DE3634908A1 - Regeleinrichtung eines mehrkanaligen heizungssystems fuer ein fahrzeug - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Regeleinrichtung eines mehrkanaligen Heizungssystems für ein Fahrzeug nach dem Ober­ begriff des Patentanspruchs 1.

Zweikanalige Heizungssysteme zur individuellen Regelung der Luftaustrittstemperatur auf Fahrer- und Beifahrerseite in Kraftfahrzeugen sind allgemein bekannt. Eine derartige Re­ gelung wird durch einen zweigeteilten Wasser-Luft-Wärme­ tauscher erreicht, bei welchem unterschiedliche Wasserdurch­ flüsse und damit unterschiedliche Luftaustrittstemperaturen durch zwei voneinander unabhängig betätigbare Drosselven­ tile erreicht werden. Die Drosselventile werden während einer festen Taktperiode je nach Wärmeanforderung mehr oder weniger lang geöffnet.

Sind beide Drosselventile gleichzeitig geöffnet, so fließen annähernd gleiche Volumenströme durch beide Teile des Wärme­ tauschers. Schließt bei unterschiedlicher Wärmeanforderung ein Drosselventil früher, so fließt durch den dem noch ge­ öffneten Drosselventil zugeordneten Teil des Wärmetauschers nun etwa die doppelte Wassermenge pro Zeiteinheit, was zu einem erhöhten Wärmeangebot und somit zu einer Steigerung der Luftaustrittstemperatur führt. Diese Steigerung wird mit einer bestimmten Verzögerung über Temperaturfühler wieder ausgeregelt, kann aber unter ungünstigen Voraus­ setzungen zu periodischen Schwankungen der Luftaustritts­ temperaturen führen.

Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung die Regeleinrichtung dahingehend zu verbessern, daß sich die der einen Seite zu­ geordneten Luftaustrittstemperaturen nicht oder nur unwe­ sentlich ändern, wenn eine Veränderung der der anderen Sei­ te zugeordneten Luftaustrittstemperaturen stattfindet und daß dabei periodische Temperaturschwankungen vermieden wer­ den.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 genannten Merkmale gelöst. Bei einem zwei­ kanaligen Heizungssystem, d. h., mit zweigeteiltem Wärme­ tauscher, wird demnach die Öffnungszeit mit einem Faktor 1 multipliziert, wenn beide Drosselventile geöffnet sind. Für das nach Schließen eines Drosselventils noch geöffnete zwei­ te Ventil wird die restliche Öffnungsdauer mit einem Faktor, der etwa bei 0,5 liegen kann, multipliziert und somit der­ art verkürzt, daß es trotz der höheren Wasserdurchlaufge­ schwindigkeit - unter Zugrundelegung der Taktperiode - auf dieser Seite zu keiner spürbaren Erhöhung der Luftaustritts­ temperatur kommt.

Eine Taktperiodendauer von etwa 5 s ist ein Kompromiß, da bei einer längeren Taktperiode,insbesondere bei geringer Wärme­ anforderung, Temperaturschwankungen auftreten und bei einer kürzeren Taktperiode die Lebensdauer der Drosselventile ver­ ringert wird. Infolgedessen ist auch ein wechselweises Tak­ ten der Drosselventile in aufeinander folgenden Taktperio­ den ohne unterschiedliche zeitliche Bewertung der Öffnungs­ dauern der Ventile weniger geeignet, das Problem zu lösen, da dann zwangsläufig eine Öffnungspause von mindestens einer Taktperiode, meistens jedoch mehr, auftritt, die sich in Temperaturschwankungen bemerkbar macht. Eine weitere Auf­ teilung eines Wärmetauschers ist vorstellbar, wenn neben der Unterteilung in Fahrer-/Beifahrerseite beispielsweise eine Unterteilung in vorne/hinten vorgenommen wird.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend an­ hand einer schematischen Zeichnung beschrieben.

In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 einen zweigeteilten Wärmetauscher,

Fig. 2 ein Diagramm der Taktperioden und Öffnungs­ dauern der Drosselventile und

Fig. 3 ein Flußdiagramm für den Regelungsverlauf einer Taktperiode.

In Fig. 1 ist schematisch ein an sich bekannter Wärmetau­ scher 1 dargestellt, der in zwei Teile 2, 3 geteilt ist. Das in seiner Fließrichtung durch Pfeile angedeutete, vom Motor erhitzte Wasser fließt, vom Motor kommend, durch eine Lei­ tung 4 in eine Verteilerkammer 5 und von dort in die beiden Teile 2 und 3 des Wärmetauschers 1. Von den beiden Teilen des Wärmetauschers fließt das abgekühlte Wasser über Lei­ tungen 6 und 7, welche über je ein elektromagnetisches Ven­ til A und B geöffnet bzw. geschlossen werden können, zu einer gemeinsamen Rücklaufleitung 8, welche das Wasser zu­ rück zum Motor leitet. Das Heizungswasser wird von einer nicht dargestellten Wasserpumpe durch den Wärmetauscher ge­ pumpt, zumindest dann, wenn das Heizsystem eingeschaltet und wenigstens eines der beiden Ventile A, B geöffnet ist.

Die Regeleinrichtung für das Heizsystem - von einem Micro­ prozessor gesteuert und infolgedessen digital arbeitend - steuert die beiden Ventile A und B entsprechend der Ein­ stellung des Heizsystems und der Wärmeanforderung in der Weise, daß die Ventile innerhalb von aufeinanderfolgenden Taktperiode T öffnen und entsprechend der Wärmeanforderung nach einer bestimmten Zeit t _A bzw. t _B wieder schließen.

Der Verlauf der Ansteuersignale für die beiden Ventile A und B ist in Fig. 2 dargestellt. Dabei wird davon ausge­ gangen, daß beispielsweise der Wärmetauscherteil 3 mit dem Ventil A der Fahrerseite und der Wärmetauscherteil 2 mit dem Ventil B der Beifahrerseite des Heizsystems zugeordnet ist. Sind beide Ventile A und B gleichlang geöffnet, so strömt - symmetrische Bauweise des Wärmetauschers 1 voraus­ gesetzt - durch jeden der beiden Wärmetauscherteile 2, 3 etwa die gleiche Menge heißen Wassers, so daß die Austritts­ temperaturen der sich am Wärmetauscher erwärmenden Luft auf Fahrer- und Beifahrerseite etwa gleich sein werden. Wird nun beispielsweise auf der Fahrerseite die Einstellung in Richtung auf eine niedrigere Temperatur verändert, so erge­ ben sich Ansteuersignale für die Ventile A und B, deren zeitlicher Verlauf der Darstellung in Fig. 2 entspricht. Innerhalb der Taktperiode T beginnen die Ansteuersignale bei­ der Ventile zum gleichen Zeitpunkt. Das Ventil A ist für die Dauer t _A , das Ventil B für die Dauer t _B geöffnet. Ab dem Zeitpunkt, in welchem das Ventil A schließt, fließt nun der gesamte Warmwasserstrom, der sich vorher auf beide Wärme­ tauscherteile verteilt hatte, mit erhöhter Durchflußgeschwin­ digkeit durch den Wärmetauscherteil 2, so daß sich die Tem­ peratur in diesem über das geforderte Maß hinaus erhöhen wür­ de, wenn das Ventil B über die gesamte Dauer t _B geöffnet bliebe.

Aus diesem Grund wird nun die Dauer t _B -t _A , während der das Ventil B allein geöffnet ist, mit einem Faktor, der kleiner als 1 ist, multipliziert und das Ventil dementsprechend vor Ablauf der Zeit t _B nach der Gesamtzeit t _A +(t _B -t _A )×k vor­ zeitig geschlossen, was in Fig. 2 strichpunktiert darge­ stellt ist. Eine Überhöhung der Luftaustrittstemperatur auf der Beifahrerseite wird auf diese Weise weitgehend vermie­ den.

In Fig. 3 ist ein Flußdiagramm dargestellt, welches einen möglichen Ablauf einer Taktperiode darstellt. Die Bestimmung der Ventilöffnungsdauern und die Steuerung der Ventile kann der das gesamte Heizsystem regelnde Microprozessor übernehmen.

Die Abfrage der Wärmeanforderungen und die Bestimmung der Ventilöffnungszeiten für eine Taktperiode erfolgt am besten während der vorhergehenden Taktperiode. Der Einfachheit hal­ ber wird die Wärmeanforderung mit der Beziehung des zuge­ ordneten Ventils gleichgesetzt: A ... für die Fahrerseite und B ... für die Beifahrerseite.

A = 0, B = 0 bedeutet: keine Wärmeanforderung, Ventil geschlossen.
A B bedeutet: Wärmeanforderung auf der Fahrerseite größer als auf der Beifahrerseite.

Entsprechend dem Ergebnis dieser Abfragen werden die Dauern (in diesem Diagramm mit d _A , d _B bezeichnet) der Ventilöffnungen, wie im Flußdiagramm eingetragen, bestimmt und in der folgen­ den Taktperiode durch entsprechende Ansteuersignale reali­ siert.

Da u. a. der Wärmetauscher und andere Elemente des Heiz­ systems ein nichtlineares Verhalten aufweisen, ist vorge­ sehen, den Faktor K erforderlichenfalls nicht als Konstante, sondern selbst als Funktion von Temperaturen bzw. Temperatur­ differenzen darzustellen. Entsprechende Zusammenhänge können im Microprozessor bzw. in dessen Speicher enthalten sein.

Claims (3)

1. Regeleinrichtung eines mehrkanaligen Heizungssystem für ein Fahrzeug, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit einem für eine unterschiedliche Beheizung unterschiedlicher Ka­ binenbereiche geteilten Wärmetauscher und mit einem jedem Teil-Wärmetauscher zugeordneten Drosselventil, welches je­ weils für eine entsprechend der Wärmeanforderung vorgeb­ bare Dauer einer Taktperiode durch ein Signal der Regelein­ richtung zu öffnen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Regeleinrichtung derart ausgebildet ist, daß die Öffnungsdauer jedes Drosselventils durch Multiplikation mit einem Faktor (k), welcher mindestens von der Zahl der Gleich­ zeitig geöffneten Drosselventile (A, B) abhängig ist, ver­ änderbar ist.

2. Regeleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Faktor (k) von der Kabinentemperatur oder der Luft­ austrittstemperatur des Heizsystems abhängig ist.

3. Regeleinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Faktor von der Differenz zwischen Istwert und Soll­ wert der Kabinen- oder Luftaustrittstemperatur abhängig ist.