DE102009060903A1 - Verfahren zum Klimatisieren eines Innenraums eines Fahrzeugs mit einer Zusatzheizung - Google Patents
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Abstract
Bei dem Verfahren zum Klimatisieren eines Innenraums eines Fahrzeugs mit Zusatzheizung mittels einer luftansaugenden Klimatisierungsvorrichtung mit einer Umlufteinrichtung, einem Umluftpfad sowie einechalten einer eine Aktivierung der Zusatzheiung bewirkenden Funktion FZ, vorzugweise mittels eines Schalters SZHW in einen Zustand ZHon b. Automatisches Schalten der Umlufteinrichtung in einen Zustand UMLon, in dem mindestens 60% der von der Klimatisierungsvorrichtung angesaugten Luftmasse über den Umluftpfad angesaugt werden in Abhängigkeit von einem Signal eines Feuchtigkeitsensors und/oder eines Lufgütesensors.
Description
- Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Klimatisieren eines Innenraums eines Fahrzeugs, eine Fahrzeugklimatisierungsvorrichtung sowie ein Fahrzeug mit einer Klimatisierungsvorrichtung, jeweils nach den Oberbegriffen der unabhängigen Patentansprüche.
- Fahrzeuge mit einem Zusatzheizgerät sind beispielsweise aus der
DE 103 60 527 A1 bekannt, in der vorgeschlagen wird, dass das Zusatzheizgerät in Strömungsrichtung der in den Innenraum des Fahrzeugs zu fördernden Zu- und Umluft vor dem Fahrzeuggebläse eine Klimabox angeordnet ist. Das Zusatzheizgerät weist dabei einen Wärmeübertrager auf, der von Heizluft durchströmt werden kann sowie ein Heißluftgebläse zum Fördern der durch den Wärmeübertrager zu fördernden Heizluft. - Bei derartigen Fahrzeugen wird das Zusatzheizgerät insbesondere als Standheizungsgerät eingesetzt, mittels der das Fahrzeug bei nichtaktiviertem Verbrennungsmotor geheizt werden kann. Mit dem Zusatzheizgerät kann, falls an der Saugseite des Heißluftgebläses des Zusatzgerätes ein Umluftzuführkanal zum Zuführen von Umluft aus dem Innenraum des Fahrzeugs zum Zusatzheizgerät vorgesehen ist, eine Umluft-Zuheizfunktion erreicht werden. Ferner kann auch unmittelbar Frischluft aus der Umgebung des Fahrzeugs zugeführt werden. Zur Steuerung eines Frischluftanteils und eines Umluftanteils ist ferner aus der
DE 10 2004 051 912 A1 bekannt, mittels eines CO2-Sensors einen CO2-Anteilswert der Innenraumluft zu ermitteln und den Frischluftanteil zu reduzieren, wenn der CO2-Anteilswert einen vorbestimmten CO2-Schwellenwert unterschreitet. Aus derDE 197 09 053 A1 ist ferner eine Vorrichtung zur Steuerung der Belüftungseinrichtung eines Innenraums eines Fahrzeugs bekannt, wobei in Abhängigkeit von einer Schadstoffkonzentration der Außenluft eine Umschaltung zwischen Zuluft- und Umluftbetrieb der Belüftungseinrichtung durchführbar ist, und zusätzlich ein von einem Feuchtesensor geliefertes, mit der Feuchtigkeit der Außenluft korreliertes Feuchtesignal zur von der Feuchtigkeit der Außenluft abhängigen Umschaltung zwischen Zuluft- und Umluftbetrieb einsetzbar ist. - Die bekannten Verfahren und Vorrichtungen dienen dazu, eine Klimatisierungsvorrichtung derart zu betreiben, dass die Behaglichkeit im Innenraum des Fahrzeugs sowie die Luftgüte bei unterschiedlichen Außentemperaturen oder Wetterbedingungen bestimmten Kriterien genügen. Mittels der Klimatisierungsvorrichtung wird erreicht, dass ein tatsächlicher Istwert der Temperatur des Innenraums des Fahrzeugs mit einem Sollwert in Übereinstimmung gebracht wird. Ebenso wird eine Feuchte der Innenraumluft auf einen gewünschten Sollwert gebracht. Hierbei kann in Abhängigkeit von verschiedenen Parametern der Anteil der Luft in unterschiedlichem Maße aus Umluft bestehen.
- Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, Behaglichkeit und Luftqualität in einem Innenraum eines Fahrzeugs bei gleichzeitig effizientem Energieeinsatz zu ermöglichen.
- Die genannte Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Weiterbildungen der Erfindung sind den abhängigen Ansprüchen zu entnehmen. Die Erfindung erlaubt es, Parameter der Fahrzeugklimatisierung, wie Behaglichkeit und Luftqualität unter Berücksichtigung eines effizienten Energieeinsatzes einzustellen.
- Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Klimatisieren eines Innenraums eines Fahrzeugs mit Zusatzheizung mittels einer luftansaugenden Klimatisierungsvorrichtung mit einer Umlufteinrichtung, einem Umluftpfad sowie einem Außenluftpfad sind dabei folgende Schritte vorgesehen:
- a. Schalten einer Aktivierung der Zusatzheizung-bewirkenden Funktion der Klimatisierungsvorrichtung, vorzugsweise mittels eines Schalters in einem Zustand ZHon
- b. Automatisches Schalten der Umlufteinrichtung in einen Zustand UMLon, bei dem mindestens 60% der von der Klimatisierungsvorrichtung angesaugten Luftmasse über den Umluftpfad angesaugt werden in Abhängigkeit von einem Signal eines Feuchtigkeitsensors und/oder eines Lufgütesensors werden.
- Durch das automatische Schalten der Umlufteinrichtung in einen Zustand UMLon in Abhängigkeit von einem Signal eines Feuchtigkeitssensors oder eines Luftgütesensors bei Aktivierung der Zusatzheizung wird ein schnelleres Aufheizen des Innenraums bei gleichzeitiger Reduzierung der eingesetzten Energie erreicht.
- Die Aufgabe wird ferner mit einer Klimatisierungsvorrichtung eines Innenraums eines Fahrzeugs gelöst, welches ein Klimasteuergerät und eine Umlufteinrichtung aufweist sowie einen Umluftpfad und einen Außenluftpfad und sich dadurch auszeichnet, dass das Klimasteuergerät eingerichtet ist zur Ausführung des Verfahrens wie oben dargestellt. Die erfindungsgemäße Klimatisierungsvorrichtung weist die gleichen Vorteile auf wie das beschriebene Verfahren.
- Ferner wird die Aufgabe mit einem Fahrzeug mit einer Klimatisierungsvorrichtung wie oben beschrieben gelöst. Das Fahrzeug weist entsprechende Vorteile auf wie die Klimatisierungsvorrichtung.
- Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der in Bezug auf die Zeichnungen ein Ausführungsbeispiel im einzelnen beschrieben ist. Gleiche, ähnliche oder funktionsgleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen. Es zeigen:
-
1 eine schematische Teilansicht des Frontbereichs eines Fahrzeugs mit einer luftansaugenden Klimatisierungsvorrichtung, -
2 eine schematische Ansicht eines Funktionsprinzips einer Klimatisierungsvorrichtung. eines Innenraums eines Fahrzeugs, -
3 eine schematische Ansicht einer Schaltlogik zum Schalten einer Umlufteinrichtung. -
1 zeigt eine schematische Querschnittsdarstellung eines Frontbereichs eines Fahrzeugs1 mit einem Innenraum2 , einer Motorhaube9 , einer Windschutzscheibe5 und einem Klimasteuergerät14 . Durch einen Außenluftpfad10 kann Frischluft ins Wageninnere2 eingespeist werden. Eine Umlufteinrichtung11 mit Umluftklappe und Stellmotor kann einen Umluftpfad15 öffnen oder schließen. Es sind auch weitere Stellungen der Umluftklappe möglich, mit einer entsprechenden Aufteilung zwischen den über den Außenluftpfad10 bzw. den Luftpfad15 angesaugten Luftmassen. Zum Luftansaugen dient ein Fahrzeuggebläse12 , welches die angesaugte Luft über einen Heizungswärmetauscher4 und einen Warmluftausströmer für die Windschutzscheibe3 ins Wageninnere2 bläst. Der Heizungswärmetauscher4 ist mit einer Wärmequelle8 über einen Vorlauf7a und einen Rücklauf7b verbunden, wobei ein fluides Medium mittels einer Pumpe7 zum Wärmeenergietransport von der Wärmequelle8 zum Wärmetauscher4 dient. Ferner sind ein Feuchtigkeitssensor6 , der an der Windschutzscheibe5 angeordnet ist sowie ein Luftgütesensor13 vorgesehen, deren Signale als Eingangsgrößen des Klimasteuergeräts14 dienen, welches unter anderem die Umlufteinrichtung11 steuert. Es versteht sich, dass auch andere Konfigurationen von Außenluftpfad, Umluftpfad und Umlufteinrichtung von der Erfindung umfasst werden. -
2 zeigt für ein mittels des Bezugzeichens1 angedeutetes Fahrzeug eine schematische Ansicht eines Klimasteuergerätes14 für den nicht näher dargestellten Innenraum des Fahrzeugs1 . - Das Klimatisierungssteuergerät
3 weist als Eingang50 als Störgrößen eine Feuchtigkeit70 und eine Luftgüte (beispielsweise CO2-Gehalt der Innenraumluft)110 auf. Als Führungsgröße ist eine Temperaturdifferenz90 aus einer Soll-Innenraumtemperatur und einer Ist-Innenraumtemperatur des Innenraums des Fahrzeugs1 vorgesehen. Die Störgrößen Feuchtigkeit und Luftgüte können mittels geeigneter Sensorvorrichtungen des Fahrzeugs1 ermittelt und/oder geschätzt werden und sind auf die Temperaturdifferenz9 aufgeschaltet. Der Eingang5 wird an einen Regler130 weitergeleitet, der diesen in eine Regelungskennziffer, beispielsweise zwischen 0 und 255, umsetzt. Mittels der Regelungskennziffer des Reglers13 wird ein Ausgang150 gesteuert. Der Ausgang150 weist als Steilgrößen eine Gebläsespannung170 , eine Soll-Verdampfertemperatur190 eines Verdampfers der Klimatisierung3 sowie eine Stellung210 einer Klappe zur Steuerung einer Luftverteilung des Innenraums des Fahrzeugs1 , vorzugsweise der Umluftklappe, auf. Bei der Soll-Verdampfertemperatur190 kann es sich alternativ und/oder zusätzlich auch um eine Ausblastemperatur an dem Innenraum zugeordneten Ausblasöffnungen zum Einblasen von Luft in den Innenraum handeln. Zum Einstellen einer entsprechenden Ist-Verdampfertemperatur beziehungsweise der sich daraus ergebenden Ausblastemperatur kann ein entsprechender, nicht näher dargestellter Führungsregler zur Steuerung einer Wärmesenke, beziehungsweise des nicht näher dargestellten Kompressors und Verdampfers der Wärmesenke vorgesehen sein. - Ferner sind Schalter SAC, SFZ und SUML vorgesehen, mit denen die Klimatisierungsvorrichtung, die Zusatzheizung und die Umlufteinrichtung aktvierbar (ACon, FZon, UMLon) und deaktivierbar (ACoff, FZoff, UMLoff) sind.
- In
3 sind Varianten einer Schaltlogik zur Realisierung des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt, wobei mit dem Graph AC ein Schaltzustand der Klimatisierungsvorrichtung und mit dem Graph UML ein Schaltzustand der Umlufteinrichtung bezeichnet und 0 einem Zustand OFF und 1 einem Zustand ON entspricht. Ein Zustand ON der Klimatisierungsvorrichtung entspricht einer Aktivierung der Klimatisierungsvorrichtung, so dass die in2 beispielhaft dargestellte Reglerstruktur aktiviert wird, während ein Zustand OFF der Klimatisierungsvorrichtung entspricht – jeweils in Hinblick auf Funktionen des Klimasteuergerätes unabhängig von der eine schnelle Abkühlung des Innenraums bewirkenden Funktion. - Gemäß der 1. Variante wird zu einem Zeitpunkt T1 die eine schnelle Abkühlung des Innenraums bewirkende Funktion FZ der Klimatisierungsvorrichtung in einem Zustand FZon versetzt, automatisch die Umlufteinrichtung in einen Zustand UMLon sowie die Klimatisierungsvorrichtung aktivert, also in einen Zustand ACon versetzt. Zu einem späteren Zeitpunkt T2 wird die Funktion FZ in einen Zustand FZoff versetzt. Sobald die Funktion FZ in den Zustand FZoff versetzt wird, wird die Umlufteinrichtung in den Zustand UMLoff versetzt. Der Zustand der Umlufteinrichtung wird daher abhängig von dem Zustand der Funktion FZ geschaltet, wobei es sich versteht, dass die Folgeschaltung der Umlufteinrichtung nicht exakt zu den Zeitpunkten T1 bzw. T2 sondern auch mit einer geringen Verzögerung von einigen Sekunden, d. h. zu einem späteren Zeitpunkt erfolgen kann.
- In der 2. Variante der
3 ist im Unterschied zur ersten Variante die Klimatisierungsvorrichtung in einem Zustand ACon zu dem Zeitpunkt T1, zu dem die eine Aktivierung der Zusatzheizung bewirkende Funktion in den Zustand aktiviert wird, während ansonsten die Schaltlogik die gleiche wie bei der ersten Variante der3 ist. Für beide Varianten ist erkennbar, dass nach Abschalten Funktion FZ die Klimaanlage weiterhin in einem Zustand ACon ist. - ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
- Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
- Zitierte Patentliteratur
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- DE 10360527 A1 [0002]
- DE 102004051912 A1 [0003]
- DE 19709053 A1 [0003]
Claims (15)
- Verfahren zum Klimatisieren eines Innenraums eines Fahrzeugs mit Zusatzheizung mittels einer luftansaugenden Klimatisierungsvorrichtung mit einer Umlufteinrichtung, einem Umluftpfad sowie einem Außenluftpfad mit den Schritten: a. Schalten einer eine Aktivierung der Zusatzheiung bewirkenden Funktion FZ, vorzugweise mittels eines Schalters SZHW in einen Zustand ZHon b. Automatisches Schalten der Umlufteinrichtung in einen Zustand UMLon, in dem mindestens 60% der von der Klimatisierungsvorrichtung angesaugten Luftmasse über den Umluftpfad angesaugt werden in Abhängigkeit von einem Signal eines Feuchtigkeitsensors und/oder eines Lufgütesensors.
- Verfahren nach Anspruch 1 mit folgenden Schritten: – Schalten, vorzugsweise mittels des Schalters SZH, der Funktion FZ in einen Zustand ZHoff – Automatisches Schalten der Umlufteinrichtung in den Zustand UMLoff, wobei höchstens 20% der angesaugten Luft über den Umluftpfad angesaugt werden.
- Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, mit dem Schritt: – Schalten der Umlufteinrichtung mittels eines Schalters SUML in den Zustand UMLon oder UMLoff.
- Verfahren nach Anspruch 3 mit dem Schritt: – Schalten der Umlufteinrichtung mittels des Schalters SUML in den Zustand UMLon oder UMLoff, wobei zumindest einer der genannten Zustände unabhängig von einem Schalten des Schalters SZH angenommen wird
- Verfahren nach Anspruch 3 mit dem Schritt: – Schalten der Umlufteinrichtung mittels des Schalters SUML in den Zustand UMLoff, wobei dieser Zustand abhängig ist von einem Schalten des Schalters SZH.
- Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit dem Schritt: – Schalten der Klimaanlage mittels des Schalters SAC in einen Zustand ACon oder ACoff, wobei der jeweilige Zustand unabhängig von einem Schalten des Schalters SZH angenommen wird.
- Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Einspeisung von Frischluft zumindest für ein Zeitintervall nach Schritt 1b. erfolgt.
- Verfahren nach Anspruch 7, dadurch dass die Einspeisung von Frischluft diskontinuierlich, vorzugsweise periodisch, erfolgt.
- Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einspeisung von Frischluft kontinuierlich erfolgt.
- Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einspeisung einer Masse an Frischluft erfolgt, die ausreicht, um den CO2-Gehalt der Luft im Innenraum auf höchstens 0,5 Vol.%, vorzugsweise auf höchstens 0,3 Vol.% zu halten.
- Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Einspeisung von Frischluft in Abhängigkeit von einem Signal eines CO2-Sensors folgt.
- Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in Abhängigkeit von einem Signal eines Feuchtigkeitssensors ein automatisches Schalten der Umlufteinrichtung in den Zustand UMLoff erfolgt, vorzugsweise unabhängig davon ob die Zusatzheizung aktiviert oder deaktivert ist.
- Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Das Fahrzeug einen Verbrennungsmotor aufweist und die Zusatzheizung als Wasserheizung ausgebildet ist und folgende Schritte nach Schritt a. und vor Schritt b. erfolgen: a1. Ermitteln, ob der Verbrennungsmotor aktiviert oder deaktiviert ist a2. Falls der Verbrennungsmotor nicht aktiviert ist, Durchführen von Schritt b a3. Falls der Verbrennungsmotor nicht aktiviert ist, Warten.
- Klimatisierungsvorrichtung eines Innenraums eines Fahrzeugs mit einem Klimasteuergerät und einer Umlufteinrichtung, einem Umluftpfad sowie einem Außenluftpfad, dadurch gekennzeichnet, dass das Klimasteuergerät eingerichtet ist zur Ausführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
- Fahrzeug mit einer Klimatisierungsvorrichtung nach Anspruch 14.
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