DE19802057A1 - Anordnung zur Gebläseluftkühlung des Fahrgastraumes eines Kraftfahrzeugs - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Gebläseluft­ kühlung des Fahrgastraumes eines Kraftfahrzeugs, insbe­ sondere eines Personenkraftwagens, mit einem den Fahr­ gastraum mit Außenluft beaufschlagenden Gebläse, dessen Lüftermotor über einen während Pausen des Kraftfahr­ zeugbetriebs unterbrochenen Lüfterstromkreis mit der Fahrzeugbatterie verbunden ist.

Um den Fahrgastraum mit Frischluft zu versorgen, ist in Kraftfahrzeugen eine Belüftungseinrichtung vorgesehen, welche während des Fahrbetriebs einen kontinuierlichen Luftaustausch ermöglicht. Da das selbsttätige Einströ­ men von Frischluft in das Fahrzeug erst bei höheren Ge­ schwindigkeiten erfolgt, wird bei geringeren Geschwin­ digkeiten ein Gebläse zur Frischluftförderung zuge­ schaltet. In den Betriebspausen, d. h. beim Abziehen des Zündschlüssels, wird der Lüftermotor des Gebläses je­ doch stets durch Unterbrechung des Lüfterstromkreises stillgesetzt. Bei starker Sonneneinstrahlung kann sich die im Fahrgastraum eingeschlossene Luft auf Innentem­ peraturen bis über 70°C aufheizen. Einsteigende Fahrgä­ ste werden durch diesen "Temperaturschock" unter erheb­ lichen Streß gesetzt, und die Verkehrstüchtigkeit des Fahrers wird während der ersten Fahrstrecke beeinträch­ tigt. Auch eine Klimaanlage sorgen hier nicht für Ab­ hilfe, da diese erst mit laufendem Motor betriebsbereit ist und den aufgeheizten Fahrgastraum nur allmählich abkühlt.

Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zu­ grunde, eine Anordnung der eingangs angegebenen Art da­ hingehend zu entwickeln, daß der Fahrgastraum eines ab­ geparkten Kraftfahrzeugs auch unter starker Sonnenein­ strahlung nicht übermäßig aufgeheizt wird.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird nach der Erfindung die im Patentanspruch 1 angegebene Merkmalskombination vor­ geschlagen. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbil­ dungen des Erfindungsgedankens ergeben sich aus den ab­ hängigen Ansprüchen.

Die Erfindung geht von dem Gedanken aus, das ohnehin vorhandene Gebläse eines Kraftfahrzeugs als Stellglied für einen geregelten Luftaustausch während der Be­ triebspausen zu benutzen. Entsprechend wird erfindungs­ gemäß ein Regler vorgeschlagen, welcher den Lüftermotor während der Betriebspausen zur Erniedrigung der Innen­ temperatur des Fahrgastraumes ansteuert. In Abhängig­ keit von den Einflußgrößen Außentemperatur und Sonnen­ einstrahlung läßt sich durch den geregelten Durchsatz kühlerer Außenluft die Überschußwärme an die Umgebung abführen und die Innentemperatur auf ein erträgliches Maß absenken. Damit kann mit einfachen Mitteln und ohne besondere bauliche Änderungen des Fahrzeugs das Wohlbe­ finden der Fahrgäste und die Verkehrssicherheit bei Wiederinbetriebnahme des Kraftfahrzeugs erhöht werden. Zugleich lassen sich damit Temperaturwechselbeanspru­ chungen der Kraftfahrzeug-Ausrüstung verringern.

Vorteilhafterweise ist der Regler aus der als Akkumula­ tor ausgebildeten Fahrzeugbatterie mit elektrischer Energie versorgt. Damit kann ohne Zusatzmaßnahmen eine zur Überbrückung der Fahrbetriebspausen ausreichende Lüfterbetriebszeit sichergestellt werden, wobei die Fahrzeugbatterie beim nachfolgenden Fahrbetrieb selbst­ tätig nachgeladen wird.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Er­ findung ist der Regler eingangsseitig mit einem die Temperatur der Außenluft erfassenden Außentemperatur­ fühler sowie einem die Innentemperatur erfassenden In­ nentemperaturfühler verbunden, so daß die Regelgröße aus der Differenz der Innen- und Außentemperatur abge­ leitet ist. Dadurch wird vor allem eine energiesparende Arbeitsweise sichergestellt. Die Temperaturdifferenz läßt sich dabei über einen einstellbaren Sollwert der Regelgröße auf einen physiologisch sinnvollen Wert von vorzugsweise 5°C bis 10°C festlegen, was etwa einem Wechsel vom Schatten in freie Sonnenstrahlung ent­ spricht.

Um den Regler nicht unnötig zu betreiben, kann eine selbsttätige Abschaltung bei einem vorgegebenen unteren Schwellenwert der Außentemperatur und/oder bei Dunkel­ heit vorgesehen sein.

Im einfachsten Fall ist der Regler als abhängig vom Sollwert ein- und ausschaltender Zweipunktregler ausge­ bildet, welcher zur Verringerung der Schaltzyklen vor­ zugsweise mit einer Schalthysterese arbeitet. Um eine an die Regelabweichung stetig angepaßte Regelung zu er­ möglichen, kann der Regler auch als PID-Regler ausge­ bildet sein.

In einer besonders einfachen Schaltung ist der Lüfter­ motor über einen während der Betriebspausen durch den Zünd/Anlaß-Schalter des Kraftfahrzeugs unterbrochenen Versorgungspfad des Lüfterstromkreises mit dem span­ nungsführenden Pol der Fahrzeugbatterie verbunden, und der Regler ist zur Spannungsversorgung des Lüftermotors ausgangsseitig an einer Verbindungsstelle zwischen dem Zünd/Anlaß-Schalter und dem Lüftermotor mit dem Versor­ gungspfad verbunden, so daß der Zünd/Anlaß-Schalter durch den Regler überbrückt wird.

Zur Abtrennung weiterer dem Zünd/Anlaß-Schalter nachge­ ordneter und von diesem abgeschalteter Stromkreise des Fahrzeugnetzes ist zwischen der Verbindungsstelle des Reglerausgangs und dem Zünd/Anlaß-Schalter ein Sperr­ glied, vorzugsweise eine bezüglich des Reglerausgangs in Sperrichtung betriebene Halbleiterdiode angeordnet.

Vorteilhafterweise ist die Verbindungsstelle einem vor dem Lüftermotor angeordneten und zur Einstellung der Lüfterdrehzahl vorgesehenen, insbesondere als Dreh­ schalter ausgebildeten Lüftungswahlschalter vorgeord­ net, so daß sich der Drehschalter auch dazu benutzen läßt, die "Standlüftung" wahlweise abzuschalten.

Zum selbsttätigen Ausschalten des Reglers nach Ablauf einer bestimmten Zeitdauer kann ein entsprechend ein­ stellbares Zeitglied vorgesehen sein.

Um Restladung der Batterie zu erhalten, kann die Batte­ riespannung als Maß für den Ladezustand durch eine Überwachungseinheit erfaßt werden, wobei bei Unter­ schreiten eines vorgegebenen Grenzwerts der Batterie­ spannung die Spannungsversorgung des Reglers durch eine Schalteinheit unterbrochen wird.

Eine von Änderungen und insbesondere einem Abfall der Batteriespannung unabhängige Arbeitsweise des Reglers und/oder der Überwachungseinheit läßt sich über eine Stabilisierungsstufe erreichen, die eine stabilisierte, unterhalb der Batteriespannung liegende Betriebsspan­ nung liefert.

Nachstehend wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung in schematischer Weise dargestellten Ausfüh­ rungsbeispiels näher erläutert.

Die einzige Figur zeigt ein Blockschaltbild einer Schaltungsanordnung zur Gebläseluftkühlung des Fahr­ gastraumes eines Kraftfahrzeugs.

Die in der Zeichnung dargestellte Schaltungsanordnung umfaßt einen über einen Lüfterstromkreis 10, 12 mit der Fahrzeugbatterie 14 verbindbaren Lüftermotor 16 eines den Fahrgastraum mit Außen- bzw. Umgebungsluft beauf­ schlagenden Gebläses, einen den Lüftermotor 16 während der Pausen des Kraftfahrzeugbetriebs zur Erniedrigung der Innentemperatur des Fahrgastraumes betätigenden Regler 18 und eine Überwachungseinheit 20, die eine bei Unterschreiten einer vorgegebenen Batteriespannung die Energieversorgung des Reglers 18 unterbrechende Schalt­ einheit 22 aufweist.

Der Lüftermotor 16 des Fahrgastraum-Lüftergebläses ist im Kraftfahrzeugbau üblicherweise über einen durch den Zünd/Anlaß-Schalter 24 des Kraftfahrzeugs unterbrechba­ ren Versorgungspfad 10 des Lüfterstromkreises 10, 22 mit dem Pluspol der Fahrzeugbatterie 14 verbunden. In Betriebspausen, d. h. bei abgestelltem Fahrzeug, unter­ bricht der beim Abziehen des Zündschlüssels geöffnete Schalter 24 die Stromzufuhr zum Lüftermotor 16, wohin­ gegen im Fahrbetrieb bei geschlossenem Schalter 24 der Lüftermotor 16 durch Betätigung des Drehschalters 28 unter Zuschaltung verschieden großer Vorwiderstände 30, 32 bei verschiedenen Drehzahlen und damit unterschied­ lichem Luftdurchsatz betreibbar ist. Eine parallel zu dem Motor 16 geschaltete Freilaufdiode 34 verhindert dabei das Auftreten hoher Induktionsspannungen.

Der Regler 18 dient dazu, eine durch Sonneneinstrahlung in den Betriebspausen bedingte Aufheizung des Fahr­ gastraumes durch geeignetes Ansteuern des Lüftermotors 16 als Stellglied zu verhindern. Eingangsseitig ist der Regler 18 mit einem Innentemperaturfühler 36 zur Erfas­ sung der Innentemperatur ϑ_i des Fahrgastraums und einem Außentemperaturfühler 38 zur Erfassung der Temperatur ϑ_a der das Fahrzeug umgebenden Außenluft verbunden. Ein Zeitglied 40 ermöglicht ein selbsttätiges Ausschalten des Reglers 18 nach Ablauf einer voreingestellten Zeit. Der Regler 18 umfaßt einen Vergleicher 42, der die Dif­ ferenz der von den Temperaturfühlern 36, 38 gelieferten Spannungssignale als Regelgröße bildet. Die Regelgröße wird also aus der Differenz ϑ_i-ϑ_a der Innen- und Au­ ßentemperatur abgeleitet. An seinem Ausgang 44 ist der Regler 18 über eine Leitung 46 mit einer zwischen dem Zünd/Anlaß-Schalter 24 und dem Drehschalter 28 in dem Versorgungspfad 10 angeordneten Verbindungsstelle 48 verbunden.

Ein Stromkreis 48, 50 verbindet den Regler 18 unabhän­ gig vom Schaltzustand des Zünd/Anlaß-Schalters 24 mit der Fahrzeugbatterie 14. Die als Öffner ausgebildete Schalteinheit 22 der Überwachungseinheit 20 unterbricht jedoch den Strompfad 48, wenn die Klemmenspannung und damit der Ladezustand der als Akkumulator ausgebildeten Fahrzeugbatterie 14 unter einem vorgegebenen Wert liegt. Im geschlossenen Zustand der Schalteinheit 22 überbrückt also der Regler 18 gleichsam den Schalter 24 und ermöglicht so in den Betriebspausen eine geregelte Belüftung des Fahrgastraumes. Um zu verhindern, daß über die Ausgangsleitung 46 des Reglers 18 weitere Ver­ braucher unter Spannung gesetzt werden, ist der Verbin­ dungsstelle 48 in dem Versorgungspfad 10 eine Sperrdi­ ode 52 vorgeordnet. Weiter kann eine nicht gezeigte Stabilisierungsstufe vorgesehen sein, um den Regler 18 und oder die Überwachungseinheit 20,22 mit einer stabi­ lisierten Betriebsspannung zu versorgen, so daß auch bei einem Absinken der Batteriespannung eine definierte Spannungsreferenz für Regelungs-/Überwachungszwecke be­ reitsteht.

Zum Betrieb der Schaltungsanordnung wird der Drehschal­ ter 28 manuell eingeschaltet, gegebenenfalls eine Schaltzeit des Zeitglieds 40 vorgewählt und ein Soll­ wert ϑ_s der Regelgröße, beispielsweise 5°C eingestellt. Der als Zweipunktregler arbeitende Regler 18 versorgt über seinen Ausgang 44 den Lüftermotor 18 mit Batterie­ strom, sobald der Betrag der Regelgröße e = ϑ_i-ϑ_a über dem Sollwert ϑ_s liegt. Bei eingeschaltetem Lüfter­ motor wird der Fahrgastraum über Luftzufuhrkanäle und Luftaustrittsöffnungen von kühlerer Außenluft durch­ setzt und über diesen Luftaustausch Wärme an die Umge­ bung abgeführt. Erreicht die Regelgröße den Sollwert, d. h. es herrscht im Fahrzeuginneren ein vorgegebener Gradient zur Außentemperatur, so schaltet der Regler 18 den Lüftermotor 16 ab. Um die Zahl der Schaltzyklen zu verringern, kann eine Schaltdifferenz oder Hysterese vorgesehen sein, in dem Sinne, daß bei fest vorgegebe­ nem Sollwert der Regler 18 die Zuschaltung des Lüfter­ motors 16 bei einem höheren Wert der Regeldifferenz vornimmt als die Abschaltung. Es versteht sich, daß der. Regler 18 auch im Fahrbetrieb des Kraftfahrzeugs aktiv sein kann.

Zusammenfassend ist folgendes festzuhalten: Die Erfin­ dung betrifft eine Anordnung zur Gebläseluftkühlung des Fahrgastraumes eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Personenkraftwagens, mit einem den Fahrgastraum mit Au­ ßenluft beaufschlagenden Gebläse, dessen Lüftermotor 16 über einen während Pausen des Kraftfahrzeugbetriebs un­ terbrochenen Lüfterstromkreis 10, 12 mit der Fahrzeug­ batterie 14 verbunden ist. Um eine übermäßige Überhit­ zung des Fahrgastraumes bei Sonneneinstrahlung auch bei abgestelltem Fahrzeug zu verhindern, ist ein den Lüf­ termotor 16 während der Betriebspausen zur Erniedrigung der Innentemperatur ansteuernder Regler 18 vorgesehen. Dabei ist die Regelgröße e vorzugsweise aus der Diffe­ renz der Innen- und Außentemperatur abgeleitet.

Claims (13)

1. Anordnung zur Gebläseluftkühlung des Fahrgastraumes eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Personen­ kraftwagens, mit einem den Fahrgastraum mit Außen­ luft beaufschlagenden Gebläse, dessen Lüftermotor (16) über einen während Pausen des Kraftfahrzeugbe­ triebs unterbrochenen Lüfterstromkreis (10, 12) mit der Fahrzeugbatterie (14) verbunden ist, gekenn­ zeichnet durch einen den Lüftermotor (16) während der Betriebspausen zur Erniedrigung der Innentempe­ ratur (ϑ_i) des Fahrgastraumes ansteuernden Regler (18).

2. Anordnung zur Gebläseluftkühlung des Fahrgastraumes eines Kraftfahrzeugs nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Regler (18) aus der als Akku­ mulator ausgebildeten Fahrzeugbatterie (14) mit elektrischer Energie versorgt ist.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Regler (18) eingangsseitig mit einem die Temperatur (ϑ_a) der Außenluft erfassenden Außentemperaturfühler (38) sowie einem die Innen­ temperatur (ϑ_i) erfassenden Innentemperaturfühler (36) verbunden ist, und daß die Regelgröße (e) aus der Differenz (ϑ_i-ϑ_a) der Innen- und Außentempe­ ratur abgeleitet ist.

4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Regler (18) auf einen fest vorgegebenen, vorzugsweise 5°C bis 10°C betragenden Sollwert der Regelgröße (e) einstellbar ist.

5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Regler (18) bei einem vor­ gegebenen unteren Schwellenwert der Außentemperatur (ϑ_a) und/oder bei Dunkelheit selbsttätig abschalt­ bar ist.

6. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Regler (18) als Zwei­ punktregler ausgebildet ist, welcher den Lüftermo­ tor (16) vorzugsweise mit einer Schalthysterese ein- und ausschaltet.

7. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Regler (18) als PID-Regler (18) ausgebildet ist.

8. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Lüftermotor (16) über einen während der Betriebspausen durch den Zünd/Anlaß- Schalter (24) des Kraftfahrzeugs unterbrochenen Versorgungspfad (10) des Lüfterstromkreises (10, 12) mit dem spannungsführenden Pol (26) der Fahrzeug­ batterie (14) verbunden ist, und daß der Regler (18) zur Spannungsversorgung des Lüftermotors (16) ausgangsseitig an einer Verbindungsstelle zwischen dem Zünd/Anlaß-Schalter (24) und dem Lüftermotor (16) mit dem Versorgungspfad (10) verbunden ist.

9. Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Verbindungsstelle des Regleraus­ gangs und dem Zünd/Anlaß-Schalter (24) ein Sperr­ glied (52) zur Abtrennung weiterer dem Zünd/Anlaß- Schalter (24) nachgeordneter Stromkreise des Fahr­ zeugnetzes, vorzugsweise eine bezüglich des Regler­ ausgangs in Sperrichtung betriebene Halbleiterdiode angeordnet ist.

10. Anordnung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Verbindungsstelle bezüglich des Lüftermotors (16) einem zur Einstellung der Lüfter­ drehzahl vorgesehenen, insbesondere als Drehschal­ ter ausgebildeten Lüftungswahlschalter (28) vorge­ ordnet ist.

11. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, ge­ kennzeichnet durch ein Zeitglied (40) zum selbsttä­ tigen Ausschalten des Reglers (18) nach Ablauf ei­ ner einstellbaren Zeitdauer.

12. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, ge­ kennzeichnet durch eine die Batteriespannung als Maß für den Ladezustand der Fahrzeugbatterie (14) erfassende Überwachungseinheit (20), die eine bei Unterschreiten eines vorgegebenen Grenzwerts der Batteriespannung die Spannungsversorgung des Reg­ lers (18) unterbrechende Schalteinheit (22) auf­ weist.

13. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, da­ durch gekennzeichnet, daß der Regler (18) und/oder die Überwachungseinheit (20) über eine Stabilisie­ rungsstufe mit einer stabilisierten, unterhalb der Batteriespannung liegenden Betriebsspannung ge­ speist sind.