DE19742106A1

DE19742106A1 - Vorrichtung zum Zuführen von Luft in den Innenraum eines Fahrzeuges

Info

Publication number: DE19742106A1
Application number: DE1997142106
Authority: DE
Inventors: Andreas Decius
Original assignee: Hella KGaA Huek and Co
Current assignee: Hella GmbH and Co KGaA
Priority date: 1997-09-24
Filing date: 1997-09-24
Publication date: 1999-03-25

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Zuführen von Luft in den Innenraum eines Fahrzeuges mit einer Staudruckkompensation ohne zusätzliche in dem Luftzufuhrkanal angeordnete Stauluft-Klappe.

Für die Klimaregelung im Innenraum eines Fahrzeuges ist es von relativ großer Bedeutung, die einströmende Luftmenge bestimmen bzw. vorgeben zu können. Diese Vorgabe wird bei automatischen Klimaanlagen im allgemeinen durch die Vorgabe der Betriebsspannung des im Luftzufuhrkanal angeordneten Gebläses bewirkt. Die Gebläsespannung (Vorgabewert) wird dabei einer durch Fahrzeugerprobung ermittelten Kennlinie entnommen und repräsentiert einen bestimmten Luftdurchsatz, und zwar bei Fahrzeugstillstand.

Durch die steigende Strömungsgeschwindigkeit des mit steigender Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeuges an diesem entlangströmenden Fahrtwindes steigt die Menge an in den Luftzufuhrkanal einströmender Luft an. Dies hat zur Folge, daß der Luftdurchsatz bei einer für den Fahrzeugstillstand ermittelten Gebläsespannung größer ist als beabsichtigt. Die Beeinflussung des Luftdurchsatzes infolge des Einströmens von Luft in den Luftzufuhrkanal in Abhängigkeit von dem Fahrtwind wird im allgemeinen durch den Einsatz einer elektromotorisch verstellbaren Stauluft-Klappe hinter der Lufteinlaßöffnung des Luftzufuhrkanals kompensiert. Der damit verbundene Aufwand (Staudruck-Klappe, Einbauraum, Ansteuermechanik, Motor, Verkabelung, Schaltungsaufwand für Ansteuerung und Auswertung der Klappenposition) ist nicht unerheblich und führt zu einer Erhöhung der Anschaffungskosten einer Klimaanlage.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Zuführen von Luft in den Innenraum eines Fahrzeuges zu schaffen, bei der der Einfluß der Stauluft infolge des Fahrtwindes ohne zusätzliche Komponenten kompensiert wird.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird mit der Erfindung eine Vorrichtung zum Zuführen von Luft in den Innenraum eines Fahrzeuges vorgeschlagen, die versehen ist mit

- einem Luftzufuhrkanal mit einer im wesentlichen in Strömungsrichtung des Fahrtwindes weisenden Lufteinlaßöffnung und mehreren Luftauslaßöffnungen im Fahrzeuginnenraum,
- einem im Luftzufuhrkanal angeordneten Gebläse, das ein Lüfterrad und eine dieses antreibende Antriebsvorrichtung aufweist, und
- einer Ansteuereinheit zum Ansteuern der Antriebsvorrichtung des Gebläses, wobei die Ansteuereinheit ein Ansteuersignal für die Antriebsvorrichtung erzeugt, und zwar in Abhängigkeit von einem Vorgabewert für eine gewünschte Luftmengenzufuhr ohne Berücksichtigung von deren Beeinflussung infolge des Einströmens von Luft durch die Lufteinlaßöffnung in den Luftzufuhrkanal in Abhängigkeit von dem Fahrtwind.

Diese Vorrichtung ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet,

- daß eine Meßvorrichtung zum Erzeugen eines Meßsignals für die Geschwindigkeit des Fahrzeuges vorgesehen ist,
- daß die Ansteuereinheit mit der Geschwindigkeitsmeßvorrichtung verbunden ist und
- daß die Ansteuereinheit das Ansteuersignal für die Antriebsvorrichtung des Gebläses in Abhängigkeit von dem Vorgabewert und dem Meßsignal der Meßvorrichtung erzeugt.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird die Antriebsvorrichtung für das im Luftzufuhrkanal angeordnete Gebläse in Abhängigkeit von der Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeuges angesteuert. Auf diese Weise ist es möglich, den Luftdurchsatz, d. h. die pro Zeiteinheit in den Innenraum des Fahrzeuges einströmende Luftmenge, unabhängig von der Fahrgeschwindigkeit im wesentlichen konstant zu halten. Die Größe des Ansteuersignals für die Antriebsvorrichtung des Gebläses wird dabei anhand eines Kennlinienfeldes ermittelt, in das die Vorgabewerte (Gebläsespannungen) bei Fahrzeugstillstand und die Fahrzeuggeschwindigkeit eingehen. Anhand des Kennlinienfeldes ergibt sich das Ansteuersignal für die Antriebsvorrichtung des Gebläses.

Wie ohne weiteres einsichtig ist, ist die Beeinflussung der Luftdurchsatzmenge durch die Fahrgeschwindigkeit insbesondere bei kleinen Vorgabewerten, d. h. bei kleinen Gebläsespannungen, gegeben. Soll also lediglich eine vergleichsweise kleine Luftmenge pro Zeiteinheit in den Innenraum des Fahrzeuges einströmen, so wird dieser Luftdurchsatz in relativ starkem Ausmaße von der jeweiligen Fahrgeschwindigkeit beeinflußt. D.h., daß der (für Fahrzeugstillstand ausgelegte) Vorgabewert relativ stark abgesenkt werden muß, damit dem Fahrzeuginnenraum die gewünschte Luftmenge zugeführt wird. Der Grad der Absenkung ist umso stärker, je größer die Fahrgeschwindigkeit ist. Mit anderen Worten ist das Ansteuersignal für die Antriebsvorrichtung des Gebläses im Vergleich zum Ansteuersignal ohne Berücksichtigung der Beeinflussung der Luftzufuhrmenge durch den Fahrtwind umso kleiner, je kleiner der Vorgabewert und/oder je größer die Geschwindigkeit des Fahrzeuges ist.

Um den Einfluß des Staudrucks bzw. der Stauluft bei fahrendem Fahrzeug ohne den Einsatz einer Stauluft-Klappe kompensieren zu können, ist darauf zu achten, daß der Fahrtwind nicht direkt in die Lufteinlaßöffnung des Luftzufuhrkanals einströmen kann. Insofern von Vorteil ist es, wenn der Luftzufuhrkanal an seiner Lufteinlaßöffnung verengt ist, d. h. an seiner Lufteinlaßöffnung wie eine Drossel wirkt. Ganz grundsätzlich gilt, daß die Lufteinlaßöffnung des Luftzufuhrkanals im wesentlichen in Strömungsrichtung des im Bereich der Lufteinlaßöffnung vorbeiströmenden Fahrtwindes weist. Dies ist beispielsweise bei Fahrzeugen der Fall, bei denen sich die Lufteinlaßöffnung im Bereich des unteren Randes der Windschutzscheibe zwischen dieser und einem Abdeckrand der Karosserie befindet, der im allgemeinen den unteren Rand der Windschutzscheibe überragt und mit Abstand zu diesem angeordnet ist. Die über die Karosserie strömende Luft bei fahrendem Fahrzeug gelangt bei dieser Ausgestaltung der Lufteinlaßöffnung unter Umlenkung von ca. 120° bis 180° in den Luftzufuhrkanal hinein. Auf diese Weise ist bereits strömungstechnisch die Beeinflussung der Luftzufuhrmenge durch den Fahrtwind in gewissen Grenzen gehalten, so daß die vollständige Kompensation durch eine Verkleinerung des Ansteuersignals für den Gebläsemotor in Abhängigkeit von der Fahrgeschwindigkeit und der Größe des (bei Fahrzeugstillstand ausgelegten) Vorgabewerts realisiert werden kann.

Nachfolgend wird anhand der Zeichnung ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert. In der Zeichnung ist schematisch in Seitenansicht der vordere Teil eines Pkw mit Klimaanlage dargestellt.

Die Klimaanlage 10 zum Versorgen des Innenraums 12 des Fahrzeuges 14 mit Luft weist einen Luftzufuhrkanal 16 auf. Der Luftzufuhrkanal 16 setzt sich zusammen aus einem Außenluft/Frischluft-Ansaugkanal 18, einem Umluftkanal 20 und einem Lüftungskanalsystem 22. Der Außenluft/Frischluft-Ansaugkanal 18 ist mit einer Lufteinlaßöffnung 24 versehen, die in Form einer Verengung unterhalb der Windschutzscheibe 26 ausgebildet ist und im wesentlichen in Richtung der Strömung des am Fahrzeug 14 entlangstreichenden Fahrtwindes 28 gerichtet ist.

Der Außenluft/Frischluft-Ansaugkanal 18 und der Umluftkanal 20 münden gemeinsam in das Lüftungskanalsystem 22, in dem ein Gebläse 30 mit einem Lüfterrad 32 und einer Antriebsvorrichtung 34 sowie ein luft- oder wasserseitig gesteuertes Kühl/Heizregister 36 angeordnet sind. Im Lüftungskanalsystem 22 sind mehrere Verteilerklappen 38, 40 angeordnet, die die Luft zu den Mannanström-, Defroster- oder den Fußraumausblas-Austrittsöffnungen 42, 44, 46 leiten. Im Fußraum befindet sich ferner eine Luftansaugöffnung 48, über die durch den Umluftkanal 20 Luft aus dem Innenraum 12 angesaugt und dem Lüftungskanalsystem 22 zugeführt werden kann. Eine motorisch angetriebene Umluft/Frischluftklappe 50 ist im Bereich der Einmündung des Außenluft/Frischluft-Ansaugkanals 18 und des Umluftkanals 20 in das Lüftungskanalsystem 22 angeordnet.

Die hier beschriebene Klimaanlage 10 ist mit einer zentralen Steuereinheit 52 versehen, die mit den Ausgängen diverser Sensoren verbunden ist. Unter anderem handelt es sich bei diesen Sensoren um einen Außentemperaturfühler 54 und einen Innenraumtemperaturfühler 56. Zusätzliche Sensoren, wie beispielsweise ein Sonnensensor und ein Ausblastemperatursensor können vorgesehen sein. Ferner empfängt die Steuereinheit 52 ein Meßsignal für die Fahrgeschwindigkeit, das beispielsweise vom Geschwindigkeitsanzeigeinstrument 58 abgegriffen wird. Das Geschwindigkeitsanzeigeinstrument 58 ist seinerseits mit der Geschwindigkeitsmeßvorrichtung 60 verbunden. Die Steuereinheit 52 erzeugt Ansteuerungssignale für die diversen Verteilerklappen 38, 40, das Heiz/Kühlregister 36, die Umluft/Frischluftklappe 50 und die Antriebsvorrichtung 34 des Gebläses 30. Bei der in der Zeichnung schematisch dargestellten und vorstehend beschriebenen Klimaanlage 10 wird auf den Einsatz einer Stauluft-Klappe verzichtet. Die Kompensation der Beeinflussung des Luftdurchsatzes durch den Fahrtwind 28 wird durch eine Verringerung des von der Steuereinheit 52 erzeugten Ansteuersignals für die Gebläse-Antriebsvorrichtung 34 realisiert. Die Steuereinheit 52 erhält eine Information über die Fahrgeschwindigkeit. Aufgrund empirischer Untersuchungen ist bekannt, welche Luftdurchsatzmengen sich in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit des Fahrzeuges 14 im Lüftungssystem einstellen. Andererseits ist auch bekannt, in welcher Weise die Gebläse-Antriebsvorrichtung 34 angesteuert werden muß, damit sich bei Stillstand des Fahrzeuges 14 ein gewünschter Luftdurchsatz einstellt. Durch diese beiden Voruntersuchungen kann nun durch Verringerung des für den Stillstand des Fahrzeuges ausgelegten Ansteuerungssignals der Gebläse-Antriebsvorrichtung 34 in Abhängigkeit von der jeweiligen Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeuges 14 der jeweils erforderliche Luftdurchsatz über die Fahrgeschwindigkeit konstant gehalten werden. Das in der Steuereinheit 52 verwendete dreidimensionale Kennlinienfeld für die Ansteuerung der Gebläse-Antriebsvorrichtung 34 ist im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, daß die Verringerung des für den Stillstand des Fahrzeuges ausgelegten Ansteuerungssignals umso stärker ist, je kleiner der gewünschte Luftdurchsatz ist. Dabei gilt, daß das für den Fahrzeugstillstand ausgelegte Ansteuerungssignal für den maximal möglichen Luftdurchsatz in Abhängigkeit von der Fahrgeschwindigkeit nicht verändert wird. Ein weiteres Merkmal des dreidimensionalen Kennlinienfeldes ist, daß das Ausmaß der Verringerung des für den Fahrzeugstillstand ausgelegten Ansteuerungssignals umso größer ist, je größer die Fahrgeschwindigkeit ist. Hierbei gilt, daß bei Stillstand des Fahrzeuges über den gewünschten Luftdurchsatz betrachtet keine Fahrgeschwindigkeitskompensation erfolgt.

Durch die zuvor beschriebene Ansteuerung der Gebläse-Antriebsvorrichtung 34 in Abhängigkeit von der Fahrgeschwindigkeit kann die Beeinflussung der Luftdurchsatzmenge durch den Fahrtwind kompensiert und die dem Innenraum zugeführte Luftmenge über die Fahrgeschwindigkeit konstant gehalten werden, und zwar ohne Verwendung einer Stauluft-Klappe. Die bei herkömmlichen Klimaanlagen lediglich durch eine derartige Stauluft-Klappe erzielbaren Komfortverbesserungen, nämlich die Konstanthaltung des Luftdurchsatzes über die Fahrgeschwindigkeit hinweg, läßt sich also bei der in der Zeichnung schematisch dargestellten und vorstehend beschriebenen Klimaanlage 10 einzig und allein durch entsprechende Ansteuerung des Gebläses 30, also ohne Stauluft-Klappe, erzielen. Dies führt zu einer Verringerung der Gestehungskosten der Klimaanlage 10.

Bezugszeichenliste

10

Klimaanlage

12

Innenraum

14

Fahrzeug

16

Luftzufuhrkanal

18

Außenluft/Frischluft-Ansaugkanal

20

Umluftkanal

22

Lüftungskanalsystem

24

Lufteinlaßöffnung

26

Windschutzscheibe

28

Fahrtwind

30

Gebläse

32

Lüfterrad

34

Antriebsvorrichtung

36

Heiz/Kühlregister

38

Verteilerklappe

40

Verteilerklappe

42

Mannanström-Auslaßöffnung

44

Defroster-Auslaßöffnung

46

Fußraumausblas-Auslaßöffnung

48

Ansaugöffnung

50

Umluft/Frischluftklappe

52

Steuereinheit

54

Außentemperaturfühler

56

Innenraumtemperaturfühler

58

Geschwindigkeitsanzeigeinstrument

60

Geschwindigkeitsmeßvorrichtung

Claims

1. Vorrichtung zum Zuführen von Luft in den Innenraum eines Fahrzeuges, mit

- einem Luftzufuhrkanal (16) mit einer im wesentlichen in Strömungsrichtung des Fahrtwindes (28) weisenden Lufteinlaßöffnung (24) und mehreren Luftauslaßöffnungen (42, 44, 46) im Fahrzeuginnenraum (12),
- einem im Luftzufuhrkanal (16) angeordneten Gebläse (30), das ein Lüfterrad (32) und eine dieses antreibende Antriebsvorrichtung (34) aufweist, und
- einer Ansteuereinheit (52) zum Ansteuern der Antriebsvorrichtung (34) des Gebläses (30), wobei die Ansteuereinheit (52) ein Ansteuersignal für die Antriebsvorrichtung (34) erzeugt, und zwar in Abhängigkeit von einem Vorgabewert für eine gewünschte Luftmengenzufuhr ohne Berücksichtigung von deren Beeinflussung infolge des Einströmens von Luft durch die Lufteinlaßöffnung (24) in den Luftzufuhrkanal (16) in Abhängigkeit von dem Fahrtwind (28),

dadurch gekennzeichnet,

- daß eine Meßvorrichtung (60) zum Erzeugen eines Meßsignals für die Geschwindigkeit des Fahrzeuges vorgesehen ist,
- daß die Ansteuereinheit (52) mit der Geschwindigkeitsmeßvorrichtung (60) verbunden ist und
- daß die Ansteuereinheit (52) das Ansteuersignal für die Antriebsvorrichtung (34) des Gebläses (30) in Abhängigkeit von dem Vorgabewert und dem Meßsignal der Meßvorrichtung (60) erzeugt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ansteuersignal für die Antriebsvorrichtung (34) des Gebläses (30) im Vergleich zum Vorgabewert umso kleiner ist, je kleiner der Vorgabewert und/oder je größer die Geschwindigkeit des Fahrzeuges ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftzufuhrkanal (16) an seiner Lufteinlaßöffnung (24) verengt ist.