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Die
Erfindung betrifft eine Heizungs- oder Klimatisierungsvorrichtung
der Kabine eines Kraftfahrzeugs.
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Eine
Vorrichtung dieses Typs umfasst einen Wärmetauscher, in dem ein thermisches
Austauschmedium zirkuliert, um thermisch mit einem Luftstrom, der
den Wärmetauscher
durchquert zusammen zu wirken. Diese Vorrichtung umfasst ein Steuermodul
eines Ventils zur Versorgung des Wärmetauschers mit dem Medium
zur Änderung
der Temperatur des Stroms in Abhängigkeit
vom Mediumdurchsatz im Austauscher.
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In
einer solchen Vorrichtung ist eine zweite zusätzliche Wärmequelle gewünscht, die
geeignet ist, sich in Gang zu setzen im Falle von Insuffizienz des
vorgenannten Wärmetauschers.
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Die
Druckschriften
GB 989 768 ,
DE 198 23 457 und
US 5 375 427 beschreiben
diverse Vorrichtungen dieser Art, in denen die Steuerventile von
mechanischem Typ sind.
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In
dem erteilten Patent FR-2753135 der Anmelderin wird eine Heizungs-
oder Klimatisierungsvorrichtung beschrieben, die mit einer zusätzlichen elektrisch
versorgten Wärmequelle
versehen ist. In diesem Patent ist dagegen eine Mischklappe zwischen
einer Heißluftleitung
und einer Kaltluftleitung vorgesehen, deren Winkelposition die Lufttemperatur am
Ausgang der zwei Leitungen verwaltet. Die zusätzliche Wärmequelle ist mittels Schaltmitteln,
die mechanisch mit einer Achse der Klappe verbunden sind, versehen.
Wenn die Klappe die Kaltluftleitung progressiv schließt, setzt
sich die zweite Wärmequelle
somit in Gang und/oder deren Leistung erhöht sich.
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Eines
der Ziele der vorliegenden Erfindung ist es, eine Heizungs- und/oder
Klimatisierungsvorrichtung bereitzustellen, die einen Wärmetauscher vom
vorgenannten Typ umfasst sowie eine zusätzliche, elektrische Wärmequelle,
die geeignet ist, sich in Betrieb zu nehmen, wenn eine Erhöhung der
Temperatur des den Tauscher durchquerenden Luftstroms erwünscht ist.
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Gemäß der Erfindung
umfasst eine Vorrichtung von vorgenanntem Typ u.a. eine zusätzliche, elektrische
Wärmequelle,
die geeignet ist, in Betrieb genommen zu werden, um die Termperatur
zu erhöhen,
wobei das Steuermodul darüber
hinaus angeordnet ist, um die Versorgung der zweiten Quelle auszulösen und/oder
die Leistung zu erhöhen,
wenn der Durchsatz des Mediums im Tauscher zur Erhöhung der
Temperatur des Luftstroms eingestellt ist.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
ist der Wärmetauscher
ein Heizkörper
des Luftstroms und das Steuermodul ist ausgelegt, um die zweite Quelle
im Fall von Insuffizienz des Heizkörpers zu aktivieren.
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Vorteilhafterweise
ist das Ventil von elektronischem Typ und das Steuermodul ist geeignet,
ein erstes Steuersignal des Ventils zu liefern sowie ein zweites
Steuersignal der zweiten Quelle, das eine Funktion des vorgenannten
ersten Signals ist.
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Vorzugsweise
ist das Ventil vom Typ Zerhacker und das erste Signal ist ein Stufensignal
mit einem Schließen
des Ventils induzierenden unteren Stufen und einer Öffnung des
Ventils induzierenden oberen Stufen, während das zweite Signal ein
Stufensignal ist, mit einem Stillstand der Stromversorgung der zweiten
Quelle induzierenden unteren Stufen und eine Inbetriebnahme der
zweiten Quelle induzierenden oberen Stufen.
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In
einer ersten Ausführungsform
ist das Steuermodul ausgelegt, um die Leistung der zweiten Quelle
proportional zu einem durchschnittlichen Mediumdurchsatz im Tauscher
variieren zu lassen.
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Vorzugsweise
ist das erste Signal im wesentlichen periodisch und das Steuermodul
ist ausgelegt, um das zweite Signal ausgehend von einer Erhöhung der
Periode des ersten Signal in Form zu bringen.
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In
einer zweiten Ausführungsform
ist das Steuermodul ausgelegt, um die Versorgung der zweiten Quelle
ausgehend von einem Schwellenwert eines durchschnittlichen Mediumdurchsatzes
im Tauscher auszulösen.
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In
dieser zweiten Ausführungsform
ist das Steuermodul bevorzugt ausgelegt, um das zweite Signal ausgehend
von einer Integration bzw. Integralbildung des ersten Signals über einer
vorbestimmten Dauer in Form zu bringen, wobei die oberen Stufen des
zweiten Signals einem Integrationswert entsprechen, der größer ist
als ein vorbestimmter Schwellenwert.
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Gemäß einer
Variante der zwei vorgenannten Ausführungsformen ist das Ventil
ein mechanisches Ventil vom Absperrhahn-Typ und das Steuermodul
umfasst ein mechanisches Durchsatzsteuerorgan, geeignet, um sich
zu versetzen, um den Durchsatz im Ventil zu ändern, sowie elektrische Schaltmitteln,
die fähig
sind, mit dem Steuerorgan zusammen zu wirken, um die Versorgung
der zweiten Quelle auszulösen
und/oder deren Leistung in Abhängigkeit
einer Versetzung des Steuerorgans auszulösen.
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Vorteilhafterweise
ist die zweite Quelle geeignet, die Wärme durch Joule-Wirkung abzugeben, und
sie zu diesem Zweck zumindest einen Widerstand mit positiven Temperaturkoeffizienten
umfasst.
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Weitere
Merkmale und Vorteile der Erfindung werden beim Studium der nachfolgenden
detaillierten Beschreibung und der beigefügten Zeichnungen erscheinen,
in denen gilt:
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– Die 1 stellt
schematisch eine Vorrichtung gemäß der Erfindung
dar, die umfasst einen Wärmetauscher
und eine zweite Wärmequelle,
die von einem Luftstrom F durchquert wird, der in einer Leitung
einer Lüftungs-,
Heizungs- und/oder Klimatisierungsanlage der Kabine eines Fahrzeugs
zirkuliert;
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– Die 2A stellt
schematisch den zeitlichen Verlauf eines Signals S 1 zur Steuerung
eines Ventils dar, das am Wärmetauscher
der Vorrichtung gemäß der Erfindung
montiert ist;
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– Die 2B stellt
schematisch den zeitlichen Verlauf eines Signals S2 zur elektrischen
Steuerung der vorgenannten zweiten Quelle dar; und
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– Die 3 stellt
ein Bespiel einer bestimmten Ausführungsform eines Moduls des
in Form Bringens des Signals S2 der Steuerung der zweiten Quelle
dar.
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Die
nachfolgende detaillierte Beschreibung und die beigefügten Zeichnungen
enthalten im wesentlichen Elemente von konkretem Wesen. Sie werden
nicht nur dazu dienen können,
die vorliegende Erfindung besser verständlich zu machen, sondern auch
gegebenenfalls zu ihrer Definition beitragen.
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Man
beziehe sich zunächst
auf die 1, um eine Heizvorrichtung einer
Lüftungs-,
Heizungs- und/oder Klimatisierungsanlage der Kabine eines Kraftfahrzeugs
zu beschreiben. Die Vorrichtung umfasst einen Heizkörper 2 (Wasserheizkörper in
dem beschriebenen Beispiel), in dem ein thermisches Austauschmedium
(in dem beschriebenen Beispiel Wasser) zirkuliert. Dieses Medium
ist geeignet, um thermischen mit einem Luftstrom (Pfeil F) zusammen zu
wirken, der den Wärmetauscher 2 durchquert,
um die Temperatur dieses Luftstroms F zu erhöhen. Der Heizkörper umfasst
ein Rohr, an dem ein Ventil 4 zur Versorgung des Heizkörpers mit
thermischem Austauschmedium montiert ist. Durch Erhöhen des
Mediumdurchsatzes im Ventil 4 wird somit die Wärmekapazität des Heizkörpers 2 erhöht und daher
die Temperatur des Luftstroms F, der diesem durchquert.
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Die
Vorrichtung gemäß der Erfindung
umfasst des weiteren eine zusätzliche,
elektrische Wärmequelle.
Diese zusätzliche
Quelle gibt Wärme durch
Joule-Wirkung ab und umfasst eine Vielzahl von Ohmschen-Widerständen. Vorzugsweise
umfasst sie zumindest einen Widerstand mit positivem Temperaturkoeffizient.
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Diese
zusätzliche
Wärmequelle 3 ist
mit dem Wärmetauscher 2 in
einer Leitung 1 der vorgenannten Anlage angeordnet, in
der der Luftstrom F zirkuliert. Vorzugsweise sind der Heizkörper 2 und
die zusätzliche
Quelle 3 in Reihe in der Leitung 1 angeordnet
entlang der Richtung des Weges des Stroms F.
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In
dem beschriebenen Beispiel ist das Ventil 4 von elektronischem
Typ. Ein Steuersignal S1 steuert die Öffnung und das Schließen das
Ventils 4. Vorzugsweise ist das Ventil 4 vom Typ
Zerhacker und funktioniert gemäß alles
(Position totaler Öffnung) oder
nichts (Position totaler Schließung).
Sich auf 2A beziehend weißt das Signal
S1 einen Rechteckverlauf auf (Abfolge von Stufen der Niveaus „oben" und „unten"). In den Beispielen
ist das Signal S1 im wesentlichen periodisch mit Frequenz f. Wenn z.B.
das Signal S1 bei einem oberen Niveau ist, ist das Ventil 4 des
Heizkörpers
offen, was es erlaubt, den Durchsatz des thermischen Austauschmediums in
Heizkörper 2 zu
erhöhen,
und daher die Temperatur des Luftstroms F, der den Heizkörper 2 durchquert.
Wenn dagegen das Signal S1 bei einem unteren Niveau ist, ist das
Ventil 4 geschlossen. Die Frequenz f des Signals S1 definiert
somit einen durchschnittlichen Durchsatz des thermischen Austauschmediums
im Heizkörper 2.
Auf diese Weise führt
eine Erhöhung
der Frequenz f zu einer Erhöhung
eines durchschnittlichen Mediumdurchsatzes im Heizkörper 2 und
daher zu einer Erhöhung
der Temperatur des Luftstroms F.
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Die
erfindungsgemäße Vorrichtung
umfasst ein Steuermodul 5, das ein Modul 51 zur
in Form Bringung des Signals S1 für die Steuerung des elektronischen
Ventils 4 enthält.
Dieses Steuermodul 5 umfasst eine Kommunikationsschnittstelle 52 mit
einem Steuerorgan, das in der Kabine des Kraftfahrzeuges zur Verfügung eines
Passagiers derart platziert ist, um die Temperatur des Luftstroms,
der in die Kabine ventiliert wird, einzustellen. Somit empfängt das
Steuermodul 5 Steuersignale SC, ausgehend von der Kabine,
und liefert ein entsprechendes Signal S1 zur Steuerung des elektronischen
Ventils 4.
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Das
Steuermodul der erfindungsgemäßen Vorrichtung
umfasst des weiteren ein zweites Modul des in Form Bringens 50 des
zweiten Signals S2 zur Steuerung der Versorgung der Widerstände mit
positivem Temperaturkoeffizient, die die zweite Wärmequelle 3 umfasst.
Das Modul 50 empfängt
eine Replikation S'1
des Signals S1 (abgegeben von dem Modul des in Form Bringens 51 des
Signals S1) und bringt das Signal S1 ausgehend von einer gewählten Transformation
der Replikation S'1
in Form.
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In
einer ersten Ausführungsform
umfasst das Modul 50 einen Frequenzteiler. Somit wird die
Frequenz f des Signals der Replikation S'1 dividiert (durch 3 in dem in 2B dargestellten
Beispiel). Das sich ergebende Signal entspricht dem Signal S2 der
Steuerung der zweiten Wärmequelle 3.
Bezugnehmend auf 2B wird die Frequenz bezüglich der
Frequenz f des Signals S1 verringert, weißt es auch einen Stufenverlauf
auf mit oberen Niveaus bzw. Stufen, die einer elektrischen Versorgung
der Widerstände
der zweiten Wärmequelle 3 entsprechen,
und niedrigen Niveaus, die einem Stillstand der Versorgung entsprechen.
In der Praxis entspricht das Signal S2 einer Versorgungsspannung
an den Klemmen der Widerstände
der zusätzlichen
Quelle 3. Wenn diese Widerstände versorgt werden, geben
Sie unter Joule-Effekt Wärme
ab, was es erlaubt, den Luftstrom F zusätzlich zu erwärmen, der
in der Leitung 1 der Anlage zirkuliert.
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Es
ist anzumerken, dass ein zusätzlicher
Befehl SC', abgegeben
von der Kabine, vorgesehen sein kann (gestrichelter Pfeil), um eine
elektrische Versorgung der zusätzlichen
Quelle 3 direkt zu steuern.
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Somit
ist in dieser ersten Ausführungsform die
von der zweiten Quelle 3 abgegebene Wärme proportional zum durchschnittlichen
Durchsatz an thermischen Austauschmedium, das in dem Heizkörper 2 zirkuliert.
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In
einer zweiten Ausführungsform
ist vorgesehen, die elektrische Versorgung der Widerstände der
zweiten zusätzlichen
Quelle 3 auszulösen
ausgehend von einem Schwellenwert des durchschnittlichen Durchsatzes
in Ventil 4. Bezugnehmend auf die 3, die ein
Ausführungsbeispiel
des Moduls zur in Form Bringung 50 des Signals S2 darstellt,
kann ein Integratorschaltkreis der Replikation S'1 des Signals S1 vorgesehen sein, der
einen Widerstand R und einen Kondensator C von jeweils ausgewählten Werten
umfasst, wobei der Kondensator C parallel mit dem „Minus"-Zweig eines Operationsverstärkers AO1
montiert ist. Das Signal Si am Ausgang des Operationsverstärkers AO1
ergibt sich somit aus einer Integration des Signals S'1 über einer
Periode in Abhängigkeit
von R und von C. Es ist dann ein Vergleichsblock vorgesehen, der
einen zweiten Operationsverstärker
AO2 umfasst und der geeignet ist, das Signal Si mit einem Schwellenwert
Sth zu vergleichen. Ohne Rückkopplung
ist der Operationsverstärker
AO2 gesättigt,
wobei der Minus-Anschluss dieses Verstärkers einer/einem konstanten
Spannung (oder Signal) Sth unterworfen ist.
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Solange
die dem Signal Si zugeordnete Spannung kleiner als die Schwellenspannung
Sth bleibt, bleibt die Spannung, die dem Signal S2 am Ausgang des
Operationsverstärkers
AO2 zugeordnet ist, auf einem niedrigen Niveau (in der Praxis ein
Niveau äquivalent
zu –Vsat,
was der Sättigungsspannung
des Operationsverstärkers
AO2 entspricht).
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Wenn
die dem Signal Si zugeordnete Spannung höher ist als die Schwellenspannung
Sth, geht die dem Signal 2 zugeordnete Spannung auf ein
hohes Niveau über
(äquivalent
zu Plus +Vsat).
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Man
erhält
somit ein Signal S2 zur Steuerung der zusätzlichen Quelle 3,
das auf ein hohes Niveau übergeht,
wenn eine Frequenz f des Signals S1 höher wird als eine Schwellenfrequenz.
Dementsprechend wird die Versorgung der Quelle 3 ausgelöst, wenn
der durchschnittliche Durchsatz an thermischen Austauschmedium im
Heizkörper 2 einen
vorbestimmten Schwellendurchsatz überschreitet. Die Schwellenspannung
Sth, die an der Minusklemme des Verstärkers AO2 angelegt ist, kann
in Abhängigkeit
von dem vorgenannten Schwellendurchsatz justiert werden, was für die beabsichtigte
Anwendung erwünscht
ist.
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In
einer Variante der zwei zuvor beschriebenen Ausführungsformen kann ein mechanisches Ventil 4 vorgesehen
sein, das ein mechanisches Steuerorgan des Mediumdurchsatzes im
Ventil umfasst in der Art eines Absperrhahnes. Dieses Steuerorgan
kann sich mechanisch versetzen zwischen einer Position totaler Schließung des
Ventils 4 und einer Position totaler Öffnung dieses Ventils. Dieses Steuerorgan
ist mechanisch gekoppelt mit Schaltmitteln der elektrischen Versorgung
der zusätzlichen Quelle 3.
Somit induziert eine mechanische Versetzung des Durchsatzsteuerorgans
ein Schalten der elektrischen Widerstände, die durch Joule-Wirkung Wärme abgeben.
Zum Beispiel kann die Anzahl der elektrisch versorgten Widerstände in Abhängigkeit einer
Versetzung des Steuerorgans hin zu einer Position, die einer totalen Öffnung des
Ventils 4 entspricht, erhöht werden. In der Praxis können die Schaltmittel
elektrische Leiterbahnen umfassen, die mit den elektrischen Klemmen
der Widerstände
verbunden sind. Auf diesen Leiterbahnen kann sich ein Läufer bzw.
Schleifkontakt längs
oder drehend versetzen unter Verfolgung der Versetzung (längs oder drehend)
des Durchsatzsteuerorgans des Ventils 4.
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Selbstverständlich beschränkt sich
die vorliegende Erfindung nicht auf die zuvor als Beispiel beschriebene
Form der Realisierung. Sie erstreckt sich auf andere Varianten.
Somit ist verständlich,
dass die Erfindung sich nicht auf eine Heizvorrichtung einer Kabine
eines Kraftfahrzeuges beschränkt.
Der Wärmetauscher 2 kann
sich in der Tat in der Form eines Verdampfers eines Klimatisierungskreises
einer thermischen Anlage einer Kraftfahrzeugkabine darstellen. In
dieser Form der Realisierung zirkuliert ein Kältemittel in dem Wärmetauscher 2 und
eine Verringerung des Durchsatzes dieses Mediums kann gegebenenfalls
das Auslösen
der zusätzlichen
Quelle veranlassen.
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Die
in den 2A und 2B dargestellten Stufensignale
werden zuvor als Beispiel beschrieben. In einer Variante können dreieckige
Signale oder andere vorgesehen sein.
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Darüber hinaus
ist auch der in der 3 dargestellte elektronische
Aufbau als Beispiel beschrieben und lässt jegliche andere Variante
zu.
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In
den zuvor beschriebenen Beispielen umfasst die zusätzliche
Wärmequelle 3 Widerstände mit positivem
Temperaturkoeffizienten. In einer vereinfachten Variante der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann
die Quelle 3 einfache Ohmsche-Widerstände umfassen.