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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein kombiniertes Kühl-/Klimasystem für Kraftfahrzeuge
zum Kühlen
elektrischer und/oder elektronischer Bauteile des Kraftfahrzeugs
und Klimatisieren einer Fahrgastzelle des Kraftfahrzeugs. Unter
einem Klimasystem gemäß der vorliegenden
Erfindung ist sowohl eine herkömmliche
Fahrzeugheizung mit Gebläse
und Heizaggregat als auch eine Fahrzeugklimaanlage mit Heiz- und
Kühlaggregat
zu verstehen bzw. es umfasst die Erfindung beide Ausgestaltungsformen.
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In
Kraftfahrzeugen des heutigen Standes der Technik sind elektronische
und elektrische Bauteile des Kraftfahrzeugs, die mit Funktionsaggregaten
des Motorraums in Verbindung stehen in einer sog. E-Box untergebracht.
Derartige E-Boxen sind im Allgemeinen ebenfalls im Motorraum des
Kraftfahrzeugs untergebracht. Die Verlustleistung der elektronischen und
elektrischen Bauteile, wie beispielsweise der Steuergeräte des Antriebsmotors,
der Getriebesteuergeräte,
Relais, Sicherungen, etc. in der E-Box erfordert eine aktive Kühlung, um
die durch die Verlustleistung angefallene Wärme von den Bauteilen abzuführen und
eine Überhitzung
bzw. Beschädigung
der Bauteile zu verhindern. Zu diesem Zweck ist bisher ein Lüfter in
bzw. an der E-Box vorgesehen, der den Abtransport der entstehenden
Abwärme
bewerkstelligt. Dabei wird die Kühlluft
aus dem Fußraum
des Beifahrers angesaugt und die erwärmte Luft dorthin zurückgeblasen.
Diese Ausgestaltung des Stands der Technik weist jedoch einige Probleme
auf. Zunächst
ist das Kühlpotential
gering, weil die Ansaug- und Ausblasöffnung der E-Box dicht beieinander
liegen. Durch die Verbindung des Innenraums bzw. der Fahrgastzelle
des Kraftfahrzeugs mit der E-Box entsteht eine akustische Belastung
in der Fahrgastzelle. Diese akustische Belastung wird durch den
Lüfter
der E-Box, sowie Reifen und Motorgeräusche, die über die E-Box in die Fahrgastzelle übertragen
werden, erzeugt. Darüber
hinaus besteht ein weiteres Problem darin, dass nicht gereinigte
Kühlluft,
d.h. möglicherweise
mit Staub belastete Kühlluft
aus dem Fußraum angesaugt
wird und den Lüfter
verschmutzt und ggf. die elektrischen Bauteile beschädigen kann.
Darüber hinaus
kann bei der Ausgestaltung des Stands der Technik die Kühlleistung
nicht mehr weiter erhöht werden.
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Bei
Kraftfahrzeugen besteht ein erhöhter
Bedarf, auch elektronische und elektrische Bauteile, wie beispielsweise
Steuergeräte,
Relais oder Sicherungen, die mit Funktionsaggregaten des Innenraums bzw.
der Fahrgastzelle in Verbindung stehen, zu kühlen und entsprechend die Wärme abzuführen. Diese elektrischen
und elektronischen Bauteile sind in der Regel hinter dem Armaturenbrett
eines Kraftfahrzeugs in einem Geräteträger montiert. Der Geräteträger nimmt
einen wesentlichen Platzbedarf hinter der Armaturentafel bzw. dem
Armaturenbrett ein und beeinflusst daher dessen Ausgestaltung. Um
eine entsprechende Kühlung
dieser Bauteile zu erreichen, ordnet beispielsweise die
DE 697 07 663 T2 die
elektrischen und elektronischen Bauteile in einer Art „Bypass" zu einem bestehenden
Hauptlüftungskanal
eines Klimasystems des Fahrzeugs an. Der „Bypass" ist jedoch dem Lüfter nachgeschaltet angeordnet
und führt
durch den Hauptlüftungskanal
zugeführte
Luft dem Lüfter
nachgeschaltet ab und führt
diese nach dem Kühlen
der Bauteile dem Lüfter nachgeschaltet dem
Hauptlüftungskanal
auch wieder zu. Durch diese Ausgestaltung erfolgt ein wesentlicher
Eingriff in die Funktionsweise des Klimasystems des Fahrzeugs, sei
es eine Heizung mit herkömmlichem
Gebläse
oder eine Klimaanlage, so dass deren Funktionsweise beeinträchtigt wird.
Ferner schlägt
die
DE 697 07 663
T2 vor, die Elektronik auf einem Nebenlüftungskanal anzuordnen, so
dass eine Kühlung
von Verlustleistern nur im Armaturenbrett möglich ist, wodurch gleichermaßen der
Geräteträger im Armaturenbrett
mehr Raum benötigt.
Darüber
hinaus bläst das
Gebläse
bei der
DE 697 07
663 T2 bei einer Lüfterstellung „aus" in den Innenraum
des Armaturenbretts, so dass Strömungs-
und Lüftergeräusche sowie
ein Schalleintrag vom Motorraum hervorgerufen werden.
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Darüber hinaus
offenbaren die
US 5573383 A und
die
DE 42 20 669 C1 ein
Gebläse
für eine
Fahrzeugklimaanlage. Die
DE
41 04 034 A1 offenbart die Kühlung eines Lüftermotors
eines derartigen Gebläses
mit durch den Lüfter
angesaugter Luft.
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Somit
besteht das der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende technische
Problem darin, ein kombiniertes Kühl-/Klimasystem für Kraftfahrzeuge
zum Kühlen
elektrischer und/oder elektronischer Bauteile des Kraftfahrzeugs
die mit Funktionsaggregaten des Motorraums in Verbindung stehen,
und Klimatisieren einer Fahrgastzelle des Kraftfahrzeugs bereitzustellen,
bei dem eine geeignete Kühlung
der elektrischen und/oder elektronischen Bauteile des Kraftfahrzeugs
erreicht wird, ohne für
einen Fahrgast in der Fahrgastzelle des Kraftfahrzeugs merklich
in das Klimasystem des Kraftfahrzeugs, sei es eine herkömmliche
Heizung mit Gebläse
oder eine Klimaanlage, einzugreifen.
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Diese
und andere Aufgaben und Vorteile werden durch ein kombiniertes Kühl-/Klimasystem für Kraftfahrzeuge
mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 oder 4 erreicht. Weitere vorteilhafte
Ausführungsformen
und Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung sind in den Unteransprüchen definiert.
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So
liegt der vorliegenden Erfindung der Gedanke zugrunde, das in einem
Kraftfahrzeug bestehende Klimasystem, in der Form einer Heizung
mit Gebläse
oder einer Klimaanlage, zum Kühlen
elektrischer und/oder elektronischer Bauteile des Kraftfahrzeugs
zu nutzen, wobei durch eine Rückführung der Kühlluft in
den Ansaugtrakt des Lüfters
des Klimasystems eine nahezu völlige
Kompensation des Eingriffs auf das Klimasystem bewirkt wird. Mit
anderen Worten kann ein symmetrischer Abgriff von Luft aus dem Klimasystem
als Kühlluft
ermöglicht
werden, ohne die Symmetrie des Klimasystems wesentlich und merklich
zu stören.
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So
umfasst ein kombiniertes Kühl-/Klimasystem
für Kraftfahrzeuge
zum Kühlen
elektrischer und/oder elektronischer Bauteile des Kraftfahrzeugs und
Klimatisieren einer Fahrgastzelle des Kraftfahrzeugs einen Hauptlüftungskanal,
einen in dem Hauptlüftungskanal
angeordneten Lüfter
zum Ansaugen von Luft, ein dem Lüfter
nachgeschaltetes Heizaggregat zum selektiven Erwärmen von Luft, die der Fahrgastzelle
zuzuführen
ist, und zum Kühlen
der elektrischen und/oder elektronischen Bauteile mit von dem Lüfter angesaugter
Luft eine dem Lüfter nachgeschaltet
und dem Heizaggregat vorgeschaltet mit dem Hauptlüftungskanal
verbundene Belüftungsleitung
und eine dem Lüfter
vorgeschaltet mit dem Hauptlüftungskanal
verbundene Entlüftungsleitung. Mit
anderen Worten wird dem Lüfter
nachgeschaltet und dem Heizaggregat vorgeschaltet Luft als Kühlluft aus
dem Hauptlüftungskanal
des Kraftfahrzeugs entnommen, direkt oder indirekt den elektrischen und/oder
elektronischen Bauteilen zugeführt
bzw. an diesen vorbeigeführt
und im Anschluss dem Hauptlüftungskanal
des Kraftfahrzeugs dem Lüfter
vorgeschaltet wieder zugeführt,
wobei die durch die Verlustleistung der elektrischen und/oder elektronischen Bauteile
erzeugte Wärme
durch die Kühlluft
abgeführt
wird. Durch diese Ausgestaltung weist die vorliegende Erfindung
für die
Kühlung
der elektrischen und/oder elektronischen Bauteile einen eigenen „Hauptluftkanal" auf. Ferner wird
durch die Rückführung der
Kühlluft
in den Ansaugtrakt des Lüfters,
d.h. dem Lüfter vorgeschaltet
in den Hauptlüftungskanal des
Kraftfahrzeugs bewirkt, dass der Eingriff auf das Klimasystem des
Kraftfahrzeugs durch das Abführen der
Kühlluft
kompensiert wird. Dadurch wird ermöglicht, dass durch eine geeignete
Ansteuerung des Lüfters
wie auch von Innenraumbelüftungsklappen, die
mit dem Hauptlüftungskanal
verbundene Nebenlüftungskanäle mit der
Fahrgastzelle verbinden, der Eingriff auf das bestehende Klimasystem
durch die Abzweigung von Luft aus dem Hauptlüftungskanal zum Kühlen der
elektrischen und/oder elektronischen Bauteile derart kompensiert
werden kann, dass ein Eingriff für
einen Fahrgast des Kraftfahrzeugs nicht erkennbar ist. Durch die
erfindungsgemäße Ausgestaltung
steht ferner stets ein Druckunterschied zur Verfügung, der eine Durchströmung von
Belüftungsleitung
und Entlüftungsleitung
ermöglicht.
Darüber
hinaus wird die zurückgeführte Luft
vor dem Lüfter
mit frischer, kalter Luft vermengt, wodurch eine weitere Kompensation
des Eingriffs auf das Klimasystem bereitgestellt wird. Ferner wird
durch diese Ausgestaltung ein sehr flexibles System bereitgestellt,
da die Anordnung der elektrischen und/oder elektronischen Bauteile
an einer mehr oder minder beliebigen Position in dem Kraftfahrzeug
vorgesehen werden kann und die Kühlluft über die
Belüftungsleitung
und die Entlüftungsleitung
von bzw. zu den entsprechenden Positionen des Hauptlüftungskanals
abgeführt
bzw. zugeführt
werden kann.
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Bei
einer Ausgestaltung sind bei dem kombinierten Kühl-/Klimasystem der vorliegenden Erfindung
die elektrischen und/oder elektronischen Bauteile in einem geschlossenen
Gehäuse
mit einem Wärmetauscher
angeordnet. Zur Kühlung
der elektrischen und/oder elektronischen Bauteile in dem Gehäuse ist
der Wärmetauscher
in einem Kanal vorgesehen, der aus Belüftungsleitung und Entlüftungsleitung
gebildet wird, so dass die Abwärme
der elektrischen und/oder elektronischen Bauteile über den Wärmetauscher
abführbar
ist. Bei dieser Ausgestaltungsform kann der Wärmetauscher mehrere an dem Gehäuse vorgesehenen
Rippen aufweisen. Der Wärmetauscher
kann auch durch ein Peltier-Element ersetzt werden. Ferner wird
durch die Ausgestaltung ermöglicht,
in dem geschlossenen Gehäuse
ein Multi-Steuergerät
einzusetzen, das die Aufgaben mehrerer elektrischer und/oder elektronischer
Bauteile, die mit Funktionsaggregaten des Fahrzeuginnenraums bzw.
der Fahrgastzelle in Verbindung stehen, übernimmt, so dass auf den Geräteträger hinter
dem Armaturenbrett, d.h. auf der Beifahrerseite im „Innenraum" des Kraftfahrzeugs
verzichtet werden kann und ein Bauraumgewinn im Innenraum des Fahrzeugs
entsteht. Darüber
hinaus besteht ein großes Kühlpotential
zum Kühlen
der elektrischen und/oder elektronischen Bauteile.
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Vorteilhafter
Weise sind in dem geschlossenen Gehäuse die Steuergeräte des Antriebssystems des
Kraftfahrzeugs und/oder die Steuergeräte für andere Funktionsaggregate
des Kraftfahrzeugs untergebracht. Bei den Steuergeräten des
Antriebssystems des Kraftfahrzeugs ist insbesondere das Motorsteuergerät von Bedeutung,
da dies eine große
Verlustleistung und damit verbunden eine hohe Wärmeerzeugung aufweist. So schlägt die vorliegende Erfindung
bei dieser Ausführungsform
vor, die Antriebssteuergeräte,
die herkömmlicher
Weise in der E-Box angeordnet sind, insbesondere das Motorsteuergerät, aus der
E-Box herauszunehmen und alleine oder zusammen mit anderen Steuergeräten des Antriebssystems
und anderer Funktionsaggregate in dem geschlossenen Gehäuse unterzubringen
und die entstehende Wärme
mittels des erfindungsgemäßen Kühl-/Klimasystems
abzuführen.
In diesem Fall kann der in Bezug auf den Stand der Technik an der E-Box
vorgesehene Lüfter
möglicherweise
ebenfalls und insbesondere dann entfallen, wenn sämtliche elektrischen
und/oder elektronischen Bauteile mit hoher Verlustleistung in dem
geschlossenen Gehäuse gemäß der vorliegenden
Erfindung untergebracht werden. Die in der E-Box verbleibenden Bauteile
bedürfen
aufgrund wesentlich geringerer Verlustleistung dann keine separate
Kühlung
mehr. Somit können
durch die Ausgliederung der verlustleistungsintensiven Bauteile
der E-Box-Lüfter weggelassen
werden und die Package-Probleme in der E-Box durch den geringen
zur Verfügung
stehenden Raum beseitigt werden. Dadurch wird darüber hinaus
die akustische Belastung aus dem Motorraum und durch den Lüfter, die
in die Fahrgastzelle eingetragen wird, reduziert.
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So
ist es insbesondere vorteilhaft, wenn wenigstens das Motorsteuergerät des Kraftfahrzeugs
in dem Gehäuse
aufgenommen ist.
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Gemäß einer
anderen Ausgestaltung der Erfindung steht die Belüftungs-
und die Entlüftungsleitung
mit der E-Box des Kraftfahrzeugs in Fluidverbindung, so dass die
elektrischen und/oder elektronischen Bauteile in der E-Box mittels
der erfindungsgemäßen Ausgestaltung
kühlbar
sind. Dadurch wird ähnlich
der vorstehenden Ausführungsform
der Lüfter
der E-Box überflüssig, wodurch
eine Kosteneinsparung erfolgt und das Bauraumverhältnis in
der E-Box verbessert wird. Darüber
hinaus wird die E-Box akustisch von der Fahrgastzelle entkoppelt,
so dass kein bzw. ein geringerer Geräuscheintrag erfolgt. Darüber hinaus
ist keine Absaugöffnung,
die mit dem Fußraum
der Beifahrerseite in Verbindung steht, mehr erforderlich, die durch
Objekte im Fußraum
versperrt werden könnte
oder wodurch Staub aus dem Fußraum
in den Lüfter
und in die E-Box eingesaugt werden kann, so dass die Gefahr einer
Beschädigung
der elektrischen und/oder elektronischen Bauteile aufgrund von Überhitzung
oder Verstaubung reduziert werden kann. Darüber hinaus kann auf einfache
Art und Weise die Kühlleistung
in der E-Box erhöht
und dem entsprechenden Bedarf angepasst werden.
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Vorteilhafter
Weise ist in dem kombinierten Kühl-/Klimasystem
der vorliegenden Erfindung ein Kühlaggregat
dem Lüfter
vorgeschaltet in dem Hauptlüftungskanal
angeordnet. Mit anderen Worten handelt es sich in diesem Fall bei
dem Klimasystem der vorliegenden Erfindung um eine in heutigen Kraftfahrzeugen
bevorzugte Klimaanlage.
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Um
die zurückgeführte, durch
die, von den elektrischen und/oder elektronischen Bauteilen abgeführte Wärme erwärmte Kühlluft abzukühlen, kann die
Entlüftungsleitung
dem Kühlaggregat
vorgeschaltet mit dem Hauptlüftungskanal
verbunden sein. Alternativ kann sie jedoch auch dem Kühlaggregat nachgeschaltet
mit dem Hauptlüftungskanal
verbunden sein.
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Zur
entsprechenden Regelung der benötigten
Kühlluft,
die dem Hauptlüftungskanal
entnommen wird, kann in der Umgebung der Verbindungsstelle zwischen
Belüftungsleitung
und Hauptlüftungskanal eine
Klappe an bzw. in der Belüftungsleitung
vorgesehen sein, die über
einen Stellmotor betätigbar
ist. Im Vergleich zu dem oben erwähnten Stand der Technik ist
bei der vorliegenden Erfindung nur eine Klappe notwendig, wohingegen
im Stand der Technik zwei vorgesehen sind.
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Vorteilhafter
Weise ist zum Klimatisieren der Fahrgastzelle dem Heizaggregat nachgeschaltet
wenigstens ein Nebenlüftungskanal
mit dem Hauptlüftungskanal
verbunden, der in die Fahrgastzelle führt. Vorteilhafter Weise wird
die Zufuhr von Luft zu den Nebenlüftungskanälen und entsprechenden Anschlüssen zu
der Fahrgastzelle ebenfalls über
Klappen gesteuert, die vorteilhafter Weise mittels eines Stellmotors
betrieben werden, um eine entsprechende Regelung zu ermöglichen,
die den Eingriff des Kühlsystems
auf das Klimasystem kompensiert.
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Weitere
vorteilhafte Ausgestaltungen und Merkmale der vorliegenden Erfindung
sind für
sich alleine stehend und solange sie einander nicht widersprechen
in beliebigen Kombinationen der folgenden Beschreibung bevorzugter
Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung entnehmbar.
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Die
vorliegende Erfindung wird anhand bevorzugter Ausführungsformen
unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen genauer beschrieben.
In den Zeichnungen bezeichnen gleiche Bezugszeichen in den verschiedenartigen
Ansichten ähnliche
oder gleiche Elemente.
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In
den Zeichnungen zeigt:
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1 eine
schematische Ansicht einer ersten Ausführungsform.
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2 eine
schematische Ansicht einer zweiten Ausführungsform.
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3 eine
perspektivische Ansicht der in 2 schematisch
dargestellten zweiten Ausführungsform.
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1 zeigt
eine schematische Ansicht einer ersten Ausführungsform. So ist in 1 schematisch als
Klimasystem eine Klimaanlage 19 (3) eines Kraftfahrzeugs
dargestellt. Die Klimaanlage umfasst in Strömungsrichtung der Luft zunächst zwei
Ansaugleitungen 10, denen jeweils vorgeschaltet ein Pollenfilter 11 angeordnet
sein kann. Ferner sind für die Umluftfunktion
der Klimaanlage in den Ansaugleitungen 10 jeweils Umluftklappen 12 vorgesehen.
Die Ansaugleitungen 10 führen zu einem Hauptlüftungskanal 13.
Bei der Ausführungsform
der Klimaanlage als Klimasystem sind in dem Hauptlüftungskanal 13 ein
Kühlaggregat 14,
ein dem Kühlaggregat 14 nachgeschalteter
Lüfter 15 bzw.
ein Gebläse
und dem Lüfter 15 nachgeschaltet
ein Heizaggregat 16 angeordnet. Bei dem Lüfter 15 kann
es sich um einen Radiallüfter
handeln.
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Dem
Heizaggregat 16 nachgeschaltet mit dem Hauptlüftungskanal 13 verbunden
sind in der dargestellten ersten Ausführungsform drei Nebenlüftungskanäle 17.
In den Nebenlüftungskanälen 17 bzw.
an der Verbindungsstelle zwischen Nebenlüftungskanal 17 und
Hauptlüftungskanal 13 sind
jeweils Klappen 18 angeordnet, die vorteilhafter Weise über Stellmotoren
die Luftströmung
in den jeweiligen Nebenlüftungskanal
steuern.
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Bei
der in 1 dargestellten ersten Ausführungsform ist eine Belüftungsleitung 20 derart
mit dem Hauptlüftungskanal 13 verbunden,
dass die Verbindung zwischen dem Lüfter 15 und dem Heizaggregat 16,
d.h. dem Lüfter 15 in
Strömungsrichtung
der Luft nachgeschaltet, erfolgt. In der Belüftungsleitung 20 oder
an der Verbindungsstelle zwischen Hauptlüftungskanal 13 und
Belüftungsleitung 20 ist
eine weitere Klappe 21 vorgesehen, die vorteilhafter Weise ebenfalls über einen
Stellmotor betätigbar
ist, um die Luftströmung
in die Belüftungsleitung 20 zu
steuern. Bei der dargestellten Ausführungsform ist die Belüftungsleitung 20 direkt
mit einer Entlüftungsleitung 22 verbunden
und steht mit dieser in Fluidverbindung. Somit bilden die Belüftungsleitung 20 und
die Entlüftungsleitung 22 einen
durchgängigen
Kanal. Die Entlüftungsleitung 22 ist
dem Lüfter 15 in
Strömungsrichtung
der über
die Ansaugleitungen 10 angesaugten Luft vorgeschaltet mit
dem Hauptlüftungskanal 13 verbunden.
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Die
elektrischen und/oder elektronischen Bauteile, die zu kühlen sind,
sind in einem geschlossenen Gehäuse 24 untergebracht,
das einen Wärmetauscher 23 umfasst.
Der Wärmetauscher
kann in Form von Rippen an dem Gehäuse ausgebildet sein. Alternativ
kann der Wärmetauscher
auch durch ein Peltier-Element ersetzt werden. Vorteilhafter Weise sind
bei der dargestellten Ausführungsform
in dem Gehäuse 24 sowohl
das Motorsteuergerät
des Kraftfahrezeugs als auch andere Steuergeräte mit hoher Verlustleistung
und Steuergeräte
für Funktionsaggregate
der Fahrgastzelle, d.h. dem Fahrzeuginnenraum, vorgesehen. Diese
elektrischen und/oder elektronischen Bauteile sind über eine
Steckverbindung 25 an entsprechenden Anschlüssen anbringbar.
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Um
die durch die elektrischen und/oder elektronischen Bauteile erzeugte
Wärme von
diesen abführen
zu können,
ist der Wärmetauscher 23 des
Gehäuses 24 in
dem durch die Belüftungsleitung 20 und die
Entlüftungsleitung 22 gebildeten
Kanal angeordnet. Durch diese Anordnung kann die Kühlluft über die
Belüftungsleitung 20 an
dem Wärmetauscher 23 vorbei
in die Entlüftungsleitung 22 strömen und
dabei die durch die elektrischen und/oder elektronischen Bauteilen
erzeugte Wärme über den
Wärmetauscher 23 abführen.
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Im
Folgenden wird anhand von 1 die Funktionsweise
erläutert.
Zum Klimatisieren der Fahrgastzelle des Kraftfahrzeugs wählt der
Fahrer oder ein Fahrzeuginsasse eine entsprechende Funktion bzw.
Funktionsweise der Klimaanlage. Ist die Klimaanlage in Betrieb,
so wird der Lüfter 15 betrieben und
saugt über
die Ansaugleitungen 10 Luft von außen an, die durch die Pollenfilter 11 gefiltert
wird. Die Umlaufklappen ermöglichen
dabei eine Zufuhr von Außenluft
durch die Ansaugleitungen 10, d.h. sie befinden sich in
einer geöffneten
Stellung, oder eine Umluftfunktion, d.h. sie befinden sich in der
geschlossenen Position. Die angesaugte Luft wird im Anschluss über das
Kühlaggregat 14 der
Klimaanlage gekühlt,
wenn eine Abkühlung
der Fahrgastzelle erwünscht
wird und entsprechend über
das Heizaggregat 16 erwärmt,
wenn eine Erwärmung
der Fahrgastzelle erwünscht
wird. Im Anschluss wird die gekühlte bzw.
erwärmte
Luft über
die Nebenlüftungskanäle 17 bzw.
wenigstens einem davon der Fahrgastzelle zugeführt, wie es durch die Pfeile
A dargestellt ist. Ist die Klimaanlage nicht in Betrieb, so steht
bei herkömmlichen
Systemen der Lüfter 15 still.
Da jedoch zu jedem Zeitpunkt eine Kühlung der elektrischen und/oder
elektronischen Bauteile in dem Gehäuse 24 erfolgen muss,
wird der Lüfter 15 auch
bei stillstehendem Klimasystem, d.h. einer „Aus"-Funktion der Klimaanlage betrieben,
um eine Durchströmung
des Kanals 20, 22 zu bewirken. Durch die Verbindungspositionen
der Belüftungsleitung 20 und
der Entlüftungsleitung 22 vor
bzw. nach dem Lüfter
entsteht ein Druckgefälle
zwischen den beiden Anschlüssen,
so dass eine Durchströmung
durch den Lüfter
möglich wird. Über eine
geeignete Ansteuerung der Klappen 18 für die Innenraumbelüftung sowie
der Lüfterleistung
kann die Klimatisierung der Fahrgastzelle auf einem konstanten oder
im Wesentlichen konstanten Niveau gehalten werden, so dass das subjektive Empfinden
des oder der Fahrgäste
unberührt
bleibt. Dabei wählt
der Fahrer nicht wie bisher Klappenöffnung und Lüfterleistung,
sondern eine Belüftungskonfiguration.
So gibt der Fahrgast bzw. der Fahrer beispielsweise eine gewünschte Innentemperatur ein.
Auch die Klappe 21 wird entsprechend über diese Ansteuerung gesteuert,
um eine optimale Steuerung und Regelung des Systems zu ermöglichen.
Die Strömung
durch den Kanal 20, 22 ist in 1 durch die
Pfeile B dargestellt.
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Durch
die Ausgestaltung der Belüftungs-
und Entlüftungsleitung 22 wird
es ermöglicht, über eine entsprechende
Regelung der Klappen 18 des Lüfters 15 sowie der
Klappe 21 den Eingriff auf das bestehende System Klimaanlage
bzw. Klimasystem durch das System Kühlung der elektrischen und/oder
elektronischen Bauteile zu kompensieren, so dass dem Fahrgast keine Änderung
der Klimatisierung der Fahrgastzelle bewusst wird.
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Werden
die Bauteile mit hoher Verlustleistung, die sonst in der E-Box des
Kraftfahrzeugs vorgesehen sind, in dem Gehäuse 24 außerhalb
der E-Box vorgesehen, wobei das Gehäuse 24, wie zuvor
beschrieben, gekühlt
wird, d.h. die Abwärme
der Bauteile über
den Wärmetauscher 23 abgeführt wird, können hinsichtlich
der bisherigen E-Box-Kühlung wesentliche
Vorteile erreicht werden. So kann der im Stand der Technik vorgesehene
E-Box-Lüfter
entfallen, was einerseits zu einer Kosteneinsparung führt und
andererseits den Geräuscheintrag
in die Fahrgastzelle über
die mit dem Lüfter
und der Fahrgastzelle in Verbindung stehenden Leitungen minimiert. Darüber hinaus
erfolgt auch kein Staubeintrag aus der Fahrgastzelle über die
Leitung und den Lüfter
in die E-Box, so dass eine Beeinträchtigung der Funktionsfähigkeit
der Bauteile durch den eingebrachten Staub ausgeschlossen werden
kann. Ferner besteht auch nicht die Gefahr, dass die im Stand der
Technik im Beifahrerfußraum
vorgesehene Ansaugöffnung für die Kühlung der
E-Box verstellt wird, so dass keine ausreichende Kühlung gewährleistet
werden kann und die Bauteile beschädigt werden. Dadurch wird die
Zuverlässigkeit
der Kühlung
der verlustleistungsintensiven Bauteile der E-Box, die nun in dem Gehäuse 24 vorgesehen
sind, verbessert. Darüber
hinaus kann durch die Ausgliederung der Steuergeräte aus der
E-Box die Platzproblematik in der E-Box behoben werden.
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Sind
darüber
hinaus auch zu kühlende
elektrische und/oder elektronische Bauteile in dem Gehäuse 24 vorgesehen,
die herkömmlicher
Weise in einem Geräteträger hinter
dem Armaturenbrett vorgesehen waren und mit Funktionsaggregaten
der Fahrgastzelle in Verbindung stehen, führt dies weiterhin zu dem Vorteil,
dass auf den Geräteträger verzichtet
werden kann bzw. dieser durch das kompaktere Gehäuse 24 ersetzt wird,
so dass hinter der Armaturentafel mehr Platz besteht und die Armaturentafel
nicht dem Geräteträger angepasst
werden muss.
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Alternativ
zu der ersten Ausführungsform, die
in 1 dargestellt ist, zeigt 2 schematisch eine
zweite Ausführungsform.
Teile und Elemente der zweiten Ausführungsform, die gleich denen
der in 1 dargestellten ersten Ausführungsform sind, sind in 2 mit
den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet. Um Wiederholungen zu
vermeiden, wird auf eine weitergehende Erläuterung dieser Teile und Elemente
an dieser Stelle verzichtet. Ferner wird bei der Beschreibung der
zweiten Ausführungsform auch
auf 3 Bezug genommen.
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Unter
Bezugnahme auf die 2 und 3 unterscheidet
sich die zweite Ausführungsform
von der ersten Ausführungsform
darin, dass eine Belüftungsleitung 20 den
Hauptlüftungskanal 13 mit
einer in dem Motorraum vorgesehenen E-Box 26 des Kraftfahrzeugs
verbindet. So ist die Belüftungsleitung 20 einerseits, ähnlich der
Ausführungsform
in 1, dem Lüfter 15 nachgeschaltet
mit dem Hauptlüftungskanal 13 und
andererseits mit einem Kühllufteinlass
der E-Box 26 verbunden. Ferner verbindet die Entlüftungsleitung 22 die
E-Box 26 mit
dem Hauptlüftungskanal 13.
Dabei ist die Entlüftungsleitung 22 einerseits
mit einem Kühlluftauslass
der E-Box 26 und andererseits, ähnlich der Ausführungsform
in 1, dem Lüfter 15 vorgeschaltet
mit dem Hauptlüftungskanal 13 verbunden.
Die Zufuhr von Kühlluft
aus dem Hauptlüftungskanal 13 wird über eine
Klappe 21 gesteuert bzw. geregelt, die in der Belüftungsleitung 20 bzw.
in dem Verbindungsbereich zwischen dem Hauptlüftungskanal 13 und
Belüftungsleitung 20 angeordnet
ist. So wird über
die Belüftungsleitung 20 Kühlluft aus
dem Hauptlüftungskanal 13 in
die E-Box 26 geleitet und aus der E-Box 26 über die Entlüftungsleitung 22 dem
Hauptlüftungskanal 13 zurückgeführt. Durch
die Verbindungspositionen zwischen Belüftungsleitung 20 und
Hauptlüftungskanal 13 bzw. Entlüftungsleitung 22 und
Hauptlüftungskanal 13 wird
ein Druckgefälle
erzeugt, so dass eine Durchströmung
der E-Box 26 mit Kühlluft
bewerkstelligt werden kann.
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Mit
anderen Worten ist die E-Box über
einen Belüftungs- 20 sowie
einen Entlüftungskanal 22 mit der
Klimaanlage verbunden. Die Luftklappe 21 am Eintritt des
Belüftungskanals 20 regelt
den zur Kühlung
der E-Box 26 benötigten
Massenstrom. Der Entlüftungskanal
mündet
in den Ansaugtrakt der Klimaanlage – in Strömungsrichtung – hinter
der Umluftklappe. Damit wird der Massenstrom, ähnlich der Ausführungsform
in 1, der der Klimaanlage zur Kühlung der E-Box 26 bzw.
in 1 des Gehäuses 24 entnommen
wird, vollständig
zurückgeführt und das
System Klimaanlage-Innenraum
bleibt geschlossen, wenn die Umluftklappe 12 geschlossen
ist. Um die Kühlung
der E-Box 26 zu gewährleisten,
muss der Lüfter 15 der
Klimaanlage stets aktiviert sein. Durch eine geringfügige Steigerung
der Lüfterleistung,
sowie eine geeignete Ansteuerung der Luftklappen 18 der
Innenraumbelüftung
kann die Modifikation des bestehenden Systems – Klimaanlage – vollständig oder
zumindest nahezu vollständig
kompensiert werden.
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Wird
beispielsweise ein Fahrzeug von zunächst 100 km/h bis zum Stillstand
abgebremst und der Fahrer möchte
nur eine Fahrtwindkühlung,
d.h. alle Belüftungsklappen
sind geöffnet
und der Lüfter ausgeschaltet,
so ist für
die Kühlung
der E-Box 26 der
Lüfter 15 in
Betrieb. Die Belüftungsklappen 18 sind
in diesem Fall jedoch über
die Stellmotoren nicht vollständig
geöffnet.
Die Lüfterströmung und
der Fahrtwind addieren sich bei dieser Klappenstellung zu der gewünschten
Belüftungsströmung des
Fahrers. Während
der Abbremsphase schließen
sich die Belüftungsklappen 18 über die
Stellmotoren und die Lüfterleistung
wird reduziert. Der Fahrer wählt
bei diesem Konzept also nicht wie bisher Klappenöffnung und Lüfterleistung,
sondern eine Belüftungskonfiguration,
die über
eine entsprechende Ansteuerung der Lüfterleistung, sowie der Klappenstellung erfüllt wird.
Dadurch bleibt das subjektive Empfinden der Fahrzeuginsassen von
dem Eingriff in die bestehende Klimaanlage unberührt.
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Bei
der Regelung des in 2 dargestellten kombinierten
Kühl-/Klimasystems überwacht
die Elektronik die Temperatur in der E-Box 26. Dabei werden
beispielsweise zwei Temperatursensoren ausgewertet, welche in der
E-Box 26 platziert sind. Es ist jedoch auch der Einsatz
von einem oder mehreren Sensoren denkbar. Für die Regelung sind beispielsweise
zwei Temperaturschwellen definiert, nämlich beispielsweise TMIN = 55°C
und TMAX = 60°C. Überschreitet die Temperatur
in der E-Box die Schwelle TMAX, so wird
die Klappenregelung aktiv. Die Klappe 21 wird stufenweise
(schrittweise, beispielsweise ungefähr 6%) geöffnet, solange TMAX unterschritten
wird. Das Öffnen
erfolgt mit einer Zykluszeit von beispielsweise 30 Sekunden. Falls
die Klappe geöffnet
wird und das Klimagebläse,
d.h. der Lüfter 15,
ausgeschaltet ist (Gebläsestufe
0) übernimmt
die Elektronik des Kühlsystems
die Steuerung des Gebläses.
Es wird dabei z.B. in der Stufe 1 betrieben. Wählt der Fahrer eine Gebläsestufe
größer 0, wird die
Kontrolle des Lüfters 15 sofort
an das Klimasteuergerät
zurückgegeben.
Bei einer Fahrzeuggeschwindigkeit über 90 km/h wird zusätzlich eine
Ausblasklappe geöffnet.
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Unterschreitet
die Temperatur die Schwelle TMAX, so wird
die Klappenstellung nicht mehr verändert. Die Klappe 21 verbleibt
in der zuletzt eingestellten Position. Falls die Gebläsekontrolle übernommen wurde,
wird diese weiterhin mit Stufe 1 betrieben. Auch in diesem Temperaturbereich
erfolgt ein Öffnen der
Ausblasklappe, falls das Fahrzeug schneller als 90 km/h fährt.
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Bei
Unterschreiten der Temperaturschwelle TMIN wir
die Klappe wieder geschlossen. Die Gebläsekontrolle wird ggf. an das
Klimasteuergerät
zurückgegeben.
Mit anderen Worten wird bei ausgeschaltetem Gebläse (Gebläsestellung 0) der Lüfter 15 auf
Grundlage des Kühlungserfordernisses
der E-Box angesteuert. Wünscht
der Fahrgast bzw. der Fahrer des Fahrzeugs eine Klimatisierung und
betätigt
die Gebläsekontrolle,
so wird die Steuerung von dem Klimasystem übernommen. Das heißt, die
Steuerung des Lüfters 15 wird
auf Grundlage der Klimabedingungen in der Fahrgastzelle bestimmt
und angesteuert.
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Ferner
wird durch die Ausgestaltung der zweiten Ausführungsform der E-Box-Lüfter überflüssig, so
dass einerseits eine Kosteneinsparung erzielt wird und andererseits
auch die bereits oben beschriebenen Problematiken, die mit dem Lüfter verbunden
sind, behoben werden können.
Darüber
hinaus wird durch das Weglassen des Lüfters weiterer Bauraum eingespart
und das Kühlpotential
im Vergleich zum Stand der Technik verbessert. Darüber hinaus
lässt sich
die Kühlleistung
der jeweiligen Steuergerätekonfiguration
bzw. der Wärmeentwicklung
in der E-Box anpassen.