DE19919975C1

DE19919975C1 - Klimaanlage für eine Fahrgastzelle eines Fahrzeugs

Info

Publication number: DE19919975C1
Application number: DE19919975A
Authority: DE
Inventors: Klaus Arold
Original assignee: DaimlerChrysler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 1999-04-30
Filing date: 1999-04-30
Publication date: 2000-09-07
Anticipated expiration: 2019-05-01
Also published as: GB0009588D0; GB2349456B; FR2792879B1; GB2349456A; ITRM20000164A0; US6761210B1; FR2792879A1; ITRM20000164A1; IT1315881B1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Klimaanlage für eine Fahrgastzelle eines Fahrzeugs mit in einem Luftstrom nacheinander angeordneten Verdampfer zum Kühlen des Luftstroms und einem Wärmetauscher zum Aufheizen des Luftstroms, der von einem Heizmedium dauerdurchströmt ist, mit mindestens einem unmittelbar an den Wärmetauscher angrenzenden Luftmischraum, der einen mindestens einen Teil der Luftaustrittsfläche des Wärmetauschers überdeckenden Warmlufteinlaß und einen die Mündung eines den Wärmetauscher umgehenden Kaltluftkanals bildenden Kaltlufteinlaß aufweist, sowie mit die Öffnungsquerschnitte der Einlässe einstellenden Steuerorganen. Zwecks weitgehender Reduzierung einer Kaltluftaufheizung in der Betriebsart "maximales Kühlen" durch den vom Heizmedium dauerdurchströmten Wärmetauscher ist auf der Lufteintrittsseite des Wärmetauschers an dem Einlaß des Kaltluftkanals eine in zwei Schwenkendstellungen schwenkbare Luftleitklappe so angeordnet, daß sie in dieser Betriebsart einen Teilbereich der Lufteintrittsfläche des Wärmetauschers überdeckt und eine Luftleitfunktion für den Kaltluftstrom hin zum Kaltluftkanaleinlaß übernimmt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Klimaanlage für eine Fahrgastzelle eines Fahrzeugs gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Eine bekannte, luftseitig geregelte oder heizungsventilfreie Klimaanlage dieser Art (DE 197 50 381 A1) weist einen in senkrechter Richtung des Fahrzeugs sich erstreckenden Wärmetauscher auf, über dessen Oberseite hinweg der Kaltluftkanal zum Luftmischraum geführt ist. Bei dieser Art Klimaanlage zirkuliert wegen des Verzichts auf ein gesteuertes Ventil im Kreislauf des Heizmediums selbst dann Heizmedium durch den Wärmetauscher, wenn die Betriebsart "maxiales Kühlen" eingeschaltet ist, bei welcher die Fahrgastzelle mit maximaler Kühlluft versorgt werden soll. Zwecks kompakter Bauweise der Klimaanlage sind Verdampfer und Wärmetauscher eng benachbart angeordnet und aus Platzgründen die Luftmischklappen für die Warm- und Kaltluftzufuhr in den Luftmischraum verlegt und somit die Warmluftklappen auf der Luftaustrittsseite des Wärmetauschers angeordnet. In der Betriebsart "maximales Kühlen" wird somit der entlang der dem Verdampfer zugekehrten Vorderseite des Wärmetauschers strömende und in den Kaltluftkanal eintretende Kaltluftstrom unvermeidbar von der Wärmeabstrahlung des Wärmetauschers aufgeheizt.

Um diese Aufheizung zu reduzieren, ist bei der vorstehend genannten, bekannten Klimaanlage eine schirm- oder blendenförmige Führung vorgesehen, die ausgehend vom oberen Ende des Wärmetauschers abwärts sowie diagonal in Richtung auf den Verdampfer zu auf der Vorderseite des Wärmetauschers vorsteht. Diese schirmförmige Führung hindert die im Wärmetauscher aufgeheizte Luft daran, aufzusteigen und in den Kaltluftkanal zu gelangen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Klimaanlage der eingangs genannten Art in Hinblick auf weitere Reduzierung der Kaltluftaufheizung in der Betriebsart "maximales Kühlen" zu verbessern.

Die Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Die erfindungsgemäße Klimaanlage hat den Vorteil, daß durch die schwenkbare Luftleitklappe in der Betriebsart "maximales Kühlen" die Lufteintrittsfläche des vom Heizmedium durchströmten Wärmetauschers an der dem Verdampfer zugekehrten Vorder- oder Kaltluftseite des Wärmetauschers teilweise abgedeckt ist, wodurch sich in Verbindung mit dem geschlossenen Warmluftsteuerorgan an der Luftaustrittsseite des Wärmetauschers ein Luftstau im Wärmetauscher ausbildet und die durch die Ausrichtung der Luftleitklappe sich ergebende Luftleitfunktion der Luftleitklappe unterstützt, nämlich den Kaltluftstrom direkt zum Einlaß des Kaltluftkanals zu führen. Gleichzeitig verhindert die Ausrichtung der Luftleitklappe, daß Teile des durch diesen Luftstau gebildeten Luftpolsters von dem Kaltluftstrom mitgerissen werden und sich die Luft in dem Luftpolster austauscht. Die Erwärmung der Kaltluft durch den Wärmetauscher ist damit bis auf ein Minimum reduziert. In der Betriebsart "maximales Heizen" wird die Luftleitklappe vom Wärmetauscher weg in den Einlaßbereich des Kaltluftkanals geschwenkt, so daß die maximale Lufteintrittsfläche des Wärmetauschers uneingeschränkt für den Luftdurchtritt zur Verfügung steht.

Vorteilhafte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Klimaanlage mit zweckmäßigen Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung sind in den weiteren Patentansprüchen angegeben.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung überdeckt die Luftleitklappe in ihrer in der Betriebsart "maximales Heizen" eingenommenen zweiten Schwenkendstellung den Einlaßbereich des Kaltluftkanals zumindestens teilweise und nimmt eine den Luftstrom zur Lufteintrittsfläche des Wärmetauschers hin ableitende Ausrichtung ein. Diese Ausschwenkung und Ausrichtung der Luftleitklappe trägt in der Betriebsart "maximales Heizen" zu einer verbesserten Luftströmung innerhalb des an den Kaltluftkanal angrenzenden Bereichs des Wärmetauschers bei und verringert die Strömungswiderstände am Wärmetauschereintritt.

Die Erfindung ist anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels im folgenden näher beschrieben. Es zeigen jeweils in schematischer Darstellung:

Fig. 1 einen Längsschnitt längs der Linie I-I in Fig. 2 einer Klimaanlage für einen Personenkraftwagen,

Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie II-II in Fig. 1.

Die in Fig. 1 dargestellte Klimaanlage zur Klimatisierung der Fahrgastzelle eines Personenkraftwagens, als Ausführungsbeispiel für ein allgemeines Fahrzeug, weist einen Klimakasten 10 auf, in den mittels eines hier nicht dargestellten Gebläses ein Luftstrom einblasbar ist und im Klimakasten 10 nacheinander einen Verdampfer 11 zum Kühlen des Luftstroms und einen Wärmetauscher 12 zum Aufheizen des Luftstroms durchströmt. Der Verdampfer 11, der in bekannter Weise in dem Kältemittelkreislauf einer Kälteanlage eingebunden ist, überdeckt den gesamten lichten Querschnitt des Klimakastens 10. Der eng benachbart zum Verdampfer 11 stromabwärts des Verdampfers 11 angeordnete Wärmetauscher 12 ist von einem Heizmedium, im allgemeinen von dem Kühlwasser der Brennkraftmaschine des Fahrzeugs, dauerdurchströmt, und zwar unabhängig von der jeweiligen Betriebsart der Klimaanlage.

Auf der Oberseite des Wärmetauschers ist ein Bypass 13 vorgesehen, der von einer Bypassklappe 14 gesteuert wird. Je nach Stellung der Bypassklappe 14 wird aus dem Zwischenraum 15 zwischen Verdampfer 11 und Wärmetauscher 12 eine mehr oder weniger große Kaltluftmenge direkt einem Luftkanal 16 zugeführt, der an eine im Armaturenbrett in der Fahrgastzelle angeordnete Luftaustrittsdüse anschließbar ist.

Bei dem in Fig. 1 und 2 gezeigten Ausführungsbeispiel einer Klimaanlage, mit der eine getrennte Klimatisierung der linken und rechten Hälfte der Fahrgastzelle, also der Fahrer- und Beifahrerseite, ermöglicht werden soll, sind zwei Luftkanäle 16 vorgesehen, die jeweils mit einer von zwei im Armaturenbrett nebeneinander angeordneten Mitteldüsen verbunden sind. Jeder Luftkanal 16 steht außerdem mit dem Ausgang eines von zwei nebeneinander im Klimakasten 10 in Luftströmungsrichtung unmittelbar hinter dem Wärmetauscher 12 ausgebildeten Luftmischräumen 17, 18 in Verbindung. Jeder Luftmischraum 17 bzw. 18 weist einen Warmlufteinlaß 19 bzw. 20 sowie einen Kaltlufteinlaß 21 bzw. 22 auf. Jeder Warmlufteinlaß 19 bzw. 20 überdeckt dabei die Hälfte der Luftaustrittsfläche 122 des Wärmetauschers 12 und in jedem Kaltlufteinlaß 21 bzw. 22 mündet ein Kaltluftkanal 23, 24, der seitlich am Wärmetauscher 12 vorbei bis in den Zwischenraum 15 geführt ist. Jeder Warmlufteinlaß 19 bzw. 20 ist mit einem Warmluftsteuerorgan 25 bzw. 26 und jeder Kaltlufteinlaß 21 bzw. 22 mit einem Kaltluftsteuerorgan 27 bzw. 28 versehen, die den Öffnungsquerschnitt der jeweiligen Einlässe 19-22 steuern. Jedes Warmluftsteuerorgan 25 bzw. 26 ist dabei als bauraumsparender Jalousieverschluß 29 ausgebildet, der eine Mehrzahl von unmittelbar an der Luftaustrittsfläche 122 des Wärmetauschers 12 äquidistant nebeneinander angeordnete, gemeinsam geschwenkten Schwenklamellen 30 aufweist, die sich in Schließstellung des Jalousieverschlusses 29 einander überlappen und somit die gesamte Luftaustrittsfläche 122 des Wärmetauschers 12 verschließen. Jedes Kaltluftsteuerorgan 27 bzw. 28 wird von einer Schwenkklappe 31 gebildet, die im Ausführungsbeispiel in dem zugeordneten Kaltluftkanal 23 bzw. 24 angeordnet ist und den Kanalquerschnitt in ihrer einen Schwenkendstellung verschließt (in Fig. 2 strichliniert dargestellt) und in ihrer anderen Schwenkendstellung vollständig freigibt (in Fig. 2 ausgezogen dargestellt). In der Betriebsart "maximales Heizen" der Klimaanlage sind die Kaltluftsteuerorgane 27, 28 geschlossen und die Warmluftsteuerorgane 25, 26 maximal geöffnet. In der Betriebsart "maximales Kühlen" sind die Warmluftsteuerorgane 25, 26 vollständig geschlossen und die Kaltluftsteuerorgane 27, 28 maximal geöffnet.

Da der Wärmetauscher 12 vom Heizmedium dauerdurchströmt ist, auch in der Betriebsart "maximales Kühlen", wird die auf der Vorderseite des Wärmetauschers 12 entlang hin zu den Einlässen 231 und 241 der Kaltluftkanäle 23, 24 strömende Luft unvermeidbar aufgewärmt. Um eine solche Aufwärmung des Kühlluftstromes bis auf ein noch akzeptierbares Minimum zu reduzieren, sind an der dem Verdampfer 11 zugekehrten Vorder- oder Lufteintrittsseite des Wärmetauschers 12 zwei Luftleitklappen 32, 33 an dem Einlaß 231 bzw. 241 des Luftkanals 23 bzw. 24 angeordnet, wobei ihre Schwenkachse 321 bzw. 331 längs der inneren Begrenzungswand des Kaltluftkanals 23 bzw. 24 in einer vertikalen Ebene parallel zum Wärmetauscher 12 verläuft. Jede Luftleitklappe 32 bzw. 33 ist in zwei Schwenkendstellungen schwenkbar und dabei so konzipiert, daß sie in ihrer in der Betriebsart "maximales Kühlen" eingenommenen ersten Schwenkendstellung nur einen Teilbereich der Lufteintrittsfläche 121 des Wärmetauschers 12 überdeckt und eine den Luftstrom zum Einlaß 231 bzw. 241 des Kaltluftkanals 23 bzw. 24 ableitende Ausrichtung einnimmt.

Diese erste Schwenkendstellung der Luftleitklappen 32, 33 ist in Fig. 2 ausgezogen dargestellt. In ihrer anderen Schwenkendstellung hingegen, die die Luftleitklappe 32 bzw. 33 in der Betriebsart "maximales Heizen" einnimmt, ist die Lufteintrittsfläche 121 des Wärmetauschers 12 vollständig freigegeben und der Einlaß 231 bzw. 241 des jeweiligen Kaltluftkanals 23 bzw. 24 zumindest teilweise überdeckt, wobei die Luftleitklappe 32 eine solche Ausrichtung hat, daß die nahe dem Wandbereich den Verdampfer 13 durchströmende Luft hin zum Wärmetauscher 12 abgeleitet wird. Damit ist in der Betriebsart "maximales Heizen" die Lufteintrittsfläche 121 des Wärmetauschers 12 wieder voll freigegeben und außerdem durch Vermeidung von Wirbelbildungen im Einlaßbereich der Kaltluftkanäle 23, 24 der Strömungswiderstand der Luft innerhalb des Klimakastens 10 reduziert.

Wie in Fig. 2 noch strichliniert angedeutet ist, sind die Luftleitklappen 32, 33 mechanisch mit dem Kaltluftsteuerorgan 27 bzw. 28 gekoppelt und werden beim Öffnen bzw. Schließen der Kaltluftsteuerorgane 27, 28 in die jeweilige Endstellung überführt. In Fig. 1 ist die Stellung der Steuerorgane 25 und 27 und der Luftleitklappe 32 in der Betriebsart "maximales Heizen" dargestellt, und in Fig. 2 ist die Lage der Steuerorgane 25, 26 und 27, 28 sowie der Luftleitklappen 32, 33 in der Betriebsart "maximales Kühlen" ausgezogen und in der Betriebsart "maximales Heizen" strichliniert dargestellt.

Die Erfindung ist nicht auf das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. Fällt die Forderung nach getrennter Klimatisierung der Fahrer- und Beifahrerseite in der Fahrgastzelle weg, so entfällt einer der Luftkanäle 16 und der Luftmischräume 17 und 18. Der verbleibende Luftmischraum 17 bzw. 18 erstreckt sich dann über die gesamte Luftaustrittsfläche 122 des Wärmetauschers 12. Jeder Luftmischraumauslaß, Warmlufteinlaß, Kaltlufteinlaß und Kaltluftkanal ist nur einmal vorhanden. Ebenfalls gibt es nur ein einziges Warmluftsteuerorgan und ein einziges Kaltluftsteuerorgan sowie eine einzige Luftleitklappe.

Die mechanische Kopplung zwischen den Luftleitklappen 32, 33 und den Kaltluftsteuerorganen 27, 28 kann auch durch eine elektrische ersetzt werden. Die Schwenkbewegung der Luftleitklappen 32, 33 aus der Betriebsart "maximales Kühlen" in die Betriebsart "maximales Heizen" und umgekehrt, kann auch von der Betätigung der Warmluftsteuerorgane 25, 26 abgeleitet werden, die vorzugsweise mit den Kaltluftsteuerorganen 27, 28 gekoppelt sind.

Claims

1. Klimaanlage für eine Fahrgastzelle eines Fahrzeugs mit einem in einem Luftstrom angeordneten Verdampfer (11) zum Kühlen des Luftstroms, einem stromabwärts des Verdampfers (11) angeordneten, von einem Heizmedium dauerdurchströmten Wärmetauscher (12) zum Aufheizen des Luftstroms, mit mindestens einem unmittelbar an der Luftaustrittsseite des Wärmetauschers (12) angrenzenden Luftmischraum (17, 18), der einen mindestens einen Teil der Luftaustrittsfläche (122) des Wärmetauschers (12) überdeckenden Warmlufteinlaß (19, 20) und einen die Mündung eines den Wärmetauscher (12) umgehenden Kaltluftkanals (23, 24) bildenden Kaltlufteinlaß (21, 22) aufweist, und mit einem den Öffnungsquerschnitt des Warmlufteinlasses (19, 20) einstellenden Warmluftsteuerorgan (25, 26) und einem den Öffnungsquerschnitt des Kaltlufteinlasses (21, 22) einstellenden Kaltluftsteuerorgan (27, 28), dadurch gekennzeichnet, daß auf der dem Verdampfer (11) zugekehrten Lufteintrittsseite des Wärmetauschers (12) an dem Einlaß (231, 241) des Kaltluftkanals (23, 24) eine in zwei Schwenkendstellungen schwenkbare Luftleitklappe (32, 33) so angeordnet ist, daß sie in ihrer in der Betriebsart "maximales Kühlen" eingenommenen ersten Schwenkendstellung nur einen Teilbereich der Lufteintrittsfläche (121) des Wärmetauschers (12) überdeckt und eine den Luftstrom zum Einlaß (231, 241) des Kaltluftkanals (23, 24) hin ableitende Ausrichtung einnimmt.

2. Klimaanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftleitklappe (32, 33) in ihrer in der Betriebsart "maximales Heizen" eingenommenen zweiten Schwenkendstellung den Einlaßbereich des Kaltluftkanals (23, 24) zumindest teilweise überdeckt und eine den Luftstrom zur Lufteintrittsfläche (121) des Wärmetauschers (12) hin ableitende Ausrichtung einnimmt.

3. Klimaanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwenkachse (321, 331) der Luftleitklappe (32, 33) längs der inneren Begrenzungswand des Kaltluftkanals (23, 24) im Kaltluftkanaleinlaß (231, 241) angeordnet ist.

4. Klimaanlage nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß in der Betriebsart "maximales Kühlen" der Warmlufteinlaß (19, 20) des Luftmischraums (17, 18) vollständig geschlossen und der Kaltlufteinlaß (21, 22) des Luftmischraums (17, 18) vollständig geöffnet ist und daß in der Betriebsart "maximales Heizen" der Warmlufteinlaß (19, 20) des Luftmischraums (17, 18) vollständig geöffnet und der Kaltlufteinlaß (21, 22) des Luftmischraums (17, 18) vollständig geschlossen ist.

5. Klimaanlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftleitklappe (32, 33) mit mindestens einem der Steuerorgane (25-28) für den Warm- und Kaltlufteinlaß (19-22) des Luftmischraums (17, 18) elektrisch oder mechanisch so gekoppelt ist, daß ihre Schwenkbewegung von der Verstellbewegung des Steuerorgans (25-28) abgeleitet ist.

6. Klimaanlage nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß das Kaltluftsteuerorgan (27, 28) als eine im Kaltluftkanal (23, 24) angeordnete Schwenkklappe (31) ausgebildet ist.

7. Klimaanlage nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß das Warmluftsteuerorgan (25, 26) als ein unmittelbar an der Luftaustrittsfläche (122) des Wärmetauschers (12) angeordneter Jalousieverschluß (29) mit einer Mehrzahl von äquidistant nebeneinander angeordneten, gemeinsam geschwenkten Schwenklamellen (30) ausgebildet ist, die sich in Schließstellung des Jalousieverschlusses (29) einander überlappen.

8. Klimaanlage nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, daß zur getrennten Klimatisierung der linken und rechten Seite der Fahrgastzelle zwei Luftmischräume (17, 18) vorgesehen sind, deren Warmlufteinlaß (19, 20) jeweils die Hälfte der Luftaustrittsfläche (122) des Wärmetauschers (12) überdeckt und deren Kaltlufteinlaß (21, 22) die Mündung jeweils eines seitlich links und rechts um den Wärmetauscher (12) herumgeführten Kaltluftkanals (23, 24) bildet, und daß an jedem Kaltlufteinlaß (231, 241) eine Luftleitklappe (32, 33) angeordnet ist.