DE4130063C2 - Einrichtung zur Messung der Innenraumtemperatur in Kraftfahrzeugen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Messung der Innenraumtemperatur in Kraftfahrzeugen, mit einem Temperaturfühler, der einen ersten Temperatursensor und einen zweiten Temperatursensor aufweist, die mit einem elektronischen Steuergerät zur Korrektur der durch den zweiten Temperatursensor gemessenen Temperatur mittels der durch den ersten Temperatursensor gemessenen Temperatur verbunden sind, wobei der Temperaturfühler in oder an dem Armaturenbrett des Kraftfahrzeugs angeordnet ist und gegenüber dem Innenraum durch ein den Temperaturfühler abdeckendes Gitter abgeschlossen ist.

Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 37 22 000 A1 ist eine Einrichtung zum Messen der Innenraumtemperatur in Kraftfahrzeugen bekannt, die einen Temperaturfühler aufweist, mit einem ersten Temperatursensor und einem zweiten Temperatursensor. Die Temperatursensoren sind elektrisch leitend mit einem elektronischen Steuergerät verbunden, das zur Korrektur der durch den ersten Temperatursensor gemessenen Temperatur mittels der durch den zweiten Temperatursensor gemessenen Temperatur die Signale von den Temperatursensoren verknüpft. Der Temperaturfühler ist dabei je nach Ausführungsform in oder an dem Armaturenbrett des Kraftfahrzeugs angeordnet und wird gegenüber dem Innenraum des Kraftfahrzeugs durch ein Gitter abgedeckt.

Bei einer ersten Ausführungsform wird ein derart aufgebauter Temperaturfühler durch einen gesondert angeordneten Belüftungsmotor belüftet. Diese Ausführungsform weist erhebliche Kostennachteile auf, da ein solcher Belüftungsmotor einen aufwendigen Aufbau aufweist.

Bei einem anderen Ausführungsbeispiel, das aus dem oben genannten Dokument vorbekannt ist, wird ein unbelüfteter Temperaturfühler zur Messung der Innenraumtemperatur verwendet, wobei der erste Temperatursensor die Temperatur der Luft in dem durch das Gitter vorgegebenen Raum mißt und der zweite Temperatursensor die Temperatur des Gitters mißt. Bei dieser Ausführungsform erweist sich als nachteilig, daß durch störende thermische Strahlungsanteile von dem Armaturenbrett, in dem der Temperaturfühler eingebaut ist, die Messung der Innenraumtemperatur stark verfälscht wird. Auch durch die Heranziehung der durch den zweiten Temperatursensor gemessenen Temperatur des Gitters oder der Wand des Temperaturfühlers läßt sich somit kein Temperaturmeßsignal erzeugen, das frei von störenden Strahlungsanteilen ist, da sowohl das Gitter, die Anschlußdrähte der Temperatursensoren und die Grundplatte des Temperaturfühlers fest mit dem Armaturenbrett verbunden sind und somit die Temperatur des Armaturenbretts annehmen. Diese überträgt sich dann auf beide Temperaturfühler, wodurch die Meßwerte verfälscht werden. Da das Armaturenbrett eine hohe Wärmekapazität aufweist, hält die Verfälschung des zu messenden Wertes über lange Zeit an, wodurch eine unkomfortable Regelung der Innenraumtemperatur gegeben ist.

Die DE 26 35 901 A1 zeigt eine Einrichtung zur Messung der Innenraumtemperatur in Kraftfahrzeugen mit einer Temperaturfühleranordnung bestehend aus zwei Temperaturfühlern, von denen eine thermisch isoliert ist.

Dieser thermisch isolierte Temperaturfühler erfaßt dabei wegen seiner großen Zeitkonstante nur sehr langsam die Änderungen einer Heizlufttemperatur, wogegen der andere unmittelbar dem Luftstrom ausgesetzte Temperaturfühler den Temperaturänderungen sehr schnell folgt.

Die DE 38 26 329 C1 zeigt eine Einrichtung zur Bestimmung und Regelung der Temperatur eines Innenraumes mit einer Temperaturfühleranordnung, die ebenfalls zwei Temperaturfühler aufweist, wobei ein Temperaturfühler eine Lufttemperatur und der andere Temperaturfühler eine Bauteiltemperatur mißt. Die beiden letztgenannten Lösungen weisen die Besonderheit auf, daß jeweils einer der beiden Temperaturfühler direkt einem Luftstrom ausgesetzt ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zur Messung der Innenraumtemperatur in Kraftfahrzeugen zu schaffen, die einfach und kostengünstig ist und die ein Temperatursignal bereitstellt, das bestmöglich der Innenraumtemperatur entspricht und bei dem bei einem Einbau in oder an das Armaturenbrett störende Strahlungsanteile von dem Armaturenbrett bestmöglich eliminiert werden.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Temperaturfühler einen Isolierstoffkörper aufweist, dessen Oberfläche schnell die Temperatur des ihn umgebenden Mediums annimmt, daß der erste Temperatursensor auf der Oberfläche des Isolierstoffkörpers angeordnet ist und die Oberflächentemperatur mißt, daß der zweite Temperatursensor am Gitter angeordnet ist und die Gittertemperatur mißt und daß die Anschlußdrähte zum Kontaktieren des ersten Temperatursensors und des zweiten Temperatursensors in dem Isolierstoffkörper angeordnet sind.

Es ist vorteilhaft, daß der Temperaturfühler einen Isolierstoffkörper aufweist, dessen Oberfläche schnell die Temperatur des ihn umgebenden Mediums annimmt, daß der erste Temperatursensor auf der Oberfläche des Isolierstoffkörpers angeordnet ist und die Oberflächentemperatur mißt, daß der zweite Temperatursensor am Gitter angeordnet ist und die Gittertemperatur mißt und daß die Anschlußdrähte zum Kontaktieren des ersten Temperatursensors und des zweiten Temperatursensors in dem Isolierstoffkörper angeordnet sind, weil somit eine besonders einfache und kostengünstige Einrichtung geschaffen werden kann, die ein Temperatursignal bereitstellt, das bestmöglich der Innenraumtemperatur des Kraftfahrzeugs entspricht, wobei bei einem Einbau des Temperaturfühlers in dem Armaturenbrett bestmöglich störende Strahlungsanteile von dem Armaturenbrett eliminiert werden. Dies wird hier auf einfachste Weise dadurch gewährleistet, daß der Temperaturfühler einen Isolierstoffkörper aufweist, der den Temperaturfühler gegenüber dem Armaturenbrett isoliert, so daß weder auf den ersten Temperatursensor noch auf den zweiten Temperatursensor mittels Temperaturstrahlung Wärme in einem Maß übertragen werden kann, so daß die Meßwerte stark verfälscht werden könnten. Dadurch, daß der Isolierstoffkörper eine Oberfläche aufweist, die schnell die Temperatur des ihn umgebenden Mediums aufnimmt und durch die Anordnung des ersten Temperatursensors auf der Oberfläche des Isolierstoffkörpers wird gewährleistet, daß dieser bestmöglichst die Oberflächentemperatur des Isolierstoffkörpers mißt, wobei diese Oberflächentemperatur in großem Maße der Lufttemperatur entspricht, mit der die Oberfläche des Isolierstoffkörpers in Kontakt kommt. Dadurch, daß der zweite Temperatursensor am Gitter angeordnet ist, mißt dieser die Gittertemperatur, die bei einer leichten filigranen Ausbildung des Gitters möglichst genau der Lufttemperatur entspricht, die von beiden Temperatursensoren gemessenen Temperaturwerte entsprechen somit bestmöglich der Lufttemperatur, so daß nur geringe Störfaktoren auftreten. Der Isolierstoffkörper verhindert dabei eine übermäßige verfälschende Strahlungsbeeinflussung durch das eine hohe Wärmekapazität aufweisende Armaturenbrett.

Als besonders vorteilhaft erweist sich, daß die Anschlußdrähte zum Kontaktieren des ersten und des zweiten Temperatursensors in dem Isolierstoffkörper angeordnet sind, wodurch eine Wärmeübertragung auf die Anschlußdrähte und somit über die Anschlußdrähte auf die Temperatursensoren bestmöglich verhindert wird, was die Verfälschung der gemessenen Temperaturwerte weiter herabsetzt.

Es ist von Vorteil, daß der Isolierstoffkörper aus schlecht wärmeleitendem Schaummaterial besteht, wodurch sich eine besonders einfache und kostengünstige Ausführungsform ergibt, bei der die Beeinflussung der Temperatursensoren durch Wärmeabstrahlung bestmöglich vermieden wird.

Dadurch, daß der Isolierstoffkörper eine im Bezug auf seine Querschnittsausdehnung große Länge aufweist, wird sichergestellt, daß die Wärmebeeinflussung der Temperatursensoren durch den Raum hinter dem Armaturenbrett möglichst gering gehalten wird.

Es ist von Vorteil, daß die Anschlußdrähte bei einer kleinen Querschnittsfläche eine große Länge aufweisen, weil somit gewährleistet wird, daß die Übertragung von der Messung der Temperaturen verfälschender Wärme auf die Temperatursensoren über die Anschlußdrähte bestmöglich vermieden wird.

Dadurch, daß das Gitter in dem Isolierstoffkörper befestigt ist, ergibt sich der Vorteil, daß das Gitter keinen Kontakt zu dem Armaturenbrett aufweist, und somit durch den zweiten Temperatursensor eine Gittertemperatur gemessen werden kann, die bestmöglich der Lufttemperatur entspricht.

Es ist von Vorteil, daß das Steuergerät eine Fühlerauswertung aufweist, daß die Fühlerauswertung einen Subtrahierer aufweist, der die Differenz zwischen der Oberfächentemperatur und der Gittertemperatur bildet und daß die Fühlerauswertung eine Korrekturstufe aufweist, die die Gittertemperatur mit der Differenztemperatur korrigierend verknüpft, wodurch auf einfache und kostengünstige Weise aus der gemessenen Oberflächentemperatur und der Gittertemperatur ein Temperatursignal gebildet wird, das bestmöglich der Innenraumtemperatur in dem Kraftfahrzeug entspricht.

Es ist von Vorteil, daß die Korrekturstufe ein Addierer ist, weil somit eine besonders einfache und auch kostengünstige Ausführungsform gewährleistet wird.

Dadurch, daß dem Addierer ein Verstärker vorgeschaltet ist, ergibt sich der Vorteil, daß bei der Verknüpfung der Eingangssignale eine bestmögliche Anpassung der Eingangssignale erreicht wird.

In diesem Zusammenhang ist es besonders vorteilhaft, daß der Verstärkungsfaktor des Verstärkers von dem Abstand des zweiten Temperatursensors von der Oberfläche abhängt, da somit eine besonders exakte Korrektur der gemessenen Oberflächentemperatur durch das Differenzsignal gebildet aus der Differenz zwischen der Oberflächentemperatur und der Gittertemperatur gebildet werden kann.

Ein Ausführungsbeispiel ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden anhand der Figuren näher beschrieben.

Gleiche oder gleichwirkende Merkmale sind in allen Figuren mit gleichen Bezugszeichen versehen.

Es zeigen

Fig. 1 einen Temperaturfühler im Einbauzustand einer Einrichtung,

Fig. 2 ein Blockschaltbild der Einrichtung,

Fig. 3 die Schaltungsanordnung einer Fühlerauswertung.

Fig. 1 zeigt einen Temperaturfühler, wie er bei einer Einrichtung zur Messung der Innenraumtemperatur in Kraftfahrzeugen Verwendung findet. Der Temperaturfühler ist bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel in die Öffnung eines Armaturenbretts (A) eingebaut. Der Temperaturfühler weist einen Isolierstoffkörper (I) auf. Der Isolierstoffkörper (I) ist bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel durch ein Gitter (G) gegenüber dem Innenraum des Kraftfahrzeugs abgedeckt. Bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel ist das Gitter (G) mit dem Isolierstoffkörper (I) verbunden und weist keinen wärmeleitenden Kontakt zu dem Armaturenbrett (A) auf. Auf der Oberfläche (O) des Isolierstoffkörpers (I) ist ein erster Temperatursensor (S1) angeordnet, der die Oberflächentemperatur (TO) der Oberfläche (O) des Isolierstoffkörpers (I) mißt. An dem Gitter (G), das den Temperaturfühler abdeckt, ist ein zweiter Temperatursensor (S2) angeordnet, der die Gittertemperatur (TG) des Gitters (G) mißt, indem eine großflächige Temperaturaufnahme über das Gitter (G) stattfindet, deren Temperatur bestmöglich der zu messenden Lufttemperatur entspricht. Der Isolierstoffkörper (I) besteht hier beispielhaft aus einem Schaummaterial, das eine schlechte Wärmeleitung aufweist. Demgemäß nimmt die Oberfläche (O) des Isolierstoffkörpers (I) im Gegensatz zu dem Armaturenbrett (A), das z. B. aus einem kompakten Kunststoff besteht, sehr schnell die Temperatur des Mediums an, das mit der Oberfläche (O) des Isolierstoffkörpers (I) in Kontakt steht. Der erste Temperatursensor (S1) mißt demgemäß eine Oberflächentemperatur (TO), die bestmöglich der Lufttemperatur im Bereich des Temperaturfühlers hinter dem Gitter (G) entspricht. Durch den Isolierstoffkörper (I) wird aufgrund seiner Materialeigenschaften bestmöglich verhindert, daß die gemessenen Temperatursignale durch störende thermische Strahlung von dem Armaturenbrett (A) und dem Raum hinter dem Armaturenbrett (A) negativ beeinflußt werden.

Zur Vermeidung, daß über die Anschlußdrähte (N1, N2), über die der erste Temperatursensor (S1) und der zweite Temperatursensor (S2) mit einem hier nicht gezeigten Steuergerät verbunden sind, verfälschende Wärme den Temperatursensoren (S1, S2) zugeführt wird, sind die Anschlußdrähte (N1, N2) beabstandet in dem Isolierstoffkörper (I) angeordnet und weisen bei einer großen Länge eine möglichst geringe Querschnittsfläche auf. Um die Wärmebeeinflussung auf den ersten Temperatursensor (S1) und den zweiten Temperatursensor (S2) noch weiter einzuschränken, weist der Isolierstoffkörper (I) eine gegenüber seiner Querschnittsausdehnung große Länge auf.

Bei einem anderen Ausführungsbeispiel kann der zweite Temperatursensor (S2) auch beabstandet zu dem Gitter (G), das den Temperaturfühler abschließt, angeordnet sein.

Fig. 2 zeigt ein Blockschaltbild der Einrichtung. Über die hier nicht gezeigten Anschlußdrähte (N1, N2) sind die hier nicht gezeigten Temperatursensoren (S1, S2) mit einem elektronischen Steuergerät (S) verbunden. Um verbleibende trotz der Isolation durch den Isolierstoffkörper (I) auftretende Strahlungskomponenten in dem Signal, das der Gittertemperatur (TG) und dem Signal, das der Oberflächentemperatur (TO) entspricht, zu kompensieren, wird die Gittertemperatur (TG) und die Oberflächentemperatur (TO) über die Anschlußdrähte (N1, N2) einer Fühlerauswertung (F) zugeführt, die hier beispielhaft Teil des elektronischen Steuergeräts ist, welches aufgrund der gemessenen Innenraumtemperatur die dem Innenraum zugeführte Wärmemenge in bekannter Weise regelt.

Fig. 3 zeigt eine Schaltungsanordnung einer Fühlerauswertung (F) der Einrichtung entsprechend Fig. 2.

Ein Signal, das der Gittertemperatur (TG) entspricht, wird sowohl einem Subtrahierer (U) als auch einem Addierer (D) mit positivem Vorzeichen zugeführt. Das Signal, das der Oberflächentemperatur (TO) entspricht, wird dem Subtrahierer (U) mit negativem Vorzeichen zugeführt. Der Subtrahierer (U) bildet die Differenz aus der Gittertemperatur (TG) und der Oberflächentemperatur (TO) und leitet den Differenzwert über einen Verstärker (V) mit positivem Vorzeichen dem Addierer (D) zu. An dem Ausgang des Addierers (D) steht ein Signal an, das bestmöglich der zu messenden Innenraumtemperatur in dem Kraftfahrzeug entspricht. Der Verstärker (V) weist einen Verstärkerfaktor auf, der in Abhängigkeit zu dem Abstand des zweiten Temperatursensors (S2) zu der Oberfläche (O) des Isolierstoffkörpers (I) entsprechend Fig. 1 steht. Durch diese einfache und kostengünstige Anordnung, bei der auch bei geeigneten Spannungswerten auf den Verstärker (V) verzichtet werden kann, wird somit ein Temperatursignal erzeugt, bei dem bestmöglich alle störenden Strahlungskomponenten, die durch die Wärmestrahlung von dem Armaturenbrett und dem Raum hinter dem Armaturenbrett entstehen können, sowohl durch den mechanischen Aufbau als auch durch die Elektronik des elektronischen Steuergeräts eliminiert.

Bei anderen Ausführungsformen des Erfindungsgegenstands können die Signale dem Subtrahierer (U) und dem Addierer (D) auch mit anderen Vorzeichen zugeführt werden.

Claims (9)

1. Einrichtung zur Messung der Innenraumtemperatur in Kraftfahrzeugen mit einem Temperaturfühler, der einen ersten Temperatursensor (S1) und einen zweiten Temperatursensor (S2) aufweist, die mit einem elektronischen Steuergerät (S) zur Korrektur der durch den zweiten Temperatursensor (S2) gemessenen Temperatur mittels der durch den ersten Temperatursensor (S1) gemessenen Temperatur verbunden sind, wobei der Temperaturfühler in oder an dem Armaturenbrett (A) des Kraftfahrzeuges angeordnet ist und gegenüber dem Innenraum durch ein den Temperaturfühler abdeckendes Gitter (G) abgeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Temperaturfühler einen Isolierstoffkörper (I) aufweist, dessen Oberfläche (O) schnell die Temperatur des ihn umgebenden Mediums annimmt, daß der erste Temperatursensor (S1) auf der Oberfläche (O) des Isolierstoffkörpers (I) angeordnet ist und die Oberflächentemperatur (TO) mißt, daß der zweite Temperatursensor (S2) am Gitter (G) angeordnet ist und die Gittertemperatur (TG) mißt und daß die Anschlußdrähte (N1, N2) zum Kontaktieren des ersten Temperatursensors (S1) und des zweiten Temperatursensors (S2) in dem Isolierstoffkörper (I) angeordnet sind.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Isolierstoffkörper (I) aus schlecht wärmeleitendem Schaummaterial besteht.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Isolierstoffkörper (I) eine in Bezug auf seine Querschnittsausdehnung große Länge aufweist.

4. Einrichtung nach mindestens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußdrähte (N1, N2) bei einer kleinen Querschnittsfläche eine große Länge aufweisen.

5. Einrichtung nach mindestens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gitter (G) in dem Isolierstoffkörper (I) befestigt ist.

6. Einrichtung nach mindestens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuergerät (S) eine Fühlerauswertung (F) aufweist, daß die Fühlerauswertung (F) einen Subtrahierer (U) aufweist, der die Differenz zwischen der Oberflächentemperatur (TO) und der Gittertemperatur (TG) bildet und daß die Fühlerauswertung (F) eine Korrekturstufe aufweist, die die Gittertemperatur (TG) mit der Differenztemperatur korrigierend verknüpft.

7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Korrekturstufe ein Addierer (D) ist.

8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß dem Addierer (D) ein Verstärker (V) vorgeschaltet ist.

9. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Verstärkungsfaktor des Verstärkers (V) von dem Abstand des zweiten Temperatursensors (S2) von der Oberfläche (O) abhängt.