DE19804698A1

DE19804698A1 - Personenkraftwagen mit einer Klimaanlage

Info

Publication number: DE19804698A1
Application number: DE19804698A
Authority: DE
Inventors: Michael Heil
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 1998-02-06
Filing date: 1998-02-06
Publication date: 1999-08-12

Description

Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug, insbesondere einen Personenkraft wagen, mit einer Klimaanlage zur Klimatisierung des Fahrzeug-Innen raumes, aus welchem ein Luftstrom abziehbar und dem dann zumin dest teilweise im Umluftbetrieb arbeitenden Klimagerät zuführbar ist, wobei weiterhin Maßnahmen zur Konvektionskühlung von Elektronikkomponenten vorgesehen sind.

Zum technischen Umfeld wird beispielshalber auf die US 5,481,885 verwiesen.

In Kraftfahrzeugen befindet sich eine zunehmend wachsende Anzahl von Elektronikkomponenten, die in beträchtlichem Umfang auch eine sog. Lei stungselektronik enthalten und demzufolge im Betrieb Abwärme erzeugen. Bei diesen Elektronikkomponenten kann es sich neben einer Vielzahl von elektronischen Steuergeräten, bspw. für die Elektronik-Steuerung der das Fahrzeug antreibenden Brennkraftmaschine oder eines Brems- und Schlupf regelsystems auch um Audio-Komponenten handeln. Inbesondere bei Per sonenkraftwagen sind diese Elektronikkomponenten dabei oftmals auf eng stem Raum untergebracht, und zwar entweder hinter der Armaturentafel oder in einem eigenen Raum, der quasi als separates Abteil bspw. im Motor raum des Kraftfahrzeuges vorgesehen sein kann.

Oftmals sind besondere Maßnahmen zur Abführung der von den Elektronik komponenten erzeugten Abwärme erforderlich, da die maximal zulässige Betriebstemperatur dieser Elektronikkomponenten nicht überschritten wer den darf. So ist es bereits bekannt, im o.g. separaten Raum oder Abteil für mehrere elektronische Steuergeräte ein Gebläse vorzusehen, welches einen beispielsweise aus der Umgebung abgezogenen Kühlluftstrom durch diesen Raum fördert und somit eine Konvektionskühlung für die Elektronikkompo nenten bereitstellt. Ein derartiges Gebläse ist jedoch aufwendig.

Eine weitere Maßnahme zur Kühlung der Elektronikkomponenten ist in der o.g. US 5,481,885 gezeigt. Hier wird ein Teilstrom des von der Klimaanlage bzw. dem Klimagerät des Personenkraftwagens konditionierten, für die Ab gabe in den Fahrzeug-Innenraum vorgesehenen sog. Klimatisierungs-Luft stromes abgezweigt und über die konvektiv zu kühlenden Audio-Komponenten geführt. Auf diese Weise steht jedoch nurmehr ein mengen mäßig reduzierter Klimatisierungs-Luftstrom für den Fahrzeug-Innenraum zur Verfügung.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine demgegenüber günstigere Maß nahme zur Konvektionskühlung von Elektronikkomponenten in einem Kraft fahrzeug mit einer Klimaanlage aufzuzeigen.

Die Lösung dieser Aufgabe ist dadurch gekennzeichnet, daß der aus dem Fahrzeug-Innenraum abgezogene Umluftstrom der Klimaanlage vor dem Eintritt in das Klimagerät zur Konvektionskühlung herangezogen wird. Insbe sondere soll hierbei das vorhandene Druckgefälle zwischen dem Fahr zeug-Innenraum sowie der Umluft-Ansaugöffnung des Klimagerätes zur Förderung des Umluftstromes über die Elektronikkomponenten genutzt werden. Vorteil hafte Aus- und Weiterbildungen sind Inhalt der Unteransprüche.

Die Erfindung baut u. a. auf der Erkenntnis auf, daß eine Kühlung der Elek tronikkomponenten erst nach einer gewissen Betriebsdauer derselben erfor derlich ist. Bei Kraftfahrzeugen bzw. Personenkraftwagen, die mit einer Kli maanlage ausgerüstet sind, wird diese Klimaanlage von den Fahrzeugin sassen üblicherweise auch genutzt, so daß selbst bei hohen Umge bungstemperaturen nach einer gewissen Betriebsdauer des Kraftfahrzeuges stets eine Innenraumtemperatur herrschen wird, die in der Größenordnung von 20°C bis 25°C liegen dürfte. Ein diese Temperatur aufweisender Luft strom ist aber für eine Konvektionskühlung von Elektronikkomponenten in einem Kraftfahrzeug vollkommen ausreichend.

Somit ist nurmehr dafür Sorge zu tragen, daß ein aus dem Fahrzeug-Innen raum abgezogener Luftstrom auf möglichst einfache Weise über die konvektiv zu kühlenden Elektronikkomponenten geführt wird. Dies ist ohne besonderen Zusatzaufwand nun möglich, wenn der vom Klimagerät aus dem Fahrzeug-Innenraum angesaugte sog. Umluftstrom vor dem Eintritt in das Klimagerät über die Elektronikkomponenten geführt wird. Genutzt wird dabei das üblicherweise stets vorhandene Druckgefälle zwischen dem Fahr zeug-Innenraum und dem Umluft-Ansaugstutzen des Klimagerätes, zumindest wenn die Klimaanlage zumindest teilweise im Umluftbetrieb arbeitet, was aber bei höheren Umgebungstemperaturen automatisch der Fall ist.

Im übrigen gewährleistet nicht nur das erwähnte Druckgefälle zwischen dem Fahrzeug-Innenraum und dem Ansaugstutzen des Klimagerätes, daß stets ein Umluftstrom aus dem Innenraum bspw. durch den die Elektronikkompo nenten enthaltenden Raum gelangt. Bei Vorliegen einer geeigneten Verbin dung zwischen diesem Raum sowie dem Fahrzeug-Innenraum führt auch die natürliche freie Konvektion durch Höhen- und Temperaturunterschiede dazu, daß ein Umluftstrom über die Elektronikkomponenten geführt wird.

Im übrigen wird der Umluftstrom ohnehin zumeist aus dem Fußraumbereich eines Personenkraftwagens abgesaugt, wobei im Fußraum üblicherweise auch vom Klimagerät her kommende Luftausströmer münden, so auch dann, wenn die Klimaanlage im wesentlichen im Frischluftbetrieb arbeitet, ein in Relation zu den zu kühlenden Elektronikkomponenten relativ kalter Luft strom aus den Fußraum-Luftausströmern über den Fußraum sowie einen dort mündenden Umluft-Ansaugkanal in den Raum bzw. das Abteil für die Elektronikkomponenten gelangen kann. Dabei kann letzterer beispielweise aber auch über eine einfache Umluft-Absaugöffnung mit dem Fahrzeug-Innen raum bzw. bevorzugt dem Fußraum verbunden sein.

Im übrigen kann zwischen der Umluft-Ansaugöffnung des Klimagerätes so wie den konvektiv zu kühlenden Elektronikkomponenten ein Luftführungska nal oder dgl. vorgesehen sein, der das höhere Druckgefälle zwischen dem Fahrzeug-Innenraum bzw. der dort vorgesehenen Umluft-Absaugöffnung und der Umluft-Ansaugöffnung des Klimagerätes verstärkt nutzt, wodurch der über die Elektronikkomponenten geführte Umluftstrom weiter erhöht wird. Es sei jedoch darauf hingewiesen, daß ein den Umluftstrom über die Elektronik komponenten führender Luftkanal nicht direkt an die Umluft-Absaugöffnung des Fahrzeug-Innenraumes angeschlossen sein muß, sondern daß dessen freies Ende auch lediglich in der Nähe der Umluft-Absaugöffnung liegen kann.

Die beigefügte, im folgenden erläuterte Prinzipskizze zeigt ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.

Mit der Bezugsziffer 1 ist der Innenraum des Kraftfahrzeuges bzw. Perso nenkraftwagens bezeichnet, in welchen über mehrere Luftausströmer 2 ein von einem Klimagerät 3 geförderter Klimatisierungs-Luftstrom eingeleitet wird. Hierzu sind die Luftausströmer 2 über Kanäle 4 mit dem (stark verein facht dargestellten) Klimagerät 3, von welchem u. a. dessen übliches Geblä se 3a zur Förderung des Klimatisierungs-Luftstromes gezeigt ist, verbunden. Von diesem Klimagerät 3 ist desweiteren der zwischen dem Gebläse 3a so wie den Luftausströmern 2 angeordnete Kältemittelverdampfer 18 darge stellt.

Das Klimagerät 3 ist wie an PKWs üblich hinter der den Fahrzeug-Innenraum 1 vom Motorraum 5 trennenden Stirnwand 6 im oberen Bereich derselben angeordnet. Zum Innenraum 1 hin befindet sich vor der Stirnwand 6 wie üb lich die Armaturentafel 7, während hinter der Stirnwand 6 und somit im Mo torraum 5 ein u. a. auch von der Stirnwand 6 sowie weiteren Begrenzungs wänden 8 begrenzter Raum 9, der auch als Abteil 9 bezeichnet wird, vorge sehen ist. In diesem Raum sind Elektronikkomponenten 10 des Fahrzeuges, die insbesondere elektronische Steuergeräte darstellen, angeordnet. Diese Elektronikkomponenten 10 müssen zumindest nach einer gewissen Be triebsdauer gekühlt werden, was auf konvektivem Wege geschieht, d. h. es wird ein Luftstrom über diese Elektronikkomponenten 10 geführt, der kälter ist als die Temperatur, die die sich im Betrieb erwärmenden Steuergeräte besitzen.

Zurückkommend auf das Klimagerät 3 kann dieses im Frischluftbetrieb sowie im Umluftbetrieb oder in einer Mischung hiervon betrieben werden. Im Frischluftbetrieb saugt das Klimagerät 3 den zu klimatisierenden und danach dem Fahrzeug-Innenraum zuzuführenden sog. Klimatisierungs-Luftstrom über einen Ansaugkanal 11 aus der Umgebung an, im Umluftbetrieb wird - wie dem Fachmann bekannt ist - der Klimatisierungs-Luftstrom aus dem Fahrzeug-Innenraum 1 entnommen. Hierfür mündet im vorderen Fußraum bereich 12 des PKW's - in diesem Bereich 12 befindet sich wie üblich auch das Fußhebelwerk 13 - zumindest ein Umluft-Ansaugkanal 14, der letztend lich mit einer nicht näher dargestellten Umluft-Ansaugöffnung 15 des Klima gerätes 3 in Verbindung steht. Wie üblich erfolgt die Umschaltung zwischen dem Frischluftbetrieb und dem Umluftbetrieb des Klimagerätes 3 über eine Umschaltklappe 19, die in der hier gezeigten Position den Ansaugkanal 11 für Frischluft absperrt, so daß hier das Klimagerät 3 im Umluftbetrieb arbei tet. Aber auch dann, wenn der Ansaugkanal 11 bei hiervon abweichender Position der Umschaltklappe 19 geöffnet ist, kann dennoch ein Teilstrom von Umluft aus dem Fahrzeug-Innenraum 1 über die Umluft-Ansaugöffnung 15 in das Klimagerät 3 bzw. zur Saugseite von dessen Gebläse 3a gelangen.

Der Umluft-Ansaugkanal 14 führt ausgehend vom Fußraum-Bereich 12 in den Raum 9. Über ein weiteres Kanalstück 17, welches ebenso wie der Umluft-Ansaugkanal 14 die Stirnwand 6 durchdringt, ist dieser Raum 9 mit einem sog. Komponentenraum 16 verbunden, der sich zwischen der Stirn wand 6 und der dem Innenraum 1 zugewandten Seite der Armaturentafel 7 befindet. In diesem Komponentenraum 16 mündet aber auch die Umluft-An saugöffnung 15 des Klimagerätes 3. Diese Anordnung hat somit zur Fol ge, daß - sobald das Klimagerät 3 zumindest teilweise im Umluftbetrieb läuft - der aus dem Innenraum 1 abgezogene Umluftstrom über den Ansaugkanal 14 in den Raum 9 und hierbei über die Elektronikkomponenten 10 geführt wird, wobei er diese kühlt und sich dabei geringfügig erwärmt, und wonach er in den Komponentenraum 16 und von da aus über die Umluft-An saugöffnung 15 in das Klimagerät 3 gelangt. Hierin wird er erneut kondi tioniert und danach dem Innenraum 1 zu weiteren Klimatisierung wieder zu geführt.

Aus diesen Erläuterungen wird klar ersichtlich, daß mit den geschilderten, erfindungswesentlichen Merkmalen auf äußert einfache Weise ohne auf wendige Zusatzmaßnahmen eine wirkungsvolle Kühlung der Elektronikkom ponenten 10 möglich ist, wobei noch darauf hingewiesen sei, daß durchaus eine Vielzahl von Details insbesondere konstruktiver Art abweichend vom gezeigten Ausführungsbeispiel gestaltet sein kann, ohne den Inhalt der Pa tentansprüche zu verlassen.

Bezugszeichenliste

1

Fahrzeug-Innenraum

2

Luftausströmer

3

Klimagerät

3

a Gebläse (von

3

)

4

Kanal (zwischen

2

und

3

)

5

Motorraum

6

Stirnwand

7

Armaturentafel

8

Begrenzungswände (von

9

)

9

Raum (oder Abteil)

10

Elektronikkomponenten

11

Ansaugkanal (für Frischluft)

12

Fußraum-Bereich

13

Fußhebelwerk

14

Umluft-Ansaugkanal (in

12

mündend)

15

Umluft-Ansaugöffnung (von

3

)

16

Komponentenraum (hinter

7

)

17

Kanalstück

18

Kältemittelverdampfer (von

3

)

19

Umschaltklappe (von

3

)

Claims

1. Kraftfahrzeug, insbesondere Personenkraftwagen, mit einer Klimaan lage zur Klimatisierung des Fahrzeug-Innenraumes (1), aus welchem ein Luftstrom abziehbar und dem dann zumindest teilweise im Umluft betrieb arbeitenden Klimagerät (3) zuführbar ist, wobei weiterhin Maßnahmen zur Konvektionskühlung von Elektronikkomponenten (10) vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß der aus dem Innenraum (1) abgezoge ne Umluftstrom vor dem Eintritt in das Klimagerät (3) zur Konvektions kühlung herangezogen wird.

2. Kraftfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Umluftstrom ausgehend von einer im Innenraum (1) mündenden Umluft-Ansaugkanal (14) durch einen die Elektronikkomponenten (10) in Form zumindest eines Steuergerätes enthaltenden Raum (9) geführt wird.

3. Kraftfahrzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Umluftstrom zumindest abschnitts weise durch Kanalstücke (14, 17) geführt wird.