DE3236679A1 - Vorrichtung zum regeln der temperatur eines raumes, insbesondere eines innenraumes eines kraftfahrzeuges - Google Patents

Description

• Vorrichtun zum Reeln der Temeratur eines Raumes, insbe-
• sondere eines Innenraumes eines Kraftfanrzeues Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Regeln der Temperatur eines Raumes, insbesondere eines Innenraumes eines Kraftfahrzeuges, mit mindestens einem Temperaturfühler, mit einem Wärmetauscher, mit einem elektromagnetisch gesteuerten Ventil für eine den Wärmetauscher durchfließende Flüssigkeit und mit einer vorzugsweise elektronisch gesteuerten Regelvorrichtung, die das Ventil in Impulssteuerung ansteuert.
• In der bekannten Technik der im Oberbegriff genannten Art wird das elektromagnetische Ventil, das zur Mengensteuerung der durchfließenden Flüssigkeit für den Wärmetauscher (z.B.
• Wasser - Luft) dient, üblicherweise mittels einer elektronischen Regelvorrichtung durch ein Impulssignal von konstanter Frequenz, jedoch mit einem veränderbaren Tastverhältnis angesteuert, d. h. während eines festen Zeitraumes sind Impulsdauer und Impulspause veränderbar. Bei Wärmetauschern (Wasser - Luft) ist generell problematisch, daß bei 2 - 3 % der maximalen Durchflußmenge der Heizflüssigkeit, z. B. Heißwasser, 50 % der Heizleistung erreicht werden und dadurch eine stark nichtlineare Kennlinie zwischen Heizleistung und Durchflußmenge resultiert.
• Bei handgesteuerten Anlagen werden zum Ausgleich dieser Nichtlinearität sogenannte Scheibenventile mit spezieller Ausformung des Absperrkanals benutzt.
• Für eine getaktete Regelung ergeben sich besonders Probleme bei hohen Istwerten der Innentemperatur (ohne Heizung) und nur gering darüberliegenden Sollwerten für die gewünschte Innentemperatur (z. B. 1 0C Temperaturdifferenz).
• Die in diesem Fall bedingte minimale Energiezufuhr ist durch die kürzest mögliche Taktzeit eines einfachen Wasserventils begrenzt. Eine Reduzierung der Betatigungsfrequenz verringert zwar die mittlere Energiezufuhr, führt aber zu einer höheren Welligkeit der Luftaustrittstemperatur am Wärmetauscher und somit zu schlechteren Regeleigenschaften.
• Für ein Ventil herkömmlicher Art müssen somit die Öffnungszeiten möglichst klein sein, um mit niedriger Welligkeit eine geringe mittlere Energiezufuhr zu erreichen.
• Es ist sehr nachteilig, daß zum Öffnen des gesamten Rohrquerschnittes durch das Ventil in so kurzer Zeit der hierfür benötigte Elektromagnet sehr stark dimensioniert sein muß und die Kosten für diesen starken Elektromagneten auch dementsprechend hoch- liegen.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Regeln der Temperatur eines Innenraumes, insbesondere eines Innenraumes im Kraftfahrzeug, so zu verbessern, daß eine feinfühlige Dosierung der Durchflußmenge der Heizflüssigkeit (z. B. Heißwasser) bei geringer Welligkeit der Luftaustrittstemperatur am Wärmetauscher mittels leistungsschwacher und massearmer kleiner billiger Elektromagnete erfolgt.
• Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zwei Zuflußleitungen unterschiedlichen Querschnitts zum Wärmetauschen vorgesehen sind, und daß eine Einrichtung vorgesehen ist, welche bei kurzen Impulszeiten die Zuflußleitung mit dem geringeren Querschnitt öffnet und bei längeren Impulszeiten die Zuflußleitung mit dem größeren Querschnitt öffnet.
• Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung ist, daß die Kombination eines Ventils mit geringem freizuschaltenden Quer- schnitt mit einem Ventil mit großem freizuschaltenden Querschnitt in Parallelschaltung dazu führt, daß der geringere Querschnitt mit wenig Kraft schnell geöffnet und der größere Querschnitt mit einem langsam arbeitenden Ventil langsam geöffnet werden kann, wobei hier ebenfalls geringe Kräfte benötigt werden, also auch hier ein kleiner Elektromagnet ausreichend ist.
• Die Erfindung bietet den weiteren Vorteil, daß zwei elektromagnetische Ventile für die beiden Zuflußleitungen vorgesehen sein können, so daß die Steuereinrichtung beide Ventile unabhängig voneinander öffnet und schließt. Beide elektromagnetische Ventile können gleicher Bauart sein und kleine Elektromagnete enthalten, so daß eine vereinfachte Lagerhaltung möglich ist.
• Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ist, daß ein elektromagnetisches Ventil mit zwei Durchflußleitungen vorgesehen ist, die unterschiedliche Querschnitte aufweisen und daß das elektromagnetische Ventil den geringeren Querschnitt unmittelbar öffnend und den größeren Querschnitt mittelbar über eine Druckunterstützung öffnend ausgebildet ist. Es wird nur ein einziger Elektromagnet benötigt, der bei kurzer Erregung die Durchflußleitung mit dem kleineren Querschnitt sofort öffnet. Durch Druckunterstützung wird bei längerer Erregung des Elektromagneten die Durchflußleitung mit dem größeren Querschnitt ebenfalls geöffnet, so daß auf diese Art eine feinfühlige Dosierung der Heizleistung erfolgt, ohne einen großen Elektromagneten oder auch zwei Elektromagneten einsetzen zu müssen. Durch die erhebliche Kupfer- und Gewichtseinsparung wird ein preiswertes elektromagnetisches Ventil erzielt. Weitere vorteilhafte Merkmale ergeben sich aus den Unteransprüchen.
• Die Erfindung wird folgend anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt Figur 1 das Blockschaltbild einer Vorrichtung, bei der zwei Zuflußleitungen unterschiedlichen Querschnitts mittels elektromagnetischer Ventile auf- und zugesteuert werden.
• Figur 2 zeigt in schematischer Schnittdarstellung ein druckunterstütztes elektromagnetisches Ventil.
• Die Vorrichtung 1 des in Figur 1 dargestellten Blockschaltbildes besteht aus einer Zuflußleitung 2 großen Querschnitts 3, die mit z. B. Warmwasser 4 beschickt wird. Die Zuflußleitung 2 teilt sich auf zum einen in eine anschließende Zuflußleitung 5 und zum anderen in eine Zuflußleitung 6, wobei die Zuflußleitung 5 im Vergleich zur Zuflußleitung 6 einen großen Querschnitt 5a aufweist. Der Querschnitt 6a der Zuflußleitung 6 und der Querschnitt 5a der Zuflußleitung 5 entsprechen zusammen in etwa dem Querschnitt 3 der Zuflußleitung 2. In die Zuflußleitungen 5 und 6 ist jeweils ein elektromagnetisches Ventil 7, 8 zur Auf- und Zusteuerung dieser Zuflußleitungen 5, 6 integriert. Die Zuflußleitungen 5, 6 sind hinter dem elektromagnetischen Ventil 7, 8 zusammengefaßt und bilden somit den gemeinsamen Auslaß 9, der die durchfließende Flüssigkeit 10 zum Wärmetauscher 11 (Warmwasser/Luft) weiterleitet.
• Die elektromagnetischen Ventile 7, 8 mit ihren Spulen 7a, 8a sind einfache auf/zu-schaltende Ventile und werden von einem nicht dargestellten elektronischen Regler je nach Ist-Wertabweichung impulsmäßig angesteuert. Bei kurzem Ansteuerimpuls wird nur der kleinere Querschnitt 6a der Zuflußleitung 6 durch sein elektromagnetisches Ventil 8 geöffnet, weil für das Öffnen des geringeren Querschnittes 6a weniger Kraft und weniger Weg erforderlich ist. Bei einem längeren Steuerimpuls wird der größere Querschnitt 5a der Zuflußleitung 5 durch das elektromagnetische Ventil 7 freigegeben.
• Der nicht dargestellte elektronische Regler kann zum einen zwei separate Ausgänge für die elektromagnetischen Ventile 7, 7a und 8, 8a besitzen, zum anderen aber auch eine entsprechende Elektrik aufweisen, die die Ventile 7, 7a und 8, 8a gleichzeitig ansteuert, wobei bei Impulsbeginn das Ventil 7 mit seiner Spule 7a den kleineren Querschnitt 6a öffnet und mit steigender Länge des Impulses durch das Ventil 8 mit seiner Spule 8a der größere Querschnitt 5a zusätzlich geöffnet wird.
• In Figur 2 ist eine Kombination der Funktionen - schnelles Öffnen eines kleineren Querschnittes und langsames Öffnen eines größeren Querschnittes - mittels einer schematischen Schnittdarstellung eines druckunterstützten elektromagnetischen Ventils 20 gezeigt. Das Ventilgehäuse 21 hat einen Einlaß 22 für die zufließende Flüssigkeit 23. Die durchfließende Flüssigkeit findet ihren Weg zum einen über den Bypaß 24 mit seinem kleineren Querschnitt 25 und zum anderen über das Ausgleichsloch 26. Im Ruhezustand des elektromagnetischen Ventils 20 ist jedoch der Bypaß 24 durch den Stößel 27 und das Ausgleichsloch 26 durch die aus einem elastischen Material bestehende Membran 28 für die durchfließende Flüssigkeit 23 gesperrt. Der Stößel 27 ist in axialer Richtung im Ventilgehäuse 21 gleitfähig gelagert und an seinem aus dem Ventilgehäuse 21 herausragenden Ende von einer Spule 29 umgeben, so daß der Stößel 27 und die Spule 29 eine elektromagnetische Einheit bilden. Weiterhin ist der Stößel mit einer Durchbohrung 30 versehen, welche so angebracht ist, daß diese bei Betätigung des elektromagnetischen Ventils 20 die durchfließende Flüssigkeit 23a freigibt. Im Ruhezustand des elektromagnetischen Ventils 20 teilt sich die durchfließende Flüssigkeit 23 auf in die mit 23a bezeichnete und die in der Ausgleichskammer 31 stehende mit 23b bezeichnete.
• Der Bypaß 24 mündet in den Auslaß 32 des druckunterstützten elektromagnetischen Ventils, das in der Figur 2 in Stellung Schließen 33 gezeichnet ist. Bei der in Figur 2 gezeichneten Ausführungsform wird bei kurzer Betätigung des Elektromagneten (Spule 29 und Stößel 27) der Stößel 27 in die Spule 29 so weit hereingezogen, daß sich die Bohrung 30 im Bypaß 24 befindet und dementsprechend die durchfließende Flüssigkeit 23a zum Auslaß 32 fließen kann. Wird die Spule 29 länger erregt, erfolgt systembedingt durch die Druckunterstützung der zufließenden Flüssigkeit 23 gegen die Membran 26 ein zusätzliches Öffnen des Ausgleichslochs 26. Die abfließende Flüssigkeit 23b setzt sich nun zusammen aus der zufließenden Flüssigkeit 23 und 23a. Durch diese Ausführung wird eine feinfühlige Dosierung des Durchflusses erreicht, ohne einen großen Elektromagneten einzusetzen. Dadurch, daß eine elektronische Auswertung der Ansteuerpulslänge entfällt, ist diese Art der Steuerung der durchfließenden Flüssigkeit 23, 23a, 23b sehr kostengünstig herzustellen.

Claims (7)

1. Patentansprüche: ()) Vorrichtung zum Regeln der Temperatur eines Raumes, insbesondere eines Innenraumes eines Kraftfahrzeuges, mit mindestens einem Temperaturfühler, mit einem Wärmetauscher, mit einem elektromagnetisch gesteuerten Ventil für eine den Wärmetauscher durchfließende Flüssigkeit und mit einer vorzugsweise elektronisch gesteuerten Regelvorrichtung, die das Ventil in Impulssteuerung ansteuert, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Zuflußleitungen (5, 6) unterschiedlichen Querschnitts zum Wärmetauschen vorgesehen sind, und daß eine Einrichtung vorgesehen ist, welche bei kurzen Impulszeiten die Zuflußleitung (6) mit dem geringeren Querschnitt (6a) öffnet und welche bei längeren Impulszeiten die Zuflußleitung (5) mit dem größeren Querschnitt (5a) öffnet.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei elektromagnetische Ventile (7, 8) für die beiden Zuflußleitungen (5, 6) vorgesehen sind und daß die Steuereinrichtung beide Ventile (7, 8) unabhängig voneinander öffnet und schließt.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine elektrische Steuereinrichtung vorgesehen ist, die die beiden Ventile (7, 8) bei längeren Impulsen nacheinander öffnet.
4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein elektromagnetisch gesteuertes Ventil (20) mit zwei Durchflußleitungen (22, 24) vorgesehen ist, die unterschiedliche Querschnitte aufweisen.
5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das elektromagnetische Ventil (20) den geringeren Querschnitt (25) unmittelbar öffnend und den größeren Querschnitt (22a) mittelbar über eine Druckunterstützung öffnend ausgebildet ist.
6. 6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet; daß die Durchflußleitung (24) mit dem geringeren Querschnitt (25) als Bypaß (24) zur Durchflußleitung (22) mit dem größeren Querschnitt (22a) ausgebildet ist.
7. 7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine Membran (28) den größeren Querschnitt (22a) verschließt und daß der Bypaß (24) auf die Auslaßseite (32) des Membransitzes führt.