-
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kraftfahrzeugheiz-, Belüftungs- und/oder
Klimaanlage mit einer Vorrichtung zur Regelung des Einlasses von Frisch- und Umluft, wie durch den
Oberbegriff des Patentanspruchs 1 beschrieben.
-
Bei herkömmlichen Kraftfahrzeug-, Belüftungs- und/oder Klimaanlagen, die über die Option
verfügen, den Fahrzeuginnenraum mit Frisch- und Umluft zu versorgen, wird der
Gebläseansaugkammer der Anlage über ein Zweikanalsystem Frisch- und Umluft zugeführt.
-
Derartige Anlagen haben den Nachteil, daß bei Erhöhung der Fahrgeschwindigkeit des
Kraftfahrzeugs mehr Frischluft in den Fahrzeuginnenraum gelangt als Umluft, was bei
Heizstellung aufgrund der Entnahme von Wärme aus dem Kühlkreislauf des Fahrzeugmotors
ungewünschte Auswirkungen mit sich bringt.
-
Neuerdings sind Systeme entwickelt worden, die es ermöglichen, daß der Anteil der Luft, die
dem Fahrzeuginnenraum zugeführt wird, bis zu 70% aus Umluft besteht, wobei sich weder
die Geschwindigkeit des Gebläses noch die Veränderung der Fahrzeuggeschwindigkeit auf
den dem Fahrzeuginneren zugeführten Anteil an Umluft auswirkt.
-
Bei dieser Neuentwicklung des Gebläses und der Gebläseansaugkammer ist die
Gebläseansaugkammer im Ansaugbereich in eine Frischluft- und eine Umluftkammer unterteilt.
-
Diese Systeme sind einerseits sehr teuer herzustellen und ermöglichen es andererseits nicht,
daß Frischluft dem Fahrzeuginnenraum direkt, d. h. ohne durch die gesamte Fahrzeugheiz-,
Belüftungs- und/oder Klimaanlage geleitet zu werden, zugeführt werden kann.
-
Weiterhin sind Kraftfahrzeugheiz- Belüftungs- und/oder Klimaanlagen mit einer sogenannten
Staudruckregelung entwickelt worden. Die Staudruckregelung basiert darauf, daß bei
zunehmender Fahrzeuggeschwindigkeit der Frischluftkanal mittels einer sogenannten
Staudruckregelklappe zumindest anteilig gesperrt werden kann. Das Problem bei derartigen
Entwicklungen ist, daß die Regelkurve schwierig darzustellen ist.
-
All diese bekannten Lösungen lassen somit noch erheblichen Weiterentwicklungsspielraum
zu.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine in der Herstellung kostengünstige
Fahrzeugheiz-, Belüftungs- und/oder Klimaanlage zu schaffen, bei der dem Fahrzeuginnenraum ein
Höchstmaß an Umluft zugeführt werden kann und eine unbeabsichtigte direkte Zufuhr von
Frischluft in den Fahrzeuginnenraum vermieden wird.
-
Erfindungsgemäß wird oben genannte Aufgabe dadurch gelöst, daß der Strömungsquerschnitt
des Umluftkanals nicht, wie bei herkömmlichen Fahrzeugheiz- Belüftungs- und/oder
Klimaanlagen stets gleichbleibend, sondern in Abhängigkeit der Druckdifferenz zwischen
Gebläseansaugkammer und Fahrzeuginnenraum veränderbar ist.
-
Indem man die Kraftfahrzeugheiz-, Belüftungs- und/oder Klimaanlage mit einem im
Strömungsquerschnitt veränderbaren Umluftkanal versieht, kann auf einfache und vorteilhafte
Weise erreicht werden, daß der Fahrzeuginnenraum mit einem Maximum an Umluft, sowie
einem Minimum an Frischluft, die nötig ist, um die Fahrzeuginsassen mit frischer,
sauerstoffreicher Luft zu versorgen und um den Beschlag von den Scheiben zu entfernen, belüftet wird;
der Reduzierung der Menge an Frischluft bringt vorteilhafterweise mit sich, daß dem
Kühlkreislauf des Motors in Heizstellung weniger Wärme entzogen wird.
-
Die Erfindung schließt den weiteren Aspekt ein, daß das technische Prinzip, das die
Veränderung des Strömungsquerschnitts ermöglicht, einfach und kostengünstig darzustellen ist.
-
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist der Umluftkanal vorteilhafterweise in einen ersten
und einen zweiten Umluftkanal unterteilt, wobei zumindest einer der Umluftkanäle bezüglich
des Durchsatzes variabel ausgebildet ist.
-
In einer zweckmäßigen Ausführung wird die Variabilität in der Form einer Zu- und
Abschaltung des zweiten Umluftkanals mittels einer Klappe insbesondere durch die Druckdifferenz
zwischen Gebläseansaugkammer und Fahrzeuginnenraum gesteuert.
-
In einer zweckmäßigen Ausführung ist die Klappe in einer geschlossenen Position derart
vorgespannt, daß sie bei einer vorbestimmten Druckdifferenz öffnet. Somit ist es beispielhaft
möglich einen Unterdruck in der Ansaugkammer selbst regelnd mit Luft aus dem
Fahrzeuginnenraum auszugleichen.
-
Optional ist die Klappe in einer geöffneten Position derart vorgespannt, daß sie bei einem
vorbestimmten Durchsatz schließt. Bei dieser bevorzugten Ausführungsform kann somit ein
Rückfluss von Frischluft durch den Umluftkanal in den Fahrzeuginnenraum effektiv
vermieden werden.
-
Eine Ausführungsform sieht vor, daß in dem weiteren Umluftkanal unmittelbar vor der
Gebläseansaugkammer ein Filter vorgesehen ist, der insbesondere lediglich einseitig
durchströmbar ist. Die Anordnung eines Filters in einen Umluftkanal war bis dato praktisch nicht
möglich, da eine gegenläufige Durchströmung des Umluftkanals ohne Einsatz der Erfindung
nicht verhindert werden konnte.
-
Vorteilhafterweise umfasst der Filter einen Staub- und Pollenfilter. Insbesondere bei diesen
Filtern führt eine gegenläufige Durchströmung, die eben erfindungsgemäß verhindert werden
kann, zu einem Lösen der gefilterten Partikel, die somit ungewünscht erneut in den
Fahrzeuginnenraum gelangen könnten. Insoweit ermöglicht die Erfindung erstmalig den Einsatz
solcher Filter in einen Umluftkanal.
-
Weitere Vorteile und Zweckmäßigkeiten der Erfindung ergeben sich im übrigen aus den
Unteransprüchen sowie den nachfolgenden Beschreibungen bevorzugter Ausführungsbeispiele
anhand der nachfolgenden Figur.
-
Fig. 1 zeigt schematisch in einem horizontalen Schnitt durch den Verdampfer einer
Kraftfahrzeugheiz-, Belüftungs- und/oder Klimaanlage eine bevorzugte Ausführungsform einer
erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugheiz-, Belüftungs- und/oder Klimaanlage mit Vorrichtung
zur Steuerung des Einlasses von Frisch- und Umluft.
-
Zu erkennen ist ein Frischluftkanal 20, in dem ein Filter 30 angeordnet ist, ein erster
Umluftkanal 21 sowie ein diesbezüglich parallel angeordneter zweiter Umluftkanal 22. Die Pfeile
80a bis 80c zeigen die Strömungsrichtung der Luft bei einem sog. Frischluft-Umluft-
Normalbetrieb an.
-
Die Luft kann über den Frischluftkanal 20 sowie über den ersten Umluftkanal 21 und den
zweiten Umluftkanal 22, abhängig von der Position einer Frischluft-Umluft-Klappe 50, in die
Gebläseansaugkammer 60 gelangen.
-
Das Mischungsverhältnis aus Frisch- und Umluft, das der Gebläseansaugkammer 60
zugeführt wird, kann über die Einstellung der Frischluft-Umluft-Klappe 50 definiert werden.
Durch Verschieben der Frischluft-Umluft-Klappe 50 entlang der strichlierten Linie wird die
Einstellung von mindestens drei Grundpositionen ermöglicht.
-
In Fig. 1 steht die in durchgezogener Linie dargestellte Frischluft-Umluft-Klappe 50 in einer
Mischposition. In dieser Position strömt Luft durch den halb geöffneten Frischluftkanal 20
sowie durch den in diesem Fall vollständig geöffneten zweiten Umluftkanal 22. Der erste
Umluftkanal 21 ist vollständig geschlossen. Sofern in der Gebläseansaugkammer 60 ein
Überdruck entsteht schließt die Klappe 40 den zweiten Umluftkanal 22.
-
In Position 51 gestrichelt als untere Position dargestellt befindet sich die Frischluft-Umluft-
Klappe 50 in Frischluftposition. Hierbei ist der Frischluftkanal 20 vollständig geöffnet, so daß
ein Maximum an Luft durch den Frischluftkanal 20 strömen kann.
-
Der erste Umluftkanal 21 sowie der zweite Umluftkanal 22 sind in Position 51 geschlossen,
so daß keine Umluft in die Gebläseansaugkammer 60 gelangen kann.
-
Die Stellung der Frischluft-Umluft-Klappe 50 in Position 51 ermöglicht das maximale Maß
an Frischluftzufuhr in den Innenraum sowie das Maximum an Beschlagsentfernung an den
Innenscheiben des Kraftfahrzeugs.
-
In Position 52 gestrichelt als obere Position dargestellt befindet sich die Frischluft-Umluft-
Klappe 50 in Umluftposition. Der Frischluftkanal 20 ist hierbei geschlossen, so daß keine
Frischluft in die Gebläseansaugkammer 60 gelangen kann.
-
In Position 52 gelangt die Luft durch den jeweils vollständig geöffneten ersten Umluftkanal
21 sowie den zweiten Umluftkanal 22 in die Gebläseansaugkammer 60. Die Stellung der
Frischluft-Umluft-Klappe 50 in Position 52 ermöglicht das maximale Maß an Umluftzufuhr
in den Fahrzeuginnenraum. Bei Stellung der Frischluft-Umluft-Klappe 50 in Position 52 kann
die bereits behandelte, d. h. erwärmte oder klimatisierte Luft zur weiteren Behandlung
verwendet werden. Wenn beispielhaft bei hoher Außentemperatur eine möglichst rasche
Abkühlung gewünscht ist, so kann eine größtmögliche Zufuhr an gekühlter Luft in den
Fahrzeuginnenraum durch Stellung der Frischluft-Umluft-Klappe 50 in Position 52 erreicht werden.
-
In den zweiten Umluftkanal 22 ist in dieser Ausführungsform eine Klappe 40 eingebracht, die
den zweiten Umluftkanal 22 schließt, sofern der Druck in der Gebläseansaugkammer 60
höher ist im Fahrzeuginnenraum. Sobald die Klappe 40 den zweiten Umluftkanal 22 schließt
kann keine Luft über den zweiten Umluftkanal 22 in den Fahrzeuginnenraum gedrückt
werden. Die Darstellung lässt erkennen, daß die Klappe 40 strömungsaufwärts der Frischluft-
Umluft-Klappe 50 im zweiten Umluftkanal 22 vorgelagert ist. Die Strichlierung deutet
Klappe 40 in geöffneter Stellung an.
-
Von der Gebläseansaugkammer 60 wird die Luft vom Gebläse 70 über den Verdampfer als
Teil der Heiz- bzw. Kühleinheit 10 in den Fahrzeuginnenraum geleitet.
-
In Mischstellung verändert sich bei konstanter Fahrzeuggeschwindigkeit üblicherweise der
Druck in der Gebläseansaugkammer 60 nicht, da die auf die Gebläseansaugkammer 60
auswirkenden jeweiligen Druckverhältnisse, die im Fahrzeuginnenraum und im Raum außerhalb
des Kraftfahrzeugs herrschen, gleich bleibend sind. Die Klappe 40 bleibt bei derartigen
Druckverhältnissen unverändert, z. B. geöffnet.
-
Bei sich erhöhender Fahrzeuggeschwindigkeit erhöht sich aufgrund des höher werdenden
Aussendrucks die Menge an Frischluft, die von der Umgebung außerhalb des Fahrzeugs über
den Frischluftkanal 20 in die Gebläseansaugkammer 60 gelangt. Hierdurch erhöht sich der
Druck in der Gebläseansaugkammer 60. Dies gilt insbesondere bei niedriger Gebläsedrehzahl.
Sofern der Druck in der Gebläseansaugkammer 60 höher wird als im Fahrzeuginnenraum,
verschließt Klappe 40 den zweiten Umluftkanal 22.
-
In Mischstellung ist die Einstellung weiterer Positionen, bei denen sowohl Frisch- als auch
Umluft in die Gebläseansaugkammer gelangt möglich. Je nach Einstellung kann die Zufuhr
von einer höheren Menge an Frisch- und damit einer geringeren Menge an Umluft in die
Gebläseansaugkammer 60 erreicht werden, bzw. von einer geringeren Menge an Frisch- und
damit einer höheren Menge an Umluft. Bei diesen Stellungen ermöglicht die Klappe 40 einen
selbst regelnden variablen Umluftdurchsatz.
-
Bei sich verlangsamender Geschwindigkeit oder auch bei zunehmender Staudruckregelung
kann der Unterdruck in der Gebläseansaugkammer 60 aufgrund weniger durch den
Frischluftkanal in die Gebläseansaugkammer 60 gelangender Frischluft zunehmen. Um diesem Zustand
entgegenzuwirken kann statt einer Erhöhung der Geschwindigkeit des Gebläses 70 die Klappe
geöffnet werden, um einen Druckausgleich bereitzustellen.
-
Bei Stellung der Frischluft-Umluft-Klappe 50 in Position 51 wirkt sich der jeweils
herrschende Druck in der Gebläseansaugkammer 60 nicht auf die Klappe 40 aus, da die Frischluft-
Umluft-Klappe 50 insbesondere auch den zweiten Umluftkanal 22, in den die Klappe 40
eingebracht ist, verschließt.
-
Bei Stellung der Frischluft-Umluft-Klappe 50 in Position 52 ändert sich der in der
Gebläseansaugkammer 60 herrschende Druck regelmäßig nicht, da sich die Druckverhältnisse in der
Gebläsekammer regelmäßig nur aufgrund von Zufuhr an Frischluft über den Frischluftkanal
20 ändern. In Position 52 ist der Frischluftkanal durch die Frischluft-Umluft-Klappe 50
geschlossen. Somit kann keine Frischluft in die Gebläseansaugkammer 60 gelangen.
-
Selbstverständlich ist die vorliegende Erfindung nicht auf die vorangehend lediglich
beispielhaft beschriebenen Ausführungsformen beschränkt.
-
Es ist zu verstehen, dass die erfindungsgemäße Lösung auch den Einsatz von Luftfiltern im
Umlufttrakt erlaubt, da neben dem Druckausgleich auch eine Anti-Rückströmungseinrichtung
bereitgestellt werden kann.
Bezugszeichenliste
10 Heiz- bzw. Kühleinheit
20 Frischluftkanal
21 Erster Umluftkanal
22 Zweiter Umluftkanal
30 Filter
40 Klappe
50 Frischluft-Umluft-Klappe
51 Frischluft-Umluft-Klappe in Frischluftposition
52 Frischluft-Umluft-Klappe in Umluftposition
60 Gebläseansaugkammer
70 Gebläse
80a bis 80c Strömungsrichtung anzeigende Pfeile