WO2005115776A1 - Vorrichtung und verfahren zur füllstandsüberwachung eines kältemittelkreislaufs einer fahrzeugklimaanlage - Google Patents

Vorrichtung und verfahren zur füllstandsüberwachung eines kältemittelkreislaufs einer fahrzeugklimaanlage Download PDF

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WO2005115776A1
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temperature
vehicle
refrigerant
homogeneous
refrigerant circuit
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PCT/EP2005/004812
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Christian Kerschl
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Daimlerchrysler Ag
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    • B60—VEHICLES IN GENERAL
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    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
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    • B60H1/3204—Cooling devices using compression
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B49/00—Arrangement or mounting of control or safety devices
    • F25B49/005—Arrangement or mounting of control or safety devices of safety devices

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for checking the fill level of a refrigerant circuit of a vehicle air conditioning system according to the preamble of patent claim 1.
  • the object of the invention is to use temperature measurement values of existing temperature sensors in the vehicle in such a method or in an apparatus for carrying out such a method and to largely rule out malfunctions of the method.
  • a refrigerant pressure is applied to the refrigerant circuit of an air conditioning system of a motor vehicle and an outside temperature and / or to the drive unit of the vehicle is also generated in the air surrounding the vehicle Motor temperature measured.
  • the outside temperature can be measured, for example, by an outside temperature sensor of the vehicle, which has been part of the standard basic equipment of motor vehicles for some time.
  • the refrigerant temperature sensor or the lubricant temperature sensor of the drive unit are available for measuring an engine temperature.
  • a pressure of the refrigerant is measured by means of a pressure sensor and related to a temperature of the refrigerant or a comparable temperature.
  • a tolerance band of a refrigerant pressure necessary for operating the air conditioning system is defined on the basis of a specification algorithm, and an evaluation algorithm is used to determine whether the measured refrigerant pressure lies within or outside this tolerance band.
  • the minimum refrigerant quantity and maximum refrigerant quantity defining the associated tolerance band and the refrigerant pressure levels that arise in these quantities in a given refrigerant circuit must be determined specifically for the refrigerant circuit as a function of the temperature as limit curves of the tolerance band.
  • an associated saturation temperature can be defined for the measured pressure value, for example.
  • the evaluation algorithm then checks whether this is higher than the value of the saturation temperature assigned to the pressure. Incorrect quantities can also be determined as part of the idle state analysis by falling below a minimum pressure level or exceeding a maximum pressure level due to the measured refrigerant pressure.
  • the quiescent state analysis of the degree of filling of the refrigerant circuit thus consists of establishing a relation between a temperature value and the value of the refrigerant pressure and a determination of an operational filling quantity or an incorrect filling quantity following the evaluation of the relation.
  • the so-called making of determinations in the method thus means the mathematical evaluation of parameter values by means of an evaluation algorithm.
  • the result of such a determination is a switching process which is dependent on the result of the evaluation algorithm. This can include, for example, the setting of flags on a data bus or specific switching or control processes on devices in the vehicle. If a predetermined correct operating filling quantity of the refrigerant circuit is determined, the device provided for carrying out the method remains passive and allows the refrigerant circuit to operate normally when the drive unit is started.
  • control events during operation of the refrigerant circuit and / or warning events on the vehicle are controlled or switched as a result of the determination.
  • Control events in the operation of the refrigerant circuit can, for example, regulate back or block the delivery operation of the refrigerant compressor.
  • acoustic or visual warning signals can be activated in the vehicle.
  • Vehicles can be equipped with a temperature sensor for direct detection of the refrigerant temperature, for example via contact with the refrigerant or with refrigerant-carrying elements, or with a temperature sensor for indirect detection of the refrigerant temperature, for example for measuring a heat exchanger air temperature after one of the heat exchangers of the refrigerant circuit. If a vehicle does not have such a temperature sensor for recording the refrigerant temperature itself, there are considerable temperature differences between the refrigerant at various points in the refrigerant circuit on the one hand and that caused by the other temperature sensors during operation of the vehicle and in a run-on time after the vehicle has been switched off and the drive unit has been switched off Media measured in the vehicle at the respective installation locations of the sensors.
  • a method according to the invention or a method carried out on a device according to the invention have the effect that, within the run-on time after the vehicle has been switched off, either no idle state analysis is carried out or the determination made in the idle state analysis when controlling the refrigerant circuit or on the warning equipment of the vehicle has no effect. This is achieved in that the idle state analysis or the switching events for the refrigerant circuit or warning devices that depend on their determination are carried out as a function of a temperature-homogeneous state of the vehicle.
  • the temperature homogeneity of the vehicle is to be understood as a relative term, which means that the temperatures of certain points or media in or on the vehicle are within approved tolerance bands.
  • the temperature homogeneity of the vehicle is determined or defined within the method according to the invention or a method carried out on a device according to the invention.
  • a temperature-homogeneous state from a process point of view is achieved in the event of a determination of a temperature homogeneity in that after an evaluation of measured variables, in particular of temperature values of different temperature measuring points, a corresponding status identifier is set to "true" or the corresponding subordinate method steps are activated.
  • the temperature-homogeneous state is given if a condition for at least one indirectly temperature-dependent or temperature-dependent defined parameter is fulfilled.
  • This parameter can be a coupled state variable, such as a coolant temperature, which must be within a given tolerance band.
  • the parameter can also be a point in time or a period of time that was calculated, for example, after the drive unit was switched off in dependence on measured values such as that of the coolant temperature, the condition being the reaching of this point in time or the elapse of the corresponding period of time.
  • the state variables can be available directly as measured values from the sensors or as state variables provided on a bus system.
  • the run-on time can be defined depending on various parameters, these various parameters being available as measured variables on the vehicle. In the simplest case, the run-on period is determined as a function of at least one temperature value, such as the outside temperature or an engine temperature. To improve the quality of the process, a combination of these two temperatures and additional parameters such as, for example, a solar radiation parameter in characteristic maps can be taken into account.
  • the parameter-dependent cooling behavior of the vehicle was determined in advance in series of measurements.
  • a temperature-homogeneous state is checked on the basis of a predetermined permissible value range.
  • the determination of a temperature-homogeneous state of the vehicle is determined on the basis of a temperature measurement value, such as, for example, an engine temperature, or by its evaluation. For example, as soon as the engine temperature reaches a plausible ambient temperature level, a temperature-homogeneous state can be determined.
  • a particularly meaningful determination of a temperature-homogeneous state of the vehicle can advantageously be achieved by comparing two temperature values, such as an outside temperature. temperature values with a motor temperature value that approach each other as a result of temperature homogenization.
  • the evaluations of the temperature value or the various underlying temperature values depend on further parameters, such as solar radiation.
  • the evaluation criteria for determining a temperature-homogeneous state are to be determined beforehand on a test-specific basis for the vehicle and the cooling circuit.
  • the evaluation or effectiveness of the quiescent state analysis ensures that, on the one hand, if the temperature measurement values are incorrect, the level of charge in the refrigerant circuit is not checked or has no effect, but on the other hand the quiescent state analysis is carried out as often as possible, since without this prior check either is often checked and malfunctions are permitted or malfunctions are suppressed and measurements are seldom carried out.
  • the reliability of the information about the degree of filling of the system is increased on the one hand by means of the quiescent state analysis, and on the other hand the greatest possible number of meaningful checks are made possible.
  • the temperature-homogeneous state of the vehicle also results in the evaluation of the measured value of an existing temperature measuring point for calculation as an equivalent refrigerant temperature value in the context of the idle state analysis.
  • a temperature-homogeneous vehicle it can therefore be assumed with sufficient certainty that, depending on the arrangement of the vehicle's units and in particular the refrigerant circuit, an engine temperature or the outside temperature will show only a slight deviation from the refrigerant temperature. Without a homogenization verification according to the invention such an assumption cannot be made with sufficient certainty.
  • a run-on period is defined on the basis of the measured outside temperature of the vehicle in order to achieve a temperature-homogeneous state of the vehicle.
  • an outside temperature-dependent minimum homogenization period is determined taking into account maximum engine heating. Equivalently, a temperature-homogeneous point in time correcting for this duration can be determined.
  • This embodiment of the method has a constant engine temperature after a relatively short operating time of the drive unit of the vehicle and an outside temperature variant depending on the climate zone and weather conditions, a very simple way of estimating a duration for achieving a secure temperature-homogeneous state of the vehicle.
  • the measured value of an engine temperature is used to determine a temperature homogenization period.
  • shorter run-on times to achieve a temperature-homogeneous state such as, for example, after shorter driving distances and thus less heating of the engine, can be estimated more reliably.
  • This assessment can be carried out in particular as an additional engine temperature-dependent assessment in addition to an outside temperature-dependent assessment on the vehicle. In this case, for example, after a short travel time, a run-on duration dependent on the engine temperature and after a longer travel time, a purely external temperature-dependent determination of a run-on duration can take place.
  • a temperature-homogeneous point in time is defined immediately after the drive unit is switched off.
  • the idle state analysis of the filling level of the refrigerant circuit can be carried out when this time is reached or also subsequently when the vehicle is activated or started. According to the evaluation of the idle state analysis, the refrigeration circuit is put into operation with approved operating fill quantities or operated with reduced capacity in the event of incorrect fill quantities, switched off or appropriate warning events triggered.
  • the temperature-homogeneous point in time is determined continuously when the vehicle is at a standstill or repeated after a time interval has elapsed.
  • parameters that change during the follow-up period such as a drop in the outside temperature at night, can be taken into account.
  • a homogenization analysis of the temperatures of the vehicle In particular, a relationship between engine temperature and outside temperature on the vehicle, such as their difference or quotient, is evaluated and a temperature homogenization of the vehicle is determined as a function of this evaluation.
  • the findings of the homogenization analysis either result in the implementation of the resting state analysis or the implementation of appropriate intervention or warning measures.
  • the outside temperature measuring point and a ne engine temperature measuring point, such as the cooling water temperature measuring point, alternatively, other temperature measuring points can also be evaluated, for example, in other units of the vehicle.
  • a temperature homogenization of the vehicle can be determined indirectly or even directly, depending on the temperature value pair considered. This ensures that the method is particularly reliable. Furthermore, the resting state analysis can be carried out immediately after reaching a temperature-homogeneous state and the determination made therein about the degree of refrigerant filling can be stored. The next time the engine is started, it is commissioned or the cooling circuit is blocked or warning events are activated.
  • the homogenization analysis is carried out immediately before the drive unit is started up, in particular after actuation of a locking or starting system or a system activation device of the vehicle. This ensures the greatest possible homogenization time, which improves the quality of the process. By activating the homogenization analysis and a subsequent or parallel analysis of the idle state when the vehicle is started up or activated, the vehicle's electrical resources are further conserved.
  • a computer, an outside temperature sensor and / or an engine temperature sensor and a refrigerant pressure sensor are provided for monitoring a fill level of a refrigerant circuit of an air conditioning system of a motor vehicle. The sensors are connected to the computer for evaluation.
  • the computer has control intervention on the refrigerant circuit of the vehicle and / or warning devices of the vehicle.
  • An algorithm of a rest Status analysis filed in which an incorrect filling of the refrigerant circuit can be determined on the basis of a relation between a refrigerant pressure measured at the refrigerant pressure sensor and a measured temperature value.
  • the control interventions mentioned on the refrigerant circuit and / or warning events on warning devices of the vehicle can be switched by means of the computer.
  • an algorithm is stored on the computer, by means of which one of the measured temperature values can be used to define a duration of homogenization or to determine the temperature homogenization of the vehicle.
  • the execution of the idle state analysis and / or the switching of the warning or control events is dependent on the determination of the temperature homogenization of the vehicle by the homogenization algorithm. Due to the algorithm stored on the computer with temperature-dependent evaluation or definition of a temperature homogenization of the vehicle and the switching and / or control of warning or control events depending on it, it is possible to carry out a meaningful analysis of the idle state to determine the filling level of the refrigerant circuit of a motor vehicle.
  • Such a device is equipped, in particular, for carrying out a method according to the invention described above by selecting the temperature sensors, the computer, its control connections and the algorithms for homogenization and resting state analysis stored on the computer.
  • the drawing shows a flow chart of an embodiment of a method according to the invention, a sketch-like representation of a device according to the invention and refrigerant quantity evaluation curves. Show:
  • Fig. 3 is a diagram with qualitative representations of the relationship between pressure and refrigerant charge for different system temperatures with a stationary and homogenized refrigerant circuit and
  • FIG. 4 shows a diagram with a schematic representation of a temperature-dependent minimum pressure of a refrigerant circuit for determining a minimum refrigerant charge.
  • Figure 1 shows a flow chart of a method according to the invention, in which a cooling of the vehicle and thus a temperature homogenization is first checked on the basis of an outside temperature of the vehicle and an engine temperature and, depending on the determination made by the checking of cooling, i.e. temperature homogenization, an idle state analysis of the filling quantity of the refrigerant circuit.
  • the method begins with the start of number 1, which is initialized in the exemplary embodiment of the method shown by activating the vehicle, for example by means of the locking system.
  • the outside temperature and the engine temperature are measured in step 2. This is preferably done on the existing sensors of the vehicle.
  • the measured values of these sensors • are made available to the computer on which the corresponding subordinate parts of the process are executed, which can be done by connecting the sensors directly or by means of a data bus system.
  • the engine temperature is preferably the cooling water temperature or the lubricant temperature of the engine.
  • the next subsequent process step is the calculation of the cooling value 3.
  • the temperature difference between the engine temperature and the outside temperature is calculated.
  • a quotient of these temperatures or its logarithmic value could also be calculated, for example.
  • the cooling value of the motor is evaluated, and the cooling value is compared with a predetermined limit cooling value, which is specified as a limit for a sufficient adjustment of the motor temperature to the outside temperature.
  • a predetermined limit cooling value which is specified as a limit for a sufficient adjustment of the motor temperature to the outside temperature. This value can also be a variant depending on other parameters, such as the outside temperature itself.
  • This process step can also be arranged upstream and take place, for example, together with the measurement of the outside temperature and the engine temperature and should be carried out at the same time, but in any case in direct succession with the temperature measurements.
  • method step 9 would include an evaluation of the pressure value by the computer or a readout of the corresponding memory.
  • the degree of filling of the refrigerant circuit is determined on the basis of at least one temperature value such as, for example, the engine temperature or an average or comparison value calculated from the outside temperature and engine temperature and the refrigerant pressure. This is preferably done using a map that is specific to the volume of the respective gen refrigerant circuit and the associated refrigerant is specified and stored in the computer, and in which the degree of filling can be evaluated by assigning the pressure and temperature value. The degree of filling determined in this way is then brought into a qualitative relationship to a minimum and / or maximum limit value for the degree of filling of the refrigerant circuit in the next method step, evaluation of the degree of filling, with a mathematical comparison of the values.
  • a temperature value such as, for example, the engine temperature or an average or comparison value calculated from the outside temperature and engine temperature and the refrigerant pressure.
  • the method steps of calculating the degree of filling 10 and evaluating the degree of filling 11 can also be replaced by an alternative method step of a combined pressure temperature evaluation 12.
  • a limit pressure curve is specified in a temperature pressure diagram, which specifies the ratio of pressure and temperature in the volume of the given refrigerant circuit at a fixed limit fill level.
  • the measured refrigerant pressure is evaluated for exceeding or falling below this value on the basis of the measured temperature and the associated limit pressure value resulting from the limit curve.
  • the determination is made as to whether the refrigerant circuit has an incorrect filling 14.
  • the air conditioning system is activated and, in the subsequent method step 15, the air conditioning system 15 is operated in a standard manner and an end 16 of the method is assigned to it.
  • the warning event includes preferably an optical warning display associated with a refrigerant malfilling and additionally or alternatively switching off the conveying operation of the refrigerant compressor.
  • the detection of an incorrect filling quantity of the refrigerant circuit is preferably stored in a memory which can only be deleted by a service company.
  • the intervention and / or warning events or the storage of an error indicator in a memory can also take place after a certain number of confirming determinations in the same direction.
  • contrary findings in subsequent measurements can suspend or revoke intervention, warning, or error storage events.
  • Method step 17 of the warning event and / or control intervention is followed by the termination of method 18.
  • FIG. 2 shows a schematic representation of an embodiment of a device according to the invention.
  • This includes a computer 1 to which different temperature sensors that can be evaluated and various units that can be switched by the computer are connected.
  • the actual refrigerant circuit 2 of the motor vehicle has a refrigerant compressor 21 which is driven by the drive unit 7 of the motor vehicle.
  • the refrigerant compressor 21 conveys the refrigerant in the refrigerant circuit 2 in the direction of a downstream heat exchanger 22, which is provided for cooling the refrigerant and, depending on the refrigerant used, for condensing the refrigerant.
  • the refrigerant is conducted from the heat exchanger 22 to a collector 23, which usually has a drying cartridge for removing moisture from the refrigerant.
  • the collector 23 serves as Storage reservoir for the refrigerant and, through a discharge opening of its outflow line arranged low in the collection reservoir, causes on the one hand the forwarding of exclusively liquid refrigerant and on the other hand the forwarding of the lubricant of the refrigerant circuit located in the lower region of the collector 23.
  • the lubricant is provided for the lubrication of the moving parts of the refrigerant compressor 21 and is also conveyed in the refrigeration cycle by the circulating refrigerant.
  • the refrigerant is fed from the collector 23 to the expansion valve 24, which, as a throttle in the refrigerant circuit, relaxes the refrigerant before it is fed to the downstream refrigerant heat exchanger 25.
  • the refrigerant heat exchanger 25 which is also referred to as an evaporator, there is a heat exchange with ventilation air, which is preferably supplied to the vehicle cabin. During this heat exchange, this ventilation air in the refrigerant heat exchanger 25 supplies heat to the refrigerant.
  • the refrigerant heated in the evaporator 25 is supplied to the suction side of the refrigerant compressor 21 and conveyed by it, as a result of which the refrigerant circuit is closed.
  • an outside temperature sensor 4 for detecting a temperature in the area of the ambient air of the vehicle, an engine temperature sensor 5 for detecting a cooling water temperature of the drive unit 7 of the vehicle, and a refrigerant pressure sensor 6 for detecting a refrigerant pressure are provided on the vehicle.
  • the refrigerant pressure sensor 6 is preferably on the high pressure side of the refrigerant circuit, that is to say downstream of the refrigerant compressor 21 and upstream of the ex expansion valve 24 arranged.
  • the sensors can be evaluated and connected to the computer 1, which also has a control connection to the refrigerant compressor 21 and to a warning display 3.
  • the computer 1 first evaluates at least the signals of the outside temperature sensor 4 and the engine temperature sensor 5 and advantageously reads the value of the pressure sensor 6 at the same time or in immediate succession and stores it in a memory.
  • An algorithm stored on the computer now forms the difference between the temperature values of the engine temperature sensor 5 and the outside temperature sensor 4 and compares this temperature difference with a cooling threshold value. The comparison establishes insufficient or sufficient cooling of the drive unit as an equivalent consideration for the temperature homogenization of the vehicle.
  • the idle state analysis is carried out using a further evaluation and comparison algorithm stored on the computer 1, which calculates one of the two measured temperature values or a differential temperature value calculated from these and on the basis of this defined equivalent refrigerant temperature value and at least defines a limit pressure value in a limit pressure curve defined in a temperature pressure diagram.
  • the measured refrigerant pressure value stored in the memory is then compared with the limit pressure value in the evaluation part of the algorithm and, depending on this, an incorrect filling quantity is concluded.
  • FIG. 3 shows a diagram with a qualitative representation of the relationship between the refrigerant fill quantity and the refrigerant pressure in a closed volume of a given stationary and homogenized refrigerant circuit. Lines of constant temperatures are shown. Above a certain refrigerant charge, there is a liquid component in the refrigerant circuit, so that a constant pressure in the refrigerant circuit is present in this area at constant temperature. Below a limit charge, the constant temperature curves have a detectable gradient depending on the pressure and the amount of refrigerant. Pressure monitoring at a constant and homogeneous temperature means that the drop below a limit refrigerant charge can be monitored.
  • the diagram with its qualitative statement about the relationship between the refrigerant charge and pressure at constant temperatures refers to a refrigerant circuit in the idle state, which is homogenized by a corresponding run-on time, i.e. has constant pressure and temperature values in the entire circuit.
  • FIG. 4 shows a quantitative representation of a pressure limit curve for specifying a minimum refrigerant pressure in a given refrigerant circuit as a function of the temperature present there, homogeneous pressure and temperature values in the entire refrigerant circuit also being a prerequisite here.
  • the pressure limit curve shown is used for the analysis of the idle state of a faulty filling quantity of the refrigerant circuit, the value of the limit pressure curve for this temperature is determined as a limit pressure value for a reference temperature value and this is compared for comparison with the measured Te - temperature value is used to check a minimum filling quantity.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Überwachung eines Füllstandes eines Kältemittelkreislaufs einer Klimaanlage eines Kraftfahrzeugs, bei dem eine Außentemperatur und/oder eine Motortemperatur des Fahrzeugs und ein Kältemitteldruck gemessen und eine Ruhezustandsanalyse der Kältemittelfüllmenge durchgeführt wird und bei dem bei Feststellung einer Fehlfüllmenge Steuerereignisse zum Betrieb des Kältemittelkreislaufs und/oder Warnereignisse gesteuert werden. Um die Aussagesicherheit der Ruhezustandsanalyse zu verbessern, wird in Abhängigkeit mindestens einer gemessenen Temperatur (ta, tm) die Zeitdauer zur Erreichung eines temperaturhomogenen Zustands des Fahrzeugs definiert oder der temperaturhomogene Zustand des Fahrzeugs festgestellt und die Durchführung der Ruhezustandsanalyse oder die Steuerung von Steuerereignissen im Kältekreislaufbetrieb und/oder Warnereignisse im Fahrzeug abhängig vom definierten oder festgestellten temperaturhomogenen Zustand des Fahrzeugs erfolgt.

Description

DaimlerChrysler AG
Vorrichtung und Verfahren zur Füllstandsüberwachung eines Kältemittelkreislaufs einer Fahrzeugklimaanlage
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Füllstandskontrolle eines Kältemittelkreislaufs einer Fahrzeugklimaanlage nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Ein gattungsgemäßes Verfahren ist in der DE 100 61 545 AI offenbart. Bei einem derartigen Verfahren wird im Stillstand des Kältekreislaufs der Kältemitteldruck und eine Temperatur' gemessen und auf eine Fehlfüllung geschlossen, wenn das Verhältnis von Druck und Temperatur nicht innerhalb eines bestimmten Toleranzbandes liegt.
Aufgabe der Erfindung ist es, bei einem derartigen Verfahren, beziehungsweise bei einer Vorrichtung zur Durchführung eines derartigen Verfahrens, Temperaturmesswerte bestehender Temperatursensoren im Fahrzeug zu nutzen und dabei Fehlfunktionen des Verfahrens weitestgehend auszuschliessen.
Die Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 8 gelöst. Bei einem solchen Verfahren und einer solchen Vorrichtung wird am Kältemittelkreislauf einer Klimaanlage eines Kraftfahrzeugs ein Kältemitteldruck und weiterhin an der das Fahrzeug umgebenden Luft eine Außentemperatur und/oder am Antriebsaggregat des Fahrzeugs eine Motortemperatur gemessen. Die Außentemperatur kann dabei beispielsweise von einem Außentemperaturfühler des Fahrzeugs gemessen werden, wie er seit einiger Zeit zur gängigen Grundausstattung von Kraftwagen gehört. Zur Messung einer Motortemperatur stehen beispielsweise der Kältemitteltemperaturfühler oder auch der Schmiermitteltemperaturfühler des Antriebaggregats zur Verfügung.
Zur Durchführung einer Ruhezustandsanalyse des Kältemittelkreislaufs zur Feststellung einer Fehlfüllmenge des Kältemittelkreislaufs wird mittels eines Drucksensors ein Druck des Kältemittels gemessen und mit einer Temperatur des Kältemittels oder einer vergleichbaren Temperatur in Relation gesetzt. Eine im Rahmen der Relation oder nachgeordnet durchgeführte Bewertung von gemessenen oder verechneten Zustandsgrö- ßen lässt eine Aussage über den Füllgrad des Kältemittelkreislaufs, also der im Volumen des Kältemittelkreislaufs befindlichen Kältemittelmenge zu.
Die mathematische Umsetzung des Aufsteilens einer Relation zwischen dem Wertepaar eines Kältemitteldrucks und einer zugeordneten Temperatur mit nachfolgender Bewertung kann auf verschiedene Arten erfolgen. Beispielsweise wird zu einem gemessenen Temperaturwert anhand eines Vorgabealgorithmus ein Toleranzband eines zum Betrieb der Klimaanlage notwendigen Kältemitteldrucks definiert und mittels eines Bewertungsalgorithmus festgestellt, ob der gemessene Kältemitteldruck innerhalb oder außerhalb dieses Toleranzbandes liegt. Die das zugehörige Toleranzband definierenden Mindestkältemittelmenge und Maximalkältemittelmenge und die sich in einem gegebenen Kältemittelkreislauf bei diesen Mengen einstellenden Kältemitteldruckniveaus müssen kältemittelkreislaufspezifisch in Abhängigkeit der Temperatur als Grenzkurven des Toleranzbandes ermittelt werden. Alternativ dazu kann beispielsweise zum gemessenen Druckwert eine zugehörige Sättigungstemperatur definiert werden. Zur Bewertung des gemessenen Temperaturwertes wird dann mittels des Bewertungsalgorithmus überprüft, ob dieser höher ist, als der Wert der dem Druck zugeordneten Sättigungstemperatur. Fehlfüllmengen können im Rahmen der Ruhezustandsanalyse auch durch eine Unterschreitung eines Mindestdruckniveaus oder die Überschreitung eines Maximaldruckniveaus durch den gemessenen Kältemitteldruck festgestellt werden.
Die Ruhezustandsanalyse des Füllgrades des Kältemittelkreislaufs besteht somit aus dem Aufstellen einer Relation zwischen einem Temperaturwert und dem Wert des Kältemitteldrucks und einer an die Bewertung der Relation anschließenden Feststellung einer Betriebsfüllmenge oder einer Fehlfüllmenge. Das sogenannte Treffen von Feststellungen im Verfahren bedeutet somit die mathematische Bewertung von Parameterwerten mittels eines Bewertungsalgorithmus. Das Ergebnis einer solchen Feststellung ist ein von dem Ergebnis des Bewertungsalgorithmus abhängiger Schaltvorgang. Dieser kann beispielweise das Setzen von Flags auf einem Datenbus oder auch konkrete Schalt- oder Steuervorgänge an Einrichtungen des Fahrzeugs beinhalten. Bei Feststellung einer vorgegebenen korrekten Betriebsfüllmenge des Kältemittelkreislaufs bleibt die zur Durchführung des Verfahrens vorgesehene Vorrichtung passiv und lässt beim Start des Antriebsaggregats einen normalen Betrieb des Kältemittelkreislaufs zu.
Bei Feststellung einer Fehlfüllmenge des Kältemittelkreislaufs werden als Ergebnis der Feststellung Steuerereignisse im Betrieb des Kältemittelkreislaufs und/oder Warnereignisse am Fahrzeug gesteuert oder geschaltet. Dabei können Steuerereignisse im Betrieb des Kältemittelkreislaufs beispielsweise ein Zurückregeln oder eine Sperrschaltung des Förderbetriebs des Kältemittelkompressors beinhalten. Des Weiteren oder alternativ können beispielsweise akustische oder visuelle Warnsignale im Fahrzeug aktiviert werden.
Fahrzeuge können mit einem Temperatursensor zur unmittelbaren Erfassung der Kältemitteltemperatur, beispielsweise über Kontakt mit dem Kältemittel oder mit kältemittelführenden Elementen, oder mit einem Temperatursensor zur mittelbaren Erfassung der Kältemitteltemperatur beispielsweise zur Messung einer Wärmetauscherlufttemperatur nach einem der Wärmetauscher des Kältemittelkreislaufs ausgestattet sein. Weist ein Fahrzeug keinen solchen Temperatursensor zur Erfassung der Kältemitteltemperatur selber auf, so bestehen während des Betriebs des Fahrzeugs und in einer Nachlaufzeit nach Abstellen des Fahrzeugs und Ausschalten des Antriebsaggregates erhebliche Temperaturunterschiede zwischen dem Kältemitte an verschiedenen Stellen des Kältemittelkreislaufs einerseits und den durch die anderen Temperatursensoren des Fahrzeugs gemessenen Medien an den jeweiligen Einbauorten der Sensoren. Zu hohe Ruhetemperaturunterschiede zwischen dem Kältemittel und dem Medium an der zur Ruhezustandsanalyse ausgewerteten Temperaturmessstelle bewirken bei einer richtigen Bewertung der Relation von gemessenem Kältemitteldruck und Temperaturwert dieser Messstelle durch den Unterschied zwischen diesem Temperaturwert und der eigentlichen Kältemitteltemperatur eine Fehlinterpretation und Fehlfeststellung des Füllgrades des Kältemittelkreislaufs .
Ein erfindungsgemäßes Verfahren oder ein auf einer erfindungsgemäßen Vorrichtung durchgeführtes Verfahren bewirken, dass innerhalb der Nachlaufzeit nach Abstellen des Fahrzeugs entweder keine Ruhezustandsanalyse durchgeführt wird oder aber die in der Ruhezustandsanalyse getroffene Feststellung bei der Steuerung des Kältemittelkreislaufs oder an den Warn- einrichtungen des Fahrzeugs keine Wirkung entfaltet. Dies wird dadurch erreicht, dass die Durchführung der Ruhezustandsanalyse oder die von deren Feststellung abhängigen Schaltereignisse für Kältemittelkreislauf oder Warneinrichtungen abhängig von einem temperaturhomogenen Zustand des Fahrzeugs erfolgen. Die Temperaturhomogenität des Fahrzeugs ist dabei als relativer Begriff zu verstehen, was beinhaltet, dass sich die Temperaturen bestimmter Stellen oder Medien in oder am Fahrzeug innerhalb zugelassener Toleranzbänder befinden. Die Temperaturhomogenität des Fahrzeugs wird innerhalb des erfindungsgemäßen Verfahrens oder eines auf einer erfindungsgemäßen Vorrichtung durchgeführten Verfahrens festgestellt oder definiert. Ein aus Verfahrenssicht temperaturhomogener Zustand wird im Falle einer Feststellung einer Temperaturhomogenität dadurch erreicht, dass nach einer Auswertung von Messgrößen insbesondere von Temperaturwerten verschiedener Temperaturmessstellen eine entsprechende Zustandskennung auf "wahr" gesetzt wird oder die entsprechend nachgeordneten Verfahrensschritte freigeschaltet werden.
Bei einer Definition der Temperaturhomogenität ist der temperaturhomogene Zustand gegeben, wenn eine Bedingung an mindestens eine mittelbar temperaturabhängige oder temperaturabhängig definierte Kenngröße erfüllt ist. Diese Kenngröße kann eine gekoppelte Zustandsgröße sein, wie beispielsweise eine Kühlmitteltemperatur, die innerhalb eines gegebenen Toleranzbandes liegen muss. Die Kenngröße kann aber auch ein Zeitpunkt oder eine Zeitdauer sein, die beispielsweise nach Ausschalten des Antriebsaggregates in Abhängigkeit von Messwerten wie dem der Kühlmitteltemperatur berechnet wurden, wobei die Bedingung die Erreichung dieses Zeitpunkts oder das Verstreichen der entsprechenden Zeitdauer ist. Bei einer Definition eines temperaturhomogenen Zustands ist insbesondere vorgesehen, in Abhängigkeit mindestens einer gemessenen Tempera- tur die Zeitdauer der Nachlaufzeit bis zur Erreichung eines Temperaturhomogenen Zustands des Fahrzeugs zu berechnen beziehungsweise zu bestimmen.
Es können auch situationsabhängig alternative oder ergänzende Bedingungen definiert werden. Die Zustandsgrößen können unmittelbar als Messwerte der Sensoren oder als auf einem Bussystem bereitgestellte Zustandsgrößen zur Verfügung stehen. Die Nachlaufdauer kann dabei von verschiedenen Parametern abhängig definiert werden, wobei diese verschiedenen Parameter als Messgrößen am Fahrzeug zur Verfügung stehen. Einfachsten- falls wird die Nachlaufdauer in Abhängigkeit mindestens eines Temperaturwertes, wie beispielsweise der Außen- oder einer Motortemperatur festgelegt. Zur Verbesserung der Verfahrensqualität können eine Kombination dieser beiden Temperaturen und zusätzlicher Parameter wie beispielsweise eines Sonneneinstrahlungsparameters in Kennfeldern berücksichtigt werden. Das parameterabhängige Auskühlverhalten des Fahrzeugs ist vorab in Messreihen ermittelt worden.
Bei einer Feststellung eines temperaturhomogenen Zustands wird eine gemessene Temperatur, vorteilhafterweise aber eine Temperaturdifferenz zwischen zwei gemessenen Temperaturen anhand eines vorgegebenen zulässigen Wertebereiches überprüft. Einfachstenfalls wird die Feststellung eines temperaturhomogenen Zustands des Fahrzeugs anhand eines Temperaturmesswertes, wie beispielsweise einer Motortemperatur bestimmt, beziehungsweise durch deren Bewertung getroffen. So kann beispielsweise sobald die Motortemperatur ein plausibles Umgebungstemperaturniveau erreicht die Feststellung eines temperaturhomogenen Zustands getroffen werden. Eine besonders aussagesichere Feststellung eines temperaturhomogenen Zustands des Fahrzeugs kann vorteilhafterweise durch den Vergleich zweier Temperaturwerte, wie beispielsweise eines Außentempe- raturwertes mit einem Motortemperaturwert erfolgen, die sich infolge einer Temperaturhomogenisierung einander annähern. Die Bewertungen des Temperaturwertes oder der verschiedenen zu Grunde liegenden Temperaturwerte abhängig von weiteren Parameter, wie beispielsweise der Solareinstrahlung erfolgen. Die Bewertungskriterien zur Feststellung eines temperaturhomogenen Zustands sind vorab fahrzeug- und kältekreislaufspe- zifisch versuchstechnisch zu ermitteln.
Durch die von der Erreichung des temperaturhomogenen Zustands abhängigen Auswertung oder Wirksamkeit der Ruhezustandsanalyse ist sichergestellt, dass einerseits bei Vorliegen fehlerhafter Temperaturmesswerte die Überprüfung des Füllgrades des Kältemittelkreislaufs unterbleibt oder keine Wirkung entfaltet, andererseits aber die Ruhezustandsanalyse möglichst oft ausgeführt wird, da ohne diese vorgeschaltete Überprüfung entweder oft überprüft wird und Fehlfunktionen zugelassen werden oder Fehlfunktionen unterdrückt werden und nur selten gemessen wird. Durch ein erfindungsgemäßes Verfahren oder eine erfindungsgemäße Vorrichtung wird die Aussagesicherheit über den Füllgrad des Systems mittels der Ruhezustandsanalyse einerseits gesteigert, und andererseits eine größtmögliche Anzahl von aussagekräftigen Überprüfungen ermöglicht.
Aus dem temperaturhomogenen Zustand des Fahrzeugs ergibt sich weiterhin die Auswertbarkeit des Messwertes einer bestehenden Temperaturmessstelle zur Verrechnung als äquivalenter Kältemitteltemperaturwert im Rahmen der Ruhezustandsanalyse. Bei temperaturhomogenem Fahrzeug kann somit mit ausreichender Sicherheit davon ausgegangen werden, dass je nach Anordnung der Aggregate des Fahrzeugs und speziell des Kältemittelkreislaufs eine Motortemperatur oder die Außentemperatur nur eine geringe Abweichung von der Kältemitteltemperatur aufweisen. Ohne eine erfindungsgemäße Homogenisierungsverifikation kann eine solche Annahme nicht mit ausreichender Sicherheit getroffen werden.
Um ein rechenkapazität schonendes Verfahren bereitzustellen wird bei einer Ausführungsform des Verfahrens anhand der gemessenen Außentemperatur des Fahrzeugs eine Nachlaufdauer zur Erreichung eines temperaturhomogenen Zustands des Fahrzeugs definiert. Zur Sicherstellung einer maximalen Verfahrensqualität wird dabei unter Berücksichtigung einer maximalen Motoraufheizung eine Außentemperatur abhängige mindest Homogenisierungsdauer bestimmt. Äquivalent dazu kann ein zu dieser Dauer korrigierender temperaturhomogener Zeitpunkt bestimmt werden. Diese Ausführungsform des Verfahrens weist durch eine nach relativ kurzer Betriebsdauer des Antriebsaggregats des Fahrzeugs konstanten Motortemperatur und eine je nach Klimazone und Wetterlage Variante Außentemperatur eine sehr einfache Möglichkeit der Abschätzung einer Dauer zur Erreichung eines gesicherten temperaturhomogenen Zustands des Fahrzeugs.
Bei einer besonderen Ausführungsform des Verfahrens wird zur Bestimmung einer Temperaturhomogenisierungsdauer der Messwert einer Motortemperatur herangezogen. Dabei können insbesondere kürzere Nachlaufzeiten zur Erreichung eines temperaturhomogenen Zustands, wie beispielsweise nach kürzeren Fahrstrecken und somit geringerer Aufheizung des Motors sicherer abgeschätzt werden. Dies Bewertung kann insbesondere als eine zusätzliche motortemperaturabhängige Bewertung ergänzend zu einer außentemperaturabhängigen Bewertung am Fahrzeug durchgeführt werden. Dabei kann beispielsweise nach einer kurzen Fahrzeit eine motortemperaturabhängige Festlegung einer Nachlaufdauer und nach einer längeren Fahrzeit eine rein außentemperaturabhängige Festlegung einer Nachlaufdauer erfolgen. Bei einer besonderen Ausgestaltung des Verfahrens erfolgt die Definition eines temperaturhomogenen Zeitpunkts unmittelbar nach dem Abschalten des Antriebsaggregates. Wird das Fahrzeug, beziehungsweise das Antriebsaggregat, nachfolgend erst nach Erreichen dieses Zeitpunkts gestartet, kann bei Erreichen dieses Zeitpunkts oder auch darauf folgend bei Aktivierung oder Start des Fahrzeugs die Ruhezustandsanalyse des Füllgrades des Kältemittelkreislaufs erfolgen. Gemäß der Auswertung der Ruhezustandanalyse wird bei zugelassenen Betriebsfüllmengen der Kältekreislauf in Betrieb genommen oder bei Fehlfüllmengen leistungsreduziert betrieben, abgeschaltet oder entsprechende Warnereignisse angesteuert.
Zur Sicherstellung einer hohen Verfahrensqualität kann bei einer besonderen Ausführung des Verfahrens vorgesehen sein, die Festlegung des temperaturhomogenen Zeitpunkts bei Fahrzeugstillstand fortlaufend oder nach Ablauf eines Zeitintervalls wiederholend erfolgen zu lassen. Dadurch können sich während der Nachlaufdauer verändernde Parameter, wie beispielsweise ein Absinken der Außentemperatur in der Nacht, berücksichtigt werden.
Bei einer besonderen Ausführungsform des Verfahrens ist es vorgesehen der Ruhezustandsanalyse des Füllgrades des Kältemittelkreislaufs eine Homogenisierungsanalyse der Temperaturen des Fahrzeugs voranzustellen. Dabei wird insbesondere eine Relation zwischen Motortemperatur und Außentemperatur am Fahrzeug, wie beispielsweise deren Differenz oder Quotient, bewertet und in Abhängigkeit dieser Bewertung eine Temperaturhomogenisierung des Fahrzeugs festgestellt. Die Feststellungen der Homogenisierungsanalyse bewirken entweder die Durchführung der Ruhezustandsanalyse oder die Durchführung der Ansteuerung entsprechender Eingriffs- oder Warnmaßnahmen. Dabei sind vorzugsweise die Außentemperaturmessstelle und ei- ne Motortemperaturmessstelle, wie beispielsweise die Kühlwas- sertemperaturmessstelle heranzuziehen, wobei alternativ auch andere Temperaturmessstellen beispielsweise in anderen Aggregaten des Fahrzeugs auswertbar sind. Durch diese vergleichende Betrachtung zweier Temperaturwerte ist eine Temperaturhomogenisierung des Fahrzeugs je nach betrachtetem Temperaturwertepaar mittelbar oder sogar unmittelbar feststellbar. Dadurch ist eine besonders hohe Aussagesicherheit des Verfahrens erreicht. Weiterhin kann unmittelbar nach Erreichen eines temperaturhomogenen Zustands die Ruhezustandsanalyse erfolgen und die darin getroffene Feststellung über den Kältemittelfüllgrad gespeichert werden. Beim nächsten Motorstart erfolgt dann die Inbetriebnahme oder aber die Sperrung des Kältekreislaufs oder die Schaltung von Warnereignissen.
Bei einer besonderen Ausführungsform eines derartigen Verfahrens wird die Homogenisierungsanalyse unmittelbar vor Inbetriebnahme des Antriebaggregates, insbesondere nach Betätigung eines Schließ- oder Startsystems oder einer Systemaktivierungseinrichtung des Fahrzeugs durchgeführt. Dabei ist eine größtmögliche Homogenisierungsdauer gewährleistet, wodurch die Verfahrensqualität verbessert ist. Durch Aktivierung der Homogenisierungsanalyse und einer darauffolgenden oder parallelen Ruhezustandsanalyse bei Inbetriebnahme oder Aktivierung des Fahrzeugs werden weiterhin die elektrischen Ressourcen des Fahrzeugs geschont. Bei einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung sind zur Überwachung eines Füllstandes eines Kältemittelkreislaufs einer Klimaanlage eines Kraftfahrzeugs ein Rechner, ein Außentemperatursensor und/ oder ein Motortemperatursensor und ein Kältemitteldrucksensor vorgesehen. Die Sensoren sind auswertbar mit dem Rechner verbunden. Der Rechner hat steuernden Eingriff auf den Kältemittelkreislauf des Fahrzeugs und/oder Warneinrichtungen des Fahrzeugs. Auf dem Rechner ist ein Algorithmus einer Ruhezu- Standsanalyse abgelegt, bei dem anhand einer Relation zwischen einem am Kältemitteldrucksensor gemessenen Kältemitteldruck und einem gemessenen Temperaturwert eine Fehlfüllung des Kältemittelkreislaufs feststellbar ist. Abhängig von der Feststellung einer Fehlfüllmenge sind mittels des Rechners die erwähnten Steuereingriffe am Kältemittelkreislauf und/ oder Warnereignisse an Warneinrichtungen des Fahrzeugs schaltbar. Weiterhin ist auf dem Rechner ein Algorithmus abgelegt, durch den anhand eines der gemessenen Temperaturwerte eine Homogenisierungsdauer definierbar oder eine Temperaturhomogenisierung des Fahrzeugs feststellbar ist. Bei der Vorrichtung ist die Durchführung der Ruhezustandsanalyse und/ oder die Schaltung der Warn- oder Steuerereignisse abhängig von der Feststellung der Temperaturhomogenisierung des Fahrzeugs durch den Homogenisierungsalgorithmus. Durch den auf dem Rechner abgelegten Algorithmus mit temperaturabhängiger Bewertung oder Definition einer Temperaturhomogenisierung des Fahrzeugs und die davon abhängige Schaltung und/oder Steuerung von Warn- oder Steuerereignissen ist es möglich eine aussagekräftige Ruhezustandsanalyse zur Ermittlung des Füllgrades des Kältemittelkreislaufs eines Kraftfahrzeugs durchzuführen. Eine solche Vorrichtung ist über die Auswahl der Temperatursensoren, des Rechners, dessen Steuerungsanschlüssen und der auf dem Rechner abgelegten Algorithmen zur Homo- genisierungs- und Ruhezustandsanalyse besonders zur Durchführung eines oben beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahrens ausgestattet.
In der Zeichnung sind ein Ablaufdiagramm einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens, eine skizzenartige Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung und Kältenait- telmengenbewertungskurven dargestellt . Dabei zeigen:
Fig. 1 ein Ablaufdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens,
Fig. 2 eine skizzenhafte Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,
Fig. 3 ein Diagramm mit qualitativen Darstellungen des Zusammenhangs zwischen Druck- und Kältemittelfüllmenge für verschiedene Systemtemperaturen bei stehendem und homogenisiertem Kältemittelkreislauf und
Fig. 4 ein Diagramm mit einer schematischen Darstellung eines temperaturabhängigen Mindestdrucks eines Kältemittelkreislaufs zur Feststellung einer Mindest- kältemittelfüllmenge .
Figur 1 zeigt ein Ablaufdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens, bei dem zunächst anhand einer Außentemperatur des Fahrzeugs und einer Motortemperatur eine Auskühlung des Fahrzeugs und somit eine Temperaturhomogenisierung überprüft wird und abhängig von der durch die Überprüfung erfolgten Feststellung über eine Auskühlung, also Temperaturhomogenisierung, eine Ruhezustandsanalyse der Füllmenge des Kältemittelkreislaufs erfolgt.
Das Verfahren beginnt mit dem Start zu Ziffer 1 der beim dargestellten Ausführungsbeispiel des Verfahrens durch eine Aktivierung des Fahrzeugs beispielsweise mittels des Schließsystems initialisiert wird. Nach dem Start des Verfahrens erfolgt eine Messung der Außentemperatur sowie der Motortemperatur im Schritt 2. Dies erfolgt vorzugsweise an den vorhandenen Sensoren des Fahrzeugs. Die Messwerte dieser Sensoren • werden dabei dem Rechner, auf dem die entsprechenden nachge- ordneten Verfahrensteile ausgeführt werden, auswertbar zur Verfügung gestellt, was über einen direkten Anschluss der Sensoren oder auch mittels eines Datenbussystems erfolgen kann. Bei der Motortemperatur handelt es sich vorzugsweise um die Kühlwassertemperatur oder auch die Schmiermitteltemperatur des Motors. Der nächste nachfolgende Verfahrensschritt ist die Berechnung des Auskühlwertes 3. Dabei wird im Verfahren dargestellten Ausführungsbeispiel des Verfahrens die Temperaturdifferenz zwischen Motortemperatur und Außentemperatur berechnet. Alternativ könnte auch beispielsweise ein Quotient dieser Temperaturen oder dessen logarithmischer Wert berechnet werden. Nach der Berechnung des Auskühlwertes erfolgt die Bewertung des Auskühlwertes des Motors dabei erfolgt ein Vergleich des Auskühlwertes mit einem vorgegebenen Grenzauskühlwert, der als Grenzmaß einer ausreichenden Angleichung der Motortemperatur an die Außentemperatur vorgegeben ist. Dieser Wert kann dabei auch in Abhängigkeit anderer Parameter, wie beispielsweise der Außentemperatur selber variant sein. Bei der Bewertung der Auskühlung des Motors, kann im Fall, dass die Außentemperatur höher als die Motortemperatur, beispielsweise bei zunehmenden Außentemperaturen zu Beginn eines Tages ist, direkt auf eine ausreichende Auskühlung des Motors geschlossen werden.
Wird im Rahmen dieses Verfahrens von einem Schließen auf einen bestimmten Zustand oder der Feststellung eines bestimmten Zustands gesprochen bedeutet dies, einen von dem jeweiligen Zustand abhängigen Schaltvorgang eines Zustandindikators oder eines konkreten Schaltvorgangs. Der Bewertung der Auskühlung des Motors folgt die Feststellung Auskühlung ja oder nein 5, beziehungsweise der zugeordnete Schalt- oder Steuervorgang. Wird an dieser Stelle des Verfahrens beim dargestellten Ausführungsbeispiel keine ausreichende Auskühlung festgestellt, wird am dem Verfahren vorangehenden Betriebszuständ nichts verändert. Dies erfolgt weil bei mangelnder Auskühlung des Motors und damit verbundener mangelnder Temperaturhomogenisierung im Fahrzeug kein sicher verwertbarer Temperaturwert des Kältemittels ermittelt oder äquivalent zugewiesen werden kann. Eine anhand solcher Werte durchgeführte Ruhezustandsanalyse ermittelt demzufolge keinen aussagekräftigen Wert des Füllungsgrades des Kältemittelkreislaufs. Nach dem Verfah- rensschritt Passivieren der Vorrichtung 6 ist bei Feststellung einer mangelnden Auskühlung des Motors beim dargestellten Ausführungsbeispiel des Verfahrens das Verfahren im Punkt 7 beendet.
Wird im Verfahrensschritt 5 eine ausreichende Auskühlung festgestellt, erfolgt eine Ruhezustandsanalyse des Füllgrades des Kältemittelkreislaufs 8. Dabei wird zunächst der Kältemitteldruck im Verfahrenssch itt Messen des Kältemitteldrucks
9 gemessen. Dieser Verfahrensschritt kann auch vorgeordnet werden und beispielsweise zusammen mit der Messung der Außentemperatur und der Motortemperatur erfolgen und sollte zeitgleich, jedenfalls jedoch in unmittelbarer Abfolge mit den Temperaturmessungen erfolgen. Bei einer der Ruhezustandsanalyse vorgeordneten Messung des Kältemitteldrucks würde der Verfahrensschritt 9 eine Auswertung des Druckwertes durch den Rechner beziehungsweise ein Auslesen des entsprechenden Speichers beinhalten.
Im nächsten Verfahrensschritt Berechnung des Füllungsgrades
10 wird anhand mindestens eines Temperaturwertes wie beispielsweise der Motortemperatur oder eines aus Außentemperatur und Motortemperatur berechneten Mittel- oder Vergleichswertes und des Kältemitteldrucks der Füllungsgrad des Kältemittelskreislaufs ermittelt. Dies erfolgt vorzugsweise anhand eines Kennfeldes, das spezifisch für das Volumen des jeweili- gen Kältemittelkreislaufs und das zugehörige Kältemittel vorgegeben und im Rechner abgelegt ist, und in welchem durch Zuordnung von Druck- und Temperaturwert der Füllungsgrad auswertbar ist. Der so ermittelte Füllungsgrad wird daraufhin im nächsten Verfahrensschritt Bewertung des Füllungsgrades 11 in einen qualitativen Zusammenhang zu einem Minimal- und/oder Maximalgrenzwert für den Füllungsgrad des Kältemittelkreislaufs gebracht, wobei ein rechnerischer Größenvergleich der Werte erfolgt. Die Verfahrensschritte Berechnung des Füllungsgrades 10 und Bewertung des Füllungsgrades 11 können auch durch einen alternativen Verfahrensschritt einer kombinierten Drucktemperaturbewertung 12 ersetzt werden. Dabei ist in einem Temperaturdruckdiagramm eine Grenzkurve vorgegeben, die dem Verhältnis von Druck und Temperatur im Volumen des gegebenen Kältemittelkreislaufs bei einem festen Grenzfül- lungsgrad vorgibt. Somit wird bei dieser kombinierten Drucktemperaturbewertung 12 anhand der gemessenen Temperatur und dem zugehörigen, sich aus der Grenzkurve ergebenden Grenzdruckwert der gemessene Kältemitteldruck auf Über- oder Unterschreitung dieses Wertes bewertet. Anschließend an diese kombinierte Drucktemperaturbewertung 12, beziehungsweise die durchgeführte Bewertung des Füllungsgrades 11, erfolgt die Feststellung, ob der Kältemittelkreislauf eine Fehlfüllung 14 aufweist. Wird in diesem Verfahrensschritt die Feststellung getroffen, dass keine Fehlfüllung des Kältemittelkreislaufs besteht, erfolgt eine Freischaltung der Klimaanlage und damit im nachgeordneten Verfahrensschritt 15 ein Standartbetrieb der Klimaanlage 15 und diesem zugeordnet ein Ende 16 des Verfahrens .
Wird im Verfahrensschritt Feststellung einer Fehlfüllung 14 jedoch eine Fehlfüllung bestätigt, erfolgt eine Schaltung eines Warnereignisses und/oder Steuereingriffs im nachgeordneten Verfahrensschritt 17. Dabei beinhaltet das Warnereignis vorzugsweise eine einer Kältemittelfehlfüllung zugeordnete optische Warnanzeige und zusätzlich oder alternativ ein Abschalten des Förderbetriebs des Kältemittelkompressors. Die Feststellung einer Fehlfüllmenge des Kältemittelkreislaufs wird vorzugsweise in einem Speicher abgelegt, der nur durch einen Servicebetrieb gelöscht werden kann. Die Eingriffs- und/oder Warnereignisse beziehungsweise das Ablegen eines Fehlerindikators in einem Speicher können zur Absicherung auch nach einer bestimmten Anzahl bestätigender gleichsinniger Feststellungen erfolgen. Ebenso können gegensinnige Feststellungen in nachfolgend durchgeführten Messungen Eingriffs- , Warn- oder Fehlerspeicherereignisse aussetzen oder widerrufen. Dem Verfahrensschritt 17 des Warnereignisses und/oder Steuereingriffs folgt die Beendigung des Verfahrens 18.
In Figur 2 ist eine schematische Darstellung einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung gezeigt. Diese beinhaltet einen Rechner 1 an welchem auswertbar verschiedene Temperatursensoren und durch den Rechner schaltbar verschiedene Aggregate angeschlossen sind. Der eigentliche Kältemittelkreislauf 2 des Kraftfahrzeugs weist einen Kältemittelkompressor 21 auf, der vom Antriebsaggregat 7 des Kraftfahrzeugs angetrieben ist. Der Kältemittelkompressor 21 fördert im Kältemittelkreislauf 2 das Kältemittel in Richtung eines nachge- ordneten Wärmetauschers 22, der zur Abkühlung des Kältemittels und, je nach verwendetem Kältemittel, zur Kondensation des Kältemittels vorgesehen ist. Dieser Wärmetauscher 22, auch Kondensator oder Gaskühler genannt, kühlt im Wärmetausch mit ihn durchströmender Außenluft das vom Kältemittelkompressor 21 komprimierte Kältemittel ab. Vom Wärmetauscher 22 wird das Kältemittel im gezeigten Ausführungsbeispiel des Kältemittelkreislaufs zu einem Sammler 23 geleitet, der gängiger Weise eine Trocknungspatrone zum Entzug von Feuchtigkeit aus dem Kältemittel aufweist. Weiterhin dient der Sammler 23 als Speicherreservoir für das Kältemittel und bewirkt durch eine im Sammelreservoir niedrig angeordnete Entnahmeöffnung seiner Abströmleitung einerseits die Weiterleitung von ausschließlich flüssigem Kältemittel und andererseits die Weiterleitung des sich im unteren Bereich des Sammlers 23 befindlichen Schmiermittels des Kältemittelkreislaufs. Das Schmiermittel ist zur Schmierung der bewegten Teile des Kältemittelkompressors 21 vorgesehen und wird im Kältekreislauf durch das umlaufende Kältemittel mitgefördert. Eine zu geringe Kältemittelmenge bewirkt neben einem Nachlassen der Kälteleistung insbesondere ein Aussetzen der Kompressorschmierung und damit eine Beschädigung des Kältemittelkompressors. Das Kältemittel wird abgehend vom Sammler 23 in flüssigem Zustand dem Expansionsventil 24 zugeleitet, das als Drossel des Kältemittelkreislaufs das Kältemittel entspannt bevor es dem nachgeord- neten Kältemittelwärmetauscher 25 zugeleitet wird. Im Kältemittelwärmetauscher 25, der auch als Verdampfer bezeichnet wird, erfolgt ein Wärmetausch mit Belüftungsluft, welche vorzugsweise der Fahrzeugkabine zugeführt wird. Bei diesem Wärmetausch führt diese Belüftungsluft im Kältemittelwärmetauscher 25 dem Kältemittel Wärme zu. Das im Verdampfer 25 erwärmte Kältemittel wird der Saugseite des Kältemittekompressors 21 zugeführt und von diesem gefördert, wodurch der Kältemittelkreislauf geschlossen ist.
Bei dem Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung sind am Fahrzeug ein Außentemperatursensor 4 zur Erfassung einer Temperatur im Bereich der Umgebungsluft des Fahrzeugs, ein Motortemperatursensor 5 zur Erfassung einer Kühlwassertemperatur des Antriebsaggregats 7 des Fahrzeugs, und ein Kältemitteldrucksensor 6 zur Erfassung eines Kältemitteldrucks vorgesehen. Der Kältemitteldrucksensor 6 ist vorzugsweise auf der Hochdruckseite des Kältemittelkreislaufs, also stromab des Kältemittelskompressors 21 und stromauf des Ex- pansionsventils 24 angeordnet. Die Sensoren sind auswertbar mit dem Rechner 1 verbunden, der weiterhin eine Ansteuerungs- verbindung zum Kältemittelkompressor 21 und zu einer Warnanzeige 3 aufweist.
Der Rechner 1 wertet zunächst zumindest die Signale des Außentemperatursensors 4 und des Motortemperatursensors 5 aus und liest vorteilhafter Weise zeitgleich, beziehungsweise in unmittelbarer Abfolge den Wert des Drucksensors 6 aus und legt diesen in einem Speicher ab. Ein auf dem Rechner abgelegter Algorithmus bildet nun die Differenz der Temperaturwerte des Motortemperatursensors 5 und des Außentemperatursensors 4 und vergleicht diese Temperaturdifferenz mit einem Auskühlungsschwellenwert. Der Vergleich stellt eine ungenügende oder eine ausreichende Äuskühlung des Antriebsaggregats als äquivalente Betrachtungsgröße für die Temperaturhomogenisierung des Fahrzeugs fest.
Abhängig vom Ergebnis dieses Vergleichs erfolgt bei Feststellung ausreichender Auskühlung des Antriebsaggregats die Durchführung der Ruhezustandsanalyse anhand eines weiteren auf dem Rechner 1 abgelegten Auswerte- und Vergleichsalgorithmus, der einen der beiden gemessenen Temperaturwerte oder einen aus diesen errechneten Differenztemperaturwert berechnet und anhand dieses festgelegten äquivalenten Kältemitteltemperaturwertes und mindestens einer in einem Temperaturdruckdiagramm festgelegten Grenzdruckkurve einen Grenzdruckwert festlegt. Der im Speicher abgelegt gemessene Kältemitteldruckwert wird dann im Bewertungsteil des Algorithmus mit dem Grenzdruckwert verglichen und davon abhängig auf eine Fehlfüllmenge geschlossen. Abhängig vom Ergebnis dieser Auswertung wird bei Feststellung einer Fehlfüllmenge über die Ansteuerungsleitung der Förderbetrieb des Kältemittelkompressors 21 unterbunden und die Warnanzeige 3 geschaltet, die den Benutzer des Fahrzeugs auf die Fehlfüllmenge und/oder das Aussetzen des Klimaanlagenbetriebes hinweist.
Figur 3 zeigt ein Diagramm mit einer qualitativen Darstellung des Zusammenhangs zwischen der Kältemittelfüllmenge und dem Kältemitteldruck in einem abgeschlossenen Volumen eines gegebenen ruhenden und homogenisierten Kältemittelkreislaufs. Dargestellt sind Linien konstanter Temperaturen. Oberhalb einer bestimmten Kältemittelfüllmenge liegt im Kältemittelkreislauf ein Flüssigkeitsanteil vor, so dass in diesem Bereich bei konstanter Temperatur ein konstanter Druck im Kältemittelkreislauf gegeben ist. Unterhalb einer Grenzfüllmenge, besitzen die Kurven konstanter Temperatur einen feststellbaren Gradienten in der Abhängigkeit des Druckes von der Kältemittelmenge. Somit ist über eine Drucküberwachung bei einer konstanten und homogenen Temperatur das Unterschreiten einer Grenzkältemittelfüllmenge überwachbar. Das Diagramm mit seiner qualitativen Aussage über den Zusammenhang von Kältemittelfüllmenge und Druck bei konstanten Temperaturen bezieht sich auf einen Kältemittelkreislauf im Ruhezustand, der durch entsprechende Nachlaufzeit homogenisiert ist, das heißt konstante Druck- und Temperaturwerte im gesamten Kreislauf aufweist.
Figur 4 zeigt eine quantitative Darstellung einer Druckgrenzkurve zur Angabe eines Mindestkältemitteldrucks in einem vorgegebenen Kältemittelkreislaufs in Abhängigkeit der dort vorliegenden Temperatur wobei auch hier homogene Druck- und Temperaturwerte im gesamten Kältemittelkreislauf Voraussetzung sind. Diese gezeigt Druckgrenzkurve wird zur Ruhezustandsanalyse einer Fehlfüllmenge des Kältemittelkreislaufs herangezogen, zugehörig zu einem Referenztemperaturwert der Wert der Grenzdruckkurve für diese Temperatur als Grenzdruckwert ermittelt wird und dieser zum Vergleich mit dem gemessenen Te - peraturwert zur Überprüfung einer Mindestfüllmenge herangezogen wird.

Claims

DaimlerChrysler AGPatentansprüche
1. Verfahren zur Überwachung eines Füllstandes eines Kältemittelkreislaufs einer Klimaanlage eines Kraftfahrzeugs, bei dem eine Außentemperatur und/oder eine Motortemperatur des Fahrzeugs und ein Kältemitteldruck gemessen und eine Ruhezustandsanalyse der Kältemittelfüllmenge durchgeführt wird, indem eine Relation zwischen einem Temperaturwert und dem Kältemitteldruck überprüft und auf diese Weise eine Fehlfüllmenge festgestellt wird und bei dem bei Feststellung einer Fehlfüllmenge Steuerereignisse zum Betrieb des Kältemittelkreislaufs und/oder Warnereignisse gesteuert werden, dadurch gekennzeichnet, dass in Abhängigkeit mindestens einer gemessenen Temperatur (ta, tm) die Zeitdauer zur Erreichung eines temperaturhomogenen Zustands des Fahrzeugs definiert oder der temperaturhomogene Zustand des Fahrzeugs festgestellt wird und die Durchführung der Ruhezustandsanalyse oder die Steuerung von Steuerereignissen im Kältekreislaufbetrieb und/oder Warnereignisse im Fahrzeug abhängig vom definierten oder festgestellten temperaturhomogenen Zustand des Fahrzeugs erfolgt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Definition des temperaturhomogenen Zustands über eine von der Außentemperatur (ta) abhängige Festlegung eines temperaturhomogenen Zeitpunkts oder einer zur Erreichung eines temperaturhomogenen Zustands notwendigen Dauer erfolgt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Definition des temperaturhomogenen Zustands über eine von der Motortemperatur (tm) abhängige Festlegung eines temperaturhomogenen Zeitpunkts oder einer zur Erreichung eines temperaturhomogenen Zustands notwendigen Dauer erfolgt.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Festlegung eines temperaturhomogenen Zeitpunkts oder einer zur Erreichung eines temperaturhomogenen Zustands notwendigen Dauer unmittelbar nach Abschalten des Antriebsaggregates erfolgt.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Festlegung eines temperaturhomogenen Zeitpunkts oder einer zur Erreichung eines temperaturhomogenen Zustands notwendigen Dauer bei Fahrzeugstillstand fortlaufend oder nach Ablauf eines Zeitintervalls jeweils wiederholend erfolgt.
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der temperaturhomogene Zustand des Fahrzeugs anhand einer Homogenisierungsanalyse, bei der insbesondere eine Bewertung einer Relation zwischen Motortemperatur (tm) und Außentemperatur (ta) durchgeführt wird, festgestellt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Homogenisierungsanalyse unmittelbar vor Inbetriebnahme des Antriebsaggregates (7), insbesondere nach Betätigung eines Schließ- oder Startsystems oder einer Aktivierungseinrichtung des Fahrzeugs erfolgt.
8. Vorrichtung zur Überwachung eines Füllstandes eines Kältemittelkreislaufs einer Klimaanlage eines Kraftfahrzeugs mit einem Rechner, der steuernden Eingriff auf den Kältemittelkreislauf und/oder Warneinrichtungen hat, einem Außentemperatursensor und/oder einem Motortemperatursensor und einem Kältemitteldrucksensor, die jeweils auswertbar mit dem Rechner verbunden sind, wobei mittels eines auf dem Rechner abgelegten Algorithmus eine Ruhezustandsanalyse durchführbar ist, in der anhand einer Relation zwischen Kältemitteldruck und einem Temperaturwert eine Fehlfüllung des Kältemittelkreislaufs feststellbar ist und bei Feststellung einer Fehlfüllung durch den Rechner Steuereingriffe am Kältemittelkreislauf und/oder Warnereignisse schaltbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass durch einen auf dem Rechner (1) abgelegten Algorithmus anhand eines Temperaturwertes des Außentemperatursensors (4) oder des Motortemperatursensors (5) eine Temperaturhomogenisierung des Fahrzeugs definierbar oder feststellbar ist und die Ausführung der Ruhezustandsanalyse und/oder die Schaltung der Warn- oder Steuerereignisse abhängig von der Feststellung der Temperaturhomogenisierung ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass durch einen auf dem Rechner (1) abgelegten Algorithmus abhängig von einem der gemessenen Temperaturwerte (ta, tm) ein Zeitpunkt eines temperaturhomogenen Zustands oder eine Zeitdauer zur Erreichung eines solchen Zustands definierbar ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Festlegungsalgorithmus des Zeitpunktes oder der Zeitdauer unmittelbar nach Abstellen des Antriebsaggregates (7), insbesondere durch das Abstellen des Antriebsaggregates (7) oder ein damit gekoppeltes Ereignis aktivierbar ist.
11. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Festlegungsalgorithmus während des Stillstands des Fahrzeugs durchgehend oder intervallartig aktiv ist.
12. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass durch einen auf dem Rechner abgelegten Algorithmus anhand der Differenz der Temperaturwerte (ta>- tm) des Außentemperatursensors und des Motortemperatursensors die Temperaturhomogenisierung feststellbar ist.
13. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Rechner mit dem Schließ- und/oder Startsystem oder einer Systemaktivierungseinrichtung des Fahrzeugs verbunden ist und bei deren öffnender, startender oder aktivierender Betätigung aktivierbar ist.
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