TEMPERATURE-DEPENDENT CONTROL FOR A BUS'S INTERIOR HEATING

Abstract: 1. A temperature-dependent control for an omnibus interior heating, comprising at least and preferably two heating devices each associated with different zones of the vehicle interior and each having at least one heating fan (8, 9) coupled to an associated interior temperature sensor (6, 7) for adjustement of its output to a predetermined interior temperature set value (3), an electrical stage switching circuit (5) being provided for the heating fans (8, 9) for adjustment of their outputs, characterized in that an interior temperature sensor (6, 7) is disposed in each of a least two zones, the electrical stage switching circuit (5) for each of these two zones comprises an electronic control unit having at least three switching stages (REL1, REL2, REL3, REL4), coupled to an adjustable set-value transmitter (3) for staged control of the speed of the heating fans associated with each zone, the heating being switched off by the first switching stage, the full heating power being supplied via the second switching stage and a reduced heating power being supplied via the third and any other switching stages, the actuation of the second switching stage causing a top temperature point (t0 ) to be reached which automatically triggers the third switching stage with has a temperature range (T0 -Ru ) above t0 , such range having a small temperature difference, and the full heating power being switched in in the event of external influences causing the interior temperature to drop rapidly and in the event of under-shoot of a bottom temperature point, tu being < t0 .

Description: Temperaturabhängige Steuerung für eine Omnibus Innenraumheizung Die Erfindung betrifft eine temperaturabhängige Steuerung für einen Omnibus-Innenraumheizung, gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Bisher hat man für eine solche Heizung einen Bi-Metallschalter verwendet, der auf eine bestimmte Temperatur eingestellt wurde. Bei Erreichen einer unteren Temperaturgrenze wurde durch die Biegung des Bi-Metallstreifens ggf. über ein Relais das Heizungsgebläse angeschaltet und bei Erreichen einer oberen Temperaturgrenze, die jenseits des eingestellten Temperaturwertes lag, wieder ausgeschaltet. Wenn der thermostatgesteuerte Schalter an einer günstigen, für die Fahrgastraum-Temperatur repräsentativen Stelle angebracht war, dann liess sich zwar die Temperatur bei Betrieb innerhalb der genannten Grenzen halten, es traten aber dennoch eine Reihe von Unzulänglichkeiten auf: Die Heizung muss grundsätzlich derart dimensioniert sein, dass sie imstande ist, den Omnibus-Innenraum in verhältnis- mässig kurzer Zeit auf eine als angenehm empfundene tempe- ratur selbst im tiefen Winter aufzuheizen. Diese Tenperatur liegt zwischen 180C und ca. 250C. Wird nun diese Heizung verwendet, um mittels der Thertrostatregelung eine bestimmte Innenraumtemperatur beizubehalten, dann wird jedesmal nach Erreichen der unteren Temperaturgrenze der bereits warme Innenraum rasch aufgeheizt, bei Erreichen der oberen Grenze schaltet die Heizung vollständig ab und die Temperatur sinkt - in Abhängigkeit von der Aussentemperatur - unter Umständen sehr rasch wieder auf den unteren Wert ab. Das Ergebnis sind rasche Temperaturschwankungen, die das Wohlbefinden der Fahrzeuginsassen beeinträchtigen. Aussgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die eingangsgenannte Steuerung dahingehend zu. verfeinern, dass sie zwar einerseits das rasche Aufheizen des Omnibus-Innenraumes ermöglicht, andererseits aber dann, wenn die erreichte Temperatur konstant gehalten werden soll, möglichst wenige Temperaturschwankungen verursacht. Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Hierbei ist der die Heizung betätigende Schalter als mehrstufiger Schalter ausgebildet, der imstande ist, durch geeignete Koppelung mit der Heizung bzw. ggf. Anpassung der Heizung deren Heizleistung schrittweise zu ändern. Hierbei ist dieser Schalter bevorzugt mit dem Heizungsgebläse verbunden, so dass dessen Förderleistung entsprechend den unterschiedlichen Schal terstel lungen verändert werden kann. Es ist aber auch möglich, den Schalter stattdessen oder zusatzlich etwa mit einem regelbaren Durchlaufventil für die Heizung oder einem Regler für eine Standheizung zu verbinden. Die mit der Schalter verbundene Regelung kann unterschiedlich ausgebildet sein. Es ist z. B. möglich, dass die Regelung die Differenz zwischen der von einem Temperaturmessfühler gemessenen Temperatur und der von einem Sollwertgeber vorgegebenen Temperatur feststellt und in Abhängigkeit vom Temperaturunterschied eine grössere oder kleinere Heizstufe wählt. Somit wird sichergestellt, dass der kalte Omnibus mit der grösstmöglichen Heizstufe erwärmt wird, während im Bereich der eingestellten Temperatur eine kleinere Heizleistung gewählt wird, die dafür sorgt, dass nach Erreichen der obengenannten unteren Temperaturgrenze nur noch verhältnismässig wenig Wärme zugeführt wird. Es ist ferner möglich, verhältnismässig viele unterschiedliche Schaltstufen vorzusehen, so dass die Heizung auch nach Erreichen der oberen Temperaturgrenze nicht völlig abgeschaltet wird, sondern mit einer so kleinen Stufe weiterbetrieben wird, dass der Abkühlungsvorgang möglichst verzögert wird. Es ist grundsätzlich sogar möglich, so viele Schaltstufen vorzusehen, dass über längere Zeit hinweg ein Gleichgewichtszustand hergestellt wird, d. h., dass die Heizung dann eine Wärmemenge an den Fanrzeug-Innenraum abgibt, die im wesentlichen jener Wärmemenge entspricht, die durch Lüftung, Wärmeübergang usw. abgeführt wird. Es ist schliesslich auch möglich, bei Erreichen der unteren Temperaturgrenze von einer grossen auf eine kleine Heizstufe umzuschalten und diese dann für einen vorgewählten Zeitraum weiterzubetreiben, wonach die Heizung völlig abgeschaltet wird und erst dann wieder angeschaltet wird, wenn die Temperatur bis auf den unteren Grenzwert abgesunken ist. Wenn vorangehend von oberer und unterer Temperaturgrenze die Rede war, dann betrifft dies tatsächlich nur eine einzige Messtemperatur, wobei die Mea-Hysterese den Temperaturbereich bestimmt. Gemäss einer Ausgestaltung der Erfindung ist es besonders von Vorteil, den Temperaturmessfühler bzw. die Regelung so weiterzubilden, dass er bzw. sie auf unterschiedliche Temperaturbereiche anspricht, die jeweils einer Schaltstufe des Schalterszugeordnet sind. Diese Temperaturbereiche können beispielsweise stets eine feste Temperaturdifferenz zum Sollwert aufweisen. Gemäss einer weiteren, besonders einfachen und zweckmässigen Ausgestaltung der Erfindung weist der Schalter drei Schaltstufen auf, von denen eine den Ausschaltzustand der Heizung darstellt, eine zweite den Betrieb der Heizung bei voller Heizleistung und die dritte den Betrieb der Heizung bei verminderter Heizleistung. Der Temperaturmessfühler spricht auf zwei unterschiedliche Temperaturbereiche an, von denen der erste um eine bestimmte Temperaturdifferenz, etwa 26 oder 30, unter dem Sollwert liegt und der zweiten Schaltstufe: also der vollen Heizleistung, zugeordnet ist, während der zweite Temperaturbereich dem Sollwert entspricht und der dritten Schaltstufe bzw. der verminderten Heizleistung zugeordnet ist. Durch diese Anordnung wird in Abhängigkeit vom jemals eingestellten Sollwert der Fahrzeuginnenraum rasch mit voller Heizleistung aufgeheizt, bis die obere Temperaturgrenze des unteren Teperaturbereiches erreicht ist. Dann wird auf die verminderte Heizleistung umgeschaltet, welche derart dimensioniert ist, dass sie bei winterlicher Aussentemperatur den Fahrzeug-Innenraum nur sehr langsam aufheizt. Erst wenn die obere Grenze des zweiten lenlperaturbereithes erreicht ist, schaltet der Schalter in die erste Schaltstufe, die Heizung wird somit völlig abgeschaltet, und die Temperatur sinkt ab bis zur unteren Grenze des unteren Temperaturbereiches, die allerdings obcihalb der unteren Grenze des unteren Teriperaturbereiches liege muS Erst wenn die Fahrzeug-Innentemperatur unter die untere Grenze des unteren Temperaturbereiches abgesunken ist, wie etwa nach längerem Cffnen einer Türe im Winter, schaltet die Heizung mit voller Heizleistung an und bringt rasch die Temperatur wieder in die Gegend des Sollwertes. Gemäss einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist die Steuerung mehrere unterschiedliche Temperaturmessfühler und zugeordnete Fleizeinrichtungen sowie Regelkreise der beschriebenen Art auf, so dass in einzelnen Fahrzeugabschnitten jeweils örtlich die Temperatur geregelt wird. Bei einem normalen Reiseonibus sind zwei Temperaturmessfühler ausreichend, so dass aus Gründen der Wirtschaftlichkeit dieser Regelung der Vorzug gegeben wird. Es ist aber insbesondere bei mehrstöckigen Gelenkomnibussen möglich, eine Vielzahl von Temperaturmefühlern vorzusehen. Es ist dem Grunde nach möglich, als Temperaturmessfühler einen Bi-Metallstreifen oder eine Sonde zu verwenden, welche mechanisch oder hydraulisch auf einen zugeordneten Schalter einwirkt. Bevorzugt ist aber jeder Temperaturmessfühler mit jenem elektronischen Regler verbunden, der den zugehörigen Schalter ansteuert, wobei die Regler aller im Fahrzeug angeordneten Temperaturmessfühler in einer zentralen elektronischen Regelschaltung angeordnet sind. Es genügt somit ein einziger, zentral bzw. am Armaturenbrett angeordneter Sollwertgeber, um die Fahrzeug-Innentemperatur einzustellen, Ferner ist eine solche zentrale Regelungsschaltunq ausbaufähig: So ist gemäss einer weiteren Ausgestaltung der Er- finaunn ein Entiüftungsqeblise vorgesehen, das seinerseits ggf. stufenweise betreibbar ist und mit dem oder den Schaltern gekoppelt ist; es kann beispielsweise verhindert werden, dat das Entlüftungsgebläse dann anschaltet, wenn die Heizung oder alle Heizungen gerade ausgeschaltet sind, um ein zu rasches Absinken der Fahrzeug-Innenraumtemperatur zu vermeiden. Es ist ferner möglich, dann, wenn das Entlüftungs cebläse von Hand auf eine hohe Schaltstufe geschaltet wurde, unter Oberbrückung der Temperaturmessfühler auch die Heizeinrichtung oder Heizeinrichtungen mit voller Heizleistung zu betreiben, um einen raschen Luftaustausch im Innenraum des Omnibusses vorzunehmen, ohne dass deshalb die Temperatur absinken müsste. Ferner ist es gemäss einer eiteren Ausgestaltung der Erfindung von Vorteil, einem Temperaturmessfühler eine Temperaturanzeige zuzuordnen, die zur Systemüberwachung oder auch zum Anzeigen von Störungsquellen fünren kann (beispielsweise Verstellen von Heizungsschächten durch Gepäckstücke oder dgl). Der Gegenstand der Erfindung wird anhand der beigefügten, schematischen Zeichnung beispielsweise noch näher er läutern. In dieser zeigt: Fig. 1 die schematische Darstellung eines Omni busses mit der erfindungsgemässen Tempera tursteuerung, Fig. L die Ansprechcharakteristik einer Ausfuhrungs beispiels der erfindnis?emäen Steuerung, Fig. 3 ein tusuhrunnsbeispiel der elektronischen Schaltung zum Betreiben der in Fig. 1 und 2 dargestellten Steuerung. In Fig. 1 ist im schematischen Grundriss ein Omnibus 1 dargestellt, an dessen Armaturenbrett 2 ein Sollwertgeber 3 etwa in Form eines Potentiometers angeordnet ist, sowie eine Anzeige 4 zum Anzeigen des gewählten Sollwertes. In eine Scaltkasten 5 ist eine elektronische Regelungsschaltung angeordnet, welche Informationen aus einem Temperaturmessfühler 6 für den vorderen Wagenbereich sowie einem Temperaturme5füF1er 7 für den hinteren Wagenbereich erhält. Den Ausgängen des Schaltkastens 5 sind vier Relais Rel 1 - 4 nachgeschaltet, über welche zwei Heizgebläse 8 für den vorderen Wagenbereich sowie zwei Heizgebläse 9 für den hinteren Wagenbereich antreibbar sind. In Fig. 2 ist die Ansprechcharakteristik der in Fig. 1 gezeigten Heizungssteuerung dargestellt. Hierbei zeigt die Ordinate die vorzuwählende Fahrzeug-Innenraumtemperatur, währen an der Abszisse die Zeit aufgetragen ist. Die Punkte t0 und tu sind die obere bzw. untere Grenze eines unteren Temperaturbereiches; bei Erreichen dieser Grenze schaltet das Heizgebläse mit voller Heizleistung ab bzw. an. Die Punkte To und Tu bezeichnen die obere bzw. untere Temperaturgrenze des oberen Temperaturbereiches. Beim Punkt T0 schaltet das Heizgebläse in seiner kleinen Heizleistung ab, während es mit dieser Heizleistung beim Punkt Tu wieder anschal tet. Der Punkt Tu kann derselben ternpet atur wie der Punkt t oder einer niedrigen Temperatur zugeordnet sein. Die ausgezogene Linie zeigt den normalen Temperaturverlauf beim Winterbetrieb: Von der Garagentemperatur ausgehend steigt die Temperatur sehr rasch bis zum Punkt t an, und pendelt von da aus zwischen den Grenzen T0 und Tu Die gestrichelte Linie zeigt einen Temperaturverlauf, wie er etwa beim Uffnen einer Tür auftritt: Die Temperatur fällt unter den Punkt Tu ab, und erreicht Punkt t bei welchem das Heizgebläse mit hoher Heizleistung wieder anschaltet, um trotz offener Tür den Wagen-Innenraum wieder rasch aufzuheizen. Der gewählte Sollwert beträgt im Beispiel 22 0C. Der Scnaltpunkt t0 liegt bei 21,5cm, der Schaltpunkt T0 bei 22,50cm der Schaltpunkt Tu bei 21,5 C und der Schaltpunkt tu bei 200C. Die Schalthysterese des oberen Temperaturbereiches beträgt 10, während die Schalthysterese des unteren Temperaturbereiches 1,50 beträgt. Fahrversuche bei Aussentemperaturen unter OOC haben gezeigt, dass die Schaltstufe mit grosser Heizleistung nur zum Aufheizen des Fahrgastraumes benötigt wird, während die Ausregelung bzw. Konstanthaltung der gewählten Temperatur von der Heizung dann voll übernommen wird, wenn sie auf kleine Heizstufe geschaltet ist. Die Hysteresen sind nicht willkürlich gewählt, sondern unter Beachtung der Steuersicherheit der gesamten Regelung, um sicherzustellen, dass bei Störungen im Bordnetz keine unnötigen Schaltvorgänge ausgelöst werden. Die Enrfindl ichkeit der ernr±raturme?fijhler f urid 7 bzw. die entsprechenden Einganqskreise der Reglerschaltung der Fig. 3 wurden derart gewählt, da iurzzeitise vorübergehende Luftwirbel, > die Temperaturschwankunqen an den messfühlern auslösen können, keine Schaltvorgänge verursachen. Die in Fig. 3 gezeigte Schaltung gliedert sich in zwei voneinander unabhängige Kanäle, welche über jeweils zwei Komparator-Endstufen die entsprechenden Lüfterendstufen schalten. Die Ermittlung der Temperaturen erfolgt über die beiden Messfühler 6,7 (Fig. 1), die als temperaturabhängige Konstantstromquellen arbeiten, d. h. sie liefern einen von der Temperatur abhängigen konstanten Strom. Diese Messfühler liegen für den einen Kanal an den Steckerpunkten 24 und 6 und für den anderen Kanal an den Steckerpunkten 25 und 7 an. Zur Vorwahl der gewünschten Fahrgastraumtemperatur dient der als Potentiometer ausgebildete Sollwertgeber 3 am Fahrzeug-Armaturenbrett 2. Dieser Potentiometer ist an den Anschlüssen 8, 9 und 26 (Potentiometer-Mitte) angeschlossen. Ein Potentiometer P 1 liegt im Schaltkreis dieses Vorwahlpotentiometers und ermöglicht einen Abgleich des Temperaturbereiches. Mit dem Potentiometer P 8 werden die beiden Kanäle auf Symriiet rie abgeglichen, d. h., die Ausgangsspannungen beider Kanäle müssen bei gleichen Bedingungen gleich verlaufen. An den Steckerpunkten 10 und 27 liegen die Ausgangs- bzw. Schaltspannungen des jeweiligen Kanales. An diesen Steckerpunkten können Werte für eine Temperaturanzeige abgenommen werden. Mit diesen Ausgangsspannungen werden pro Kanal zwei Komparatoren geschaltet, die, entsprechend der Referenzeinstellung, über eine Transistor/Relais-Stufe das Relais REL 1 bis REL 4 der jeweiligen Lüfterstufe schalten. In der Schaltungszeichnung ist ferner ein Baustein IC 4 angedeutet, der zur direkten Schaltung eines (nicht gezeigten) Entlüfterrelais dient (Anschluss 31). Die Anschlüsse 12, 13, 17, 28, 29, 30, 33, 35 sind Lüfteranschlüsse. In der Schaltung sind Potentiometer P 2 bis P 5 gestrichelt dargestellt, die wahlweise anstelle der Widerstände R 48 bis R 55 einsetzbar sind.

Claims: Patentansprüche 1. Temperaturabhängige Steuerung für eine Omnibus-Innen raumheizung, mit einer Temperaturwähleinrichtung, min destens einem, mit dieser verbundenen Temperaturmess fühler und mindestens einem, von diesem ansteuerbaren Schalter zum An- und Ausschalten einer Fahrzeug-Heiz einrichtung, insbesondere eines Fahrzeug-Heizungsge bläses, dadurch gekennzeichnet, dass der Schalter als mehrstufiger Schalter (elektronische Schaltung 5) zum stufenweisen Andern der Wärmeabgabe der Fahrzeugheiz einrichtung, insbesondere der Förderleistung des Heiz gebläses (8,9),ausgebildet ist. 2. Steuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Temperaturmessfühler (6,7) auf unterschiedliche Temperaturbereiche anspricht, die jeweils einer Schalt stufe des Schalters (5) zugeordnet sind. 3. Steuerung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daS der Schalter (5) drei Schaltstufen aufweist, von denen die erste die volle Heizleistung bis kurz vor Erreichen der Einstelltemperatur der Temperaturwähleinrichtung (3) liefert, die zweite eine verminderte Heizleistung im Bereich der Einstelltemperatur liefert und die dritte die Ausschaltstufe ist. 4. Steuerung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge kennzeichnet, dass mindestens und bevorzugt zwei Schalter und zugehörige Heizeinrichtungen (5;8,9) vorgesehen sind, welche jeweils einer unterschiedlichen Zone des Fahrzeug-Innenraumes zugeordnet sind. C. Steuerung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge kennzeichnet, dass der Temperaturmessfühler (6,7) mit einem elektronischen Regler (Fig. 3) verbunden ist, der den Schalter ansteuert. 6. Steuerung nach einem der Anspruch 1 bis 5, gekennzeich net durch ein Entlüftungsgebläse, das insbesondere mit dem oder den Schalter(n) gekoppelt ist. 7. Steuerung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem elektronischen Regler (Fig. 3) eine Temperatur anzeigeeinrichtung verbunden ist. 8. Steuerung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass mit der Temperaturwähleinrichtung (3) eine Temperaturanzeigeeinrichtung (4) gekoppelt ist.

Inventors: BECKER, HERMANN, KURTZE, HARALD
Applicants: M A N  TECHNOLOGIE GMBH
Application year: 1984
Main classification: G05D23
IPC codes: G05D23, B60H1