用于控制或调节车辆空调制冷剂循环回路的方法与流程

本发明涉及一种用于控制或调节车辆空调制冷剂循环回路的方法和相应构造的装置。

背景技术：

车辆空调包括制冷剂循环回路，冷却空气所需的制冷剂流动通过该制冷剂循环回路。在运行时间上，由于系统决定的泄漏或由于损坏，制冷剂可能从制冷剂循环回路排出。在填充有太少制冷剂的制冷剂循环回路中，在要求冷却功率时蒸发器中出现不寻常高的过热。根据控制和调节方案，为了实现所需的制冷功率，例如压缩机会越来越强地被操控，并且因此根据制冷循环回路中压缩机的控制原则可以使压缩机上游的抽吸压力不断下降，使得尽管制冷剂过热仍然尝试提供充足的制冷功率。在其他的制冷循环回路调节方案中，首先是在存储了抽吸压力调节的调节方案中，在欠填充的制冷循环回路中会发生压缩机自动向后调节其转速或行程容积，因为在欠填充时很快达到空气调节所需的抽吸压力。

在第一种情况下非常低的抽吸压力可能导致严重损害制冷剂压缩器或者说压缩机。由于缺乏制冷剂，也可能干扰制冷循环回路中油的循环，这些干扰同样可能导致损坏制冷剂压缩器。在第二种情况下，制冷设备不再具有足够的功率来实现冷却任务。

尤其是在使用r744作为制冷剂时，只能以高的成本和大的结构空间消耗才能实现储备足够的制冷剂量来在合适的维修间隔期间上补偿由于泄漏引起的填充量损失，因为尤其是在所谓的r744制冷剂时系统最大允许的填充密度是一个限制性因素。

为了首先保护在无抽吸压力调节的情况下运行的那些空调设备(例如其在使用r744时是很常见的)以防由于过低的制冷剂填充度而损坏，持续监测空调设备的制冷剂填充量。如果确定出缺少填充量，则改变对制冷剂压缩机的控制，或者说不再接通制冷剂压缩机，和/或产生警报。例如de102008050163a1公开了一种用于所谓的欠填充保护的相应方法。

技术实现要素：

本发明的目的是，提供一种方法，以通过相应控制和/或调节车辆空调设备、尤其是制冷剂循环回路来避免由于制冷剂欠填充而损坏制冷剂循环回路，以及通过适当的方法来扩大制冷剂循环回路的安全运行直至较低的填充度并且进而延长用于填充制冷剂循环回路的维修间隔。

所述目的通过一种根据权利要求1的方法和一种根据权利要求8的装置来实现。有利的进一步改进方案由从属权利要求得知。

本发明从一种具有制冷剂循环回路的车辆空调出发，所述制冷剂循环回路至少包括一个压缩机、一个冷凝器或者说气体冷却器、一个外部可调的制冷剂膨胀装置和一个蒸发器。由压缩机压缩的制冷剂被输送至冷凝器或者说气体冷却器，该冷凝器或者说气体冷却器又经由内部换热器和制冷剂膨胀装置而与蒸发器连接。在蒸发器后面或者在冷凝器或者说气体冷却器后面还可设置收集器，制冷剂被收集在所述收集器中。

本发明现在基于如下认识：制冷剂欠填充导致空调的功率不足。一旦储备在收集容器中的制冷剂量耗尽并且这不通过膨胀机构的在该工作点中例如更大的开度来补偿，这就又导致蒸发器后面的制冷剂过热。

在考虑上述认识的情况下，本发明的第一方面针对根据本发明的方法，其中首先可识别制冷循环回路的制冷剂欠填充。如果识别出制冷剂欠填充、尤其不期望的制冷剂欠填充，则在补偿由于制冷剂欠填充引起的功率不足方面改变可操控的膨胀装置的调节策略。

如果现在确定(不期望的)制冷剂欠填充，则有利地从外部可调的膨胀装置的标准调节策略进行改变，所述标准调节策略实现对膨胀装置的开度或膨胀装置的流量的调节，以便将制冷剂压力调节到优化的制冷剂高压上。尤其改变膨胀装置的调节策略，有利于降低压缩机后面的高压或者增加通过膨胀装置的制冷剂流量，使得能够补偿由于制冷剂欠填充出现的功率不足。换句话说，在识别出不期望的制冷剂欠填充时，这样改变(外部)可操控的膨胀装置的调节策略，使得调节到制冷剂的与欠填充相关的期望高压，所述期望高压有利地小于制冷剂的在优化的制冷剂填充量时、即在制冷循环回路没有不期望地欠填充时预给定的优化的高压。在此，制冷剂从高压侧向低压侧移动，从而欠填充的负面影响在一定程度上得到补偿。最晚当功率不足的相应补偿也不再(完全)是可行的时，也可向驾驶员发出相应的警报和/或禁用制冷剂循环回路和/或进行故障存储器登记。

如上所述，在识别出所谓的不期望的制冷剂欠填充时，对可操控的膨胀装置进行相应改变的调节策略。例如在识别出制冷剂欠填充开始影响气候环境舒适性或功率时或者在车辆空调的确定部件上识别出临界状态时，便识别为不期望的制冷剂欠填充，也就是说，不期望的制冷剂欠填充借助在调节策略不变时出现的负面影响来识别。例如，制冷剂循环回路的不期望的欠填充借助在蒸发器入口与蒸发器出口之间流出的空气的出现的温度不均匀来识别。尤其是当由于制冷剂欠填充而出现的且可评估的征兆以大于预给定的程度偏离期望值或正常值时，欠填充可被认为是不期望的。

为了确定蒸发器之后的制冷剂的(不期望的)欠填充，可检测不同的参数并相应地对其进行评估。原则上在此适合的是，通过评估蒸发器出口和蒸发器入口上的制冷剂温度来检测蒸发器之后的制冷剂欠填充或制冷剂过热，其中，温差是用于过热的度量。此外还可以借助蒸发器上空气出口侧的空气方面的温度差别来识别欠填充。

在另一有利的实施方式中，能借助在收集器中的制冷剂的填充液位测量、即通过评估可检测制冷剂填充液位的传感器的信号来识别制冷剂欠填充、尤其不期望的制冷剂欠填充。

根据本发明的方法及其有利的实施方式能够借助在为此设置的控制器、尤其空调控制器中实施的算法或者相应的组件装置来执行。

本发明的第二方面涉及一种用于控制或调节车辆空调制冷剂循环回路的装置，所述车辆空调制冷剂循环回路至少包括一个压缩机和一个蒸发器，该压缩机的出口连接在一个冷凝器或气体冷却器上，所述蒸发器的入口连接在可操控的制冷剂膨胀装置(exv)上。在此设有用于识别制冷循环回路的制冷剂欠填充的机构以及设有在识别出制冷剂欠填充时改变膨胀装置的调节策略的机构。在各个部件之间设有制冷剂管路作为连接元件。

对于根据本发明第一方面的按照本发明的方法的上述说明也以相应方式适用于根据本发明第二方面的按照本发明的装置。

附图说明

下面借助实施例详细描述本发明。附图示出：

图1为未详细示出的车辆空调的制冷剂循环回路的简化结构，和

图2为用于表示根据本发明的方法的方案可能性的简化图。

具体实施方式

图1表示的车辆空调的制冷剂循环回路kk包括一个用于压缩制冷剂km的压缩机k，在该压缩机下游在高压侧连接有一个冷凝器或者说气体冷却器gk。在该冷凝器或者说气体冷却器gk下游连接有一个外部可调或可操控的制冷剂膨胀装置exv，跟在该制冷剂膨胀装置后面的是一个蒸发器v。在蒸发器v后面或者在冷凝器/气体冷却器gk后面还可以设有一个收集器s。通常，所谓的r744制冷循环回路也大多包括一个内部换热器，这里省略视图。为了精确构造这种制冷循环回路，请参阅已知的现有技术。

空调控制器sg根据操控信号直接或间接(通过控制或调节蒸发器温度)按制冷剂循环回路kk的高压和低压部件之间所实现的制冷剂流量或制冷剂差压以传统方式控制空调的运行。还设有第一和第二传感器s1和s2，其中，在这里第一传感器s1检测蒸发器v后面的制冷剂km的温度s1，而第二传感器s2检测蒸发器v后面的制冷剂km的压力s2。两个信号s1和s2被传送至空调控制器sg。替选地，也可检测蒸发器后面的空气方面的温差，并且将该温差用作欠填充的度量。同样也可检测制冷剂方面的温差并将其用作欠填充的度量。

图2现在依据简化的流程图示出按本发明的方法的一种有利的方案。该图在步骤20中开始，这里首先进行或保持制冷剂循环回路的标准调节。在此，根据预定义的调节策略调整或者说调节外部可操控的膨胀装置exp，例如以便调整优化的高压。

在接下来的步骤30中，在识别过热方面分析两个供给的信号s1和s2。如果确定蒸发器后面的制冷剂过热，则首先在下一步骤40中检查膨胀装置exv的开度。如果膨胀装置exv还没有完全打开，则在步骤60中这样操控膨胀装置exv，使得提高制冷剂流量。但如果在步骤40中确定膨胀装置已经打开直至最大允许的开度，则转移至步骤50并且禁用制冷剂循环回路以避免损坏，并且向驾驶员发出警报。膨胀装置的进一步打开也可按如下方式实现：这样改变调节参数例如制冷剂的期望压力，使得通过控制或调节膨胀装置提高制冷剂的流量。

替换这里示出的该实施方式，也可以在方法开始的同时进行过热检查，并且根据结果开始标准调节或者进一步打开膨胀装置。也可以设想并行的工作方式(标准调节和并行检查制冷剂的过热)。然后，根据过热值或过热度量便可以为优化的高压调节预给定另一目标值，使得能够在标准调节内对欠填充做出反应。如果过热太大并且膨胀机构已经打开直至确定的最大允许的开度，则可以不进一步补偿过热。

借助所述方法，在检测到制冷剂欠填充时，制冷剂循环回路的运行能够至少首先继续被保持。由此，尽管制冷剂量减小，仍得到制冷剂循环回路的运行持续时间的延长。因此也能提高客户满意度，因为基于错误识别并导入相应的应对措施，首先将所述持续时间延长直至必要的维护，然后可以进行及时的维护和制冷剂的填充。