-
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Klimatisierung eines Innenraums eines Fahrzeugs gemäß dem Oberbegriff der unabhängigen Patentansprüche.
-
Frischluft für die Klimatisierung des Innenraums eines Fahrzeugs (Automobil) wird häufig aus einem so genannten Wasserkasten im Frontbereich unterhalb der Frontscheibe des Fahrzeugs angesaugt. Ein derartiger Wasserkasten hat eine relativ große Fläche zum Motorraum und ist zur Gewährleistung relativ kühler Frischluftzufuhr zum Innenraum üblicherweise aufwändig gegen Wärmestrahlung aus dem Motorraum gedämmt. Dabei weist üblicherweise der Wasserkasten eine offene obere Fläche auf, die durch die Motorhaube geschlossen werden kann, und gegebenenfalls Sonnenstrahlung direkt ausgesetzt ist, so dass auch insofern die dem Fahrzeuginnenraum zuzufügende Frischluft einer Aufheizung ausgesetzt sein kann. So ist aus der
DE 4 313 783 C1 ein mit einem Lufteintritt und mit einem Luftaustritt versehener wannenförmiger Frischluftkanal bekannt, der unterseitig der Motorhaube angeordnet ist und dem Frischluft von der Oberseite der Motorhaube her zugeführt wird und dessen Boden zumindest in Teilbereichen den oberen Bereich eines zur Stirnwand hin eingezogenen Bereichs einer Zwischenwand bildet. Dabei ist ein stirnwandnaher, über die Breite eines Aggregatraums reichender Kanal, der als Luft und Wasser ableitende Rinne das von einer Windschutzscheibe abfließende oder direkt auftreffende Wasser aufnimmt, vorgesehen. Um zu verhindern, dass einströmende Frischluft durch Motorabwärme aufgeheizt wird, ist die dem Motorraum zugewandte Seite des Frischluftkanals mit einer vorgelagerten Dämmschicht versehen, die in diesem Bereich den Boden des Frischluftkanals bildet. Ferner ist aus der
EP 2 067 691 A2 eine Windlaufstruktur mit einer Windlaufbox bekannt, mit einer Partition zwischen den hinteren und Bodenwänden der Windlaufbox. Die Partition bildet zusammen mit den hinteren und den Bodenwänden einen Hohlraum, der sich im Fahrzeug in Querrichtung erstreckt. Mittels eines Lufteingangsbereichs kann Außenluft in den Windlauf eingebracht werden, um zu verhindern, dass Abwärme vom Motor die einem Fahrzeuginnenraum zuzuführende Frischluft aufheizt.
-
Während der oben erwähnte Stand der Technik auf Gewährleistung relativ kühler Frischluftzufuhr zum Innenraum abhebt, ist aus der
US 5,632,673 ein Ventilationssystem für ein Automobil bekannt mit einem Warmlufteinlass, der in Kommunikation mit einem Windlauf steht. Frischluft wird durch den Einlass in einen Wärmetauscher innerhalb des Motorraums geführt, wobei eine Abgasleitung des Motors die Frischluft aufheizen kann, die dem Innenraum zugeführt werden kann.
-
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Klimatisierung eines Innenraums eines Fahrzeugs zur Verfügung zu stellen, wobei auf konstruktiv einfache Weise einem Innenraum des Fahrzeugs sowohl warme als auch kühle Luft aus der Umgebung zugeführt werden kann.
-
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelöst.
-
Erfindungsgemäß ist eine gattungsgemäße Vorrichtung zur Klimatisierung eines Innenraums eines Fahrzeugs, welches einen in einem Frontbereich angeordneten Aggregatraum aufweist, mit einem Luft ansaugenden Klimagerät und einem Luftzuführsystem mit einem Umgebungsluftpfad mit einem Umgebungslufttrakt, an dessen oberem Ende zwischen Frontscheibe und Fronthaube eine Luftansaugöffnung und an dessen unteren Ende eine mit dem Klimagerät verbundene oder verbindbare Umgebungsluftzufuhröffnung angeordnet ist, in folgender Weise weitergebildet. Das Luftzuführsystem weist ferner auf:
einen Vorwärmluftpfad mit einem Vorwärmlufttrakt, an dessen oberem Ende zwischen Frontscheibe und Fronthaube eine Luftansaugöffnung und an dessen unteren Ende eine mit dem Klimagerät verbundene oder verbindbare Vorwärmluftöffnung angeordnet ist
eine frontseitige vordere Begrenzungswand zum Aggregatraum und
eine innenraumseitige hintere Begrenzungswand zum Innenraum sowie
eine in einem Bereich zwischen der vorderen und der hinteren Begrenzungswand angeordnete Trennungswand,
wobei die hintere Begrenzungswand mit der Trennungswand den Umgebungslufttrakt des Umgebungsluftpfades bildet, die vordere Begrenzungswand mit der Trennungswand den Vorwärmlufttrakt des Vorwärmluftpfades bildet und im Bereich von Umgebungsluftöffnung und Vorwärmluftöffnung eine Einstelleinrichtung vorgesehen ist, mittels der ein Wert eines Umgebungsluftmassenstroms sowie ein Wert eines Vorwärmluftmassenstroms, die jeweils dem Klimagerät über eine Ansaugöffnung zuzuführen sind, einstellbar sind.
-
Die Erfindung ermöglicht eine bedarfsgerechte Zuführung von gewärmter Luft über einen Vorwärmluftpfad und von Umgebungsluft über einen Umgebungsluftpfad zu einem Klimagerät, wobei ein Vorwärmlufttrakt des Vorwärmluftpfades zumindest bereichsweise zwischen dem Aggregatraum des Fahrzeugs und einem Umgebungslufttrakt des Umgebungsluftpfades angeordnet ist und damit den Umgebungslufttrakt thermisch gegenüber dem Aggregatraum abschirmen kann. Damit können aufwändige Dämmungsmaßnahmen, wie im Stand der Technik bekannt und eingesetzt, wegfallen und es kann zusätzlich gegebenenfalls im Aggregatraum erzeugte Wärme zur Aufwärmung von dem Vorwärmlufttrakt zugeführter Luft eingesetzt werden.
-
Eine Weiterbildung der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass die Einstelleinrichtung eine Klappeneinrichtung mit einer Klappe umfasst, mit welcher die Umgebungsluftöffnung in einen für den Umgebungsluftmassenstrom verschlossenen Zustand, einen offenen Zustand oder in einen dazwischen liegenden Öffnungszustand und/oder die Vorwärmluftöffnung in einen für den Vorwärmluftmassenstrom verschlossenen Zustand, einen offenen Zustand oder in einen dazwischen liegenden Öffnungszustand bringbar ist. Mittels der Klappeneinrichtung kann die Umgebungsluftöffnung in einen beliebigen Öffnungs- bzw. Schließzustand gebracht werden, sowie ferner die Vorwärmluftöffnung in einen beliebigen Öffnungs- bzw. Schließzustand gebracht werden und damit auf einfache Weise die Luftzufuhr zur Klimaanlage eingestellt werden.
-
Eine weitere Ausführungsform der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass ein den Umgebungsluftpfad und den Vorwärmluftpfad mit der Ansaugöffnung des Klimageräts verbindendes Anschlussstück vorgesehen ist, mit einer ersten Begrenzungswand zum Innenraum, die frontseitig im Bereich der Umgebungsluftöffnung an die innere Begrenzungswand anschließt, einer zweiten Begrenzungswand zum Aggregatraum, die frontseitig an die äußere Begrenzungswand anschließt und mit einer dritten Begrenzungswand, die zwischen der ersten und zweiten Begrenzungswand angeordnet ist, wobei frontseitig vor oder in der dritten Begrenzungswand eine Luftzutrittsöffnung für einen Vorwärmluftmassenstrom angeordnet ist und die erste und die dritte Begrenzungswand heckseitig an die Ansaugöffnung des Klimageräts anschließbar oder angeschlossen sind. Das den Umgebungsluftpfad und den Vorwärmluftpfad mit der Ansaugöffnung des Klimageräts verbindende Anschlussstück erlaubt einen Zutritt eines Vorwärmluftmassenstroms in einen an den Umgebungslufttrakt anschließenden Bereich und damit auf eine einfache Weise eine Durchmischung von Umgebungsluft und Vorwärmluft, bevor diese dem Klimagerät zugeführt werden.
-
Eine weitere Ausführungsform der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass eine Klappeneinrichtung mit einer Klappe vorgesehen ist, mittels der die Umgebungsluftöffnung und die Luftzutrittsöffnung alternierend in einen geschlossenen oder geöffneten Zustand gebracht werden können. Die Ausbildung der Klappeneinrichtung, so dass die Umgebungsluftöffnung und die Luftzutrittsöffnung alternierend in einen geschlossenen oder geöffneten Zustand gebracht werden können, erhöht die Effizienz der Zuführungsform Umgebungsluft und Vorwärmluft insbesondere in extremen Klimatisierungssituationen, in denen beispielsweise keine Umgebungsluft oder keine Vorwärmluft dem Klimagerät zugeführt werden soll.
-
Eine weitere Ausführungsform der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass der Vorwärmluftpfad eine weitere Ansaugöffnung zum Ansaugen von Luft aus dem Innenbereich umfasst, wobei vorzugsweise der Wert des durch die besagte Ansaugöffnung angesaugten Luftmassenstroms aus dem Innenbereich mittels einer Einstelleinrichtung einstellbar ist. Die weitere Ansaugöffnung zum Ansaugen von Luft aus dem Innenbereich des Fahrzeugs erlaubt es den Vorwärmluftpfad als Umluftpfad einzusetzen.
-
Eine weitere Ausführungsform der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass die untere Begrenzungswand zumindest bereichsweise aus einem nicht wärmegedämmten Material besteht. Die untere Begrenzungswand kann daher auf gegenüber dem Stand der Technik weniger aufwändige Weise hergestellt werden.
-
Eine weitere Ausführungsform der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass die Trennwand zumindest bereichsweise aus einem wärmegedämmten Material besteht. Die Trennwand kann damit eine zusätzliche Wärme dämmende Funktion übernehmen.
-
Eine weitere Ausführungsform der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass der Aggregatraum zumindest eine Komponente aufweist, die im Hochlastbetrieb eine mittlere Temperatur von > 100°C aufweist und dass die untere Begrenzungswand zumindest bereichsweise an die genannte Komponente mit einem Abstand von weniger als 5 cm herangeführt ist. Wird die untere Begrenzungswand genügend nahe an eine Komponente des Aggregatraums herangeführt, die eine relativ hohe Temperatur aufweist, kann damit die Erwärmung des Vorwärmluftmassenstroms verbessert werden.
-
Eine weitere Ausführungsform der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass die untere Begrenzungswand zumindest bereichsweise sickenartige Geometrie aufweist, mit der eine vergrößerten Wärmeübergangsfläche zwischen Aggregatraum und dem im Vorwärmlufttrakt geführten Luftmassenstrom realisierbar ist. Die zumindest bereichsweise sickenartige Geometrie verbessert die Übertragung von thermischer Energie auf den Aggregatraum in den Bereich des Vorwärmluftmassenstroms.
-
Eine weitere Ausführungsform der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass der Umgebungslufttrakt und/oder der Vorwärmlufttrakt als Wasserkasten mit einer Wasserauslasseinrichtung ausgebildet sind, womit zweckmäßigerweise im Bereich der Frontscheibe und der Fronthaube auftretendes Wasser von der Oberfläche des Fahrzeugs entfernt werden kann.
-
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Klimatisierung eines Innenraums eines Fahrzeugs zeichnet sich gegenüber einem gattungsgemäßen Verfahren dadurch aus, dass das Fahrzeug einen in einem Frontbereich angeordneten Aggregatraum aufweist, mit einem Luft ansaugenden Klimagerät und einem Luftzuführsystem mit einem Umgebungsluftpfad mit einem Umgebungslufttrakt, an dessen oberem Ende zwischen Frontscheibe und Fronthaube eine Luftansaugöffnung und an dessen unteren Ende eine mit dem Klimagerät verbundene oder verbindbare Umgebungsluftzufuhröffnung angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Luftzuführsystem ferner aufweist
einen Vorwärmluftpfad mit einem Vorwärmlufttrakt, an dessen oberem Ende zwischen Frontscheibe und Fronthaube eine Luftansaugöffnung und an dessen unteren Ende eine mit dem Klimagerät verbundene oder verbindbare Vorwärmluftöffnung angeordnet ist,
eine frontseitige vordere Begrenzungswand zum Aggregatraum und
eine innenraumseitige hintere Begrenzungswand zum Innenraum sowie
eine in einem Bereich zwischen der vorderen und der hinteren Begrenzungswand angeordnete Trennungswand,
wobei die hintere Begrenzungswand mit der Trennungswand Wandungen des Umgebungslufttrakts des Umgebungsluftpfades bilden, die vordere Begrenzungswand mit der Trennungswand Wandungen des Vorwärmlufttrakts des Vorwärmluftpfades bildet und im Bereich von Umgebungsluftöffnung und Vorwärmluftöffnung eine Einstelleinrichtung vorgesehen ist, mittels der ein Wert eines Umgebungsluftmassenstroms sowie ein Wert eines Vorwärmluftmassenstroms, die jeweils dem Klimagerät über eine Ansaugöffnung zugeführt werden, eingestellt wird.
-
Weitete Vorteile, Merkmale und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der in Bezug auf die einzige Zeichnung ein Ausführungsbeispiel im Einzelnen beschrieben ist. Gleiche, ähnliche oder funktionsgleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen. Es zeigt:
-
1 eine schematische Teilansicht eines Frontbereichs eines Fahrzeugs mit einer Vorrichtung zur Klimatisierung eines Innenraums gemäß der Erfindung.
-
1 zeigt eine schematische Querschnittsdarstellung eines Frontbereichs eines Fahrzeugs 1 mit einer Fronthaube 5, einer Frontscheibe 8, einem Aggregatraum 10, der einen Motor 11 mit einem optionalen Turbolader 12 und einem Abgaskatalysator 13 umfasst, sowie mit einem Luft ansaugenden Klimagerät 15, mittels dem ein Innenraum 1a des Fahrzeugs 1 klimatisierbar ist. Ferner sind Steuer – und/oder Regeleinrichtungen mit dem Klimagerät 15 sowie mit verschiedenen Einstelleinrichtungen verbunden, jedoch zur Vereinfachung in der 1 nicht dargestellt.
-
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Klimatisierung des Innenraums 1a umfasst ein Luftzuführsystem mit einem Umgebungsluftpfad 20, mit einem Umgebungslufttrakt 21 und einem Vorwärmluftpfad 25 mit einem Vorwärmlufttrakt 26. Am oberen Ende des Umgebungslufttrakts 21 ist eine Luftansaugöffnung 20a und am unteren Ende eine mit dem Klimagerät verbundene oder verbindbare Umgebungsluftzufuhröffnung 20b angeordnet. Am oberen Ende des Vorwärmlufttrakts 26 ist zwischen Frontscheibe 8 und Fronthaube 5 eine Luftansaugöffnung 25a angeordnet. Am unteren Ende des Vorwärmlufttrakts 26 ist eine mit dem Klimagerät 15 verbundene oder verbindbare Vorwärmluftöffnung 25b angeordnet. Das Luftzuführsystem weist ferner eine frontseitige vordere Begrenzungswand 28 zum Aggregatraum 10, eine innenraumseitige hintere Begrenzungswand 29 zum Innenraum 1a sowie eine in einem Bereich zwischen der vorderen und der hinteren Begrenzungswand 28, 29 angeordnete Trennungswand 30 auf. Die hintere Begrenzungswand 29 und die Trennungswand 30 bilden Wandungen des Umgebungslufttrakts 21. Die vordere Begrenzungswand 28 bildet mit der Trennungswand 30 Wandungen des Vorwärmlufttrakts 26 und des Vorwärmluftpfades 25. Im Bereich von Umgebungsluftöffnung 20b und Vorwärmluftöffnung 25b ist eine Einstelleinrichtung vorgesehen, mittels der ein Wert eines Umgebungsluftmassenstroms sowie der Wert eines Vorwärmluftmassenstroms, die jeweils dem Klimagerät 15 über eine Ansaugöffnung 15a zuzuführen sind, einstellbar sind. In der 1 ist der Umgebungsluftmassenstrom mit Pfeilen 22 und der Vorwärmluftmassenstrom mit Pfeilen 23 angedeutet. Die Einzeleinrichtung umfasst eine Klappeneinrichtung mit einer Klappe 35, die an einer Schwenkachse 35a angeordnet ist.
-
Umgebungsluftpfad 20 und Vorwärmluftpfad 25 sind mit der Ansaugöffnung 15a des Klimageräts 15 über ein Anschlussstück 27 verbunden. Das Anschlussstück 27 umfasst eine erste Begrenzungswand 27a zum Innenraum 1a, die frontseitig im Bereich der Umgebungsluftöffnung 20b an die innere Begrenzungswand 29 anschließt, sowie eine zweite Begrenzungswand 27b, die frontseitig an die Begrenzungswand 28 anschließt. Ferner umfasst das Anschlussstück 27 eine dritte Begrenzungswand 27c, die zwischen der ersten Begrenzungswand 27a und der zweiten Begrenzungswand 27b angeordnet ist. Frontseitig ist vor oder in der dritten Begrenzungswand eine Luftzutrittsöffnung für den Vorwärmluftmassenstrom 23 angeordnet. In der 1 ist die Vorwärmluftöffnung 25b als Luftzutrittsöffnung in den Bereich zwischen erster Begrenzungswand 27a und dritter Begrenzungswand 27c ausgebildet. Die erste und die dritte Begrenzungswand 27a, 27c sind heckseitig an die Ansaugöffnung 15a des Klimageräts 15 anschließbar bzw. angeschlossen. Die Klappe 35 ist derart angeordnet und dimensioniert, dass die Umgebungsluftöffnung 20b und die Luftzutrittsöffnung 25b alternierend in einen geschlossenen oder geöffneten Zustand gebracht werden können. In einer Zwischenposition der Klappe 35 sind sowohl Umgebungsluftöffnung 20b als auch die Luftzutrittsöffnung 25b geöffnet, so dass jeweils ein Umgebungsluftmassenstrom 22 sowie ein Vorwärmluftmassenstrom 23 in den zwischen der ersten Begrenzungswand 27a und der dritten Begrenzungswand 27c liegenden Bereich des Anschlussstücks 27 eintreten und zur Ansaugöffnung 15a des Klimageräts 15 strömen kann. Der Vorwärmluftpfad 25 umfasst eine weitere Ansaugöffnung 25c, mittels der Luft aus dem Innenbereich 1a angesaugt werden kann. Der Wert des durch die besagte Ansaugöffnung 25c angesaugten Luftmassenstroms 23a kann mittels einer in der 1 nicht dargestellten Einrichtung dargestellt werden.
-
Der Aggregatraum 10 umfasst, wie bereits erwähnt, Komponenten, die zumindest in bestimmten Fahrzuständen des Fahrzeugs Wärmestrahlung WS imitieren. Da der Umgebungslufttrakt 21 mit gegebenenfalls in diesem geführten Umgebungsluftmassenstrom 22 zumindest partiell hinter dem Vorwärmlufttrakt 26 vom Aggregatraum 10 aus gesehen angeordnet ist, ist damit ein den Übergang von Wärmeenergie aus dem Aggregatraum 10 verhindernder Bereich definiert. Daher kann die Begrenzungswand 28 zumindest bereichsweise aus einem nicht wärmegedämmten Material bestehen, ohne dass gegebenenfalls im Umgebungslufttrakt 21 geführte Luft durch die Wärmestrahlung aus dem Aggregatraum 10 in nennenswertem Umfang aufgeheizt wird. Ferner kann die Trennwand 30 zumindest bereichsweise aus einem wärmegedämmten Material gebildet sein. Vorteilhaft kann die gegebenenfalls im Aggregatraum 10 imitierte Wärmestrahlung WS eingesetzt werden, um im Vorwärmlufttrakt 26 geführte Luft zu erwärmen. Vorzugsweise weist der Aggregatraum 10 zumindest eine Komponente auf, die im Hochlastbetrieb beispielsweise des Verbrennungsmotors 11 eine mittlere Temperatur von mehr als 100°C aufweist. Die Begrenzungswand 28 und/oder die Begrenzungswand 27b können zumindest bereichsweise an eine derartige Komponente herangeführt werden. Bevorzugt ist dabei ein Abstand zwischen der jeweiligen Begrenzungswand und der Komponente von weniger als 5 cm. Ferner kann die jeweilige Begrenzungswand bereichsweise eine derartige Komponente teilweise umschließen, um möglichst viel Wärmestrahlung abzufangen. Ferner ist es denkbar, dass die jeweilige Begrenzungswand zumindest teilweise eine sickenartige Geometrie aufweist, um die Oberfläche mit einem Wärmeübergang zu vergrößern zwischen Aggregatraum 10 und dem im Vorwärmlufttrakt 26 geführten Luftmassenstrom.
-
Es versteht sich, dass sowohl der Umgebungslufttrakt 21 als auch der Vorwärmlufttrakt 26 als Wasserkasten mit einer Wasserauslasseinrichtung für im Bereich der Frontscheibe 8 und/oder der Fronthaube 5 auf das Fahrzeug 1 gelangtes Wasser ausgebildet sein kann.
-
Das erfindungsgemäße Verfahren wird ausgeführt mittels der vorangehend beschriebenen erfindungsgemäßen Vorrichtung, wobei Umgebungsluft über den Umgebungsluftpfad und Vorwärmluft über den Vorwärmluftpfad dem Klimagerät zugeführt werden. Mittels der Einstelleinrichtung werden bedarfsweise ein Wert eines Umgebungsluftmassenstroms sowie ein Wert eines Vorwärmluftmassenstroms, die jeweils dem Klimagerät zugeführt werden, eingestellt.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Fahrzeug
- 1a
- Innenraum
- 5
- Fronthaube
- 8
- Frontscheibe
- 10
- Aggregatraum
- 11
- Verbrennungsmotor
- 12
- Turbolader
- 13
- Abgaskatalysator
- 15
- Klimagerät
- 15a
- Ansaugöffnung
- 20
- Umgebungsluftpfad
- 20a
- Luftansaugöffnung
- 20b
- Umgebungsluftzufuhröffnung
- 21
- Umgebungslufttrakt
- 22
- Umgebungsluftmassenstrom
- 23
- Vorwärmluftmassenstrom
- 23a
- Luftmassenstrom
- 25
- Vorwärmluftpfad
- 25a
- Luftansaugöffnung
- 25b
- Vorwärmluftöffnung
- 25c
- Ansaugöffnung
- 26
- Vorwärmlufttrakt
- 27
- Anschlussstück
- 27a
- erste Begrenzungswand
- 27b
- zweite Begrenzungswand
- 27c
- dritte Begrenzungswand
- 28
- frontseitige vordere Begrenzungswand
- 29
- innenraumseitige hintere Begrenzungswand
- 30
- Trennungswand
- 35
- Klappe
- 35a
- Schwenkachse
- WS
- Wärmestrahlung
-
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
-
- DE 4313783 C1 [0002]
- EP 2067691 A2 [0002]
- US 5632673 [0003]
