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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Betreiben einer Klimaanlage eines Fahrzeugs, ein entsprechendes Computer-Programmprodukt, ein entsprechendes Steuergerät, sowie eine Klimaanlage gemäß den Hauptansprüchen.
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Bei herkömmlichem Betrieb einer Klimaanlage in einem Fahrzeug entstehen beim Ausschalten der Klimaanlage bzw. bei ausgeschalteter Klimaanlage aufgrund einer erhöhten Verdampfertemperatur und im Verdampfernetz enthaltener Restfeuchte unangenehme Gerüche. Diese Gerüche werden von durch die Klimaanlage strömender Luft in den Fahrzeuginnenraum getragen.
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Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein verbessertes Verfahren zum Betreiben einer Klimaanlage eines Fahrzeugs zu schaffen, so dass ein Fahrzeuginsasse beim Umschalten von Klimaanlagenbetrieb auf ausgeschaltete Klimaanlagen keine oder möglichst wenige störenden Gerüche vom Verdampfer wahrnimmt.
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Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zum Betreiben einer Klimaanlage eines Fahrzeugs, ein entsprechendes Computer-Programmprodukt, ein entsprechendes Steuergerät, sowie eine Klimaanlage gemäß den Hauptansprüchen gelöst.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass beim Ausschalten einer Klimaanlage bzw. bei ausgeschalteter Klimaanlage unangenehme Gerüche entstehen. Dabei verdunstet am Verdampfer anhaftende Kondensationsfeuchte und im Verdampfernetz der Klimaanlage enthaltener Restfeuchte aufgrund einer steigenden Verdampfertemperatur. Außerdem passiert durch die Klimaanlage strömende Luft bei ausgeschalteter Klimaanlage weiterhin den Verdampfer. Dadurch ist ein luftseitiger Druckabfall der Klimaanlage hoch. Durch den luftseitigen Druckabfall ist der elektrische Stromfluss durch einen Gebläsemotor der Klimaanlage erheblich, was letztendlich zu einem erhöhten Kraftstoffverbrauch des Fahrzeugs führt. Diese genannten Probleme können nun dadurch gelöst werden, dass bei ausgeschalteter Klimaanlage oder einem ausgeschalteten Wärmetauscher der Klimaanlage ein Bypass geöffnet wird, um einen Luftstrom am Verdampfer oder der Klimaanlage vorbei zu führen. Hierdurch werden durch den Luftstrom keine unangenehmen Gerüche aus der Klimaanlage oder dem Verdampfer aufgenommen, die ein Fahrzeuginsasse dann auch bei ausgeschaltetem Verdampfer oder die Klimaanlage ein Druckabfall in dem Luftstrom reduziert werden so dass ein Gebläse zur Aufrechterhaltung dieses Luftstroms eine geringere Leistung aufnehmen braucht, um den Luftstrom aufrechtzuerhalten. Daher kann bei unbenutztem Verdampfer die durch die Klimaanlage strömende Luft widerstandsarm an dem Verdampfer vorbei geleitet werden.
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Vorteilhafterweise kann somit durch ein Öffnen eines Bypasskanals um einen Verdampfer einer Fahrzeugklimaanlage, wenn der Verdampfer nicht benutzt wird, eine Verminderung von störenden Gerüchen im Fahrzeuginnenraum sowie eine Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs des Fahrzeugs erreicht werden.
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Die vorliegende Erfindung schafft ein Verfahren zum Betreiben einer Klimaanlage eines Fahrzeugs, wobei die Klimaanlage zumindest einen Verdampfer und zumindest einen verschließbaren Bypasskanal um den Verdampfer aufweist, wobei das Verfahren einen Schritt des Öffnens des Bypasskanals umfasst, wenn der Verdampfer der Klimaanlage außer Betrieb ist.
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Die vorliegende Erfindung schafft ferner ein Computer-Programmprodukt mit Programmcode zur Durchführung des Verfahrens nach dem hier vorgestellten Ansatz, wenn das Programm auf einem Informationssystem ausgeführt wird.
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Ferner schafft die vorliegende Erfindung ein Steuergerät zur Ansteuerung eines Öffnens oder Verschließens eines verschließbaren Bypasskanals um einen Verdampfer einer Klimaanlage eines Fahrzeugs, wobei das Steuergerät eine Einrichtung zum Öffnen des Bypasskanals aufweist, wobei der Bypasskanal geöffnet wird, wenn der Verdampfer der Klimaanlage außer Betrieb ist.
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Desweiteren schafft die vorliegende Erfindung eine Klimaanlage zur Klimatisierung eines Fahrzeugs, wobei die Klimaanlage einen Verdampfer und einen verschließbaren Bypasskanal, sowie ein Steuergerät gemäß dem hier vorgestellten Ansatz aufweist.
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Unter einer Klimaanlage kann eine Vorrichtung zum Erwärmen oder Abkühlen eines Fluidstroms verstanden werden, wobei das Fluid insbesondere Luft sein kann. Dazu weist die Klimaanlage innerhalb eines Kanals zum Führen des Fluids zumindest eine Einrichtung zum Abführen und Zuführen von thermischer Energie, oder zumindest eine Einrichtung zum Abführen von thermischer Energie auf. Unter einem Verdampfer kann eine Einrichtung zum Abführen von thermischer Energie verstanden werden. In dem Verdampfer kann bei Betrieb ein Fluid, beispielsweise ein Kältemittel, von einem flüssigen Zustand in einen gasförmigen Zustand übergehen und dabei thermische Energie aufnehmen. Während eines Durchströmens des Verdampfers bei Betrieb kann die Luft thermische Energie an den Verdampfer abgeben. Dabei kann in der Luft enthaltene Luftfeuchtigkeit teilweise an einer Oberfläche des Verdampfers auskondensieren und als Flüssigkeit am Verdampfer zurückbleiben. Bei Nichtbetrieb des Verdampfers kann die kondensierte Flüssigkeit wieder in die Luft verdunsten. Da in diesem Fall die Luft bereits die enthaltene Luftfeuchtigkeit aufweist, steigt ein Wassergehalt der Luft an. Ein Bypasskanal kann ein Kanal zum Führen des Fluids von einer ersten Seite des Verdampfers zu einer zweiten Seite des Verdampfers sein. Dabei kann das Fluid durch den Bypasskanal strömen, ohne durch den Verdampfer zu strömen und ohne Flüssigkeit aufzunehmen oder abzugeben. Der Bypasskanal kann einen geringeren Strömungswiderstand aufweisen als der Verdampfer. Der Bypasskanal kann mittels einer Einrichtung zum Verschließen wie beispielsweise einer einfachen Klappe geschlossen und geöffnet werden. Dazu kann ein Strömungsquerschnitt des Bypasskanals verringert und erhöht werden.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst das Verfahren weiterhin einen Schritt des zumindest teilweisen Verschließens des Bypasskanals, wenn der Verdampfer der Klimaanlage in Betrieb ist. Dadurch kann ein Luftstrom durch die Klimaanlage großteils oder vollständig durch den Verdampfer geleitet werden und dort abgekühlt werden. Dies erhöht die Wirkung des Verdampfers, die im Betrieb des Verdampfers gerade möglichst hoch sein soll.
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Ferner kann auch im Schritt des Öffnens der Verdampfer fluiddicht verschlossen werden. Dazu kann die Einrichtung zum Verschließen während einer Erhöhung des Strömungsquerschnitts des Bypasskanals eine Verringerung eines Strömungsquerschnitts des Verdampfers bewirken. Wenn der Bypasskanal vollständig freigegeben ist, kann der Verdampfer beispielsweise vollständig geschlossen sein. Dadurch kann der Luftstrom durch die Klimaanlage bei ausgeschaltetem Verdampfer ohne Erhöhung eines Feuchtegehalts des Luftstroms am Verdampfer vorbei fließen.
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Entsprechend einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann im Schritt des Öffnens eine Leistungszufuhr an ein Gebläse der Klimaanlage reduziert werden. Durch den geringeren Strömungswiderstand im Bypasskanal gegenüber dem Verdampfer kann im Betrieb die gleiche Luftmenge mit einem geringeren Druckabfall durch den Bypasskanal strömen. Dadurch erhöht sich bei gleichbleibender Gebläseleistung ein Luftstrom durch die Klimaanlage. Um den Luftstrom konstant zu halten kann die Gebläseleistung reduziert werden und somit Energie eingespart werden. Zusätzlich werden durch eine verringerte Gebläseleistung Geräuschemissionen des Gebläses verringert.
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Vorteilhafte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend Bezug nehmend auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
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1 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Betreiben einer Klimaanlage eines Fahrzeugs gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
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2 eine Darstellung eines Verdampfers einer Klimaanlage ohne Bypasskanal;
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3 eine Darstellung eines Verdampfers einer Klimaanlage mit geschlossenem Bypasskanal gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und
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4 eine Darstellung eines Verdampfers einer Klimaanlage mit geöffnetem Bypasskanal gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
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In der nachfolgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden für die in den verschiedenen Zeichnungen dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet, wobei eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente weggelassen wird.
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1 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Betreiben einer Klimaanlage eines Fahrzeugs gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Auf ein In-Betrieb-Nehmen 100 eines Verdampfers der Klimaanlage kann ein Schritt 102 des zumindest teilweisen Verschließens eines Bypasskanals um den Verdampfer erfolgen. Nach einem Außer-Betrieb-Nehmen 104 der Klimaanlage oder zumindest des Verdampfers der Klimaanlage erfolgt ein Schritt 106 des Öffnens des Bypasskanals. Zusätzlich dazu kann im Schritt 106 ein fluiddichtes Verschließen 108 des Verdampfers erfolgen. Weiterhin kann im Schritt 106 ein Reduzieren 110 einer Leistungszufuhr an ein Gebläse der Klimaanlage erfolgen. Wenn der Verdampfer in Betrieb genommen 100 ist, entzieht der Verdampfer einem Luftstrom durch den Verdampfer thermische Energie. Dadurch sinkt eine Temperatur des Luftstroms und eine absolute Luftfeuchte des Luftstroms wird reduziert, während eine relative Luftfeuchte des Luftstroms steigt. Eine daraus resultierende Differenzwassermenge kondensiert am Verdampfer und bleibt auf einer Oberfläche des Verdampfers teilweise zurück, während ein anderer Teil der Differenzwassermenge abfließt. Auf den Verdampfer kann in Flussrichtung des Luftstroms ein Heizelement folgen. Hier kann der Luftstrom wieder erwärmt werden. Dadurch sinkt die relative Luftfeuchtigkeit im Luftstrom, während die absolute Luftfeuchtigkeit im Luftstrom konstant bleibt. Nach dem Verdampfer und dem Heizelement ist der Luftstrom trockener als vor dem Verdampfer und dem Heizelement.
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Um einen größeren Teil eines Klimaanlagen-Luftstroms oder den gesamten Klimaanlagen-Luftstrom zu trocknen kann der Bypasskanal im Schritt 102 zumindest teilweise geschlossen werden. Dadurch strömt ein größerer Teil des Klimaanlagen-Luftstroms durch den Verdampfer und im Luftstrom durch den Verdampfer enthaltene Feuchtigkeit kondensiert am Verdampfer aus. Wenn der Verdampfer außer Betrieb genommen 104 ist, steigt eine Temperatur des Verdampfers und die Temperatur des Luftstroms durch den Verdampfer bleibt konstant. Dadurch wird auch die absolute und relative Luftfeuchtigkeit nicht vom Verdampfer beeinflusst. Von der Oberfläche des Verdampfers verdunstet die anhaftende Flüssigkeit in den Luftstrom durch den Verdampfer und erhöht dadurch dessen absolute und relative Luftfeuchtigkeit. Der entstehende Schwall feuchter Luft trägt konzentriert Geruchstoffe, die bei der Kondensation auf dem Verdampfer angelagert wurden oder sich durch Einfluss von Bakterien in dem am Verdampfer verbliebenen Wasser bildet. Dieser Schwall wird als unangenehm empfunden.
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Daher wird auf das Außer-Betrieb-Nehmen 104 folgend der Schritt 106 des Öffnens des Bypasskanals durchgeführt, was Frischluft am Verdampfer vorbei fließen lässt. Durch eine reduzierte Fließgeschwindigkeit des Luftstroms im Verdampfer reduziert sich die Verdunstung der am Verdampfer anhaftenden Flüssigkeit und diese kann besser abfließen. Durch eine Mischung von Frischluft bzw. Umluft mit „feuchter” Luft vom Verdampfer mit Hilfe des Bypasses wird vermieden, dass ein Schwall feuchter Luft, die am ausgeschalteten nassen Verdampfer entsteht, in den Fahrzeuginnenraum geblasen wird. Die für den Fahrgast unangenehme Verdampferluft wird durch Zumischung von „frischer” Außenluft bzw. Umluft im Mittel für den Fahrgast angenehmer.
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Die Konzentration an Geruchsstoffen in der gemischten Luft ist um ein Vielfaches geringer als in reiner „Verdampferluft”. Dadurch kann der Geruch für den Fahrzeuginsassen unter eine Wahrnehmungsschwelle sinken oder von anderen Gerüchen überdeckt werden. Um Gerüche vollständig zu vermeiden kann im Schritt 106 des Öffnens das vollständige Verschließen 108 des Verdampfers erfolgen. Dadurch gelangt nur frische Luft in den Fahrzeuginnenraum.
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Da der Bypasskanal einen geringeren Strömungswiderstand aufweist, als der Verdampfer, kann zusätzlich ein Reduzieren 110 der Leistungszufuhr an das Gebläse der Klimaanlage erfolgen. Durch die Verringerung eines luftseitigen Druckabfalls der Klimaanlage kann das Gebläse bei geringerer Stromaufnahme die gleiche Luftmenge fördern. Insgesamt wird der Stromverbrauch reduziert und der Kraftstoffverbrauch wird durch eine geringere Belastung eines Antriebsmotors des Fahrzeugs vermindert.
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2 zeigt eine Darstellung eines Verdampfers 200 einer Klimaanlage ohne Bypasskanal. Während eines Betriebs des Verdampfers 200 in einem Kanal 202 der Klimaanlage ist ein durch den Verdampfer strömender Luftstrom geruchsneutral. Der Luftstrom ist in der Darstellung durch Pfeile angedeutet. Wird der Verdampfer 200 abgeschaltet, wird Frischluft bzw. Umluft immer über den Verdampfer 200 geleitet und es entsteht als unangenehm empfundene „Verdampferluft”. Ein Klimaanlagengeruch durch den feuchten Verdampfer 200 beim Ausschalten der Klimaanlage sowie bei bereits ausgeschalteter Klimaanlage ist für Fahrzeuginsassen unangenehm.
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3 zeigt eine Darstellung eines Verdampfers 200 einer Klimaanlage mit geschlossenem Bypasskanal 300 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die Klimaanlage ist in Betrieb und der Verdampfer 200 kühlt einen durch die Klimaanlage strömenden Luftstrom geruchsneutral. Der Luftstrom ist durch Pfeile repräsentiert. Im Klimaanlagenkanal ist der Bypasskanal 300 parallel zu dem Verdampfer 200 angeordnet. Der Bypasskanal 300 ist durch eine Einrichtung 302 zum Verschließen des Bypasskanals 300 wie beispielsweise der in 3 darstellten Klappe luftundurchlässig verschlossen. Dadurch strömt Frischluft bzw. Außenluft vollständig durch den Verdampfer 200 und wird gekühlt.
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4 zeigt eine Darstellung des Verdampfers 200 der Klimaanlage gemäß 3 mit geöffnetem Bypasskanal 300 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die Klimaanlage ist in einem ausgeschalteten Zustand und der Verdampfer 200 wird nicht oder von Luft oder nur wenig von Luft umströmt. Dadurch verdunstet zwar Flüssigkeit von einer Oberfläche des Verdampfers 200 und „Verdampferluft” entsteht, diese Verdampferluft wird jedoch durch den fehlenden Luftstrom durch den Verdampfer nicht ins Fahrzeuginnere transportiert. Die Einrichtung 302 zum Verschließen gibt den Bypasskanal 300 frei und ein großer Teil des Luftstroms strömt ungehindert und ohne Geruchsänderung durch den Bypasskanal 300. Hinter dem Verdampfer 200 wird die Frisch-/Umluft mit der „Verdampferluft” zwar gemischt, jedoch ist die Konzentration von Verdampferluft in dieser Mischung geringer und die entstehende Luft für Fahrzeuginsassen olfaktorisch angenehmer. Durch einen geringeren Strömungswiderstand im Bypasskanal 300 ergibt sich eine Reduzierung eines Kraftstoffverbrauch des Fahrzeugs, da weniger Energie benötigt wird, die gleiche Luftmenge durch den Bypasskanal 300 zu befördern, als durch den Verdampfer 200. Weiterhin kann auch die Einrichtung 302 zum Verschließen des Bypasskanals nach unten geöffnet werden, um den Bypasskanal zu öffnen. Hierdurch kann der Leitungsquerschnitt für den Leitungsabschnitt, der den Verdampfer enthält verringert oder günstigerweise komplett fluiddicht verschlossen werden. In diesem Fall kann sehr wenig oder gar keine „Verdampferluft” mehr in dem Luftstrom durch den Bypass-Kanal gelangen, so dass eine Geruchsbelastung der Luft für den Fahrzeuginnenraum stark verringert oder komplett vermieden werden kann.
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Die beschriebenen Ausführungsbeispiele sind nur beispielhaft gewählt und können miteinander kombiniert werden.
