DE2846444C2 - Regelungsvorrichtung, insbesondere für Fahrzeuge, für eine Heizungs- oder Klimaanlage - Google Patents

Description

rung unterworfen würde.

Im übrigen kann dieses bekannte Temperatursteuerungssystem sowohl durch Unterdruck als auch durch Überdruck betätigt werden.

Aus der US-PS 38 77 638 ist darüber hinaus eine Temperaturregeleinrichtung für eine Klimaanlage, z. B. für ein Kraftfahrzeug bekannt, bei der der von einer Unterdruck- oder Überdruckquelle gelieferte konstante Druck in Abhängigkeit von den von einem Temperatursensor abgefühlten Werten gesteuert bzw. moduliert ίο und sodann einem Stellglied zur Betätigung eines Temperatursteuerventils zugeleitet wird. Auch bei dieser bekannten Einrichtung wird der Unterdruck als konstante Größe dem Bordnetz entnommen und erst anschließend in einem Wandler moduliert, wobei eine von einem elektronischen Regler gesteuerte Druckerzeugung jedoch nicht vorgesehen ist

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Regelungsvorrichtung der eingangs erläuterten Art derart auszugestalten, daß eine elektro-pneumatisch, stetig wirkende, einfache Temperaturregelung geschaffen wird.

Diese Aufgabe wird bei einer Regelungsvorrichtung der eingangs erläuterten Art gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Luftpumpe vom Ausgangssignal des elektronischen Reglers zur Steuerung einer analogen Förderleistung stetig veränderbar erregt wird und die Luftpumpe mit Mitteln zur Be- oder Entlüftung, die in einer an die von der Luftpumpe abgehenden Luftdruckversorgungsleitung angeschlossenen Umgebungsluftzweigleitung vorliegen, in an sich bekannter Weise zusammenwirkt.

Die Erfindung hat gegenüber dem Stand der Technik den Vorteil, daß ein elektro-pneumatischer (Druck)-Umsetzer wegfällt, wodurch sich eine geringere Störanfälligkeit sowie eine wesentliche Kostenminderung ergibt, und daß außerdem durch den Wegfall des intermittierenden Betriebes der Luftpumpe das Regelverhalten des Stellgliedes verbessert wird. Ferner wird die Erzeugung eines relativ tiefen, negativen Druckes -to ermöglicht, so daß kleinere Stelldosen verwendet werden können, was zu einer raumsparenden Bauweise führt.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß sowohl die Luftpumpe bzw. deren Förderleistung als auch die Mittel zur Be- oder Entlüftung vom Ausgangssignal des elektronischen Reglers gesteuert werden.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Luftpumpe als Überdruckpumpe ausgebildet, wodurch die Verwendung noch kleinerer Stelldosen ermöglicht wird.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Luftpumpe als Tauchankermembran-Luftpumpe ausgebildet ist und der elektronische Regler mit einer den Tauchanker aufnehmenden Spule elektrisch verbunden ist und daß die Förderleistung der Luftpumpe durch Steuerung der Pumpfrequenz oder Pumpamplitude bestimmt wird.

Gemäß einer Abwandlung der Erfindung ist die Luftpumpe als Membran-Exzenter-Luftpumpe ausgebildet und der elektronische Regler mit einem elektrischen Antriebsmotor verbunden und die Förderleistung der Luftpumpe wird durch Steuerung der Drehzahl des Pumpenantriebsmotors bestimmt.

In vorteilhafter Weise ist das Be- oder Entlüftungsmittel in der Umgebungsl'iftzweigleitung als Drosselstelle ausgebildet.

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

Gemäß einem noch weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung dient als Be- oder Entlüftungsmittel ein steuerbares Magnetventil.

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 ein mit dem elektronischen Regler verbundenes Rückführpotentiometer im Versteüweg des Stellgliedes vorgesehen wird.

Für die Unteransprüche wird nur in Verbindung mit dem Patentanspruch 1 Patentschutz beansprucht.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Zeichnung näher erläutert

Dabei zeigt

F i g. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer Heizungsbzw. Klimaanlage eines Kraftfahrzeuges mit einer Reglungsvorrichtung, wobei Überdruck verwendet wird, und

F i g. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel, bei dem Unterdruck verwendet wird.

Gemäß dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 1 weist die Heizungs- bzw. Klimaanlage 1 in einem Luftkanal 29 beispielsweise einen Lüfter 2 sowie einen Wärmetauscher 3 auf. In dem Luftkanal 29 ist, zweckmäßig in einer Querschnittsverengung, eine Luftklappe 4 derart verschwenkbar angeordnet, daß die vom Ventilator 2 angesaugte Luft durch den Wärmetauscher 3 hindurchgedrückt wird oder, in der anderen Endstellung der Luftklappe 4, den Wärmetauscher 3 umgeht, wobei auch Gleichgewichts-Zwischenstellungen der Luftklappe 4 möglich sind.

Zur Verstellung der Luftklappe 4 dient in an sich bekannter Weise ein Stellglied 11 in Form einer Unterdruckstelldose. Die Unterdruckstelldose 11 wird über eine Luftleitung 12 oder eine Luftleitung 13, in der ein Rückschlagventil 16 angeordnet ist, von einer Luftpumpe 17' beaufschlagt. Diese Luftpumpe 17' ist im Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 als Tauchanker-Membran-Luftpumpe dargestellt, wobei in eine Spule 21 ein Tauchanker 20 je nach Erregung der Spule 21 mehr oder weniger tief eintaucht. 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 Spule 21 ist über eine Steuerleitung 22 mit einem elektronischen Regler 9 elektrisch verbunden. Der elektronische Regler 9 ist in an sich bekannter Weise mit .Stromversorgungsanschlüssen 10 versehen, die mit einem Kraftfahrzeugbordnetz verbunden sind oder über einen Schalter verbunden werden können.

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

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

In einer Umgebungsluftzweigleitung 14, die beispielsweise gegen die Außenluft offen ist, befinden sich Be- oder Entlüftungsmittel in Form einer Drosselstelle 15, die z. B. als Durchmesserblende 23 ausgebildet ist. Anstelle der Durchmesserblende 23 kann, wie strichliert s angedeutet ist, ein vom elektronischen Regler 9 über eine Leitung 25 gesteuertes Magnetventil 24 als Se- oder Entlüftungsmittel vorgesehen werden.

Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 unterscheidet sich vom Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 im wesentlichen dadurch, daß die Tauchanker-Membran-Luftpumpe 17" als Unterdruckpumpe ausgebildet und anstelle des Einlaßventils 26 nach Fig. 1 bei der Luftpumpe 17" ein Auslaßventil 27 vorgesehen ist. Bei Verwendung einer Saugluftpumpe 17" gemäß Fig 2 ist das Rückschlagventil 16' in gegenüber der F i g. 1 umgekehrter Strömungsrichtung wirksam. Der übrige Aufbau entspricht dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1.

Die beschriebene Regelungsvorrichtung nach F i g. 1 bzw. F i g. 2 arbeitet in folgender Weise:

Die Temperaturfühler 5,6 und gegebenenfalls 7 sowie der Temperatursollwertsteller 8 der Fühlerikiette geben entsprechende Eingangssignale für den elektronischen Regler 9 ab, der seinerseits über die Steuerlcitung 22 in elektrischer Verbindung mit der Spule 21 steht. Der Tauchanker 20 steuert und betätigt die Membran 19 der Luftpumpe 17' bzw. 17", die, wie erläutert, als Überbzw. Unterdruckpumpe ausgebildet sein kann. Zur Steuerung einer analogen Förderleistung dieser Luftpumpe 17' bzw. 17" wird entweder die Frequenz der Erregung der Spule 21 vom elektronischen Regler 9 gesteuert oder der Hub des Tauchankers 20 vom Regler 9 verändert. Die Luftpumpe 17' bzw. 17" steht, wie erläutert, pneumalisch mit der Sielldose 11 in Verbindung, wobei das Rückschlagventil 16 in der Luftdruckversorgungsleitung 13 dazu dient, einen Druckabfall in der Stelldose 11 zu verhindern. Die Luftpumpe 17' bzw. 17" arbeitet gegen die Drossel 15.

In weiterer Ausgestaltung ist im Verstellweg der Stelldose 11 bzw. der Luftklappe 4 ein Rückführpotentiometer 28 vorgesehen, das die Stellung der Luftklappe 4 an den elektronischen Regler 9 zurückmeldet. Damit liegt ein geschlossener Regelkreis vor. Wird ein Differenzwert zwischen Soll- und Istwert der Temperaturen mit Hilfe der Fühlerkette oder einzelner Fühler festgestellt, so ergeht ein Eingangssignal an den elektronischen Regler 9, der die Signale umwandelt und als Ausgangssignale an die Spule 21 weitergibt, die somit die Luftpumpe 17' bzw. 17" antreibt, die ihrerseits dann den erforderlichen Druck erzeugt. Dieser Druck wird über das erwähnte Rückschlagventil 16 an die Stelldose 11 weitergeleitet, wobei im Beharrungszustand die Luft über die Drossel 23 abgeblasen wird. Durch die Beaufschlagung der Stelldose 11 wird die Luftklappe 4 verstellt. Dadurch wird eine entsprechende Änderung der Temperatur im Fahrgastraum bewirkt. Die Temperaturänderung 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 Drosselstelle 23 kann, wie bereits erläutert, ein Magnetventil 24 vorgesehen sein, das den Auslaß aus der Urngcbungsluftzweigleiiursg !4 öffnet oder verschließt. Bei Verwendung einer Drosselstelle 23 ist zur Aufrechterhaltung des erforderlichen Druckes in der Stelldose 11 ein ständiger Lauf der Luftpumpe 17' bzw. 17" erforderlich. Bei Verwendung eines Magnetventiles 24 hingegen braucht die Luftpumpe 17' bzw. 17" nur während des Verstellvorganges der Luftklappe zu arbeiten, jedoch nicht mehr in der jeweiligen Gleichgewichts-Endstellung.

Die Erfindung ist im übrigen nicht auf die dargestellten und beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. So kann anstelle der Luftklappe 4 in dem Luftkanal 29 ein Ventil mit einem Warmwasserkreislauf, beispielsweise eines Kühlsystems der Brennkraftmaschine des Fahrzeuges vorgesehen sein, das eine jeweils benötigte Menge Warmwasser an einem 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 kann anstelle einer Tauchankermembran-Luftpumpe 17' bzw. 17" eine Membran-Exzenter-Luftpumpe verwendet werden, die von einem (nicht dargestellten) elektrischen Antriebsmotor angetrieben ist. Die Steuerung dieses Anlriebsmotors erfolgt durch Steuerung seiner Drehzahl durch den elektronischen Regler 9. Dadurch kann die Förderleistung der Luftpumpe völlig kontinuierlich gesteuert werden. Auch bei dieser Abwandlung kann die Membran-Exzenter-Luftpumpe entweder als Druckpumpe oder als Saugpumpe ausgebildet sein.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (10)

Patentansprüche:

1. Regelungsvorrichtung, insbesondere für Fahrzeuge, für eine Heizungs- oder Klimaanlage, mit einem in Abhängigkeit von der Temperatur über Temperaturfühler beaufschlagbaren, elektronischen Regler, dessen Ausgangssignal über mindestens einen Stellmotor mindestens ein Stellglied, z. B. Luftklappe oder Wasserventil oder dergleichen, temperaturabhängig gleichsinnig verstellt, wobei der Stellmotor als pneumatische Stelldose ausgebildet ist und das Ausgangssignal des elektronischen Reglers über eine Luftpumpe den Luftdruck in der Stelldose beeinflußt, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftpumpe (17) vom Ausgangssignal des elektronischen Reglers (9) zur Steuerung einer analogen Förderleistung stetig veränderbar erregt wird und die Luftpumpe mit Mitteln zur Be- oder Entlüftung (23) bzw. (24), die in einer an die von der Luftpumpe abgehenden Luftdruckversorgungsleitung (13) angeschlossenen Umgebungsluftzweigleitung (14) vorliegen, in an sich bekannter Weise zusammenwirkt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl die Luftpumpe (17) bzw. deren Förderleistung als auch die Mittel zur Be- oder Entlüftung (24) vom Ausgangssignal des elektronischen Reglers (9) gesteuert werden.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftpumpe (17) als Überdruckpumpe ausgebildet ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftpumpe (17) als Tauchankermembran-Luftpumpe ausgebildet ist und der elektronische Regler (9) mit einer den Tauchanker (20) aufnehmenden Spule (21) elektrisch verbunden ist und daß die Förderleistung der Luftpumpe (17) durch Steuerung der Pumpfrequenz oder der Pumpamplitude bestimmt wird.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftpumpe (17) als Membran-Exzenter-Luftpumpe ausgebildet und der elektronische Regler (9) mit einem elektrischen Antriebsmotor verbunden ist und daß die Förderleistung der Luftpumpe (17) durch Steuerung der Drehzahl des Pumpenantriebsmotors bestimmt wird.

6. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Be- oder Entlüftungsmittel (23) eine Drosselstelle (15) ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselstelle (15) in der Umgebungsluftzweigleitung (14) als Durchmesserblende (23) ausgebildet ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Be- oder Entlüftungsmittel ein steuerbares Magnetventil (24) dient.

9. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß in der Luftdruckversorgungsleitung (13) ein Rückschlagventil (16) angeordnet ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder folgenden, gekennzeichnet durch ein mit dem elektronischen Regler (9) verbundenes Rückführpotentiometer (28) im Verstellweg des Stellgliedes (11).

Die Erfindung betrifft eine Regelungsvorrichtung, insbesondere für Fahrzeuge, für eine Heizungs- oder Klimaanlage, mit einem in Abhängigkeit von der Temperatur über Temperaturfünler beaufschlagbaren, elektronischen Regler, dessen Ausgangssignal über mindestens einen Stellmotor mindestens ein Stellgüed, z. B. Luftklappe oder Wasserventil oder dergleichen, temperaturabhängig gleichsinnig verstellt, wobei der Stellmotor als pneumatische Stelldose ausgebildet ist

ίο und das Ausgangssignal des elektronischen Reglers über eine Luftpumpe den Luftdruck in der Stelldose beeinflußt.

Aus der GB-PS 12 05 946 ist bereits eine elektropneumatische 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 fühlerabhängigen Magnetkraft erfolgt. Mittels des Hebels wird ein elektro-pneumatischer Kontakt betätigt, der einerseits die Luftpumpe ein- und ausschaltet, zum anderen das Drucksystem öffnei und schließt.

Durch diese Anordnung wird ein intermittierender Betrieb der Luftpumpe hervorgerufen, der sich als Störgröße auf den Verstelldruck auswirkt, was nachteilig fü/ 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 her

■to zur Verfügung stehenden Unterdruck zunutze, wobei die Verstellung eines Stellgliedes durch entsprechende Modulation des Unterdruckes erreicht wird. Nachteilig ist dabei, daß einerseits 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 ein sehr geringer Unterdruck zur Verfügung.

Aus der US-PS 36 93 706 ist ferner ein rein pneumatisches Temperatursteuersystem bekannt, bei dem der Unterdruck einerseits durch ein Temperaturfühlglied verstellt wird und der Unterdruck andererseits durch ein Temperaturwahlglied einstellbar ist, wobei die beiden Unterdrücke jeweils einem Vergleichsglied zugeführt werden, das dann ein Steuersignal über ein Stellglied auf einen Wärmetauscher abgibt. Der Unterdruck wird hierbei von einer Quelle geliefert, die eine Vakuumpumpe oder ein Verteiler für die von der Brennkraftmaschine erzeugte Druckluft bzw. den erzeugten Unterdruck sein kann. Bei dieser bekannten Einrichtung dient die Vakuumpumpe lediglich der Erzeugung der Hilfsenergiequelle »konstanter Unterdruck«, ohne daß dieser Unterdruck während seiner Erzeugung einer elektronischen Regelung bzw. Steue-