专利名称：检测车辆空调系统中制冷剂低充量的系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及在利用车载计算机软件和现有传感器输入的系统中检测车辆空调系
统中制冷剂充量程度是否较低的系统。
背景技术：
车辆空调系统使制冷剂穿过包括压縮机、热交换器和膨胀装置的闭路循环系统循 环。如果空调系统损失大量制冷剂充填量，则空调系统的性能劣化。如果损失大量制冷剂 充量，空调系统可能产生故障。 制冷剂的损失降低了在系统中循环的油量。如果制冷剂的损失较大，则压縮机可
能缺油，这会导致压縮机故障。制冷剂的损失还可导致压縮机将空调系统抽至真空，这也会
使压縮机缺乏油。如果压縮机在缺油状况下继续运行，则压縮机会最终产生故障。 压縮机故障之后，更换压縮机及维修空调系统的其它损坏组件十分昂贵。相反，如
果在压縮机损坏之前检测到制冷剂的损失，则维修缓慢泄漏的空调系统的成本只是更换故
障压縮机的成本的一小部分。大部分车辆驾驶员在空调发生故障之前不能确定空调系统是
否具有制冷剂低充量。 已有提议增加多个遍布空调系统的压力和温度传感器以形成空调制冷剂低充量 检测系统。然而，很难降低在空调系统中增加额外的压力和温度传感器的成本。需要一种 无需增加额外的遍布空调系统的压力和温度传感器的低充量监测策略。还需要一种能够在 压縮机产生损坏之前检测到制冷剂微小损失的低充量检测系统。
如下所述，本发明的系统解决了这些及其他问题。

发明内容
空调系统总体上设有常规的传感器组，包括蒸发器芯热敏电阻、高压传感器和压 力开关。常规传感器组会受到系统中干扰的影响，且不能可靠地对系统充量较低做出精确 的确定。本发明提出了一种可与用于控制空调功能的常规传感器组一起使用的软件解决方 案。其它共用车辆状态指示器和传感器用于过滤先前妨碍常规传感器组对系统充量较低做 出精确确定的干扰因素。 从共用车辆状态指示器和传感器接收输入的软件算法用于确定空调系统是否以 足够的稳定性运行从而使得常规传感器组提供对系统充量状态的可靠指示。可通过下列因 素中的一个或多个指示空调系统是否以相对稳定态运转车速、发动机转速(rpm)、车辆加 速度、风扇转速、降水的存在、空调控制指令的改变等。否则，常规传感器组可导致对较低空 调充量水平的错误指示并提供不可靠的指示。 动力传动系统模块可方便地管理监视空调充量的软件，因为已经向其提供了传感 器信号和其它车辆状态指示。可替代地，可由HVAC气候控制模块或其它处理单元管理监视 空调充量水平的软件。 根据本发明，首先确定车辆是否正以稳定态运转。所需稳定态的特性是预定的，且
3可根据多种车辆运转参数校准。可基于车速、发动机rpm、车辆加速度等指示稳定态。 一旦 确定车辆正以预定稳定态运转，则确定空调系统是否正在循环(空调系统打开及关闭)以 满足需求。下一步，系统可通过测试雨刷器状态或降水传感器状态来确定是否正在下雨，在 这种情况下可跳过空调充量状态测试。如本文中所使用，雨刷器驱动指示器应理解为一种 类型的湿度传感器。需要在降水期间跳过空调充量状态测试程序，因为空调系统中冷凝器 的效率和性能会导致错误指示低空调充量。 如果确定车辆以稳定状态运转且不存在降水，则在完整的空调系统压縮机周期 (压縮机开启并关闭)中从高压侧压力传感器取得数据样本。计算压縮机周期中离合器接 合时高压侧压力和离合器分离时高压侧压力之间的差值以提供压力差。随后将压力差与阈 值或临界值相比较。该阈值或临界值为基于发动机rpm、车速、环境温度、和其它提供给动力 传动系统控制模块或替代的HVAC控制模块或其它处理单元的内部变量的校准值。
通常认为单个超过阈值的例子不能足够可靠地指示低空调充量水平。相反，在驾 驶事件期间监视预定数量的空调周期。当记录了预定数量的低充量指示时，关闭空调系统 并在系统存储器中记录诊断故障代码。如果记录了许多不利驱动事件，则系统可停用空调 系统直至对空调系统进行了维修。可设置指示灯或其它警报信号以提醒车辆驾驶员需要维 修空调系统。 本发明公开了一种在测试周期中检测车辆空调中制冷剂低充量状况的系统，所述 系统包含确定所述车辆是否以稳定速度运转的车速传感器，且如果所述车辆没有以稳定 速度运转，则所述系统退出所述测试周期；确定环境温度是否处于预定范围内的温度传感 器或算法模块；通过比较压縮机离合器接合时空调系统中高压侧压力和压縮机离合器分离 时空调系统中高压侧压力来确定空调系统制冷剂的压力差值的压力传感器；相对于阈值评 估所述压力差值的控制器；以及，如果所述压力差值小于所述阈值则记录制冷剂低充量状 况的存储器。 阅读附图和对公开实施例的描述后，将更易理解本发明的这些及其他方面。


图1为采用了检测车辆空调系统中制冷剂低充量状况的系统的操作框图。
具体实施例方式
根据本发明的实施例，可提供一种在测试周期中检测车辆空调中制冷剂低充量状 况的系统。所述系统可包含确定所述车辆是否以稳定速度运转的车速传感器，如果所述车 辆没有以稳定速度运转，则所述系统退出所述测试周期；确定环境温度是否处于预定范围 内的温度传感器或算法模块；通过比较压縮机离合器接合时空调系统中高压侧压力和压縮 机离合器分离时空调系统中高压侧压力来确定空调系统制冷剂的压力差值的压力传感器； 相对于阈值评估所述压力差值的控制器；以及如果所述压力差值小于所述阈值则记录制冷 剂低充量状况的存储器。 所述系统可进一步包含感应湿气存在的湿度传感器，其中，当湿度传感器感应到 湿气时，所述系统退出所述测试周期。 所述车速传感器可进一步包含向所述控制器提供输入信号用于验证所述车辆正
4以稳定速度运转的档位选择位置指示器。 所述系统可进一步包含每次所述压力差值小于所述阈值时增加低充量计数值的 低充量检测计数器。 所述系统可进一步包含每次驾驶所述车辆且所述低充量检测计数器值增加时增
加驱动计数器值的低充量驾驶计数器，所述控制器将所述低充量驱动计数器值与预定值相
比较并在车辆诊断系统中设定诊断故障代码，且当设定了所述诊断故障代码时，所述控制
器确定是否达到良好驱动周期最小数目以清除所述温度诊断故障代码(DTC)。 参考图1，显示了本发明公开实施例的系统的操作框图。可推导出本发明的其它实
施例，能够实现使用利用现有空调系统传感器输入的软件检测车辆空调系统中制冷剂低充
量状况的目的。 在一个实施例中，如框10中所示车辆发动机正在运行。通过在12处检查以确定 空调系统是否停用、是否存在诊断故障代码(DTC)、或系统先前是否已经设定标记来开始该 系统。在14处系统记录空调系统内部高压侧压力。 一旦在14处记录了高压侧压力，则在 16处系统确定空调离合器是否接合。如果否，系统返回14以再次记录高压侧压力。
如果在16处离合器接合，则系统确定车速是否充分稳定以允许完成测试周期。通 过至少在20处审核车辆输入信息来确定车速是否充分稳定。可替代地，系统可在22处确 定车辆是否正在加速，或者也可在24处确定变速器是否处于稳定运转的正确档位。可使用 开关、传感器或数据输入以确定档位选择位置，这些输入共同称为档位选择位置指示器。如 果确定车速稳定，则系统可从降雨传感器26或雨刷状态信号获得输入，并在28处确定是否 正在下雨。如果在28处确定没有在下雨，则允许测试继续进行。 如果在18处确定车速不稳定或在28处确定正在下雨，系统可随后在32处退出测 试周期。如果在30处确定来自控制者的空调需求由于调整了控制指令而改变(例如如果 儿童玩耍空调控制器并将其迅速打开并关闭)，系统也可在32处退出测试周期以防止不精 确的结果。如果测试周期在32处退出，系统返回至14处的测试周期开始。
系统继续循环直至在16处确定空调离合器接合、在18处确定车速稳定、并在28 处确定没有在下雨。如果这样，系统在34处再次记录高压侧压力。系统随后在36处再次 确定离合器是否分离。如果分离，系统测量最终高压侧压力并继续在38处计算压力差。如 果在36处离合器未分离，系统返回至16处的离合器接合决策框(如"A"所指示)。随后将 计算的压力差提供给在40处的计算阈值的比较函数。可基于42处提供的环境温度、44处 提供的发动机转速、46处提供的风扇转速、或48处提供的车速的参考值的算法或查值表确 定压力差阈值。至少，系统需要在42处确定合适的环境温度应当为多少。确定的发动机转 速44、风扇转速46、和车速48为可在本发明不同实施例中利用的可替代参数或附加参数。 在50处由温度传感器提供实际环境温度或感应到的环境温度。可替代地，可通过使用其它 传感器输入的算法推断出该温度。另外，可在52处提供风扇转速，并在54处由发动机中的 传感器提供发动机转速。可实施本发明而无需参考风扇转速变量52和发动机转速变量54。 然而，应当在56处从车速传感器提供车速。可随后以环境温度50、风扇转速52、发动机转 速54和车速56的传感器输入以及为各个变量提供的查值表(包括42处的环境温度函数、 44处的发动机转速函数、46处的风扇转速函数、以及48处的车速函数的参考值)计算压力 差阈值。
决策框58确定压力差值是否大于计算的压力差阈值。如果是，则系统证实空调系 统中的压力大于阈值，其指示系统运行正常。如果记录的压力差不大于阈值，则在60处增 加低充量计数器的计数以指示检测到低充量事件。 在62处将60处之前计数的低充量事件的数目与每次驱动的最大低充量故障值相 比较。通过参考查值表或系统校准设定来确定每次驱动的最大低充量故障值。将每次驱动 的最大低充量故障值与增加的低充量计数相比较以在64处确定是否已经发生过多故障。 如果尚未发生过多故障，系统再次返回14处的开始处记录高压侧压力。如果已经发生过多 故障，系统随后设定停用空调标志并在发动机控制模块中设定温度诊断故障代码。
随后系统可在70处比较检测到最大低充量的驱动周期数目的值。如果系统在68 处确定相较于校准值存在过多故障驱动周期，则系统可在72处设定温度诊断故障代码并 停用空调。如果尚未达到检测到最大低充量驱动周期数目，则系统在74处通过与预设的最 小良好驱动周期数目相比较来确定是否达到最小周期数目。如果良好驱动周期的数目超过 预设数目，则可在76处清除先前设定的温度诊断故障代码。 例如，如果偶尔检测到制冷剂低充量状况，但在大部分周期中系统指示其运转正 常，则系统可在78处清除温度诊断故障代码。重复的满足充量水平要求的读数指示空调系 统正常运转且空调中的压力适合空调继续运转。在将预定的良好驱动数目设定为校准值 后，系统将允许清除温度诊断故障代码。 在清除温度诊断代码后，可在80处提醒驾驶员以避免对空调系统的不必要的维 修。 一旦提醒了驾驶员，系统返回其开始状态并通过再次在12处首先确定空调是否停用或 是否已设定温度诊断故障代码或标志来继续监测系统的运转。 尽管已经详细描述了执行本发明的最佳模式，但是本发明相关领域的技术人员将 认识到实施由权利要求所限定的本发明的多种替代设计和实施例。
权利要求
一种在测试周期中检测车辆空调中制冷剂低充量状况的系统，所述系统包含确定所述车辆是否以稳定速度运转的车速传感器，且如果所述车辆没有以稳定速度运转，则所述系统退出所述测试周期；确定环境温度是否处于预定范围内的温度传感器或算法模块；通过比较压缩机离合器接合时空调系统中高压侧压力和压缩机离合器分离时空调系统中高压侧压力来确定空调系统制冷剂的压力差值的压力传感器；相对于阈值评估所述压力差值的控制器；以及如果所述压力差值小于所述阈值则记录制冷剂低充量状况的存储器。
2. 根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统进一步包含感应湿气存在的湿 度传感器，其中，当湿度传感器感应到湿气时，所述系统退出所述测试周期。
3. 根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述车速传感器进一步包含向所述控制 器提供输入信号用于验证所述车辆正以稳定速度运转的档位选择位置指示器。
4. 根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统进一步包含每次所述压力差值 小于所述阈值时增加低充量计数值的低充量检测计数器。
5. 根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述系统进一步包含每次驾驶所述车辆 且所述低充量检测计数器值增加时增加驱动计数器值的低充量驾驶计数器，所述控制器将 所述低充量驱动计数器值与预定值相比较并在车辆诊断系统中设定诊断故障代码，且当设 定了所述诊断故障代码时，所述控制器确定是否达到良好驱动周期最小数目以清除所述温 度诊断故障代码。
全文摘要
本发明公开了一种检测车辆空调系统中制冷剂低充量状况的系统。该系统首先确定是否存在会妨碍对压力差的可靠测量的干扰因素。如果不存在干扰因素，则系统通过比较压缩机离合器接合时空调系统中高压侧压力和压缩机离合器分离时空调系统中高压侧压力来确定压缩机的压力差值。如果压力差值小于阈值，则可记录低充量状况。当检测到的低充量状况的数目超过事件预定数目时，系统可设定温度诊断故障代码，停用空调系统并将警告驾驶员有潜在问题。本发明无需增加额外的遍布空调系统的压力和温度传感器并能够在压缩机产生损坏之前检测到制冷剂微小损失。
文档编号G01L13/00GK101788361SQ20101010528
公开日2010年7月28日 申请日期2010年1月25日 优先权日2009年1月26日
发明者休·汉密尔顿, 大卫·艾伦·翁, 威廉·斯图尔特·约翰斯顿, 德巴斯什·德哈, 曼弗雷德·克伯斯泰因 申请人:福特全球技术公司