DE19954000A1 - Heizungs- und Lüftungsanlage für Fahrzeuge - Google Patents
Heizungs- und Lüftungsanlage für FahrzeugeInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Heizungs- und Lüftungsanlage für Fahrzeuge, mit einem Strömungskanalsystem, das wenigstens einen Lufteinlaß und wenigstens einen einem Fahrgastraum zugeordneten Luftauslaß aufweist, und zwischen dem wenigstens einen Lufteinlaß und dem wenigstens einen Luftauslaß eine erste Heizeinrichtung zur Erwärmung der Luft angeordnet ist, die als Wärmequelle ein Kühlmedium eines Kühlsystems einer Verbrennungskraftmaschine des Fahrzeuges nutzt, und einer von wenigstens einem Heizelement gebildeten zweiten Heizeinrichtung, die zwischen der ersten Heizeinrichtung und dem wenigstens einen Luftauslaß angeordnet ist, und mit einer Strömungsmaschine zum Erzeugen einer Luftströmung in dem Strömungskanalsystem. DOLLAR A Es ist vorgesehen, daß das wenigstens eine Heizelement (20) unmittelbar in wenigstens einem Fahrzeugscheiben des Fahrzeuges zugeordneten Luftauslaß (12, 14, 16) angeordnet ist.
Description
Die Erfindung betrifft eine Heizungs- und Lüftungsanlage für Fahrzeuge mit den im
Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Merkmalen.
Heizungs- und Lüftungsanlagen der gattungsgemäßen Art sind bekannt. Diese dienen
dazu, einen Fahrgastinnenraum eines Fahrzeuges zu beheizen und zu belüften
beziehungsweise gegebenenfalls zu klimatisieren. Üblicherweise wird hierzu eine
Luftströmung durch ein Strömungskanalsystem zu dem Fahrgastinnenraum
zugeordneten Luftauslässen geführt. Innerhalb des Strömungskanalsystems ist eine
Heizeinrichtung angeordnet, die ihre Wärmeenergie aus einem Kühlsystem einer
Verbrennungskraftmaschine des Fahrzeuges bezieht. Mittels eines Wärmetauschers
wird dem sich erwärmenden Kühlmedium der Verbrennungskraftmaschine Wärme
entzogen und der, in den Fahrgastinnenraum geführten Luftströmung zugeführt. Je
nachdem, ob ein Heizbedarf besteht oder nicht, wird durch innerhalb des
Strömungskanalsystems angeordnete Umlenk- beziehungsweise
Steuerungseinrichtungen die Luftströmung über die Heizeinrichtung oder an dieser
vorbei (Bypass) geführt. Bei den bekannten Heizungs- und Lüftungsanlagen ist
nachteilig, daß bei Inbetriebnahme der Verbrennungskraftmaschine zunächst eine
Zeitspanne vergeht, bis das Kühlmedium der Verbrennungskraftmaschine eine
Temperatur aufweist, die eine Erwärmung einer Heizluft über die in dem
Strömungskanalsystem angeordnete Heizeinrichtung gestattet. Hierdurch ist zum einen
ein Komfortverlust für Fahrzeuginsassen gegeben, da eine Aufheizung des
Fahrgastinnenraumes erst nach einer bestimmten Zeitspanne nach Start der
Verbrennungskraftmaschine erfolgen kann. Ferner steht, insbesondere bei
Außentemperaturen in beziehungsweise unter Gefrierpunktnähe, nicht sofort eine
Heizluft zur Verfügung, mittels der eine rasche Enteisung beziehungsweise
Beschlagentfernung von Scheiben des Kraftfahrzeuges erfolgen kann.
Aus der DE 197 52 676 A1 ist eine Klimaanlagen-Steuervorrichtung für Fahrzeuge
bekannt, bei der zusätzlich innerhalb des Strömungskanalsystems wenigstens ein
PTC(positiver Temperaturkoeffizient)-Heizelement angeordnet ist. Dort ist beschrieben,
wenigstens ein PTC-Heizelement in einem Fußauslaß und wenigstens ein weiteres PTC-
Heizelement vor einem Luftverteiler des Strömungskanalsystems anzuordnen, wobei der
Luftverteiler eine Verteilung des Luftstromes zu mehreren, entfernt vom Verteiler
angeordneten Auslässen in einer Instrumententafel des Fahrzeuges beziehungsweise zu
den Fußauslässen übernimmt. Dieses zusätzliche PTC-Heizelement vor dem Verteiler
soll in einer Aufheizphase die Bereitstellung einer Wärmeenergie übernehmen, mittels
der eine rasche Erwärmung des Fahrgastinnenraumes beziehungsweise eine rasche
Entfrostung der Scheiben des Fahrzeuges erfolgen soll. Bei der bekannten
Klimaanlagen-Steuervorrichtung ist jedoch nachteilig, daß durch die zentrale Anordnung
des zusätzlichen PTC-Heizelementes dieses relativ weit entfernt von den, den
Fahrzeugscheiben zugeordneten Luftauslässen angeordnet ist. Hierdurch ergibt sich,
daß bis zum Eintritt einer Heizwirkung beziehungsweise Enteisungsfunktion der
Scheiben ebenfalls eine relativ lange Zeitspanne vergeht, da zunächst der Abschnitt des
Strömungskanalsystems, der zwischen dem zusätzlichen PTC-Heizelement und dem
Luftauslaß angeordnet ist, erwärmt werden muß. Insbesondere bei relativ tiefen
Außentemperaturen, beispielsweise weit unterhalb des Gefrierpunktes, bedarf es
zunächst eines erheblichen Energieeinsatzes, um an den den Fahrzeugscheiben
zugeordneten Luftauslässen eine Heizwirkung zu erzielen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Heizungs- und Lüftungsanlage der
gattungsgemäßen Art zu schaffen, bei der in einfacher Weise eine unmittelbare
Heizwirkung an den den Fahrzeugscheiben zugeordneten Luftauslässen möglich ist.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Heizungs- und Lüftungsanlage mit den
im Anspruch 1 genannten Merkmalen gelöst. Dadurch, daß das wenigstens eine
Heizelement unmittelbar in wenigstens einem der, den Fahrzeugscheiben zugeordneten
Luftauslässe angeordnet ist, wird bei Zuschaltung des Heizelementes sofort die von
diesem erzeugte Wärmeenergie den Scheiben zugeführt. Somit kann unmittelbar eine
Heiz- beziehungsweise Abtauwirkung an den Scheiben eingeleitet werden.
Entsprechend einer eingestellten Strömungsgeschwindigkeit der Heizluft innerhalb des
Strömungskanalsystems durch die diesem zugeordnete Strömungsmaschine kann sofort
durch das Heizelement erwärmte Luft auf die Scheiben geleitet werden. Entsprechend
einer Heizleistung des Heizelementes kann somit sehr rasch eine Defrostung
beziehungsweise Beschlagbefreiung der Scheiben erzielt werden. Das Aufheizen des
Strömungskanalsystems selber wird nunmehr durch die Heizeinrichtung, die als
Wärmeenergie das Kühlmedium eines Kühlsystems der Verbrennungskraftmaschine
nutzt, übernommen. Während dieser Aufheizung des Strömungskanalsystems wird
bereits durch das Heizelement erwärmte Heizluft auf die Scheiben geleitet.
In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß das Heizelement ein
PTC-Heizelement ist und wahlweise zuschaltbar ist, insbesondere durch eine
Temperatursteuerschaltung und/oder ein von einem Fahrzeugführer betätigbares
Schaltelement. Somit kann vorteilhaft erreicht werden, daß eine Zuschaltung des PTC-
Heizelementes tatsächlich nur in einem benötigten Umfange, beispielsweise wenn
tatsächlich eine Vereisung beziehungsweise eine Beschlagung der Scheiben gegeben
ist, erfolgt. Dies läßt sich entweder über einen Temperaturfühler außen
beziehungsweise innentemperaturabhängig und/oder durch ein subjektives Empfinden
eines Fahrzeugführers bestimmen.
In weiterer bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß das
Heizelement automatisch abschaltet, wenn eine von der Heizeinrichtung zur Verfügung
gestellt Heizluft ein genügend großes Temperaturniveau erreicht hat. Dies ist innerhalb
einer bestimmten Zeitspanne nach Starten der Verbrennungskraftmaschine der Fall.
Somit wird erreicht, daß das Heizelement tatsächlich nur in der unmittelbar dem Start
der Verbrennungskraftmaschine folgenden Phase zugeschaltet ist. Ein Energieeinsatz
zum Betrieb des Heizelementes wird somit auf ein notwendiges Minimum beschränkt.
Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den übrigen, in
den Unteransprüchen genannten Merkmalen.
Die Erfindung wird nachfolgend in einem Ausführungsbeispiel anhand der zugehörigen
Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Perspektivansicht einer Instrumententafel eines
Fahrzeuges und
Fig. 2 eine schematische Ansicht einer Heizungs- und Lüftungsanlage eines
Fahrzeuges.
Fig. 1 zeigt eine Instrumententafel 10 eines nicht dargestellten Fahrzeuges. Neben hier
nicht zu erläuternden Bedien- und Anzeigeelementen für einen Fahrzeugführer eines
Fahrzeuges ist in der Instrumententafel 10 ein erster Luftauslaß 12 angeordnet, der in
Richtung einer nicht dargestellten Frontscheibe des Fahrzeuges gerichtet ist. Ferner
sind zweite Luftauslässe 14 angeordnet, die in Richtung eines Fahrgastinnenraumes
weisen. In der Mündung der Luftauslässe 14 sind Luftleitelemente angeordnet, mittels
denen ein Luftstrom in den Fahrgastinnenraum beziehungsweise zu den Seitenscheiben
der vorderen Türen des Fahrzeuges lenkbar ist. Ferner sind in der Instrumententafel 10
dritte Luftauslässe 16 vorgesehen, die in Richtung der Seitenscheiben weisen. Darüber
hinaus ist ein weiterer Luftauslaß 18 vorgesehen, der in etwa in der Mitte der
Instrumententafel 10 angeordnet ist und in Richtung des Fahrgastinnenraumes weist.
Alle Luftauslässe 12, 14, 16 und 18 sind über ein verzweigtes Kanalsystem mit einer
Heizungs- und Lüftungsanlage verbunden, über die eine Luftströmung in den
Fahrgastinnenraum bringbar ist. Je nach Bedarf kann die Luftströmung geheizt
beziehungsweise gekühlt (klimatisiert) werden. Aufbau und Wirkungsweise einer
derartigen Heizungs- und Lüftungsanlage sind allgemein bekannt, so daß im Rahmen
der vorliegenden Beschreibung hierauf nicht näher eingegangen werden soll.
Insbesondere kann mittels Stellelementen die Luftaustrittsrichtung und/oder
Luftaustrittsmenge und/oder Luftaustrittstemperatur variiert werden.
Gemäß der Erfindung ist in den Luftauslässen 12 und/oder 14 und/oder 16 jeweils ein
PTC-Heizelement 20 (Fig. 2) angeordnet. Hierbei kann entweder in jedem der
Luftauslässe 12, 14, 16 oder in einzelnen der Luftauslässe 12, 14, 16 ein derartiges
PTC-Heizelement 20 angeordnet sein.
In Fig. 2 ist anhand einer schematischen Darstellung eine insgesamt mit 22
bezeichnete Heizungs- und Lüftungsanlage dargestellt. Die Instrumententafel 10 ist in
einer Schnittdarstellung im Bereich eines Luftauslasses 14 gezeigt. Innerhalb des
Luftauslasses 14 ist das PTC-Heizelement 20 angeordnet. Dieses ist durch geeignete,
hier nicht näher dargestellte Befestigungselemente unmittelbar benachbart zu einer, in
einer Mündung 24 des Luftauslasses 14 angeordneten Luftleiteinrichtung 26
angeordnet. Das PTC-Heizelement 20 ist derart befestigt beziehungsweise ausgebildet,
daß sich ein möglichst geringer Strömungswiderstand ergibt.
Die Heizungs- und Lüftungsanlage 22 umfaßt ferner einen Lufteinlaß 28, der
beispielsweise mittels einer hier angedeuteten Schalteinrichtung 30 umschaltbar ist, so
daß der Lufteinlaß 28 mit Frischluft (von außerhalb des Fahrzeuges) und/oder Umluft
(aus einem Fahrzeuginnenraum) beaufschlagbar ist. Der Lufteinlaß 28 führt zu einem
Strömungskanalsystem 32, an dessem stromabwärtigen Ende die Luftauslässe 12, 14,
16, 18 angeordnet sind. Innerhalb des Strömungskanalsystems 32 ist eine
Strömungsmaschine 34 angeordnet, mittels der eine Strömungsgeschwindigkeit der
über den wenigstens einen Lufteinlaß 28 angesaugten Luft einstellbar ist. Ferner ist
innerhalb des Strömungskanalsystems 32 eine Heizeinrichtung 36 angeordnet. Die
Heizeinrichtung 36 ist mit einem Kühlsystem 38 einer Brennkraftmaschine des
Fahrzeuges gekoppelt, wobei ein Kühlmedium des Kühlsystems 38 als Wärmequelle
zum Erhitzen einer Heizluft dient. Im einzelnen nicht dargestellt ist, daß bei Nichtbedarf
der Heizeinrichtung 36 die Luftströmung um die Heizeinrichtung 36 über einen Bypass
vorbeileitbar ist.
Das wenigstens eine PTC-Heizelement 20 ist über eine Steuereinrichtung 40 mit einer
Spannungsquelle 42, in der Regel eine Kraftfahrzeugbatterie, zur Bereitstellung einer
Bordspannung des Fahrzeuges verbunden. Steuereingänge der Steuereinrichtung sind
mit einem Außentemperaturfühler 43, einem Innentemperaturfühler 44 sowie einem
Schaltmittel 46 verbunden.
Die in den Fig. 1 und 2 dargestellte Heizungs- und Lüftungsanlage 22 zeigt folgende
Funktion:
Beim Start einer Verbrennungskraftmaschine des Fahrzeuges und gleichzeitiger Heizungsanforderung eines Fahrzeugführers beziehungsweise einer Steuerelektronik beginnt die Heizeinrichtung 36 einen durch das Strömungskanalsystem 32 geführten Luftstrom zu erwärmen. Entsprechend einer Betriebsweise der Strömungsmaschine 34 wird hierbei ein mehr oder weniger großer Luftstrom durch das Strömungskanalsystem 32 geführt. Da die Verbrennungskraftmaschine noch keine Betriebstemperatur aufweist, kann über das Kühlmedium des Kühlsystems 38 noch keine genügend große Wärmeenergie bereitgestellt werden, um die gewünschte Solltemperatur der Heizluft zu erreichen. Um jedoch unmittelbar nach Start der Verbrennungskraftmaschine über die Luftauslässe 12 und/oder 14 und/oder 16 im Bedarfsfalle sofort eine Heizluft, beispielsweise zum Defrosten von Scheiben des Fahrzeuges, bereitzustellen, wird über die Steuereinrichtung 40 das PTC-Heizelement 20 eingeschaltet, so daß dieses entsprechend seiner Heizleistung eine Wärmeenergie abgibt. Die Zuschaltung des PTC- Heizelementes 20 kann hierbei abhängig von einer über den Außentemperaturfühler 43 sensierten Außentemperatur und/oder einer von dem Innentemperaturfühler 44 sensierten Innentemperatur und/oder einer von dem Fahrzeugführer betätigten Schaltstellung des Schaltmittels 46 erfolgen.
Beim Start einer Verbrennungskraftmaschine des Fahrzeuges und gleichzeitiger Heizungsanforderung eines Fahrzeugführers beziehungsweise einer Steuerelektronik beginnt die Heizeinrichtung 36 einen durch das Strömungskanalsystem 32 geführten Luftstrom zu erwärmen. Entsprechend einer Betriebsweise der Strömungsmaschine 34 wird hierbei ein mehr oder weniger großer Luftstrom durch das Strömungskanalsystem 32 geführt. Da die Verbrennungskraftmaschine noch keine Betriebstemperatur aufweist, kann über das Kühlmedium des Kühlsystems 38 noch keine genügend große Wärmeenergie bereitgestellt werden, um die gewünschte Solltemperatur der Heizluft zu erreichen. Um jedoch unmittelbar nach Start der Verbrennungskraftmaschine über die Luftauslässe 12 und/oder 14 und/oder 16 im Bedarfsfalle sofort eine Heizluft, beispielsweise zum Defrosten von Scheiben des Fahrzeuges, bereitzustellen, wird über die Steuereinrichtung 40 das PTC-Heizelement 20 eingeschaltet, so daß dieses entsprechend seiner Heizleistung eine Wärmeenergie abgibt. Die Zuschaltung des PTC- Heizelementes 20 kann hierbei abhängig von einer über den Außentemperaturfühler 43 sensierten Außentemperatur und/oder einer von dem Innentemperaturfühler 44 sensierten Innentemperatur und/oder einer von dem Fahrzeugführer betätigten Schaltstellung des Schaltmittels 46 erfolgen.
Mit fortschreitender Betriebsdauer der Brennkraftmaschine kann über das Kühlmedium
des Kühlsystems 38 eine genügend große Wärmeenergie abgenommen werden, um die
Heizluft auf die benötigte Temperatur aufzuheizen. Mit Ansteigen der Temperatur der
Heizluft stromaufwärts des PTC-Heizelementes 20 auf eine erforderliche Solltemperatur
erfolgt ein selbsttätiges Abschalten des PTC-Heizelementes 20, so daß die weitere
Aufheizung des Fahrgastinnenraumes beziehungsweise die Defrostung
beziehungsweise Beschlagbefreiung der Scheiben nunmehr durch die von der
Heizeinrichtung 36 erwärmte Heizluft übernommen wird. Das selbsttätige Abschalten
des PTC-Heizelementes 20 erfolgt hierbei durch eine an sich bekannte, den PTC-
Heizelementen 20 integrierte Sensorschaltung zur Erfassung einer Temperaturdifferenz
zwischen einem stromabwärtigen und stromaufwärtigen Meßpunkt des PTC-
Heizelementes 20. Solange eine positive Temperaturdifferenz zwischen dem
stromabwärtigen und dem stromaufwärtigen Meßpunkt ermittelt ist, bleibt das PTC-
Heizelement 20 zugeschaltet. Erst bei Unterschreiten einer Mindestdifferenz oder bei
Erreichen einer negativen Temperaturdifferenz, das heißt, die Temperatur am
stromabwärtigen Meßpunkt ist höher als die Temperatur am stromaufwärtigen
Meßpunkt, wird das PTC-Heizelement 20 abgeschaltet.
Alles in allem wird deutlich, daß durch die zusätzliche Anordnung des wenigstens einen
PTC-Heizelementes 20 unmittelbar im Luftauslaß 12 und/oder 14 und/oder 16 eine
zusätzliche Heizleistung, insbesondere in der Startphase der
Verbrennungskraftmaschine des Fahrzeuges, bereitgestellt werden kann. Unabhängig
von einer Erwärmung der Luftströmung durch die Heizeinrichtung 36 und einer
Erwärmung des Strömungskanalsystems 32 selber kann sofort eine Heizenergie zur
Verfügung gestellt werden.
Claims (6)
1. Heizungs- und Lüftungsanlage für Fahrzeuge, mit einem Strömungskanalsystem,
das wenigstens einen Lufteinlaß und wenigstens einen einem Fahrgastraum
zugeordneten Luftauslaß aufweist, und zwischen dem wenigstens einen Lufteinlaß
und dem wenigstens einen Luftauslaß eine erste Heizeinrichtung zur Erwärmung
der Luft angeordnet ist, die als Wärmequelle ein Kühlmedium eines Kühlsystems
einer Verbrennungskraftmaschine des Fahrzeuges nutzt, und einer von
wenigstens einem Heizelement gebildeten zweiten Heizeinrichtung, die zwischen
der ersten Heizeinrichtung und dem wenigstens einen Luftauslaß angeordnet ist,
und mit einer Strömungsmaschine zum Erzeugen einer Luftströmung in dem
Strömungskanalsystem, dadurch gekennzeichnet, daß das wenigstens eine
Heizelement (20) unmittelbar in wenigstens einem, Fahrzeugscheiben des
Fahrzeuges zugeordneten Luftauslaß (12, 14, 16) angeordnet ist.
2. Heizungs- und Lüftungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
das Heizelement (20) eine PTC-Element ist.
3. Heizungs- und Lüftungsanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß das wenigstens eine Heizelement (20) wahlweise
zuschaltbar ist.
4. Heizungs- und Lüftungsanlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß
das wenigstens eine Heizelement (20) durch eine Temperatursteuerschaltung (42,
44) zuschaltbar ist.
5. Heizungs- und Lüftungsanlage nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß das wenigstens eine Heizelement (20) durch ein von einem
Fahrzeugführer betätigbares Schaltmittel (46) zuschaltbar ist.
6. Heizungs- und Lüftungsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß das Heizelement (20) bei Erreichen einer
Solltemperatur der durch die erste Heizeinrichtung (36) erwärmten Heizluft
abschaltet.
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Publications (1)
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Family Applications (1)
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Country Status (1)
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- 1999-11-10 DE DE19954000A patent/DE19954000A1/de not_active Withdrawn
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