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Die
Erfindung betrifft eine Steuer- und Regeleinrichtung für
Ozonemitter mit den Merkmalen im Oberbegriff des Hauptanspruchs.
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Eine
Steuer- und Regeleinrichtung für Ozonemitter mit dielektrisch
behinderter Entladung ist aus der
WO 03/080507 A1 bekannt. Hier wird die Ozon-Produktionsrate
des Ozonemitters über eine Zählung der Stromimpulse
bzw. Strahlungsblitze ermittelt, die in den sog. Plasmanadeln oder
Filamenten in einem als Planarmodul ausgebildeten Ozonemitter entstehen.
Anhand der Zählergebnisse wird der den Ozonemitter beaufschlagende
Hochspannungserzeuger geregelt.
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Die
DE 100 13 841 A1 offenbart
eine Steuer- und Regeleinrichtung für Ozonemitter mit dielektrisch behinderter
Entladung mit einem sekundärseitig einem Hochspannungserzeuger
und einem Ionisationsmodul nachgeschalteten und durch eine elektrische
Spule oder einen elektrischen Widerstand gebildeten Spannungsteiler,
an dem ein für die Ionisationsstärke typisches
Signal abgegriffen und über einen Regelspannungserzeuger
geleitet wird. Hierdurch wird im Zusammenhang mit einem Sensor zur Erfassung
der Luftqualität eine konstante Ionisationsleistung erzielt.
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Die
DE 101 18 078 A1 betrifft
ebenfalls eine Stabilisierung der Regelung eines Ozonerzeugers. Die
Hochspannung wird auf einen Wert abgesenkt, in welchem keine Entladungen
mehr stattfinden, wohingegen elektrische Felder weiterhin Ionen
produzieren. Es geht darum, die Ozonkonzentration möglichst niedrig
zu halten und andererseits große Mengen negativer und positiver
Sauerstoffionen zu erzeugen.
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Es
ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Steuer-
und Regeltechnik aufzuzeigen.
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Die
Erfindung löst diese Aufgabe mit den Merkmalen im Hauptanspruch.
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Die
beanspruchte Steuer- und Regeleinrichtung steuert und regelt den
Hochspannungserzeuger nach dem am Ozonemitter wirksamen Betriebsstrom oder
ggf. nach der Leistung. Über die Erfassung und Auswertung
des Betriebsstroms können der Hochspannungserzeuger und
der Ozonemitter auf einen Arbeitspunkt geregelt werden. Diese Regelung
geht davon aus, dass die Funktion des Ozonemitters und die Ozonproduktion
mit der Strom- und Leistungsaufnahme korreliert. Diese Steuer- und
Regeltechnik und die hierfür eingesetzte Hardware bedingen
einen geringen und kostengünstigen Aufwand, wobei weitgehend
ohnehin vorhandene Bauteile eingesetzt werden können.
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Bei
der Betriebsstrommessung können alle Faktoren, wie die
Belastung des Transformators durch hochfrequente Filamentbildung
und durch zusätzlichen Blindstrom, ggf. unter Berücksichtigung des
Innenwiderstandes (Verluste) der Spannungsquelle, und der Wirkungsgrad
des Transformators erfasst werden.
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Die
beanspruchte Steuer- und Regeltechnik ermöglicht außerdem
eine Erfassung besonderer Betriebsbedingungen des Ozonemitters,
wobei insbesondere Ablagerungen am Emitter, die dessen Funktionsverhalten
beeinträchtigen, detektiert werden können. Die
Steuer- und Regeltechnik bietet ferner die Möglichkeit,
derartige Ablagerungen schnell zu beseitigen und wieder das normale
Betriebsverhalten des Ozonemitters herzustellen. Hierfür
kann die normale Betriebsregelung durch eine zeitweise Steuerung
der Hochspannung und ggf. des Betriebsstroms überlagert
oder ersetzt werden, die ein Ablösen der Ablagerungen,
insbesondere ein Verdampfen von Flüssigkeiten, erlaubt.
Nach Beseitigung der Ablagerungen können wieder der normale
Betriebszustand und das normale Regelverhalten aufgenommen werden.
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Die
Betriebsbeeinträchtigungen und insbesondere die Ablagerungen
können von unterschiedlicher Natur sein. Die Ablagerungen
können elektrisch leitend oder isolierend sein und z. B.
aus Kodenswasser, Staub oder elektrisch leitenden Medien, z. B. Salzwasser,
bestehen. Mittels einer Erfassungseinrichtung können sowohl
die Existenz, als auch die Eigenschaften solcher Beeinträchtigungen
und insbesondere Ablagerungen detektiert werden. Mit der Steuer-
und Regeltechnik sind dann entsprechende zielgerichtete Reaktionen
und ggf. Beseitigungsmaßnahmen möglich.
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Die
Regelung bzw. Steuerung über den Betriebsstrom kann durch
eine Regelung oder Steuerung mittels Erfassung der vom Ozonemitter
erzeugten Filamentsignale ergänzt oder ersetzt werden. Hierbei
kann die vorbekannte Impulszählung eingesetzt werden. In
einer eigenständig erfinderischen Variante kann mit den
Filamentimpulsen eine Kapazität aufgeladen werden, wobei
deren Ladungsverhalten in Beziehung zur Zeit erfasst und ausgewertet wird.
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Die
beanspruchte Steuer- und Regeltechnik ist für unterschiedliche
Arten von Ozonemittern mit Vorteil einsetzbar. Dementsprechend können
unterschiedliche Ozon-Emissionseinrichtungen hergestellt und betrieben
werden. Die Einsatzbereiche dieser Einrichtungen sind beliebig wählbar.
Vorteile ergeben sich z. B. in Verbindung mit Klimaanlagen, bei denen
ein Kühlelement oder ein Verdampfer mit dem emittierten
Ozon dekontaminiert bzw. gereinigt werden kann. Derartige Klimaanlagen
mit Ozonreinigung lassen sich mit Vorteil bei Kraftfahrzeugen einsetzen.
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In
den Unteransprüchen sind weitere vorteilhafte Ausgestaltungen
der Erfindung angegeben.
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Die
Erfindung ist in den Zeichnungen beispielsweise und schematisch
dargestellt. Im einzelnen zeigen:
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1:
ein Kraftfahrzeug mit einer Klimaanlage und einer Ozon-Emissionseinrichtung,
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2:
ein Blockschaltbild für eine Ozon-Emissionseinrichtung
und deren Steuer- und Regeleinrichtung,
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3:
ein weiter detailliertes Blockschaltbild der Steuer- und Regeleinrichtung
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4:
ein Strom-Spannungsdiagramm,
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5:
ein Flussdiagramm einer Stromregelung mit Detektion von Sonderbetriebsbedingungen,
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6:
ein Flussdiagramm eines Programmabschnitts Strom- und Spannungssteuerung
bei elektrisch leitenden Ablagerungen (Salzwasser),
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7:
ein Flussdiagramm eines Programmabschnitts Strom- und Spannungssteuerung
bei elektrisch nicht leitenden Ablagerungen (Kondenswasser) und
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8:
ein Flussdiagramm eines Programmabschnitts der normalen Stromregelung.
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Die
Erfindung betrifft eine Steuer- und Regeleinrichtung (9)
für einen Ozonemitter (5). Die Erfindung befasst
sich ferner mit einer damit ausgerüsteten Ozon-Emissionseinrichtung
(4) und deren Einsatz in einer Klimaanlage (2).
Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Regeln und ggf. Steuern
eines Ozonemitters (5).
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1 zeigt
schematisch ein Fahrzeug (1), insbesondere ein Kraftfahrzeug,
welches mit einer Klimaanlage (2) ausgerüstet
ist, die eine Ozon-Emissionseinrichtung (4) aufweist. Die
Ozon-Emissionseinrichtung (4) besitzt mindestens einen
Ozonemitter (5), der von beliebiger Bauart sein kann und der
von einer Steuer- und Regeleinrichtung (9) beaufschlagt
wird. Der Ozonemitter (5) ist z. B. in der Nähe eines
Kühlelements (3), z. B. eines Verdampfers, der Klimaanlage
(2) angeordnet. Das emittierte Ozon dient zur Dekontaminierung
des Kühlelements (3) und evtl. dortiger Ablagerungen,
insbesondere Bakterien oder anderer Erreger.
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2 verdeutlicht
in einem Blockdiagramm den Aufbau der Ozon-Emissionseinrichtung
(4). Der Ozonemitter (5) arbeitet bevorzugt nach
dem Prinzip der dielektrisch behinderten Entladung und ist z. B. als
Planarmodul ausgebildet. Das Planarmodul (5) besitzt zwei
parallele elektrisch aufladbare Elektrodenplatten, die eine unterschiedliche
Größe aufweisen und zwischen denen ein Dielektrikum,
z. B. Glas oder dgl. angeordnet ist. Die Elektrodenplatten sind von
einem Gas, insbesondere Luft, umgeben, wobei die Feldlinien und
die Entladungen durch das Gas verlaufen. Hierbei bilden sich Plasmanadeln
oder sog. Filamente temporär aus, durch die eine Ladungsverschiebung
stattfindet und somit ein Stromimpuls fließt. Durch die
Entladungen werden Sauerstoffionen bzw. Ozon erzeugt und emittiert.
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Der
Ozonemitter (5) wird von einem Hochspannungserzeuger (6)
mit einer Hochspannung in Form einer Wechselspannung oder einer
gepulsten Gleichspannung beaufschlagt. Ab einer bestimmten Spannungshöhe,
die den Zündbeginn (Z) im Diagramm von 4 markiert,
beginnen Entladungen in signifikanter Zahl.
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Der
Ozonemitter (5), hier z. B. das Planarmodul, stellt z.
B. eine Grundkapazität von ca. 16 bis 22 pF dar. Bilden
sich während des Normalbetriebs Plasmanadeln oder sogenannte
Filamente, so erscheint deren elektrische Wirkung wie eine Parallelschaltung
von einer Anzahl 1 bis N kleinen Kapazitäten. Bei zunehmender
Zündung der Filamente verhält sich der Ozonemitter
wie eine bipolare Zenerdiode. Ab dem Überschreiten der
Zündspannung findet ein zusätzlicher Ladungstransport
durch die Filamente statt, wodurch der Strom am Planarelement und somit
auch der Betriebsstrom im Hochspannungserzeuger (6) verstärkt
und u. U. nicht linear ansteigen. Dieses Verhalten wird von der
nachfolgend erläuterten Betriebsstromregelung ausgenutzt.
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Die
Ozon-Emissionseinrichtung (4) beinhaltet ferner den erwähnten
Hochspannungserzeuger (6), der z. B. eine Hochspannung
von ca. 4 bis 6 kV erzeugt, wobei z. B. die Zündspannung
(Z) bei ca. 4,5 kV liegt. Die Grundfrequenz der beaufschlagten Hochspannung
liegt beispielsweise bei 60 kHz. Die Zündung der Filamente
erzeugt hochfrequente Spannungsimpulse, die sich der Grundfrequenz
als kurzzeitige Einbrüche der Spannungsamplitude um beispielsweise
40 V bis 100 V überlagern. Die Frequenz der Filamentströme
beträgt beispielsweise 5 Mhz.
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Der
Hochspannungserzeuger (6) ist mit einer Spannungsquelle,
z. B. dem öffentlichen Netz, verbunden und weist einen
Transformator (7) auf. Die Betriebsfrequenz kann gegenüber
der Netzfrequenz mittels eines Oszillators und/oder Umrichters,
z. B. mit Pulsweitenmodulation, verändert und auf die vorgenannte
Grund- oder Anregungsfrequenz gesteigert werden.
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Ferner
ist eine schaltbare und ggf. steuerbare Strombegrenzungseinrichtung
(8) für den Betriebsstrom im Betriebsstromkreis
vorgesehen. Sie kann in den Hochspannungserzeuger (6) integriert sein.
Durch die Begrenzung des Betriebsstromes erfolgt auch eine Begrenzung
des Stromflusses am Ozonerzeuger, wodurch auch dieser vor Zerstörung geschützt
werden kann.
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Der
Hochspannungserzeuger (6) ist mit der Steuer- und Regeleinrichtung
(9) verbunden, die in 3 näher
dargestellt ist. Ferner weist die Ozon-Emissionseinrichtung (4)
bzw. die Steuer- und Regeleinrichtung (9) eine Messeinrichtung
(10) für den Betriebsstrom des Hochspannungserzeugers
(6) auf. Hierdurch können die Stromhöhe
und ggf. der zeitliche Stromverlauf sowie dessen Gradient erfasst werden.
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Ferner
kann eine Messeinrichtung (11) für die im Betrieb
anliegende Hochspannung des Hochspannungserzeugers (6)
vorhanden sein. Auch hier können neben der Spannungshöhe
deren zeitlicher Verlauf und der Gradient erfasst werden.
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Außerdem
kann eine Erfassungseinrichtung (12) im Stromkreis des
Ozonemitters (5) angeordnet sein. Sie erfasst die im Betrieb
erzeugten Filamentsignale. Die nicht dargestellte Erfassungseinrichtung (12)
kann z. B. ein Auskoppelelement besitzen, welches beispielsweise
aus einer Parallelschaltung einer Kapazität und einer Induktivität
besteht und die höherfrequenten Filamentimpulse auskoppelt.
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Während
einer positiven und/oder einer negativen Halbwelle der beaufschlagten
Hochspannung können die durch die Filamente erzeugten Ladungsverschiebungen
ausgekoppelt werden und einen weiteren Kondensator aufladen. Es
ist hierbei vorteilhaft, die Ladungsverschiebungen von positiver und
negativer Halbwelle der beaufschlagten Hochspannung über
eine Diodenbrücke gleichzurichten und zur Aufladung des
Kondensators zu addieren. Je mehr Filamentbildungen pro Zeiteinheit
stattfinden, desto schneller wird der Kondensator aufgeladen. Durch
Messung des am Kondensator anliegenden Potentials oder der in ihm
gespeicherten Ladung in vorgegebenen Zeitintervallen, beispielsweise
alle 5 ms bis 10 ms, kann somit die Anzahl der Filamentzündungen
näherungsweise bestimmt werden. Es ist auch möglich,
die Zeit bis zum Erreichen eines bestimmten Ladezustands der Kapazität
zu erfassen.
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Gegenstand
der Auswertung sind nicht mehr wie beim Stand der Technik die Zahl
der Filamentimpulse, sondern die darin enthaltenen elektrischen
Ladungsverschiebungen und insbesondere die Summe der Ladungsverschiebungen
aus mehreren Filamentimpulsen. Aus dem Ladungsverhalten des Kondensators über
die Zeit lässt sich auf die Funktion des Ozonemitters (5)
und auf das Auftreten von Entladungen rückschließen. Über
die zeitabhängige Erfassung des Ladungsverhaltens kann
außerdem die Leistung des Ozonemitters und der Filamentimpulse erfasst
und als Äquivalent für die Ozonproduktion herangezogen
werden und in der Steuer- und Regeleinrichtung (9) ausgewertet
werden.
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Die
vorbeschriebene Erfassung und Auswertung der Filamentsignale hat
eigenständige erfinderische Bedeutung. Die Erfassungseinrichtung
(12) kann wahlweise alternativ oder zusätzlich
zur Betriebsstromerfassung für die Steuerung und/oder Regelung
des Hochspannungserzeugers (6) herangezogen werden. Die
Erfassungseinrichtung (12) kann somit alternativ oder zusätzlich
zur Messeinrichtung (10) für den Betriebsstrom
vorhanden sein. Bei der Variante einer Anordnung der Erfassungseinrichtung (12)
für die Filamentsignale anstelle der Messeinrichtung (10)
für den Betriebsstrom kann die Messeinrichtung (11)
für die Hochspannung beibehalten oder alternativ weggelassen werden.
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In
einer weiteren Variante ist es möglich, für die
Erfassungseinrichtung (
12) der Filamentsignale eine andere
Konstruktion einzusetzen, z. B. die aus der
WO 03/080507 A1 bekannte
Erfassungs- und Messeinrichtung. Deren Anordnung ist zusätzlich
zur Betriebsstromerfassung und zu der Messeinrichtung (
10)
sowie ggf. der Messeinrichtung (
11) vorgesehen.
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Wie 2 in
der Übersicht verdeutlicht, sind die Mess- und/oder Erfassungseinrichtungen
(10, 11, 12) mit der Steuer- und Regeleinrichtung
(9) verbunden. Diese ihrerseits ist mit dem Hochspannungserzeuger
(6) verbunden und emittiert ein Aktuatorsignal (19)
für die Hochspannung. Sie kann außerdem ein Aktuatorsignal
(20) für eine Strombegrenzung des Betriebsstroms
emittieren und ist hierfür mit der Strombegrenzungseinrichtung
(8) verbunden.
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In 3 ist
eine besondere und bevorzugte Ausführungsform der Steuer-
und Regeleinrichtung (9) dargestellt. Sie weist mindestens
einen Controller (13), z. B. einen Mikro-Controller auf,
der direkt oder mittelbar mit einer oder mehreren der Mess- und
Erfassungseinrichtungen (10, 11, 12)
verbunden ist und der zumindest ein Funktionsmodul (14)
für die Steuerung des Hochspannungserzeugers (6)
und die Regelung des Betriebsstroms aufweist, für den das Funktionsmodul
(14) ein Aktuatorsignal (19) zur Einstellung der
Hochspannung emittiert. Die Hochspannung kann u. U. auch geregelt
werden.
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In
einer Ausführungsform findet eine Leistungsregelung des
Hochspannungserzeugers (6) und des Ozonemitters (5) über
den erfassten Betriebsstrom und/oder über eine Erfassung
der Filamentströme oder Filamentsignale statt. Der Betriebsstrom
wird bei einem vorgegebenen Spannungsbereich geregelt.
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In
einer weiteren Variante kann zusätzlich eine Erfassung
von besonderen Betriebsbedingungen des Ozonemitters (5)
stattfinden, wofür ein Erfassungsmodul (16) vorgesehen
ist, welches in den Controller (13) integriert oder mit
diesem verbunden sein kann. Mit dem Erfassungsmodul (16)
können anhand geeigneter Signale evtl. Betriebsbeeinträchtigungen
für den Ozonemitter (5) detektiert werden. Dies
sind z. B. Ablagerungen am Ozonemitter (5). Dies können
elektrisch nicht leitende Ablagerungen in Form von Staub oder Kondenswasser
sein. Die Ablagerungen können aber auch elektrisch leitend sein
und z. B. aus Salzwasser bestehen, welches in den Ozonemitter (5)
eingedrungen ist, was z. B. bei Klimaanlagen (2) in Fahrzeugen
(1) geschehen kann. Für die Detektion dieser Ablagerungen
oder anderer vom Normalbetrieb abweichender Umgebungs- oder Betriebsbedingungen
des Ozonemitters (5) können beliebige geeignete
Signale generiert und ausgewertet werden.
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In
der gezeigten und bevorzugten Ausführungsform können
die von einer oder mehreren der Mess- und Erfassungseinrichtungen
(10, 11, 12) emittierten Signale für
den Betriebsstrom und/oder die Hochspannung und/oder die Filamentsignale
erfasst und ausgewertet werden. Es kann auch eine Gradientenbewertung
stattfinden. Hierfür werden z. B. der Betriebsstrom und/oder
die Filamentsignale unter Berücksichtigung der momentanen
Hochspannung ausgewertet. Das Erfassungsmodul (16) kann mit
einem Speicherelement (17) für Strom- und Spannungscharakteristiken
verbunden sein und die hier abgelegten Vergleichswerte für
die Auswertung der erhaltenen Signale benutzen.
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4 zeigt
ein Strom- und Spannungsdiagramm für den Verlauf des Betriebsstroms
(I) über der angelegten Hochspannung (V). über
den Stromanstieg nach dem Zündbeginn lässt sich
der Betriebsstrom auf einen Arbeitspunkt (A) über die Hochspannung
regeln. Die Stromaufnahme steigt vor Erreichen der Zündspannung
(Z) des Ozonemitters (5) linear mit der angelegten Hochspannung
an. Nach dem Zündbeginn (Z) steigt der Betriebsstrom überproportional
an, wobei die mit durchgezogenem Strich gezeichnete Linie (21)
den normalen Stromverlauf wiedergibt.
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Durch
den Controller (13) und das Funktionsmodul Regelung (14)
kann der Ozonemitter (5) im Normalbetrieb auf einen stabilen
Arbeitspunkt (A) geregelt werden. Die sich hierbei einstellenden
Strom- und Spannungswerte (I, A und V, A) liegen unterhalb der Maximalwerte.
Hierbei gibt es einen Arbeitsbereich (T) für die Hochspannung,
in dem der z. B. für den Arbeitspunkt vorgegeben Sollwert
des Betriebsstroms erreicht werden soll. Innerhalb dieses Arbeitsbereichs
(T) findet über das Funktionsmodul Regelung (14)
eine Regelung des Betriebsstroms bzw. der elektrischen Leistung
statt.
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Es
kann eine automatische Arbeitspunktbestimmung vorhanden sein. Diese
lässt sich z. B. realisieren, indem kein Absoultwert für
den Sollstrom vorgegeben wird, sondern nur ein Offset zum gemessen
Strom zum Zündzeitpunkt vorgesehen ist.
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Die
anderen Stromverläufe (22, 23, 24)
geben das Verhalten bei der Existenz von besonderen Betriebsbedingungen,
z. B. den vorerwähnten Ablagerungen, beispielhaft an. Diese
Stromverläufe werden vom Erfassungsmodul (16)
detektiert und ausgewertet. In 5 ist ein
Flussdiagramm für eine Betriebsstromregelung in der Einschalt-
oder Anlaufphase mit Erfassung der Sonderbetriebsfälle
Salzwasser und Kondenswasser und mit Verzweigungen in Unterprogramme
dargestellt. 8 zeigt ein Flussdiagramm für
den regulären Betrieb.
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Wenn
z. B. elektrisch leitende Ablagerungen vorliegen, steigt der Betriebsstrom
vor Erreichen oder spätestens im Bereich des Zündpunkts
(Z) überproportional an, was im Diagramm durch die kurzgestrichelte
Linie (24) verdeutlicht wird. Zugleich liegt die Hochspannung
unterhalb des Arbeitsbereichs (T). Das Erfassungsmodul (16)
kann dies beispielsweise am Gradienten des Stromverlaufs (24)
und am Verhältnis des überproportional hohen Stromes
im Bereich der Zündspannung oder an einer Bewertung der
Absolutgrößen erkennen. Dies ist der Auslöser für
eine Verzweigung in das Unterprogramm Betriebsfall Salzwasser.
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Liegt
eine elektrisch nicht oder schlecht leitende Ablagerung vor, z.
B. Kondenswasser, behindert diese das Zündverhalten und
die Filamentbildung. Der Ist-Wert des Betriebsstroms liegt unter dem
Sollwert. Trotz Spannungserhöhung steigt der Strom nur
langsam an und bleibt unterhalb des Sollwerts, wobei die Hochspannung
den Arbeitsbereich (T) überschreitet. Dies wird im Diagramm
durch die mit längeren Strichen gekennzeichnete Linie (22)
repräsentiert. Auch dies kann das Erfassungsmodul (16)
aus dem Gradienten des Stromverlaufs und der Zuordnung zum Spannungswert
anhand der vorgegebenen Charakteristiken feststellen und in das
Unterprogramm Betriebsfall Kondenswasser abzweigen.
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Der
dritte dargestellte Sonderfall des Stromverlaufs (23) mit
der strichpunktierten Linie gibt das Verhalten bei steigender Feuchte,
staubförmiger Ablagerung, Alterung des Ozonemitters (5)
oder anderen Toleranz- oder Verschleißerscheinungen wieder. Der
Betriebsstrom steigt nach dem Zündbeginn (Z) zwar langsamer
als bei der normalen Linie (21) an, wobei die Hochspannung
aber im Arbeitsbereich (T) bleibt. Abweichungen des Betriebsstroms
vom Sollwert werden durch Nachstellen der Spannung über das
Funktionsmodul Regelung (14) ausgeregelt. Hierzu zeigt 8 den
Ablauf des Unterprogramms Regelung Betriebsstrom.
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Die
anderen Sonderzustände mit den Stromverläufen
(21, 22) können im einfachsten Fall ebenfalls
durch das Funktionsmodul Regelung (14) nachgeregelt werden.
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Die
Erfindung sieht hierfür in der gezeigten Ausführungsform
zusätzlich eine besondere Maßnahme vor, die ein
beschleunigtes Entfernen solcher z. B. flüssiger Ablagerungen
ermöglicht, was z. B. durch Verdampfen geschehen kann.
Zu diesem Zweck kann die vorerwähnte Grundausstattung der Steuer-
und Regelungseinrichtung (9) zusätzlich zum Funktionsmodul
Regelung (14) ein Funktionsmodul Steuerung (15)
zur Ausführung der erwähnten Unterprogramme Betriebsfall
Salzwasser oder Kondenwasser im Controller (13) aufweisen.
Die besagten Funktionsmodule (14, 15) können
elektrische Schaltungen oder Softwaremodule sein. Der Controller (13)
kann grundsätzlich in beliebiger Weise ausgebildet sein,
z. B. als fest verdrahtete Schaltung, als Logikbaustein, als Mikroprozessorsteuerung
oder dgl. Dementsprechend sind auch die Funktionsmodule (14, 15)
ausgestaltet.
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Das
Funktionsmodul Steuerung (15) und die Steuerfunktion können
zeitweise an die Stelle der normalen Regelfunktion treten und diese
ersetzen oder überlagern. Das Funktionsmodul Steuerung (15)
kann dabei Aktuatorsignale für die Hochspannung an den
Hochspannungserzeuger (6) emittieren und zusätzlich
ein Aktuatorsignal Strombegrenzung (20) an die Strombegrenzungseinrichtung
(8) senden. Hierdurch wird der Betriebsstrom auf einen
Maximalwert (Imax) begrenzt. Auch die Hochspannung kann auf einen
Maximalwert (Vmax) begrenzt werden.
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Bei
einer elektrisch leitenden Flüssigkeit und einem detektierten
Stromverlauf (24) wird gemäß des Flussdiagramms
von 6 die Spannung erhöht, wobei der Betriebsstrom
auf den Grenzwert (Imax) begrenzt bzw. gesteuert und nicht geregelt
wird. Dies hat ein Erhitzen der geladenen Oberfläche bzw.
der Elektroden des Ozonemitters (5) und ein Verdampfen der
elektrisch leitenden Flüssigkeit zur Folge. Nach Freibrennen
der Elektrodenoberfläche kehrt die Hochspannung zum Normalwert
bzw. Arbeitsbereich (T) zurück und es wird in der vorbeschriebenen
Weise wieder normal über das Funktionsmodul Regelung (14)
geregelt. Die Zeitvorgabe wird über ein Zeitglied im Controller
(13) eingestellt. Kehrt die Hochspannung nach Ablauf der
eingestellten Zeit nicht wieder in das Toleranzfeld (T) zurück,
kann der vorbeschriebene Freibrennvorgang erneut gestartet werden.
Hat auch dies noch keine Rückkehr der Hochspannung in den
Arbeitsbereich (T) zur Folge, kann der Hochspannungserzeuger (6)
abgeschaltet und ein Warnsignal von der Steuer- und Regelungseinrichtung
(9) ausgegeben werden. Die Zahl der Versuche bis zur Alarmausgabe
kann geändert werden.
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Im
Falle einer nicht leitenden Flüssigkeit des Stromverlaufs
(22) wird gemäß des Flussdiagramms von 7 ebenfalls
die Hochspannung erhöht. Dies kann über einen
vorgegebenen Zeitraum bis zum Erreichen der Maximalspannung (Vmax)
geschehen, um auch unter der Flüssigkeitsablagerung eine
Zündung zu ermöglichen und die Ablagerung zu verdampfen.
Hierbei wird geprüft, ob der Betriebsstrom noch unter dem
Sollwert oder einem angenommenen Toleranzbereich liegt. Nach Freibrennen
der Elektrodenoberfläche erreicht der Betriebsstrom wieder
den Sollwert und es kann normal geregelt werden.
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In
beiden Fällen mit elektrisch leitender oder nicht leitender
Flüssigkeit oder anderer Ablagerungsform kann durch die
Spannungserhöhung und ggf. Strom- oder Spannungsbegrenzung
ein sehr schnelles Entfernen der Ablagerung erreicht werden.
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8 verdeutlicht
den Betriebsfall nach erfolgtem Einschalten und Anlaufen der Ozon-Emissionseinrichtung
(4) und verdeutlicht das Steuer- und Regelverhalten, wenn
während des Betriebs Störungen durch Kondenswasser
oder Salzwasser auftreten. Solange keine Betriebsstörung
vom Erfassungsmodul (16) detektiert wird, findet ein normales
Regelverhalten statt, wobei etwaige Überschreitungen des Strom-Sollwertes
bei gleichzeitiger Lage der Hochspannung im Arbeitsbereich (T) oder
darüber zu einer Verringerung der Hochspannung und einer
Rückführung des Betriebsstromes auf den Sollwert
führen. Wird andererseits der Sollwert unterschritten und liegt
die Hochspannung im oder unter dem Arbeitsbereich (T), wird die
Hochspannung erhöht und dadurch ebenfalls der Betriebsstrom
auf den Sollwert zurückgeführt.
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Befindet
sich der Betriebsstrom über dem Sollwert und liegt zugleich
die Hochspannung unter dem Arbeitsbereich (T), so liegt der der
Betriebsfall Salzwasser vor, der zum eingangs in Verbindung mit 6 beschriebenen
Unterprogramm und der gezeigten Steuer- und Regelfunktion führt.
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Liegt
der Betriebsstrom unter dem Sollwert und ist zugleich die Hochspannung über
dem Arbeitsbereich (T), wird der Betriebsfall Kondenswasser detektiert
und in das zu 7 beschriebene Unterprogramm
verzweigt.
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Abwandlungen
der gezeigten und beschriebenen Ausführungsformen sind
in verschiedener Weise möglich. Der Ozonemitter (5)
kann anstelle eines Planarmoduls ein Zylinder- oder Röhrenmodul oder
eine andere Ausführungsform aufweisen. In einer einfachen
Ausführungsform kann auf das Erfassungsmodul (16)
und ggf. auch auf das Funktionsmodul Steuerung (15) sowie
die zugehörigen Steuerverfahren verzichtet werden. Der
Controller (13) bewirkt dann eine Regelung nach dem Betriebsstrom und/oder
dem Filamentstrom bzw. den Filamentsignalen. Ferner sind konstruktive
Abwandlungen der gezeigten und beschriebenen Komponenten möglich.
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- 1
- Fahrzeug
- 2
- Klimaanlage
- 3
- Kühlelement
- 4
- Ozon-Emissionseinrichtung
- 5
- Ozonemitter
- 6
- Hochspannungserzeuger
- 7
- Transformator
- 8
- Strombegrenzungseinrichtung
- 9
- Steuer-
und Regeleinrichtung
- 10
- Messeinrichtung
für Betriebsstrom
- 11
- Messeinrichtung
für Hochspannung
- 12
- Erfassungseinrichtung
für Filamentsignale
- 13
- Controller
- 14
- Funktionsmodul
Regelung
- 15
- Funktionsmodul
Steuerung
- 16
- Erfassungsmodul
- 17
- Speicherelement
Strom/Spannung
- 18
- Speicherelement
Regel- und Steuerroutine
- 19
- Aktuatorsignal
Hochspannung
- 20
- Aktuatorsignal
Strombegrenzung
- 21
- Stromverlauf
normal
- 22
- Stromverlauf
bei Kondensatbildung
- 23
- Stromverlauf
bei Staub
- 24
- Stromverlauf
bei Salzwasser
- A
- Arbeitspunkt
- Z
- Zündbeginn
- T
- Arbeitsbereich
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - WO 03/080507
A1 [0002, 0037]
- - DE 10013841 A1 [0003]
- - DE 10118078 A1 [0004]