DE102004060434A1

DE102004060434A1 - Mehrzonige Kraftfahrzeug-Klimaanlage

Info

Publication number: DE102004060434A1
Application number: DE102004060434A
Authority: DE
Inventors: Matthias Dr.-Ing. Schall
Original assignee: Behr GmbH and Co KG
Current assignee: Mahle Behr GmbH and Co KG
Priority date: 2003-12-22
Filing date: 2004-12-14
Publication date: 2005-07-28
Also published as: WO2005063517A1; EP1699650A1; US20070095517A1; JP2007515332A

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kraftfahrzeug- Klimaanlage (1) mit mehreren Zonen, wobei eine Luftströmungs-Ausgleichsvorrichtung (12) zwischen mindestens zwei der einzelnen Zonen vorgesehen ist, sowie ein Verfahren zur Regelung einer mehrzonigen Klimaanlage mit einer Luftströmungs-Ausgleichsvorrichtung.

Description

Die Erfindung betrifft eine mehrzonige Kraftfahrzeug-Klimaanlage gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und ein Verfahren zur Regelung einer mehrzonigen Kraftfahrzeug-Klimaanlage gemäß Anspruch 14.

Solche Klimaanlagen weisen mehrere Zonen auf. Diese Zonen werden durch eine Aufteilung des Klimageräts zur individuellen Lufttemperaturregelung innerhalb der jeweiligen Zone gebildet. Die in einer jeweiligen Zone der Klimaanlage temperierte Luft wird anschließend mittels Luftkanälen in den entsprechenden Raumbereich des Fahrzeuges geleitet um in den jeweiligen Raumbereichen eine individuelle Klimatisierung zu bewirken.

Bei herkömmlichen Kraftfahrzeug-Klimaanlagen, beispielsweise bei 3- und 4-zonigen Klimaanlagen, wie in den 3a und 3b dargestellt, können Betriebsfälle auftreten, bei denen ein Teil der Klimaanlage nicht durchströmt wird. Dies führt im Allgemeinen zu einer Reduzierung der möglichen Luftmenge und gegebenenfalls auch zu Einbußen bei der Leistung, das heißt bei der Heiz- oder Kälteleistung, da die möglichen Strömungsquerschnitte nicht vollständig ausgenutzt werden. Ferner kann es zu einer verschlechterten Akustik auf Grund der höheren luftseitigen Druckabfälle kommen. Dies kann beispielsweise bei der Scheibenentfrostung (Defrostbetrieb) der Fall sein, die in den 4a und 4b dargestellt ist. Hierbei sind üblicherweise alle Luftkanäle außer dem oder den beiden oder mehreren zur Entfrostung der Windschutzscheibe führenden Kanäle geschlossen. In diesem Fall reduziert sich neben der Luftmenge auch die Heizleistung, da der Heizkörper nur teilweise luftseitig durchströmt wird, wie in der 4b dargestellt.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte Klimaanlage zur Verfügung zu stellen.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine mehrzonige Kraftfahrzeug-Klimaanlage mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.

Erfindungsgemäß ist eine Kraftfahrzeug-Klimaanlage mit mehreren Klima-Zonen vorgesehen, die eine Luftströmungs-Ausgleichsvorrichtung aufweist, welche zwischen mindestens zwei der einzelnen Zonen vorgesehen ist. Hierbei kommen insbesondere drei- und vierzonige Klimaanlagen in Frage. Die Luftströmungs-Ausgleichsvorrichtung ermöglicht bei bestimmten Betriebszuständen, vorzugsweise im Defrostbetrieb, in denen bei herkömmlichen Klimaanlagen Teilbereiche nicht durchströmt werden, dass auch diese Teilbereiche soweit möglich und sinnvoll, durchströmt werden können, so dass sich der zur Verfügung stehende Strömungsquerschnitt vergrößert. Dies ermöglicht unter anderem eine verbesserte Leistung, insbesondere eine erhöhte Luftmenge, mehr Heiz- oder Kälteleistung. Auf Grund des verringerten luftseitigen Druckabfalls verringern sich auch möglicherweise auftretende Geräusche im entsprechenden Betriebszustand.

Bevorzugt wird die Luftströmungs-Ausgleichsvorrichtung durch mindestens ein Luftstromsteuerelement, beispielsweise einer Klappe, gebildet, das einen Bereich einer Trennwand zwischen zwei Zonen, vorzugsweise zwischen Mischräumen oder Luftkanälen für den Front- und dem Fondbereich, öffnen und verschließen kann. Die Klappen können beispielsweise einflügelig (Fahnenklappen), zweiflügelig (Schmetterlingsklappen), oder als Klappenanordnung mehrer einzelner Klappen ausgeführt sein.

Als weitere vorteilhafte Ausführungsformen erweisen sich Jalousienklappen oder Rollbandkassetten, wobei man unter Rollbandkassetten, Baugruppen versteht, bestehend aus einer Antriebs- und einer Umlenkwelle auf welchen ein endloses Band geführt wird, welches Durchtrittsöffnungen für Luft schließt, teilweise oder vollständig freigibt.

Alternativ kann auch ein Bypass zwischen den entsprechenden Zonen vorgesehen sein, wobei dieser vorzugsweise mittels Klappen regelbar ist. Andere Luftströmungs-Ausgleichsvorrichtungen sind möglich, wie beispielsweise verschiebbare und/oder elastisch verformbare Trennwände. Im Extremfall kann beispielsweise auch die gesamte Trennwand als Klappe dienen.

Die Luftströmungs-Ausgleichsvorrichtung sieht die Möglichkeit einer Veränderung der in einzelnen Betriebszuständen durchströmbaren Strömungsflächen vor, wobei bevorzugt eine dem Kraftfahrzeug-Fondbereich zugeordnete Strömungsfläche im Bedarfsfall mit Hilfe der Luftströmungs-Ausgleichsvorrichtung der im Normalbetrieb dem Kraftfahrzeug-Frontbereich zugeordneten Strömungsfläche zugeschlagen wird.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die Luftströmungs-Ausgleichsvorrichtung, so ausgeführt, dass die Zonentrennung zwischen drei oder vier der einzelnen Zonen aufgehoben wird. Vorteilhafterweise weist die Ausgleichsvorrichtung zumindest zwei Luftstromsteuerelemente oder/und Bypässe auf.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand zweier Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnung im Einzelnen erläutert. Es zeigen:
1a und 1b Schnitte in horizontaler Richtung (1a) und in Längsrichtung (1b) durch ein erstes Ausführungsbeispiel im Defrostbetrieb,
2a und 2b Schnitte in horizontaler Richtung (2a) und in Längsrichtung (2b) durch ein zweites Ausführungsbeispiel im Defrostbetrieb,
3a und 3b Schnitte in horizontaler Richtung (3a) und in Längsrichtung (3b) durch eine mehrzonige Kraftfahrzeug-Klimaanlage gemäß dem Stand der Technik zur Darstellung des prinzipiellen Aufbaus, und
4a und 4b Schnitte in horizontaler Richtung (4a) und in Längsrichtung (4b) durch die Klimaanlage von 3a und 3b beim Defrostbetrieb,
5a und 5b Schnitte in horizontaler Richtung (5a) und in Längsrichtung (5b) durch ein Ausführungsbeispiel blockierter Fondbelüftung,
6a und 6b Schnitte in horizontaler Richtung (5a) und in Längsrichtung (5b) durch ein Ausführungsbeispiel mit blockierter Fond- und Beifahrerbelüftung.
Bezug nehmend auf die 1a und 1b wird ein erstes Ausführungsbeispiel einer mehrzonigen Kraftfahrzeug-Klimaanlage 1 mit einem in einem Gehäuse 2 angeordneten Verdampfer 3, einem Heizkörper 4 und einem (optionalen) Zuheizer 5 erläutert. Die von einem Gebläse (nicht dargestellt) kommende Luft wird durch den Verdampfer 3 und – je nach Bedarf – ganz oder teilweise durch den Heizkörper 4 und optionalen Zuheizer 5 geleitet.
Wie aus 1a ersichtlich ist, ist die Klimaanlage 1 im Bereich des Mischraums symmetrisch ausgebildet, wobei in der Symmetrieebene eine Längs-Trennwand 6 ausgebildet ist, so dass eine Zonentrennung in die beiden Fahrzeughälften möglich ist. Ausgehend von den beiden Hälften ist jeweils ein Luftkanal 7 für die Innenraumbelüftung, das heißt die Mittel- und Seitendüsen, ein Luftkanal 8 für die Fußräume und ein Luftkanal 9 für das Entfrosten der Windschutzscheibe vorgesehen. Nicht dargestellt sind weitere optionale Luftkanäle, beispielsweise in Richtung zur B-Säule oder des Ablagefachs. Ferner ist quer zur Längs-Trennwand 6 eine zweite Trennwand 10 zur Trennung in Front- und Fondbereich vorgesehen, wie aus 1b ersichtlich ist. Vom in 1b rechts dargestellten Bereich des Mischraums zweigt ein Luftkanal 11 für die Fondbelüftung und ein Luftkanal 15 für den Fondfußraum ab.
Um den möglichen Strömungsquerschnitt im Defrostbetrieb, bei dem alle anderen Luftkanäle außer den beiden Luftkanälen 9, also auch die Luftkanäle 11 und 15 für den Fondbereich verschlossen sind, möglichst vollständig auszunutzen, ist in der Trennwand 10 als Luftströmungs-Ausgleichsvorrichtung 12 ein Luftstromsteuerelement 13, hier in Form einer Klappe, vorgesehen, das im Defrostbetrieb geöffnet wird. Dies ermöglicht, dass auch der Teil des Mischraums, der eigentlich für den Fondbereich vorgesehen ist, als Strömungsfläche zur Verfügung steht.
Gemäß dem in den 2a und 2b dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel ist ein im Gehäuse 2 ausgebildeter Bypass-Luftkanal 14 vom Fond-Mischraum zum Front-Mischraum vorgesehen, der als Luftströmungs-Ausgleichsvorrichtung 12 dient. Der Bypass-Luftkanal 14 ist mittels nicht dargestellter Klappen regelbar, wobei die Funktion desselben der der Klappe 13 des ersten Ausführungsbeispiels entspricht. Der Aufbau der Kraftfahrzeug-Klimaanlage entspricht ansonsten der des zuvor beschriebenen ersten Ausführungsbeispiels.
In einem weiteren in den 5a und 5b dargestellten Ausführungsbeispiel sind alle Luftkanäle 11 und 15 für den Fondbereich verschlossen. Im Unterschied zu dem in den 1a und 1b dargestellten Ausführungsbeispiel sind neben den Luftkanälen 9 für den Defrostbetrieb auch die Luftkanäle 7 zur Innenraumbelüftung und die Luftkanäle 8 für die Fußräume des Frontbereichs geöffnet. Es erfolgt somit nur eine Belüftung des Frontbereichs des Fahrzeuginnenraums. Um den gesamten Raum der Klimaanlage 1, beziehungsweise den Strömungsquerschnitt der Wärmetauscher 3, 4, und 5 auszunutzen und die durchtretende Luftmenge zu erhöhen, ist in der Trennwand 10 ein Luftstromsteuerelement 13 vorgesehen, das den Durchtritt der Luft vom Fond-Mischraum, dessen Austritte verschlossen sind, zum Front-Mischraum gestattet. Alternativ oder zusätzlich zum dem Luftstromsteuerelement 13 kann auch ein Bypass-Luftkanal 14 zwischen Fond- und Front-Mischraum vorgesehen sein. Im Prinzip ist so beispielsweise eine drei- oder vierzonige Klimaanlage in eine zweizonige Klimaanlage umschaltbar. Diese Umschaltung kann beispielsweise manuell von einem Fahrzeuginsassen des Frontraums vorgenommen werden oder auch automatisch mittels einer Sitzplatzbelegungerkennungsvorrichtung, beispielsweise in Form von einem oder mehreren Drucksensoren in den Insassensitzen, erfolgen.
In weiterer Folge können bei dem in den 5a und 5b dargestellten Ausführungsbeispiel neben den Luftkanälen in den Fondbereich 11 und 15 auch die Luftkanäle zur Belüftung beifahrerseitig 7 und 8 verschlossen werden, wie in den 6a und 6b dargestellt. Der gesamte Luftstrom der Klimaanlage kann dann über eine entsprechend geöffnete Ausgleichsvorrichtung 12, unter Aufhebung sämtlicher Zonentrennungen, fahrerseitung zur Verfügung gestellt werden. Aus der mehrzonigen Klimaanlage 1 entsteht so im Grenzfall eine einzonige Klimaanlage 1.

1: Kraftfahrzeug-Klimaanlage
2: Gehäuse
3: Verdampfer
4: Heizkörper
5: Zuheizer
6: Längs-Trennwand
7: Luftkanal (Mittel- und Seitendüsen)
8: Luftkanal (Fußraum-Front)
9: Luftkanal (Defrost)
10: Trennwand
11: Luftkanal (Fondbereich)
12: Luftströmungs-Ausgleichsvorrichtung
13: Luftstromsteuerelement
14: Bypass-Luftkanal
15: Luftkanal (Fußraum-Fond)

Claims

Kraftfahrzeug-Klimaanlage mit mehreren Zonen, dadurch gekennzeichnet, dass eine Luftströmungs-Ausgleichsvorrichtung (12) zwischen mindestens zwei der einzelnen Zonen vorgesehen ist.
Kraftfahrzeug-Klimaanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftströmungs-Ausgleichsvorrichtung (12) durch zumindest ein Luftstromsteuerelement (13) gebildet ist, das mindestens einen Bereich einer Trennwand (10) zwischen zwei Zonen öffnen und verschließen kann.
Kraftfahrzeug-Klimaanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Luftstromsteuerelement (13) in Form einer Klappe oder einer Anordnung mehrerer Klappen ausgeführt ist.
Kraftfahrzeug-Klimaanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Luftstromsteuerelement (13) aus einer oder mehreren Klappen vom Fahnentyp gebildet ist.
Kraftfahrzeug-Klimaanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Luftstromsteuerelement (13) aus einer oder mehreren Klappen vom Schmetterlingstyp gebildet ist.
Kraftfahrzeug-Klimaanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Luftstromsteuerelement (13) aus einer oder mehreren Jalousienklappen gebildet ist.
Kraftfahrzeug-Klimaanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Luftstromsteuerelement (13) aus einer oder mehreren Rollbandkassetten gebildet ist.
Kraftfahrzeug-Klimaanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftströmungs-Ausgleichsvorrichtung (12) durch mindestens einen Bypass (14) gebildet ist, der zwischen zwei Zonen vorgesehen ist.
Kraftfahrzeug-Klimaanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftströmungs-Ausgleichsvorrichtung (12) regelbar ist.
Kraftfahrzeug-Klimaanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftströmungs-Ausgleichsvorrichtung (12) eine Veränderbarkeit der in einzelnen Betriebszuständen durchströmbaren Strömungsflächen vorsieht, wobei eine dem Kraftfahrzeug-Fondbereich zugeordnete Strömungsfläche im Bedarfsfall mit Hilfe der Luftströmungs-Ausgleichsvorrichtung (12) der im Normalbetrieb dem Kraftfahrzeug-Frontbereich zugeordneten Strömungsfläche zugeschlagen wird.
Kraftfahrzeug-Klimaanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftströmungs-Ausgleichsvorrichtung (12) zwischen Mischräumen oder Luftkanälen für den Front- und dem Fondbereich angeordnet ist.
Kraftfahrzeug-Klimaanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Luftströmungs-Ausgleich mittels der Luftströmungs-Ausgleichsvorrichtung (12) im Defrostbetrieb vorgesehen ist.
Kraftfahrzeug-Klimaanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Klimaanlage zumindest eines der folgenden Bauteile umfasst: Wärmetauscher, Heizkörper, Verdamp fer, Filter, Temperaturmischklappe, Mischkammer, einen oder mehrere Strömungskanäle und eine oder mehrere Steuerklappen zur Verteilung der Luft auf die Austrittskanäle.
Verfahren zur Regelung einer mehrzonigen Kraftfahrzeug-Klimaanlage, dadurch gekennzeichnet, dass in mindestens einem Betriebszustand ein Luftströmungs-Ausgleich zwischen mindestens zwei Zonen erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Luftströmungs-Ausgleich im Defrostbetrieb erfolgt.