具有填充程度监测的制冷系统的制作方法_2

文档序号:9862432阅读:来源:国知局
)2/pcrit,b = 0.08664*R*Tcrit/pcrit
[0035]如果代入CO2的值和260kg/m 3的填充程度,所得如下:
[0036]P (T) = 189*T/( (1/260)-0.00067454)-191.32* (T/304.2 1) 0.5/((1/260)2+0.00067454/260)
[0037]其中P以Pa为单位,T以K为单位
[0038]或
[0039]p(T) = ((Τ+273.15) *59580 - 191916760* (Τ+273.15) 0 5)/100000
[0040]其中P以巴纟_为单位、并且T以。C为单位。
[0041]制冷剂回路外部的温度,例如车辆的内部温度或外部温度,可作为参考温度。然而,也可使用在制冷剂回路中测量的温度,例如通过结冰传感器测量的蒸发器温度。如果测量了多个温度,则有利地使用测得的最低温度。
[0042]特别的,开启压缩机继续进行充注量监测,即在持续运行过程中通过适当的传感器装置,其中确定依赖于制冷剂充注量的测量变量。在这种情况下,制冷剂的压力和温度由在制冷剂回路的高压侧上适当定位(即在压缩机和冷凝器单元特别是气体冷却器的下游以及膨胀装置的上游)的压力传感器和温度传感器检测。如果所测得的制冷剂压力在与检测到的温度相关联的指定公称压力范围之外,所检测到的值通过假定的充注误差进行评估。如果测量的压力低于指定公称压力范围,或低于基于公称压力指定的最小压力,该最小压力对应于指定的最小压力并且从而对应于制冷剂指定的最小充注量并依赖于当前的制冷剂温度,则假定系统中的制冷剂不足并产生相应的信号,其在运转中设置进一步的步骤。例如,输出警告信号,其可以声音和/或视觉形式输出为服务信息。
[0043]在一个优选实施方式中,根据本发明提出的方法的进一步步骤包括利用制冷剂自动填充制冷剂系统,其中制冷剂例如储存在集成于该系统的存储容器中,并通过受控分配器供给。该分配器尤其包括具有电磁阀和止回阀的受控阀单元,所述电磁阀和止回阀保持打开直到安装在冷凝器单元或气体冷却器或冷凝器下游的压力传感器检测到制冷剂的压力在公称压力范围内,这对应于以在冷凝器单元出口检测的温度为基础的公称压力。
[0044]为了本发明的目的,该术语公称压力范围是指包括压力值的压力范围,其偏离公称压力至多例如+/-10%公差,也是指定的极限压力值,这在温度的基础上确定,以达到最大效率。所述的公称压力通过优化与压缩机轴功率有关的制冷能力来获得。在优化中的一个参数是在散热气体冷却器的出口处的制冷剂温度,其中达到最大效率所需的公称压力是由所使用的制冷剂的热力学数据或通过公称压力的适当测量确定的。
[0045]制冷剂的公称压力是在冷凝器或气体冷却器出口处建立的温度基础上大概确定的。所述公称压力可在最简单的情况下例如由根据下列关系的线性方程或部分线性方程确定:
[0046]P⑴=90+2.(T - 35),其中p以巴为单位代入,T以。C为单位,
[0047]或
[0048]P⑴=74+2.(T - 31+5),其中P以巴为单位代入,T以°(:为单位。
[0049]当代入临界压力74巴、临界温度31°C和假定5°C的过冷度时,获得了略高的公称压力。
[0050]用于测定并产生更好结果的另一种方法涉及使用蒸汽压力曲线,并在临界温度之上对其进行外推,其中例如5K量级的特定过冷度是指定的。蒸汽压力的实际关系是:
[0051]P ⑴=Pcrit.((T/Tcrit+a).b)c+d
[0052]代入用于制冷剂CO2的相应值,所得如下:
[0053]p(T) = 73.834.(((T+273.15)/304.21-0.350042).1.54159)4 31458 - 0.810014。
[0054]T应该在这里以。C为单位代入,而P以巴纟_为单位获得。利用5°C的过冷度,得到的公称压力为:
[0055]p(T) = 73.834x(((T+278.15)/304.21-0.350042).1.54159) 4 31458_0.810014。
[0056]准确地确定最佳的公称压力将需要确定所取得的制冷性能和用于此目的的压缩机功率。然而,这将需要另外的在压缩机入口和出口处的压力和温度传感器,这将需要相当大的额外支出。对于所述的理由,通过线性方程或通过蒸汽压力外推的简单、近似确定在目前的情况下是优选的。在跨临界压缩制冷系统的高压侧,能够利用气体冷却器下游的5K过冷度实现良好的蒸汽压力外推。大约80巴的压力在30°C的温度占优势,大约90巴的压力在35°C的温度占优势,以及大约100巴的压力在40°C的温度占优势。
[0057]可与测量压力进行比较的公称压力值可以基于在温度/压力图上绘制的极限压力曲线和确定的温度值进行定义。以所测量的压力与公称压力的比较为基础,假定制冷剂回路中的制冷剂充注量误差。特别的,如果测得的压力在指定的公称压力范围之外则假定不足,该公称压力范围由公称压力和检测的温度内的指定公差来确定。
[0058]在检测到不足的情况下,运行压缩制冷系统以可控的方式从存储容器通过设置在压缩机的吸入侧上的填充口来填充。在可替换的实施方式中,该制冷剂系统通过外部源填充,例如在车间参观的过程中。
[0059]在一个实施方式中,集成在该系统中的存储容器,例如采取填充(top-up)气缸的形式,固定地设置在车辆中,例如在车辆的行李厢或槽中,从而不在发动机舱的区域中,其中升高的温度占优势。特别的,具有电磁阀和止回阀的填充口可设置在压缩机的吸入侧上,通过它规定量的制冷剂引入到制冷剂回路中。如果提供了气态制冷剂,该存储容器的填充口位于蒸发器装置的上游或下游的低压侧上。但是,如果提供了液体制冷剂,则该填充口位于蒸发器装置的上游。
[0060]在制冷系统中检测到不足的情况下,制冷剂的压力太低,利用制冷剂补充制冷系统,其中例如利用开启的压缩机,持续补充直到达到指定的公称压力。
[0061]然而,也可以是这样的情况,在制冷系统中的压力是如此之低,以至于压缩机已通过低压开关关闭。当压缩制冷系统处于静止状态时,在制冷系统的高压侧和低压侧之间出现了压力均衡,所述均衡包括膨胀装置、蒸发器装置直到压缩机入口的区域,并在系统的制冷剂回路中建立均衡压力。在这种情况下,制冷剂系统最初是由来自储存容器中的制冷剂补充,不用开启压缩机,直到系统和存储容器之间的压力均衡或直到达到压缩机的低压开关的开启压力,并且在压缩机开启后继续进行进一步的填充,直到压力在公称压力范围内。
[0062]在制冷剂的压力和制冷剂的温度或可比较温度之间的关系的基础上,以这样的方式评价制冷剂回路的填充程度,从而建立充注误差。该充注的评价以压力、温度和充注之间的关系为基础。来自充注误差的评价结果可作为由集成的存储容器填充制冷剂回路的触发事件,其中填充的验证是可能的。通过阀单元控制的线路开启压缩机,继续进行填充和因此的充注误差补偿,其中充注敏感参数压力和温度是利用相应的传感器进行测量的。当充注敏感参数压力和温度回到规定的公称压力范围内时,通过例如由相应的向阀单元发送的控制信号,停止来自存储容器中的制冷剂的送料,并且取消任何已输出的警告。以这种方式能够保持指定的充注,这是制冷系统最大限度地无损耗制冷性能的先决条件。
[0063]所述存储容器连接到所述制冷剂回路,其中其通过阀单元设置在蒸发器装置的下游和压缩机吸入侧的上游的线路上的所述压缩制冷系统的低压侧上。在一个实施方式中,存储该制冷剂的存储容器包括加热装置,以增加温度并从而增加存储容器内的压力,使得该制冷剂系统填充操作可大大加快和缩短。
[0064]此外,存储在存储容器中的制冷剂,特别是C02,可用作车辆灭火系统的灭火介质。提供在需要时提供制冷剂CO2作为灭火介质的灭火装置,用于可发生在车辆内或由交通事故引起的火源,特别是在发动机舱中。根据本发明,所述的制冷剂可存储在存储容器中,并可用于填充制冷系统和用于灭火装置。该灭火装置包括灭火剂线路和喷嘴,其在车辆敏感区域中的可能火源处终止。如果发生碰撞和/或火灾,自动灭火程序可通过适当的传感器系统进行,其中存储的CO2,特别是无油的,以这样的方式将大气中的氧气从火灾危险区域排出,以实施避免火灾的预防措施。特别的,存储在存储容器内的二氧化碳是无油的,不像在制冷剂回路中输送的制冷剂,由于在压缩机中使用的润滑油溶解度升高,在高压侧上夹带油。
[0065]如果发生碰撞和/或火灾,触发自动灭火程序,其中出现的制冷剂将参与火灾发生的大气中的氧气排出,而没有输送任
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