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Reiz- und Belüftungseinrichtung für Kraftfahrzeuge
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Die Erfindung betrifft eine Heiz- und Belüftungseinrichtung für den
Fahrgastraum von Kraftfahrzeugen mit einem Gebläse, dem Außenluft zugeführt wird,
einem über einen Wärmetauscher führend.en Warmluftkanal und einem parallel zu diesem
verlaufenden Kaltluftbypass, einer Mischkarmer, steuerbaren Klappen, im Bereich
des Armaturenbrettes angeordneten Belüftungsdüsen, Entfrosterdüsen für die Windschutzscheibe
und iuftaustrittsdüsen für den Fußbereich.
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Heiz- und Belüftungsanlagen in Kraftfahrzeugen haben die Aufgabe,
die Fensterflächen von Kondenswasser und Vereisung frei zu halten und den Fahrzeuginnenraum
mit Frischluft der gewünßchten Temperatur zu versorgen. Dabei ist neben der Temperaturhöhe
vor allem deren Schichtung für das Behaglichkeitsempfinden der Passagiere von Bedeutung.
Es hat sich herausgestellt, daß eine Schichtung, die einen gleichmäßigen Übergang
von einem warmen Fußraum auf einen kühleren bzw. temperierten Kopfraum bildet,
als
besonders angenehm empfunden wird. Um dies bei jeder Einstellung des Demperaturniveaus
zu gewährleisten, muß eine gleichmäßige Temperaturschichtung, unabhängig von der
Außentemperatur und der Fahrgeschwindigkeit, sichergestellt sein.
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Bekannte Anordnungen weisen ein Stellglied auf, das das Mischungsverhältnis
aus Kalt- und Warmluft regelt. Diese MischluSt wird mittels eines zweiten Stellgliedes
auf die Austrittsöffnung für den Fußraum und die Defrosterdüsen aufgeteilt. Die
entströmende LuSt weist dabei eine stets übereinstimmende Temperatur auf. Eine Temperaturdifferenz
zwischen Fuß- und Kopfbereich ist nicht gegeben.
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Bei einer weiteren bekannten Anordnung (DT-AS 14 55 848) sind im Bereich
des Armaturenbrettes zusätzliche, verstell- und verschließbare Luftleitdüsen angeordnet.
Diese Düsen weisen den Nachteil auf, daß sie nicht mit vorgewärmter tuft versorgt
werden und deshalb bei niedrigen Außentemperaturen nicht angestellt werden können,
da die Temperaturdifferenz zwischen ausströmender Luft und Innenraum zu groß ist.
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Um diesen Nachteil zu beseitigen, wurde in der DU-AS 19 09 004 vorgeschlagen,
die im Armaturenbrettbereich gelegenen Luftleitdüsen mit Warmluft zu versorgen.
Diese Anordnung weist neben
einem hohen baulichen Aufwand den Nachteil
auf, daß das Zuordnungsverhältnis der Warmluft auf die jeweiligen Öffnungen für
Fußraum, Kopfbereich und Luftleitdüsen bei veränderter Einstellung des Stellgliedes
nicht gleich bleibt.
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Schließlich wurde mit der DT-AS 12 84 717 eine Keiz- und Belüftungselnrichtung
bekannt, die Luftaustrittsöffnungen fur den Fußraum und die Defrosterdüsen aufweist.
Diese Einrichtung ist in ihrem Aufbau so gestaltet, daß das Verhältnis der Erwärmung
der beiden Luftanteile über dem gesamten Verstellweg des Stellgliedes in seiner
Tendenz gleichartig ist. Diese Tendenz ist so ausgelegt, daß beim Übergang von der
Kalt-Endlage auf die Warm-Endlage des Stellgliedes der Fußraum mit zunehmend mehr
Warmluft als die Defrosterdüsen versorgt wird. Diese Anordnung vermag eine echte
Temperaturschichtung im Fahrzeuginnenraum zu produzieren. Sie bezieht jedoch nicht
im Armaturenbrettbereich gelegene Luftleitdüsen mit ein. Dadurch ist eine direkte
Belüftung des Kopfbereiches mit temperierter Luft nicht möglich. Durch das Einstellen
der Luftleitdüsen wird die Temperaturschichtung zerstört, was dem Behaglichkeitsempfinden
der Fahrgäste entgegensteht und ein ständiges Nachregeln der Stellglieder erforderlich
macht.
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Dle Erfindung hat die Aufgabe, mit einfachen Mitteln eine Keiz-und
Belüftungseinrichtung für Kraftfahrzeuge zu schaffen, die,
unabhängig
von der Einstellung der im Armaturenbrettbereich gelegenenLuftleitdüsen und des-Stellgliedes,
eine optimale Temperaturschichtung erzeugt.
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Die-se Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß von der Mischkammer
drei Zuleitungen abgezweigt sind, wobei die Zuleitung für die Belüftungsdüsen im
wesentlichen in Richtung des Kaltluftbypasses angeordnet ist und-die Zuleitung für
den Fußraum und die Zuleitung für die Defrosterdüsen nach unten weisen.
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Durch diese grundsätzliche Anordnung wird erreicht, daß die in die
Mischkammer einströmende Heiß- und Kaltluft derart gemischt wird, daß der am Ende
der Mischkammer anschließenden Zuleitung für die Belüftungsdüsen die kühlere Luft,
der Zuleitung für die Defrosterdüsen wärmere Luft und der Zuleitung für den Fußraum
die wärmste Luft zugeführt wird.
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Die Luft für die Defrosterdüsen kühlt sich in der Zuleitung und an
der Windschutzscheibe ab. Deshalb muß sie an einer Stelle der Mischkammer entnommen
werden, an der ausreichend erwärmte Suft zur Verfügung steht, um ein Beschlagen
und Vereisen der Windschutzscheibe zu vermeiden Weiterhin darf die der Windschutzscheibe
zuströmende Luft nicht zu warm sein, damit der bewußt kühl gehaltene Kopfraumbereich
nicht zu stark erwärmt wird.
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Dieser Anforderung kann am besten gerecht werden, wenn die Zuleitung
für die Defrosterdüsen zwischen der Zuleitung für die Belüftnngsdüsen und der Zuleitung
für den Fußraum angeordnet ist.
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Eine gewünschte Schichtung kann durch Abänderung des Grundaufbaues
der Heiz- und Belüftungseinrichtung erzielt werden. Dies kann unter anderem geschehen
durch die Festlegung der Luftauslässe an der Mischkammer, durch Einbau von Luftleitflächen,
Ausbildung einer sogen. Jetkante, die eine Beschleunigung der Strömung zur Folge
hat, und durch die Ausbildung und Anordnung von Klappen. So kann die Heiz- und Belüftungseinrichtung
mindestens drei Klappen aufweisen, wobei wenigstens zwei Klappen miteinander gekoppelt
sind.
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Zur Steuerung des Mischungssystems kann eine Klappe die rischluft
des Gebläses auf den Kaltluftbypass und den Warmluftkanal aufteilen, wo sie durch
den Wärmetauscher maximal aufgeheizt wird. Diese Klappe kann gegebenenfalls zur
Steuerung des Mischungssystems ausreichen. Vorteilhaft ist jedoch die Verwendung
einer zweiten Klappe, die die Warmluft vor ihrem Eintritt in die Hischkammer nach
Richtung, Impuls und Menge beeinflußt.
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Beide Klappen werden zweckmäßig mit einem Gestänge zu einem Klappenpaar
zusammengefaßt fiir das ein einziges Steuerorgan ausreicht.
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Ein zweites Klappenpaar kann durch die Klappen des Verteilersystems
gebildet werden, deren eine Klappe die Luft aus der Mischkammer der Zuleitung für
die Belüftungsdüsen und der Vorkammer zuordnet und deren andere Klappe die Verteilung
auf die Defrosterzuleitung und die Fußreumzuleitung übernimmt.
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Weiter können die beiden Klappenpaare mittels einer programmierten
Betätigung zusammengefaßt sein. Hier werden Temperatur, Luftstrom und Verteilung
mit nur einem Schieber optimal eingestellt.
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Eine solche Vorrichtung ist beispielsweise in der deutschen Patentan;neldung
P 25 10 944.8 beschrieben.
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Um die Betätigung, insbesondere eine programmierte Betätigung, einfach
zu gestalten, ist es nicht sinnvoll, jede Klappe für sich zu steuern, sondern, wie
oben bereits erwähnt, jeweils zwei Klappen miteinander zu koppeln.
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Nicht gekoppelte Klappen bedeuten unendlich viele- Einstellmöglichkeiten,
eine komplizierte unüberschaubare Betätigung und Fehlbedienungen. Einander zugeordnete
Klappen machen logische Verknüpfungen möglich. So kann z. B. in der Regelstellung
"Defrosten" den Belüftungsdüsen keine Luft entströmen.
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In weiterer Ausges>altung der Erfindung kann beim Übergang von
der Defrosterstellung auf eine Heizstellung der Klappe für die Belüftungsdüsenzuleitung
eine Fläche zugeordnet sein, die die Zuleitung für die Belüftungsdüson anfangs noch
verschlossen hält, den Fußraum jedoch zunehmend mit vorgewärmter Luft versorgt.
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Analog dazu kann beim Übergang von einer Heiz- auf eine Belüftungsstellung
der Klappe, die die Luft von der Vorkammer auf den Fußraum und die Defrosterdüsen
aufteilt, eine zweite Fläche zugeordnet scin, die die Defrosterdüsenzuleitung vorzeitig
verschließt, so daß in dieser Stellung die Luft nur der Zuleitung für die Belüftungsdüsen
und der Zuleitung für den Fußraum zuströmt.
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Schließlich kann das Gehäuse der lIeiz- und Belüftungseinrichtung
aus temperaturbeständigem Kunststoff bestehen und einen zu einenlängsteilbaren Aufbau
aufweisen. Dadurch können bei der Montage das Gebläse, der Wärmetauscher und die
Wellenenden der Klappen in entsprechende aufnahmen der einen Gehäusehälfte eingeführt
und durch das Aufsetzen der zweiten Gehäusehälfte axial fixiert werden.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt
und wird im folgenden naher beschrieben.
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Es zeigen Fig. 1 einen Schnitt durch eine Heiz- und Belüftungseinrichtung
mit einer Klappen stellung zum Defrosten, Fig. 2 den Schnitt aus Fig. 1 mit einer
Klappenstellung zum Reizen des Fahrzeuginnenraumes, Fig. 3 den Schnitt aus Fig.
1 mit einer Klappenstellung zum Belüften des Fahrzeuginnenraumes, Fig. 4 ein Schaubild
das abhängig vom Weg des Stellgliedes die Temperatur in den Zuleitungen für die
T3elüftungsdüsen, die Defrosterdüsen und für den Fußraum angibt.
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In dem Ausführungsbeispiel werden die Klappen 1, 2, 3 und 4 durch
eine programmierte Betätigung mit Vakuumdosen gesteuert. Jeder Einstellung des tellgliedes
entspricht deshalb ein genaues Zuordnungsverhältnis aller Klappen. Das Programm
(automatische Regelung von Temperatur, Luftstrom und Verteilung) kann durch zusätzliche
Tasten beeinflußt werden. So ist eine Taste zum Defrosten der Scheiben vorgesehen.
Ist diese Taste gedrückt, dann
sind außer der Zuleitung für die
Defrosterdüsen alle anderen Luftaustritte geschlossen.
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Da die Heiz- und Belüftungseinrichtung luftgesteuert ist (kein wasserseitiges
Regelventil) wird der Wärmetauscher 5 stets maximal aufgeheizt. Die eingestellte
Luftaustrittstemperatur nimmt bei continuierlich angenommenem Luftstrom mit wachsender
Motordrehzahl. nur geringfügig zu, so daß die gewählte Einstellung nicht mehr geändert
zu werden braucht.
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Um zu verhindern, daß z. X. im Stau Abgase von dem vorausfahrenden
Fahrzeug angesaugt werden, kann das Gebläse 6 durch eine zweite Taste ausgeschaltet
und die Luftzufuhr abgesperrt werden.
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In allen Figuren ist das Gehäuse mit 7, der Kaltluftbypass mit 8 und
der Warmluftkanal mit dem darin angeordneten Wärmetauscher 5 mit 9 bezeichnet. Die
Klappe 1 teilt; die von Gebläse 6 geförderte Luft auf den Kaltluftbypass 8 und den
Warmluftkanal 9 auf. Die Klappe 2 führt die durch den Wärmetauscher 5 maximal erwärmte
Luft der Mischkammer 10 zu. Von dort strömt sie, je nach Stellung der beiden Verteilerklappen
3 und 4, der Zuleitung für die Belüftungsdüsen 11 und über die Vorkammer 12, der
Zuleitung für den Fußraum 13 und der Zuleitung für die Defrosterdüsen 1'- zu.
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Das -Gehäuse 7 ist im einzelnen so aufgebaut, daß es im wesentlichen
aus zwei Hälften besteht die das Uadialgebläse 6, den Wärmetauscher 5 und die Klappen
1, 2, 3 und i'- aufnimmt. In der Einbaulage ist der Kaltluftbypass 8 über dem Warmluftkanal
9 angeordnet,rfodurch in der Mischkammer 10 eine gute Vermischung durch die nach
oben strömende Warmluft erreicht wird.
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Im Betriebsfall nach Fig. 1 (De£rosten) ist die Klappe 1 in ihre eine
Endlage geschwenkt, in der sie die gesamte vom Geblase 6 geförderte Luft dem Warmluftkanal
9 zuleitet. Der im l.larmluftkanal 9 befindliche Wärmetauscher 5 heizt die Luft
maximal auf.
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Uber die Klappe 12, die in der gezeichneten Stellung den maximalen
Öffnungsquerschnitt freigibt, gelangt die Warmluft über die Mischkammer 10 und die
Vorkammer 12 in die Zuleitung für die Defrosterdüsen 14. Um das Umlenken der Luft
zu erleichtern, ist die Klappe 2 leicht abgewinkelt. Wie bereits oben beschrieben,
wird die Defrosterstellung durch Drücken einer separaten Taste, die die programmierte
Betätigung übe.rbrückt, erreicht.
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Die Betriebsweise nach Fig. 2 zeigt eine von vielen möglichen Heizstellungen.
Dabei wird die vom Gebläse 6 geförderte Frischluft durch die Luftrichtungsklappe
1 auf den Warmluftkanal 9 und den Kaltluftbypass 8 aufgeteilt.
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fler Kaltluftbypass 8 ist in Strömungsrichtung konisch (Jetkante)
ausgeformt, so daß für die Klappe 1 eine feinere Abstimmung der Temperatur möglich
ist und die Luft so gebündelt wird, daß sie an dem zerklüfteten Klappengebilde keine
Geräusche erzeugt und der Luftwiderstand im Fall Belüften verringert wird.
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Die Klappe 1 is-t in Richtung Fußraum abgebogen, damit sich die Weißl.uft
an der Wand 15 des Warmluftkanales 9 besser anlegen kann. Durch diese Ausbildung
und durch die abgewinkelte Klappe 2 wird erreicht, daß der Zuleitung für die Belüftungsdüsen
11, die in Richtung des Kaltluftbypasses 8 liegt, relativ kältere Luft als den Zuleitungen
für den Fußraum 13 bzw. den Defrosterdüsen 14 zugeleitet wird. Die Fig. 2 zeigt
die Verteilerklappen 3 und 4 in einer Stellung, die die Vorkammer 12 der Zuleitung
als für den Fußraum 13 mehr erwärmte Luft/der Zuleitung für die De-Lrosterdüsen
1ll- zuordnet.
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Um zu verhindern, daß beim Übergang von der Defrosterstellung auf
eine Heizstellung die Belüftungsdüsen sofort mit warmer Luft beaufschlagt werden,
weist das Gehäuse 7 eine Fläche 16 auf, die die Zuleitung für die Belüftungsdüsen
11 anfänglich verschlossen hält.
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In gleicher Weise besitzt das Gehäuse 7 eine Fläche 17, die beim Ubergang
von einer Heizstellung auf eine Belüftungsstellung die Zuleitung für die Defrosterdüsen
14 vorzeitig verschließt.
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In dem Betriebsfall nach Fig. 3 ist die Klappenstellung für reines
Belüften dargestellt. Dabei befindet sich die Klappe 1 in derjenigen Endlage, in
der sie die gesamte vom Gebläse 6 geförderte liuft über den Kaltluftbypass 8 der
Zuleitung tür die.Belüftungsdüsen 11 zuführt.
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Schließlich zeigt die Fig. LÜ die Temperaturen der Luftströme in den
Zuleitungen für den Fußraum, die Belüftungs- und die Defrosterdüsen in Abhängigkeit
vom Weg des Stellgliedes. Der Weg des Stellgliedes wird von 0 % (keine Beheizung)
bis 100 % (maximale Beheizung) angegeben. Die jeweilige Lufterwärmung ist in Prozentwerten
auf der Ordinate abgetragen. Betrachtet man das Schaubild bei einem Weg des Stellgliedes
von 50 %, so kann man erkennen, daß den Belüftungsdüsen eine zu etwa 30 % erwärmte
Luft (Kurve 18), den Defrosterdüsen eine zu etwa lF5 % erwärmte Luft (Kurve 19)
und dem Fußraum eine Luft zugeführt wird die etwa auf 70 96 der maximal möglichen
Lufterwärmung aufgeheizt ist (Kurve 20). Wie weiter aus dem Diagramm entnommen werden
kann, ist diese Temperaturverhältnis über
einen großen Bereich
konstant. Selbst bei 100 % Beheizung kann eine Temperaturdifferenz zwischen Belüftungsdüsen
und Fußraum bzw. Defrosterdüsen beobachtet werden.
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L e e r s e i t e