DE3424366A1 - Anordnung zur regelung der temperatur in einem nutzfahrzeug-fahrerhaus - Google Patents

Anordnung zur regelung der temperatur in einem nutzfahrzeug-fahrerhaus

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Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Regelung der Temperatur in einem Fahrerhaus eines Nutzfahrzeugesf insbesondere eines Lastkraftwagens, für den Fahr- und den Standbetrieb gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.
Aus ATZ 85 (1983)» Nr, 9 ist eine Anordnung zur Temperaturregelung der vorgenannten Art bekannt, bei der mit Hilfe elektronischer Mittel das Beizungs- sowie das Lüftungssystem von Lastkraftwagen automatisch temperaturgeregelt wird. Die Realisierung erfolgt mittels Sollwertgeber zur Einstellung der gewünschten Fahrerhaustemperatur, wobei Außen-, Atistritts- und Innenraumfühler zur Messung der vorhandenen Ist-Temperaturen vorgesehen sinda Eine Zentralelektronik verarbeitet die vorgegebenen «ad gemessenen Kennwerte, und es sind elektromagnetische Taktventile zur automatischen Steuerung des ¥asserdurchlaufflusses durch den Heizungswärmetauscher und durch das Standheizgerät des Fahrzeugs vorgesehen. Im Ergebnis werden die eingestellten Raumtemperaturen zur Anpassung on das menschliche Behagliehkeitsempfinden ge nach Jahreszeit (Außentemperatur) gemäß eingespeicherter Sollwdrt-Kennlinie von der Elektronik selbsttätig variiert» M© Kennlinie weist einen geradlinigen Verlauf mit einer vergegebenen Steigung auf und regelt bei tiefen Außenl«£t» temperaturen ohne Änderung des Sollwertes ein© etwas höhere Innenraumtemperatur ein als b@i höheren AuBenlufttemperaturen. Damit wird in einem Fernfahrerhaus mit großem Aktionsradius durch die bei wechseloden Außentemperaturen unterschiedlichen Wärmestrahlungsverhältnisse ein standiges Nachregeln (z.B. bei Fahrt über die Alpea aach dem Sudan) entbehrlich. Das bekannte System macht zwar manuell© Eingriffe des Fahrers weitgehend überflüssig, eignet sich jedoch ausschließlich für eine automatische Temperaturregelung von Heizungs- und Lüftungssystemen von Lastkraftwagen, nicht für Klimaanlagen (Air Condition-System®)«, Damit bewirkt die bekannte Anlage keine ausreichend© Behaglichkeit für die Fahrzeuginsassen und kennzeichnet sich
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im übrigen durch einen erheblichen Regelungsaufwand.
Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer Anordnung zur Regelung der Temperatur in einem Nutefahrzeug-Fahrerhaus der eingangs genannten Art, die besonders einfach aufgebaut ist und im Betrieb zuverlässig und weitgehend automatisch die Innentemperatur eines Fahrerhauses in einer Weise regelt, daß ein großes menschliches Behaglichkeitsempfinden in einem großen Außenluft-Tenrperaturintervall gewährleistet ist, das von weit unterhalb des Gefrierpunkts bis weit oberhalb des Gefrierpunkts reicht, also alle auftretenden Betriebsfälle umfaßt.
Gelöst wird die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Mittel mit vorteilhaften Ausführungsformen gemäß den Unteransprüchen.
Durch die Erfindung wird mithin über den gesamten Außentemperaturbereich als Sollwert-Kennlinie eine sogenannte "Badewannen"-Charakteristik gewählt, die in etwa einem ρarabeiförmigen Kurvenverlauf angenähert ist. Bei einer Außentemperatur von ca. 15°C erreicht die Parabel ihr Min:i· mum von ca. 230C Innentemperatur. Bei Außentemperaturen über oder unter 15 C liegen die Innentemperaturen über 230C (z.B. bei -300C außen + 270C innen; bei +500C außen + 280C innen). Da eine parabelförmige Regelkurve entsprechend einem optimalen menschlichen Behaglichkeitsempfinden komplizierte elektronische Schaltungselemente erforderlich machen würde, sieht die Erfindung lineare Sollwertkennlinien· abschnitte vor, die ih ihrer Gesamtheit die vorgenannte "Badewannen"-Charakteristik ergeben. Im unteren Bereich von Außentemperaturen unterhalb etwa 100C hat die Sollwertkennlinie eine negative Steigung und im oberen Bereich von Außentemperaturen oberhalb etwa 200C eine positive Steigung. Letztgenannter Sollwertkennlinienabschnitt entspricht gerade dem Gegenteil eines Kennlinienverlaufs nach dem eingangs zi-
tierten Stand der Technik: Bei hohen Außentemperaturen (beispielsweise in südlichen Ländern) wird auch eine höhere Innenraumtemperatur eingeregelt, so daß der Fahrer in der Kabine kein Kälte empfinden bekommt, beispielsweise dann,, wenn er in das Fahrerhaus einsteigt· Der Vorgang ist in etwa zu vergleichen mit dem Betreten eines kliaiageregelten gekühlten Innenraums, wenn im Freien größere Hitze herrscht» In letztgenanntem Fall ist die Gefahr einer Erkältung groß, wenn nämlich größere Temperaturunterschiede auf den Körper einwirken. Da bei höheren Außentemperaturen auch vergleichsweise große Innentemperaturen eingeregelt werden, arbeitet die Klimaanlage mit einem günstigen Energiebedarf« Wesensmerkmal der Erfindung ist ferner die Ausbildung eines einzigen zusammenhängen Regelkreises für die Motorheizraag9 die Klimaanlage sowie zusätzlich noch die vorhandene Zusatzheizung, so daß der Aufbau weiter vereinfacht und die Regelanordnung automatisiert wird. Nach dem Stand der Technik nüssen Motorheizung, Zusatzheizung und gegebenenfalls ©ine vorhandene Klimaanlage des Fahrzeugs manuell aktiviert werden, bevor der Regelbetrieb beginnt.
Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung der Erfiaetaag sieht vor, wenn im unteren Bereich der SollwertkeaBlisie nur die Heizanlage und im oberen Bereich nur die HisaaBlage sowie im dazwischenliegenden mittleren linearen B©r©ieM "beide Anlagen als Regler in den Regelkreis geschaltet siadc Vorteilhaft wird also im Linearbereich des Sollwert-Keaaliaionabschnitts zwischen 10 und 200O sowohl durch die Heizanlage geheizt als auch durch die Klimaanlage gekühlt, was aa sich konträr ist. Durch diese erfindungsgemäße Maßaahme wird eine Trocknung der Luft erreicht, wodurch das Beschlages der Pahrerhausfensterscheiben vermieden wird. Die Steuerung der Heizanlage erfolgt über ein getaktetes Wasserventil, das im Vorlauf des Wasserkreislaufes der Heizung eingebaut ist, um eventuell beim Schließen auftretende Druckspitzen im Motorblock aufzufangen. Die Klimaanlage wird durch eia Signal an die Kompressorkupplung zu- oder abgeschaltet«,
Eine andere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß die Sollwert-Kennlinie von Hand in Richtung der Außentemperatur-Achse verschiebbar ist, und zwar vorteilhaft bis zu maximal -^0C Innenraumtemperaturveränderung. Ein derart weit gespreizter Regelbereich gibt dem Fahrer die Möglichkeit, das bei Sonneneinstrahlung entstehende Gefühl der Überhitzung im Fahrerhaus besser zu regeln.
In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß bei Standheizbetrieb (Schlafstellung) die Sollwertkennlinie automatisch um ca· 1O0C in Richtung der Außentemperatur-Achse nach unten verschoben wird, um ein niedrigeres Innenraumtemperaturaiveau einzuregeln. Dadurch ergibt sich insbesondere nachts beim Schlafen der Fahrzeuginsassen sowie allgemein in den Ruhephasen am Tag »eine bessere Behaglichkeit bei geringem Kraftstoffverbrauch.
Es ist zweckmäßig, einen Luftfeuchtefühler im Fahrerhausinn enraum als zusätzlichen Parameter zur Regelung anzuordnen. Über den Feuchtigkeitsfühler wird insbesondere der Frischluft/Umluft-Anteil selbsttätig reguliert. Als besonderer Vorteil einer derartigen Anordnung ergibt sich, daß die Luftfeuchte besonders genau geregelt und somit die Heizleistung und Kälteleistung sowie auch das Behaglichkeitsgefühl der Fahrzeuginsasses optimiert werden kann.
Jeweils beim Start des Motors kann vorteilhafterweise automatisch sofort die Zusatzheizung aktiviert und damit auch der Motor schneller auf Betriebstemperatur gebracht werden. Dadurch wird in vorteilhafter Weise der vorgegebene Sollwert der Fahrerhaus-Innenraumtemperatur in der Heizbetriebsphase schneller erreicht. Gleichzeitig wird der Verschleiß der Motorteile durch Kaltstarteinflüsse vermindert.
Die Einschaltung der automatischen Regelung des vorgegebenen Sollwerts der Fahrerhaus-Innenraumtemperatur erfolgt zweckmäßigerweise selbsttätig bei Betätigung des Fahrzeug-Be-
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triebsschalters. Dadurch werden Fahrer bzw. Beifahrer durch Betätigung des Regelablaufs nicht belastet. Lediglich die über die Stufe 1 hinausgehende (n) Gebläsestufe (n) müssen 3*e nach persönlichen Bedürfnissen selbst bestimmt und eingestellt werden. Die Gebläseregelung ist zweckmäßigerweise außentemperaturgesteuert. Dadurch,daß die Gebläseregulierung außentemperaturgesteuert wird, erfolgt die erforderliche Erhöhung des Luftdurchsatzes bei "Klima" gegenüber "Heizen" unter Beibehaltung derselben Gebläsestufe. Es wird also mindestens eine Gebläsestufe eingespart.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert; es zeigen:
Fig. 1 die Sollwert-Kennlinie der Anordnung zur Regelung der Temperatur in einem Kutzfahrzeug-Fahrerhaus, wobei auf der Abszisse die Außentemperatur und auf der Ordinate die Fahrerhausinn en temperatur aufgetragen ist, und
Fig. 2 eine schematische Darstellung eines überlappenden Betriebsbereichs von Heiz- und Klimaanlage.
Die physiologischen undthermodynamischen Anforderungen an ein automatisches Temperaturregelsystem in Fahrzeugen sind in der Literatur ausführlich beschrieben und hinreichend bekannt. Grundsätzlich ist festzustellen, daß es die Aufgabe jedes diesbezüglichen Regelsystems ist, bei allen im Fahrbetrieb vorkommenden Betriebszuständen solche klimatischen Verhältnisse im Innenraum einzustellen und zu regeln, deren Kennwerte sich innerhalb der Behaglichkeitsgrenzen bewegen.
Bei Lastkraftwagen mit Schlafkabine muß der Bereich der Fahrerhaus-Temperaturregelung zusätzlich auf die Stammbetriebsphase ausgeweitet werden, da auch bei Motorstillstand (z.B. beim Übernachten) ein angenehmes, vorgewähltes Temperaturniveau vorausgesetzt wird. - 8 -
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Die in der Zeichnung nicht veranschaulichte und für die Erfindung nicht weiter interessierende Gesamtanlage eines Heizungs- und Klimaanlagesystems "bestehend aus Motorheizung, Zusatzheizung im Heizwasserkreislauf mit Kraftstoffvorheizung und Klimaanlage umfaßt einen einzigen zusammenhängenden Regelkreis für die vorgenannten Geräte, die als Regler in den Regelkreis geschaltet sind.
Im Regelkreis ist ferner eine außentemperaturgesteuerte Gebläseregelung integriert.
Im Fahrerhausinnenraum befindet sich im Bedienungsteil der Heizung neben oder unter der Vorwahluhr für die Zusatzheizung in einer für einen Kippschalter vorgesehenen Ausstanzung ein Innenraumteinperaturfühler, welcher im Betrieb die Istwerte der einzuregelnden Temperatur liefert.
Um die Außentemperatur zu messen, ist ein Außentemperaturfühler am Prischlufteintritt der Heizung montiert.
Die Klimaanlage (Verdampfer) umfaßt einen an sich bekannten Ver dampf er temperatur fühl er, der von vorn durch die Frischluftöffnung in den Verdampfer geschoben ist.
Als weiterer Temperaturfühler des Regelsystems ist ein Blastemperaturfühler vorgesehen, der als Sensor im Raum zwischen den Gebläsen angebracht ist.
Sämtliche vorgenannten Temperaturfühler im bzw. am Heizgerät/Klimaanlage sind im Hinblick auf einen leichten Ausbau bei Fühlerschäden in einer Weise verkabelt, daß eine Trennstelle vorgesehen ist.
Die Anordnung zur Regelung der Temperatur im Fahrerhaus umfaßt ferner einen von der Außentemperatur gemäß einer vorgegebenen Sollwert-Kennlinie gesteuerten Sollwertsteller für die Innentemperatur, wobei im (einzigen) Regelkreis
des Systems die Innentemperatur auf den jeweils eingestellten Sollwert geregelt wird. Die Sollwert-Kennlinie 1 gemäß Fig. 1 besitzt einen wannenförmigen Verlauf mit drei linearen Sollwert-Kennlinienabschnitten. Im unteren Bereich von Außentemperaturen unterhalb etwa 100C hat der Kennlinienabschnitt eine negative Steigung dergestalt, daß bei einer Außentemperatur von ca. -3O0C eine Fahrerhausinnentemperatur von ca. 270C und bei einer Außentemperatur von +1O0C eine Innentemperatur von ca. 23°C gegeben ist.
Im oberen Bereich von Außentemperaturen oberhalb etwa 200C schließt sich ein linearer Sollwert-Kennlinienabschnitt iuit positiver Steigung in einer Weise an, daß bei ca. 200C Außentemperatur eine Inn en temperatur von ca. 23°C und bei einer Außentemperatur von ca. 50° C eine Fahrerhäus-Innentemperatur von ca. 270C gegeben ist.
Beide vorgenannten linearen Sollwert-Kennlinienabschnitte sind zwischen 100C und 200C Außentemperatur durch einen linearen mittleren Sollwert-Kennlinienabschnitt verbunden, der parallel zur Außentemperatur-Achse (Abszisse) verläuft.
Dm das Regelfeld der Temperaturkurve zu erhöhen, kann der Fahrer oder Beifahrer individuell nach seinen Wünschen die vorgenannte Badewannen-Regelcharakteristik gemäß Fig. 1 nach oben und unten um maximal ^70C manuell verstellen, so daß auf einfache Weise eine individuelle Behaglichkeitsstufe eingestellt werden kann. Dadurch wird dem Fahrer bsw. Beifahrer die Möglichkeit gegeben, das bei Sonneneinstrahlung entstehende Gefühl der Überhitzung im Fahrerhaus besser regeln zu können.
Bei einem Standheizbetrieb kann die vorgenannte Badewannen-Regelcharakteristik automatisch aus der (in ausgezogener Linie veranschaulichten) Normallage um ca. ^1O0C nach unten abgesenkt werden. Dies ergibt insbesondere nachts beim Schlafen der Fahrzeuginsasses sowie allgemein in deren
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Ruhephasen eine bessere Behaglichkeit bei geringem Kraftstoffverbrauch der Zusatzheizung.
In Fig. 2 ist eine vorteilhafte Betriebsart einer Heizunge- und einer Klimaanlage schematisch dargestellt. Der Heizbetrieb der Heizanlage des Regelsystems wird bis zu ca. 2O0C durchgeführt, während ab ca. 10 C bereits die Klimaanlage des Regelsystems gefahren wird, so daß in einem überlappenden Temperaturbereich zwischen 1O0C und 200C sowohl Heizung als auch Klimaanlage gemeinsam betrieben sind. Damit wird eine Trocknung der Luft und mithin eine Luftfeuchte im behaglichen Bereich erreicht und gleichzeitig das Beschlagen der Pahrerhausfensterscheiben vermieden. Die Steuerung der Heizung erfolgt über ein oder mehrere getaktete Wasserventile bzw. über einen kontinuierlichen Mengenteiler, welches bzw. welche im Vorlauf des Wasserkreislaufs der Heizung eingebaut ist bzw. sind, um eventuell beim Schließen auftretende Druckspitzen im Motorblock aufzufangen und eine stetig gleichbleibende Heizmediumumlaufmenge zu gewährleisten. Die Klimaanlage wird durch ein Signal an die Kompressorkupplung zu- oder abgeschaltet.

Claims (9)

IM Io/8 ESP So/Hk/Ar 2424366 Anordnung zur Regelung der Temperatur in einem Nutzfahrzeug-Fahrerhaus Patentansprüche
1. Anordnung zur Regelung der Temperatur in einem Fahrerhaus eines Nutzfahrzeuges, insbesondere Lastkraftwagen, für den Fahr- und Standbetrieb, mit einem von der Außentemperatur gemäß einer vorgegebenen Sollwert-Kennlinie (1) gesteuerten Sollwertsteller für die Innentemperatur und mit einem auf Heiz- und Kühleinrichtungen des Fahrzeugs einwirkenden Regelkreis zum Regeln der Innentemperatur auf den jeweils eingestellten Sollwert, dadurch gekennzeichnet, daß ein einziger Regelkreis für die Motorheizung, Klimaanlage sowie eine Zusatzheizung im Heizwasserkreislauf vorgesehen ist, welcher zusätzlich den Kraftstoff vorheizt.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sollwert-Kennlinie (1) einen wannenförmigen Verlauf hat mit negativer Steigung im unteren Bereich von Außentemperaturen unterhalb etwa 10 C und positiver Steigung im oberen Bereich von Außentemperatur oberhalb etwa 200C.
3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß im unteren Bereich nur die Heizanlage und in oberen Bereich nur die Klimaanlage und im dazwischenliegenden mittleren Bereich beide Anlagen als Regler in den Regelkreis geschaltet sind.
4. Anordnung nach Anspruch 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß die Sollwert-Kennlinie 1 von Hand in Richtung der Außentemperatur-Achse verschiebbar ist*.
5. Anordnung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine außentemperaturgesteuerte Geblasereglung im Regelkreis integriert ist.
6. Anordnung nach Anspruch 1 bis 5i dadurch gekennzeichnet, daß im Fahrerhausinnenraum ein Luftfeuchtefühler als zusätzlicher Parameter zur Temperaturregelung vorgesehen ist.
7. Anordnung nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß beim Starten des Motors selbsttätig die Zusatzheizung aktiviert wird.
8. Anordnung nach Anspruch 1 bis 7» dadurch gekennzeichnet, daß das Temperaturregelsystem bei Betätigung des Fahrzeug-Betriebsschalters selbsttätig aktiviert wird.
9. Anordnung nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß bei Standheizbetrieb die Sollwert-Kennlinie (1)automatisch um ca. 1O0C in Richtung der Außentemperatur-Achse nach unten verschoben wird.
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