DE3031410C2

DE3031410C2 - Steuergerät für Heizvorrichtungen

Info

Publication number: DE3031410C2
Application number: DE3031410A
Authority: DE
Inventors: Falk 8000 München Lamkewitz
Original assignee: Webasto Werk W Baier GmbH and Co
Current assignee: Webasto Werk W Baier GmbH and Co
Priority date: 1980-08-20
Filing date: 1980-08-20
Publication date: 1985-01-03
Also published as: SE452668B; FR2489017A1; SE8104216L; JPS5784212A; DE3031410A1; US4411385A; JPH037522B2; FR2489017B1

Description

Die Erfindung betrifft ein Steuergerät für Heizvorrichtungen, insbesondere Fahrzeugheizvorrichtvngen gemäß Oberbegriff von Anspruch 1.

to Aus DE-OS 28 41334 ist ein Steuergerät für Heizvorrichtungen der eingangs genannten Art bekannt, bei dem ein Verfahren für die veränderliche einstellbare Anzeige und/oder Progranimvorwahl bei Raumtempera^jrreglern dahingehend verbessert wird, daß mittels eines preiswerten Raumtemperaturreglers dennoch die Programmierbarkeit unterschiedlicher Raumtemperaturprogramme möglich wird, wobei auf besonders einfache Bedienung des Raumtemperaturreglers und ein Minimum an Bedienungselementen Wert zu legen ist Ein solches Steuergerät hat einen Speicher für mehrere Steuer- und Regelprogramme, eine Programmwähleinrichtung und einen Steueroszillator. Femer ist ein einziger Tastknopf vorgesehen, mit dem zyklisch die einzelnen fest vorgegebenen Programme vorgewählt werden und dann das jeweils gewählte bzw. eingestellte Programm über eine optische Anzeige sichtbar gemacht wird. Als Beispiel sind vier unterschiedliche Programme mit unterschiedlichen Zeitzyklen angegeben. Dieses Steuergerät ist als Raumtemperaturregler für die Temperaturregelung von Heizungsanlagen bestimmt und als einzige regelbare Größe wird hierbei die gewünschte Raumtemperatur berücksichtigt

Aus DE-OS 26 32473 ist eine Brennersteueranordnung zum Steuern und Führen eines Heizbrennersystems zur Befeuerung von Ofenteilen von Dampferzeugungsanlagen bekannt Nach Maßgabe von irgendwelchen einer Vielzahl von Betriebsvorschriften für bestimmte allgemeine Systemfunktionen arbeitendes Hauptteil, ein Brennerteil und ein Meideteil mit jeweils einzelnen Sequenzen sind hierbei vorgesehen. Die Steueranordnung wird hierbei in mehrere Gruppen von logischen Funktionseinrichtungen unterteilt die auf entsprechende Systemparameter ansprechen und jede logische Funktionseinrichtung enthält eine Festkörper-Steuerschaltungskarte zum Ausführen jeder logischen Funktion in Übereinstimmung mit der Betriebsvorschrift wie Brennstoffabschaltung, Brennerzündung, Außerbetriebnahmt- usw. Über eine selektive Verbindung von verschiedenartigen logischen Funktionskarten kann eine den Kundenwünschen gerecht werdende Steueranordnung zusammengestellt werden, die das Gesamtsystem oder Teilsysteme als Ganzes steuert Hierbei wird der ingenieurmäßige Zeitaufwand verringert, der sonst erforderlich ist um die Spezifikation in einer Gruppe von Schaltungen umzuformen und die zugehörige Dokumentation zu erstellen. In Abhängigkeit von der vorhandenen Kesselanlage und der gewünschten Betriebsweise derselben können dann die logischen Funktionseinrichtungen zusammengestellt

eo und miteinander verknüpft werden. Hierbei wird eine Brennersteueranordnung so ausgelegt, daß sie sich an übliche Kesselanlagen anpassen läßt, wobei diese Kesselanlagen neben Heizvorrichtungen auch weitere Arbeitsmaschinen umfassen. Ein solches logisches Funktionssystem ist zur Steuerung, insbesondere von Fahrzeugheizvorrichtungen, zu aufwendig und daher schon allein aus Kostengründen ungeeignet.
Zum Betreiben von Fahrzeugheizvorrichtungen bei-

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spielsweise wird üblicherweise zur Heizungsregelung lassen. Bei einem brennstoffbetriebenen Heizgerät wird eine Zweipunktregelung verwendet, die derart arbeitet, in allen Betriebszuständen ein optimales Brennstoffdaß die Heizvorrichtung eingeschaltet wird, wenn die Luft/Gemisch eingehalten, wozu die Werte der Abgas-Temperatur unter einem Sollwert liegt und bei der die oder Flammanalyse, direkt oder indirekt gemessene Heizvorrichtung abgeschaltet wird, wenn die Tempera- 5 Werte des Massenstroms der Verbrennungsluft und des tür auf oder über dem Sollwert ist In Abhängigkeit von Brennstoffs beispielsweise in vorgegebener Gewichder Leistung solcher Heizgeräte und vom Heizgeräte- tung bei der Steuerung mitberücksichtigt werden,
typ sind dann Steuergeräte erforderlich, die die An- Die Auslegung des Steuergeräts nach Anspruch 5 erschlußdaten, Steuermöglichkeiten usw. der Heizgeräte möglicht eine Berücksichtigung der Fahrzeug-Bordberücksichtigen. Durch diese Individualisierung der io spannung beim Betreiben eines Heizgeräts zur Vorhei-Steuergeräte können die Vorteile einer Großserienfer- zung eines Fahrzeuges. Diese Störgröße kann zur Komtigung nicht genutzt werden. pensation von schlechten λ-Werten genutzt werden. Bei

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein niedriger Bordspannung fällt nämlich die Drehzahl des

Universal-Steuergerät zu schaffen, das für unterschied- Brennluftgebläses ah und es wird weniger Brennluft ge-

liche Heizgeiiitetypen und unterschiedliche Steuerungs- 15 fördert Mit dem Steuergerät nach Anspruch 5 wird

und Regelungsgrößen geeignet und auf möglichst einfa- beim Absinken der Bordspannung die Brennstoffzufuhr

ehe Weise an den jeweils gewählten Heizgerätetyp an- selbsttätig gedrosselt, um λ konstant zu halten. Da das

paßbar ist. Heizgerät zur Steuerung und zum Betrieb elektrische

Nach der Erfindung wird diese Aufgabe mit den Energie verbraucht, die beim Vorheizen üblicherweise

Merkmalen des Steuergeräts für Heizvorrichtungen, 20 ausschließlich aus der Batterie entnomm.-λ wird, crmög-

insbesondere Fahrzeugheizvorrichtungen, nach dem licht die Auslegung des Steuergeräts nach Anspruch 5

Anspruch 1 gelöst auch, daß Fehlabschaltungen des Heizgerätes oder Tief-

Das erfindungsgemäße Steuergerät für Heizvorrich- entladungen der Batterie vermieden werden. Hierzu tungen ist für alle gängigen Heizgerätetypen auch un- wird der Ladezustand der Batterie überprüft und das terschiedlicher Heizleistung und unterschiedlicher 25 Heizgerät --'ird abgeschaltet wenn das Starten des Heizleistungserzeugung geeignet Der Speicher enthält Fahrzeugmotors gerade noch möglich ist Auch kann hierzu mehrere getrennte Programmteile, die wählbar bei absinkender Batteriespannung auf eine gleichblei- und zur Anpassung an verschiedene Heizgerätetypen bende Restheizung umgeschaltet werden. Zur ÜberwaunterschiedMch miteinander kombinierbar sind. Die chung der Batteriekapazität kann der Benutzer zu BeVoreinstellung sowie die Verknüpfung der Programm- 30 ginn die Batteriekapazität in das Steuergerät eingeben teile erfolgt zur Anpassung an den zu steuernden Heiz- und es wird dann mit Hilfe des Steuergeräts über ein gerätetypen durch die Belebung der zum Heizgerät füh- entsprechendes Programmteil eine definierte Last zugerenden Anschlußseite des Steuergerätes. Allein durch schaltet und die hierbei auftretende Bordspannung wird das Anschließen des Heizgeräts an das Steuergerät wer- überwacht Andererseits kann der Programmteil des den die gespeicherten Programmteile und vorwählba- 35 Steuergeräts auch so beschaffen sein, daß der zeitliche ren Parameter aus dem Speicher als mögliche variable Bordspannungsverlauf differenziert wird, die Entiade-Größen abgerufen. Ein solches Steuergerät ist für nahe- kurve der Batterie in Abhängigkeit von der anfänglich zu alle gängigen Heizgerätetypen geeignet und kann eingegebenen Batteriekapazität ermittelt und aas Ht'yidaher unter Ausnutzung der Vorteile einer Großse- gerät abgeschaltet wird, wenn ein vorbestimmter rienfertigung in großen Stückzahlen hergestellt werden. 40 Schwellwert unterschritten wird. Mit dem Steuergerät Auch läßt sich das Steuergerät an einer entfernt vom nach den Ansprüchen 6 und 7 wird ferner eine leichte Heizgerät liegenden Stelle unterbringen, so daß das Reparierbarkeit des Geräts ermöglicht. Hierbei dient Steuergerät nicht durch die relativ hohen Temperaturen die Anzeigeeinrichtung auch zur Störmeldung, wobei in der Nähe der Heizvorrichtung beeinflußt wird. Zur beispielsweise das Erlöschen einer Lampe »;inen allgebesseren Ausnutzung des Speichers sind die Program- 45 meinen Störfall und das Blinken einer Lampe einen me in Form getrennter Programmteile gespeichert die Überhitzungsfall anzeigen kann. Durch die Verbindung für verschiedene Heizgerätetypen unterschiedlich korn- mit einer externen Dokumentationseinrichtung ist eine biniert werden. Der Speicher selbst ist zweckmäßiger- schnelle Fehlerdiagnose bei Störungen des Steuergeräts weise in einen Halbleiterbaustein integriert und ist vor- und/oder des Heizgeräts möglich,
zugsweise ein Festwertspeicher oder ein programmier- 50 Bei den Ausgestaltungen nach den Ansprüchen 8 und barer Festwertspeicher, wobei dessen Leseeinstellung 10 wird eine einfachere Funktion und Bedienung des bei der Montage in Zuordnung zum jeweiligen Heizge- Steuergeräts ermöglicht. Zweckmäßigerweise ist der rät fest eingestellt wird, beispielsweise durch feste Ver- Oszillato. ein Quarzoszillator, der eine Taktfrequenz drahtung oder Verlötung von Leiterenden mit Masse erzeugt, von der durch dynamische Teilung sämtliche oder Spannung zur Erzielung eines Binärcodes, der in ös anderen Impulse und Steuerzeiten abgeleitet werden, codierter Form das jeweilige Heizgerät angibt. Hierdurch läßt sich eine hohe Genauigkeit über die ge-

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung samte Lebensdauer ninweg bei relativ großen Bauteilsind in den Unteransprüchen wiedergegeben. Das Steu- toleranzen erreichen. Oie Auslegung nach Anspruch 9 ergerät gemäß Anspruch 4 ermöglicht Regelvorgänge gestattet Umwelteinflüsse und Betriebsbedingungen zu zur Erzielung einer maximalen Optimierung des Wir- &o berücksichtigen. Als Unwelteinflüsse kommen Luft· k'jngsgrades und das insbesondere zweckmäßig ist, druck, Bordspannung und Umgebungstemperatur und wenn es sich um eine stetige Heizieistungsregelung han- als Betriebsbedingungen insbesondere Verbrennungsdelt, beispielsweise durch Einführung einer Drehzahl- zustände u.dgl. in Betracht, die gemäß Gewichtungslisteuerung an den Brennstoff- und Verbrennungsluft- sten variabel sind. Die Vuslegung nach Anspruch 9 erPumpen bzw. -Gebläsen, wobei sich hinsichtlich einer 65 möglicht, daß der Benutzer die Ganggenauigkeit und geringen Geräuschentwick'ung, Einsparung an elektri- alle hiervon abgeleiteten Zeiten digital justieren kann, scher Energie und Brennstoff und einer gleichmäßige- um einen Ausgleich der Veränderung des Arbeitens des ren Konstanthaltung der Temperatur Vorteile erzielen Oszillators in Abhängigkeit von einer Alterung zu schaf-

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fen. Für eine Großserienfertigung von Steuergeräten lassen sich somit weittolerierte und preisgünstige Bauteile verwenden. Wenn die Schaltuhrfunktion in das Steuergerät verlagert ist, läßt sich die Anzahl von Kabeladern zwischen dem Steuergerät und einer Bedienungskonsole auf zwei Kabeladern reduzieren, wodurch sich der Einbau vereinfacht.

Die Steuer- und Regelprogramme für das Steuergerät nach der Erfindung lassen sich auch so auslegen, daß bei einer Fahrzeugheizung die Möglichkeit geschaffen wird, daß die Motorheizung oder die Innenraumheizung Priorität hat Zur Umschaltung wird hierbei vorzugsweise ein elektromagnetisch betätigtes Ventil über das Steuergerät angesteuert Zur Vorheizung eines Fahrzeuges läßt sich die erforderliche Vorheizzeit in Abhän- is gigkeit von der Anfangstemperatur einspeichern und wenn eine Vorheizung gewünscht ist, braucht dann nur die Abfahrtszeit eingegeben zu werden, and das Heizgerät wird zur Vorheizung selbsttätig rechtzeitig in Betrieb genommen.

Die Erfindung wird nachstehend an Beispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert Darin zeigt

F i g. 1 ein Blockschaltbild von Heizgerät und Steuergerät mit Anzeige- und Bedienfeld,

F i g. 2 ein Blockschaltbild des Steuergeräts und

F i g. 3 ein Ablaufdiagramm für die möglichen Steuerungsvorgänge.

Nach F i g. 1 ist ein Steuergerät in einer Heizanlage integriert, die eine Heizvorrichtung und ein Anzeige- und Bedienfeld enthält sowie mehrere Fühler aufweist, die in codierter Form Störgrößen an Eingänge des Steuergeräts anlegen. Beim Steuergerät wird über eine Anzahl von Leitern, die jeweils einer Binärstelle entsprechen, bei der Montage verschlüsselt d. h. durch BeIe- gung der zum Heizgerät führenden Anschlußseite des Steuergeräts das anzuschließende Heizgerät nach Typ und Größe eingegeben, und diese Eingabe bleibt für die Dauer des gesamten Betriebs des Steuergeräts in Verbindung mit diesem Heizgerät bestehen.

Aus F i g. 2 ist der grundsätzliche Aufbau eines derartigen Steuergeräts ersichtlich, wobei in der gezeichneten Darstellung die Anschlüsse nach außen denen nach F i g. 1 entsprechen, also an der linken Geräteseite die Anschlußleitungen zum Heizgerät an der rechten Gerateseite die Anschlußleitungen zum Anzeige- und Bedienfeld, an der oberen Geräteseite die Anschlüsse von den an verschiedenen Stellen außerhalb des Heizgeräts befindlichen Fühlern und an der Geräteunterseite die Anschlüsse für c"e fest zu verdrahtende Codierung dargestellt sind. Wie beschrieben, wird bei der Montage eine feste Codierung eingestellt, so daß die Auswahl der Programmteile und Parameter im Speicher bei gegebener Installation stets gleich erfolgt Entsprechend werden aus dem Speicher Programmteile ausgelesen und zu einem Ablaufprogramtn verknüpft bei dem in Abhängigkeit von Programmteilen und Parametern sowie von verschiedenen Meßwerten eine Brennstoffpumpe, ein Brennluftgebläse, eine Glühkerze, eine Zündkerze, eine Umwälzpumpe und/oder ein fahrzeuginternes Heizgeblase gesteuert bzw. geregelt werden.

F i g. 3 zeigt ein aus sich heraus verständliches vereinfachtes Ablaufdiagramm einer Steuerung unter Verwendung des Steuergeräts nach F i g. 1 und 2.

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Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Steuergerät für Heizvorrichtungen, insbesondere Fahrzeugheizvorrichtungen, mit einem Speicher für mehrere Steuer- und Regelprogramme, einer Programmwähleinrichtung und einem Steueroszillator, dadurch gekennzeichnet, daß im Speicher mehrere getrennte und wählbare sowie zur Anpassung an verschiedene Heizgerätetypen unterschiedlich kombinierbare Programmteile sowie mehrere vorwählbare Parameter für den Programmablauf unterschiedlicher Heizgerätetypen, wie Vorglühzeit, Sicherheitszeit, Nachlaufzeit, Arbeitstakt-Frequenz einer Brennstoffpumpe, unterschiedliche Brennwächtersignale, verschiedene Temperaturschwellwerte für Oberhitzungszustand und Regelbetrieb, Förderleistung von Brennstoff und Luft bei reillastbetrieb, gespeichert sind, und daß durch die Belegung der zum Heizgerät führenden Anschlußseite des Steuergeräts die Programmteile und die Parameter für den Programmablauf voreinstellbar sind.

2. Steuergerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Speicher von einem Halbleiterbaustein und einem Mikroprozessor gebildet wird.

3. Steuergerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Speicher ein Festwertspeicher oder ein programmierbarer Festwertspeicher ist.

4. Steuergerät nach einem d*·«· Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuergerät Eingänge für die Verarbeitung ernvttelter Störgrößen, wie Werte einer Flammanalyse, Werte einer dynamischen Abgasanalyse, die Temperatur der angesaugten Verbrennungsluft, der Druck der angesaugten Verbrennungsluft und/oder Werte der Massenströme von Verbrennungsluft und Brennstoff, aufweist

5. Steuergerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuergerät ferner einen Eingang für die Verarbeitung der durch eine Überwachungsstufe für die Kapazität der Fahrzeugbatterie ermittelten Fahrzeug-Bordspannung vor Inbetriebnahme als Störgröße aufweist, und daß das Steuergerät das angeschlossene Heizgerät beim Betreiben zur Vorheizung eines Fahrzeuges abschaltet, wenn nach Maßgabe der Störgröße die zum Starten des Motors notwendige Restkapazität der Fahrzeugbatterie unterschritten ist

6. Steuergerät nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Steuergerät eine Anzeigeeinrichtung verbindbar ist, die in Abhängigkeit von Signaleingängen von Störgrößen diese anzeigt.

7. Steuergerät nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuergerät mit einer externen Dokumentationseinrichtung verbindbar ist, die ein Fehleranalysenprcgramm aufgrund eingenender Störgrößen-Werte durchführt

8. Steuergerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Aus- ^iingssigiiiil iles Oszillators nach einer Herunterteilung seiner Frequenz eine Endstufe ansteuert, die Treibimpulse für eine Brennstoffpumpe abgibt.

9. Steuergerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Oszillatorfrequenz und/oder die Teilung programmgemäß variabel sind.

10. Steuergerät nach Anspruch 8 oder 9, dadurch

, d;il3 die Ausgangsfrequenz des Oszillators und/oder das Frequenzteilerverhältnis durch änderbare Vorgabewerte nachjustierbar sind.