WO2010063435A1 - Belüftungssystem für ein kraftfahrzeug, verfahren zur klimatisierung eines kraftfahrzeuges - Google Patents

Belüftungssystem für ein kraftfahrzeug, verfahren zur klimatisierung eines kraftfahrzeuges Download PDF

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WO2010063435A1
WO2010063435A1 PCT/EP2009/008517 EP2009008517W WO2010063435A1 WO 2010063435 A1 WO2010063435 A1 WO 2010063435A1 EP 2009008517 W EP2009008517 W EP 2009008517W WO 2010063435 A1 WO2010063435 A1 WO 2010063435A1
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WO
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fresh air
ventilation system
heat exchanger
motor vehicle
control
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PCT/EP2009/008517
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English (en)
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Inventor
Frank Jordan
Original Assignee
Gm Global Technology Operations, Inc.
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Publication date
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    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/00642—Control systems or circuits; Control members or indication devices for heating, cooling or ventilating devices
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    • B60H1/00764—Control systems or circuits characterised by their input, i.e. by the detection, measurement or calculation of particular conditions, e.g. signal treatment, dynamic models the input being a vehicle driving condition, e.g. speed
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    • B60H1/00642—Control systems or circuits; Control members or indication devices for heating, cooling or ventilating devices
    • B60H1/00814—Control systems or circuits characterised by their output, for controlling particular components of the heating, cooling or ventilating installation
    • B60H1/00821—Control systems or circuits characterised by their output, for controlling particular components of the heating, cooling or ventilating installation the components being ventilating, air admitting or air distributing devices
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    • B60H1/00814—Control systems or circuits characterised by their output, for controlling particular components of the heating, cooling or ventilating installation
    • B60H1/00878—Control systems or circuits characterised by their output, for controlling particular components of the heating, cooling or ventilating installation the components being temperature regulating devices

Definitions

  • the invention relates to a ventilation system for a
  • Passenger compartment of a motor vehicle containing a plurality of interacting components, including a fresh air supply, a heat exchanger, a blower and a control or regulating device for controlling or regulating the control or controllable components of the ventilation system.
  • Ventilation systems of the type mentioned are known in the art.
  • motor vehicles at higher speeds approximately above 130 km / h
  • a back pressure arises, which causes more air in the
  • Ventilation system arrives as at lower speeds. This leads to a higher volume flow of air entering the vehicle interior.
  • heating mode the vehicle is therefore heated at high speeds in addition, as more air flows past the heat exchanger of the ventilation system.
  • cooling mode that is, when the air conditioning is switched on, more cold air flows into the interior, which can lead to a noticeable and unpleasant cooling of the interior.
  • different approaches are known in the art. Thus, it is generally known at first to adapt a fan output as a function of the speed, ie to throttle the fan power at higher speeds.
  • a disadvantage of the aforementioned systems is that they can be the cause of noise in the air inlet area at high speeds and the need for tight ventilation cross sections.
  • such a solution requires an additional mechanical and tax-sensitive element, which may be the cause of defects on the one hand and, moreover, increases the manufacturing cost.
  • the invention is achieved by a ventilation system for a passenger compartment according to claim 1, a control or regulating device according to the independent claim 6, a motor vehicle according to the independent claim 7 and a method for controlling and / or regulating a ventilation system according to the independent claim 8.
  • Advantageous developments of the invention are the subject of the dependent claims.
  • An inventive ventilation system for a passenger compartment or a passenger compartment of a motor vehicle has a fresh air supply, is introduced by the fresh air from outside the vehicle in the ventilation system.
  • the fresh air supplied by the fresh air supply is fed directly or indirectly to a heat exchanger, which serves for heating and / or for cooling the fresh air supplied.
  • the heat exchanger can only heat the fresh air, in air conditioning systems, the air can be both heated and cooled.
  • a blower is provided, the one Fresh air flow generated in the passenger compartment or the passenger compartment of the motor vehicle, wherein a power of the blower is adjustable, so that the blower works with higher or lower power.
  • the speed of the fan depends on the power supplied, so that, for example, a lower fan speed can be set by reducing the voltage and thus a lower volume flow of fresh air is generated.
  • the blower can be arranged between Frisch povertyzufarung and heat exchanger or between the heat exchanger and passenger compartment or in a branch of the heat exchanger.
  • a speed sensor which is used to determine a current vehicle speed.
  • a speed sensor a speed sensor which is already installed in the motor vehicle can be provided.
  • a pressure sensor which determines the currently applied back pressure of the fresh air.
  • Such a dynamic pressure sensor may preferably be arranged in the region of the fresh air supply.
  • a temperature setting device is provided, with which a desired temperature in the passenger compartment can be adjusted.
  • the temperature setting device may be a nonspecific temperature setting device with which only a heating and / or cooling power can be set, as was customary in the past, or a specific one in which a desired interior temperature can be set explicitly.
  • a control and / or regulating device for controlling and / or regulating the interior climate of the Motor vehicle provided, which is designed for controlling and / or regulating the heat exchanger and the blower.
  • the control and / or regulating device can be designed to control both components, to control both components or to control one and control the other component.
  • the control and / or regulating device is connected to the speed sensor and / or the pressure sensor such that the control and / or regulating device sensor signals of the aforementioned sensors can be fed.
  • the control and / or regulating device receives a temperature specification by the temperature setting device.
  • control and / or regulating device is designed to increase with increasing
  • a higher dynamic pressure can be compensated by reducing the blower output so that a constant volume flow of warmed or cooled fresh air is supplied to the vehicle interior. If the reduction of the fan power is not sufficient to keep the interior climate constant at high speeds, it is still possible with the aid of the invention to compensate for an inevitably higher volume flow of fresh air supplied by adjusting the heating or cooling capacity.
  • the ventilation system is in heating mode, then At high speeds, the heat output of the heat exchanger throttled and the fresh air heated less than at lower speeds. In this way, the heat output can be regulated so that the vehicle does not heat up at high speeds.
  • the cooling power via the heat exchanger, such as an evaporator of an air conditioner, adjust in its performance such that the fresh air is not cooled so strongly at high speeds, that it is to cool the interior of the given temperature comes.
  • the heat exchanger such as an evaporator of an air conditioner
  • the control and / or regulating device may be part of an on-board computer of the motor vehicle or a central vehicle control unit.
  • the ventilation system according to the invention can be constructed with components already installed in a vehicle by supplying speed and / or pressure information to an adapted control and / or regulating device.
  • sxch allows the inventive aeration system to be implemented by programming the control and / or regulating device differently than known control and / or regulating devices by implementing a speed-dependent correction factor for the required heating and / or cooling capacity of the heat exchanger in an algorithm.
  • a correction factor is essentially vehicle-dependent and can therefore be programmed ex works.
  • control and / or regulating device can determine a heating and / or cooling requirement on the basis of the existing values and is not dependent on a permanent feedback of an interior temperature.
  • the heat exchanger can have a plurality of different components, for example a heat exchanger which draws its heat from an engine cooling circuit, a heater and / or an evaporator of an air conditioning system.
  • a heat exchanger which draws its heat from an engine cooling circuit, a heater and / or an evaporator of an air conditioning system.
  • the further advantage can be achieved that with the aid of the evaporator, a humidity of the supplied fresh air can be lowered, so that a fitting of
  • Discs of the motor vehicle can be prevented from the inside and still be achieved by the heat-emitting heat exchanger, a pleasant air temperature.
  • An indoor temperature sensor is according to a first
  • control and / or regulating device for detecting a current passenger compartment temperature is designed as a starting value, for example using an indoor temperature sensor. This starting value can be used to calculate a required amount of heat to be supplied or withdrawn as a function of the temperature specification.
  • a development of the invention provides that the ventilation system has an external temperature sensor connected to the control and / or regulating device and / or a fresh air temperature sensor connected to the control and / or regulating device and / or a timer.
  • an air temperature in the outside air can be detected and thus a
  • Heat output to be determined which must be supplied or removed from the fresh air.
  • the aim is that the fresh air supplied to the interior has approximately a temperature which largely corresponds to the preselected interior temperature, so that the feeling of drafts is avoided.
  • the temperature of the fresh air should just deviate so much that a cooling of the vehicle interior or a heating of the same is compensated by the body. The same can be achieved with a fresh air temperature sensor.
  • the control and / or regulating device is designed to first reduce the power of the fan with increasing vehicle speed or increasing back pressure, preferably until complete shutdown of the fan, and then, preferably when the fan already is switched off, to increase and / or decrease the amount of heat emitted by the heat exchanger to the fresh air or absorbed by the fresh air.
  • a first independent aspect of the invention relates to a control and / or regulating device for a
  • Ventilation system of a motor vehicle according to one of the preceding claims.
  • the control and / or regulating device is used for controlling and / or regulating a heat exchanger and a blower and is connected at least to a speed sensor and / or a pressure sensor for determining a back pressure of the fresh air. Furthermore, the control and / or regulating device is designed to lower the powers of the fan as the vehicle speed increases and to increase and / or decrease the amount of heat emitted and / or absorbed by the heat exchanger to the fresh air.
  • further sensors may be provided, for example an indoor temperature sensor, an outdoor temperature sensor and / or a fresh air temperature sensor.
  • Another component of the control and / or regulating device may be a timer.
  • the control and / or regulating device is designed to sequentially first reduce the power of the fan when the vehicle speed increases, and then, preferably when the fan is completely switched off or running at a low speed, to discharge and / or take up the heat exchanger Increase and / or reduce the amount of heat. In this way, the advantages that can be achieved with the aeration system described above can be achieved.
  • Another independent object of the invention relates to a motor vehicle with a ventilation system according to the invention described above, which achieves a particularly pleasant interior climate.
  • a last independent subject of the invention relates to a method for controlling and / or regulating a ventilation system of a motor vehicle, in particular a ventilation system according to the invention described above, in which a back pressure and / or a vehicle speed of
  • Motor vehicle is measured and a power of a blower, which serves to generate a fresh air flow in a passenger compartment of the motor vehicle, set and increasing or decreasing the output or absorbed by a heat exchanger to the fresh air amount of heat as a function of a temperature and the back pressure and / or Vehicle speed is made.
  • a power of a blower which serves to generate a fresh air flow in a passenger compartment of the motor vehicle, set and increasing or decreasing the output or absorbed by a heat exchanger to the fresh air amount of heat as a function of a temperature and the back pressure and / or Vehicle speed is made.
  • the method has the particular advantage that it is in Implement a form of algorithm, for example, as a correction factor, which depends on a vehicle speed or a dynamic pressure.
  • a development of the invention provides that the setting of the power of the blower and the increase and / or reduction of the output or absorbed by the heat exchanger to the fresh air amount of heat as a function of a time since the start of the vehicle and / or the last detection of the interior temperature becomes. This allows more complex control programs to be realized that offer a special level of comfort.
  • a further development of the invention provides that with increasing speed or increasing dynamic pressure, first the power of the fan is set or reduced to a minimum power, wherein the minimum power may be a low air flow capacity or may mean a complete deactivation of the fan and thereafter, when the power of the fan has been set to minimum, increasing or decreasing the amount of heat discharged or received by a heat exchanger to the fresh air becomes .
  • the heat output of the heat exchanger is preferably reduced or, in cooling mode, the heat removal or cooling of the fresh air is reduced.
  • Fig. 1 shows a motor vehicle with a ventilation system according to the invention
  • FIG. 2 shows a flow chart of the method according to the invention for controlling the ventilation system.
  • FIG. 1 shows a motor vehicle 2 with a ventilation system 4 according to the invention.
  • the ventilation system 4 has a fresh air supply 6, passes through the fresh air 8 in the ventilation system 4.
  • One adjustable blower 10 is used to generate a predetermined volume flow of fresh air into an interior 12 of the motor vehicle, in which passengers reside. With the aid of a heat exchanger 14, the fresh air 8 is heated or cooled as needed, or both at the same time, for example, to dry the fresh air 8. Subsequently, the heated or cooled fresh air 8 is passed into the interior 12.
  • the heat exchanger 14 has an evaporator of an air conditioner and a heat exchanger for the delivery of engine heat to the fresh air 8.
  • a control and / or regulating device 16 is used to control the blower 10 and the heat exchanger 14.
  • the control and / or regulating device 16 receives a temperature specification via a temperature selector switch 18, which is usually arranged in the interior 12 of the motor vehicle 2.
  • a speed sensor 20 such as is needed anyway for a speedometer of the motor vehicle 2 and detects, for example, the angular velocity of a wheel of the motor vehicle 2 is also connected to the control and / or regulating device 16.
  • the control and / or regulating device 16 is further connected to an outside temperature sensor 22 and an interior temperature sensor 24.
  • the control and / or regulating device 16 calculates with an algorithm a necessary blower power of the blower 10 and with a speed-dependent correction factor by means of the heat exchanger 14 to be delivered or absorbed amount of heat.
  • FIG. 2 shows a flowchart to illustrate the method according to the invention.
  • a first step 40 the motor vehicle 2 is started.
  • the interior temperature is detected.
  • a temperature specification is detected by means of the temperature selector switch 18, as well as an outside temperature in a step 46. With the aid of this, a required quantity of heat to be supplied or removed is calculated (step 48).

Landscapes

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Belüftungssystem für eine Fahrgastzelle (12) eines Kraftfahrzeuges (2) mit einer Frischluft Zuführung (6), einem Wärmetauscher (14) zur Erwärmung und/oder Abkühlung der zugeführten Frischluft (8), einem Gebläse (10) mit einstellbarer Leistung zur Erzeugung eines Frischluftstromes in die Fahrgastzelle (12), einem Geschwindigkeitssensor (20) zur Feststellung einer aktuellen Fahrzeuggeschwindigkeit (v) und/oder einem Drucksensor, einer Temperaturvorgabevorrichtung (18) sowie einer Steuerungs- und/oder Regelungsvorrichtung (16) zur Steuerung und/oder Regelung des Wärmetauschers (14) und des Gebläses (10), wobei die Steuerungs- und/oder Regelungsvorrichtung (16) zur Absenkung der Leistung des Gebläses (10) und zur Erhöhung und/oder Absenkung der von dem Wärmetauscher an die Frischluft (8) abgegebenen oder aufgenommenen Wärmemenge bei steigender Fahrzeuggeschwindigkeit (v) und/oder steigendem Staudruck ausgebildet ist.

Description

Belüftungssystem für ein Kraftfahrzeug,
Verfahren zur Klimatisierung eines Kraftfahrzeuges
Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft ein Belüftungssystem für eine
Fahrgastzelle eines Kraftfahrzeugs, das mehrere miteinander in Wechselwirkung tretende Komponenten enthält, unter anderem eine Frischluftzuführung, einen Wärmetauscher, ein Gebläse sowie eine Steuerungs- oder Regelungsvorrichtung zur Steuerung oder Regelung der Steuer- oder regelbaren Bestandteile des Belüftungssystems .
Stand der Technik
Belüftungssysteme der eingangs genannten Art sind im Stand der Technik bekannt. Insbesondere ist es im Stand der Technik bekannt, dass bei Kraftfahrzeugen bei höheren Geschwindigkeiten, etwa oberhalb von 130 km/h, im Bereich von Frischluftzuführungen zur Zuführung von frischer Luft für die Fahrgastzelle ein Staudruck entsteht, der dazu führt, dass mehr Luft in das
Belüftungssystem gelangt als bei niedrigeren Geschwindigkeiten. Dies führt dazu, dass ein höherer Volumenstrom an Luft in den Fahrzeuginnenraum gelangt. Im Heizbetrieb erwärmt sich das Fahrzeug daher bei hohen Geschwindigkeiten zusätzlich, da mehr Luft an dem Wärmetauscher des Belüftungssystems vorbeiströmt. Im Kühlbetrieb, also bei eingeschalteter Klimaanlage, strömt mehr kalte Luft in den Innenraum, was zu einem merklichen und unangenehmen Abkühlen des Innenraumes führen kann. Um diesem Effekt entgegenzusteuern, sind im Stand der Technik unterschiedliche Ansätze bekannt. So ist zunächst allgemein bekannt, eine Gebläseleistung in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit anzupassen, also bei höheren Geschwindigkeiten die Gebläseleistung zu drosseln.
Darüber hinaus ist im Stand der Technik bekannt, mechanische Drosseln in der Frischluftzuführung vorzusehen, die bei höheren Geschwindigkeiten den Querschnitt der Frischluftzuführung einengen und damit den Volumenstrom an zugeführter Frischluft im Wesentlichen konstant zu halten. Derartige Systeme sind beispielsweise aus der DE 103 49 429 Al sowie aus der DE 44 14 036 Al bekannt, die unterschiedliche Ausgestaltungen einer derartigen Stauluftklappe zeigen.
Nachteilig bei den vorbezeichneten Systemen ist jedoch, dass diese bei hohen Geschwindigkeiten und den dabei notwendigen engen Lüftungsquerschnitten Ursache für Geräusche im Lufteintrittsbereich sein können. Darüber hinaus benötigt eine derartige Lösung ein zusätzliches mechanisches und steuerbedürftiges Element, das einerseits Ursache von Defekten sein kann und das darüber hinaus die Herstellungskosten erhöht.
Aus der DE 197 56 346 Al ist darüber hinaus eine Lösung bekannt, die eine Lufteintrittsöffnung mechanisch gegen einen relativ hohen Staudruck abschottet und gleichzeitig eine Luftzufuhr aus einem Bereich bewirkt, in dem während der Fahrt ein relativ niedriger Druck herrscht. Dies erfordert jedoch die Vorsehung mehrerer Lufteintrittsöffnungen bzw. einer relativ großen
Lufteintrittsöffnung, die die Vorsehung solcher Einrichtungen erlaubt. Aufgabe
Damit ergibt sich die Aufgabe, ein Belüftungssystem der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, das es ohne die Notwendigkeit weiterer aktiver oder passiver mechanischer Elemente im Belüftungssystem, die den Luftstrom steuern, auskommt und das eine konstante Klimatisierung der Fahrgastzelle bzw. des Fahrgastinnenraumes unabhängig von der Geschwindigkeit des Kraftfahrzeuges ermöglicht.
Darstellung der Erfindung
Die Erfindung wird gelöst durch ein Belüftungssystem für eine Fahrgastzelle gemäß Anspruch 1, eine Steuerungs- oder Regelungsvorrichtung gemäß dem nebengeordneten Anspruch 6, ein Kraftfahrzeug gemäß dem nebengeordneten Anspruch 7 sowie mit einem Verfahren zur Steuerung und/oder Regelung eines Belüftungssystems gemäß dem nebengeordneten Anspruch 8. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Ein erfindungsgemäßes Belüftungssystem für eine Fahrgastzelle bzw. einen Passagierraum eines Kraftfahrzeuges weist eine Frischluftzuführung auf, durch die frische Luft von außerhalb des Fahrzeuges in das Belüftungssystem eingeführt wird. Die durch die Frischluftzuführung zugeführte Frischluft wird mittelbar oder unmittelbar einem Wärmetauscher zugeführt, der zur Erwärmung und/oder zur Abkühlung der zugeführten Frischluft dient. Bei Kraftfahrzeugen ohne Klimaanlage kann der Wärmetauscher die Frischluft nur erwärmen, bei Klimaanlagen kann die Luft sowohl erwärmt als auch abgekühlt werden.
Des Weiteren ist ein Gebläse vorgesehen, das einen Frischluftstrom in die Fahrgastzelle bzw. den Passagierraum des Kraftfahrzeugs erzeugt, wobei eine Leistung des Geblases einstellbar ist, sodass das Geblase mit höherer oder niedrigerer Leistung arbeitet. Bei üblichen Ventilatoren hangt die Drehzahl des Geblases von der zugefuhrten Leistung ab, sodass zum Beispiel durch Spannungsreduktion eine niedrigere Geblasedrehzahl einstellbar ist und damit ein geringerer Volumenstrom an Frischluft erzeugt wird.
Das Geblase kann zwischen Frischluftzufuhrung und Wärmetauscher oder zwischen Wärmetauscher und Fahrgastzelle oder in einem Abzweig des Wärmetauschers angeordnet sein.
Des Weiteren ist ein Geschwindigkeitssensor vorgesehen, der zur Feststellung einer aktuellen Fahrzeuggeschwindigkeit dient. Als Geschwindigkeitssensor kann ein ohnehin im Kraftfahrzeug verbauter Geschwindigkeitssensor vorgesehen sein. Alternativ zu einem Geschwindigkeitssensor kann auch ein Drucksensor vorgesehen sein, der den aktuell anliegenden Staudruck der Frischluft ermittelt. Ein derartiger Staudrucksensor kann bevorzugt im Bereich der Frischluftzufuhrung angeordnet sein.
Des Weiteren ist eine Temperaturvorgabevorrichtung vorgesehen, mit der eine gewünschte Temperatur in der Fahrgastzelle einstellbar. Die Temperaturvorgabevorrichtung kann eine unspezifische Temperaturvorgabevorrichtung sein, mit der sich lediglich eine Heiz- und/oder Kuhlleistung einstellen lasst, wie sie in der Vergangenheit üblich waren, oder eine spezifische, bei der sich eine gewünschte Innenraumtemperatur explizit einstellen lasst.
Des Weiteren ist eine Steuerungs- und/oder Regelungsvorrichtung zur Steuerung und/oder Regelung des Innenraumklimas des Kraftfahrzeuges vorgesehen, welche zur Steuerung und/oder Regelung des Wärmetauschers und des Gebläses ausgebildet ist. Dabei kann die Steuerungs- und/oder Regelungsvorrichtung zur Steuerung beider Komponenten, zur Regelung beider Komponenten oder zur Steuerung der einen und Regelung der anderen Komponente ausgebildet sein. Die Steuerungs- und/oder Regelungsvorrichtung ist mit dem Geschwindigkeitssensor und/oder dem Drucksensor derart verbunden, dass der Steuerungs- und/oder Regelungsvorrichtung Sensorsignale der vorgenannten Sensoren zuführbar sind. Des Weiteren erhält die Steuerungs- und/oder Regelungsvorrichtung eine Temperaturvorgabe durch die Temperaturvorgabevorrichtung .
Erfindungsgemäß ist die Steuerungs- und/oder Regelungsvorrichtung dazu ausgebildet, bei steigender
Fahrzeuggeschwindigkeit und/oder bei steigendem Staudruck die Leistung des Gebläses abzusenken und die von dem Wärmetauscher abgegebene oder aufgenommene Wärmemenge zu erhöhen und/oder abzusenken; je nachdem, ob eine Klimaanlage verbaut ist oder nicht.
Mit Hilfe der Erfindung lässt sich zunächst ein höherer Staudruck durch eine Verringerung der Gebläseleistung kompensieren, sodass dem Fahrzeuginnenraum ein konstanter Volumenstrom an aufgewärmter oder abgekühlter Frischluft zugeführt wird. Sollte die Reduzierung der Gebläseleistung nicht ausreichen, um das Innenraumklima bei hohen Geschwindigkeiten konstant zu halten, so ist es mit Hilfe der Erfindung weiterhin möglich, einen zwangsläufig höheren Volumenstrom an zugeführter Frischluft dadurch zu kompensieren, dass die Heiz- oder Kühlleistung angepasst wird.
Sollte sich das Belüftungssystem im Heizbetrieb befinden, so wird bei hohen Geschwindigkeiten die Heizleistung des Wärmetauschers gedrosselt und die Frischluft weniger stark aufgeheizt als bei niedrigeren Geschwindigkeiten. Auf diese Weise lasst sich die Wärmeleistung so regulieren, dass sich das Fahrzeug bei hohen Geschwindigkeiten nicht zusatzlich erwärmt.
Im umgekehrten Falle, also im Kuhlbetrieb, kann die Kuhlleistung, die über den Wärmetauscher, beispielsweise ein Verdampfer einer Klimaanlage, in seiner Leistung derart einstellen, dass die Frischluft bei hohen Geschwindigkeiten nicht so stark abgekühlt wird, dass es zu einem Abkühlen des Innenraumes unter die vorgegebene Temperatur kommt.
Die Steuerungs- und/oder Regelungsvorrichtung kann Bestandteil eines Bordcomputers des Kraftfahrzeuges sein oder eines zentralen Fahrzeugssteuergerates .
Mit Hilfe der Erfindung lasst sich also ohne das Vorsehen weiterer mechanischer Bauteile auf einfache Weise eine Steuerung oder Regelung der Temperatur exner Fahrgast zelle erreichen. Auf eine zusatzliche Stauluftdrossel kann daher verzichtet werden. Das erfindungsgemaße Beluftungssystem kann mit ohnehin in einem Fahrzeug verbauten Bauteilen aufgebaut werden, indem einer angepassten Steuerungs- und/oder Regelungsvorrichtung eine Geschwindigkeits- und/oder Druckinformation zugeführt wird.
Insbesondere lasst sxch das erfindungsgemaße Beluftungssystem dadurch verwirklichen, dass die Steuerungs- und/oder Regelungsvorrichtung anders als bekannte Steuerungs- und/oder Regelungsvorrichtungen programmiert wird, indem ein geschwindigkeitsabhangiger Korrekturfaktor für die benotigte Heiz- und/oder Kuhlleistung des Wärmetauscher in einem Algorithmus implementiert wird. Ein derartiger Korrekturfaktor ist im Wesentlichen fahrzeugabhängig und lässt sich daher ab Werk programmieren.
Mit Hilfe der Erfindung wird es weiterhin ermöglicht, auf eine Temperaturregelung im Fahrgastraum des Kraftfahrzeuges zu verzichten. Die Steuerungs- und/oder Regelungsvorrichtung kann auf der Basis der vorhandenen Werte einen Heiz- und/oder Kühlbedarf ermitteln und ist nicht eine permanente Rückmeldung einer Innenraumtemperatur angewiesen.
Auch wenn in der Erfindung nur ein Wärmetauscher beschrieben ist, so kann der Wärmetauscher mehrere unterschiedliche Bauteile aufweisen, beispielsweise einen Wärmetauscher, der seine Wärme aus einem Motor-Kühlkreislauf bezieht, einen Zuheizer und/oder einem Verdampfer einer Klimaanlage. Insbesondere wenn zumindest zwei Wärmetauscher vorgesehen sind, zum Beispiel ein wärmeabgebender Wärmetauscher und ein wärmeaufnehmender Verdampfer, lässt sich der weitere Vorteil erreichen, dass mit Hilfe des Verdampfers eine Luftfeuchtigkeit der zugeführten Frischluft abgesenkt werden kann, sodass ein Beschlag der
Scheiben des Kraftfahrzeuges von innen verhindert werden kann und trotzdem durch den wärmeabgebenden Wärmetauscher eine angenehme Lufttemperatur erzielt werden kann.
Ein Innenraum-Temperatursensor ist gemäß einer ersten
Weiterbildung der Erfindung dennoch mit Vorteil vorgesehen, um eine Fahrgastzellen-Temperatur zu ermitteln. Mit Hilfe eines Innenraum-Temperatursensors können Plausibilitätsprüfungen vorgenommen werden, die sicherstellen, dass eine vorgegebene Temperatur eingehalten wird.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Steuerungs- und/oder Regelungsvorrichtung zur Erfassung einer aktuellen Fahrgastzellen-Temperatur als Startwert ausgebildet ist, beispielsweise unter Verwendung eines Innenraum- Temperatursensors. Dieser Startwert kann Basis zur Berechnung einer benotigten zuzuführenden oder zu entziehenden Wärmemenge in Abhängigkeit von der Temperaturvorgabe herangezogen werden.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das Beluftungssystem einen mit der Steuerungs- und/oder Regelungsvorrichtung verbundenen Außentemperatursensor und/oder einen mit der Steuerungs- und/oder Regelungsvorrichtung verbundenen Frischluft-Temperatursensor und/oder einen Zeitgeber aufweist .
Mit Hilfe eines Außentemperatursensors kann eine Lufttemperatur in der Außenluft festgestellt werden und damit eine
Wärmeleistung ermittelt werden, die der Frischluft zugeführt oder entnommen werden muss. Ziel ist es, dass die dem Innenraum zugefuhrte Frischluft in etwa eine Temperatur aufweist, die weitgehend der vorgewählten Innenraumtemperatur entspricht, damit das Gefühl von Zugluft vermieden wird. Die Temperatur der Frischluft sollte gerade so stark abweichen, dass eine Abkühlung des Fahrzeuginnenraums oder eine Aufheizung desselben durch die Karosserie kompensiert wird. Das Gleiche lasst sich mit einem Frischluft-Temperatursensor erreichen.
Wenn ein Zeitgeber vorgesehen ist, der mit der Steuerungs- und/oder Regelungsvorrichtung verbunden ist, lassen sich komplexere Klimatisierungsprogramme verwirklichen, beispielsweise Auftauen einer Front- oder Heckscheibe oder starkes Abkühlen/Aufheizen für einen bestimmten
Temperaturabschnitt bei Start des Fahrzeuges oder bei Wahl einer anderen Temperaturvorgabe und dergleichen. Eine Weiterbildung des Belüftungssystems sieht vor, dass die Steuerungs- und/oder Regelungsvorrichtung dazu ausgebildet ist, bei steigender Fahrzeuggeschwindigkeit bzw. steigendem Staudruck zuerst die Leistung des Gebläses, bevorzugt bis zur vollständigen Abschaltung des Gebläses, zu reduzieren und dann, bevorzugt wenn das Gebläse bereits abgeschaltet ist, die von dem Wärmetauscher an die Frischluft abgegebene oder von der Frischluft aufgenommene Wärmemenge zu erhöhen und/oder abzusenken. Durch diese sequenzielle Beeinflussung von Gebläse und Wärmetauscher lässt sich eine genauere Einhaltung der Temperaturvorgabe erreichen, da damit die Addition zweier Systemfehler vermieden werden kann.
Ein erster unabhängiger Gedanke der Erfindung betrifft eine Steuerungs- und/oder Regelungsvorrichtung für ein
Belüftungssystem eines Kraftfahrzeuges gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche. Die Steuerungs- und/oder Regelungsvorrichtung dient zur Steuerung und/oder Regelung eines Wärmetauschers und eines Gebläses und ist zumindest mit einen Geschwindigkeitssensor und/oder einem Drucksensor zur Ermittlung eines Staudrucks der Frischluft verbunden. Des Weiteren ist die Steuerungs- und/oder Regelungsvorrichtung dazu ausgebildet, bei steigender Fahrzeuggeschwindigkeit die Leistungen des Gebläses abzusenken und die von dem Wärmetauscher an die Frischluft abgegebene und/oder aufgenommene Wärmemenge zu erhöhen und/oder abzusenken.
Gemäß einer Weiterbildung können weitere Sensoren vorgesehen sein, beispielsweise ein Innenraum-Temperatursensor, ein Außentemperatursensor und/oder ein Frischluft-Temperatursensor. Ein weiterer Bestandteil der Steuerungs- und/oder Regelungsvorrichtung kann ein Zeitgeber sein. Die Steuerungs- und/oder Regelungsvorrichtung ist gemäß einer Weiterbildung dazu ausgebildet, bei steigender Fahrzeuggeschwindigkeit sequenziell zuerst die Leistung des Gebläses zu reduzieren und dann, bevorzugt wenn das Gebläse komplett abgeschaltet ist oder auf niedriger Stufe läuft, die von dem Wärmetauscher abgegebene und/oder aufgenommene Wärmemenge zu erhöhen und/oder abzusenken. Damit lassen sich die mit dem zuvor beschriebenen Belüftungssystem erreichbaren Vorteile erzielen.
Ein weiterer unabhängiger Gegenstand der Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug mit einem Belüftungssystem gemäß der zuvor beschriebenen Erfindung, das eine besonders angenehme Innenraumklimatisierung erzielt.
Ein letzter unabhängiger Gegenstand der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung und/oder Regelung eines Belüftungssystems eines Kraftfahrzeuges, insbesondere eines Belüftungssystems gemäß der zuvor beschriebenen Erfindung, bei dem ein Staudruck und/oder eine Fahrzeuggeschwindigkeit des
Kraftfahrzeuges gemessen wird und eine Leistung eines Gebläses, das zur Erzeugung eines Frischluftstromes in eine Fahrgastzelle des Kraftfahrzeuges dient, eingestellt und eine Erhöhung oder Absenkung der von einem Wärmetauscher an die Frischluft abgegebenen oder aufgenommenen Wärmemenge in Abhängigkeit von einer Temperaturvorwahl und dem Staudruck und/oder der Fahrzeuggeschwindigkeit vorgenommen wird. Auf diese Weise lässt sich ohne die Notwendigkeit einer zusätzlichen staudruckreduzierenden mechanischen Vorrichtung eine konstante Innenraumklimatisierung auch bei hohen Geschwindigkeiten erreichen.
Das Verfahren weist den besonderen Vorteil auf, dass es sich in Form eines Algorithmus implementieren lasst, zum Beispiel als Korrekturfaktor, der von einer Fahrzeuggeschwindigkeit bzw. einem Staudruck abhangt.
Insbesondere, wenn zur Berechnung des Korrektorfaktors die Fahrzeuggeschwindigkeit herangezogen wird, kann auf in jedem Fahrzeug vorgesehene Sensoren zurückgegriffen werden.
Eine Weiterbildung des erfindungsgemaßen Verfahrens sieht vor, dass eine Innenraumtemperatur der Fahrgastzelle als Startwert aufgenommen wird. Mit Hilfe einer derartigen Starttemperatur lasst sich eine benotigte Wärmemenge, die dem Innenraum zugeführt oder entzogen werden muss, bis eine vorgewählte Innenraumtemperatur erreicht ist, berechnen.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Einstellung der Leistung des Geblases und die Erhöhung und/oder Absenkung der von dem Wärmetauscher an die Frischluft abgegebenen oder aufgenommenen Wärmemenge in Abhängigkeit von einer Zeit seit Start des Fahrzeuges und/oder der letzten Erfassung der Innenraumtemperatur vorgenommen wird. Damit lassen sich komplexere Steuerungsprogramme verwirklichen, die einen besonderen Komfort bieten.
Eine weitere Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass bei steigender Geschwindigkeit bzw. steigendem Staudruck zunächst die Leistung des Geblases auf eine minimale Leistung eingestellt bzw. reduziert wird, wobei die minimale Leistung eine Leistung mit niedrigem Luftdurchsatz sein kann oder eine vollständige Deaktivierung des Geblases bedeuten kann und danach, wenn die Leistung des Geblases auf minimal eingestellt wurde, eine Erhöhung oder Absenkung der von einem Wärmetauscher an die Frischluft abgegebenen oder aufgenommenen Wärmemenge vorgenommen wird .
Bevorzugt wird im Heizbetrieb, wenn die zuzuführende Frischluft erwärmt wird, die Wärmeabgabe des Wärmetauschers reduziert bzw. im Kühlbetrieb die Wärmeentnahme bzw. Abkühlung der Frischluft reduziert .
Weitere Ziele, Merkmale sowie vorteilhafte Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnungen. Dabei bilden sämtliche beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale in ihrer sinnvollen Kombination den Gegenstand der vorliegenden Erfindung, auch unabhängig von den Patentansprüchen und deren Rückbezügen.
Kurzbeschreibung der Figuren
Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels erläutert. Es zeigen dabei schematisch:
Fig. 1 ein Kraftfahrzeug mit einem erfindungsgemäßen Belüftungssystem sowie
Fig. 2 ein Ablaufdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Steuerung des Belüftungssystems.
Ausführungsbeispiel
Fig. 1 zeigt ein Kraftfahrzeug 2 mit einem erfindungsgemäßen Belüftungssystem 4.
Das Belüftungssystem 4 weist eine Frischluftzufuhr 6 auf, über die Frischluft 8 in das Belüftungssystem 4 gelangt. Ein einstellbares Geblase 10 dient zur Erzeugung eines vorgegebenen Volumenstroms von Frischluft in einen Innenraum 12 des Kraftfahrzeuges, in welchem sich Passagiere aufhalten. Mit Hilfe eines Wärmetauschers 14 wird die Frischluft 8 bedarfsweise erwärmt oder abgekühlt oder beides gleichzeitig, beispielsweise um die Frischluft 8 abzutrocknen. Anschließend wird die erwärmte oder abgekühlte Frischluft 8 in den Innenraum 12 geleitet.
Der Wärmetauscher 14 weist einen Verdampfer einer Klimaanlage sowie einen Wärmetauscher zur Abgabe von Motorwarme an die Frischluft 8 auf.
Eine Steuerungs- und/oder Regelungsvorrichtung 16 dient zur Steuerung des Geblases 10 und des Wärmetauschers 14. Hierzu erhalt die Steuerungs- und/oder Regelungsvorrichtung 16 eine Temperaturvorgabe über einen Temperaturwahlschalter 18, der üblicherweise im Innenraum 12 des Kraftfahrzeuges 2 angeordnet ist.
Über einen Geschwindigkeitssensor 20, wie er beispielsweise ohnehin für einen Tacho des Kraftfahrzeuges 2 benotigt wird und der beispielsweise die Winkelgeschwindigkeit eines Rades des Kraftfahrzeuges 2 erfasst, ist ebenfalls mit der Steuerungs- und/oder Regelungsvorrichtung 16 verbunden.
Die Steuerungs- und/oder Regelungsvorrichtung 16 ist des Weiteren mit einem Außentemperatursensor 22 sowie einem Innenraum-Temperatursensor 24 verbunden.
Auf der Grundlage der von dem Temperaturwahlschalter 18 vorgewählten Temperatur und einer Innenraumtemperatur, die die Steuerungs- und/oder Regelungsvorrichtung 16 mit Hilfe des Innenraumtemperatur-Sensors 24 misst, der Außentemperatur sowie der Geschwindigkeit des Fahrzeuges errechnet die Steuerungs- und/oder Regelungsvorrichtung 16 mit einem Algorithmus eine notwendige Geblaseleistung des Geblases 10 und mit einem geschwindigkeitsabhangigen Korrekturfaktor eine mittels des Wärmetauschers 14 abzugebende oder aufzunehmende Wärmemenge.
Fig. 2 zeigt ein Ablaufdiagramm zur Verdeutlichung des erfindungsgemaßen Verfahrens.
In einem ersten Schritt 40 wird das Kraftfahrzeug 2 gestartet. In einem zweiten Schritt 42 wird die Innenraumtemperatur erfasst. Danach wird in einem Schritt 44 eine Temperaturvorgabe mittels des Temperaturwahlschalters 18 erfasst, ebenso wie eine Außentemperatur in einem Schritt 46. Mit Hilfe dessen wird eine benotigte zu- oder abzuführende Wärmemenge berechnet (Schritt 48) .
Gleichzeitig und laufend wird in Schritt 50 eine Geschwindigkeit V des Fahrzeuges erfasst. Mit Hilfe der erfassten Geschwindigkeit werden in Schritt 52 Einstellungen des Geblases 10 sowie des Wärmetauschers 14 in Schritt 52 berechnet und Geblase 10 sowie Wärmetauscher 14 entsprechend eingestellt. Wenn die Geschwindigkeit großer als eine Grenzgeschwindigkeit ist, wird gemäß Schritt 56 die Geblasespannung reduziert.
Sollte die Geschwindigkeit weiter steigen, wird eine weitere Reduzierung der Geblasespannung solange vorgenommen, bis das Geblase 10 vollständig ausgeschaltet ist. Danach wird gemäß eines Korrekturfaktors die Wärmeabgabe bzw. -Aufnahme des Wärmetauschers 14 reduziert bzw. erhöht.
Das Verfahren wird fortlaufend oder in vorgegebenen Abstanden wiederholt . Bezugs zeichenliste
2 Kraftfahrzeug
4 BelüftungsSystem
6 Frischluftzufuhr
8 Frischluft
10 Gebläse
12 Innenraum
14 Wärmetauscher
16 Steuerungs- und/oder Regelungsvorrichtung
18 Temperaturwahlschalter
20 Geschwindigkeitssensor
22 Außentemperatursensor
24 Innenraum-Temperatursensor
40 bis 60 Verfahrensschritte
V Geschwindigkeit

Claims

Ansprüche
1. Belüftungssystem für eine Fahrgast zelle (12) eines
Kraftfahrzeuges (2) mit einer Frischluft Zuführung (6), einem Wärmetauscher (16) zur Erwärmung und/oder Abkühlung der zugeführten Frischluft (8), einem Gebläse (10) mit einstellbarer Leistung zur Erzeugung eines Frischluftstromes in die Fahrgast zelle (12), einem Geschwindigkeitssensor (20) zur Feststellung einer aktuellen Fahrzeuggeschwindigkeit (v) und/oder einem Drucksensor zur Ermittlung eines Staudruckes der Frischluft (8), einer Temperaturvorgabevorrichtung (18) zur Vorgabe einer gewünschten Temperatur in der
Fahrgastzelle (12) sowie einer Steuerungs- und/oder Regelungsvorrichtung (16) zur Steuerung und/oder Regelung des Wärmetauschers (16) und des Gebläses (10), dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungs- und/oder Regelungsvorrichtung (16) zur Absenkung der Leistung des Gebläses (10) und zur Erhöhung und/oder Absenkung der von dem Wärmetauscher an die Frischluft (8) abgegebenen oder aufgenommenen Wärmemenge bei steigender Fahrzeuggeschwindigkeit (v) und/oder steigendem Staudruck ausgebildet ist.
2. Belüftungssystem nach Anspruch 1, das weiterhin zumindest einen Innenraumtemperatursensor (24) zur Ermittlung einer Fahrgastzellentemperatur aufweist .
3. Belüftungssystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungs- und/oder Regelungsvorrichtung (16) mittels des Innenraumtemperatursensors (24) zur Erfassung der Fahrgast Zellentemperatur als Startwert ausgebildet ist .
4. Belüftungssystem nach einem der vorangegangenen Ansprüche, weiterhin aufweisend einen mit der Steuerungs- und/oder Regelungsvorrichtung verbundenen Außentemperatursensor (22) und/oder einen mit der Steuerungs- und/oder Regelungsvorrichtung (16) verbundenen Frischlufttemperatursensor und/oder einen Zeitgeber.
5. Belüftungssystem nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungs- und/oder Regelungsvorrichtung (16) dazu ausgebildet ist, bei steigender Fahrzeuggeschwindigkeit (v) oder steigendem Staudruck zuerst die Leistung des Gebläses (10), bevorzugt bis zur Abschaltung des Gebläses (10), zu reduzieren und dann, bevorzugt wenn das Gebläse (10) abgeschaltet ist, zur Erhöhung und/oder Absenkung der von dem Wärmetauscher (14) abgegebenen oder aufgenommenen Wärmemenge ausgebildet ist.
6. Steuerungs- und/oder Regelungsvorrichtung (16) für ein Belüftungssystem (4) eines Kraftfahrzeuges (2) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche.
7. Kraftfahrzeug (2) mit einem Belüftungssystem (4) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5.
8. Verfahren zur Steuerung und/oder Regelung eines Belüftungssystems (4) eines Kraftfahrzeuges (2), insbesondere eines Belüftungssystems (4) gemäß einer der Ansprüche 1 bis 5, bei dem ein Staudruck und/oder eine Fahrzeuggeschwindigkeit (v) des Kraftfahrzeuges (2) gemessen wird und eine Leistung eines Gebläses (10) zur Erzeugung eines Frischluftstromes in einer Fahrgastzelle (12) des Kraftfahrzeuges (2) eingestellt wird und eine Erhöhung oder Absenkung der von einem Wärmetauscher (14) an die Frischluft abgegebenen oder aufgenommenen Wärmemenge in Abhängigkeit von einer Temperaturvorwahl und dem Staudruck und/oder der Fahrzeuggeschwindigkeit (v) vorgenommen wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine Innenraumtemperatur der Fahrgastzelle (12) als Startwert aufgenommen wird.
10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Einstellung der Leistung des Gebläses (10) und die Erhöhung und/oder Absenkung der vom Wärmetauscher (14) an die Frischluft abgegebenen oder aufgenommenen Wärmemenge in Abhängigkeit von einer Zeit seit Start des Kraftfahrzeuges (2) und/oder letzten Erfassung der Innenraumtemperatur vorgenommen wird.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass bei steigender Geschwindigkeit (v) und/oder steigendem Staudruck zunächst die Leistung des
Gebläses (10) auf eine minimale Leistung, bevorzugt keine Leistung, eingestellt wird und danach eine Erhöhung oder Absenkung der von einem Wärmetauscher (14) an die Frischluft (8) abgegebenen oder aufgenommenen Wärmemenge vorgenommen wird.
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