DE10227623A1 - Luftbehandlungsmodul zur insbesondere thermischen Behandlung von in einen Fahrzeuginnenraum eines Fahrzeugs einzuleitender Luft - Google Patents
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Abstract
Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft ein Luftbehandlungsmodul zur insbesondere thermischen Behandlung von in einen Fahrzeuginnenraum eines Fahrzeugs einzuleitender Luft.
- Bei der Entwicklung neuer Fahrzeuge werden verschiedene Systemkomponenten eines derartigen Fahrzeugs in verschiedenen Zeitphasen hinsichtlich der Integration in das Gesamtsystem eingeplant. Dies betrifft vor allem auch Heizgeräte, die als Zu- oder Standheizer in einem Fahrzeug vorgesehen sind. Ein Grund, warum vor allem solche Heizgeräte oftmals erst in einer vergleichsweise späten Entwicklungsphase eingeplant werden, liegt u.a. darin, dass oftmals erst vergleichsweise spät erkennbar wird, wie groß das Heizleistungsdefizit des Antriebsaggregats ist und welches Heizgerät daher beispielsweise als Zuheizer erforderlich sein wird.
- Bei der Einplanung derartiger Systeme in ein Fahrzeug besteht weiterhin die Anforderung, die dadurch bedingten Systemkosten möglichst gering zu halten. Insbesondere sollen durch das zusätzliche Integrieren eines derartigen Gerätes in ein Fahrzeug diejenigen Systembereiche, die auch hinsichtlich des zur Verfügung zu stellenden Bauraums bereits fest eingeplant sind, nicht beeinträchtigt werden sollen. Daraus resultieren häufig Lösungen, bei welchen die Heizgeräte in irgendwo im Motorraum liegenden Freiräumen untergebracht werden. Dies wiederum hat zur Folge, dass vergleichsweise lange Schlauchleitungen bereitgestellt werden müssen, und zwar sowohl für das zu erwärmende Fluid, im Allgemeinen ein Wasser/Glycol-Gemisch, als auch zur Versorgung des Heizgerätes mit Kraftstoff. Ferner stehen derartige Einbauräume insbesondere aufgrund der verschiedenen zur Verfügung stehenden Antriebsaggregate bei einzelnen Fahrzeugtypen oft nicht gleichermaßen zur Verfügung, so dass sogar beim gleichen Fahrzeugtyp, bedingt durch den Einsatz verschiedener Antriebsaggregate, verschiedene Einbaumöglichkeiten für Zusatzgeräte, wie ein Heizgerät, gesucht werden müssen.
- Aus der
DE 196 37 020 A1 ist ein Heizgerät bekannt, das über Schlauchleitungen an die zu erwärmenden Systembereiche angeschlossen ist. Die im Heizgerät anfallende Abwärme wird in einem Abgaswärmetauscher genutzt, um die in einen Fahrzeuginnenraum einzuleitende Luft zu erwärmen. - Aus der
DE 39 43 335 A1 ist eine Fahrzeugheizung bekannt, bei welcher der Wärmetauscher des Heizgeräts direkt mit dem Heizluftwärmetauscher verbunden ist und somit diese beiden Systemkomponenten zu einer Einheit zusammengefasst sind. - Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Luftbehandlungsmodul zur insbesondere thermischen Behandlung von in einen Fahrzeuginnenraum eines Fahrzeugs einzuleitender Luft vorzusehen, das bei einfachem Aufbau eine Integration in verschiedene beispielsweise durch verschiedene Fahrzeugtypen bereitgestellte Systemumgebungen ermöglicht.
- Gemäß der vorliegenden Erfindung wird diese Aufgabe gelöst durch ein Luftbehandlungsmodul zur insbesondere thermischen Behandlung von in einen Fahrzeuginnenraum eines Fahrzeugs einzuleitender Luft, umfassend eine an einem Fahrzeug festzulegende Trägeranordnung, eine an der Trägeranordnung getragene Gebläseanordnung, eine an der Trägeranordnung getragene erste Wärmetauscheranordnung zur thermischen Behandlung von von der Gebläseanordnung herangeförderter Luft, ferner umfassend ein Heizgerät und eine von dem Heizgerät Wärme aufnehmende zweite Wärmetauscheranordnung, wobei das Heizgerät und die zweite Wärmetauscheranordnung an der Trägeranordnung getragen sind.
- Bei dem erfindungsgemäßen Luftbehandlungsmodul sind also alle wesentlichen Systemkomponenten desselben an einer einzigen Trägeranordnung vorgesehen, die dann bereits zu einer Baueinheit zusammengefasst an einem Fahrzeug angebracht werden kann. Somit entfallen neben den separaten Haltern für verschiedene Systembereiche auch die aus dem Stand der Technik bekannten Schlauchverbindungsleitungen bzw. elektrischen und Kraftstoffverbindungsleitungen.
- Bei einer besonders bevorzugten Ausgestaltungsform kann vorgesehen sein, dass die Trägeranordnung einen Abschließbereich aufweist, welcher bei an einem Fahrzeug festgelegter Trägeranordnung eine Öffnung in einer einen Fahrzeuginnenraum von einem Motorraum trennenden Feuerschutzwand im Wesentlichen vollständig abschließt, und dass die zweite Wärmetauscheranordnung oder/und das Heizgerät an der Trägeranordnung im Bereich des Abschließbereichs getragen ist. Durch diese Anordnung ist sichergestellt, dass das im Allgemeinen eine offene Flamme zur Erwärmung aufweisende Heizgerät mit diesem Flammenbereich vollständig außerhalb des auch durch die Feuerschutzwand vom Motorraum getrennten Fahrzeuginnenraums liegen kann. Insbesondere kann dabei vorgesehen sein, dass die Wärmetauscheranordnung oder/und das Heizgerät an einer dem Motorraum zugewandt zu positionierenden Seite des Abschließbereichs getragen ist.
- Um dabei in einfacher Art und Weise die Verbindung zwischen den beiden Wärmetauscheranordnungen herstellen zu können, wird vorgeschlagen, dass ein Fluidaustritt der zweiten Wärmetauscheranordnung an einer dem Fahrzeuginnenraum zugewandt zu positionierenden Seite des Abschließbereichs angeordnet ist, wobei dann weiter vorzugsweise vorgesehen ist, dass ein Fluidaustritt der zweiten Wärmetauscheranordnung direkt an einen Fluideintritt der ersten Wärmetauscheranordnung angeschlossen ist oder/und dass ein Fluidaustritt der ersten Wärmetauscheranordnung direkt an ein zu einem Antriebsaggregat führendes Leitungssystem angeschlossen ist. Um bei einer derartigen Anordnung dann in einfacher Art und Weise auch den Anschluss an das Kühlmediumsystem des Antriebsaggregats erlangen zu können, wird weiter vorgeschlagen, dass ein Fluideintritt der zweiten Wärmetauscheranordnung über eine Schlauchleitungsverbindung an einen Motorwärmetauscher angeschlossen ist.
- Bei dem erfindungsgemäßen Luftbehandlungsmodul kann weiter vorgesehen sein, dass die Trägeranordnung gehäuseartig ausgebildet ist und einen Austrittsbereich für diese durchströmende Luft zum Eintritt in den Fahrzeuginnenraum aufweist. Ferner kann zur weiteren Systemintegration vorgesehen sein, dass an der Trägeranordnung eine Klimatisierungseinheit getragen ist.
- Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf die beiliegende Figur detailliert beschrieben, welche eine Prinzipansicht eines ein erfindungsgemäßes Modul enthaltenden Fahrzeugbereichs zeigt.
- Der in der Figur erkennbare Bereich eines Fahrzeugs
10 ist durch eine Feuerschutzwand12 im Wesentlichen in einen vorne liegenden Motorraum14 und einen allgemein mit 16 bezeichneten Fahrzeuginnenraum unterteilt. In diesem Fahrzeuginnenraum16 liegen ein Armaturenbrett18 , das an einer Lenksäule20 getragene Lenkrad22 sowie weitere hier nicht näher beschriebene Fahrzeugkomponenten. Der Motorraum14 ist nach oben hin durch eine Motorhaube24 abgeschlossen, an welche in Richtung von vorne nach hinten dann die Windschutzscheibe26 des Fahrzeugs10 anschließt. In den Fahrzeuginnenraum16 ist ein Luftbehandlungsmodul28 mit seinen wesentlichen Systemkomponenten eingesetzt. Dieses Luftbehandlungsmodul28 umfasst eine allgemein mit 30 bezeichnete Gehäuseanordnung, welche grundsätzlich auch einen Träger für die verschiedenen Systemkomponenten des Moduls28 bildet. Dieses Gehäuse30 kann mit allen daran vorgesehenen bzw. getragenen Komponenten von der Seite des Fahrzeuginnenraums16 her in das Fahrzeug10 integriert werden. Dabei kommt ein ein Luftgebläse32 enthaltender Gehäusebereich34 im Wesentlichen vor der Windschutzscheibe26 und unter der Motorhaube24 zu liegen, so dass im Übergangsbereich zwischen der Motorhaube24 und der Windschutzscheibe26 , wie durch einen Pfeil P, angedeutet, Frischluft in den Bereich des Gebläses32 gelangen kann. Es sei darauf hingewiesen, dass hier beispielsweise die Feuerschutzwand12 eine der Form des Gehäusebereichs34 entsprechende und diesen teilweise umgebende Formgebung aufweisen kann. In einem an dem Gehäusebereich34 anschließenden Gehäusebereich36 ist ein Wärmetäuscher38 vorgesehen bzw. getragen. Die vom Gebläse32 vorangeförderte Luft verlässt dieses Gebläse32 in der Richtung von Pfeilen P2 derart, dass sie in Richtung auf den Wärmetauscher38 zu strömt und diesen durchsetzt bzw. entlang seiner Oberfläche strömt, um mit dem Wärmetauscher38 in Wärmeübertragungskontakt zu treten. In einem Austrittsbereich40 des Gehäuses30 verlässt die thermisch behandelte Luft den Wärmetauscher38 und wird über verschiedene Abgabestellen42 in den Fahrzeuginnenraum16 abgegeben. Diese Abgabestellen42 können zum Teil mit Drosselklappen ausgestattet sein, um die Luftströmung bzw. Luftverteilung im Fahrzeuginnenraum16 beeinflussen zu können. - Man erkennt in der Figur weiter, dass in der Feuerschutzwand
12 eine Öffnung44 ausgebildet ist. Ein beispielsweise in seiner Formgebung an die Geometrie der Öffnung44 angepasster Gehäusebereich46 erstreckt sich teilweise durch diese Öffnung44 hindurch, so dass bei in das Fahrzeug10 integriertem Gehäuse30 die Öffnung44 in der Feuerschutzwand12 durch diesen Abschließbereich46 des Gehäuses30 im Wesentlichen vollständig abgeschlossen ist. Hier kann es beispielsweise vorteilhaft sein, zum Einsatz bei verschiedenen Fahrzeugtypen im Abschließbereich46 zusätzliche Adapterbereiche vorzusehen, um eine Anpassung an verschiedene Geometrien der Öffnung44 erlangen zu können. - In dem Gehäusebereich
46 ist an dem Gehäuse30 ein Heizgerät48 mit einem weiteren Wärmetauscher50 getragen. Man erkennt, dass der Wärmetauscher50 bzw. ein Auslassbereich desselben dabei das Gehäuse30 im Gehäusebereich46 durchsetzt, so dass er mit einer Austrittsöffnung52 an derjenigen Seite des Gehäusebereichs46 liegt, welcher dem Fahrzeuginnenraum16 zugewandt zu positionieren bzw, positioniert ist. Mit diesem Austrittsbereich52 des Wärmetauschers50 steht ein Eintrittsbereich56 des für die zu erwärmende Luft vorgesehenen Wärmetauschers38 in direkter Verbindung. In entsprechender Weise steht ein Austrittsbereich58 des Wärmetauschers38 in Verbindung mit einem zum Antriebsaggregat führenden Leitungsbereich60 . - Das vorzugsweise mit dem gleichen Brennstoff wie das Antriebsaggregat des Fahrzeugs
10 zu betreibende Heizgerät48 überträgt also bei der Verbrennung Wärme auf den Wärmetauscher50 . Das in diesem enthaltene Fluid wird durch eine nicht dargestellte Förderpumpe zur Austrittsöffnung52 geleitet und tritt dort in den Wärmetauscher38 ein. Nachdem dieses Fluid bzw. diese Flüssigkeit den Wärmetauscher38 durchströmt hat und dabei Wärmeenergie auf die diesen Wärmetauscher38 umströmende Luft übertragen hat, verlässt das Fluid den Wärmetauscher38 im Bereich der Austrittsöffnung58 dann in Richtung zum Antriebsaggregat, von welchem es dann zu einer Eintrittsöffnung62 des Wärmetauschers50 zurückgelangt. Auf diese Art und Weise wird die durch das brennstoffbetriebene Heizgerät48 bereitgestellte Wärme sehr effizient genutzt, wobei eine Nutzung sowohl zur Erwärmung des Fahrzeuginnenraums16 als auch zur Erwärmung des Antriebsaggregats erfolgen kann. Auch ist es möglich, durch entsprechende Kreislaufgestaltung wahlweise nur den Fahrzeuginnenraum16 oder das Antriebsaggregat zu erwärmen. - Die Anbringung des Heizgeräts
48 sowie des diesem zugeordneten Wärmetauschers50 am Gehäuse30 kann beispielsweise derart erfolgen, dass das Heizgerät48 mittelbar dadurch am Gehäuse30 getragen ist, dass es am Wärmetauscher50 festgelegt ist, welcher wiederum am Gehäuse30 getragen ist. Hier kann der Aufbau des aus dem Heizgerät48 und dem Wärmetauscher50 gebildeten Systembereichs beispielsweise derart sein, dass der Wärmetauscher50 im Wesentlichen topfartig und mit Wärmetauscheraußengehäuse und Wärmetauscherinnengehäuse doppelwandig ausgebildet ist, so dass das zu erwärmende Fluid den zwischen den beiden Wärmetauschergehäusen eingeschlossenen Volumenbereich durchströmen kann. Das Heizgerät48 , im Wesentlichen umfassend einen Heizbrenner mit Brennkammer, Flammrohr, Brennstoffzuführung und Verbrennungsluftgebläse, kann dann, wie in der Figur schematisch angedeutet, in den im Wesentlichen topfartig ausgebildeten Wärmetauscher50 eingesetzt sein und an diesem getragen sein. Somit ist dann das Heizgerät48 , wie bereits ausgeführt, mittelbar dadurch am Gehäuse30 bzw. dem Gehäusebereich46 desselben getragen, dass der das Heizgerät48 tragende Wärmetauscher50 daran festgelegt, beispielsweise festgeschraubt ist. Selbstverständlich ist es hier auch möglich, den Wärmetauscher50 , beispielsweise das vorangehend angesprochene äußere Wärmetauschergehäuse desselben, mit dem Gehäuse30 bzw. dem Gehäusebereich46 desselben integral auszugestalten, so dass durch diese integrale Ausgestaltung des Wärmetauschers50 bzw. ein Bereich desselben an dem Gehäuse30 getragen ist. Auch dann kann das Heizgerät48 wieder mittelbar über den Wärmetauscher50 am Gehäuse30 getragen sein. Selbstvertsändlich ist es aber auch möglich, das Heizgerät48 zusätzlich oder separat direkt am Gehäuse30 festzulegen. Auch ist es selbstverständlich möglich, ebenso wie den vorangehend angesprochenen Gehäusebereich des Wärmetauschers50 , andere Gehäusebereiche des Gehäuses30 als integralen Bestandteil eines Gesamtgehäuses vorzusehen, wie z. B. die beiden Gehäusebereiche34 ,36 , welche das Gebläse32 und den Wärmetauscher38 aufnehmen. In jedem Falle ergibt sich der Vorteil, dass alle wesentlichen Systemkomponenten des erfindungsgemäßen Luftbehandlungsmoduls28 an einem einzigen, beispielsweise auch aus mehreren Gehäuseteilen zusammengesetzten oder im Wesentlichen einteilig ausgebildeten Gehäuse30 getra gen sind und zusammen mit diesem in das Fahrzeug10 integriert werden können. Es ist vorzugsweise nicht erforderlich, irgendwelche Schlauchleitungsverbindungen zwischen den beiden Wärmetauschern50 und38 vorzusehen, was beispielsweise dann erforderlich wäre, wenn das Heizgerät48 mit dem zugeordneten Wärmetauscher50 irgendwo in einem anderen Bereich des Motorraums14 unterzubringen wäre. Gleichwohl ist dafür gesorgt, dass das Heizgerät48 vollständig an derjenigen Seite der Feuerschutzwand12 bzw. auch des Gehäusebereichs46 liegt, der dem Motorraum14 zugewandt positioniert ist bzw. in diesem liegt. Das Heizgerät48 liegt somit vollständig außerhalb des Fahrzeuginnenraums16 . Die direkte Verbindung zwischen den beiden Wärmetauschern kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass diese bzw. jeweilige Gehäuse derselben unter Zwischenlagerung von Dichtungsorganen direkt aneinander angesetzt und miteinander verbunden sind. Hierzu kann zumindest an einem der Wärmetauscher bzw. der Gehäuse derselben ein Verbindungsstutzen o. dgl. vorgesehen sein. Gleichwohl ist es auch möglich, dass ein von den Wärmetauschern50 ,38 bzw. den Gehäusen derselben separat ausgebildetes vergleichsweise kurzes Rohrleitungsstück eine Verbindung herstellt, beispielsweise dann, wenn das Gehäuse des Wärmetauschers50 vom Gehäusebereich46 separat ausgebildet ist und durch ein derartiges Rohrleitungsstück der Gehäusebereich46 zu überbrücken ist. Da derartige Rohrleitungsstücke eine vergleichsweise kurze Länge im Bereich von einigen Zentimetern aufweisen können, kann auch dadurch eine im Sinne der vorliegenden Erfindung als direkt zu betrachtende Verbindung generiert werden. - Es sei darauf hingewiesen, dass selbstverständlich bei dem erfindungsgemäßen Modul
28 verschiedenste Änderungen vorgenommen werden können, ohne von dem Grundprinzip, alle modulwesentlichen Systemkomponenten am Modul selbst auch vorzusehen, abzuweichen. So ist es selbstverständlich möglich, das Gehäuse30 mit anderer Form auszugestalten. Ebenfalls ist es möglich, am Gehäuse30 auch zusätzlich eine Klimatisierungseinheit vorzusehen, welche ggf. auch unter Einsatz des Wärmetau schers38 der über das Gebläse32 herangeförderten Luft Wärme entziehen kann, um somit gekühlte Luft in den Fahrzeuginnenraum16 einzuleiten. Ferner ist es selbstverständlich, dass das Gehäuse30 in Anpassung an die Lage der verschiedenen Luftaustrittsstellen42 ebenfalls verschiedene Formgebungen aufweisen kann. Auch ist es weiterhin selbstredend, dass das Gebläse30 durch Verbindung mit entsprechenden Strömungsführungen beispielsweise im Armaturenbrett18 auch umgeschaltet werden kann auf einen Umluftbetrieb, in welchem die thermisch zu behandelnde Luft dann nicht von außen, sondern vom Fahrzeuginnenraum16 entnommen wird, thermisch behandelt und ggf. auch gefiltert dann wieder in den Fahrzeuginnenraum16 eingeleitet wird. Weiter ist es selbstverständlich möglich, an dem erfindungsgemäß ausgestalteten Modul28 gleichzeitig auch eine Steuereinheit für die verschiedenen Systemkomponenten vorzusehen, die dann durch eine Verbindungsleitung mit dem elektronischen System des Fahrzeugs selbst verbunden werden kann.
Claims (9)
- Luftbehandlungsmodul zur insbesondere thermischen Behandlung von in einen Fahrzeuginnenraum (
16 ) eines Fahrzeugs (10 ) einzuleitender Luft, umfassend eine an einem Fahrzeug (10 ) festzulegende Trägeranordnung (30 ), eine an der Trägeranordnung (30 ) getragene Gebläseanordnung (32 ), eine an der Trägeranordnung (30 ) getragene erste Wärmetauscheranordnung (38 ) zur thermischen Behandlung von von der Gebläseanordnung (32 ) herangeförderter Luft, ferner umfassend ein Heizgerät (48 ) und eine von dem Heizgerät (48 ) Wärme aufnehmende zweite Wärmetauscheranordnung (50 ), wobei das Heizgerät (48 ) und die zweite Wärmetauscheranordnung (50 ) an der Trägeranordnung (30 ) getragen sind. - Luftbehandlungsmodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägeranordnung (
30 ) einen Abschließbereich (46 ) aufweist, welcher bei an einem Fahrzeug (10 ) festgelegter Trägeranordnung (30 ) eine Öffnung (44 ) in einer einen Fahrzeuginnenraum (16 ) von einem Motorraum (14 ) trennenden Feuerschutzwand (12 ) im Wesentlichen vollständig abschließt, und dass die zweite Wärmetauscheranordnung (50 ) oder/und das Heizgerät (48 ) an der Trägeranordnung (30 ) im Bereich des Abschließbereichs (46 ) getragen ist. - Luftbehandlungsmodul nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Wärmetauscheranordnung (
50 ) oder/und das Heizgerät (48 ) an einer dem Motorraum (14 ) zugewandt zu positionierenden Seite des Abschließbereichs (46 ) getragen ist. - Luftbehandlungsmodul nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Fluidaustritt (
52 ) der zweiten Wärmetauscheranordnung (50 ) an einer dem Fahrzeuginnenraum (16 ) zugewandt zu positionierenden Seite des Abschließbereichs (46 ) angeordnet ist. - Luftbehandlungsmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Fluidaustritt (
52 ) der zweiten Wärmetauscheranordnung (50 ) direkt an einen Fluideintritt (56 ) der ersten Wärmetauscheranordnung (38 ) angeschlossen ist. - Luftbehandlungsmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Fluidaustritt (
58 ) der ersten Wärmetauscheranordnung (38 ) direkt an ein zu einem Antriebsaggregat führendes Leitungssystem (60 ) angeschlossen ist. - Luftbehandlungsmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Fluideintritt (
62 ) der zweiten Wärmetauscheranordnung (50 ) über eine Schlauchleitungsverbindung an einen Motorwärmetauscher angeschlossen ist. - Luftbehandlungsmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägeranordnung (
30 ) gehäuseartig ausgebildet ist und einen Austrittsbereich (40 ) für diese durchströmende Luft zum Eintritt in den Fahrzeuginnenraum (16 ) aufweist. - Luftbehandlungsmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch eine an der Trägeranordnung (
30 ) getragene Klimatisierungseinheit.
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