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Die Erfindung betrifft eine Heizungs-
oder Klimaanlage für
eine Fahrgastzelle eines Fahrzeugs, insbesondere für den Fond
der Fahrgastzelle, gemäß dem Oberbegriff
des Patentanspruchs 1.
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Bei einer bekannten Heizungsanlage
für Kraftfahrzeuge
(
DE 36 38 243 A1 )
wird das in der Brennkraftmaschine aufgeheizte und in einem Kühler rückgekühlte Kühlwasser
als Wärmeübertragungsmittel
herangezogen. Die Fondheizung ist im Bereich der Rückenlehne
der beiden Vordersitze zwischen diesen angeordnet, wobei der Wärmetauscher
zusammen mit dem Gebläse
in einem am Fahrzeugboden gehaltenen Gehäuse aufgenommen ist. Der Wärmetauscher
ist zusammen mit einem Wärmetauscher
zur Beheizung des Frontraums an den Kühlwasserkreislauf der Brennkraftmaschine
angeschlossen. Das Gebläse
saugt Luft aus dem Frontraum an und bläst sie über den Wärmetauscher in den Fond ein.
Um die Fondheizung unabhängig
von der Frontraumheizung zu steuern, ist in der Vorlauf- oder Rücklaufleitung
des Wärmetauschers
ein Ventil angeordnet, mit dem der Durchfluß des Kühlwassers durch den Wärmetauscher
und damit die Wärmeleistung,
die an die den Wärmetauscher
durchströmende Luft
abgegeben wird, gesteuert werden kann. Außerdem ist das Gebläse über entsprechende
Steuereinrichtungen getrennt ein- und
ausschaltbar und in seiner Leistung regelbar.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine
Heizungs- oder Klimaanlage der eingangs genannten Art für erhöhte Komfortansprüche zu schaffen.
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Die Aufgabe ist erfindungsgemäß durch
die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
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Die erfindungsgemäße Heizungs- oder Klimaanlage
hat den Vorteil, daß bei
Abschalten der Heizung oder Klimatisierung, insbesondere der Fondheizung
oder Fondklimatisierung, durch Abschalten des Gebläses die
im Wärmetauscher
momentan gespeicherte Menge an Wärmeübertragungsmittel
und damit der Wärmetauscher
nicht abkühlt,
sondern auf einer vorgegebenen Temperatur gehalten wird. wird die
Heizung oder Klimatisierung, insbesondere die Fondheizung oder Fondklimatisierung,
wieder eingeschaltet, so wird keine Vorlaufzeit benötigt, um – wie bei
der bekannten Fondheizung – den
Wärmetauscher
mit neu zuströmendem
Wärmeübertragungsmittel
erst aufzuheizen, damit er eine ausreichende Wärmeleistung abgibt. Anders
als bei der bekannten Fondheizung, bei der der Durchfluß des Wärmeübertragungsmediums
mit Abstellen der Fondheizung gesperrt wird, damit der Wärmetauscher
abkühlt
und bei Wiedereinschalten der Fondheizung infolge des noch kalten
Wärmetauschers
zunächst
nur kalte Luft in den Fond eingeblasen wird, ist bei der erfindungsgemäßen Heizungs-
oder Klimaanlage der Wärmetauscher
beim Wiedereinschalten bereits temperaturmäßig vorkonditioniert, so daß die ihn
durchströmende
Luft sofort erwärmt
wird. Die unangenehme Kaltlufteinblasung nach Einschalten der Heizung
wird vermieden, was das Komfortempfinden der Fahrgäste erheblich
steigert.
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Vorteilhafte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Heizungoder
Klimaanlage mit zweckmäßigen Weiterbildungen
und Ausgestaltungen der Erfindung sind in den weiteren Patentansprüchen angegeben.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der
Erfindung legt die Regeleinrichtung den Vorgabewert für die Konditionierung
des Wärmetauschers
in Abhängigkeit
von der Außentemperatur,
der eingestellten Raum-Solltemperatur und der Temperatur des zuströmenden Wärmeübertragungsmittels
fest, so daß bereits beim
Einschalten des Gebläses
eine für
die Luftbeheizung der Fahrgastzelle optimale Lufttemperatur erreicht
wird.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der
Erfindung ist die Regeleinrichtung so konzipiert, daß sie bei
einer unter dem Vorgabewert liegenden Temperatur des Wärmeübertragungsmittels
im Wärmetauscher
das Gebläse
gegen Einschalten sperrt. Dies hat den Vorteil, daß in den
Fällen,
in denen das zuströmende
Wärmeübertragungsmittel
noch keine ausreichend hohe Temperatur besitzt, um den Wärmetauscher
entsprechend aufzuheizen, z.B. nach dem Kaltstart des Fahrzeugs,
die Zuschaltung des Gebläses
unterbunden bleibt und damit in keinem Fall unangenehme Kaltluft
in die Fahrgastzelle eingeblasen wird.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der
Erfindung ist der Wärmetauscher über einen
Zulauf und einen Ablauf in einen Kreislauf des Wärmeübertragungsmittels eingeschaltet.
Der Wärmetauscher
ist so im Fahrzeug angeordnet, daß der Zulauf unten und der
Ablauf oben liegt. Dies hat den Vorteil, daß im unteren Bereich des Wärmetauschers
immer eine höhere
Temperatur als im oberen Bereich herrscht, was erwünscht ist,
da den Fahrgästen
an den Füßen eine
etwas höher
temperierte Luft bereitgestellt werden soll als im Kopfbereich.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der
Erfindung ist als Stellorgan für
die Temperaturregelung ein Ventil im Kreislauf des Wärmeübertragungsmittels
angeordnet, wobei das Ventil von der Regeleinrichtung so gesteuert
ist, daß eine
während des
Ventilöffnens
in den Wärmetauscher
nachströmende
Menge an Wärmeübertragungsmittel
die Temperatur des Wärmeübertragungsmittels
im Wärmetauscher
auf den Vorgabewert anhebt. Als Ventil wird bei einer wasserseitig
geregelten Heizungs- oder Klimaanlage ein Taktventil und bei einer
luftseitig geregelten Heizungs- oder Klimaanlage ein Absperrventil
verwendet.
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Die Erfindung ist anhand eines in
der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels
im folgenden näher
beschrieben. Dabei zeigt die Zeichnung ein Blockschaltbild einer
Heizungsanlage für
die Fahrgastzelle eines Kraftfahrzeugs.
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Die in der Zeichnung skizzierte Heizungsanlage
für eine
Fahrgastzelle eines Kraftfahrzeugs, die in einen schematisch angedeuteten
Frontraum 11 und Fond 12 unterteilt ist, weist
getrennt für
Frontraum 11 und Fond 12 eine Frontraumheizung 13 und eine
Fondheizung 14 auf. Jede der beiden Heizungen 13, 14 verfügt über einen
Kreislauf eines Wärmeübertragungsmittels,
wobei als Wärmeübertragungsmittel
das Kühlwasser
einer Brennkraftmaschine 15 des Kraftfahrzeugs genutzt
wird, das von einer Kühlwasserpumpe 16 in
einem Kühlwasserkreislauf 17 umgepumpt
wird und nach Wärmeaufnahme
in der Brennkraftmaschine 15 zu einem luftdurchströmten Kühler 18 fließt und dort
rückgekühlt wird.
Die beiden Heizkreisläufe 19 und 20 für die Frontraumheizung 13 und
die Fondheizung 14 sind parallel an den Kühlwasserkreislauf 17 angeschlossen.
Beide Heizkreisläufe 19, 20 sind
identisch ausgebildet, so daß nachfolgend
lediglich die Fondheizung 14 mit dem Heizkreislauf 20 beschrieben
wird, wobei die Beschreibung in gleicher Weise für die Frontraumheizung 13 zutrifft.
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Im Heizkreislauf 20 der
Fondheizung 14 ist ein Wärmetauscher 21 und
eine Förderpumpe 22 angeordnet.
Der Wärmetauscher 21 ist
zur getrennten Beheizung der linken und rechten Seite des Fonds 12 in
zwei Tauschermodule 211 und 212 mit je einem Zulauf 23, 24 und
einem gemeinsamen Ablauf 25 unterteilt. Der Wärmetauscher 21 ist
in Einbaulage im Kraftfahrzeug so angeordnet, daß die beiden Zuläufe 23, 24 unten
und der gemeinsame Ablauf 25 oben am Wärmetauscher 21 liegen.
Jeder Zulauf 23 bzw. 24 ist über ein von einer Steuereinrichtung
gesteuertes Ventil 27 bzw. 28 an die Förderpumpe 22 angeschlossen,
so daß die
beiden Tauschermodule 211, 212 parallel zueinander
in den Heizkreislauf 20 der Fondheizung 14 eingebunden
sind. Zu der Fondheizung 14 gehört noch ein Gebläse 29,
das einen durch die Luftpfeile symbolisierten Luftstrom 30 erzeugt. Dieser
Luftstrom 30 durchströmt
den Wärmetauscher 21,
wird hier erwärmt
und strömt
in den Fond 12 ein. Die gesamte Fondheizung 14 kann
in einem Gehäuse
angeordnet sein, das zwischen den beiden Vordersitzen des Frontraums 11 im
Bereich der Rückenlehnen
der Vordersitzen angeordnet ist und über Luftausblasöffnungen
verfügt,
die mittels Jalousien geöffnet
oder geschlossen werden können.
Das Ein- und Ausschalten des Gebläses 29 und das Ein-
und Ausschalten der Förderpumpe 22 wird
durch die Steuereinrichtung 26 gesteuert. Mit der Steuereinrichtung 26 sind
noch Schalter 31 und 32 zum Ein- und Ausschalten
der Fondheizung 14, und zwar separat für die linke und rechte Fondhälfte, verbunden, die
jeweils mit einem Sollwertgeber zum Vorwählen einer gewünschten
Fondtemperatur #soll zusammengefaßt sind.
An weiteren Eingängen
der Steuereinrichtung 26 ist ein Temperaturfühler zur
Erfassung der Außentemperatur
#A und ein Temperaturfühler zur Erfassung der Temperatur
#W der im Wärmetauscher 21 zuströmenden Kühlwassers,
sowie Istwertgeber zur Erfassung der Temperatur #ist im
Wärmetauscher 21,
und zwar getrennt für
den Tauschermodul 211 und den Tauschermodul 212,
angeschlossen.
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Wird unmittelbar nach einem Kaltstart
der Brennkraftmaschine die Fondheizung 14 durch Betätigen eines
der Schalter 31, 32 eingeschaltet, so prüft die Steuereinrichtung 26,
ob die Temperatur #ist der im Tauschermodul 211 bzw.
im Tauschermodul 212 momentan gespeicherten bzw. der das
Tauschermodul 211, 212 momentan durchströmenden Kühlwassermenge
und damit die Istwerttemperatur #ist des
jeweiligen Tauschermoduls 211, 212 einem Vorgabewert
entspricht, der ausreichend ist, die durch das Tauschermodul 211 bzw. 212 hindurchströmenden Luft
soweit aufzuheizen, daß der
Fond zumindest minimal erwärmt
werden kann. Da nach unmittelbarem Start der Brennkraftmaschine 15 die
Betriebstemperatur der Brennkraftmaschine 15 und damit
die Betriebstemperatur des Kühlwassers
im Kühlwasserkreislauf 17 der
Brennkraftmaschine 15 noch nicht erreicht ist, wird das
von der Förderpumpe 22 durch das
Tauschermodul 211 bzw.
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212 bei geöffnetem
Ventil 27 bzw. 28 hindurchströmende Wasser die Vorgabetemperatur noch
nicht erreicht haben, so daß das
Gebläse 29 nicht
eingeschaltet wird. Erst wenn der Vorgabewert erreicht ist schaltet
die Steuereinrichtung 26 das Gebläse 29 ein.
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Die gewünschte und vorgewählte Solltemperatur
#soll für
den Fond 12 wird nunmehr entweder durch Regelung der Kühlwasser-Durchflußmenge durch
das Tauschermodul 211 bzw. 212 (wasserseitige
Regelung) oder durch Regelung der durch das Tauschermodul 211 bzw. 212 hindurchgeblasenen Luftmenge
(luftseitige Regelung) eingestellt.
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Ist die beschriebene Klimaanlage
luftseitig geregelt, so sind die beiden zwischen den Tauschermodulen 211 und 212 und
der Förderpumpe 22 angeordneten
Ventile 27, 28 als einfache Absperrventile ausgebildet.
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Wird bei luftseitiger Regelung die
Fondheizung 14 nach Inbetriebnahme wieder abgeschaltet, so
wird von der Steuereinrichtung 26 das Gebläse 29 abgeschaltet.
Die Regeleinrichtung bildet aus der vorgewählten Solltemperatur #soll, der Außentemperatur #A und
der Temperatur #W des dem Wärmetauscher 21 zuströmenden Kühlwassers
einen Vorgabewert und überwacht
die Temperatur #ist des Tauschermoduls 211 bzw. 212.
Sinkt die Temperatur #ist unter den Vorgabewert
ab, so wird das Ventil 27 bzw. 28 geöffnet. Damit
strömt
aus dem Kühlwasserkreislauf 17 der
Brennkraftmaschine 15 über
das geöffnete Ventil 27 bzw. 28 höhertemperiertes
Kühlwasser
in den Wärmetauscher 21 nach.
Dieses höhertemperierte
Kühlwasser
tritt über
den unten liegenden Zulauf 23 des Tauschermoduls 211 bzw.
Zulauf 24 des Tauschermoduls 212 ein und wird über den
Ablauf 25 wieder aus dem Tauschermodul 211 bzw. 212 ausgedrückt. Das
aus dem Tauschermodul 211 bzw. 212 abflieflende
Kühlwasser
hat eine niedrigere Temperatur, als das zuströmende Kühlwasser, wodurch im Tauschermodul 211 bzw. 212 sich
ein Wärmegefälle von
unten nach oben einstellt. Ist der Vorgabewert wieder erreicht,
so wird das Absperrventil 27 bzw. 28 wieder gesperrt.
Der Prozeß wiederholt
sich, sobald die Istwerttemperatur #ist des
Tauschermoduls 27 bzw. 28 wieder unter den Vorgabewert
abgesunken ist. Auf diese Weise sind die beiden Tauschermodule 211 und 212 während des
Betriebs des Kraftfahrzeugs immer soweit erwärmt, daß mit Einschalten der Fondheizung 14 der
vom Gebläse 29 erzeugte Luftstrom
in dem jeweiligen Tauschermodul 211 bzw. 212 sofort
aufgeheizt wird. Durch diese sog. Vorkonditionierung des Wärmetauschers 21 wird
vermieden, daß zu
Beginn der Einschaltung der Fondheizung 14 ein unangenehm
kalter Luftstrom in den Fond 12 gelangt.
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Ist die Fondheizung 14 wasserseitig
geregelt, so wird die eingestellte Solltemperatur #soll für den Fond 12 dadurch
eingestellt, daß durch
den jeweiligen Tauschermodul 211 bzw. 212 eine
solche Kühlwassermenge
hindurchgeführt
wird, daß der
den Tauschermodul 211 bzw. 212 durchströmende Luftstrom 30 auf
die Solltemperatur erwärmt
wird. Hierzu sind die Ventile 27, 28 als Taktventile
ausgebildet, deren Taktfrequenz die Durchflußmenge des Kühlwasser
durch den Tauschermodul 211 und 212 und damit die
Temperatur des Tauschermoduls 211 bzw. 212 bestimmt.
In diesem Fall wird während
der Dauer der Abschaltung der Fondheizung 14 das Taktventil 27 bzw. 28 von
der Steuereinrichtung 26 so getaktet, daß die durch
das Tauschermodul 211 bzw. 212 fließende Kühlwassermenge
eine der dem Vorgabewert entsprechende Kühlwassertemperatur und damit
das Tauschermodul 211, 212 eine dem Vorgabewert
entsprechende Istwertemperatur #ist aufweist.
Während des
Taktens entsteht durch die beschriebene räumliche Anordnung von Zulauf 23 bzw. 24 und
Ablauf 25 im Tauschermodul 211 bzw. 212 eine
Temperaturschichtung von unten nach oben, da das wärmere Kühlwasser
immer in den Zulauf 23 bzw. 24 einströmt. Diese
Temperaturschichtung ist insofern erwünscht, als den Fondpassagieren
beim Einschalten des Gebläses 29 an
den Füßen ein
wärmerer
Luftstrom zugeführt
werden soll als oben im Kopfbereich.
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Wird im Luftstrom 30 der
Fondheizung 14 noch ein in einem Kältemittelkreislauf angeordneter Verdampfer 33 angeordnet,
wie dies in der Zeichnung strichliniert dargestellt ist, so ist
die Fondheizung 14 zu einer Fondklimaanlage erweitert,
mit der sowohl eine Entfeuchtung der Gebläseluft im Heizbetrieb als auch
eine Kühlung
der Gebläseluft
im Kühlbetrieb
durchgeführt
werden kann. Im Heizbetrieb der Klimaanlage ist die beschriebene
Vorkonditionierung des Wärmetauschers 21 bei
abgeschaltetem Gebläse 29 wirksam.