DE3803439A1 - Klimaanlage fuer ein kraftfahrzeug - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Klimaanlage für ein Kraft­ fahrzeug, mit einem im Lüftungskasten des Belüftungs­ systemes angeordneten Heizungswärmetauscher, der zur Erwärmung der Luft des Belüftungssystemes mit einem Teilstrom des Kühlwasserkreislaufes der Motorkühlung beaufschlagbar ist, und mit einem zur Kühlung des Luft des Belüftungssystemes dienenden zusätzlichen Kühlsystem, welches einen durch den Lüftungskasten des Belüftungssystemes geführten Kühlkreislauf und eine vom Motor des Kraftfahrzeuges angetriebene Kom­ pressor-Kältemaschine aufweist.

Bei den nach dem Stande des Technik bekannten Klima­ anlagen des angegebenen Art weist das zusätzliche Kühlsystem einen im Lüftungskasten des Kraftfahrzeu­ ges angeordneten Direktverdampfes auf, in welchem das Kältemittel der Kompressor-Kältemaschine verdampft wird und der von der Belüftungsluft umspült wird. Die­ ser Direktverdampfer ist bei den nach dem Stande der Technik bekannten Klimaanlagen als Lamellen-Wärmetau­ scher ausgebildet, bei in der Herstellung verhältnis­ mäßig teuer ist. Die Anordnung des Direktverdampfens im Belüftungskasten des Belüftungssystemes macht ins­ besondere bei der Nachrüstung von Kraftfahrzeugen mit einer Klimaanlage große Schwierigkeiten. Neben dem Einbau der Kompressor-Kältemaschine sind für diese Nachrüstung nämlich umfangreiche Umbauarbeiten am vor­ handenen Belüftungssystem erforderlich. Weil ein Nach­ rüsten des vorhandenen Lüftungskastens mit einem Di­ rektverdampfer meistens nicht möglich ist, muß in der Regel ein völlig neuer Lüftungskasten eingebaut wer­ den. Außerdem muß meistens ein neues, an die neuen Strömungswiderstände angepaßtes Lüftungsgebläse einge­ baut werden. Schließlich macht die Typenvielfalt, der Lüftungskästen und Direktverdampfer Schwierigkeiten.

Es ist Aufgabe der Erfindung, die Klimaanlage der ein­ gangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, daß ein Direktverdampfer im Lüftungskasten nicht mehr er­ forderlich ist. Dadurch sollen einerseits bei der Neu­ ausrüstung von Kraftfahrzeugen Kosten gespart werden und andererseits die Nachrüstung von Kraftfahrzeugen mit einer Klimaanlage erheblich erleichtert werden.

Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung aus­ gehend von einer Klimaanlage der eingangs genannten Art vor, daß das zusätzliche Kühlsystem einen Kühlwas­ serkreislauf aufweist, der über einen Wärmetauscher vom Kältemittel der Kompressor-Kältemaschine kühlbar ist, und daß der im Lüftungskasten des Belüftungs­ systemes angeordnete Heizungswärmetauscher über ein Umschalt­ ventil wahlweise an den Kühlwasserkreislauf der Mo­ torkühlung oder den Kühlwasserkreislauf des zusätzli­ chen Kühlsystemes anschließbar ist.

Die Klimaanlage gemäß der Erfindung verwendet den im Lüftungskasten ohnehin vorhandenen Heizungswärmetau­ scher sowohl für die Erwärmung der Luft des Belüf­ tungssystemes als auch für die Kühlung der Luft des Belüftungssystemes. Infolgedessen wird im Lüftungs­ kasten des Belüftungssystemes kein aufwendiger Direkt­ verdampfer in Lamellenbauweise benötigt. Stattdessen benötigt die Klimaanlage gemäß der Erfindung einen einfachen Wärmetauscher zwischen dem Kältemittelkreis­ lauf der Kompressor-Kältemaschine und dem Kühlwasser­ kreislauf des zusätzlichen Kühlsystemes. Dieser Wärme­ austauscher kann im Gegensatz zum Direktverdampfer im Lüftungskasten als einfacher Durchlaufkühler ausgebil­ det sein, dessen Herstellungskosten erheblich niedri­ ger liegen, als der nach dem Stande der Technik verwendete Direktverdampfer im Lüftungskasten.

Besondere Vorteile hat die Erfindung bei der Nach­ rüstung von Kraftfahrzeugen mit einer Klimaanlage. Hierzu kann nämlich der Lüftungskasten mit dem darin angeordneten Heizungswärmetauscher und angeschlosse­ nem Gebläse völlig unverändert belasten werden. Für die Nachrüstung brauchen lediglich im Motorraum an gut zugänglicher Stelle die Kompressor-Kältemaschine, der zusätzliche Wärmetauscher, das Umschaltventil und die Kühlwasserleitungen des zusätzlichen Kühlwasser­ kreislaufes installiert zu werden. Diese Nachrüstung ist ersichtlich von den verschiedenen Kraftfahrzeug­ typen und insbesondere von verschieden ausgebildeten Lüftungskästen des Belüftungssystemes absolut unabhän­ so daß mit einem standartisierten Bausatz prak­ tisch jedes Kraftfahrzeug kostengünstig mit einer Klimaanlage nachgerüstet werden kann.

Durch eine entsprechende Steuerung des Umschaltventi­ les oder durch Ausbildung des Umschaltventiles als Regelventil kann die Steuerung und die Regelung der Klimaanlage auf besonders einfache Art und Weise be­ werkstelligt werden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgen­ den anhand der Zeichnung näher erläutert, in der sche­ matisch ein Schaltbild der Klimaanlage gemäß der Er­ findung dargestellt ist.

In der Zeichnung ist der Lüftungskasten eines Kraft­ fahrzeuges mit dem Bezugszeichen 1 bezeichnet. Dieser Lüftungskasten 1 ist gewöhnlich oberhalb der Lenk­ säule im Armaturenbrett des Kraftfahrzeuges einge­ baut. Dieser Lüftungskasten 1 enthält im Ansaugbe­ reich einen Lüfter 2, der die Lüftungsluft 3 ansaugt und durch einen als Lamellen-Wärmetauscher ausgebilde­ ten Wärmetauscher 4 drückt, der im Inneren des Lüf­ tungskastens 1 angeordnet ist. Ein sich anschließen­ des Luftverteilungssystem verteilt die aus dem Lüf­ tungskasten austretende Luft auf den Innenraum des Kraftfahrzeuges (vgl. die in der Zeichnung dargestell­ ten Pfeile).

Der Heizungswärmetauscher 4 ist über eine Zulauflei­ tung 5 und eine Rücklaufleitung 6 an ein Umschaltven­ til 7 angeschlossen, über welches er wahlweise mit einem Teilkreislauf des heißen Kühlwassers der Motor­ kühlung oder mit dem tiefgekühlten Kühlwasserkreislauf eines zusätzlichen Kühlsystemes beaufschlagbar ist, wie weiter unten noch im einzelnen erläutert wird.

Der heiße, durch den Motorblock 8 geführte Kühlwasser­ kreislauf des Motors weist in herkömmlicher Weise ei­ nen Kühler 9 und eine Umwälzpumpe 10 auf, die durch Kühlwasserleitungen miteinander verbunden sind. Im Kühlwasserkreislauf ist weiterhin ein Thermostat 11 angeordnet, der die Kühlwassertemperatur auf eine be­ stimmte maximale Temperatur begrenzt. Ein Teilkreis­ lauf dieses Kühlwasserkreislaufes der Motorkühlung ist über eine Warmwasservorlaufleitung 12 und eine Warmwasserrücklaufleitung 13 an das Umschaltventil 7 angeschlossen.

Das zusätzliche Kühlsystem weist einen Kältekompres­ sor 14 auf, der über eine ausrückbare mechanische Kupplung 15 und eine Welle 16 vom Motor des Kraftfahr­ zeuges antreibbar ist. Dieser Kältekompressor 14 liegt in einem Kältemittelkreislauf, der einen von der Außenluft gekühlten Kondensator 17, ein Einspritz­ ventil 18 und einen als Verdampfer dienenden Wärmetau­ scher 19 enthält. Dieser als Verdampfer dienende Wär­ metauscher 19 ist als einfacher Doppelrohr-Durchlauf­ wärmetauscher ausgebildet und somit in der Bauweise erheblich kostengünstiger, als die beim Stand der Technik üblichen Direktverdampfer.

Weiterhin enthält der Kältemittelkreislauf einen Trockner 20 mit Schauglas, einen Sammler 21 sowie ein Saugdruckregelventil 22, mit welchem die Kühlleistung den jeweiligen Anforderungen angepaßt werden kann.

Der Wärmetauscher 19 liegt in einem Kühlwasserkreis­ lauf, dessen Kühlwasser von dem Wärmetauscher 19 auf sehr niedrige Temperaturen heruntergekühlt wird. Die­ ses Kühlwasser des zusätzlichen Kühlkreislaufes ent­ hält deshalb ein handelsübliches Frostschutzmittel in der erforderlichen Konzentration. Es hat somit die gleiche Zusammensetzung, wie das üblicherweise für die Motorkühlung verwendete Kühlwasser. Der Kühlwas­ serkreislauf des zusätzlichen Kühlsystemes ist über eine Kaltwasservorlaufleitung 24 und eine Kaltwasser­ rücklaufleitung 25 an das Umschaltventil 7 angeschlos­ sen und enthält eine Umwälzpumpe 26.

Das Umschaltventil 7 ist als 5/2-Wegeventil ausgebil­ det. In der in der Zeichnung dargestellten Schaltstel­ lung befindet sich die Klimaanlage in der Heizungs­ stellung. In dieser Stellung ist der Heizungswärme­ tauscher 4 an den heißen Kühlwasserkreislauf des Mo­ tors angeschlossen und heizt die angesaugte Lüftungs­ luft entsprechend auf. In der anderen, in der Zeich­ nung nicht dargestellten Schaltstellung verbindet das Umschaltventil 7 den Heizungswärmetauscher mit dem Kühlwasserkreislauf des zusätzlichen Kühlsystemes, der von der Kompressor-Kältemaschine über den Wärme­ tauscher 19 auf sehr niedriger Temperatur gehalten wird. Infolgedessen wird die angesaugte Belüftungs­ luft in dem Heizungswärmetauscher 4 gekühlt.

Das Umsteuerventil 7 wird von einem Regler 27 gesteu­ ert, der von Temperaturfühlern 28 geführt wird und mit einem Sollwertsteller 29 auf einen gewünschten Sollwert eingestellt werden kann. Dieser Regler steuert das Umschaltventil 7 so, daß sich - je nach Außentemperatur - im Innenraum des Fahrzeuges die ge­ wünschten Temperaturen ergeben.

Claims (1)

1. Klimaanlage für ein Kraftfahrzeug, mit einem in einem Lüftungskasten des Belüftungssystemes angeordneten Heizungswärmetauscher, der zur Erwärmung der Luft des Belüftungssystemes mit einem Teilstrom des Kühlwasserkreislaufes der Motorkühlung beauf­ schlagbar ist, und mit einem zur Kühlung der Luft des Belüftungssystemes dienenden zusätzlichen Kühlsystem, welches einen durch den Lüftungskasten des Belüftungs­ systemes geführten Kühlkreislauf und eine vom Motor des Kraftfahrzeuges angetriebene Kompressor-Kältema­ schine aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß das zusätzliche Kühlsystem einen Kühlwasserkreis­ lauf aufweist, der über einen Wärmetauscher (19) vom Kältemittel der Kompressor-Kältemaschine (14, 17, 18) kühlbar ist, und daß der im Lüftungskasten (1) des Belüftungssystemes angeordnete Heizungswärmetauscher (4) über ein Umschaltventil (7) wahlweise an den Kühlwasserkreislauf der Motorkühlung oder an den Kühl­ wasserkreislauf des zusätzlichen Kühlsystemes an­ schließbar ist.