CN109982881B - 用于为车辆内部通风的方法和车辆空调设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种为车辆内部(12)通风的方法以及一种用于实施所述方法的车辆空调设备(10)。为了改进车辆内部的空气品质，本发明提出，至少间歇性地设定空气品质模式，在所述空气品质模式中，将新鲜空气和/或循环空气输往车辆内部(12)，以及在所述空气品质模式中，通过改变内部排气装置(32)的流阻来如此地控制和/或调节所述车辆内部(12)的内部空间压力，使得所述内部空间压力大于所述车辆内部(12)以外的环境压力。
Description
技术领域
本发明涉及一种为车辆内部通风的方法以及一种用于为车辆内部通风的车辆空调设备，所述车辆空调设备具有根据权利要求6的前序部分所述的用于驱动新鲜空气或循环空气的风扇、用于过滤和清洁至少所述新鲜空气的过滤装置、用于从车辆内部导出空气的内部排气装置。
背景技术
为了在车辆内部达到较高的空气品质，应用过滤装置来至少对输往车辆内部的新鲜空气进行过滤和清洁。但车辆内部通常并非严格密封，这样就会例如在门密封条上出现泄漏位置，未经过滤的空气可能通过这些泄漏位置进入车辆内部。因此，为了保持最佳的空气品质，例如为了减小车辆内部的细菌污染，车辆内部的压力必须大于车辆内部以外的压力。在这种情形中，泄漏会导致空气流从内部通向外部，从而不会有任何杂质进入车辆内部。
例如EP 1 406 048 A2揭示过，将风扇的功率增大来增大内部中的压力。其中，只有在新鲜空气模式下才增大内部中的压力。在优选用来防止车辆内部的空气污染的循环空气模式中，无法实现这种增压。
DE 10 2014 018 299 A1揭示过，由厂方调整内部排气装置的通流截面，从而通过输送新鲜空气来在车辆内部形成轻微的过压。但在根据DE 10 2014 018 209 A1的实施方案中，车辆内部压力根据风扇功率而改变。
此外，DE 10 2013 109 068 A1揭示过，在内部排气装置的流径中布置排气翻盖，其根据车辆内部压力打开和关闭。这一点是为了在车辆内部产生负压的情形中，防止未经过滤的外部空气通过内部排气装置回流。DE 10 2013 109 068 A1未述及借助排气翻盖增压的方案。
此外，DE 10 2006 053 264 A1揭示过一种控制汽车的通风装置的动压翻盖，特别是新鲜空气翻盖或新鲜空气-循环空气翻盖的方法。其中，根据汽车的行车速度来控制动压翻盖的位置，以便对进气口上的动压效应进行补偿。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于为车辆内部通风的方法和车辆空调设备的有所改进的或至少另一实施方式，所述实施方式的特征特别是在于在车辆内部增压的方案，所述方案在很大程度上与新鲜空气的进气量无关。
本发明用以达成上述目的的解决方案为根据权利要求1所述的实施方式。
本发明利用以下认识，即控制和/或调节内部排气装置的流阻，以在车辆内部实现相对周围环境而言的过压。有鉴于此，根据本发明，至少间歇性地/暂时性地实施空气品质模式，在所述空气品质模式中，将新鲜空气以及循环空气输往车辆内部，以及在所述空气品质模式中，通过改变用于从车辆内部导出空气的内部排气装置的流阻来如此地控制和/或调节车辆内部的内部压力，使得所述内部压力大于所述车辆内部以外的环境压力。通过影响内部排气装置的流阻，就能近似与朝内部输送新鲜空气无关地调节内部压力。这样在既将循环空气又将新鲜空气输往内部的混合空气模式中，即使在较小的风扇功率中也能实现大于环境压力的内部压力。这样就能在车辆内部实现极佳的空气品质，而不会因较强的风扇功率导致过度的或干扰性的噪音污染。输送较少的新鲜空气量就足以增大内部压力。这样也能减小过滤器的负荷。另一方面，在将循环空气重新输往车辆内部前对其同样进行重新过滤的前提下，可以实现更加洁净的车辆内部空气。此外，可以通过较高的循环空气比例来迅速地冷却或加热车辆内部，但其中可以通过本发明的技术方案实现有所增大的内部压力。
根据一种有益方案，通过控制调节机构来改变内部排气装置的流阻，所述调节机构布置在内部排气装置的流径中。因此，所述调节机构提供影响内部压力的简单方案。
根据另一有益方案，将所述调节机构与新鲜空气/循环空气翻盖机械耦合在一起，以便控制所述调节机构。新鲜空气流越多，调节机构就可以更进一步地打开。新鲜空气流越少，也就是所输送的新鲜空气量与循环空气相比越少，调节机构就必须更进一步地闭合来实现内部压力的增大。因此，在调节机构与新鲜空气/循环空气翻盖之间的简单机械耦合就能将内部压力期望地增大至大于环境压力。
根据一种特别有益的方案，应用用于操纵所述调节机构的致动器来控制所述调节机构，通过控制装置来控制所述致动器。通过致动器操纵调节机构，控制装置可以在考虑到新鲜空气/循环空气翻盖的位置和风扇功率的情况下调节调节机构，从而实现期望的内部压力。为此，作为替代或补充方案，所述控制装置可以借助调节机构的位置来将内部压力调节至期望的目标压力或目标压力范围。
根据另一特别有益的方案，利用所述风扇的功率变化来控制所述调节机构，其中将所述风扇的风扇功率短时增大至闭合阈值以上来关闭所述调节机构，且其中将所述风扇的风扇功率短时减小至打开阈值以下来打开所述调节机构。这样就能在不应用附加的致动器或机械耦合装置的情况下控制调节机构。因此，可以仅通过调整通风控制装置来操纵调节机构，从而以低成本的方式实现本发明的构思。
根据一种有利解决方案，通过可以手动操纵的操作元件来启动和停止所述空气品质模式。这样车辆司机就能根据需要来启动和停止空气品质模式。例如可以通过操纵模式选择开关来手动地启动和停止空气品质模式。
根据另一有利解决方案，自动地启动和停止所述空气品质模式。通过自动地激活和停止空气品质模式，可以在车辆司机注意到车辆内部的空气品质降低前就已经激活空气品质模式。
根据一种有利方案，根据所述外部空气品质来自动地启动和停止所述空气品质模式。这样就能在车辆内部受到污染前将空气品质模式激活。总体而言，能够以上述方式改进车辆内部的空气品质。
根据另一有利方案，借助空气品质传感器来测量所述外部空气品质，以及/或者从位置固定的测量站调取和/或从天气预报测定所述外部空气品质。这种空气品质传感器例如可以布置在车辆上。作为替代方案，所述空气品质传感器可以独立于汽车布置，例如布置在气象站中。空气品质传感器特别是测量外部空气的细颗粒物污染的粒子浓度、细菌污染、例如臭氧、CO2和氮氧化物等有害物质，以及/或者氧含量。空气污染，特别是细颗粒物污染和臭氧污染取决于天气，使得可以基于天气预报对空气品质做出一定程度上的预报。
此外，本发明利用以下认识，即为了实施前述方法，提供一种用于为车辆内部通风的车辆空调设备，所述车辆空调设备具有用于驱动新鲜空气或循环空气的风扇、用于过滤和清洁至少所述新鲜空气的过滤装置，和用于从所述车辆内部导出空气的内部排气装置。根据本发明，所述内部排气装置具有可控制和/或可调节的调节机构，其可以用来影响所述内部排气装置的流阻，并且所述车辆空调设备以某种方式构建，使得所述车辆空调设备实施前述方法。因此，所述方法的优点沿用于所述车辆空调设备，参阅此前的相关阐述。
根据一种有利方案，所述车辆空调设备具有测量车辆内部的内部压力的压力传感器，并且所述车辆空调设备具有控制所述调节机构的控制装置，以便将内部压力调节至目标压力范围。通过调节内部压力，内部压力就能与风扇功率和新鲜空气或循环空气含量无关地处于目标压力范围内，从而形成轻微的过压，这样就能防止未经过滤的外部空气渗入车辆内部。
根据另一有利方案，所述车辆空调设备具有模式选择开关。可以通过模式选择开关来启动和停止空气品质模式。这样车辆司机就能根据自身的期望来激活和停止空气品质模式。
根据一种有益解决方案，所述车辆空调设备具有用于测量所述外部空气品质的空气品质传感器。优选将空气品质传感器的数据用于决定是否启动或停止空气品质模式。
根据一种有益解决方案，所述车辆空调设备具有通信模块，其可以用来接收关于外部空气品质的数据。例如可以调取气象站的数据。作为替代方案，同样可以对天气预报的预报数据进行分析，以便推测出外部空气的空气品质。这一点同时实现自动启动和停止空气品质模式。
根据一种有利方案，所述车辆空调设备具有操纵所述调节机构的可控的致动器。因此，调节机构位置也可以通过控制装置来影响。这样就能以简单的方式控制和/或调节内部压力。
根据一种有益方案，所述车辆空调设备具有新鲜空气/循环空气翻盖和耦合装置，所述耦合装置用来将所述新鲜空气/循环空气翻盖的运动与所述调节机构的运动耦合在一起。为了在内部中实现过压，调节机构的位置视输往车辆内部的新鲜空气而定，因此，可以通过机械耦合来以简单和低成本的方式控制调节机构。
根据一种有益方案，所述调节机构以某种方式构建，使得所述调节机构根据存在于所述调节机构上的压差打开和闭合，其中所述调节机构在压差低于下极限压差和高于上极限压差的情况下闭合，且在压差处于下极限压差与上极限压差间的范围内的情况下打开。这样就能通过短时增大风扇功率或减小风扇功率来转换调节机构。因此，可以通过简单地控制风扇来激活或停止空气品质模式。
附图说明
更多优点参阅以下的附图描述。附图示出本发明的实施例。附图、说明书和权利要求书包含大量特征组合。本领域技术人员有益地将这些特征视为独立特征并归纳成合理的其他组合。
其中示例性地示出：
图1为用于实施本发明的方法的本发明的车辆空调设备的原理图，
图2为根据调节机构的不同位置中的风扇功率所实现的内部压力的图表，
图3为本发明的方法的流程图，
图4为所述车辆空调设备的第二实施方式的原理图，
图5为第三实施方式中的调节机构在第一闭合位置上的原理图，
图6为图5中的调节机构在中间位置上的原理图，
图7为图5中的调节机构在第二闭合位置上的原理图。
具体实施方式
将车辆空调设备10的图1至图3所示的第一实施方式用于为车辆内部12通风且特别是进行空气调节，也就制热和制冷。车辆空调设备10具有风扇14、过滤装置16、用于冷却输往车辆内部12的空气的蒸发器18，和用于加热输往车辆内部12的空气的热交换器20。此外，车辆空调设备10具有数个进气通道22，其用来将用风扇14驱动的空气输往车辆内部12。最后，车辆空调设备10具有包含循环空气通道26的循环空气导引装置24，该循环空气通道从车辆内部12出发通向布置在风扇14上游的进气位置28。在进气位置28上布置有新鲜空气/循环空气翻盖30，其可以将进气位置28上的循环空气通道26打开和关闭，从而调节输往内部12的新鲜空气与循环空气之间的比例。
此外，车辆空调设备10具有内部排气装置32，空气可以通过该内部排气装置从内部12流入周围环境。为此，内部排气装置32具有将内部12与周围环境连接在一起的排气通道34。排气通道34具有流阻。在风扇14的风扇功率15增大从而有更多新鲜空气被输往车辆内部12的情况下，车辆内部12的内部压力43因这个流阻增大。
在排气通道34中布置有调节机构36，其可以控制内部排气装置32的流阻。因此，可以借助调节机构36来影响车辆内部12的内部压力43。
车辆空调设备10还具有致动器38，其可以用来操纵或控制或者调节调节机构36。此外，还设有控制装置40，其可以用来控制致动器从而控制调节机构36。
在车辆内部12的区域内布置有压力传感器42，其可以测量车辆内部12的内部压力43。优选还设有可以测量车辆内部12以外的外部压力的压力传感器。
优选设有可以测量车辆内部12以外的外部空气的空气品质的空气品质传感器44。其中，空气品质传感器44例如以某种方式构建，使其测量空气的不同品质特征。其中例如包括氧气含量、CO2含量、有害物质含量，例如氮氧化物或臭氧、粉尘污染，特别是颗粒物/细颗粒物污染或诸如此类。
作为替代或补充方案，车辆空调设备10还可以具有通信模块46，其可以用来接收关于外部空气品质的数据。
此外，作为替代或补充方案，可以设有操作元件，特别是模式选择开关，其可以用来手动地启动和停止车辆空调设备10的空气品质模式52。
车辆空调设备10可以调节空气品质模式52。在空气品质模式52中，增大车辆内部12的内部压力43，使得内部压力43大于车辆内部12以外的压力。这样就能防止未经过滤的外部空气通过泄漏渗入车辆内部。大体可以通过调节机构36的位置来增大车辆内部12的内部压力43。以这种方式就能近似与风扇功率15和新鲜空气与循环空气之间的比例无关地调节最佳的内部压力43。将尽可能少的外部空气输往车辆内部12对空气品质模式52较为有利，因为以这种方式，污染的外部空气不会严重地污染过滤装置16。相反，对大量已经经过过滤的循环空气进行重新过滤，使得输往车辆内部12的空气具有更高的清洁度。因此，通过使用调节机构36还能减少噪音产生，因为用风扇14的较小风扇功率15就已经能够在车辆内部12实现足够的过压。此外，可以减少新鲜空气含量，从而在减小过滤装置16的过滤器负荷的同时改进车辆内部12的空气品质。此外，在空气品质模式52中，基于已经经过调节的循环空气的较高含量，车辆空调设备10中以极高的能效工作。
在车辆空调设备10工作时，首先启动48车辆空调设备10。就这一点而言，首先激活标准模式50。随后，检查51是否手动操纵模式选择开关。视具体结果，要么直接启动空气品质模式52，要么转换至另一检查53，在该检查中检验外部空气的有害物质污染是否大于极限值。在外部空气的有害物质污染大于极限值的情况下，自动激活空气品质模式52，否则车辆空调设备10停留在标准模式50。
当然，在空气品质模式52中，还可以根据环境与车辆参数来设置新鲜空气与循环空气之间的比例和风扇功率15。
例如如图2所示，可以通过调节调节机构36来在车辆内部12实现增压。图2示出相对于风扇功率15的内部压力43。不同的曲线代表调节机构36的不同位置，其中最陡峭的曲线对应于闭合的调节机构，最平缓的曲线对应于完全打开的调节机构36。从图2可以直观地看出，通过改变调节机构36的开合度来在风扇功率15的较大范围内实现恒定的内部压力43。
控制装置40优选既与致动器38、压力传感器42连接，又与空气品质传感器44和操作元件连接。控制装置40可以接收压力传感器42的数据，这样控制装置40就能通过调节机构36的位置来将内部压力43调节至期望的目标压力或目标压力范围45。这样也能针对不同的风扇功率15和不同的循环空气含量来将车辆内部12的内部压力43保持在目标压力范围45，使得未经过滤的外部空气无法通过泄漏进入车辆内部。
车辆空调设备10的图4所示第二实施方式与车辆空调设备10的图1至图3所示第一实施方式的区别在于，设有调节机构36与新鲜空气/循环空气翻盖30的耦合装置54。这样就能实现车辆空调设备10的极简结构，因为这样就可以不设置致动器38。
新鲜空气/循环空气翻盖30与调节机构36之间的耦合装置54在调节新鲜空气含量较高的情况下将调节机构36打开，在新鲜空气含量较低的情况下，也就是在经过新鲜空气/循环空气翻盖30具有较高的循环空气含量的情况下，使得调节机构36朝闭合位置方向运动。进入车辆内部12的新鲜空气流越多，调节机构36就可以更进一步地打开。据此，车辆内部12的新鲜空气流越少，就将调节机构36进一步关闭。这一点正好可以通过新鲜空气/循环空气翻盖30与调节机构36之间的耦合装置54来实施。
此外，车辆空调设备10的图4所示第二实施方式与车辆空调设备10的图1至图3所示第一实施方式在结构和功能方面一致，参阅其前文中的描述。
车辆空调设备10的图5至图7所示第三实施方式与车辆空调设备10的图1至图3所示第一实施方式的区别在于，调节机构36为自有媒介控制的阀门55。也就是说，车辆内部12的通过调节机构36所控制的空气流自行控制调节机构36，特别是通过存在于调节机构上的压差来控制调节机构。
阀门55具有入口64、出口66、阀体56、第一阀座58、第二阀座62和弹簧元件60。阀体56处于第一阀座58与第二阀座62之间，要么抵靠在第一阀座58、第二阀座62上，要么不抵靠在这两个阀座58、62中的任何一个上。弹簧元件60将阀体56相对第一阀座58预加载，使得阀体56在没有外力的非工作位置上抵靠在第一阀座58上。在此情况下，第一阀座58对应于入口64，第二阀座62对应于出口66。
在图5示例性地示出的第一闭合位置57中，阀体56抵靠在第一阀座58上。通过弹簧元件60朝这个第一闭合位置57方向对阀体56施加弹力。
在图6所示中间位置59中，阀体56与第一阀座68分离，使得阀体既不抵靠在第一阀座58上又不抵靠在第二阀座62上，从而使得阀门55打开。在此期间，阀体56在例如如图7所示的第二闭合位置61上抵靠在第二阀座62上。这样调节机构36的通流截面就被阻断在第二闭合位置61上。自有媒介操纵的阀门55被如此地装入循环空气通道26，使得阀门55的入口64与车辆内部12连接，阀门55的出口66通向周围环境。
在压差较小的情况下，阀体56因弹力而停留在第一闭合位置57上从而封闭调节机构36。在车辆内部12的压力例如由于风扇14的风扇功率15增大而增大的情况下，阀体56反向于弹簧元件60的弹力与第一阀座58分离，使得空气可以通过调节机构36从车辆内部12逸出。在风扇14的风扇功率15进一步增大的情况下，阀体56抵靠至第二阀座62并且重新封闭调节机构36，使得空气无法通过调节机构36从车辆内部12逸出。
阀体56的表面和弹簧元件60的弹簧常数定义下极限压差，在超过该下极限压差的情况下，阀门55从第一闭合位置57过渡至中间位置59。这样就产生针对风扇功率15的打开阈值。此外，定义有上极限压差，在该上极限压差中，阀体56抵靠至第二阀座62，使得在超过上极限压差的情况下，阀门55重新闭合。这样就产生针对风扇功率15的闭合阈值。
通过调节机构36的这个专门的设计，就能仅通过风扇14的风扇功率15来激活和停止空气品质模式，这样就可以不设置致动器38。
在车辆空调设备的标准模式50中，阀门55处于中间位置59。在需要激活空气品质模式52的情况下，通过增大风扇功率15来将内部压力43增大至使得阀门55进入第二闭合位置61的程度。随后，可将风扇14的风扇功率15重新减小，而车辆内部12的内部压力43不会大幅减小。在风扇14的中等或较小风扇功率15中也可以在阀门55上实现高于上极限压差的压差，从而保持在第二闭合位置。
在需要停止空气品质模式52的情况下，使得风扇14的风扇功率15进一步减小，这样车辆内部12的内部压力43会进一步减小，使得阀门55上的压差减小至上极限压差以下，从而使得调节机构36重新打开。
此外，车辆空调设备10的图5至图7所示第三实施方式与车辆空调设备10的图1至图3所示第一实施方式在结构和功能方面一致，参阅其前文中的描述。
Claims (7)
1.一种为车辆内部(12)通风的方法，
其特征在于，
至少间歇性地设定空气品质模式(52)，在所述空气品质模式中，将新鲜空气和/或循环空气输往车辆内部(12)，以及在所述空气品质模式中，通过改变适于从所述车辆内部(12)导出空气的内部排气装置(32)的流阻来控制和/或调节所述车辆内部(12)的内部压力(43)，使得所述内部压力(43)大于所述车辆内部(12)以外的环境压力,
通过控制调节机构(36)来改变所述内部排气装置(32)的流阻，所述调节机构布置在所述内部排气装置(32)的流径中,
将所述调节机构(36)与新鲜空气/循环空气翻盖(30)机械耦合在一起，以便控制所述调节机构(36)，或者
利用风扇(14)的功率变化来控制所述调节机构(36)，其中将所述风扇(14)的风扇功率(15)短时增大至闭合阈值以上来关闭所述调节机构(36)，且其中将所述风扇(14)的风扇功率(15)短时减小至打开阈值以下来打开所述调节机构(36)。
2.根据权利要求1所述的方法，
其特征在于，
通过可以手动操纵的操作元件来启动和停止所述空气品质模式(52)，或者
自动地启动和停止所述空气品质模式(52)。
3.根据权利要求2的第二方案所述的方法，
其特征在于，
根据外部空气品质来自动地启动和停止所述空气品质模式(52)，特别是借助空气品质传感器(44)来测量所述外部空气品质，以及/或者从气象站的测量值和/或从天气预报来确定所述外部空气品质。
4.一种用于为车辆内部(12)通风的车辆空调设备，所述车辆空调设备具有用于驱动新鲜空气或循环空气的风扇(14)、用于过滤和清洁至少所述新鲜空气的过滤装置(16)、用于从所述车辆内部(12)导出空气的内部排气装置(32)，
其特征在于，
所述内部排气装置(32)具有可控制和/或可调节的调节机构(36)，其可以用来影响所述内部排气装置(32)的流阻，
所述车辆空调设备(10)构建为使得所述车辆空调设备(10)实施根据权利要求1至3中任一项所述的方法。
5.根据权利要求4所述的车辆空调设备，
其特征在于，
所述车辆空调设备(10)具有测量所述车辆内部(12)的内部压力(43)的压力传感器(42)，以及
所述车辆空调设备(10)具有控制所述调节机构(36)的控制装置(40)，以便将所述内部压力(43)调节至目标压力范围(45)。
6.根据权利要求4或5所述的车辆空调设备，
其特征在于，
所述车辆空调设备(10)具有模式选择开关，以及/或者
所述车辆空调设备(10)具有用于测量外部空气品质的空气品质传感器(44)，以及/或者
所述车辆空调设备(10)具有通信模块(46)，其可以用来接收关于所述外部空气品质的数据。
7.根据权利要求4或5所述的车辆空调设备，
其特征在于，
所述车辆空调设备(10)具有操纵所述调节机构(36)的可控的致动器(38)，以及/或者
所述车辆空调设备(10)具有新鲜空气/循环空气翻盖(30)和机械耦合装置(54)，所述耦合装置用来将所述新鲜空气/循环空气翻盖(30)的运动与所述调节机构(36)的运动耦合在一起，以及/或者
所述调节机构(36)构建为使得所述调节机构(36)根据存在于所述调节机构(36)上的压差打开和闭合，其中所述调节机构(36)在压差低于下极限压差和高于上极限压差的情况下闭合，且在压差处于下极限压差与上极限压差间的范围内的情况下打开。
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