DE3151255C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Regeleinrichtung für eine Heiz- oder Klimaanlage von Kraftfahrzeugen, mit zwei verschiedenen Bereichen des Innenrams zugeordneten Wärmetauschern oder Wärmetauscherbereichen, die jeweils durch ein Stellglied ent­ sprechend einem zugeordneten Sollwertgeber gesteuert oder einge­ schaltet sind, mit einem Regler, der die Stellglieder steuert und an dessen Eingang ein einziger Innentemperaturfühler und die beiden Sollwertgeber angeschlossen sind, und mit Mitteln, um bei einer Ver­ stellung eines Sollwertgebers eine Verstellung des Stellglieds für den jeweils anderen Wärmetauscher zu vermeiden.

Bei einer derartigen, aus der EP-A-13 298 bekannten Regelein­ richtung werden die beiden Stellglieder indirekt über den Regler gesteuert. Durch Überkreuzkopplung der beiden Sollwertgeber und der beiden Stellglieder soll erreicht werden, daß die Veränderung eines Sollwertgebers ohne Einfluß auf den Wärmetauscher des anderen Bereichs ist.

Diese unerwünschte Verstellung des Stellglieds für den Wärmetau­ scher des anderen Bereichs wird jedoch lediglich zum Zeitpunkt der Änderung des einen Sollwertgebers vermieden. Die Änderung des Sollwertgebers hat für den zugehörigen Bereich eine ent­ sprechende Temperaturänderung zur Folge. Der gemeinsame Innen­ temperaturfühler teilt damit dem Regler ebenfalls eine Tempera­ turänderung im selben Sinne mit. Der Regler steuert nun die beiden Stellglieder im gleichen Sinn und in der Weise, diese Tempe­ raturänderung zumindest teilweise zu kompensieren. Dies hat insbesondere für den Bereich, dessen Sollwertgeber nicht geändert wurde und dessen Temperatur zunächst gleich geblieben ist, nach einer gewissen Zeit eine Temperaturänderung zur Folge, die der des anderen Bereichs entgegengesetzt ist. Die Dauer, nach der diese Temperaturänderung eintritt, ist im wesentlichen von den fahrzeugspezifischen Gegebenheiten abhängig.

Aus der DE-OS 28 12 717 ist es bekannt, den Wärmeträgermedium­ durchsatz durch einen Wärmetauscher durch einen elektrischen Antrieb in Abhängigkeit von einer Differenzspannung zu regeln. Die Differenzspannung wird dabei durch den Vergleich zwischen einer Sollwertspannung und einer Istwertspannung gewonnen. Der Anteil der Istwertspannung wird durch die Raumtemperatur gebil­ det.

Aus der DE-AS 12 52 448 ist es bekannt, den Sollwert einer Regelung aus einem Regler zu entnehmen, der bei plötzlichen Änderungen der Stellung des Steuerhebels einen linearen Anstieg des Sollwertes hervorruft.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Regeleinrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die mit geringem Auf­ wand eine individuelle Temperatureinstellung der beiden Bereiche ohne Beeinflussung der Temperatur des jeweils anderen Bereichs erreicht.

Die Lösung dieser Aufgabe ist dadurch gekennzeichnet, daß die Stellglieder durch die zugehörigen Sollwertgeber direkt angesteuert sind, daß ein Netzwerk, angesteuert von den Stellwertgebern, ein dem Ausgangssignal des Innentemperaturfühlers entsprechendes Ausgangssignal erzeugt und daß die Differenz aus dem Ausgangs­ signal des Netzwerks und dem des Innentemperaturfühlers dem Regler zugeführt ist.

Die direkte Ansteuerung der Stellglieder ist schaltungsmäßig besonders einfach und ermöglicht eine individuelle Temperaturwahl in diesem Bereich. Das Netzwerk dient der Entkoppelung zwischen den Sollwertgebern und den Stellgliedern für den jeweils anderen Bereich. Der Grundgedanke der Erfindung besteht darin, die sich bei einer gewünschten Temperaturänderung eines Bereichs erge­ bende Auswirkung auf den einzigen Innentemperaturfühler durch eine zeitlich und betragsmäßig etwa gleich verlaufende und entge­ gengesetzt wirkende, von dem verstellten Sollwertgeber her­ rührende Änderung am Reglereingang zu kompensieren. Damit bleibt der Reglerausgang zeitlich zumindest weitgehend unver­ ändert.

Die Arbeitsweise des Netzwerks, d. h. insbesondere der Wirkdauer und Wirkintensität, hängt in erster Linie von den spezifischen Gegebenheiten des Fahrzeuginnenraums ab.

In erster Näherung kann das Ausgangssignal des Netzwerks unab­ hängig von den Einflußgrößen der Regeleinrichtung sein. Demgegen­ über ermöglicht ein Netzwerk, dessen Ausgangssignal von diesen Einflußgrößen abhängt, eine verbesserte Realisierung der Erfin­ dung. Als dominierende Einflußgröße ist dabei die Heizleistung zu nennen.

Die Heizleistung ihrerseits hängt zunächst ab von der Temperatur und Größe der Wärmetauscher-Oberflächen. Unter der Annahme des bereits nach kurzem Fahrbetrieb vorliegenden Sättigungsbetriebs der Wärmetauscher ist die Heizleistung dann im wesentlichen ab­ hängig von der über den Wärmetauscher geführten Luftmenge. Macht man das Ausgangssignal des Netzwerks ausschließlich oder im wesentlichen von dieser Luftmenge abhängig, so ermöglicht dies eine nahezu vollständige Kompensation der beiden Änderungen, die durch den Sollwertgeber und den Innentemperaturfühler hervorge­ rufen werden.

Die über den Wärmetauscher geführte Luftmenge kann auf beson­ ders einfache Weise aus der Einstellung eines Luftmengenwählers entnommen werden.

Die Erfindung ist anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Dabei zeigt

Fig. 1 das Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Regeleinrichtung,

Fig. 2 die schaltungstechnische Realisierung des in Fig. 1 dargestellten Netzwerks und

Fig. 3 das Verhalten der Regeleinrichtung anhand von mehreren Diagrammen.

Die in Fig. 1 gezeigte Regeleinrichtung enthält zwei Soll­ wertgeber 1 und 2, die zwei Bereichen des Innenraums eines Kraftfahrzeugs, beispielsweise der linken und rechten Sei­ te zugeordnet sind. Die Geber 1 und 2 wirken direkt auf Stellglieder 3 und 4 für Temperaturmischklappen 5 und 6 ein, die nicht dargestellten Wärmetauschern der beiden Be­ reiche zugeordnet sind und individuell die über die Wärme­ tauscher bzw. daran vorbei geführte Luftmenge einstellen.

Die Stellglieder 3 und 4 bestehen aus Summierern 7 und 8, Motorsteuerungen 9 und 10 sowie Stellmotoren 11 und 12 für die Temperaturmischklappen 5 und 6.

Die Sollwertgeber 1 und 2 sind ferner über einen aus Addierstelle 13 und Halbierer 14 bestehenden Mittelwert­ bilder und ein Netzwerk 15 an einem Regler 16 angeschlossen, dessen Ausgangssignal auf die Summierer 7 und 8 geführt ist. Am Eingang des Reglers 16 ist über eine Subtrahierstelle 17 ein Innentemperaturfühler 18 ange­ schlossen, der an einer zentralen Stelle des Fahrgastraums 19 angeordnet ist.

Ausgehend von einer Situation, in der der Regler 16 dyna­ misch nicht wirksam ist, soll beispielsweise der Sollwertgeber für "rechts", d. h. der Sollwertgeber 2 in definierter Weise verstellt werden, um beispielsweise die Temperatur auf der rechten Seite zu erhöhen. Dadurch wird das Stellglied 3 unmittelbar angesteuert und die Temperaturmischklappe 5 durch den Stellmotor 11 so bewegt, daß sie mehr Luft über den zugehörigen Wärmetauscher führt. Die Einstellung der Temperaturmischklappe 5 wird auf eine Subtrahierstelle 20 zwischen dem Summierer 7 und der Motorsteuerung 9 zurück­ geführt und dadurch in der durch den Summierer 7 bzw. den Sollwertgeber 2 vorgesehenen Weise exakt eingestellt.

Die Änderung des Sollwertgebers 2 gelangt über den Mittel­ wertbilder 13, 14 und das Netzwerk 15 auch auf den Regler 16. Die Wirkungsweise des Netzwerks 15 ist dabei so, daß diese Veränderung erst dann an die Subtrahierstelle 17 weitergegeben wird, wenn sich die Tem­ peratur der rechten Seite durch Änderung der Einstellung der Temperaturmischklappe 6 für den Innentemperaturfühler 18 merkbar erhöht hat und durch diesen ebenfalls an die Subtrahierstelle 17 weitergegeben wird. Da der Innentempe­ raturfühler 18 praktisch den Mittelwert der Temperaturen der beiden Bereiche bestimmt und durch den Mittelwertbil­ der 13, 14 der Mittelwert der Ausgangssignale der beiden Sollwertgeber 1 und 2 gebildet wird, ist die an der Subtrahierstelle 17 auf­ tretende Signaländerung der Ausgänge von Netz­ werk 15 und Innentemperaturfühler 18 während der gesamten Änderung zumindest annähernd gleich. Der Regler 16 bleibt daher eingangsseitig unverändert und beeinflußt daher auch während der gesamten Änderung der Tempratur des rechten Bereichs die beiden Stellglieder 3 und 4 nicht. Dadurch ist es möglich, die Temperatur auf einer Seite zu verän­ dern, ohne daß dadurch eine Beeinträchtigung der Tempera­ tur der anderen Seite hervorgerufen wird.

Der Regler 16 arbeitet erst dann und führt zu einer gleichgerichteten Beeinflussung der beiden Stellglieder 3 und 4, wenn der Innentemperaturfühler eine Temperaturände­ rung anzeigt, der keine entsprechende Änderung eines der beiden Sollwertgeber 1 und 2 bzw. beider Geber gegenüber­ steht.

Die in Fig. 2 gezeigte schaltungstechnische Realisierung des Netzwerks 15 besteht im wesentlichen aus drei Verstärkern 21, 22 und 23 und zugeordneten RC-Glie­ dern 24 bis 26, mit denen das Zeitverhalten der Stellglie­ der 3 bzw. 4, des Fahrgastraums 19 als Regelstrecke und des Innentemperaturfühlers 18 nachgebildet werden.

Die RC-Glieder 24 bis 26 bestehen aus je einem Widerstand und einem Kondensator. Der Widerstand des RC-Glieds 25 ist dabei variabel und wird entsprechend der Stellung eines Luftmengenwählrads (Gebläsestufenwähler) der Anlage einge­ stellt. Hierfür dient zumeist ein Gebläsestufenschalter 27, wobei die weiteren Einflußgrößen Staudruck und Fahrge­ schwindigkeit entsprechend berücksichtigt werden. Dadurch wird es möglich, das bei Sättigungsbetrieb der Wärmetau­ scher im wesentlichen lediglich von der zugeführten Luft­ menge und damit der Heizleistung abhängige Temperaturver­ halten des Innenraums zu berücksichtigen. Ist diese Menge groß, so ändert der jeweilige Bereich schneller seine Temperatur bei Verstellung des zugehörigen Sollwertgebers als bei geringer Luftmenge. Jede am Eingang der Verstär­ kerkette 21 bis 23 auftretende Spanungsänderung - diese ergibt sich wie die Ausgangsspannung als das Ausgangssi­ gnal des Mittelwertbilders 13, 14 in Fig. 1 - wird in der Verstärkerkette in der gleichen Weise verzögert, in der sich die durch den Innentemperaturfühler 18 an die Subtra­ hierstelle 17 weitergegebene Temperaturänderung des Fahr­ gastraums auswirkt.

Diese Auswirkung ist schematisch anhand der Diagramme von Fig. 3 erläutert. Ausgehend von einer gleichen Einstellung der beiden Sollwertgeber 1 und 2 soll der Sollwertgeber 2 für die rechte Seite für eine Temperaturerhöhung dieses Bereichs verändert werden. Das Ausgangssignal des Soll­ wertgebers 2 zeigt damit das dargestellte Sprungverhalten, während das strichliert eingezeichnete Ausgangssignal des Sollwertgebers 1 unverändert bleibt (Diagramm a).

Die Stellgrößen 3 und 4 erhalten an ihrem Eingang ein Signal, das unter der angenommenen Kompensation der beiden an der Subtrahierstelle 17 auftretenden Signaländerung allein durch die Einstellung der Sollwertgeber 1 und 2 be­ stimmt ist und das daher ebenfalls eine entsprechende Sprungfunktion für das Stellglied 3 bzw. einen geraden, strichliert gezeichneten Verlauf für das Stellglied 4 zeigt (Diagramm b).

Der Regler 16 bleibt unter dieser Annahme während der ge­ samten Dauer der Temperaturänderung des rechten Bereichs und auch nach deren Abschluß eingangsseitig unverändert und liefert daher ein gleichbleibendes Ausgangssignal, das ohne zusätzlichen, durch den Innentemperaturfühler 18 aufgenommene Störeinflüsse für die Temperatur des Fahr­ gastraums 19 konstant ist (Diagramm c).

Bei der betrachteten einseitigen Verstellung, d. h. der Verstellung lediglich des Sollwertgebers 2 liefert der Innentemperaturfühler 18 ein Ausgangssignal, das im Dia­ gramm d wiedergegeben ist und das durch einen Anstieg nach Verstellen des Sollwertgebers 2 bis zum Erreichen eines neuen Niveaus nach Beendigung der Temperaturänderung des rechten Bereichs gekennzeichnet ist.

Schließlich zeigt Diagramm e die Wirkungsweise des Netzwerks 15 im betrachteten Fall. die von diesem an die Subtrahierstelle 17 gelieferte Ausgangsspannung ist der des Innentemperaturfühlers 18 gleich und ebenfalls durch einen entsprechenden Anstieg zwischen dem Ausgangs- und dem Endniveau gekennzeichnet.

Wie insbesondere aus den Diagrammen d und e zu erkennen ist, heben sich im betrachteten Fall die Ausgangssignale des Innentemperaturfühlers 18 und des Netz­ werks 15 auf, so daß der Reglereingang 16 unbeeinflußt bleibt. Die Verstellung eines der Sollwertgeber bzw. beider gemeinsam führt, eine ideale Anpassung des Netzwerks 15 und das Fehlen zusätzlicher Störeinflüs­ se vorausgesetzt, lediglich zur direkten Ansteuerung der Stellglieder 3 und 4 ohne zusätzlichen Einfluß des Reglers 16.

Durch die Erfindung wird damit eine tatsächlich voneinan­ der unabhängige individuelle Einstellung der Temperaturen in zwei Bereichen des Fahrgastraums trotz des nur einzigen Innentemperaturfühlers ermöglicht. Diese Entkopplung wird sogar nach Beendigung der Temperaturänderung des bzw. der Bereiche aufrechterhalten.

Claims (6)

1. Regeleinrichtung für eine Heiz- oder Klimaanlage von Kraft­ fahrzeugen, mit zwei verschiedenen Bereichen des Innenraums zugeordneten Wärmetauschern oder Wärmetauscherbereichen, die jeweils durch ein Stellglied entsprechend einem zugeord­ neten Sollwertgeber gesteuert oder eingeschaltet sind, mit einem Regler, der die Stellglieder steuert und an dessen Eingang ein einziger Innentemperaturfühler und die beiden Sollwertgeber angeschlossen sind, und mit Mitteln, um bei einer Verstellung eines Sollwertgebers eine Verstellung des Stell­ glieds für den jeweils anderen Wärmetauscher zu vermeiden, dadurch gekennzeichnet, daß die Stellglieder (3 und 4) durch die zugehörigen Sollwertgeber (1 und 2) direkt angesteuert sind, daß ein Netzwerk (15), angesteuert von den Sollwert­ gebern (1 und 2), ein dem Ausgangssignal des Innentemperatur­ fühlers (18) entsprechendes Ausgangssignal erzeugt und daß die Differenz aus dem Ausgangssignal des Netzwerks und dem des Innentemperaturfühlers dem Regler (16) zugeführt ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangssignal des Netzwerks (15) unabhängig von den Einfluß­ größen der Regeleinrichtung ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangssignal des Netzwerks (15) abhängig von den Einflußgrößen der Regeleinrichtung ist.

4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangssignal des Netzwerks (15) von der Heizleistung abhängt.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangssignal des Netzwerks (15) von der über die Wärmetauscher geführten Luftmenge abhängt.

6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangssignal des Netzwerks (15) von der Einstellung eines Luftmengenwählers (27) abhängt.