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Die Erfindung bezieht sich auf eine Sensorvorrichtung zur Bewertung der Qualität der Außenluft eines Fahrzeugs nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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Derartige als Außenluftsensoren ausgebildete Luftqualitätssensoren werden in Verbindung mit der Belüftung und Klimatisierung von Kraftfahrzeugen zur Bewertung der Qualität der Außenluft eingesetzt. Je nach Typ des Außenluftsensors können unterschiedliche Parameter der Außenluft erfasst werden, z.B. die Staubbeladung, die Temperatur, die Feuchte etc. Typisch für Außenluftsensoren ist, dass sie unmittelbar mit der hinsichtlich ihrer Qualität zu analysierenden Außenluft in Kontakt kommen. Insbesondere in tropischen Umgebunden führt dies dazu, dass der Außenluftsensor mit Außenluft in Berührung kommt, die eine hohe Temperatur und eine hohe Luftfeuchtigkeit aufweist und somit eine große Menge Wasser enthält. Insbesondere bei Partikelsensoren, mittels denen die Staubbelastung der Außenluft erfasst werden soll, stellt die große Menge Wasser in der zu bewertenden Außenluft ein Problem dar, da aufgrund der hohen Luftfeuchte Agglomerationen kleiner Partikel entstehen, die die Messwerte des Außenluftsensors verfälschen. Auch können kleine und feinste Wassertröpfchen in der Außenluft zu Reflexionen führen, die bei auf einem optischen Prinzip funktionierenden Partikelsensoren als Reflexionen von Staubpartikeln missgedeutet werden können. Insbesondere bei mit einer extrem hochohmigen Messtechnik arbeitenden elektrostatischen Partikelsensoren kann eine hohe Luftfeuchte zu Stromnebenpfaden im Messzweig und damit zu deutlich verfälschten Messergebnissen führen.
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Aus der
DE 35 20 413 A1 ist eine Sensorvorrichtung bekannt, mit einem Sensor, der in einem abgeschlossenen Volumen des Kraftfahrzeugs angeordnet ist. In diesem Volumen ist neben der Sensorvorrichtung auch noch ein Gebläse angeordnet. Der Außenluftsensor befindet sich in einer Luftdurchführung, die einen Abfluss aufweist. Der Außenluftsensor sowie die ihn mit Außenluft versorgende Durchführung sind außerhalb bzw. auf der dem Fahrgastraum abgewandten Seite einer den Fahrgastraum begrenzenden Stirnwand angeordnet.
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Die
EP 2 407 326 A1 zeigt eine Klimatisierungsanlage, die mit ihrem ggf. vorhandenen Außenluftsensor außerhalb des klimatisierten Innenraums eines Kraftfahrzeugs, hier eines Busses od.dgl., angeordnet ist.
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Die
US 5 259 813 A zeigt ebenfalls eine Klimatisierungsanlage für ein Kraftfahrzeug, deren Außenluftsensor außerhalb des klimatisierten Innenraums des Kraftfahrzeugs angeordnet ist.
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Die
DE 69707663 T2 zeigt eine Klimatisierungsanlage für ein Kraftfahrzeug, deren Luftführung auch zur Kühlung elektronischer Einrichtungen des Kraftfahrzeugs dient.
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Die
DE 102 13 154 C1 zeigt eine Klimatisierungsanlage für ein Kraftfahrzeug, zu der Detektoren gehören, die außerhalb des klimatisierten Innenraums des Kraftfahrzeugs angeordnet sind.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die gattungsgemäße Sensorvorrichtung derart weiterzubilden, dass die Messwerte des Außenluftsensors der Sensorvorrichtung im Vergleich zum Stand der Technik erheblich genauer sind.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 gelöst. Hierdurch wird zum einen gewährleistet, dass die den Außenluftsensor der Sensorvorrichtung beaufschlagende Außenluft einen möglichst geringen bzw. reduzierten Wasseranteil enthält. Die den Außenluftsensor beaufschlagende Außenluft wird mittels der Entwässerungsvorrichtung entfeuchtet, wobei eine die Klimatisierung des Innenraums des Kraftfahrzeugs bewirkende Klimatisierungsanlage auch dazu genutzt wird, die den Außenluftsensor an die Außenluft anschließende Durchführung, die im Wesentlichen im Innenraum des Kraftfahrzeugs verläuft, soweit von ihrer Außenseite her abzukühlen, dass die Feuchtigkeit aus der durch die Durchführung zugeführten Außenluft innerhalb der Durchführung an deren Innenfläche kondensiert.
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Die im Falle der erfindungsgemäßen Sensorvorrichtung in der Durchführung vorgesehene Entwässerungsvorrichtung verhindert, dass sich in der Durchführung auskondensiertes Wasser in einer kritischen Quantität ansammelt. Durch die kontinuierliche Abführung des auskondensierten Wassers mittels der Entwässerungsvorrichtung werden nachteilige Beeinträchtigungen und Störungen des mittels des Außenluftsensors zu realisierenden Messvorgangs verhindert. Dies gilt auch für Betriebszustände des Kraftfahrzeugs, bei denen Brems- oder Beschleunigungsvorgänge zu nicht vermeidbaren Bewegungen des in der Durchführung auskondensierten und gesammelten Wassers führen. Mittels der Entwässerungsvorrichtung wird sichergestellt, dass auch bei diesen Betriebszuständen kein auskondensiertes Wasser zum Außenluftsensor gelangt.
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Der Außenluftsensor der erfindungsgemäßen Sensorvorrichtung ist bewusst im Innenraum des Kraftfahrzeugs verbaut. Der Innenraum des Kraftfahrzeugs wird insbesondere in einem Klima mit hohen Lufttemperaturen und hohen Luftfeuchten mittels der dem Kraftfahrzeug zugehörigen Klimatisierungsvorrichtung üblicherweise auf eine Temperatur abgekühlt, die erheblich unterhalb der Temperatur der Außenluft des Kraftfahrzeugs liegt. In der Regel ist die innerhalb des Innenraums des Kraftfahrzeugs vorhandene Luft aufgrund der Klimatisierungsvorrichtung auch entfeuchtet, da an einem Verdampfer der Klimatisierungsvorrichtung ein Großteil der in der Außenluft vorhandenen Luftfeuchte auskondensiert und abfließt. Die Durchführung der Sensorvorrichtung befindet sich zu einem wesentlichen Teil innerhalb des Innenraums des Kraftfahrzeugs und damit innerhalb des klimatisierten Bereichs des Kraftfahrzeugs, womit die Durchführung von außen auf eine Temperatur abgekühlt wird, die nahe dem Bereich der Temperatur im Innenraum des Kraftfahrzeugs liegt. Folgerichtig ist auch die Innenoberfläche der Durchführung nach einem bestimmten Zeitraum auf den genannten Temperaturbereich abgekühlt, der deutlich unterhalb der Temperatur der durch die Durchführung dem Außenluftsensor zugeführten Außenluft liegt. Entsprechend wird die in der Außenluft vorhandene Feuchte in erheblichem Ausmaß an den Innenflächen der Durchführung auskondensiert. Dieses auskondensierte Wasser sammelt sich in der Durchführung, wobei die Quantität des auskondensierten Wassers je nach Temperatur- und Betriebsbedingungen mehrere 100 ml/Tag sein kann. Mittels der erfindungsgemäß vorgesehenen Entwässerungsvorrichtung wird verhindert, dass sich aus diesem auskondensierten Wasser einzelne Wassertropfen lösen und zum Außenluftsensor fließen. Unerwünschte Beeinträchtigungen des Außenluftsensors oder Beeinflussungen der Messwerte und auch Beschädigungen des Außenluftsensors können so zuverlässig verhindert werden. Die Durchführung ist als Schlauch oder Kanal ausgebildet.
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Die Abfuhr des auskondensierten Wassers aus der Durchführung bzw. dem Schlauch oder Kanal ist in einfacher Weise realisierbar, da in der Durchführung bzw. im Schlauch oder Kanal Ablauföffnungen ausgebildet sind, durch die hindurch das auskondensierte Wasser aus der Durchführung bzw. dem Schlauch oder Kanal entweichen kann.
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Um sicherzustellen, dass durch die Ablauföffnungen einerseits die die Durchführung durchströmende Außenluft nicht entweichen kann und andererseits keine Fremdluft aus dem Innenraum des Kraftfahrzeugs in die Durchführung eingesaugt werden kann, was insbesondere bei einem luftansaugenden Au-ßenluftsensor von Bedeutung ist, sind die die die Wandung der Durchführung bzw. des Schlauchs oder des Kanals durchbrechenden Ablauföffnungen für das auskondensierte Wasser durchlässig, jedoch für die Außenluft bzw. die Fremdluft ausreichend dicht gestaltet. Dies wird dadurch erreicht, dass die schlauch- oder kanalseitigen Ablauföffnungen mittels eines ausreichend dichten und saugfähigen Werkstoffs, z.B. eines Filzwerkstoffs, verschlossen sind. Anstelle eines Filzwerkstoffs kann auch ein Vlieswerkstoff vorgesehen sein. Zwischen dem Innenraum der die Außenluft führenden Durchführung und dem die Außenoberfläche der Durchführung umgebenden Innenraum des Kraftfahrzeugs besteht bezüglich der Luftfeuchtigkeit eine Partialdruckdifferenz. Da der Partialdruck im Innenraum der Durchführung im Vergleich zum Partialdruck im Innenraum des Kraftfahrzeugs erheblich höher ist, wird das von dem saugfähigen Werkstoff aufgesaugte auskondensierte Wasser sehr schnell an der äußeren Oberfläche des saugfähigen Werkstoffs verdunsten. Entsprechend kann mittels des saugfähigen Werkstoffs, selbst bei vergleichsweise kleinen exponierten Außenoberflächen desselben, in vergleichsweise kurzer Zeit eine große Quantität Wassers an die im Innenraum des Kraftfahrzeugs vorhandene Innenluft abgegeben werden. Die Gefahr von unerwünschter Tropfwasserbildung am saugfähigen Werkstoff ist daher gering, womit kein im Innenraum des Kraftfahrzeugs unerwünschtes Tropfwasser auftritt.
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Vorteilhaft weist die als Schlauch oder Kanal ausgebildete Durchführung eine geringe Wandungsdicke auf und/oder ist sie aus einem thermisch gut leitenden Werkstoff, z.B. aus Aluminium, ausgebildet. Aufgrund der geringen Wandungsdicke in Verbindung mit der geeigneten Werkstoffauswahl hat der Schlauch bzw. der Kanal einen geringen Wärmewiderstand. Insbesondere in Verbindung mit einer vergleichsweise großen äu-ßeren Oberfläche des Schlauchs bzw. Kanals kann somit eine hohe Entfeuchtungsleistung der Entwässerungsvorrichtung realisiert werden.
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Zweckmäßigerweise ist die Entwässerungsvorrichtung der erfindungsgemäßen Sensorvorrichtung in einer Wassersenke angeordnet, die im Schlauch oder Kanal ausgebildet und in der an der Schlauch- oder Kanalinnenfläche kondensiertes Wasser sammelbar ist. Somit wird an einer möglichst tief gelegenen Stelle der Durchführung ein Raum bzw. ein Volumen geschaffen, in dem sich das innerhalb der Durchführung bzw. innerhalb des Schlauchs oder Kanals auskondensierte Wasser ansammeln kann. Eine Verstopfung der Durchführung bzw. des Schlauchs oder Kanals an dieser Wassersenke wird mittels der Ablauföffnungen zuverlässig verhindert.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Sensorvorrichtung ist der die Wassersenke ausbildende Schlauch- oder Kanalabschnitt als separater Schlauch- oder Kanalabschnitt und aus einem wasserresistenten Werkstoff, z.B. aus Kunststoff, ausgebildet. Dieser separate Schlauch- oder Kanalabschnitt bildet quasi ein separates Modul, mittels dem das Abführen des auskondensierten Wassers aus der Durchführung realisierbar ist. Dieses Modul ist an einer geeigneten Stelle innerhalb der Durchführung montiert. Entsprechend wird der Außenluftsensor durch dieses Modul davor geschützt, dass Wassertropfen od.dgl. zu ihm vordringen. Da dieses Modul nicht zwingend auch zum Auskondensieren der Feuchtigkeit innerhalb der Durchführung beitragen muss, kann dieses Modul vorteilhaft aus einem geeigneten Kunststoff hergestellt werden. In dieser Ausgestaltung kann dieses Modul seinen primären Funktionen, nämlich dem Sammeln des auskondensierten Wasser und der Abführung dieses auskondensierten Wassers aus dem die Außenluft führenden Bereich der Durchführung, optimal dienen. Insoweit kann dieses Modul auch als Trocknungseinrichtung bezeichnet werden.
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In diesem Modul bzw. in diesem Trockner lassen sich durch eine entsprechende Führung der Außenluft nicht nur auskondensiertes Wasser sondern auch massereiche Partikel separieren und abscheiden. Hierdurch kann die unerwünschte Beaufschlagung des Außenluftsensors mit Verschmutzung weiter realisiert werden. Da diese sich in dem Trockner bzw. in dem Modul ansammelnden massereichen Partikel nicht mit dem auskondensierten Wasser aus der Durchführung abgeführt werden können, könnten diese massereichen Partikel nach einer bestimmten Betriebszeit die Ablauföffnungen der Entwässerungsvorrichtung verstopfen. Von daher ist in bestimmten zeitlichen Abständen eine Auswechselung des als Modul ausgebildeten Trockners erforderlich und ratsam. Diese lässt sich jedoch aufgrund der Ausgestaltung des Trockners als separates Modulteil in einfacher Weise bewerkstelligen.
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Hierzu ist es vorteilhaft, wenn der die Wassersenke ausbildende Schlauch- oder Kanalabschnitt bzw. das Modul aus zwei Bauteilen ausgebildet und mittels einer Feder/Nut-Verbindung seiner beiden Bauteile abdichtend zusammenfügbar ist.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Entwässerungsvorrichtung der erfindungsgemäßen Sensorvorrichtung sind die Ablauföffnungen des Schlauchs oder Kanals in dessen Wassersenke ausgebildet und mittels einer auf den die Ablauföffnungen aufweisenden Schlauch- oder Kanalabschnitt aufbring-, vorzugsweise aufrast-, -klemm-, -kleb- oder -spannbaren Abdeckung verschließbar. Durch eine derartige Abdeckung werden die Ablauföffnungen an der Außenseite des die Entwässerungsvorrichtung aufweisenden Schlauch- oder Kanalabschnitts bzw. des Trockners vollflächig durch den die Abdeckung bildenden Werkstoff verschlossen.
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Wenn die Außenoberfläche der Abdeckung die summierte Querschnittsfläche der Ablauföffnungen um zumindest das Zweifache übersteigt, kann sicher die Bildung von Tropfenwasser verhindert werden, wobei eine vergleichsweise hohe Wassertransportleistung erreichbar ist. Selbstverständlich kann diese Wassertransportleistung erhöht werden, wenn die Außenoberfläche der aus dem saugfähigen Werkstoff gebildeten Abdeckung weiter erhöht wird.
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Sofern ein die Durchführung bildender Schlauch zwecks Ausbildung der Wassersenke in einfacher Weise in einer Schlaufe verlegt ist, kann der die Wassersenke ausbildende tiefste Teil dieser Schlaufe mittels der Ablauföffnungen perforiert werden, wobei dann das dort gesammelte Wasser durch dies Ablauföffnungen entweichen kann. Die als strumpfförmiger Körper ausgebildete Abdeckung wird dann in einfacher Weise über den Schlauch geschoben, so dass sie die Ablauföffnungen überlagert. Der Strumpf kann aus einem Filz- oder auch aus einem Vlieswerkstoff ausgebildet sein.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Entwässerungsvorrichtung der erfindungsgemäßen Sensorvorrichtung ist die Abdeckung auswechselbar ausgestaltet.
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Bei Außenluftsensoren, die die Außenluft von außen ansaugen und wieder nach außen abführen, ist es zweckmäßig, wenn zum Schutz des Außenluftsensors vor Wasser sowohl der Zufuhr- als auch der Abfuhrbereich durch einen vorstehend geschilderten Trockner geschützt werden können. Auch hinsichtlich der vom Außenluftsensor abgeführten Luft ist dies zweckmäßig, da sich in dem diese Abluft führenden Teil einer Durchführung Kondenswasser bilden kann, das den Außenluftsensor beschädigen kann, wenn es zu ihm gelangt. Um hier eine kostengünstige Lösung zu schaffen, ist es vorteilhaft, wenn sowohl zuströmals auch abströmseitig des Außenluftsensors jeweils eine Entwässerungsvorrichtung angeordnet ist, wobei die Ablauföffnungen beider Entwässerungsvorrichtungen mittels einer einzigen Abdeckung abgedeckt sind.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.
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Es zeigen:
- 1 eine Prinzipdarstellung einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Sensorvorrichtung zur Bewertung der Qualität der Außenluft eines Fahrzeuges; und
- 2 eine Prinzipdarstellung einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Sensorvorrichtung zur Bewertung der Qualität der Außenluft eines Fahrzeugs.
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Eine in 1 in einer Prinzipdarstellung anhand einer ersten Ausführungsform gezeigte erfindungsgemäße Sensorvorrichtung 1 zur Bewertung der Qualität der Außenluft eines Fahrzeugs hat einen Außenluftsensor 2. Der Außenluftsensor 2 soll die Qualität der Außenluft erfassen, insbesondere die Staubbelastung der Außenluft. Entsprechend ist der Außenluftsensor 2 im Falle der dargestellten Ausführungsform der Sensorvorrichtung 1 zur Erfassung der Befrachtung der Außenluft mit Staubpartikeln ausgebildet.
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Der Außenluftsensor 2 ist im Falle der in 1 gezeigten Sensorvorrichtung 1 im durch eine Fahrzeugwandung 3 nach au-ßen geschlossenen Innenraum 4 des Kraftfahrzeugs angeordnet. Der Innenraum 4 des Kraftfahrzeugs ist durch eine üblicherweise in Kraftfahrzeugen vorgesehene Klimatisierungsvorrichtung klimatisierbar.
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Um den im Innenraum 4 des Kraftfahrzeugs angeordneten Außenluftsensor 2 der Sensorvorrichtung 1 an die außerhalb des Kraftfahrzeugs vorhandene Außenluft anzuschließen, ist in der Fahrzeugwandung 3 eine Durchbrechung 5 ausgebildet. Durch die fahrzeugwandungsseitige Durchbrechung 5 verläuft eine als Schlauch oder Kanal 6 ausgebildete Durchführung, mittels der der im Innenraum 4 des Kraftfahrzeugs angeordnete Außenluftsensor 2 an die Außenluft angeschlossen bzw. mit Außenluft versorgbar ist.
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Falls die Außenluft vergleichsweise warm und feucht ist, besteht die Gefahr, dass der im Innenraum 4 des Kraftfahrzeugs angeordnete Außenluftsensor 2 der Sensorvorrichtung 1 mit aufgrund der Klimatisierung des Innenraums 4 aus der Außenluft auskondensierten Wasserpartikeln beaufschlagt wird und so, insbesondere falls dieser Außenluftsensor 2 zur Erfassung der Staubpartikelbefrachtung der Außenluft vorgesehen ist, hinsichtlich der von ihm zur Verfügung gestellten Messwerte nachteilig beeinflusst wird.
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Um eine solche nachteilige Beeinflussung der Messwerte des Außenluftsensors 2 zu reduzieren bzw. auszuschließen, ist der die Durchführung bildende Schlauch bzw. Kanal 6 innenraumseitig mit einer Entwässerungsvorrichtung 7 ausgestaltet.
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Die Entwässerungsvorrichtung 7 ist in einem Bereich des Schlauchs bzw. Kanals 6 angeordnet, in dem der Schlauch bzw. Kanal 6 eine Wassersenke 8 bildet. In dieser Wassersenke 8 sammelt sich das aufgrund der Klimatisierung des Innenraums auf der Innenwandungsfläche des Schlauchs bzw. Kanals 6 auskondensierte Wasser, das auf der Innenwandungsfläche des Schlauchs bzw. Kanals 6 zur Wassersenke 8 fließt.
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Zur Abfuhr des in der Wassersenke 8 sich sammelnden Kondenswassers ist der die Wassersenke 8 ausbildende Schlauch- oder Kanalabschnitt 9 mit Ablauföffnungen 10 versehen, durch die hindurch das Kondenswasser ablaufen kann.
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Im Bereich der Ablauföffnungen 10 ist der Schlauch- oder Kanalabschnitt 9 mit einer Abdeckung 11 versehen, die im dargestellten Ausführungsbeispiel aus einem Filzwerkstoff ausgebildet ist. Durch diese Ausgestaltung der Abdeckung 11 wird erreicht, dass das durch die Ablauföffnungen 10 aus dem Schlauch- oder Kanalabschnitt 9 austretende Kondenswasser im Filzwerkstoff der Abdeckung 11 aufgenommen wird, ohne dass sich Tropfwasser bildet, welches im Innenraum 4 eines Kraftfahrzeugs nicht vorkommen soll. Dieser Effekt wird dadurch unterstützt, dass der Feuchtigkeitspartialdruck innerhalb des Schlauch- oder Kanalabschnitts 9 erheblich höher ist als der Feuchtigkeitspartialdruck im Innenraum 4 des Kraftfahrzeugs.
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Aus der Prinzipdarstellung in 1 geht hervor, dass die, wie dies durch den Pfeil 12 dargestellt ist, zum im Innenraum 4 des Kraftfahrzeugs angeordneten Außenluftsensor gelangende Außenluft weitestgehend von Wasserpartikeln etc. befreit ist.
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Der die Durchführung bildende Schlauch oder Kanal 6 hat im dargestellten Ausführungsbeispiel eine geringe Wandungsdicke und ist aus Aluminium ausgebildet.
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Bei der in 2 gezeigten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Sensorvorrichtung 1 ist der die Wassersenke 8 ausbildende und mit der Entwässerungsvorrichtung 7 ausgerüstete Schlauch- oder Kanalabschnitt 9 als separater Schlauch- oder Kanalabschnitt 9 aus einem wasserresistenten Kunststoff ausgebildet. Der entsprechend als Modulteil ausgestaltete Schlauch- oder Kanalabschnitt 9 fügt sich, wie dies aus 2 hervorgeht, in die Durchführung ein. Die in diesem Schlauch- oder Kanalabschnitt 9 bzw. dem betreffenden Modulteil ausgebildeten Ablauföffnungen 10 sind entsprechend mit der Abdeckung 11 abgedeckt.
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Die Abdeckung 11 kann auf den die Ablauföffnungen 10 aufweisenden Schlauch- oder Kanalabschnitt 9 aufrast-, -klemm-, -kleb- oder -spannbar sein. Um Tropfenbildung sicher auszuschließen, übersteigt die Außenoberfläche der Abdeckung 11 die summierte Querschnittsfläche der Ablauföffnungen um zumindest das Zweifache. Der betreffende Faktor kann jedoch viel höher liegen.
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Die Abdeckung 11 kann auch als strumpfförmiger Körper aus einem Filzwerkstoff ausgebildet und auf den Schlauch- oder Kanalabschnitt 9 aufschiebbar sein. Sowohl die Abdeckung 11 als auch - bei der Ausführungsform gemäß 2 - der als Modulteil ausgebildete Schlauch- oder Kanalabschnitt 9 können als austauschbare Bauteile ausgestaltet sein.
