DE2651243A1 - Water circuit vehicle heater - has servo-driven secondary pump to boost flow through heat exchanger at low engine speeds - Google Patents
Water circuit vehicle heater - has servo-driven secondary pump to boost flow through heat exchanger at low engine speedsInfo
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Abstract
Description
Kraftfahrzeugheizung Automotive heating
Die Erfindung betrifft eine Kraftfahrzeugheizung für Fahrzeuge mit einem thermostatisiert wassergekühlten Motor, von dessen Kühlwasserkreislauf ein durch einen Wärmetauscher fließender Heizwasserstrom abgezweigt ist, von dem zur Aufrechterhaltung einer erwünschten Innentemperatur im Fahrgastraum auf einen in den Fahrgastraum geleiteten Zuluftstrom Wärme übertragbar ist, wobei die durch den Wärmetauscher strömende Heizwassermenge mittels eines Drosselorgans einer Regeleinrichtung derart beeinflußbar ist, daß der Heizwasserdurchsatz zumindest dann, wenn die Innentemperatur einen bestimmten Mindestwert unterschreitet, vergrößert wird und zumindest dann, wenn die Innentemperatur einen bestimmten Höchstwert überschreitet, verkleinert wird.The invention relates to a motor vehicle heater for vehicles with a thermostated water-cooled motor, one of its cooling water circuit is branched off through a heat exchanger flowing heating water flow from which to Maintaining a desired interior temperature in the passenger compartment at an in the passenger compartment directed supply air heat can be transferred, with the through the Heat exchanger flowing amount of heating water by means of a throttle element of a control device can be influenced in such a way that the heating water throughput at least when the internal temperature falls below a certain minimum value, is increased and at least then, if the internal temperature exceeds a certain maximum value, reduced will.
Kraftfahrzeugheizungen dieser Art sind allgemein bekannt. Bei solchen Heizungen ist in der Regel ein zu dem Kühlwasserkreislauf parallel geschalteter Heizwasserkreislauf vorhanden, der das Drosselorgan und den Wärmetauscher umfaßt. Die das Heizwasser zu dem Wärmetauscher führende Leitung zweigt von einer Stelle des Kühlwasserkreislaufes ab, wo das Kühlwasser sehr stark aufgewärmt ist, üblicherweise vom Zylinderkopf des Motores, und die das im Wärmetauscher abgekühlte Heizwasser in den Kühlwasserkreislauf zurückführende Rücklaufleitung ist an die Saugseite der Kühlwasserpumpe angeschlossen. Um eine Unterkühlung des Motors zu vermeiden, wenn dessen Drehzahl absinkt, ist die Kühlwasserpumpe von einem Thermostaten so gesteuert, daß ihre Förderleistung zumindest dann abnimmt, wenn die Motordrehzahl drastisch abnimmt, etwa beim Stand des Fahrzeugs, wenn der Motor nur mit der Leerlaufdrehzahl läuft. Der Wärmetauscher ist üblicherweise in einem Zuluftkanal angeordnet, dessen Öffnung so gestaltet und angeordnet ist, daß bei den üblichen Fahrtgeschwindigkeiten genügend Außenluft durch den Wärmetauscher strömen kann. Die Temperatur der über den Wärmetauscher erwärmten Zuluft wird im Fahrgastraum mittels eines Temperaturfühlers erfaßt, dessen Ausgangssignal mittels eines Wandlers in eine für den Vergleich mit einem Soll-Wert-Signal geeignete Form gebracht wird. Hierzu dient ein Vergleicher, der ein Ausgangssignal abgibt, das die Stellgröße für das Drosselorgan im lIeizwasserkreislauf darstellt. Die Wirkungsweise dieser bekannten Kraftfahrzeugheizung ist die folgende: Steigt die Innentemperatur im Fahrgastraum über den Soll-Wert an, so wird das Drosselorgan durch das Stellsignal des Vergleichers im Sinne einer Verminderung des Heizwasserdurchsatzes angesteuert.Motor vehicle heaters of this type are well known. In such As a rule, heaters are connected in parallel to the cooling water circuit Heating water circuit available, which includes the throttle element and the heat exchanger. The line leading the heating water to the heat exchanger branches off from one point of the cooling water circuit, where the cooling water is very much warmed up, usually from the cylinder head of the engine, and the heating water cooled in the heat exchanger The return line leading back into the cooling water circuit is on the suction side of the Cooling water pump connected. To avoid undercooling of the engine when whose speed drops, the cooling water pump is controlled by a thermostat in such a way that that their delivery rate decreases at least when the engine speed is drastic decreases, for example when the vehicle is stationary when the engine is running only with the Idle speed is running. The heat exchanger is usually in a supply air duct arranged, the opening of which is designed and arranged that with the usual Driving speeds, enough outside air can flow through the heat exchanger. The temperature of the supply air heated by the heat exchanger is in the passenger compartment detected by means of a temperature sensor, the output signal of which by means of a converter is brought into a form suitable for comparison with a target value signal. A comparator is used for this, which emits an output signal that represents the manipulated variable represents for the throttle device in the heating water circuit. How this works known motor vehicle heating is the following: The internal temperature rises in the passenger compartment above the target value, the throttle device is controlled by the control signal of the comparator controlled in the sense of a reduction in the heating water throughput.
Sinkt umgekehrt die Innentemperatur ab, so wird das Drosselorgan wieder stärker geöffnet. Diese Regelung arbeitet jedoch nur dann zuverlässig, wenn zumindest ein weitgehend konstantes Heizwasserangebot dem Heizwasserkreislauf zur Verfügung steht Dies ist jedoch beispielsweise dann nicht mehr gewährleistet, wenn die Motordrehzahl drastisch reduziert wird, weil dann über den ThermQ-staten des Külilwasserkreislaufs auch die Förderleistung der Kühlwasserpumpe reduziert wird. Die Folge der Drosselung des Kühlwasserstromes durch den Motor ist aber auch eine Verminderung des Heizwasserstromes durch den Wärmetauscher und damit ein Absinken der Innentemperatur im Fahrgastraum, die über die Regeleinrichtung zu einem weiteren Öffnen des Drosselorgans führt. Steigt nun die Motordrehzahl beim Anfahren wieder an und damit auch die Menge des dem Wärmetauscher durch das immer noch geöffnete Drosselorgan zuströmenden Heizwassers, so tritt eine sehr rasche Erwärmung des Fahrgastraumes ein, weil das Drosselorgan aufgrund der Trägheit des Temperaturfühlers den Heizwasserstrom erst verspätet wieder drosseln kann. War die Aufheizung durch den eingeblasenen heißen Luftechwall sehr stark, so wird das Drosselorgan praktisch vollständig geschlossen. Hält das Kraftfahrzeug in diesem Betriebszustand der Drossel wieder an, wobei die Heizwasserzufuhr nochmals vermindert wird, so kühlt der Fahrgastraum rasch ab. Das Drosselorgan wird jetzt noch weiter und praktisch vollständig geöffnet und beim nächsten Anfahren strömt ein noch heißerer tuftschwall in den Fahrgastraum. Bei einer ungünstigen zeitlichen Folge von Fahrzeug-Stops und Fahrtintervallen, die sich im normalen Strassenverkehr bei einer Fahrt entgegen der grünen Welle ohne weiteres ergeben können, tritt ein Aufschaukeln der Regelung, d.h.Conversely, if the internal temperature falls, the throttle device is again more open. However, this scheme only works reliably if at least a largely constant supply of heating water is available to the heating water circuit However, this is no longer guaranteed, for example, if the engine speed is drastically reduced, because then via the ThermQ-staten of the cooling water circuit the delivery rate of the cooling water pump is also reduced. The consequence of the throttling of the cooling water flow through the engine is also a reduction in the heating water flow due to the heat exchanger and thus a drop in the internal temperature in the passenger compartment, which leads to a further opening of the throttle member via the control device. If the engine speed rises again when starting up, and with it the amount of the heating water flowing into the heat exchanger through the still open throttle element, so occurs a very rapid warming of the passenger compartment, because the throttle body Due to the inertia of the temperature sensor, the heating water flow is delayed again can throttle. The heating up by the blown hot air wall was great strong, the throttle body is practically completely closed. Holds the motor vehicle in this operating state the throttle again, the heating water supply again is decreased, the passenger compartment cools down quickly. The throttle organ will now even wider and practically fully open and the next time you start up an even hotter torrent of tuft flows into the passenger compartment. In the case of an unfavorable chronological sequence of vehicle stops and driving intervals that occur in normal road traffic can easily result when driving against the green wave occurs Raising the regulation, i.e.
ein Schwingen des Regelkreises ein, so daß die bekannte Eraftfahrzeugheizung zu einer schlechteren Klimatisierung des Fahrgastraumes führt, als wenn überhaupt keine Temperaturregelung vorhanden wäre.an oscillation of the control loop, so that the known electric vehicle heating leads to poorer air conditioning of the passenger compartment than if at all there would be no temperature control.
Weitere Störgrößen, die in sehr komplexer Form zusammenwirken und zu unerwünschten Schwankungen der Innentemperatur führen, sind beispielsweise die unterschiedliche Fahrtgeschwindigkeit, die zu Schwankungen der Stärke des über den Wärmetauscher erwärmen Zuluftstromes führen, sowie Schwankungen der Temperatur der Außenluft. Generell treten Schwankungen der Heizleistung vor allem dann auf, wenn die Führungsgröße des Reglers und die Regelgröße nicht identisch sind oder wenn für einen Regler mehrere Regelgrößen vorliegen oder wenn beispielsweise die Reglertotzeit zu groß ist.Other disturbance variables that interact in a very complex form and lead to undesirable fluctuations in the internal temperature are, for example different driving speed, which leads to fluctuations in the strength of the overhead Heat exchanger heat the supply air flow, as well as fluctuations in the temperature of the Outside air. In general, fluctuations in the heating power mainly occur when the reference variable of the controller and the controlled variable are not identical or if There are several control variables for a controller or if, for example, the controller dead time is too big.
Demgemäß liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Kraftfahrzeugheizung zu schaffen, bei der sich der schädliche Einfluß der verschiedensten Störgrößen, insbesondere der Störgrößen Motordrehzahl und/oder Fahrtgeschwindigkeit und/oder Außentemperatur auf die Regelung der Innentemperatur im Fahrgastraum mit einfachen und wenig kostenaufwendigen Mitteln wirksam vermindern läßt.Accordingly, the invention is based on the object of a motor vehicle heater to create, in which the harmful influence of the most diverse disturbance variables, in particular the disturbance variables engine speed and / or driving speed and / or Outside temperature on the regulation of the inside temperature in the passenger compartment with simple and can effectively reduce inexpensive means.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine mindestens eine der den Heizwasserstrom beeinflussenden Störgrößen Motordrehzahl, Fahrtgeschwindigkeit und Außenlufttemperatur erfassende Meßeinrichtung vorgesehen ist, die ein Steuersignal zum Einschalten einer zusätzlichen Heizwasserpumpe erzeugt, wenn sich mindestens eine der Störgrößen in einem den Heizwasserstrom vergrößernden Sinne um einen bestimmten Mindestbetrag ändert und danach ein Steuersignal zum Ausschalten der zusätzlichen Heizwasserpumpe, wenn sich die störgröße wieder um einen Mindestbetrag im entgegengesetzten Sinne wandert, und daß die zuzusätzliche Heizwasserpumpe mit dem Drosselorgan der Regeleinrichtung in Reihe geschaltet ist.This object is achieved according to the invention in that at least one one of the disturbance variables influencing the heating water flow: engine speed, driving speed and outside air temperature measuring device is provided which provides a control signal generated to switch on an additional heating water pump if at least one of the disturbance variables in a sense that increases the heating water flow by a certain one Minimum amount changes and then a control signal for switching off the additional heating water pump, if the disturbance variable decreases again by a minimum amount migrates in the opposite sense, and that the additional heating water pump with the throttle element of the control device is connected in series.
Die Erfindung arbeitet also in der Weise, daß auf Änderungen einer oder mehrerer der Störgrößen, die sich im Ergebnis in eincr rniodrigung der Innentemperatur auswirken und über die Regeltung zu einem öffnen des Drosselorgans führen würden, nunmehr die zusätzliche Heizwasserpumpe eingeschaltet und dadurch schon der Ileizwasserstrom durch den Wärmetauscher erhöht wird, Dieses gesteuerte Linschalten der Heizwasserpumpe kann sehr viel rascher er folgen als die Regeleinrichtung anspricht, weil beispielsweise ein die Außentemporatur erfassender Temperaturfühler, der bei Änderungen der Außentemperatur das Einschalten der Pumpe steuert, nicht erst einen in einem verhältnismäßig großen Volumen wie dem Fahrgastraum auftretenden Temperaturausgleich abwarten muß, bevor er nach Maßgabe seiner Empfindlichkeit auf eine Temperaturänderung überhaupt ansprechen kann. Auch die Änderungen der Motordrehzahl und der Fahrtgeschwindigkeit sind Größen, die mit üblichen Drehzahl- oder Geschwindigkeitsmessern sehr rasch erfaßbar sind und damit bei Änderungen dieser Größen sehr rasch das Linschalten der zusätzlichen Heizwasserpumpe ermöglichen.The invention works in such a way that on changes a or more of the disturbance variables, which result in a decrease in the internal temperature have an effect and would lead to an opening of the throttle device via the regulation, now the additional heating water pump is switched on and thereby the Ileizwasserstrom is increased by the heat exchanger, This controlled switching of the heating water pump can follow much faster than the control device responds because, for example a temperature sensor that detects the outside temperature and detects changes in the outside temperature the switching on of the pump controls, not just one in a relatively large one Volume such as the passenger compartment must wait for temperature equalization to occur it will respond to a change in temperature at all according to its sensitivity can. The changes in engine speed and driving speed are also variables which can be detected very quickly with conventional tachometers or speedometers and thus switching the additional ones very quickly when these sizes change Enable heating water pump.
Der Reizwasserstrom nimmt daher, bevor der den Ist-Wert der Innentemperatur erfassende Temperaturfühler der Regeleinrichtung ansprechen kann, schon wieder einen Wert an, bei dem die Innentemperatur im Fahrgastraum weitgehend aufrecht erhalten bleibt.The stimulating water flow therefore decreases before the actual value of the internal temperature sensing temperature sensors of the control device can respond, again one Value at which the interior temperature in the passenger compartment is largely maintained remain.
Die temperatur im Fahrgastraum sinkt daher beispielsweise während eines Fahrzeug-Stops nicht nennenswert ab, so daß auch das Drosselorgan nicht sehr viel weiter geöffnet wird als während des normalen Heizbetriebes. Die Regelamplituden werden erheblich kleiner, wobei es der erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugheizung zugute kommt, daß die zusätzliche Heizwasserpumpe sehr schnell auf ihre Soll-Drehzahl gelangen kann. Die Heizwasserpumpe "übernimmt" einen beträchtlichen Anteil einer notwendigen Heizstromvergrößerung, wobei wegen der Hintereinanderschaltung von Drossel und Heizwasserpumpe auch bei eingeschalteter Heizwasserpumpe der vollc Stellbereich der Drossel für die Regelung erhalten bleibt.The temperature in the passenger compartment therefore falls, for example during of a vehicle stop does not decrease significantly, so that the throttle body is not very is opened much wider than during normal heating operation. The rule amplitudes are considerably smaller, whereby it benefits the motor vehicle heater according to the invention comes that the additional heating water pump reach their target speed very quickly can. The heating water pump "takes over" a considerable proportion a necessary increase in heating current, whereby because of the series connection of throttle and heating water pump even when the heating water pump is fully c Adjustment range of the throttle for the regulation is retained.
Die erfindungsgemäße Kraftfahrzeugheizung kann so ausgebildet sein, daß die Heizwasserpumpe in jedem Fall dann eingeschaltet wird, wenn eine der Störgrößen für sich alleine eine solche Änderung erfährt, daß der eine zugeordnete Meßfühler ein zum Einschalten der zusatzlichen Heizwasserpumpe ausreichend großes Ausgangssignal erzeugt, unabhängig davon, ob Änderungen der anderen Störgrößen gleichsinnig oder gegensinnig erfolgen. Die Pumpe wird dann eingeschaltet, wenn entweder die Motordrehzahl oder die FahrUgeschwindigkeit abnimmt, wobei im zweiten Fall in der Regel auch eine Verminderung der Motordrehzahl eintritt, oder wenn die Außentemperatur für sich allein abnimmt. Es ist dann aber möglich, daß dann, wenn die Außentemperatur zunimmt, eine Abnahme der Fahrtgeschwindigkeit zu einem Einschalten der Pumpe führt, obwohl an sich kein vermehrtes Heizwasserangebot zur Aufrechterhaltung der Innentemperatur im Fahrgastraum notwenig ist.The motor vehicle heater according to the invention can be designed so that the heating water pump is switched on in any case when one of the disturbance variables such a change undergoes such a change that the one assigned sensor an output signal that is large enough to switch on the additional heating water pump generated, regardless of whether changes in the other disturbance variables are in the same direction or take place in opposite directions. The pump is then switched on when either the engine speed or the driving speed decreases, in the second case usually also a Reduction in engine speed occurs, or when the outside temperature is on its own alone decreases. It is then possible, however, that when the outside temperature increases, a decrease in driving speed leads to the pump being switched on, although In itself no increased heating water supply to maintain the internal temperature is necessary in the passenger compartment.
Vorteilhaft ist es daher, wenn die Meßeinrichtung so ausgebildet ist, daß sie die unter Berücksichtigung des Änderungsainnes der Störgrößen gebildete Summe derselben erfaßt und ein Ausgangssignal zum Ein- bzw. Abschalten der zusätzlichen Heizwasserpumpe dann erzeugt, wenn diese Summe einen bestimmten Schwellenwert über- oder unterschreitet. Das Einschalten der Heizwasserpumpe erfolgt dann nur, wenn es unbedingt erforderlich ist.It is therefore advantageous if the measuring device is designed so that they are formed taking into account the change in the disturbance variables Sum of the same detected and an output signal for switching on or off the additional The heating water pump is generated when this sum exceeds a certain threshold value. or falls below. The heating water pump is only switched on if it is imperative.
Eine solche Wirkungsweise der Kraftfahrzeugheizung ist gemäß einer Ausführungsform der Erfindung dadurch erreicht, daß eine Schaltungsanordnung vorgesehen ist, bei der die die einzelnen Störgrößen erfassenden Meßfühler mit Meßwandlern gekoppelt sind, die auf Störgrößenänderungen, die für sich allein betragsmäßig gleiche Verstellhübe des Drosselorgans erfordern würden, betragsmäßig gleiche .vusgangssignale desselben dignaltyps erzeugen, die die dingangssignale einer Summiereinrichtung sind, welche die Ausgangssignale der Meßwertwandler zu dem Ein- bzw. !;Usschaltsignal für die zusätzliche Heizwasserpumpe vektoriell addiert.Such a mode of operation of the motor vehicle heater is according to a Embodiment of the invention achieved in that a circuit arrangement is provided is, in which the individual disturbance variables registering sensors with transducers are coupled to disturbance variable changes that are the same in terms of amount by themselves Adjustment strokes of the throttle element would require, in terms of amount same .Generate output signals of the same type of signal, which are the input signals of a summing device which are the output signals of the transducers for the switch-on or!; Us-switch signal Vector added for the additional heating water pump.
Eine solche Schaltungsanordnung kann mit bekannten Meßfühlern und Meßwertwandlern und geeigneten elektronischen oder pneumatischen Bauelementen auf einfache Weise realisiert werden.Such a circuit arrangement can with known sensors and Transducers and suitable electronic or pneumatic components can be realized in a simple manner.
Die erfindungsgemäße Kraftfahrzeugheizung kann weiter so ausgestaltet sein, daß die zusätzliche Heizwasserpumpe mit voller Förderleistung zu arbeiten beginnt, wenn mindestens eine der Störgrößen oder ggf. deren vektorielle Summe einen definierten Schwellenwert erreicht oder überschreitet und wieder abgeschaltet wird, wenn derselbe oder ein anderer vorgegebener Schwellenwert wieder unterschritten wird. Die Kraftfahrzeugheizung arbeitet dann in der Art einer Ein-Aus-Regelung, mit der j edoch bestimmte Mindest-Rgelamplitud an verknüpft sind, so daß die Innentemperatur im Fahrgastraum noch erheblichen Schwankungen unterworfen sein kann.The motor vehicle heater according to the invention can continue to be designed in this way be that the additional heating water pump to work at full capacity begins when at least one of the disturbance variables or, if applicable, their vectorial sum is a defined threshold value is reached or exceeded and switched off again, if the same or a different predetermined threshold value is fallen below again will. The motor vehicle heating then works like an on-off control, with the j edoch certain minimum Rgelamplitud are linked, so that the internal temperature can still be subject to considerable fluctuations in the passenger compartment.
Vorteilhaft ist es daher, wenn, wie es in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen ist, die Pumpleistung der zusätzlichen Heizwasserpumpe kontinuierlich in abhängigkeit von mindestens einer der Störgrößen gesteuert ist, so daß man in Verbindung mit der Regeleinrichtung verminderte Regelamplituden erhält.It is therefore advantageous if, as is the case in a further embodiment of the Invention is provided, the pumping capacity of the additional heating water pump continuously is controlled as a function of at least one of the disturbance variables, so that one in Connection with the control device receives reduced control amplitudes.
Wenn beispielsweise die Motordrehzahl und/oder die Fahrtgeschwindigkeit mit Hilfe eines üblichen Drehzahlmessers bzw. eines üblichen Tachometers überwacht werden, so läßt sich eine solche kontinuierliche Steuerung mit einfachen Mitteln dadurch realisieren, daß eine elektrische Heizwasserpumpe vorgesehen ist, deren Förderleistung der Versorgungspumpe proportional ist, die von einer Spannungsversorgungsquelle abgegeben wird, deren Ausgangsspannung der von einem Drehzahlmesser fortlaufend erfassten Motordrehzahl bzw. der von dem Tachometer erfassten Fahrtgeschwindigkeit umgekehrt proportional ist. Der Einfluß der Motordrehzahl und/oder der Fahrtgeschwindigkeit auf die Einstellung dea Drosselorgans der Regeleinrichtung kann dadurch praktisch vollständig eliminiert werden.If, for example, the engine speed and / or the driving speed monitored with the help of a conventional tachometer or a conventional tachometer such continuous control can be achieved with simple means thereby realize that an electric heating water pump is provided whose Delivery rate of the supply pump is proportional to that of a voltage supply source is output, the output voltage of which is the from a tachometer continuously recorded engine speed or the driving speed recorded by the tachometer is inversely proportional. The influence of the engine speed and / or the driving speed on the setting of the throttle member of the control device can be practical be completely eliminated.
Es versteht sich, daß durch Verwendung eines elektrischen Temperaturfühlers oder eines geeigneten Wandlers, der die Temperaturanzeige des Fühlers für die Außentemperatur in ein elektrisches Spannungssignal verwandelt, in analoger Weise eine Steuerung der Heizwasserpumpe möglich ist.It will be understood that by using an electrical temperature sensor or a suitable converter that displays the temperature of the sensor for the outside temperature converted into an electrical voltage signal, in an analog way a control the heating water pump is possible.
Die zur Erzeugung der Versorgungsspannung erforderlichen Komponenten lassen sich bei der für die Heizwasserpumpe erforderlichen elektrischen Leistung als billige elektronische Sinrichtungen verwirklichen, die mit handelsüblichen Bauelementen hergestellt werden können.The components required to generate the supply voltage can be achieved with the electrical power required for the heating water pump realize as cheap electronic devices that are made with commercially available components can be produced.
Bei einer mindestens mit tiberwachung der Motordrehzahl als Störgröße arbeitenden Kraftfahrzeugheizungläßt sich eine günstige Steuerung der Förderleistung der Heizwasserpumpe im Sinne einer indirekten Kopplung an die Motordrehzahl gemäß einer Ausführungsform der Erfindung auch dadurch erzielen, daß die Steuerung der Förderleistung der Heizwasserpumpe -gegensinnig proportional zu der durch den Thermostaten des Kühlwasserkreislaufs bewirkten Veränderung der in der Zeiteinheit den Motor durchströmenden Kühiwassermenge erfolgt. Hierzu kann beispielsweise der Hub eines in Verbindung mit dem Thermostaten vorgesehenen Stellventils auf mechanischem Wege über ein Gelenkgestänge oder einen Bowdenzug mit geeigneter tibersetzung auf das Stellglied eines Potentiometers übertragen werden, das die Versorgungsspannung für die Heizwasserpumpe steuert.In the case of at least one with monitoring of the engine speed as a disturbance variable working motor vehicle heating allows a favorable control of the delivery rate the heating water pump in the sense of an indirect coupling to the engine speed according to an embodiment of the invention can also be achieved in that the control of the Delivery rate of the heating water pump - inversely proportional to that of the thermostat of the cooling water circuit caused the engine to change in the unit of time the amount of cooling water flowing through. For this purpose, for example, the stroke of a mechanical control valve provided in connection with the thermostat via an articulated linkage or a Bowden cable with a suitable translation to the Actuator of a potentiometer are transmitted, which the supply voltage for controls the heating water pump.
Grundsätzlich ist es gleichgültig, ob die zusätzliche Eeizwasserpumpe stromauf oder stromab von dem Wärmetauscher und/ oder stromauf oder stromab von dem Drosselorgan des Heizwasserzweiges angeordnet ist.In principle, it does not matter whether the additional heating water pump upstream or downstream of the heat exchanger and / or upstream or downstream of the throttle element of the heating water branch is arranged.
Vorteilhaft ist es jedoch, wenn, gemäß einer Ausführungsform der Erfindung, die Heizwasserpumpe stromab von dem Wärmetauscher angeordnet ist, wo die Wassertemperatur erheblich geringer ist und damit auch temperaturunterstützte Korrosionseinflüsse vermindert sind.However, it is advantageous if, according to one embodiment of the invention, the heating water pump is arranged downstream of the heat exchanger, where the water temperature is considerably lower and thus also temperature-assisted corrosion influences are reduced.
Zur Eliminierung oder zumindest zur Verminderung des Einflusses der Störgröße Fahrtgeschwindigkeit auf die Temperaturregelung kann es in weiterer Ausgestaltung der Erfindung auch vorteilhaft sein, wenn in dem Zuluftkanal, in dem die Außenluft den Wårmetauscher umströmt, ein Lüfter vorgesehen ist, der zumindest bei Unterschreiten einer bestimmten Mindestgeschwindigkeit des Kraftfahrzeuges selbsttätig eingeschaltet wird, um einen bestimmten Mindestwert des den Wärmetauscher umströmenden Zuluftstromes aufrechtzuerhalten. Die Börderleistung des Lüfters kann auch kontinuerlich gesteuert sein.To eliminate or at least reduce the influence of In a further refinement, it can be the disturbance variable driving speed on the temperature control the invention also be advantageous if in the supply air duct in which the outside air the heat exchanger flows around, a fan is provided, which at least when the temperature falls below a certain minimum speed of the motor vehicle switched on automatically is to a certain minimum value of the supply air flow flowing around the heat exchanger maintain. The capacity of the fan can also be controlled continuously be.
Weitere Enzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung un Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnungen.Further details and features of the invention emerge from FIG following description and exemplary embodiments with reference to the drawings.
Es zeigen: Fig. 1 einen Kühl- und Heizwasserlaufplan einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Eraftfahrzeugheizung in schematischer Darstellung, Fig. 2 Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugheizung mit koninuierlicher Steuerung der Heizwasserpumpe, in teilweise abgebrochener, ebenfalls schematischer Darstellung.1 shows a cooling and heating water flow diagram of a first Embodiment of the electric vehicle heater according to the invention in a schematic representation, Fig. 2 embodiments of the motor vehicle heater according to the invention with continuous Control of the heating water pump, partly broken off, also schematic Depiction.
In den Fig. 1 und 2 sind Ausführungabeispiele von wasserregulierten Reizungen für ein nicht näher dargestelltes Kraftfahrzeug schematisch wiedergegeben, wobei funktionsgleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen belegt sind. Die in der Fig. 1 rechts von der vertikalen strichpunktierten Linie 11 dargestellten Linrichtungen sind auch bei den beiden Ausführungsbeispielen nach der Fig. 2 in identischer oder ähnlicher Form vorhanden.1 and 2 are exemplary embodiments of water-regulated Irritations for a motor vehicle not shown in detail are shown schematically, parts with the same function have been given the same reference numerals. The one in the Fig. 1 to the right of the vertical dash-dotted line 11 lines shown are also in the two embodiments according to FIG. 2 in identical or similar shape available.
Von einem Wasserkühler 12 wird einem wassergekühlten Motor 13 mittels einer Kühlwasserpumpe 14 durch eine Zuflußleitung 16 das Kühlwasser zugeführt, das nach Brwrmung im Motorblock 17 und im Zylinderkopf 18 des Motors 13 über eine Kühlwasser-Rücklaufleitung 19 zu dem Kühler 12 zurückströnt. In der Rücklaufleitung 19 ist ein von einem Thermostaten 21 gesteuertes Drosselventil 22 angeordnet. Der Thermostat 21 steuert auch die Förderleistung der Kühlwasserpumpe 14, derart, daß durch das Zusammenwirken des Drosselventils 22 mit der Kühlwasserpumpe 14 bei allen Betriebszuständen des Motors 13 eine möglichst konstante Temperatur des Kühlwassers aufrechterhalten wird.From a water cooler 12 is a water-cooled motor 13 by means of a cooling water pump 14 through an inflow line 16 is supplied with the cooling water, the after heating in the engine block 17 and in the cylinder head 18 of the engine 13 via a cooling water return line 19 flows back to the cooler 12. In the return line 19 is one of a thermostat 21 controlled throttle valve 22 arranged. The thermostat 21 also controls the delivery rate the cooling water pump 14, such that by the interaction of the throttle valve 22 with the cooling water pump 14 in all operating states of the engine 13 as possible constant temperature of the cooling water is maintained.
Von einer Verzweigung 23 im Zylinderkopf 18 des Motors geht eine Heizwasserzuflußleitung 24 aus, durch die als Heizwasser benutztes, im Motor 13 aufgeheiztes Kühlwasser zu einem Wärmetauscher 26 strömt, der über eine Heizwasserrücklaufleitung 27 mit der SFugseite der Kühlwasserpumpe 14 verbunden ist. Der Wärmetauscher 26 ist in einer Erweiterung 28 eines Zuluftkanales 29 angeordnet, durch den in Richtung des Pfeiles 31 Außenluft zu dem Wärmetauscher 26 strömt, wenn sich das Fahrzeug in Richtung des Pfeiles 32 der Fig. 1 bewegt. Beim Umströmen des Wärmetauschers 26 wird von dem die Zuflußleitung 24 durchströmenden Heizwasser eine Wärmemenge abgegeben, deren Betrag von der Temperatur des Heizwassers, der Temperatur der AuBenluft, der Strömungsgeschwindigkeit des IIeizwassers durch den Wärmetauscher 26 und von der Fahrtgeschwindigkeit abhängig ist. Stromab von dem Wärmetauscher 26 gelangt die erwärmte Außenluft durch einen Warmluftkanal 33 in den Fahrgastraum 34, den sie durch Abluftöffnungen oder- kanäle 36 wieder verläßt.A heating water supply line goes from a branch 23 in the cylinder head 18 of the engine 24 from, through the used as heating water, heated in the engine 13 cooling water flows to a heat exchanger 26, which via a heating water return line 27 with the S joint side of the cooling water pump 14 is connected. The heat exchanger 26 is in an extension 28 of a supply air duct 29 arranged through which in the direction of the Arrow 31 outside air flows to the heat exchanger 26 when the vehicle is in the direction of of arrow 32 of FIG. 1 moves. When flowing around the heat exchanger 26 is of the heating water flowing through the inflow line 24 emitted an amount of heat whose Amount of the temperature of the heating water, the temperature of the outside air, the flow velocity of the heating water through the heat exchanger 26 and depending on the speed of travel is. Downstream of the heat exchanger 26, the heated outside air passes through a Warm air duct 33 in the passenger compartment 34, which they pass through exhaust vents or channels 36 leaves again.
Lin Temperaturfühler 37, der die Innentemperatur im Fahrgastraum erfaßt, gibt an einen Meßwertwandler 38 ein für die Innentemperatur charakteristisches Ausgangssignal ab, der seinerseits ein für diese Temperatur charakteristisches Signal erzeugt, das geeignet ist, in einem Vergleicher 39 mit dem Ausgangssignal eines andlers 41 verglichen zu werden, der ein für die 'oll-lert-Temperatur im Fahrgastraum 34 charakteristisches Ausgangssignal abgibt, dessen Größe mittels eines im Fehrgastraum 34 angeordneten Einstellgliedes 42 wählbar einstellbar ist. Mit dem Ausgangssignal des Vergleichers 39 wird ein Stellgrößengeber 43 angesteuert, dessen Ausgangsgröße den Offrungszustand eines steuerbaren Drosselorgans 44 bestimmt, das stromauf von dem Wärmetauscher 26 in der Heizwasser-Zuflußleitung 24 angeordnet ist. Der Strömungswiderstand dieses Drosselorgans 44 wird durch die den Temperaturfühler 37, den Neßwertwandler 38, den Vergleicher 39, den Wandler 41 und das Einstellglied 42 umfassende Regeleinrichtung über den Stellgrößengeber 43 vergrößert, wenn die Innentemperatur im Fahrgastraum 34 ansteigt und verkleinert, wenn die Innentemperatur abfällt, um so durch ein vermindertes oder vergrößertes Heizwasserangebot einer unerwünschten Temperaturerhöhung oder -erniedrigung entgegenzuwirken.Lin temperature sensor 37, which detects the interior temperature in the passenger compartment, gives an output signal characteristic of the internal temperature to a transducer 38 from, which in turn generates a signal characteristic of this temperature, which is suitable in a comparator 39 with the output signal of an andler 41 to be compared, the one for the 'oll-lert temperature in the passenger compartment 34 characteristic Outputs output signal, the size of which is arranged in the passenger compartment 34 by means of a Adjusting member 42 is selectively adjustable. With the output signal of the comparator 39 a manipulated variable generator 43 is activated, the output variable of which is the opening state a controllable throttle member 44 is determined upstream of the heat exchanger 26 is arranged in the heating water inflow line 24. The flow resistance of this Throttle member 44 is controlled by the temperature sensor 37, the Neßwertwandler 38, the comparator 39, the converter 41 and the setting member 42 comprising control device Increased via the manipulated variable generator 43 when the interior temperature in the passenger compartment 34 rises and decreases when the internal temperature falls, so by a decreased or increased heating water supply an undesired increase in temperature or -to counteract humiliation.
Stromab von dem Wrmetauscher 26 ist in der Rücklaufleitung 27, in der die Wassertemperatur erheblich niedriger ist als in der Zuflußleitung 24, eine zusätzliche, elektrische Heizwasserpumpe 45 angeordnet, die mit ihrer vollen Förderleistung eingeschaltet wird, sobald die Drehzahl des Motors 13 einen oberhalb der normalen Leerlaufdrehzahl liegenden Wert unterschreitet und wieder abgeschaltet wird, sobald ein gewisser Mindestwert der Motordrehzahl überschritten wird. Zum selbsttätigen Ein- und Ausschalten der Reizwasserpumpe 45 ist eine Schaltsteuerung vorgesehen, die einen die Motordrehzahl erfassenden Drehzahlmesser 46 umfaßt sowie einen Vergleicher 47, der das drehzahl-proportionale Ausgangssignal des Drehzahlmessers 46 mit den einem oberen und unteren Schwellenwert entsprechenden Ausgangssignal eines 'chwellenwertgebers 48 vergleicht und bei einem Unterschreiten des unteren Schwellenwertes ein Relais 49 betätigt, über dessen hrbeitskontakt sodann der Versorgungsstromkreis der Heizwasserpumpe 45 geschlossen wird, der wieder unterbrochen wird, sobald der obere Schwellenwert von dem Drehzahlmesser erfaßt wird.Downstream of the heat exchanger 26 is in the return line 27, in which the water temperature is significantly lower than in the inflow line 24, a additional, electric heating water pump 45 is arranged, which with its full delivery capacity is switched on as soon as the speed of the motor 13 is above normal Falls below idling speed and is switched off again as soon as a certain minimum value of the engine speed is exceeded. For automatic Switching the stimulation water pump 45 on and off, a switching control is provided, which comprises a tachometer 46 which detects the engine speed and a comparator 47, which is the output signal proportional to the speed of the tachometer 46 with the output signal corresponding to an upper and lower threshold value a 'threshold value generator 48 compares and if the value falls below the lower Threshold value actuated a relay 49, via its operational contact then the supply circuit the heating water pump 45 is closed, which is interrupted again as soon as the upper threshold is detected by the tachometer.
Die Wirkungsweise der soweit beschriebenen Anordnung besteht im wesentlichen darin, daß auch dann, wenn die Fumpleistung der Rühlwasserpumpe absinkt, ein genügend großer Heizwasserstrom durch den Wärmetauscher 26 fließt, so daß nicht schon das Absinken der Notord reh zahl allein zu einer Temperaturerniedrigung im Fahrgastraum und damit zu einem Cffnec des Drosselorgans 44 des Reizstromzweiges 24, 26, 27 führt, worauf dann beim raschen anstieg der Motordrehzahl eine kurzfristige tberhitzung des Fahrgastraumes eintreten wirde. Der Einfluß der Störgröße Motordrehzahl auf die Wirksamkeit der Temperaturregelung wird dadurch weitgehend unterdrückt.The mode of operation of the arrangement described so far consists essentially in the fact that even if the fuming power of the cooling water pump drops, a sufficient large flow of heating water flows through the heat exchanger 26, so that not already A decrease in the emergency number leads to a drop in temperature in the passenger compartment and thus leads to a Cffnec of the throttle organ 44 of the stimulation current branch 24, 26, 27, whereupon a brief overheating occurs when the engine speed rises rapidly the passenger compartment will occur. The influence of the disturbance motor speed on the effectiveness of the temperature control is thereby largely suppressed.
Um auch den Einfluß der Störgröße Fahrtgeschwindigkeit mindern zu können, ist in dem Zuluftkanal 29 ein Lüfter 50 vorgesehen, der auch bei geringer Fahrtgeschwindigkeit und beim tillstand des Fahrzeuges einen ausreichenden Zuluftstrom durch den Zuluftkanal 29 treibt. Zur Steuerung des Lüfters 50 ist ein Geschwindigkeitsmesser 51 vorgesehen, dessen Ausgangssignal durch eine weitere Schaltateuereinrichtung 52 in einer zur Steuerung der Heizwasserpumpe 45 analogen Weise zur Steuerung des Lüfters 50 ausgenutzt wird.In order to also reduce the influence of the disturbance variable driving speed can, a fan 50 is provided in the supply air duct 29, which is also less Driving speed and when the vehicle is at a standstill, a sufficient supply air flow drives through the supply air duct 29. To control the fan 50 is a speedometer 51 is provided, the output signal of which by a further switching control device 52 in a manner analogous to the control of the heating water pump 45 for controlling the Fan 50 is used.
Bei der in der Fig. 2 dargestellten Ausführungsform ist eine Reizwasserpumpe 45 verwendet, deren Förderleistung ihrer Versorgungsspannung proportional ist. Die Heizwasserpumpe 45 wird von der Ausgangsspannung einer kontinuierlich elektrisch steuerberen.VersorgungsspannungsqueIle 53 gespeist, die einen ersten, summierenden Steuereingang 54 hat, an dem einmal das kontinuierlich variable Spannungssusgangssignal eines Drehzahl-Spannungswandlers 56 anliegt, an dessen Eingang das Ausgangssignal eines Drehzahlmessers >7 anliegt, der die Drehzahl des Motors 13 fortlaufend erfaßt.In the embodiment shown in FIG. 2, there is an irritant water pump 45 is used, the delivery rate of which is proportional to its supply voltage. the Heating water pump 45 is continuously electrical from the output voltage controllable. supply voltage source 53 fed, the a first, summing Control input 54 has at which once the continuously variable Voltage output signal a speed-voltage converter 56 is present, at the input of which the output signal of a tachometer> 7 is present, which the speed of the motor 13 continuously recorded.
Zum anderen liegt an dem summierenden eingang 54 das kontinuierliche Spannungs-Ausgangssignal eines Wandlers 58, der das Temperaturausgangssignal des Meßfühlers 66, der die Außenlufttemperatur erfaßt, in das zur summation mit dem Ausgangssignal des Drehzahl-LpanLungswandlers 56 geeignete Spannungsausgangssignal umwandelt. Die Ausgangsspannung der beiden Wendler 56 und 58 sind £1eich groß, wenn die Störgrößen Motordrehzahl und Außenlufttemperatur für sich allein denselben Einfluß auf die Regeleinrichtung ausüben würden. Die Versorgungsspannung für die Heizwasserpumpe 45 ist dann im Ergebnis der Summe dieser beiden Störgrößen proportional, so daß die Förderleistung der Heizwasserpumpe 45 praktisch konstant bleibt, wenn sich die genannten Störgrößen gegenläufig ndern. Der dem Drehzahlmesser 57 nachgeschaltete Drehæahl-Spannungswandler ist so beschaffen, daß seine Ausgangsspannung der Drehzahl des Motors 13 umgekehrt proportional ist.On the other hand, the summing input 54 is continuous Voltage output signal of a converter 58, which the temperature output signal of the Sensor 66, which detects the outside air temperature, in the summation with the Output signal of the speed-LpanLungswandler 56 suitable voltage output signal converts. The output voltage of the two Wendlers 56 and 58 are £ 1eich large, if the disturbance variables engine speed and outside air temperature have the same influence on their own would exercise on the control system. The supply voltage for the heating water pump 45 is then proportional to the sum of these two disturbance variables, so that the delivery rate of the heating water pump 45 remains practically constant when the change the disturbance variables mentioned in the opposite direction. The downstream tachometer 57 Drehæahl voltage converter is designed so that its output voltage corresponds to the speed of the motor 13 is inversely proportional.
Eine zu der direkt drehzahlabhängigen eteuerungseinheit 56, 57 alternative Möglichkeit zur Steuerung der Förderleistung der Heizwasserpumpe 45 über die Versorgungsspannungsquelle 53 besteht darin, daß das die Förderleistung der Kühlwasserpumpe 14 steuernde Ausgangs signal des Thermostaten 21 auch einem Wandler 59 zugeführt ist, der über eine gestrichelt eingezeichnete Steuerleitung #1 an die Versorgungsspannungsquelle 53 ein Steuersignal abgibt, das die Versoegungsspannung der Heizwasserpumpe 45 in dem Haß erhöht, in dem die Förderleistung der Kühlwasserpumpe 14 gedrosselt wird. Man erreicht dadurch auf indirektem Wege ebenfalls eine weitgehende Eliminierung der Störgröße Motordrehzahl. Die Wandler 56, 58 und 59 sowie die Versorgungsspannungsquelle 53 sind für sich allein mit kommerziellen Bauelementen realisierbar.An alternative to the directly speed-dependent control unit 56, 57 Possibility to control the delivery rate of the heating water pump 45 via the supply voltage source 53 consists in the fact that the output which controls the delivery rate of the cooling water pump 14 signal of the thermostat 21 is also fed to a converter 59, which has a dashed line drawn control line # 1 to the supply voltage source 53 a control signal releases, which increases the supply voltage of the heating water pump 45 in the hatred, in which the delivery rate of the cooling water pump 14 is throttled. One achieves through it also an extensive elimination of the disturbance variable motor speed in an indirect way. The converters 56, 58 and 59 as well as the supply voltage source 53 are for themselves Realizable with commercial components alone.
Claims (8)
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| DE19762651243 DE2651243C2 (en) | 1976-11-10 | 1976-11-10 | Heating for motor vehicles with a thermostatically controlled water-cooled engine |
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| Country | Link |
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| DE (1) | DE2651243C2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| DE3012760A1 (en) * | 1980-04-02 | 1981-10-08 | Klöckner-Humboldt-Deutz AG, 5000 Köln | LIQUID HEATING SYSTEM |
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE2651243C2 (en) | 1983-01-27 |
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