DE4209538C2

DE4209538C2 - Klimaanlage für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE4209538C2
Application number: DE4209538A
Authority: DE
Inventors: Akihito Higashihara; Hiroshi Nonoyama; Koichi Ito; Michihiko Kamiya
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1991-03-26
Filing date: 1992-03-24
Publication date: 2001-01-25
Anticipated expiration: 2012-03-25
Also published as: GB2254914A; GB9205715D0; JPH04356209A; DE4209538A1; US5273105A; JP2531043B2; GB2254914B

Description

Die Erfindung betrifft eine Heizvorrichtung gemäß dem Oberbe griff des Anspruchs 1, sowie eine Klimaanlage mit einer Heiz vorrichtung gemäß Anspruch 6.

Eine derartige Heizvorrichtung ist aus der DE 39 27 391 A1 be kannt. Die in dieser bekannten Heizvorrichtung verwendete Was serpumpe ist als Strömungspumpe ausgebildet und über eine Ma gnetkupplung mit einem Elektromotorantrieb verbunden. Um einen Betrieb der Heizvorrichtung auch dann zu ermöglichen, wenn die von der Brennkraftmaschine angetriebene Kühlmittelpumpe die Pumpe des Heizkreislaufs überströmt, ist das Förderglied die ser Pumpe in Längsrichtung seiner Drehachse derart verschieb bar, daß das als Flügelrad ausgebildete Förderglied einen ver größerten Ringspalt zum Pumpengehäuse freigibt. Hierdurch kann verhindert werden, daß die im Heizkreislauf liegende Förder pumpe durch das von der Kühlmittelpumpe geförderte Kühlmittel angetrieben wird. Ein kontrolliertes Absperren und Öffnen der Leitungen des Heizkreislaufs ist jedoch nicht mög lich.

Eine Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer Heizvor richtung, bei der eine kontrollierte Zuleitung von Kühlwasser aus der Kühlwasserumlaufleitung in den Heizkörper möglich ist.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer Luftkondi tioniervorrichtung oder Klimaanlage für ein Kraftfahrzeug, bei der eine Ablagerung von Verunreinigungen auf einem Ventil ver hindert und eine Verteilung in einem Luftraum mit gleichförmi ger Temperatur erzielt wird, um hierdurch eine wirksame Klima tisierung des Raums zu erzielen.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer Klimatisierungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, die die Temperaturdifferenzen in dem von einem Heizkörper abgegebenen Luftstrom verringern kann.

Diese Aufgaben werden durch eine Heizvorrichtung mit den kenn zeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 bzw. durch eine Luftkli matisierungsvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 6 ge löst. Dadurch, daß bei der vorliegenden Heizvorrichtung eine erste Ventileinrichtung zum Steuern des Kühlwasserstroms in einer ersten Leitung die Zuleitung des Kühlwassers in den Heizkörper steuert und eine zweite Ventileinrichtung die Rück führung einer durch den Heizkörper hindurchgetretenen Kühlwas sermenge zur ersten Leitung steuert, erfolgt eine kontrollier te Zuleitung von Kühlwasser aus der Kühlwasserumlaufleitung in den Heizkörper, wobei bei gesperrter erster Ventileinrichtung eine Rückführung des durch den Heizkörper hindurchgetretenen Kühlwassers über die zweite Ventileinrichtung erfolgt.

Gegenstand der Erfindung ist eine Heizvorrichtung in einem Luftkanal einer Klimaanlage für ein Kraftfahrzeug mit einer eine Kühlwasserumlaufleitung aufweisenden Brennkraftmaschine, wobei sich die Heizvorrichtung auszeichnet:
durch einen im Luftkanal angeordneten Heizkörper für einen Wärmeaustausch mit einem Luftstrom zum Erhitzen der Luft,
durch eine erste Leitung zum Ableiten einer Kühlwassermenge aus der Kühlwasserumlaufleitung und zum Leiten derselben zum Heizkörper,
durch eine Wasserpumpe in der ersten und/oder in der zweiten Leitung zum Erzeugen eines kräftigen Kühlwasserstroms in den Heizkörper,
durch eine zweite Leitung zum Wiedereinführen des durch den Heizkörper hindurchgetretenen Kühlwassers in die Kühlwasserum laufleitung,
durch eine dritte Leitung zum Verbinden der zweiten Leitung mit der ersten Leitung an einer stromauf von der Wasserpumpe gelegenen Stelle zum Erzeugen eines Kühlwasserstroms von der zweiten Leitung zur ersten Leitung,
durch eine erste Ventileinrichtung zum Steuern des Kühlwasser stroms in der ersten Leitung mit einer ersten Stellung, die das Einführen des gesamten Kühlwassers in den Heizkörper ge stattet, und mit einer zweiten Stellung, die das Einführen des Kühlwassers in den Heizkörper vollständig absperrt,
durch eine vierte Leitung zum Verbinden der ersten Leitung mit der zweiten Leitung an einer stromauf von der ersten Ventil einrichtung gelegenen Stelle,
durch eine zweite Ventileinrichtung zum Steuern des Kühlwas serstroms zwischen der zweiten und der ersten Leitung mit einer ersten Stellung, die das Einführen von durch den Heiz körper hindurchgetretenem Kühlwasser in die dritte Leitung vollständig absperrt, und mit einer zweiten Stellung, die einer durch den Heizkörper hindurchgetretenen Kühlwassermenge ein Rückführen zur ersten Leitung über die dritte Leitung gestattet, und
durch eine auf dem Kühlbedarf der Kühleinrichtung ansprechende Einrichtung zum Wiederholen eines vereinigten Betriebs der ersten und der zweiten Ventileinrichtung in einem gewünschten Takt zwischen: einem ersten Zustand, in dem die erste und die zweite Ventileinrichtung sich in ihren ersten Stellungen be finden, in denen das gesamte Hochtemperaturkühlwasser aus der Brennkraftmaschine in den Heizkörper eingeführt wird, während das Niedertemperaturkühlwasser am Wiedereinführen in den Heiz körper gehindert wird, und einem zweiten Zustand, in dem die erste und die zweite Ventileinrichtung sich in ihren zweiten Stellungen befinden, in denen das durch den Heizkörper hin durchgetretene Niedertemperaturkühlwasser wieder in den Heiz körper eingeführt wird, während das Hochtemperaturkühlwasser am Einführen in den Heizkörper gehindert wird, um hierdurch eine gewünschte Temperatur des in den Heizkörper eingeführten Kühlwassers zu erzielen.

Erfindungsgemäß werden die ersten und zweiten Ventilglieder zwischen jeweils ganz offenen Stellungen und ganz geschlosse nen Stellungen in Abhängigkeit von Ein-Aus-Signalen bewegt, wodurch die Ventilglieder am Halten in einer geringfügig of fenen Stellung gehindert werden. Als Ergebnis wird eine Abla gerung von Verunreinigungen auf kleinen sonst durch die ge ringfügig offenen Ventilglieder erzeugten Spalten verhindert, wodurch die Lebensdauer der Ventilvorrichtung erhöht wird.

Der Durchtritt einer konstanten Flüssigkeitsmenge durch den Heizkörper wird stets erzielt unabhängig davon, ob die ersten und zweiten Ventilglieder offen oder geschlossen sind. Als Er gebnis wird die Wärmekapazität des in den Heizkörper einge führten Kühlmittels erhöht und somit die Temperaturdifferenz des Kühlmittels am Einlaß und am Auslaß des Heizkörpers auf einem geringen Wert gehalten. Demnach hat die Temperatur der abgegebenen Luft eine nur geringe Abhängigkeit vom Ort des Heizkörpers, wodurch die Wirksamkeit der Luftklimatisierung erhöht wird.

Ferner können die dritten und vierten Leitungen die durch den Ein-Aus-Betrieb der ersten Ventileinrichtung verursachte Druckänderung verringern und auf diese Weise das Auftreten von Wasserschlag verhindern, wodurch die Lebensdauer der Ventil vorrichtung erhöht wird.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung enthält die Steuer einrichtung folgendes:
eine auf den Luftklimatisierungsbedarf ansprechende Einrich tung zum Berechnen der auf den Heizkörper ausgeübten Wärmebe lastung,
eine auf die berechnete Wärmebelastung ansprechende Einrich tung zum Berechnen eines Arbeitsverhältnisses, welches das Verhältnis der Dauer eines der ersten und zweiten Zustände zur Dauer eines Takts ist, der die Summe aus der Dauer der ersten und der zweiten Zustände während eines Arbeitstakts ist, und
eine Einrichtung zum Erzeugen von elektrischen Signalen mit dem berechneten Arbeitsverhältnis und zum Ausüben derselben auf die erste und die zweite Ventileinrichtung derart, daß die Wiederholung des vereinigten Betriebs der ersten und zweiten Ventileinrichtungen zwischen ihren ersten und zweiten Zustän den beim berechneten Arbeitsverhältnis erzielt wird.

Diese Ausführungsform ermöglicht eine Vereinfachung der Kon struktion der Vorrichtung zum Erzeugen der Ein-Aus-Signale. Ferner kann diese Einrichtung für die Betätigung der Ventile durch einen digitalen Rechner gebildet werden, was darin vor teilhaft ist, daß dessen Konstruktion zur Betätigung der Ven tile vereinfacht ist, da eine beim Stand der Technik erforder liche Analog-Digital-Umwandlung wegfällt.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung enthält die Vorrich tung ferner eine auf die berechnete Wärmebelastung ansprechen de Einrichtung zum Berechnen der Dauer eines Takt der Ein- Aus-Signale derart, daß die Länge eines Takts zunimmt, wenn die Wärmebelastung abnimmt.

Wenn die Wärmebelastung klein ist, ist die je Zeiteinheit zwi schen dem Heizkörper und der Luft ausgetauschte Wärmemenge klein. Demnach ist der Kühlgrad des Kühlwassers klein. Somit ist die Temperaturdifferenz klein zwischen einer Zeit, in der die Niedertemperaturkühlflüssigkeit über den Heizkörper rezir kuliert wird, und einer Zeit, in der das Hochtemperaturwasser zum Heizkörper geliefert wird. Daher kann eine längere Ein- Aus-Periode eine kleine Temperaturänderung der abgegebenen Luft erzielen. Als Ergebnis werden eine hochwirksame Luftkli matisierung erzielt und die Frequenz der Ein-Aus-Signale ver ringert, um hierdurch die Lebensdauer der Ventilvorrichtung zu erhöhen.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung beschreiben. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Ansicht einer Klimaanlage nach der Erfindung unter Verwendung eines elektrischen Steuer systems;

Fig. 2 eine schematische Ansicht einer Motorkühlwasserlei tung für den Heizkörper;

Fig. 3 eine Klimaanlage nach der Erfindung mit einer Dar stellung einer EIN-AUS-betriebenen Ventilvorrichtung zum Steuern einer gewünschten Temperatur des Heizkör pers;

Fig. 4(a) eine schematische Ansicht der Ströme des Heißwassers und Kaltwassers im System nach der Erfindung;

Fig. 4(b) den Betrieb der Ventilvorrichtung im aberregten Zu stand;

Fig. 4(c) den Betrieb der Ventilvorrichtung im erregten Zu stand;

Fig. 5, 6 und 7 Fließdiagramme des Betriebs der Vorrichtung nach der Erfindung;

Fig. 8 eine Hysteresecharakteristik der Soll-Lufttemperatur;

Fig. 9 die Beziehung zwischen der Kühlwassertemperatur und der Luftmenge aus dem Gebläse;

Fig. 10 die Beziehung zwischen der Soll-Lufttemperatur und der Luftmenge aus dem Gebläse;

Fig. 11 die Beziehung zwischen der Soll-Lufttemperatur und den Luftausblasarten:

Fig. 12 die Beziehung zwischen der Soll-Lufttemperatur und dem Arbeitsverhältnis;

Fig. 13 Beziehungen zwischen einem Arbeitsverhältnis und einer durchschnittlichen Außenlufttemperatur;

Fig. 14 Beziehungen zwischen dem Arbeitsverhältnis und Veränderungen der Blaslufttemperatur;

Fig. 15 die Beziehung zwischen der Luftmenge und Temperatur änderungen der Auslaßluft;

Fig. 16 eine schematische Ansicht einer weiteren Ausführungs form der Erfindung mit zwei Heizkörpern;

Fig. 17 eine weitere Ausführungsform der Erfindung.

Die Erfinder haben gefunden, daß eine Zweistellungs steuerung der Ventiglieder zwischen einer offenen Stellung und einer geschlossenen Stellung eine Erhöhung des Öffnungsgrads in der offenen Stellung gestattet, was eine Ablagerung der Verunreinigungen zwischen dem Ventilglied und dem Ventilsitz verhindert. Bei dieser Zweistellungsventilsteuerung wird der Durchschnittswert der Temperatur des Heizkörpers nur bestimmt durch ein Verhältnis einer Zeitdauer, bei der das Hochtempera turkühlwasser aus der Brennkraftmaschine in den Heizkörper eingeführt wird, zu einer Zeitdauer, bei der das durch den Heizkörper hindurchgetretene Niedertemperaturwasser in den Heizkörper wieder eingeführt wird. Dies macht die beim Stand der Technik unerläßliche Bypaßleitung unnötig. Gemäß von den Erfindern ausgeführten Versuchen erzielte die Ein-Aus-Steue rung von Ventilen gemäß der Erfindung eine gewünschte Steuer charakteristik ohne das Vorsehen der Bypaßleitung (entspre chend 829 in Fig. 16).

Ferner ist es für den Fachmann allgemein bekannt, daß ein Wasserschlag, der bei der Bauart mit Heißwassermengensteuerung leicht erzeugt wird, bei der Bauart mit Heißwas sertemperatursteuerung für gewöhnlich nicht erzeugt wird, da eine Heizleitung parallel zu einer Motorkühl wasserleitung geschaltet ist. Nichtsdestoweniger haben die von den Erfindern durchgeführten Versuche zum ersten Mal gezeigt, daß bei einer solchen Bauart mit Heißwassertemperatursteuerung ein Wasserschlag noch erzeugt werden kann. Daher besteht die Lösung des Problems durch die Erfinder darin, daß das Vorsehen einer Ein-Aus-Steuerung der Ventile zum Steuern des Verhältnisses des Heißwassers zum Kaltwasser zusammen mit dem Vorsehen der Bypaßleitung eine ideale Temperatursteuercharakteristik liefert und gleichzeitig das Auftreten von Wasserschlag verhindert.

Allgemeine Konstruktion der Ausführungsform

Fig. 1 ist eine allgemeine Ansicht einer Klimaanlage für ein Kraftfahrzeug nach der Erfindung, wobei ein Luftkanal 30 ein zur Außenatmosphäre offenes erstes Ende und ein zum Fahrgast raum des Kraftfahrzeugs offenes zweites Ende aufweist. Das zweite Ende des Luftkanals 30 ist versehen mit einem unteren Auslaß (d. h. Beinbetriebauslaß) 14, einem oberen Auslaß (d. h. Belüftungs- oder Gesichtsbetriebsauslaß) 15 und einem Entfrosterauslaß 16 versehen, die an entsprechenden Stellen des Fahrgastraums 34 des Kraftfahrzeugs münden. Im Luftkanal 30 sind angeordnet: ein Schalttor 33, ein stromab hiervon angeordnetes Gebläse 11, ein stromab vom Gebläse 11 angeordne ter Verdampfer 12, ein stromab vom Gebläse 11 angeordneter Heizkörper 21, ein stromab vom Heizkörper 21 angeordnetes Schalttor 70 und ein stromab vom Schalttor 70 angeordnetes Schalttor 72. Das Schalttor 33 wird von Hand bedient und kann bewegt werden zwischen einer ausgezogen dargestellten Stel lung, in der eine Außenluftleitung 31 geöffnet ist für die Einfuhr von Außenluft, während eine Umlaufleitung 32 geschlos sen ist, und einer gestrichelt dargestellten Stellung, in der die Umlaufleitung 32 geöffnet ist für einen Umlauf von Luft aus dem Fahrgastraum 34, während die Außenluftleitung 31 ge schlossen ist. Das Gebläse 11 saugt Luft aus der Außenluftlei tung 31 oder der Umlaufleitung 32 in den Verdampfer 12. Die durch das Gebläse 11 erzeugte Menge W des Luftstroms wird entsprechend der Motordrehzahl gesteuert. Der Verdampfer 12 bildet zusammen mit einem Kompressor 75, einem nicht gezeigten Kondensator und einem nicht gezeigten Expansionsventil ein Kühlsystem zur Erzeugung eines Kühlzyklus eines Kühlmittels zur Durchführung eines Wärmetauschs des Kühlmittels mit dem Luftstrom zu dessen Kühlung, bevor er in den Heizkörper 21 eingeführt wird. Wie allgemein bekannt, ist der Kompressor 75 mit einer von einer elektrischen Steuerschaltung 90 gesteu erten elektromagnetischen Kupplung 74 versehen, wodurch der Kompressor 75 durch die Kurbelwelle der Brennkraftmaschine wahlweise angetrieben wird.

Der Heizkörper 21 hat eine Wärmetauschleitung zum Fördern des Kühlwassers und eine Wärmetauschleitung zum Fördern des Kühl mittels. Diese Leitungen sind derart angeordnet, daß ein Wär meaustausch zwischen dem heißen Kühlwasser aus der Brennkraft maschine und der gekühlten Luft aus dem Verdampfer 12 ausge führt wird zur Erzielung einer gewünschten Temperatur des zum Schalttor 70 gerichteten Luftstroms. Das Schalttor 70 ist mit einem Servomotor 71 als Betätigungseinrichtung verbunden. Wenn der Servomotor 71 sich in der Null-Stellung befindet, befindet sich das Schalttor 70 in seiner Grundstellung, dargestellt durch die ausgezogene Linie in Fig. 5, in der der Mischluft strom im Luftkanal 30 über den Heizbetrieb-Auslaß 14 des Luft kanals 30 in den Fahrgastraum 34 eingeführt wird. In dieser Heizbestriebstellung des Schalttors 70 wird der Heißluftstrom vom Auslaß 14 in den Fahrgastraum 34 und zu den Beinen der Fahrgäste abgeleitet. Das Schalttor 70 kann zusammen mit dem Schalttor 72 betrieben werden zum Einführen der Mischluft in den Fahrgastraum 34 nur über den oberen (Gesichts- oder Be lüftungsbetrieb-) Auslaß 15 oder über den Auslaß 15 und den unteren (Bein- oder Heizbetrieb-) Auslaß 14 oder zum Einführen der Mischluft in den Fahrgastraum über den Entfrosterauslaß 16 des Luftkanals 30. Die Schalttore 70 und 72 können nämlich beim Belüftungsbetrieb, Doppelniveaubetrieb oder Entfrosterbe trieb wahlweise positioniert werden. Das Schalttor 70 ist mit dem von der Steuerschaltung 90 gesteuerten Servomotor 71 verbunden, wodurch es beim Belüftungsbetrieb, Doppelniveaube trieb oder Entfrosterbetrieb wahlweise aufwärts bewegt wird. Ferner ist das Schalttor 72 mit dem von der Steuerschaltung 90 gesteuerten Servomotor 73 verbunden, wodurch es beim Belüf tungsbetrieb, Doppelniveaubetrieb oder Entfrosterbetrieb wahl weise aufwärts oder abwärts bewegt wird.

Die Steuerschaltung 90 ist versehen mit einem mit einem A-D-Wand ler 98 verbundenen Mikrorechner 99, einer Temperaturstellein heit 95, einer Betriebsartstelleinrichtung 96 und einer Steu erschalteinheit 97. Mit dem A-D-Wandler 98 sind Verbunden ein Innentemperatursensor 91a, ein Außentemperatursensor 91b, ein Wassertemperatursensor 92a, ein Lufttemperatursensor 92b, ein Öffnungsgradsensor 93a und ein Sonnenstrahlungsensor 94. Der Innentemperatursensor 91a ist innerhalb des Fahrgastraums 34 angeordnet zum Erfassen einer tatsächlichen Temperatur T_r des Fahrgastraums, um hierdurch ein analoges elektrisches Signal zu erzeugen, das die tatsächliche Temperatur T_r des Fahrgast raums 34 anzeigt. Der Außentemperatursensor 91b ist angrenzend an eine Stelle des Fahrzeugs angeordnet, die sich zur Erfas sung der Atmosphärenlufttemperatur T_am eignet, etwa in der Nä he des nicht gezeigten vorderen Kühlergrills der Brennkraft maschine, um hierdurch ein analoges elektrisches Signal abzu geben, das die Atmosphärenlufttemperatur T_am anzeigt. Der Kühlwassertemperatursensor 92a ist angrenzend an einen Kühl wassereinlaß des Heizkörpers 21 angeordnet zum Erfassen der tatsächlichen Temperatur T_w des von der Kühlvorrichtung kom menden Kühlwassers und zum Abgeben eines analogen Signals, das die tatsächliche Temperatur T_w des Kühlwassers amgibt. Der Lufttemperatursensor 92b ist angrenzend an den Luftauslaß des Verdampfers 12 angeordnet zum Erfassen der Temperatur T_E der Luft aus dem Verdampfer 12 und zum Abgeben eines analogen Sig nals, das die erfaßte Temperatur T_E der Luft aus dem Verdamp fer 12 angibt. Der Öffnungsstellungssensor 93a ist mit einer Stange 71a verbunden, die durch den Servomotor 71 aufwärts und abwärts bewegt wird zum Erfassen der tatsächlichen Öffnungs stellung A_P des Schalttors 70, bezogen auf die senkrechte Ver schiebung der Stange 71A, so daß ein analoges Signal erhalten wird, das die tatsächliche Öffnungsstellung A_P des Schalttors 70 angibt. Der Sonnenstrahlungssensor 94 ist im Fahrgastraum 34 an einer an ein Fenster angrenzenden Stelle angeordnet zum Erfassen der Sonnenstrahlung T_S und zum Abgeben eines die Son nenstrahlung T_S angebenden Signals.

Der A-D-Wandler 98 arbeitet in Abhängigkeit von einem Befehl aus dem Mikrocomputer 99 zum Umwandeln der analogen Signale aus den Sensoren 91a bis 94 in digitale Signale und zum Ein führen dieser digitalen Signale in den Mikrorechner 99 als Anzeige der Innenlufttemperatur T_r, der Öffnungsstellung A_P, der Aussenlufttemperatur T_am, der Kühlwassertemperatur T_w der Lufttemperatur T_E und der Sonnenstrahlung T_S. Die Temperatur stelleinheit 96 ist innerhalb des Fahrgastraums 34 an einer Stelle so angeordnet, daß der Fahrer oder ein Fahrgast die gewünschte Einstellung der Temperatur T_set von Hand einstellen kann, um hier ein dieselbe anzeigendes Signal abzugeben. Die Betriebstelleinheit 96 ist durch eine Vielzahl von Schaltern gebildet, die wahlweise betätigt werden zur Erzielung eines automatischen Klimatisierungsbetriebs, eines Heizbetriebs, eines Doppelniveaubetriebs, eines Belüftungsbetriebs bzw. eines Entfrostungsbetriebs.

Die Steuerschalteinheit 97 ist durch erste, zweite, dritte und vierte Schalter der automatischen Rückführungsbauart gebildet. Der erste Schalter erzeugt bei Betätigung ein erstes Befehls signal für eine Steuerung des Gebläses 11. Die zweiten, drit ten und vierten Schalter erzeugen bei Betätigung zweite, drit te bzw. vierte Befehlssignale zur Steuerung der Luftstrommenge W durch das Gebläse auf einen großen Strömungsmengenwert H_l, einen mittleren Strömungsmengenwert M_e bzw. einen kleinen Luftstrommengenwert H_o.

Der Mikrocomputer 99 ist gebildet durch einen aus einem ein zelnen Chip bestehenden integrierten Großschaltkreis (LSI), der von einer nicht gezeigten Konstantspannungsteuerschaltung mit elektrischer Energie von konstanter Spannung beliefert wird. Der Mikrocomputer 99 enthält bekanntlich eine Zentral einheit (CPU) 80, einen ROM-Speicher 81, einen RAM-Speicher 82, eine Eingang-Ausgang-Schnittstelle (darunter, I/O) 83 und eine nicht gezeigte Taktgeberschaltung. Der RAM-Speicher emp fängt über die I/O-Schnittstelle die Temperaturstellsignale von der Temperaturstelleinheit 95 und Informationssignale von der Betriebsstelleinheit 96 und der Steuerschalteinheit 97 und speichert dann diese Daten kurzzeitig. Die Daten im RAM-Spei cher 82 werden wahlweise zur Zentraleinheit (CPU) 80 gelie fert. Bei dieser Ausführungsform wird ferner der RAM-Speicher 82 von der Batterie B selbst dann mit Energie beliefert, wenn der Zündschlüsselschalter IG auf AUS geschaltet ist, um einen Verlust der im RAM-Speicher 82 gespeicherten Daten zu verhin dern. Der ROM-Speicher 81 speichert gegebene Steuerprogramme und Datendiagramme entsprechend den Beziehungen zwischen der Austrittsluft-Solltemperatur TAO und dem Arbeitsverhältnis gemäß Fig. 12, einer Beziehung zwischen der Kühlwassertem peratur T_W und der Luftstrommenge vom Gebläse gemäß Fig. 9 und einer Beziehung zwischen der Austrittsluft-Solltemperatur und der Luftstrommenge vom Gebläse gemäß Fig. 10. Die Zentral einheit (CPU) 80 liefert gemäß später zu beschreibenden und im ROM-Speicher 81 gespeicherten Programmen ein Signal zur An triebsschaltung 85, das die an den Gebläsemotor 11a anzulegen de Spannung angibt, und ein Signal zur Steuerschaltung 84 zum Steuern der Ventile 25a und 25b der Ventilanordnung 25, deren Konstruktion später noch vollständig beschrieben wird. Die Zentraleinheit (CPU) 80 steuert ferner die Servomotoren 71 und 73 zur Betätigung der Schalttore 70 und 72 gemäß einem gewählten Luftblasbetrieb.

Konstruktion des Heizsystems

Wie in der schematischen Ansicht von Fig. 2 gezeigt, ist das Kühlsystem der Brennkraftmaschine gebildet durch eine zwischen der Brennkraftmaschine 22, einer Wasserpumpe 40 und einem Küh ler 41 angeschlossenen Umlaufleitung 42 für das Kühlwasser der Brennkraftmaschine. Von der Umlaufleitung ist folgendes abge zweigt: eine Heizleitung 43, gebildet durch eine Einlaßleitung 44 zur Ableitung einer gewissen Menge von Hochtempeturkühlwas ser von der Umlaufleitung 42 und zu deren Einführung in den Heizkörper 21, und eine Rücklaufleitung 45 zum Rückleiten von Niedertemperaturkühlwasser, das zur Luftklimatsisierung einem Wärmeaustausch mit dem Luftstrom unterworfen wurde. Im Einlaß kanal 44 sind ein erstes Ventil 25a und eine Pumpe 26 angeord net, die stromab vom Ventil 25a angeordnet ist zum kräftigen Einführen des Kühlwassers in den Heizkörper 21. Eine Umlauf leitung 46 hat ein erstes Ende, das mit der Rücklaufleitung 45 verbunden ist, und ein zweites Ende, das an einer Stelle zwi schen dem ersten Ventil 25a und der Pumpe 26 mit dem Einlaßka nal 44 verbunden ist. In der Umlaufleitung 46 ist ein zweites Ventil 25b angeordnet. Eine Bypaßleitung 47 hat ein erstes En de, das an einer Stelle stromauf vom ersten Ventil 25a mit dem Einlaßkanal 44 verbunden ist, und ein zweites Ende, das mit der Rücklaufleitung 45 verbunden ist. Die Bypaßleitung 47 dient zum Unterdrücken von Wasserschlag, der sonst auftreten kann, wenn das erste Ventil 25a oder ein zweites Ventil 25b geöffnet oder geschlossen wird, und verhindert ein Pulsieren des Drucks des dem Heizkörper 21 zugeführten Kühlwassers.

Konstruktion der Ventile

Gemäß Fig. 3 ist zusätzlich zu den ersten und zweiten Ventilen 25a und 25b die Ventilanordnung 25 mit einem unteren Gehäuse 50, einem oberen Gehäuse 50' und einem Elektromagnet 60 verse hen. Gemäß der Ausführungsform betätigt der Elektromagnet 60 die ersten und zweiten Ventile 25a und 25b gemeinsam derart, daß sich das erste Ventil 25a in der offenen Stellung befin det, während sich das zweite Ventil 25b in der geschlossenen Stellung befindet, wenn der Elektromagnet 60 aberregt ist, während sich das erste Ventil 25a in der geschlossenen Stel lung befindet, während sich das zweite Ventil 25b in der offe nen Stellung befindet, wenn der Elektromagnet 60 erregt ist. Im einzelnen bildet das untere Gehäuse 50 einen ersten Einlaß 51 für einen Einlaß von Hochtemperaturkühlwasser aus der Kühl wasserumlaufleitung 42 der Brennkraftmaschine und einen ersten Auslaß 52 für die Abgabe des Hochtemperaturkühlwassers zum Heizkörper 21. Das obere Gehäuse 50' bildet einen zweiten Ein laß 53 für die Aufnahme des Niedertemperaturkühlwassers nach einem Wärmeautausch am Heizkörper 21 und einen zweiten Auslaß 54 für die Rückführung des Niedertemperaturkühlwassers in die Umlaufleitung 42 der Brennkraftmaschine 22. Zur Erzielung der angegebenen Strömung des Kühlwassers der Brennkraftmaschine in der Heizkörperleitung ist die Einlaßleitung 44 von der Umlauf leitung 42 mit dem ersten Einlaß 51 und über das erste Ventil 25a mit dem ersten Auslaß 52 verbunden. Der erste Einlaß 51 und der zweite Auslaß 54 vom Heizkörper 21 sind stets mit der Rücklaufleitung 45 zur Umlaufleitung 42 der Brennkraftmaschine verbunden.

Gemäß Fig. 3 ist das erste Ventil 25a gebildet durch ein er stes Ventilglied 55 und einen innerhalb des unteren Gehäuses 50 gebildeten ersten Ventilsitz 56. Das erste Ventil 25a ver bindet den ersten Einlaß 51 mit dem ersten Auslaß 52, wenn das erste Ventilglied 45 vom ersten Ventilsitz 56 weg verschoben ist. Das zweite Ventil 25b ist gebildet durch ein zweites Ven tilglied 57 und einen innerhalb des oberen Gehäuses 50' gebil deten zweiten Ventilsitz 58. Ein Umlauf des vom zweiten Einlaß 53 zum zweiten Auslaß 54 abgegebenen Niedertemperaturkühlwas sers erfolgt in Richtung zum Strom des Hochtemperaturkühlwas sers vom ersten Einlaß 51 zum zweiten Auslaß, wenn das zweite Ventilglied 57 vom zweiten Ventilsitz 58 weg verschoben ist. Die Umlauf leitung 46 ist im unteren Gehäuse 50 so ausgebildet, daß sie stets mit dem zweiten Auslaß 54 in Verbindung steht. Der Elektromagnet 60 ist gebildet durch eine Spule 60', eine in der Spule 60' angeordnete feststehende Hülse 63, einen in der Hülse 63 verschiebbar eingesetzten stabförmigen Stößel 59, ein mit dem oberen Ende des Stößels 59 fest verbundenes beweg liches Glied 62 und eine Schraubenfeder 61, die das Glied 62 in Fig. 3 so nach oben drückt, daß das Glied 62 von der Hülse 63 im Abstand ist. Der Stößel 59 tritt durch das erste Ventil glied 57 hindurch, das mit dem Stößel 59 fest verbunden ist. Ferner hat der Stößel 59 ein unteres Ende, an dem das erste Ventilglied 55 befestigt ist. Der Elektromagnet 60 gemäß Fig. 3 ist mit der Antriebsschaltung 84 verbunden, die über einen Inverter 90-1 durch die Mikrocomputer-Steuerschaltung 90 be trieben wird. Wenn daher die Steuerschaltung 90 ein Hoch- Signal (1) abgibt, wird der Elektromagnet 60 aberregt, wäh rend, wenn die Steuerschaltung ein Tief-Signal (0) abgibt, wird der Elektromagnet 60 erregt. Wenn der Elektromagnet 60 durch das Hoch-Signal (1) von der Steuerschaltung 90 aberregt ist, bewirkt die Kraft der Feder 91 eine Bewegung des Stößels 59 in Fig. 3 nach oben. Daher wird einerseits das erste Ven tilglied 55 vom ersten Ventilsitz 56 abgehoben, um ein Öffnen des ersten Ventils 25a zu ermöglichen, während andererseits das zweite Ventilglied 57 auf den zweiten Ventilsitz 58 ge setzt wird, um dem zweiten Ventil 25b ein Schließen zu er möglichen. Wenn der Elektromagnet 60 durch das Tief-Signal (0) von der Steuerschaltung 90 erregt ist, wird eine elektromag netische Kraft erzeugt, die eine Bewegung des Stößels 59 in Fig. 3 nach unten gegen die Kraft der Feder 61 bewirkt. Daher wird einerseits das erste Ventilglied 55 auf den ersten Ven tilsitz 56 gesetzt, um ein Schließen des ersten Ventils 25a zu ermöglichen, während andererseits das zweite Ventilglied 57 vom zweiten Ventilsitz 58 weg verschoben ist, um ein Öffnen des zweiten Ventils 25b zu ermöglichen.

Betrieb

Gemäß Fig. 1 bewirkt der von der Antriebsschaltung 85 gesteu erte Gebläsemotor 11a eine Drehung des Ventilators 11b und die Erzeugung eines in den Verdampfer 12 einzuführenden Luft stroms, wobei der Luftstrom vom Gebläse 11 einem Wärmeaus tausch mit dem durch den Verdampfer 12 hindurchtretenden Kühlmittel unterworfen wird und somit den Luftstrom kühlt. Der Luftstrom wird dann in den Heizkörper 21 eingeführt, wobei der Luftstrom vom Verdampfer 12 einem Wärmeaustausch mit dem Kühl wasser der Brennkraftmaschine unterworfen wird, um den Luft strom auf eine gewünschte Temperatur zu erhitzen. Der Luftstrom wird schließlich über den Belüftungsauslaß 15, den Heizauslaß 14 oder den Entfrosterauslaß 16 in den Fahrgastraum 34 geblasen.

Die vom Ventilator 11b geblasene Luftstrommenge wird durch die Größe der Spannung des an den Gebläsemotor 11a angelegten Sig nals bestimmt. Je größer die angelegte Spannung ist, umso größer ist die Menge des Luftstroms. Eine Zunahme der Luftmen ge bewirkt eine Zunahme der Menge am Verdampfer 12 und/oder des Wärmeaustauschs am Heizkörper 21. Als Ergebnis bewirkt eine Zunahme der Luftstrommenge eine Zunahme der Wärmebela stung am Heizkörper. Als Ergebnis bewirkt eine Zunahme der Luftstrommenge eine Zunahme der Änderung ΔT der Temperatur der in den Fahrgastraum 34 eingeblasenen Luft, wenn die EIN-AUS-Steuerung des Heizkörpers 21 ausgeführt wird, vgl. Fig. 15.

Die Wahl eines Auslasses unter dem Belüftungsauslaß 15, dem Heizauslaß 16 und dem Entfrostungsauslaß 14 erfolgt durch Einstellen des Öffnungsgrads der Schalttore 70 und 72.

Die Fig. 4(a), (b) und (c) erläutern den Betrieb der Kon struktion von Fig. 1 und 2. Gemäß Fig. 4(a) ist der Heizkörper 21 in der Wasserleitung 43 angeordnet, die von der von der Brennkraftmaschine 22 kommenden Kühlwasserleitung 42 abge zweigt ist. Wenn das Ventil 25 aberregt ist (Hochtemperatur betrieb), d. h., wenn das EIN-AUS-Signal P für den Betrieb des Elektromagnets 60 "hoch" (1) ist, ist das erste Ventil 25a of fen und das zweite Ventil 25b geschlossen, vgl. Fig. 4(b). Als Ergebnis wird das Hochtemperaturkühlwasser von der Motorwas serleitung 42 durch die Wasserpumpe 26 in die Heizleitung 43 abgeleitet, wie durch Pfeile A und B gezeigt, wobei die Was serpumpe 26 das Kühlwasser kräftig in den Heizkörper 21 ein führt und es dann zur Motorwasserleitung 42 zurückleitet, wie durch Pfeile C und D gezeigt. Als Ergebnis eines solchen Um laufs des Motorkühlwassers in der Umlaufleitung 43, während das Ventil 25 aberregt ist, strömt heißes Wasser durch den Heizkörper 21, um dessen Temperatur zu erhöhen, wonach die Luft aus dem Gebläse 11 in Berührung hiermit gebracht wird, um hierdurch die Temperatur der Luft zu erhöhen.

Wenn das Ventil 25 erregt ist (Niedertemperaturbetrieb), d. h. wen das EIN-AUS-Signal P zur Betätigung des Elektromagnets 60 "tief" (0) ist, wird das erste Ventil 25 zum Schließen nach unten bewegt, während das zweite Ventil 25b geöffnet wird, vgl. Fig. 4(c). Als Ergebnis wird die Verbindung zwischen den Pfeilen A und B unterbrochen und somit der Umlauf des Wassers gemäß den Pfeilen B, C und E durch die Pumpe 26 erzeugt. In diesem Fall wird das heiße Wasser aus der Brennkraftmaschine 22 nicht eingeführt und somit die Temperatur des Heizkörpers 21 verringert.

Erfindungsgemäß wird ein EIN-AUS-Signal P mit einem einge stellten Arbeitsverhältnis durch die Steuerschaltung 90 über die Antriebsschaltung 84 zum Elektromagnet 60 der Ventilvor richtung 25 geliefert zur Erzielung einer gewünschten Tempe ratur des Heizkörpers. Das oben beschriebene Arbeitsverhältnis ist ein Takt (Zyklus) des EIN-AUS-Signals von der Antriebs schaltung 84, ein Verhältnis mit einer Dauer L in einem Takt. Ferner wird erfindungsgemäß ein Wert des Takts des Steuersig nals gemäß dem Arbeitsverhältnis gesteuert, wird an den Ge bläsemotor 11a eine Spannung angelegt und wird ein Auslaßbe trieb gewählt, wodurch Temperaturänderungen innerhalb eines zulässigen Bereichs gesteuert werden und somit die Lebensdauer der Ventilvorrichtung 25 erhöht wird.

Eine Luftklimatisierungssteuerung durch die Zentraleinheit CPU wird in Verbindung mit den Flußdiagrammen von Fig. 5 und 6 erläutert. Das Programm in Fig. 5 ist ein in gegebenen Inter vallen ausgeführtes Zeitunterbrechungsprogramm. Bei einem Schritt 100 werden Ausgangswerte aus den Sensoren, wie dem Wassertemperatursensor 92a, dem Innenlufttemperatursensor 91a, dem Außenlufttemperatursensor 91b und dem Sonnenstrahlungssen sor 94 (T_W, T_r, T_am, und T_S) eingegeben, wobei ferner der Ausgangswert (T_set) der Temperaturstelleinheit 95 und der Zustand des Steuerventils von der Steuerschalteinheit 97 eingegeben werden.

Bei einem Schritt 102 wird ein Sollwert TAO der Austrittstem peratur durch die folgende Gleichung berechnet:

TAO = K_S × T_set - K_r × T_r - K_am × T_am - K_S × T_S + C,

wobei K_S eine Temperaturstellzunahme, K_r eine Innentempera turzunahme, K_am eine Außentemperaturzunahme, K_S eine Son nenstrahlungszunahme und C eine Korrekturkonstante sind.

Bei einem Schritt 104 wird ermittelt, ob ein Sollwerttempe raturkennwert F_TAO gleich 1 ist. Gemäß Fig. 8 wird dieser Kennwert eingestellt (1), wenn die Auslaßluftsolltemperatur 30°C übersteigt, wenn die Solltemperatur TAO ansteigt. Im Ggensatz hierzu wird der Kennwert zurückgestellt (O), wenn die Auslaßluftsolltemperatur unter 27°C fällt, wenn die Solltem peratur TAO fällt. Wenn ermittelt ist, daß beim Schritt 104 F_TAO = 1 ist, geht das Programm zum Schritt 106 über und er folgt eine Ermittlung einer aus dem Gebläse 11b geblasenen Luftmenge bei hoher Lufttemperatur. Die Einzelheiten dieser Ermittlung beim Schritt 106 sind in Fig. 7 gezeigt. Bei einem Schritt 106-1 wird eine am Gebläsemotor 11a angelegte Spannung V₁ aus der vom Sensor 92a ermittelten Kühlwassertemperatur T_W gemäß einer Beziehung in Fig. 9 berechnet. Als herkömmli che Technik wird im Speicher 81 ein der Beziehung in Fig. 9 entsprechendes Diagramm gespeichert, wobei eine Diagramm- Interpolationsberechnung ausgeführt wird zur Erzielung eines. Werts der Gebläseluftmenge, wobei V₁ dem ermittelten Wert der Kühlwassertempyratur T_W entspricht. Bei einem Schritt 106-2 in Fig. 6 wird eine an den Gebläsemotor angelegte Spannung V₂ aus der Austrittsluftsolltemperatur TAO auf der Basis einer Bezie hung gemäß Fig. 10 berechnet. Ein der Beziehung in Fig. 10 entsprechendes Diagramm wird ebenfalls im Speicher 80 gespei chert, wobei eine Diagramm-Interpolationsberechnung ausgeführt wird zur Erzielung eines Werts der Gebläseluftmenge V₂ ent sprechend der Austrittsluftsolltemperatur TAO. Bei einem Schritt 106-3 wird ermittelt, ob der Wert von V₁ größer als der Wert von V₂ ist. Wenn nicht ermittelt wird, daß V₁ < V₂ ist, geht das Programm zu einem Schritt 106-4 über, wobei der Wert von V₁ auf der Basis der Kühlwassertemperatur T_W als Gebläseluftmenge verwendet wird. Wenn ermittelt wird, daß V₁ < V₂ ist, geht das Programm zum Schritt 106-5 über, wobei der Wert von V₂ auf der Basis der Austrittsluftsolltem peratur TAO als Gebläseluftmenge verwendet wird. Als Ergebnis wird zwischen V₁ und V₂ der kleinere Wert als die am Gebläse motor 11a angelegte Spannung gewählt zum Bestimmen der Luft menge, die vom Ventilator 11 unter einem Hochtemperaturzustand geblasen wird.

Wenn gemäß Fig. 5 ermittelt wird, daß beim Schritt 104 F_TAO = 0 ist, geht das Programm zu einem Schritt 108 über, wobei eine Ermittlung der vom Ventilator 11b im Niedertemperaturzustand geblasenen Luftmenge erfolgt. Bei diesem Schritt wird wie beim Schritt 106-1 von Fig. 6 eine am Gebläsemotor angelegte Span nung aus der Austrittsluftsolltemperatur TAO berechnet auf der Basis einer Beziehung von Fig. 10. Dann wird diese Spannung, wie sie am Ventilatormotor 11a angelegt ist, auf diese aus dem Diagramm berechnete Spannung geregelt. Anders als während des Hochtemperaturzustands, wo aus zwei Diagrammen nur ein Dia gramm gewählt wird, wird bei einem Niedertemperaturzustand nur ein einziges Diagramm in Fig. 10 verwendet zur Bestimmung der aus dem Gebläse 11b geblasenen Luftmenge.

Nach der Bestimmung der Blasluftmenge geht das Programm zu einem Schritt 110 über, wobei ein Luftausblasbetrieb M be stimmt wird aus der Austrittsluftsolltemperatur TAO auf der Basis der in Fig. 11 gezeigten Beziehung. In Fig. 11 werden drei Betriebsarten erzielt, d. h. ein Gesichtsbetrieb (Belüf tungsbetrieb), ein Doppelniveaubetrieb (B/L, Betrieb auf zwei Niveaus) und ein Fußbetrieb (Heizbetrieb). Wenn gemäß Fig. 11 die Solltemperatur ansteigt, und einen gegebenen Wert TAO₁ übersteigt, wird der Betrieb vom Gesichtsbetrieb zum Doppelniveaubetrieb geandert. Wenn die Solltemperatur ansteigt und einen gegebenen Wert TAO₂ übersteigt, wird der Betrieb vom Doppelniveaubetrieb zum Fußbetrieb geändert. Wenn die Solltem peratur unter den gegebenen Wert TAO₁ abfällt, wird der Be trieb vom Fußbetrieb zum Doppelniveaubetrieb geändert. Wenn die Solltemperatur unter den gegebenen Wert TAO₃ abfällt, wird der Betrieb vom Doppelniveaubetrieb zum Gesichtsbetrieb geän dert.

In einem folgenden Schritt 112 werden der Wert des Arbeitsver hältnisses eines EIN-AUS-Signals für die Betätigung der Ven tilvorrichtung 25 und ein Takt des EIN-AUS-Signals berechnet. Die Einzelheiten des Schritts 112 sind in Fig. 7 gezeigt. In einem Schritt 200 wird ein Wert des Arbeitsverhältnisses R aus einer Austrittsluftsolltemperatur TAO berechnet auf der Basis der durch eine Kurve in Fig. 12 gezeigten Beziehung. Wie be reits beim EIN-AUS-Signal zur Betätigung der Ventilvorrichtung 25 erläutert, ist das Arbeitsverhältnis ein Verhältnis der Dauer der Zeit 1 beim Hoch-Zustand (1) zur Dauer der Zeit L in einem Takt des Signals. Der Hoch-Zustand (1) des EIN-AUS-Sig nals entspricht einem Zustand der Ventilvorrichtung 25, bei dem das erste Ventil 25a offen und das zweite Ventil 25b ge schlossen ist, was dem aus der Kühlwasserleitung 42 kommenden Kühlwasser ein Einführen in die Heißwasserleitung 43 gestat tet, vgl. Fig. 4(b). Je größer daher das Arbeitsverhältnis ist, umso größer ist die Menge des von der Brennkraftmaschine abgeleiteten Heißwassers, wodurch die Temperatur des Heizkör pers 21 erhöht wird. Eine Diagramm-Interpolation erfolgt zur Erzielung eines Werts des Arbeitsverhältnisses R, der der Austrittsluftsolltemperatur TAO entspricht.

In einem Schritt 202 werden die am Gebläsemotor 11a angelegte und im Schritt 106 oder 108 berechnete Spannung und der zu wählende und im Schritt 110 bestimmte Betrieb ausgelesen. In einem folgenden Schritt 204 wird festgestellt, ob der Wert des Arbeitsverhältnisses R größer als 0,05 und kleiner als 0,8 ist. Wenn festgestellt ist, daß R ≦ 0,05 oder R ≧ 0,80 ist, geht das Programm zu einem Schritt 216 über, wobei der Wert eines Takts T des EIN-AUS-Signals auf 4 Sekunden festgesetzt wird.

Wenn der Wert des Arbeitsverhältnisses R ≦ 0,05 ist, ist ein Durchschnittswert des Verhältnisses des Öffnungsgrads zum vol len Öffnungsgrad des ersten Ventils 25a < 0,05 und ein Durch schnittswert des Verhältnisses des Öffnungsgrads zum vollen Öffnungsgrad des zweiten Ventils 25b < 0,95. Dies bedeutet, daß beinahe das gesamte in den Heizkörper 21 eingeführte Was ser ein vom Heizkörper 21 umgewälztes Niedertemperaturwasser ist. Da nämlich die Menge des Hochtemperaturkühlwassers aus der Brennkraftmaschine 22 sehr klein ist, kann nur eine kleine Temperaturänderung des durch den Heizkörper 21 hindurchtreten den Wassers durch den EIN-AUS-Betrieb der Ventilvorrichtung 25 erzeugt werden. Es ist somit möglich, die Taktlänge des EIN- AUS-Signals zu erhöhen. Aus diesem Grund wird ein Wert von 4 Sekunden als Wert für den Takt T verwendet. Ein großer Wert des Takts T des EIN-AUS-Signals ist im Hinblick auf die Le bensdauer der Ventilvorrichtung 25 vorteilhaft, da die Fre quenz der EIN-AUS-Vorgänge auf diese Weise verringert wird.

Wenn der Wert des Arbeitsverhältnisses R ≧ 0,8 ist, ist ein Durchschnittswert des Verhältnisses des Öffnungsgrads zum vollen Öffnungsgrad des ersten Ventils 25a < 0,8 und ein Durchschnittswert des Verhältnisses des Öffnungsgrads zum vollen Öffnungsgrad des zweiten Ventils 25b < 0,2. Dies bedeutet, daß beinahe das gesamte in den Heizkörper 21 ein geführte Wasser ein Hochtemperaturwasser aus der Brennkraft maschine 22 ist. Da nämlich die Menge des vom Heizkörper 21 rezirkulierten Niedertemperaturwassers sehr klein ist, kann in der Temperatur des durch den Heizkörper 21 hindurchtretenden Wassers durch den EIN-AUS-Betrieb der Ventilvorrichtung 25 nur eine sehr kleine Änderung erzeugt werden. Ähnlich wie in dem Fall, in dem das Arbeitsverhältnis R ≦ 0,05 ist, ist es daher möglich, die Taktperiode des EIN-AUS-Signals zu erhöhen, wes halb ein Wert des Takts T des EIN-AUS-Signals mit einer Größe von 4 Sekunden gewählt wird, um hierdurch die Lebensdauer der Ventilvorrichtung 25 zu erhöhen.

Fig. 13 zeigt Beziehungen zwischen dem Wert des Arbeitsver hältnisses R und der Temperatur der am Heizkörper 21 geblase nen Luft, während die Luftmenge zwischen 100 m³/h und 300 m³/h geändert wird. In diesem Fall beträgt die Temperatur T_W1 des Hochtemperaturkühlwassers, das von der Motorwasserleitung 42 in die Heißwasserleitung 43 eingeführt wird, 80°C, während die Temperatur T_a der in den Heizkörper 21 eingeführte Luft 5°C beträgt. Wenn, wie oben erläutert, der Wert des Arbeits verhältnisses R ≦ 0,05 beträgt, ist die Temperatur der Blas luft kleiner als 15°C unabhängig von der Blasluftmenge. Wenn umgekehrt das Arbeitsverhältnis R ≧ 0,8 ist, ist die Auslaß temperatur höher als etwa 63°C, wenn die Luftstrommenge 300 m³/h beträgt, während die Auslaßtemperatur höher als etwa 74°C ist, wenn die Luftstrommenge 100 m³/h ist. Dies bedeu tet, daß eine große Temperaturänderung der gemäß der Luft strommenge abgegebenen Luft vorliegt.

Fig. 14 zeigt Beziehungen zwischen dem Wert des Arbeitsver hältnisses R und der Änderung ΔT der Temperatur des abgegebe nen Luftstroms im Hinblick auf die Änderung der Werte der Taktzeit T des EIN-AUS-Betriebs des Ventils 25. In diesem Fall beträgt die Temperatur T_W1 des Kühlwassers aus der Brenn kraftmaschine 80°C, während die Temperatur T_a1 der in den Heizkörper 21 eingeführten Luft 5°C beträgt. Wenn gemäß Fig. 14 der Wert des Arbeitsverhältnisses R ≦ 0,05 ist oder wenn der Wert des Arbeitsverhältnisses R ≧ 0,08 ist, besteht keine große Änderung der Wertveränderung ΔT der Temperatur der vom Heizkörper 21 abgegebenen Luft.

Fig. 15 zeigt eine Beziehung zwischen der Luftstrommenge und einer Änderung ΔT der Temperatur der abgegebenen Luft, wenn die Taktzeit T des EIN-AUS-Signals auf 4 Sekunden und der Wert des Arbeitsverhältnisses R auf 0,2 festgelegt sind. Die Tempe ratur T_w1 des Kühlwassers von der Brennkraftmaschine 22 betrug 80°C, während die Temperatur T_a1 der vom Verdampfer 12 in den Heizkörper 21 eingeführte Luft 5°C betrug. Wenn gemäß Fig. 15 die Luftstrommenge klein ist, ist die durch das EIN-AUS-Signal der Ventilvorrichtung 25 erzeugte Änderung ΔT der Temperatur ebenfalls klein.

Wenn ferner das Arbeitsverhältnis R zwischen 0,05 und 0,8 liegt, was aus dem Ergebnis gemäß Fig. 14 ersichtlich ist, verursacht eine längere Dauer eines Zyklus T eine Erhöhung der Änderung ΔT der Temperatur der abgegebenen Luft. Daher muß in diesem Fall ein kurzer Takt T des EIN-AUS-Signals vorgese hen werden.

Wenn gemäß Fig. 7 bestimmt wird, daß beim Schritt 204 0,05 < R < 0,8 ist, geht das Programm zu einem Schritt 206 über und wird festgestellt, falls der Belüftungsbetrieb (oder Gesichtsbetrieb) oder Doppelniveaubetrieb (B/L) gewählt wurde, wo der Blasluftstrom zum Gesicht eines Fahrgasts gerichtet ist. Wenn festgestellt wird, daß der Belüftungsbetrieb oder der Doppelniveaubetrieb gewählt wird, wird ein Programmfolge schritt 208 ausgeführt. Bei diesem Betrieb haben von den Er findern ausgeführte Versuche gezeigt, daß ein Fahrgast für ge wöhnlich sich nicht unwohl fühlt, wenn die Temperaturänderung ΔT unterhalb einen Wert von 3°C eingeregelt wird. Daher wird beim Schritt 208 ermittelt, ob der Wert der am Gebläsemotor 11a angelegten Spannung V höher als ein gegebener Wert von 8 Volt ist, d. h., die abgegebene Luftmenge ist größer als ein gegebener Wert. Wenn ermittelt wird, daß der Wert der am Ge bläsemotor 11a angelegten elektrischen Spannung V höher als 8 Volt ist, d. h. die abgegebene Luftmenge ist größer als der gegebene Wert, geht das Programm zu einem Schritt 210 über und wird der Wert eines Takts des EIN-AUS-Signals für den Betrieb des Ventils 25 auf 2 Sekunden festgesetzt. Fig. 14 zeigt, daß der Wert von 2 Sekunden eines Takts T des EIN-AUS-Signals für den Betrieb des Gebläsemotors 11a die Temperaturänderung ΔT des abgegebenen Luftstroms unter 3°C halten kann. Wie oben erläutert, wird die obere Grenze des Werts der Temperaturän derung ΔT, die den Fahrgast sich nicht unbequem fühlen läßt, gemäß dem gewählten Betrieb verändert. Daher wird gemäß der Erhöhung der abgegebenen Luftmenge der Wert des Takts T des EIN-AUS-Signals für den Betrieb des Ventils 25 verringert, um hierdurch einen Wert der Änderung ΔT zu erzielen, der klei ner als der obere Grenzwert ist, über welchem der Fahr gast beginnt, sich unwohl zu fühlen.

Wenn gemäß Fig. 7 ermittelt wird, daß der Wert der am Geblä semotor 11a angelegten elektrischen Spannung V kleiner als 8 Volt ist, d. h. die abgegebnene Luftmenge ist kleiner als der gegebene Wert, geht das Programm zu einem Schritt 214 über und wird der Wert eines Takts T des EIN-AUS-Signals für den Betrieb des Ventils 25 auf 3 Sekunden festgesetzt. Wenn gemäß Fig. 15 die Luftstrommenge klein ist, ist die Temperaturände rung ΔT der abgegebenen Luft ebenfalls klein. Daher genügt ein größerer Wert des Takts T des EIN-AUS-Signals, um die Temperaturänderung ΔT des abgegebenen Luftstroms auf einen Wert von weniger als 3°C zu halten.

Wenn beim Schritt 206 ermittelt wird, daß der gewählte Betrieb nicht der Belüftungsbetrieb oder der Doppelniveaubetrieb ist, d. h. der gewählte Betrieb ist der Heizbetrieb, bei dem die abgegebene Luft nicht zum Gesicht eines Fahrgasts gerichtet ist, wird ein Programmfolgeschritt 212 ausgeführt. Es sei angegeben, daß beim Heizbetrieb (Beinbetrieb) eine Temperatur änderung von weniger als 6°C einen Fahrgast für gewöhnlich sich nicht unwohl fühlen läßt. Beim Schritt 212 wird ermit telt, ob die am Gebläsemotor 11a angelegte Spannung größer als 8 Volt ist. Wenn ermittelt wird, daß die am Gebläsemotor 11a angelegte elektrische Spannung größer als 8 Volt ist, d. h. eine große Luftmenge wird abgegeben, geht das Programm zu einem Schritt 214 über und wird die Periode T des EIN-AUS- Signals des Ventils 25 auf 3 Sekunden festgesetzt. Gemäß Fig. 15 kann eine große abgegebene Luftstrommenge bewirken, daß die durch die EIN-AUS-Steuerung des Ventils 25 erzielte Tempera turänderung ΔT groß wird. Daher wird eine kurze Periode T des EIN-AUS-Signals so klein wie 3 Sekunden gewählt, um hierdurch eine Temperaturänderung des Luftstroms von weniger als 6°C zu erzielen. Wenn umgekehrt ermittelt wird, daß die am Gebläse motor 11a angelegte elektrische Spannung nicht größer als 8 Volt ist, d. h. eine kleine Luftmenge wird abgegeben, geht das Programm zu einem Schritt 216 über und wird die Periode T des EIN-AUS-Signals des Ventils 25 auf 4 Sekunden festgesetzt. Wenn die Luftstrommenge klein ist, wird die Temperaturänderung der abgegebenen Luft klein und ist eine längere Periode T des EIN-AUS-Signals so groß wie 4 Sekunden ausreichend zur Erzie lung einer Temperaturänderung des Luftstroms von weniger als 6°C.

Wie oben beschrieben, wird ein größerer Wert der Periode T des EIN-AUS-Signals P derart gewählt, daß der erzielte Wert der Temperaturänderung ΔT einen Fahrgast sich nicht unwohlfühlen läßt. Als Ergebnis werden ein gewünschter Klimatisierungsbe trieb und eine erhöhte Lebensdauer der Ventilvorrichtung er zielt, welches einander entgegengesetzte Forderungen sind.

Nachdem gemäß Fig. 5 das Arbeitsverhältnis R und die Periode T beim Schritt 112 auf diese Weise ermittelt werden, geht das Programm zu einem Schritt 114 über und wird ein Ausgangsinfor mationssignal, entsprechend der am Gebläsemotor 11a anzulegen den Spannung V, zur Antriebsschaltung 85 abgegeben. Als Ergeb nis läuft der Gebläsemotor mit einer Drehzahl, bei der die ge wünschte Luftstrommenge erzielt wird.

In einem nachfolgenden Schritt 116 wird ein Befehl zur An triebsschaltung 84 ausgegeben, um mit dem Ausgang des EIN-AUS- Signals zur Antriebsschaltung 84 zu beginnen. Bei Empfang des Signals zum Beginnen dieses Ausgangs beginnt die Steuereinheit CPU das Programm zur Erzeugung des EIN-AUS-Signals. Dieses Programm zur Erzeugung des EIN-AUS-Signals wird durch ein in gegebenen kurzen Intervallen ausgeführtes Taktgeberunterbre chungsprogramm ausgeführt. Bei der Ausführung dieses EIN-AUS- Signal-Unterbrechungsprogramms gibt die Steuereinheit CPU 80 ein Hochniveausignal (1) zur Antriebsschaltung 84 während einer Zeit ab. die gleich dem Arbeitsverhältnis R multipli ziert mit dem Takt T ist, wobei das Signal auf einem hohen Niveau (1) während einer Zeit bleibt, die gleich (1 - R) × T ist. Als Ergebnis der Ausführung dieses Programms wird das EIN-AUS-Signal zuerst durch die Antriebsschaltung 84 verstärkt und dann zum Elektromagnet 60 der Ventilvorrichtung 25 einge geben, wodurch ein EIN-AUS-Betrieb der Ventilvorrichtung mit einem Takt T beim Arbeitsverhältnis R erzielt wird.

Schließlich werden bei einem Schritt 118 in Fig. 5 Signale zu den Servomotoren 71 und 72 ausgegeben zum Steuern der Schalt tore 70 bzw. 72 gemäß dem beim Schritt 110 bestimmten Betrieb M. Als Ergebnis wird eine gewünschte Steuerung des Öffnungs grads der Schalttore 70 und 72 gemäß dem gewählten Betrieb M erzielt.

Bei der obigen Ausführungsform wird der Wert eines Zyklus des EIN-AUS-Signals P durch das Arbeitsverhältnis R bestimmt, wird die gemäß der Luftstrommenge benötigte Gebläsespannung V ange legt und wird der Betrieb gewählt. Jedoch kann der Takt nur durch einen oder zwei dieser Parameter oder durch weitere Pa rameter, etwa einer Austrittsluftsolltemperatur, bestimmt werden.

Bei der oben beschriebenen Ausführungsform ist das System nur mit einer Luftheizleitung versehen. Das Konzept der Erfindung kann jedoch auf voneinander unabhängig geregelte rechte und linke Doppelluftheizsysteme angewendet werden. Gemäß Fig. 16 sind zwei Heizleitungen 431 und 432 zum Einführen des Hochtem peraturkühlwassers aus der Kühlwasserleitung 42 der Brenn kraftmaschine vorgesehen. Die erste Heizleitung 431 ist verse hen mit einer ersten Ventilvorrichtung 251, einer ersten Pumpe 261 und einem ersten Heizkörper 211, während die zweite Heiz leitung 432 versehen ist mit einer zweiten Ventilvorrichtung 252, einer zweiten Pumpe 262 und einem zweiten Heizkörper 212. Die ersten und zweiten Ventilvorrichtungen 251 und 252 werden einer EIN-AUS-Steuerung ähnlich derjenigen unterworfen, die in Verbindung mit dem Ventil 25 der ersten Ausführungsform be schrieben wurde. Als Ergebnis kann ein stabiler Klimatisie rungsbetrieb für beide Klimatisierungsbereiche selbst dann erzielt werden, wenn die Klimatisierungsbelastungen bei den beiden Klimatisierungsbereichen unterschiedlich sind.

Gemäß Fig. 17 können die erste Ventilvorrichtung 251 und die zweite Ventilvorrichtung 252 in ein und demselben Gehäuse zu sammengebaut sein. Bei dieser Ausführungsform sind zwei Ven tilvorrichtungen so miteinander verbunden, daß sie um eine senkrechte Achse symmetrisch sind, wobei jedes der Ventile dem Ventil in Fig. 3 entspricht. Diese Ventile sind so abgeändert, daß der erste Einlaß 51 und der zweite Auslaß 54 zueinander senkrecht angeordnet sind, wobei der erste Auslaß 52 und der zweite Einlaß 53 ebenfalls zueinander senkrecht angeordnet sind. Jedoch sind die ersten Einlässe 51 und die zweiten Aus lässe 54 der linken und rechten Ventilvorrichtungen gemeinsam. Die Ventilvorrichtung 250 hat nämlich gemäß Fig. 17 zwei Ven tileinheiten und hat einen ersten Auslaß 510 und einen zweiten Auslaß 450, die den beiden Ventileinheiten gemeinsam sind. Die Ventileinheiten haben jeweilige Elektromagnete 601 und 602, die zur Steuerung der jeweiligen Ventilglieder 251a und 251b sowie 252a und 252b unterschiedlich betrieben werden.

Claims

1. Heizvorrichtung für ein Kraftfahrzeug mit einer eine Kühlwasserumlaufleitung aufweisenden Brennkraftmaschine, umfassend

- einen in einem Luftkanal (30) angeordneten Heizkörper (21) für einen Wärmeaustausch mit einem Luftstrom,
- eine erste Leitung (43) zum Leiten einer Kühlwassermenge aus der Kühlwasserumlaufleitung (42) in den Heizkörper (21),
- eine zweite Leitung (45) zum Wiedereinführen des durch den Heizkörper (21) hindurchgetretenen Kühlwassers in die Kühlwasserumlaufleitung (42),
- eine Wasserpumpe (26) in der ersten und/oder in der zweiten Leitung zum Erzeugen eines Kühlwasserstroms in den Heizkörper (21),
- eine dritte Leitung (46) zum Verbinden der zweiten mit der ersten Leitung an einer stromauf von der Wasserpumpe (26) gelegenen Stelle zum Erzeugen eines Kühlwasserstroms von der zweiten Leitung (45) zur ersten Leitung (43),

gekennzeichnet durch

- eine erste Ventileinrichtung (25a) zum Steuern des Kühlwasserstroms in der ersten Leitung (43) mit einer ersten Stellung, die das Einführen des gesamten Kühlwassers in den Heizkörper (21) gestattet, und mit einer zweiten Stellung, die das Einführen des Kühlwassers in den Heizkörper (21) vollständig absperrt,
- eine zweite Ventileinrichtung (25b) zum Steuern des Kühlwasserstroms zwischen der zweiten und der dritten Leitung mit einer ersten Stellung, die das Einführen von durch den Heizkörper (21) hindurchgetretenem Kühlwasser in die dritte Leitung (46) vollständig absperrt, und mit einer zweiten Stellung, die einer durch den Heizkörper (21) hindurchgetretenen Kühlwassermenge ein Rückführen zur ersten Leitung (43) über die dritte Leitung (46) gestattet, und
eine vierte Leitung (47) zum Verbinden der ersten Leitung (43) mit der zweiten Leitung (45) an einer stromauf von der ersten Ventileinrichtung (25a) gelegenen Stelle, wobei die vierte Leitung (47) einen durch die erste und die zweite Ventileinrichtung (25a, 25b) erzeugten Wasserschlag verringert,
- eine auf den Kühlbedarf einer Kühlvorrichtung ansprechende Einrichtung (60, 84, 90) zum Wiederholen eines Betriebs der ersten und der zweiten Ventileinrichtung (25a, 25b) in einer gewünschten Taktfolge zwischen
einem ersten Zustand, in dem sich die erste und die zweite Ventileinrichtung (25a, 25b) jeweils in ihrer ersten Stellung befinden, und
einem zweiten Zustand, in dem sich die erste und die zweite Ventileinrichtung (25a, 25b) jeweils in ihrer zweiten Stellung befinden.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (90) folgendes aufweist:
eine auf den Luftklimatisierungsbedarf ansprechende Einrichtung zum Berechnen der auf den Heizkörper (21) ausgeübten Wärmebelastung,
eine auf die berechnete Wärmebelastung ansprechende Einrichtung zum Berechnen eines Arbeitsverhältnisses, welches das Verhältnis der Dauer eines der ersten und zweiten Zustände zur Dauer eines Takts ist, der die Summe aus der Dauer der ersten und der zweiten Zustände während eines Arbeitstakts ist, und
eine Einrichtung zum Erzeugen von elektrischen Signalen mit dem berechneten Arbeitsverhältnis und zum Ausüben derselben auf die erste und die zweite Ventileinrichtung (25a, 25b) derart, daß die Wiederholung des vereinigten Betriebs der ersten und zweiten Ventileinrichtungen zwischen ihren ersten und zweiten Zuständen beim berechneten Arbeitsverhältnis erzielt wird.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine auf die berechnete Wärmebelastung ansprechende Einrichtung zum Berechnen der Dauer eines Takts der EinAus-Signale derart, daß die Dauer eines Takts zunimmt, wenn die Wärmebelastung abnimmt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Erfassen der Luftmenge, die am Heizkörper (21) einem Wärmeaustausch unterworfen wird, und durch eine auf die erfaßte Luftmenge ansprechende Einrichtung zum Berechnen der Dauer des einen Takts der EinAus-Signale derart, daß die Dauer des einen Takts abnimmt, wenn die Luftmenge zunimmt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet,
durch eine Einrichtung, die ermittelt, ob der Wert des Arbeitsverhältnisses kleiner als ein gegebener Wert in der Nähe von 0 oder größer als ein gegebener Wert in der Nähe von 1,0 ist, und
durch eine Einrichtung zum Erzielen einer längeren Dauer eines Takts der Ein- Aus-Signale, wenn diese Bedingung erfüllt wird, gegenüber der Dauer, die erzielt wird, wenn diese Bedingung nicht erfüllt wird.

6. Luftklimatisierungsvorrichtung zur Klimatisierung des Fahrgastraums eines Kraftfahrzeugs mit einer eine Kühlwasserumlaufleitung aufweisenden Brennkraftmaschine, umfassend

- einen Luftkanal (30) für einen Luftstrom mit einer Einlaßöffnung (31) zum Einführen von Außenluft und wenigstens zwei Auslaßöffnungen (14, 15) zum Abgeben von Luftströmen in unterschiedlichen Höhen des Fahrgastraums (34),
- ein Gebläse (11) zum Erzeugen eines Luftstroms im Luftkanal (30), eine im Luftkanal (30) angeordnete Kühleinheit (12) zum Entnehmen des Luftstroms aus dem Luftkanal,
- wenigstens eine Schaltklappe (70) im Luftkanal (30) für die Wahl einer Öffnung oder einer Kombination der wenigstens zwei Auslaßöffnungen (14, 15) zum Erzielen von wenigstens zwei gewünschten Betriebsarten des Luftstroms im Fahrgastraum (34),
- eine Heizvorrichtung zum Aufnehmen der gekühlten Luft und zu ihrer Erhitzung auf eine gewünschte Temperatur, wobei die Heizvorrichtung folgendes aufweist:
- einen im Luftkanal (30) angeordneten Heizkörper (21) zum Erzielen eines Wärmeaustauschs mit dem Luftstrom zum Erhitzen der aus der Kühleinheit (12) strömenden gekühlten Luft,
- eine erste Leitung (43) zum Ableiten einer Kühlwassermenge aus der zum Heizkörper (21) gerichteten Kühlwasserumlaufleitung (42),
- eine mit dem Heizkörper (21) verbundene Wasserpumpe (26) zum Erzeugen eines Kühlwasserstroms in den Heizkörper,
- eine zweite Leitung (45) zum Wiedereinführen des durch den Heizkörper (21) hindurchgetretenen Kühlwassers in die Kühlwasserumlaufleitung (42),
- eine dritte Leitung (46) zum Verbinden der zweiten Leitung (45) mit der ersten Leitung (43) an einer stromauf von der Wasserpumpe (26) gelegenen Stelle zum Erzeugen eines Kühlwasserstroms von der zweiten Leitung in die erste Leitung,
- eine erste Ventileinrichtung (25a) zum Steuern des Kühlwasserstroms in der ersten Leitung (43) mit einer ersten Stellung, die das Einführen des gesamten Kühlwassers in den Heizkörper (21) gestattet, und mit einer zweiten Stellung, die das Einführen des Kühlwassers in den Heizkörper (21) vollständig absperrt,
- eine vierte Leitung (47) zum Verbinden der ersten Leitung (43) mit der zweiten Leitung (45) an einer stromauf von der ersten Ventileinrichtung (25a) gelegenen Stelle, und
- eine zweite Ventileinrichtung (25b) zum Steuern des Kühlwasserstroms zwischen der zweiten und der dritten Leitung mit einer ersten Stellung, die das Einführen des durch den Heizkörper (21) hindurchgetretenen Kühlwassers in die dritte Leitung (46) vollständig absperrt, und mit einer zweiten Stellung, die das Zurückführen einer durch den Heizkörper (21) hindurchgetretenen Kühlwassermenge zum Heizkörper (21) über die Leitung (43) und über die dritte Leitung (46) gestattet,
- eine auf den Kühlbedarf der Kühlvorrichtung ansprechende Einrichtung (60, 84, 90) zum Wiederholen eines Betriebs der ersten und der zweiten Ventileinrichtung (25a, 25b), in einer gewünschten Taktfolge zwischen
einem ersten Zustand, in dem sich die erste und die zweite Ventileinrichtung (25a, 25b) jeweils in ihrer ersten Stellung befinden, und
einem zweiten Zustand, indem sich die erste und die zweite Ventileinrichtung (25a, 25b) jeweils in ihrer zweiten Stellung befinden.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, gekennzeichnet
durch eine Einrichtung zum Erfassen der Stellung der Schaltklappe (70), und
durch eine Einrichtung zum Erzielen einer längeren Dauer eines Takts der Ein-Aus- Signale, wenn die Stellung der Schaltklappe (70) derart ist, daß die Luft zum Unterteil des Fahrgastraums (34) strömt, gegenüber der Dauer, wenn die Stellung der Schaltklappe (70) derart ist, daß die Luft zum Oberteil des Fahrgastraums (34) strömt.