DE69310185T2

DE69310185T2 - Verfahren und vorrichtung zur diagnose der kühlmittelmenge in einer klimaanlage

Info

Publication number: DE69310185T2
Application number: DE69310185T
Authority: DE
Inventors: Georgios Sarakinis
Original assignee: Volvo AB
Current assignee: Volvo AB
Priority date: 1992-10-16
Filing date: 1993-10-18
Publication date: 1997-12-04
Anticipated expiration: 2013-10-19
Also published as: JPH08502343A; WO1994008809A1; EP0663873A1; SE9203039L; EP0663873B1; US5647222A; SE9203039D0; DE69310185D1; JP3428648B2; AU5346794A; SE500396C2

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Diagnose der Kühlmittelmenge in einer Klimaanlage (vergleiche US-A-4 677 830), jeweils gemäß den Oberbegriffen der Ansprüche 1 und 3.
Klimaanlagen in Fahrzeugen müssen normalerweise in der Lage sein, bei erheblich variierenden Bedingungen zu arbeiten, beispielsweise hinsichtlich der Umgebungstemperatur und der atmospherischen Luftfeuchtigkeit. Ihre Funktion hängt auch von der Menge des Kühlmittels in dem geschlossenen System ab.
Der am häufigsten auftretende Grund für Fehlfunktionen bei Klimaanlagen ist eine zu große oder zu geringe Kühlmittelmenge. Eine kleine Leakage in einer Klimaanlage kann sehr schwer zu entdecken sein. Falls der Kompressor über eine sehr lange Zeit gezwungen ist, mit einer zu niedrigen Kühlmittelmenge zu arbeiten, könnte er versagen.
Selbst ein geringer Mangel an Kühlmittel kann zu den folgenden negativen Konsequenzen führen:
- eine geringe Unterkühlung nach dem Kühler,
- ein hohes Überhitzen nach dem Verdampfer,
- der Verdampfungsdruck ist niedriger als normal, und
- die Ausgangstemperatur des Kompressors ist höher als normal.
Ein Überschuß an Kühlmittel kann andererseits zu den folgenden negativen Konsequenzen führen:
- eine hohe Unterkühlung nach dem Kühler,
- der Verdichtungsdruck ist höher als normal,
- die Ausgangstemperatur des Kompressors ist niedriger als normal,
- der Verdampfungsdruck ist höher als normal, und
- das Überhitzen nach dem Verdampfer ist niedrig.
In der Praxis wird sowohl ein Mangel als auch ein Überschuß an Kühlmittel den Kompressor veranlassen, häufiger und in längerem Zeitphasen zu arbeiten als sonst nötig wäre.
Bisher gab es noch keine geeigneten Vorrichtungen zur Messung der Kühlmittelmenge in einem geschlossenen System mit Kapilarröhren, mit einer Abschalteinrichtung, und mit einem flüssigkeitstrennenden Speicher nach dem Verdampfer. Aus diesem Grund bedeutet der Service und die Wartung von mit Klimaanlagen ausgerüsteten Fahrzeugen üblicherweise, daß die Flüssigkeit aus dem System beim Messen der Menge des Kühlmittels evakuiert werden muß. Dieses Evakuieren ist zeitaufwendig, da das System ziemlich lange Fluidleitungen mit engen Passagen aufweist. Das Entleeren und füllen des Kühlmittels führt auch zu Problem der Abgabe von Substanzen, die für die Umwelt schädlich sind.
Die US 4 677 830 beschreibt eine Klimaanlage, die mit einer Temperaturfühleinrichtung und einer Druckfühleinrichtung versehen ist. Das System weist auch eine Kontrolleinheit zur Bestimmung auf, ob die Menge des Kühlmittels in dem Systeni ausreicht.
Die US 4 757 693 beschreibt eine Klimaanlage mit einer elektronischen Schaltung zur Erfassung von Funktionsstörungen, beispielsweise aufgrund einer ungenauen Kühlmittelmenge. Diese Klimaanlage ist jedoch mit einem Tank für Kühlmittel zwischen dem Kühler und dem Expansionsventil versehen.
Die US 4 308 725 beschreibt einen Detektor zur Anzeige des Pegels des Kühlmittels in einem derartigen Speichertank.
Dementsprechend bezweckt die vorliegende Erfindung die Schaffung eines Verfahrens und einer Vorrichtung für eine schnelle und einfache Diagnose der Kühimittelmenge in einer Klimaanlage, die keinen Tank für das Kühlmittel besitzt.
Diese Aufgabe wird durch das Verfahren und die Vorrichtung gelöst, die entsprechend in den nebengeordneten Patentansprüchen 1 und 3 angegeben sind.
Vorteilhafte Ausführungsbeispiele der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung detaillierter unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Klimaanlage mit einem Diagnosesystem gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
Fig. 2 in analoger Form ein Diagnosesystem gemäß einer zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
Fig. 3 ein Diagnosesystem, das zur Verwendung in Werkstätten geeignet ist; und
Fig. 4 ein Diagramm, das die Kühlmittelmenge in einem System in Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur und der Atmospherenfeuchtigkeit darstellt.
Die in den Figuren 1 und 2 dargestellte Klimaanlage besitzt einen Verdampfer 10 mit einem folgenden flüssigkeitstrennenden Speicher 11, einem Kompressor 12, einem Kühler 13 und einer Abschaltvorrichtung 14, die in Reihe nacheinander in einem geschlossenen Kreislauf zum Zirkulieren eines Kühlmittels verbunden sind.
Nach einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung, das in Figur 1 gezeigt ist, ist eine separate Überwachungseinheit 15 mit der Klimaanlage mittels eines Kontrollrelais 16 zur Kontrolle des Kompressors 12 und auch durch eine Druckfühleinrichtung 17 zur Erfassung des Kühlmitteldrucks zwischen dem Kühler 13 und der Abschaltvorrichtung 14 verbunden. Weiterhin ist die Überwachungseinheit mit Temperaturfühleinrichtungen 18, 19 zur Erfassung der Kühlmitteltemperatur entsprechend nach dem Kompressor 12 und vor dem Verdampfer 10 versehen.
Die Überwachungseinheit 15 steuert den Betriebszustand mit halber und voller Geschwindigkeit des Zwischenraumventilators mittels eines Doppelrelais 20. Zusätzlich empfängt die Einheit 15 Eingangssignale für den Betrieb des Motors über einen Motordrehzahlsensor 21 betreffend den Ein/Aus-Zustand übet einen Sensor 22 und eine Information betreffend den Zwischenraumventilator durch einen Sensor 23.
Die Einheit 15 ist für den Vergleich der Eingangsdaten von den Druckfühl- und Temperaturfühleinrichtungen 17-19 mit gespeicherten Sollwerten vorgesehen, wobei Abweichungen von diesen Werten zu einer Warnanzeige mittels eines Wamlichtes 24 an dem Amaturenbrett des Fahrzeugs führen.
Figur 2 zeigt ein alternatives Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem die Überwachungseinheit 25 in eine automatische Klimaanlage integriert ist, um eine periodische Kontrolle des Kompressors 12 und eine automatische Abschaltung bei einer niedrigen Kühlmittelmenge in der selben Weise wie bei dem vorbeschriebenen Ausführungsbeispiel vorzunehmen. Funktionell unterscheidet sich dieses Ausführungsbeispiel von dem vorhergehenden darin, daß die Informationen betreffend die Umgebungstemperatur und die Motortemperatur verfügbar ist und zum zeitgesteuerten Starten des Kompressors sowie für eine genauere Diagnose des Abschaltzustands verwendet werden kann.
Figur 3 zeigt eine zur Verwendung in einer Werkstatt vorgesehen Diagnoseeinheit 27, die eine T-Verbindung 28 besitzt, die zwischen dem üblichen Anschluß des Fahrzeugkabelbaums 29 und der Diagnoseeinheit 15; 25 montiert ist. Ein Temperatursensor 30 ist von Hand an einer geeigneten Stelle zwischen dem Verdampfer 10 und dem Speicher 11 befestigt. Der Wert der Umgebungstemperatur wird in das Diagnoseinstrument 31 eingegeben. Die Diagnose wird während des Leerlaufs und bei vorlaufendem Zwischenraumventilator vorgenommen.
Aus dem in Figur 4 gezeigten Diagramm ist ersichtlich, wie die Temperatur des Kompressors bezogen auf den Druckanstieg des Kompressors von der Kühlmittelmenge abhängig ist. Dieser Zusammenhang kann als Funktion der Differenz zwischen der Kondensations- und der Verdampfungstemperatur ausgedrückt werden. Die Y- Achse des Diagramms basiert auf der Temperatur nach dem Kompressor, der Temperatur vor dem Verdampfer und der Differenz zwischen dem Sättigungsdruck nach dem Kompressor und der Temperatur vor dem Verdampfer. Die vier graphischen Darstellungen zeigen verschiedene Betriebsbedingungen bezüglich der Umgebungstemperatur und der Atmosphärenfeuchtigkeit.
Eine Unterfüllung führt zu einer Zunahme des Überhitzens, was eine erhöhte Einlaßtemperatur für den Kompressor und dadurch auch eine erhöhte Ausgangstemperatur verursacht.
Bei Überfüllung tritt ein Überkochen in dem Verdampfer auf, das zu Flüssigkeitstropfen führt, die in den Kompressor eintreten. Dies führt zu einer Abnahme der Ausgangtemperatur aufgrund des Kühleffekts der Flüssigkeit.
Die Erfindung ist nicht auf die oben erwähnten Ausführungsbeispiele begrenzt sondern auch innerhalb des Umfangs der Ansprüche varuerbar.

Claims

1. Verfahren zur Diagnose der Kühlmittelmenge in einer Klimaanlage, in der ein Verdampfer (10), auf den ein flüssigkeitstrennender Speicher (11) folgt, ein Kompressor (12), ein Kühler (13) und eine Abschaltvorrichtung (14) nacheinander in Reihe in einem geschlossenen Kühlmittelkreislauf verbunden sind, wobei der Druck und die Temperatur des Kühlmittels gemessen werden und die gemessenen Werte mit gespeicherten Sollwerten für das Bestimmen, ob die Kühlmittelmenge innerhalb oder außerhalb eines Bezugsintervalls liegt, verglichen werden, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck des Kühlmittels zwischen dem Kühler (13) und der Abschaltvorrichtung (14) gemessen wird und daß die Temperatur des Kühlmittels nach dem Kompressor (12) und auch vor dem Verdampfer (10) gemessen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlmittelreferenzmenge abgeleitet wird von der Berechnung des Unterschiedes zwischen der Temperatur des Kühlmittels nach dem Kompressor (12) und der Temperatur vor dem Verdampfer (10), geteilt durch die Differenz zwischen der Temperatur des Kühlmittels, die dem Kühlmitteldruck zwischen dem Kühler (13) und der Abschaltvorrichtung (14) entspricht, abzüglich der Temperatur vor dem Verdampfer (10).

3. Vorrichtung zur Diagnose der Kühlmittelmenge in einer Klimaanlage, in der ein Verdampfer (10), auf den ein flüssigkeitstrennender Speicher (11) folgt, ein Kompressor (12), ein Kühler (13) und eine Abschaltvorrichtung (14) nacheinander in Reihe in einem geschlossenen Kühlmittelkreislauf verbunden sind, mit einer Druckabfühleinrichtung (17) und Temperaturabfühleinrichtungen (18, 19) zur Ermittlung des Drucks und der Temperatur des Kühlmittels, und mit einer Analyseeinheit (15; 25; 27), durch die Eingangsdaten von den Druck- und Temperaturabfühleinrichtungen (17-19) mit gespeicherten Sollwerten vergleichbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckabfühleinrichtung (17) zur Ermittlung des Kühlmitteldrucks zwischen dem Kühler (13) und der Abschaltvorrichtung (14) angeordnet ist, und daß die Temperaturabfühleinrichtungen (18, 19) zur Ermittlung der Kühlmitteltemperatur jeweils nach dem Kompressor (12) und vor dem Verdampfer (10) angeordnet sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Analyseeinheit (25) in einer automatischen Klimaanlage (26) integriert ist.