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Die Erfindung bezieht sich auf eine Steuereinheit zur Ansteuerung einer Klimaanlage in einem Kraftfahrzeug zur Vermeidung einer ungewollt starken Desorption von an einem Filter der Klimaanlage anhaftenden Partikeln nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und auf ein entsprechendes Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 9.
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Fahrzeugklimaanlagen können Luft mittels einer Verdampfereinheit abkühlen und mittels eines Heizungswärmetauschers erwärmen. Zur Filterung von Partikeln, Schadgasen und Gerüchen werden zusätzlich Luftfilter (Aktivkohlefilter, Partikelfilter) eingesetzt, wobei mittels eines Gebläses die Luft durch den Luftfilter gefördert wird. Beim Durchtritt durch den Luftfilter werden Partikel (Staub, Sporen, Umweltbakterien usw.) abgeschieden. Im Falle eines Aktivkohlefilters werden zusätzlich auch Gerüche (VOCs = volatile organic compounds) und Schadgase abgeschieden. Diese werden im Aktivkohlefilter gesammelt und wesentlich langsamer wieder an die umgebende Luft abgegeben bzw. desorbiert.
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Auf den in Klimageräten vorhandenen Verdampfern können sich beim täglichen Betrieb nicht abgeschiedene Bakterien und/oder Sporen aus der Umwelt anlagern. Einen wesentlichen Einfluss auf das Wachstum von Bakterienkulturen haben dabei die Feuchtigkeit und die Verfügbarkeit entsprechender Nährstoffe. Eine Nährstoffquelle sind bspw. die oben genannten VOCs.
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Aus Platzgründen werden in einigen Fahrzeugen die erforderlichen Komponenten der Klimaanlage in kurzen Distanzen zueinander angeordnet. Insbesondere in Systemen mit großer Nähe des Aktivkohlefilters zum Verdampfer führt dies zu einer bestimmten Systemcharakteristik, wodurch unter bestimmten Voraussetzungen unangenehme Gerüche im Fahrzeuginnenraum auftreten können.
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Aus der
DE 197 28 569 A1 ist bereits eine Klimaanlage mit integriertem Luftfilter bekannt, wobei als Maßnahme zum Verhindern der ungewollten Desorption von VOCs eine Erwärmung des Filters veranlasst wird. Die Maßnahme kann manuell durch den Fahrer oder automatisch gestartet werden. Wesentlich ist bei der automatischen Aktivierung der Maßnahme u. a., dass zur Erwärmung des Filters die vom Motor kommenden Abgase, die Temperaturen über 200° C aufweisen, genutzt werden.
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Aufgabe der Erfindung ist nun, eine verbesserte Vorrichtung und ein verbessertes Verfahren zum Verhindern einer ungewollten Desorption von geruchsverursachenden Partikeln aus dem Filter, die insbesondere bei Fahrzeugen mit geringem Abständen zwischen Verdampfer und Filter auftreten können, anzugeben.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Steuereinheit nach Anspruch 1 und ein Verfahren nach Anspruch 9 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind die Gegenstände der abhängigen Ansprüche.
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Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass die eingangs genannte Systemcharakteristik, die bei Fahrzeugklimaanlagen mit großer Nähe des Aktivkohlefilters zum Verdampfer auftritt, dazu führt, dass nach dem Abstellen des Motors der heruntergekühlte Verdampfer seinem Umfeld Wärme entzieht. Dies führt wiederum dazu, dass bei kompakten Geräten der Luftfilter auf Temperaturen unterhalb des Taupunktes heruntergekühlt wird. In diesem Fall fällt Feuchtigkeit auf bzw. im Filter aus und der Feuchtigkeitsgehalt auf der Oberfläche und innerhalb des Filters steigt an. Dieser Vorgang geschieht immer nach dem Abstellen des Motors, wenn der Kältekreislauf und das Gebläse deaktiviert werden.
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Die dabei entstehende Feuchte begünstigt das Wachstum von Pilzen und Bakterien auf den Oberflächen der Luftfilter. Im besonderen Falle des Aktivkohlefilters steigt zusätzlich infolge der ansteigenden Feuchtigkeit die Desorptionsrate (Abgabe der gesammelten VOCs/Gerüche und Gase) stark an. Dies geschieht ab ca. 60 % Luftfeuchte.
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Auf dem Verdampfer steht wiederum aufgrund der funktionalen Eigenschaft des Kondensierens von Luftfeuchte Wasser in ausreichender Menge zur Verfügung. Beide Faktoren, Feuchtigkeit auf dem Verdampfer und die Verfügbarkeit von Nährstoffen (VOCs), begünstigen das Wachstum von Mikroorganismen auf dem Verdampfer. Die VOCs können zum einen aus der Umgebungsluft kommen, zum anderen auch infolge der Desorptionsvorgänge vom Aktivkohlefilter abgegeben werden. Spätestens beim nächsten Start des Fahrzeugs nach einer gewissen Standzeit, wird der Kunde mit dem von Geruchsstoffen beladenen Luftvolumen aus dem Inneren des Klimagerätes angeblasen.
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Zur Vermeidung von Kondensat und einer unerwünscht starken Desorption von an einem Filter der Klimaanlage anhaftenden Partikeln, wodurch unangenehme Gerüche im Fahrzeuginnenraum auftreten können, ist eine Steuereinheit zur Ansteuerung der Klimaanlage vorgesehen, wobei die Steuereinheit erfindungsgemäß ausgebildet ist, als Maßnahme eine Erwärmung des Filters nach dem Abschalten der Antriebsmaschine des Fahrzeugs gemäß einer vorgegebenen Betriebsstrategie zu veranlassen.
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Analog der erfindungsgemäßen Vorrichtung zeichnet sich das erfindungsgemäße Verfahren zur Ansteuerung einer Klimaanlage in einem Kraftfahrzeug zur Vermeidung einer ungewollt starken Desorption von an einem Filter der Klimaanlage anhaftenden Partikeln, wodurch unangenehmen Gerüche im Fahrzeuginnenraum auftreten können, dadurch aus, dass als Maßnahme eine Erwärmung des Filters nach dem Abstellen der Antriebsmaschine des Fahrzeugs gemäß einer vorgegebenen Betriebsstrategie veranlasst wird.
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Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Steuereinheit gelten in entsprechender Weise auch für das erfindungsgemäße Verfahren.
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Vorteilhafterweise ist die Betriebsstrategie derart ausgebildet, eine anhaltende Unterschreitung des Temperatur-Taupunkts durch eine Erwärmung des Filters über den Temperatur-Taupunkt des Filters und/oder die Zuführung von feuchter Luft auf den Filter zu vermeiden.
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Vorteilhafterweise ist die Steuereinheit bzw. die Betriebsstrategie z. B. weiter ausgebildet, als Maßnahme nach der Erwärmung des Filters und ggf. nach einer systemspezifischen Wartezeit ein Spülen der Klimaanlage mit (Frisch-)Luft zu veranlassen. Diese Phase findet vorteilhafterweise zu einem Zeitpunkt statt, bei dem sich der Fahrer bzw. keine Person mehr im Fahrzeug befindet.
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Zum Erreichen obiger Ziele bzw. Maßnahmen kann die Betriebsstrategie in einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung derart aufgebaut sein, dass die Umsetzung in zumindest zwei oder mehrere Phasen unterteilt erfolgt, wobei jede Phase durch einen vorgegebenen eigenen Phasen-Parametersatz zur (individuellen) Ansteuerung zumindest einer Komponente bzw. eines Aktors der Klimaanlage gekennzeichnet ist.
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Der Phasen-Parametersatz zumindest einer oder mehrerer Phasen weist zumindest einen, zwei, mehrere oder alle der nachfolgenden Parameter auf:
- - Parameter zur Gebläseansteuerung,
- - Parameter zur Positionierung der Frischluft-/Umluftklappe,
- - Parameter zur Positionierung zumindest einer Fußraumklappe, insbesondere voneinander unabhängige Parameter zur Positionierung einer ersten und zweiten Fu ßraumklappe,
- - Parameter zur Positionierung zumindest einer Belüftungsklappe insbesondere voneinander unabhängige Parameter zur Positionierung einer ersten und zweiten Belüftungsklappe,
- - Parameter zur Positionierung zumindest einer Entfrostungsklappe,
- - Parameter zur Positionierung zumindest einer Temperaturmischklappe, und/oder
- - Parameter für den Start und/oder die Beendigung und/oder die Dauer der Veranlassung der jeweiligen Phase der Betriebsstrategie.
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Je nach Gerätekonzept können weitere Klappenpositionen hinzukommen oder auch entfallen. Ebenso ist abhängig vom System auch das Überspringen einer Phase möglich, indem z. B. der Parameter für die Zeitdauer auf 0 gesetzt wird.
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Insbesondere kann die Betriebsstrategie zumindest zwei, mehrere oder alle der folgenden sequentiell zu veranlassenden Phasen umfassen:
- - Phase 1: Positionierung der Frischluftklappe zum Erreichen eines optimalen Verhältnisses zwischen Feuchteeintrag des Filters und Filtertemperatur, insbesondere Öffnen der Frischluftklappe auf einen vordefinierten Wert,
- - Phase2: Aktivierung des Gebläses für eine vorgebbare erste Zeitdauer bei entsprechender Positionierung der Frischluft- und/oder Umluftklappe, wie in Phase 1 definiert,
- - Phase 3 bei deaktiviertem Gebläse: Schließen der Frischluftklappe und/oder Öffnen zumindest einer Fußraumklappe und/oder derartige Positionierung der Temperaturmischklappe, dass maximal warme Luft durch die Klimaanlage strömt/aus der Klimaanlage austritt (d. h. es wird das maximale Luftvolumen über einen Wärmetauscher der Klimaanlage geleitet),
- - Phase 4: erneute Aktivierung des Gebläses für eine vorgebbare zweite Zeitdauer bei entsprechender Positionierung der Frischluftklappe und/oder der Fußraumklappe und/oder der Temperaturmischklappe, wie in Phase 3 definiert,
- - Phase 5 bei deaktiviertem Gebläse: Verstellen zumindest einer Fußraumklappe und/oder einer Belüftungsklappe und/oder der Entfrostungsklappe und/oder der Temperaturmischklappe in eine jeweils definierte Parkposition,
- - Phase 6: Wartezeit bis zur Phase 7 und
- - Phase 7: erneute Aktivierung des Gebläses für eine vorgebbare dritte Zeitdauer bei entsprechender Positionierung der Fußraumklappe und/oder Belüftungsklappe und/oder Entfrostungsklappe und/oder Temperaturmischklappe, wie in Phase 5 definiert.
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In der Zeichnung ist ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Dabei zeigt
- 1 einen erfindungsgemäßen Aufbau einer Vorrichtung zur Ansteuerung einer Klimaanlage in einem Kraftfahrzeug zur Vermeidung einer ungewollt starken Desorption von an einem Filter der Klimaanlage anhaftenden Partikeln,
- 2 einen Aufbau einer Betriebsstrategie für Ansteuerung einer Klimaanlage zur Vermeidung einer ungewollt starken Desorption von an einem Filter der Klimaanlage anhaftenden Partikeln, und
- 3 einen vereinfachten Ablaufplan für ein erfindungsgemäßes Verfahren.
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Im Detail zeigt die 1 als zentrales Element einer Vorrichtung zur Ansteuerung einer Klimaanlage in einem hier nicht dargestellten Kraftfahrzeug eine Steuereinheit SE, die als Eingangssignale eine Signal bkm empfängt, wenn die Antriebsmaschine des Kraftfahrzeugs abgeschaltet wird, und ein Signal zv, sobald erkannt wird, dass sich kein Insasse mehr im Fahrzeug befindet.
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Um eine ungewollt starke Desorption von an einem Filter der Klimaanlage anhaftenden Partikeln vermeiden zu können, ist die Steuereinheit SE ausgebildet, eine Erwärmung des Filters über die Taupunkt-Temperatur des Filters zu gemäß eine vorgegebenen Betriebsstrategie BS zu veranlassen, wobei zusätzlich eine Zuführung von feuchter Luft auf den Filter vermieden wird. Zusätzlich wird durch die Betriebsstrategie sichergestellt, dass nach der Erwärmung des Filters und ggf. Verstreichen eines Zeitfensters ein Spülen der Klimaanlage mit Luft veranlasst wird.
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Die Betriebsstrategie BS ist in mehrere Phasen P1 bis P7 gegliedert, wobei die Phasen sequentiell veranlasst werden. Für jede Phase P1 - P7 wird eine Parametersatz zur individuellen Ansteuerung zumindest einer Komponente bzw. eines Aktors der Klimaanlage vorgegeben, wobei u. a. für jede Phase ein Parameter d1 - d7 für die Dauer des Phase vorgegeben wird. Hierbei kann es sich entweder um eine bestimmte Zeitdauer handeln, oder um ein Ereignis, bei dessen Eintreten eine Phase beendet bzw. eine nächste Phase begonnen wird. Nach Beendigung einer Phase erfolgt unmittelbar ein Übergang in die nächste Phase.
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Pro Phase P1 - P7 kann zusätzlich zum Parameter d1 bzw. d2 bzw. d3 ... bzw. d7 zumindest einer, aber auch mehrere oder alle der nachfolgenden Parameter für die Ansteuerung einer bestimmten Komponente bzw. eines Aktors der Klimaanlage definiert werden.
- - Parameter g zur Ansteuerung des Gebläses G der Klimaanlage,
- - Parameter fu zur Positionierung der Frischluft-/Umluftklappe FL/UL,
- - Parameter f1 zur Positionierung zumindest einer rechten Fußraumklappe FKr,
- - Parameter f2 zur Positionierung zumindest einer linken Fußraumklappe FKI,
- - Parameter b zur gemeinsamen Positionierung der linken und rechten Belüftungsklappe BKI und BKr,
- - Parameter e zur Positionierung einer Entfrostungsklappe EK, und
- - Parameter tm zur Positionierung einer Temperaturmischklappe TMK, welche den Anteil derjenigen Luft, die nach durchströmen des Verdampfers über durch den Wärmetauscher strömt, einstellt,
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Je nach Ausgestaltung des Parametersatzes kann beim Starten einer neuen Phase P1 - P6 bei fehlendem Parameter für eine bestimmte Komponente G, FL/UL, FKr, FKI, BKI, BKr, EK oder TMK die ursprüngliche Ansteuerung beibehalten werden, oder eine definierte AUS-Ansteuerung veranlasst werden. Je nach Gerätekonzept können weitere Klappenpositionen hinzukommen oder auch entfallen. Ebenso ist abhängig vom System auch das Überspringen einer Phase möglich, indem z. B. der Parameter d1 - d6 für die Zeitdauer auf 0 gesetzt wird.
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Die 2 zeigt ein Beispiel für einen Aufbau einer Betriebsstrategie für Ansteuerung einer Klimaanlage mit 6 Phasen, die sequentiell veranlasst werden, wobei die jeweiligen Phase direkt im Zusammenhang mit dem in 3 dargestellten Ablaufplan für ein entsprechend ausgebildetes Verfahren erläutert werden.
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Das in 3 aufgezeigte Verfahren beginnt mit Schritt 100, in dem das (endgültige) Abschalten der Antriebsmaschine überwacht wird (z. B. Auswerten des Signals bkm aus 1). Sobald festgestellt wird, dass die Antriebsmaschine des Kraftfahrzeugs abgestellt wurde, also eine Flankenwechsel des relevanten Signals „Fahrbereitschaft“ von EIN auf AUS detektiert wurde, wird im nächsten Schritt 200 mit Phase 1 der Betriebsstrategie zur Ansteuerung der Klimaanlage im Kraftfahrzeug zur Vermeidung einer ungewollt starken Desorption von am Filter der Klimaanlage anhaftenden Partikeln begonnen wird.
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In der Phase 1 wird abhängig von den systemspezifischen Gegebenheiten (Gerätekonzept, Luftansaugung, Wärmequellen) die Frischluft-/Umluftklappe FL/UL in eine Position gebracht, die ein optimales Verhältnis von Feuchteeintrag und Filtertemperatur zum Ziel hat. Im vorliegenden Beispiel wird die Frischluftklappe FL/UL zu 100% geöffnet. Das Gebläse G bleibt aus, und alle sonstigen Klappen (Fußraumklappe links und rechts, Belüftungsklappe links und rechts, Defrost- bzw. Entfrostungsklappe und Mischluftklappe) bleiben in der ursprünglichen Stellung. Die Phase 1 endet nach Ablauf einer definierbaren ersten Zeitdauer d1 für Phase 1 von ca. 5 Sekunden.
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Nach Beendigung der Phase 1 wird mit Übergang in Schritt 300 zu Phase 2 gewechselt. In der Phase 2 wird das Gebläse G für eine definierbare zweite Zeitdauer d2 für Phase 2 von ca. 5 Sekunden aktiviert. Alle übrigen Parameter sind identisch den Parametern aus Phase 1, d. h. es findet keine Veränderung der Positionierung der Klappen statt. Nach Ablauf der definierbaren zweiten Zeitdauer d2 wird das Gebläse G wieder deaktiviert.
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Nach Beendigung der Phase 2 wird mit Übergang in Schritt 400 zu Phase 3 gewechselt. In der Phase 3 wird (bei wieder deaktiviertem Gebläse G) die Frischluftklappe FL/UL vollständig geschlossen, um lang anhaltenden Feuchteeintrag durch die Außenluft zu unterbinden. Die (rechte) Fußraumklappe FKr auf der Seite der Umluftansaugung wird geöffnet. Bei fehlender links-/rechts-Trennung bei der Ansteuerung der Fußraumklappen wird auch die auch die andere Fußraumklappe FKI entsprechend angesteuert. Die Temperaturmischklappe TMK zum Einstellen der Mischluft fährt auf maximal warm, d. h. es wird die gesamte Luft über den Wärmetauscher geführt. Die Phase 3 endet nach Ablauf einer definierbaren dritten Zeitdauer d3 für Phase 3 von ca. 20 Sekunden oder spätestens dann, wenn festgestellt wird, dass der Fahrer bzw. alle Fahrzeuginsassen das Fahrzeug verlassen haben (Signal zv aus 1).
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Nach Beendigung der Phase 3 wird mit Übergang in Schritt 500 zu Phase 4 gewechselt. In der Phase 4 wird erneut das Gebläse G für eine definierbare vierte Zeitdauer d4 für Phase 4 von ca. 20 Sekunden aktiviert. Alle übrigen Parameter sind identisch den Parametern aus Phase 3, d. h. es findet keine Veränderung der Positionierung der Klappen statt. Nach Ablauf der definierbaren vierten Zeitdauer d4 wird das Gebläse G wieder deaktiviert.
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Nach Beendigung der Phase 4 und Ablauf der Wartezeit (Timer Parkposition) wird mit Übergang in Schritt 600 zu Phase 5 gewechselt. In der Phase 5 werden (bei wieder deaktiviertem Gebläse G) mit Ausnahme der Frischluftklappe FL/UL alle übrigen Klappen in eine vordefinierte Parkposition gebracht. Die Frischluftklappe FL/UL bleibt in diesem Fall definiert in der aktuellen Position, als geschlossen. Diese Phase 5 ist unmittelbar nach dem Erreichen der letzten Parkposition beendet, d. h. die Zeitdauer d5 für die Phase 5 ist durch die Verfahrzeit der Stellantriebe definiert.
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Nach Beendigung der Phase 5 wird mit Übergang in Schritt 700 zur Phase 6 gewechselt. Diese Phase definiert eine Wartezeit d6 von z.B. 500 s bis zum Beginn der Phase 7.
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Nach Beendigung der Phase 6 wird mit Übergang in Schritt 800 zur letzten Phase 7 gewechselt. In der Phase 7 wird erneut das Gebläse G für eine definierbare siebte Zeitdauer für Phase 7 von z. B. 20 Sekunden aktiviert. Alle übrigen Parameter sind identisch den Parametern aus Phase 5, d. h. es findet keine Veränderung der Positionierung der Klappen statt. Nach Ablauf der definierbaren siebten Zeitdauer d7 wird das Gebläse G wieder deaktiviert.
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Durch die hier dargestellte Betriebsstrategie kann auf einfache und kostengünstige Weise eine ungewollt starken Desorption von an einem Filter der Klimaanlage anhaftenden Partikeln, wodurch unangenehmen Gerüche im Fahrzeuginnenraum auftreten können, vermieden werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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