CN105627643A - 具有填充程度监测的制冷系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于监测制冷系统（10）的制冷剂回路（46）中的制冷剂充注量的方法和装置，该制冷系统（10）具有压缩机（12）、冷凝器或气体冷却器（14）、膨胀装置（16）和蒸发器装置（18）。当压缩机（12）关闭时，该方法包括以下步骤：测量至少一个温度，测量制冷系统（10）中的制冷剂压力；如果测量的压力在公称压力范围以外，确定制冷剂充注量误差，特别是制冷剂不足，其中制冷剂的公称压力以测量的温度为基础来确定，并且公称压力范围包括与公称压力至多偏离规定的公差的压力值。当压缩机（12）开启时，该方法包括以下步骤：测量至少一个温度；测量在冷凝器或气体冷却器（14）的出口处的制冷剂压力；如果测量的压力在公称压力范围以外，建立制冷剂充注量误差，特别是制冷剂不足，其中制冷剂的公称压力以测量的温度为基础来确定，并且公称压力范围包括压力值与公称压力至多偏离规定的公差的压力值。根据本发明的装置还包括存储容器（22），其储存制冷剂，以及制冷剂，特别是CO₂，其根据工作点在跨临界范围内运行，其中提供至少一个制冷剂温度传感器（32）和至少一个制冷剂压力传感器（34），用于测量制冷剂的温度和压力，其中制冷剂的温度和压力可以这样的方式在控制单元（30）中进行评估，从而制冷剂充注量误差是可检测的，并且如果检测到不足，控制单元（30）通过在制冷剂回路（46）上的控制介入来引起填充。

Description

具有填充程度监测的制冷系统

技术领域

本发明涉及一种方法，用于监测制冷系统的制冷剂回路的制冷剂充注量，以通过制冷剂填充这样的制冷系统，并涉及一种特别是用于车辆的装置，用于监测制冷系统的制冷剂充注量。

背景技术

压缩制冷系统或空调系统作为空调系统例如用于空调车辆，例如汽车或公共汽车，以降低车辆内部的温度。上述类型的压缩制冷系统包括具有冷凝器单元的制冷剂输送系统，该冷凝器单元包括至少一个冷凝器或至少一个气体冷却器，另外还有膨胀装置、蒸发器单元和压缩机，它们通过制冷剂输送线连接在一起。制冷剂在该闭合回路中循环。

根据环境相容性，二氧化碳(CO₂)用作制冷剂，作为用于压缩制冷系统的替代介质。与其它制冷剂相比，天然存在的物质二氧化碳具有非常低的气候破坏性全球变暖潜势。CO₂的缺点之一是它的非常低的只有31℃的临界温度，由于这个原因，热释放必须在临界压力之上进行且不会冷凝/液化。CO₂的临界压力约为74巴。在以CO₂为制冷剂的已知压缩制冷系统中，相对于系统体积的系统充注，也称为填充程度，为临界密度的50％～100％。高压部分不发生冷凝，因为高压高于临界压力。

当这样的压缩制冷系统在运行时，相对较高的运行压力在压缩机的下游占优势，而相对较低的压力在压缩机的上游占优势。当系统处于静止状态时出现压力均衡，并且仍然比较高的静止压力在压缩制冷系统的回路中建立。压缩机必须针对此相对较高的静止压力进行设计并提供适当的保护。在40℃的系统温度和约为制冷剂二氧化碳的临界密度50％的填充程度下，系统压力约为75巴，并且在制冷剂的临界密度的区域的填充程度处其约为89巴。在60℃的系统温度和约为制冷剂二氧化碳的临界密度50％的填充程度下，系统压力约为89巴，并且在制冷剂的临界密度100％的填充程度处其约为124巴。

可靠地确定制冷剂回路的填充程度，即在制冷剂回路中存在的制冷剂的量，是必需的，特别是为了识别制冷剂不足。限定用于特定的空调系统或制冷系统的制冷剂充注量必须保持在非常严格的公差内，因为在系统中的任何过量或不足可导致制冷性能降低，或甚至损坏系统。特别是如果有不足，可能出现不稳定的情况，这在某些情况下可能甚至导致回路的暂时故障。压缩制冷系统的填充程度一般是在空闲状态分析的过程中确定的，制冷剂的压力由压力传感器测量，并与制冷剂的温度有关。

在使用二氧化碳作为制冷剂的已知压缩制冷系统的进一步发展中，其中二氧化碳是一种非可燃、燃烧惰性、无毒、并且在标准条件下为无害的气体状态物质的介质，来自压缩制冷系统的二氧化碳可在适当的车辆灭火系统中作为灭火介质。制冷剂CO₂因此已被证明是用于熄灭可发生或由交通事故引起的任何火源的适用灭火剂。灭火介质CO₂比以类似的方式使用的冷却水具有优势。

US5481884公开了用于在静止状态下还有空调和热泵系统的运行过程中制冷剂充注量监测的方法。在持续运行的系统运行期间，制冷剂的温度和压力在压缩机的吸入侧上测量。在测得的压力下，建立相关联的饱和温度并将其作为基准温度，用它与测得的制冷剂温度进行比较。如果测得的温度高于基准温度，则假定为不足。

DE10061545A1公开了在静止状态下和/或运行过程中具有压缩机和制冷剂的空调或热泵系统的制冷剂回路中的制冷剂充注量监测的方法，所述制冷剂根据操作点在超临界的范围内操作。在运行充注量监测的过程中，检测到制冷剂过热，即在系统蒸发器处温度上升，并将检测到的过热与限制值相比较。如果过热超过指定的最大值，则假设为不足并生成相应的报警指示。

而来自US5481884和DE10061545A1的已知方法可确实在原则上适用于任何制冷剂，因此也适用于CO₂，但是所述方法仅识别在压缩机入口，即在低压侧上的错误制冷剂状态。然而，错误状态也会例如由于有缺陷的膨胀部件或制冷剂回路的阻塞而出现。两种可能的故障都对压缩机构成严重的风险。

DE4411281B4公开了机动车空调系统，其使用CO₂作为循环介质，其中空调系统的循环介质CO₂有意作为火灾发生时的灭火剂。在空调系统中，循环介质在压力线路中循环，其中具有设置在其上的由控制单元控制的电磁阀并在灭火喷嘴终止的灭火线路，从所述压力线路分支。提供给灭火装置的CO₂通常含有在循环介质中使用的润滑剂，用于润滑运动部件。

发明简述

本发明提出了用于监测制冷系统的制冷剂回路的制冷剂充注量并通过制冷剂填充这样的制冷系统的方法，以及用于监测制冷系统的制冷剂充注量的装置，其中制冷剂可作为灭火介质使用。特别的，本发明能够在制冷系统的持续运行过程中进行可靠的监测。提出该监测在制冷剂回路中的制冷剂充注量的方法是用于压缩制冷系统形式的制冷系统。

被监测的压缩制冷系统用于调节车辆内的空气温度，包括具有冷凝器单元的制冷剂输送系统，该冷凝器单元包括至少一个冷凝器或至少一个气体冷却器，膨胀装置、蒸发器单元和压缩机，它们通过制冷剂输送线路连接在一起。单独的膨胀箱可通过阀门连接到制冷剂回路，其中该膨胀箱特别在膨胀装置下游设置在低压侧上。例如，需要用于检测温度和压力的温度传感器来监测回路中的状态。制冷剂在该闭合回路中循环。这样的系统采用跨临界系统的形式，即它是跨临界设计，其中二氧化碳作为制冷剂。

在制冷剂回路中存在的制冷剂充注量变化时，不同参数值在制冷剂回路的不同位置变化，其中这些参数是充注敏感的测量变量。在跨临界压缩制冷系统中，制冷剂充注量的变化与制冷剂回路中指定位置的压力变化有关，这样压力可被认为是充注敏感参数。制冷剂回路中指定位置的制冷剂温度的变化也与制冷剂充注量的变化有关。在冷凝器单元出口的制冷剂过冷的变化也可被认为是充注灵敏参数。在制冷系统中设置适当放置的压力传感器以用于检测压力并且设置适当放置的温度传感器以用于检测温度。根据本发明提出的解决方案，温度传感器可设置在制冷系统内，位于冷凝器或气体冷却器的出口以及膨胀部件的入口之间。

如果明确地识别到不足，则在高压侧上确定填充程度的状态是有利的。对于这两种状态(即在高压侧和低压侧上)加以考虑是特别有利的，特别是结合DE10061545A1中描述的方法。

各个充注敏感参数的值使得评价存在于制冷剂回路中的制冷剂充注量成为可能。如果要实现良好的制冷性能，也可以填充程度的形式表示的制冷剂充注量应该在严格的限度内变化。制冷剂填充程度定义为制冷剂充注量与总的系统体积的商。

压缩机关闭时继续进行充注量监测。均衡的系统压力则追随蒸发压力，提供仍然是液体没有蒸发的制冷剂。参考温度是系统中的最低温度。

p(T)＝p_crit·((T/T_crit+a)·b)^c+d

代入对应于那些用于制冷剂CO₂的值产生了以下：

p(T)＝73.834·(((T+273.15)/304.21–0.350042)·1.54159)^4.31458–0.810014.

T应该在这里以℃为单位代入，而p以巴_绝对为单位得到。

一旦蒸发完毕，随着温度的升高，压力追随对应于填充程度的等容线。为此，适当的值必须代入该热状态方程中。此压力比相同温度下的蒸发压力低。简单的热状态方程例如是vanderWaals方程和Redlich-Kwong方程。

vanderWaals方程是：

p(T)＝R*T/(v-b)–a/v²

其中a＝27/64*(R*T_crit)²/p_crit，b＝R*T_crit/(8*p_crit)

如果代入CO₂和260kg/m³的填充程度的值，所得如下：

p(T)＝189*T/((1/260)-0.0009732)–188.81/(1/260)²

其中p以为Pa为单位、T以K为单位，

或

p(T)＝((T+273.15)*65773–12763586)/100000

其中P以巴_绝对为单位，并且T以℃为单位。

Redlich-Kwong方程是：

p(T)＝R*T/(v-b)–a(T)/(v²+bv)

其中a＝0.42748*(T/T_crit)^-0.5*(R*T_crit)²/p_crit，b＝0.08664*R*T_crit/p_crit

如果代入CO₂的值和260kg/m³的填充程度，所得如下：

p(T)＝189*T/((1/260)-0.00067454)-191.32*(T/304.21)^-0.5/((1/260)²+0.00067454/260)

其中p以Pa为单位，T以K为单位

或

p(T)＝((T+273.15)*59580–191916760*(T+273.15)^-0.5)/100000

其中P以巴_绝对为单位、并且T以℃为单位。

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。

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。

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。

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。

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：

p(T)＝90+2·(T–35),其中p以巴为单位代入，T以℃为单位，

或

p(T)＝74+2·(T–31+5),其中P以巴为单位代入，T以℃为单位。

当代入临界压力74巴、临界温度31℃和假定5℃的过冷度时，获得了略高的公称压力。

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：

p(T)＝p_crit·((T/T_crit+a)·b)^c+d

代入用于制冷剂CO₂的相应值，所得如下：

p(T)＝73.834·(((T+273.15)/304.21-0.350042)·1.54159)^4.31458–0.810014。

T应该在这里以℃为单位代入，而p以巴_绝对为单位获得。利用5℃的过冷度，得到的公称压力为：

p(T)＝73.834x(((T+278.15)/304.21-0.350042)·1.54159)^4.31458-0.810014。

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℃的温度占优势，大约90巴的压力在35℃的温度占优势，以及大约100巴的压力在40℃的温度占优势。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

此外，存储在存储容器中的制冷剂，特别是CO₂，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。

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，而没有输送任何将进一步增加过热位置的火灾危险的油。

附图简述

本发明的示例性实施方式将参考附图进行更详细地解释。

在附图中：

图1示出了具有制冷剂CO₂并监测制冷剂充注量的制冷系统和灭火装置的示意性框图；

图2示出了图1的制冷系统利用可控的填充在持续进行的操作中监测制冷剂充注量的流程图，

图3示出了在不同的蒸发温度从气体冷却器出现后的制冷剂的温度和相关的公称压力之间关系的图表，

图4示出了具有5K过冷度的从气体冷却器出现后的制冷剂的温度和压力之间关系的图表，对比的是在制冷剂的临界点之上外推的蒸汽压力曲线，

图5示出了在不同的蒸发温度具有5K过冷度从气体冷却器出现后的制冷剂的温度和制冷性能系数之间关系的图表，

图6示出了在最佳的制冷性能系数从气体冷却器出现后的制冷剂的温度和填充程度之间关系的图表，

图7示出了压缩机关闭时用来测量制冷剂的压力和温度的具有温标的压力表，以及

图8示出了压缩机开启时用来测量制冷剂的压力和温度的具有温标的压力表。

各种实施方式

图1是制冷系统10的示意图，其利用制冷剂CO₂运行，并可在车辆上使用。CO₂也被称为二氧化碳和R-744。制冷系统10包括具有压缩机12的封闭制冷剂回路46，其下游在高压侧上设置气体冷却器14。后者接下来是膨胀装置16，通过它在此通过的循环制冷剂以膨胀和冷却的形式提供给蒸发器装置18，其在吸入侧20连接到压缩机12。制冷系统10的各个组件12、14、16和18由压力线路19连接在一起。

存储容器22，其中存储有特定数量的制冷剂，连接到吸入侧20或连接到蒸发器装置18的输出侧以及压缩机12的入口或吸入侧20之间的相应压力线路19。存储容器22通过阀单元24连接到压力线路19，阀单元24例如包括电磁阀和止回阀(未示出)。此外，存储容器22可包括加热装置48，其中上升温度增加了存储在存储容器22中的制冷剂的压力，这有助于加速填充。

待冷却的空气流26通过蒸发器装置18输送，该空气流例如吹到车辆的内部中。气体冷却器14由通过所述冷却器输送走的空气流28冷却。此外，示出了至少一个控制单元30，其以常规的方式控制制冷系统10的运行。此外，至少一个控制单元30连同检测装置控制对制冷剂充注量的监测，这将进一步解释。

从图1中可以推断，如果在制冷系统10中检测到制冷剂充注量误差，则从至少一个控制单元30向报警装置31发送信号，其中输出到报警装置31的信息提供了有关制冷系统10的充注量误差的信息。

检测装置包括制冷剂温度传感器32和制冷剂压力传感器34，其设置在气体冷却器14的输出侧35上。所述至少一个控制单元30接收来自所述传感器32和34的测量信号，并按照监测制冷剂充注量的方法评估它们，这在该制冷系统的持续运行期间进行。

图1示出了灭火线路36，代表多个这样的线路，其从存储容器22开始，终止于车辆发动机舱的火灾风险点。灭火喷嘴38设置在灭火线路36的终点上。通过控制线路42连接至少一个控制单元30的电磁阀40设置在灭火线路36中。至少一个控制单元30处理来自传感器44的信号，其检测碰撞和/或火灾。例如，传感器44可以是碰撞传感器，其可采取安全带张紧器和/或安全气囊或单独的碰撞传感器的形式。可选择地或另外地，相应的传感器44也可包括布置在潜在火灾位置作为火灾传感器的温度传感器。可另外包括能够检测损坏的变形传感器。万一发生由事故或损坏造成的火灾，灭火线路36中的电磁阀40通过至少一个控制单元30驱动，并且所述电磁阀打开，使得来自存储容器22的制冷剂CO₂以受控的方式通过灭火线路36从灭火喷嘴38出来，并有目的地熄灭火源或预防性地使高度易燃区域接触CO₂。

图2示出了利用可控填充在持续进行的操作期间监测图1的制冷系统10的制冷剂充注量的流程图。

在监测制冷系统10的制冷剂充注量的开始99，在第一步骤100中，制冷剂温度T_KMmess通过设置在气体冷却器14的输出侧35上的制冷剂温度传感器32传送到控制单元30，并且制冷剂压力p_KMmess通过同样设置在同一位置的制冷剂压力传感器34传送到控制单元30。然后，在步骤102中检查制冷系统10的压缩机12是否开启。以下涉及压缩机12开启的情况。

如果压缩机12是关闭的，例如因为测量的压力如此之低，压缩机12通过低压开关自动关闭，在步骤101中进行高压侧和低压侧之间的压力均衡。在这种情况下，控制单元30可打开阀单元24，由此制冷剂流出存储容器22进入制冷剂回路46中，直到一定的程度。然后在压缩机12开启下继续进行制冷剂回路46的进一步填充，如下所述。

在压缩机12开启时，在步骤104中建立可与测量的制冷剂温度T_KMmess相关的公称压力p_soll(T)，其中可使用各种近似值。制冷剂充注量误差可从所建立的制冷剂温度和所建立的制冷剂压力验证，并以与温度相关的极限压力值或公称压力的对比为基础。在这里，所测量的压力和温度值与极限压力曲线相比，它代表了相关的参考温度值的极限压力值，并因此用作验证制冷剂充注量误差的基础。

在步骤106中，控制单元30确定是否测量的制冷剂压力p_KMmess在公称压力范围之外，该公称压力范围位于最小压力p_min和最大压力p_max之间。特别的，最小压力p_min由公称压力p_soll(T)和与其偏离一个公差的ΔP确定，例如允许与公称压力p_soll(T)+/-10％的公差。公称压力p_soll(T)对应于制冷剂规定的最低压力，并因此对应于规定的最小充注量，且依赖于当前的制冷剂温度T_KMmess。

如果测量的制冷剂压力p_KMmess在覆盖的公差范围内，监测过程在结束状态115并终止。如果测量的制冷剂压力p_KMmess低于低的指定最小压力p_min，则控制单元30识别到这是制冷剂充注量误差或是制冷剂回路46的不足，并产生进一步的步骤。一个步骤108产生了警告，其以合适的方式输出。

进一步的步骤110涉及当制冷剂存储在存储容器22中时自动和受控地填充制冷系统10。

控制单元30打开阀单元24，使得来自存储容器22的制冷剂通过压力线路19供给到压缩机12的吸入侧20上的制冷剂回路46，直到在制冷系统10中的制冷剂不足得到补偿。制冷系统10的填充是伴随着在步骤112中测量的制冷剂压力p_KMmess与公称压力p_soll(T)的对比。如果测量的制冷剂压力在公称压力范围内与公称压力偏离了+/-确定的公差，例如2％，在步骤114中控制单元30输出信号以终止填充并取消警告。然后填充程序在结束状态115并终止。

图3是示出了在从气体冷却器14出现后，以℃为单位的测量制冷剂温度T_KMmess和以巴为单位的制冷剂二氧化碳的相关公称压力p_soll(T)之间关系的图表。在这里第一曲线K1显示了在+10℃的蒸发温度t0的规定关系，并且第二曲线K2显示了在-10℃的蒸发温度t0的规定关系。

图4是以第三曲线K3示出了具有5K过冷度的恒定填充制冷剂回路46的从气体冷却器14出现后的制冷剂二氧化碳的以℃为单位的测量制冷剂温度T_KMmess和以巴为单位的的压力p之间关系的图表。通过对比，还在图表上绘制了超出制冷剂二氧化碳的临界点PC的外推的蒸汽压力曲线K4。

图5是示出了从气体冷却器14出现之后制冷剂二氧化碳以℃为单位的的测量制冷剂温度T_KMmess以及以举例的方式具有5K过冷度的制冷性能系数ε之间关系的图表。在这里第五曲线K5显示了在+10℃的蒸发温度t0的规定关系，并且第六曲线K6显示了在-10℃的蒸发温度t0的规定关系。

图6是通过举例的方式示出了从气体冷却器14出现之后制冷剂二氧化碳的以℃为单位的测量制冷剂温度T_KMmess和以g/公升为单位的在最佳制冷性能系数ε的填充程度F之间关系的图表。在选定的例子中，蒸发温度T0总计达到0℃，压缩机12具有0.8的有效率，并且气体冷却器14的体积约为蒸发器装置18的体积的两倍。

图7示出了具有温标的压力表的实例，用于当压缩机12关闭时测量以巴为单位的制冷剂压力p_KMmess和以℃为单位的制冷剂二氧化碳的制冷剂温度T_KMmess。在所示的例子中，填充程度总计约为260g/L。在这种情况下，制冷剂二氧化碳为液体状态。

图8示出了具有温标的压力表的实例，用于当压缩机12开启时测量以巴为单位的制冷剂压力p_KMmess和以℃为单位的制冷剂二氧化碳的制冷剂温度T_KMmess。在所示的例子中，过冷度约为5K。在这种情况下，制冷剂二氧化碳在超临界状态。

本发明并不局限于所描述的示范性实施方式以及在此处所强调的方面。相反，在权利要求限定的范围内，在本领域技术人员能力内的多个修改是可能的。

附图标记列表

10制冷系统

12压缩机

14气体冷却器

16膨胀装置

18蒸发器装置

19压力线路

20吸入侧

22存储容器

24受控阀单元

26待冷却的空气流

28通过气体冷却器输送走的空气流

30控制单元

31报警装置

32制冷剂温度传感器

34制冷剂压力传感器

35气体冷却器的输出侧

36灭火线路

38灭火喷嘴

40电磁阀

42控制线路

44用于检测碰撞和/或火灾的传感器

46制冷剂回路

48加热装置

99开始

100…114步骤

115终止状态

F填充程度

p压力

PC临界点

p_KMmess制冷剂压力

p_soll(T)公称压力

t0蒸发温度

T_KMmess制冷剂温度

ε制冷性能系数

K1第一曲线

K2第二曲线

K3第三曲线

K4蒸汽压力曲线

K5第五曲线

K6第六曲线

Claims (20)

1.用于监测制冷系统（10）的制冷剂回路（46）中的制冷剂充注量的方法，该制冷系统（10）具有压缩机（12）、冷凝器或气体冷却器（14）、膨胀装置（16）和蒸发器装置（18），其中压缩机（12）关闭时的充注量监测包括以下步骤：

-测量在蒸发器装置（18）处的制冷剂回路（46）中制冷剂的至少一个温度，以及在冷凝器或气体冷却器（14）处的制冷剂回路（46）中的制冷剂温度；

-测量制冷系统（10）中的制冷剂压力；

-如果测量的压力在公称压力范围以外，建立制冷剂充注量误差，特别是制冷剂不足，其中制冷剂的公称压力以最低的测量温度为基础来确定，并且公称压力范围包括与公称压力至多偏离规定的公差的压力值。

2.根据权利要求1的方法，其特征在于，测量制冷剂回路（46）之外的温度。

3.根据权利要求1至2中之一的方法，其特征在于，制冷剂的公称压力是蒸发压力和根据制冷剂温度在规定的气体密度的制冷剂的气体压力的最小值。

4.根据权利要求3的方法，其特征在于，所规定的气体密度总计为260g/l。

5.根据权利要求1至4中之一的方法，其特征在于，如果压力低于公称压力超过10%，则表示有不足。

6.根据权利要求1至5中之一的方法，其特征在于，该制冷剂是CO₂。

7.用于监测制冷系统（10）的制冷剂回路（46）中的制冷剂充注量的方法，该制冷系统（10）具有压缩机（12）、冷凝器或气体冷却器（14）、膨胀装置（16）和蒸发器装置（18），其中压缩机（12）开启时的充注量监测包括以下步骤：

-测量在冷凝器或气体冷却器（14）处的制冷剂回路（46）中的至少一个制冷剂温度；

-测量在冷凝器或气体冷却器（14）的出口处的制冷剂压力；

-如果测量的压力在公称压力范围以外，建立制冷剂充注量误差，特别是制冷剂不足，其中制冷剂的公称压力基于测量的温度来确定，并且公称压力范围包括至多偏离公称压力一个规定公差的压力值。

8.根据权利要求7的方法，其特征在于，在蒸发器装置（18）处测量制冷剂回路（46）中的制冷剂温度。

9.根据权利要求7至8中之一的方法，其特征在于，测量制冷剂回路（46）之外的温度。

10.根据权利要求7至9中之一的方法，其特征在于，为了确定公称压力，所测量的制冷剂温度提高5℃，或制冷剂回路（46）之外的测量温度提高15℃。

11.根据权利要求7至10中之一的方法，其特征在于，公称压力是制冷剂的蒸发压力，或公称压力为超过制冷剂的临界点（PC）的外推的制冷剂蒸发压力，其中为了建立公称压力，所测的温度提高规定的值。

12.根据权利要求7至11中之一的方法，其特征在于，如果压力低于公称压力超过10%，则表示有不足。

13.根据权利要求7至12中之一的方法，其特征在于，该制冷剂是CO₂。

14.根据权利要求7至13中之一的方法，其特征在于，一旦出现不足，该制冷剂回路（46）通过存储在存储容器（22）中的制冷剂经由阀单元（24）来填充。

15.根据权利要求14的方法，其特征在于，该制冷剂回路（46）至少部分地在压缩机（12）开启时来填充。

16.根据权利要求14至15中之一的方法，其特征在于，该制冷剂回路（46）在压缩机（12）开启时填充，并且开启阀单元（24），直至测得的压力在公称压力范围内，其中公称压力范围包括与公称压力的最大偏差为+/-10%的压力值。

17.根据权利要求14至16中之一的方法，其特征在于，存储制冷剂的该储存容器（22）在压缩机（12）的吸入侧（20）上连接到制冷剂回路（46）。

18.根据权利要求14至17中之一的方法，其特征在于，该存储容器（22）的温度由加热装置（48）调节。

19.监测车辆的制冷系统（10）的制冷剂回路（46）中的制冷剂充注量的装置，该制冷系统（10）具有压缩机（12）、冷凝器或气体冷却器（14）、膨胀装置（16）、蒸发器装置（18）、存储制冷剂的存储容器（22），以及制冷剂，特别是CO₂，其根据工作点在跨临界范围内运行，其中

提供至少一个制冷剂温度传感器（32）和至少一个制冷剂压力传感器（34），用于测量制冷剂的温度和压力，其中制冷剂的温度和压力可以这样的方式在控制单元（30）中进行评估，从而制冷剂充注量误差是可检测的，并且如果检测到不足，控制单元（30）通过在制冷剂回路（46）上的控制介入来引起填充，

其特征在于

存储容器（22）包括加热装置（48）。

20.根据权利要求19的装置，其特征在于，制冷系统（10）包括具有电磁阀和止回阀的阀单元（24）。