DE3203424C3 - Klimaanlage für Kraftfahrzeuge - Google Patents

Klimaanlage für Kraftfahrzeuge

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Description

Die Erfindung betrifft eine Klimaanlage für Kraftfahrzeuge der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Gattung.
Bei einer bekannten Klimaanlage dieser Art wird der zu temperierende Luftstrom von einem Radialgehäuse angesaugt, das an der Gehäuseeinlaßöffnung montiert ist. Der Verdampfer erstreckt sich in einem mittleren Abschnitt quer durch den gesamten Innenraum des Gehäuses, so daß die gesamte vom Gebläse geförderte Luftmenge den Verdampfer durchströmt. In einem hinteren Bereich des Gehäuses unterteilt der Heizungs-Wärmetauscher den Gehäuseinnenraum in einen oberen und einen unteren Kaltluftkanal, die zu entsprechenden Auslaßöffnungen im Armaturenbrett bzw. zum Fußraum hin führen. In jedem Kaltluftkanal ist eine Luftklappe vorgesehen, die durch Betätigung von Stellhebeln in einer Endstellung die Vorderseite des Heizungs-Wärmetauschers bei gleichzeitiger Öffnung der Kaltluftkanäle abdecken und in ihrer anderen Endstellung den jeweils zugehörigen Kaltluftkanal verschließen. Zwischen der Rückseite des Heizungs-Wärmetauschers und der Gehäuserückwand befindet sich ein Warmluftkanal, der mit seinen beiden offenen Enden in einen oberen und einen unteren Mischabschnitt mündet.
Bei einer anderen bekannten Klimaanlage für Kraftfahrzeuge gemäß GB-PS 20 12 417 wird der Luftstrom durch einen Verdampfer einem mittig im Gehäuse angeordneten Heizungs- Wärmetauscher zugeführt. In den Kanalwänden sind Luftklappen schwenkbar gelagert, welche die Öffnungsweite eines oberhalb und eines unterhalb des Heizungs-Wärmetauschers vorgesehenen Luftkanals steuern. Zwei weitere Luftklappen regulieren die Mischung der aus dem Wärmetauscher austretenden Warmluft mit den Kaltluftströmen. Die in den Heizungs-Wärmetauscher eintretende Luft und auch die im oberen bzw. unteren Kaltluftkanal strömende Luft kann trotz Vorsehen von vier gesonderten Luftklappen nicht mit der erwünschten Feinfühligkeit gesteuert werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Klimaanlage für Kraftfahrzeuge zu schaffen, bei der mit technisch einfachen Mitteln die Temperatur im Innenraum des Fahrzeugs gesteuert werden kann.
Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch angegebenen Merkmale gelöst.
In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Es zeigt
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Kraftfahrzeugklimaanlage nach der Erfindung,
Fig. 2 eine Kraftfahrzeugklimaanlage nach einer ersten Ausführungsform.
Wie aus Fig. 1 ersichtlich, ist ein Verdampfer 2 vorgesehen, der die Umgebungsluft, die Raumluft oder ein Gemisch aus Umgebungsluft und Raumluft kühlen kann, das ihm durch ein nicht gezeigtes Gebläse zugeführt wird. Ein Wärmetauscher 3 kann die durch den Verdampfer 2 gekühlte und entfeuchtete Luft erhitzen. Der Verdampfer 2 und der Wärmetauscher 3 befinden sich in der angegebenen Reihenfolge in einem Kanal A. Der Wärmetauscher 3 wird von im Kanal A vorgesehenen Wänden gehalten. Zwischen der oberen Wand und der Innenfläche des Kanals ist ein Hauptkaltluftdurchtritt 9a gebildet, während zwischen der unteren Wand und der Innenfläche des Kanals ein Nebenkaltluftdurchtritt 9b gebildet ist. Die Luftdurchtritte 9a und 9b sind so bemessen, daß, wenn die Kaltluft, die durch den Verdampfer 2 hindurchgeströmt ist, unter Umgehung des Wärmetauschers 3 strömt, die Kaltluft im Verhältnis von 4 : 1 auf die Haupt- und Nebenkaltluftdurchtritte 9a und 9b verteilt wird.
Eine erste Luftklappe 5a steuert das Verhältnis zwischen dem Strömungsdurchsatz der in den Wärmetauscher 3 strömenden Kaltluft und dem Strömungsdurchsatz der in den Hauptkaltluftdurchtritt 9a strömenden Kaltluft.
Die erste Luftklappe 5a ist an einer Welle 51 befestigt, die angrenzend an den Hauptkaltluftdurchtritt 9a am Ende der Kaltlufteinlaßfläche des Wärmetauschers 3 drehbar befestigt ist zwischen einer ersten Stellung (voll ausgezogene Linie), in der sie den Hauptkaltluftdurchtritt 9a ganz schließt, und einer zweiten Stellung (gestrichelte Linie), in der sie die Einlaßfläche des Wärmetauschers 3 ganz schließt.
Eine Luftklappe 5b steuert das Verteilungsverhältnis der aus dem Wärmetauscher 3 kommenden Warmluft auf die Haupt- und Nebenwarmluftkanäle 8a und 8b. Die Luftklappe 5b besitzt eine am Kanal A drehbar gelagerte Welle 52.
Die Luftklappe 5b ist drehbar zwischen der voll ausgezogen dargestellten Stellung und der gestrichelt ausgezogen dargestellten Stellung zur Steuerung der Querschnitte der Haupt- und Nebenwarmluftkanäle 8a und 8b.
Eine zweite Luftklappe 5c steuert das Mischungsverhältnis zwischen der vom Hauptwarmluftkanal 8a kommenden Warmluft und der vom Nebenkaltluftdurchtritt 9b kommenden Kaltluft. Die zweite Luftklappe 5c besitzt eine Welle 53, die angrenzend an den Nebenkalt­ luftdurchtritt 9b am Ende der Warmluftauslaßfläche des Wärmetauschers 3 drehbar gelagert ist. Die zweite Luftklappe 5c ist zwischen der voll ausgezogen dargestellten Stellung und der gestrichelt dargestellten Stellung schwenkbar zur Steuerung des Mischungsverhältnisses der vom Hauptwarmluftkanal 8a kommenden Warmluft und der vom Nebenkaltluftkanal 9b kommenden Kaltluft.
Ein Mischluftkanal 7a mischt die Kaltluft aus dem Hauptkaltluftdurchtritt 9a mit der Warmluft aus dem Nebenwarmluftdurchtritt 8b und führt das Gemisch in einen oberen Luftauslaß 20 ein. Der Mischluftkanal 7b mischt die Warmluft aus dem Hauptwarmluftkanal 8a mit der aus dem Nebenkaltluftdurchtritt 9b kommenden Kaltluft und führt das Gemisch in einen unteren Luftauslaß 21 ein.
Die Klimaanlage arbeitet in der folgenden Weise:
Wenn die ersten und zweiten Luftklappen 5a und 5c sowie die Luftklappe 5b die voll ausgezogen dargestellten Stellungen einnehmen, befindet sich die Klimaanlage im Zustand des stärksten Erwärmens des Innenraumes des Kraftfahrzeugs. Eine nicht gezeigte Klappe zur Einführung von Außen- und Innenluft nimmt nämlich die Stellung zur Einführung der Außenluft ein, während das Gebläse mit der höchsten Drehzahl läuft. Der Kühlkreis arbeitet in diesem Zustand nicht.
Die Außenluft, die durch den Verdampfer 2 strömt, der nun keine Kühlwirkung hat, wird in den Wärmetauscher 3 eingeführt und durch diesen erhitzt. Die erhitzte Luft wird dann durch den Haupt- und Nebenwarmluftkanal 8a und 8b abgegeben und zum unteren Luftauslaß 21 sowie dem oberen Luftauslaß 20 über den Mischluftkanal 7b bzw. den Mischluftkanal 7a verteilt.
Es sei angenommen, daß die erste Luftklappe 5a allmählich in die gestrichelt dargestellte Stellung geschwenkt wird, während die Luftklappe 5b und die zweite Luftklappe 5c in den voll ausgezogen dargestellten Stellungen festgelegt sind. Dann erhöht sich allmählich der Strömungsdurchsatz der durch den Hauptkaltluftdurchtritt 9a in den Mischluftkanal 7a eintretenden Kaltluft, so daß die Temperatur der aus dem oberen Luftauslaß 20 abgegebenen konditionierten Luft allmählich geringer als die Temperatur der aus dem unteren Luftauslaß 21 abgegebenen Warmluft ist. Daher kann der untere Teil des Innenraumes aufgewärmt werden, während zweckmäßig abgekühlte Luft aus dem oberen Luftauslaß 20 geliefert wird.
Bei der beschriebenen Ausführungsform mit einer die Luftklappe 5b bildenden Trennwand kann die Temperatur der Kaltluft aus dem oberen Luftauslaß 20 abgesenkt werden, während der Strömungsdurchsatz der abgekühlten Luft im Hauptkaltluftdurchtritt 9a konstant ist, was dadurch erfolgt, daß die Klappe in die gestrichelt dargestellte Stellung bewegt wird.
Die Temperaturdifferenz zwischen der aus dem oberen Luftauslaß 20 abgegebenen Luft und der aus dem unteren Luftauslaß 21 abgegebenen Luft wird maximiert, wenn die Luftklappe 5b den Warmluftdurchtritt vollständig schließt.
Wenn der Fahrer ein geringfügiges Absenken der Lufttemperatur um seine Beine wünscht, bewegt er einfach die zweite Luftklappe 5c in die gestrichelt dargestellte Stellung, so daß der Strömungsdurchsatz der aus dem Hauptwarmluftkanal 8a kommenden Warmluft allmählich abgesenkt wird, während der Strömungsdurchsatz der Kaltluft aus dem Nebenkaltluftdurchtritt 9b allmählich erhöht wird, wodurch die Temperatur der aus dem unteren Luftauslaß 21 abgegebenen konditionierten Luft gesenkt wird.
Wenn der Fahrer ein Absenken der Temperatur im gesamten Innenraum wünscht, bewegt er die erste Luftklappe 5a weiter in die gestrichelt dargestellte Stellung und verringert entsprechend die Drehzahl des Gebläses.
Auf diese Weise wird der Strömungsdurchsatz der in den Wärmetauscher 3 strömenden Kaltluft abgesenkt, während der Strömungsdurchsatz der vom oberen Luftauslaß 20 vorbei am Hauptkaltluftdurchtritt 9a abgegebenen Kaltluft erhöht wird. Folglich wird die Heizwirkung unterdrückt zur Absenkung der Temperatur des gesamten Innenraumes.
Beim entfeuchtenden und aufwärmenden Betrieb der Klimaanlage werden die Raumluft und die Umgebungsluft im wesentlichen mit gleicher Durchtrittsmenge angesaugt. Selbst in diesem Zustand werden die Temperaturen der konditionierten Luft aus dem oberen Luftauslaß 20 und dem unteren Luftauslaß 21 durch Steuern des Öffnungsgrades der ersten und zweiten Luftklappen 5a und 5c gesteuert.
Es ist weiter möglich, die Temperaturen der konditionierten Luft aus den oberen und unteren Luftauslässen 20 und 21 durch Steuern des Öffnungsgrades der Luftklappe 5b zu steuern, während die ersten und zweiten Luftklappen 5a und 5c in Zwischenstellungen festgelegt sind.
Beim Kühlbetrieb der Klimaanlage ist der Heißwasserumlauf durch den Wärmetauscher 3 unterbrochen und die erste Luftklappe 5a in die gestrichelt dargestellte Stellung bewegt. Daher wird die gesamte durch den Verdampfer 2 gekühlte Kaltluft über den Hauptkaltluftdurchtritt 9a vom oberen Luftauslaß 20 abgegeben.
Wenn jedoch die zweite Luftklappe 5c in die gestrichelt dargestellte Stellung bewegt wird, wird ein Teil der Kaltluft über den Nebenkaltluftdurchtritt 9b auch aus dem unteren Luftauslaß 21 abgegeben.
Die erste und die zweite Luftklappe 5a und 5c können voneinander unabhängig gesteuert werden oder der Öffnungsgrad der zweiten Luftklappe 5c kann entsprechend dem Öffnungsgrad der ersten Luftklappe 5a gesteuert werden. Es ist auch möglich, beide Luftklappen elektrisch zu steuern entsprechend der Temperaturdifferenz zwischen der aus dem oberen Luftauslaß 20 abgegebenen Luft und der aus dem unteren Luftauslaß 21 abgegebenen Luft, um die Temperaturdifferenz konstant zu halten. Diese Steuerarten der ersten und zweiten Luftklappen werden bei der praktischen Ausführungsform noch weiter eingehend erläutert. Es ist ferner möglich, die Luftklappe 5b unabhängig oder in Beziehung zum Öffnungsgrad wenigstens einer der ersten und zweiten Luftklappen 5a und 5c zu steuern.
Im folgenden wird in Verbindung mit Fig. 2 eine praktische Ausführungsform der Erfindung beschrieben, bei der dieselben Bezugszeichen wie in Fig. 1 verwendet werden.
Die Klimaanlage dieser Ausführungsform hat einen Gebläsemotor 1 mit einem Gebläse 101, eine Klappe 4 zum Umschalten des Ansaugens von Luft zwischen Umgebungsluft und Raumluft und eine Raumlufteinführungsöffnung 41 sowie eine Umgebungslufteinführungsöffnung, 42 die zu dem Kanal A führen.
Der Wärmetauscher 3 ist im Kanal A so angeordnet, daß dessen Einlaß- und Auslaßflächen den Innenflächen des Kanals A gegenüberliegen. Die Einlaßfläche und die gegenüberliegende Innenfläche des Kanals bildet einen Spalt, der als Hauptkaltluftdurchtritt 9a dient, während ein weiterer Spalt zwischen der Auslaßfläche und der gegenüberliegenden Innenfläche einen Nebenkaltluft­ durchtritt 9b bildet.
Eine erste Luftklappe 5a hat eine Welle 51, die an der Ecke des Wärmetauschers 3 angrenzend an die Auslaßseite des Hauptkaltluftdurchtrittes 9a so befestigt ist, daß sich die Luftklappe 5a zwischen der Einlaßfläche des Wärmetauschers 3 und der Innenfläche der Wand des Kanals A drehen kann.
Die zweite Luftklappe 5c hat eine Welle 53, die angrenzend an die Einlaßseite des Nebenkaltluftdurchtrittes 9b an der Ecke des Wärmetauschers 3 befestigt und zwischen der Außenfläche des Wärmetauschers 3 und der Innenwand des Kanals A drehbar ist. Durch Anordnen der beiden Luftklappen in der beschriebenen Weise kann der Strömungsdurchsatz an Luft in den jeweiligen Kaltluftkanälen gesteuert werden, ohne daß eine Vergrößerung der Drehwinkel dieser Klappen erforderlich ist, so daß die Klimaanlage insgesamt kompakter gemacht werden kann.
Eine an der Auslaßfläche des Wärmetauschers 3 vorgesehene Trennwand 50 unterteilt den vom Wärmetauscher 3 ausgehenden Luftkanal in einen Hauptwarmluftkanal 8a und in einen Nebenwarmluftkanal 8b.
Die Luftklappe 5b hat eine Welle 52, die vom Kanal am Auslaß des Nebenwarmluftkanals 8b gehalten wird, und kann sich zwischen dem Ende der Trennwand 50 und der dem Nebenwarmluftkanal 8b zugewandten Ecke des Wärmetauschers 3 drehen. Eine Abzweigöffnung D führt zu einem Defroster 22 und mündet in den Mischluftkanal 7b. Eine an der Abzweigöffnung D vorgesehene Umschaltklappe schaltet den Warmluftstrom zwischen dem ersten Betrieb, bei dem die Warmluft zu einem Defroster 22 strömt, und einem zweiten Betrieb, bei dem die Warmluft zum unteren Luftauslaß 21 strömt.
Ein Stellmotor 31 dient zur Betätigung der ersten Luftklappe 5a. Der Stellmotor 31 hat eine nicht gezeigte, vakuumbetätigte Membran, eine an ihrem einen Ende mit der Membran verbundene Stange 311 und ein Vakuumsteuerventil 312 zur Steuerung des auf die Membran ausgeübten Vakuums. Ein weiterer Stellmotor 32 zur Betätigung der zweiten Luftklappe 5c hat eine von einer Membran begrenzte, nicht gezeigte Membrankammer, eine an der Membran befestigte Stange 321 und ein Vakuumsteuerventil 322 zur Steuerung des auf die Membran ausgeübten Vakuums.
Die Vakuumsteuerventile 312 und 322 sind mit Magnetventilen S₁ und S₃ versehen, die eine Umschaltung herbeiführen zwischen einem Zustand, bei dem der Atmosphärendruck auf die Membrankammer ausgeübt wird, und einem Zustand, bei dem das Vakuum auf die Membrankammer ausgeübt wird. Im einzelnen wird bei Erregung der Magnetventile S₁ und S₃ das Vakuum auf die Membrankammer ausgeübt, so daß die Luftklappen 5a und 5c durch die Stangen 311 und 321 zu den Stellmotoren gezogen werden.
Wenn die Magnetventile S₁ und S₃ in Ruhestellung sind, wird das auf die Membrankammer ausgeübte Vakuum zur Atmosphäre geleitet, so daß die unter dem Vakuum durch die Membran zusammengedrückte Feder entlastet wird und die Luftklappen 5a und 5c über die Stangen 311 und 321 zurückgedrückt werden.
Wenn die Luftklappen 5a und 5c die vorgegebene Stellung einnehmen, werden die Magnetventile S₂ und S₄ erregt, so daß sie den Atmosphärendurchtritt und den zur Membrankammer führenden Vakuumdurchtritt schließen. Damit wird der Druck in der Membrankammer auf einem konstanten Niveau gehalten und die Luftklappen 5a und 5c in diesen Stellungen gehalten.
Ein Stellmotor 33 betätigt die Luftklappe 5b. Der Stellmotor 33 hat eine nicht gezeigte Membran, eine an der Membran befestigte Stange 331 und ein Vakuumsteuerventil 332, das das Vakuum zur Beaufschlagung der Membran steuert. Das Vakuumsteuerventil 332 hat ein elektromagnetisch betätigtes Umschaltventil S₅. Wenn das Umschaltventil S₅ durch die Energiequelle nicht erregt wird, wird die Membran durch die Kraft einer nicht gezeigten Feder gemäß Fig. 2 in die obere Stellung gebracht, so daß die Luftklappe 5b durch die Stange 331 gegen den Wärmetauscher 3 bewegt wird. Wenn aber das Umschaltventil S₅ erregt wird, wird die Membran durch die Kraft des darauf ausgeübten Vakuums gemäß Fig. 2 nach unten durchgebogen, so daß die Luftklappe 5b durch die Stange 331 in die in Fig. 2 ganz ausgezogen dargestellte Stellung zurückgesetzt wird.
Ein Stellmotor 34 betätigt die Klappe 4 zum Umschalten des Luftansaugens zwischen Umgebungsluft und Umluft. Dieser Stellmotor hat eine nicht gezeigte Membran, eine an der Membran befestigte Stange 341 und ein Vakuumsteuerventil 342 zur Steuerung des auf die Membran ausgeübten Vakuums. Das Vakuumsteuerventil 342 hat Magnetventile S₆ und S₇ und zwei voneinander in der axialen Richtung der Stange 341 beabstandete Membranen.
Wenn beide Magnetventile S₆ und S₇ aberregt werden, werden beide Membranen durch die Federn nach links durchgebogen, so daß die Klappe 4 durch die Stange 341 in die gestrichelt dargestellte Stellung 41 bewegt wird.
Wenn aber das Magnetventil S₆ erregt wird, wird eine der Membranen mit Vakuum beaufschlagt und nach rechts durchgebogen bei gleichzeitiger Zusammendrückung einer der Federn, so daß die Luftklappe 4 durch die Stange 341 in die strichpunktiert dargestellte Stellung gezogen wird. Wenn dann das Magnetventil S₇ erregt wird, werden beide Membranen unter Zusammendrückung einer weiteren Feder nach rechts bewegt, so daß die Klappe 4 in die voll ausgezogen dargestellte Stellung 42 bewegt wird.
Der Betrieb der Magnetventile S₁ bis S₇ wird durch den Steuerausgang aus der einen Mikrocomputer enthaltenden Steuerschaltung C gesteuert.
Ein Widerstand SP dient zur Einstellung der Sollwert- Temperatur Ts durch den Fahrer.
Die Kommandotemperatur Tso der Raumtemperatur wird gemäß der in einem ROM des Mikrocomputers gespeicherten folgenden Formel (1) berechnet aus der Sollwerttemperatur Ts, der von einem Umgebungslufttemperatursensor SA gemessenen Umgebungslufttemperatur TA und aus dem durch einen Sonnenscheinsensor SF gemessenen Wärmeeingang Q durch Sonnenschein.
Die Einheit der Kommandotemperatur Tso und der Umgebungslufttemperatur TA ist °C. Ein Symbol α stellt eine Konstante dar, die den Wert 1/5 annimmt, wenn die Umgebungslufttemperatur TA höher als 25°C ist, und nimmt den Wert 1/15 an, wenn die Umgebungslufttemperatur unter 25°C liegt. Der Wärmeeingang Q (kJ/h) wird unter der Annahme berechnet, daß die Wärme von 80 kJ/h dem Raum eingegeben wird je 1°C der Differenz zwischen der durch den Sonnenscheinsensor SF gemessenen Temperatur TQ und der durch den Raumluftsensor SR gemessenen Temperatur TR der Raumluft.
Die Kommandowarmlufttemperatur TdLo der Warm­ luft im Mischluftkanal 7b wird gemäß den folgenden Formeln (2) bis (4) berechnet aus der Kommandotemperatur TSO, der Umgebungslufttemperatur TA, der durch einen Sensor Sc zur Messung der unteren Raumlufttemperatur gemessenen Beinraumtemperatur TL und der durch einen Sensor SE im Mischluftkanal 7b gemessenen Temperatur TdL.
wobei TSOL die Kommandotemperatur der Luft im Beinraum darstellt.
Es sei jedoch angegeben, daß TdLo zu 0°C angenommen wird, wenn es kleiner oder gleich 0°C ist, und zu 60°C angenommen wird, wenn es größer oder gleich 60°C ist.
Dann wird der Kommandoöffnungsgrad RL der zweiten Luftklappe 5c zur Erzielung der Kommandowarmlufttemperatur TdLo aus den folgenden Formeln (5) und (6) berechnet.
ΔTdLo = TdLo - TdL (5)
RL = 3 × ΔTdLo + 15 (6)
Es sei jedoch angenommen, daß der Winkel RL 0° beträgt, wenn der berechnete Wert RL kleiner oder gleich 0° ist, und 30° beträgt, wenn derselbe Winkel größer oder gleich 30° ist. Der Winkel RL wird auch zu 30° angenommen, wenn die Klimaanlage im Defrostungsbetrieb arbeitet. Der Öffnungsgrad der Klappe 5c beträgt, wie definiert, 0°, wenn die Klappe die voll ausgezogen dargestellte Stellung einnimmt.
Die vorliegende Öffnungsstellung der Klappe 5c wird durch ein Potentiometer PM 2 ermittelt und mit dem Kommandoöffnungsgrad RL verglichen. Die Klappe 5c wird aus der vorliegenden Stellung je nach dem Vergleichsergebnis in irgendeiner Richtung bewegt. Ob das Magnetventil S₃ erregt oder nicht erregt werden soll, wird je nach der Bewegungsrichtung der Klappe 5c bestimmt.
Soll z. B. der Öffnungsgrad der Klappe 5c von der vorliegenden, gestrichelt dargestellten Öffnung verringert werden, so wird zuerst das Magnetventil S₃ und dann das Magnetventil S₄ aberregt. Folglich wird das auf die Membran ausgeübte Vakuum zur Atmosphäre abgeleitet, so daß die Klappe zum Wärmetauscher bewegt wird. Die Änderung des Öffnungsgrades der Klappe 5c wird augenblicklich durch das Potentiometer PM 2 ermittelt und in einem speicherbaren und löschbaren Speicher RAM im Mikrocomputer gespeichert. Es erfolgt periodisch ein Vergleich zwischen dem augenblicklichen Öffnungsgrad und dem Kommandoöffnungsgrad. Wenn beide Öffnungsgrade zusammenfallen, wird das Magnetventil S₄ erregt zur Festlegung der Klappe 5c in dieser Stellung.
Wenn dagegen ein größerer Öffnungsgrad als der bisherige hergestellt werden soll, so wird zuerst das Magnetventil S₃ erregt und dann das Magnetventil S₄ aberregt. Folglich wird das Vakuum auf die Membran gegeben, so daß die Klappe 5c zum Stellmotor gezogen wird. Wenn der Öffnungsgrad der Klappe 5c den Kommandoöffnungsgrad erreicht, wird das Magnetventil S₄ erregt, während das Magnetventil S₃ aberregt wird zur Festlegung der Klappe 5c in der augenblicklichen Stellung.
Inzwischen wird die Kommandokaltlufttemperatur TdUO im Mischluftkanal 7a entsprechend den folgenden Formeln (7) bis (9) berechnet aus der Kommandotemperatur Tso, der Umgebungslufttemperatur TA, der durch einen Sensor zur Messung der oberen Raumtemperatur ermittelten Oberkörperlufttemperatur TU und der durch einen Sensor SD im Mischluftkanal 7a ermittelten Kaltlufttemperatur Tdu in diesem Kanal.
wobei TSOU den Oberkörperlufttemperaturkommandowert darstellt.
Es sei jedoch darauf hingewiesen, daß der Kommandowert TdUo der Kaltluft zu 0°C angenommen wird, wenn diese Temperatur gleich oder kleiner als 0°C ist, und zu 30°C angenommen wird, wenn diese Temperatur größer oder gleich 30°C ist. Dann wird der Kommandoöffnungsgrad RU der ersten Luftklappe 5a zur Erzielung der Kommandotemperatur TdUo der Kaltluft entsprechend den folgenden Formeln (10) und (11) bestimmt.
TdUo = TdUo - TdU (10)
RU = 3 × ΔTdUo + 15 . (11)
Es sei jedoch darauf hingewiesen, daß der Öffnungsgrad RU zu 0° angenommen wird, wenn er kleiner oder gleich 0° ist, und zu 30° angenommen wird, wenn er größer als 30° ist. Es sei auch angenommen, daß beim Defrostungsbetrieb der Öffnungsgrad RU gleich 30° ist.
Der Öffnungsgrad der Klappe 5a wird zu 0° definiert, wenn die Klappe 5a die voll ausgezogen dargestellte Stellung einnimmt. Die augenblickliche Öffnungsstellung der Klappe 5a wird durch das Potentiometer PM 1 ermittelt und mit dem Kommandoöffnungsgrad RU verglichen. Die Bewegungsrichtung der Klappe 5a wird entsprechend dem Vergleichsergebnis festgelegt. Ob das Magnetventil S₁ zu erregen oder nicht zu erregen ist, wird entsprechend der auf diese Weise ermittelten Bewegungsrichtung der Klappe 5a bestimmt.
Wenn z. B. der Öffnungsgrad von der augenblicklichen, gestrichelt dargestellten Stellung aus verringert werden soll, so wird zuerst das Magnetventil S₁ und dann das Magnetventil S₂ aberregt. Folglich wird das auf die Membran wirkende Vakuum zur Atmosphäre abgeleitet, so daß die Klappe 5a zum Heizkern bewegt wird. Der sich ändernde Öffnungsgrad der Klappe 5a wird augenblicklich durch das Potentiometer PM 1 ermittelt und in einem speicher- und löschbaren Speicher RAM im Mikrocomputer gespeichert.
Es erfolgt ein periodischer Vergleich zwischen dem im RAM gespeicherten augenblicklichen Öffnungsgrad und dem Kommandoöffnungsgrad. Bei Erzielung einer Koinzidenz gibt der Mikrocomputer einen Befehl, der die Steuerschaltung C ein Signal zur Erregung des Ma­ gnetventils S₂ abgeben läßt. Wenn das Magnetventil S₂ erregt ist, wird die Klappe 5a in der augenblicklichen Stellung gehalten.
Folglich werden die Kaltluft, die vom an die obere Hälfte des Fahrerkörpers angrenzenden oberen Luftauslaß 20 abgegeben wird, und die Warmluft, die von dem an die Beine des Fahrers angrenzenden unteren Luftauslaß 21 abgegeben wird, derart gesteuert, daß sie entsprechend der eingestellten Temperatur, d. h. der Kommandoraumtemperatur, gewünschte Temperaturen haben.
Wenn der im RAM des Mikrocomputers gespeicherte Kommandoöffnungsgrad RL der zweiten Luftklappe 5c gleich oder größer als 25° ist oder wenn der Betrieb auf Entfrosten umgeschaltet wird, gibt die Steuerschaltung C einen Steuerausgang ab zum Aberregen des Magnetventils S₅ entsprechend dem durch den Mikrocomputer gegebenen Befehl. Wenn das Magnetventil S₅ aberregt ist, wird die Klappe 5b in die gestrichelt dargestellte Stellung bewegt, so daß die Warmluftauslaßfläche des Wärmetauschers zum Mischluftkanal 7b ganz offen ist.
Der Mikrocomputer liefert einen Befehl zur Steuerschaltung C, damit diese einen Steuerausgang zum Erregen der Magnetventile S₆ und S₇ abgibt, wenn der durch die folgende Formel (12) ausgedrückte Zustand erreicht ist durch die augenblicklichen Werte der Raumlufttemperatur TR, die durch den Raumlufttemperatursensor SR ermittelt und im RAM des Mikrocomputers gespeichert wird, die Kommandoraumlufttemperatur Tso und den Kommandoöffnungsgrad RU der ersten Luftklappe 5a. Als Ergebnis wird die Klappe 4 umgeschaltet und ermöglicht das Ansaugen der Raumluft.
TR ≧ Tso und RU = 0° (12)
Auch wenn die folgenden Bedingungen durch die obigen Werte erfüllt sind, gibt die Steuerschaltung C einen Steuerausgang ab zur Erregung des Magnetventils S₆, während das Magnetventil S₇ aberregt wird, was entsprechend den durch den Mikrocomputer gegebenen Befehlen erfolgt. Folglich wird die Klappe 4 in eine Zwischenstellung bewegt, wo sie die Einführung von Umgebungsluft und Raumluft im wesentlichen mit gleichen Durchsatzmengen ermöglicht.
(a) TR < Tso und RU = 0° (13)
(b) RU = 0° und Tso < TR (14)
Ferner liefert der Mikrocomputer einen Befehl, der die Steuerschaltung C einen Steuerausgang zum Aberregen der Magnetventile S₆ und S₇ abgeben läßt, wenn die folgende Bedingung durch die obigen Werte erfüllt ist, so daß die Klappe 4 zur Einführung der Umgebungsluft umgeschaltet wird.
(a) RU ≠ 0° und Tso < TR (15)
(b) Bei Stillstand des Kompressors.
(c) Beim Entfrostungsbetrieb.
Bei der oben beschriebenen ersten praktischen Ausführungsform der Erfindung werden die Öffnungsgrade der ersten und zweiten Luftklappen gesteuert und folgen Kommandowerten, die von im Mikrocomputer programmierten unabhängigen Formeln berechnet werden entsprechend der eingestellten Temperatur (Kommandoraumtemperatur Tso) und den verschiedenen Temperaturinformationen.

Claims (2)

1. Klimaanlage für Kraftfahrzeuge, bestehend aus
  • - einem am Einströmende eines Kanals (A) angeordneten Gebläse (101),
  • - einem danach im Kanal (A) angeordneten Verdampfer (2) (Luftkühler),
  • - einem hinter dem Verdampfer (2) im Kanal (A) angeordneten Wärmetauscher (3) (Heizer), der mit den Kanalwänden einen oberen und unteren Kaltluftkanal (9a, 9b) begrenzt, auf die sich die Kaltluft in einem bestimmten Verhältnis aufteilt;
  • - je einer im oberen und im unteren Kaltluftkanal angeordneten Luftklappe (5a, 5c), die den Kaltluftdurchsatz durch die Kaltluftkanäle (9a, 9b) und durch den Wärmetauscher (3) steuern, wobei die dem oberen Kaltluftkanal (9a) zugeordnete Luftklappe (5a) an der Einströmseite des Wärmetauschers (3) angeordnet ist,
  • - hinter dem Wärmetauscher angeordneten Warmluftkanälen (8a, 8b) und
  • - je einem oberen und unteren Mischkanal (7a, 7b), die mit den Warmluftkanälen (8a, 8b) und den zugehörigen Kaltluftkanälen (9a, 9b) verbunden sind und in einen oberen und unteren Luftauslaß (20, 21) ausmünden,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Wärmetauscher (3) im Kanal (A) derart exzentrisch angeordnet ist, daß der obere Kaltluftkanal (9a) (Hauptkaltluftkanal) einen größeren Strömungsquerschnitt als der untere Kaltluftkanal (9b) (Nebenkaltluftkanal) aufweist,
daß der Wärmetauscher (3) einströmseitig durch die im oberen Kaltluftkanal (9a) angeordnete Luftklappe (5a) vollständig verschließbar ist,
daß an der Auslaßseite des Wärmetauschers (3) eine dritte Luftklappe (5b) angeordnet ist, die den oberen Nebenwarmluftkanal (8b) und den unteren Hauptwarmluftkanal (8a) teilt, sowie den oberen Nebenwarmluftkanal (8b) in einer ihrer Endstellungen schließt und
daß die im unteren Kaltluftkanal (9b) vorgesehene Luftklappe (5c) an der Auslaßseite des Wärmetauschers (3) angeordnet und auch zum wahlweisen Schließen und Öffnen des Hauptwarmluftkanals (8a) ausgebildet ist.
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