DE102005055756A1 - Device for air conditioning - Google Patents

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Abstract

Eine Vorrichtung zur Klimatisierung eines Fahrgastraumes (2) eines Kraftfahrzeugs umfasst einen Kühlkreislauf (8) mit einem Kältemittel (9), bei dem es sich insbesondere um CO¶2¶ handelt. Um sicherzustellen, dass Lecks des Kühlkreislaufs (8) bemerkt werden, ist das Kältemittel (9) mit einem Odormittel versetzt.A device for air conditioning a passenger compartment (2) of a motor vehicle comprises a cooling circuit (8) with a refrigerant (9), which is in particular CO¶2¶. In order to ensure that leaks in the cooling circuit (8) are noticed, the refrigerant (9) is mixed with an odorant.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Klimatisierung eines geschlossenen Aufenthaltsraums mit einem Kühlkreislauf, in dem sich ein im gasförmigen Zustand für Menschen schädliches Kältemittel befindet.The The invention relates to a device for air conditioning a closed Lounge with a cooling circuit, in which one is in gaseous Condition for People harmful Refrigerant is located.

Derartige Vorrichtungen sind allgemein bekannt und werden in Klimaanlagen zur Kühlung der dem Aufenthaltsraum zuzuführenden Luft verwendet. Klimaanlagen sind zur Kühlung von Räumen in Gebäuden und verschiedenen Verkehrsmitteln weit verbreitet. Insbesondere moderne Kraftfahrzeuge sind in der Regel mit Klimaanlagen ausgestattet. Im Kühlkreislauf wird das Kältemittel von einem Kompressor komprimiert und in einem Kondensor kondensiert, um anschließend in einem Verdampfer erneut verdampft zu werden. Der Verdampfer ist als Wärmetauscher zwischen dem Kältemittel und der dem Aufenthaltsraum zuzuführenden Luft ausgebildet und kühlt die Luft typischerweise auf Temperaturen im Bereich von 3 bis 5 Grad ab.such Devices are well known and used in air conditioners for cooling the to be added to the lounge Air used. Air conditioning systems are used to cool rooms in buildings and various modes of transport widespread. In particular, modern motor vehicles are in the Usually equipped with air conditioning. In the cooling circuit, the refrigerant is compressed by a compressor and condensed in a condenser to subsequently to be re-evaporated in an evaporator. The evaporator is as a heat exchanger between the refrigerant and the air to be supplied to the lounge trained and that cools Air typically at temperatures in the range of 3 to 5 degrees from.

Da in modernen Kraftfahrzeugen bisher eine leistungsfähige, beispielsweise eine Spannung im Bereich von 42 Volt liefernde Spannungsversorgung fehlt, ist ein elektrischer Betrieb des Kompressors nicht möglich. Der Kompressor wird daher mit Hilfe von Keilrippenriemen unmittelbar vom Antriebsmotor angetrieben.There in modern motor vehicles so far a powerful, for example a voltage in the range of 42 volts supplying power supply is missing, Electric operation of the compressor is not possible. Of the Compressor therefore becomes direct with the help of V-ribbed belts driven by the drive motor.

Im Gehäuse des Kompressors ist daher eine Wellendurchführung vorzusehen. Außerdem müssen schwingungsfähige Schläuche zwischen dem Kompressor und den übrigen Komponenten des Kühlkreislaufs angeordnet werden. Durch geringe Leckagen an der Wellendurchführung und an den schwingungsfähigen Schläuchen kann Kältemittel entweichen. Das Kältemittel muss daher im Rahmen der Inspektion mehrfach ergänzt werden. Während der Betriebsdauer eines Autos entweichen so mehrere Kilogramm Kältemittel in die Umwelt.in the casing the compressor is therefore to provide a shaft passage. In addition, vibratory hoses must be between the compressor and the rest Components of the cooling circuit to be ordered. Due to low leakage at the shaft passage and to the vibratory hoses can refrigerant escape. The refrigerant must therefore be added several times during the inspection. During the operating period A car releases several kilograms of refrigerant into the environment.

Das früher in Klimaanlagen verwendete Kältemittel R12 trägt zur Zerstörung der Ozonschicht bei, weshalb das Kältemittel R12 durch das ozonneutrale Kältemittel R134a ersetzt wurde. Leider ist das Kältemittel R134a ein so genanntes Treibhausgas, das die Wärmeabstrahlung der Erde in den Weltraum verringert. Zur Vermeidung des Treibhauseffekts wurde daher beschlossen, in Zukunft ausschließlich Kältemittel zu verwenden, die nur eine geringe oder keine Treibhauswirkung haben.The earlier refrigerants used in air conditioners Wears R12 to destruction the ozone layer, which is why the refrigerant R12 by the ozone-neutral refrigerant R134a was replaced. Unfortunately, the refrigerant R134a is a so-called Greenhouse gas, which is the heat radiation the earth is reduced to space. To avoid the greenhouse effect was therefore decided to use only refrigerants in the future have little or no greenhouse effect.

Kältemittel auf der Basis von Propan oder Butan besitzen eine geringe Treibhauswirkung und haben sich in Haushaltskühlschränken bewährt. Aufgrund der Brand- und Explosionsgefahr im Leckagefall können diese Kältemittel jedoch nicht in Kraftfahrzeugen verwendet werden.refrigerant based on propane or butane have a low greenhouse effect and have proven themselves in household refrigerators. by virtue of The risk of fire and explosion in the event of a leak can cause these refrigerants however not used in motor vehicles.

Somit ist CO2 das einzige zukünftig mögliche Kältemittel. Dabei ist es grundsätzlich möglich, dass CO2 in den Passagierraum des Kraftfahrzeugs gelangt. Beispielsweise kann CO2 durch ein Leck im Wärmetauscher in die für den Passagierraum vorgesehene Luft eintreten. Bei Konzentrationen von CO2 zwischen 1 und 4 Prozent wird der Fahrer das austretende CO2 nicht bemerken, aber dennoch stark ermüden oder sogar bewusstlos werden. Es besteht daher ein Bedarf nach einer Vorrichtung zur Klimatisierung eines geschlossenen Aufenthaltsraumes, die verhindert, dass die Konzentration an CO2 im Fahrgastraum über das zulässige Maß hinaus ansteigt.Thus, CO 2 is the only future possible refrigerant. It is basically possible that CO 2 enters the passenger compartment of the motor vehicle. For example, CO 2 may enter the air intended for the passenger compartment through a leak in the heat exchanger. At CO 2 concentrations between 1 and 4 percent, the driver will not notice the escaping CO 2 , but may become fatigued or even unconscious. There is therefore a need for a device for air conditioning a closed common room, which prevents the concentration of CO 2 in the passenger compartment from increasing beyond the permissible level.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu schaffen, mit der sich die Konzentration an CO2 im Fahrgastraum niedrig halten lässt.Based on this prior art, the object of the invention is therefore to provide a device with which the concentration of CO 2 in the passenger compartment can be kept low.

Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs gelöst. In davon abhängigen Ansprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen angegeben.These The object is achieved by a device having the features of the independent claim. In it dependent claims indicated advantageous embodiments and developments.

Bei der Vorrichtung zur Klimatisierung ist das Kältemittel mit einem im Vergleich zum Kältemittel leicht erfassbaren und im Temperaturbereich des Aufenthaltsraums gasförmigen Markierstoffs versetzt. Mit Hilfe des Markierstoffs kann das Kältemittel entweder sensorisch von einem sich im Aufenthaltsraum befindenden Menschen wahrgenommen oder zumindest mit Hilfe von auf den Markierstoff empfindlichen Gassensoren wahrgenommen werden. Dies ist selbst dann der Fall, wenn das gasförmige Kältemittel selbst farb- und geruchlos ist.at the device for air conditioning is the refrigerant with a comparison to the refrigerant easily detectable and in the temperature range of the lounge gaseous marker added. With the help of the marker, the refrigerant can be either sensory perceived by a person in the lounge or at least with the help of sensitive to the marker Gas sensors are perceived. This is even the case if the gaseous refrigerant itself is colorless and odorless.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird als Markierstoff ein zur Geruchsmarkierung von Erdgas oder Inertgas verwendetes Odormittel verwendet. In der Regel können selbst geringste Konzentrationen dieser Odormittels über den Geruchssinn wahrgenommen werden.at a preferred embodiment is used as a marker for odor marking of natural gas or Inert gas used odorant used. In general, you can self lowest concentrations of this odorant are perceived via the sense of smell become.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann eine im Temperaturbereich des Aufenthaltsraums nebelbildende Substanz verwendet werden. Damit werden auch Personen ohne Geruchssinn auf die Anwesenheit eines schädlichen Gases hingewiesen.at a further preferred embodiment can a fog-forming in the temperature range of the lounge Substance can be used. This also makes people without sense of smell to the presence of a harmful gas pointed.

Schließlich kann für den Markierstoff auch ein im Temperaturbereich des Aufenthaltsraums gasförmiger Stoff verwendet werden, der im Vergleich zu CO2 kostengünstiger mit Hilfe von Gassensoren nachgewiesen werden kann. Dies bietet den Vorteil, dass weder eine Sichtbehinderung durch vom Markierstoff gebildeten Nebel eintritt noch die Wahrnehmung des Markierstoffs vom Geruchssinn einer sich im Aufenthaltsraum befindenden Person abhängt.Finally, it is also possible to use a gaseous substance which can be detected more cost-effectively in comparison with CO 2 with the aid of gas sensors for the marking substance in the temperature range of the common room. This offers the advantage that there is no obstruction due to the mist formed by the marking material, nor is it true tion of the marker depends on the sense of smell of a person in the lounge.

Um zu verhindern, dass eine sich im Aufenthaltsraum befindende Person in Panik gerät, kann eine Steuerung vorgesehen sein, die in Abhängigkeit von einem durch den Gassensor gelieferten Messsignals Maßnahmen zur Belüftung der Aufenthaltsraums einleitet.Around to prevent a person in the lounge in a panic, a controller may be provided which, depending on a through the Gas sensor supplied measurement signal measures to ventilate the Lounge.

Diese Maßnahmen können ein passives Belüften, beispielsweise durch das motorbetriebene Öffnen von Fenstern, oder aktiven Lüftungsmaßnahmen umfassen, wie zum Beispiel das Absaugen der im Aufenthaltsraum befindlichen Gase unter gleichzeitiger Zufuhr von Frischluft.These activities can a passive ventilation, for example, by motorized opening of windows, or active Include ventilation measures, such as vacuuming the living room located Gases with simultaneous supply of fresh air.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung gehen aus der nachfolgenden Beschreibung hervor, in der Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung im Einzelnen erläutert werden. Es zeigen:Further Advantages and details of the invention will become apparent from the following Description forth, in the embodiments the invention with reference to the attached Detailed explanation of the drawing become. Show it:

1 den Aufbau einer Klimaanlage für ein Fahrzeug; und 1 the construction of an air conditioner for a vehicle; and

2 den Aufbau einer weiteren Klimaanlage für ein Fahrzeug. 2 the construction of another air conditioning system for a vehicle.

1 zeigt eine Klimaanlage 1, die der Klimatisierung eines Fahrgastraumes 2 eines Kraftfahrzeugs dient. Das Kraftfahrzeug ist von einem Antriebsmotor 3 angetrieben, der über eine Abtriebswelle 4 und einen Keilrippenriemen 5 eine Antriebswelle 6 eines Kompressors 7 antreibt. Der Kompressor 7 komprimiert ein in einem Kühlkreislauf 8 umlaufendes Kältemittel 9. Das vom Kompressor 7 komprimierte Kältemittel 9 wird einem Kondensor 10 zugeführt und dort verflüssigt. Das verflüssigte Kältemittel 9 gelangt anschließend zu einem Verdampfer 11, wo das Kältemittel 9 unter Aufnahme von Wärme verdampft. Anschließend wird das gasförmige Kältemittel erneut dem Kompressor 7 zugeführt. 1 shows an air conditioner 1 , that of the air conditioning of a passenger compartment 2 a motor vehicle is used. The motor vehicle is powered by a drive motor 3 driven by an output shaft 4 and a V-ribbed belt 5 a drive shaft 6 a compressor 7 drives. The compressor 7 compresses one in a cooling circuit 8th circulating refrigerant 9 , That from the compressor 7 compressed refrigerant 9 becomes a condenser 10 fed and liquefied there. The liquefied refrigerant 9 then passes to an evaporator 11 where the refrigerant 9 evaporated by absorbing heat. Subsequently, the gaseous refrigerant is again the compressor 7 fed.

Der Verdampfer 11 ist als Wärmetauscher ausgebildet und zusätzlich an ein Lüftungssystem 12 angeschlossen, durch das Luft mit Hilfe eines Gebläses 13 dem Fahrgastraum 2 zugeführt wird. Das Lüftungssystem 12 umfasst ferner Lüftungsklappen 14, über die wahlweise Frischluft oder Raumluft dem Lüftungssystem 12 zugeführt werden kann.The evaporator 11 is designed as a heat exchanger and in addition to a ventilation system 12 connected, through the air with the help of a blower 13 the passenger compartment 2 is supplied. The ventilation system 12 also includes ventilation flaps 14 , via the optional fresh air or room air to the ventilation system 12 can be supplied.

Bei dem Kältemittel 9 handelt es sich um CO2, das zu einer Bewusstseinstrübung oder zur Ohnmacht des Fahrers führen kann, wenn es in Konzentrationen oberhalb von 1 Prozent vorliegt. Deshalb ist das Kältemittel 9 mit einem Markierstoff versehen, der in etwa den gleichen Siedepunkt wie das Kältemittel 9 aufweist und der im Temperaturbereich des Fahrgastraumes 2 ebenfalls in gasförmiger Form vorliegt. Als Markierstoff für das Kältemittel 9 kommen beispielsweise Odormittel für Erdgase oder Inertgase in Frage. Für Erdgas verwendetes Odormittel ist beispielsweise Tetrahydrothiophen. Daneben können weitere leichtflüchtige organische Schwefelverbindungen verwendet werden. Auch Mercaptangemische oder Acrylatgemische können grundsätzlich verwendet werden. Daneben können auch nach Zitrone riechende Odormittel verwendet werden, die für Inertgas-Löschanlagen verwendet werden.For the refrigerant 9 is CO 2 , which can lead to a clouding of consciousness or the powerlessness of the driver if it is present in concentrations above 1 percent. That's why it's the refrigerant 9 provided with a marker, which is about the same boiling point as the refrigerant 9 and in the temperature range of the passenger compartment 2 also in gaseous form. As a marker for the refrigerant 9 For example, odorants are suitable for natural gases or inert gases. Odorant used for natural gas is, for example, tetrahydrothiophene. In addition, other volatile organic sulfur compounds can be used. Mercaptan mixtures or acrylate mixtures can also be used in principle. In addition, lemon-smelling odorants used for inert gas extinguishing systems can also be used.

Abgesehen von den über den Geruchssinn wahrnehmbaren Markierstoffen können auch Markierstoffe verwendet werden, die beim Kontakt mit Luft Nebel oder einen Farbeffekt erzeugen oder die zu tränenden oder brennenden Augen oder Nasenschleimhäuten führen, ohne die Sicht zu nehmen. In diesem Fall können auch Personen mit beeinträchtigtem Geruchssinn auf die Anwesenheit des schädlichen Kältemittels hingewiesen werden.apart from the over Markers that are perceptible to the sense of smell may also use markers which produce fog or a color effect when in contact with air or the one to be watered or burning eyes or nasal mucous membranes without taking the view. In this case, you can also persons with impaired Smell sense to be pointed out the presence of the harmful refrigerant.

In 2 ist eine weitere Klimaanlage 15 dargestellt, die mit zusätzlicher Intelligenz ausgestattet ist, damit bei einer Leckage des Kühlkreislaufs 8 geeignete Gegenmaßnahmen ergriffen werden. Zu diesem Zweck verfügt die Klimaanlage 15 über eine Steuerung 16, die mit Messsignalen eines Gassensors 17 beaufschlagt ist. Bei dem Gassensor 17 kann es sich um einen Gassensor für CO2 oder um einen Gassensor für einen Markierstoff handeln, der einfacher als Kohlendioxid nachweisbar ist. Vorzugsweise ist der Gassensor 17 im Leitungsstrang zwischen Verdampfer 11 und Fahrgastraum 2 angeordnet.In 2 is another air conditioning 15 shown, which is equipped with additional intelligence, so that in case of leakage of the cooling circuit 8th appropriate countermeasures are taken. For this purpose, the air conditioning system 15 via a controller 16 connected to measuring signals of a gas sensor 17 is charged. At the gas sensor 17 it can be a gas sensor for CO 2 or a gas sensor for a marker, which is easier to detect than carbon dioxide. Preferably, the gas sensor 17 in the wiring harness between evaporator 11 and passenger compartment 2 arranged.

Auf diese Weise kann die Anwesenheit von Kältemittel 9 in der dem Fahrgastraum 2 zugeführten Luft frühzeitig detektiert werden. Wenn der Gassensors 17 mittelbar oder unmittelbar die Anwesenheit von Kältemittel 9 in der dem Fahrgastraum 2 zugeführten Luft detektiert, kann die Steuerung 16 eine passive Belüftung des Fahrgastraumes 2 veranlassen, indem beispielsweise Fenster 18 geöffnet werden. Daneben kann die Steuerung 16 auch für eine aktive Belüftung mit Hilfe des Gebläses sorgen, indem beispielsweise mit Hilfe des Gebläses 13 Luft aus dem Fahrgastraum 2 angesaugt und durch eine im Belüftungsstrang zwischen dem Verdampfer 11 und dem Fahrgastraum 2 angeordnete Lüftungsklappe 19 nach außen abgeführt wird. Frischluft kann dann dem Fahrgastraum 2 über eine weitere Lüftungsklappe 20 zugeführt werden, die in Strömungsrichtung hinter der Lüftungsklappe 19 im Lüftungsstrang zwischen Verdampfer 11 und Fahrgastraum 2 angeordnet ist. Durch die Anordnung der Lüftungsklappe 19 wird verhindert, dass neues Kältemittel 9 in den Fahrgastraum 2 eindringen kann.In this way, the presence of refrigerant 9 in the passenger compartment 2 supplied air to be detected early. If the gas sensor 17 directly or indirectly the presence of refrigerant 9 in the passenger compartment 2 supplied air, the controller can 16 a passive ventilation of the passenger compartment 2 cause, for example, windows 18 be opened. In addition, the controller 16 also provide for active ventilation by means of the blower, for example by means of the blower 13 Air from the passenger compartment 2 sucked in and through a in the ventilation line between the evaporator 11 and the passenger compartment 2 arranged ventilation flap 19 is discharged to the outside. Fresh air can then enter the passenger compartment 2 via another ventilation flap 20 be fed, downstream in the flow direction of the ventilation flap 19 in the ventilation line between evaporator 11 and passenger compartment 2 is arranged. By the arrangement of the ventilation flap 19 will prevent new refrigerant 9 in the passenger compartment 2 can penetrate.

Auch bei der Klimaanlage 15 kann das Kältemittel 9 mit einem sensorisch wahrnehmbaren Markierstoff versehen sein, um zusätzliche Sicherheit zu bieten.Also with the air conditioning 15 can the refrigerant 9 be provided with a sensor-perceptible marker to additional security Offer.

Die in 2 dargestellte Klimaanlage 15 bietet eine im Vergleich zur in 1 dargestellten Klimaanlage 1 höhere Sicherheit. Demgegenüber ist die Klimaanlage 1 auch für Kleinwagen geeignet und bietet Kostenvorteile, da auf einen Gassensor 17 sowie die Steuerung 16 und die Antriebe für die Lüftungsklappen 14, 19 und 20 verzichtet werden kann.In the 2 illustrated air conditioning 15 offers one compared to in 1 illustrated air conditioning 1 higher security. In contrast, the air conditioning 1 also suitable for small cars and offers cost advantages, as on a gas sensor 17 as well as the controller 16 and the drives for the ventilation flaps 14 . 19 and 20 can be waived.

11
Klimaanlageair conditioning
22
Fahrgastraumpassenger compartment
33
Antriebsmotordrive motor
44
Abtriebswelleoutput shaft
55
KeilrippenriemenV-ribbed belts
66
Antriebswelledrive shaft
77
Kompressorcompressor
88th
KühlkreislaufCooling circuit
99
Kältemittelrefrigerant
1010
Kondensorcondenser
1111
VerdampferEvaporator
1212
Lüftungssystemventilation system
1313
Gebläsefan
1414
Lüftungsklappeventilation flap
1515
Klimaanlageair conditioning
1616
Steuerungcontrol
1717
Gassensorgas sensor
1818
Fensterwindow
1919
Lüftungsklappeventilation flap
2020
Lüftungsklappeventilation flap

Claims (9)

Vorrichtung zur Klimatisierung eines geschlossenen Aufenthaltsraums (2) mit einem Kühlkreislauf (8), in dem sich ein im gasförmigen Zustand für Menschen schädliches Kältemittel (9) befindet, dadurch gekennzeichnet, dass das Kältemittel (9) mit einem im Vergleich zum Kältemittel (9) leichter erfassbaren und im Temperaturbereich des Aufenthaltsraums (2) gasförmigen Markierstoff versetzt ist.Apparatus for conditioning a closed common room ( 2 ) with a cooling circuit ( 8th ), in which a gaseous state harmful to humans refrigerant ( 9 ), characterized in that the refrigerant ( 9 ) with one compared to the refrigerant ( 9 ) and within the temperature range of the common room ( 2 ) gaseous marker is added. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Markierstoff ein für Erdgas oder Inertgas verwendbares Odormittel ist.Device according to claim 1, characterized in that that the marker is a for Natural gas or inert gas usable odorant is. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Odormittel Tetrahydrothiophen umfasst.Device according to claim 2, characterized in that that the odorant comprises tetrahydrothiophene. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Markierstoff eine in Kontakt mit Luft nebelbildende Substanz ist.Device according to one of claims 1 to 3, characterized that the marker is a fog-forming substance in contact with air is. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Markierstoff von einem Gassensor (17) detektierbar ist.Device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the marker of a gas sensor ( 17 ) is detectable. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Messsignal des Gassensors (17) eine Steuerung (16) eines Lüftungssystems (12) beaufschlagt.Apparatus according to claim 5, characterized in that a measuring signal of the gas sensor ( 17 ) a controller ( 16 ) of a ventilation system ( 12 ). Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung (16) bei Vorliegen eines auf die Anwesenheit des Kältemittels (9) im Fahrgastraum (2) hindeutendes Messsignal die Öffnung eines Fensters (18) veranlasst.Device according to claim 6, characterized in that the controller ( 16 ) in the presence of a presence of the refrigerant ( 9 ) in the passenger compartment ( 2 ) signal indicates the opening of a window ( 18 ). Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung (16) ein mit dem Kühlkreislauf (8) zusammenwirkendes Lüftungssystem (12) steuert.Apparatus according to claim 6 or 7, characterized in that the controller ( 16 ) with the cooling circuit ( 8th ) cooperating ventilation system ( 12 ) controls. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung (16) bei Vorliegen eines auf die Anwesenheit von Kältemittel (9) im Fahrgastraum (2) hindeutendes Messsignal mit Hilfe des Lüftungssystems (12) das Absaugen der im Fahrgastraum (2) vorhandenen Luft und die Zufuhr von Frischluft veranlasst.Device according to claim 8, characterized in that the controller ( 16 ) in the presence of a refrigerant ( 9 ) in the passenger compartment ( 2 ) indicating measurement signal with the aid of the ventilation system ( 12 ) the suction in the passenger compartment ( 2 ) and the supply of fresh air causes.
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