DE4130063C2 - Einrichtung zur Messung der Innenraumtemperatur in Kraftfahrzeugen - Google Patents
Einrichtung zur Messung der Innenraumtemperatur in KraftfahrzeugenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Messung der
Innenraumtemperatur in Kraftfahrzeugen, mit einem
Temperaturfühler, der einen ersten Temperatursensor und
einen zweiten Temperatursensor aufweist, die mit einem
elektronischen Steuergerät zur Korrektur der durch den
zweiten Temperatursensor gemessenen Temperatur mittels der
durch den ersten Temperatursensor gemessenen Temperatur
verbunden sind, wobei der Temperaturfühler in oder an dem
Armaturenbrett des Kraftfahrzeugs angeordnet ist und
gegenüber dem Innenraum durch ein den Temperaturfühler
abdeckendes Gitter abgeschlossen ist.
Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 37 22 000 A1 ist
eine Einrichtung zum Messen der Innenraumtemperatur in
Kraftfahrzeugen bekannt, die einen Temperaturfühler
aufweist, mit einem ersten Temperatursensor und einem
zweiten Temperatursensor. Die Temperatursensoren sind
elektrisch leitend mit einem elektronischen Steuergerät
verbunden, das zur Korrektur der durch den ersten
Temperatursensor gemessenen Temperatur mittels der durch
den zweiten Temperatursensor gemessenen Temperatur die
Signale von den Temperatursensoren verknüpft. Der
Temperaturfühler ist dabei je nach Ausführungsform in oder
an dem Armaturenbrett des Kraftfahrzeugs angeordnet und
wird gegenüber dem Innenraum des Kraftfahrzeugs durch ein
Gitter abgedeckt.
Bei einer ersten Ausführungsform wird ein derart
aufgebauter Temperaturfühler durch einen gesondert
angeordneten Belüftungsmotor belüftet. Diese
Ausführungsform weist erhebliche Kostennachteile auf, da
ein solcher Belüftungsmotor einen aufwendigen Aufbau
aufweist.
Bei einem anderen Ausführungsbeispiel, das aus dem oben
genannten Dokument vorbekannt ist, wird ein unbelüfteter
Temperaturfühler zur Messung der Innenraumtemperatur
verwendet, wobei der erste Temperatursensor die Temperatur
der Luft in dem durch das Gitter vorgegebenen Raum mißt und
der zweite Temperatursensor die Temperatur des Gitters
mißt. Bei dieser Ausführungsform erweist sich als
nachteilig, daß durch störende thermische Strahlungsanteile
von dem Armaturenbrett, in dem der Temperaturfühler
eingebaut ist, die Messung der Innenraumtemperatur stark
verfälscht wird. Auch durch die Heranziehung der durch den
zweiten Temperatursensor gemessenen Temperatur des Gitters
oder der Wand des Temperaturfühlers läßt sich somit kein
Temperaturmeßsignal erzeugen, das frei von störenden
Strahlungsanteilen ist, da sowohl das Gitter, die
Anschlußdrähte der Temperatursensoren und die Grundplatte
des Temperaturfühlers fest mit dem Armaturenbrett verbunden
sind und somit die Temperatur des Armaturenbretts annehmen.
Diese überträgt sich dann auf beide Temperaturfühler,
wodurch die Meßwerte verfälscht werden. Da das
Armaturenbrett eine hohe Wärmekapazität aufweist, hält die
Verfälschung des zu messenden Wertes über lange Zeit an,
wodurch eine unkomfortable Regelung der Innenraumtemperatur
gegeben ist.
Die DE 26 35 901 A1 zeigt eine Einrichtung zur Messung der
Innenraumtemperatur in Kraftfahrzeugen mit einer
Temperaturfühleranordnung bestehend aus zwei
Temperaturfühlern, von denen eine thermisch isoliert ist.
Dieser thermisch isolierte Temperaturfühler erfaßt dabei
wegen seiner großen Zeitkonstante nur sehr langsam die
Änderungen einer Heizlufttemperatur, wogegen der andere
unmittelbar dem Luftstrom ausgesetzte Temperaturfühler den
Temperaturänderungen sehr schnell folgt.
Die DE 38 26 329 C1 zeigt eine Einrichtung zur Bestimmung und
Regelung der Temperatur eines Innenraumes mit einer
Temperaturfühleranordnung, die ebenfalls zwei
Temperaturfühler aufweist, wobei ein Temperaturfühler eine
Lufttemperatur und der andere Temperaturfühler eine
Bauteiltemperatur mißt. Die beiden letztgenannten Lösungen
weisen die Besonderheit auf, daß jeweils einer der beiden
Temperaturfühler direkt einem Luftstrom ausgesetzt ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung
zur Messung der Innenraumtemperatur in Kraftfahrzeugen zu
schaffen, die einfach und kostengünstig ist und die ein
Temperatursignal bereitstellt, das bestmöglich der
Innenraumtemperatur entspricht und bei dem bei einem Einbau
in oder an das Armaturenbrett störende Strahlungsanteile
von dem Armaturenbrett bestmöglich eliminiert werden.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der
Temperaturfühler einen Isolierstoffkörper aufweist, dessen
Oberfläche schnell die Temperatur des ihn umgebenden
Mediums annimmt, daß der erste Temperatursensor auf der
Oberfläche des Isolierstoffkörpers angeordnet ist und die
Oberflächentemperatur mißt, daß der zweite Temperatursensor
am Gitter angeordnet ist und die Gittertemperatur mißt und
daß die Anschlußdrähte zum Kontaktieren des ersten
Temperatursensors und des zweiten Temperatursensors in dem
Isolierstoffkörper angeordnet sind.
Es ist vorteilhaft, daß der Temperaturfühler einen
Isolierstoffkörper aufweist, dessen Oberfläche schnell die
Temperatur des ihn umgebenden Mediums annimmt, daß der
erste Temperatursensor auf der Oberfläche des
Isolierstoffkörpers angeordnet ist und die
Oberflächentemperatur mißt, daß der zweite Temperatursensor
am Gitter angeordnet ist und die Gittertemperatur mißt und
daß die Anschlußdrähte zum Kontaktieren des ersten
Temperatursensors und des zweiten Temperatursensors in dem
Isolierstoffkörper angeordnet sind, weil somit eine
besonders einfache und kostengünstige Einrichtung
geschaffen werden kann, die ein Temperatursignal
bereitstellt, das bestmöglich der Innenraumtemperatur des
Kraftfahrzeugs entspricht, wobei bei einem Einbau des
Temperaturfühlers in dem Armaturenbrett bestmöglich
störende Strahlungsanteile von dem Armaturenbrett
eliminiert werden. Dies wird hier auf einfachste Weise
dadurch gewährleistet, daß der Temperaturfühler einen
Isolierstoffkörper aufweist, der den Temperaturfühler
gegenüber dem Armaturenbrett isoliert, so daß weder auf den
ersten Temperatursensor noch auf den zweiten
Temperatursensor mittels Temperaturstrahlung Wärme in einem
Maß übertragen werden kann, so daß die Meßwerte stark
verfälscht werden könnten. Dadurch, daß der
Isolierstoffkörper eine Oberfläche aufweist, die schnell
die Temperatur des ihn umgebenden Mediums aufnimmt und
durch die Anordnung des ersten Temperatursensors auf der
Oberfläche des Isolierstoffkörpers wird gewährleistet, daß
dieser bestmöglichst die Oberflächentemperatur des
Isolierstoffkörpers mißt, wobei diese Oberflächentemperatur
in großem Maße der Lufttemperatur entspricht, mit der die
Oberfläche des Isolierstoffkörpers in Kontakt kommt.
Dadurch, daß der zweite Temperatursensor am Gitter
angeordnet ist, mißt dieser die Gittertemperatur, die bei
einer leichten filigranen Ausbildung des Gitters möglichst
genau der Lufttemperatur entspricht, die von beiden
Temperatursensoren gemessenen Temperaturwerte entsprechen
somit bestmöglich der Lufttemperatur, so daß nur geringe
Störfaktoren auftreten. Der Isolierstoffkörper verhindert
dabei eine übermäßige verfälschende Strahlungsbeeinflussung
durch das eine hohe Wärmekapazität aufweisende
Armaturenbrett.
Als besonders vorteilhaft erweist sich, daß die
Anschlußdrähte zum Kontaktieren des ersten und des zweiten
Temperatursensors in dem Isolierstoffkörper angeordnet
sind, wodurch eine Wärmeübertragung auf die Anschlußdrähte
und somit über die Anschlußdrähte auf die
Temperatursensoren bestmöglich verhindert wird, was die
Verfälschung der gemessenen Temperaturwerte weiter
herabsetzt.
Es ist von Vorteil, daß der Isolierstoffkörper aus schlecht
wärmeleitendem Schaummaterial besteht, wodurch sich eine
besonders einfache und kostengünstige Ausführungsform
ergibt, bei der die Beeinflussung der Temperatursensoren
durch Wärmeabstrahlung bestmöglich vermieden wird.
Dadurch, daß der Isolierstoffkörper eine im Bezug auf seine
Querschnittsausdehnung große Länge aufweist, wird
sichergestellt, daß die Wärmebeeinflussung der
Temperatursensoren durch den Raum hinter dem Armaturenbrett
möglichst gering gehalten wird.
Es ist von Vorteil, daß die Anschlußdrähte bei einer
kleinen Querschnittsfläche eine große Länge aufweisen, weil
somit gewährleistet wird, daß die Übertragung von der
Messung der Temperaturen verfälschender Wärme auf die
Temperatursensoren über die Anschlußdrähte bestmöglich
vermieden wird.
Dadurch, daß das Gitter in dem Isolierstoffkörper befestigt
ist, ergibt sich der Vorteil, daß das Gitter keinen Kontakt
zu dem Armaturenbrett aufweist, und somit durch den zweiten
Temperatursensor eine Gittertemperatur gemessen werden
kann, die bestmöglich der Lufttemperatur entspricht.
Es ist von Vorteil, daß das Steuergerät eine
Fühlerauswertung aufweist, daß die Fühlerauswertung einen
Subtrahierer aufweist, der die Differenz zwischen der
Oberfächentemperatur und der Gittertemperatur bildet und
daß die Fühlerauswertung eine Korrekturstufe aufweist, die
die Gittertemperatur mit der Differenztemperatur
korrigierend verknüpft, wodurch auf einfache und
kostengünstige Weise aus der gemessenen
Oberflächentemperatur und der Gittertemperatur ein
Temperatursignal gebildet wird, das bestmöglich der
Innenraumtemperatur in dem Kraftfahrzeug entspricht.
Es ist von Vorteil, daß die Korrekturstufe ein Addierer
ist, weil somit eine besonders einfache und auch
kostengünstige Ausführungsform gewährleistet wird.
Dadurch, daß dem Addierer ein Verstärker vorgeschaltet ist,
ergibt sich der Vorteil, daß bei der Verknüpfung der
Eingangssignale eine bestmögliche Anpassung der
Eingangssignale erreicht wird.
In diesem Zusammenhang ist es besonders vorteilhaft, daß
der Verstärkungsfaktor des Verstärkers von dem Abstand des
zweiten Temperatursensors von der Oberfläche abhängt, da
somit eine besonders exakte Korrektur der gemessenen
Oberflächentemperatur durch das Differenzsignal gebildet
aus der Differenz zwischen der Oberflächentemperatur und
der Gittertemperatur gebildet werden kann.
Ein Ausführungsbeispiel ist in den Zeichnungen dargestellt
und wird im folgenden anhand der Figuren näher beschrieben.
Gleiche oder gleichwirkende Merkmale sind in allen Figuren
mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Es zeigen
Fig. 1 einen Temperaturfühler im Einbauzustand einer
Einrichtung,
Fig. 2 ein Blockschaltbild der
Einrichtung,
Fig. 3 die Schaltungsanordnung einer Fühlerauswertung.
Fig. 1 zeigt einen Temperaturfühler, wie er bei einer
Einrichtung zur Messung der
Innenraumtemperatur in Kraftfahrzeugen Verwendung findet.
Der Temperaturfühler ist bei dem hier gezeigten
Ausführungsbeispiel in die Öffnung eines Armaturenbretts
(A) eingebaut. Der Temperaturfühler weist einen
Isolierstoffkörper (I) auf. Der Isolierstoffkörper (I) ist bei
dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel durch ein Gitter (G)
gegenüber dem Innenraum des Kraftfahrzeugs abgedeckt. Bei
dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel ist das Gitter (G)
mit dem Isolierstoffkörper (I) verbunden und weist keinen
wärmeleitenden Kontakt zu dem Armaturenbrett (A) auf. Auf
der Oberfläche (O) des Isolierstoffkörpers (I) ist ein
erster Temperatursensor (S1) angeordnet, der die
Oberflächentemperatur (TO) der Oberfläche (O) des
Isolierstoffkörpers (I) mißt. An dem Gitter (G), das den
Temperaturfühler abdeckt, ist ein zweiter Temperatursensor
(S2) angeordnet, der die Gittertemperatur (TG) des Gitters
(G) mißt, indem eine großflächige Temperaturaufnahme über
das Gitter (G) stattfindet, deren Temperatur bestmöglich der zu
messenden Lufttemperatur entspricht. Der Isolierstoffkörper
(I) besteht hier beispielhaft aus einem Schaummaterial, das
eine schlechte Wärmeleitung aufweist. Demgemäß nimmt die
Oberfläche (O) des Isolierstoffkörpers (I) im Gegensatz zu
dem Armaturenbrett (A), das z. B. aus einem kompakten
Kunststoff besteht, sehr schnell die Temperatur des Mediums
an, das mit der Oberfläche (O) des Isolierstoffkörpers (I)
in Kontakt steht. Der erste Temperatursensor (S1) mißt
demgemäß eine Oberflächentemperatur (TO), die bestmöglich
der Lufttemperatur im Bereich des Temperaturfühlers hinter
dem Gitter (G) entspricht. Durch den Isolierstoffkörper (I)
wird aufgrund seiner Materialeigenschaften bestmöglich
verhindert, daß die gemessenen Temperatursignale durch
störende thermische Strahlung von dem Armaturenbrett (A)
und dem Raum hinter dem Armaturenbrett (A) negativ
beeinflußt werden.
Zur Vermeidung, daß über die Anschlußdrähte (N1, N2), über
die der erste Temperatursensor (S1) und der zweite
Temperatursensor (S2) mit einem hier nicht gezeigten
Steuergerät verbunden sind, verfälschende Wärme den
Temperatursensoren (S1, S2) zugeführt wird, sind die
Anschlußdrähte (N1, N2) beabstandet in dem
Isolierstoffkörper (I) angeordnet und weisen bei einer
großen Länge eine möglichst geringe Querschnittsfläche auf.
Um die Wärmebeeinflussung auf den ersten Temperatursensor
(S1) und den zweiten Temperatursensor (S2) noch weiter
einzuschränken, weist der Isolierstoffkörper (I) eine
gegenüber seiner Querschnittsausdehnung große Länge auf.
Bei einem anderen Ausführungsbeispiel kann der zweite
Temperatursensor (S2) auch beabstandet zu dem Gitter (G),
das den Temperaturfühler abschließt, angeordnet sein.
Fig. 2 zeigt ein Blockschaltbild der
Einrichtung. Über die hier nicht gezeigten Anschlußdrähte
(N1, N2) sind die hier nicht gezeigten Temperatursensoren
(S1, S2) mit einem elektronischen Steuergerät (S)
verbunden. Um verbleibende trotz der Isolation durch den
Isolierstoffkörper (I) auftretende Strahlungskomponenten in
dem Signal, das der Gittertemperatur (TG) und dem Signal,
das der Oberflächentemperatur (TO) entspricht, zu
kompensieren, wird die Gittertemperatur (TG) und die
Oberflächentemperatur (TO) über die Anschlußdrähte (N1, N2)
einer Fühlerauswertung (F) zugeführt, die hier beispielhaft
Teil des elektronischen Steuergeräts ist, welches aufgrund
der gemessenen Innenraumtemperatur die dem Innenraum
zugeführte Wärmemenge in bekannter Weise regelt.
Fig. 3 zeigt eine Schaltungsanordnung einer
Fühlerauswertung (F) der Einrichtung
entsprechend Fig. 2.
Ein Signal, das der Gittertemperatur (TG) entspricht, wird
sowohl einem Subtrahierer (U) als auch einem Addierer (D)
mit positivem Vorzeichen zugeführt. Das Signal, das der
Oberflächentemperatur (TO) entspricht, wird dem
Subtrahierer (U) mit negativem Vorzeichen zugeführt. Der
Subtrahierer (U) bildet die Differenz aus der
Gittertemperatur (TG) und der Oberflächentemperatur (TO)
und leitet den Differenzwert über einen Verstärker (V) mit
positivem Vorzeichen dem Addierer (D) zu. An dem Ausgang
des Addierers (D) steht ein Signal an, das bestmöglich der
zu messenden Innenraumtemperatur in dem Kraftfahrzeug
entspricht. Der Verstärker (V) weist einen Verstärkerfaktor
auf, der in Abhängigkeit zu dem Abstand des zweiten
Temperatursensors (S2) zu der Oberfläche (O) des
Isolierstoffkörpers (I) entsprechend Fig. 1 steht. Durch
diese einfache und kostengünstige Anordnung, bei der auch
bei geeigneten Spannungswerten auf den Verstärker (V)
verzichtet werden kann, wird somit ein Temperatursignal
erzeugt, bei dem bestmöglich alle störenden
Strahlungskomponenten, die durch die Wärmestrahlung von dem
Armaturenbrett und dem Raum hinter dem Armaturenbrett
entstehen können, sowohl durch den mechanischen Aufbau als
auch durch die Elektronik des elektronischen Steuergeräts
eliminiert.
Bei anderen Ausführungsformen des Erfindungsgegenstands
können die Signale dem Subtrahierer (U) und dem Addierer
(D) auch mit anderen Vorzeichen zugeführt werden.
Claims (9)
1. Einrichtung zur Messung der Innenraumtemperatur in
Kraftfahrzeugen mit einem Temperaturfühler, der einen
ersten Temperatursensor (S1) und einen zweiten
Temperatursensor (S2) aufweist, die mit einem
elektronischen Steuergerät (S) zur Korrektur der durch
den zweiten Temperatursensor (S2) gemessenen Temperatur
mittels der durch den ersten Temperatursensor (S1)
gemessenen Temperatur verbunden sind, wobei der
Temperaturfühler in oder an dem Armaturenbrett (A) des
Kraftfahrzeuges angeordnet ist und gegenüber dem
Innenraum durch ein den Temperaturfühler abdeckendes
Gitter (G) abgeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet,
daß der Temperaturfühler einen Isolierstoffkörper (I)
aufweist, dessen Oberfläche (O) schnell die Temperatur
des ihn umgebenden Mediums annimmt, daß der erste
Temperatursensor (S1) auf der Oberfläche (O) des
Isolierstoffkörpers (I) angeordnet ist und die
Oberflächentemperatur (TO) mißt, daß der zweite
Temperatursensor (S2) am Gitter (G) angeordnet ist und
die Gittertemperatur (TG) mißt und daß die
Anschlußdrähte (N1, N2) zum Kontaktieren des ersten
Temperatursensors (S1) und des zweiten Temperatursensors
(S2) in dem Isolierstoffkörper (I) angeordnet sind.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
der Isolierstoffkörper (I) aus schlecht wärmeleitendem
Schaummaterial besteht.
3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch
gekennzeichnet, daß der Isolierstoffkörper (I) eine in
Bezug auf seine Querschnittsausdehnung große Länge
aufweist.
4. Einrichtung nach mindestens einem der vorstehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die
Anschlußdrähte (N1, N2) bei einer kleinen
Querschnittsfläche eine große Länge aufweisen.
5. Einrichtung nach mindestens einem der vorstehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gitter (G) in
dem Isolierstoffkörper (I) befestigt ist.
6. Einrichtung nach mindestens einem der vorstehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuergerät
(S) eine Fühlerauswertung (F) aufweist, daß die
Fühlerauswertung (F) einen Subtrahierer (U) aufweist,
der die Differenz zwischen der Oberflächentemperatur
(TO) und der Gittertemperatur (TG) bildet und daß die
Fühlerauswertung (F) eine Korrekturstufe aufweist, die
die Gittertemperatur (TG) mit der Differenztemperatur
korrigierend verknüpft.
7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß
die Korrekturstufe ein Addierer (D) ist.
8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß
dem Addierer (D) ein Verstärker (V) vorgeschaltet ist.
9. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß
der Verstärkungsfaktor des Verstärkers (V) von dem
Abstand des zweiten Temperatursensors (S2) von der
Oberfläche (O) abhängt.
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