DE102008031714B4

DE102008031714B4 - Verfahren zur Steuerung des Zusammenführens eines Frischluftmassenstroms und eines Umluftmassenstroms

Info

Publication number: DE102008031714B4
Application number: DE102008031714.4A
Authority: DE
Inventors: Robert Salzberger; Markus Fidorra
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2008-07-04
Filing date: 2008-07-04
Publication date: 2017-03-02
Anticipated expiration: 2028-07-05
Also published as: DE102008031714A1

Abstract

Verfahren zur Steuerung des Zusammenführens eines Frischluftmassenstroms (FL) und eines Umluftmassenstroms (UL) zu einem Gesamtluftmassenstrom bei einem Kraftfahrzeug-Belüftungssystem, wobei ein erstes Stellorgan (S1) im oder am Ende eines ersten Kanals (K1) zum Einstellen eines angeforderten Frischluftmassenstroms (FL) als erstem Teilluftmassenstrom und ein zweites Stellorgan (S2) im oder am Ende eines zweiten Kanals (K2) zum Einstellen eines angeforderten Umluftmassenstroms als zweitem Teilluftmassenstrom angeordnet sind, und die Luft anschließend über einen zumindest bereichsweise gemeinsamen Luftkanal (K) als Gesamtluftmassenstrom einem ansaugendem Gebläse (G) zugeführt wird, wobei bei einer gleichzeitig angeforderten Veränderung des Frischluftmassenstroms (FL) und des Umluftmassenstroms (UL) das erste und zweite Stellorgan (S1, S2) nicht gleichzeitig angesteuert werden und wobei bei einer angeforderten Erhöhung des Frischluftmassenstroms (FL) mit gleichzeitiger Reduzierung des Umluftmassenstroms (UL) in einem ersten Schritt nur das erste Stellorgan (S1) zum Einstellen des angeforderten Frischluftmassenstroms (FL) angesteuert wird und nach einem vorgegebenen ersten Zeitintervall (Δt1) nach dem Beginn des Ansteuerns des ersten Stellorgans (S1) zum Einstellen des angeforderten Frischluftmassenstroms (FL) das zweite Stellorgan (S2) zum Einstellen des angeforderten Umluftmassenstroms (UL) angesteuert wird.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Steuerung des Zusammenführens eines Frischluftmassenstroms und eines Umluftmassenstroms zu einem Gesamtluftmassenstrom bei einem Kraftfahrzeug-Belüftungssystem nach Anspruch 1.
Prinzipiell werden bei einer angeforderten Veränderung des Frischluftmassenstroms und des Umluftmassenstroms die beiden Stellorgane zum Verändern der Ströme gleichzeitig angesteuert. Dadurch können Störgeräusche entstehen.
Ein Verfahren zur Steuerung des Zusammenführens eines Frischluftmassenstroms und eines Umluftmassenstroms ist aus der DE 10 2005 031 846 A1 bekannt. Hier werden bei einer gleichzeitig angeforderten Veränderung des Frischluftmassenstroms und des Umluftmassenstroms die beiden Stellorgane derart angesteuert, dass beim Umschalten durch eine Stellbewegung eines der Stellorgane der Gesamtluftmassenstrom konstant bleibt, sich während der Stellbewegung stetig von einem Ausgangsniveau auf ein Endniveau ändert oder während eines Teils der Stellbewegung konstant bleibt und während eines restlichen Teils der Stellbewegung sich stetig vom Ausgangsniveau auf das Endniveau ändert. Dadurch sollen unerwünschte Geräusche, die bspw. beim Umschalten von Frischluft- auf den Umluftbetrieb aufgrund einer Veränderung des Gesamtluftmassenstroms auftreten können, verhindert werden.
Eine mechanische Ausgestaltung zur Beeinflussung des Frischluftmassenstroms und des Umluftmassenstroms ist aus der DE 199 36 688 A1 bekannt.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein alternatives Verfahren zur Steuerung des Zusammenführens zweier Teilströme anzugeben, welches eine Geräuschbildung beim Umschalten in einen anderen Luftbetrieb verhindert.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren nach Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Die Erfindung geht von einem Kraftfahrzeug-Belüftungssystem mit zwei Stellorganen aus, wobei das erste Stellorgan im oder am Ende eines ersten Kanals zum Einstellen eines angeforderten Frischluftmassenstroms als erstem Teilluftmassenstrom und das zweite Stellorgan im oder am Ende eines zweiten Kanals zum Einstellen eines angeforderten Umluftmassenstroms als zweitem Teilluftmassenstrom angeordnet ist. Die Luft wird nach den Stellorganen über einen zumindest bereichsweise gemeinsamen Luftkanal als Gesamtluftmassenstrom einem ansaugenden Gebläse zugeführt. Bei dem ersten und zweiten Stellorgan handelt es sich in der Regel um ansteuerbare Klappen in den Kanälen, welche den Ansaugquerschnitt der Luftmassenströme beeinflussen.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Steuerung des Zusammenführens eines Frischluftmassenstroms und eines Umluftmassenstroms zu einem Gesamtluftmassenstrom bei oben genanntem Belüftungssystem zeichnet sich dadurch aus, dass bei einer gleichzeitig angeforderten Veränderung des Frischluftmassenstroms und des Umluftmassenstroms das erste und zweite Stellorgan nicht gleichzeitig angesteuert werden. Durch das nicht gleichzeitige Ansteuern der beiden Stellorgane können die ansonsten aufgrund der gleichzeitigen Änderungen der Ansaugquerschnitte der Luftmassenströme auftretenden (Saug-) Geräusche verhindert oder zumindest reduziert werden. Vorteilhafterweise wird dabei das zweite oder erste Stellorgan nach einem vorgegebenen Zeitintervall nach dem Beginn des Ansteuerns des ersten oder zweiten Zeitintervalls angesteuert.
Vorteilhafterweise wird bei einer angeforderten Erhöhung einer der beiden Teilluftmassenströme und gleichzeitiger angeforderter Reduzierung des anderen Teilluftmassenstroms zuerst nur das für das Einstellen des zu erhöhenden Teilluftmassenstroms zuständige Stellorgan angesteuert, und erst nach einem vorgegebenen Zeitintervall nach Beginn des Ansteuerns des genannten Stellorgans das entsprechend andere Stellorgan angesteuert. Das Zeitintervall kann dabei fest oder in Abhängigkeit verschiedener Parameter – z. B. in Abhängigkeit vom demjenigen Teilluftmassenstrom, der erhöht werden soll – vorgegeben werden.
Wird eine Erhöhung des Frischluftmassenstroms und gleichzeitig eine Reduzierung des Umluftmassenstroms angefordert, wird vorteilhafterweise in einem ersten Schritt nur das erste Stellorgan zum Einstellen des Frischluftmassenstroms angesteuert. Erst nach einem vorgegebenen ersten Zeitintervall nach dem Beginn des Ansteuerns des ersten Stellorgans zum Einstellen des Frischluftmassenstroms wird das zweite Stellorgan zum Einstellen des Umluftmassenstroms angesteuert.
Da die Nebengeräusche bei einer Erhöhung des Frischluftmassenstroms dann am stärksten auftreten, wenn aus einem Umluft- oder Teil-Frischluftbetrieb in einen 100% Frischluftbetrieb umgeschaltet wird, bei dem nur Frischluft in das Belüftungssystem einströmt, wird nur bei einem Umschalten aus einem Umluft- oder Teil-Frischluftbetrieb in einen 100% Frischluftbetrieb die sequenzielle Ansteuerung der Stellorgane vorgenommen, also als erstes nur das erste Stellorgan, und erst nach einem vorgegebenen ersten Zeitintervall nach Beginn des Ansteuerns des ersten Stellorgans erst das zweite Stellorgan angesteuert.
Wird eine Reduzierung des Frischluftmassenstroms und gleichzeitig eine Erhöhung des Umluftmassenstroms angefordert, wird vorteilhafterweise in einem ersten Schritt nur das zweite Stellorgan zum Einstellen des Umluftmassenstroms angesteuert. Erst nach einem vorgegebenen zweiten Zeitintervall nach dem Beginn des Ansteuerns des zweiten Stellorgans zum Einstellen des Umluftmassenstroms wird das erste Stellorgan zum Einstellen des Frischluftmassenstroms angesteuert.
Da die Nebengeräusche bei einer Reduzierung des Frischluftmassenstroms dann am stärksten auftreten, wenn aus einem 100% Frischluftbetrieb in einem Teil-Frischluft- oder Umluftbetrieb umgeschaltet wird, bei dem das zweite Stellorgan derart angesteuert ist, dass keine Umluft angesaugt wird, wird nur bei einem Umschalten aus dem 100% Frischluftbetrieb in einen Umluft- oder Teil-Frischluftbetrieb die sequenzielle Ansteuerung der Stellorgane vorgenommen, also als erstes nur das zweite Stellorgan, und erst nach einem vorgegebenen zweiten Zeitintervall nach Beginn des Ansteuerns des zweiten Stellorgans erst das erste Stellorgan angesteuert.
Aus Untersuchungen hat sich ergeben, dass das zweite Zeitintervall vorteilhafterweise kleiner vorzugeben ist als das erste Zeitintervall. Sowohl das erste wie auch das zweite Zeitintervall können fest oder in Abhängigkeit vorgegebener Parameter variabel vorgegeben werden.
Die Erfindung wird nun anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Dabei zeigt
1 eine schematische Darstellung eines Belüftungssystems, das für die Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet ist, und
2 ein erstes Diagramm zur Darstellung der sich aufgrund der als Klappen ausgebildeten Stellorgane einstellenden Ansaugquerschnitte des Frischluftmassenstroms und des Umluftmassenstroms beim Umschalten in einen 100% Frischluftbetrieb, und
3 ein zweites Diagramm zur Darstellung der sich aufgrund der als Klappen ausgebildeten Stellorgane einstellenden Ansaugquerschnitte des Frischluftmassenstroms und des Umluftmassenstroms beim Umschalten aus einen 100% Frischluftbetrieb.
Die 1 zeigt einen Teil eines Belüftungssystems, wobei ein als Klappe ausgebildetes erstes Stellorgan S1 am Ende eines ersten Kanals K1 zum Einstellen eines angeforderten Frischluftmassenstroms FL als erstem Teilluftmassenstrom angeordnet ist. Analog dazu ist ein ebenfalls als Klappe ausgebildetes zweites Stellorgan S2 am Ende eines zweiten Kanals K2 zum Einstellen eines angeforderten Umluftmassenstroms UL als zweitem Teilluftmassenstrom angeordnet. Nach den beiden Stellorganen S1 und S2 wird die Luft in einem Luftkanal K als Gesamtluftmassenstrom einem ansaugenden Gebläse G zugeführt.
In den 2 und 3 sind zwei verschiedene Diagramme zur Darstellung der sich einstellenden Ansaugquerschnitte ⌀ des Frischluftmassenstroms FL und des Umluftmassenstroms UL bei einer gleichzeitig angeforderten Veränderung beider Teilluftströme FL und UL dargestellt. Auf der Hochwertachse sind die Ansaugquerschnitte ⌀ der beiden Teilluftströme FL und UL dargestellt, wobei bei 100% das als Klappe ausgebildete Stellorgan zum Einstellen des entsprechenden Teilluftstroms FL und UL vollständig geöffnet ist, und bei 0% vollständig geschlossen ist. Auf der Rechtswertachse ist die Zeit t aufgetragen.
In der Darstellung von 2 wird davon ausgegangen, dass sich das Belüftungssystem in einem Umluftbetrieb befindet, d. h. das erste Stellorgan S1 muss vollständig geschlossen sein, so dass keine Frischluft FL eindringt. Das zweite Stellorgan S2 darf nicht geschlossen sein. In diesem Beispiel ist es vollständig geöffnet, also bei 100%. Somit wird nur Umluft UL zu dem Gebläse geleitet, da der Anteil an Frischluft FL im Gesamtluftmassenstrom aufgrund der Stellung des Stellorgans S1 0% beträgt.
Zum Zeitpunkt 0 erfolgt die Anforderung, aus dem 100% Umluftbetrieb in einen 100% Frischluftbetrieb zu schalten, bei dem das zweite Stellorgan S2 vollständig geschlossen, und das erste Stellorgan S1 vollständig offen ist. Bei dieser Anforderung wird in einem ersten Schritt das erste Stellorgan S1 zum Einstellen des Frischluftmassenstroms FL geöffnet, so dass sich der Ansaugquerschnitt ⌀ des Frischluftmassenstroms FL und sich somit auch der Anteil des Frischluftmassenstroms FL am Gesamtluftmassenstrom erhöht. Gleichzeitig wird ein erster Timer gestartet. Nach Ablauf des ersten Timers, der bspw. auf ein erstes Zeitintervall Δt1 von zwei Sekunden eingestellt ist, wird das zweite Stellorgan S2 zum Einstellen des angeforderten Umluftmassenstroms UL derart angesteuert, dass sich der Ansaugquerschnitt ⌀ des Umluftmassenstroms UL verkleinert und sich dadurch der Anteil des Umluftmassenstroms UL am Gesamtluftmassenstrom solange reduziert, bis das zweite Stellorgan S2 die Zufuhr der Umluft vollständig verhindert. Der Gesamtluftmassenstrom besteht am Ende nur noch aus Frischluft.
In der Darstellung von 3 wird davon ausgegangen, dass sich das Belüftungssystem in einem 100%-Frischluftbetrieb befindet, d. h. das zweite Stellorgan S2 muss vollständig geschlossen, und das erste Stellorgan S1 darf nicht geschlossen sein. In diesem Beispiel ist es vollständig geöffnet, so dass der Ansaugquerschnitt ⌀ bei 100% liegt. Somit wird nur Frischluft zu dem Gebläse geleitet, da der Anteil an Umluft im Gesamtluftmassenstrom aufgrund der Stellung des Stellorgans S2 0% beträgt.
Zum Zeitpunkt 0 erfolgt die Anforderung, aus dem 100% Frischluftbetrieb in einen Teil-Frischluftbetrieb zu schalten, bei dem beide Stellorgane S1 und S2 halb geöffnet sind. Bei dieser Anforderung wird in einem ersten Schritt das zweite Stellorgan S2 zum Einstellen des Umluftmassenstroms UL geöffnet, so dass sich der Ansaugquerschnitt ⌀ des Umluftmassenstroms UL vergrößert und sich dadurch der Anteil des Umluftmassenstroms UL am Gesamtluftmassenstrom erhöht. Gleichzeitig wird ein zweiter Timer gestartet. Nach Ablauf des zweiten Timers, der bspw. auf ein zweites Zeitintervall Δt2 von einer Sekunde eingestellt ist, wird das erste Stellorgan S1 zum Einstellen des angeforderten Frischluftmassenstroms FL angesteuert. In diesem Beispiel wird das erste Stellorgan S1 derart angesteuert, dass sich der Ansaugquerschnitt ⌀ des Frischluftmassenstroms FL verkleinert und sich dadurch der Anteil des Frischluftmassenstroms FL am Gesamtluftmassenstrom solange reduziert, bis sich das als Klappe ausgebildete erste Stellorgan S1 in einer halbgeöffneten Position befindet. Der Gesamtluftmassenstrom setzt sich nun aus einem Frischluftmassenstrom FL, der sich durch die halbgeöffnete Position des ersten Stellorgans S1 ergibt, und aus einem Umluftmassenstrom UL, der sich durch die halbgeöffnete Position des zweiten Stellorgans S2 ergibt, zusammen.
Mittels dieses Verfahrens zur Steuerung des Zusammenführens eines Frischluftmassenstroms und eines Umluftmassenstroms durch sequentielle Ansteuerung der Steuersignale können die Geräusche, die sich insbesondere bei einer Umschalten in einen oder aus einem 100% Frischluftbetrieb ergeben, reduziert oder sogar unterbunden werden.

Claims

Verfahren zur Steuerung des Zusammenführens eines Frischluftmassenstroms (FL) und eines Umluftmassenstroms (UL) zu einem Gesamtluftmassenstrom bei einem Kraftfahrzeug-Belüftungssystem, wobei ein erstes Stellorgan (S1) im oder am Ende eines ersten Kanals (K1) zum Einstellen eines angeforderten Frischluftmassenstroms (FL) als erstem Teilluftmassenstrom und ein zweites Stellorgan (S2) im oder am Ende eines zweiten Kanals (K2) zum Einstellen eines angeforderten Umluftmassenstroms als zweitem Teilluftmassenstrom angeordnet sind, und die Luft anschließend über einen zumindest bereichsweise gemeinsamen Luftkanal (K) als Gesamtluftmassenstrom einem ansaugendem Gebläse (G) zugeführt wird, wobei bei einer gleichzeitig angeforderten Veränderung des Frischluftmassenstroms (FL) und des Umluftmassenstroms (UL) das erste und zweite Stellorgan (S1, S2) nicht gleichzeitig angesteuert werden und wobei bei einer angeforderten Erhöhung des Frischluftmassenstroms (FL) mit gleichzeitiger Reduzierung des Umluftmassenstroms (UL) in einem ersten Schritt nur das erste Stellorgan (S1) zum Einstellen des angeforderten Frischluftmassenstroms (FL) angesteuert wird und nach einem vorgegebenen ersten Zeitintervall (Δt1) nach dem Beginn des Ansteuerns des ersten Stellorgans (S1) zum Einstellen des angeforderten Frischluftmassenstroms (FL) das zweite Stellorgan (S2) zum Einstellen des angeforderten Umluftmassenstroms (UL) angesteuert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem angeforderten Umschalten aus einem Umluft- oder Teil-Frischluftbetrieb in einen 100%-Frischuftbetrieb in einem ersten Schritt nur das erste Stellorgan (S1) zum Einstellen des Frischluftmassenstroms (FL) angesteuert wird und nach einem vorgegebenem ersten Zeitintervall (Δt1) nach dem Beginn des Ansteuerns des ersten Stellorgans (S1) das zweite Stellorgan (S2) zum Einstellen des angeforderten Umluftmassenstroms (UL) angesteuert wird.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer angeforderten Reduzierung des Frischluftmassenstroms (FL) mit gleichzeitiger Erhöhung des Umluftmassenstroms (UL) in einem ersten Schritt nur das zweite Stellorgan (S2) zum Einstellen des angeforderten Umluftmassenstroms (UL) angesteuert wird und nach einem vorgegebenen zweiten Zeitintervall (Δt2) nach dem Beginn des Ansteuerns des zweiten Stellorgans (S2) zum Einstellen des angeforderten Umluftmassenstroms das erste Stellorgan (S1) zum Einstellen des angeforderten Frischluftmassenstroms (FL) angesteuert wird.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem angeforderten Umschalten aus einem 100%-Frischluftbetrieb in einen Umluft- oder Teil-Frischluftbetrieb in einem ersten Schritt nur das zweite Stellorgan (S2) zum Einstellen des Umluftmassenstroms (UL) angesteuert wird und nach einem vorgegebenem zweiten Zeitintervall (Δt2) nach dem Beginn des Ansteuerns des zweiten Stellorgans (S2) das erste Stellorgan (S1) zum Einstellen des angeforderten Frischluftmassenstroms angesteuert wird.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste oder zweite Zeitintervall (Δt1, Δt2) fest oder variabel vorgegeben werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Zeitintervall (Δt1) größer als das zweite Zeitintervall (Δt2) vorgegeben wird.