DE60020014T2 - Steueranlage für eine Klimaanlage für den Fahrgastraum eines Kraftfahrzeugs, insbesondere von einem Fahrerhaus eines Nutzfahrzeuges - Google Patents

Steueranlage für eine Klimaanlage für den Fahrgastraum eines Kraftfahrzeugs, insbesondere von einem Fahrerhaus eines Nutzfahrzeuges Download PDF

Info

Publication number
DE60020014T2
DE60020014T2 DE60020014T DE60020014T DE60020014T2 DE 60020014 T2 DE60020014 T2 DE 60020014T2 DE 60020014 T DE60020014 T DE 60020014T DE 60020014 T DE60020014 T DE 60020014T DE 60020014 T2 DE60020014 T2 DE 60020014T2
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
air
passenger compartment
temperature
value
error
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
DE60020014T
Other languages
English (en)
Other versions
DE60020014D1 (de
Inventor
Stefania Martini
Stefano Mola
Eugenio Pippione
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Iveco SpA
Original Assignee
Iveco SpA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Iveco SpA filed Critical Iveco SpA
Publication of DE60020014D1 publication Critical patent/DE60020014D1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE60020014T2 publication Critical patent/DE60020014T2/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/00642—Control systems or circuits; Control members or indication devices for heating, cooling or ventilating devices
    • B60H1/00735—Control systems or circuits characterised by their input, i.e. by the detection, measurement or calculation of particular conditions, e.g. signal treatment, dynamic models
    • B60H1/0075—Control systems or circuits characterised by their input, i.e. by the detection, measurement or calculation of particular conditions, e.g. signal treatment, dynamic models the input being solar radiation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/00007—Combined heating, ventilating, or cooling devices
    • B60H1/00021—Air flow details of HVAC devices
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/00642—Control systems or circuits; Control members or indication devices for heating, cooling or ventilating devices
    • B60H1/00735—Control systems or circuits characterised by their input, i.e. by the detection, measurement or calculation of particular conditions, e.g. signal treatment, dynamic models
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/00642—Control systems or circuits; Control members or indication devices for heating, cooling or ventilating devices
    • B60H1/00814—Control systems or circuits characterised by their output, for controlling particular components of the heating, cooling or ventilating installation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/00642—Control systems or circuits; Control members or indication devices for heating, cooling or ventilating devices
    • B60H1/00814—Control systems or circuits characterised by their output, for controlling particular components of the heating, cooling or ventilating installation
    • B60H1/00878—Control systems or circuits characterised by their output, for controlling particular components of the heating, cooling or ventilating installation the components being temperature regulating devices
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/00007—Combined heating, ventilating, or cooling devices
    • B60H1/00021—Air flow details of HVAC devices
    • B60H2001/0015—Temperature regulation
    • B60H2001/00171—Valves on heaters for modulated liquid flow

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Air-Conditioning For Vehicles (AREA)

Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Regelsystem für eine Klimaanlage für den Fahrgastraum eines Kraftfahrzeuges, insbesondere für das Fahrerhaus eines Nutzfahrzeuges.
  • Bei dem erfindungsgemäßen System ist die wesentliche Größe, auf welcher die Regelung der Klimatisierung basiert, nicht die festgestellte Temperatur im Fahrgastraum des Fahrzeuges, sondern stattdessen eine künstliche Größe, hier nachfolgend als "äquivalente Temperatur" definiert, welche, gemäß einer vorherbestimmten Funktion, die Temperatur im Fahrgastraum, ebenso wie andere Temperaturen und Größen berücksichtigt, welche die Klimaanlage charakterisieren, um das subjektive Wärmegefühl, welches durch den Fahrgast wahrgenommen wird, besser zu repräsentieren, mit dem Zweck, das Erreichen eines besseren Klimakomfort zu garantieren.
  • Wie es sich hier nachfolgend noch deutlicher zeigen wird, handelt es sich bei der äquivalenten Temperatur um eine Größe, welche die Wärmeaustauschvorgänge zwischen einem Menschen und seiner unmittelbaren Umgebung berücksichtigt: es kommt auf das Gleichgewicht zwischen der konvektiven Wärmelast und der Strahlungswärmelast an, wozu die Lufttemperatur innerhalb des Fahrgastraumes, die Temperatur und Geschwindigkeit der konditionierten Luft, welche aus den Ventilationsöffnungen strömt, ebenso wie die Sonnenstrahlung durch die Fahrzeugfensterscheiben zählen.
  • Der Einsatz einer Regelung, welche auf der äquivalenten Temperatur basiert, ermöglicht es, alle oben genannten Faktoren zu berücksichtigen, und dies ist besonders in einer Umgebung wichtig, in welcher das Klima sehr inhomogen sein kann, wie zum Beispiel in einem Fahrerhaus eines Nutzfahrzeuges, in welchem, mit Bezug zu dem, welches in einem Haus geschieht, sich die Wände in unmittelbarer Nähe zum Bewohner befinden und die Luftströmungen eine sehr hohe Geschwindigkeit aufweisen, und eine größere Möglichkeit besteht, mit dem Bewohner in Kontakt zu kommen.
  • Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Regelsystem für eine Klimaanlage bereitzustellen, welches insbesondere zur Klimatisierung in einem Fahrerhaus eines Nutzfahrzeuges eingesetzt werden kann.
  • Diese und andere Aufgaben werden erfindungsgemäß mit einem Regelsystem für eine Klimaanlage gelöst, dessen hervorragende Kennzeichen in beigefügtem Anspruch 1 definiert sind.
  • Weitere Kennzeichen und Vorteile der Erfindung werden durch nachfolgende detaillierte Beschreibung offensichtlich, welche rein als nicht einschränkendes Beispiel aufgeführt ist, mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen, bei welchen:
  • 1 eine Teilschnittansicht einer schematischen Darstellung eines Nutzfahrzeugfahrerhausvorderteiles mit zugeordneter Klimaanlage ist; und
  • 2 ein Blockdiagramm eines Regelsystems für eine erfindungsgemäße Klimaanlage ist.
  • In 1 kennzeichnet die Bezugsnummer 1 gewöhnlich den Nutzfahrzeugfahrerhausvorderteil, welcher an der Vorderseite durch eine Windschutzscheibe 2 begrenzt ist, unter welcher sich das Armaturenbrett 3 befindet, und unter welchem sich wiederum, in einer bekannten Anordnung, eine Klimaanlage befindet, welche gewöhnlich mit der Nummer 4 gekennzeichnet wird.
  • Die Klimaanlage 4 weist einen Einlasskanal 5 mit einer Einlassöffnung 6 auf, durch welche die zu behandelnde Luft im Betrieb strömt. Stromabwärts von der Öffnung 6 ist im Einlasskanal 5 der Verdampfer 7 einer gemäß dem Stand der Technik bekannten Kühleinheit angeordnet. Stromabwärts von diesem Verdampfer ist ein Gebläse 8 angebracht, welches durch einen Elektromotor 9 angetrieben wird.
  • Das Gebläse 8 saugt Luft an entlang Einlasskanal 5, von Öffnung 6 aus und durch Verdampfer 7 hindurch. Die durch Öffnung 6 angesaugte Luft kann von außen oder von innen aus dem Fahrgastraum kommen, abhängig von der Stellung des Einlassklappenventils 10. Beim Durchströmen des Verdampfers 7 wird die hereinkommende Luft gekühlt. Mit der Auslassseite von Kanal 5 ist (mindestens) ein Auslasskanal 11 verbunden, welcher wiederum mit einer Vielzahl von Ventilatorauslassöffnungen 12 verbunden ist, welche im Fahrgastraum 1 angeordnet ist, insbesondere in der so genannten Gurtgegend. Weiter ist mit Auslassende von Kanal 5 eine Kammer 13 verbunden, in welcher ein Lufterhitzer 14 angeordnet ist.
  • Die Kammer 13 kann mit Auslasskanal 11 über die Abtrennung 15 in Verbindung treten, welche Lecköffnungen aufweist.
  • Eine mit Nummer 16 bezeichnete Mischeinheit ist zwischen dem Ausgang von Einlasskanal 5 und den Einlassöffnungen zu Kammer 13 von Lufterhitzer 14 und zu Auslasskanal 11 entsprechend angeordnet. In der dargestellten exemplarischen Ausführungsform umfasst die Mischeinheit 16 ein schwenkbares Klappenventil 17, dessen Winkelstellung mittels eines elektrisch angetriebenen Betätigungsgliedes 18, welches vom Stand der Technik ist, gesteuert wird.
  • Das Mischeinheitsklappenventil 17 ist insbesondere in der Lage, eine erste Stellung einzunehmen, welche mit unterbrochener Linie in 1 dargestellt ist, und eine zweite Stellung, welche mit durchgezogener Linie in dieser Figur dargestellt ist, in welchen es den Ausgang von Gebläse 8 ermöglicht, selektiv mit Auslasskanal 11 und den Auslassöffnungen 12 verbunden zu werden, oder mit Kammer 13 entsprechend. Zwischen diesen Endstellungen kann das Mischeinheitsklappenventil 17 entweder kontinuierlich oder schrittweise viele Zwischenstellungen einnehmen, in welchen es den Ausgang von Gebläse 8 sowohl mit Auslasskanal 11 und den Auslassöffnungen 12 als auch mit der Lufterhitzerkammer 13 verbindet, aber mit entsprechend variablen Strömungsraten.
  • Wenn das Klappenventil 17 das Strömen der behandelten Luft von Gebläse 8 zu Lufterhitzerkammer 13 erlaubt, kann die Luft, welche durch den Lufterhitzer 14 strömt, im Wesentlichen in drei Luftströme unterteilt werden: der erste Luftstrom, der so genannte Enteisungsluftstrom, wird zu der Innenoberfläche der Windschutzscheibe 2 durch die Öffnungen 19 im Armaturenbrett hindurch geliefert, ein zweiter Luftstrom kann durch einen Kanal 20 hindurch zu dem unteren Bereich des Fahrgastraumes geleitet werden, in welchem sich die Füße des Fahrers und jedes möglichen Fahrgastes befinden, und ein verbleibender Luftstrom kann in Auslasskanal 11 zu Auslassöffnungen 12 über Abtrennung 15 strömen.
  • Deswegen kann nicht nur Luft, welche beim Durchströmen von Verdampfer 7 gekühlt wird, bei den Ventilatorauslassöffnungen 12 ankommen, sondern auch ein Luftanteil, welcher durch den Lufterhitzer 14 behandelt wird.
  • In einer Bauweise vom Stand der Technik besteht der Lufterhitzer 14 vorteilhaft aus einem Flüssigkeit/Luft-Wärmetauscher, welcher einen Kühlflüssigkeitsstrom von einem internen Fahrzeugverbrennungsmotor (nicht dargestellt) über ein elektrisch gesteuertes Ventil 21 aufnehmen kann.
  • Die Leistung des Lufterhitzers hinsichtlich der Temperaturzunahme der ihn durchströmenden Luft hängt offensichtlich vom Durchsatz dieser Luft ab, welcher wiederum von der Stellung des Klappenventils 17 der Mischeinheit 16 abhängt, und vom Durchsatz der Kühlflüssigkeit, welche den Lufterhitzer über ein elektrisch gesteuertes Ventil 21 durchströmt. Dieser Kühlflüssigkeitsdurchsatz hängt wiederum von der durchschnittlichen Öffnungszeit des Ventils 21 ab, das heißt, vom Tastverhältnis für das Öffnen, wenn, wie es normalerweise geschieht, dieses elektrisch gesteuerte Ventil von einem Rechtecksignal von variablem Tastverhältnis angesteuert wird.
  • Die Klimaanlagenregelung in Fahrgastraum 1 kann deshalb im Allgemeinen erreicht werden, indem auf Gebläse 8, 9 eingewirkt wird, um den Durchsatz der gekühlten Luft zu verändern, welche in die Einheit 4 eingeleitet wird, indem auf das Betätigungsglied 18 eingewirkt wird, um die Aufteilung der gekühlten Luft zwischen dem Lufterhitzer 14 und dem Kanal 11 zu verändern, welcher zu den Auslassöffnungen 12 führt, und indem auf das Tastverhältnis des elektrisch gesteuerten Ventils 21 eingewirkt wird, um den Durchsatz der Kühlflüssigkeit zu verändern, welche dem Lufterhitzer 14 zugeführt wird.
  • Die Regelung wird erreicht, wie es unten detaillierter beschrieben wird, auf Basis von mehreren Parametern, welche mittels Sensoren ermittelt werden, wie es nun detailliert beschrieben wird.
  • Eine Vielzahl von Temperatursensoren ist der Klimaanlage zugeordnet. Ein erster Temperatursensor 30 liefert elektrische Signale, welche die Lufttemperatur TI des Fahrgastraumes 1 anzeigen. Ein Temperatursensor 31 liefert auf der anderen Seite ein Signal, welches die Lufttemperatur Te außerhalb des Fahrgastraumes anzeigt.
  • Ein dritter Temperatursensor 32 ermittelt und zeigt an die Temperatur TEVA der aus dem Verdampfer 7 herausströmenden Luft. Ein weiterer Temperatursensor 33 ermittelt und zeigt an die Temperatur TAS der Luft am Ausgang von Lufterhitzer 14.
  • Ein Sensor, welcher in der Lage ist, die Strahlungsdichte (in W/m2) zu ermitteln, welche in den Fahrgastraum 1 durch die Wirkung der Sonnenstrahlung dringt, wird mit Nummer 34 bezeichnet.
  • Eine Einstellvorrichtung gemäß dem Stand der Technik wird mit Nummer 35 bezeichnet, und ist manuell durch einen Nutzer bedienbar, um die gewünschte Temperatur Td im Fahrgastraum 1 einzustellen.
  • In 2 wird das der oben beschriebenen Klimaanlage 4 zugeordnete Regelsystem in Blockdiagrammform dargestellt. In 2 wird die gesamte Klimaanlage 4 schematisch in Form von Blöcken mit Eingängen und Ausgängen dargestellt, welche mit den gleichen Bezugsnummern bezeichnet werden, wie sie in der vorherigen Beschreibung verwendet wurden, und in 1, mit Bezug auf die gesteuerten Vorrichtungen und Sensoren, welche Teil dieser Anlage sind.
  • Das der Klimaanlage 4 zugeordnete Regelsystem, im Allgemeinen in 2 mit Nummer 40 bezeichnet, umfasst einen ersten Prozessor 41, welcher eingestellt ist, um den aktuellen Wert der äquivalenten Temperatur TEQ zu berechnen, welche in der Einführung zu der vorliegenden Beschreibung erwähnt wurde, auf Basis eines voreingestellten Schätzwertes für die Temperatur Ti der Luft im Fahrgastraum 1, der Temperaturen TAS und TEVA der Luft am Ausgang des Lufterhitzers 14 und entsprechend am Ausgang des Verdampfers 7, ebenso wie auf Basis der prozentualen Öffnung α des Klappenventils 17 der Mischeinheit 16 und der Strahlungsdichte I, welche in den Fahrgastraum 1 durch die Wirkung der Sonnenstrahlung eingeleitet wird.
  • Die prozentuale Öffnung α des Klappenventils 17 der Mischeinheit 16 kann zwischen 0 und 100% variiert werden, wobei der erste Wert angenommen wird, wenn dieses Klappenventil die Kammer 13 des Lufterhitzers 14 von dem Gebläse 8–9 trennt (Stellung, welche in unterbrochener Linie in 1 dargestellt ist), und entsprechend der letzte Wert angenommen wird, wenn dieses Klappenventil den Auslasskanal 11 von dem Gebläse 8–9 trennt (Stellung, welche in durchgezogener Linie in 1 dargestellt ist).
  • Der Prozessor 41 wird insbesondere eingestellt, um die äquivalente Temperatur TEQ auf Basis der folgenden Abschätzungsgleichung abzuschätzen: TEQ = k1·Ti + k2(1 – α)·TEVA + k3·α·TAS + k4·I (1)in welcher Ti, TEVA, TAS und α die oben beschriebene Bedeutung haben, wobei I (W/m2) der Strahlungsbeitrag aufgrund der Sonnenstrahlung ist, welcher durch den Sensor 34 gemessen wird, und k1, k2, k3 und k4 Koeffizienten sind, welche experimentell bestimmt werden und den Nutzen haben, die Algorithmen auf Basis der ermittelten Temperatur anzupassen, mit einem Dummy gemäß dem Stand der Technik, welcher mit Sensoren ausgerüstet wird und im Fahrgastraum positioniert wird.
  • Das Regelsystem 40 schließt eine weitere Einheit ein, welche im Allgemeinen mit Nummer 42 in 2 bezeichnet wird, welche eingestellt ist, um einen aktuellen Zielwert TREF für die äquivalente Temperatur gemäß einer vorherbestimmten Funktion der Temperatur Te der Außenluft außerhalb des Fahrgastraumes zu berechnen und der gewünschten Temperatur Td, welche durch den Nutzer eingestellt wird, indem Vorrichtung 35 verwendet wird.
  • Die Einheit 42 umfasst in der in 2 dargestellten Ausführungsform einen Abschätzungsblock 43 zum Abschätzen eines ersten Index kCLO, welcher im Idealfall anzeigt, was der Nutzer an Kleidungsstücken trägt. Dieser Index wird fiktiv auf Basis der Temperatur Te der Luft außerhalb des Fahrgastraumes 1 abgeschätzt, welche durch Sensor 31 gemessen wird, zum Beispiel gemäß den Funktionen, welche wie folgt definiert sind:
    ICLO = 1,2 für Te < –10°C
    ICLO = 1,0 für Te zwischen –10°C und +30°C, und
    ICLO = 0,8 für Te > 30°C
  • Ein weiterer Block 44 der Einheit 42 ist angeordnet, um einen zweiten Index IMET abzuschätzen, welcher den physischen oder "metabolischen" Zustand des Nutzers anzeigt. Dieser Index ist beispielsweise variabel zwischen 1,5 und 0,5 nach Veränderung der gewünschten Temperatur Td, welche durch den Nutzer eingestellt wird, zwischen seinen minimalen und maximalen vorgesehenen Werten.
  • Die abgeschätzten Werte der Indizes ICLO und IMET werden zu Eingang von Block 45 übermittelt, welcher die Aufgabe hat, einen aktuellen Zielwert TREF für die äquivalente Temperatur TEQ gemäß einer vorherbestimmten Funktion der genannten Indizes zu ermitteln, beispielsweise gemäß der folgenden Beziehung: TREF = (–a1·ICLO + a2) + (1 – IMET)·b (2)wobei a1, a2 und b vorherbestimmte Konstanten sind. Experimente führten zu der Festlegung, dass die optimalen Werte für die genannten Konstanten beispielsweise wie folgt lauten: a1 = 11, a2 = 31 und b = 10.
  • Der abgeschätzte aktuelle Wert TEQ der äquivalenten Temperatur und des zugeordneten Zielwertes TREF werden an die Eingänge eines Subtrahierers 46 übermittelt, weswegen am Ausgang von diesem ein Signal auftritt, welches die Differenz oder den Fehler E = TREF – TEQ anzeigt.
  • Weiter umfasst das Regelsystem 40 eine Regel- und Befehlseinheit, welche in 2 mit Nummer 47 bezeichnet wird, welche das Betätigungsglied 18 der Mischeinheit 16 ansteuert, um das Tastverhältnis für das Öffnen des elektrisch gesteuerten Ventils 21 zu steuern, welches dem Lufterhitzer 14 zugeordnet ist, und weiter die Drehzahl und deswegen den Luftdurchsatz von Gebläse 8–9 zu steuern.
  • Die Regeleinheit 17 umfasst einen ersten Steuerblock 48, welcher das Veränderungsgesetz des Luftdurchsatzes Q des elektrischen Gebläses 8–9 auf Basis des Temperaturwertes Te der Luft außerhalb des Fahrgastraumes und des aktuellen Fehlers E zwischen der Bezugstemperatur TREF und der äquivalenten Temperatur TEQ berechnet.
  • Mit dem Zweck, eine optimale Komfortsituation zu schaffen, sowohl vom Standpunkt der Temperaturwahrnehmung als auch was den Lärm betrifft, führt Block 48 eine Regelstrategie durch, welche darauf zielt, den Luftdurchsatz Q, welcher in das Fahrerhaus 1 durch den Auslass 12 strömt, zu einem möglichen Minimalwert zu reduzieren. Dieser Minimalwert wird vorteilhaft vorherbestimmt als eine Funktion der Außentemperatur Te, beispielsweise gemäß der folgenden Regel:
    QMIN = 10·Te, für Te größer als 26°C
    QMIN = 260 m3/h, für Te zwischen 10°C und 26°C und
    QMIN = 320 – 6·Te, für Te kleiner als 10°C
  • Weiter kann der Block 48 voreingestellt werden, um den Maximalwert zu begrenzen, welchen der Luftdurchsatz Q als eine Funktion des Wertes der Außentemperatur Te annehmen kann. Beispielsweise kann dieser Maximalwert begrenzt werden auf 510 m3/h, wenn die Temperatur Te kleiner als 20°C ist (eine Situation, welche als Übergangssaison oder Wintersaison definiert werden kann) und auf 680 m3/h, wenn Te größer als 20°C ist (Sommersaison).
  • Der Block 48 wird voreingestellt, um eine Eingang/Ausgang-Transferfunktion G(s) = TEQ/Q auszuführen (in welcher s eine komplexe Variable ist), welche auf eine gemäß dem Stand der Technik bekannte Weise bestimmbar ist, ausgehend von einem System von Differenzialgleichungen, welche das thermische Verhalten des Fahrgastraumes oder des Fahrerhauses 1 eines Fahrzeuges definieren und auf Basis von experimentellen Bestimmungen der thermischen Parameter des spezifischen Fahrgastraumes, welcher untersucht wird. Die Transferfunktion G(s) weist im Allgemeinen Nullstellen und Pole auf, welche von den Werten der Wärmekapazität und der Wärmeleitfähigkeit des Fahrgastraumes oder des Fahrerhauses abhängen. Eine annehmbar präzise Beschreibung ist bereits mit einer Transferfunktion G(s) erster Ordnung möglich, wobei die resultierende Regelung entsprechend von einem proportional integralen Typ ist.
  • Der Ausgang von Block 48 wird mit einem Steuergerät 49 verbunden, welches den Elektromotor 9 steuert, welcher mit dem Gebläse 8 verbunden ist.
  • Weiter umfasst die Regeleinheit 47 zwei Blöcke 50 und 51, welche mittels entsprechender Antriebe oder Steuergeräte 52 und 53 die Mischeinheit 16/18 und entsprechend das elektrisch gesteuerte Ventil 21 steuern, welches dem Lufterhitzer 14 zugeordnet ist.
  • Mit einer Klimaanlage durchgeführte Versuche ergaben, dass, um Luft von einer Temperatur größer als 13–15°C am Ausgang der Ventilationsöffnungen 12 zu erhalten, insbesondere in so genannten "Durchschnittssaison" – Bedingungen, es notwendig ist, die Stellung des Klappenventils 17 der Mischeinheit 16 zu fixieren. Die Regelstrategie der Stellung α dieses Klappenventils wurde auf Basis dieser Beobachtung entwickelt.
  • Im Falle dieses Klappenventils ist es auch möglich, eine vereinfachte Transferfunktion erster Ordnung G1(s) = TEQ/α abzuleiten, wobei die Regelung, welche das Verhalten der Mischeinheit steuert, in diesem Fall auch von einem proportional integralen Typ ist. In einer bevorzugten Ausführungsform greift diese Regelung ein, wenn die Differenz oder der Fehler E zwischen der Ziel-/äquivalenten Temperatur TREF und der geschätzten äquivalenten Temperatur TEQ als Absolutwert größer oder gleich ist, als ein vorherbestimmter Wert, beispielsweise gleich 1°C. Der Regelblock 50 wird so voreingestellt, dass die Stellung des Klappenventils 17 der Mischeinheit arretiert wird, wenn der Fehler E kleiner als der genannte Wert ist.
  • Was die Regelung des Ventils 21 anbelangt, wurde festgestellt, dass abhängig vom Tastverhältnis für das Öffnen des Ventils, die Lufttemperatur am Ausgang des Lufterhitzers 14 variiert, wobei sie einem stark nicht linearen Gesetz folgt. Auch wurde festgestellt, dass eine signifikante Interaktion zwischen dem Öffnungsgrad von Ventil 21 und der Stellung des Klappenventils 14 der Mischeinheit besteht. Diese Abhängigkeit zeigt sich bei der Temperatur der Austrittsluft aus den Ventilationsöffnungen 12 ebenso wie bei der Austrittsluft aus den Enteisungsöffnungen 19, und bei der Luft, welche gegen die Füße des Nutzers durch den Kanal 20 hindurch geleitet wird und folglich bei der Gesamttemperaturwahrnehmung des Nutzers.
  • Mit dem Zweck, die Temperaturwahrnehmung innerhalb des Fahrerhauses 1 so gleichförmig wie möglich zu gestalten, wird der Steuerblock 51 vorteilhaft derart konstruiert, dass eine Regelung von einem proportional integralen Typ ausgeführt wird, wenn der Fehler E, wie oben erwähnt, größer als ein vorherbestimmter Wert ist, beispielsweise 1°C. Weiter ist der Block 51 jedoch vorteilhaft derart konstruiert, dass bei Überschreiten dieses Schwellwerts das Öffnen von Ventil 21 mittels eines einfachen Beitrages im Wesentlichen proportional zu Fehler E derart gesteuert wird, dass keine exzessiv betonten Temperaturdiskontinuitäten des Luftaustritts aus den verschiedenen Öffnungen induziert werden.
  • Natürlich können, wobei das Prinzip der Erfindung das gleiche bleibt, die Ausführungsformen und Details der Konstruktion umfassend verändert werden, mit Bezug auf jene, welche rein als nicht einschränkendes Beispiel beschrieben und dargestellt wurden, ohne dadurch den Geltungsbereich der Erfindung zu verlassen, wie er in den beigefügten Ansprüchen definiert wird.

Claims (5)

  1. Regelsystem für eine Klimaanlage für den Fahrgastraum eines Kraftfahrzeuges, insbesondere für das Fahrerhaus (1) eines Nutzfahrzeuges, wobei genannte Anlage umfasst einen Einlasskanal (5), in welchem der Verdampfer (7) einer Kühleinheit angeordnet ist, gefolgt von einem Gebläse (8), welches von einem Elektromotor (9) angetrieben wird und betrieben werden kann, um Luft durch den Verdampfer (7) hindurch von außen oder vom Fahrgastraum anzusaugen, zumindest einen Auslasskanal (11), welcher mit einer Vielzahl von Ventilatorauslassöffnungen (12) verbunden ist, welche in der Gurtgegend des Fahrgastraumes angebracht sind, einen Lufterhitzer (14), welcher stromabwärts zu Einlasskanal (5) in einer Kammer (13) angebracht ist, welche mit dem genannten Auslasskanal (11) verbunden ist, und einen Flüssigkeit/Luft-Wärmetauscher (14) umfasst, welcher einen Kühlflüssigkeitsstrom vom Fahrzeugmotor durch ein elektrisch betriebenes Steuerventil (21) hindurch erhält, eine Mischeinheit (16), welche durch ein hinzugefügtes, elektrisch betätigtes Stellglied (18) gesteuert wird und zwischen dem Ausgang des Einlasskanals (5) und den Einlassöffnungen des Auslasskanals (11) und der Kammer (13) des Erhitzers angebracht ist, und fähig ist, eine erste und eine zweite Position einzunehmen, bei welchen sie den Ausgang des Gebläses (8) selektiv mit dem Auslasskanal (11) oder mit der genannten Kammer (13) des Erhitzers (14) verbindet, und eine Vielzahl von Zwischenpositionen, bei welchen sie den Ausgang des Gebläses (8) mit dem genannten Auslasskanal (11) und der genannten Kammer (13) mit entsprechend variablen Luftstromanteilen verbindet; Regelsystem, dadurch gekennzeichnet, dass es umfasst, in Kombination elektrische Sensorhilfsmittel (30–34), die betrieben werden können, um Signale zu erzeugen, welche die Lufttemperaturen außerhalb und innerhalb des Fahrgastraumes (1) sowie am Ausgang des Verdampfers (7) und des Erhitzers (14) anzeigen, und Signale, welche die thermische Energie anzeigen, welche in den Fahrgastraum (1) durch die Wirkung der Sonnenstrahlung eingeleitet wird; ein manuell bedienbares Einstellhilfsmittel (35), welches von einem Nutzer verwendet werden kann, um Signale zu erzeugen, welche die gewünschte Temperatur (Td) im Fahrgastraum (1) anzeigen; und eine Prozessor- und Regeleinheit (40), welche vorgesehen ist, um den Motor (9) des Gebläses (8), das genannte elektrisch gesteuerte Ventil (21) und das Stellglied (18) der Mischeinheit (16) in einer vorherbestimmten Art und Weise als eine Funktion der Signale zu regeln, welche durch die Sensorhilfsmittel (30, 34) und das Einstellhilfsmittel (35) erzeugt werden; wobei die genannte Einheit (40) umfasst ein erstes Prozessorhilfsmittel (41), welches angeordnet ist, um den aktuellen Wert einer äquivalenten Temperatur (TEQ) gemäß der vorherbestimmten Funktion der Temperatur (Ti) der Luft im Fahrgastraum (1), der Temperaturen (TEVA, TAS) der Luft am Ausgang des Verdampfers (7) und am Ausgang des Erhitzers (14), die Position (α) der Mischeinheit (16, 17) und die thermische Energie (I), welche in den Fahrgastraum (1) durch die Wirkung der Sonnenstrahlung eingeleitet wird, zu berechnen; ein zweites Prozessorhilfsmittel (42), welches angeordnet ist, um einen aktuellen Zielwert (TREF) für die genannte äquivalente Temperatur gemäß einer vorherbestimmten Funktion der Temperatur (Te) der Luft außerhalb des Fahrgastraumes (1) und der gewünschten Temperatur (Td), welche vom Nutzer eingestellt ist, zu berechnen; ein Subtrahiererhilfsmittel (46), welches betrieben werden kann, um elektrische Signale zu erzeugen, welche den Fehler oder die Differenz (E) zwischen dem berechneten aktuellen Wert der äquivalenten Temperatur (TEQ) und dem entsprechenden Zielwert (TREF) anzeigen; und ein Regelhilfsmittel (47), welches angeordnet ist, – um den Motor (9) des Gebläses (8) auf solche Weise zu regeln, dass der Luftstromanteil (Q), welcher durch das Gebläse (8) gefördert wird, variiert in Abhängigkeit von dem genannten Fehler (E) gemäß einer vorherbestimmten Funktion zwischen einem Mindestwert und einem Höchstwert, variabel gemäß vorherbestimmten Funktionen der Temperatur (Te) der Luft außerhalb des Fahrgastraumes (1); – um die Position der Mischeinheit (16, 17) gemäß einer vorherbestimmten Funktion des genannten Fehlers (E) solange zu regeln, wie der absolute Wert dieses Fehlers größer als ein vorherbestimmter Wert ist, und um die genannte Mischeinheit (16) in einer vorherbestimmten Position zu fixieren, wenn der absolute Wert des genannten Fehlers (E) kleiner ist als der genannte vorherbestimmte Wert; und – um den Arbeitszyklus des Öffnens des genannten elektrisch gesteuerten Ventils (21) gemäß einer Proportional-Integral-Funktion des genannten Fehlers (E) solange zu regeln, wie letzterer einen Wert größer als der genannte vorherbestimmte Wert aufweist, und dann gemäß einer Funktion im Wesentlichen proportional zu dem genannten Fehler (E), wenn letzterer kleiner ist als der vorherbestimmte Wert.
  2. System gemäß Anspruch 1, bei welchem das genannte erste Prozessorhilfsmittel (41) angeordnet ist, um den Wert der äquivalenten Temperatur (TEQ) gemäß einer Funktion des Typs TEQ = k1·Ti + k2(1 – α)·TEVA + k3·α·TAS + k4·I (1)zu berechnen, bei welcher Ti die Temperatur der Luft innerhalb des Fahrgastraumes ist, TEVA die Temperatur am Ausgang des Verdampfers (7) ist, TAS die Lufttemperatur am Ausgang des Erhitzers (14) ist, I die Oberflächendichte der thermischen Energie ist, welche durch die Wirkung der Sonnenstrahlung in den Fahrgastraum (1) eingeleitet wird, α der Prozentsatz der Öffnung der Mischeinheit (16) ist und k1–k4 experimentell bestimmte konstante Koeffizienten sind.
  3. System gemäß Anspruch 2, bei welchem das genannte zweite Prozessorhilfsmittel (42) angeordnet ist, um den genannten Zielwert (TREF) für die äquivalente Temperatur gemäß der Funktion TREF = (–a1·ICLO + a2) + (1 – IMET)·b (2)zu berechnen, bei welcher a1, a2 und b konstante Koeffzienten sind und ICLO und IMET Indizes sind, welche gemäß vorherbestimmten Funktionen der Temperatur (Te) der Luft außerhalb des Fahrgastraumes (1) und der gewünschten Temperatur (Td) berechnet werden, welche entsprechend durch den Nutzer eingestellt wird.
  4. System gemäß Anspruch 3, bei welchem der Index ICLO gemäß einer abnehmenden Funktion der Temperatur (Te) der Luft außerhalb des Fahrgastraumes (1) berechnet wird, und der Index IMET gemäß einer kontinuierlich abnehmenden Funktion der gewünschten Temperatur (Td) berechnet wird, welche durch den Nutzer eingestellt wird.
  5. System gemäß Anspruch 4, bei welchem der Index (ICLO) gemäß einer Stufenfunktion der Temperatur (Te) der Luft außerhalb des Fahrgastraumes (1) berechnet wird.
DE60020014T 1999-07-06 2000-07-03 Steueranlage für eine Klimaanlage für den Fahrgastraum eines Kraftfahrzeugs, insbesondere von einem Fahrerhaus eines Nutzfahrzeuges Expired - Lifetime DE60020014T2 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
IT1999TO000583A IT1308790B1 (it) 1999-07-06 1999-07-06 Sistema di controllo per un impianto di climatizzazione perl'abitacolo di un autoveicolo, in particolare per la cabina di un
ITTO990583 1999-07-06

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE60020014D1 DE60020014D1 (de) 2005-06-16
DE60020014T2 true DE60020014T2 (de) 2006-03-16

Family

ID=11417943

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE60020014T Expired - Lifetime DE60020014T2 (de) 1999-07-06 2000-07-03 Steueranlage für eine Klimaanlage für den Fahrgastraum eines Kraftfahrzeugs, insbesondere von einem Fahrerhaus eines Nutzfahrzeuges

Country Status (5)

Country Link
EP (1) EP1066996B1 (de)
AT (1) ATE295279T1 (de)
DE (1) DE60020014T2 (de)
ES (1) ES2241530T3 (de)
IT (1) IT1308790B1 (de)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ITTO20010184A1 (it) 2001-03-02 2002-09-02 Fiat Ricerche Sistema di controllo per un impianto di climatizzazione per un ambiente, in particolare per l'abitacolo di un mezzo di trasporto.

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0674007B2 (ja) * 1986-01-10 1994-09-21 株式会社日立製作所 自動車用空気調和装置
JP2666075B2 (ja) * 1988-10-28 1997-10-22 本田技研工業株式会社 車両用空調装置
JP2778213B2 (ja) * 1990-06-08 1998-07-23 株式会社デンソー 車両用空調制御装置
ES2074640T3 (es) * 1990-12-18 1995-09-16 Iveco Magirus Instalacion de calefaccion y/o de aire acondicionado para el interior de vehiculos.

Also Published As

Publication number Publication date
ATE295279T1 (de) 2005-05-15
EP1066996B1 (de) 2005-05-11
DE60020014D1 (de) 2005-06-16
IT1308790B1 (it) 2002-01-10
EP1066996A1 (de) 2001-01-10
ITTO990583A1 (it) 2001-01-06
ES2241530T3 (es) 2005-11-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE3246838C2 (de)
DE60201101T2 (de) Verfahren für Kraftfahrzeugklimaanlage zur Verhinderung des Kondensierens von Feuchtigkeit auf der Windschutzscheibe
DE10220168B4 (de) Fahrzeugklimaanlage und Regelungsverfahren einer solchen
DE4119042C2 (de) Regelungseinrichtung einer Klimaanlage für Fahrzeuge
DE102009017755B4 (de) Heizungskühlmittelströmungssteuerung für ein HVAC-Modul
DE102014107460A1 (de) System zum Mischen von Kabinenluft und Außenluft einer Klimaanlage für ein Fahrzeug und Verfahren zur Steuerung desselben
DE112012000758T5 (de) Fahrzeugklimatisierungseinrichtung
DE2149548B2 (de) Klimaanlage für Eisenbahnfahrzeuge
DE112018003315T5 (de) Luftkonditioniereinrichtung
DE112018000713T5 (de) Fahrzeugklimatisierungsvorrichtung
DE10337883B4 (de) Fahrzeugklimatisierungssystem
DE10050562A1 (de) Klimaanlage für Fahrzeuge
DE102016123560B4 (de) Verfahren zur Steuerung eines Klimaanlagensteuerungssystem für ein Fahrzeug
DE60020014T2 (de) Steueranlage für eine Klimaanlage für den Fahrgastraum eines Kraftfahrzeugs, insbesondere von einem Fahrerhaus eines Nutzfahrzeuges
DE102014108118B3 (de) Wohnraumlüftungssystem mit Heizungsfunktion
EP1223059A2 (de) Verfahren und Anordnung zur Mischluftregelung in einer Heizungs- oder Klimaanlage eines Kraftfahrzeuges
DE112013004248B4 (de) Zweckbestimmtes Bodenlüften für ein Klimatisierungssystem
DE102012214859A1 (de) Klimaanlage, insbesondere für ein Kraftfahrzeug
DE102016015261B4 (de) Verfahren zum Betreiben einer Fahrzeug-Klimaanlage mit einem Klimagerät
DE2634713B2 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Beheizen und Belüften des Innenraums von Omnibussen
EP1752322B1 (de) Verfahren zur Beheizung von Scheiben eines Kraftfahrzeuges sowie Feuchteregelung
EP0857593A2 (de) Klimaanlage für den Innenraum eines Fahrzeuges
WO2011038883A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur klimatisierung mindestens eines fahrzeuginnenraums und einer batterieeinheit
DE2928134A1 (de) Einrichtung zur temperaturregelung im fahrgastraum von landfahrzeugen, insbesondere von omnibussen
DE102009019148A1 (de) Verfahren zur Regelung einer Kraftfahrzeugklimaanlage

Legal Events

Date Code Title Description
8364 No opposition during term of opposition