DE3339803A1

DE3339803A1 - Verfahren und vorrichtung zur klimatisierung von kraftfahrzeugen

Info

Publication number: DE3339803A1
Application number: DE19833339803
Authority: DE
Inventors: Koichi Doi; Yutaka Atsugi Kanagawa Obata; Yutaka Takada; Tsutomu Yamazaki
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1982-11-05
Filing date: 1983-11-03
Publication date: 1984-05-10
Also published as: DE3339803C2; JPS6329642B2; US4856710A; JPS5984614A

Description

TER MEER · MÜLLER ■ STEINMEISTER NijSSJän .Motor Co. ,

- 11 BESCHREIBUNG

Die Erfindung betrifft eine Klimaanlage für Kraftfahrzeuge mit zwei Klimatisierungseinheiten, mit denen der Vordersitzbereich und der Rücksitzbereich des Fahrgastraumes in der Weise klimatisiert werden, daß in jedem Bereich die jeweils gewünschte Temperatur herrscht.

Insbesondere in Personenkraftwagen der gehobenen Klasse besteht Bedarf an Klimaanlagen, die eine unabhängige Temperaturregelung im Vordersitzbereich und Rücksitzbereich gestatten. Dies kann jedoch nicht mit einer Klimaanlage mit nur einer einzigen Klimatisierungseinheit erreicht werden. Die für diesen Zweck vorgesehenen herkömmlichen Klimaanlagen weisen daher zwei unabhängig voneinander gesteuerte Klimatisierungseinheiten für den Vordersitzbereich und den Rücksitzbereich auf. Da jedoch die beiden Bereiche des Fahrgastraums nicht thermisch voneinander isoliert sind, kommt es zu wechselseitigen Beeinflussungen der unabhängig voneinander gesteuerten Klimatisierungseinheiten. Dies führt zu Regelschwingungen und anderen unerwünschten Regelfluktuationen.

Diese Schwierigkeit könnte zwar in einfacher Weise überwunden werden, indem wie bei Limousinen eine Trennwand ■ zwischen den Vordersitzen und Rücksitzen des Fahrzeugs vorgesehen wird. In diesem Fall wird die Unabhängigkeit der Klimatisierungen in den beiden Bereichen des Fahrgastraums gewährleistet, es entstehen jedoch verhältnismäßig hohe Kosten.

Die Erfindung ist darauf gerichtet, ein Verfahren zur Klimatisierung des Fahrgastraums von Kraftfahrzeugen mit Hilfe einer zwei Klimatisierungseinheiten umfassenden Klimaanlage

TER MEER · MÜLLER . STEiNMEISTER Nissan; Motor Co . \ Ltd".;. :

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anzugeben, das auch dann eine unabhängige und stabile Regelung der Temperaturen im Vordersitzbereich und im Rücksitzbereich gewährleistet, wenn diese beiden Bereiche nicht thermisch voneinander isoliert sind, und eine Klimaanlage zur Durchführung dieses Verfahrens zu schaffen.

Die Erfindung ergibt sich im einzelnen aus den kennzeichnenden Teilen der Verfahrensansprüche 1,2 und 4 sowie der Vorrichtungsansprüche 23 und 25.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

5 Erfindungsgemäß wird bei der Regelung der Temperatur in einem der beiden Bereiche des Fahrgastraums die Differenz zwischen der in diesem Bereich des Fahrgastraums gewünschten Temperatur und einer innerhalb des Fahrgastraums abgetasteten, für den gesamten Fahrgastraum typischen Temperatur berücksichtigt.

Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert.

Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Klimaanlage mit zwei in einem Fahrzeug angeordneten Klimatisierungseinheiten einschließlich zugeordneter Baugruppen;

Fig. 2 ist eine schematische Darstellung

der in Fig. 1 gezeigten Klimatisierungseinheit für den Vordersitz;

Fig. 3+4 sind Diagramme zur Veranschaulichung 5 des der Erfindung zugrundeliegenden

Prinzips;

TER MEER · MÜLLER · STEINMEISTER Nissap ffotor Cö. , :LtdT_: _ ';

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Fig. 5 ist ein Blockdiagramm einer Klimaanlage gemäß einem bevorzugten Äusführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 6 (a,b) und

Fig. 7 (a,b) sind Flußdiagramme eines Computerprogramms zur Steuerung der Klimatisierungseinheiten für die Vorder- und Rücksitze;
10

Fig. 8 zeigt eine Matrix zur Veranschaulichung

der Beziehung zwischen dem öffnungsgrad einer Luft-Mischklappe für die Klimatisierungseinheit für den Vordersitz und den Betriebsarten der Klima

tisierungseinheit;

Fig. 9 und 10 sind Diagramme zur Veranschaulichung

der Steuerung der Geschwindigkeit der Ventilatoren der Klimatisierungsein

heiten für den Vordersitz und den Rücksitz.

Fig. 1 zeigt mehrere Baugruppen einer in einem Fahrzeug angeordneten Klimaanlage gemäß der Erfindung. Die Klimaanlage umfaßt zwei Klimatisierungseinheiten 14f und 14r für die Vorder- bzw. Rücksitze des Fahrzeugs. Die Klimatisierungseinheiten 14f und 14r nehmen Signale von zugeordneten Sensoren 16f und 16r auf, die die Temperaturen im vorderen bzw. rückwärtigen Teil des Fahrgastraums des Fahrzeugs abtasten. Die Temperaturen im Fahrgastraum werden mit Hilfe der Klimatisierungseinheiten derart geregelt, daß die abgetasteten Temperaturen mit den mit Hilfe von vorderen und hinteren Temperatur-Wähleinrichtungen 18f und 18r eingestellten Temperaturen überein-

TER MEER · MÖLLER · STEINMEISTER Nissan ^

n ^Mcfoor Qo. ,: Ltd. :. -

3339863

- 14 -

stimmen.

Fig. 2 zeigt die Klimatisierungseinheit 14f für den Vordersitz. Die Klimatisierungseinheit 14r für den Rücksitz ist mit der Vordersitz-Klimatisierungseinheit baugleich und wird daher nicht näher gezeigt und beschrieben. Luft wird durch einen Ventilator 2Of, dessen Geschwindigkeit mit Hilfe eines Elektromotors 22f steuerbar ist, in eine Leitung 24f angesaugt und strömt durch eine Ansaug-Stellklappe 26f. Die Stellklappe ist in eine durch durchgezogene Linien dargestellte Position einstellbar, in der Außenluft angesaugt wird,und ist in eine durch gestrichelte Linien dargestellte Position schaltbar, in der Luft aus dem Fahrzeuginnenraum angesaugt und erneut umgewälzt wird. Die angesaugte Luft strömt durch einen Verdunster 28f und wird hierdurch gekühlt. Anschließend strömt die Luft durch eine Mischklappe 3Of, deren Öffnungsgrad mit Hilfe eines Vakuum-Stellgliedes 32f eingestellt wird. Die Mischklappe 3Of steuert den Zustrom der gekühlten Luft zu einem Erhitzer 34f.

Die Menge an gekühlter Luft, die dem Erhitzer 34f über die Mischklappe 3Of zugeführt ist, wird durch die Winkelstellung der Mischklappe bestimmt. Wenn beispielsweise die Mischklappe aufwärts geschwenkt wird, so wird eine maximale Menge an gekühlter Luft auf den Erhitzer 34f gelenkt, und der größte Teil der gekühlten Luft wird erhitzt. Der Rest der gekühlten Luft tritt unmittelbar in den Fahrgastraum ein.

Ein Teil des stromabwärts des Erhitzers 34f gebildeten Gemisches aus gekühlter und erhitzter Luft strömt durch eine Defrosterklappe 36f, deren öffnungs- und Schließstellung durch ein Vakuum-Stellglied 38f gesteuert wird. Die durch die Defrosterklappe strömende Luft wird dazu

TER MEER · MÖLLER ■ STEINMEISTER fri 5saR "Mqipr. |gö .'_k . Ltd¹.

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ausgenutzt, die vordere Windschutzscheibe des Fahrzeugs zu enteisen. Ein anderer Teil des Gemisches wird zum Beheizen des vorderen Fahrgastraums benutzt. Eine Lüfterklappe 4Of ist mit Hilfe eines Vakuum-Stellgliedes 42f derart schaltbar, daß sie den Eintritt des Luft-Gemisches in den vorderen Fahrgastraum entweder freigibt oder - blockiert. Der Rest des Luftgemisches strömt durch eine Bodenklappe 44f, deren öffnungs- und Schließstellung durch ein Vakuum-Stellglied 46f gesteuert wird, und dient zum Beheizen des Fußraums. Der oben beschriebene Aufbau der Klimatisierungseinheit stimmt im wesentlichen mit dem Aufbau der im Einleitungsteil erwähnten herkömmlichen Klimaanlagen überein.

Bevor die erfindungsgemäße Klimaanlage im einzelnen beschrieben wird, soll zunächst die Grundidee der Erfindung erläutert werden. Dabei wird unter Bezugnahme auf Fig. in erster Linie die Steuerung der Temperatur im Rücksitzbereich betrachtet. Wenn die Temperatur im Rücksitzbereich auf einem vorgegebenen Wert T gehalten werden soll und nicht durch die Klimatisierungseinheit für den Vordersitz beeinflußt wird, so wird die Temperatur T der durch die nicht gezeigte Lüfterklappe der Rücksitz-Klimatisierungseinheit abgegebenen Luft anhand einer Wärmebelastungs-Kennlinie a und einer Steuer-Kennlinie b "der Rücksitz-Klimatisierungseinheit ermittelt. Die Kennlinie a veranschaulicht, daß bei einem Anstieg der Temperatur T auch die Ist-Temperatur T. im rückwärtigen Fahrgastraum in einem von dem jeweiligen Fahrzeugtyp abhängenden Ausmaß zunimmt. Die Kennlinie b veranschaulicht, wie die Temperatur T gesenkt werden muß, wenn die Temperatur T. zunimmt. Die Ausgangs-Temperatur T ist gegeben durch die Gleichung:

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t—.—

- 16 -

^Tor ^{= A1 x T} _sr + B1 χ T_a + C1 χ (T_sf - T_±f) + D1 ..(1)

Mit A1/ B1 und Cl sind vorgegebene Konstanten bezeichnet, D1 ist die Energiemenge des eingestrahlten Sonnenlichts,

T gibt die Außentemperatur an, T die eingestellte SoIla sr

Temperatur im Rücksitzbereich, T ^ die Soll-Temperatur im Vordersitzbereich, T._f die Ist-Temperatur im Vordersitzbereich oder eine für den gesamten Fahrgastraum repräsentative Temperatur.

Wenn der Einfluß der Vordersitz-Klimatisierungseinheit berücksichtigt wird, wenn beispielsweise die Temperatur T _f der von der Vordersitz-Klimatisierungseinheit abgegebenen Luft kleiner ist als die eingestellte Temperatur T , so hat dies einen Einfluß auf die Wärmebesr

lastungs-Kennlinie, wie durch die gestrichelte Kurve a¹ gezeigt wird. Somit wird die Temperatur im Rücksitzbereich, wo die Klimatisierung mit einer Lufttemperatur T _r1 erfolgt, auf einem Wert T₁ gehalten, der niedriger ist als der eigentlich gewünschte Temperaturwert T .

Wenn andererseits die Temperatur T _f der von der vorderen Klimatisierungseinheit abgegebenen Luft höher ist als die für den Rücksitzbereich eingestellte Temperatur T , so.wird die Temperatur im Rücksitzbereich infolge des Einflusses der von der vorderen Klimatisierungseinheit abgegebenen Luft auf einem Wert T^ gehalten, der höher ist als die gewünschte Temperatur T , wie in Fig. 4 gezeigt ist. Die Temperatur der von der hinteren Klimatisierungseinheit zugeführten Luft muß daher auf einen Wert T_Qr4 eingestellt werden, der niedriger ist als der Wert T_Qr3.

Die zur Erzielung der gewünschten Temperatur T erforderliehe Ausgangstemperatur der von der hinteren Klimatisierungseinheit abgegebenen Luft muß daher nach folgender Formel berechnet werden:

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T = A1 χ T + BI χ T + Cl X (T ^ - T.-)

-C1 x k x (T_gf - T_sr) + D1 ...(2)

Hier ist k eine für das jeweilige Fahrzeug zu bestimmende Konstante, und T _ ist die gewünschte Temperatur im Vordersitzbereich. Die Gleichung (2) enthält _ einen Zusatzterm -C1 χ k χ (T- - T ). Dieser zusatz-

SX Si

liehe Term ist ein Korrekturterm, der die Verschiebung der Kennlinie a nach a¹ wiederspiegelt. Auf diese Weise wird die Ist-Temperatur T, im Rücksitzbereich korrekt auf den eingestellten Sollwert T geregelt. Wenn der Einfluß der von der vorderen Klimatisierungseinheit abgegebenen Luft nicht berücksichtigt zu werden braucht, so hat die Konstante k des Korrekturterms den Wert 0 und Gleichung (2) stimmt mit Gleichung (1) überein.

Fig. 5 zeigt ein Blockdiagramm eines bevorzugten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Klimaanlage. Ein Rechner 48 führt verschiedene Berechnungen aus, auf der Grundlage von Signalen der vorderen und hinteren Temperatur-Einstelleinrichtungen 18f und 18r, der vorderen und hinteren Temperatur-Sensoren 16f und 16r, von vorderen und hinteren Stellglied-Potentiometern 5Of und 5Or und von einem Außenluft-Temperatursensor 52. Die Berechnungsergebnisse werden von dem Computer an Steuer- - einheiten 54f und 54r für die vorderen und hinteren Mischklappen, Steuereinheiten 56f und 56r für die vorderen und hinteren Lüfterklappen und an die vorderen und hinteren Ventilator-Motoren 22f und 22r abgegeben.

Die vordere Mischklappen-Steuereinheit 54f umfaßt einen unmittelbar mit dem betreffenden Ausgang des Rechners 48 verbundenen Verstärker 58f, einen Spannungs/Druck-Wandler 6Of, der an den Verstärker 58f angeschlossen ist

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und das verstärkte Ausgangssignal des Rechners 48 in einen entsprechenden Unterdruck umwandelt, das Vakuum-Stellglied 32f, das den Öffnungsgrad der Mischklappe 3Of entsprechend dem Unterdruck von dem Wandler 6Of steuert, die Mischklappe 3Of und das Potentiometer 5Of, das die Stellung des Stellgliedes 32f abtastet und ein entsprechendes Rückkopplungssignal an den Rechner 48 liefert. Die Steuereinheit 54f der vorderen Klimatisierungseinheit steuert den Öffnungsgrad der Mischklappe 3Of in der Weise, daß die Temperatur der von der vorderen Klimatisierungseinheit abgegebenen Luft dem nach folgender Formel berechneten Wert entspricht:

T_Qf = A2 χ T_sf + B2 χ T_a + C2 χ (T_gf - T_±f) + D2 ...(3)

Die Berechnung erfolgt anhand der Signale T-, T._f und T der Temperatur-Einstelleinrichtung 18f, des im Vorder-

sitzbereich angeordneten Sensors 16f und des Außenlufttemperatur-Sensors 52. In Gleichung (3) sind A2, B2, C2 und D2 vorgegebene Konstanten, die den Konstanten A1, B1, C1 und D1 in Gleichungen (1) und (2) entsprechen. Der Rechner 48 berechnet die Temperatur T - der durch die vordere Klimatisierungseinheit abgegebenen Luft anhand der Formel (3) sowie den Öffnungsgrad P ,. der Mischklappe 3Of, vergleicht die Rechnungsergebnisse mit dem Rückkopplungssignal FBPf des Potentiometers 5Of, das die Position des Stellgliedes 32f angibt, und betätigt das Stellglied 32f über den Verstärker 58f und den Wandler 6Of in der Weise, daß die Mischklappe 3Of den berechneten Öffnungsgrad P einnimmt.

Die Steuereinheit 54r für die hintere Mischklappe weist den gleichen Aufbau wie die Steuereinheit 54f für die vordere Mischklappe auf und braucht daher nicht im einzelnen beschrieben zu werden. In der Zeichnung sind die

TER MEER · MÜLLER · STEINMEISTER NifS^n läatofi Cd . _r £td.

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Baugruppen der Steuereinheit 54r für die hintere Mischklappe jeweils mit einem der Bezugszahlen nachgestellten "r" gekennzeichnet. Die Temperatur der durch die Klimatisierungseinheit für den Rücksitzbereich abgegebenen Luft wird nach Formel (2) berechnet.

Die Steuereinheit 56f für die Luftzufuhr im Vordersitzbereich umfaßt das mit dem Rechner 48 verbundene Vakuum-Stellglied 42f, die durch das Stellglied betätigte Lüfterklappe 4Of, die Bodenklappe 44f und das Stellglied 46-f für die Bodenklappe, das ebenfalls mit dem Rechner 48 verbunden ist. Der Rechner steuert das öffnen und Schließen der Lüfterklappe 4Of und der Bodenklappe 44f über die Stellglieder 42f, 46f entsprechend dem Öffnungsgrad der Mischklappe 3Of, wie weiter unten näher erläutert wird. Die Steuereinheit 56r zur Steuerung der Luftzufuhr über die hintere Klimatisierungseinheit weist den gleichen Aufbau wie die Steuereinheit 56f auf.

Die Formel zur Berechnung der Temperaturen der dem Vordersitzbereich und dem Rücksitzbereich zugeführten Luft ist oben anhand der Gleichung (1) beschrieben worden. Für die Temperaturen kann jedoch auch die folgende vereinfachte Formel verwendet werden:

T_or = E χ (T_sr - T._f).

Diese Formel ergibt sich, wenn in Gleichung (1) die den Einfluß der Umgebungstemperatur T und der Sonneneinstrahlung D1 betreffenden Terme vernachlässigt werden, so daß die Ausgangstemperatur der Klimatisierungseinheit nur von der Differenz zwischen der eingestellten Temperatur und der tatsächlichen Temperatur im Fahrgastraum abhängt. In dieser vereinfachten Formel ist E eine

TER MEER -MÜLLER · STEINMEISTER

Ni^Sskn*MotoJ: CO.,

ϊ4U

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Konstante.

Die Wirkungsweise des beschriebenen Ausführungsbeispiels soll nunmehr anhand der Figuren 6 (a), (b) und 7 (a) / (b) erläutert werden. Die Marken A..-A, in Fig. 6 (a) entsprechen Verbindungen zu den entsprechenden Marken A₁-Ag in Fig. 6 (b). Das gleiche gilt für die Marken B₁-Bg in Fig. 7 (a) und 7 (b). Zunächst soll unter Bezugnahme auf Fig. 6 (a) und (b) die Steuerung der hinteren Klimatisierungseinheit 14r erläutert werden. Der Rechner 48 liest verschiedene benötigte Daten (Schritt 100) und berechnet die Temperatur T der abzugebenden Luft und den Öffnungsgrad P der Mischklappe

et ItIoT

30, der zur Einstellung der Rucksitζ-Temperatur auf den gewünschten Wert T erforderlich ist (Schritte 110 und 120). Der Rechner ermittelt ferner anhand des Signals des Potentiometers 50 den tatsächlichen Öffnungsgrad F_ der Lüfterklappe 3Or und verändert den Öffnungsgrad anhand der Differenz zwischen den Werten F __r und P __ (Schritte 130 - 180). Im einzelnen wird in dem Fall, daß der Absolutbetrag |p - F j kleiner oder gleich einer Konstanten A ist, kein Signal zum Betätigen der Lüfterklappe 3Or erzeugt, so daß die Lüfterklappe in ihrer augenblicklichen Stellung verbleibt (Schritte 140,150).

Wenn P - F größer als 0 ist, wird ein Signal zum amr amr

Verstellen der Mischklappe 30r in Richtung WARM erzeugt (Schritte 160,170). Wenn P - F kleiner als 0 ist,

clIuXT cLItl-T

wird ein Signal zum Verstellen der Mischklappe 3Or in Richtung KALT erzeugt (Schritt 180). Entsprechend dem 0 Öffnungsgrad P der Mischklappe 3Or stellt der Rechner eine der in Fig. 8 gezeigten Zustandskombinationen LÜFTUNG, NEUTRAL und HEIZUNG der hinteren Lüftungsklappe 4Or und Bodenklappe 44r ein (Schritte 190 - 230). Wenn P_a__r kleiner oder gleich einer Konstanten Xc ist, wird der Zustand LÜFTUNG eingestellt (Schritte 190,200), d.h., die Lüfter-

TER MEER · MÖLLER ■ STEINMEISTER ¹^-³?³¹¹*. MOtpr £o,

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klappe 4Or wird geöffnet und die Bodenklappe 44r wird geschlossen. Wenn P größer als Xc und kleiner oder

3.ΙΠ3Γ

gleich einer weiteren Konstanten Xb ist, wird der NEU-TRAL-Zustand eingestellt (Schritte 210,220), indem sowohl die Lüfterklappe 4Or als auch die Bodenklappe 44r geöffnet werden. Wenn P _f größer als Xb ist, wird der Zustand HEIZUNG eingestellt (Schritt 230), d.h., die Lüfterklappe 4Or wird geschlossen, während die Bodenklappe 44r offengehalten wird. Der Rechner berechnet sodann den Wert Jt_sr - T_±f + k2 χ (T_sf - T_sr)"j . Dabei ist k2 ein Ausgleichsfaktor, der entsprechend der für das betreffende Fahrzeug geltenden Wärmebelastungs-Charakteristik eingestellt wird. Anhand der Berechnungsergebnisse wird durch den Rechner die Geschwindigkeit Vr des Ventilators der hinteren Klimatisierungseinheit eingestellt, wie in Fig. gezeigt ist (Schritte 240 - 280). Wenn It „ - T._ + k2

IS-ET 1Γ < G2 ist, wird die Geschwindigkeit Vr des

hinteren Ventilators auf einen vorgegebenen Wert Lo eingestellt (Schritte 240,250). Wenn |T_sr - T_±f + k2 χ

(T _ - T )l größer als eine weitere Konstante H2 ist, sr sr '

wird die Geschwindigkeit des hinteren Ventilators auf einen Wert Hi eingestellt (Schritt 280). Wenn die Geschwindigkeit des hinteren Ventilators auf einen Wert zwischen dem niedrigen Wert Lo und dem hohen Wert Hi eingestellt werden soll, d.h., wenn |T - T._f + k2 χ zwischen G2 und H2 liegt, so sollte die Ge-

(B* A. kai dta

schwindigkeit Vr nach folgender Formel berechnet werden:

Vr = Lo + kfJT_sr - T_±f + k2 χ (T_gf - T_gr)f ...(5). 30

Hier ist kf eine vorgegebene Konstante. Die Einstellung dieses Geschwindigkeitswertes vr erfolgt in den Schritten 260,270.

ic.—; IVIdCn · ivivj__ct-< · ö I tllNMtlo I tK NlSS^n; MO£Qr £o .; Ltd".-

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Die Steuerung der vorderen Klimatisierungseinheit gemäß den Verfahrensschritten 300 - 430 in Fig. 7 (a), (b) entspricht im wesentlichen den im Zusammenhang mit der hinteren Klimatisierungseinheit beschriebenen Verfahrensschritten 100 - 230 gemäß Fig. 6 (a) und (b). Es bestehen jedoch Unterschiede bei der Steuerung der Geschwindigkeit Vf des vorderen Ventilators. Wie in Fig. 10 gezeigt ist, regelt der Rechner 48 die Geschwindigkeit des vorderen Ventilators anhand der Differenz zwischen der eingestellten Temperatur T _f im Vordersitzbereich und der tatsächlichen Temperatur T._f im Vordersitzbereich (Schritte 440 - 480). Das heißt, wenn |τ _f - T.J kleiner oder gleich einer vorgegebenen Konstanten G1 ist, wird die Geschwindigkeit des vorderen Ventilators auf den Wert Lo eingestellt (Schritte 440,450). Wenn |τ__£ - T_±f| zwischen G1 und einer weiteren Konstanten H1 liegt, wird die Ventilatorgeschwindigkeit auf den Wert Lo + kf (T__f - T_if) eingestellt (Schritte 460,470). Wenn |T _f - T_if| größer als H1 ist, wird die Ventilatorgeschwindigkeit auf Hi eingestellt (Schritt 480). Das heißt, im Zwischenbereich zwischen dem Langsam-Zustand und dem Schnell-Zustand wird die Geschwindigkeit des Ventilators durch die folgende Formel gegeben:

Vf = Lo + kf (T__f - T_if) ...(6).

Bei dem beschriebenen Äusführungsbeispiel wurde davon ausgegangen, daß nur bei der Bestimmung der Temperatur T der durch die hintere Klimatisierungseinheit abgegebenen Luft die Arbeitsweise der vorderen Klimatisierungseinheit berücksichtigt wurde. Dem liegt die Annahme zugrunde, daß die vordere Klimatisierungseinheit eine wesentlich größere Kapazität als die hintere Klimatisierungseinheit aufweist. Wenn jedoch die hintere Klimatisierungseinheit eine höhere

TER MEER - MÜLLER ■ STEINMEISTER NJSSfin; MOtQr "go. ', Ltd:! ''.

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Kapazität als die vordere Klimatisierungseinheit aufweist, so kann abweichend von dem beschriebenen Ausführungsbeispiel lediglich bei der Steuerung der vorderen Klimatisierungseinheit die Arbeitsweise der hinteren Einheit berücksichtigt werden. Falls die vorderen und hinteren Klimatisierungseinheiten annähernd die gleiche Kapazität oder Leistungsfähigkeit aufweisen, so können auch beide Klimatisierungseinheiten in wechselseitiger Abhängigkeit gesteuert werden.

Während ferner bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel davon ausgegangen wurde, daß für den vorderen und den hinteren Sitzbereich getrennte Sensoren zur Abtastung der Temperatur vorgesehen ist, und daß die durch den vorderen Sensor abgetastete Temperatur als repräsentativ für die Temperatur im gesamten Fahrgastraum angesehen wird, kann in einer anderen Ausführungsform der Erfindung auch lediglich ein einziger Temperatursensor verwendet werden.

Claims

333980: TER MEER-MULLER-STEINMEISTER PATENTANWÄLTE — EUROPEAN PATENT ATTORNEYS Dipl.-Chem. Dr. N. tar Meer Dipl.-Ing. H. Steinmeister Dipl.-Ing. F. E. Müller · Artur.Ladebeck.strasse Triftstrasse 4, Artur-LadeDeck-fatraose D-8OOO MÜNCHEN 22 D-48OO BIELEFELD 1 WG83140/151(2) St/la NISSAN MOTOR COMPANY, LTD. No. 2, Takara-cho, Kanagawa-ku, Yokohama-shi, Kanagawa-ken, Japan VERFAHREN UND VORRICHTUNG ZUR KLIMATISIERUNG VON KRAFTFAHRZEUGEN Priorität: 5. November 1982, Japan, No. 57-193396 (p) PATENTANSPRÜCHE

1.J Verfahren zur Klimatisierung von Kraftfahrzeugen, it dem entweder die Temperatur im Vordersitzbereich oder die Temperatur im Rücksitzbereich des Fahrgastraums regelbar ist, gekennzeichnet durch

TER MEER · MÜLLER ■ STEINMEISTER ^: -Ni-ijsjan !ΜΟ^ΟΙ» £5> _Λ "jitd .

die folgenden Verfahrensschritte:

- Abtasten einer typischen Temperatur T. in dem Fahrgastraum,

- Berechnen eines Temperaturwertes T = C χ (T - T.),

^c OSl

wobei C eine Konstante und T die für den betreffend

Bereich des Fahrgastraums gewünschte Temperatur ist,

- Zuführen von Luft mit der Temperatur T in den betreffenden Bereich des Fahrgastraums.

2. Verfahren zur Klimatisierung von Kraftfahrzeugen, mit dem entweder die Temperatur im Vordersitzbereich oder die Temperatur im Rücksitzbereich des Fahrgastraums regelbar ist, gekennzeichnet durch die folgenden Verfahrensschritte:

- Abtasten der Lufttemperatur T außerhalb des Fahrzeugs,

et

einer typischen Temperatur T. der Luft innerhalb des Fahrzeugs und des Betrages D der in den betreffenden Bereich des Fahrgastraums eingestrahlten Sonnenenergie,

- Berechnen der Temperatur T der in den betreffenden Bereich des Fahrgastraums abzugebenden Luft nach der

Formel T =AxT +BxT +Cx (T -T.) +D, wobei ο s a si

A, B und C Konstanten sind und T die für den betreffenden Bereich des Fahrgastraums gewünschte Temperatur ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Formel zur Berechnung des Wertes T zusätzlich einen Korrekturterm C χ k χ (T - T ,) enthält, wobei k eine Konstante und T ₁ die für den jeweiligen anderen Bereich des Fahrgastraums gewünschte Temperatur ist.

TER MEER - MÜLLER . STEINMEISTER ". : Nissan Hotof Cp.} Ltd.

4. Verfahren zur Klimatisierung von Kraftfahrzeugen mit einer zwei getrennte Klimatisierungseinheiten für den Vordersitzbereich und den Rücksitzbereich des Fahrgastraums aufweisenden Klimaanlage, bei dem die Temperaturen im Vordersitzbereich und im Rücksitzbereich unabhängig voneinander regelbar sind, g e k e η nz-eichnet durch die folgenden Verfahrensschritte:

(a) Abtasten einer typischen Ist-Temperatur T. innerhalb des Fahrgastraums,

(b) Berechnen einer Temperatur T = C χ (T - T.) , wobei C eine Konstante und T die im Vordersitzbereich oder im Rücksitzbereich des Fahrgastraums gewünschte Temperatur ist,

(c) Berechnen des Öffnungsgrades P einer Luft-Mischklappe der Klimatisierungseinheit für den Vordersitzbereich oder den Rücksitzbereich, welcher Öffnungsgrad die zur Erzeugung von Luft mit der Temperatur T erforderlichen Mischungsanteile von Warmluft und Kaltluft festlegt,

(d) Messen des augenblicklichen Öffnungsgrades F der

elm

Mischklappe,
25

(e) Prüfen, ob |p - F < einer Konstanten H ist,

¹ am am¹ =

(f) Betätigen der Mischklappe entsprechend dem in Schritt (e) erhaltenen Ergebnis,

(g) Prüfen, ob P < einer Konstanten Xc ist,

am =

(h) Einstellen der Betriebsart, in der die Luftzufuhr in den Fahrgastraum über die Klimatisierungseinheit er-

TER MEER -MÜLLER · STEINMEISTER : : flissan MOtöi Co. r Ltd.

erfolgt, entsprechend dem in Schritt (g) erhaltenen Ergebnis,

(i) Prüfen, ob eine vorgegebene Beziehung zwischen der abgetasteten Temperatur T. und der in dem betreffenden Bereich des Fahrgastraums gewünschten Temperatur besteht oder nicht,

(j) Regeln der Geschwindigkeit eines zur Zufuhr der gemischten Warm- und Kaltluft in den Fahrgastraum dienenden Ventilators der Klimatisierungseinheit entsprechend dem in Schritt (i) erhaltenen Ergebnis.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch g e k e η n-

zeichnet, daß die Lufttemperatur T außerhalb des Fahrzeugs und der Betrag D der auf den Fahrgastraum auftreffenden Sonnenenergie abgetastet werden und daß zu dem Wert T zusätzlich einer der Terme AxT , BxT , D,

O S el

-Cxkx(T -T₁) addiert wird, wobei A, B, C und k Konstanten sind und T ₁ die in dem jeweiligen anderen Bereich des Fahrgastraums gewünschte Temperatur ist.

6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß in Schritt (f) der augenblickliche Öffnungsgrad der Mischklappe beibehalten wird, wenn

l^Pam - ^Faml % ^{H ist}«

7. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich abgetastet wird, ob der Wert P - F > 0 ist, falls der Betrag dieses Wertes größer als H ist, und daß in Schritt (f) die Mischklappe im Sinne einer Erhöhung des Warmluftanteils betätigt wird, wenn für P - F einer positiver Wert festgestellt wurde.

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TER MEER -MÜLLER ■ STEINMEISTER ; NdLssSän MbtOC C®„.„," "

8. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich abgetastet wird, ob

der Wert P - F ^aIs 0 ist, falls der Betrag dieses am am

Wertes>als H ist, und daß in Schritt (f) die Mischklappe im Sinne einer Erhöhung des Kaltluftanteils betätigt wird, wenn für P _ - F ein negativer Wert fest-

am am

gestellt wurde.

9. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch g e k e η nzeichnet, daß die in Schritt (h) einstellbaren Betriebsarten eine Betriebsart "LÜFTUNG" umfassen, in der das Warm-ZKaltluftgemisch über eine verhältnismäßig hoch angeordnete Lüfterklappe in den betreffenden Bereich des Fahrgastraums eingeleitet wird, während eine verhältnismäßig niedrig angeordnete Bodenklappe geschlossen gehalten wird.

10. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die in Schritt (h) einstellbaren Betriebsarten eine Betriebsart "NEUTRAL" umfassen, in der die Einleitung der Luft in den betreffenden Bereich des Fahrgastraums sowohl über die verhältnismäßig hoch angeordnete Lüfterklappe als auch über die verhältnismäßig niedrig angeordnete Bodenklappe erfolgt.

11. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die in Schritt (h) einstellbaren Betriebsarten eine Betriebsart "HEIZUNG" umfassen, in der die Einleitung des Warm-/Kaltluftgemisches in den betreffenden Bereich des Fahrgastraums über die verhältnismäßig niedrig angeordnete Bodenklappe erfolgt, während die verhältnismäßig hoch angeordnete Lüfterklappe geschlossen gehalten wird.

TER MEER · MÜLLER ■ STEINMEISTER Ejg_sari

12. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die vorgegebene Beziehung zwischen der abgetasteten Temperatur und der gewünschten Temperatur gegeben ist durch die Ungleichung

JT - T. + k2 (T _ - T )| < G2, ¹ sr χ sf sr ' = '

wobei T die gewünschte Temperatur im Rücksitzbereich,

S3T

T. die abgetastete Temperatur im Vordersitzbereich und T _f die gewünschte Temperatur im Vordersitzbereich bezeichnet und k2 und G2 Konstanten sind.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilator mit einer vorgegebenen Geschwindigkeit angetrieben wird, wenn die vorgegebene Beziehung besteht.

14. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Fall, daß die Beziehung |t - T.- + k2 (T , - T )| < G2 nicht gilt, abgetastet

Si .LH SX SxT I *■·

wird, ob der Wert IT ,. -T. + k2 (T - - T )| kleiner oder

¹ Si X Si S-L 1

gleich einer Konstanten H2 ist, die größer als G2 ist.

15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch g e k e η η-zeichnet, daß in dem Fall, daß IT₃₃. - T_±f + k2

(T - - T )l < H2 ist, der Ventilator mit einer durch den folgenden Ausdruck angegebenen Geschwindigkeit angetrieben wird:

Lo ₊ kf |T_sr - T_{1 +} k2 (T_sf - T_ar)|

wobei Lo ein erster vorgegebener Wert und kf eine Konstante ist.

16. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilator mit einer zweiten

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vorgegebenen Geschwindigkeit angetrieben wird, wenn Kr - ^Tif ^{+ k2 (T}sf * V|^{>H2 ist}·

17. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die vorgegebene Beziehung zwischen der abgetasten Temperatur und der gewünschten Temperatur gegeben ist durch die Ungleichung:

|T_sf - TJ _§G1,

wobei T _f die gewünschte Temperatur im Vordersitzbereich und G1 eine Konstante ist.

18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch g e k e η nzeichnet, daß der Ventilator mit einer ersten vorgegebenen Geschwindigkeit angetrieben wird, wenn die Beziehung IT ~ - T.| <?G1 gilt.

19. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch g e k e η n-

zeichnet, daß in dem Fall, daß |T _f - T.| größer als aber kleiner oder gleich einer größeren Konstanten H1 ist, der Ventilator mit einer Geschwindigkeit angetrieben wird, die durch den Ausdruck Lo + Kf (T _f - T.) gegeben ist, wobei Lo und kf Konstanten sind.

20. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilator mit einer konstanten Geschwindigkeit angetrieben wird, wenn der Wert |T - - T. J größer als eine Konstante H1 ist, die ihrerseits größer als die Konstante G1 ist.

21. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die folgenden zusätzlichen Verfahrensschritte:

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- Einstellen des Temperaturwertes T entsprechend einer Differenz zwischen den gewünschten Temperaturen im Vordersitzbereich und im Rücksitzbereich,

- Zuführen von Luft mit der in dieser Weise eingestellten Temperatur in den jeweiligen anderen Bereich des Fahrgastraums.

22. Verfahren nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch die folgenden zusätzlichen Verfahrensschritte:

(k) Einstellen der Temperatur T entsprechend einer Differenz zwischen den in den beiden Bereichen des Fahrgastraums gewünschten Temperaturen und 15

(1) Wiederholen der Schritte (c) bis einschließlich (j) für den jeweiligen anderen Bereich des Fahrgastraums.

23. Klimaanlage zur Durchführung des Verfahrens nach

einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch

- wenigstens einen Sensor (16r,16f) zur Abtastung der typischen Temperatur T₁ in dem Fahrgastraum,

- einen Rechner (48) zur Berechnung der Temperatur T und

- eine erste Klimatisierungseinheit (14f,14r) zur Zufuhr von Luft mit der Temperatur T entweder in den Vordersitz- oder den Rücksitz-Bereich des Fahrgastraums.

24. Klimaanlage nach Anspruch 23, gekennzeichnet durch Sensoren (52) zum Abtasten der Lufttemperatur außerhalb des Fahrzeugs und/oder der auf den Fahr-

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Nissan Mp.tOX' CdL , Ltd j ^:- ^:

gastraum auftreffenen Sonnenenergie D und durch .Wähleinrichtungen (18r,18f) zum Einstellen der gewünschten Temperaturen im Vordersitzbereich und im Rücksitzbereich des Fahrgastraums.
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25. Klimaanlage zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 4 bis 22, mit je einer Klimatisierungseinheit für den Vordersitzbereich und den Rücksitzbereich des Fahrgastraums/ welche Klimatisierungseinheiten jeweils eine Mischklappe zum Einstellen des Verhältnisses von Warmluft und Kaltluft in der dem Fahrgastraum zugeführten Luft umfassen, gekennzeichnet durch

(a) Sensoren (16r,16f) zum Abtasten der Ist-Temperaturen der Luft im Vordersitzbereich und im Rücksitzbereich,

(b) einen Rechner (48) zum Berechnen der Temperatur T_Q für wenigstens eine Klimatisierungseinheit und des Öffnungsgrades P_=m der Mischklappe (3Or,3Of) wenigstens einer der Klimatisierungseinheiten, zur Auswertung der Differenz zwischen Soll-Öffnungsgrad Ρ_Ώττι und Ist-Öff-

elin

nungsgrad F und zum Prüfen der Beziehung zwischen den am

gewünschten Temperaturen für den Vordersitzbereich und den Rücksitzbereich und der abgetasteten Temperatur

(c) wenigstens ein durch den Rechner (48) gesteuertes Stellglied (32f,32r) zum Betätigen der Mischklappe wenigstens einer der Klimatisierungseinheiten,

(d) Einrichtungen (40f,40r;42f,42r;44f,44r;46f,46r) zur Steuerung der Luftzufuhr entsprechend Befehlen des. Rechners (48) und

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(e) wenigstens einen durch den Rechner (48) gesteuerten Antrieb für einen Ventilator (2Of,2Or) der Klimatisierungseinheit (14f,14r).

26. Klimaanlage nach Anspruch 25, gekennzeichnet durch Sensoren (52) zur Abtastung der Lufttemperatur T außerhalb des Fahrzeugs und der auf den Fahrgast-

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raum auftreffenden Sonnenenergie D und durch Wähleinrichtungen (18f,18r) zum Einstellen der gewünschten Temperaturen im Vordersitzbereich und im Rücksitzbereich des Fahrgastraums.

27. Klimaanlage nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Klimatisierungseinheiten (14f,14r) eine im oberen Bereich in den Fahrgastraum mündende Lüfterklappe (4Of,4Or) und eine im unteren Bereich in den Fahrgastraum mündende Bodenklappe (44f,44r) umfaßt.

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