, ... v9, u0, ... u6 und k0, ... k6 werden selektiv verwendet, um den Unterschied im Trend des Drucks zwischen den drei oben beschriebenen Typen von Klimaanlagen in Betracht zu ziehen und selektiv die bei der Diagnose verwendeten Parameter für jede Wagenart, die in der Speicherkarte gespeichert sind, zu ändern.
- Die obige Vorrichtung ermöglicht die Ausführung des Tests und der Diagnose einer beliebigen Kraftfahrzeug-Klimaanlage.
- Die vorangehende Beschreibung einer spezifischen Ausführungsform offenbart die Erfindung gemäß dem konzeptuellen Gesichtspunkt vollständig, so dass andere durch Anwendung von üblichem Wissen in der Lage sind, eine solche Ausführungsform für verschiedene Anwendungen zu modifizieren und/oder anzupassen, und zwar ohne weitere Untersuchungen und ohne von der Erfindung abzuweichen, und es versteht sich daher, dass solche Anpassungen und Modifikationen als Äquivalent zu der spezifischen Ausführungsform anzusehen sind. Die Mittel und Materialien zur Realisierung der verschiedenen hier beschriebenen Funktionen könnten unterschiedlicher Art sein, ohne aus diesem Grund vom Gebiet der Erfindung abzuweichen. Es ist anzumerken, dass die Phraseologie oder Terminologie, die hier verwendet wird, dem Zweck der Beschreibung dient und nicht einschränkend ist.
Claims (10)
- Verfahren zum Testen und Diagnostizieren einer Klimaanlage in Fahrzeugen, wobei die Systeme eine Hochdruckseite mit einem Kondensator und eine Niederdruckseite mit einem Verdampfer, durch den Kühlluft erzeugt wird, umfasst, wobei die Seiten jeweils stromab und stromauf eines Kompressors liegen, mit den folgenden Schritten: – Messen des Druckwerts HP auf der Hochdruckseite, – Messen des Druckwerts LP auf der Niederdruckseite, – Messen des Umgebungstemperaturwerts Ta, dadurch gekennzeichnet, dass es ferner folgende Schritte umfasst: – Messen des Temperaturwerts Ti der von dem Verdampfer kommenden Luft, – für eine vorbestimmte Diagnosezeit t, Abtasten der Werte der Drücke (HP, LP) und der Temperaturen (Ta und Ti) und Speichern der Werte in einer Recheneinheit, in der ein Diagnoseprogramm enthalten ist, – Ablaufenlassen des Diagnoseprogramms auf der Basis der gespeicherten Werte und Anzeigen von Diagnosemittelungen, als Antwort auf die gemessenen Werte.
- Verfahren nach Anspruch 1, wobei innerhalb einer Diagnosezeit t: – der Messschritt des Drucks HP auf der Hochdruckseite einen Messwert der Maximal- und Minimalwerte des Drucks HPmax und HPmin liefert, – der Messschritt des Drucks LP auf der Niederdruckseite einen Messwert des Minimalwerts des Drucks LPmin liefert, – der Messschritt der Temperatur Ti der von dem Verdampfer kommenden Luft einen Messwert des Minimal-Temperaturwerts Timin liefert.
- Verfahren nach Anspruch 1, wobei im Fall eines offenen Rohrsystems (orifice tube System) mit einem Kupplungs-Zyklusschalter vorab die Werte der Durchschnittszeit ton des Betriebs des Kompressors der Vorrichtung und die Durchschnittszeit toff der Verbindungstrennung des Kompressors in Reaktion auf die Umgebungstemperatur (Ta) unter normalen Betriebsbedingungen der Vorrichtung gemessen werden.
- Verfahren nach Anspruch 1, wobei vor dem Ablaufenlassen des Diagnoseprogramms ein Eingabeschritt von Parametern der Klimaanlage vorgesehen wird, die sich beziehen auf: – Art des verwendeten Kältemittels, das zwischen R12 oder R134a ausgewählt wird, – Art der vorhandenen Klimaanlage, die unter einer herkömmlichen (Expansionsventilsystem), einem offenen Rohrsystem mit einem Kupplungs-Zyklusschalter und einem offenen Rohrsystem ohne Kupplungs-Zyklusschalter ausgewählt wird.
- Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Eingabeschritt mittels eines einführbaren magnetischen Trägers ausgeführt wird, auf dem die Parameter der Schaltung vorab gespeichert wurden.
- Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, wobei das Diagnoseprogramm die folgenden Schritte umfasst: – Eingeben der Daten der Klimaanlage, – Starten der Diagnosezeit-Zählung, – Erfassen, während der Diagnosezeit, der Werte von HPmin, HPmax, LPmin, Timin und, im Fall eines offenen Rohrsystems mit Kupplungs-Zyklusschalter, auch von ton und toff, – Vergleichen der folgenden Werte LPmin, HPmax, HPmax–APmin, HPmax–BPmin, Timin oder, im Fall eines Offenen Rohrsystems mit Kupplungs-Zyklusschalter, auch von LPmin, HPmax, HPmax–APmin, HPmax–BPmin, Timin, ton, toff, mit einem Satz von Bezugsparametern, und Übertragen der Nachrichten D1, D2, ... entsprechend vorbestimmten Bestimmungssequenzen, wobei die Werte über oder unter den Parametern liegen.
- Gerät zum Testen und Diagnostizieren einer Klimaanlage in Fahrzeugen, wobei die Systeme eine Hochdruckseite mit einem Kondensator und eine Niederdruckseite mit einem Verdampfer, von dem Kühlluft erzeugt wird, umfassen, wobei die Seiten jeweils stromab und stromauf eines Kompressors liegen, mit: – einem Mittel zum Messen des Drucks HP auf der Hochdruckseite, – einem Mittel zum Messen des Drucks LP auf der Niederdruckseite, – einem Mittel zum Messen der Umgebungstemperatur Ta, dadurch gekennzeichnet, dass es umfasst: – ein Mittel zum Messen des Temperatur Ti der von dem Verdampfer kommenden Luft, – eine Mikroprozessor-Recheneinheit, die funktionsmäßig mit dem Messmittel verbunden ist, zum Speichern der Werte der Drücke (AP, BP) und der Temperatur (Ta und Ti), gemessen in einer vorbestimmten Zeitspanne (t) von dem Messmittel, wobei die Einheit ein Diagnoseprogramm enthält, das geeignet ist, auf der Basis der gespeicherten Werte abzulaufen, – ein Mittel zum Erzeugen von Diagnosemittelungen, die von dem Programm als Antwort auf die Messwerte berechnet werden.
- Vorrichtung nach Anspruch 7, wobei im Fall eines offenen Rohrsystems mit Kupplungs-Zyklusschalter Mittel zum Messen der Durchschnittszeit ton des Betriebs des Kompressors der Vorrichtung sowie der Durchschnittszeit toff der Verbindungstrennung des Kompressors in Reaktion auf die Umgebungstemperatur (Ta) unter normalen Betriebsbedingungen der Vorrichtung vorgesehen sind.
- Gerät nach Anspruch 7, wobei Mittel für die Eingabe von Parametern der Klimaanlage vorgesehen sind, wie z.B.: – Art des verwendeten Kältemittels, das zwischen R12 oder R134a ausgewählt ist, – Art der vorhandenen Klimaanlage, die unter einem herkömmlichen System (Expansionsventilsystem), einem offenen Rohrsystem mit oder ohne Kupplungs-Zyklusschalter oder einem offenen Rohrsystem ohne Kupplungs-Zyklusschalter ausgewählt ist.
- Gerät nach Anspruch 9, wobei das Eingabemittel einen einsetzbaren magnetischen Träger umfasst, auf dem die Parameter der Schaltung vorab gespeichert wurden, wobei das Gerät Mittel zum Lesen des magnetischen Trägers hat, die mit der Mikroprozessor-Recheneinheit verbunden sind.
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