ES2256138T3 - Procedimiento para la regulacion de un compresor. - Google Patents

Abstract

Procedimiento para la regulación de un compresor (14) de un circuito de medio refrigerante (10) de una instalación de climatización de un vehículo automóvil, en el cual se determina el momento de giro de carga (M) momentáneo y se compara con un momento de giro límite (Mlim) máximo y, dependiendo de un valor de comparación resultante de ello, se controla el compresor (14), caracterizado porque el momento de giro de carga (M) momentáneo se representa como función (f) de variables (PRCA, rc, PWM, UG) y, sobre la base de una función inversa (finv) correspondiente a esta función (f), dependiendo del momento de giro límite (Mlim) máximo predeterminado, se determina una señal de control (PRCAteor) para el compresor (14).

Description

Procedimiento para la regulación de un compresor.

La presente invención se refiere procedimiento para la regulación de un compresor de un circuito de medio refrigerante de una instalación de climatización de un vehículo automóvil según el preámbulo de la reivindicación 1.

Un procedimiento como éste se explica en el documento EP 1 066 997.

La invención se plantea el problema general de que en determinadas condiciones de marcha, en las cuales el motor accionamiento tiene que generar una gran potencia, por ejemplo durante marchas a gran altura o en caso de fuertes aceleraciones, el suministro de potencia al compresor del circuito de medio refrigerante de una instalación de climatización debe estar limitado. En las instalaciones de climatización actuales se realiza la limitación, condicionada por la situación de la marcha, del momento de giro gracias a que el aparato de regulación del motor o el aparato de control del cambio de marchas provoca una desconexión completa del compresor. El momento de giro de carga momentáneo se determina mediante cálculo con la ayuda de una función que se obtiene mediante simulación y ensayo, de manera que la función puede depender de magnitudes tales como la alta presión del medio refrigerante, la velocidad de giro del compresor, el grado de control de los Setpoints, la tensión del motor de soplador de un aparato de climatización y similares.

En la regulación para la limitación de momento de giro de carga del compresor conocida es desfavorable que tenga lugar una desconexión completa de manera que la instalación de climatización no puede funcionar en la situación de marcha descrita, lo que conduce a pérdidas de confort.

Partiendo del estado de la técnica, la invención se plantea el problema de proponer un procedimiento mejorado para la regulación de un compresor, con el cual se puedan evitar las desventajas mencionadas con anterioridad.

Este problema se resuelve mediante un procedimiento con las características de la reivindicación 1.

Cuando según la invención el momento de giro de carga momentáneo del compresor se representa como función de variables y, haciendo uso de esta función, sobre la base de la función inversa correspondiente, se obtiene, dependiendo del momento de giro límite máximo predeterminado, una señal de control para el compresor, el compresor se puede hacer funcionar también cuando el momento de giro de carga está limitado, por ejemplo, por la regulación del motor a un valor máximo, es decir en las situaciones de marcha descritas más arriba, en las cuales es necesaria una potencia del motor alta. Al mismo tiempo la instalación de climatización se hace funcionar con una potencia reducida y ello de tal manera que el momento de giro de carga corresponde al momento de giro límite predeterminado, de manera que incluso en las situaciones de marcha descritas se puede hacer funcionar, si bien con la potencia máxima admisible en cada caso por el momento de giro límite.

Mediante el procedimiento según la invención se consiguen, durante la climatización, mediante la reducción de la potencia del compresor a una medida admisible, el cual es predeterminado por la regulación del motor, mejoras del confort y en muchos casos se puede evitar una desconexión completa.

Asimismo se consiguen mejoras del confort evitando o reduciendo los procesos de conexión del compresor. Se mejora el funcionamiento del motor, como las propiedades de rotación o de marcha en vacío. Además, una coordinación exacta entre el momento de giro de carga tomado y la regulación del motor hacen posibles ahorros de carburante.

De forma ventajosa el momento de giro de carga momentáneo, el cual se compara con el momento de giro límite, se calcula a partir de la función mencionada, de manera que la función es almacenada de forma ventajosa como diagrama característico en un aparato de control de instalación de climatización. Entonces se puede tomar también de forma sencilla la función inversa directamente de los datos almacenados.

En un perfeccionamiento de la invención se obtiene el momento de giro momentáneo al menos dependiendo de una alta presión del lado de salida del compresor y la velocidad de giro del compresor, como se hace ya en las instalaciones de climatización actuales.

De forma ventajosa se puede generar entonces la señal de control a partir de la alta presión del lado de salida del compresor, la cual se obtiene a partir de la función inversa para el momento de giro límite predeterminado.

En una instalación de climatización la cual funciona con otro medio refrigerante, por ejemplo CO_{2}, es ventajoso cuando el momento de giro de carga se determina al menos dependiendo de una presión de aspiración del lado de salida del compresor y de la velocidad de giro del compresor, de manera que entonces para el caso de una potencia del motor alta y la limitación del momento de giro de carga la señal de control se genera a partir de la presión de aspiración del lado de salida del compresor, la cual se determina a partir de la función inversa.

Como perfeccionamiento de la invención puede tener lugar una desconexión completa del compresor en determinada situaciones límite, por ejemplo, dependiendo de otros parámetros tales como la temperatura del evaporador de manera que, por ejemplo, cuando la temperatura del evaporador es demasiado alta no tiene ya sentido el funcionamiento de la instalación de climatización y habría que desconectar el compresor.

La invención se explica a continuación a partir de ejemplos de formas de realización haciendo referencia al dibujo, en el que:

la Fig. 1 muestra un diagrama de bloques esquemático para la regulación de un circuito de medio refrigerante;

la Fig. 2 muestra un diagrama característico para la obtención del momento de giro de carga.

Un circuito de medio refrigerante 10 de una instalación de climatización de un vehículo automóvil presenta un evaporador 12, un compresor 14, un condensador 16 y una válvula de expansión 18, los cuales están conectados entre sí mediante conducciones de medio refrigerante 20 correspondientes.

En la Fig. 1 está representada, sobre la base de un diagrama de bloques, la regulación del circuito de medio refrigerante 10 con su compresor 14. Los restantes componentes individuales de la regulación explicados a continuación son en esencial componentes de soft- y hardware de un aparato de control, no representado, de la instalación de climatización. El compresor 14 de este ejemplo de forma de realización comprende una regulación de la presión de aspiración interna, para lo cual el valor real de la presión de aspiración se determina con un dispositivo de medición de la presión de aspiración 22 y se suministra, como magnitud de regulación, a un regulador de la presión de aspiración 24, a través del cual se ajusta el desplazamiento del cilindro 26 del compresor 14. Mediante una válvula de regulación 28 se suministra en valor teórico de la presión de aspiración al regulador de la presión de aspiración 24, de manera que la válvula de regulación 28 es controlada de la manera siguiente.

En el funcionamiento normal el circuito de medio refrigerante 10 es regulado mediante una regulación de la temperatura del evaporador 29, de tal modo que la temperatura del evaporador se determina mediante un disposición de medición 30 y es suministrada, como magnitud de regulación, a un regulador de la temperatura de evaporador 32, cuya señal es convertida en 34 en una señal modulada en anchura de impulso y es suministrada a la válvula de regulación 28. El valor teórico de la temperatura de evaporador 36 es una magnitud de cálculo de una regulación de climatización de orden superior.

En el funcionamiento corriente de la instalación de climatización se determina permanentemente el momento de giro de carga M del compresor 14 sobre la base de una función almacenada ventajosamente como diagrama característico 38. Las variables de la función son, preferentemente, una velocidad de giro del compresor r_{c}, la cual es predeterminada por una velocidad de giro del motor, y una alta presión de medio refrigerante PRCA_{real} después del compresor 14, el cual se ajusta en correspondencia con la regulación de la temperatura del evaporador 29 y puede ser medida (cifra de referencia 50). Un diagrama característico 38 de este tipo está representado a título de ejemplo en la Fig. 2 para su ilustración. El diagrama característico 38 representado tiene únicamente tres dimensiones, dado que estas se pueden representar todavía mediante un dibujo. Sin embargo, es también imaginable que el momento de giro M se pueda calcular como función de otras variables de tal modo que, por ejemplo, se pueden tomar también un Setpoint de modulación de anchura de impulso PWM o también la tensión de un soplador de evaporador U_{G} de la instalación de climatización. El momento de giro de carga M se podría determinar entonces en su caso con mayor precisión. Por consiguiente, se determina el momento de giro de carga M como función de PRCA_{real}, R_{c}, PWM y U_{G}, de manera que se cumple que

M = f (PRCA_{real}, \hskip0.2cm r_{c}, \hskip0.2cm PWM, \hskip0.2cm U_{G})

Además una regulación del motor predetermina, por ejemplo, un momento de giro límite M_{lim} y el momento de giro de carga M calculado se compara con el momento de giro límite M_{lim}. Si el momento de giro de carga M es mayor que el momento de giro límite M_{lim} entonces se desconecta la regulación de la temperatura del evaporador 29 accionando un conmutador 48 y el circuito de refrigeración 10 se regula de la manera siguiente.

Mediante el momento de giro límite M_{lim} (cifra de referencia 40) se determina, sobre la base de la función inversa f_{inv} correspondiente a la función f mencionada más arriba, la cual en el paso de cálculo 42 se puede determinar numéricamente a partir del diagrama característico 38, en un paso de cálculo posterior 44, una señal de control, la cual se genera a partir del valor teórico PRCA_{teor} para la alta presión de medio refrigerante, de manera que el valor teórico de alta presión de medio refrigerante PRCA_{teor} se representa de la manera siguiente:

PRCA_{teor} = f_{inv} (M_{lim}, \hskip0.2cm r_{c}, \hskip0.2cm PWM, \hskip0.2cm U_{G})

Esta determinación del valor teórico de alta presión de medio refrigerante PRCA_{teor} se puede determinar numéricamente sobre la base del diagrama característico 38 conocido y almacenado.

La señal correspondiente al valor teórico de alta presión de medio refrigerante PRCA_{teor} se suministra, con el valor real de la alta presión de medio refrigerante PRCA_{real}, el cual se mide entre el compresor 14 y el condensador 16 mediante un dispositivo de medición 50, a un regulador de alta presión 46 y en 34 es transformada en una señal de impulso modulado en anchura, la cual es suministrada a la válvula de regulación 28 del compresor 14.

El circuito de medio refrigerante 10 es regulado por consiguiente teniendo en cuenta el momento de giro límite M_{lim} por el lado de la alta presión.

Durante el funcionamiento de la instalación de climatización pasa la regulación de la temperatura del evaporador 29, al superar el valor límite M_{lim}, de manera corriente a una regulación de alta presión 52, que limita el momento de giro, con la correspondiente especificación para la alta presión.

La regulación mencionada con anterioridad se refiere a la regulación en el funcionamiento corriente. Al conectar la instalación de climatización, es decir al conectar el compresor 14, se tienen en cuenta de igual manera el ascenso de la alta presión PRCA y la caída de la presión de aspiración (regulada de manera interna), como en el caso normal para el cálculo de los momentos, y se conduce hasta el aparato de control del motor.

Si otros parámetros, como por ejemplo la temperatura del evaporador, alcanzasen valores inadmisibles - cuando por ejemplo la temperatura del evaporador aumenta mucho - la regulación está concebida, como perfeccionamiento de la invención, de tal manera que en estos casos el compresor sí es desconectado a pesar de todo por completo.

Cuando en lugar del medio refrigerante R134a conocido se utilizan otros medios refrigerantes como, por ejemplo, CO_{2}, se puede utilizar asimismo el procedimiento según la invención para la regulación del compresor, de manera que debido a la estructura muy diferente de un circuito de refrigeración de CO_{2} y de la correspondiente regulación, el momento de giro de carga M se calcula a partir de otras variables. De este modo se consideran como variables de la función para el cálculo del momento de giro de carga, por ejemplo, la corriente de masa de aire en el aparato de climatización, de la temperatura de entrada del aire, la temperatura del aire después del evaporador, la humedad que entra en el aparato de climatización, la velocidad de giro del compresor y la relación entre la alta presión de medio refrigerante después del compresor y la presión de aspiración de medio refrigerante antes del compresor.

Con la ayuda de la función inversa correspondiente se convierte ahora en este circuito de medio refrigerante, para un momento de giro límite M_{lim} predeterminado, la presión de aspiración de medio refrigerante antes del compresor en magnitud de regulación con la correspondiente especificación de valor teórico, de manera que el valor teórico de la presión de aspiración de medio refrigerante antes del compresor resulta como función del momento de giro límite, de la corriente de masa de aire, de la temperatura de entrada del aire, de la temperatura del aire después del evaporador, de la humedad, de la velocidad de giro del compresor y de la alta presión de medio refrigerante después del compresor.

Claims (8)

1. Procedimiento para la regulación de un compresor (14) de un circuito de medio refrigerante (10) de una instalación de climatización de un vehículo automóvil, en el cual se determina el momento de giro de carga (M) momentáneo y se compara con un momento de giro límite (M_{lim}) máximo y, dependiendo de un valor de comparación resultante de ello, se controla el compresor (14), caracterizado porque el momento de giro de carga (M) momentáneo se representa como función (f) de variables (PRCA, r_{c}, PWM, U_{G}) y, sobre la base de una función inversa (f_{inv}) correspondiente a esta función (f), dependiendo del momento de giro límite (M_{lim}) máximo predeterminado, se determina una señal de control (PRCA_{teor}) para el compresor (14).

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque el momento de giro de carga (M) momentáneo se calcula a partir de la función (f).

3. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la función (f) se almacena como diagrama característico (38).

4. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el momento de giro de carga (M) momentáneo se determina al menos dependiendo de una alta presión (PRCA_{real}) del lado de salida del compresor y de la velocidad de giro del compresor (r_{c}).

5. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la señal de control (48) se genera a partir de la alta presión (PRCA_{teor}) del lado de salida del compresor, la cual se determina a partir de la función inversa.

6. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores 1 a 3, caracterizado porque el momento de giro de carga momentáneo se determina al menos dependiendo de una presión de aspiración en el lado de la entrada del compresor y de la velocidad de giro del compresor.

7. Procedimiento según la reivindicación 6, caracterizado porque la señal de control se genera a partir de la presión de aspiración del lado de entrada del compresor, la cual se determina a partir de la función inversa.

8. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque dependiendo de otros parámetros tales como, por ejemplo, una temperatura de evaporador, tiene lugar un funcionamiento del compresor.