DE3928944A1 - Klimaanlage - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft eine Klimaanlage für Fahrzeuge,
insbesondere Personenkraftwagen, der im Oberbegriff des
Anspruchs 1 angegebenen Gattung.
Bei einer bekannten Klimaanlage dieser Art (W. Frank und
H.-D. Oeß "Mehr Klimakomfort im Personenwagen", Sonderdruck
aus ATZ, Automobiltechnische Zeitschrift Nr. 9/1987, S. 4,
Abb. 2) wird an die Mittelebene des Fahrgastraums durch die
im Armaturenbrett angeordnete sog. Mitteldüse im sog.
Reheat-Betrieb temperierte Luft zugeführt. Beim
Reheat-Betrieb wird die angesaugte Luft durch den Verdampfer
zunächst gekühlt und damit entfeuchtet und im Wärmetauscher
dann auf die gewünschte Temperatur aufgeheizt. Die dem
Fahrgastraum zugeführte Luftmenge wird durch eine
Absperrklappe an der Luftaustrittsöffnung für die Mitteldüse
eingestellt, die den Luftstrom entsprechend ihrer Stellung
mehr oder weniger drosselt. In der Betriebsart "maximales
Kühlen" wird zusätzlich über die Kaltluftklappe, auch
Abschöpfklappe genannt, Kaltluft aus dem Raum nach dem
Verdampfer bzw. vor dem Wärmetauscher abgeschöpft und
über den Luftkanal dem Fahrgastraum zugeführt. Im
Heizbetrieb dagegen wird der Luftaustritt über die
Mitteldüse gesperrt, da die Luft - konzeptbedingt - entweder
zu kalt (kleiner ca. 5°C) oder sehr warm (größer als 40°
C) ist.
Bei einer aus der gleichen Literaturstelle bekannten
weiteren Klimaanlage (S. 5, Bild 5) ist die Warmluftklappe
entfallen, und die Kaltluftklappe hat die Funktion einer
Luftmischklappe, mittels derer der aus der Warmluftöffnung
dem Luftkanal zuströmenden Warmluft so viel Kaltluft
zugemischt wird, daß die gewünschte Lufttemperatur erreicht
ist. Durch eine Absperrklappe an der Luftaustrittsöfnung für
die Mitteldüse wird wiederum durch geringere oder stärkere
Drosselung die gewünschte Luftmenge stufenlos eingestellt.
Bei dieser Klimaanlage können sich durch die Drosselung der
Mischluft an der Luftaustrittsöffnung für die Mitteldüse
verschiedene Druckverhältnisse im Klimakasten ausbilden, die
zu Umkehrströmungen, z.B. Kaltluft in Richtung hinter den
Wärmetauscher, führen, so daß dann auch unerwünscht Kaltluft
aus den hinter dem Wärmetauscher liegenden
Luftaustrittsöffnungen für Entfroster-, Seiten- und
Fußraumdüsen austritt. Dieses kann nur durch zusätzliche
Rückschlagklappen an der Kalt- und Warmluftöffnung vermieden
werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Klimaanlage
der eingangs genannten Art so zu verbessern, daß eine
Temperierung und Dosierung der aus der Mitteldüse
austretenden Luft mit relativ geringem konstruktiven Aufwand
möglich ist.
Die Aufgabe ist bei einer Klimaanlage der im Oberbegriff des
Anspruchs 1 angegebenen Gattung erfindungsgemäß durch die
Merkmale im Kennzeichenteil des Anspruchs 1 gelöst.
Bei der erfindungsgemäßen Klimaanlage wird das allgemein bei
Klimaanlagen verwendete Prinzip der Temperierung durch
Mischluftklappen und der Mengenregulierung durch eine
Absperrklappe verlassen und stattdessen jede Bypaßöffnung
(Warm- und Kaltluftöffnung) einzeln gedrosselt. Da den
Bypaßklappen für die Bypaßöffnungen keine weitere
Absperrklappe in Luftströmungsrichtung nachgeordnet ist,
ergibt sich bei allen Betriebsarten nur eine einzige
Strömung in Richtung des Fahrgastraums. Rückschlagklappen,
wie bei der vorstehend beschriebenen Klimaanlage, sind
überflüssig. Die Stellantriebe für die Bypaßklappen werden
stufenlos gesteuert. Als Stellantriebe können
Unterdruckelemente mit Rückführungspotentiometer oder
elektrische Schrittmotoren verwendet werden.
Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Klimaanlage liegt
auch in der Reduzierung von Geräuschen, da die Bypaßklappen
relativ weit weg von der Mitteldüse liegen.
Wird eine getrennte Einstellmöglichkeit des Klimas auf der
Fahrer- und Beifahrerseite im Fahrgastraum gewünscht
(Rechts-/Links-Trennung), so müssen getrennte Bypaßklappen
für zwei separate Mitteldüsen, also insgesamt vier
Bypaßklappen vorgesehen werden. Bei der vorstehend
beschriebenen bekannten Klimaanlage wären bei einer
Rechts-/Links-Trennung insgesamt zwei Mischluft- und vier
Rückschlagklappen sowie zur Mengensteuerung zwei
Absperrklappen erforderlich, so daß sich bei der
erfindungsgemäßen Klimaanlage eine wesentliche
Kosteneinsparung bei gleichem Komfort erzielen läßt.
Vorteilhafte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen
Klimaanlage mit zweckmäßigen Weiterbildungen oder
Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den weiteren
Ansprüchen.
Die Erfindung ist anhand eines in der Zeichnung
dargestellten Ausführungsbeispiels im folgenden näher
beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 einen schematischen Längsschnitt einer
Klimaanlage für einen Personenkraftwagen,
Fig. 2 ein Kennliniendiagramm einer Steuereinheit der
Klimaanlage in Fig. 1.
Die in Fig. 1 schematisch im Längsschnitt dargestellte
Klimaanlage für ein Kraftfahrzeug weist ein meist
zweiflutiges Gebläse 10, einen Verdampfer 11, einen
Wärmetauscher 12 und einen Luftverteiler 13 auf. Die
genannten Baueinheiten sind in einem sog. Klimakasten 14 in
Strömungsrichtung gesehen in der genannten Reihenfolge
hintereinander angeordnet. Der Klimakasten 14 ragt mit
seinem Luftverteiler 13 in den Fahrgastraum 20 hinein und
weist hier nicht dargestellte Luftaustrittsöffnungen auf,
die über Entfrosterdüsen, Seitendüsen und Fußraumdüsen einen
Lufteintritt an verschiedenen Stellen des Fahrgastraums 20
ermöglichen. Eine üblicherweise mit einem Filter bewehrte
erste Ansaugöffnung 15 ermöglicht den Frischlufteintritt in
den Klimakasten 14, während über eine zweite Ansaugöffnung
16 sog. Umluft aus dem Fahrgastraum 20 angesaugt werden
kann. Die beiden Ansaugöffnungen 15, 16 sind wechselweise
durch eine Luftklappe 17 verschließbar bzw. freigebbar. Ein
separater Luftkanal 18 führt an der Oberseite des
Klimakastens 14 oberhalb von Wärmetauscher 12 und
Luftverteiler 13 zum Fahrgastraum 20 und mündet dort mit
einer Luftaustrittsöffnung 19, auf welcher eine Mitteldüse
21 aufgesetzt ist, die im Armaturenbrett des Fahrgastraums
20 integriert ist. Der Luftkanal 18 steht über eine
Kaltluftöffnung 22 mit dem Raumabschnitt 141 des
Klimakastens 14, der zwischen Verdampfer 11 und
Wärmetauscher 12 liegt, und über eine Warmluftöffnung 23 mit
dem Luftverteiler 13 in Verbindung. Jede der beiden
Bypaßöffnungen 22, 23 ist mit einer Bypaßklappe 24 bzw. 25
verschließbar, die von einem Stellantrieb 26 bzw. 27
stufenlos antreibbar ist. Die beiden Stellantriebe 26, 27
sind an eine Steuereinheit 28 angeschlossen, die
eingangsseitig mit Sollwertgebern 29, 30 verbunden ist. Der
Sollwertgeber 29 dient zur Vorwahl der Lufttemperatur und
der Sollwertgeber 30 zur Vorwahl der Luftmenge der über die
Mitteldüse 21 in den Fahrgastraum 20 einströmenden Luft. Die
Sollwertgeber 29, 30 sind beispielsweise als Potentiometer
ausgebildet mit einem Stellbereich von 0-5 V, wobei
jeweils der oberen Grenze eine maximale Lufttemperatur bzw.
-menge zugeordnet ist. In der Steuereinheit 28 sind
Kennlinien abgespeichert, die den Zusammenhang zwischen der
Luftmenge und Lufttemperatur der an der Mitteldüse 21
austretenden Luft und der Stellung der Bypaßklappen 24, 25
angeben. Die Steuereinheit 28 arbeitet dabei in der Weise,
daß sie an die Stellantriebe 26, 27 Stellgrößen legt, die
eine durch die Kennlinien vorgebene Einstellung der
Bypaßklappen 24, 25 für eine mittels der Sollwertgeber 29, 30
vorgewählte Luftmenge und Lufttemperatur bewirken.
Ein Beispiel für die in der Steuereinheit 28 abgespeicherten
Kennlinien ist in dem Diagramm gemäß Fig. 2 dargestellt. Die
ausgezogen dargestellten Kennlinien für die Warmluftklappe
25 werden durch die Funktion
und die strichpunktiert dargestellte Kennlinie für die
Kaltluftklappe 24 durch die Funktion
UK=UM-UW (2)
gegeben. UW und UK sind dabei die Stellspannungen, die von
der Steuereinheit 28 an die Stellantriebe 27 bzw. 26 von
Warmluftklappe 25 und Kaltluftklappe 24 gegeben werden. UT
ist die einer mit dem Sollwertgeber 29 vorgewählten
Lufttemperatur T entsprechende Einstellspannung innerhalb
eines Einstellbereichs. UM ist die einer mit dem
Sollwertgeber 30 vorgewählten Luftmenge M entsprechende
Einstellspannung innerhalb des gleichen Einstellbereichs und
Umax die Stellspannung für die Stellantriebe 26′, 27 zum
Überführen der Bypaßklappen 24, 25 in deren Endoffenstellung,
in welcher der volle Querschnitt der Kaltluftöffnung 22 und
der Warmluftöffnung 23 freigegeben ist. Wird beispielsweise
mittels des Sollwertgebers 30 eine Spannung von UM = 2 V
vorgegeben, was bei einem Einstellbereich von 5 V einer
mittleren Luftmenge entspricht und mittels des
Sollwertgebers 29 eine Spannung UT = 4 V vorgegeben, was bei
einem Einstellbereich von 5 V einer oberen Temperatur
entspricht, so sind bei einer maxiamlen Stellspannung. Umax =
5 V zum vollständigen öffnen der Bypaßklappen 24, 25 gemäß
Gl. (1) und Gl. (2) die in Fig. 2 mit a und b
gekennzeichneten Kennlinien der Steuereinheit 28 vorgegeben.
Bei der Spannung UT = 4 V liefert damit die Steuereinheit 28
an den Stellantrieb 27 für die Warmluftklappe 25 eine
Stellspannung UW = 1,6 V und an den Stellantrieb 26 für die
Kaltluftklappe 24 eine Stellspannung UK = 0,4 V. Die beiden
Stellspannungen sind in Fig. 2 auf den Kennlinien a und b
durch zwei kleine Kreise gekennzeichnet. Entsprechend den
Stellgrößen UW, UK wird die Warmluftklappe 25 soweit
geöffnet, daß etwas weniger als der halbe
Luftdurchtrittsquerschnitt der Warmluftöffnung 23
freigegeben ist, während die Kaltluftklappe 24 die
Kaltluftöffnung 22 sehr weitgehend drosselt. Die Summe der
über die beiden Bypaßöffnungen 22, 23 der Mitteldüse 21
zuströmenden Luftmengen entspricht dem mittels des
Sollwertgebers 30 vorgebenen Wert. Wird beispielsweise
mittels des Sollwertgebers 29 die gewünschte
Lufttemperatur T zurückgenommen, z.B. die Spannung auf UT =
2 V eingestellt, so sinkt die Stellspannung UW für den
Stellantrieb 27 für die Warmluftklappe 25 auf 0,8 V ab,
während die Stellspannung UK für den Stellantrieb 26 der
Kaltluftklappe 24 auf 1,2 V ansteigt. Entsprechend wird die
Warmluftöffnung 23 gedrosselt und die Kaltöffnung 22 weiter
geöffnet. Bei unveränderter Einstellung des Sollwertgebers
30 für die gewünschte Luftmenge, nämlich UM = 2 V, ist
wiederum die sich aus dem beiden Luftströmen über die
Bypaßöffnungen 22, 23 zusammensetzende Gesamtluftmenge, die
über die Mitteldüse 21 in den Fahrgastraum 20 einströmt,
unverändert.
Claims (2)
1. Klimaanlage für Fahrzeuge, insbesondere für
Personenkraftwagen, mit einem Verdampfer und einem
Wärmetauscher, die in einem Gebläseluftstrom
stromabwärts hintereinander angeordnet sind, mit einem
endseitig eine Luftaustrittsöffnung für eine Mitteldüse
tragenden Luftkanal, der einerseits über eine
Kaltluftöffnung mit dem Luftraum vor dem Wärmetauscher
und andererseits über eine Warmluftklappe mit dem
Luftraum hinter dem Wärmetauscher, jeweils in
Strömungsrichtung gesehen, in Verbindung steht, und mit
zwei jeweils den Bypaßöffnungen (Kalt- und
Warmluftöffnung) zugeordneten Bypaßklappen (Kalt- und
Warmluftklappe), die mit einem Stellantrieb gekoppelt
sind, dadurch gekennzeichnet, daß die
Luftaustrittsöffnung (19) für die Mitteldüse (21)
luftklappenlos ist und daß eine Steuereinheit (28) mit
abgespeicherten Kennlinien, die den Zusammenhang
zwischen der Luftmenge (M) und Lufttemperatur (T) der an
der Mitteldüse (21) austretenden Luft und der
Bypaßklappenstellung angeben, vorgesehen ist, die an die
Stellantriebe (26, 27) Stellgrößen (UK, UW) legt, die eine
durch die Kennlinien vorgegebene Einstellung der
Bypaßklappen (24, 25) für eine vorgewählte Luftmenge (UM)
und Lufttemperatur (UT) bewirken.
2. Kimaanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Stellantriebe (26, 27) für die Bypaßklappen (24, 25)
gleiche Stellspannungsbereiche aufweisen und daß die
Kennlinie für die Warmluftklappe (25) durch die Funktion
und die Kennlinie für die Kaltluftklappe (24) durch die
FunktionUK=UM-UW (2)gegeben ist, wobei UK, UW die Stellspannungen für die
Stellantriebe (26, 27) von Kaltluftklappe (24) und
Warmluftklappe (25), UM und UT die einer vorgewählten
Luftmenge (M) und Lufttemperatur (T) entsprechenden
Einstellspannungen innerhalb eines Einstellbereichs und
Umax die Stellspannung für die Stellantriebe zum
Überführen der Bypaßklappen (24, 25) in die
Endoffenstellung ist, in welcher der volle
Luftdurchtrittsquerschnitt von Kalt- und Warmluftöffnung
(22, 23) freigegeben ist.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
D2 | Grant after examination | ||
8363 | Opposition against the patent | ||
8366 | Restricted maintained after opposition proceedings | ||
8305 | Restricted maintenance of patent after opposition | ||
D4 | Patent maintained restricted | ||
8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
Owner name: DAIMLER-BENZ AKTIENGESELLSCHAFT, 70567 STUTTGART, |
|
8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
Owner name: DAIMLERCHRYSLER AG, 70567 STUTTGART, DE |
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8320 | Willingness to grant licences declared (paragraph 23) | ||
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Owner name: DAIMLERCHRYSLER AG, 70327 STUTTGART, DE |
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8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
Owner name: DAIMLER AG, 70327 STUTTGART, DE |