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Die Erfindung bezieht sich auf eine Klimaanlage
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für Fahrzeuge und insbesondere auf einen luft-Misch-Steuerschieber
bei einer Luftmischerklimaanlage für Fahrzeuge.
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Bei einer üblichen Klimaanlage dieser Art, dienen ein linearer Ausdruck
der Raumtemperatur, die eingestellte Temperatur, die Außenlufttemperatur und die
Leitungstemperatur zum Öffnen und Schliessen der Luftmischschiebers, wodurch der
Kaltluftanteil zur Temperaturregelung im Fahrzellg gest,euert, wird.
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Bei einem solchen Luftmischregeler müssen jedoch alle Faktoren festgestellt
werden. Ein fehlender Faktor bewirkt eipen Fehler in der Temperaturregelung. Diese
Faktoren enthalten die Sonneneinwirkung und die Luftströmung. Einrichtungen zum
Feststellen von Sonneneinrichtung und Suftstr(imung sind kompliziert und teuer und
arbeiten darüberhinaus nicht mit ausreichender Genauigkeit.
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Außerdem erfordert es Zeit und Geld, um den Koeffizienten im linearen
Ausdruck zu bestimmen, der vom Modell des Fahrzeugs abhängt.
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Die Erfindung trägt diesen Umständen Rechnung.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine einfache Konstruktion einer billigen
Klimaanlage für Fahrzeuge anzugeben, die das Öffnen des Luftmischschiebers in bezug
nur auf die Raumtemperatur und die eine stellte Temperatur zu regeln und dadurch
elen Unterschied zwischen diesen Werten so klein wie möglich zu halten.
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Die Erfindung enthalt ein Steuergerät für den Luftmischschieber bei
einer Luftmisch-Klimaanlage ffir Fahrzeuge mit einem srithmetischem Gerät zum proportionalem
Errechnen der Differenz zwischen der Raumtemperatur und der eingestellten Raumtemperatur,
ein arithmetisches Gerät zum Integrieren dieser Differenz, ein arithmetisches Gerät
zum Differenzieren der Raumtemperatur und ein arithmetisches Gerät zum Berechnen
des Bewegungswerts des Luftmischschiebers unter Verwendung der arithmetischen Werte
der genannten drei arithmetischen Geräte.
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Diese und andere Gegenstände wie auch die Vorteile der Erfindung werden
anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiele els mit Ililfe der Zeichnungen beschrieben.
In diesen ist: Figur 1 eine schematische Darstellung einer Luftmischklimaanlage
für Fahrzeuge bekannter Art; Figur 2 das Blockdiagramm einer Schaltung bei der Luftmisch-Klimaanlage
für Fahrzeuge nach der Erfindung; Figur 3 das Blockdiagramm von Einzelheiten des
Mikrocomputers mit der Sciiaitung nach Figur 2, und die Figuren 4A und 4B sind Programme
für den kikrocom unter nach Figur 2.
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Eine Klimaanlage bekannter Art arbeitet in folgender Weise: Wie Figur
1 zeigt, wir ein linearer Ausdruck der Daten aus einem Raumtemperaturfühler 2 einer
Temperatureinstelleinrichtung 3, einem Außenlufttemperaturfiihler 5 und einem Leitungstemperaturfühler
6 in einem Temperaturregler 1 errechnet. Ensprechend dieser Berechnung wird der
Luftmischschieber 10 über eine Betätigungsvorrichtung 7 geöffnet und geschlossen
und regelt so die Strömungsgechwindigkit der von einem Gebläse 8 gelieferten und
von einer Kühleinrichtung 9 gekühlter Kaltluft, wobei der Öffnungsgrad des Schiebers
10 von einem Foteniometer 4 festgestellt wird, um auf den Temperaturregler 1 zurückgekoppelt
zu werden. Der Öffnungsgrad des Schiebers 10 wird auf diese Weise geregelt.
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Die Klimaanlage für Fahrzeuge nach der Erfindung werden anhand von
bevorzugten Ausführungsbeispielen beschrieben.
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In den Figuren 2 und 3 werden die gleichen Be7ugrizeichen verwendet.
Der Block 12 bc!zeictlnet einen Wechselstrom-Gleichstrom-Umformer zum Umwandeln
der Daten in digitale Signale. Der Mikrocomputer 13 errechnet immer, wenn ein Impuls
von einem Oszillator 14 mit einigen Megahertz geliefert wird, das Regelsignal für
den Luftmischschieber 10.
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Eintrennverstärker 15 verstärkt den Ausgang des Mikrocomputers und
betreibt den Schieberbetätiger 7. Ferner gibt es dort noch den Raumtemperaturblock
31, den Einstelltemperaturblock 32, den Block 33 zum Umwandeln der Stellung des
Fotentiometers 4
in digitale Signale, den Block 54 zum Differenzieren
der Raumtemperatur, den Block 35 zum Errechnen der Differenz zwischen der Raumtemperatur
Ti und der eingestellten Temperatur Ts, den Block 36 für die proportionale Berechnung,
den Block 37 zum Integrieren, den Block 38 zum Errechnen des Bewegungswerts und
den Ausgangsblock 39.
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Es wird eine Klimaanlage mit dem Mikrocomputer 13 mit Hilfe der Figur
4A beschrieben. Die Daten aus dem Raumtemperaturfühler 2, dem Temperatur einstellgerät
7 und dem Potentionmeter 4 werden vom Konverter 12 in digitale ',ignslle umgeformt,
die in den Mikrocomputer l-T gegeben werden, in dem dessen Werte normalisiert und
in ihren jeweiligen RAbl-Gebieten gespeichert werden. Die Berechnung wird dann nach
dem Programm nach Figur 4 durchgeführt. Zunächst wird die Differenz DT (=Ti - Ts)
im Block 103 errechnet. DT wird dann auf übliche Weise im Block 104 integriert.
Im Block 105 wird der Differentionswert DDT der Raumtemperatur erhalten.
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In jedem Differenzialzyklus (beispielsweise alle 30 Sekunden) wird
DDT errechnet. Der Wert Ti0 ist der von Ti im vorhergehenden Zyklus. DDT ist die
Differenz zwischen Ti und Ti0, d.h. DDT = Ti - Tio.
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Bei Beginn des Programms ist Ti0 = ° so daß Null in diesem Fall für
DDT gesetzt werden soll.
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Ein optimaler Wert SDT zum Öffnen des Schiebers 10 wird im Block 106
entsprechend den Ausdrücken der Differenz DT, des integrierten Werts IDT und des
differenzierten Werts DDT bestimmt.
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SDT = a . DT + b . IDT + c x DDT Beim vorstehenden Ausdruck sind
a, b und c Koeffizienten für die entsprechenden Variablen.
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enn diese Koeffizienten entsprechend gewählt worden sind, kann die
Stabilität der Raumtemperatur mit schnellen Ansprechschwelen gehalten werden und
ein Pendeln der Temperatur verhindert werden.
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Bei optimalen SDT- und Ps- Werten werden der Öffnungsgrad des Schiebers
10 und der Bewegungswert NS des Schiebers 10 im Block 107 errechnet zu: NS = d .
(SDT - Ps) Im vorstehenden Ausdruck ist d ein Koeffizient, der von dem Schieberbetätiger
7 abhängt.
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In Block 108 wird unterschieden, wenn NS gleich Null, positiv oder
negativ ist. Bei NS-O schaltet das Programm unmittelbar einen Taktgeber im Block
115 weiter. Bei NS > 0 wird in Block 109 ein positiver Ausgang erzeugt und an
den Schieberbetatiger 7 gegeben. NS wird in Block 110 um Eins verringert. Bei NS
< 0 wird ein negativer Ausgang im Block 111 erzeugt und .tn den Schieberbethtiger
7 gegeben und im Block 112 wird NS um Eins erhöht.
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Dann schaltet das Programm den Taktgeber im Block 113 weiter.
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Wenn das Programm den Takt geber innerhalb einer gegebenen Dauer (z.B.
0,5 Sekunden) weiterschaltet, kehrt es zum Block 108 zurück und wiederholt die Temperaturregelung.
Nach Ablauf der Zeitdauer kehren die Programmschritte zum Block 102 zurück.
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Bei Regelung der Temperatur auf der Basis nur eines proportionalen
Ausdrucks (Ti - Ts) bleibt die Differenz zwischen der eingestellten Temperatur und
der Raumtemperatur bestehen. Wenn die Differenz entsprechend der Erfindung integriert
wird und eine solche Differenz erfolgt, wird eine Temperaturregelung in der Richtung
durchgeführt, in der die Differenz aufgehoben wird, so daß die Differenz zwischen
der eingestel]ten Temperatur und der Raumtemperatur rasch auf Null gebracht wird.
Der Differenzierungsblock 105 dient zum Stabilisieren der Anlage, wenn ein Pendel
der Temperatur auftritt.
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Der Block 105 kann wegfallen, wenn die Temperatur nur durch Verwenden
des Differenzausdrucks DT und des ln-tegrationsausdrucks IDT im Block 103 bzw.
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104 stabilisiert wird.
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Figur 4B zeigt eine Klimaanlage, bei der der kikrocomputer 13 programmiert
worden ist.
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Bei dieser Anlage braucht die Lage des Schiebers nicht festgestellt
zu werden, um die Temperatur zu regeln. Da der Schieberbetätiger als Integrator
wirkt, dient der proportionale, aus dem Block 103a errechnete Wert PDT als proportionales
Element.
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Wenn, angenommen, der Wert von DT im vorhergehenden Zyklus dem Wert
DTo entspricht, wird PJT = DT - DTo errechnet.
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Nach dieser Berechnung wird der Wert von DTo durch den gegenwärtigen
ert von DT geändert. Die Integration wird dann im selben Block 104 wie in Figur
4A
ausgeführt. Wenn der integrierte Wert IDT den Minimalwert eines
Bewegungswerts des Schiebers überschreitet, wird: NS = O; der integrierte Wert IDT
wird im Block 114 aufgehoben.
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Die Differenzierung wird im Block 105 a ausgeführt, in dem der differenzierte
Wert DDT auf folgende Weise erhalten wird. Wenn angenommen, der Wert von Ti in dem
unmittelbar vorhergehenden Zyklus zu Ti wird, wird der Wert Ti im vorhergehenden
Zyklus Ti0 sein und der Wert von Ti wird bei diesem Differenzierungazyklus zu Ti.
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Dann ist DDT gegeben als DTT = (Ti - Ti0) - (Ti0 - io2) = Ti - 2Ti0
+ Ti02 Nach der Berechnung der Werte von Tio2 und Ti werden durch die vorliegenden
Werte von Ti0 und Ti geändert. Beim Anfangzyklus nach Programmbeginn wird jedoch
Ti0 = 0 und Tio2 = 0.
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Die Berechnung wird ausgeführt, nachdem Ti und Ti02 durch Ti und Ti0
ersetzt worden snd. Der Wert der Bewegung des Schiebers 10 wird entsprechend dem
Ausdruck NS = a' x FDT + b' x IDT + c' x DDT errechnet.
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a', b' und c' in Figur 4B müssen nicht notwendigerweise a, b und c
in Figur 4A identisch sein. Der Block 104 dient zum Aufheben des integrierten Wertes
im Block 104.
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Um die Raumtemperatur auf einem eingestellten Wert nach der Erfindung
zu halten, soll nur die Raumt,emT,eratur abgefühlt werden. Bei dieser Anlage müssen
der infolge der Temperatur der Aussenluft auftretende Fehler, die Temperatur des
Dampfes aus einem Verdampfer, die Temperatur von Wasser in der Heizung und der Wert
der Sonneneinstrahlung und der Luftströmung nicht kompensiert werden. Dies macht
Fühler zum Feststellen dieser Faktoren überflüssig. Somit ermöglicht die Klimaanlage
eine einfache Konstruktion und ergibt eine Regelung der Raumtemperatur mit hoher
Genauigkeit.
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Bei einer Klimaanlage dieser Art, in der die Raiimteml!erntur nur
der proportionalen Regelung unterworfen ist, differieren die Koeffizienten von Faktoren
für unterschiedliche Arten und Formen der Fahrzeuge, so daß die geringen Kosten
einen großen Vorteil für die Herstellung ergeben.
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Die Anlage nach der Erfindung kann bei Fahrzeugen ohne Jede Rücksicht
auf deren Art und Form angewendet werden und ermöglicht ein leichtes Regeln der
Raumtemperatur.
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Zusammengefaßt, die Erfindung ergibt eine Klimaanlage mit Luftmischung
für Fahrzeuge mit arithmetischen Geräten zum proportionalem Errechnen der Differenz
zwischen Raumtemperatur und der eingestellten Temperatur, zum Integrieren dieser
Differenz, zum Differenzieren der Raumtemperatur und zum Errechnen des Bewegungswertes
des Luftmischschiebers, der von einfacher Konstruktion bei niedrigem preis ist und
das Regeln der Raumtemperatur mit hoher Genauigkeit ermöglicht. Deshalb kann die
Erfindung auch für industrielle Zwecke mit Vorteil benutzt werden.
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