DE4217393A1 - Verfahren zur Steuerung einer Belüftungseinrichtung eines Kfz-Innenraums - Google Patents
Verfahren zur Steuerung einer Belüftungseinrichtung eines Kfz-InnenraumsInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung einer Belüftungs
einrichtung eines Kfz-Innenraums nach der Gattung des
Hauptanspruchs. Ein Verfahren dieser Gattung ist aus DE-OS 29 41 305
bekannt, bei dem Schadstoffkonzentrationen der Außenluft und der
Innenluft mittels Sensoren gemessen werden. Beide
Konzentrationswerte werden jeweils mit einem Schwellwert verglichen.
Anhand des Vergleichs wird ein Steuersignal generiert, welches die
Frischluftzufuhr steuert. Bei diesem Verfahren werden die
Konzentrationen nicht direkt, sondern jeweils mit zwei festen
vorgegebenen Schwellwerten verglichen. Außerdem gibt es bislang
keinen CO2-Sensor, der preislich vergleichbar mit chemischen
Sensoren zum Nachweis von CO bzw. NOx ist.
Das erfindungsgemäße Verfahren mit den kennzeichnenden Merkmalen des
Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß die Schadstoffkon
zentration der Innenluft und die Schadstoffkonzentration der
Außenluft verglichen werden, wodurch ein Steuerverhalten erreicht
wird, bei dem die Schaltschwellen für die Öffnung bzw. Schließung
der Frischluftzufuhr entsprechend der aktuellen Schadstoff
konzentration in der Außenluft bzw. in der Innenluft angepaßt werden.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vor
teilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch
angegebenen Verfahrens möglich. Besonders vorteilhaft ist, daß durch
die Berechnung der CO2-Innenraumkonzentration das Verfahren ohne
einen CO2-Sensor auskommt. Vorteilhaft ist weiterhin, daß durch
geeignete Stützstellen im Rechenverfahren der auf die zu berechnende
Innenraumkonzentration ausgehende Einfluß aufgrund fehlerbehafteter
Parameter weitgehend eliminiert werden kann. Durch die ferner vor
gesehene Schalthysterese wird ein stabiles Steuersignal gewonnen.
Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß bei der Messung der Schad
stoffkonzentration in der Außenluft eine Anpassung der Sensorsignal
auswertung an die speziellen Eigenschaften von Halbleiter-Gassen
soren möglich ist. Dadurch werden Einflüsse von Instabilitäten des
absoluten Sensorsignals (Signaldrift) ausgeschaltet.
Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dar
gestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es
zeigen
Fig. 1 einen Verlauf der CO2-Innenraumkonzentration über
der Zeit,
Fig. 2 eine Darstellung des Schaltsignals zur Steuerung
der Frischluftzufuhr in Abhängigkeit vom Verlauf der CO2-Innen
raumkonzentration und der Schadstoffkonzentration der Außenluft und
Fig. 3 ein Ablaufdiagramm zur Anpassung der Sensorsignalauswertung
an die speziellen Eigenschaften von Halbleiter-Gassensoren.
Von einer Belüftungseinrichtung wird die Frischluftzufuhr in einen
Kfz-Innenraum gesteuert. Die Luftqualität des Kfz-Innenraums wird
beeinflußt durch einen Schadstoff-Eintrag von außen in den Innenraum
und von einem CO2-Eintrag durch die Atemluft der Insassen. Der
Schadstoff-Eintrag von außen wird beispielsweise bestimmt durch die
Schadstoffkonzentration (CO2-, CO-, NOx-Konzentration) in der
Außenluft. Die CO2-Konzentration der Außenluft wird als Konstante
angenommen. Sie wird bei der weiteren Schadstoffkonzentration der
Außenluft deshalb nicht berücksichtigt. Insofern ist nachfolgend als
Schadstoffkonzentration der Außenluft nur die CO- und/oder
NOx-Konzentration bezeichnet. Es ist durchaus denkbar auch andere
Schadgase oder Schadstoffe, die in der Außenluft gemessen werden, in
das Verfahren einzubeziehen.
Da das CO2 ein direktes Maß für den Luftverbrauch in geschlossenen
Räumen darstellt, wird es als Leitgas für die Luftqualität im
Kfz-Innenraum verwendet. In geschlossenen Räumen, in denen sich
Personen aufhalten, wird das CO2 durch die Atmungsaktivität des
Menschen angereichert. Weiter kann es auch als indirektes Maß für
die Beeinträchtigung der Luftqualität durch Rauchen, Körperaus
dünstung usw. bewertet werden. Die CO2-Innenraumkonzentration
wird erfindungsgemäß aus einer Bilanzgleichung
LM · dK(t)/dt = Szu + SQU - Sab (1)
rechnerisch ermittelt, wobei
LM die Luftmenge im Fahrzeuginnenraum,
K(t) die zu bestimmende CO2-Innenraumkonzentration,
Szu der CO2-Eintrag von außen in den Innenraum,
SQU der CO2-Eintrag von den Insassen und
Sab der CO2-Austrag aus dem Innenraum nach außen ist.
LM die Luftmenge im Fahrzeuginnenraum,
K(t) die zu bestimmende CO2-Innenraumkonzentration,
Szu der CO2-Eintrag von außen in den Innenraum,
SQU der CO2-Eintrag von den Insassen und
Sab der CO2-Austrag aus dem Innenraum nach außen ist.
Dabei ist
Szu = KCO2 · m
KCO2: CO2-Konzentration der Außenluft
m: Luftmengendurchsatz durch den Innenraum bei geöffneter Frischluft zufuhr und
Sab = K(t) · m.
Szu = KCO2 · m
KCO2: CO2-Konzentration der Außenluft
m: Luftmengendurchsatz durch den Innenraum bei geöffneter Frischluft zufuhr und
Sab = K(t) · m.
Damit ergibt Gl. (1) folgende Differentialgleichung
LM · dK(t)/dt = m(KCO₂ - K(t)) + SQU, (2)
für den Fall, daß die Frischluftzufuhr geöffnet ist, und
LM · dK(t)/dt = SQU (3)
bei geschlossener Frischluftzufuhr.
Dabei wird Gl. (2) gelöst durch
K(t) = (KAusg1 - KCO₂ - SQU/m)e-(m/LM)t + KCO₂ + SQU/m (4)
KAusg1: Innenraumkonzentration zum Zeitpunkt der Öffnung der Frisch
luftzufuhr
und Gl. (3) durch
K(t) = (SQU/LM)t + KAusg2 (5)
KAusg2: Innenraumkonzentration zum Zeitpunkt der Schließung der
Frischluftzufuhr.
Zur Berechnung der CO2-Innenraumkonzentration K(t) müssen zunächst
die in Gleichung (4) und in Gleichung (5) auftretenden Parameter
erfaßt werden. Der Luftmengendurchsatz m ist eine Funktion der Fahr
zeuggeschwindigkeit v und der vom Lüftergebläse aufgenommenen
elektrischen Leistung P. Für Wertepaare von v und P kann ein
entsprechender Luftmengendurchsatz m zugeordnet werden. Diese
Zuordnung ist fahrzeugspezifisch und wird in einem ROM einer
Recheneinheit abgelegt. Von der Recheneinheit wird fortlaufend der
Luftmengendurchsatz m bestimmt. Die Luftmenge LM des Kfz-Innenraums
wird als Konstante ebenfalls in der Recheneinheit abgelegt.
Der CO2-Eintrag SQU wird verursacht durch die Atmung der Fahr
zeug-Insassen. Er wird bestimmt, indem der Recheneinheit die Anzahl
der Insassen übermittelt und diese multipliziert wird mit einem
Durchschnittswert für die Menge von ausgeatmetem CO2 pro Zeit beim
Menschen. Die Anzahl der Insassen wird beispielsweise über Sitzkon
takte ermittelt.
Als CO2-Eintrag durch die Außenluft SZU wird erfahrungsgemäß
eine durchschnittliche CO2-Konzentration der Außenluft von 400 ppm
als Konstante gleichfalls in der Recheneinheit abgelegt. Die Innen
raumkonzentrationen zum Zeitpunkt der Öffnung und der Schließung der
Frischluftzufuhr KAusg1 und KAusg2 werden ebenfalls in der
Recheneinheit zwischengespeichert.
Die Bestimmung der Parameter wird mehr oder weniger fehlerbehaftet
sein. Insbesondere die Bestimmung des Luftmengendurchsatzes m ist
dabei kritisch. Als Folge davon wird die berechnete CO2-Innenraum
konzentration K(t) vom tatsächlichen Wert abweichen. Der dabei auf
tretende Fehler wächst mit der Zeit t, und zwar überproportional
wegen des Exponentialausdrucks in der Gl. (4). Es ist deshalb vor
gesehen, den rechnerischen Wert an geeigneten Stützstellen zu
korrigieren. Stützstellen sind im vorliegenden Ausführungsbeispiel
Wertepaare [t, K(t)], die zu einem gegebenen Zeitpunkt t eine Kon
zentration K(t) mit hinreichender Genauigkeit angeben. Diese
liefern Anfangswerte, mit denen das Verfahren zur Berechnung der
CO2-Innenraumkonzentration K(t) immer wieder neu gestartet wird.
Aus Fig. 1 geht der Verlauf der berechneten CO2-Innenraumkonzen
trationen K(t) bei geöffneter und geschlossener Frischluftzufuhr
über der Zeit t hervor. Zum Zeitpunkt t0 wird die Berechnung der
CO2-Innenraumkonzentration K(t) mit einer angenommenen KAusg1
bei geöffneter Frischluftzufuhr nach der Gleichung (4) berechnet.
Zum Zeitpunkt t1 wird die Frischluftzufuhr geschlossen, der Kon
zentrationswert KAusg2 zwischengespeichert. Die CO2-Innenraum
konzentration K(t) wird nun nach der Gleichung (5) errechnet. Zum
Zeitpunkt t2 erfolgt wiederum eine Öffnung der Frischluftzufuhr,
wodurch ein neuer Konzentrationswert KAusg1′ zwischengespeichert
und mit diesem eine erneute Berechnung der CO2-Innenraumkonzen
tration K(t) nach Gleichung (4) einsetzt.
Wie aus dem Verlauf der berechneten CO2-Innenraumkonzentration
K(t) bei geöffneter Frischluftzufuhr hervorgeht, nähert sich die
Funktion für große t asymptotisch gegen die CO2-Außenkonzentration
KCO2 plus dem Verhältnis aus CO2-Eintrag der Insassen SQU und
dem Luftmengendurchsatz m. Somit geht der Parameterfehler von m
umgekehrt proportional in diesen Grenzwert ein.
Die bereits erwähnte Stützstellenkorrektur wird durchgeführt, wenn
sich die CO2-Innenraumkonzentration um einen Betrag A der
asymptotischen Grenzwertkonzentration angenähert hat. Gemäß Fig. 1
liegt dieser Betrag zum Zeitpunkt t3 vor.
Die Stützstelle wird beispielsweise eingeführt, wenn die berechnete
CO2-Innenraumkonzentration K(t) um 10% über der asymptotischen
Grenzwertkonzentration KCO2 + SZU/m liegt, das heißt, wenn
wird
K(t) = K(t → ∞) = KCO₂ + SQU/m. (7)
gesetzt.
Die Bedingung (6) wird erfüllt, wenn
t 2,3 · LM/m (8)
gilt. In Gl. (7) wird m konstant angenommen.
Da dies in der tatsächlichen Fahrsituation nicht zutrifft, ist vor
gesehen, den Zeitpunkt der Öffnung der Frischluftzufuhr tö zwischen
zuspeichern und danach in regelmäßigen Abständen aus der momentanen
Fahrgeschwindigkeit v und der vom Lüftergebläse aufgenommenen
Leistung P den durch die Kfz-Kabine momentan vorhandenen
Luftmengendurchsatz m zu bestimmen. Aus diesen sukzessiv gewonnenen
Werten für m vom Zeitpunkt der Öffnung an, wird fortlaufend der
Mittelwert gebildet. Jedes aktuell hinzukommende m wird mit dem
Mittelwert, gebildet aus den zurückliegenden Werten von m ver
glichen. Ist es größer als dieser Mittelwert, wird es lediglich zur
Aktualisierung des Mittelwertes verwendet. Ist es kleiner, wird mit
ihm und der zugehörigen Zeit t′ = t - tö die Bedingung der Gleichung
(8) für eine Stützstellenkorrektur geprüft. Wird diese erfüllt, er
folgt eine Stützstellenkorrektur mit einem Grenzwert nach Gleichung
(7), in die der Mittelwert für m eingeht. Wird dagegen Gleichung (8)
nicht erfüllt, trägt auch dieses m lediglich zur Aktualisierung des
Mittelwerts bei. Somit wird garantiert, daß die Stützstellenkorrek
tur nur innerhalb des 10%-Bandes gemäß Gleichung (6) erfolgt.
Das bisher beschriebene Verfahren berechnet die CO2-Innenraumkon
zentration K(t). Das erfindungsgemäße Verfahren zur Steuerung der
Frischluftzufuhr berücksichtigt weiterhin die tatsächliche
Schadstoffkonzentration in der Außenluft S(t). Dazu ist ein
Schadstoffsensor am Kfz angebracht, der die Schadstoffkonzen
tration der Außenluft, wie beispielsweise CO- und/oder NOx-Konzen
trationen mißt. Diese Meßergebnisse werden der Recheneinheit zuge
führt und von dieser mit den berechneten CO2-Konzentrationen K(t)
verglichen.
Da ein direkter Vergleich zwischen diesen Konzentrationen wegen der
unterschiedlichen Gasarten wenig sinnvoll ist, sind die verschie
denen Gasarten gemäß ihrer Wirkung auf den menschlichen Organismus
zu wichten. Erfahrungsgemäß beträgt der Konzentrationsbereich,
innerhalb dem keine Einschränkungen auf das menschliche Wohlbefinden
zu erwarten sind, für das CO zwischen O bis 10 ppm und für das CO2
zwischen 0 bis 1000 ppm. Demnach sollte die CO-Konzentration gegen
über der CO2-Konzentration mit dem Faktor 100 gewichtet werden.
Sollen noch weitere oder andere Gasarten der Außenluft (zum Beispiel
NOx) berücksichtigt werden, können entsprechende Wichtungsfaktoren
beispielsweise auf der Grundlage von MIK- bzw. MAK-Angaben bestimmt
werden.
Ist die Vergleichbarkeit zwischen der CO2-Innenraumkonzentration
K(t) und der Schadstoffkonzentration S(t) hergestellt, wird gemäß
Fig. 2 der Verlauf K(t) und der Verlauf S(t) in Abhängigkeit von
der Zeit t ermittelt. Die Schadstoffkonzentration S(t) wird vom
Schadstoffsensor gemessen, der Recheneinheit zugeführt, dort mit dem
Wichtungsfaktor versehen und mit den Werten der berechneten
CO2-Innenraumkonzentration K(t) verglichen. Von der Recheneinheit
wird ferner anhand des Vergleichs der Werte der beiden Konzentra
tionen K(t) und S(t) ein Steuersignal I gebildet, welches die
Frischluftzufuhr zu- oder abschaltet.
Wie aus Fig. 2 hervorgeht, wird die Messung der Schadstoffkonzen
tration S(t) und die Berechnung der CO2-Innenraumkonzentration
K(t) mit geöffneter Frischluftzufuhr nach Gleichung (4) mit dem Wert
KAusg1 gestartet. Sobald die Schadstoffkonzentration S(t) den Wert
der Innenraumkonzentration K(t) erreicht, wird zum Zeitpunkt t1
das Steuersignal I generiert, worauf die Frischluftzufuhr geschlos
sen und der Wert KAusg2 gespeichert wird. Ab dem Zeitpunkt t₁
folgt die Berechnung der Innenraumkonzentration K(t) nach der
Gleichung (5) mit dem Wert KAusg2.
Aus dem Kurvenverlauf ist nun ersichtlich, daß die Innenraumkonzen
tration K(t) über der Außenkonzentration S(t) liegt. Um ein stabiles
Steuersignal I zu erhalten, ist zusätzlich eine Schalthysterese
vorgesehen. Danach wird das Steuersignal I erst dann gesetzt, wenn
K(t) - S(t) M
ist, wobei M eine beliebig vorgegebene Konstante ist. Um im umge kehrten Fall eine schnelle und empfindliche Reaktion des Systems zu erreichen, wird das Steuersignal I bei
K(t) - S(t) 0
erneut generiert und die Frischluftzufuhr geschlossen.
K(t) - S(t) M
ist, wobei M eine beliebig vorgegebene Konstante ist. Um im umge kehrten Fall eine schnelle und empfindliche Reaktion des Systems zu erreichen, wird das Steuersignal I bei
K(t) - S(t) 0
erneut generiert und die Frischluftzufuhr geschlossen.
Die Schalthysterese zum Öffnen der Frischluftzufuhr wird beispiels
weise deutlich zum Zeitpunkt t2. Zu diesem Zeitpunkt unter
schreitet die Außenkonzentration S(t) die Innenraumkonzentration
K(t) um den Faktor M, wodurch erst bei diesem Wert die Recheneinheit
das Steuersignal I setzt, welches seinerseits die Frischluftzufuhr
öffnet. Ab dem Zeitpunkt t2 erfolgt nun wieder die Berechnung der
Innenraumkonzentration K(t) nach Gleichung (4), wobei als KAusg1
der neue Wert KAusg1′ verwendet wird. Zum Zeitpunkt t3 erreicht
die Schadstoffkonzentration den Wert der CO2-Innenraumkonzen
tration. Das Steuersignal I wird wiederum generiert und die Frisch
luftzufuhr geschlossen, wobei der Konzentrationswert KAusg2′ ge
speichert wird. Ab dem Zeitpunkt t3 wird bei geschlossenem Zustand
wieder nach Gleichung (5) mit dem neuen Wert KAusg2′ gerechnet.
Die Zyklen der Berechnung der CO2-Innenraumkonzentration und der
Vergleich der Außenkonzentration S(t) mit der berechneten Innenraum
konzentration K(t) sowie die Generierung des Steuersignals wieder
holt sich beliebig oft. Die bereits aufgeführte Stützstellenkorrek
tur findet bei der in Fig. 2 dargestellten Steuerung ebenso An
wendung, wie es bereits bei der Berechnung der CO2-Innenraumkon
zentration K(t) dargestellt wurde.
Das bisher beschriebene Ausführungsbeispiel ging von einem idealen
Halbleiter-Gassensor aus, mit dem die Schadstoffkonzentration S(t)
der Außenluft bestimmt wurde. Dieses Idealverhalten ist jedoch in
der Praxis nicht anzutreffen. Es ist deshalb forderlich, das Ver
fahren an die speziellen Eigenschaften von Halbleiter-Gassensoren
anzupassen. Ein dabei wichtiger Gesichtspunkt betrifft die Instabi
lität des absoluten Sensorsignals (Signaldrift). Es ist deshalb
vorgesehen, neben dem Absolutwert des Sensorwiderstands R als Maß
für die Schadstoffkonzentration zusätzlich die erste Ableitung des
Sensorwiderstands nach der Zeit zum Zeitpunkt der Beaufschlagung mit
Schadgas gemäß dR(t)/dt zu verwenden. Der Betrag und das Vorzeichen
dieser Größe gibt ein Maß für die Konzentrationsänderung an. Dabei
ist zu beachten, daß die vorgeschlagene Größe dR/dt vom
Bedeckungsgrad der Sensoroberfläche mit Schadgas abhängt. Bei
gegebener Konzentrationserhöhung wird diese betragsmäßig mit
zunehmenden Bedeckungsgrad kleiner, das heißt, der Sensor kommt in
dem Maße in die Sättigung und sein Arbeitspunkt verschiebt sich. Als
Maß für den Bedeckungsgrad dient der Sensorwiderstand R, wodurch
auch der Arbeitspunkt festgelegt ist.
Nachfolgend wird anhand Fig. 3 ein zweites Ausführungsbeispiel
beschrieben, das neben der berechneten CO2-Innenraumkonzentration
entsprechend dem ersten Ausführungsbeispiel die 1. Ableitung des
Sensorsignals dR/dt unter Berücksichtigung des Sättigungsgrades
auswertet. Das Verfahren beginnt entsprechend dem ersten
Ausführungsbeispiel im Schritt 1 mit geöffneter Frischluftzufuhr. In
der Recheneinheit sind gemäß Schritt 2 als Startwerte
Schaltschwellen S1 und S2 für die Schließung bzw. Öffnung
der Frischluftzufuhr gespeichert. Sie liegen in einem mittleren
Wertebereich der CO2-Innenraumkonzentration. Von der Recheneinheit
wird im Schritt 3 fortlaufend ein Vergleich zwischen der
Sensorsignaländerung dR/dt und der Schaltschwelle S1 durchgeführt.
Wird die Bedingung dR/dt S1 < 0 erfüllt, wird die Frischluftzufuhr
im Schritt 4 geschlossen. Gleichzeitig wird gemäß Schritt 5 das
Sensorsignal zum Zeitpunkt der Schließung R(t = ts) in der
Recheneinheit gespeichert. Während der geschlossenen
Frischluftzufuhr wird im Schritt 6 fortlaufend mit der Bedingung
dR/dt S1 geprüft, ob die Schadstoffkonzentration weiter ansteigt.
Steigt die Schadstoffkonzentration nicht weiter an, werden von der
Recheneinheit im Schritt 7 die Absolutwerte des Sensorsignals R(t)
mit dem Wert des Sensorsignals zum Zeitpunkt der Schließung der
Frischluftzufuhr R(ts) verglichen. Wird die Bedingung
erfüllt, wird die Frischluftzufuhr im Schritt 8 wieder geöffnet. Das
Sensorsignal zum Zeitpunkt der Öffnung R(t = tö) wird entsprechend
Schritt 9 in der Recheneinheit abgelegt. In einem nachfolgenden
Schritt 10 wird in die Steuerung die aktuelle CO2-Innenraumkonzen
tration K(t) und der Sättigungseffekt des Sensors berücksichtigt.
Dies wird realisiert, indem die Schaltschwelle S1 in Abhängigkeit
von K(t) variiert wird, also S1 [K(t)] ist. Weiterhin wird von der
Recheneinheit der Wert für S1 entsprechend dem Sensorwiderstand R(t)
korrigiert. Dabei wird der gesamte Wertebereich für R(t) in wenige
Unterbereiche aufgeteilt. Den einzelnen Unterbereichen ist dann ein
Korrekturfaktor F[R(t)] zugeordnet, der mit S1 multipliziert die
korrigierte Größe für S1 angibt. Dieser korrigierte Wert für S1 wird
im Schritt 10 mit der Schadstoffkonzentrationsänderung dR/dt ver
glichen. Wird die Bedingung dR/dt F[R(t = tö)] S1 [K(t)] erfüllt,
wird die Frischluftzufuhr gemäß Schritt 11 geschlossen und das Sen
sorsignal R(ts) zum Zeitpunkt der Schließung entsprechend Schritt 12
in der Recheneinheit gespeichert. Während die Frischluftzufuhr ge
sperrt ist, wird wiederum, wie bereits beim ersten Schließzyklus
gemäß Schritt 6, im Schritt 13 die Schadstoffkonzentrationsänderung
dR/dt mit der korrigierten Schaltschwelle S1 verglichen. Steigt die
Schadstoffkonzentrationsänderung nicht weiter, geht die Steuerung
zurück zum Schritt 7 mit dem aktuellen Sensorsignal R(ts) zum Zeit
punkt der letzten Schließung der Frischluftzufuhr. Wird die Be
dingung
erfüllt, wird die Frischluftzufuhr gemäß Schritt 8 erneut geöffnet,
wobei wiederum das Sensorsignal zum Zeitpunkt dieser Öffnung R(tö)
abgespeichert wird. Der beschriebene Ablauf wiederholt sich ent
sprechend während des Betriebs.
Die beschriebene Variierung der Schaltschwellen S1 und S2 in Ab
hängigkeit von K(t) und R(t) bewirken folgendes:
Claims (28)
1. Verfahren zur Steuerung einer Belüftungseinrichtung eines
Kfz-Innenraums, bei dem die Belüftungseinrichtung in Abhängigkeit von
den Schadstoffkonzentrationen der Außenluft und der Innenluft
betätigt wird, dadurch gekennzeichnet, daß als Maß für die
Schadstoffkonzentration der Innenluft die CO2-Innenraum
konzentration bestimmt und die CO2-Innenraumkonzentration mit der
Schadstoffkonzentration der Außenluft verglichen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß anhand des
Vergleichs der CO2-Innenraumkonzentration mit der Schadstoff
konzentration der Außenluft ein erstes Steuersignal zum Öffnen der
Frischluftzufuhr und ein zweites Steuersignal zum Schließen der
Frischluftzufuhr generiert wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuer
signal mittels einer Schalthysterese generiert wird, wonach das
Steuersignal zur Öffnung der Frischluftzufuhr dann gesetzt wird, wenn
die CO2-Innenkonzentration um einen vorgegebenen Betrag die Außen
konzentration übersteigt und das Steuersignal zur Schließung der
Frischluftzufuhr dann gesetzt wird, wenn die Außenkonzentration min
destens die Innenkonzentration erreicht hat.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 3, dadurch gekenn
zeichnet, daß die CO2-Innenraumkonzentration mittels eines Rechen
verfahrens ermittelt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die
CO2-Innenraumkonzentration für einen ersten Zustand mit geöffneter
Frischluftzufuhr und für einen zweiten Zustand mit geschlossener
Frischluftzufuhr rechnerisch ermittelt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die
CO2-Innenraumkonzentration für den ersten Zustand bei geöffneter
Frischluftzufuhr nach der Gleichung
K(t) = (KAusg1 - KCO2 - SQU/m)e-(m/LM)t + KCO2 + SQU/merrechnet wird, wobei
m der Luftmengendurchsatz,
LM die Luftmenge im Kfz-Innenraum,
SQU der CO2-Eintrag verursacht durch die Atmung der Fahr zeug-Insassen,
KCO2 die CO2-Konzentration in der Außenluft,
t die Zeit und
KAusg1 die Innenraumkonzentration zum Zeitpunkt des Öffnens der Frischluftzufuhr ist.
m der Luftmengendurchsatz,
LM die Luftmenge im Kfz-Innenraum,
SQU der CO2-Eintrag verursacht durch die Atmung der Fahr zeug-Insassen,
KCO2 die CO2-Konzentration in der Außenluft,
t die Zeit und
KAusg1 die Innenraumkonzentration zum Zeitpunkt des Öffnens der Frischluftzufuhr ist.
7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die
CO2-Innenraumkonzentration für den zweiten Zustand bei geschlos
sener Frischluftzufuhr nach der Gleichung
K(t) = (SQU/LM) t + KAusg2errechnet wird, wobei
SQU der CO2-Eintrag, verursacht durch die Atmung der Fahr zeug-Insassen,
LM die Luftmenge im Kfz-Innenraum,
t die Zeit und
KAusg2 die CO2-Innenraumkonzentration zum Zeitpunkt der Schließung der Frischluftzufuhr ist.
SQU der CO2-Eintrag, verursacht durch die Atmung der Fahr zeug-Insassen,
LM die Luftmenge im Kfz-Innenraum,
t die Zeit und
KAusg2 die CO2-Innenraumkonzentration zum Zeitpunkt der Schließung der Frischluftzufuhr ist.
8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der
CO2-Eintrag (SQU) in Abhängigkeit von der Anzahl der Insassen im
Kfz-Innenraum mit Hilfe eines Durchschnittswertes für die Menge
ausgeatmeten CO2 pro Zeit beim Menschen ermittelt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl
der Insassen über im Kfz-Innenraum angebrachten Sitzkontakten fest
gestellt wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekenn
zeichnet, daß der berechnete Wert für die CO2-Innenraumkonzen
tration an geeigneten Stützstellen korrigiert und das Rechenver
fahren mit dem korrigierten Wert neu gestartet wird.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die
Stützstellen durch folgende Bedingung definiert sind:
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die
CO2-Innenraumkonzentration K(t) an den Stützstellen
K(t) = K(t → ∞) gesetzt wird.
13. Verfahren nach Anspruch 6 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß
der Luftmengendurchsatz m in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwin
digkeit v und von der vom Lüfter aufgenommenen elektrischen Leistung
P ermittelt wird.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß im
Augenblick der Öffnung der Frischluftzufuhr der Zeitpunkt tö ge
speichert wird und danach in regelmäßigen Abständen aus der momen
tanen Fahrgeschwindigkeit v und der dabei vom Lüftungsgebläse auf
genommenen elektrischen Leitung P der momentane Luftdurchsatz m
bestimmt wird, daß aus diesen sukzessiv gewonnenen Werten für m vom
Zeitpunkt der Öffnung an fortlaufend der Mittelwert gebildet wird,
und daß jedes aktuell hinzukommende m mit dem Mittelwert, gebildet
aus den zurückliegenden Werten von m, verglichen wird.
15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß für den
Fall, daß der momentane Luftmengendurchsatz m größer ist als der
Mittelwert, der momentane Luftmengendurchsatz m in die aktuelle
Mittelwertbildung eingeht.
16. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß für den
Fall, daß der momentane Luftmengendurchsatz m kleiner ist als der
Mittelwert, mit dem momentanen Luftmengendurchsatz m eine
Stützstellenkorrektur
t 2,3 · LM/mgeprüft wird, daß bei Erfüllung dieser Bedingung eine Stütz
stellenkorrektur gemäß K(t) = K(t → ∞) vorgenommen wird, und daß
bei Nichterfüllung dieser Bedingungen der momentane Luftmengendurch
satz m in die aktuelle Mittelwertbildung eingeht.
17. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die
Schadstoffkonzentration der Außenluft von einem Schadstoffsensor
gemessen wird, dessen Sensorsignal ein Maß für die Schadstoffkon
zentration in der Außenluft darstellt, daß zum Schließen und zum
Öffnen der Frischluftzufuhr jeweils CO2-Innenraumkonzentrationen
als Schaltschwellen (S1) und (S2) vorgesehen werden, und daß die
Schaltschwellen (S1) und (S2) mit dem Sensorsignal verglichen werden.
18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß als
Schadstoffsensor ein chemischer Halbleiter-Gassensor verwendet wird.
19. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß als
Sensorsignal der Sensorwiderstand in Abhängigkeit von der Zeit ge
messen wird.
20. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß bei ge
öffneter Frischluftzufuhr ein Schadstoffkonzentrationswechsel in der
Außenluft durch die erste Ableitung des Sensorwiderstandes nach der
Zeit zum Zeitpunkt der Beaufschlagung mit Schadgas gebildet wird,
und daß das Ergebnis dieser Auswertung mit einer Schaltschwelle (S1)
verglichen wird, und daß die Frischluftzufuhr geschlossen wird, wenn
dR(t)/dt S1 < 0ist.
21. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die
Schaltschwelle (S1) in Abhängigkeit von der CO2-Innenraumkon
zentration und von der Sättigung des Sensors korrigiert wird.
22. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß bei Ab
senkung der CO2-Innenraumkonzentration die Schaltschwelle (S1)
erhöht wird.
23. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß bei
Absenkung des Sensorsignals (R(t)) die Schaltschwelle (S1) erhöht
und bei Erhöhung des Sensorsignals (R(t)) die Schaltschwelle (S1)
abgesenkt wird.
24. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß bei
geschlossener Frischluftzufuhr der Sensorwiderstand (R(t)) mit der
Schaltschwelle (S2) verglichen wird, und daß die Frischluftzufuhr
geöffnet wird, wenn
ist, wobei R(ts) das Sensorsignal zum Zeitpunkt der vorausgegangenen
Schließung ist.
25. Verfahren nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß die
Schallschwelle (S2) in Abhängigkeit von der CO2-Innenraumkonzen
tration (K(t)) nachgeführt wird.
26. Verfahren nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß bei
Erhöhung der CO2-Innenraumkonzentration die Schaltschwelle (S2)
abgesenkt wird.
27. Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 26, dadurch gekenn
zeichnet, daß Startwerte für die Schaltschwellen (S1) und (S2) für
einen mittleren Wert der CO2-Innenraumkonzentration vorgegeben
werden.
28. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Schadstoffkonzentration der Außenluft ent
sprechend der Gesundheitsschädlichkeit gegenüber der CO2-Innen
raumkonzentration gewichtet wird.
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