ITTO20000857A1

ITTO20000857A1 - Procedimento e sistema per il monitoraggio dello stato di carica di un impianto di climatizzazione di un autoveicolo.

Info

Publication number: ITTO20000857A1
Application number: IT2000TO000857A
Authority: IT
Inventors: Vito Melisurgo
Original assignee: Fiat Ricerche
Priority date: 2000-09-12
Filing date: 2000-09-12
Publication date: 2002-03-12
Also published as: EP1186840A1; EP1186840B1; ITTO20000857A0; ES2228718T3; DE60107782D1; IT1320635B1; DE60107782T2

Description

DESCRIZIONE dell'invenzione industriale dal titolo: "Procedimento e sistema per il monitoraggio dello stato di carica di un impianto di climatizzazione di un autoveicolo"

DESCRIZIONE

La presente invenzione riguarda un procedimento per il monitoraggio dello stato di carica di un impianto di climatizzazione di un autoveicolo comprendente un circuito a fluido includente:

un compressore accoppiabile al motore a combustione interna dell'autoveicolo, e la cui uscita è collegata ad un condensatore, e

un evaporatore a cui è associato un ventilatore ed avente l'ingresso accoppiato all'uscita del condensatore tramite un dispositivo di espansione del fluido, e l'uscita collegata all'ingresso del compressore.

Lo stato di carica del circuito a fluido di un impianto di climatizzazione varia, nel corso della vita dell'impianto, per·cause diverse.

In sede di fabbricazione, eventuali perdite consistenti di fluido, derivanti da difetti costruttivi e/o di montaggio,,possono essere agevolmente rilevate.

Per contro, le perdite di fluido di modesta entità, quali quelle dovute al deterioramento dei componenti o alla corrosione, sono meno facilmente rilevabili. Tali perdite determinano un abbassamento progressivo del livello di carica ed un corrispondente deterioramento delle prestazioni dell'impianto (se non addirittura un danneggiamento del compressore), e comportano la liberazione nell'ambiente di fluidi dannosi.

Negli autoveicoli attuali il funzionamento del compressore dell'impianto di climatizzazione viene inibito quando la pressione del fluido nell'impianto scende, à riposo, sotto una soglia prefissata, ad esempio di circa 3,1 bar. Nel caso di perdite di fluido, l'inibizione del compressore si verifica tuttavia quando oramai la quantità di fluido residua nell'impianto è piuttosto bassa ed allo stato pressoché completamente gassoso, per cui l'inibizione del funzionamento del compressore non è in genere in grado di prevenirne il danneggiamento.

Per monitorare lo stato di carica di un impianto di climatizzazione sono noti diversi metodi. Perlopiù, tali metodi si basano sul confronto dei valori assunti da alcuni parametri o prestazioni dell'impianto (quali il surriscaldamento o la pressione di evaporazione o la potenza frigorifera) monitorati durante il funzionamento, con valori di riferimento registrati in relazione ad uno stato di carica ritenuto ottimale. Soluzioni di questo tipo sono descritte ad esempio nei brevetti statunitensi n.5.457.965, n.5.009.076 e n.4.677.830.

Tali metodi non risultano applicabili ad.impianti refrigeranti di autoveicoli, in quanto in questi ultimi, a differenza degli impianti fissi, le condizioni ambientali e di funzionamento (velocità di marcia, condizioni di ventilazione interna, ecc.) sono estremamente variabili, per cui è piuttosto difficile, o quanto meno complicato, definire condizioni di riferimento di "normale'’ funzionamento.

Lo scopo della presente invenzione è dunque di proporre un procedimento che consenta di monitorare, in modo affidabile, semplice ed economico, lo stato di carica di un impianto di climatizzazione installato su un autoveicolo.

Questo ed altri scopi vengono realizzati secondo l'invenzione con il procedimento le cui caratteristiche salienti sono definite nell'annessa rivendicazione 1.

L'invenzione consiste inoltre in un sistema per attuare il monitoraggio dello stato di carica dell'impianto di climatizzazione di un autoveicolo, le cui caratteristiche principali sono definite nella rivendicazione 9.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi dell'invenzione appariranno dalla descrizione dettagliata che segue, effettuata a puro titolo di esempio di non limitativo, con riferimento ai disegni allegati, nei quali:

la fig.l è una rappresentazione schematica di un impianto di climatizzazione per un autoveicolo, a cui è associato un sistema di monitoraggio dello stato di carica secondo l'invenzione; e

la fig.2 è un diagramma che mostra, in funzione del tempo riportato in ascissa, l'andamento di due segnali di pressione utilizzabili in un sistema di monitoraggio secondo l'invenzione.

Nella fig.l, con E è indicato il motore a combustione interna di un autoveicolo, e con CS è complessivamente indicato un impianto di climatizzazione installato a bordo di tale autoveicolo.

L'impianto di climatizzazione CS comprende, in modo per sé noto, un compressore 1, suscettibile di essere azionato dal motore a combustione interna E tramite un innesto 2 a comando elettrico. L'uscita del compressore 1 è collegata all'ingresso di un condensatore 3. L'uscita di tale condensatore è collegata ad un filtro 4, seguito da un dispositivo di espansione del fluido 5. Tale dispositivo può essere ad esempio una valvola di espansione, o al limite un semplice orifizio tarato.

Il dispositivo di espansione 5 è collegato all'ingresso di un evaporatore 6, la cui uscita è collegata all'ingresso del compressore 1.

All'evaporatore 6 è associato un elettroventilatore 7.

All'impianto di climatizzazione CS è associato un sistema per il monitoraggio del suo stato di carica. Tale sistema comprende essenzialmente un'unità elettronica di controllo ECU predisposta per controllare, secondo modalità prestabilite, il funzionamento dell'innesto 2 e dell'elettroventilatore 7 che è associato all'evaporatore.

Ad un ingresso 8 dell'unità di controllo ECU pervengono segnali indicativi della velocità di rotazione del motore E. Tali segnali possono pervenire all'unità ECU da un sensore associato al motore E, o segnali indicativi di tale velocità e provenienti dall'unità elettronica di gestione del motore o da una rete per la diffusione di segnali sull'autoveicolo, quale una rete operante secondo il protocollo CAN.

Il sistema di monitoraggio dello stato di carica dell'impianto di climatizzazione CS comprende inoltre (almeno) un sensore elettrico di pressione 9 collegato ad un ingresso 10 dell'unità di controllo ECU. Tale sensore è ad esempio un sensore di tipo analogico.

In un primo modo di realizzazione del sistema, il sensore di pressione 9 è associato al ramo ad alta pressione del circuito frigorigeno dell'impianto di climatizzazione, ed è dunque ubicato a monte del dispositivo di espansione 5, tipicamente a valle del condensatore 3, ed è ad esempio associato al filtro 4.

Al fine di monitorare lo stato di carica dell'impianto, l'unità di controllo ECU è predisposta per determinare ogni tanto, ad esempio ad ogni accensione ed avviamento del motore E, un'attivazione del compressore 1 per un periodo di tempo prefissato (ad esempio 10 secondi) mentre il motore E ruota ad una velocità essenzialmente costante (ad esempio al regime di rotazione di minimo) e mentre il ventilatore 7 associato all'evaporatore 6 è mantenuto disattivato. Dopo tale periodo di tempo, l'unità ECU provoca (tramite l'innesto 2) la disattivazione del compressore 1.

L'unità ECU rileva l'andamento della pressione del fluido segnalata dal sensore 9.

Se il sensore di pressione 9 è associato al ramo ad alta pressione del circuito refrigerante, l'andamento del segnale fornito da tale sensore è ad esempio quello indicato con PH nella fig.2. Il segnale PH assume un valore di riposo PHo prima dell'attivazione del compressore 1, provocata dall'unità ECU ad un istante ti.

Il compressore 1 viene mantenuto attivato sino ad un successivo istante t2, dunque per un periodo di tempo prefissato T = t2 - ti pari ad esempio a 10 secondi, come si è detto in precedenza.

All'istante t2 l'unità ECU provoca la disattivazione del compressore 1, e la pressione segnalata dal sensore 9 prende a decrescere, a partire dal valore massimo PHmax raggiunto all'istante t2, tendendo a riportarsi progressivamente al valore di riposo PH0 .

Nella fig.2 con PL è indicato l'andamento della tensione fornita in uscita dal sensore 9, indicativa della pressione del fluido nel circuito idraulico, nel caso in cui tale sensore sia associato al ramo a bassa pressione del circuito refrigerante, nel caso dunque il sensore sia ubicato a valle del dispositivo di espansione 5, ad esempio in una delle tre posizioni illustrate a tratteggio nella fig.l, ovvero all'ingresso o all'uscita dell'evaporatore 6, o presso l'ingresso del compressore 1. In tal caso, quando l'unità ECU per il rilevamento dello stato di carica dell'impianto attiva all'istante ti il compressore 1, la pressione del fluido a partire dal valore di riposo PLO (praticamente uguale a PHo) prende a decrescere, come è mostrato nella fig.2, sino ad un valore minimo PLmax raggiunto all'istante t2, in cui l'unità ECU provoca la disattivazione del compressore. A partire da tale istante, la pressione PL tende a riportarsi progressivamente al valore di riposo ΡL O

Le sperimentazioni condotte hanno dimostrato

Che ί Valori P

ed i tempi di rilassamento (dopo t2) di PH e PL sono tutti indicativi della quantità (massa) di fluido refrigerante contenuto nel circuito del-1'impianto .

Pertanto, l'unità ECU è convenientemente predisposta per confrontare il valore assunto da uno o pi.ù dei suddetti parametri con valori di riferimento predeterminati sperimentalmente per L'impianto specifico, e per attivare un dispositivo di segnalazione 11 (fig.l), quando tale confronto è indicativo di un livello di carica dell'impianto insufficiente. Il dispositivo di segnalazione 11 può essere in alternativa attivato dopo un numero prefissato di indicazioni consecutive di livello insufficiente di carica.

Come si è detto in precedenza, nell'intervallo di tempo T = t2-T1 in cui il compressore 1 viene attivato ai fini del rilevamento dello stato di carica dell'impianto, 1'elettroventilatore 7 associato all'evaporatore è mantenuto disattivato. In alternativa, l'unità di controllo ECU potrebbe peraltro.essere predisposta per pilotare, in detto intervallo di tempo T, 1'elettroventilatore 7 in modo tale che esso invii sull'evaporatore una portata d'aria predeterminata, essenzialmente costante.

Naturalmente, fermo restando il principio del trovato, le forme di attuazione ed i particolari di realizzazione potranno essere ampiamente variati rispetto a quanto è stato descritto ed illustrato a puro titolo di esempio non limitativo, senza per questo uscire dall'ambito dell'invenzione, come definito nelle annesse rivendicazioni.

Claims

pressione del fluido a monte (PH) e/o a valle (PL) del dispositivo di espansione (5), e si confronta tale caratteristica con un valore di riferimento predeterminato.
2. Procedimento secondo la rivendicazione 1, in cui detta caratteristica predeterminata è il valore massimo (minimo) raggiunto dalla pressione del fluido a monte (valle) del dispositivo di espansione (5).
3. Procedimento secondo la rivendicazione 1, in cui detta caratteristica predeterminata è una funzione del o il rapporto fra il valore massimo (minimo) raggiunto dalla pressione del fluido a monte (valle) del dispositivo di espansione (5), ed il valore assunto da detta pressione prima dell'attivazione del compressore (1).
4. Procedimento secondo la rivendicazione 2 o 3, in cui si rileva il valore massimo raggiunto dalla pressione del fluido (PH) a valle del condensatore (3).
5. Procedimento secondo la rivendicazione 2 o 3, per un impianto (CS) in cui all'uscita dal condensatore (3) è disposto un filtro (4) per il fluido, ed in cui si rileva il valore massimo raggiunto dalla pressione del fluido in detto filtro (4).
6. Procedimento secondo la rivendicazione 2 o 3, in cui si rileva il valore minimo raggiunto dalla pressione del fluido (PL) presso l'ingresso o l'uscita dell'evaporatore (6).
7. Procedimento secondo la rivendicazione 2 o 3, in cui si rileva il valore minimo raggiunto dalla pressione del fluido presso l'ingresso del compressore.
8. Procedimento secondo la rivendicazione 1, in cui detta caratteristica predeterminata è una funzione del o il tempo di rilassamento della pressione del fluido a monte o a valle del dispositivo di espansione (5), dopo la disattivazione del compressore (1).
9. Sistema per il monitoraggio dello stato di carica di un impianto di climatizzazione (CS) di un autoveicolo che comprende un circuito a fluido includente: un compressore (1) accoppiabile al motore a combustione interna (E) dell'autoveicolo, e la cui uscita è collegata ad un condensatore (3), e un evaporatore (6) a cui è associato un ventilatore (7) ed avente l'ingresso accoppiato all'uscita del condensatore (3) tramite un dispositivo di espansione del fluido (5), e l'uscita collegata all'ingresso del compressore (1); il sistema essendo caratterizzato dal fatto che comprende: un'unità di controllo (ECU) atta a provocare un'attivazione controllata del compressore (1), mentre il motore (E) dell'autoveicolo ruota ad una velocità predeterminata essenzialmente costante, e mentre il ventilatore (7) è controllato in modo tale che esso invii sull'evaporatore (6) una portata d'aria essenzialmente costante, al limite nulla, e poi la disattivazione del compressore (1); mezzi sensori (9) atti a fornire a detta unità di controllo (ECU) segnali elettrici indicativi della pressione del fluido (PH, PL) a monte e/o a valle del dispositivo di espansione (5); detta unità di controllo (ECU) essendo predisposta per rilevare almeno una caratteristica predeterminata dell'andamento della pressione del fluido a monte e/o a valle del dispositivo di espansione (5) conseguente a detta attivazione del compressore (1), ed a confrontare tale caratteristica con un valore di riferimento predeterminato.
10. Sistema secondo la rivendicazione 9, in cui detta caratteristica predeterminata è il valore massimo (minimo) raggiunto dalla pressione del fluido a monte (valle) del dispositivo di espansione (5).
11. Sistema secondo la rivendicazione 9, in cui detta caratteristica predeterminata è una funzione del o il rapporto fra il valore massimo (minimo) raggiunto dalla pressione del fluido a monte (valle) del dispositivo di espansione (5), ed il valore assunto da detta pressione prima dell'attivazione del compressore (1).
12. Sistema secondo la rivendicazione 10 o 11, in cui detti mezzi sensori (9) sono disposti in modo tale da fornire segnali indicativi della pressione del fluido (PH) a valle del condensatore (3).
13. Sistema secondo la rivendicazione 10 o 11, per un impianto in cui all'uscita del condensatore (3) è disposto un filtro per il fluido (4), ed in cui detti mezzi sensori (9) sono associati a detto filtro (4).
14. Sistema secondo la rivendicazione 10 o 11, in cui detta unità di controllo (ECU) è predisposta per rilevare il valore minimo raggiunto dalla pressione del fluido presso l'ingresso o l'uscita dell'evaporatore (6).
15. Sistema secondo la·rivendicazione 10 o 11, in cui l'unità di controllo (ECO) è predisposta per rilevare il valore minimo raggiunto dalla pressione del fluido presso l'ingresso del compressore (1).
16. Sistema secondo la rivendicazione 9, in cui detta caratteristica predeterminata è una funzione del o il tempo di rilassamento della pressione del fluido (PH, PL) a monte o a valle del dispositivo di espansione (5), dopo la disattivazione del compressore (1). Il tutto sostanzialmente secondo quanto descritto ed illustrato, e per gli scopi specificati.