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Technisches Gebiet
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Die Erfindung betrifft eine Klimaanlage eines Kraftfahrzeugs.
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Stand der Technik
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Klimaanlagen von Kraftfahrzeugen weisen ein Gehäuse mit zumindest einem Luftkanal und mit darin angeordneten Klappen und Wärmeübertragern auf. Dabei sind einzonige Klimaanlagen und mehrzonige Klimaanlagen bekannt.
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Eine einzonige Klimaanlage erzeugt in dem Luftkanal in dem Gehäuse der Klimaanlage einen im Wesentlichen homogenen Luftstrom mit einer im Wesentlichen einheitlichen Temperatur. Dieser homogene Luftstrom wird mittels einer Durchströmung eines Verdampfers und/oder eines Heizkörpers temperiert und er wird auf Luftauslässe im Kraftfahrzeug aufgeteilt, aus welchen die Luft mit einer im Wesentlichen gleichen Temperatur ausströmt. Dabei kann von den Passagieren nur eine Temperatur vorgewählt werden, wobei die Durchströmung des Verdampfers und/oder des Heizkörpers mittels Luftklappen gesteuert wird, um die Lufttemperatur oder Raumtemperatur gemäß der Temperaturvorgabe zu temperieren. Aufgrund der einen einstellbaren Temperaturvorgabe werden die zur Temperatureinstellung vorgesehenen Warmluftklappen und Kaltluftklappen eingestellt.
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Eine mehrzonige Klimaanlage weist in dem Gehäuse mehrere unabhängig zueinander angeordnete Luftkanäle auf, wobei die Anzahl der Luftkanäle von der Anzahl der zu versorgenden Zonen im Innenraum des Kraftfahrzeugs abhängt. Eine zweizonige Klimaanlage weist zwei unabhängige Luftkanäle auf, in welchen jeweils ein unabhängiger Luftstrom strömt und temperiert wird. Die unabhängigen Luftkanäle werden im Gehäuse durch die Anordnung von Trennwänden erzeugt. Der jeweilig temperierte Luftstrom wird mittels einer Durchströmung eines Teils des Verdampfers und/oder eines Teils des Heizkörpers temperiert und er wird auf Luftauslässe im Kraftfahrzeug in der jeweiligen Zone verteilt, aus welchen die Luft mit einer im Wesentlichen gleichen Temperatur in die jeweilige Zone des Innenraums ausströmt. Dabei kann von den Passagieren jeweils eine Temperatur pro Zone vorgewählt werden, wobei die Durchströmung des jeweiligen Teils des Verdampfers und/oder des jeweiligen Teils des Heizkörpers mittels jeweiliger Kaltluftklappen und Warmluftklappen in den jeweiligen Luftkanälen gesteuert wird, um die Lufttemperatur oder Raumtemperatur gemäß der Temperaturvorgabe zu temperieren. Aufgrund der jeweiligen einstellbaren Temperaturvorgabe werden die zur Temperatureinstellung vorgesehenen Luftklappen eingestellt. Bei einer zweizonigen Anlage sind für die beiden Luftkanäle jeweils eine Warmluftklappe und jeweils eine Kaltluftklappe vorgesehen. Durch die Zonigkeit der Klimaanlage erhöht sich entsprechend die Anzahl der benötigten Kaltluft- und Warmluftklappen und auch die Anzahl der benötigten Stellmotoren für die Klappen gegenüber einer einzonigen Klimaanlage. Bei einer zweizonigen Klimaanlage werden also doppelt so viele Klappen und Stellmotoren benötigt als bei einer einzonigen Klimaanlage. Eine dreizonige Klimaanlage temperiert in drei Luftkanälen drei unabhängige Luftströme und benötigt daher dreifach so viele Klappen und Stellmotoren als eine einzonigen Klimaanlage. Eine vierzonige Klimaanlage temperiert in vier Luftkanälen vier unabhängige Luftströme und benötigt daher vierfach so viele Klappen und Stellmotoren als eine einzonigen Klimaanlage.
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Die Herstellung einer mehrzonigen Klimaanlage verlangt also eine erheblich höhere Anzahl von Bauteilen als eine einzonige Klimaanlage, insbesondere eine höhere Anzahl von Klappen und Stellmotoren, was die Kosten erheblich ansteigen lässt. Auch steigen dadurch die Komplexität und der Montageaufwand.
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Darstellung der Erfindung, Aufgabe, Lösung, Vorteile
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Daher ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine mehrzonige Klimaanlage zu schaffen, welche erlaubt, mehrere Luftströme unabhängig zu temperieren, wobei die Kosten und der Montageaufwand gegenüber dem Stand der Technik reduziert sind.
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Die Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung betrifft eine Klimaanlage eines Kraftfahrzeugs, mit einem Gehäuse mit darin ausgebildeten zumindest zwei unabhängigen Luftkanälen, welche mittels zumindest einer Trennwand im Gehäuse getrennt voneinander angeordnet sind, wobei ein kühlender Wärmeübertrager derart in dem Gehäuse angeordnet ist, dass er von Luft durchströmbar ist, welche in die zumindest zwei unabhängigen Luftkanäle strömbar ist, wobei ein wärmender Wärmeübertrager vorgesehen ist, der derart in dem Gehäuse angeordnet ist, dass er in die zumindest zwei unabhängigen Luftkanäle ragt und von Luft der zumindest zwei unabhängigen Luftkanäle durchströmbar ist, wobei der wärmende Wärmeübertrager ein elektrisch betreibbarer Wärmeübertrager ist, welcher mit mehreren unabhängig beheizbaren Wärmeübertragerbereichen ausgebildet ist, so dass die einen Wärmeübertragerbereich durchströmbare Luft unabhängig beheizbar ist, wobei je unabhängigem Luftkanal zumindest ein Wärmeübertragerbereich vorgesehen ist, welcher in dem jeweiligen unabhängigen Luftkanal angeordnet ist. Dadurch kann die Luft in jedem unabhängigen Luftkanal unabhängig voneinander beheizt werden, so dass die Temperatur der Luft in jedem unabhängigen Luftkanal individuell temperiert werden kann. Dadurch wird eine vereinfachte Klimaanlage erzeugt, die auf einen Heizkörper mit Kühlfluiddurchströmung zur Lufterwärmung verzichten kann, was die Gestaltung vereinfacht. Auch kann auf eine jeweilige Warmluftklappe in den Luftkanälen verzichtet werden, was die Gestaltung ebenfalls vereinfacht, weil der elektrisch betreibbare und ansteuerbare Wärmeübertrager in seiner Heizleistung sehr schnell variiert werden kann, so dass statt der Warmluftklappen es ausreichend ist, wenn der wärmende Wärmeübertrager in den jeweiligen Wärmeübertragerbereichen hinsichtlich seiner Heizleistung gezielt angesteuert wird. Insgesamt resultiert eine vereinfachte und damit auch kostengünstige Klimaanlage für zumindest zwei Zonen eines Kraftfahrzeugs, bei der die in die Zonen einströmende Luft unabhängig temperierbar und steuerbar ist.
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Die erfindungsgemäße Klimaanlage zeichnet sich dabei vorteilhaft dadurch aus, dass nur der eine wärmende Wärmeübertrager als elektrisch betreibbarer Wärmeübertrager zu Heizzwecken der Luft vorgesehen ist, um die Luft in dem Gehäuse der Klimaanlage zu erwärmen, so dass insbesondere auf fluiddurchströmte, wie beispielsweise kühlmitteldurchströmte wärmende Wärmeübertrager zu Heizzwecken verzichtet werden kann. Der vorgesehene wärmende Wärmeübertrager ist vorzugsweise ein Wärmeübertrager, welcher ein elektrisch betreibbarer Wärmeübertrager ist, welcher mit mehreren unabhängig beheizbaren Wärmeübertragerbereichen ausgebildet ist. Dadurch können die jeweiligen beheizbaren Wärmeübertragerbereiche unabhängig voneinander hinsichtlich ihrer Heizleistung angesteuert werden, so dass jeder Wärmeübertragerbereich die ihn durchströmende Luft unabhängig und individuell steuerbar beheizen kann.
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Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel ist es zweckmäßig, wenn der wärmende Wärmeübertrager derart in die jeweiligen unabhängigen Luftkanäle eingreift, dass jeweils ein Kaltluftkanal in dem jeweiligen Luftkanal vorgesehen ist, welcher Luft an dem wärmenden Wärmeübertrager vorbeiführt. Der wärmende Wärmeübertrager, allgemein auch als Heizkörper bezeichenbar, ragt also jeweils nur teilweise in die jeweiligen unabhängigen Luftkanäle hinein, so dass Luft durch den Wärmeübertrager strömen kann und/oder an dem Wärmeübertrager vorbei strömen kann. Der Anteil des Luftstroms, welcher in dem jeweiligen Luftkanal an dem wärmenden Wärmeübertrager vorbeiströmt, wird nicht erwärmt. Der Anteil des Luftstroms, welcher in dem jeweiligen Luftkanal durch den wärmenden Wärmeübertrager strömt, kann je nach angesteuerter Heizleistung erwärmt werden oder auch nicht, wenn beispielsweise keine Heizleistung angesteuert wird.
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Bei einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel ist es zweckmäßig, wenn dem jeweiligen Kaltluftkanal eine Kaltluftklappe zugeordnet ist, mittels welcher der jeweilige Kaltluftkanal öffenbar oder verschließbar ist. Dabei ist der jeweilige Kaltluftkanal durch die entsprechende Kaltluftklappe auch zwischen der vollständig geöffneten Einstellung und der völlig geschlossenen Einstellung einstellbar, so dass auch die Luftmenge durch den Kaltluftkanal über die Einstellung der Kaltluftklappe steuerbar ist. Die jeweilige Kaltluftklappe kann somit zwischen einer völlig offenen und einer völlig geschlossenen Stellung eingestellt werden, um den Luftstrom durch den zugeordneten Kaltluftkanal einzustellen. Dabei ist optional jede Kaltluftklappe unabhängig einstellbar, wozu vorteilhaft ein Aktuator, wie beispielsweise ein Elektromotor, vorgesehen ist.
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Auch ist es zweckmäßig, wenn jedem Luftkanal stromabwärts des wärmenden Wärmeübertragers zumindest ein Luftauslass zugeordnet ist. So kann jedem Luftkanal beispielsweise ein einzelner Luftauslass zugeordnet sein oder es kann einem Luftkanal oder mehreren Luftkanälen auch eine höhere Anzahl an Luftauslässen, beispielsweise zwei, drei, vier oder mehr Luftauslässe, zugeordnet sein.
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Solche Luftauslässe können sein: Defrostauslass, Belüftung Front, Belüftung Fond, Fußraum Front, Fußraum Fond etc.
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Einem Luftkanal kann beispielsweise ein Defrostauslass, ein Luftauslass für Belüftung Front und ein Luftauslass Fußraum Front zugeordnet sein. Einem anderen Luftkanal kann beispielsweise ein Luftauslass für Belüftung Fond und ein Luftauslass Fußraum Fond zugeordnet sein. Einem anderen Luftkanal kann beispielsweise ein Defrostauslass, ein Luftauslass für Belüftung Front und Fond und ein Luftauslass Fußraum Front und Fond zugeordnet sein.
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Auch ist es bei einem beispielhaften Ausführungsbeispiel zweckmäßig, wenn die Klimaanlage eine zweizonige Klimaanlage ist, mit zumindest zwei Luftkanälen, wobei jeder der beiden Luftkanäle mit seinem zumindest einen Luftauslass einer Zone im Kraftfahrzeuginnenraum zugeordnet ist. Dabei kann beispielsweise bei der zweizonigen Klimaanlage eine Zone als Fahrzeuginnenraum auf der Fahrerseite definiert sein und die zweite Zone als eine Zone auf der Beifahrerseite.
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Bei einem anderen vorteilhaften Ausführungsbeispiel kann es zweckmäßig sein, wenn die Klimaanlage eine dreizonige Klimaanlage ist, mit zumindest drei Luftkanälen, wobei jeder der drei Luftkanäle mit seinem zumindest einen Luftauslass einer Zone im Kraftfahrzeuginnenraum zugeordnet ist. Dabei kann beispielsweise bei der dreizonigen Klimaanlage eine erste Zone als Front des Fahrzeuginnenraums auf der Fahrerseite definiert sein und eine zweite Zone als eine Zone als Front des Fahrzeuginnenraums auf der Beifahrerseite. Eine dritte Zone kann der Fondbereich des Fahrzeuginnenraums sein.
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Bei einem anderen vorteilhaften Ausführungsbeispiel kann es zweckmäßig sein, wenn die Klimaanlage eine vierzonige Klimaanlage ist, mit zumindest vier Luftkanälen, wobei jeder der vier Luftkanäle mit seinem zumindest einen Luftauslass einer Zone im Kraftfahrzeuginnenraum zugeordnet ist. Dabei kann beispielsweise bei der vierzonigen Klimaanlage eine erste Zone als Front des Fahrzeuginnenraums auf der Fahrerseite definiert sein und eine zweite Zone als eine Zone als Front des Fahrzeuginnenraums auf der Beifahrerseite. Eine dritte Zone kann der Fondbereich des Fahrzeuginnenraums auf der Fahrerseite sein und eine vierte Zone kann der Fondbereich des Fahrzeuginnenraums auf der Beifahrerseite sein.
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Auch ist es zweckmäßig, wenn zwei Luftkanäle Zonen des Kraftfahrzeuginnenraums zugeordnet sind, welche im Frontbereich des Fahrzuginnenraums angeordnet sind und dass ein Luftkanal bei der dreizonigen Klimaanlage oder zwei Luftkanäle beider vierzonigen Klimaanlage Zonen des Kraftfahrzeuginnenraums zugeordnet sind, welche im Fondbereich des Fahrzuginnenraums angeordnet sind. Dadurch kann eine geeignete Aufteilung der Luftströmungen vorgenommen werden.
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Besonders bevorzugt sind die Luftkanäle für den Frontbereich im Querschnitt gleich oder größer als der Querschnitt des Luftkanals oder der Luftkanäle für den Fondbereich.
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Auch ist es zweckmäßig, wenn zumindest eine Trennwand stromabwärts des wärmenden Wärmeübertragers zumindest eine Öffnung aufweist, wobei der jeweiligen Öffnung eine Klappe zugeordnet ist, mittels welcher die Öffnung öffenbar oder schließbar ist. Dadurch kann in bestimmten Betriebssituationen eine Kopplung von unabhängigen Luftkanälen erfolgen, indem die Öffnung mittels der Klappe geöffnet werden kann. Wird die Öffnung wieder mittels der Klappe verschlossen, so sind die Luftkanäle wieder getrennt. So kann beispielsweise eine Trennung zwischen Luftkanälen der Front und einem Luftkanal oder mehreren Luftkanälen des Fonds verbunden oder getrennt werden.
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Vorteilhaft ist es auch, wenn zumindest ein weiterer Bypasskanal vorgesehen ist, insbesondere in jedem Luftkanal ein weiterer Bypasskanal vorgesehen ist, welcher jeweils an dem kühlenden Wärmeübertrager vorbeiführt, wobei in dem jeweiligen weiteren Bypasskanal optional jeweils eine Bypassklappe vorgesehen ist zur Steuerung der Durchströmung des zumindest einen weiteren Bypasskanals. Dadurch kann in spezifischen Betriebsmodi der Strömungswiderstand reduziert werden.
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Vorteilhafte Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung sind in den Unteransprüchen und in der nachfolgenden Figurenbeschreibung beschrieben.
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Figurenliste
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen detailliert erläutert. In den Zeichnungen zeigt:
- 1 eine schematische Schnittansicht eines ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Klimaanlage als vierzonige Klimaanlage,
- 2 eine frontale Ansicht des wärmenden Wärmeübertragers, wie des Heizkörpers,
- 3 eine schematische Schnittansicht des ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Klimaanlage als vierzonige Klimaanlage in einem ersten Betriebsmodus,
- 4 eine frontale Ansicht des wärmenden Wärmeübertragers, wie des Heizkörpers, in dem ersten Betriebsmodus,
- 5 eine schematische Schnittansicht des ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Klimaanlage als vierzonige Klimaanlage in einem zweiten Betriebsmodus,
- 6 eine frontale Ansicht des wärmenden Wärmeübertragers, wie des Heizkörpers, in dem zweiten Betriebsmodus,
- 7 eine schematische Schnittansicht des ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Klimaanlage als vierzonige Klimaanlage in einem dritten Betriebsmodus,
- 8 eine frontale Ansicht des wärmenden Wärmeübertragers, wie des Heizkörpers, in dem dritten Betriebsmodus,
- 9 eine schematische Schnittansicht des ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Klimaanlage als vierzonige Klimaanlage in einem vierten Betriebsmodus,
- 10 eine frontale Ansicht des wärmenden Wärmeübertragers, wie des Heizkörpers, in dem vierten Betriebsmodus,
- 11 eine schematische Schnittansicht des ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Klimaanlage als vierzonige Klimaanlage in einem fünften Betriebsmodus,
- 12 eine frontale Ansicht des wärmenden Wärmeübertragers, wie des Heizkörpers, in dem fünften Betriebsmodus,
- 13 ein Diagramm zur Erläuterung der Funktionalität einer Kopplung von Klappen,
- 14 eine schematische Schnittansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Klimaanlage als dreizonige Klimaanlage,
- 15 eine frontale Ansicht des wärmenden Wärmeübertragers, wie des Heizkörpers, gemäß 14,
- 16 eine schematische Schnittansicht eines dritten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Klimaanlage als zweizonige Klimaanlage,
- 17 eine frontale Ansicht des wärmenden Wärmeübertragers, wie des Heizkörpers, gemäß 16,
- 18 eine schematische Schnittansicht eines ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Klimaanlage als einzonige Klimaanlage, und
- 19 eine frontale Ansicht des wärmenden Wärmeübertragers, wie des Heizkörpers, gemäß 18.
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Die 1 zeigt in einer schematischen Schnittansicht eine erfindungsgemäße Klimaanlage 1 für ein Kraftfahrzeug.
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Die Klimaanlage 1 weist ein Gehäuse 2 auf, welches darin ausgebildete Luftkanäle 3 aufweist. Die Luftkanäle 3 sind dabei im Gehäuse 2 durch Trennwände 4, siehe auch 2, voneinander getrennt ausgebildet und unterteilt, so dass sie unabhängig voneinander von Luft durchströmbar sind.
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Dabei kann das Gehäuse 2 mit zumindest zwei unabhängigen Luftkanälen 3 ausgebildet sein, es können aber auch mehr oder weniger unabhängige Luftkanäle 3 vorgesehen sein. So kann in einem Beispiel nur ein unabhängiger Luftkanal 3 vorgesehen sein und in anderen Ausführungsbeispielen können auch drei oder vier unabhängige Luftkanäle 3 vorgesehen sein. Dabei kann die jeweilige Trennwand 4 oder können die jeweiligen Trennwände 4 in dem Gehäuse 2 modular ausgebildet und bei der Montage des Gehäuses 2 in das Gehäuse 2 entsprechend einsetzbar sein, um die jeweilige gewünschte Zonigkeit der Klimaanlage 1 zu erreichen.
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Dabei können die Luftkanäle 3 einer zweizonigen Klimaanlage 1 auch so betrieben werden, dass sie gleichbehandelt und gesteuert werden, so dass effektiv eine einzonige Klimaanlage 1 resultiert. Dies kann grundsätzlich auch bei anderen Klimaanlagen vorgesehen werden, indem durch Gleichbehandlung und Gleichsteuerung einer höherzonigen Klimaanlage eine niederzonige Klimaanlage resultiert.
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Die Klimaanlage sieht einen kühlenden Wärmeübertrager 5 vor, wie beispielsweise einen Verdampfer, welcher derart in dem Gehäuse 2 angeordnet ist, dass er von Luft 6 durchströmbar ist, welche in die zumindest zwei unabhängigen Luftkanäle 3 strömbar ist. Dabei kann der kühlende Wärmeübertrager 5 stromaufwärts der unabhängigen Luftkanäle 3 vorgesehen sein und den gesamten Querschnitt des Gehäuses 2 in diesem Bereich einnehmen, so dass die den kühlenden Wärmeübertrager 5 durchströmende Luft 6 auf die unabhängigen Luftkanäle 3 aufgeteilt wird.
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Alternativ könnte die Aufteilung der unabhängigen Luftkanäle 3 auch stromaufwärts des kühlenden Wärmeübertragers 5 erfolgen, so dass der kühlende Wärmeübertrager 5 bereits in die unabhängigen Luftkanäle 3 eingreift.
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Weiterhin ist ein wärmender Wärmeübertrager 7, wie beispielsweise auch Heizkörper genannt, vorgesehen, der derart in dem Gehäuse 2 angeordnet ist, dass er in die zumindest zwei unabhängigen Luftkanäle 3 ragt und von Luft 6 der zumindest zwei unabhängigen Luftkanäle 3 durchströmbar ist.
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Im Ausführungsbeispiel der 1 und 2 ist eine vierzonige Klimaanlage 1 gezeigt, welche vier unabhängige Luftkanäle 3 aufweist. Der wärmende Wärmeübertrager 7 greift entsprechend in die vier unabhängigen Luftkanäle 3 ein, wie es in 2 zu erkennen ist.
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Gemäß der erfindungsgemäßen Gestaltung ist der wärmende Wärmeübertrager 7 ein elektrisch betreibbarer Wärmeübertrager 7, welcher durch Speisung von elektrischer Energie erwärmbar ist, um durchströmende Luft 6 zu erwärmen.
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Der wärmende Wärmeübertrager 7 ist derart ausgebildet, dass er mit mehreren unabhängig beheizbaren Wärmeübertragerbereichen 8 ausgebildet ist. Dadurch wird bewirkt, dass die einen Wärmeübertragerbereich 8 durchströmbare Luft 6 unabhängig beheizbar ist. So kann die Luft 6, welche einen Wärmeübertragerbereich 8 durchströmt stärker oder schwächer oder gar nicht erwärmt werden als Luft 6, die einen anderen Wärmeübertragerbereich 8 durchströmt. Dabei kann vorteilhaft die Heizleistung in dem jeweiligen Wärmeübertragerbereich 8 individuell geregelt bzw. angesteuert werden.
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Gemäß dem Ausführungsbeispiel ist je unabhängigem Luftkanal 3 zumindest ein Wärmeübertragerbereich 8 vorgesehen, welcher in dem jeweiligen unabhängigen Luftkanal 3 angeordnet ist.
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Der wärmende Wärmeübertrager 7 ist dabei derart ausgebildet und angeordnet, dass nur der eine wärmende Wärmeübertrager 7 vorgesehen ist, welcher ein elektrisch betreibbarer Wärmeübertrager 7 ist, welcher mit mehreren unabhängig beheizbaren Wärmeübertragerbereichen 8 ausgebildet ist. Ein fluiddurchströmter Wärmeübertrager als Heizkörper ist nicht vorgesehen.
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Weiterhin ist vorgesehen, dass der wärmende Wärmeübertrager 7 im Gehäuse 2 derart angeordnet ist, dass er derart in die jeweiligen unabhängigen Luftkanäle 3 eingreift, dass jeweils ein Kaltluftkanal 9 in dem jeweiligen Luftkanal 3 vorgesehen ist, welcher Luft an dem wärmenden Wärmeübertrager 7 vorbeiführt.
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Zur Steuerung des Luftstroms durch den Kaltluftkanal 9 ist je Kaltluftkanal 9 eine Kaltluftklappe 10 vorgesehen. Mittels der jeweiligen dem Kaltluftkanal 9 zugeordneten Kaltluftklappe 10 kann die Durchströmung des Kaltluftkanals 9 gesteuert bzw. geregelt werden. Dabei ist die jeweilige Kaltluftklappe 10 mittels eines Aktuators betätigbar, so dass die Kaltluftklappe 10 den jeweiligen Kaltluftkanal 9 öffnen oder verschließen kann oder die Kaltluftklappe 10 in einer Zwischenstellung einstellbar ist, so dass der Kaltluftkanal 9 teilweise geöffnet bzw. verschlossen ist. Der Kaltluftkanal 9 ist über die Kaltluftklappe 10 öffenbar oder verschließbar oder in einer Zwischenstellung einstellbar. Dadurch kann der Anteil der Luft, welcher durch den wärmenden Wärmeübertrager 7 strömt zu dem Anteil der Luft, der an dem wärmenden Wärmeübertrager 7 vorbei strömt eingestellt werden. Dabei mischt sich die an dem Wärmeübertrager 7 vorbeiströmende Luft nach dem Wärmeübertrager 7 mit der den Wärmeübertrager 7 durchströmenden Luft, so dass stromabwärts des wärmenden Wärmeübertragers 7 eine Mischung der Luft erfolgt.
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Wird beispielsweise ein Wärmeübertragerbereich 8 des Wärmeübertragers 7 nicht erwärmt, so strömt durch den Wärmeübertrager 7 in dem Wärmeübertragerbereich 8 kalte Luft durch den wärmenden Wärmeübertrager 7 und mischt sich stromabwärts des Wärmeübertragers 7 mit kalter Luft, die an dem Wärmeübertrager 7 vorbeiströmt. Es resultiert kalte Luft.
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Wird beispielsweise ein Wärmeübertragerbereich 8 des Wärmeübertragers 7 nur schwach erwärmt, so strömt durch den Wärmeübertrager 7 in dem Wärmeübertragerbereich 8 Luft, die durch den wärmenden Wärmeübertrager 7 erwärmt wird und die sich stromabwärts des Wärmeübertragers 7 mit kalter Luft mischt, die an dem Wärmeübertrager 7 vorbeiströmt. Es resultiert schwach erwärmte Luft.
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Wird beispielsweise ein Wärmeübertragerbereich 8 des Wärmeübertragers 7 stark bis maximal erwärmt, so strömt durch den Wärmeübertrager 7 in dem Wärmeübertragerbereich 8 Luft, die durch den wärmenden Wärmeübertrager 7 stark erwärmt wird und die sich stromabwärts des Wärmeübertragers 7 mit kalter Luft mischt, die gedrosselt oder dosiert an dem Wärmeübertrager 7 vorbeiströmt. Es resultiert mittelmäßig erwärmte Luft.
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Wird beispielsweise ein Wärmeübertragerbereich 8 des Wärmeübertragers 7 maximal erwärmt, so strömt durch den Wärmeübertrager 7 in dem Wärmeübertragerbereich 8 Luft, die durch den wärmenden Wärmeübertrager 7 maximal erwärmt wird, wobei an dem Wärmeübertrager 7 wegen einem Schließen der Kaltluftklappe 10 keine Luft vorbeiströmt. Es resultiert stark erwärmte Luft.
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Die Einstellung der Heizleistung des Wärmeübertragerbereichs 8 des wärmenden Wärmeübertragers 7 und die Einstellung der Kaltluftklappe 10 kann für jeden Luftkanal 3 individuell eingestellt werden, so dass in jedem Luftkanal 3 eine individuelle Temperierung der Luft 6 vorgenommen werden kann.
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Die 1 zeigt, dass jedem Luftkanal 3 stromabwärts des wärmenden Wärmeübertragers 7 zumindest ein Luftauslass 11 zugeordnet ist. Dabei kann auch jedem Luftauslass 11 eine den Luftauslass 11 steuernde Auslassklappe 12 zugeordnet sein. So kann jedem Luftkanal 3 beispielsweise ein einzelner Luftauslass 11 zugeordnet sein oder es kann einem oder jedem Luftkanal 3 oder mehreren Luftkanälen 3 auch eine höhere Anzahl an Luftauslässen 11, beispielsweise zwei, drei, vier oder mehr Luftauslässe 11, zugeordnet sein. Solche Luftauslässe 11 können beispielsweise sein: Defrostauslass 13, Belüftung Front 14, Fußraum Fond 16, Fußraum Front 15, Belüftung Fond 17 etc.
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Einem Luftkanal 3 kann beispielsweise ein Defrostauslass 13, ein Luftauslass 11 für Belüftung Front 14 und ein Luftauslass 15 Fußraum Front zugeordnet sein. Einem anderen Luftkanal 3 kann beispielsweise ein Luftauslass 17 für Belüftung Fond und ein Luftauslass 16 Fußraum Fond zugeordnet sein. Einem anderen Luftkanal 11 kann beispielsweise ein Defrostauslass 13, ein Luftauslass 11 für Belüftung Front 14 und Belüftung Fond 17 und ein Luftauslass 11 Fußraum Front 15 und Fußraum Fond 16 zugeordnet sein.
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Die in den 1 und 2 gezeigte Klimaanlage 1 ist eine vierzonige Klimaanlage 1 mit zumindest vier Luftkanälen 3, wobei jeder der vier Luftkanäle 3 mit seinem zumindest einen Luftauslass 11 einer Zone im Kraftfahrzeuginnenraum zugeordnet ist. Dabei kann beispielsweise bei der vierzonigen Klimaanlage 1 eine erste Zone als Front des Fahrzeuginnenraums auf der Fahrerseite definiert sein und eine zweite Zone als eine Zone als Front des Fahrzeuginnenraums auf der Beifahrerseite. Eine dritte Zone kann der Fondbereich des Fahrzeuginnenraums auf der Fahrerseite sein und eine vierte Zone kann der Fondbereich des Fahrzeuginnenraums auf der Beifahrerseite sein. So kann jeder Luftkanal 3 einer dieser Zonen zugeordnet sein, um zumindest die Temperatur in der jeweiligen Zone individuell einstellen zu können.
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Bei einem anderen beispielhaften Ausführungsbeispiel gemäß der 16 und 17 ist es zweckmäßig, wenn die Klimaanlage 1 eine zweizonige Klimaanlage 1 ist, mit zumindest zwei Luftkanälen 3, wobei jeder der beiden Luftkanäle 3 mit seinem zumindest einen Luftauslass 11 einer Zone im Kraftfahrzeuginnenraum zugeordnet ist. Dabei kann beispielsweise bei der zweizonigen Klimaanlage 1 eine Zone als Fahrzeuginnenraum auf der Fahrerseite definiert sein und die zweite Zone als eine Zone auf der Beifahrerseite.
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Bei einem anderen beispielhaften Ausführungsbeispiel gemäß der 14 und 15 kann es auch zweckmäßig sein, wenn die Klimaanlage 1 eine dreizonige Klimaanlage 1 ist, mit zumindest drei Luftkanälen 3, wobei jeder der drei Luftkanäle 3 mit seinem zumindest einen Luftauslass 11 einer Zone im Kraftfahrzeuginnenraum zugeordnet ist. Dabei kann beispielsweise bei der dreizonigen Klimaanlage 1 eine erste Zone als Front des Fahrzeuginnenraums auf der Fahrerseite definiert sein und eine zweite Zone als eine Zone als Front des Fahrzeuginnenraums auf der Beifahrerseite. Eine dritte Zone kann der Fondbereich des Fahrzeuginnenraums sein.
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Die 1 zeigt weiterhin, dass zumindest eine Trennwand 4 stromabwärts des wärmenden Wärmeübertragers 7 zumindest eine Öffnung 18 aufweist, wobei der jeweiligen Öffnung 18 eine Klappe 19 zugeordnet ist, mittels welcher die Öffnung 18 öffenbar oder schließbar ist.
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Dadurch kann erreicht werden, dass stromabwärts des wärmenden Wärmeübertragers 7 Luftkanäle 3 miteinander verbunden werden können oder die Luftkanäle 3 getrennt gehalten werden.
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So kann beispielsweise in einem Defrostbetrieb die Luft 6, die in einem anderen Betriebsmodus für den Fondbereich vorgesehen ist, in den Defrostauslass 13 geleitet werden, wenn die Klappe 19 geöffnet wird und die Klappen 12 der Luftauslässe 16 und 17 verschlossen werden und optional auch die Klappen 12 der Luftauslässe 14 und 15. Im normalen Betrieb ist die Klappe 19 verschlossen und bewahrt die Trennung der Luftkanäle 3.
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Die 3 und 4 zeigen die Klimaanlage 1 des Ausführungsbeispiels der 1 und 2 in einem Kaltluftbetriebsmodus, bei welchem der wärmende Wärmeübertrager 7 nicht beheizt wird. Entsprechend strömt Kaltluft vom kühlenden Wärmeübertrager 5 bei geöffneten Klappen 10 durch die Kaltluftkanäle 9 in den jeweiligen Luftkanälen 3. Auch strömt Kaltluft durch den nicht beheizten wärmenden Wärmeübertrager 7. Die Klappen 12 beispielsweise der Luftauslässe 13, 15 und 16 sind geschlossen und beispielsweise nur die Klappen 12 der Luftauslässe 14 und 17 sind geöffnet. Entsprechend strömt Kaltluft durch die Luftauslässe Front Belüftung 14 und durch die Luftauslässe Fond Belüftung 17.
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Die 5 und 6 zeigen die Klimaanlage 1 des Ausführungsbeispiels der 1 und 2 in einem gemischten Betrieb mit wärmerer Luft für den Fondbereich, bei welchem der wärmende Wärmeübertrager 7 in seinen Wärmeübertragerbereichen 30 für den Fond stärker beheizt wird als die Wärmeübertragerbereiche 31 für die Front. Entsprechend strömt Kaltluft vom kühlenden Wärmeübertrager 5 bei geöffneten Klappen 10 durch die Kaltluftkanäle 9 in die jeweiligen Luftkanäle 3. Auch strömt Kaltluft durch den beheizten wärmenden Wärmeübertrager 7 und wird dort entsprechend erwärmt und mischt sich nach dem wärmenden Wärmeübertrager 7 mit der Kaltluft aus dem Kaltluftkanal 9. Die Klappen 12 sind alle etwas geöffnet, so dass erwärmte Luft aus allen Luftauslässen 12 bis 17 ausströmt.
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Die 7 und 8 zeigen die Klimaanlage 1 des Ausführungsbeispiels der 1 und 2 in einem weiteren gemischten Betrieb mit unterschiedlich geheizter Luft für die verschiedenen Zonen. In der Zone für die Front-Fahrerseite ist die Luft mäßig geheizt, in der Zone für die Front-Beifahrerseite ist die Luft stark geheizt, in der Zone für die Fond-Fahrerseite ist die Luft ungeheizt und in der Zone für die Fond-Beifahrerseite ist die Luft mittelmäßig geheizt. Auch strömt Kaltluft vom kühlenden Wärmeübertrager 5 bei zumindest etwas geöffneten Klappen 10 durch die Kaltluftkanäle 9 in den jeweiligen Luftkanälen 3. Auch strömt Kaltluft durch den beheizten wärmenden Wärmeübertrager 7 und wird dort entsprechend der Steuerung erwärmt und mischt sich nach dem wärmenden Wärmeübertrager 7 mit der Kaltluft aus dem Kaltluftkanal 9. Die Klappen 12 sind alle zumindest etwas geöffnet, so dass erwärmte Luft aus allen Luftauslässen 12 bis 17 ausströmt.
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Die 9 und 10 zeigen die Klimaanlage 1 des Ausführungsbeispiels der 1 und 2 in einem Warmluftbetriebsmodus, bei welchem der wärmende Wärmeübertrager 7 stark beheizt wird. Die Kaltluftklappen 10 sind geschlossen, so dass keine Kaltluft vom kühlenden Wärmeübertrager 5 durch die Kaltluftkanäle 9 in die jeweiligen Luftkanäle 3 strömt. Auch strömt Luft durch den stark beheizten wärmenden Wärmeübertrager 7 und wird dort erwärmt. Die Klappen 12 beispielsweise der Luftauslässe 13, 14 und 17 sind geschlossen und beispielsweise nur die Klappen 12 der Luftauslässe 15 und 16 sind geöffnet. Entsprechend strömt sehr warme Luft durch die Luftauslässe Front Fußraum 15 und durch die Luftauslässe Fond Fußraum 16.
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Die 11 und 12 zeigen die Klimaanlage 1 des Ausführungsbeispiels der 1 und 2 in einem Defrost-Betriebsmodus, bei welchem der wärmende Wärmeübertrager 7 stark beheizt wird und die Warmluft nur aus dem Defrostauslass 13 geleitet wird. Die Kaltluftklappen 10 sind geschlossen, so dass keine Kaltluft vom kühlenden Wärmeübertrager 5 durch die Kaltluftkanäle 9 in die jeweiligen Luftkanäle 3 strömt. Auch strömt Luft durch den stark beheizten wärmenden Wärmeübertrager 7 und wird dort erwärmt. Die Klappe 19 ist geöffnet und gibt die Öffnung 18 frei, so dass Warmluft aus den Luftkanälen 3 für den Fond hin zu dem Defrostauslass 13 , geführt werden kann. Die Klappen 12 beispielsweise der Luftauslässe 14 bis 17 sind geschlossen und nur die Klappe 12 des Luftauslasses 13 ist geöffnet. Entsprechend strömt sehr warme Luft nur durch den Luftauslass Defrost 13.
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Die Steuerung der Klappen 10 und 19 kann jeweils unabhängig voneinander durch Aktuatoren erfolgen. Alternativ kann auch eine Kopplung der Klappen 10 und 19 erfolgen. Die 13 zeigt eine solche Kopplung anhand eines Diagramms, welches die Klappenöffnung der Klappen 10 und 19 als Funktion der Verfahrwegkinematik eines Akturtors darstellt.
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Dabei ist eine Kurve 40 dargestellt, welche die Klappenstellung der Klappen 10 zeigt und eine Kurve 41, welche die Klappenstellung der Klappen 19 zeigt. Von links nach rechts betrachtet zeigt sich, dass ganz links ein Kaltluftbetriebsmodus I vorliegt. Die Kaltluftklappen 10 sind maximal geöffnet und die Klappen 19 sind geschlossen.
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Weiter nach rechts betrachtet liegt ein entsprechend gemischter Betriebsmodus II vor, bei welchem die Kaltluftklappen 10 teilweise geschlossen sind und die Klappen 19 geschlossen sind.
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Noch weiter nach rechts betrachtet liegt ein entsprechend maximal Heizbetrieb-Modus III, beispielsweise Max-Fuß-Betriebsmodus, vor, bei welchem die Kaltluftklappen 10 geschlossen sind und die Klappen 19 geschlossen sind.
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Ganz rechts liegt der Defrost-Modus IV vor, bei welchem die Kaltluftklappen 10 geschlossen sind und die Klappen 19 geöffnet sind.
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Die 14 und 15 zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Klimaanlage 1, bei welcher eine dreizonige Klimaanlage 1 gezeigt ist. Die Klimaanlage 1 der 14 und 15 entspricht im Wesentlichen der Klimaanlage 1 der 1 und 2, wobei für den Fondbereich eine Trennwand nicht vorgesehen ist und nur ein Luftkanal 3 für den Fondbereich vorgesehen ist, welcher die Luftauslässe 16 und 17 speist. Dadurch ist die Kaltluftklappe 10 durchgängig ausgebildet oder es sind zwei gekoppelte Kaltluftklappen 10 vorgesehen.
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Der wärmende Wärmeübertrager 7 kann der gleiche Wärmeübertrager sein, wie in dem Ausführungsbeispiel der 1 und 2, wobei die Wärmeübertragerbereiche 8 für den Fond durch die Steuerung gekoppelt sein können. Alternativ kann der wärmende Wärmeübertrager 7 auch nur drei Wärmeübertragerbereiche 8 für die jeweiligen Luftkanäle 3 aufweisen.
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Die 16 und 17 zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Klimaanlage 1, bei welcher eine zweizonige Klimaanlage 1 gezeigt ist. Die Klimaanlage 1 der 16 und 17 entspricht im Wesentlichen der Klimaanlage 1 der 1 und 2, wobei die Luftkanäle 3 für den Fond und die Luftauslässe 16, 17 für den Fond entfallen sind. Die Trennwand 4 zur Aufteilung zwischen Fahrerseite und Beifahrerseite für die Front bzw. gemeinsam für Front und Fond ist noch vorgesehen.
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Der wärmende Wärmeübertrager 7 kann der gleiche Wärmeübertrager sein, wie in dem Ausführungsbeispiel der 1 und 2, wobei die Wärmeübertragerbereiche 8 für den Fond mit den Wärmeübertragerbereichen für die Front durch die Steuerung gekoppelt sein können. Alternativ kann der wärmende Wärmeübertrager 7 auch nur zwei Wärmeübertragerbereiche 8 für die jeweiligen Luftkanäle 3 aufweisen.
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Die 18 und 19 zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Klimaanlage 1, bei welcher eine einzonige Klimaanlage 1 gezeigt ist. Die einzonige Klimaanlage 1 der 18 und 19 entspricht im Wesentlichen der Klimaanlage 1 der 16 und 17, wobei die Trennung der Luftkanäle 3 für die Fahrerseite und die Beifahrerseite aufgehoben ist. Die Trennwand 4 zur Aufteilung zwischen Fahrerseite und Beifahrerseite für die Front bzw. gemeinsam für Front und Fond kann entfallen sein oder kann alternativ vorgesehen sein, wobei dann durch die Steuerung des wärmenden Wärmeübertragers 7 eine Kopplung der Luftkanäle 3 durchgeführt werden kann.
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Der wärmende Wärmeübertrager 7 kann der gleiche Wärmeübertrager 7 sein, wie in dem Ausführungsbeispiel der 1 und 2 oder der 16 und 17, wobei die Wärmeübertragerbereiche 8 für die Fahrerseite und für den Fond mit den Wärmeübertragerbereichen für die Front und für die Beifahrerseite durch die Steuerung gekoppelt sein können. Alternativ kann der wärmende Wärmeübertrager 7 auch nur einen Wärmeübertragerbereich 8 für den Luftkanal 3 aufweisen.
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Optional kann auch eine einzonige Klimaanlage 1 eines Kraftfahrzeugs gestaltet werden, mit einem Gehäuse 2 mit zumindest einem darin ausgebildeten Luftkanal, wobei auch zwei parallel betriebene Luftkanäle vorgesehen sein können, die mittels zumindest einer Trennwand 4 im Gehäuse 2 getrennt voneinander angeordnet sein können, wobei ein kühlender Wärmeübertrager 5 derart in dem Gehäuse 2 angeordnet sein kann, dass er von Luft 6 durchströmbar ist, welche in den zumindest einen Luftkanal 3 strömt, wobei ein wärmender Wärmeübertrager 7 vorgesehen ist, der derart in dem Gehäuse 2 angeordnet ist, dass er in die zumindest zwei unabhängigen Luftkanäle 3 ragt und von Luft 6 des Luftkanals 3 durchströmbar ist, wobei der wärmende Wärmeübertrager 7 ein elektrisch betreibbarer Wärmeübertrager ist, welcher mit einem beheizbaren Wärmeübertragerbereich oder mit mehreren unabhängig beheizbaren Wärmeübertragerbereichen 8 ausgebildet ist, wobei die mehreren Wärmeübertragerbereiche durch die Steuerung gemeinsam betrieben werden können, so dass die den einen Wärmeübertragerbereich 8 oder die parallel betriebenen Wärmeübertragerbereiche 8 durchströmbare Luft 6 beheizbar ist.
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Alternativ oder zusätzlich kann es bei einem anderen Ausführungsbeispiel vorgesehen sein, dass ein weiterer Luftkanal als Bypasskanal am kühlenden Wärmeübertrager 5 vorbeiführt. Wobei ein solcher Bypasskanal mit einer entsprechenden Bypassklappe versehen sein kann, um die Durchströmung dieses Bypasskanals steuern zu können. Dadurch kann der Strömungswiderstand zusätzlich für die Betriebsmodi III oder VI bis 11 „Heizen“ bis „moderates Kühlen“ noch einmal reduziert werden, indem der kühlende Wärmeübertrager 5, wie beispielsweise Verdampfer, umströmt werden kann. Im Betriebsmodus I des maximalen Kühlens wird dieser Bypasskanal dann wieder verschlossen.