DE3302322A1 - Klimaanlage fuer kraftfahrzeuge - Google Patents
Klimaanlage fuer kraftfahrzeugeInfo
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Description
Daimler-Benz Aktiengesellschaft -3- - Daim 14 253/4
Stuttgart-üntertürkheim
Klimaanlage für Kraftfahrzeuge
Die Erfindung betrifft eine Klimaanlage für Kraftfahrzeuge, mit der eine einstellbare Temperatur im Innenraum eines Kraftfahrzeugs
unabhängig von sich ändernden Bedingungen konstant gehalten wird, mit einer aus einem Kompressor und einem Verdampfer bestehenden
Kälteanlage und einer hinter dieser Kälteanlage angeordneten geregelten Heizeinrichtung, wobei diese Heizeinrichtung in Abhängigkeit
von der Innenraumtemperatur des Kraftfahrzeugs, von der Außentemperatur,
von der Solltemperatur und von einer Rückführung, z.B. einem Wärmetauscherfühler, geregelt wird und der Kompressor der
Kälteanlage in Abhängigkeit von der Innenraumtemperatur, der Außentemperatur, der Solltemperatur und einer weiteren Rückführgröße,
z.B. der Verdampfertemperatur, ein- oder ausgeschaltet wird, mit einer zuschaltbaren Gegenheizeinrichtung und einer Vorrichtung,
die beim Zuschalten der Gegenheizeinrichtung die Heizungsregelung mit einer zusätzlichen, eine Anhebung der Kraftfahrzeug-Innentemperatur
bewirkenden Führungsgröße beaufschlagt.
Eine derartige Klimaanlage wird z.B. in der DE-OS 29 52 210 beschrieben.
Die grundsätzliche Anordnung einer aus einer Kälteanlage mit Kompressor und.Verdampfer sowie einer Heizeinrichtung bestehenden
Klimaanlage, bei der weiterhin Mittel zur Regelung der Heizeinrichtung und zum Ein- und Ausschalten des Kompressors der
Kälteanlage vorgesehen sind, ist aus dieser Druckschrift bekannt. Zur Trocknung der Luft im Innenraum eines Kraftfahrzeuges kann dabei
eine Gegenheizeinrichtung vorgesehen sein, die ein.Einschalten des Kompressors unabhängig vom.Betriebszustand der Klimaanlage bewirkt.
Die in der zugeführten feuchten Luft enthaltene Flüssigkeit schlägt sich dabei auf den VerdampferlameIlen nieder.
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'-4- * baim 14 253/4
Das Einschalten des Kompressors bei der Aktivierung der Gegenheizeinrichtung
bewirkt jedoch zumindest dann, wenn die Kühlanlage nicht schon vorher eingeschaltet war, durch die Zuführung kühlerer
Luft eine Absenkung der Innenraumtemperatur. Da die üblicherweise zum Regeln der Heizeinrichtung verwendeten Proportionalregler eine
Regeldifferenz zur Abgabe eines Ausgangssignals benötigen, kann die
durch das Zuschalten des Kompressors bewirkte Temperaturabsenkung nicht voll ausgeregelt werden. Je nach Proportionalbereich liegt
die bleibende Regeldifferenz bei etwa 2° bis 4 C, bei modernen Reglern mit großem Proportionalbereich sogar in der Größenordnung
bis 8°C. Daher sieht die DE-OS 29 52 210 eine Umschaltung des Sollwertstellers
vor, die gleichzeitig mit dem Einschalten der Gegenheizeinrichtung erfolgt. Diese Umschaltung des Sollwertstellers bewirkt
eine Anhebung der Innenraumtemperatur um einen mittleren Wert, der so gewählt ist, daß die durch das Einschalten des Kompressors
bewirkte Temperaturabsenkung in etwa kompensiert wird.
Nachteilig dabei ist jedoch, daß diese mittlere Temperp.turanhebung
nur für einen bestimmten Betriebszustand der Klimaanlage exakt ist. In anderen Betriebszuständen ist die Temperaturanhebung, d'.e immer
um einen konstanten Wert erfolgt, zu groß bzw. zu klein, wodurch die durch das Einschalten des Kompressors bewirkte Temperaturabsenkung
nicht vollständig oder zu stark ausgeregelt wird. Ein weiterer Nachteil der bekannten Temperaturanhebung besteht darin, daß
sie auch dann wirksam wird, wenn die Kälteanlage schon in "voll Kühlen" arbeitet. Das Aktivieren der Gegenheizeinrichtung ändert
in diesem Fall den Betriebszustand der Kälteanlage nicht, da der Kompressor bereits lief. Dadurch kommt es zu keiner Temperaturabsenkung
im Innenraum des Kraftfahrzeugs. Dennoch wird die Temperaturanhebung aktiviert, was zu einem positiven Temperatursprung um
den Wert dieser Temperaturanhebung führt. Dasselbe Problem ergibt sich, wenn die Außentemperatur^ C unterschritten hat. Das Einschalten
des Kompressors bewirkt in diesem Fall ebenfalls keine Temperaturabsenkung und die fest eingestellte Temperaturanhebung
führt zu einem nach oben gerichteten Sprung der Innenraunvtemperatur
des Fahrzeugs.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Klimaanlage der eingangs genannten Art zu schaffen, die die genannten Nachteile vermeidet.
Insbesondere soll die Temperaturanhebung nicht um einen festen Mittelwert erfolgen, sondern dem jeweiligen Betriebszustand der
Klimaanlage angepaßt sein und nur dann auf den Heizungsregler wirken, wenn weder die Kälteanlage in "voll Kühlen" arbeitete
noch die Außentemperatur O0C unterschritten hat.
Diese Aufgabe "wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Größe
der Anhebung der Innentemperatur von der Außentemperatur abhängig ist. Durch diese Maßnahme kann erreicht werden, daß die durch das
Einschalten des Kompressors beim Aktivieren der Gegenheizeinrichtung hervorgerufene Temperaturabsenkung, die von der Außentemperatur
abhängig ist, durch eine ebenfalls von der Außentemperatur abhängige und der genannten Absenkung genau entsprechende Temperaturanhebung
kompensiert wird. Es wird also unabhängig vom Betriebszustand der Klimaanlage eine exakte Ausregelung des beim Einschalten
der Gegenheizanlage hervorgerufenen Temperatursprungs erzielt.
Günstig ist es, die zusätzliche Führungsgröße, mit der beim Zuschalten
der Gegenheizeinrichtung die Heizungsregelung beaufschlagt wird und die die Temperaturanhebung im Kraftfahrzeug-Innenraum bewirkt,
mit dem Meßwert des Außentemperaturfühlers additiv zu verknüpfen. Handelt es sich bei der Regelung um einen elektrischen
Schaltkreis, so kann diese additive Verknüpfung der zusätzlichen Führungsgröße mit dem Meßwert des Außentemperaturfühlers vorteilhaft
als ein Widerstandsnetzwerk ausgebildet sein. Diese Ausgestaltung ermöglicht eine einfache Lösung unter Verwendung preiswerter
Bauelemente.
In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen werden,
die Heizungsregelung nur dann mit der zusätzlichen Führungsgröße zu beaufschlagen, wenn die Kälteanlage zum Zeitpunkt des Zuschal
tens der Gegenheizeinrichtung nicht bereits auf "voll Kühlen" lief. Mit dieser Maßnahme ist es möglich, einen Temperatursprung
nach oben zu verhindern. Da in diesem Fall das Zuschalten der
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Gegenheizeinrichtung keine Temperaturabsenkung bewirkt - der Kompressor
der Kälteanlage läuft ja bereits - würde eine Temperaturanhebung zu einer Erhöhung der Kraftfahrzeuginnentemperatur führen·.
Diese Funktion kann z.B. als logische Schaltung ausgebildet sein. Eine vorteilhafte Ausgestaltung sieht dazu einen Operationsverstärker,
zwei Widerstandsnetzwerke und zwei Dioden vor. Der Operationsverstärker kann als Komparator beschaltet sein, wobei der
Meßwert des Außentemperaturfühlers nur dann über eine Diode mit
der zusätzlichen Führungsgröße beaufschlagt wird, wenn die Gegenheizeinrichtung aktiviert und die Kälteanlage abgeschaltet oder im
geregelten Kühlbetrieb befindlich ist.
Besonders vorteilhaft ist es weiterhin, wenn die Heizungsregelung von einer Logik nur dann mit der eine Temperaturanhebung hervor rufenden
zusätzlichen Führungsgröße beaufschlagt wird, wenn die Außentemperatur über 0° C liegt. Eine Temperaturanhebung würde
dann, da das Einschalten des Kompressors zu keiner Verminderung der Temperatur der zugeführten Luft führt, einen nach oben gerichteten
Sprung der Kraftfahrzeug-Innenraumtemperatur zur Fo'-ge haben.
Es ist günstig, diese Logik in einer elektrischen Schaltung als Widerstandsnetzwerk mit einer Diode auszubilden. Diese Lösung
zeichnet sich durch Einfachheit und Preisgünstigkeit aus.
Weitere Merkmale und Vorteile ergeben sich aus den Unteransprüchen
sowie der. nachfolgenden Beschreibung der Zeichnung, in der eine bevorzugte Ausfuhrungsform der Erfindung dargestellt ist. Es zeigen:
Fig. 1 das vereinfachte Blockschaltbild einer bekannten Klimaanlage,
an der die Aufgabenstellung der Erfindung er läutert wird und bei der verschiedene Einzelteile weggelassen
oder nur schematisch und vereinfacht dargestellt sind,
Fig. 2 das Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Klimaanlage und
"-7-" '" Daim 14 253/4
Fig. 3 eine Ausführungsform dieses Blockschaltbildes als
elektrische Schaltung.
Eine bekannte Klimaanlage ist in der Fig. 1 als Ganzes mit 1 bezeichnet und besteht im wesentlichen aus einem Kompressor 2,
einem Verdampfer 3 und einer Heizeinrichtung 4. Die Einzelheiten dieser Anlage, wie z.B. der zur Kühlanlage gehörende Kondensator,
sind in dieser Darstellung aus Gründen der Übersichtlichkeit weggelassen. Frisch- oder Umluft wird in Richtung des
Pfeiles A durch die aus Kompressor und Verdampfer bestehende Kälteanlage sowie die Heizeinrichtung geführt und dann dem Fahrzeug-Innenraum
zugeleitet. Eine Regeleinrichtung 5 kann über einen Schalter 6 den Kompressor der Kälteanlage einschalten und
über einen Schalter 7 die Heizeinrichtung. Dieser Schalter 7 wurde aus Gründen der einfacheren Darstellung anstelle eines
Regelgliedes, das eine stufenlose Regelung der Heizeinrichtung ermöglicht,, eingezeichnet. Die Regeleinrichtung 5 empfängt die
Signale eines Innenraum-Temperaturfühlers 8 und eines Außen temperaturfühler
9 sowie über einen Schalter 10 das Signal zum Aktivieren der Gegenheizeinrichtung. Auch hier wurden aus Darstellungsgründen
die Zuführungen weiterer Signale, z.B. das Signal des Sollwertstellers oder die für die Heizung bzw. Kühlung erforderlichen
Rückführungen, weggelassen.
Anhand der Fig. 1 sollen nunmehr Arbeitsweise und Nachteile einer bekannten, mit einer Gegenheizeinrichtung versehenen Klimaanlage j
dargestellt werden. Zunächst sei der Fall betrachtet, daß die Außentemperatur 20° C beträgt und die Innenraumtemperatur 25° C
und daß die Regeleinrichtung 5 diese Werte über die entsprechenden Fühler 8 und 9 erfaßt. Bei diesen Temperaturverhältnissen ist weder
die Aktivierung der Kälteanlage noch die Aktivierung der Heizeinrichtung erforderlich. Die Schalter 6 und 7 sind also geöffnet.
Empfängt die Regeleinrichtung 5 nun über den Schalter 10 das Signal
zum Aktivieren der Gegenheizeinrichtung, so schließt sie den } Schalter 6, was zu einem Anlaufen des Kompressors 2 und damit zu j
einer Trocknung der Luft durch Flüssigkeitsniederschlag an den j Lamellen des Verdampfers 3 führt. Da die Heizeinrichtung 4 nicht i
-8-
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aktiviert ist, gelangt-kältere Luft in den Innenraum des Kraftfahrzeugs.
Die Regeleinrichtung 5 kann die Heizeinrichtung 4
über den Schalter 7 jedoch erst dann aktivieren, wenn eine Regelabweichung vorliegt. In diesem Fall kann die Innenraumtemperatur um etwa 2° C bis 4° C gegenüber dem Sollwert abweichen. Das Einschalten der Gegenheizeinrichtung bewirkt damit eine Temperaturabsenkung im Fahrzeuginnenraum. Daher sind in der Regeleinrichtung 5 Mittel vorgesehen, die beim Einschalten der Gegenheizeinrichtung bzw. der Aktivierung des Kompressors 2 die Innenraumtemperatur um einen festen Mittelwert, z.B. 2° C anheben.
über den Schalter 7 jedoch erst dann aktivieren, wenn eine Regelabweichung vorliegt. In diesem Fall kann die Innenraumtemperatur um etwa 2° C bis 4° C gegenüber dem Sollwert abweichen. Das Einschalten der Gegenheizeinrichtung bewirkt damit eine Temperaturabsenkung im Fahrzeuginnenraum. Daher sind in der Regeleinrichtung 5 Mittel vorgesehen, die beim Einschalten der Gegenheizeinrichtung bzw. der Aktivierung des Kompressors 2 die Innenraumtemperatur um einen festen Mittelwert, z.B. 2° C anheben.
In dem geschilderten Fall kann durch eine entsprechende Wahl der Temperaturanhebung eine vollständige Kompensation der durch das
Aktivieren der Gegenheizeinrichtung entstandenen Temperaturabsenkung erreicht werden. Dieser Wert der Temperaturanhebung kann jedoch nicht für jeden Betriebszustand der Kälteanlage richtig
sein, wie folgende Überlegung beweist:
Aktivieren der Gegenheizeinrichtung entstandenen Temperaturabsenkung erreicht werden. Dieser Wert der Temperaturanhebung kann jedoch nicht für jeden Betriebszustand der Kälteanlage richtig
sein, wie folgende Überlegung beweist:
Die Innenraumtemperatur betrage wiederum 25° C, die Außentemperatur
nun 10° C. In diesem Fall wird die Regeleinrichtung 5 über den
Schalter 7 die Heizeinrichtung 4 aktivieren. Wird nun über den
Schalter 10 die Gegenheizeinrichtung zugeschaltet, so wird die in Richtung des Pfeiles A zuströmende Außen- bzw. Umluft nach Aktivierung des Kompressors 2 über den Schalter 6 zwar abgekühlt, da die Heizeinrichtung 4 jedoch ebenfalls in Betrieb ist, wird die
Luft nicht so stark abgekühlt wie in dem ersten beschriebenen Fall, wo eine Außentemperatur von 20° C vorausgesetzt wurde. Die hervorgerufene Temperaturabsenkung wird also geringer sein, z.B. 1° C. Da die reglerseitig vorgesehene feste Temperaturanhebung jedoch weiterhin auf 2° C eingestellt ist, wird effektiv eine Anhebung der Fahrzeug-Innenraumtemperaturbewirkt. Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine variable und dem jeweiligen Betriebszustand der Klimaanlage angepaßte Temperaturanhebung zu ermöglichen, was eine vollständige Kompensation des beim Zuschalten der Gegenheizanlage ausgelösten Temperatursprungs ermöglicht.
Schalter 7 die Heizeinrichtung 4 aktivieren. Wird nun über den
Schalter 10 die Gegenheizeinrichtung zugeschaltet, so wird die in Richtung des Pfeiles A zuströmende Außen- bzw. Umluft nach Aktivierung des Kompressors 2 über den Schalter 6 zwar abgekühlt, da die Heizeinrichtung 4 jedoch ebenfalls in Betrieb ist, wird die
Luft nicht so stark abgekühlt wie in dem ersten beschriebenen Fall, wo eine Außentemperatur von 20° C vorausgesetzt wurde. Die hervorgerufene Temperaturabsenkung wird also geringer sein, z.B. 1° C. Da die reglerseitig vorgesehene feste Temperaturanhebung jedoch weiterhin auf 2° C eingestellt ist, wird effektiv eine Anhebung der Fahrzeug-Innenraumtemperaturbewirkt. Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine variable und dem jeweiligen Betriebszustand der Klimaanlage angepaßte Temperaturanhebung zu ermöglichen, was eine vollständige Kompensation des beim Zuschalten der Gegenheizanlage ausgelösten Temperatursprungs ermöglicht.
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In einem anderen denkbaren Fall betrage die Innenraumtemperatur 25 C und die Außentemperatur 3O°C. Die Regeleinrichtung 5 wird
in diesem Fall über den Schalter 6 den Kompressor 2 der Kälteanlage einschalten. Wird nun über den Schalter 10 der Befehl zum
Gegenheizen gegeben, so verändert sich die Temperatur der dem Innenraum zugeführten Luft überhaupt nicht, da der Kompressor 2
ja bereits lief. Trotzdem wird die Temperaturanhebung um einen festen Wert ausgelöst, was unter Zugrundelegung der genannten
Zahlenbeispiele zu einer Erhöhung der Innenraumtemperatur um 2°C führt. Auch dieser Temperatursprung soll durch eine erfindungsgemäße
Klimaanlage verhindert werden.
Ähnliche Verhältnisse liegen vor, wenn die Innenraumtemperatur 25°C und die Außentemperatur -5 C betragen. Eine Aktivierung der
Gegenheizeinrichtung hat in diesem Fall keine Abkühlung der Zuluft zur Folge, da die Verdampfertemperatur nicht unter 00C sinken kann.
Auch in diesem Fall wird daher durch die Aktivierung der Temperaturanhebung eine um z.B. 2°C zu hohe Kraftfahrzeug-Innenraumtemperatur
hervorgerufen. Dieses Verhalten soll durch eine erfindungsgemäße Klimaanlage verhindert werden.
Das Blockschaltbild einer nun vollständig gezeichneten Regeleinrichtung
5 einer erfindungsgemäßen Klimaanlage ist in Fig. 2 dargestellt. Diese Regeleinrichtung empfängt die Signale verschiedener
Meßfühler, insbesondere des Innenraumtemperaturfühlers 8, des Außentemperaturfühlers 9, des Sollwertstellers 11, das Signal einer
der Heizungsregelung zugeordneten Rückführung 12, die z.B. als Wärmetauscherfühler oder Mischklappensensor ausgebildet sein kann,
und das Signal einer der Kälteanlage zugeordneten Rückführung 13,
die z.B. ein Verdampferfühler sein kann, über einen Kontakt 14 kann
außerdem der Befehl "Gegenheizeinrichtung einschalten" empfangen werden.
In dem Summierer 15 wird das Signal des Außentemperaturfühlers 9
zu dem Ausgangssignal eines noch zu beschreibenden Und-Gatters
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addiert. Das Ausgangssignal dieses Summierers 15 gelangt auf den Eingang eines weiteren Summierers 17 und wird dort zu den vom
Innenraumtemperaturfühler 8 und vom Sollwertsteller 11 ermittelten
Signalen addiert. Das Ausgangssignal dieses Summierers wird einerseits dem Eingang eines Summierers 18 zugeführt, wo es zu dem Wert
einer dem Heizkreis zugeordneten Rückführung 12, z.B. eines Wärmetauscherfühlers,
addiert wird und wobei der Ausgang dieses Summierers 18 über einen Kontakt 19 die Heizeinrichtung 4 beaufschlagt,
z.B. in Form eines hier nicht gezeigten Wasserventils; andererseits ist das Ausgangssignal des Summierers 17 auch auf den Eingang eines
Summierers 20 geführt, wo es zu dem Meßwert einer der Kälteanlage zugeordneten Rückführung 13/ z.B. eines Verdampferfühlers, addiert
wird. Der Ausgang des Summierers 20 ist über einen Schmitt-Trigger 21 auf ein Oder-Gatter 22 und von dort auf den Kontakt 24 geführt,
wobei ein logisches "1"-Signal an dem Kontakt 24 eine Aktivierung des Kompressors 2 auslöst. Zwischen dem Oder-Gatter.22 und dem
Kontakt 24 kann ein gestrichelt eingezeichnetes Und-Gatter 23 vorgesehen werden, wobei der zweite Eingang dieses Und-Gatters mit
einer hier nicht weiter gezeigten .Logik 25 verbunden sein kann, die den Kompressor bei einer Verdampfertemperatur von weniger als
00C abschaltet, um eine Vereisung der Verdampferlamellen zu verhindern
(Vereisungsschutzschaltung). Das Anliegen eines logischen "1"-Signals am Ausgang des Kältereglers, also hinter dem Schmitt-Trigger
21, bedeutet in diesem Fall also nicht unbedingt, daß der Kompressor auch wirklich eingeschaltet wird. Das Anliegen dieses
Signals bzw. das Anliegen-Bleiben auch nach Aktivierung der Gegenheizeinrichtung
bedeutet jedoch in jedem Fall, daß die Kälteanlage auf "voll Kühlen" arbeitet. Daher ist dieses Signal über einen Inverter
26 auf den Eingang des Und-Gatters 16 geführt, wobei der
Ausgang dieses ünd-Gatters in der schon beschriebenen Weise mit dem Summierer 15 verbunden ist. Der zweite Eingang des Und-Gatters
16 ist mit dem Kontakt 14 verbunden, wobei ein an diesem Kontakt anliegendes logisches "1"-Signal den Befehl zum Aktivieren der
Gegenhe'izeinrichtung beinhaltet. Dieser Kontakt 14 ist außerdem
noch mit dem zweiten Eingang des Oder-Gatters 22 verbunden.
üaim 14 253/4
Die Schaltung hat nun folgende Funktionsweise:
über die Summierer 15, 17 und 18 wird die Heizeinrichtung 4
geregelt, während über die Summierer 15, 17 und 20,den Schmitt-Trigger
21 und die nachfolgenden logischen Glieder 22 und 23 der Kompressor der Kälteanlage ein- und ausgeschaltet wird. Solange
die Gegenheizanlage nicht aktiviert ist, liegt am Kontakt 14 und damit an den entsprechenden Eingängen des Und-Gatters 16
und des Oder-Gatters 22 ein logisches "O"-Signal, wodurch dieser Schaltungszweig nicht aktiv ist. Auch am Ausgang des Und-Gatters
16 bzw. an dem entsprechenden Eingang, des Summierers 15 liegt in diesem Fall eine logische Null.
Wird nun die Gegenheizanlage zugeschaltet, d.h. an den Kontakt ein logisches "1"-Signal gelegt, "so führt dies über das Oder-Gatter
22 unabhängig davon, ob am Ausgang des Schmitt-Triggers ein logisches "1"-Signal anliegt, zu einem Einschalten des Kompressors
2, falls dieses Einschalten nicht von der Vereisungsschutzschaltung 25 verhindert wird. Zugleich wird über das Und-Gatter
16 ein Korrekturwert auf den Summierer 15 gegeben, wenn am Ausgang des Schmitt-Triggers 21 kein logisches "1"-Signal anliegt,
die Kälteanlage also auf "voll Kühlen" arbeitet.
Die Verbindung zwischen dem Und-Gatter 16 und dem Summierer 15 ist dabei so ausgeführt, daß eine Summenbildung nur dann zustandekommt,
wenn der vom Außentemperaturfühler 9 gelieferte Meßwert eine Außentemperatur von mehr als 0° C anzeigt. Ist dies der Fall,
so wird über den Summierer 15 der Meßwert des Außentemperaturfühlers so beeinflußt, daß die beim Einschalten der Gegenheizeinrichtung
hervorgerufene Temperaturabsenkung gerade kompensiert wird. Wie bereits ausgeführt, tritt diese Temperaturkompensation jedoch nur
dann in Funktion, wenn die Kälteanlage nicht in "voll Kühlen" arbeitete, wenn also am Ausgang des Schmitt-Triggers 21 kein logisches
111"-Signal anliegt. Diese Funktion wird über den Inverter 26 und
das Und-Gatter 16 sichergestellt. Dabei spielt es keine. Rolle, ob
der Kompressor 2 auch tatsächlich eingeschaltet ist oder ob eine
-12-
"-Daim 14 253/4
Einschaltung durch die Vereisungsschutzschaltung 25 verhindert wird.
In Fig. 3 ist eine Ausführung des Blockschaltbildes nach Fig. 1 in Form einer elektrischen Schaltung dargestellt. Für die Ein und
Ausgänge der Regeleinrichtung 5 finden dabei dieselben Be zugszeichen Verwendung wie in der Fig. 2, so daß sie nicht näher
erläutert zu werden brauchen. Lediglich an zwei Punkten wurde die Darstellung der Eingänge ergänzt: An dem Kontakt 11 liegt
das Signal des Sollwertstellers an, der in diesem Ausführungsbeispiel als Potentiometer R1 ausgebildet ist. Ferner wird der
Befehl zum Einschalten der Gegenheizeinrichtung durch das Schließen eines Umschalters 26 erzeugt. Bei geöffnetem Umschalter ist
der Kontakt 14 über einen Widerstand R2 an Masse gelegt, wodurch
ein logisches "O"-Signal erzeugt und die Logik zur Aktivierung
der Gegenheizeinrichtung mit diesem Signal abgeschaltet wird. Bei Schließen des Umschalters 26 gelangt dagegen ein logisches "1"-Signal
von der mit einem Pluszeichen versehenen Versorgungsspannung an den Kontakt 14, wodurch die Gegenheizeinrichtung aktiviert
wird.
An einem Summierpunkt 27 werden die an den Widerständen R1 und R.
anliegenden Spannungen addiert. Dieser Summierpunkt entspricht dem Summierer 15 der Fig. 2. Ein weiterer Summierpunkt 28, der dem
Summierer 17 der Fig. 2 entspricht, addiert die an den Widerständen Rr, Rg und R7 abfallenden Spannungen. Dieses addierte Signal
gelangt über einen Widerstand Rg an einen als Spannungsfolger geschalteten
Operationsverstärker 29. Dieser Operationsverstärker hat lediglich die Aufgabe, eine Rückkopplung von dem nachfolgenden
Teil der Schaltung auf den Summierpunkt 28 zu verhindern bzw. den Ausgang dieses Summierpunkts niederohmig zu machen. Hinter dem
Operationsverstärker 29 ist ein weiterer Summierer, der dem Summierer 18 der Fig. 2 entspricht, in Form des Operationsverstärkers 30 angeordnet.
Dieser Operationsverstärker summiert über die Widerstände RR
und Rg das Ausgangssignal des Operationsverstärkers 29 bzw. den
Meßwert der dem Heizkre.is zugeordneten Rückkopplung 12, die z.B.
x copy
Λ ^Daim 14 253/4
als Wärmetauscherfühler oder Mischklappensensor ausgebildet sein j
kann. Ein Widerstand R10 dient zur Rückkopplung des Operationsverstärkers
30 auf seinen invertierenden Eingang, während der nicht-invertierende Eingang an einen von den Widerständen R...
und R12 gebildeten Spannungsteiler angeschlossen ist. Das Ausgangssignal
des Operationsverstärkers 30 kann nun direkt oder über eine weitere Schaltung zur Heizungsregelung, also z.B. zur
Steuerung eines Wasserventils, eingesetzt werden.
Der Kälteregelkreis wird von einem anderen Schaltungspfad gebildet.
An einem Summierpunkt 31, der dem Summierer 20 der Fig. 2
entspricht, werden die an den Widerständen R13 bzw. R.., abfallenden
Spannungen, die der Ausgangsspannung des Operationsverstärkers 29 bzw. dem Meßwert der der Kälteanlage zugeordneten Rückführung
13, die z.B. als Verdampferfühler ausgebildet sein kann, entsprechen,
addiert. Dieses Signal wird über einen Operationsverstärker 32, der mit den Widerständen R1c und R„ c als invertieren-
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der Verstärker beschaltet ist und mit seinem nichtinvertierenden
Eingang an einen von den Widerständen R17 und R18 gebildeten
Spannungsteiler angeschlossen ist, verstärkt. Der nachfolgende Operationsverstärker 33 ist mit den Widerständen R1 g und R20 sowie
den als Spannungsteiler geschalteten Widerständen R31 und R32 als
Schmitt-Trigger beschaltet. Dieser Schmitt-Trigger hat in der Fig. 2 das Bezugszeichen 21 und hält den Verdampfer auf der erforderlichen
Temperatur, um die Innenraumtemperatur auf den eingestellten Wert zu regeln. Das Oder-Gatter 22 sowie das Und-Gatter
23 und die Vereisungsschutzschaltung 25 sind in ihrer Ausführung nicht näher gezeigt und.entsprechen der Darstellung der Fig. 2.
Der Rückführpfad wird gebildet von einer Diode D1 sowie zwei als
Spannungsteiler geschalteten Widerständen R--, und R94* Über einen
weiteren Widerstand R35 kann das Kältereglersignal an den invertierenden
Eingang eines als Komparator geschalteten Operationsverstärkers 34 gelangen. Der nichtinvertierende Eingang dieses Operationsverstärkers
ist zwischen zwei als Spannungsteiler geschaltete
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Widerstände R26 und R„- angeschlossen, wobei dieser Spannungsteiler
nur dann auf ein von Null ungleiches Potential gelegt wird, wenn die Gegenheizeinrichtung aktiviert ist. Der Ausgang
des Operationsverstärkers 34 ist über eine Diode D2 und den
Widerstand R. in bereits beschriebener Weise an den Summierpunkt 27 angeschlossen.
Im geöffneten Zustand des Umschalters 26 liegt an dem aus den Widerständen R26 und R__ gebildeten Spannungsteiler und dadurch
auch an dem nichtinvertierenden Eingang des Operationsverstärkers 34 Null-Potential. An dem invertierenden Eingang dieses Operationsverstärkers
liegt dagegen eine positive Spannung, und zwar, wenn die Kälteanlage, d.h. der Operationsverstärker 33, 0 Volt oder
eine negative Spannung liefert, die an dem Widerstand R2. abfallende
Spannung, da die Diode D. in diesem Fall sperrt, bzw. die Ausgangsspannung
des Operationsverstärkers 33 abzüglich der Durchlaßspannung der Diode D., wenn dieser Operationsverstärker auch nach eingeschalteter
Gegenheizeinrichtung am Ausgang eine positive Spannung liefert, was dem Befehl "voll Kühlen" entspricht. Die Spannung
am invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 34 ist in beiden Fällen höher als die Spannung am nichtinvertierenden Eingang,
wodurch der Ausgang dieses Operationsverstärkers auf 0 Volt oder eine negative Spannung gezogen wird. Dadurch sperrt die Diode
D2, und der Summierpunkt 27 wird mit keiner zusätzlichen, eine
Temperaturanhebung hervorrufende Führungsgröße beaufschlagt.
Wird nun die Gegenheizeinrichtung durch das Schließen des Umschalters
26 aktiviert, so gelangt an das Oder-Gatter 22 bzw. an den Kontakt 24 ein logisches 1I"-Signal, was ein Einschalten des Kompressors
2 zur Folge hat. (Dieses Einschalten kann allerdings durch die Vereisungsschutzschaltung 25 und das Und-Gatter 23, falls diese
vorgesehen sind, verhindert werden.) Zugleich wird der Spannungsteiler R26' R27 m^ e^ner positiven Spannung versorgt. Die Widerstände
R„τ bis Rp^ sind so dimensioniert, daß die an dem Widerstand
R2^ abfallende Spannung kleiner ist als die an dem Widerstand R„7
abfallende Spannung,.solange die Diode D. sperrt. Ist also der
14 253/4
Kompressor vom Kälteregler deaktiviert, was ein Sperren dieser
Diode zur Folge hat, so wird der Ausgang des Operationsverstärkers
34 auf positives Potential gezogen. Damit gelangt die an dem Widerstand R, abfallende Spannung auf den Summierpunkt
27, wodurch eine außentemperaturabhängige Innenraum-Temperaturanhebung bewirkt wird. Arbeitet der Kälteregler jedoch bereits
in "voll Kühlen", so liegt am Ausgang des Operationsverstärkers 33 ein positives Potential an, wodurch die Diode D1 leitend wird.
Die an dem Widerstand R2^ abfallende Spannung ist nun größer als
die an dem Widerstand R2^ abfallende Spannung, wodurch der Ausgang
des Operationsverstärkers 34 auf O Volt oder eine negative Spannung gezogen wird und die Beaufschlagung des Summierpunktes
27 mit einer zusätzlichen temperaturkompensierenden Spannung unterbleibt, da die Diode D2 in diesem Fall sperrt. Die beiden
Widerstandsnetzwerke R2^ bis R2^ bzw. R2g und R,^, der Operationsverstärker
34 und die beiden Dioden D1 und D2 bilden also eine in
der Fig. 2 mit den Bezugszeichen 16 und 26 bezeichnete logische Schaltung, die ein Einsetzen der Temperaturanhebung bei der Aktivierung
der Gegenheizeinrichtung dann verhindert, wenn die Kälteanlage nicht bereits auf "voll Kühlen" lief.
Durch die Ausbildung des Summierpunktes 27 wird überdies gewährleistet,
daß die mit dem Einschalten der Gegenheizeinrichtung verbundene Temperaturanhebung in Abhängigkeit von der Außentemperatur
vorgenommen wird.
Die Widerstände JU und R. sind so dimensioniert, daß die Spannung
am Punkt 9 bei einem Absinken der Außentemperatur unter 0° C größer wird als die zwischen dem Widerstand R4 und der.Diode D2
anliegende Spannung, welche der Ausgangsspannung des Operations-. Verstärkers 34 abzüglich der Durchlaßspannung der. Diode D2 entspricht.
Diese Diode sperrt damit. Durch diese Maßnahme wird eine Beaufschlagung des Summierpunktes 27 mit einer temperaturkompensierenden
Spannung verhindert, wenn die Außentemperatur unter dem Gefrierpunkt liegt. Eine Temperaturanhebung unterbleibt dann.
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Claims (7)
- Daimler-Benz Aktiengesellschaft" Stuttgart 60, denStuttgart-Untertürkheim EPT Dr.W/Ei- Daim 14 253/4 -AnsprücheKlimaanlage für Kraftfahrzeuge, mit der eine einstellbare Temperatur im Innenraum eines Kraftfahrzeugs unabhängig von sich ändernden Bedingungen konstant gehalten wird, mit einer aus einem Kompressor und einem Verdampfer bestehenden Kälteanlage und einer hinter dieser Kälteanlage angeordneten geregelten Heizeinrichtung, wobei diese Heizeinrichtung in Abhängigkeit von der Innenraumtemperatur des Kraftfahrzeuges, von der Außentemperatur, von der Solltemperatur und von einer Rückführung, z.B. einem Wärmetauscherfühler, geregelt wird und der Kompressor der Kälteanlage in Abhängigkeit von der Innenraumtemperatür, der Außentemperatur, der Solltemperatur und einer weiteren Rückführgröße, z.B. der Verdampfertemperatur, ein- oder ausgeschaltet wird, mit einer zuschaltbaren Gegenheizeinrichtung und einer Vorrichtung, die beim Zuschalten der Gegenheizeinrichtung die Heizungsregelung mit einer zusätzlichen/ eine Anhebung der Kraftfahrzeug-Innentemperatur bewirkenden Führungsgröße beaufschlagt, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe der Anhebung ■ der Innentemperatur von der Außentemperatur abhängig ist.
- 2. Klimaanlage nach Anspruch T, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzliche Führungsgröße additiv mit dem Meßwert des Außentemperaturfühlers verknüpft ist.
- 3. Klimaanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die additive Verknüpfung der zusätzlichen Führungsgröße mit dem Meßwert des Außenteir.peraturfühlers als ein Widerstandsnetzwerk eines elektrischen Schaltkreises ausgebildet ist.-2-tf *-2- Daim 14 253/4
- 4. Klimaanlage nach einem oder mehreren, der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizungsregelung nur dann mit der zusätzlichen Führungsgröße beaufschlagt wird, wenn die Kälteanlage zum Zeitpunkt des Zuschaltens der Gegenheizeinrichtung nicht bereits auf "voll Kühlen" lief.
- 5. Klimaanlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Beaufschlagung der Heizungsregelung mit der zusätzlichen Führungsgröße nur dann, wenn die Kälteanlage zum Zeitpunkt des Zuschaltens der Gegenheizeinrichtung nicht bereits auf "voll Kühlen" lief, als logische Schaltung ausgebildet' ist.
- 6. Klimaanlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die logische Schaltung aus einem Operationsverstärker, zwei Widerstandsnetzwerken und zwei Dioden aufgebaut ist.
- 7. Klimaanlage nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizungsregelung von einer Logik nur dann mit der zusätzlichen Führungsgröße beaufschlagt wird, wenn die Außentemperatur über O C liegt.3. Klimaanlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Logik zur Beaufschlagung der Heizungsregelung mit der zusätzlichen Führungsgröße nur dann, wenn die Außentemperatur über 0° C liegt, als ein Widerstandsnetzwerk eines elektrischen Schaltkreises mit einer Diode ausgebildet ist.COPY
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