DE2634015A1 - Einrichtung zum regeln der temperatur des innenraumes eines kraftfahrzeuges - Google Patents

Einrichtung zum regeln der temperatur des innenraumes eines kraftfahrzeuges

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DE2634015A1
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    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
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Description

Anlage zur
Patent- und
Gebrauchsmusterhilfsanmeldung
ROBERT BOSCH GMBH., 7000 Stuttgart 1
Einrichtung zum Regeln der Temperatur des Innenraumes eines Kraftfahrzeuges
Zusammenfassung
Es wird eine Einrichtung zum Regeln der Temperatur des Innenraumes eines Kraftfahrzeuges vorgeschlagen, bei der ein Heizwärmetauscher und ein diesem vorgeschalteter Kühlwärmetauscher vorgesehen sind und der Heizungszulauf mit einem getaktet von einer Regeleinrichtung angesteuerten Ventil quasi stetig kontrolliert wird und bei der der Kühlwärmetauscher von der Regeleinrichtung zu- oder abgeschaltet wird. Der Regelvorrichtung wird dabei die Summe der Steuergrößen eines Innenraum- und eines Heizlufttemperaturfühlers, von denen die Wertigkeit des Innenraumtemperaturfühlers wesentlich größer ist, zum Vergleich mit einem Sollwert zugeführt. Auf diese Weise werden in einfacher und funktionssicherer Weise die durch die Zweipunktregelung des Kühlens bedingten groben Temperaturschwan-
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kungen durch feinfühlig' und genaues Nachregeln des Heizens ausgeglichen. Die Regelung des Kühlens führt insbesondere im ÜberguntiSbereich zwischen Heizen und Kühlen zu einer sehr wirtschaftlichen Betriebsweise der Kühlanlage.
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Stand der Technik
Die Erfindung geht von einer Einrichtung zum Regeln der Innenraumtemperatur gemäß der Gattung des Hauptanspruchs aus. Bei bekannten Einrichtungen dieser Art wird von einem Gebläse geförderte Luft nacheinander durch einen Kühl- und einen Heizwärmetauscher gefördert. Dabei ist nur eine Regeleinrichtung der Heizleistung des Heizwärmetauschers vorgesehen.
Bei anderen Einrichtungen dieser Art werden die Menge der den Heiz- und/oder Kühlwärmetauscher durchströmenden Luft über Luftklappen entsprechend der Innenraumtemperatur und der Außentemperatur gesteuert und die Menge des Heizmittelstromes durch den Heizwärmetauscher mit ebenfalls einer Klappe gesteuert.
Diese Einrichtungen haben den Nachteil, daß das Kühlaggregat, welches Kältemittel in den Kühlwärmetauscher fördert, ständig in Betrieb ist und daß die gewünschte Lufttemperatur mit Hilfe einer zusätzlich sehr aufwendigen, mit großem Regelbereich versehenen Heizungsregelungseinrichtung eingeregelt werden muß. Ferner ergeben sich durch die einfache Temperaturerfassung relativ große Regelabweichungen. Das ständig in Betrieb gehaltene Kälteaggregat benötigt ferner in nachteiliger Weise einen erheblichen Energiebedarf, der durch den Pahrzeugmotor bereitgestellt werden muß.
Auch die Regelung mit Hilfe von Klappen ist insofern nachteilig, als bei der großen Zahl und aufwendiger Verstellelemente ein hoher Grad der Versagungsmöglichkeiten der einzelnen Elemente gegeben ist und ferner durch stark wechselnde Luftdurchsätze an den Wärmetauschern und einer damit verbundenen Hysterese der Temperaturänderungsvorgänge eine schnelle und genaue Regelung der Temperatur frei von Schwankungen nicht im hinreichenden Maße erzielbar ist.
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Vorteile der Erfindung
Die erfindungsgemäße Einrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß von der Regeleinrichtung die wesentlichen, die Dynamik der Aufheizung beeinflussenden Temperaturen erfaßt werden und von der Regeleinrichtung mit dem einstellbaren Sollwert gesondert verglichen werden. Wesentlich ist dabei, daß die von den Temperaturfühlern erfaßten Steuergrößen eine unterschiedliche Wertigkeit haben, der Form, daß der Innenraumtemperaturfühler bei einer Temperaturänderung die Regelung wesentlich stärker beeinflußt als es der Heizlufttemperaturfühler tut. Diese Maßnahme gewährleistet, daß bereits geringe Innenraumtemperaturänderungen schnell erfaßt werden.
Ferner wird nun vorteilhaft mit dieser exakten.Steuergröße einerseits der schwer regelbare Kühlwärmetauscher nur Zu- oder Abschalten des Kältekompressors und andererseits im Übergangsbereich zwischen Kühlen und Nichtkühlen die durch diese Zweipunktregelung des Kühlmittelzulaufs zum Kühlwärmetauscher bedingten Temperaturschwankungen bzw. Abweichungen vom Sollwert feinfühlig, genau und schnell durch das geregelte Nachheizen mit dem Heizwärmetauscher ausgeglichen. Dabei ist vorteilhaft, daß mit einem einfach aufgebauten Schaltglied die Wärmezufuhr zum Wärmetauscher kontrollierbar ist. Das Ventil schaltet im eingeschwungenen Regelbereich abwechselnd nur in eine Auf- oder eine Zu-Stellung mit fester Frequenz, so daß b.ei einfachem Aufbau das Ventil schnell, hysteresearm und funktionssicher arbeitet. Ein zusätzlicher regeltechnischer Aufwand, wie er z.B. bei einer analogen Verstellung des Öffnungsquerschnitts eines Ventils im Heizungszulauf notwendig ist, kann entfallen.
Weiterhin wird insbesondere bei einer notwendigen Beheizung des Fahrzeuginnenraumes durch das Anbringen des Heizlufttemperaturfühlers ein zu starkes, durch die Wärmekapazität des Wärmetauschers
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verursachtes Überschwingen der Heizung vermieden. Dies ist insbesondere in der Aufheizphase der Fahrgastzelle wichtig. Es wird dabei durch die geringe Wertigkeit des Heizlufttemperaturfühlers, dessen Steuergröße auch repräsentativ für die Heizmitteltemperatur des Wärmetauschers ist, die hohe Wärmetauschertemperatur nur wenig gewertet, so daß eine sofortige Abregelung erst bei starker Annäherung der tatsächlichen Innenraumtemperatur an den Sollwert erfolgt. Im eingeschwungenen Regelbereich, in dem die Innenraumtemperatur den Sollwert erreicht hat, spricht die Regelung durch die Erfassung der Wärmetauschertemperatur bereits frühzeitig auf eine durch eine Störgröße bewirkte Temperaturänderung an.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Einrichtung zur Regelung der Temperatur möglich. Eine vorteilhafte Ausgestaltung davon besteht darin, daß die Ansprechzeit auf eine Temperaturänderung des Heizlufttemperaturfühlers geringer ist als die Periode der Impulsfolge. Dies hat den Vorteil, daß die Wertigkeit der Steuergrößenänderung pro Temperatureinheit beim Heizlufttemperaturfühler sehr klein gehalten werden kann, da auf eine Temperaturänderung hin die diesem neuen Temperaturniveau entsprechende Steuergröße sehr schnell zur vollen Wirkung auf die Regelung kömmt.
Vorteilhaft sind ferner Maßnahmen gemäß den Unteransprüchen, durch .die von der Regeleinrichtung außer der Schaltvorrichtung für den Kühlwärmetauscher auch ein spannungsgesteuerter Impulsgenerator ansteuerbar ist, dessen Ausgang mit einem dem·Kühlwärmetauscher vorgeschalteten Gebläse verbunden ist. Damit wird eine schnelle Regelung auch bei großer umweltbedingter Regelleistung durch die Möglichkeit der stufenlosen Luftdurchsatzänderung erzielt.
Zeichnung
Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen: 709886/0027
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Pig. 1 die schematische Anordnung öines ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung mit mehreren Variationsmöglichkeiten,
Fig. 2 eine beispielsweise Anordnung der Temperaturfühler und Pig. 3 eine zusätzliche Ausgestaltung der Erfindung mit einem Schwellwertschalter für die Heizungsregelung während der Aufheizphase.
In dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 ist in einem Heizungszulauf 1 zu einem Heizwärmetauscher 3 einer Kfz-Heizungsanlage ein Stellglied k angeordnet, mit dem der Durchflußquerschnitt des HeizungsZulaufs steuerbar ist. Vorzugsweise besteht das Stellglied*aus einem Magnetschaltventil, dessen Magnetwicklung 6 von einer Regeleinrichtung 7 angesteuert wird. Der Heizungszulauf zweigt in üblicher Weise z.B. von dem Kühlkreislauf einer. Brennkraftmaschine ab und führt über den Heizungsrücklauf 9 vom Wärmetauscher 3 zu diesem Kühlkreislauf der Brennkraftmaschine wieder zurück.
Dem Heizwärmetauscher 3 vorgeschaltet ist ein Kühlwärmetauscher 10, so daß die in das Fahrzeug eintretende .Luft zuerst den Kühlwärmetauscher und dann den Heizwärmetauscher 3 passiert. Der Kühlwärmetauscher 10 ist dabei der Verdampfer einer Kälteerzeugungsanlage 11, mit der er über die Leitungen 12 und 13 verbunden ist. Der Kompressor der Kälteerzeugungsanlage 11 wird dabei in üblicher Weise von der Brennkraftmaschine angetrieben und ist mit dieser über eine Magnetkupplung Ik verbunden, die von der Regeleinrichtung 7 schaltbar ist. Dem Kühlwärmetauscher 10 ist ferner ein ebenfalls von der Regeleinrichtung 7 steuerbares Gebläse 15 vorgeschaltet.
Die Regeleinrichtung 7 ist mit einem als Sollwertgeber 17 dienenden Potentiometer und ferner mit einem Innenraumtemperaturfühler 18 und einem Heizlufttemperaturfühler 19 verbunden. Die Temperaturfühler werden dabei vorteilhaft in Reihe geschaltet oder ihre Steuergröße über einen Summierverstärker addiert und einem Differenzverstärker 21 zugeführt, dessen nichtinvertierender Eingang mit dem Sollwertgeber 17 verbunden ist. Der Ausgang
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des Differenzverstärkers 21 führt zum ersten Eingang eines Komparators 23, dessen zweiter Eingang.mit einem Generator 21I verbunden ist, der mit fester Frequenz eine Spannung mit dreieckförmigem Verlauf erzeugt. Der Ausgang des Komparators führt dann zu der Magnetwicklung 6 des Schaltventils !l.
Vom Ausgang des Differenzverstärkers 21 führt ferner eine Verbindung zu einem Schwellwertschalter 25, der die Magnetkupplung 14 ansteuert. Weiterhin ist der Ausgang des Differenzverstärkers 21 auch mit dem Eingang eines spannungsgesteuerten Impulsgenerators 27, der in Abhängigkeit der Ausgangsspannung des Differenzverstärkers 21 an seinem mit dem Gebläse 15 verbundenen Ausgang Impulse mit fester Frequenz und variabler Impulsbreite erzeugt.
Die Anordnung der beiden Temperaturfühler ist bei einem Beispiel in Fig. 2 eingezeichnet. Die Meßgenauigkeit dieser Fühler hängt erheblich von ihrer Lage ab. So werden z.B. beim Heizlufttemperaturfühler 19 die besten Werte dann erzielt, wenn er an die Stelle des höchsten Luftdurchsatzes am Ausgang des Heiz-Wärmetauschers und möglichst auf dessen Heizmitteleintrittsseite angeordnet ist. Für die Meßgenauigkeit des Innenraumtemperaturfühlers ist der Anbringungsort von ausschlaggebender Bedeutung. Die Aufgabe besteht darin, gerade die Temperatur zu erfassen, der der Fahrgast im Kraftfahrzeug ausgesetzt ist. Ferner soll der Temperaturfühler im Innenraum auch schnell auf Störgrößen ansprechen, die z.B. beim Öffnen eines Fensters oder beim Verlassen und V/iederbetreten des Kraftfahrzeugs auftreten.
Erhebliche Verfälschungen können durch Stauwärme oder Strahlungswärme auftreten. Deshalb wird der Innenraumtemperaturfühler 18 an einer von der Sonneneinstrahlung geschützten Stelle angebracht. In einer besonderen Ausgestaltung liegt der Innenraumtemperaturfühler' an der Mündung eines Rohres 29, das über eine Drosselbohrung 30 mit einem Saugrohr 31 der in dem Fahrzeug 32 eingebauten Brennkraftmaschine 33 verbunden ist. In diesem Fall dient die Brennkraftmaschine als Luftfördervorrichtungj die beständig über das Rohr 29 Luft aus dem
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Innenraum des Kraftfahrzeuges 32 saugt und dem Inneraumtemperaturfühler in vorteilhafter Weise jeweils Luft zuführt, deren Termperatur der maßgeblichen Innenraumtemperatur entspricht.
Die Regeleinrichtung arbeitet im wesentlichen folgendermaßen: Entsprechend der Abweichung der aus den Steuergrößen des Innenraumtemperaturfühlers 18 und Heizlufttemperaturfühlers 19 gebildeten Steuergröße von dem am Sollwertgeber 17 eingestellten Sollwert stellt sich am Ausgang des Differenzverstärkers 21 eine dieser Regelabweichung proportionale Spannung ein, die dem Komparator 23 zugeführt wird. Der Differenzverstärker 21 arbeitet dabei als P-Regler. Zusammen mit der Dreiecksspannung wird vom Komparator 23 eine Rechteckimpulsfolge erzeugt, die die gleiche Frequenz wie die Dreiecksspannung, aber eine mit der Ausgangsspannung des·Differenzverstärkers 21 variable Impulsbreite hat. Entsprechend diesen Impulsen wird das Schaltventil 4 über die Magnetwicklung 6 getaktet betätigt, d.h. entweder in eine Auf- oder eine Zu-Stellung gebracht, wobei die Öffnungszeiten abhängig von der Regelabweichung sind. Entsprechend wird auch dem Wärmetauscher eine genau dosierte Heizmittelmenge zugeführt.
Durch die Wahl der Bandbreite der Dreiecksspannung wird ein etwa proportionaler Regelbereich bestimmt, überschreitet oder unterschreitet die Ausgangsspannung des Differenzverstärkers 21 den Spannungsbereich dieser Dreiecksspannung, so tritt am Ausgang des Komparators 23 keine Impulsfolge mehr auf, sondern der maximale oder minimale Sättigungswert. Entsprechend bleibt das Schaltventil, solange die Summentemperatur aus den Steuergrößen der Temperaturfühler 18 und 19 unterhalb des Sollwerts 17 und die Ausgangsspannung am Differenzverstärker 21 unterhalb des Dreiecksspannungsbereichs liegt, ganz geöffnet. Im anderen Extremfall bleibt das Ventil geschlossen.
Um die Nichtlinearität der Heizwärmetauscherkennlinie während des Heizbetriebs der Einrichtung auszugleichen, sind in vorteilhafter V/eise die Dreiecksflanken der Dreiecksspannung aus
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Teilstücken einer e-Punktion gebildet, dergestalt, daß nach einem steilen Spannungsanstieg an der einen Dreiecksflanke ein mit der Zeit immer flacher verlaufender Spannungsabfall an der anderen Dreiecksflanke folgt. Bei einer großen Regelabweichung haben Spannungsänderungen am Ausgang des Differenzverstärkers 21 nur geringe Änderungen der Überschneidungsstrecke dieser Spannung mit der Dreiecksspannung zur Folge, während bei geringer Regelabweichung die gleichen Spannungsänderungen wesentlich größere Änderungen des Überschneidungsbereichs mit sich bringen. Entsprechend werden im oberen Bereich auf eine Änderung der Regelgröße hin nur relativ geringe Impulsbreitenänderungen erzielt, während dies im unteren Regelbereich umgekehrt der Fall ist.
Mit der vorstehend beschriebenen Einrichtung wird eine quasi stetige Regelung der Heizung erzielt, mit der ein Überschwingen der Aufheizung der Fahrgastzelle, wie es bei einer Zweipunktregelung und bei ungünstiger Auslegung des Wärmetauschers auftreten kann, vermieden wird. Dabei entfällt ein zusätzlicher regeltechnischer Aufwand, wie er bei einer analogen Verstellung des Öffnungsquerschnitts des Ventils h nötig wäre. Dieses vfird lediglich in einfacher und funktionssicherer Weise entweder ganz geöffnet oder ganz geschlossen. Der Vorteil besteht weiterhin darin, daß der Leistungsbedarf für die Verstellung geringer und die Regelung genauer und schneller ist als bei einer kontinuierlichen Verstellung, die erheblichen Hystereseeinflüssen ausgesetzt ist. Darüber hinaus bietet sich auch der Vorteil einer schnellen. Aufheizung der Fahrgastzelle aus dem kalten Zustand heraus.
Sobald die Ausgangsspannung am Differentialverstärker größer als die maximale Amplitude der Dreiecksspannung wird, bleibt das Magnetventil 1J geschlossen und der Heizwärmetauscher 3 abgeschaltet. Tritt jedoch dann wegen einer hohen Außentemperatur eine weitere Temperatursteigerung auf, so muß die Fahrgastzelle gekühlt werden. Der Schwellwertschalter 25 ist deshalb auf eine Schwellspannung ausgelegt, die knapp oberhalb
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der maximalen Dreiecksspannung oder im Bereich der obersten Dreiecksspannung liegt. Erreicht die Ausgangsspannung am Differenzverstärker diese Höhe, so wird über die Magnetkupplung ll\ die Kälteerzeugungsanlage 11 zugeschaltet und der Kühlwärmetauscher 10 mit Kältemittel versorgt. Der Schwellwertschalter 25 besitzt eine Hysterese, so daß die Kälteerzeugungsanlage erst bei einer niedrigeren Temperatur wieder abgeschaltet wird. Der Schwellwertschalter 25 stellt somit einen Zweipunktregeler für die Kälteerseugungsanlage dar. Wegen der Hysterese des Schwellwertschalters und auch der der Kälteerzeugungsanlage käme es bei nicht vorhandener Heizungsregelung zu einer starken Welligkeit des Innenraumtemperaturverlaufes mit stärkerem Einschwingen in den proportionalen Regelbereich. Sinkt nun die Ausgangsspannung am Differenzverstärker 21 soweit ab, daß sie in den Proportionalbereich, d.h. in den Spannungsbereich der Dreiecksspannung gelangt, so wird entsprechend dieser Spannung über den Heizwärmetauscher 3 die Zufuhr im Kühlwärmetauscher gekühlte Luft feinfühlig und schnell nachgeheizt, so daß es zu keinen wesentlichen Temperaturschwankungen mehr kommt. Die Ungenauigkeit der Kühlung mit Hilfe eines Zweipunktreglers wird somit durch eine korrigierende zusätzliche Beheizung mit Hilfe einer die Heizleistung genau regelnden Einrichtung ausgeglichen.
Die Genauigkeit der Regelung wird u.a. dadurch bewirkt, daß die Temperaturfühler 18 und 19 eine unterschiedliche Wertigkeit haben. Da sich die Innenraumtemperaturen gegenüber der Temperatur am Heizwärmetauscher nur langsam ändern, ist der Innenraumtemperaturfühler 18 so ausgebildet, daß er bei gleicher Temperaturänderung eine wesentlich größere Steuergröße als der Heizlufttemperaturfühler 19 erzeugt. Das Verhältnis der Wertigkeiten kann z.B. 1 :· 8 betragen. Die Summe der von beiden Temperaturfühlern erzeugten Steuergröße wird sodann dem Differenzverstärker 21 zugeführt. Die unterschiedliche Wertigkeit ist wesentlich für die Stabilität des Regelkreises. Wird der Heizlufttemperaturfühler 19 zu gering bewertet oder gar weggelassen, so wird der Innenraumtemperaturfühler 18 quasi allein wirksam, was zu einem instabilen Regelverhalten
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mit je nach Ausgestaltung der Heizeinrichtung stark periodischen Abweichungen vom Sollwert führt. Eine zu starke Bewertung des Heizlufttemperaturfühlers führt andererseits zu einer unzulässig großen statischen Regelabweichung, wenn z.B. hohe Temperaturen im Winter am Heizwärmetauscher 3 erforderlich sind. Durch die Addition der beiden Steuergrößen kommt es nämlich mit steigendem Sollwert zu einer relativen Verringerung der tatsächlich erzielten Innenraumtemperatur, weil die dort erfaßte Steuergröße immer schwächer durch die wegen der erforderlichen höheren Wärmetausehertemperatur steigende Steuergröße des Heizlufttemperaturfühlers 19 im Hinblick auf die Summe beider Steuergrößen ins Gewicht fällt. Es ist aus diesem Grund von Vorteil, die Wertigkeit des Heiz'lufttemperaturfühlers möglichst klein zu halten. Für die Genauigkeit der Innenraumtemperaturregler spielt ferner die geringe Trägheit des Innenraumtemperaturfühlers 18 eine Rolle, der vorzugsweise in eingangs beschriebener Art belüftet wird.
Als Temperaturfühler werden beispielsweise Siliziumdioden verwendet, bei denen eine unterschiedliche Wertigkeit dadurch erreicht werden kann, daß z.B. als Innenraumtemperaturfühler eine integrierte Dreifachdiode und als Heizlufttemperaturfühler eine einfache Diode verwendet wird. Natürlich können auch andere wärmeempfindliche Elemente verwendet werden.
Für die Genauigkeit der Regelung mußte ferner die Ansprechgeschwindigkeit des Heizlufttemperaturfühlers sehr groß sein, damit seine Wertigkeit voll für die Regelung zur Geltung kommt. Die Ansprechzeit des Heizlufttemperaturfühlers muß insbesondere kleiner sein als die Periodendauer der Impulsfrequenz, mit der das Schaltventil 4 angesteuert wird, damit bei einer Störung bereits der Folgeimpuls eine genau angepaßte Impulsbreite erhält. Die Frequenz der Schaltventilbetätigung muß andererseits wieder größer sein als die Eigenfrequenz des Wärmetauschers, so daß der Heizmittelfluß nicht durch Schwingungen des Heizmittelstromes unkontrollierbar beeinflußt wird.
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Bei einer solchen Einrichtung kann es bei hohen Außentemperaturen und insbesondere bei niedriger Fahrgeschwindigkeit vorkommen, daß der am Fahrzeug außen anstehende Staudruck nicht ausreicht, die notwendige Luftmenge durch den Kühlwärmetauscher 10 zu fördern, um die gewünschte Innenraumtemperatur zu erzielen. In diesem Fall kann in einer zusätzlichen Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Einrichtung ein Zusatzgebläse 15 vorgesehen werden mit steuerbarer Drehzahl. Zur Steuerung der Drehzahl des Gebläses 15 ist der Impulsgenerator 27 vorgesehen, der die Ausgangsspannung am Differenzverstärker 21 erfaßt und mit steigender Regelabweichung Impulse mit zunehmender Impulsbreite für den Betrieb des Gebläses 15 erzeugt. Auf diese Weise kann die Drehzahl des Gebläses kontinuierlich bis zu einer maximalen Drehzahl, bei der am Impulsgenerator eine Sättigurigsdauerspannung auftritt, gesteigert werden. Diese Spannung kann auch einer Grundspeisespannung des elektrischen Gebläses 15 überlagert werden. In diesem Fall wird das Gebläse 15 bereits mit einer Mindestdrehzahl betrieben, wenn am Ausgang des Impulsgenerator 27 keine zusätzliche Spannung abgegeben wird. Mit Hilfe dieser Grunddrehzahl des Gebläses können z.B. Strömungswiderstände in den Luftführungen ausgeglichen werden.
Parallel zu dem Schwellwertschalter 25 können auch weitere Schwellwertschalter mit unterschiedlichem Schwellwert vorgesehen werden. In besonders vorteilhafter Weise können dann mit solchen Schwellwertschalter 25' Stellmagnete 35 oder Stellmotoren angesteuert werden, die Luftklappen 36 in den Luftführungen betätigen. Bei solchen Luftklappen kann es sich einerseits um Luftklappen handeln, mit denen bei extremen Verhältnissen nur noch ein bestimmter Anteil von Außenluft in das Fahrzeuginnere geleitet wird oder dieser Zustrom ganz ' unterbrochen wird. Dies ist vorteilhaft bei sehr hohen und bei sehr niedrigen Außentemperaturen und ermöglicht es, die Leistung der Heiz- und insbesondere der Kühleinrichtung möglichst klein zu halten. Es können aber auch ferner Luftklappen betätigt werden, mit denen die Austrittsstelle der erwärmten
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oder der gekühlten Luft steuern. Dies trägt wesentlich zum Komfort der Beheizung bei und ermöglicht eine unter den jeweiligen Bedingungen jeweils gewünschte Temperaturverteilung.
Vorteilhaft wirkt sich auf das Regelverhalten die Verwendung eines pneumatisch betätigten Ventils k aus. Bei solchen bekannten Ventilen wird mit Hilfe eines Elektromagneten und eines von diesem betätigten Ventilglieds die Verbindungsleitung einer Membrandose zu einer Unterdruckquelle und eine Verbindungsleitung zur Umgebungsluft wechselweise bei getakteter Ansteuerung des Elektromagneten geöffnet bzw. geschlossen. In der Unterdruckdose herrscht also abwechselnd Überdruck oder Unterdruck, so daß das Ventil über die Stellmembran in der Unterdruckdose getaktet betätigt wird. Ein solches Ventil arbeitet wegen seiner nahezu hysteresefreien und reibungsarmen Verstellung sehr funktionsgenau.
Eine weitere Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Einrichtung besteht gemäß Fig. 1 darin, daß der Eingang des spannungsgesteuerten Impulsgenerators 27 mit dem Heizlufttemperaturfühler 19 über die Leitung 38, die in diesem Fall als Variante der Ausführung gestrichelt gezeichnet wurde, verbunden ist. Durch diese Maßnahme wird das elektrische Gebläse 15 sowohl in Abhängigkeit der Regelabweichung bzw. der Ausgangsspannung am Differenzverstärker 21 und in Abhängigkeit vom Heiztemperaturfühler 19 gesteuert. Tatsächlich wird der Einfluß des Heiztemperaturfühlers 19 durch diese Schaltweise wieder eliminiert. Die bei großer Regelabweichung notwendige Erhöhung der Drehzahl des Gebläses 15 folgt somit schneller den Veränderungen der Innenraumteinperatur. Es wird also bei hoher Regelabweichung ein notwendiger schneller Ausgleich des Temperaturdefizits durch entsprechende Steuerung des Gebläses 15 erzielt.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach· Fig. 3 handelt es sich im wesentlichen um ein abgewandeltes Ausführungsbeispiel nach Fig. 1. Gleiche Teile sind deshalb mit gleichen Bezugszeichen versehen. Auf die entsprechende Beschreibung im vorstehenden Text wird verwiesen7 09886/0027
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Abweichend vom Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 ist hi4P 4.w U der Verbindung zwischen dem Komparator 23 und der Magnetwicklung 6 des Schaltventils 1I ein logisches Verknüpfungsglied in Form eines Und-Gatters 60 eingefügt. Zwischen dem Gatter 60 und dem Schaltventil kann auch noch eine Leistungsstufe geschaltet sein. Der andere Eingang des Und-Gatters ist mit dem Ausgang eines Schwellwertschalters 6l verbunden, der aus einem Operationsverstärker besteht, dessen einer Eingang mit dem Sollwertgeber 11 und dessen anderer Eingang mit dem Innenraumteinperaturfühler 15 verbunden ist.
Mit dieser zusätzlichen Einrichtung wird erreicht, daß die Magnetwicklung 3 des Schaltventils H nur dann in Schließrichtung vom Ausgangssignal des Komparators 23 über das Und-Gatter 60 angesteuert werden kann, wenn am Ausgang des Schwellwertschalters 6l ein gleichartiges Signal anliegt. Dies ist dann der Fall, wenn die Innenraumtemperatur sich dem eingestellten Sollwert genähert hat und z.B. im Proportionalitätsbereich der Regeleinrichtung, d.h. die Ausgangsspannung am Differenzverstärker 21 im Bereich der Dreiecksspannung liegt. Dazu wird vom Schwellwertschalter 6l die Steuergröße des Innenraumtemperaturfühlers, der bei dieser Ausgestaltung direkt in Reihe mit dem Heizluft-, temperaturfühler .19 geschaltet ist, mit der Steuergröße des Sollwertgebers 11 verglichen. Solange die Innenraumtemperatur unterhalb der so definierten Temperatur bleibt, ist das Schaltventil *} ständig geöffnet. Erst wenn der Schwell- ■", wert überschritten wird, gelangt das vollständige Ausgangssignal des Komparators 23 auf das Schaltventil.
Durch diese Einrichtung wird zusätzlich gewährleistet, daß bei noch kalter Fahrgastzelle die gesamte zur Verfügung stehende Wärmemenge dem Heizwärmetauscher 3 zugeführt wird und damit ein von der Regelung unbeeinflußtes schnelles Aufheizen erzielt wird.
Die hier beschriebene Einrichtung zur Regelung der Temperatur im Innenraum eines Kraftfahrzeuges hat den wesentlichen Vorteil, daß mit geringem Aufwand eine genaue und funktions-
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sichere Regelung der Beheizung der Fahrgastzelle möglich ist und daß ferner bei hohen Außentemperaturen ein energeisparender Betrieb mit Hilfe nur einer zusätzlichen Zweipunktregelung der Kälteleistung bei dennoch hoher Regelgüte erzielt wird.
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Claims (1)

  1. ( 1.!Einrichtung zum Regeln der Temperatur des Innenraumes eines Kraftfahrzeuges mit einem Kühlwärmetauscher (Verdampfer) und einem im Luftstrom nachgeschalteten Heizwärmetauscher, in dessen Heizmittelversorgungsleitung ein Stellglied angeordnet ist, dessen Stellantrieb von einer mit einem Innenraumtemperaturfühler und einem Sollwertgeber verbundenen Regeleinrichtung steuerbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Stellantrieb (6) von der Regeleinrichtung (7) getaktet entsprechend der Abweichung der addierten Steuergrößen des Innenraum- und eines Heizlufttemperaturfühlers (19) von der Steuergröße des Sollwertgebers (17) ansteuerbar ist, bei denen der Wert der Steuergrößenänderung pro Temperatureinheit des Innenraumtemperaturfühlers (18) wesentlich größer als der des Heizlufttemperaturfühlers (19) ist, und daß der Kühlinitteldurchfluß durch den Kühlwärmetauscher (10) von der Regeleinrichtung entsprechend der Abweichung der addierten Steuergrößen des Innenraum- und des Heizlufttemperaturfühlers von der Steuergröße des Sollwertgebers zu- oder abschaltbar ist.
    2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansprechzeit des Heizlufttemperaturfühlers (19) wesentlich geringer ist als die des Innenraumtemperaturfühlers.
    3· Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellglied-ein im Heizungszulauf (1) angeordnetes Schaltventil (1O ist, dessen Stellantrieb (6)
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    263Α015
    von der Regeleinrichtung (7) mit Impulsen fester Frequenz und variabler Impuslbreite steuerbar ist.
    k. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansprechzeit auf eine Temperaturänderung beim Heizlufttemperaturfühler geringer ist als die Periode der Impulsfolge.
    5. Einrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenraumtemperaturfühler (18) an der Mündung eines Rohres (29) angebracht ist, durch das mittels einer Luftfördervorrichtung Innenraumluft transportiert wird.
    6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (29) über eine Drosselbohrung (30) mit dem Saugrohr (31) der als Luftfördervorrichtung dienenden Brennkraftmaschine verbunden ist.
    7. Einrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Regeleinrichtung einen Differenzverstärker (21) des Signals der Temperaturfühler (18, 19) und des Sollwerts (11) und der Ausgang des Differenzverstärkers mit einem Komparator (23) verbunden ist, dessen zweiter Eingang mit dem Ausgang eines Generators (2*0 einer mit fester Frequenz verlaufenden Dreiecksspannung liegt und an dessen mit dem Stellantrieb (6) verbundenen Ausgang Rechteckimpulse mit der Frequenz des Dreiecksspannungsverlaufs und einer impulsbreite entsprechend dem Ausgangssignal des Differenzverstärkers (21) abgebbar ^^ Q g / q Q 2 7
    - 17 -
    3 3 2 >
    6 263A015
    8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang des Differenzverstärkers (21) mit wenigstens einem Schwellwertschalter (25j 25') zur Ansteuerung einer Zusatzeinrichtung verbunden ist.
    9. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß als Zusatzeinrichtung eine Schaltvorrichtung (14) der Kälteerzeugungsanlage (11) vorgesehen ist.
    10. Einrichtung nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß als Zusatzeinrichtung eine Schaltvorrichtung (25') für wenigstens eine Luftführungsklappe (36) vorgesehen ist.
    11. Einrichtung nach einem der. vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang des Differenzverstärkers (21) mit einem spannungsgesteuerten Impulsgenerator (27) verbunden ist, dessen Ausgang mit einem dem Kühlwärmetauscher (10) vorgeschalteten elektrischen Gebläse (15) verbunden ist.
    12. Einrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Impulsgenerator (27) mit dem Heizlufttemperaturfühler verbunden ist.
    13. Einrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Regeleinrichtung über einen eine bestimmte Mindestinnenraumtemperatur erfassenden Schwellwertschalter (61) im Sinne einer ständigen Aufsteuerung des Schaltventils (H) beeinflußbar ist. ^- ■
    709886/0027
    - I/ - 3 j 2
    l4. Einrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Ausgang der Regeleinrichtung und dem Schaltventil ('■!) ein logisches Verknüpfungsglied (ein Und-Gatter 60) geschaltet ist, dessen zweiter Eingang am Ausgang eines die Steuergröße des Innenraumtemperaturfühlers (18) und des Sollwertgebers (17) erfassenden Schwellwertschalters (6l) liegt.
    709886/002?
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