DE3639010A1 - Heiz- oder klimaanlage fuer einen fahrzeug-innenraum - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Heiz- oder Klimaanlage für einen Fahrzeug-Innenraum der im Oberbegriff des ersten Anspruchs angegebenen Art.

Bekannt ist eine derartige Anlage beispielsweise aus der EP-A- 13 298, worin eine Regeleinrichtung zum Klimatisieren des Innen­ raums von Kraftfahrzeugen beschrieben ist. Dabei ist eine Fahr­ zeugheizanlage aufgeteilt in einen linken und einen rechten Fahr­ zeugbereich mit jeweils separaten, vom Motorkühlwasser durch­ strömten Wärmetauschern, Meßfühlern für deren Oberflächentempera­ tur, sowie separaten mit einem elektronischen Regler in Verbin­ dung stehenden Magnetventilen zur Steuerung des Kühlwasserstromes durch die Wärmetauscher. Unter Berücksichtigung der von einem Meßfühler ermittelten Innenraumtemperatur soll auf diese Weise in den beiden Fahrzeug-Innenraumhälften jeweils eine mittels eines separaten Sollwertgebers einstellbare Temperatur erzeugt werden.

Diese Anordnung ist jedoch äußerst aufwendig, insbesondere da eine 100%ige Trennung zweier raummäßig voneinander nicht getrennten Innenraumhälften nie möglich ist, wie man auch aus der Anordnung nur eines einzigen Innenraum-Temperaturfühlers ersehen kann.

Deshalb besteht keine Notwendigkeit für zwei der äußerst aufwen­ digen und auch störanfälligen Magnetventile.

Aus diesem Grunde zeigt die gattungsbildende DE-OS 32 31 010 eine andere Einrichtung zur Regelung des durch den Heizkörper einer Heiz- und/oder Klimaanlage eines Kraftfahrzeuges strömenden Wärmeträgers. Dabei ist ebenfalls ein Regler vorgesehen, welcher über ein einziges Taktventil die Durchflußmenge des Kühlwasser­ stromes durch die parallelgeschalteten Wärmetauscher steuert. Weitere Eingangsgrößen für diesen Regler sind die Positionen der den beiden Fahrzeughälften zugeordneten Sollwertgeber, die Ober­ flächentemperatur der beiden Wärmetauscher, sowie ein Innenraum- Temperaturwert. Dabei sind die Sollwertgeber jeweils mechanisch mit einer Drossel gekoppelt, welche in dem den jeweils zugehörigen Wärmetauscher durchströmenden Kühlwasserkreislauf eingebaut ist.

Auch diese Lösung ist noch sehr aufwendig, da der Regler fünf verschiedene Eingangsgrößen verarbeiten muß. Durch die zusätz­ liche mechanische Einflußnahme auf die die beiden Wärmetauscher durchströmende Kühlwassermenge kann es, da diese Menge naturgemäß auch die Oberflächentemperatur der Wärmetauscher beeinflußt, zu Rückkopplungen im Regelkreis kommen, was ein äußerst instabiles Regelverhalten verursacht.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Heiz- oder Klimaanlage für einen Fahrzeug-Innenraum mit mindestens zwei mit Sollwert­ gebern versehenen Wärmetauschern derart zu gestalten, daß auf einfache Weise ein stabiles Regelverhalten erzeugt wird.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des ersten Anspruchs gelöst.

Dem Regler werden als Eingangsgrößen nunmehr Werte aus einem bevorzugten Bereich zugeführt, wodurch ein instabiles Regel­ verhalten praktisch ausgeschlossen ist. Als bevorzugter Bereich wird in einem Kraftfahrzeug beispielsweise derjenige des Fahrzeug­ führers gewählt, für den bzw. die nicht bevorzugten Bereich(e) - beispielsweise Beifahrerseite oder Fondraum - ist die Sollwert­ vorgabe quasi als Differenz zum Wert des bevorzugten Bereiches vollkommen ausreichend. Es ist nicht erforderlich, die Temperatur des beispielsweise Beifahrerraumes ebenfalls elektronisch zu regeln; vielmehr ist es zur Erzielung eines optimalen Regelver­ haltens vollkommen ausreichend, die Wunschtemperatur auf der Beifahrerseite um einen gewissen Betrag wärmer oder kälter als die der Fahrerseite einstellen zu können. Dazu können in den Zu- oder Ableitungen der jeweiligen zu steuernden Wärmetauscher als Drosselventile ausgebildete Steuerelemente vorgesehen sein, welche jeweils beispielsweise direkt mechanisch mit den zugehörigen Soll­ wertgebern gekoppelt sind. In erster Linie werden dadurch niedri­ gere Temperaturen als im bevorzugten geregelten Wärmetauscherbe­ reich erzielt. Es ist aber - insbesondere bei Fahrzeugen mit nur zwei Wärmetauscherbereichen - auch möglich, im Zu- oder Ablauf des geregelten Wärmetauschers ein entsprechendes Drosselventil vorzusehen. Wird dann im nicht bevorzugten Wärmetauscherbereich eine gegenüber dem bevorzugten Bereich höhere Temperatur erwünscht, veranlaßt der Regler nach Drosselung des Wärmeträger-Durchflusses im geregelten Bereich das die gesamte Durchflußmenge steuernde Stellglied zum Öffnen, wodurch allen Wärmetauscherbereichen insgesamt eine größere Wärmeträgermenge zur Verfügung steht, die Drosselung im bevorzugten geregelten Bereich also kompensiert wird und sich in den anderen Bereichen höhere Temperaturen einstellen.

Anspruch 2 hat quasi eine Kombination dieser beiden oben beschrie­ benen Maßnahmen zum Inhalt. Durch eine Vorrichtung zur veränder­ lichen Aufteilung der Durchflußmenge auf die einzelnen Wärmetau­ scher(-bereiche) knnen auf einfache Weise gegenüber dem bevorzug­ ten geregelten Wärmetauscher in den anderen Bereichen sowohl höher als auch niedrigere Temperaturen eingestellt werden.

Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung für ein Fahrzeug mit nur zwei Wärmetauscherbereichen beschreibt Anspruch 3. Dabei ist die die Durchflußmenge aufteilende Vorrichtung als einfaches Verteilerventil - beispielsweise angeordnet innerhalb der Rohrverzweigung zu den beiden Wärmetauschern - ausgebildet. Dieses einfache aber wirkungsvolle Verteilerventil ist direkt mit dem Sollwertgeber für die nicht bevorzugte Seite gekoppelt. Durch die Einfachheit dieses Aufbaus und die Verwendung mechanischer Bauteile ist höchste Zuverlässigkeit und Ausfallsicherheit gegeben.

Gemäß den Ansprüchen 4 und 5 werden dem Regler weitere Eingangs­ größen für den Regelprozeß zugeführt, wobei diese Größen so auszuwählen sind, daß dabei die erfindungsgemäßen Vorteile nicht wieder aufgehoben werden, also keine Verschlechterung des Regel­ verhaltens eintritt. Vorteilhaft ist beispielsweise eine Rückmeldung über die Außentemperatur, sowie die bereits aus der gattungsbilden­ den Schrift bekannte Anordnung eines Innenraum-Temperaturfühlers. Zur weiteren Stabilisierung des Regelverhaltens wird dieser Innen­ raum-Temperaturfühler bei der vorliegenden Erfindung vorteilhafter­ weise im Bereich des bevorzugten Wärmetauschers vorgesehen.

Im folgenden wird die Erfindung anhand zweier bevorzugter Ausfüh­ rungsbeispiele näher beschrieben. Dabei zeigt

Fig. 1 die Prinzipskizze einer erfindungsgemäßen Heiz- oder Klimaanlage mit einem Verteilerventil nach Anspruch 3 und

Fig. 2 eine einfachere Ausführungsform, wobei im Bereich des nicht bevorzugten Wärmetauschers nur eine gegenüber dem bevorzugten geregelten Bereich niedrigere Tempera­ tur einstellbar ist.

Für einen Fahrzeug-Innenraum 1 sind zwei der Fahrerseite und Beifahrerseite zugeordnete Wärmetauscherbereiche 2 und 3 vorge­ sehen. Dabei wird die Temperatur im bevorzugten fahrerseitigen Bereich bzw. zugehörigem Wärmetauscherbereich 2 elektronisch geregelt. Vorgesehen ist hierfür ein Regler 4, welcher auf ein Stellglied - beispielsweise ein elektromagnetisches Wasserventil 5 - einwirkt und somit die Menge des Durchflusses 6 des Wärmeträgers (Motorkühlwasser) regelt. Stromab des Wasserventils 5 teilt sich der Wärmeträgerstrom 6 in die Ströme 6 a und 6 b durch die beiden Wärmetauscherbereiche 2 und 3 auf.

Als Eingangsgrößen für den Regler 4 sind vorgesehen ein Temperatur­ sollwertgeber 8 für die Fahrerseite, ein Tauscher-Temperaturfühler 9 am bevorzugten Wärmetauscherbereich 2, ein Fahrzeug-Innenraum- Temperaturgeber 10, angeordnet auf der (bevorzugten) Fahrerseite, sowie ein Außentemperaturgeber 11. Auf bekannte Weise wird somit die im Fahrzeug-Innenraum 1 herrschende Temperatur entsprechend dem durch den Sollwertgeber 8 vorgegebenen Wert eingestellt.

Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 ist im Bereich der Aufteilung des Wärmeträgerstromes 6 in die beiden Teilströme 6 a und 6 b ein Verteilerventil 7 vorgesehen, welches direkt mit einem beifahrer­ seitigen Temperaturwählrad 12 verbunden ist.

Wünscht der Beifahrer für seinen Bereich eine gegenüber der Fahrerseite höhere Temperatur, so bewegt er durch Drehen seines Temperaturwählrades 12 das Verteilerventil 7 gegen Pfeilrichtung 13, womit der Durchfluß 6 a verringert und der Durchfluß 6 b durch den der Beifahrerseite zugeordneten Wärmetauscherbereich 3 erhöht wird. Die sich damit kurzzeitig ergebende niedrigere Tem­ peratur auf der Fahrerseite wird vom Tauscher-Temperaturfühler 9 erkannt und vom Regler 4 durch Öffnen des Wasserventils 5 kompen­ siert. Umgekehrt wird bei Wunsch des Beifahrers nach niedrigerer Temperatur durch Bewegung des Verteilerventils 7 in Pfeilrich­ tung 13 die Durchflußmenge 6 b verringert, die sich damit ergeben­ de höhere Temperatur im Wärmetauscherbereich 2 wird wieder vom Tauscher-Temperaturfühler 9 registriert und vom Regler 4 durch teilweises Schließen des Wasserventils 5 kompensiert.

Ein einfacheres Ausführungsbeispiel zeigt Fig. 2. Hier ist im Zulauf 14 b zum fahrerseitigen Wärmetauscher 3 ein als Drosselventil 15 ausgebildetes Steuerelement angeordnet, welches wiederum mit dem beifahrerseitigen Temperaturwählrad 12 verbunden ist. Wünscht der Beifahrer also gegenüber dem Fahrer eine niedrigere Tempera­ tur, so kann er das Drosselventil 15 teilweise schließen. Der sich damit ergebende höhere Wärmeträgerstrom 6 a durch den bevorzugten Wärmetauscherbereich 2 wird aufgrund der sich am Temperaturfühler 9 einstellenden höheren Temperatur vom Regler 4 erkannt und über das Wasserventil 5 kompensiert.

Der hier gezeigte Aufbau ist natürlich auch für mehrere neben­ einander vorgesehene und dem bevorzugten Bereich untergeordnete Wärmetauscherbereiche möglich.

Daneben kann das Drosselventil 15 ebenso im Zulauf 14 a zum bevorzugten Wärmetauscher 2 angeordnet sein. In diesem Fall kann der Beifahrer eine gegenüber der Fahrerseite höhere Wunschtempera­ tur einstellen. Durch Drosselung im Zulauf 14 a wird die Temperatur am Tauscher-Temperaturfühler 9 abgesenkt, wodurch der Regler 4 zur Kompensation das Wasserventil 5 weiter öffnet. Die Temperatur auf der bevorzugten Fahrerseite bleibt somit erhalten, beifahrer­ seitig stllt sich eine höhere Temperatur ein.

Es soll an dieser Stelle darauf hingewiesen werden, daß sich die Erfindung nicht ausschließlich auf eine Aufteilung in eine linke und rechte Fahrzeughälfte beschränkt, sondern ebensogut einsetz­ bar ist bei einer Aufteilung in einen vorderen und hinteren Fahr­ zeugbereich. Da im allgemeinen der Fahrzeug-Fondraum ohnehin schlechter beheizt ist als der vordere Fahrzeugbereich, ist hierfür eine erfindungsgemäße Anordnung, bei welcher für den gesteuerten Bereich (Fondraum) nur eine höhere Temperatur als im geregelten Bereich (vorderer Fahrzeugbereich) einstellbar ist, besonders vorteilhaft.

Insgesamt wird durch den erfindungsgemäßen Aufbau einer Heiz- oder Klimaanlage für einen Fahrzeug-Innenraum unter Zuhilfenahme einfachster Mittel ein stabiles Regelverhalten erzielt.

Claims (5)

1. Heiz- oder Klimaanlage für einen Fahrzeug-Innenraum mit mindestens zwei Wärmetauschern bzw. Wärmetauscherbereichen sowie diesen zugeordneten Sollwertgebern,
mit mindestens einem Istwertgeber sowie einem Regler zur Ansteuerung eines die Durchflußmenge eines Wärmeträgers durch die parallelgeschalteten Wärmetauscher(-bereiche) beeinflussenden Stellgliedes, sowie
mit über die Sollwertgeber einstellbaren Steuerelementen für die Durchflußmengen durch die einzelnen Wärmetauscher(-be­ reiche),
dadurch gekennzeichnet, daß nur ein einziger bevorzugter Wärmetauscher(-bereich) (2) anhand der Werte des zugeordne­ ten Sollwertgebers (8) und Istwertgebers (9) über das Stell­ glied (5) geregelt wird, während der/die andere(n) Wärmetau­ scher (3) in bezug auf diesen über das/die Steuerelement(e) (7, 15) gesteuert wird/werden.

2. Heiz- oder Klimaanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine mit dem/den Sollwertgeber(n) (12) des/der gesteuerten Wärmetauscher(s) (3) in Verbindung stehende Vorrichtung zur veränderlichen Aufteilung der Durchflußmenge (6, 6 a, 6 b) auf die einzelnen Wärmetauscher (-bereiche) (2, 3) als Steuerelement vorgesehen ist.

3. Heiz- oder Klimaanlage mit zwei Wärmetauschern nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zur veränder­ lichen Aufteilung der Durchflußmenge (6, 6 a, 6 b) als Vertei­ lerventil (7) ausgebildet ist.

4. Heiz- oder Klimaanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß weitere Geber (10, 11) als zusätzliche Regel-Eingangsgrößen mit dem Regler (4) in Verbindung stehen.

5. Heiz- oder Klimaanlage mit einem mit dem Regler (4) in Ver­ bindung stehenden Innenraum-Temperaturfühler (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenraum-Temperaturfühler (10) im Bereich des bevorzugten geregelten Wärmetauschers angeordnet ist.