DE2812717A1 - Motor vehicle compartment air temp. regulator - uses voltage derived from time rate of heating air outlet temp. - Google Patents

Motor vehicle compartment air temp. regulator - uses voltage derived from time rate of heating air outlet temp.

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Abstract

Temp. regulator is used esp. for an internal compartment of a motor vehicle. The heat exchanger flow valve is adjusted by electrical drive responding to the room temp. which is regulated independently of ambient. The system uses a voltage derived from the air outlet temp. which is used in conjunction with a voltage derived from room air temp. The air outlet temp. is derived from the time variation of this temp. Both temps are derived from temp. sensitive resistors with the use of amplifiers.

Description

Regeleinriohtung für die temperatur eines Raumes, Control device for the temperature of a room,

insbesondere eines Kraftfahrzeuginnenraumes Die Erfindung betrifft eine Regeleinrichtung der im Oberbegriff des Hauptanspruchs angegebenen Art. Eine derartige Einrichtung beschreibt im Prinzip die DE-OS 25 31 015, B60H 1/00. in particular of a motor vehicle interior. The invention relates to a control device of the type specified in the preamble of the main claim such a device is described in principle in DE-OS 25 31 015, B60H 1/00.

Gegenüber der meßtechnischen Erfassung nur der Raumtemperatur, worunter stets die Temperatur des Innenraums zu verstehen ist, bietet die zusätzliche Erfassung der Luftaustrittstemperatur am Wärmetauscher den Vorteil einer besonders schnell ansprechenden und genauen Temperaturregelung.Compared to the metrological recording only the room temperature, including the temperature of the interior is always to be understood, offers the additional detection the air outlet temperature at the heat exchanger has the advantage of being particularly fast appealing and precise temperature control.

Bei der bekannten Einrichtung liegen demgemäß zur Gewinnung einer Istwertspannung ein Temperaturfühler für die Temperatur des Innenraums und ein weiterer Temperaturfühler für die Erfassung der Luftaustrittstemperatur elektrisch in Reihe; die aus diesen beiden Spannungsanteilen zusammengesetzte Istwertspannung sowie eine vorgegebene Sollwertspannung werden zur Erzeugung eines Regelabweichungs-Signals einem Differenzverstärker zugeführt.In the known device are accordingly to obtain a Actual value voltage, a temperature sensor for the temperature of the interior and another Temperature sensor for recording the air outlet temperature electrically in series; the actual value voltage composed of these two voltage components as well as one Predefined setpoint voltage is used to generate a control deviation signal fed to a differential amplifier.

Bei der bekannten Einrichtung erfolgt also zur Gewinnung der Istwertspannung die Addition von zwei Teil spannungen, die durch die augenblickliche Größe der durch sie wiedergegebenen Temperaturwerte sowie durch Faktoren bestimmt sind, die eine unterschiedliche Wichtung der beiden Teil spannungen in der die Ge samt spannung darstellenden Istwertspannung bewirken.In the known device, the actual value voltage is obtained the addition of two partial voltages caused by the instantaneous Size of the temperature values represented by them as well as determined by factors are that have a different weighting of the two partial voltages in the Ge cause the actual value voltage representing the voltage.

Diese bekannte Einrichtung hat den grundsätzlichen Nachteil einer Abhängigkeit der Raumtemperatur von der Umgebungstemperatur, d.h.This known device has the fundamental disadvantage of a Dependence of the room temperature on the ambient temperature, i.e.

der Temperatur außerhalb des Innenraums. Da nämlich nicht die aus dem Istwert der Raumtemperatur gewonnenen Teilspannung allein den Istwert für die Regeleinrichtung, der mit dem vorgegebenen Sollwert verglichen wird, darstellt, sondern als Summand noch ein von dem Istwert der Luftaustrittstemperatur bestimmtes Glied auftritt, verschwindet bei sehr niedrigen Umgebungstemperaturen (strenger Winter) die Differenzspannung oder allgemeiner das Regelabweichungs-Signal auch dann, wenn infolge voller Öffnung des Ventils die Luftaustrittstemperatur groß und die Raumtemperatur noch relativ klein ist.the temperature outside the interior. Because that is not the case the actual value of the room temperature obtained partial voltage alone the actual value for the Represents the control device that is compared with the specified target value, but as a summand still another one determined by the actual value of the air outlet temperature Limb occurs, disappears at very low ambient temperatures (more severe Winter) the differential voltage or, more generally, the control deviation signal as well when, as a result of the valve being fully open, the air outlet temperature is high and the room temperature is still relatively small.

Umgekehrt ist bei nicht so niedrigen Umgebungstemperaturen (Frühling) die Luftaustrittstemperatur nicht so hoch, so daß die Bedingung der Einhaltung eines konstanten Sollwerts erst dann erfüllt ist, wenn sich eine höhere Raumtemperatur eingestellt hat. Dies ist also eine Folge der Tatsache, daß zur Erzielung einer schnellen Regelung ein Istwertsignal erzeugt wird, das nicht übereinstimmt mit dem Istwert der Raumtemperatur.Conversely, if the ambient temperature is not so low (spring) the outlet air temperature is not so high, so the condition of compliance with a constant setpoint is only fulfilled when there is a higher room temperature has set. So this is a consequence of the fact that to achieve a fast control an actual value signal is generated that does not match the Actual value of the room temperature.

Nun könnte man daran denken, gemäß der zitierten Offenlegungsschrift die Wichtung des zweiten Spannungsanteils in der Istwertspannung gegenüber dem ersten Spannungsanteil sehr niedrig zu halten. Dies wiederum führt aber zu einem trägen Regelverhalten, das zu vermeiden gerade Sinn der Berücksichtigung der Luftaustrittstemperatur bei der Istwertsignalbildung ist.Now one could think of it, according to the cited publication the weighting of the second voltage component in the actual value voltage compared to the first To keep the proportion of tension very low. But this in turn leads to a sluggish state Control behavior, which just makes sense to avoid taking into account the air outlet temperature when generating the actual value signal.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Regeleinrichtung der im Oberbegriff des Hauptanspruchs beschriebenen Art so auszubilden, daß auf der einen Seite die Vorteile der Heranziehung der Luftaustrittstemperatur am Wärmetauscher bei der Istwertsignalbildung beibehalten werden, andererseits aber die beschriebene Abhängigkeit der Raumtemperatur von der Umgebungstemperatur vermieden ist. Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist gekennzeichnet durch die Merkmale des Hauptanspruchs; vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.The invention is based on the object of a control device of in the preamble of the main claim described type so that on the on the one hand the advantages of using the air outlet temperature at the Heat exchangers are retained in the actual value signal generation, but on the other hand the described dependence of the room temperature on the ambient temperature is avoided is. The inventive solution to this problem is characterized by the features of the main claim; advantageous refinements and developments of the invention are the subject of the subclaims.

Bei der Erfindung wird also der zweite Spannungsanteil in der Istwert spannung nicht aus den Absolutwerten der Luftaustrittstemperatur gewonnen, sondern aus den zeitlichen Xnderungen dieser Temperatur.In the invention, the second voltage component is the actual value voltage is not obtained from the absolute values of the air outlet temperature, but rather from the changes in this temperature over time.

Sofern diese Temperatur konstant ist, verschwindet der zweite Spannungsanteil praktisch, so daß jetzt der Istwert der Regeleinrichtung praktisch übereinstimmt mit dem Istwert der Raumtemperatur.If this temperature is constant, the second stress component disappears practically, so that now the actual value of the control device practically coincides with the actual value of the room temperature.

Verständlicherweise kann man durch Vorsehen entsprechender Widerstandskombinationen wieder die beiden Signale unterschiedlich wichten.Understandably, you can by providing appropriate resistance combinations again weight the two signals differently.

Schwierigkeiten können sich beispielsweise beim Einsatz der Regeleinrichtung in einem mit einer Brennkraftmaschine ausgerüsteten Fahrzeug dann einstellen, wenn die Brennkraftmaschine nach kurzzeitigem Stillstand wieder gestartet wird. Wenn dann gleichzeitig die Spannungsversorgung für die Regeleinrichtung eingeschaltet wird, kann sich ein zweiter Spannungsanteil ergeben, der die Tatsache nicht berücksichtigt, daß die Raumtemperatur in der Zwischenzeit noch nicht merklich abgefallen ist. In der Praxis würde dies dazu führen, daß im ersten Augenblick das Ventil voll geöffnet und ein Schwall sehr warmer Luft in den Raum gelangen würde. Diesen Nachteil zu vermeiden dient die Ausführungsform der Erfindung gemäß Anspruch 7.Difficulties can arise, for example, when using the control device then set in a vehicle equipped with an internal combustion engine if the internal combustion engine is restarted after a brief standstill. if then the power supply for the control device is switched on at the same time there may be a second stress component which does not take into account the fact that the room temperature has not dropped noticeably in the meantime. In in practice this would lead to the valve being fully open at first and a gush of very warm air would enter the room. This disadvantage too the embodiment of the invention according to claim 7 serves to avoid this.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel anhand der Figuren erläutert, die sich auf eine Regeleinrichtung mit einem Gleichstrom-Stellmotor als elektrischem Antrieb für das Ventil beziehen. Während Figur 1 die eigen-tliche Ansteuerung des Stellmotors wiedergibt, zeigt Figur 2 die schaltungsmäßige Gewinnung des Regelabweichungs-Signals sowie des Sollwert- und des Istwertsiguals.In the following an embodiment is explained with reference to the figures, which is based on a control device with a DC servomotor as an electric one Obtain an actuator for the valve. While Figure 1 shows the actual control of the Servomotor reproduces shows Figure 2 the circuit-based production the control deviation signal as well as the setpoint and actual value signals.

Betrachtet man zunächst Figur 1, so liegt der Gleichstrom-Stellmotor 1 üblichen Aufbaus über den als Potentiometer ausgebildeten Spannungsteiler 2 an einer Mittel spannung, so daß er in beiden Drehrichtungen betrieben werden kann. Die Spannungszuführung erfolgt über die beiden im wesentlichen gleich aufgebauten Leistungsverstärkeranordnungen 3 und 4, von denen die in Figur 1 rechte Anordnung 4 die beiden Endschalter 5 und 6 enthält, die den beiden Endstellungen des Ventils zugeordnet sind und den Stellmotor nach Erreichen dieser Endstellungen abschalten.If you first look at Figure 1, the DC servomotor is located 1 of the usual structure via the voltage divider 2 designed as a potentiometer a medium voltage so that it can be operated in both directions of rotation. The voltage is supplied via the two essentially identical structures Power amplifier arrangements 3 and 4, of which the arrangement on the right in FIG 4 contains the two limit switches 5 and 6, the two end positions of the valve are assigned and switch off the servomotor after reaching these end positions.

Über diese in Figur 1 rechte Leistungsverstärkeranordnung 4 erfolgt auch die Zuführung des hier durch eine Spannung gegebenen Regelabweichungs-Signals 7, wobei die Klemme 8 in den Figuren 1 und 2 die Verbindung zwischen diesen beiden Schaltungsteilen symbolisieren soll.This power amplifier arrangement 4 on the right in FIG. 1 takes place also the supply of the system deviation signal given here by a voltage 7, the terminal 8 in Figures 1 and 2 being the connection between these two To symbolize circuit parts.

Entsprechendes gilt für die Klemmen 9 in den beiden Schaltungsteilen, die in der Rückführung des Operationsverstärkers 10 (siehe Fig. 2) zur Bildung der Differenz zwischen Soll- und Istwert liegen.The same applies to terminals 9 in the two circuit parts, those in the feedback of the operational amplifier 10 (see Fig. 2) to form the Difference between setpoint and actual value.

Betrachtet man nun Figur 2, so ist die Betriebsspannung durch in diesem Ausführungsbeispiel zwei Zenerdioden 11 und 12 stabilisiert. Zum Einstellen der Sollwertspannung dient der in der Figur obere Schaltungszweig mit dem Operationsverstärker 13. Die eigentliche Einstellung des Sollwerts erfolgt an dem Potentiometer 14. Die die Elemente 15 und 16 enthaltende RC-Kombination in Signalrichtung hinter dem Operationsverstärker 13 dient zu der beschriebenen Vermeidung eines Regelabweichungs-Signals beispielsweise beim Einschalten der Zündung der Brennkraftmaschine in dem mit der Regeleinrichtung ausgerüsteten Fahrzeug.Beim Einschalten entsteht nämlich an der RC-Kombination ein Sollwertsignal solcher Größe und Phasenlage, daß es das gleichzeitig entstehende Istwertsignal kompensiert.If you now look at Figure 2, the operating voltage is through in this Embodiment two Zener diodes 11 and 12 stabilized. To set the The setpoint voltage is used by the upper circuit branch with the operational amplifier in the figure 13. The actual setting of the setpoint is done on the potentiometer 14. The the elements 15 and 16 containing RC combination in the signal direction behind the operational amplifier 13 is used to avoid a control deviation signal, for example, as described when switching on the ignition of the internal combustion engine in the one with the control device When you switch on the RC combination, a Setpoint signal of such magnitude and phase position that it is the simultaneously generated Actual value signal compensated.

Im mittleren Zweig der Schaltung gemäß Figur 2 findet sich der Operationsverstärker 17, in dessen Rückführung ein als NTG-Widerstand ausgebildetes temperaturabhängiges Glied 18 zur Erfassung der Raumtemperatur liegt. Der Ausgang dieser Schaltungsgruppe, die also den ersten Spannungsanteil der Sollwertspannung erzeugt, liegt - gegebenenfalls über Widerstände - an einem der beiden Eingänge des weiteren. Operationsverstärkers 10, der, wie bereits bemerkt, zur Erzeugung des Regelabweichungs-Signals dient.The operational amplifier is located in the middle branch of the circuit according to FIG 17, in the return of which is an NTG resistor trained temperature-dependent Member 18 for detecting the room temperature is located. The output of this circuit group, which therefore generates the first voltage component of the setpoint voltage is - if necessary via resistors - at one of the two inputs furthermore. Operational amplifier 10, which, as already noted, is used to generate the system deviation signal.

Betrachtet man nun den untersten Schaltungszweig in Figur 2 mit dem Operationsverstärker 19, so liegt in dessen Rückführung das ebenfalls als NTC-Widerstand ausgebildete temperaturabhängige Glied 20 zur Erfassung der Luftaustrittstemperatur in Strömungsrichtung hinter dem Wärmetauscher. Der dem Operationsverstärker 19 vorgeschaltete veränderbare Widerstand 21 dient zur Einstellung der Wichtung des in dieser Schaltungsgruppe erzeugten zweiten Spannungsanteils in der Istwertspannung.If one now considers the lowest circuit branch in FIG. 2 with the Operational amplifier 19, so is in its feedback that is also as an NTC resistor trained temperature-dependent member 20 for detecting the air outlet temperature in the direction of flow behind the heat exchanger. The upstream of the operational amplifier 19 The variable resistor 21 is used to set the weighting of the in this circuit group generated second voltage component in the actual value voltage.

Der Ausgang dieser Schaltungsgruppe ist nicht direkt, sondern indirekt über die den Kondensator 22 und den Widerstand 23 enthaltende RC-Eombination mit dem bereits erwähnten Eingang des Operationsverstärkers 10 verbunden. Diese RC-Eombination 22, 23 bildet zusammen mit dem Potentiometer 24 eine Differentiationsstufe, so daß'an den Eingang des weiteren Operationsverstärkers 10 ein zweiter Spannungsanteil gelangt, der zeitlichen Änderungen der Luftaustrittstemperatur entspricht. Die Differentiationsstufe 22, 23, 24 ist im Hinblick auf die Erzielung einer Zeitkonstante ausgelegt, die für einen derart lange anhaltenden zweiten Spannungsanteil sorgt, daß dieser auch unter Berücksichtigung der Trägheit des Stellmotors 1 und ihm nachgeschalteter mechanischer Glieder, die die Bewegung des Stellmotors in Verstellbewegungen des Ventils umsetzen, Einfluß auf den Regelvorgang hat.The output of this circuit group is not direct, but indirect via the RC combination containing the capacitor 22 and the resistor 23 connected to the already mentioned input of the operational amplifier 10. This RC combination 22, 23 together with the potentiometer 24 form a differentiation stage, so that'an the input of the further operational amplifier 10 receives a second voltage component, corresponds to the changes in the air outlet temperature over time. The differentiation stage 22, 23, 24 is designed with a view to achieving a time constant that ensures such a long-lasting second tension component that this one too taking into account the inertia of the servomotor 1 and its downstream mechanical Elements that convert the movement of the servomotor into adjustment movements of the valve, Has an influence on the control process.

Die beiden so gewonnenen Spannungsanteile werden also im Schaltungspunkt 25 am Eingang des weiteren Operationsverstärkers 10 zur Istwertspannungsbildung addiert, wobei dort im Hinblick auf die gegenpoligen Betriebsspannungen im linken Bereich der Schaltung nach Figur 2 die Differenzbildung zwischen Sollwert- und Istwertspannung erfolgt.The two voltage components obtained in this way are therefore in the circuit point 25 at the input of the further operational amplifier 10 for actual value voltage formation added, where with regard to the opposite polarity operating voltages in the left area the circuit according to Figure 2, the difference between setpoint and actual value voltage he follows.

Zur Änderung der Verstärkung des weiteren Operationsverstärkers 10 ist in dessen Rückführung das Potentiometer 26 eingeschaltet.To change the gain of the further operational amplifier 10 the potentiometer 26 is switched on in its return.

Die Bedienungselemente der Potentiometer bzw. veränderbaren Widerstände 21, 24 und 26 wird man bei Einsatz der Regeleinrichtung in einem Fahrzeug leicht erreichbar an einer Frontplatte vorsehen.The operating elements of the potentiometer or changeable resistors 21, 24 and 26 are easy to use when using the control device in a vehicle Provide accessible on a front panel.

L e e r s e i t eL e r s e i t e

Claims (7)

ANSPRÜCHE ½). Regeleinrichtung für die Temperatur eines Raumes, insbesondere eines Innenraumes eines Kraftfahrzeugs, dem ein von einem Wärmeträgermedium durchströmter Wärmetauscher mit einem Ventil zugeordnet ist, dessen Durchsatz durch einen elektrischen Antrieb in Abhängigkeit von einer Differenzspannung geregelt ist, die durch Vergleich zwischen einer Sollwertspannung einerseits und einer Istwertspannung andererseits gewonnen ist, die zusammengesetzt ist aus'einem aus der Raumtemperatur gewonnenen ersten und einem aus der Luftaustrittstemperatur gewonnenen zweiten Spannungsanteil, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Spannungsanteil aus zeitlichen Änderungen der Luftaustrittstemperatur gewonnen ist. CLAIMS ½). Control device for the temperature of a room, in particular an interior of a motor vehicle through which a heat transfer medium flows Heat exchanger is assigned to a valve, the throughput of which is controlled by an electrical Drive is regulated as a function of a differential voltage determined by comparison between a setpoint voltage on the one hand and an actual value voltage on the other is obtained, which is composed of'einem obtained from room temperature first and a second stress component obtained from the air outlet temperature, characterized in that the second voltage component results from changes over time the air outlet temperature is obtained. 2. Regeleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erfassung der Raumtemperatur und der Luftaustrittstemperatur temperaturabhängige Widerstände (18,20) in Rückführungen von Operationsverstärkern (17,19) angeordnet sind, von denen dem der Luftaustrittstemperatur zugeordneten Operationsverstärker (15) eine Differentiationsstufe (22,23,24) nachgeschaltet ist und die gemeinsam mit einem Sollwertsignalerzeuger (13,14) auf einen weiteren Operationsverstärker (10) zur Erzeugung eines Regelabweichungs-Signals (7) arbeiten. 2. Control device according to claim 1, characterized in that for recording the room temperature and the air outlet temperature temperature-dependent Resistors (18, 20) arranged in feedbacks of operational amplifiers (17, 19) of which the operational amplifier assigned to the air outlet temperature (15) a differentiation stage (22,23,24) is connected downstream and which is common with a setpoint signal generator (13, 14) to a further operational amplifier (10) work to generate a system deviation signal (7). 3. Regeleinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Differentiationsstufe (22,23,24) eine Zeitkonstante besitzt, die eine im Hinblick auf die Zeitkonstante des elektrischen Antriebs (1) bemessene Verlängerung des zweiten Spannungsanteils sicherstellt.3. Control device according to claim 2, characterized in that the Differentiation stage (22,23,24) has a time constant that is one with respect to Extension of the second, measured on the time constant of the electric drive (1) Ensures the stress component. 4. Regeleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrische Antrieb ein über Leistungsverstärkeranordnungen (3,4) an einer Mittelspannung liegender Gleichstrom-Stellmotor (1) ist, dem über eine der Leistungsverstärkeranordnungen (3,4) ein Regelabweichungs-Signal (7) zugeführt wird.4. Control device according to one of claims 1 to 3, characterized in that that the electric drive is connected to a power amplifier arrangement (3, 4) Medium voltage DC servomotor (1) is connected to one of the power amplifier arrangements (3, 4) a control deviation signal (7) is supplied. 5. Regeleinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß in einer der Leistungsverstärkeranordnungen (3,4) in den Endstellungen des Ventils den elektrischen Antrieb (1) abschaltende Endschalter (5,6) liegen.5. Control device according to claim 4, characterized in that in one of the power amplifier arrangements (3, 4) in the end positions of the valve the electric drive (1) disconnecting limit switches (5,6). 6. Regeleinrichtung nach Anspruch 2 oder 3 oder nach einem der Ansprüche 2 oder 3 und Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Differentiationsstufe (22,23,24) einen veränderbaren Widerstand (24) enthält.6. Control device according to claim 2 or 3 or according to one of the claims 2 or 3 and claim 4 or 5, characterized in that the differentiation stage (22,23,24) contains a variable resistor (24). 7. Regeleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß bei Einsatz in einem mit einer Brennkraftmaschine ausgerüsteten Fahrzeug ein Sollwertsignalerzeuger (13,14) mit Mitteln versehen ist, die beim Starten der Lrennkraftmaschine eine Sollwertspannung erzeugen, die den dann auftretenden zweiten Spannungsanteil kompensiert.7. Control device according to one of claims 1 to 6, characterized in that that when used in a vehicle equipped with an internal combustion engine Setpoint signal generator (13,14) is provided with means that when starting the Lrennkraftmaschine generate a setpoint voltage, which then occurs the second voltage component compensated.
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