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Die
Erfindung betrifft eine Klima-Steuervorrichtung zum Regeln der Temperatur
eines Fahrgastraums von Kraftfahrzeugen entsprechend dem Oberbegriff
des Anspruchs 1.
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Klima-Steuervorrichtungen
für Kraftfahrzeuge
sind in variierendem Ausmaß mit
einer automatischen Temperaturregelung ausgestattet, wobei Luft behandelt
wird, allgemein durch Aufheizen oder durch Kühlung, jeweils abhängig vom
Typ der Vorrichtung und davon, ob Umgebungsluft kälter oder wärmer ist
als die gewünschte
Temperatur im Fahrgastraum des Fahrzeugs. Zu diesem Zweck ist der Fahrgastraum
mit einem oder mehreren Temperatursensoren ausgestattet, der bzw.
die aus Gründen
der Praktikabilität
in der Nähe
einer Fläche
des Fahrgastraums angeordnet sein sollte(n). Um eine repräsentative
Temperaturablesung zu erzielen, ist es bisher bekannt, einen Luftstrom
entlang des Sensors unter Verwendung einer Saugleitung zu erzeugen.
Der gewünschte
negative Druck wird in einem solchen Fall von einem Ejektor bewirkt,
der den Luftstrom verwendet, der von der Klima-Steuervorrichtung
erzeugt wird. Der Luftstrom wurde durch den Ejektor geführt, der
außerhalb
der Luftbehandlungskammer angeordnet war, wobei ein lokaler Luftstrom
in dem Passagierraum erzeugt wurde. Dies wurde als unangenehm empfunden.
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Aus
der
DE 35 41 263 A1 ist
eine Klimaanlage für
Fahrzeuge, mit einem Gebläse
zur Förderung von
Frischluft in den Fahrzeug-Innenraum, mit einem Temperaturfühler zum
Erfassen der Innenraumtemperatur und mit einer Luftstrahlpumpe zur
Erzeugung eines Luftstromes über
den Temperaturfühler,
die ein von dem Gebläsestrom
beaufschlagtes Venturirohr und einen diesem zugeordneten, mit dem
Innenraum in Verbindung stehenden Luftansaugstutzen aufweist, bekannt.
Das Venturirohr ist in unterschiedlichen Ausbildungsformen offenbart
und an unterschiedlichen Stellen im Gebläsegehäuse, aber immer in der Nähe des Ventilators,
positioniert. Nachteilig ist, dass eine spezielle Formgebung des
Venturirohrs, die dazu dient, auch bei geringen Strömungsgeschwindigkeiten
Unterdruck in der Saugleitung erzeugen zu können unberücksichtigt bleibt.
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Die
Saugwirkung durch das im Stand der Technik verwendete Venturirohr
ist im Gegensatz zu der des erfindungsgemäßen Ejektors nur durch eine Strömung durch
das Venturirohr bestimmt. Im Falle des erfinderischen Ejektors wird
die Saugwirkung eben gerade durch die jeweilig charakteristische Strömung durch
den Ejektor bzw. um den Ejektor herum erzeugt und dadurch verstärkt.
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Gegenstand
der vorliegenden Erfindung ist es, eine Klima-Steuervorrichtung
bereitzustellen, bei der der Ejektor keinen den Komfort in dem Fahrgastraum
vermindernden Luftstrom erzeugt.
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Die
Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer Klima-Steuervorrichtung
entsprechend den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Nachfolgend
wird die Erfindung ausführlich anhand
eines Ausführungsbeispiels
unter Bezugnahme auf die beigefügten
Zeichnungen näher
erläutert. Es
zeigen:
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1 eine
schematische Darstellung einer Klima-Steuer-vorrichtung für ein Fahrzeug
mit einem erfindungsgemäßen Ejektor;
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2 eine
Seitenansicht des Ejektors einer Klima-Steuervorrichtung;
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3 eine
Vorderansicht des Ejektors und
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4 einen
Längsschnitt
durch den Ejektor.
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Die
schematische Darstellung in 1 zeigt eine
Klima-Steuervorrichtung für
Kraftfahrzeuge, worin der körperliche
Aufbau mit Leitungssystemen Luftein- und -auslässen lediglich generalisiert
dargestellt ist. Die Klima-Steuervorrichtung umfaßt eine Zentraleinheit 1 mit
einer Luftbehandlungskammer 2, die mit einem Ventilator 3 ausgestattet
ist. Der Ventilator 3 kann eingeschaltet werden, um den
Luftstrom, der durch die relative Fahrzeuggeschwindigkeit zwischen
dem Fahrzeug und der Außenluft
während
der Fahrzeugbewegung erzeugt wird, zu ersetzen oder zu vergrößern. Mit
dem Ventilator ist ein Lufteinlaß 4 gekoppelt. Der
Ventilator kann einerseits mit der Außenseite des Fahrgastraums,
dessen Tem peratur gesteuert werden soll, verbunden sein und andererseits einen
Rezirkulationseinlaß für eine geschlossene Rezirkulation
innerhalb des Fahrgastraums aufweisen. Ein Luftauslaß 5 führt aus
der Luftbehandlungskammer 2 heraus. Er verzweigt über Nebenleitungen 6 und 7 in
dem Fahrzeug zu den verschiedenen Auslaßstellen. Um die Luftströme zu regeln,
ist eine Vielzahl von unterschiedlichen Leitungen und Ventilen vorgesehen.
Aus Gründen
der Klarheit ist jedoch lediglich ein Ventil 8 zum Steuern
des Luftauslasses dargestellt.
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In
der Luftbehandlungskammer 2 sind verschiedene temperaturbeeinflussende
Vorrichtungen angeordnet, üblicherweise
zumindest ein Heizmittel 9, welches die Motorwärme mittels
eines Wärmetauschers über ein
Kühlwassermedium
oder Luftabwärme
verwendet oder es kann ein elektrisch betriebes Heizelement sein.
Die Klima-Steuervorrichtung kann gegebenenfalls mit einem Kühlmittel,
z.B. in Form eines Verdampfers 10, ausgestattet sein, durch
welchen ein Luftstrom geleitet wird, um in die Luftbehandlungskammer
zu fließen,
damit die Lufttemperatur herabgesenkt wird.
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Zum
Steuern der Temperatur in der Fahrzeugkabine ist zumindest ein Temperatursensor 11 vorgesehen,
der an einer geeigneten Position der Kabine angeordnet ist. Aus
Gründen
der Praktikabilität ist
er nahe der Oberfläche
oder an einem Objekt in der Kabine angeordnet, das über Wärmestrahlung den
Temperatursensor 11 mit einer Temperaturaufnahme versieht,
die von der mittleren Temperatur in dem Gebiet, das zu überwachen
ist, abweicht. Dementsprechend wird ein Luftstrom, vgl. Pfeil 12,
zum Zwecke des Temperaturabgleichs zu dem Temperatursensor geleitet.
Um diesen Luftstrom zu erzeugen, ist eine Saugleitung 13 mit
einer in der Nähe
des Temperatursensors angeordneten Öffnung 14 vorgesehen.
Des weiteren ist die Saugleitung 13 an ihrem anderen Ende
mit einem Ejek tor 16 verbunden, der in der Luftbehandlungskammer 2 angeordnet
ist, so daß Luftströme 17,
welche durch Druckunterschiede in der Luftbehandlungskammer entweder
durch den Ventilator 3 oder den Luftstrom entstehen, der
von der relativen Luftgeschwindigkeit zwischen dem Fahrzeug und
der Außenluft
während
der Fahrzeugbewegung erzeugt wird, oder eine Kombination beider
Ströme über und
um den Ejektor herum fließen, Der
Ejektor 16 ist in geeigneter Weise ausgerichtet, so daß er dem
Luftstrom in einer Hauptrichtung ausgesetzt ist, die soweit als
möglich
mit der Längsachse des
Ejektors von der Einlaßseite
zur Auslaßseite übereinstimmt,
d.h. mit derjenigen, die mit dem Strichpunkt-Pfeil 16 angezeigt
ist.
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Der
genauere Aufbau des Ejektors geht am deutlichsten aus den 2, 3 und 4 hervor. Der
Ejektor weist ein Saugeinlaßrohr 19 auf,
das in dem dargestellten Ausführungsbeispiel
gewinkelt ist, mit einem aus der Hauptrichtung des Ejektors, angezeigt
durch den Pfeil 18, abgewinkelten Abschnitt 20, der
durch die Wand 21 der Luftbehandlungskammer 2 hindurchfährt und
unter Verwendung geeigneter Befestigungsmittel den mechanischen
Träger
für den Ejektor
in der Zentraleinheit 1 bildet. Das Saugeinlaßrohr 19 bildet
dabei einen Teil der Saugleitung 13, deren äußeres Ende
dem Temperatursensor 21 zugeordnet ist. Das Saugeinlaßrohr 19 geht
in ein Ejektorgehäuse 22 über und
ist mit einem Abschnitt 24 innerhalb des Ejektors versehen,
der sich in Richtung einer kreisförmigen Öffnung 23 konisch
verjüngt.
Aas Ejektorgehäuse 22 bildet
eine Leitung 25, welche den konischen Abschnitt 24 umschließt und die
zu einem ringförmigen
Kanal 26 wird, der um die Öffnung 23 herum verläuft.
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Der
Ejektor weist darüber
hinaus einen Druckeinlaß 27 auf,
der in die Umschließungsleitung 25 übergeht
und mit einem Fangabschnitt oder einer Luftleiteinrichtung mit einer
abgewinkelten Wand 28 versehen ist, welche eine geeignete
Neigung hinsichtlich der Hauptrichtung 18 aufweist und
welche gegen den Luftstrom, d.h. nach rückwärts trichterförmig erweitert
ist, vgl. 3, und eine Öffnung gegen die Hauptrichtung 18 besitzt.
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Der
Ejektor besitzt des weiteren ein Auslaßrohr 30, das, wie
im Beispiel dargestellt, zylindrisch ausgebildet und mit einer inneren
Ringkante versehen ist, die als Flansch 31 gestaltet und
an dem Ejektorgehäuse 22 derart
angeordnet ist, daß diese
ringförmige
Kante im wesentlichen in derselben radialen Ebene wie die Öffnung 33 des
Saugeinlasses gelegen ist. Der Innenrand des Auslaßrohres 30,
d.h. der Flansch 31, bildet die Außenkontur des ringförmigen Kanals 26,
Das Rohr 30 bildet eine Auslaßleitung 32 mit einer
kreisförmigen Öffnung 33.
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Der
Ejektor ist mit einem trichterförmigen Mantel 34 versehen,
der sich in die Hauptrichtung 18 erweitert und mittels
eines Flansches 35 am Gehäuse festgelegt ist. Der Flansch
ist in Hauptrichtung 18 gesehen hinter dem Druckeinlaß 27 angeordnet.
Der Flansch 35 ist so gestaltet, daß das Ejektorgehäuse 22 über eine
Stufe 36 in den trichterförmigen Mantel übergeht,
wodurch eine Verjüngung
des Ejektors am inneren Ende des Mantels erfolgt mit daran anschließender,
im wesentlichen konischer Erweiterung auf einen Durchmesser, der
an der Außenkante 37 des Mantels
eine Querschnittsabmessung besitzt, die wesentlich die Querschnittsabmessung
an der Innenkante überschreitet
und in dem dargestellten Ausführungsbeispiel
in der Größenordnung
von zweimal dieser Innenquerschnittsabmessung liegt. In dem dargestellten
Ausführungsbeispiel
ist der größte Außendurchmesser
des Mantels annähernd
zweimal so groß wie
der Außen durchmesser
des Auslasses 33 des Ejektors. Die Außenkante des Mantels 34 ist
im dargestellten Ausführungsbeispiel
mit einer flanschähnlichen
Kante 38 versehen, die in eine im wesentlichen radiale
Richtung übergeht.
Aus 2 und der Schnittansicht der 4 ist
erkennbar, daß der trichterförmige Mantel,
genauer gesagt, dessen Außenkante 37 und
die Auslaßöffnung 33 im
wesentlichen in derselben radialen Ebene liegen, wobei vorzugsweise
die Auslaßöffnung 33 etwas über die
Außenseite
der Kante 37 übersteht.
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Voraussetzung
für das
Funktionieren des Ejektors ist, daß ein Luftstrom in der Luftbehandlungskammer 2 vorhanden
ist, damit ein Druckabfall in der Hauptrichtung 18 des
Ejektors entsteht, d.h. von dessen Einlaßseite zu dessen Auslaßseite.
Ein derartiger Druckabfall kann an unterschiedlichen Stellen in
der Luftbehandlungskammer oder anderen Teilen des Systems auftreten,
weshalb deren Anordnung geeigneterweise durch Tests ermittelt wird,
Vorteilhafterweise kann der Ejektor relativ nahe einer der Wände 21 der
Lufteinlaßkammer;
wie in dem Beispiel dargestellt, oder zumindest mit etwas Spalt
zwischen der Außenkante 38 des
trichterförmigen
Abschnitts und mit einer solchen Distanz zu der nächsten Querwand 39 angeordnet
sein, daß der
Luftstrom durch den Ejektor nicht beeinflußt wird. Der negative Druck, erzeugt
durch den Ejektor in der Saugleitung 13, und als Folge
davon der gewünschte
Luftstrom entlang des Temperatursensors 1 werden im wesentlichen
in der nachfolgend im Detail in Verbindung mit den 1 und 4 beschriebenen
Weise erzielt.
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Ein
Teil des Luftstroms in der Luftbehandlungskammer 2 wird
von dem Auffangbereich 27 aufgenommen, wobei Luft entsprechend
der Pfeile 40, 41, 42 und 43 in
den Ejektor geleitet wird. Von dem Auffangbereich wird der Luftstrom
durch den ringförmigen
Kanal 26 in das Auslaßrohr 32 geführt. Der verbleibende
Teil des Luftstroms in dem Bereich um den Ejektor wird an der Außenseite
des Ejektors und schließlich
um das Ejektorgehäuse 22 und
den trichterförmigen
Bereich 24 entlanggeführt,
vgl. Pfeil 44. Aufgrund der Luftströme sowohl außerhalb
des konischen Abschnitts 34 und wie auch durch den Ejektor wird
ein verstärkter
Zweistufen-Ejektoreffekt erzielt. Der trichterförmige Mantel führt zu einem
verstärkten Druckabfall
in dem Ejektor und einer hohen Strömungsgeschwindigkeit durch
das Ejektorrohr 32 infolge der Führung des Luftstroms, so daß er aus
der Hauptrichtung 18 des Sektors divergiert. Dies führt wiederum
zu einem Ejektoreffekt in einer zweiten Stufe, mit einem negativen
Druck im Bereich des Ejektoreingangs an der Öffnung 23, wodurch
ein negativer Druck in dem Ansaugrohr 30 und ein wirksamer
Luftstrom am Temperatursensor 11 vorbei bewirkt wird, selbst
wenn die Strömungsgeschwindigkeit
der Luft in der Kammer 2 nicht besonders groß sein sollte.
Der Temperatursensor 11 ist ein Teil eines Steuersystems
für die
Temperatursteuerung, beispielsweise mittels Regelung eines Luftmischventils oder
Auslaßventil 45,
das als Beispiel in 1 dargestellt ist. Der Temperatursensor
kann auch dazu verwendet werden, das Heizelement 9 oder
die Kühleinrichtung 10 zu
steuern, um einen tatsächlichen
Wert (im Regelungssystem) für
die Temperatur im Fahrgastraum zu bilden und die Temperatur abhängig von einem
vorgegebenen Nominalwert der Temperatur zu regeln.
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Beispielsweise
kann die genaue Konstruktion des Ejektors in unterschiedlicher Weise
mit einem anderen Design des Auffangbereichs und des trichterförmigen Mantels
durchgeführt
werden. Die Klima-Steuervor richtung kann mit lediglich einer Heizvorrichtung
versehen sein, d.h. die Kühlvorrichtung kann
weggelassen sein. Die Klima-Steuervorrichtung kann andererseits
in einem höheren
oder geringeren Maße
automatisch arbeiten, beispielsweise durch Voreinstellung der Temperatur,
wobei eine manuell betätigte
Steuerung, welche die Temperatur abhängig von der Umgebungstemperatur
außerhalb
der Fahrzeugkabine ändert,
verwendet werden kann. Eine Vielzahl von Temperatursensoren und
Steuersystemen kann in der Vorrichtung zum Erfühlen unterschiedlicher Temperaturbereiche
in dem Fahrgastraum enthalten sein. Die Saugleitung 13 kann
in einem solchen Fall zu jedem dieser Sensoren abgezweigt sein,
oder alternativ hierzu können
verschiedene Ejektoren in der Luftbehandlungskammer 2 vorgesehen
sein. Der Ejektor kann auch an einer anderen Stelle, also in verschiedenen
Gebieten, angeordnet sein, dort wo Ventilationsluft vorbeistreicht,
beispielsweise an Einlaß-
oder Auslaßleitungen.