DE2846444A1

DE2846444A1 - Regelungsvorrichtung fuer eine heizungs- oder klimaanlage

Info

Publication number: DE2846444A1
Application number: DE19782846444
Authority: DE
Inventors: Manfred Dr Ing Nonnenmann
Original assignee: Behr GmbH and Co KG
Current assignee: Mahle Behr GmbH and Co KG
Priority date: 1978-10-25
Filing date: 1978-10-25
Publication date: 1980-04-30
Also published as: SE7908815L; DE2846444C2; FR2439946B1; GB2034933B; SE440633B; IT1165331B; GB2034933A; FR2439946A1; JPS5559014A; IT7926766A0; ES485354A1

Description

PATENTANWÄLTE
DIPL-ING. H. STEHMANN DIPL-PHYS. DR. K. SCHWEINZER DIPL-ING. DR. M. RAU

D-8500 NÜRNBERG ESSENWEINSTRASSE 4-i TELEFON 0?11 /203727 TELEX 05/23135

Nürnberg, 24. 10. 1978 17/53

Süddeutsche Kühlerfabrik Julius Fr. Behr GmbH & Co. KG-, Mauserstr. 3, D-7000 Stuttgart 30

"Regelungsvorrichtung für eine Heizungs- oder Klimaanlage"

Die Erfindung betrifft eine Regelungsvorrichtung für eine Heizungs- oder Klimaanlage mit einem in Abhängigkeit von der Temperatur über Temperaturfühler beaufschlagbaren elektronischen Regler, der über mindestens einen Stellmotor mindestens ein Stellglied, z. B. Luftklappe oder Wasserventil oder dergleichen, temperaturabhängig verstellt, wobei der Stellmotor als pneumatische Stelldose ausgebildet ist und der Regler über eine Luftpumpe den Luftdruck in der Stelldose beeinflusst.

Aus der GB-PS 1 205 946 ist eine elektro-pneumatische Regelungsvorrichtung bekannt, in der ein Stellglied über einen pneumatischen Stellmotor betätigt und der Luftdruck im Stellmotor von einer Luftpumpe erzeugt wird, die ihrerseits über ein elektro-pneumatisches Relais gesteuert wird. Der Druck im Stellmotor wird dabei über einen Faltenbalg dem elektro-pneumatischen Relais rückgemeldet, wobei ein Vergleich über ein Hebelsystem mit einer fühlerabhangigen Magnetkraft erfolgt. Mittels des Hebels wird ein elektro-

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pneumatischer Kontakt betätigt, der einerseits die Luftpumpe ein- und ausschaltet, zum anderen das Drucksystem öffnet und schliesst.

Durch diese Anordnung wird ein impulsweiser Betrieb der Luftpumpe hervorgerufen, der sich als Störgrösse auf den Verstelldruck auswirkt, was nachteilig auf das Regelverhalten ist» Damit kommt es zu Schwingungen des Stellmotors und damit des Stellgliedes.

Ein temperaturabhängiger elektronischer Regelschalter für eine Regelungsvorrichtung ist aus der DE-OS 21 26 599 bekannt. Bei dieser bekannten Vorrichtung wird der in einem Kraftfahrzeug im allgemeinen zur Verfügung stehende Unterdruck über Relais oder Transistoren mit Hilfe von Magnetventilen gesteuert.

Temperaturregelungen in Kraftfahrzeugen machen sich in der Regel den von einer Brennkraftmaschine zur Verfügung stehenden Unterdruck zu Nutze, wobei die Verstellung eines Stellgliedes durch entsprechende Modulation· des Unterdruckes erreicht wird. Nachteilig ist dabei, dass der fahrzeugeigene Unterdruck vom Betriebsverhalten der Brennkraftmaschine abhängig schwankt und dass andererseits durch die Verwendung des Unterdruckes für Stellbewegungen eine Rückwirkung auf die Brennkraftmaschine, beispielsweise auf den Vergaser, eintritt.

In anderen Fällen, insbesondere bei mit Diesel-Brennkraftmaschinen angetriebenen Fahrzeugen steht jedoch kein oder nur sehr geringer Unterdruck zur Verfügung.

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Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Regelungsvorrichtung der eingangs erläuterten Art derart auszugestalten, dass auch in den Fällen, wo fahrzeugseitig kein oder mangelnder Unterdruck zur Verfügung steht, eine elektro-pneumatisch, stetigwirkende einfache Temperaturregelung geschaffen wird.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung bei einer Regelungsvorrichtung der eingangs erläuterten Art im wesentlichen dadurch gelöst, dass die Luftpumpe vom Regler stetig erregt wird und mit Mitteln zur Be- oder Entlüftung, die in einer an eine Luftdruckversorgungsleitung angeschlossenen Umgebungsluftzweigleitung vorliegen, zusammenwirkt.

Die Erfindung hat den Vorteil, dass , verglichen mit dem Gegenstand der GB-PS 1 205 946, der elektropneumatische (Druck-)Umsetzer wegfällt. Somit ergibt sich eine geringere Störanfälligkeit sowie eine wesentliche Kostenminderung. Ausserdem wird durch den Wegfall des impulsartigen Betriebs der Luftpumpe das Regelverhalten des Stellgliedes verbessert.

Durch die Verwendung einer Luftpumpe zur Erzeugung des Luftdruckes für die Stelldose(n) ist es möglich, einen relativ tiefen negativen Druck zu erzeugen, wodurch die Verwendung kleiner Stelldosen ermöglicht wird, was zu einer raumsparenden Bauweise führt.

Gemäß einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung ist die Luftpumpe als tiberdruckpumpe ge-schaltet, wodurch die Verwendung noch kleinerer Stelldosen ermöglicht wird.

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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die Luftpumpe als an sich bekannte Tauchankermembran-Luftpuinpe ausgebildet und der Regler mit einer den Tauchanker aufnehmenden Spule elektrisch verbunden.

Gemäß einer Abwandlung der Erfindung ist die Luftpumpe als Membran-Exzenter-Luftpumpe ausgebildet und der Regler ist mit einem elektrischen Antriebsmotor verbunden.

In vorteilhafter Weise ist das Be- oder Entlüftungsmittel in der Umgebungsluftzweigleitung als Drosselstelle ausgebildet»

Nach einer Abwandlung der Erfindung ist die Drosselstelle in der Umgebungsluftzweigleitung als Durchmesserblende ausgebildet.

Gemäß einem noch weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist als Be- oder Entlüftungsmittel ein vom elektronischen Regler steuerbares Magnetventil vorgesehen .

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist es zweckmäßig ,wenn in der Luftdruckversorgungsleitung ein Rückschlagventil angeordnet ist.

Die Regeleigenschaften der erfindungsgemäßen Vorrichtung werden noch verbessert, wenn gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung, mit dem elektronischen Regler ein im Verstellweg des Stellgliedes angeordnetes Rückführpotentiometer verbunden ist.

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In vorteilhafter Weise wird die Leistung der Luftpumpe vom elektronischen Regler durch Steuerung der Pumpfrequenz oder der Pumpamplitude bestimmt.

Nach einer Abwandlung wird in vorteilhafter Weise die Leistung der Luftpumpe vom elektronischen Regler durch Steuerung der Drehzahl des Pumpenantriebsmotors bestimmt. ■ -' .'·;"""

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung werden anhand der Zeichnung näher erläutert _r in der schematisch Ausführungsbeispiele einer Regelungavorrichtung nach der Erfindung dargestellt sind.

Dabei zeigt:

Fig. i ein erstes Ausführungsbeispiel, das mit Überdruck arbeitet, und

Fig~ 2 ein zweites Ausführungsbeispiel beidem Unterdruck verwendet wird.

Die Fig. 1 und 2 zeigen schematisch zwei Ausführungsbeispiele einer Heizungs- bzw, Klimaanlage eines Kraftfahrzeuges mit der erfindungsgemäßen Regelungsvorrichtung. .

Die Heizungs- oder Klimaanlage 1 weist in einem Luftkanal 29 beispielsweise einen Lüfter 2 auf sowie einen Wärmetauscher 3. In dem Luftkanal 29 ist,zweckmäßig in einer Querschnittsverengung, eine Luftklappe 4 derart vaschwenkbar angeordnet, daß die vom Ventilator 2 angesaugte Luft durch den Wärmetauscher 3 hindurchge-

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drückt wird; oder, in einer anderen Endstellung der Luftklappe 4, den Wärmetauscher 3 umgeht.

Zur Verstellung der Luftklappe 4 dient ein Stellglied in Form einer an sich bekannten Unterdruckstelldose. Die Unterdruckstelldose 11 wird über eine Luftleitung oder eine Luftleitung 13, in der ein Rückschlagventil 46 angeordnet ist, von einer Luftpumpe 17'beaufschlagt. Diese Luftpumpe 17 ist in dem dargestellten Ausführungsbeispiel als Täuehänker-Membran-Luftpumpe dargestellt. Dabei taucht in eine Spule 21 ein Tauchanker 20 je nach Erregung der Spule 21 mehr oder weniger tief ein. Der Tauchanker 20 ist mit einer Membran 19 verbunden, die in einem Gehäuse 18 mit Hilfe eines Einlaßventils 26 Druckluft erzeugt. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel wirkt die Pumpe 17'als überdruckluftpumpe. Die Tauchankerspule 21 ist über eine Steuerleitung 22 mit einem elektronischen Regler 9 elektrisch verbunden. Der elektronische Regler 9 ist in an sich bekannter Weise mit Stromversorgungsanschiüssen 10 versehen, die mit einem Kraftfahrzeugsbordnetz verbunden sind oder über einen Schalter verbunden werden können»

Der elektronische Regler 9 wird gesteuert von Temperaturfühlern, wobei beispielsweise ein Außentemperaturfühler 5, ein Innentemperaturfühler 6 und ggf. ein Austrittstemperaturfühler 7, der die Lufttemperatur hinter dem Wärmetauscher 3 mißt;, in Reihe geschaltet sind. In zweckmäßiger Weise ist in dieser Reihenschaltung noch ein Temperatursollwertsteller 8 eingebaut/ mit dem es den Fahrgästen ermöglicht wird eine bestimmte Innentemperatur im Fahrgastraum voreinzustellen.

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Ein Ausführungsbeispiel für einen elektronischen Regler 9 ist in der DE-OS 21 26 -599 beschrieben.

In einer Umgeburigsluftzweigleitung 14, die beispielsweise gegen die Äußenluft offen ist, ist bei einer Drosselstelle 15 eine Durchmesserblende 23 angeordnet. Anstelle der Durchmesserblende 23 kann auch, wie strichliert angedeutet, ein vom elektronischen Regler 9 über eine Leitung 25 gesteuertes Magnetventil 24 vorgesehen werden.

Das in Fig. 2 dargestellte Ausführungsbeispiel untascheidet sich vom Äusführungsbeispiel in Fig. 1 im wesentlich dadurch, daß die Tauchanker-Membran-Luftpumpe 17" als Unterdruckpumpe ausgebildet ist. Anstelle des Einlaßventils 26 bei dem Äusführungs— beispiel nach Fig. 1 ist bei der Luftpumpe 17' ein Auslaßventil 27 vorgesehen. Bei der Verwendung einer Saugluftpumpe 17" gemäß Fig. 2 ist das Rückschlagventil 16* in gegenüber Fig. 1 umgekehrter Strömungsrichtung wirksam. Der übrige Aufbau entspricht dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1.

Die beschriebene Regelungsvorrichtung arbeitet in folgender Weise:

Die Fühler 5, 6, 7 und ggf. der Söllwertsteller 8 der Fühlerkette geben entsprechende Eingangssignale für den elektronischen Regler 9 ab, der ,seinerseits über eine Leitung 22 in elektrischer Verbindung mit der Tauchanker spule 21 steht.- Dieser Tauchanker 20 steuert und betätigt die Membran 19 der Luftpumpe 17· bzw. 17", die, wie erläutert, als über- oder Unterdruckpumpe ausgebildet sein kann. Zur Steuerung der Leistung dieser Luftpumpe 17' bzw. 17" wird ent-

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weder die Schalthäufigkeit (Frequenz) der Erregung der Spule 21 vom elektronischen Regler 9 gesteuert oder es wird der Hub des Tauchankers 20 vom Regler 9 verändert," Die Luftpumpe T7¹ bzw. 17" stent, wie erläutert, pneumatisch mit der Stelldose TT in Verbindung. Das Rückschlagventil 16 dient dazu, einen Druckabfall in der Stelldose 11 zu verhindern. Die Luftpumpe 17' bzw»17" arbeitet gegen die Drossel 15. In weiterer Ausgestaltung ist die Stelldose T1 bzw. die Luftklappe 4 mit einem Rückführpotentiometer 28 versehen, das die Stellung der Klappe 4 an den elektronischen Regler 9 zurückmeldet. Damit ist ein Regelkreis geschlossen. Sowie ein Differenzwert zwischen Soll- und Istwert der Temperaturen mit Hilfe der Fühlerkette oder einzelner Fühler festgestellt wird, ergeht ein Eingangssignal an den elektronischen Regler 9, der die Signale umwandelt und als Ausgang an die Spule 21 weitergibt, die somit die Luftpumpe T7^r bzw. 17" antreibt, die iherseits den erforderlichen Druck erzeugt.

Dieser Druck wird über das erwähnte Rückschlagventil T6 an die Stelldose IT weitergeleitet, wobei im Beharrungszustand die Luft über die Drossel 23 abgeblasen wird. Durch die Beaufschlagung der Druckdose 1 1 wird die Luftklappe 4 verstellt. Dadurch wird eine entsprechende Änderung der Temperatur im Fahrgastraum bewirkt. Die Temperaturanderung durch Verstellen der Luftklappe 4 wird solange fortgesetzt, bis durch den Innentemperaturfühler 6 das Erreichen der gewünschten, mit dem Sollwertsteller 8 eingestellten, Temperatur abgefühlt ist.

Anstelle der Drossel 23 kann, wie erläutert, ein Ma-

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gnetventil 24 vorgesehen sein, das den Auslaß aus der ümgebungsluftzweigleitung 14 öffnet oder verschließt. Bei Verwendung einer Drossel 23 ist zur Aufrechterhaltung des erforderlichen Druckes in der Stelldose 11 ein ständiger Lauf der Luftpumpe 17' bzw. 17" erforderlich. Bei Verwendung eines Magnetventils 24 braucht die Luftpumpe 17' bzw. 17" nur während des Versteilvorganges der Luftklappe 4 zu arbeiten, jedoch nicht mehr in der jeweiligen Endstellung.

Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte und beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. So kann anstelle der Luftklappe 4 in einem Luftkanal 29 ein Ventil in einem Warmwasserkreislauf, beispielsweise eines Kühlsystems der Brennkraftmaschine des Fahrzeuges vorgesehen sein, das eine jeweils benötigte Menge Warmwasser an einen Wärmetauscher liefert, der dann entsprechend erwärmte Luft in den Fahrgastraum abgibt. Die Betätigung des Wasserventils in Abhängigkeit von den jeweiligen Temperaturen kann in analoger Weise durch den elektronischen Regler 9 erfolgen. Zur Verstellung des Ventils dient dann die beschriebene pneumatische Vorrichtung.

Gemäß einer Abwandlung der Erfindung wird anstelle einer Tauchanker-Membran-Luftpumpe 17' bzw. 17" eine Membran-Exzenter-Luftpumpe verwendet, die von einem (nicht dargestellten) elektrischen Antriebsmotor angetrieben ist. Die Steuerung des Antriebsmotors erfolgt durch Steuerung seiner Drehzahl durch den elektronischen Regler 9. Dadurch kann völlig kontinuierlich die Leistung der Luftpumpe gesteuert werden. Auch bei dieser Abwandlung kann die Luft-

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pumpe als Druckpumpe oder als Saugpumpe ausgebildet sein.

Die Erfindung umfaßt auch alle fachmännischen Abwandlungen und Weiterbildungen sowie Teil- und Unterkombinationen der beschriebenen und/oder dargestellten Merkmale und Maßnahmen.

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Claims

PATENTANWÄLTE
DIPL-ING. H. STEHMANN DIPL-PHYS. DR. K. SCHWEINZER DIPL-ING. DR. M. RAU

D-8500 Nürnberg essenweinstrasse4-ä telefon 0911/203727 telex 04/23135

Nürnberg, 24. 10.1978 17/53

Süddeutsche Kühlerfabrik Julius Fr.Behr GmbH & Co.KG., . Mauserstr. 3, D-7000 Stuttgart 30

Ansprüche

/ 1 .^Regelungsvorrichtung für eine Heizungs- oder Klimaanlage, mit einem in Abhängigkeit von der Temperatur über Temperaturfühler beaufschlagbaren, elektronischen Regler, der über mindestens einen Stellmotor mindestens ein Stellglied, zum Beispiel Luftklappe oder Wasserventil od. dergl., temperaturabhängig verstellt, wobei der Stellmotor als pneumatische Stelldose ausgebildet ist und der Regler über eine Luftpumpe den Luftdruck in der Stelldose beeinflusst, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftpumpe (17) vom Regler (9) stetig erregt wird und mit Mitteln zur Be- oder Entlüftung (23, 24) , die in einer an eine Luftdruckversorgungsleitung (13) angeschlossenen Umgebungsluftzweigleitung (14) vorliegen, zusammenwirkt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die Luftpumpe (17) als überdruckpumpe ausgebildet ist.

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ORIGINAL INSPECTED

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3. Vorrichtung nach Anspruch"! oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftpumpe (17) als an sich bekannte Tauchankermembran-Luftpumpe ausgebildet und der Regler (9) mit einer den Tauchanker (20) aufnehmenden Spule (21) elektrisch verbunden ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet/ daß die Luftpumpe (17) als an sich bekannte Membran-Exzenter-Luftpumpe ausgebildet und der Regler (9) mit einem elektrischen Antriebsmotor verbunden ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch j bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Be- oder Entlüftungsmittel eine Drosselstelle (15) ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselstelle (15) in der ümgebungsluftzweigleitung (14) als Durchmesserblende (23) ausgebildet ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Be- oder Entlüftungsmittel ein vom elektronischen Regler (9) steuerbares Magnetventil (24) dient.
8. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche

1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß in der Luftdruckversorgungsleitung (13) ein Rückschlagventil (16) angeordnet ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch .1 oder folgenden, gekenn-

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zeichnet durch ein mit dem elektronischen Regler (9) verbundenes Rückführpotentiometer (28) im Verstellweg des Stellgliedes (11).
10. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Leistung der Luftpumpe (17) vom elektronischen Regler (9) durch Steuerung der Pumpfrequenz oder der Pumpamplitude bestimmt wird.
11. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Leistung der Luftpumpe (17) vom elektronischen Regler (9) durch Steuerung der Drehzahl des Pumpenantriebsmotors bestimmt wird.

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