检测冷却剂压缩机阀闭锁的方法及冷却剂压缩机的控制系统

摘要

本发明涉及一种用于检测冷却剂压缩机(1)的阀闭锁的方法，冷却剂压缩机(1)具有驱动单元(4)和用于循环压缩冷却剂的活塞‑缸‑单元，其中，驱动单元(4)具有用于驱动活塞‑缸‑单元的电机，其中，监控电机的转速(ω)。根据本发明设置成，首先检测电机的最高转速(ωmax)，并且如果电机的转速(ω)基本上相应于所述最高转速(ωmax)，执行以下步骤：确定冷却剂压缩机(1)的监控参数(I、T)的最大值Xmax；在确定最大值Xmax之后的第一时间段(t1)之后确定监控参数(I、T)的值Xt1；当Xt1小于Xmax并且满足(Xmax‑Xt1)/Xmax≥ΔX时，检测到阀闭锁，其中，ΔX是预定的。

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于检测冷却剂压缩机的阀闭锁/阻塞的方法，该冷却剂压缩机具有驱动单元和用于循环压缩冷却剂的活塞-缸-单元，其中，驱动单元具有用于驱动活塞-缸-单元的电机，其中，监控电机的转速。

此外，本发明涉及一种用于冷却剂压缩的控制系统，冷却剂压缩机包括驱动单元和用于循环压缩冷却剂的活塞-缸-单元，其中，驱动单元具有用于驱动活塞-缸-单元的电机，并且其中，控制系统具有控制电子装置。

背景技术

在具有驱动单元和用于循环压缩冷却剂的活塞-缸-单元的冷却剂压缩机中，驱动单元具有用于驱动活塞-缸-单元的电机，并且其中，控制电机的转速，在闭锁的阀中存在可能的故障状态。在此，该故障状态特别是可为吸入或压力阀的闭锁。但是，在实际中，例如也可能是在冷却回路中的电磁阀失效，该电磁阀不一定是冷却剂压缩机的一部分。

在任何情况中，闭锁的阀都引起，在冷却回路中不再以冷却所需的程度或者完全不再继续输送冷却剂，并且由此不再能进行冷却。驱控冷却剂压缩机的应用装置、例如冰箱为了使温度不下降，并且之后通常将冷却剂压缩机调节到最大冷却功率，从而电机以最大转速运行-当然并不成功，因为在冷却回路中可能不再继续输送冷却剂。

甚至当冷却回路阻断的原因本来不是冷却剂压缩机的阀闭锁时，最终现在还是导致阀、特别是冷却剂压缩机的压力阀的闭锁。之所以如此，是因为由于压缩机在最高的功率级上继续运行，冷却介质的背压在压力区间中继续增加，使得压力阀不再打开，因为由冷却剂压缩机建立的压力不再充分。通常，当背压足够高时(与如何达到或产生该背压无关地)，始终至少导致压力阀的闭锁。

为了防止冷却剂压缩机由于故障状态在最高转速时持久地继续运行，从现有技术中已知的是，例如将压缩机的温度上升到例如高于一定的极限温度，定义成中断条件。也就是说，持续地监控温度，并且当超过极限温度且电机在此优选地以最高转速运行时，切断电机。

在该已知的方法中不利的是，其不是对于所有冷却剂压缩机都正常工作。即，现实表明，根据冷却剂压缩机的设计方案或类型，温度有时无法充分上升到能够合理地确定极限温度。

发明内容

因此本发明的目标是，提供一种方法，其实现可靠地检测压缩机的阻断状态、确切地说阀的闭锁。相应地，本发明的另一目标是，提供一种用于冷却剂压缩机的控制系统，其实现可靠地检测压缩机的阻断状态、确切地说阀的闭锁，以便能够采取应对措施。

利用不同类型的、分别具有驱动单元和用于循环压缩冷却剂的活塞-缸-单元的冷却剂压缩机(其中，驱动单元具有用于驱动活塞-缸-单元的电机，并且其中，监控电机的转速)进行的复杂系列试验已表明，在阻断状态中、确切地说在阀闭锁时出现的、显著减小的或甚至完全停止的质量流可导致，某些监控参数虽然首先在其值中增加并且达到最大值，但是之后在一定的、优选地预定的时间段中再次减小，而电机继续以最高转速运行。

在此以及下文中，“最高转速”始终理解成冷却剂压缩机、或电机在当前冷却回路中实际上达到的最大转速。出于不同的原因，最高转速可与电机的理论技术上可能的最大转速不同，例如因为出于噪声原因，应用装置未利用或要求例如4000min^-1的理论技术上可能的最大转速，而是预定例如3600min-1的较低的转速作为“理论最高转速”。此外，不同的外部情况、例如过低的供给电压可导致，达不到理论最高转速(当然同样理论技术上可能的电机的最大转速)，从而最高转速实际上低于理论最高转速(当然同样也低于理论技术上可能的电机的最大转速)。

典型的监控参数是电机的电流消耗，在上升到例如0.85A的最大值之后，电流消耗在一定的时间段之内回落到一定的值(例如0.425A)，而电机始终在最高转速上运行。

因此，作为出现阀闭锁的重要标准，可利用如下情况，即，监控参数在一定的时间段之内“足够充分地”下降，其中，该参数与冷却剂压缩机的相应类型相关并且可借助于实验室试验确定并且可相应地预先确定。

相应地，在用于检测具有驱动单元和用于循环压缩冷却剂的活塞-缸-单元的冷却剂压缩机的阀闭锁的方法中，其中，驱动单元具有用于驱动活塞-缸-单元的电机，其中，监控电机的转速，根据本发明设置成，首先检测电机的最高转速，如果电机的转速基本上相应于最高转速，执行以下步骤：

-确定冷却剂压缩机的监控参数的最大值X_max；

-在确定最大值X_max之后的第一时间段之后确定监控参数的值X_t1；

-当X_t1小于X_max并且满足(X_max-X_t1)/X_max≥Δ_X时，检测到阀闭锁，其中，Δ_X是预定的。

在此，阀闭锁特别是可为吸入或压力阀闭锁。但是，在实际中，也可能通过在冷却回路中其它失效的元件、例如电磁阀触发阻断状态，其不必一定是冷却剂压缩机的一部分。但是，如以上已经阐述的那样，在阻断状态中，通常的结果是冷却剂压缩机的阀闭锁、特别是冷却剂压缩机的压力阀闭锁，其中，闭锁的阀大部分地、优选地完全地阻断冷却剂的质量流。

在应用情况中，通过驱控冷却剂压缩机的应用装置、例如通过冰箱引起电机以最高转速继续运行，因为应用装置发现未出现期望的冷却并且由此继续要求最大冷却能力。用于最高转速的典型的值为3000min^-1至4000min^-1。在此应注意的是，显然涉及具有可变转速的冷却剂压缩机，否则在冷却剂压缩机的运行中仅仅设置唯一的、同时也表示最高转速的转速。

在实际中，不可避免一定的最小的转速波动。因此，合理地，从典型地最大±2％的最高转速值公差范围出发。如果如此改变转速使得其与最高转速非常不同，特别是比最高转速值小2％以上，停止方法。在转速增加的情况中，尚未达到实际的最高转速值，其中，通常当达到实际最高转速值时，重新开始方法。在转速下降的情况中，典型的起因为，不再出现阻断情况、确切地说阀闭锁，由此可得到期望的冷却并且应用装置要求更小的冷却能力。由此，中断方法并且在重新达到最高转速时才重新开始方法。

如已经确定的那样，监控参数随着时间减小的程度与冷却剂压缩机的相应类型相关。在此，在根据本发明的方法的优选的实施形式中设置成，Δ_X≥0.2，优选地Δ_X≥0.4，特别优选地Δ_X≥0.5。也就是说，监控参数的值的下降百分比必须为至少20％，优选地至少40％，特别优选地至少50％。

如已经确定的那样，作为在阻断状态中具有所阐述的时间性能的监控参数，可使用由电机消耗的电流。相似地，电机绕组温度以及电机或冷却剂压缩机的控制电子装置的温度也具有相同的温度特性，因此该温度也理想地适合作为监控参数。因此，在根据本发明的方法的优选的实施形式中，设置成，监控参数为电机消耗的电流，或者为冷却剂压缩机的控制电子装置、特别是电机或电机的电机绕组的温度。显然，始终相对于冷却剂压缩机的环境温度给出该温度。如果环境温度例如为20℃(室内温度)并且作为温度的最大值测得90℃，那么X_max为70℃。

如在复杂的试验中已经获得的那样，推荐的是，不是直接在检测到电机的最高转速之后确定最大值X_max，而是为此等待一定的预定的时间。这允许调整一定的压力关系平衡，对于该平衡，监控参数首先可具有其最大值Xmax。否则存在的风险是，监控参数的值还继续增加，直至达到压力关系平衡。因此，在根据本发明的方法的优选的实施形式中设置成，在检测到电机的最高转速之后的初始时间段之后才确定最大值X_max。换句话说，检测最高转速定义用于方法的开始时间或开始时刻。在所述优选的实施形式中，直接在开始时间或在开始时刻之后，在确定监控参数的最大值X_max之前，等待初始时间段。

可在对于不同冷却剂压缩机类型的试验中获得最优的初始时间段，并且之后相应地进行预定，其中，初始时间段典型地为几分钟。因此，在根据本发明的方法的优选的实施形式中设置成，初始时间段为至少5分钟、优选地至少10分钟、特别优选地至少15分钟。

为了尽可能确保实际上满足了用于阻断状态、确切地说用于阀闭锁的条件，可通过在上一次确定监控参数之后快速再次确定监控参数并将其与最大值X_max相比较，进行校验。如果比较也指示了阻断状态，可以非常高的可靠性认为，实际上存在阻断状态、确切地说阀闭锁。因此，在根据本发明的方法的优选的实施形式中设置成，在检测到阀闭锁之后的校验时间段之后，确定监控参数的值X_t2，并且当X_t2小于X_max时且(X_max-X_t2)/X_max≥Δ_X时，证实检测到阀闭锁。在此，校验时间段的等待应考虑可能的监控参数波动，也就是说，当监控参数的值在校验时间段之后也相应低时，可以高的可能性认为，该减小不是由于偶然的波动引起。

显然，也可设想特别优选的实施变型方案，在其中，为了校验，检查条件(X_max-X_t2)/X_max≥Δ_X‘，其中，Δ_X‘≠Δ_X，优选地Δ_X‘＞Δ_X。也就是说，为了校验，检查冷却剂压缩机的监控参数是否在时间上如模型计算和/或实验室试验预测的那样发展，其中，该时间发展典型地为继续减小。

可在对于不同冷却剂压缩机类型的试验中获得并且相应地确定最优的校验时间段，其中，校验时间段典型地为最高几分钟。因此，在根据本发明的方法的优选的实施形式中设置成，校验时间段为15秒至5分钟、优选地30秒至3分钟、特别优选地45秒至1分30秒。

第一时间段同样可与冷却剂压缩机的类型相关，并且可(特别是根据已进行的试验)相应地预定。因此，在根据本发明的方法的优选的实施形式中，设置成，第一时间段为至少3小时、优选地至少5小时、特别优选地至少6小时。

在根据本发明的方法的优选的实施形式中设置成，在检测到阀闭锁之后，在为其设置的能读取的储存器中写下/记录下相应的故障信息。相似地，在根据本发明的方法的优选的实施形式中设置成，在证实检测到阀闭锁之后，在为其设置的能读取的储存器中写下相应的故障信息。相应地写入能读取的储存器实现，这些信息被提供给不同的控制系统(例如应用装置的控制系统)以继续处理。此外，特别是当储存器为不可变的储存器，例如所谓的FLASH-、EPROM-、或NVRAM储存器时，还可在稍后的时候为了诊断目的而读取该信息。

在实际中，阻断状态、确切地说阀闭锁的检测或校验可用于切断压缩机，因为显然在该状态中不能实现期望的冷却。因此，电机继续在最高转速上继续运行意味着压缩机的不必要的负载以及不必要的能量消耗。相应地，根据本发明，设置一种用于运行冷却剂压缩机的运行方法，该运行方法包括根据本发明的方法，其中，在检测到阀闭锁之后停止电机。相似地，根据本发明，设置一种用于运行冷却剂压缩机的运行方法，该运行方法包括根据本发明的方法，其中，在证实检测到阀闭锁之后停止电机。优选地，在停止的状态中电机不消耗电流，从而不发生不必要的能量消耗。

试验表明，在重新启动冷却剂压缩机之后，常常不再存在阻断情况的原因。例如可能的是，因为电磁阀没有打开并且由此阻断冷却回路，所以电磁阀已经激活了阻断状态，并且在重新启动时该电磁阀如规定的那样打开了。因此，在根据本发明的运行方法的优选的实施形式中设置成，在第二时间段之后重新启动电机。在此，等待第二时间段可用于引起一定程度的压力比/压力情况释放，这可为闭锁的阀松开做出贡献。此外，在第二时间段期间也可缓和或恢复压缩机的温度，这同样为闭锁的阀松开做出贡献。

特别是当闭锁的阀具有不稳定的性能并且相应地在冷却剂压缩机的几次运行中闭锁且在剩余的运行中又未闭锁时，第二等待时间可相对短，特别是保持在秒的范围中。因此，在根据本发明的运行方法的优选的实施形式中设置成，第二时间段为至少3秒、优选地至少6秒、特别优选地至少15秒。然而，通常必须注意的是，根据应用情况，用于第二时间段的值可显著不同。

在实际中合理的是，第二时间段不可任意长，因为当然也可能出现这样的故障状态，即，在其中闭锁的阀不再放松。因此，在根据本发明的运行方法的特别优选的实施形式中设置成，第二时间段为最大60分钟。也就是说认为，闭锁的阀必须在第二时间段的最大持续时间之内松开，否则得出闭锁的阀不再松开的故障状态。

与以上设计方案相似地，在用于冷却剂压缩机的控制系统中，冷却剂压缩机包括驱动单元和用于循环压缩冷却剂的活塞-缸-单元，其中，驱动单元具有用于驱动活塞-缸-单元的电机，并且其中，控制系统具有控制电子装置，根据本发明设置成，控制电子装置设置成用于实施根据本发明的方法和/或用于实施根据本发明的运行方法。

为了最终能提供可靠地确定阻断状态、确切地说阀闭锁且对其做出响应的冷却剂压缩机，在具有驱动单元和用于循环压缩冷却剂的活塞-缸-单元的冷却剂压缩机中，其中，驱动单元具有用于驱动活塞-缸-单元的电机，根据本发明设置成，冷却剂压缩机包括根据本发明的控制系统。

应注意的是，在所有上述实施方案中，冷却剂压缩机特别是为具有热密封的罩壳的冷却剂压缩机，其中，驱动单元和活塞-缸-单元布置在罩壳中。

附图说明

现在根据实施例详细解释本发明。附图是示例性的并且虽然阐述本发明的想法，但是无论如何不限制或者以绝对的方式体现本发明的想法。

其中：

图1示出了根据本发明的冷却剂压缩机的示意性的轴测视图，其中取下了上部的罩壳半部，

图2示出了根据本发明的方法的图表说明。

具体实施方式

图1示出了根据本发明的冷却剂压缩机1，其中，仅仅部分地示出了冷却剂压缩机1的气密地密封的罩壳2，确切地说，取下了罩壳2的上半部，以看到罩壳2中。在罩壳2的内部中可看出活塞-缸-单元的缸罩壳3。缸罩壳3安装在驱动单元4处，驱动单元4包括用于驱动活塞-缸-单元的电机。在此，电机通过曲轴10和连杆驱动在布置在缸罩壳3中的缸中的活塞-缸-单元的活塞。由此，实现了活塞在缸中沿着缸轴线的循环运动，以压缩冷却剂。

在此，冷却剂通过吸入消声器9和布置在阀板6中的吸入阀被吸入缸中，被压缩，并且通过布置在阀板6中的压力阀引导到向外引导的压力管8中。冷却剂随后在应用装置、例如冰箱的冷却剂回路中被引导给冷凝器(未示出)，冷却剂压缩机1被集成到该冷却剂回路中。

阀板6在缸处装配在缸头部的区域中，其中，在图1可看出缸盖5，缸盖5借助于螺栓7与缸螺栓连接。在此，阀板6布置在缸盖5和缸之间。

冷却剂压缩机1以可变的转速ω运行，也就是说，电机的转速ω与由应用装置要求的冷却功率相关。在最大冷却功率时，电机以最高转速ω_max运行，其典型地在3000min^-1至4000min^-1之间。

在阻断状态中，在冷却回路中冷却剂的质量流剧烈减小或者完全停止。阻断状态可由于冷却剂压缩机1的阀闭锁引起或者导致冷却剂压缩机1的阀闭锁，因为阀、特别是压力阀可由于不再正常建立压力比而打开。后者意味着，通过活塞-缸-单元建立的压力不足够用于克服由于阻断状态建立的背压。

为了能可靠地确定阻断状态、确切地说阀闭锁，根据本发明设置成，除了转速ω，还持续地监控冷却剂压缩机1的监控参数，以获得其时间曲线。作为监控参数，特别是考虑电机承受的电流I以及冷却剂压缩机1的控制电子装置、确切地说电机或电机的电机绕组的温度T。显然，始终相对于冷却剂压缩机的环境温度(典型地室内温度，确切地说20℃)给出所述温度。

根据本发明，在检测到最高转速ω_max之后，如果电机的转速ω基本上相应于最高转速ω_max，执行以下步骤：

-确定冷却剂压缩机1的监控参数的最大值X_max；

-在确定最大值X_max之后的第一时间段t1之后确定监控参数的值X_t1；

-当X_t1小于X_max并且满足(X_max-X_t1)/X_max≥Δ_X时，检测到阀闭锁，其中，Δ_X是预定的。

图2根据作为时间t的函数的I和T的曲线的图表示出了这些方法步骤。在该图表中直接示出了电机的转速ω的时间曲线。在此，在根据本发明的方法的所示出的实施形式中，在第一次检测到最高转速ω_max之后，首先等待预定的初始时间段t0，以便在确定X_max之前可调整一定的压力比/压力关系平衡。典型地，t0至少为5分钟、优选地至少10分钟，特别优选地至少15分钟。

在与图2相似的典型的应用情况中，例如在初始时间段t0之后使电流I增加到X_max＝0.85A的值上。相似地，在这种典型的应用情况中，在初始时间段t0之后，使温度T增加到例如X_max＝70℃(相应于在20℃的环境温度时测得的90℃)的值上。

在确定X_max之后经过第一时间段t1之后，确定X_t1，其中，t1典型地为至少3小时、优选地至少5小时、特别优选地至少6小时。也就是说，在第一次检测到最高转速ω_max和确定X_t1之间经过的时间为t0+t1。在与图2相似的典型的应用情况中，在第一时间段t1之后使电流I下降到值X_t1＝0.425A，确切地说，例如等于相对地减小20％至50％的值上。相似地，在这种典型的应用情况中，在第一时间段t1之后，使温度T下降到例如X_t1＝50℃(相应于在20℃的环境温度时的70℃)的值上。

根据冷却剂压缩机1的类型，可为Δ_X预定特殊的值，其中，典型地满足的是，Δ_X≥0.2，优选地Δ_X≥0.4，特别优选地Δ_X≥0.5。优选地可在实验室试验中获得与相应的类型匹配的值。在图2的所示出的实施例中，(X_max-X_t1)/X_max≈0.56。即，在预定Δ_X＝0.5时，检测到阀闭锁或阻断状态。

在图2的实施例中，为了确保，通过在确定X_t1之后等待相对短的校验时间段t2，以从而再次确定监控参数的当前值X_t2并且检查条件(X_max-X_t2)/X_max≥Δ_X，证实检测到阀闭锁。典型地，校验时间段t2为15秒至5分钟，优选地30秒至3分钟，特别优选地45秒至1分30秒。

在与图2相似的典型的应用情况中，在校验时间段t2之后使电流I下降到例如X_t2＝0.23A的值。相似地，在这种典型的应用情况中，在校验时间段t2之后，使温度T下降到例如X_t2＝18.9℃(相应于在20℃的环境温度时测得的38.9℃)的值。

在图2的所示出的实施例中，(X_max-X_t2)/X_max≈0.73。也就是说，即，在Δ_X＝0.5的预定时，证明或证实之前成功检测了阀闭锁。

为了进行阐述的方法，冷却剂压缩机1具有带有控制电子装置的控制系统，控制电子装置设置成用于进行所述方法。优选地，控制电子装置也形成电机的上述控制电子装置。

在图2的实施例中，控制电子装置此外设置成用于进行根据本发明的运行方法，根据该运行方法，在证实了阀闭锁、确切地说电机的阻断状态之后，停止电机。相应地，在图2的下部图表中，转速ω从最大转速ω_max下降到0。

在停止之后，电机不再消耗电流I，相反地，控制电子装置、确切地说电机绕组的温度T继续缓慢下降(直至环境温度)，因此在图2中，通过虚线指出在t2之后的区域中T的曲线。

由于在重新启动冷却剂压缩机1之后，常常不再存在阻断情况的诱因，控制电子装置可设置成，在相对短的第二时间段t3之后重新启动电机。典型地，第二时间段t3仅仅为几秒，例如至少3秒，优选地至少6秒，特别优选地至少15秒。在实际中，第二时间段t3典型地限制到最大60分钟。

在图2的下部图中，通过虚线指出在电机再次接通之后的不同情况。这些情况中的一种是，电机再次以最高转速ω_max运行，特别是当如之前一样存在阻断情况时可为这种情况。在这种情况中，通过检测到最高转速ω_max立即再次开始用于检测阀闭锁的所描述的根据本发明的方法。

特别是，如果不再存在阻断情况，但是也可出现这样的情况，即，其中电机的转速ω在最高转速ω_max之下。在这种情况中，不再开始用于检测阀闭锁的所描述的根据本发明的方法，而是一旦随后检测到最高转速ω_max才再次开始该方法。

应注意的是，控制系统可具有储存器，在储存器中，在检测或证实阻断状态之后写下相应的故障信息，那么，特别是为了诊断目的，可再次从储存器中读取该故障信息。此外，储存器可用于为特殊存在的冷却剂压缩机1储存在根据本发明的方法或运行方法期间调取的值的、特别是用于储存用于Δ_X、t0、t1、t2和t3的值。

附图标记列表

1 冷却剂压缩机

2 冷却剂压缩机的罩壳

3 缸罩壳

4 驱动单元

5 缸盖

6 阀板

7 螺栓

8 向外引导的压力管

9 吸入消声器

10 曲轴

I 由电机承受的电流

T 电机的控制电子装置或电机的电机绕组的温度

t 时间

t0 初始时间段

t1 第一时间段

t2 校验时间段

t3 第二时间段

ω 电机的转速

ω_max>