DE102014217968A1

DE102014217968A1 - Brandunterdrückungsanlage für ein Heizungs-, Lüftungs- und Klimatisierungssystem

Info

Publication number: DE102014217968A1
Application number: DE102014217968.8A
Authority: DE
Inventors: Paul Bryan Hoke; Manfred Koberstein; Kenneth J. Jackson; Steven L. Lambert; Steven van Buren Lake
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2013-09-18
Filing date: 2014-09-09
Publication date: 2015-03-19
Also published as: US20150075822A1; MX364056B; RU2676717C2; MX2014011109A; CN104436470A; RU2014137805A

Abstract

Eine Brandunterdrückungsanlage für ein HLK-System für ein Fahrzeug. Die Anlage überwacht die Bedingungen, einschließlich u.a. eines Aufprallsensors, eines Klimaanlagen-Drucksensors, der Motorkühlmitteltemperatur, der Abgastemperatur und einer Berechnung der Motorlast. Die Brandunterdrückungsanlage wird entladen, wenn ein Steuergerät eine spezifische Kombination der überwachten Bedingungen empfängt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Brandunterdrückungsanlage für ein Heizungs-, Lüftungs- und Klimatisierungssystem (HLK-System) eines Fahrzeugs, insbesondere im Motorraum des Fahrzeugs, bei dem im Kältemittelkreislauf ein entflammbares Kältemittel zirkuliert.
Bei Klimaanlagen in Fahrzeugen zirkuliert ein Kältemittel durch die Klimaanlagenleitungen, einen Verdichter, einen Verdampfer und andere Komponenten der Klimaanlage. In den Systemen nach dem Stand der Technik werden als zirkulierende Medien Freon^®, nicht entflammbare Kältemittel, R134a, CO₂ oder andere Arten von Kältemitteln verwendet.
Kältemittel mit Treibhauspotenzial (GWP, Global Warming Potential) werden zur Verwendung in HLK-Systemen in Fahrzeugen vorgeschlagen, die entflammbar sind, wenn sie einer Zündquelle ausgesetzt werden und die Konzentration des Kältemittels innerhalb der Entflammbarkeitsgrenzen des GWP-Kältemittels liegt. Durch den Druck innerhalb des HLK-Systems kann Kältemittel im Motorraum freigesetzt werden, wenn das System bei einem Aufprall beeinträchtigt wird.
Die vorliegende Offenbarung ist auf die genannten Probleme und andere Probleme, die nachfolgend zusammengefasst werden, gerichtet.
Entsprechend einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung wird eine Brandunterdrückungsanlage für ein HLK-System für ein Fahrzeug bereitgestellt. Die Brandunterdrückungsanlage umfasst einen Kältemittelkreislauf, in dem ein entflammbares Kältemittel zirkuliert. Mit dem Kreislauf ist ein Drucksensor zur Erfassung einer Druckminderung innerhalb des Kreislaufs wirkverbunden. Ein Aufprallsensor ist zur Erfassung eines Aufpralls mit dem Fahrzeug wirkverbunden. Ein Steuergerät empfängt ein Drucksignal vom Drucksensor und ein Aufprallsignal vom Aufprallsensor. Das Steuergerät betätigt das Brandunterdrückungszusammensetzung-Verteilungssystem dahingehend, die Brandunterdrückungszusammensetzung als Reaktion auf das Drucksignal und das Aufprallsignal zu verteilen.
Entsprechend anderen Aspekten der Brandunterdrückungsanlage stellt ein optionaler Temperatursensor am Fahrzeug dem Steuergerät zusätzlich zum Drucksignal und zum Aufprallsignal ein Temperatursignal bereit, bevor die Brandunterdrückungsanlage betätigt wird. Der Temperatursensor kann ein Motorkühlmitteltemperatursensor oder ein Abgastemperatursensor sein.
Alternativ kann die Brandunterdrückungsanlage ein optionales Motorlast-Berechnungssystem umfassen, das Betriebsdaten vom Fahrzeug empfängt und einen Lastwert berechnet, der die Motorlast repräsentiert. Das Steuergerät empfängt den Motorlastwert zusätzlich zum Drucksignal und zum Aufprallsignal, bevor es die Brandunterdrückungsanlage betätigt.
Der Drucksensor kann ein Klimaanlagen-Druckschaltersensor sein, der eine Verringerung des Drucks im Kreislauf erkennt und das Drucksignal an das Steuergerät sendet. Der Aufprallsensor kann ein Rückhaltesystem-Steuermodul sein, das einen Aufprall erkennt und das Drucksignal an das Steuergerät sendet. Der Aufprallsensor kann ein Beschleunigungsgeber im Rückhaltesystem-Steuermodul sein.
Die Brandunterdrückungsanlage kann ein Verteilungssystem umfassen, das die unter Druck stehende Brandunterdrückungszusammensetzung enthält und umfasst mindestens eine Düse zur Verteilung der Brandunterdrückungszusammensetzung in einen Motorraum des Fahrzeugs. Die Brandunterdrückungszusammensetzung kann eine feuerhemmende Chemikalie, Stickstoffgas (N₂) oder ein Inertgas sein.
Entsprechend einem anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung wird ein Verfahren zur Unterdrückung eines Brands im Motorraum eines Fahrzeugs, das ein HLK-System aufweist, in dem ein entflammbares Kältemittel zirkuliert, offenbart. Das Verfahren umfasst die Schritte des Erfassens eines Druckwerts im HLK-System und des Bereitstellens eines Drucksignals sowie des Erfassens eines Fahrzeugaufpralls und des Bereitstellens eines Aufprallsignals. Das Drucksignal und das Aufprallsignal werden an einem Steuergerät empfangen, und ein Brandunterdrückungsmittel wird in den Motorraum freigesetzt, wenn die Änderungsrate des Drucksignals unterhalb einer vorher festgelegten Änderungsrate des Druckwerts liegt. Die Änderungsrate wird überwacht, um eine Freisetzung der Brandunterdrückungszusammensetzung zu verhindern, wenn lediglich eine kleine Undichtigkeit vorliegt.
Entsprechend anderen Aspekten des Verfahrens stellt ein Temperatursensor am Fahrzeug zusätzlich zum Drucksignal und zum Aufprallsignal ein Temperatursignal bereit, bevor das Brandunterdrückungsmittel freigesetzt wird. Der Temperatursensor kann ein Motorkühlmitteltemperatursensor oder ein Abgastemperatursensor sein.
Das Verfahren kann den Schritt des Berechnens eines Motorlastwerts basierend auf den vom Fahrzeug empfangenen Betriebsdaten umfassen. Das Steuergerät empfängt den Motorlastwert und vergleicht den Motorlastwert mit dem vorab festgelegten Motorlastwert, bevor es das Brandunterdrückungsmittel freisetzt.
Der Freisetzungsschritt kann ferner Verteilen des Brandunterdrückungsmittels durch mindestens eine Düse in einem Motorraum des Fahrzeugs umfassen. Das Brandunterdrückungsmittel ist eine feuerhemmende Chemikalie oder ein Inertgas.
Die oben zusammengefassten Aspekte der vorliegenden Offenbarung sowie andere Aspekte werden nachfolgend ausführlicher und unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben.
1 ist eine Draufsicht auf ein Fahrzeug mit Phantomlinien, in der ein Beispiel der offenbarten Brandunterdrückungsanlage dargestellt ist.
2 ist ein Ablaufdiagramm einer Ausführungsform eines Algorithmus für das Brandunterdrückungsmittelsystem.
3 ist ein Ablaufdiagramm einer weiteren Ausführungsform eines Algorithmus für das Brandunterdrückungsmittelsystem.
Eine detaillierte Beschreibung der dargestellten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend bereitgestellt. Die offenbarten Ausführungen sind Beispiele für die Erfindung, die in verschiedenen und alternativen Formen umgesetzt werden kann. Die Figuren sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu. Einige Merkmale sind möglicherweise übertrieben oder minimiert dargestellt, um die Details bestimmter Komponenten zu zeigen. Die spezifischen strukturellen und funktionalen Details, die in dieser Anmeldung offenbart werden, sind nicht als begrenzend zu interpretieren, sondern bilden vielmehr eine repräsentative Grundlage für die Unterweisung eines Fachmanns auf dem Gebiet für die Umsetzung der Erfindung.
In Bezug auf 1 ist eine Brandunterdrückungsanlage 10 in der Darstellung in einem Fahrzeug 12 eingebaut gezeigt. Die Brandunterdrückungsanlage 10 ist im Motorraum 14 des Fahrzeugs 12 angeordnet. Ein Kältemittelkreislauf 16 ist Teil des Heizungs-, Lüftungs- und Klimatisierungssystems (HLK-Systems) 18. Im HLK-System 18 zirkuliert ein Kältemittel durch den Kältemittelkreislauf 16. Das HLK-System 18 kondensiert und verdampft und enthält Kältemittel, wie im Stand der Technik bekannt. Ein Steuergerät 20 kann ein selbstständiges Steuergerät 20 sein, oder es kann in das Motorsteuergerät oder ein anderes Steuergerät am Fahrzeug 12 integriert sein. Das Steuergerät 20 empfängt Signale vom Rückhaltesystem-Steuermodul 22.
In Bezug auf die 1 und 2 enthält das HLK-System 18 einen Klimaanlagen(A/C)-Drucksensor 24. Der A/C-Drucksensor 24 kann ein Drucksensor sein, der zur Erkennung von Hochdruckbedingungen im HLK-System 18 verwendet wird. Der A/C-Drucksensor 24 kann auch verwendet werden, um dem Steuergerät 20 ein Signal bereitzustellen, das anzeigt, dass der Kältemittelkreislauf 16 unterbrochen oder beeinträchtigt ist, was zu einem schnellen Druckverlust führt. Ein Rückhaltesystem-Steuermodul 22 kann dem Steuergerät 20 ein Aufprallsignal bereitstellen. Der A/C-Drucksensor 24 kann dem Steuergerät 20 ein Drucksignal bereitstellen. Das Aufprallsignal wird bei 28 ausgewertet. Wenn ein Aufprallsignal vom Rückhaltesystem-Steuermodul 22 empfangen wird, schaut das Steuergerät danach auf 30, um zu bestimmen, ob ein Drucksignal, das einen schnellen Druckverlust anzeigt, vom A/C-Drucksensor 24 empfangen wird. Wenn kein Aufprallsignal vom Rückhaltesystem-Steuermodul 22 empfangen wird, führt das Steuergerät, bei 32, die Brandunterdrückungsanlage 10, und aktiviert die Unterdrückungsanlage nicht.
Wenn der Empfang des Aufprallsignals bei 28 angezeigt wird, schaut das Steuergerät 20 auf das Drucksignal bei 30, und wenn das Drucksignal bei 30 empfangen wird, was einen schnellen Druckverlust vom A/C-Drucksensor 24 anzeigt, aktiviert das Steuergerät 20 die Unterdrückungsanlage bei 34. Wenn bei 30 kein Drucksignal empfangen wird, aktiviert das Steuergerät nicht die Unterdrückungsanlage bei 36.
In Bezug auf 3 wird eine alternative Ausführungsform in Form eines Algorithmus 40 für die Brandunterdrückungsanlage offenbart. Der Algorithmus 40 für die Brandunterdrückungsanlage kann ein Signal vom A/C-Druckschalter bei 42 empfangen. Ein Crashsensorsignal wird einem Steuergerät bei 44 bereitgestellt, was durch das Feld 46 angezeigt wird. Das Steuergerät evaluiert das A/C-Druckschaltersignal 42 und das Aufprallsensorsignal 44, wie durch das Ablaufdiagramm im Steuergerät 46 dargestellt ist. Andere Signale können ebenfalls vom System einbezogen und evaluiert werden. Insbesondere kann durch Messen der Motorkühlmitteltemperatur ein Temperatursignal bei 48 gemessen werden. Alternativ kann eine Temperatur von einer Abgastemperatur bei 50 abgeleitet werden. Basierend auf der Motorkühlmittel-Abgastemperatur kann das Steuergerät 46 bestimmen, ob die Temperatur im Motorraum 14 ausreicht, um das entflammbare Kältemittel zu entzünden, das durch den Kältemittelkreislauf 16 zirkuliert (in 1 gezeigt).
Alternativ kann eine Motorlastberechnung 52 basierend auf Daten entwickelt werden, die vom Motorsteuergerät oder anderen, für die Motorlast repräsentativen Datenquellen bereitgestellt werden. Ausgehend von der Motorlastberechnung 52 kann das Steuergerät 46 die Temperatur im Motorraum 14 ableiten.
Das Steuergerät 46 evaluiert die Temperatur unter der Haube bei 54, um zu bestimmen, ob die Temperatur unter der Haube größer als ein vorher festgelegter Wert T_D ist. Wenn die Temperatur nicht größer als T_D ist, fährt das Steuergerät 46 mit der Überwachung des Systems fort. Wenn die Temperatur unter der Haube größer als T_D ist, evaluiert das Steuergerät bei 56, ob der schnelle Druckverlust in der Klimaanlage anzeigt, dass das System beschädigt ist. Wenn die Klimaanlage beschädigt ist, kann Kältemittel aus dem Kältemittelkreislauf 16 freigesetzt werden (in 1 gezeigt). Das Steuergerät bestimmt dann bei 58, ob ein Aufprallsignal erkannt wurde, wie durch den Empfang eines Signals von den Crashsensorsignalen angezeigt wird. Wenn das der Fall ist, betätigt das Steuergerät 46 die Brandunterdrückungsanlage bei 60. In Abhängigkeit vom Typ der Brandunterdrückungsanlage kann ein Gas, wie z. B. Stickstoff (N₂) oder ein Inertgas im Motorraum 14 verteilt werden. Wenn die Brandunterdrückungsanlage ein feuerhemmendes Mittel verteilt, kann das feuerhemmende Mittel durch die Düse 62 eingespritzt werden (in 1 gezeigt). Der hier verwendete Begriff Brandunterdrückungszusammensetzung ist so zu verstehen und zu interpretieren, als dass es sich dabei um eine Brandunterdrückungsanlage mit Gasspülung oder mit Verteilung eines feuerhemmenden Mittels handelt.
Während oben exemplarische Ausführungsformen beschrieben werden, sind diese nicht so aufzufassen, dass diese Ausführungsformen alle möglichen Formen der Erfindung beschreiben. Stattdessen sind die in der Spezifikation verwendeten Worte eher als Beschreibung statt als Beschränkung zu sehen, und es versteht sich, dass verschiedene Änderungen vorgenommen werden können, ohne den Gedanken und den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen. Darüber hinaus können die Merkmale der verschiedenen Implementierungsausführungsformen kombiniert werden, um weitere Ausführungsformen der Erfindung zu schaffen.

Claims

Brandunterdrückungsanlage für ein Heizungs-, Lüftungs- und Klimatisierungssystems (HLK-System) eines Fahrzeugs, insbesondere im Motorraum des Fahrzeugs, umfassend: einen Kältemittelkreislauf, in dem ein entflammbares Kältemittel zirkuliert; einen mit dem Kreislauf wirkverbundenen Drucksensor zur Erfassung einer Druckminderung; einen mit dem Fahrzeug wirkverbundenen Aufprallsensor zur Erfassung eines Aufpralls; ein Verteilungssystem, das die Brandunterdrückungszusammensetzung verteilt; und ein Steuergerät, das ein Drucksignal vom Drucksensor und ein Aufprallsignal vom Aufprallsensor empfängt und das Verteilungssystem betätigt.
Brandunterdrückungsanlage nach Anspruch 1, die weiterhin Folgendes umfasst: einen am Fahrzeug angeordneten Temperatursensor; und wobei das Steuergerät zusätzlich zum Drucksignal und zum Aufprallsignal ein Temperatursignal empfängt, bevor es die Brandunterdrückungsanlage betätigt.
Brandunterdrückungsanlage nach Anspruch 2, die darüber hinaus einen Motorkühlmitteltemperatursensor umfasst.
Brandunterdrückungsanlage nach Anspruch 2 oder 3, die darüber hinaus einen Abgastemperatursensor umfasst.
Brandunterdrückungsanlage nach einem der vorherigen Ansprüche, die weiterhin Folgendes umfasst: ein Motorlast-Berechnungssystem, das Betriebsdaten vom Fahrzeug empfängt und einen Lastwert berechnet, der die Motorlast repräsentiert; und wobei das Steuergerät zusätzlich zum Drucksignal und zum Aufprallsignal den Motorlastwert empfängt, bevor es die Brandunterdrückungsanlage betätigt.
Brandunterdrückungsanlage nach einem der vorherigen Ansprüche,, wobei der Drucksensor ein Klimaanlagen-Druckschaltersensor ist, der eine Verringerung des Drucks im Kreislauf erkennt und das Drucksignal an das Steuergerät sendet.
Brandunterdrückungsanlage nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Aufprallsensor ein Rückhaltesystem-Steuermodul ist, das einen Aufprall erkennt und das Drucksignal an das Steuergerät sendet.
Brandunterdrückungsanlage nach Anspruch 7, wobei der Aufprallsensor ein Beschleunigungsgeber im Rückhaltesystem-Steuermodul ist.
Brandunterdrückungsanlage nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Verteilungssystem die unter Druck stehende Brandunterdrückungszusammensetzung enthält und mindestens eine Düse zur Verteilung der Brandunterdrückungszusammensetzung in einem Motorraum des Fahrzeugs umfasst.
Brandunterdrückungsanlage nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Brandunterdrückungszusammensetzung eine feuerhemmende Chemikalie ist.
Brandunterdrückungsanlage nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Brandunterdrückungszusammensetzung ein Inertgas ist.
Brandunterdrückungsanlage nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Brandunterdrückungszusammensetzung Stickstoffgas ist.
Verfahren zur Unterdrückung eines Brands im Motorraum in einem Fahrzeug, das ein HLK-System aufweist, in dem ein entflammbares Kältemittel zirkuliert, insbesondere in Verbindung mit einer Anlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die Folgendes umfasst: Erfassen eines Druckwerts im HLK-System und Bereitstellen eines Drucksignals; Erfassen eines Fahrzeugaufpralls und Bereitstellen eines Aufprallsignals; Empfangen des Drucksignals und des Aufprallsignals an einem Steuergerät; und Freisetzen eines Brandunterdrückungsmittels in den Motorraum, wenn die Änderungsrate des Drucksignals unterhalb einer vorher festgelegten Änderungsrate des Druckwerts liegt.
Verfahren nach Anspruch 13, das weiterhin Folgendes umfasst: Vorsehen eines Temperatursensors am Fahrzeug; und wobei das Steuergerät zusätzlich zum Drucksignal und zum Aufprallsignal ein Temperatursignal empfängt, bevor es das Brandunterdrückungsmittel freisetzt.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei der Temperatursensor ein Motorkühlmitteltemperatursensor ist.
Verfahren nach Anspruch 14 oder 15, das darüber hinaus einen Abgastemperatursensor umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 16, das weiterhin Folgendes umfasst: Berechnen eines Motorlastwerts basierend auf den vom Fahrzeug empfangenen Betriebsdaten; und wobei das Steuergerät den Motorlastwert empfängt und den Motorlastwert mit dem vorab festgelegten Motorlastwert vergleicht, bevor es das Brandunterdrückungsmittel freisetzt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 17, wobei der Freisetzungsschritt ferner Verteilen des Brandunterdrückungsmittels durch mindestens eine Düse in einem Motorraum des Fahrzeugs umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 18, wobei das Brandunterdrückungsmittel eine feuerhemmende Chemikalie ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 19, wobei das Brandunterdrückungsmittel ein Inertgas ist.