DE102013220372A1

DE102013220372A1 - Verfahren zur Begrenzung einer erhöhten Kältemittel-Konzentration im Fahrzeuginnenraum

Info

Publication number: DE102013220372A1
Application number: DE201310220372
Authority: DE
Inventors: Robert HERBOLZHEIMER; Stefan Morgenstern
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2013-10-09
Filing date: 2013-10-09
Publication date: 2015-04-09

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Begrenzung oder Reduzierung einer erhöhten Kältemittel-Konzentration eines aus einem Kältekreislauf einer Heiz-Klimaanlage austretenden Kältemittels in einem Fahrzeuginnenraum, wobei bei bestimmten Voraussetzungen zumindest ein vor und/oder nach einem Verdampfer angeordnetes Absperrventil zum Absperren des Kältemittelflusses geschlossen wird. Erfindungsgemäß wird nach dem Schließen des zumindest einen Absperrventils zumindest eine Maßnahme zur Minimierung der im Verdampfer enthaltenden Kältemittelmenge vorgenommen.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Begrenzung oder Reduzierung einer erhöhten Kältemittel-Konzentration im Fahrzeuginnenraum nach Oberbegriff des Anspruchs 1.
Kältekreisläufe für Fahrzeugklimaanlage enthalten grundsätzlich mindestens eine Verdichtereinheit, einen Kondensator bzw. Gaskühler, ein Expansionsorgan, einen Verdampfer und Kältemittelleitungen zum Verbinden der oben genannten Komponenten. Um eine Abkühlung des Fahrzeuginnenraums bei warmen Außentemperaturen erreichen zu können, ist der Kältemittelkreislauf mit einem Kältemittel befüllt. Tritt am Verdampfer eine Leckage auf, so kann aufgrund der Anordnung des Verdampfers (in der Regel im Fahrzeuginnenraum) das Kältemittel in den Fahrzeuginnenraum gelangen. Im ungünstigsten Fall besteht das Risiko einer Ansammlung des Kältemittels im Fahrzeuginnenraum, welche insbesondere stark Ansteigen kann, wenn die Fahrzeugklimaanlage im Umluftbetrieb bzw. mit hohem Umluftanteil betrieben wird.
Insbesondere bei Fahrzeugklimaanlagen, welche Kohlendioxid als Kältemittel verwenden, kann eine Einheit – in der Regel ein CO2-Sensor -vorgesehen sein, welche eine Konzentration von Kohlendioxid im Fahrzeuginnenraum erfasst. Diese Konzentration kann in einem weiteren Verarbeitungsschritt beurteilt werden. So ist aus der DE 10 2008 019 880 A1 ist ein Fahrzeugklimatisierungssystem bekannt, welches Kohlendioxid als Kältemittel verwendet. Um eine zu hohe CO2-Konzentration im Fahrzeuginnenraum zu verhindern, ist ein CO2-Sensor vorgesehen, welcher die CO2-Konzentration erfasst. Bei Überschreiten eines vorgegebenen Grenzwertes wird in eine Außenluftbetriebsart gewechselt.
Weiter ist aus der DE 44 26 339 C1 eine Klimaanlage für Kraftfahrzeuge bekannt, wobei in dem das Kältemittel in Flüssigform führenden Teil des Kältekreislaufs ein Absperrventil zum Absperren der Kältemittelzufuhr zum Verdampfer angeordnet ist. Wird im Luftstrom Kältemittel detektiert, wird durch Schließen des Absperrventils die Kältemittelzufuhr zum Verdampfer verhindert.
Aufgabe der Erfindung ist es, elf gegenüber dem Stand der Technik verbessertes Verfahren zur Begrenzung oder Reduzierung einer erhöhten Kältemittel-Konzentration im Fahrzeuginnenraum anzugeben.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren nach Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen. Das erfindungsgemäße Verfahren, sowie dessen vorteilhafte Ausgestaltungen können mittels eines implementierten Algorithmus oder einer entsprechenden Baugruppenanordnung in zumindest einer dafür vorgesehenen Steuervorrichtung, insbesondere in einer Klimasteuervorrichtung umgesetzt werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren sieht analog dem Stand der Technik vor, dass zumindest ein vor und/oder nach dem Verdampfer angeordnetes Absperrventil zum Absperren des Kältemittelflusses bei Vorliegen bestimmter Voraussetzungen geschlossen wird. Insbesondere wird zumindest ein Absperrventil geschlossen, wenn die Klimafunktion deaktiviert wird oder wenn eine Leckage im Kältekreislauf erkannt oder vermutet wird.
Zusätzlich liegt der Erfindung die Erkenntnis zugrunde, dass trotz abgesperrtem Kältemittelfluss im Verdampfer noch eine gewisse Menge an Kältemittel enthalten ist, welches unter ungünstigen Umständen zur Entstehung eines potentiell kritischen Kältemittel-Luft-Gemisches führen könnte. Um dies zu verhindern, sieht das erfindungsgemäße Verfahren als Gegenmaßnahme vor, dass zusätzlich (unmittelbar) nach dem Schließen des zumindest einen Absperrventils zumindest eine Maßnahme zur Minimierung der im Verdampfer enthaltenden Kältemittelmenge vorgenommen wird.
Da sich aufgrund der eingeleiteten Maßnahmen das im Verdampfer enthalten Kältemittel nach einer gewissen Zeit zumindest reduziert haben sollte, so dass die Entstehung eines kritischen Kältemittel-Luftgemisches zumindest sehr unwahrscheinlich ist, kann in einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen werden, dass die zumindest eine Maßnahme zur Minimierung der im Verdampfer enthaltenen Kältemittelmenge für ein vorgegebenes Zeitintervall vorgenommen wird. Nach diesem Zeitintervall kann die Maßnahme eingestellt werden. Durch die Beendigung der Maßnahme wird gleichzeitig der – unnötige – Energieverbrauch des Fahrzeugs eingeschränkt und der Kältemittelverdichter vor einem zu langen Betrieb mit geringer Ölrückführung geschützt.
Zur Minimierung der im Verdampfer enthaltenden Kältemittelmenge nach Absperren des Kältemittelflusses können verschiedene Maßnahmen eingeleitet werden. Vorteilhafterweise kann bspw. der Betrieb des Kältemittelverdichters vorerst aufrechterhalten bleiben und erst nach Ablauf des vorgegebenen Zeitintervalls nach dem Schließen des zumindest einen Absperrventils der Kältemittelverdichter des Kühlkreislaufs abgeschaltet wird. Idealerweise kann hier ein Zeitintervall von ca. 2 Sekunden bis 3 Minuten gewählt werden, wobei die Länge des Zeitintervalls fest oder – in Abhängigkeit vorgegebener Parameter – variabel vorgegeben werden kann.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann nach dem Schließen des zumindest einen Absperrventils der Kältemittelverdichter mindestens einmal, vorteilhafterweise mehrmals für eine vorgegebene Zeitdauer aktiviert und dann abgeschaltet werden, d. h. bei ausgeschaltetem Kältekreislauf soll einmalig oder wiederholt der Kältemittelverdichter bei geschlossenem Absperrventil kurzzeitig betrieben werden, um die im Verdampfer enthaltene Kältemittelmenge zu reduzieren.
Alternativ oder zusätzlich kann als Maßnahme zur Minimierung der im Verdampfer enthaltenen Kältemittelmenge nach dem Schließen des zumindest einen Absperrventils das Gebläse zur Luftförderung durch den Verdampfer für ein vorgegebenes Zeitintervall aktiviert werden oder aktiv bleiben. Dadurch kann die im Verdampfer enthaltene Restmenge an Kältemittel zur Verdampfung gebracht und somit schnell und effektiv entfernt werden.
Die Erfindung wird nun anhand eines Ausführungsbeispiels nochmals näher erläutert. Dazu zeigt die einzige 1 ein vereinfachtes Ablaufdiagramm zur Darstellung eines Verfahrens zur Begrenzung einer im Fahrzeuginnenraum vermuteten erhöhten Konzentration eines CO2-Kältemittels einer Klimaanlage aufgrund einer Leckage des Kältekreislaufs.
Das dargestellt Verfahren beginnt in Schritt 10, sobald die Klimafunktion KF deaktiviert wird oder eine Leckage L im Kältekreislauf erkannt oder vermutet wird. Eine Leckage L kann bspw. durch Auswertung der Signale eines im Fahrzeuginnenraum angeordneten Gassensors, der eine erhöhte Konzentration von CO2 detektieren kann, erkannt werden. Alternativ oder zusätzlich kann zur Leckageerkennung kontinuierlich der Kältemittel-Füllstand überwacht werden, wobei bei Unterschreitet eines vorgegebenen Kältemittel-Füllstand-Grenzwertes eine Leckage L vermutet wird.
Wird die Klimafunktion KF deaktiviert oder eine Leckage L im Kältekreislauf erkannt, wird nach Schritt 20 übergegangen. Dort werden verschiedene Maßnahmen zur Begrenzung oder Reduzierung einer erhöhten Konzentration von austretendem Kältemittel eingeleitet. So wird zunächst ein vor dem Verdichter angeordneten Absperrventil ASV unmittelbar nach dem Detektieren der Leckage L geschlossen, so dass kein weiteren Kühlmittel in den Verdampfer gelangt. Zusätzlich wird die Gebläseleistung GL des Gebläses zur Luftförderung durch den Verdampfer erhöht.
Gleichzeitig wird in den reinen Frischluftbetrieb FLB gewechselt, um somit eine vermutete erhöhte Konzentration von CO2-Kältemittel im Fahrzeuginnenraum schnell abbauen zu können, und eine Anzeige aktiviert, die dem Fahrer darauf aufmerksam macht, dass der Kältemittel-Füllstand niedrig ist und er zur Ursachen-Überprüfung und zum Auffüllen des Kältemittels in eine Werkstatt fahren soll.
Schließlich wird noch ein Timer T gestartet und anschließend im nächsten Schritt 30 der Ablauf des Timers T überwacht. Überschreitet die seit Beginn des Timers T abgelaufene Zeit t ein vorgegebenes Zeitintervall ZI, wird zu Schritt 40 übergegangen und der Kältemittelverdichter V des Kältekreislaufs abgeschaltet.
Durch dieses hier dargestellte Verfahren kann auf einfache und kostengünstige Weise bei einer auftretenden Leckage im Kältekreislauf eine mögliche Ansammlung von Kältemittel im Fahrzeuginnenraum vermindert und eine Reduzierung der im Verdampfer enthaltenden Restmenge an Kältemittel erreicht werden, so dass die Gefahr der Bildung eines kritischen Luft-Gasgemisches erheblich reduziert wird.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102008019880 A1 [0003]
DE 4426339 C1 [0004]

Claims

Verfahren zur Begrenzung oder Reduzierung einer erhöhten Kältemittel-Konzentration eines aus einem Kältekreislauf einer Heiz-Klimaanlage austretenden Kältemittels in einem Fahrzeuginnenraum, wobei bei bestimmten Voraussetzungen zumindest ein vor und/oder nach einem Verdampfer angeordnetes Absperrventil zum Absperren des Kältemittelflusses geschlossen wird, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Schließen des zumindest einen Absperrventils (ASV) zumindest eine Maßnahme zur Minimierung der im Verdampfer enthaltenden Kältemittelmenge vorgenommen wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei Deaktivierung der Klimafunktion (KF) oder bei erkannter oder vermuteter Leckage (L) im Kältekreislauf zumindest ein vor und/oder nach dem Verdampfer angeordnetes Absperrventil zum Absperren des Kältemittelflusses geschlossen wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Maßnahme zur Minimierung der im Verdampfer enthaltenen Kältemittelmenge für ein vorgegebenes Zeitintervall (ZI) vorgenommen wird.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass erst nach Ablauf des vorgegebenen Zeitintervalls (ZI) nach dem Schließen des zumindest einen Absperrventils (ASV) der Kältemittelverdichter (V) des Kältekreislaufs abgeschaltet wird.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Schließen des zumindest einen Absperrventils (AASV) der Kältemittelverdichter (V) mindestens einmal, vorteilhafterweise mehrmals für eine vorgegebene Zeitdauer betrieben und dann abgeschaltet wird.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Schließen des zumindest einen Absperrventils (AASV) das Gebläse (GL) zur Luftförderung durch den Verdampfer für ein vorgegebenes Zeitintervall aktiviert wird oder aktiv bleibt.