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Anlage zur
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Patent- und Geb rauchsmusterhilfs anmeldung Einrichtung zur Regulierung
der Beheizung eines I(raftfahrzeugirlnenraumes Die Erfindung betrifft eine Einrichtung
zur Regulierung der Beheizung eines Kraft fahrzeuges mit einem Wärmetauscher, einem
Stellglied zur Steuerung des Heizmittelstromes und einer das Stellglied betätigenden
Regeleinrichtung. mit der ein Innenraumtemperaturfühler, ein Heizlufttemperaturfühler
am Austritt des Wärmetauschers und ein einstellbarer Sollwertgeber verbunden ist.
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Auf eine derartige Einrichtung zur Regulierung der Beheizung bezieht
sich die Erfindung gemäß der Hauptanmeldung P 25 31 015.0. Eine der erfindungsgemäßen
Lösungen gemäß der Hauptanmeldung besteht darin, daß der Innenraumtemperaturfühler
und der Heizlufttemperaturfühler in Reihe liegen und die Wertigkeit der Kennwertänderung
pro Temperatureinheit des Innenraumtemperaturfühlers größer ist als die des Heizlufttemperaturfühlers
und daß der Innenraumtemperaturfühler an der Mündung eines Rohres angebracht ist,
durch das mittels einer Luftfördervorrichtung Innenraumluft transportiert wird,
wobei als LuStfördervorrichtung die Brennkraftmaschine dient und das Rohr über eine
Drosselbohrung mit dem Saugrohr der Brennkraftmaschine verbunden ist, und daß das
Stellglied ein Ventil im Heizungszulaufe des Wärmetauschers ist mit einem Stellantrieb,
der von der Regeleinrichtung mit fester Frequenz und variabler Impulsbreite getaktet
angesteuert wird und dabei das Ventil entsprechend der Impulsbreite öffnet bzw.
schließt.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine demgegenüber vereinfachte
und verbesserte Lösung der ursprünglich gestellten Aufgabe zu erzielen, eine möglichst
schnell ansprechende und genaue Heizungsregelung mit geringem Aufwand zu verwirklichen.
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Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß das Stellglied ein Schaltventil
im Heizungszulauf des Wärmetauschers ist mit einem Stellantrieb, der mit der Regeleinrichtung
verbunden ist und von dieser mit Impulsen fester Frequenz getaktet ansteuerbar ist
mit einer Impulsbreite entsprechend dem von der Steuergröße des Sollwertgebers abweichenden
Wert der jeweils addierten Steuergrößen des Innenraum- und des HeizluSttemperaturfühlers,
wobei der Wert der Steuergrößenänderung pro Temperatureinheit des Innenraumtemperaturfühlers
wesentlich größer als der des lIeizlufttemperaturfühlers ist.
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Diese Anordnung hat den Vorteil, daß einerseits mit einem einfach
aufgebauten Schaltventsl die Wärmezufuhr zum Wärmetatischer kontrollierbar ist.
Das Ventil schaltet im eingeschwungenen Regelbereich abwechselnd nur in eine Auf-oder
eine Zustellung mit fester Frequenz, so daß bei einfachem Aufbau das Ventil schnell,
hysteresearm und funktionssicher arbeitet. Ein zusätzlicher regeltechnischer Aufwand,
wie er z.B. bei einer analogen Verstellung des öffnungsquerschnitts eines Ventils
im Heizungszulauf notwendig ist, kann vermieden werden. Andererseits hat die Anordnung
den Vorteil, daß die wesentlichen, die Dynamik der Aufheizung beeinflussenden Temperaturen
erfaßt werden und von der Regeleinrichtung mit einem eingestellten Sollwert gesondert
verglichen werden. Wesentlich ist dabei, daß die von den Meßfühlern erfaßten Meßgrößen
eine unterschiedliche Wertigkeit haben, der Form,.daß der Innerauntemperaturfühler
bei einer Temperaturänderung die Regelung wesentlich stärker beeinflußt, als es
der Heizlufttemperaturfünler tut. Diese Maßnahme gewahrleistet, daß bereits geringe
Innenraumtemperaturänderungen schnell erfaßt werden und daß die noch kalte Fahrgastzelle
schnell hochgeheizt werden kann.
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Weiterhin wird durch das Anbringen des Heizlufttemperaturfühlers ein
zu starkes, durch die Wärmekapazität des Wärmetauschers verursachtes überschwingen
der Heizung vermieden. Dies ist insbesondere in der Aufheizphase der Fahrgastzelle
wichtig. Es wird dabei durch die geringe Wertigkeit des Heizlufttemperaturfühlers,
dessen Steuergröße auch repräsantativ für die Heizmitteltemperatur des Wärmetauschers
ist, die hohe Wärmetauschertemperatur nur wenig gewertet, so daß eine sofortige
Abregelung erst bei starker Annäherung der tatsächlichen Innenraumtemperatur an
den Sollwert erfolgt. Im eingeschwtmgenem Regelbercich, indem die Innenrauntemperatur
den Sollwert erreicht hat, spricht die Regelung durch die Erfassung der Wärmetauschertetnperatur
bereits frühzeitig auf eine
durch einen Regeleingriff bewirkte Temperaturänderung
an.
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Eine weitere erfindungsgemäße Ausgestaltung besteht darin, daß die
Ansprechzeit auf eine Temperaturänderung des Heizlufttemperaturfühlers geringer
ist als die Periode der Impulsfolge. Dies hat den Vorteil, daß die Wertigkeit der
Steuergrößenänderung pro Temperatureinheit des Heizlufttemperaturfühlers sehr klein
gehalten werden kann, da auf eine Temperaturänderung hin die diesem neuen Temperaturniveau
entsprechende Steuergröße sehr schnell zur vollen Wirkung auf die Regelung kommt.
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Eine andere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin,
daß als Sollwertgeber ein veränderbarer elektrischer Widerstand mit progressiv verlaufender
Kennlinie dient. Damit kann vorteilhaft eine mit steigendem Sollwert steigende Proportionalitätsabweichung
der tatsächlichen Innenraumtemperatur vom Sollwert bei linear verstellten Sollwertgeber
ausgeglichen werden.
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Eine Ausgestaltung der Erfindung besteht vorteilhafter Weise darin,
daß die Regeleinrichtung über einen eine bestimmte Mindestinnenraumtemperatur erfassenden
Schwellwertschalter im Sinne einer ständigen Aufsteuerung des Ventils beeinflußbar
ist. Damit kann die durch die geringe Wertigkeit des Heizlufttemperaturfühlers schon
große Aufheizgeschwindigkeit noch vergrößert werden.
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Weitere Aus gestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen sowie
den in der Beschreibung näher erläuterten Ausführungsbeispielen und der Zeichnung
zu entnehmen.
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Es zeigen: Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung in
schematischer Darstellung,
Fig. 2 eine beispielsweise Anordnung
der Temperaturfühler im Innenraum einer Kfz-Fahrgastzelle, Fig. 3 ein Schaltschema
der Heizungsregeleinrichtung mit getakteter Ansteuerung des Stellglieds, Fig. 4
ein Diagramm mit den Beispielen eines Temperaturverlaufes über die Zeit bei getakteter
Steuerung des Ventils im Heizungszulauf und die sich aus diesem Temperaturverlauf
und der Dreieckspannung des Generators ergebenden Rechteckimpulse des Komparators,
Fig. 5 eine beispielhafte Ausgestaltung des Ventils im Heizungszulauf des Wärmetauschers
mit einem pneumatischen Arbeitszylinder und einem Magnetventil, das die Druckmittelzufuhr
zu diesem Arbeitszylinder kontrolliert und Fig. 6 ein drittes Ausführungsbeispiel
der Erfindung mit einem Schwellwertschalter für die Kontrolle der Aufheizphase.
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In dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 ist in einem Heizungszulauf
1 zu einem Wärmetauscher 3 einer Efz-Heizungsanlage ein Ventil 4 angeordnet, dessen
Magnetwicklung 6 von einer Regeleinrichtung 7 angesteuert wird. Der Heizungszulauf
zweigt in üblicher Weise z.B. von dem Kühlkreislauf einer Brennkraftmaschine ab
und führt über den Heizungsrücklauf 9 vom Wärmetauscher zu diesem Kühlsystem wieder
zurück. Die Regeleinrichtung 7 ist mit einem Potentiometer als Sollwertgeber 11
sowie über eine Leitung 12 mit zwei in Reihe ligenden Temperaturfühlern 14 und 15
verbunden. Von diesen Temperaturfühlern ist der eine als Heizlufttempera.turfühler
14 unmittelbar am Austritt der
im Wärmetauscher 3 erwärmten Luft
angeordnet. Der andere Temperaturfühler ist als Innenraumtemperaturfühler 15 an
einer von direkter Sonneneinstrahlung geschützten Stelle der Fahrgastzelle angeordnet.
Vorteilhaft ist dabei die Anbringung im Bereich des Armaturenbretts.
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Die Anordnung der beiden Temperatur fühler ist bei einem Beispiel
in Fig. 2 eingezeichnet. Die Meßgenauigkeit hängt erheblich von der Lage des Fühlers
ab. So werden z.B. beim Heizlufttemperaturfühler die besten Werte dann erzielt,
wenn er an die Stelle des höchsten Luftdurchsatzes und möglichst auf der Heizwassereintrittsseite
des Wärmetauschers angeordnet ist. Für die Meßgenauigkeit des Innenraumtemperaturfühlers
ist der Anbringungsort von ausschlaggebender Bedeutung. Die Aufgabe des Innenraumtemperaturfühlers
ist es, gerade die Temperatur zu erfassen, der der Pahrgast im Kraftfahrzeug ausgesetzt
ist. Ferner soll der Temperaturfühler auch schnell auf Temperaturschwankungen ansprechen,
die z.B. beim öffnen eines Fensters oder bei Verlassen und bViederbetreten des Kraftfahrzeugs
auftreten.
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Erhebliche Verfälschungen des Meßergebnisses können durch Stauwärme
oder durch Strählungswärnle auftreten. Deshalb wurde der Innenraumtemperaturfühler
an einer von Sonneneinstrahlung geschützten Stelle angebracht und zusätzlich an
der Mündung eines Rohres 17, das über eine Drosselbohrung 18 mit einem Saugrohr
20 der in dem Fahrzeug 21 eingebauten Brennkraftmaschine 22 verbunden ist. In diesem
Fall dient die Brennkraftmachine als Luftfördervorrichtung, die beständig über das
Rohr 17 Luft aus dem Innenraum des Kraftfahrzeugs 21 ansaugt und dem Innenraumtemperaturfühler
jeweils Luft zuführt, deren Temperatur der maßgeblichen zu mes senden messenden
Innenraumtemperatur entspricht. Es genügt dabei eine nur sehr kleine Drosselbohrung
18, um eine wesentlich erhöhte Meßgenauigkeit des Innenrauintemperaturfühlers zu
erreichen, ohne daß dadurch das Betriebsverhalten der Brennkraftmaschine beeinflußt
wird.
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Die Regeleinrichtung 7 nach Fig. 1 wird in einfacher Weise als eine
bekannte Zweipunktregelung ausgeführt, die das ihr von den Temperaturfühlern 14,
15 zugeführte Signal mit dem Sollwert vom Sollwertgeber 1 vergleicht und je nach
Abweichung vom Sollwert die Magnetwicklung 6 des als Schaltventil ausgebildeten
Ventils 4 mit Strom versorgt oder abschaltet.
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In der Darstellung ist vereinfacht eine Reihenschaltung der Widerstände
gezeigt. Eine Addition der Steuergröße der Temperaturfühler kann natürlich auch
in anderer Weise, z.B. mittels eines Operationsverstärkers in Summiers<haltung,
erfolgen.
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Die Besonderheit der in Reihe liegenden Temperaturfühler 14 und 15
besteht darin, daß sie eine unterschiedliche Wertigkeit haben. Da sich die Innenraumtemperaturen
gegenüber der Temperatur am Wärmetauscher nur langsam ändern, ist der Innenraumtemperaturfühler
so ausgebildet, daß er bei gleicher Temperaturänderung ein wesentlich größeres Steuersignal
als der Heizlufttemperaturfühler 14 erzeugt.
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Die Wertigkeit kann beispielsweise 1:3 bis 1:8 sein. Die Summe der
von den beiden Temperaturfühlern erzeugten Steuergröße wird sodann der Regeleinrichtung
7 zugeführt.
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Dies ist wesentlich für die Stabilität des Regelkreises: Schaltventil
4, Wärmetauscher 3, Temperaturfühler 14 und 15 und Regeleinrichtung 7. Wird der
Heizlufttemperaturfühler 14 weggelassen oder ist seine Bewertung zu klein, so wird
der Innenraumtemperaturfühler 15 quasi allein wirksam, was zu einem instabilien
Regelverhalten mit je nach Ausgestaltung der Heizeinrichtung starken periodischen
Abweichungen vom Sollwert führt. Eine starke Bewertung des Heizlufttemperaturfühlers
führt andererseits zu einer unzulässig großen statischen Regelabweichung, wenn z.B.
hohe Temperaturen am Wärmetauscher erfoderlich sind. Deshalb
ist
es wichtig, eine wesentlich unterschiedliche Wertung der Temperaturfühler einzuhalten
und die Wertung des Heizlufttemperaturfühlers möglichst klein zu halten, um eine
zu große Proportionalitätsabweichung zu vermeiden.
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Durch die Addition beider Steuergrößen kommt es mit steigendem Sollwert
zu einer relativen Verringerung der tatsächlich erzielten Innenraumtemperatur, weil
die dort erfaßte Steuergröße immer schwächer durch die wegen der erforderlichen
höheren Wärmetauschertemperatur steigende Steuergröße des Hcizlufttemperaturfühlers
in Hinblick auf die Summe beider Steuergrößen inSGewicht fällt.
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Während der Aufheizphase ergibt sich der Vorteil, daß die Regeleinrichtung
das Ventil 4 ständig geöffnet hält, obwohl am Heizlufttemperaturfühler eine so hohe
Temperatur anliegt, die bei normalem Betrieb, also bei bereits aufgeheizter Fahrgastzelle,
ein Schliessen des Ventils verursachen würde. Ist die gewünschte Innenraumtemperatur
erreicht, so wird insbesondere auch durch die besondere Belüftung des Innenraumtemperaturfühlers,
die Heizung rechtzeitig abgeschaltet, ohne daß es zu sogenannten Überschwingern
kommt. Durch die Zwangsbelüftung gibt der Fühler 15 ein unverfälschtes, dem überwiegenden
Temperaturniveau entsprechendes Steuersignal ab. Während der Aufheizzeit steht also
unbeschränkt die volle Heizleistung zur Verfügung, was ein schnelles Erwärmen der
Fahrgastzelle gewährleistet.
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Als Temperaturfühler werden beispielsweise Siliziumdioden verwendet,
bei denen eine unterschiedliche Wertigkeit dadurch erreicht werden kann, daß z.B.
als Innentemperaturfühler eine integrierte Dreifachdiode und als Heizlufttemperaturfühler
eine einfache Diode verwendet wird. Natürlich können anstelle von Dioden auch andere
wärmeempfindliche Temperaturfühlelemente verwendet werden, wie z.B. NTC-Widerstände
mit unterschiedlich hohen Widerstandswerten.
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Zur Verbesserung der Aufheizzeit und Heizleistung im Stand und bei
niedrigen Fahrgeschwindigkeiten ist in weiterer Ausgestaltung des Ausführungsbeispieles
nach Fig. 1 ein Heizgebläse 24 vorgesehen, das von einer Steuervorrichtung 26 z.B.
entsprechend der Fahrgeschwindigkeit gesteuert wird, da diese weitestgehend die
dem Fahrzeuginnenraum zugeführte Luftmenge und den Luftdurchsatz am Wärmetauscher
beeinflußt. In einer Ausführung wird z.B. bis ca. 60 km/h das Gebläse zugeschaltet
bleiben. Das Steuersignal erhält die Vorrichtung 26 von einem Drehzahlgeber 27 und
schaltet bei einem bestimmten Drehzahlwert das Relais 28 in der Stromversorgungsleitung
29 des Heizgebläses 24 zu oder ab.
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Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 ist das Funktionsschema einer aus
bekannten Bauelementen bestehenden Regeleinrichtung wiedergegeben, mit der eine
genauere Heizungsregelung erfolgen kann. Gleiche Teile sind hier mit gleichen Positionszahlen
bezeichnet. Wie im Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 ist im Heizungszulauf 1 zum Wärmetauscher
3 ein Ventil 4 angeordnet, dessen Magnetwicklung 6 von einer Regelvorrichtung angesteuert
wird. Gleichermaßen ist auch hier der Heizlufttemperaturfühler 14 und der Innenraumtemperaturfühler
15 zusammen im Reihe geschaltet und ein Sollwert geber 11 vorgesehen. Über die Anordnung
der Temperaturfühler gilt das vorstehend Gesagte. Die Steuergrößen der Temperaturfühler
15 und 14 werden als Summe einem Differenzverstärker 32 zugeführt, der das Verhältnis
dieser Steuergröße zum Sollwert des mit dem anderen Eingang des Differenzverstärkers
32 verbunden Sollwertgebers 11 verstärkt und einem Komparator 34 zuführt. Dem Komparator
34 wird ferner eine Dreiecksimpulsspannung von einem Impulserzeuger 35 zugeführt.
Entsprechend den beiden Signalen erzeugt der Komparator 34 Rechteckimpulse, die
der Magnetwicklung 6 des Ventils 4 zugeführt werden und das Ventil 4 entsprechend
der Impulsbreie und Impulsfrequenz öffnet. Diese Impulse haben die gleiche Frequenz
wie die Dreiecksspannungsimpulse, jedoch eine unterschiedliche Breite entsprechend
dem verstärkeen Temperatursignal vom Differenzverstärker 32 her.
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Die Entstehung der Rechtecktimpulse wird durch das Diagramm in Fig.
4 verdeutlicht. Die Linie A stellt dabei das sich mit der Zeit ändernde Temperatursignal
dar, das dem Komparator zugeführt wird. der Linienzug B stellt den Verlauf der Dreiecks
spannung über der Zeit dar in einem angehobenen Spannungsbereich. Während der Überschneidung
beider Linien werden im Komparator Rechtecksspannungsimpulse erzeugt, deren Breite
dem Überschneidungsbereich entspricht. Je höher die Spannung des Temperatursignals
ist, desto geringer sind die Überschneidungsstrecken C, die gleich der Impulsbreite
sind. Überschreitet das Temperatursignal die Bandbreite der Dreiecksspannung, so
kommt es zu keiner Überschneidung mehr, so daß kein impulsförmiges Signal mehr auftritt
und die Mangetwicklung 6 des Ventils 4 im unerregten Zustand bleibt. Ist andererseits
das Temperaturspannungssignal niedriger als die kleinste Dreiecks spannung, so wird
die Magnetwicklung 6 des Ventils ständig erregt und der Heizungszulauf geöffnet.
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Durch Wahl der Bandbreite der Dreiecks spannung kann so ein etwa proportionaler
Regelbereich bestimmt werden. In den Bereichen oberhalb bzw. unterhalb davon bleibt
das Ventil ständig geschlossen oder entsprechend der erregten Magnetwicklung geöffnet
je nach Höhe des Temperatursignals.
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Ein wichtiges Merkmal ist die Nichtlinearität der Dreiecksspannung,
was den Vorteil hat, daß damit die extreme Nichtlinearität der Wärmetauscherkennlinie
ausgeglichen werden kann. Die Dreiecksflnen der Dreiecksspannung entsprechen dabei
vorteilhaft Teilstücken einer e-Funktion dergestalt, daß nach einem steilen Spannungsanstieg
an der einen Dreiecks flanke ein mit der Zeit einer flacher verlaufender Spannungsabfall
an der anderen Dreiecksflanke folgt. Bei hohem Temp eraturs pannungs ignal haben
Spannungs änderungen nur geringe inderungen der Überschneidungsstrecke C zur Folge,
während bei niedrigem Temperatursignal die gleichen Spannungsänderungen wesentlich
größere Anderungen der Überschneidungsstrecke C mit sich bringen.
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Mit der vorstehend beschriebenen Regeleinrichtung wird eine quasi
stetige Regelung der Heizung erzielt, mit der ein Überschwingen der Aufheizung,
wie es bei einer Zweipunktregelung und bei ungünstiger Auslegung des Wärmetauschers
auftreten kann, vermieden wird. Dabei entfällt ein zusätzlicher regeltechnischer
Aufwand, wie er bei einer analogen Verstellung der Ö ffnungsquers chnittts des Ventils
im Heizungszuluf nötig wäre. Das Ventil wird lediglich in einfacher und funktionssicherer
Weise entweder ganz geöffnet oder ganz geschlossen. Der Vorteil besteht weiterhin
darin, daß der Leistungsbedarf für die Verstellung geringer und die Regelung genauer
und schneller ist als bei einer kontinuierlichen Verstellung des Ventils mit den
dort erheblichen Hystereseeinflüssen. Darüber hinaus bietet auch diese Regelung
den Vorteil der schnellen Aufheizung der Fahrgastzelle aus dem kalten Zustand heraus.
Gegenüber bimetallgeregeleter Heizungsventile arbeitet diese Regeleinrichtung sehr
genau und schnell bei sehr geringen zusätzlichem Aufwand.
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Die Häufigkeit der manuellen Eingriffe zur Temperaturregelung in der
Fahrgastzelle ist auf ein Mindestmaß beschränkt. Die beschriesene Anordnung hat
weiterhin den Vorteil, daß sie ohne weiteres nachträglich in bestehende Heizungsanlagen
eingebaut werden kann.
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Bei der oben beschriebenen quasi stetigen Regelung ist ferner die
Ansprechgeschwindigkeit der Temperaturfühler von Bedeutung. Um eine genaue Regelantwort
zu erhalten, muß die Ansprechzeit des Hei zlufttemperaturs fühlers kleiner sein
als die Periodendauer der Impulsfrequenz, mit der das Schaltventil 4 angesteuert
wird, damit bei einer Sollwert abweichung bereits der Folgeimpllls eine angepaßte
Impulsbreite erhält. Diese Frequenz muß ferner größer sein als die Eigenfrequenz
des Wärmetauschers. Damit wird es erforderlich, einen schnell ansprechenden Heizluftttemperaturfühler
zu verwenden. Mit hoher Ansprechgeschwindigkei t wird auch die Steuergröße des Fühlers
bei einer TemperatulXänderung im vollen, diesem TeIrlperaturniveau entsprechenden
Umfang schnell von der Regelung erfaßt, so daß die Wertikeit des Heizufttemperaturfühlers
gegenüber d
Inneraumtemperaturfühler sehr klein gehalten werden
kann.
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Dieser Fühler hat dann im eingeschwungenen Regelbereich lediglich
die Aufgabe, die Regelung stabil zu halten. Der Innenraumtemperaturfühler 15 dagegen
braucht weniger schnell anzusprechen, damit die Regelung in eingeregeltem Zustand
nicht zu empfindlich auf minimale Temperaturänderungen anspricht.
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Als Ventil 4 kann bei der vorstehenden Regeleinrichtung eine bekannte
Ausführungsform, w.ie sie in Fig. 5 dargestellt ist, verwendet werden. Bei diesem
Ventil kontrolliert ein Schließglied 40 mit seinem Ventilteller 41 die Durchströmöffnung
42 des Heizungszulaufs 1. Das Schließglied 40 ist mit einer Membran 43 fest verbunden,
die eine Druckdose 44 in einen gesteuerten Arbeitsraum 45 und einen Referenzdruckarbeitsraum
46 teilt. Durch eine Membran 47 ist der Referenzdruckarbeitsraum 46 am Austritt
des Schließglieds 40 gegenüber dem Helzungszulauf abgedichtet. Als Referenzdruck
dient beispielsweise der atmosphärische Umgebungsdruck, mit dem der Referenzdruckraum
46 durch eine Bohrung 48 in der Druckdose 44 verbunden is.
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Im gesteuerten Arbeitsraum 45 ist eine Druckfeder 50 angeordnet, die
auf die Membran 43 drückt und das Schließglied 40 in Schließrichtung belastet. In
den gesteuerten Arbeitsraum 45 münden ferner zwei Rohre 51 und 52, deren Mündungen
sich etwa gegenüberliegen. Zwischen den Mündungen der beiden Rohre 51 und 52 ist
ein aus einer Blattfeder bestehendes Schließglied 53 angeordnet, das mit der Druckdose
44 fest verbunden ist und das durch einen Elektromagneten 54 betätigbar ist. über
das Rohr 51, dessen Mündung durch das Ventilglied 53 bei nicht erregtem Elektromagneten
54 verschlossen ist, kann dem gesteuerten Arbeitsraum 55 Unterdruck zugeführt werden.
Solange der Elektromagnet 54 nicht erregt ist, ist der gesteuerte Arbeitsraum 55
über das Rohr 52 mit der Umgebungsluft verbunden, so daß im Arbeitsraum atmosphärischer
Druck herrscht und das
Schließglied 40 in Schließstellung beharrt.
Sobald der Elektromagnet das Ventilglied 53 anzieht, wird die Mündung des Rohres
52 verschlossen und der gesteuerte Arbeitsraum 45 über das Rohr 51 evakuiert, so
daß das Schließglied 40 entgegen der Kraft der Feder in öffnungsrichtung bewegt
wird. Natürlich kann die gesamte Regeleinrichtung auch so ausgelegt werden, daß
bei nicht erregtem Magneten die Verbindung des gesteuerten Arbeitsraumes 45 zur
Umgebungsluft unterbunden ist und sich das Ventil in geöffneter Stellung befindet.
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Die Verwendung des beschriebenen Ventils hat den Vorteil, daß durch
Zwischenschalten von Unterdruck als Arbeitsmittel der Energiebedarf des Elektromagneten
sehr gering ist und damit auch die Regeleinrichtung preisgünstiger in der Endstufe
ausgelegt werden kann. Durch die integierte Anbringung des Ventilglieds 53 zusammen
mit dem Elektromagneten 54 in der Druckdose 44 des Ventils ergibt sich eine kompakte
Baueinheit von geringem Gewicht und hoher Funktionssicherheit. Ferner ist die Funktionsgenauigkeit
dieses Ventils wegen seiner nahezu hysteresefreien, reibungsarmen Verstellung sehr
groß, so daß mit der Verwendung des Ventils zusammen mit der oben beschriebenen
Regeleinrichtung eine einfache und sehr genaue Regelung erzielt werden kann.
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Bei einem dritten Ausführungsbeispiel nach Fig. 6 handelt es sich
im wesentlichen um ein abgewandeltes Ausführungsbeispiel nach Fig. 3. Gleiche Teile
sind deshalb mit gleichen Bezugszeichen versehen. Auf die entsprechende Beschreibung
im vorstehenden Text wird verwiesen.
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Abweichend vom Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 ist hier in der Verbindung
zwischen dem Komparator 34 und der Magnetwicklung 5 des Schaltventils 4 ein logisches
Verknüpfungsglied in Form eines UND-Gatter 60 eingefügt Zwischen dem Gatter 60 und
dem Schaltventil kann auch noch eine bei
stungsstufe geschaltet
sein. Der andere Eingang des UND-Gatters ist mit dem Ausgang eines Schwellwertschalters
61 verbunden. Dieser Schwellwertschalter In Form eines üblichen Operationsverstärkers
besitzt zwei Eingänge, von denen der eine mit dem Soilwertgeber 11 und der andere
mit dem Innenrauintemperaturfühler 15 verbunden ist.
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Mit dieser zusätzlichen Einrichtung wird erreicht, daß die Magnetwicklung
3 des Schaltventils 4 nur dann in Schließrichtung vom Ausgangssignal des Komparators
34 über das UND-Gatter 60 angesteuert werden kann wenn am Ausgang des Schwellwertschalters
61 ein gleichartiges Signal anliegt.
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Dies ist dann der Fall, wenn die Innenraumtemperatur sich dem eingestellten
Sollwert genähert hat und z.B. im Proportionalitätsbereich der Regeleinrichtung
liegt. Dazu wird vom Schwellwertschalter 61 die Steuergröße des Innenraumtemeperaturfühlers
15 mit der Steuergröße des Sollwertgeber 11 verglichen. Dabei wird entweder die
Steuergröße des Innenraumtemperaturfühlers 15 um einen bestimmten Betrag angehoben,
der dem vom Sollwert abweichenden gewdnschten Temperaturabstand enspricht, ab dem
die Heizungsregelung einsetzen soll. In anderer Ausgestaltung kann natürlich auch
der vom Schwellwertschalter 61 erfaßte Sollwert entsprechend abgesenkt werden. Solange
die Innenraumtemperatur unterhalb der so definierten Temperatur, bleibt das Schaltventil
4 ständig geöffnet.
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Erst wenn der Schwellwert überschritten wird, gelangt das vollständige
Ausgangssignal des Komparators 34 zur Magnetwicklung 6 des Schaltventils.
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Durch diese Einrichtung wird zusätzlich gewährleistet, daß bei noch
kalter Fahrgastzelle die gesamte zur Verfügung stehende Wärmemenge dem Wärmetauscher
3 zugeführt wird und damit ein von der Regelung unbeeinflußtes schnelles Aufheizen
erzielt wird. Statt dem gezeigten Ausführungsbeispiel kann natürlich auch ein Eingriff
am Differenzverstärker
oder an anderer Stelle dieser Regeleinrichtung
mit Hilfe des Ausgangssignals des Schwellwertschalters 61 mit einem gleichen Ergebnis
erfolgen. Auch kann statt des UND-Gattero je nach Logik der Ausgangssignale und
nach der Schalt - richtung des Schaltventlls ein anderes Verknüpfungsglied, z.B.
ein NAHD-Gatter verwendet werden.
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Die Summation der Steuersignale der beiden Temperaturfühler hat insofern
den Nachteil, daß mit steigendem Sollwert wegen dem Einfluß des Heizlufttemperaturfühlers
14 sich eine wachsende Abweichung der Innenraumtemperatur vom tatsächlicb eingestellten
Sollwert ergibt. Diese Abweichung kann dadurch kompensiert werden, daß ein Sollxfertgeber
mit einer progressiven Kennlinie verwendet wird. Wird nun der Sollwertgeber linear
verstellt, so gleicht die progressiv wachsende Steuergröße des Sollwertgebers die
Linearabweichung der degressiv verlaufenden Ir.nenraumtemperatursteigerung bei geeigneter
Anpassullg aus. Der Vorteil dabei ist, daß als Sollwertergeber ein einfacher veränderlicher
cb-r Widerstand mit nur zwei Anschlüssen verwendet werden kann.