DE102005044005A1

DE102005044005A1 - Vorrichtung zur Belüftung eines Innenraums und Verfahren zu deren Steuerung

Info

Publication number: DE102005044005A1
Application number: DE200510044005
Authority: DE
Inventors: Peter Biber; Stephan Heinrich; Andreas Ott
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Continental Automotive GmbH
Priority date: 2005-09-14
Filing date: 2005-09-14
Publication date: 2007-03-15
Also published as: WO2007031525A1

Abstract

Eine Belüftungsvorrichtung (1) für den Innenraum (2) eines Fahrzeugs weist neben einer Klimaanlage (3) einen Umgebungssensor (10) auf, durch den die räumliche Struktur der Fahrzeugumgebung erfassbar ist. Dadurch lassen sich für die Luftqualität im Innenraum (2) kritische Fahrsituationen frühzeitig erkennen und entsprechende Gegenmaßnahmen einleiten.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Belüftung eines Innenraums eines Fahrzeugs mit einer Fördervorrichtung, die eingangsseitig sowohl mit einem Außenraum als auch mit dem Innenraum verbunden ist und die ausgangsseitig in Verbindung mit dem Innenraum steht, und mit einem Sensor, der an einer Steuereinrichtung der Fördervorrichtung angeschlossen ist.
Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zu Steuerung einer der Belüftung eines Innenraums eines Fahrzeugs dienenden Fördervorrichtung.

Eine derartige Vorrichtung und derartiges Verfahren sind aus der DE 102 54 496 A1 bekannt. Bei der bekannten Vorrichtung zur Belüftung eines Innenraums eines Fahrzeugs sind Sensoren vorgesehen, die die Konzentration von Geruchs- oder Schadstoffen erfassen. Wenn die Konzentration an Geruchs- oder Schadstoffen außerhalb des Fahrzeugs größer als im Innenraum ist, wird die Fördervorrichtung mit Umluft betrieben. Anderenfalls wird Zuluft von außen zugeführt.

Durch eine derartige Vorrichtung wird sichergestellt, dass die Luftqualität im Innenraum des Fahrzeugs bestmöglich geregelt wird.

Ein Nachteil der bekannten Vorrichtung und des bekannten Verfahrens ist, dass die Sensoren in der Regel nur langsam auf eine ansteigende Konzentration an Schadstoffen oder Geruchstoffen reagieren. Denn in der Regel sind die Sensoren im Bereich der Fördervorrichtung, häufig auch im Innenraum des Fahrzeugs verbaut. Aufgrund der verzögerten Reaktion der Sensoren wird die Fördervorrichtung erst dann auf Umluftbetrieb umgeschaltet, wenn bereits belastete Luft in den Innenraum des Fahrzeugs gelangt ist. Auch die Lebensdauer der zu Überwachung der Luftgüte verwendeten Sensoren ist problematisch. Beispielsweise können sich Verunreinigungen und spezielle Gase, die zum Beispiel Silikon enthalten, auf der empfindlichen Schicht des Sensors ablagern und Reaktion der empfindlichen Schicht mit den Geruchs- oder Schadstoffen verhindern. Mit derart vergifteten und somit blinden Sensoren können die gewünschten Geruchs- und Schadstoffe nur eingeschränkt detektiert werden. Ein weiterer Nachteil der verwendeten Sensoren ist, dass die Sensoren über die Zeit stark driften sowie dass ihre Kennwerte stark streuen.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt die Erfindung daher der Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren zu schaffen, mit denen sich die Luftqualität im Innenraum eines Fahrzeugs weiter verbessern lässt.

Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung und Verfahren mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. In davon abhängigen Ansprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen angegeben.

Die Vorrichtung und das Verfahren zeichnen sich dadurch aus, dass der verwendete Sensor ein Umgebungssensor ist, der die räumliche Struktur der Fahrzeugumgebung erfasst. Mit einem derartigen Sensor lässt sich die jeweilige Fahrsituation erfassen. Insbesondere kann erfasst werden, ob sich das Fahrzeug in einer Fahrsituation mit hoher Schadstoffbelastung befindet. Eine derartige Fahrsituation mit hoher Schadstoffbelastung kann zum Beispiel die Fahrt in einen Tunnel oder das Überholen oder das Folgen eines Lastkraftwagens unter Last sein. Da die Fahrsituation vorausschauend erfasst werden kann, kann die Fördervorrichtung frühzeitig so eingestellt werden, dass die Qualität der Luft im Innenraum des Fahrzeugs möglichst hoch bleibt.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird zusätzlich zum Umgebungssensor ein weiterer Luftgütesensor verwendet, mit dem sich die Fahrsituation verifizieren lässt. In diesem Fall wird die Fördervorrichtung entsprechend einer speziellen Fahrsituation eingestellt, wenn sowohl der Umgebungssensor als auch der Luftgütesensor eine spezielle Fahrsituation anzeigen.

Für den Umgebungssensor kommen verschiedene Ausführungsformen in Frage. Bei einer Ausführungsform ist der Umgebungssensor ein Bilderfassungssystem, das vorzugsweise den Raum vor dem Fahrzeug erfasst und die aufgenommenen Bilder einer Bildverarbeitung unterzieht, durch die Fahrsituationen, wie die Fahrt durch einen Tunnel oder die Nähe zu einem Lastkraftwagen erfasst werden kann.

Der Umgebungssensor kann in verschiedenen Wellenlängenbereichen arbeiten. Beispielsweise kann der Umgebungssensor nach dem Prinzip eines Radargeräts arbeiten oder auch ein Lichtlaufzeitssenor sein, der von der Umgebung mit Hilfe von Lichtlaufzeitmessungen ein Entfernungsbild erstellt.

Durch derartige Geräte kann eine Einhüllende der Fahrbahn festgestellt werden. Dadurch lassen sich Tunneldurchfahrten detektieren. Ferner ist es möglich, die Nähe zu Lastkraftwagen zu detektieren, da diese große Volumina darstellen, die in einem Entfernungsbild gut detektierbar sind.

Der Umgebungssensor kann aber auch ein Helligkeitssensor sein, der die Helligkeit der Umgebung erfasst. In Kombination mit einem Zeitgeber lassen sich damit zumindest Tunneldurchfahrten von Fahrten während der Nacht oder zu Zeiten der Dämmerung unterscheiden.

Schließlich kann der Umgebungssensor auch ein akustischer Sensor sein, mit dem sich Umgebungsgeräusche erfassen und bestimmte Fahrsituation zuordnen lassen. Beispielsweise kann das Motorgeräusch eines Lastkraftwagens durch seine niederfrequenten Frequenzkomponenten erkannt werden und aus der Amplitude auf die Nähe geschlossen werden.

Weitere Eigenschaften und Vorteile der Erfindung gehen aus der nachfolgenden Beschreibung hervor, in der Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung im Einzelnen erläutert werden. Es zeigen:
1 eine Belüftungsvorrichtung zur Belüftung eines Innenraums eines Fahrzeug;
2 Diagramme mit dem zeitlichen Verlauf der Messsignale eines Umgebungssensors und eines Luftqualitätssensors.
1 zeigt eine Belüftungsvorrichtung 1, die zur Belüftung eines Innenraums 2 eines Fahrzeugs dient. Die Belüftungsvorrichtung 1 umfasst im einfachsten Fall eine Klimaanlage 3, bei der es sich auch um eine vollständige Klimaanlage 3 handeln kann. Die Klimaanlage 3 ist ausgangsseitig über eine Einblasleitung 4 mit dem Innenraum 2 verbunden. Eingangsseitig ist die Klimaanlage 3 über eine Ansaugleitung 5 mit einer Umluftklappe 6 verbunden. Die Umluftklappe 6 stellt wahlweise eine Verbindung zwischen der Ansaugleitung 5 und einer Zuluftleitung 7 und einer Umluftleitung 8 her. Die Zulufleitung 7 ist mit einem Außenraum und die Umluftleitung 8 mit dem Innenraum 2 verbunden.
Die Klimaanlage 3 ist von einer Steuereinrichtung 9 gesteuert, die mit Messsignalen aus einem Umgebungssensor 10 und einem im Bereich der Zuluftleitung 7 angeordneten Luftgütesensor 11 und einem im Bereich des Innenraums 2 angeordneten Luftgütesensor 12 mit Messsignalen beaufschlagt wird. Von den Luftgütesensoren 11 und 12 kann die Luft in der Zuluftleitung 7 und im Innenraum 2 auf Geruchstoffe und Schadstoffe überwacht werden. Der Umgebungssensor 10 dient dagegen dazu, die jeweilige Fahrsituation zu erfassen. In Fahrsituationen, in denen eine hohe Schadstoffbelastung zu erwarten ist, kann der Umgebungssensor 10 die Steuereinrichtung 9 dazu veranlassen, durch frühzeitige Gegenmaßnahmen den Innenraum 2 möglichst frei von Schadstoffen zu halten. Dies kann beispielsweise dadurch geschehen, dass die Umluftklappe 6 rechtzeitig so eingestellt wird, dass die Klimaanlage 3 Luft durch die Umluftleitung 6 ansaugt.
Fahrsituationen, in denen die Umluftklappe 6 auf Umluftbetrieb umgeschaltet werden sollte, sind beispielsweise die Fahrt durch einen Tunnel, das Folgen oder das Überholen eines Lastkraftwagens oder eines Motorrollers sowie von landwirtschaftlichen Fahrzeugen.
Je nach Fahrsituation kann dabei zusätzlich das Signal des Luftgütesensors 11 oder des Luftgütesensors 12 ausgewertet werden. Dadurch einen Vergleich der vom Umgebungssensor 10 abgegebenen Signale mit dem vom Luftgütesensor 11 erzeugten Messsignal können die Messsignale des Umgebungssensors 10 und des Luftgütesensors 11 verifiziert werden. In 2 sind beispielsweise in einem Diagramm jeweils ein Umgebungsmesssignal 13 und ein Luftgütemesssignal 14 dargestellt, die der Steuereinrichtung 9 eine schadstoffbelastete Fahrsituation anzeigen, wenn das Umgebungsmesssignal 13 und das Luftgütemesssignal 14 jeweils vorbestimmte Grenzwerte 15 oder 16 überschreitet. Je nach Voreinstellung kann dabei das Umgebungsmesssignal 13 oder das Luftgütemesssignal 14 allein oder das Umgebungsmesssignal 13 zusammen mit dem Luftgütemesssignal 14 bewirken, dass sich die Steuereinrichtung 9 auf eine schadstoffintensive Fahrsituation einstellt.
Für den Umgebungssensor 10 kommen verschiedene optische und akustische Sensoren in Frage.
Beispielsweise kann der Umgebungssensor 10 eine Kamerasystem sein, das Umgebungsbilder erzeugt, die von einer nachgeschal teten Bildverarbeitungseinheit analysiert werden. Wenn Bildverarbeitungseinheit beispielsweise eine Tunnelumgebung oder die Nähe eines Lastkraftwagens erkannt, wird eine entsprechende Umgebungsmesssignal 13 ausgegeben. Mit Hilfe des Umgebungsmesssignals können auch weitere Verkehrsteilnehmer erfasst und klassifiziert werden.
Ferner kann es sich bei dem Umgebungssensor bei einer besonders einfachen Ausführungsform um einen Helligkeitssensor handeln, der beispielsweise in Verbindung mit einem Zeitgeber Durchfahrten durch Tunnel anhand der dort reduzierten Helligkeit erkennt.
Schließlich kann daran gedacht werden, für den Umgebungssensor 10 einen akustischen Sensor zu verwenden, der die Umgebungsgeräusche erfasst und verarbeitet. Die Nähe zu einem Lastkraftwagen kann dann beispielsweise durch das Auftreten der für Dieselmotoren von Lastkraftwagen charakteristischen Frequenzkomponenten im Motorengeräusch erkannt werden.
Falls erforderlich können auch mehrere Umgebungssensoren 10 kombiniert werden.
Die hier beschriebene Belüftungsvorrichtung 1 bietet gegenüber herkömmlichen Belüftungsvorrichtungen, die lediglich über Luftgütesensoren verfügen, wesentliche Vorteile: Schadstoffintensive Fahrsituationen können vorausschauend erkannt werden. Dadurch kann die Umluftklappe 6 umgeschaltet werden, bevor die belastete Luft in den Innenraum 2 eindringen kann. Ferner kann die Belüftungsvorrichtung 1 zeitnah an die Fahrsituation angepasst werden, da der Umschaltvorgang nicht durch die langsamere Reaktion der Luftgütesensoren verzögert wird.
Da sich die Fahrtsituation eindeutig bestimmen lässt, treten keine Fehlentscheidungen auf. Denn ein Driften des Umgebungssensors 10 findet nicht statt. Auch die Folgen der bei den Luftgütesensoren 11 kritischen Querempfindlichkeit werden vermieden.
Falls die Belüftungsvorrichtung 1 ausschließlich mit einem Umgebungssensor 10 ausgeführt wird, kann auf den Luftgütesensor 11 verzichtet werden. Wenn der Luftgütesensor 11 dagegen vorhanden ist, kann die Detektion einer schadstoffbelasteten Umgebung durch Vergleich der Messsignale vom Umgebungssensor 10 und vom Luftgütesensor 11 verifiziert werden.
Schließlich ist es auch möglich, den Benutzer durch Variation von Betriebsparametern einstellen zu lassen, wann der Umgebungssensor 10 ein Umschalten auf Luftbetrieb auslöst.

1: Belüftungsvorrichtung
2: Innenraum
3: Klimaanlage
4: Einblasleitung
5: Ansaugleitung
6: Umluftklappe
7: Zuluftleitung
8: Umluftleitung
9: Steuereinrichtug
10: Umgebungssensor
11: Luftgütesensor
12: Luftgütesensor
13: Umgebungsmesssignal
14: Luftgütemesssignal
15: Grenzwert
16: Grenzwert

Claims

Vorrichtung zur Belüftung eines Innenraums (2) eines Fahrzeugs mit einer Fördervorrichtung (3), die eingangsseitig sowohl mit einem Außenraum als auch mit dem Innenraum (2) verbunden ist und die ausgangsseitig mit dem Innenraum (2) in Verbindung steht, und mit einem Sensor, der an eine Steuereinrichtung (9) der Fördervorrichtung (3) angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor ein Umgebungssensor (10) ist, mit dem die räumliche Struktur der Fahrzeugumgebung erfassbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (9) an einen zusätzlichen Luftgütesensor (11, 12) angeschlossen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (9) zum Erkennen kritischer Fahrsituationen die von dem Umgebungssensor (10) und dem Luftgütesensor (11) erzeugten Messsignale auswertet.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, dass der Umgebungssensor (10) ein bilderzeugendes Sensorelement mit nachgeschalteter Bildverarbeitung umfasst, die anhand der vom Sensorelement erzeugten Daten vorbestimmte Objekte erkennt und auf die Anwesenheit der vorbestimmten Objekte hinweisende Ausgangssignale erzeugt.
Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensorelement eine bilderzeugende Kamera ist.
Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensorelement ein Radargerät ist.
Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensorelement ein Lichtlaufzeitsensor ist, der ein Entfernungsbild von der Umgebung erzeugt.
Vorrichtung nach einen der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Umgebungssensor (10) ein Helligkeitssensor ist.
Vorrichtung nach einen der Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Umgebungssensor (10) ein akustischer Sensor ist.
Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass dem akustischen Sensor eine Signalverarbeitungseinheit nachgeschaltet ist, die beim Auftreten von für vorbestimmte Fahrsituationen charakteristischen Frequenzkomponenten ein auf die Fahrsituation hinweisendes Ausgangssignal erzeugt.
Verfahren zur Steuerung einer der Belüftung eines Innenraums (2) eines Fahrzeugs dienenden Fördervorrichtung (3), bei dem die Fördervorrichtung (3) von einer Steuereinrichtung (9) in Abhängigkeit von der Ausgabe eines Sensors zwischen Umluftbetrieb und Zuluftbetrieb umgeschaltet wird, dadurch gekennzeichnet, dass als Sensor ein Umgebungssensor (10) verwendet wird, von dem die räumliche Struktur der Fahrzeugumgebung erfasst wird.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuereinrichtung (9) zusätzlich das Signal eines Luftgütesensors (11, 12) zugeführt wird.