DE102022109159A1 - Verfahren zum Steuern einer Klimatisierungsvorrichtung, Klimatisierungsvorrichtung zum Ausführen eines Steuerungsverfahrens und Kraftfahrzeug mit einer Klimatisierungsvorrichtung - Google Patents

Abstract

Die vorliegende Erfindung offenbart ein Verfahren zum Steuern einer Klimatisierungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, wobei die Klimatisierungsvorrichtung zumindest ein Gebläse (60), zumindest zwei jeweils über einen Leitungsstrang (30, 31, 32, 41, 42, 43, 44) mit dem Gebläse (60) fluidverbundene Ausströmungseinrichtungen (21, 22, 23, 24), und eine der Anzahl der Ausströmungseinrichtungen (21, 22, 23, 24) entsprechende Anzahl von Ventileinrichtungen (51, 52, 53, 54) aufweist, wobei jede Ventileinrichtung (51, 52, 53, 54) einer Ausströmungseinrichtung (21, 22, 23, 24) zugeordnet und in dem der jeweiligen Ausströmungseinrichtung (21, 22, 23, 24) zugeordneten Leitungsstrang (41, 42, 43, 44) angeordnet ist, wobei das Verfahren eine Reduzierung einer Gebläsestufe des Gebläses (60) und einer verbesserten Klimakomfort erreicht.Ferner offenbart die vorliegende Erfindung eine Klimatisierungsvorrichtung zum Ausführen des Verfahrens und ein Kraftfahrzeug mit einer entsprechend ausgebildeten Klimatisierungsvorrichtung.

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern einer Klimatisierungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung eine Klimatisierungsvorrichtung zum Ausführen des Verfahrens und ein Kraftfahrzeug mit einer Klimatisierungsvorrichtung.
• Kraftfahrzeuge weisen üblicherweise eine Klimatisierungsvorrichtung auf, mittels der Luftströme in einen Fahrgastraum eingeleitet werden können. Hierzu weist eine Klimatisierungsvorrichtung üblicherweise zumindest zwei Ausströmungseinrichtungen auf, die von den Fahrgästen und/oder von einer Steuerungseinrichtung hinsichtlich eines Sollvolumenstromes einstellbar sind, indem den jeweiligen Ausströmungseinrichtungen zugeordnete Ventileinrichtungen einstellbar ausgebildet sind. Es ist üblich, dass die Klimatisierungsvorrichtung mit einer Klimaanlage gekoppelt ist, so dass in der Temperatur und in der Luftfeuchtigkeit angepasste Luftströme in den Fahrgastraum eingeleitet werden können.
• Bei aus dem Stand der Technik bekannten Klimatisierungsvorrichtungen besteht das Problem, dass bei einer Veränderung des Sollvolumenstroms für eine Ausströmungseinrichtung auch die Volumenströme der anderen Ausströmungseinrichtung verändert werden, da die Ausströmungseinrichtungen miteinander fluidkommunizierend ausgebildet sind. Auch besteht bei aus dem Stand der Technik bekannten Klimatisierungsvorrichtungen das Problem, das ein Gebläse der Klimatisierungsvorrichtung auf eine zu hohe Gebläsestufe bzw. Gebläsedrehzahl eingestellt ist. Hierdurch erhöht sich der Geräuschpegel im Fahrgastraum. Weiterhin wird durch ein auf einer zu hohen Gebläsestufe laufendes Gebläse zu viel Energie verbraucht, was insbesondere bei Elektrofahrzeugen zu einer zu großen Beanspruchung der Traktionsbatterie führt, wodurch die Reichweite des Elektrofahrzeugs reduziert wird.
• Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Steuern einer Klimatisierungsvorrichtung bereitzustellen, welches die oben beschriebenen Probleme nicht aufweist.
• Die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Ausgestaltungen des Verfahrens sind in den von Anspruch 1 abhängigen Ansprüchen beschrieben.
• Im Genaueren wird die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Aufgabe durch ein Verfahren zum Steuern einer Klimatisierungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug gelöst, wobei die Klimatisierungsvorrichtung zumindest ein Gebläse, zumindest zwei jeweils über einen Leitungsstrang mit dem Gebläse fluidverbundene Ausströmungseinrichtungen, und eine der Anzahl der Ausströmungseinrichtungen entsprechende Anzahl von Ventileinrichtungen aufweist, wobei jede Ventileinrichtung einer Ausströmungseinrichtung zugeordnet und in dem der jeweiligen Ausströmungseinrichtung zugeordneten Leitungsstrang angeordnet ist. Das erfindungsgemäße Verfahren weist folgende Verfahrensschritte auf:
• - Ermitteln von jeweils einem Sollvolumenstrom für jede Ausströmungseinrichtung;
• - Berechnen von jeweils einem Druckverlust für jeden Leitungsstrang bei komplett geöffneter Ventileinrichtung in dem Leitungsstrang, für den der Druckverlust berechnet wird, und unter Verwendung der den jeweiligen Ausströmungseinrichtungen zugeordneten Sollvolumenströmen;
• - Ermitteln des größten unter den errechneten Druckverlusten und Festlegen des größten der Druckverluste als einen kritischen Druckverlust;
• - Festlegen des Leitungsstrangs als kritischen Leitungsstrang, der den kritischen Druckverlust aufweist;
• - Einstellen der in dem kritischen Leitungsstrang angeordneten Ventileinrichtung derart, dass die im kritischen Leitungsstrang angeordnete Ventileinrichtung zu zumindest 80% bis 100% geöffnet ist;
• - Einstellen der Ventileinrichtungen, die nicht in dem kritischen Leitungsstrang angeordnet sind, derart, dass die jeweiligen Druckverluste in jedem Leitungsstrang dem kritischen Druckverlust entsprechen; und
• - Einstellen des Gebläses auf eine minimale Gebläsedrehzahl / Gebläsestufe, mittels der für die Summe aller Sollvolumenströme der kritische Druckverlust kompensiert wird.
• Das erfindungsgemäße Verfahren weist den Vorteil auf, dass bei Veränderung eines Volumenstroms durch eine der Ausströmungseinrichtungen, die beispielsweise durch eine Veränderung der Einstellung einer Ventileinrichtung erreicht wird, die Volumenströme durch die anderen Ausströmungseinrichtungen nicht oder zumindest im Vergleich zu aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren vermindert verändert werden. Folglich ist der Klimatisierungskomfort sämtlicher Fahrgäste im Fahrgastraum erhöht. Denn bei Veränderung eines Volumenstroms einer Ausströmungseinrichtung werden die Volumenströme der anderen Ausströmungseinrichtungen nicht oder im Vergleich zum Stand der Technik weniger verändert.
• Das erfindungsgemäße Verfahren weist ferner den Vorteil auf, dass die Gebläsestufe des Gebläses auf die niedrigste Stufe eingestellt wird, mit der bei dem kritischen Druckverlust die Summe der Sollvolumenströme kompensiert wird. Somit ist die Geräuschentwicklung im Fahrgastraum reduziert. Ferner verbraucht das Gebläse weniger Energie.
• Die Klimatisierungsvorrichtung kann beispielsweise mit einer Klimaanlage gekoppelt sein oder diese aufweisen, so dass die von den Ausströmungseinrichtungen ausgegebenen Luftströme in ihrer Temperatur und in ihren Luftfeuchtegehalt einstellbar sind.
• Eine Ausströmungseinrichtung kann beispielsweise eine Lüftungsdüse aufweisen. Diese kann beispielsweise in einem Armaturenbrett eines Kraftfahrzeugs angeordnet werden. Ferner ist es auch möglich, dass eine Ausströmungseinrichtung als Teil eines Dachhimmelsystems für ein Kraftfahrzeug ausgebildet ist. Die Ausströmungseinrichtung kann beispielsweise als Durchgangsöffnung in einem Dachhimmelsystem ausgebildet sein.
• Unter einem Leitungsstrang, über den eine Ausströmungseinrichtung mit dem Gebläse fluidverbunden ist, ist eine einzelne Leitung oder sind mehrere miteinander fluidverbundene Leitungen zu verstehen.
• Die Ventileinrichtungen sind jeweils innerhalb eines Leitungsstrangs angeordnet, der einer Ausströmungseinrichtung zugeordnet ist. Beispielsweise ist zumindest eine Ventileinrichtung im Leitungsstrang unmittelbar vor der Ausströmungseinrichtung angeordnet. Es ist auch möglich, dass jede Ventileinrichtung unmittelbar vor den den jeweiligen Ventileinrichtungen zugeordneten Ausströmungseinrichtungen angeordnet ist.
• Bei dem Verfahrensschritt der Berechnung eines Druckverlustes eines Leitungsstrangs wird die Geometrie und die Querschnittsfläche des Leitungsstrangs und auch der in dem Leitungsstrang angeordneten Ventileinrichtung berücksichtigt. Ferner wird die Dichte der Luft bei der Berechnung berücksichtigt. Weiterhin werden Druckwiderstandsbeiwerte, die aus den Druckverlusten bestimmbar sind, für die jeweiligen Leitungsstränge für die Berechnung herangezogen. Diese Werte sind vorzugsweise als Modell in einer Steuerungseinrichtung hinterlegt.
• Eine Öffnung der Ventileinrichtung, die in dem kritischen Leitungsstrang angeordnet ist, zu zumindest 80% bis 100% bedeutet, dass die entsprechende Ventileinrichtung zumindest 80% bis 100% ihrer möglichen freien Querschnittsfläche freigibt. Eine 100% geöffnete Ventileinrichtung ist eine komplett geöffnete Ventileinrichtung.
• Das erfindungsgemäße Verfahren kann modellbasiert ausgeführt werden. Hierzu wird ein physikalisches Modell der Klimatisierungsvorrichtung dargestellt und in einer elektronischen Steuerungseinrichtung abgelegt bzw. gespeichert. Hierzu kann die Steuerungseinrichtung mit einem entsprechenden Programm versehen werden. Alternativ ist es auch möglich, dass das physikalische Modell der Klimatisierungsvorrichtung in der Steuerungseinrichtung fest verdrahtet ist, d.h., dass die die Berechnungsvorschriften in Halbleiterstrukturen realisiert sind. Das physikalische Modell der Klimatisierungsvorrichtung kann zur Reduzierung von Rechen- und Speicherbedarf zumindest teilweise linearisiert werden.
• Alternativ zu dem modellbasierten Ansatz, können die Öffnungsstellung der Ventileinrichtungen auch mit Hilfe eines neuronalen Netzes ermittelt werden. Dabei wird im Vorfeld während der Entwicklung ein Simulationsmodell aufgebaut, welches darauf ausgelegt ist, die optimalen Öffnungsstellungen der Ventileinrichtungen entsprechend der unterschiedlichen Anforderungen der Insassen zu bestimmen. Indem alle notwendigen Kombinationen simuliert werden, können detaillierte Daten erzeugt werden, mit welchen anschließend ein neuronales Netz trainiert werden kann. Dieses neuronale Netz läuft dann auf einer elektronischen Steuerungseinrichtung und gibt für die Anforderungen der Insassen die jeweiligen Öffnungsstellungen der Ventileinrichtungen gemäß des ursprünglichen Simulationsmodells aus. Je nach geforderter Genauigkeit, Rechengeschwindigkeit oder Speicherbedarf, kann das neuronale Netz aus unterschiedlich vielen Layern (Schichten) und Neuronen bestehen.
• Eine weitere Möglichkeit zur Steuerung der Öffnungsgrade der Ventileinrichtungen und der Gebläsestufe werden mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens erzeugte Daten linearisiert und auf eine elektronische Steuerungseinrichtung bzw. in einen elektronischen Speicher übertragen. Zur Erzeugung der Daten werden unterschiedliche Sollvolumenströme für die jeweiligen Ausströmungseinrichtungen angenommen, unter deren Zugrundelegung das erfindungsgemäße Berechnungsverfahren durchgeführt wird. Während des Betriebs der Klimatisierungsvorrichtung wird dann nach jeder neuen Sollvolumenströmungs-Anforderung der Datenpunkt mit der geringsten Abweichung ausgewählt oder zwischen mehreren Datenpunkten interpoliert und die im Vorfeld simulativ ermittelte Öffnungsgrade der Ventileinrichtungen eingestellt. Ferner wird die Gebläsestufe entsprechend eingestellt, so dass mit der minimal möglichen Gebläsestufe der kritische Druckverlust für die Summe der Sollvolumenströme erreicht wird.
• Vorzugsweise ist das Verfahren derart ausgebildet, dass ein Gesamtvolumenstrom berechnet wird, der vom Gebläse zu Verfügung gestellt werden soll, wobei der Verfahrensschritt des Einstellens des Gebläses unter Verwendung eines Gebläsekennfeldes erfolgt, das für unterschiedliche Gebläsestufen die vom Gebläse erzielbare Druckdifferenz in Abhängigkeit des Gesamtvolumenstroms angibt. Dabei wird das Gebläse auf die niedrigste Gebläsestufe eingestellt, mit der der Gesamtvolumenstrom bei dem kritischen Druckverlust erzielbar ist.
• Das entsprechend ausgebildete Verfahren weist den Vorteil auf, dass wenige Berechnungsschritte zur Berechnung der Gebläsestufe notwendig sind. Das Gebläsekennfeld gibt in Abhängigkeit der Gebläsestufe bzw. der Gebläsedrehzahl ein von dem Gebläse kompensierbaren Druckverlust in Abhängigkeit eines vom Gebläse erzeugten Volumenstroms an.
• Die Gebläsestufe hat bei einem ein Lüfterrad aufweisenden Gebläse direkten Einfluss auf eine Drehzahl des Lüfterrads. Folglich kann die Gebläsestufe auch als Gebläsedrehzahl bezeichnet werden.
• Vorzugsweise ist das Verfahren derart ausgebildet, dass der Verfahrensschritt des Einstellens der Druckverluste der Leitungsstränge auf den kritischen Druckverlust unter Verwendung von den jeweiligen Ventileinrichtungen zugeordneten Kennlinien erfolgt, die einen Druckverlustbeiwert der entsprechenden Ventileinrichtung in Abhängigkeit einer Einstellgröße der Ventileinrichtung angibt.
• Das entsprechend ausgebildete Verfahren benötigt lediglich wenige Berechnungsschritte zum Ermitteln bzw. Berechnen der Einstellgröße der Ventileinrichtung dergestalt, dass der Leitungsstrang, in dem die Ventileinrichtung angeordnet ist, den kritischen Druckverlust aufweist.
• Jeder Ventileinrichtung ist eine Kennlinie zugeordnet, die einen Druckverlustbeiwert dieser Ventileinrichtung in Abhängigkeit einer Einstellgröße dieser Ventileinrichtung angibt.
• Eine Einstellgröße der Ventileinrichtung kann beispielsweise eine Öffnung der Ventileinrichtung und/oder eine Klappenstellung einer Ventilklappe der Ventileinrichtung sein.
• Vorzugsweise ist das Verfahren derart ausgebildet, dass dieses bei einer Klimatisierungsvorrichtung mit zwei Ausströmungseinrichtungen, die über einen gemeinsamen Leitungsstrang und über jeweils einen der jeweiligen Ausströmungseinrichtung zugeordneten Leitungsstrang mit dem Gebläse fluidverbunden sind, wobei ein erster Leitungsstrang und ein zweiter Leitungsstrang von dem gemeinsamen Leitungsstrang abzweigen, ausgeführt wird. Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass der Verfahrensschritt der Berechnung der Druckverluste der jeweiligen Leitungsstränge unter der Verwendung der folgenden Berechnungsvorschrift erfolgt: $$\Delta p_n=\frac{{\zeta }_G\cdot \rho }{2\cdot A_G^2}\cdot \left({\dot{Y}}_1^2+{\dot{Y}}_2^2\right)+\frac{{\zeta }_n\cdot \rho }{2\cdot A_n^2}\cdot {\dot{Y}}_n^2+\frac{{\zeta }_{Vn\mathrm{,100}\%}\cdot \rho }{2\cdot A_{Vn}^2}\cdot {\dot{Y}}_n^2$$

  

  wobei
• - Δp_n der Druckverlust des Leitungsstrangs zur n-ten Ausströmungseinrichtung für n = 1 bis 2,
• - ζ_G der Druckverlustbeiwert des gemeinsamen Leitungsstrangs,
• - p die Dichte der Luft,
• - A_G die freie Querschnittsfläche des gemeinsamen Leitungsstrangs,
• - Ẏ_n der Sollvolumenstrom für die n-te Ausströmungseinrichtung für n = 1 bis 2,
• - ζ_n der Druckverlustbeiwert des n-ten Leitungsstrangs für n = 1 bis 2,
• - A_n die freie Querschnittsfläche des n-ten Leitungsstrangs für n = 1 bis 2,
• - ζ_Vn,100% der Druckverlustbeiwert der n-ten Ventileinrichtung bei kompletter Offenstellung der n-ten Ventileinrichtung für n = 1 bis 2, und
• - A_Vn die freie Querschnittsfläche der n-ten Ventileinrichtung für n = 1 bis 2,
ist.
• Das entsprechend ausgebildete Verfahren ist bei einer zwei Ausströmungseinrichtungen aufweisenden Klimatisierungsvorrichtung besonders einfach ausführbar.
• Vorzugsweise ist das Verfahren derart ausgebildet, dass dieses bei einer Klimatisierungsvorrichtung mit vier Ausströmungseinrichtungen, die über einen gemeinsamen Leitungsstrang und über einen ersten Abzweigleitungsstrang und einen zweiten Abzweigleitungsstrang und über jeweils einen der jeweiligen Ausströmungseinrichtung zugeordneten Leitungsstrang mit dem Gebläse fluidverbunden sind, wobei der erste Abzweigleitungsstrang und der zweite Abzweigleitungsstrang von dem gemeinsamen Leitungsstrang abzweigen, und wobei ein erster Leitungsstrang und ein zweiter Leitungsstrang von dem ersten Abzweigleitungsstrang abzweigen, und wobei ein dritter Leitungsstrang und ein vierter Leitungsstrang von dem zweiten Abzweigleitungsstrang abzweigen, ausgeführt wird. Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass der Verfahrensschritt der Berechnung der Druckverluste der jeweiligen Leitungsstränge unter der Verwendung den folgenden Berechnungsvorschriften erfolgt: $$\Delta p_1=\frac{{\zeta }_G\cdot \rho }{2\cdot A_G^2}\cdot \left({\dot{Y}}_1^2+{\dot{Y}}_2^2+{\dot{Y}}_3^2+{\dot{Y}}_4^2\right)+\frac{{\zeta }_{A1}\cdot \rho }{2\cdot A_{A1}^2}\cdot \left({\dot{Y}}_1^2+{\dot{Y}}_2^2\right)+\frac{{\zeta }_1\cdot \rho }{2\cdot A_1^2}\cdot {\dot{Y}}_1^2+\frac{{\zeta }_{V\mathrm{1,100}\%}\cdot \rho }{2\cdot A_{V1}^2}\cdot {\dot{Y}}_1^2,$$

  

  $$\Delta p_2=\frac{{\zeta }_G\cdot \rho }{2\cdot A_G^2}\cdot \left({\dot{Y}}_1^2+{\dot{Y}}_2^2+{\dot{Y}}_3^2+{\dot{Y}}_4^2\right)+\frac{{\zeta }_{A1}\cdot \rho }{2\cdot A_{A1}^2}\cdot \left({\dot{Y}}_1^2+{\dot{Y}}_2^2\right)+\frac{{\zeta }_2\cdot \rho }{2\cdot A_2^2}\cdot {\dot{Y}}_2^2+\frac{{\zeta }_{V\mathrm{2,100}\%}\cdot \rho }{2\cdot A_{V2}^2}\cdot {\dot{Y}}_2^2,$$

  

  $$\Delta p_3=\frac{{\zeta }_G\cdot \rho }{2\cdot A_G^2}\cdot \left({\dot{Y}}_1^2+{\dot{Y}}_2^2+{\dot{Y}}_3^2+{\dot{Y}}_4^2\right)+\frac{{\zeta }_{A2}\cdot \rho }{2\cdot A_{A2}^2}\cdot \left({\dot{Y}}_3^2+{\dot{Y}}_4^2\right)+\frac{{\zeta }_3\cdot \rho }{2\cdot A_3^2}\cdot {\dot{Y}}_3^2+\frac{{\zeta }_{V\mathrm{3,100}\%}\cdot \rho }{2\cdot A_{V3}^2}\cdot {\dot{Y}}_3^2,$$

  

  $$\Delta p_4=\frac{{\zeta }_G\cdot \rho }{2\cdot A_G^2}\cdot \left({\dot{Y}}_1^2+{\dot{Y}}_2^2+{\dot{Y}}_3^2+{\dot{Y}}_4^2\right)+\frac{{\zeta }_{A2}\cdot \rho }{2\cdot A_{A2}^2}\cdot \left({\dot{Y}}_3^2+{\dot{Y}}_4^2\right)+\frac{{\zeta }_4\cdot \rho }{2\cdot A_4^2}\cdot {\dot{Y}}_4^2+\frac{{\zeta }_{V\mathrm{4,100}\%}\cdot \rho }{2\cdot A_{V4}^2}\cdot {\dot{Y}}_4^2,$$

  

  wobei
• - Δp_n der Druckverlust des Leitungsstrangs zur n-ten Ausströmungseinrichtung für n = 1 bis 4,
• - ζ_G der Druckverlustbeiwert des gemeinsamen Leitungsstrangs,
• - p die Dichte der Luft,
• - A_G die freie Querschnittsfläche des gemeinsamen Leitungsstrangs,
• - Ẏ_n der Sollvolumenstrom für die n-te Ausströmungseinrichtung für n = 1 bis 4,
• - ζ_A1 der Druckverlustbeiwert des ersten Abzweigleitungsstrangs,
• - ζ_A2 der Druckverlustbeiwert des zweiten Abzweigleitungsstrangs,
• - ζ_n der Druckverlustbeiwert des n-ten Leitungsstrangs für n = 1 bis 4,
• - A_n die freie Querschnittsfläche des n-ten Leitungsstrangs für n = 1 bis 4,
• - A_A1 die freie Querschnittsfläche des ersten Abzweigleitungsstrangs,
• - A_A2 die freie Querschnittsfläche des zweiten Abzweigleitungsstrangs,
• - ζ_Vn,100% der Druckverlustbeiwert der n-ten Ventileinrichtung bei kompletter Offenstellung der n-ten Ventileinrichtung für n = 1 bis 4, und
• - A_Vn die freie Querschnittsfläche der n-ten Ventileinrichtung für n = 1 bis 4,
ist.
• Das entsprechend ausgebildete Verfahren ist bei einer vier Ausströmungseinrichtungen aufweisenden Klimatisierungsvorrichtung besonders einfach ausführbar.
• Vorzugsweise ist das Verfahren derart ausgebildet, dass ermittelt wird, ob eine Änderung eines Sollvolumenstroms für eine der Ausströmungseinrichtungen vorliegt, wobei die zuvor beschriebenen Verfahrensschritte lediglich dann ausgeführt werden, wenn eine Änderung eines Sollvolumenstroms für eine der Ausströmungseinrichtungen vorliegt.
• Das entsprechend ausgebildete Verfahren weist den Vorteil auf, dass Berechnungsschritte und/oder Einstellungsschritte lediglich dann ausgeführt werden, wenn der Sollvolumenstrom einer der Ausströmungseinrichtungen verändert wurde. Folglich werden unnötige Berechnungs- und/oder Einstellungsschritte vermieden.
• Der vorliegenden Erfindung liegt ferner die Aufgabe zugrunde, eine Klimatisierungsvorrichtung bereitzustellen, die einen verbesserten Klimatisierungskomfort bei gleichzeitiger Reduktion des Energieverbrauchs ermöglicht.
• Diese der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird durch eine Klimatisierungsvorrichtung mit den Merkmalen von Anspruch 7 gelöst. Ausgestaltungen der Klimatisierungsvorrichtungen sind in den von Anspruch 7 abhängigen Ansprüchen beschrieben.
• Im Genaueren wird die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Aufgabe durch eine Klimatisierungsvorrichtung gelöst, die zumindest ein Gebläse, zumindest zwei jeweils über einen Leitungsstrang mit dem Gebläse fluidverbundene Ausströmungseinrichtungen, eine der Anzahl der Ausströmungseinrichtungen entsprechende Anzahl von Ventileinrichtungen, wobei jede Ventileinrichtung einer Ausströmungseinrichtung zugeordnet und in dem der jeweiligen Ausströmungseinrichtung zugeordneten Leitungsstrang angeordnet ist, und eine Steuerungseinrichtung aufweist, die mit dem Gebläse und mit jeder Ventileinrichtung datengekoppelt ist, so dass Steuerungssignale von der Steuerungseinrichtung an das Gebläse und an die Ventileinrichtungen übertragbar sind. Die erfindungsgemäße Klimatisierungsvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinrichtung dazu ausgebildet ist, eines der oben beschriebenen Verfahren auszuführen.
• Die erfindungsgemäße Klimatisierungsvorrichtung weist den Vorteil auf, dass bei Veränderung eines Volumenstroms durch eine der Ausströmungseinrichtungen, die beispielsweise durch eine Veränderung der Einstellung einer Ventileinrichtung erreicht wird, die Volumenströme durch die anderen Ausströmungseinrichtungen nicht oder zumindest im Vergleich zu aus dem Stand der Technik bekannten Klimatisierungsvorrichtungen vermindert verändert werden. Folglich ist der Klimatisierungskomfort sämtlicher Fahrgäste im Fahrgastraum erhöht. Denn bei Veränderung eines Volumenstroms einer Ausströmungseinrichtung werden die Volumenströme der anderen Ausströmungseinrichtungen nicht oder im Vergleich zum Stand der Technik weniger verändert.
• Die erfindungsgemäße Klimatisierungsvorrichtung weist ferner den Vorteil auf, dass die Gebläsestufe des Gebläses auf die niedrigste Stufe eingestellt wird, mit der bei dem kritischen Druckverlust die Summe der Sollvolumenströme kompensierbar ist. Somit ist die Geräuschentwicklung im Fahrgastraum reduziert. Ferner verbraucht das Gebläse weniger Energie.
• Die Klimatisierungsvorrichtung weist vorzugsweise zwei und weiter vorzugsweise vier Ausströmungseinrichtungen auf. Weiter vorzugsweise weist die Klimatisierungsvorrichtung eine der Anzahl der Sitzplätze des Kraftfahrzeugs, in dem die Klimatisierungsvorrichtung eingebaut ist, entsprechende Anzahl von Ausströmungseinrichtungen auf.
• Die Klimatisierungsvorrichtung kann beispielsweise mit einer Klimaanlage gekoppelt sein oder diese aufweisen, so dass die von den Ausströmungseinrichtungen ausgegebenen Luftströme in ihrer Temperatur und in ihren Luftfeuchtegehalt einstellbar sind.
• Eine Ausströmungseinrichtung kann beispielsweise eine Lüftungsdüse aufweisen. Diese kann beispielsweise in einem Armaturenbrett eines Kraftfahrzeugs angeordnet werden. Ferner ist es auch möglich, dass eine Ausströmungseinrichtung als Teil eines Dachhimmelsystems für ein Kraftfahrzeug ausgebildet ist. Die Ausströmungseinrichtung kann beispielsweise als Durchgangsöffnung in einem Dachhimmelsystem ausgebildet sein.
• Unter einem Leitungsstrang, über den eine Ausströmungseinrichtung mit dem Gebläse fluidverbunden ist, ist eine einzelne Leitung oder sind mehrere miteinander fluidverbundene Leitungen zu verstehen.
• Die Ventileinrichtungen sind jeweils innerhalb eines Leitungsstrangs angeordnet, der einer Ausströmungseinrichtung zugeordnet ist. Beispielsweise ist zumindest eine Ventileinrichtung im Leitungsstrang unmittelbar vor der Ausströmungseinrichtung angeordnet. Es ist auch möglich, dass jede Ventileinrichtung unmittelbar vor den den jeweiligen Ventileinrichtungen zugeordneten Ausströmungseinrichtungen angeordnet ist.
• Die Klimatisierungsvorrichtung kann beispielsweise zwei Ausströmungseinrichtungen aufweisen, die über einen gemeinsamen Leitungsstrang und über jeweils einen der jeweiligen Ausströmungseinrichtung zugeordneten Leitungsstrang mit dem Gebläse fluidverbunden sind, wobei ein erster Leitungsstrang und ein zweiter Leitungsstrang von dem gemeinsamen Leitungsstrang abzweigen.
• Ferner kann die Klimatisierungsvorrichtung beispielsweise vier Ausströmungseinrichtungen aufweisen, die über einen gemeinsamen Leitungsstrang und über einen ersten Abzweigleitungsstrang und einen zweiten Abzweigleitungsstrang und über jeweils einen der jeweiligen Ausströmungseinrichtung zugeordneten Leitungsstrang mit dem Gebläse fluidverbunden sind, wobei der erste Abzweigleitungsstrang und der zweite Abzweigleitungsstrang von dem gemeinsamen Leitungsstrang abzweigen, und wobei ein erster Leitungsstrang und ein zweiter Leitungsstrang von dem ersten Abzweigleitungsstrang abzweigen, und wobei ein dritter Leitungsstrang und ein vierter Leitungsstrang von dem zweiten Abzweigleitungsstrang abzweigen.
• Vorzugsweise ist die Klimatisierungsvorrichtung derart ausgebildet, dass diese ein Dachhimmelsystem mit zumindest einem Luftzufuhranschluss aufweist, der mit dem Gebläse fluidverbunden ist, wobei zumindest eine der Ausströmungseinrichtungen in dem Dachhimmelsystem ausgebildet und mit dem Luftzufuhranschluss fluidverbunden ist.
• Mittels der entsprechend ausgebildeten Klimatisierungsvorrichtung wird erreicht, dass bei Veränderung eines Volumenstroms durch eine der Ausströmungseinrichtungen, die beispielsweise durch eine Veränderung der Einstellung einer Ventileinrichtung erreicht wird, die Volumenströme durch die anderen Ausströmungseinrichtungen nicht oder zumindest im Vergleich zu aus dem Stand der Technik bekannten Klimatisierungsvorrichtungen vermindert verändert werden. Folglich ist der Klimatisierungskomfort sämtlicher Fahrgäste im Fahrgastraum erhöht. Denn bei Veränderung eines Volumenstroms einer Ausströmungseinrichtung werden die Volumenströme der anderen Ausströmungseinrichtungen nicht oder im Vergleich zum Stand der Technik weniger verändert. Bei einem klimatisierten Dachhimmelsystem sind die Ausströmungseinrichtungen über den Insassen angeordnet. Somit treffen die Luftströme unmittelbar auf sensible Körperteile, wie zum Beispiel Stirn und Nacken, der Insassen. Dadurch wirken sich kleinere Schwankungen des Luftstromes stärker auf das individuelle Komfortbefinden aus als bei herkömmlichen Systemen. Klimatisierte Dachhimmelsysteme haben deshalb besonders hohe Anforderungen an einen konstanten Luftstrom. Der Luftstrom an einer Ausströmungseinrichtung sollte möglichst nicht von Änderungen an einer anderen Ausströmungseinrichtung beeinflusst werden.
• Der vorliegenden Erfindung liegt ferner die Aufgabe zugrunde, ein Kraftfahrzeug bereitzustellen, das einen verbesserten Klimatisierungskomfort bei gleichzeitiger Reduktion des Energieverbrauchs ermöglicht.
• Diese der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird durch ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen von Anspruch 9 gelöst.
• Weitere Vorteile, Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich nachfolgend aus den erläuterten Ausführungsbeispielen. Dabei zeigen im Einzelnen:
• 1: eine perspektivische Darstellung einer erfindungsgemäßen Klimatisierungsvorrichtung, wobei die Klimatisierungsvorrichtung so dargestellt ist, dass eine einem Fahrgastraum abgewandte Seite eines Dachhimmelsystems der Klimatisierungsvorrichtung dargestellt ist;
• 2: eine schematische Darstellung der in 1 dargestellten Klimatisierungsvorrichtung, die vier Ausströmungseinrichtungen aufweist;
• 3: eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Klimatisierungsvorrichtung, die zwei Ausströmungseinrichtungen aufweist;
• 4: ein Flussablaufdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Steuern einer in den 1 bis 3 dargestellten Klimatisierungsvorrichtung;
• 5: ein Diagramm zur Darstellung der Abhängigkeit eines Druckverlustbeiwertes einer Ventileinrichtung in Abhängigkeit einer Einstellgröße der Ventileinrichtung; und
• 6: ein Gebläsekennfeld, das für unterschiedliche Gebläsestufen / Gebläsedrehzahlen die Verläufe von Druckdifferenzen in Abhängigkeit von zu leistenden Gesamtvolumenströmen eines Gebläses darstellt;
• In der nun folgenden Beschreibung bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche Bauteile bzw. gleiche Merkmale, so dass eine in Bezug auf eine Figur durchgeführte Beschreibung bezüglich eines Bauteils auch für die anderen Figuren gilt, sodass eine wiederholende Beschreibung vermieden wird. Ferner sind einzelne Merkmale, die in Zusammenhang mit einer Ausführungsform beschrieben wurden, auch separat in anderen Ausführungsformen verwendbar.
• In 1 ist ein Dachhimmelsystem 1 einer erfindungsgemäßen Klimatisierungsvorrichtung dargestellt. Dabei zeigt 1 eine einem Fahrgastraum abgewandte Seite des Dachhimmelsystems 1.
• Das Dachhimmelsystem 1 weist in dem dargestellten Ausführungsbeispiel einen Luftzufuhranschluss 10 auf, der mit einem Klimagerätkanal fluidverbunden werden kann, wobei der Klimagerätkanal mit einem in 2 dargestellten Gebläse 60 fluidverbunden ist. Das Gebläse 60 kann Teil einer Klimaanlage sein. Der Klimagerätkanal ist vorzugsweise in einer C-Säule oder in einer D-Säule eines Kraftfahrzeugs angeordnet.
• Das Dachhimmelsystem 1 weist zumindest zwei jeweils über einen Leitungsstrang 30, 31, 32, 41, 42, 43, 44 mit dem Gebläse 60 fluidverbundene Ausströmungseinrichtungen 21, 22, 23, 24 auf. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel weist das Dachhimmelsystem 1 vier Ausströmungseinrichtungen 21, 22, 23, 24 auf. Hierbei ist eine erste Ausströmungseinrichtung 21 einem Fahrerplatz, eine zweite Ausströmungseinrichtung 22 einem linken Rücksitz, eine dritte Ausströmungseinrichtung 23 einem rechten Rücksitz und eine vierte Ausströmungseinrichtung 24 einem Beifahrersitz zugeordnet. Die Zuordnungen der Ausströmungseinrichtungen 21, 22, 23, 24 können jedoch auch anders ausgestaltet sein.
• Wie aus 1 ersichtlich ist, weist jede Ausströmungseinrichtung 21, 22, 23, 24 jeweils einen Zentralausströmungsbereich 21_1, 22_1, 23_1, 24_1 und jeweils einen Randausströmungsbereich 21 2, 22_2, 23_2, 24_2 auf. Die Ausströmungseinrichtungen 21, 22, 23, 24 müssen aber nicht notwendigerweise entsprechende Zentralausströmungsbereiche 21_1, 22_1, 23_1, 24_1 und Randausströmungsbereiche 21_2, 22_2, 23_2, 24_2 aufweisen.
• Aus 1 ist ersichtlich, dass das Dachhimmelsystem 1 einen Grundkörper 2 aufweist, wobei die jeweiligen Leitungsstränge 30, 31, 32, 41, 42, 43, 44 durch sich von dem Grundkörper 2 weg erstreckende Wände 3 zumindest teilweise gebildet sind. Die Ausströmungseinrichtungen 21, 22, 23, 24 sind als Durchgangsöffnungen des Grundkörpers 2 ausgebildet.
• Das Dachhimmelsystem 1 weist eine der Anzahl der Ausströmungseinrichtungen 21, 22, 23, 24 entsprechende Anzahl von Ventileinrichtungen 51, 52, 53, 54 auf, wobei jede Ventileinrichtung 51, 52, 53, 54 einer Ausströmungseinrichtung 21, 22, 23, 24 zugeordnet und in dem der jeweiligen Ausströmungseinrichtung 21, 22, 23, 24 zugeordneten Leitungsstrang 41, 42, 43, 44 angeordnet ist.
• Wie aus 1 ersichtlich ist, sind die Ventileinrichtungen 41, 42, 43, 44 jeweils als Strömungsstellglieder bzw. Strömungsklappen 41, 42, 43, 44 ausgebildet. Eine erste Ventileinrichtung 51 ist in einem ersten Leitungsstrang 41, eine zweite Ventileinrichtung 52 ist in einem zweiten Leitungsstrang 42, eine dritte Ventileinrichtung 53 ist in einem zweiten Leitungsstrang 43 und eine vierte Ventileinrichtung 54 ist in einem vierten Leitungsstrang 44 angeordnet. Jede Ventileinrichtung 41, 42, 43, 44 ist zwischen einer Offenstellung und einer Schließstellung verstellbar.
• Die Klimatisierungsvorrichtung weist ferner eine in den Figuren nicht dargestellte Steuerungseinrichtung auf, die mit dem Gebläse 60 und mit jeder Ventileinrichtung 51, 52, 53, 54 datengekoppelt ist, so dass Steuerungssignale von der Steuerungseinrichtung an das Gebläse 60 und an die Ventileinrichtungen 51, 52, 53, 54 übertragbar sind.
• 2 zeigt eine schematische Darstellung der in 1 dargestellten Klimatisierungsvorrichtung.
• Die Steuerungseinrichtung ist dazu ausgebildet, die in 4 dargestellten und nachfolgend beschrieben Verfahrensschritte auszuführen.
• In einem Schritt A1 wird ermittelt, ob eine Änderung eines Sollvolumenstroms Ẏ₁. Ẏ₂, Ẏ₃, Ẏ₄ für eine der Ausströmungseinrichtungen 21, 22, 23, 24 vorliegt. Wenn keine entsprechende Änderung vorliegt, wird diese Abfrage wiederholt. Wenn eine Änderung eines Sollvolumenstroms Ẏ₁. Ẏ₂, Ẏ₃, Ẏ₄ vorliegt, werden die nachfolgend beschriebenen Schritte S1 bis S7 von der Steuerungseinrichtung durchgeführt.
• In einem Schritt S1 wird jeweils ein Sollvolumenstrom Ẏ₁, Ẏ₂, Ẏ₃, Ẏ₄ für jede Ausströmungseinrichtung 21, 22, 23, 24 ermittelt.
• In einem Schritt S2 wird jeweils ein Druckverlust Δp₁, Δp₂, Δp₃, Δp₄ für jeden Leitungsstrang 30, 31, 32, 41, 42, 43, 44 bei komplett geöffneter Ventileinrichtung 51, 52, 53, 54 in dem Leitungsstrang 41, 42, 43, 44, für den der Druckverlust Δp₁, Δp₂, Δp₃, Δp₄ berechnet wird, und unter Verwendung der den jeweiligen Ausströmungseinrichtungen 21, 22, 23, 24 zugeordneten Sollvolumenströmen Ẏ₁, Ẏ₂, Ẏ₃, Ẏ₄ berechnet.
• Bei der in den 1 und 2 dargestellten Klimatisierungsvorrichtung sind die vier Ausströmungseinrichtungen 21, 22, 23, 24 über einen gemeinsamen Leitungsstrang 30 und über einen ersten Abzweigleitungsstrang 31 und einen zweiten Abzweigleitungsstrang 32 und über jeweils einen der jeweiligen Ausströmungseinrichtung 21, 22, 23, 24 zugeordneten Leitungsstrang 41, 42, 43, 44 mit dem Gebläse 60 fluidverbunden, wobei der erste Abzweigleitungsstrang 31 und der zweite Abzweigleitungsstrang 32 von dem gemeinsamen Leitungsstrang 30 abzweigen, und wobei ein erster Leitungsstrang 41 und ein zweiter Leitungsstrang 42 von dem ersten Abzweigleitungsstrang 31 abzweigen, und wobei ein dritter Leitungsstrang 43 und ein vierter Leitungsstrang 44 von dem zweiten Abzweigleitungsstrang 32 abzweigen.
• Der Schritt S2 zur Berechnung der Druckverluste Δp₁, Δp₂, Δp₃, Δp₄ der jeweiligen Leitungsstränge 30, 31, 32, 41, 42, 43, 44 erfolgt unter der Verwendung der folgenden Berechnungsvorschriften: $$\Delta p_1=\frac{{\zeta }_G\cdot \rho }{2\cdot A_G^2}\cdot \left({\dot{Y}}_1^2+{\dot{Y}}_2^2+{\dot{Y}}_3^2+{\dot{Y}}_4^2\right)+\frac{{\zeta }_{A1}\cdot \rho }{2\cdot A_{A1}^2}\cdot \left({\dot{Y}}_1^2+{\dot{Y}}_2^2\right)+\frac{{\zeta }_1\cdot \rho }{2\cdot A_1^2}\cdot {\dot{Y}}_1^2+\frac{{\zeta }_{V\mathrm{1,100}\%}\cdot \rho }{2\cdot A_{V1}^2}\cdot {\dot{Y}}_1^2,$$

  

  $$\Delta p_2=\frac{{\zeta }_G\cdot \rho }{2\cdot A_G^2}\cdot \left({\dot{Y}}_1^2+{\dot{Y}}_2^2+{\dot{Y}}_3^2+{\dot{Y}}_4^2\right)+\frac{{\zeta }_{A1}\cdot \rho }{2\cdot A_{A1}^2}\cdot \left({\dot{Y}}_1^2+{\dot{Y}}_2^2\right)+\frac{{\zeta }_2\cdot \rho }{2\cdot A_2^2}\cdot {\dot{Y}}_2^2+\frac{{\zeta }_{V\mathrm{2,100}\%}\cdot \rho }{2\cdot A_{V2}^2}\cdot {\dot{Y}}_2^2,$$

  

  $$\Delta p_3=\frac{{\zeta }_G\cdot \rho }{2\cdot A_G^2}\cdot \left({\dot{Y}}_1^2+{\dot{Y}}_2^2+{\dot{Y}}_3^2+{\dot{Y}}_4^2\right)+\frac{{\zeta }_{A2}\cdot \rho }{2\cdot A_{A2}^2}\cdot \left({\dot{Y}}_3^2+{\dot{Y}}_4^2\right)+\frac{{\zeta }_3\cdot \rho }{2\cdot A_3^2}\cdot {\dot{Y}}_3^2+\frac{{\zeta }_{V\mathrm{3,100}\%}\cdot \rho }{2\cdot A_{V3}^2}\cdot {\dot{Y}}_3^2,$$

  

  $$\Delta p_4=\frac{{\zeta }_G\cdot \rho }{2\cdot A_G^2}\cdot \left({\dot{Y}}_1^2+{\dot{Y}}_2^2+{\dot{Y}}_3^2+{\dot{Y}}_4^2\right)+\frac{{\zeta }_{A2}\cdot \rho }{2\cdot A_{A2}^2}\cdot \left({\dot{Y}}_3^2+{\dot{Y}}_4^2\right)+\frac{{\zeta }_4\cdot \rho }{2\cdot A_4^2}\cdot {\dot{Y}}_4^2+\frac{{\zeta }_{V\mathrm{4,100}\%}\cdot \rho }{2\cdot A_{V4}^2}\cdot {\dot{Y}}_4^2,$$

  

  wobei
• - Ap_n der Druckverlust des Leitungsstrangs zur n-ten Ausströmungseinrichtung (21, 22, 23, 24) für n = 1 bis 4,
• - ζ_G der Druckverlustbeiwert des gemeinsamen Leitungsstrangs (30),
• - ρ die Dichte der Luft,
• - A_G die freie Querschnittsfläche des gemeinsamen Leitungsstrangs (30),
• - Ẏ_n der Sollvolumenstrom für die n-te Ausströmungseinrichtung (21, 22, 23, 24) für n = 1 bis 4,
• - ζ_A1 der Druckverlustbeiwert des ersten Abzweigleitungsstrangs (31),
• - ζ_A2 der Druckverlustbeiwert des zweiten Abzweigleitungsstrangs (32),
• - ζ_n der Druckverlustbeiwert des n-ten Leitungsstrangs (41, 42, 43, 44) für n = 1 bis 4,
• - A_n die freie Querschnittsfläche des n-ten Leitungsstrangs (41, 42, 43, 44) für n = 1 bis 4,
• - A_A1 die freie Querschnittsfläche des ersten Abzweigleitungsstrangs (31),
• - A_A2 die freie Querschnittsfläche des zweiten Abzweigleitungsstrangs (32),
• - ζ_Vn,100% der Druckverlustbeiwert der n-ten Ventileinrichtung (51, 52, 53, 54) bei kompletter Offenstellung der n-ten Ventileinrichtung (51, 52, 53, 54) für n = 1 bis 4, und
• - A_Vn die freie Querschnittsfläche der n-ten Ventileinrichtung (51, 52, 53, 54) für n = 1 bis 4,
ist.
• Anschließend wird ein einem Schritt S3 der größte unter den errechneten Druckverlusten Δp₁, Δp₂, Δp₃, Δp₄ berechnet und der größte der Druckverluste Δp₁, Δp₂, Δp₃, Δp₄ wird als ein kritischer Druckverlust Δp_crit festgelegt.
• Anschließend wird in einem Schritt S4 der Leitungsstrang 30, 31, 32, 41, 42, 43, 44 als kritischer Leitungsstrang 30, 31, 32, 41, 42, 43, 44 festgelegt, der den kritischen Druckverlust Δp_crit aufweist.
• Danach wird in einem Schritt S5 die in dem kritischen Leitungsstrang 30, 31, 32, 41, 42, 43, 44 angeordnete Ventileinrichtung 51, 52, 53, 54 derart eingestellt, dass die im kritischen Leitungsstrang 30, 31, 32, 41, 42, 43, 44 angeordnete Ventileinrichtung 51, 52, 53, 54 zu zumindest 80% bis 100% geöffnet ist.
• In einem Schritt S6 werden die Ventileinrichtungen 51, 52, 53, 54, die nicht in dem kritischen Leitungsstrang 30, 31, 32, 41, 42, 43, 44 angeordnet sind, derart eingestellt, dass die jeweiligen Druckverluste Δp₁, Δp₂, Δp₃, Δp₄ in jedem Leitungsstrang 30, 31, 32, 41, 42, 43, 44 dem kritischen Druckverlust Δp_crit entsprechen.
• Der Verfahrensschritt S6 des Einstellens der Druckverluste der Leitungsstränge 30, 31, 32, 41, 42, 43, 44 auf den kritischen Druckverlust Δp_crit erfolgt unter Verwendung von den jeweiligen Ventileinrichtungen 51, 52, 53, 54 zugeordneten Kennlinien 55, die einen Druckverlustbeiwert ζ der entsprechenden Ventileinrichtung 51, 52, 53, 54 in Abhängigkeit einer Einstellgröße 56 der Ventileinrichtung 51, 52, 53, 54 angibt. Eine entsprechende Kennlinie 55 ist in 5 dargestellt, die die Abhängigkeit eines Druckverlustbeiwerts ζ von einer Klappenstellung als Einstellgröße der Ventileinrichtung 51, 52, 53, 54 darstellt.
• In einem Schritt S61 wird ein Gesamtvolumenstrom berechnet, der vom Gebläse 60 zu Verfügung gestellt werden soll.
• Schließlich wird in einem Schritt S7 das Gebläse 60 auf eine minimale Gebläsestufe eingestellt, mittels der für die Summe aller Sollvolumenströme Ẏ₁. Ẏ₂, Ẏ₃, Ẏ₄ (also für den Gesamtvolumenstrom) der kritische Druckverlust Δp_crit kompensierbar ist.
• Der Verfahrensschritt des Einstellens S7 des Gebläses 60 erfolgt unter Verwendung eines Gebläsekennfeldes 61, das für unterschiedliche Gebläsestufen den vom Gebläse 60 erzielbaren Druckverlust in Abhängigkeit des Gesamtvolumenstroms angibt.
• Ein entsprechendes Gebläsekennfeld ist in 6 dargestellt, das für unterschiedliche Gebläsestufen / Gebläsedrehzahlen die Verläufe von Druckverlusten in Abhängigkeit von zu leistenden Gesamtvolumenströmen eines Gebläses darstellt.
• 3 zeigt eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Klimatisierungsvorrichtung, die zwei Ausströmungseinrichtungen 21, 22 aufweist, die über einen gemeinsamen Leitungsstrang 30 und über jeweils einen der jeweiligen Ausströmungseinrichtung 21, 22 zugeordneten Leitungsstrang 41, 42 mit dem Gebläse 60 fluidverbunden sind, wobei ein erster Leitungsstrang 41 und ein zweiter Leitungsstrang 42 von dem gemeinsamen Leitungsstrang 30 abzweigen.
• Der Schritt S2 zur Berechnung der Druckverluste Δp₁, Δp₂ der jeweiligen Leitungsstränge 30, 41, 42 erfolgt dann unter der Verwendung der folgenden Berechnungsvorschrift: $$\Delta p_n=\frac{{\zeta }_G\cdot \rho }{2\cdot A_G^2}\cdot \left({\dot{Y}}_1^2+{\dot{Y}}_2^2\right)+\frac{{\xi }_n\cdot \rho }{2\cdot A_n^2}\cdot {\dot{Y}}_n^2+\frac{{\zeta }_{Vn\mathrm{,100}\%}\cdot \rho }{2\cdot A_{Vn}^2}\cdot {\dot{Y}}_n^2$$

  

  wobei
• - Δp_n der Druckverlust des Leitungsstrangs zur n-ten Ausströmungseinrichtung (21, 22) für n = 1 bis 2,
• - ζ_G der Druckverlustbeiwert des gemeinsamen Leitungsstrangs (30),
• - ρ die Dichte der Luft,
• - A_G die freie Querschnittsfläche des gemeinsamen Leitungsstrangs (30),
• - Ẏ_n der Sollvolumenstrom für die n-te Ausströmungseinrichtung (21, 22) für n = 1 bis 2,
• - ζ_n der Druckverlustbeiwert des n-ten Leitungsstrangs (41, 42) für n = 1 bis 2,
• - A_n die freie Querschnittsfläche des n-ten Leitungsstrangs (41, 42) für n = 1 bis 2,
• - ζ_Vn,100% der Druckverlustbeiwert der n-ten Ventileinrichtung (51, 52) bei kompletter Offenstellung der n-ten Ventileinrichtung (51, 52) für n = 1 bis 2, und
• - A_Vn die freie Querschnittsfläche der n-ten Ventileinrichtung (51, 52) für n = 1 bis 2,
ist.
• Die übrigen Verfahrensschritte werden wie oben beschrieben ausgeführt.
• Bezugszeichenliste

1

Dachhimmelsystem

2

Grundkörper

3

Wände (des Dachhimmelsystems / des Grundkörpers)

10

Luftzufuhranschluss

21

(erste) Ausströmungseinrichtung

21_1

Zentralausströmungsbereich (der ersten Ausströmungseinrichtung)

21_2

Randausströmungsbereich (der ersten Ausströmungseinrichtung)

22

(zweite) Ausströmungseinrichtung

22_1

Zentralausströmungsbereich (der zweiten Ausströmungseinrichtung)

22_2

Randausströmungsbereich (der zweiten Ausströmungseinrichtung)

23

(dritte) Ausströmungseinrichtung

23_1

Zentralausströmungsbereich (der dritten Ausströmungseinrichtung)

23_2

Randausströmungsbereich (der dritten Ausströmungseinrichtung)

24

(vierte) Ausströmungseinrichtung

24_1

Zentralausströmungsbereich (der vierten Ausströmungseinrichtung)

24_2

Randausströmungsbereich (der vierten Ausströmungseinrichtung)

30

gemeinsamer Leitungsstrang

31

erster Abzweigleitungsstrang

32

zweiter Abzweigleitungsstrang

41

(erster) Leitungsstrang

42

(zweiter) Leitungsstrang

43

(dritter) Leitungsstrang

44

(vierter) Leitungsstrang

51

(erste) Ventileinrichtung / (erstes) Strömungsstellglied

52

(zweite) Ventileinrichtung / (zweites) Strömungsstellglied

53

(dritte) Ventileinrichtung / (drittes) Strömungsstellglied

54

(vierte) Ventileinrichtung / (viertes) Strömungsstellglied

55

Kennlinie eines Druckverlustbeiwertes

56

Einstellgröße einer Ventileinrichtung / Winkelstellung einer Ventilklappe

60

Gebläse

61

Gebläsekennfeld

A1

Verfahrensschritt

S1

Verfahrensschritt

S2

Verfahrensschritt

S3

Verfahrensschritt

S4

Verfahrensschritt

S5

Verfahrensschritt

S6

Verfahrensschritt

S61

Verfahrensschritt

S7

Verfahrensschritt

Claims (9)

1. Verfahren zum Steuern einer Klimatisierungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, wobei die Klimatisierungsvorrichtung - zumindest ein Gebläse (60), - zumindest zwei jeweils über einen Leitungsstrang (30, 31, 32, 41, 42, 43, 44) mit dem Gebläse (60) fluidverbundene Ausströmungseinrichtungen (21, 22, 23, 24), und - eine der Anzahl der Ausströmungseinrichtungen (21, 22, 23, 24) entsprechende Anzahl von Ventileinrichtungen (51, 52, 53, 54) aufweist, wobei jede Ventileinrichtung (51, 52, 53, 54) einer Ausströmungseinrichtung (21, 22, 23, 24) zugeordnet und in dem der jeweiligen Ausströmungseinrichtung (21, 22, 23, 24) zugeordneten Leitungsstrang (41, 42, 43, 44) angeordnet ist, und wobei das Verfahren folgende Verfahrensschritte aufweist: - Ermitteln (S1) von jeweils einem Sollvolumenstrom (Ẏ₁, Ẏ₂, Ẏ₃, Ẏ₄) für jede Ausströmungseinrichtung (21, 22, 23, 24); - Berechnen (S2) von jeweils einem Druckverlust (Δp₁, Δp₂, Δp₃, Δp₄) für jeden Leitungsstrang (30, 31, 32, 41, 42, 43, 44) bei komplett geöffneter Ventileinrichtung (51, 52, 53, 54) in dem Leitungsstrang (41, 42, 43, 44), für den der Druckverlust (Δp₁, Δp₂, Δp₃, Δp₄) berechnet wird, und unter Verwendung der den jeweiligen Ausströmungseinrichtungen (21, 22, 23, 24) zugeordneten Sollvolumenströmen (Ẏ₁, Ẏ₂, Ẏ₃, Ẏ₄); - Ermitteln (S3) des größten unter den errechneten Druckverlusten (Δp₁, Δp₂, Δp₃, Δp₄) und Festlegen des größten der Druckverluste (Δp₁, Δp₂, Δp₃, Δp₄) als einen kritischen Druckverlust (Δp_crit); - Festlegen (S4) des Leitungsstrangs (30, 31, 32, 41, 42, 43, 44) als kritischen Leitungsstrang (30, 31, 32, 41, 42, 43, 44), der den kritischen Druckverlust (Δp_crit) aufweist; - Einstellen (S5) der in dem kritischen Leitungsstrang (30, 31, 32, 41, 42, 43, 44) angeordneten Ventileinrichtung (51, 52, 53, 54) derart, dass die im kritischen Leitungsstrang (30, 31, 32, 41, 42, 43, 44) angeordnete Ventileinrichtung (51, 52, 53, 54) zu zumindest 80% bis 100% geöffnet ist; - Einstellen (S6) der Ventileinrichtungen (51, 52, 53, 54), die nicht in dem kritischen Leitungsstrang (30, 31, 32, 41, 42, 43, 44) angeordnet sind, derart, dass die jeweiligen Druckverluste (Δp₁, Δp₂, Δp₃, Δp₄) in jedem Leitungsstrang (30, 31, 32, 41, 42, 43, 44) dem kritischen Druckverlust (Δp_crit) entsprechen; und - Einstellen (S7) des Gebläses (60) auf eine minimale Gebläsestufe, mittels der für die Summe aller Sollvolumenströme (Ẏ₁, Ẏ₂, Ẏ₃, Ẏ₄) der kritische Druckverlust (Δp_crit) kompensiert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch folgende Merkmale: - Berechnen (S61) eines Gesamtvolumenstroms, der vom Gebläse (60) zu Verfügung gestellt werden soll; - der Verfahrensschritt des Einstellens (S7) des Gebläses (60) erfolgt unter Verwendung eines Gebläsekennfeldes (61), das für unterschiedliche Gebläsestufen die vom Gebläse (60) erzielbare Druckdifferenz in Abhängigkeit des Gesamtvolumenstroms angibt; und - Einstellen des Gebläses (60) auf die niedrigste Gebläsestufe, mit der der Gesamtvolumenstrom bei dem kritischen Druckverlust (Δp_crit) erzielbar ist.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch das folgende Merkmal: - der Verfahrensschritt (S6) des Einstellens der Druckverluste der Leitungsstränge (30, 31, 32, 41, 42, 43, 44) auf den kritischen Druckverlust (Δp_crit) erfolgt unter Verwendung von den jeweiligen Ventileinrichtungen (51, 52, 53, 54) zugeordneten Kennlinien (55), die einen Druckverlustbeiwert (ζ) der entsprechenden Ventileinrichtung (51, 52, 53, 54) in Abhängigkeit einer Einstellgröße 56 der Ventileinrichtung (51, 52, 53, 54) angibt.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Verfahren dazu ausgebildet ist, bei einer Klimatisierungsvorrichtung mit - zwei Ausströmungseinrichtungen (21, 22), - die über einen gemeinsamen Leitungsstrang (30) und über jeweils einen der jeweiligen Ausströmungseinrichtung (21, 22) zugeordneten Leitungsstrang (41, 42) mit dem Gebläse (60) fluidverbunden sind, - wobei ein erster Leitungsstrang (41) und ein zweiter Leitungsstrang (42) von dem gemeinsamen Leitungsstrang (30) abzweigen, ausgeführt wird, wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, dass der Verfahrensschritt (S2) der Berechnung der Druckverluste (Δp₁, Δp₂) der jeweiligen Leitungsstränge (30, 41, 42) unter der Verwendung der folgenden Berechnungsvorschrift erfolgt: $$\Delta p_n=\frac{{\zeta }_G\cdot \rho }{2\cdot A_G^2}\cdot \left({\dot{Y}}_1^2+{\dot{Y}}_2^2\right)+\frac{{\zeta }_n\cdot \rho }{2\cdot A_n^2}\cdot {\dot{Y}}_n^2+\frac{{\zeta }_{Vn\mathrm{,100}\%}\cdot \rho }{2\cdot A_{Vn}^2}\cdot {\dot{Y}}_n^2$$

   

   wobei - Δp_n der Druckverlust des Leitungsstrangs zur n-ten Ausströmungseinrichtung (21, 22) für n = 1 bis 2, - ζ_G der Druckverlustbeiwert des gemeinsamen Leitungsstrangs (30), - ρ die Dichte der Luft, - A_G die freie Querschnittsfläche des gemeinsamen Leitungsstrangs (30), - Ẏ_n der Sollvolumenstrom für die n-te Ausströmungseinrichtung (21, 22) für n = 1 bis 2, - ζ_n der Druckverlustbeiwert des n-ten Leitungsstrangs (41, 42) für n = 1 bis 2, - A_n die freie Querschnittsfläche des n-ten Leitungsstrangs (41, 42) für n = 1 bis 2, - ζ_Vn,100% der Druckverlustbeiwert der n-ten Ventileinrichtung (51, 52) bei kompletter Offenstellung der n-ten Ventileinrichtung (51, 52) für n = 1 bis 2, und - A_Vn die freie Querschnittsfläche der n-ten Ventileinrichtung (51, 52) für n = 1 bis 2, ist.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Verfahren dazu ausgebildet ist, bei einer Klimatisierungsvorrichtung mit - vier Ausströmungseinrichtungen (21, 22, 23, 24), - die über einen gemeinsamen Leitungsstrang (30) und über einen ersten Abzweigleitungsstrang (31) und einen zweiten Abzweigleitungsstrang (32) und über jeweils einen der jeweiligen Ausströmungseinrichtung (21, 22, 23, 24) zugeordneten Leitungsstrang (41, 42, 43, 44) mit dem Gebläse (60) fluidverbunden sind, - wobei der erste Abzweigleitungsstrang (31) und der zweite Abzweigleitungsstrang (32) von dem gemeinsamen Leitungsstrang (33) abzweigen, und - wobei ein erster Leitungsstrang (41) und ein zweiter Leitungsstrang (42) von dem ersten Abzweigleitungsstrang (31) abzweigen, und - wobei ein dritter Leitungsstrang (43) und ein vierter Leitungsstrang (44) von dem zweiten Abzweigleitungsstrang (32) abzweigen, ausgeführt wird, wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, dass der Verfahrensschritt (S2) der Berechnung der Druckverluste (Δp₁, Δp₂, Δp₃, Δ_p4) der jeweiligen Leitungsstränge (30, 31, 32, 41, 42, 43, 44) unter der Verwendung den folgenden Berechnungsvorschriften erfolgt: $$\Delta p_1=\frac{{\zeta }_G\cdot \rho }{2\cdot A_G^2}\cdot \left({\dot{Y}}_1^2+{\dot{Y}}_2^2+{\dot{Y}}_3^2+{\dot{Y}}_4^2\right)+\frac{{\zeta }_{A1}\cdot \rho }{2\cdot A_{A1}^2}\cdot \left({\dot{Y}}_1^2+{\dot{Y}}_2^2\right)+\frac{{\zeta }_1\cdot \rho }{2\cdot A_1^2}\cdot {\dot{Y}}_1^2+\frac{{\zeta }_{V\mathrm{1,100}\%}\cdot \rho }{2\cdot A_{V1}^2}\cdot {\dot{Y}}_1^2,$$

   

   $$\Delta p_2=\frac{{\zeta }_G\cdot \rho }{2\cdot A_G^2}\cdot \left({\dot{Y}}_1^2+{\dot{Y}}_2^2+{\dot{Y}}_3^2+{\dot{Y}}_4^2\right)+\frac{{\zeta }_{A1}\cdot \rho }{2\cdot A_{A1}^2}\cdot \left({\dot{Y}}_1^2+{\dot{Y}}_2^2\right)+\frac{{\zeta }_2\cdot \rho }{2\cdot A_2^2}\cdot {\dot{Y}}_2^2+\frac{{\zeta }_{V\mathrm{2,100}\%}\cdot \rho }{2\cdot A_{V2}^2}\cdot {\dot{Y}}_2^2,$$

   

   $$\Delta p_3=\frac{{\zeta }_G\cdot \rho }{2\cdot A_G^2}\cdot \left({\dot{Y}}_1^2+{\dot{Y}}_2^2+{\dot{Y}}_3^2+{\dot{Y}}_4^2\right)+\frac{{\zeta }_{A2}\cdot \rho }{2\cdot A_{A2}^2}\cdot \left({\dot{Y}}_3^2+{\dot{Y}}_4^2\right)+\frac{{\zeta }_3\cdot \rho }{2\cdot A_3^2}\cdot {\dot{Y}}_3^2+\frac{{\zeta }_{V\mathrm{3,100}\%}\cdot \rho }{2\cdot A_{V3}^2}\cdot {\dot{Y}}_3^2,$$

   

   $$\Delta p_4=\frac{{\zeta }_G\cdot \rho }{2\cdot A_G^2}\cdot \left({\dot{Y}}_1^2+{\dot{Y}}_2^2+{\dot{Y}}_3^2+{\dot{Y}}_4^2\right)+\frac{{\zeta }_{A2}\cdot \rho }{2\cdot A_{A2}^2}\cdot \left({\dot{Y}}_3^2+{\dot{Y}}_4^2\right)+\frac{{\zeta }_4\cdot \rho }{2\cdot A_4^2}\cdot {\dot{Y}}_4^2+\frac{{\zeta }_{V\mathrm{4,100}\%}\cdot \rho }{2\cdot A_{V4}^2}\cdot {\dot{Y}}_4^2,$$

   

   wobei - Δp_n der Druckverlust des Leitungsstrangs zur n-ten Ausströmungseinrichtung (21, 22, 23, 24) für n = 1 bis 4, - ζ_G der Druckverlustbeiwert des gemeinsamen Leitungsstrangs (30), - ρ die Dichte der Luft, - A_G die freie Querschnittsfläche des gemeinsamen Leitungsstrangs (30), - Ẏ_n der Sollvolumenstrom für die n-te Ausströmungseinrichtung (21, 22, 23, 24) für n = 1 bis 4, - ζ_A1 der Druckverlustbeiwert des ersten Abzweigleitungsstrangs (31), - ζ_A2 der Druckverlustbeiwert des zweiten Abzweigleitungsstrangs (32), - ζ_n der Druckverlustbeiwert des n-ten Leitungsstrangs (41, 42, 43, 44) für n = 1 bis 4, - A_n die freie Querschnittsfläche des n-ten Leitungsstrangs (41, 42, 43, 44) für n = 1 bis 4, - A_A1 die freie Querschnittsfläche des ersten Abzweigleitungsstrangs (31), - A_A2 die freie Querschnittsfläche des zweiten Abzweigleitungsstrangs (32), - ζ_Vn,100% der Druckverlustbeiwert der n-ten Ventileinrichtung (51, 52, 53, 54) bei kompletter Offenstellung der n-ten Ventileinrichtung (51, 52, 53, 54) für n = 1 bis 4, und - A_Vn die freie Querschnittsfläche der n-ten Ventileinrichtung (51, 52, 53, 54) für n = 1 bis 4, ist.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch folgende Merkmale: - Ermitteln (A1), ob eine Änderung eines Sollvolumenstroms (Ẏ₁, Ẏ₂, Ẏ₃, Ẏ₄) für eine der Ausströmungseinrichtungen (21, 22, 23, 24) vorliegt; und - Ausführen der Verfahrensschritte (S1 - S7) bei Vorliegen einer Änderung eines Sollvolumenstroms (Ẏ₁, Ẏ₂, Ẏ₃, Ẏ₄) für eine der Ausströmungseinrichtungen (21, 22, 23, 24).
7. Klimatisierungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, aufweisend: - zumindest ein Gebläse (60), - zumindest zwei jeweils über einen Leitungsstrang (30, 31, 32, 41, 42, 43, 44) mit dem Gebläse (60) fluidverbundene Ausströmungseinrichtungen (21, 22, 23, 24), - eine der Anzahl der Ausströmungseinrichtungen (21, 22, 23, 24) entsprechende Anzahl von Ventileinrichtungen (51, 52, 53, 54), wobei jede Ventileinrichtung (51, 52, 53, 54) einer Ausströmungseinrichtung (21, 22, 23, 24) zugeordnet und in dem der jeweiligen Ausströmungseinrichtung (21, 22, 23, 24) zugeordneten Leitungsstrang (41, 42, 43, 44) angeordnet ist, und - eine Steuerungseinrichtung, die mit dem Gebläse (60) und mit jeder Ventileinrichtung (51, 52, 53, 54) datengekoppelt ist, so dass Steuerungssignale von der Steuerungseinrichtung an das Gebläse (60) und an die Ventileinrichtungen (51, 52, 53, 54) übertragbar sind, wobei die Klimatisierungsvorrichtung dadurch gekennzeichnet ist, dass die Steuerungseinrichtung dazu ausgebildet ist, ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6 auszuführen.
8. Klimatisierungsvorrichtung nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale: - die Klimatisierungsvorrichtung weist ein Dachhimmelsystem (1) mit zumindest einem Luftzufuhranschluss (10) auf, der mit dem Gebläse (60) fluidverbunden ist; und - zumindest eine der Ausströmungseinrichtungen (21, 22, 23, 24) ist in dem Dachhimmelsystem (1) ausgebildet und mit dem Luftzufuhranschluss (10) fluidverbunden.
9. Kraftfahrzeug mit einer Klimatisierungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 8.

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