DE2903643A1

DE2903643A1 - Belueftungssystem fuer innenraum von kraftfahrzeugen

Info

Publication number: DE2903643A1
Application number: DE19792903643
Authority: DE
Inventors: Horst Buhr
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1979-01-31
Filing date: 1979-01-31
Publication date: 1980-08-14

Description

Beläftungssystem für Innenraum von Kraftfahrzeugen
Luftverschmutzung durch Autoabgase und durch Industrieabgase sind in verstärktem Maße für Gesundheitsschäden der Bevölkerung verantwortlich. In beängstigender Weise ist ein Anstieg der Krebserkrankungen festzustellen, wobei die Wissenschaftler als wesentlichsten hinflubfaktor die Luftverschmutzung nennen.
Die Luftverschmutzung ist besonders hoch in der Nähe von Industriebetrieben und auf den Streben der Innenstadt infolge der Autoabgase. Im letzten Falle ergibt sich eine besonders hohe Konzentration der Schadstoffe in der Luft immer dann, wenn sich Fahrzeugstaus ergeben, oder. die Fahrzeuge vor Ampeln dicht auffahren und in kurzem Abstand voneinander mit Asufendem Motor verweilen. Besonders stark ist der Sinflup der Tuftverschmutzung auf den Innenraum der in einer Fahrzeugschlange verweilenden Fahrzeuge, wenn die mit Schadstoffen angereicherte Außenluft entgegen der Fahrtrichtung der Fahrzeugt strömt. Liegt die Windrichtung dagegen quer zur Fahrtrichtung bzw. auer zur Schlange der in einem Fahrzeugstau haltenden Fahrzeuge, so kann die Luftverschmutzung im Fahrzeuginnenraum nanezu null bleiben, da die schädlschen Abgase vom Wind, bevor sie das Belüftungssystem der Pahrzeuge erreichen, abgetrieben werden.
Aufgabe der Erfindung ist es, uie negativen Auswirkungen der Schadstoffe auf den Menschen zu reduzieren und eine 'Einrichtung zu schaffen, die für eine schadstoffarme, wohltemperierte Luft in Aufenthaltsräumen, insbesondere Kraftfahrzeuginnenräumen sicherstellt. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine besondere Steuereinrichtung für Belüftungssysteme von Aufenthaltsräumen von Lebewesen, wie. z.B. die Innenräume von Kraftfahrzeugen bzw. Wohnräumen allgemein, gelöst. Dieser Steuereinrichtung liegt erfindungsgemäß folgende Erkenntnis zugrunde: Es ist heute mit vertretbarem Aufwand nicht möglich, die Schadstoffe aus der Luft herauszufiltern, bevor sie dem Aufenthaltsraum von Personen zugeführt werden. Andererseits wird festgestellt - wie auch in der Aufgabenstellung beschrieben -, dap die Xonzentration der Schadstoffe an einem bestimmten Ort und über der Zeit sehr stark - von null bis zu sehr hohen zarten - variieren kann. Diesen Umstand macht sich die Erfindung zunutze, indem sie eine Einrichtung schafft, die immer dann, wenn am Eingang des Lüftungssystem verschmutzte Luft eintritt, verhindert, da diese Luft in den zu belüftenden Raum gelangt, und immer dann, wenn saubere i;uft oder Luft mit einem geringen Verschmutzungsgrad bzw.
Luft mit einem Verschmutzungsgrad, der unter einem bestimmten ert liegt, am Eingang des Lüftungssystems eintritt, diese Luft dem Innenraum direkt oder über einen vdärmetauscher zuführt. Eine derartige Steuerung der Innenraumbelüftung ist in den meisten Bällen ohne nennenswerte negative Auswirkungen auf den Zustand der Innenluft möglich, da die Zeitspanne, in der verschmutzte Luft in das Belüftungssystem eintritt, gering ist, und besonders gering ist bei.sich in der Autenluft bevegenden Lüftungasystemen, wie sie bei Kraftfahrzeugen vorliegen. Die Erfindung stellt damit eine einfache, äuperst wirkungsvolle Einrichtung zur Reinhaltung der Luft in Räumen, besonders bei Kraftfahrzeugen dar.
bin Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt die Abb.l.
Damit durch die vorgeschlagene Steuerung die mit dem Lüftungssystem gekoppelte Raumheizung bzw. Kraftfahrzeuginnenraumheizung nicht beeinträchtigt wird, ist es sinnvoll, in Erganzung zu der Einrichtung von Abb.l ein By:-passystem - wie in Abb.2 dargestellt - zu schaffen, durch elches in den Zeiträumen, in denen die Frischluftzufuhr abgeschaltet ist, durch Zirkulation der Innenraumluft über den wärmetauscher die Heizung der Raumluft erreicht wird.
Damit im Innenraum eine weitgehend konstante Lufttemperatur erreicht wird, ist zur Steuerung der Temperatur eine Temperaturregelung, vorgesehen. Mit Hilfe einer elektronischen Schaltung und einem Stellglied wird ein Wegeventil bzw.
eine Drosselklappe derart gesteuert, daß abhängig von der Innenraumlufttemperatur die Luftmenge,. die über den Wärmetauschen und die Menge, die über den direkten Weg am Wärmetauscher vorbei in den Innenraum gelangt, automatisch gesteuert wird. Diese Temperaturregelung ist in dem Ausführungsbeispiel der Abb. 2 mit dargestellt.
In Fig. 1 ist mit 1 die Ansaugöffnung bezeichnet. Mit Pos. 6, 10 und 17 ist ein Verbindungkanal bezeichnet, der die Ansaugöffnung 1 mit der Fahrgastraum 21 verbindet. An dem vorstehenden Kanal ist ein Abzweig 18 vorgesehen, der über die Drosselklappe 19 mit Hilfe des Betätigungszylinders 16 derart steuerbar ist, daß er den Kanal 10 mit der Atmosphäre verbindet.
Am Eintritt des Kanals 6 ist ein auf Luftverschmutzung snsprechender Sensor 4 vorgesehen, der über eine Leitung 3 mit einer elektronischen Auswerteschaltung 11 verbunden is Die elektronische Auswertschaltung steuert über eine nicht dargestelle Verstärkerstufe über eine elektrische Leitung 12 ein Magnetventil 13 an. Über das Magnetventil 13 ist ein mit einem Druckmedium oder Vakuum gefüllter Behälter 14 über eine Leitung 22 und über eine Leitung 15 mit einem Stellzylinder 16 verbindbar.
Zu dem Kanal 6 und 10 ist ein By-passkanal 7 und 9 vorgesehen, der über' einen Wärmetauscher 8 geleitet. wird Am Eingang dieses Bypasskanals 7 ist eine Drosselklappe bzw. .ein Wegeventil 5 vorgesehen, wodurch die Ansaugöffnung 1 je nach Ventilstellung über den Kanal 6, 10 oder über den 3ypasskanal 7, 9 mit dem Kanalausgang 17 oder 18 verbindbar ist.
Das Ausführungsbeispiel der Fig. 2 unterscheidet sich von der Fig. 1 durch folgende konstruktive Merkmale: Der zur Atmosphäre führende Abzweig 18' ist in Strömungsrichtung gesehen vor dem Bypassabzweig 7' angeordnet.
Zwischen Abzweig 18' und der Abzweigung des Bypasskanals 7' mündet ein Ringkanal, der den Fahrgastraum 21' mit Hauptkanal 6' und 10' verbindert. Die Drosselklappe 130 ist zusammen mit der Drosselklappe 19' durch den Zylinder 16' betätigbar.
Über die Drosselklappe 5' ist eine vollautomatische Temperaturregelung vorgeseghen. Dieses hat besondere Vorteile nei dem in Fig. 2 dargestellten System, da die evtl. durch Betä-{; tigen der Drosselklappe 19' und 130 sich ergebende Temperaturschwankungen ausgeglichen werden können.
In Fig.3-ist eine modifizierte Anlage dargestellt, bei der parallel zur Frischlufteintrittsöffnung 1'' eine zusätzliche Eintritsöffnung 132 mit sich anschließendem Luftkanal 133 und Ventilator 134 vorgesehen ist. In dem Luftkanal 133 ist der zur Messung der Luftverschmutzung vorgesehene Sensor 4' - vorgesehen. Der Luftkanal mündet in der - Atmosphäre. Diese in Fig. 3 dargestellte Bypasslösung für die Luftüberprüfung durch den Sensor ist' besonders vorteilhaft zusammen mit einer : Anlage e.inzusetzen, bei.der die Unterbrechung der Luftzufuhr zum Innenraum nur durch Abschlaten des Ventilators 31, 31' in Fig. 1 und Fig. 2 erfolgt, was kostengünstiger ist und bei der auf den Abzweig 18, 18' verzichtet wird. Der Bypass 133 ermöglicht eine kontinuierliche Prüfung der Luft auf Verunreinigungen durch den Sensor 4'', da im Bypass 133 dauernd Luft stömt.
Die Funktion der Anlage ist folgende: In Fig. 1 ist links im Bild der Ansaugtrichter 1 vorgesehen.
Von hier gelangt die Luft in den Hauptkanal 6, 10. Am Eingang dieses Kanals passiert die Luft einen der mehrere Sensoren, wodurch die Luft auf Verunreinigungen geprüft wird.
Ist die Luft frei von- schadlichen Stoffen, so wird die Drosselklappe 19 in der gezeichneten Stellung gehalt'en und dadurch die-Luft über Kanal 17 und den Fahrgastraum 21 geleitet.
Der Ventilator 31 sorgt für eine ausreichend starke Luft strömung unabhängig von der Fahrzeuggeschwindigkeit. Die Drosselklappe 5 wird je nach erforderlicher Heizwirkung durch eine Automatik so eingestellt, daß ein mehr oder weniger großer Luftstrom abgezweigt und über einen Wärmetauscher 8 geleitet wird.
Sobald verschmutzte Luft den Sensor 4 passiert, gibt dieser ein Signal an die Elektronik 11 ab und steuert ohne Verzögerung das Magnetventil 13 an, durch Druckmedium oder Vakuum vom Behäler 14 über Leitung 22 durch das Magnetventil 13 und über Zeitung 15 in den Zweistellungszylinder 16 gelangt. Dadurch wird die Drosselklappe 19 betätigt und der Kanal 10 über den Abzweig 18 mit der Atmosphäre verbunden. In der W1ektronik ist eine Abfallverzögerung vorgesehen, so dap bei Abfall des Sensorsignals infolge Eintritt von sauberer Luft das Magnetventil noch so lange erregt bleibt, bis alle im Kanal 6 und 10 vorhandene verschmutzte Luft über den Abzweig 18 abgeströmt ist. Danach wird das Magnetventil 13 wieder umgesteuert, der Zweistellungszylinder 16 wieder in die gezeichnete Stellung bewegt und dadurch der Abzweig 18 d-urch die Drosselklappe 19 verschlossen.
Dadurch, daU aie verschmutzte, eintretende Luft abgezweigt und nieder in die Atmosphäre geleitet Kird, kann der Fahrgastraum vor verschmutzter Luft geschützt und aadurch die Fahrgäste vor gesundheitlicher Schädigung bewahrt werden. Da man die Luft nach dem Umschalten weiter strömen läßt, kann der Sensor auch im Zustand ''Lüftung abgeschaltet" laufend den Luftzustand prüfen, und bei erneutem Vorhandensein von sauberer Luft die Zufuhr zum Fahrgastraum wieder einschalten.
Es können mehrere auch unterschiedliche Sensoren verwendet werden, die über eine oder - Schaltung'; oder eine "Und - Schaltung" in der EJektronik verbunaen sind. Dadurch ist es möglich, die unterschiedlichsten Verschmuzungsmedien zu berücksichtigen.
Die heute bekannten Rauchsensoren und # - Sonden können in erster Linie gegen Abgase und Rauch verwendet werden. Ein entscheidender Effekt der vorgeschlagenen Anlage kann jedoch offensichtlich schon allein durch den Einsatz der bekannten und sehr billigen Rauchsensoren erreicht werden, da hierdurch sowohl die Abgase als auch Rauch erfat nerden.
Die Wirkung der Anlage läßt sich durch noch verbessern, dap z.B. auch bekannte optische Sensoren verwendet werden, und dadurch auch durch Staub verschmutzte Luft erkannt wird.
Die in Fig. 1 dargestellte Heizungsregelung arbeitet folgendermapen: Der Sensor 28 mißt laufend die Innenraumtemperatur. Der Elektronik wird durch eine sich dargestellte Vorwähleinheit ein bestimmter Sollwert vorgegeben. Weicht die Innenraumtemperatur aus um einen bestimmten Betrag von einem Sollwert ab, so wird in der Elektronik ein Schwellwertschalter ansprechen und es wird über eine Verstärkerstufe der Elektronik über die Leitung 25 das Magnetventil 23 angesteuert, wodurch ein Druckmedium oder Vakuum zum Stellzylinder gelangt, was eine Verstellung der Drosselklappe 5 bewirkt. wird die soll temperatur um einen bestimmten Wert unterschritten, so erfolgt durch die Elektronik ein umgekehrter Regeleingriff.
Die Anlage der fig. 2 wirkt ähnlich der in Fig. 1 dargestellten. Sie enthält jedoch zusätzlich einen Ringkanal 131 und zusätzlich eine Drosselklappe 130, die den Ringkanal 131 mit dem Hauptkanal 6' verbinden und absperren kann. Immer dann, wenn die Drosselklappe 19' derart gesteuert wird, daß die bei 1' eintretende luft durch Stutzen 18' direkt zur Atmosphäre entweicht, dann wird die Drosselklappe 130 so gesteuert, daß der kanal 131 mit acm Hauptkanal 6', 10' verbunden it. a)aaurab ist es dann möglich, auch in der Phase, in der keine Frischluft dem Innenraum zugeführt wird, die Innenraumluft über Kanal 131, 7' den Wärmetauscher 8' und Kanal 9' zuleiten und damit zu heizen.
Bei der in Fig. 3 dargestellten Anlage wird durch die Einlaßöffnungen 132 ein Teiluftstrom abgezweigt und am Sensor 4'' vorbei wieder in die Atmosphäre geführt. Diese Einrichtung ermöglicht eine dauernde Prüfung des Lufftzustandes auch bei einer Anlage, bei der der Zustrom der Luft zum Inhenraum dadurch gestoppt wird, daß eine einfache Absperrung des Hauptkanals erfolgt, oder der Ventilator einfach abgeschaltet wird.
Um im Stillstand des Fahrzeuges, z.B. beim Halten des Fahrzeudes vor Ampeln oder in Fhrzeugstaus, den Eintritt von Absasen in den Innenraum zu verhindern, kann ein vereinfachtes System nach Ansprüchen 11 bis 15 eingesetzt werden.
L e e r s e i t e

Claims

Ansprüche: AnsPruc) Be lüftung System für Innenräume vornehmlich bei Kraftfahrzeugen mit einer Frischlufteintrittsäffnung und einer Verbindung dieser Eintrittsöffnung mit dem Innenraum dadurch gekennzeichnet, dak ein oder mehrere Sensoren 4, 4s, 4", zur Erafung der von außen, eintretenden Luft vorgesehen sind, und daß der oder die Sensoren mit einer Steuerschaltung 11, 11' verbunden sind, und dak Mittel vorgesehen sind, durch die abhängig von Signalen der Sensoren und von den Ausgangssignalen der Steuerschaltung die Zufuhr von Außenluft zum Innenr-aum unterbrechbar ist.

Anspruch 2 Belüftungssystem für Innenräume vornehmlich bei Kraftfahrzeugen mit einer Frischlufteintrittsöffnung und einer Verbindung der Eintrittsöffnung mit dem Innenraum dadurch gekennzeichnet, dap ein mit einem Wärmetauscher 8 versehener Bypasskanal 7, 9 vorgesehen ist, und dap am Eingang des Bypasskanals ein Wegeventil 5 angeordnet ist, und da dies3'4ege ventil von den Ausgangssignalen einer mit einem im Innenraum 21, 21' angebrachten Temperatursensor 28, 28' verbundene Steuerschaltung ansteuerbar ist.

Anspruch 3 Belüftungssystem nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, da ein von den Ausgangssignalen der Steuerschaltung 11, 11' steuerbares Wegeventil 19, 19' vorgesehen ist, durch das die Zufuhr von Außenluft zum Innenraum 21, 21' unterbrechbar ist.

Anspruch 4 Belüftungssystem nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dap ein von den Ausgangssignalen der Steuerschaltung 11, 11' abschaltbarer Ventilator 31, 31'vorgesehen ist.

Anspruch 5 Belüftungssystem nach Anspruch 1 und 3 dadurch gekennzeichnet, 1 daß durch das steuerbare Wegeventil 19, 19' die Eintrittsöffnung 1, 1' für die Außenluft von dem Innenraum 21, 21' abtrennbar ist und gleichzeitig die Eintrittsöffnung 1, 1' über einen Kanal 18, 18' mit der Atmosphäre verbindbar ist.

Anspruch 6 Belüftungssystem nach Anspruch 1, 3 und 5 dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor 4, 4' im Lüftungssystem zwischen der Eintrittsöffnung 1, 1' und dem Wegeventil 19, 19' angeordnet ist.

Anspruch 2 Belüftungssystem nach ;Anspruch 1, 3, 4 und 5 dadurch gekennzeichnet, dap parralle zur Eintrittsöffnung 1, 1' eine zweite Eintrittsöffnung 132 vorgesehen ist, und dap diese Eintrittsöffnung mit einem den Sensor 4'' enthaltenden Bypasskanal 133 verbunden ist, und dab der Bypasskanal in Strömungsrichtung hinter dem Sensor 4" mit der Atmosphäre verbunden ist.

Anspruch 8 Belüftungssystem nach Anspruch 1, 3, 4, 5, 6 und 7 dadurch gekennzeichnet, da in dem Kanal, der den Sensor 4, 4', 4" und der Verbindung zur Atmosphäre 18, 18', 133 ein Ventilator 134 vorgesehen ist.

Anspruch 9 Belüftungssystem nach Anspruch 1, 3, 5, 6, 7 und 8 dadurch ge.-kennzeichnet, daß zwischen Wegeventil 19' und 3ypassabzweig 7' ein mit dem Innenraum 21' verbundener Kanal 131 mündet, und datj an der Mündung des. Kanals 131 ein Wegeventil 130 vorgesehen ist.

Anspruch 10 Belüftungssystem nach Anspruch 9 dadurch gekennzeichnet, dap das Wegeventil 130 und das Wegeventil 19' gemeinsam betätigbar sind.

Anspruch 11 ßelüftungssystem für Innenraum vornehmlich bei Kraftfahrzeugen mit einer FrischluSteintrittsöffnung und einer Verbindung dieser Eintrittsöffnung mit dem Innenraum und einem Sensor zur Ermittlung der Fahrzeuggeschwindigkeit dadurch gekennzeichnet, das der Geschwinigkeitssensor mit einer Steuereinrichtung verbunden ist, und dak, abhängig von den Ausgangssignalen dieser Steuerschaltung, unterhalb einer bestimmten sehr niedrigem Geschwindigkeit die Luftzufuhr zum Innenraum unterbrechbar ist.

Anspruch 12 Belüftungssystem nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschaltung ein Wegeventil bzw. eine Drosselklappe 19, 19' ansteuert.

Anspruch 13 Belüftundssystem nach Anspruch 11 dadurch gekennzeichnet, dap durch die Steuerschaltung ein Ventilator derart ansteuerbar ist, daß der Ventilator unterhalb einer bestimmten Gesch¢indigkeit außer Betrieb setzbar ist.

Anspruch 14 Belüftungssystem nach Ansprüchen 1 bis 13 dadurch gekennzeichnet, daß Mittel vorgesehen sind, durch die die Steuereinrichtung der Ansprüche 1 bis 13 durch manuellen Eingriff auger Betrieb setzbar ist.

Anspruch 15 Belüftungasystem nach Anspruch 11 dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor und die Steuerschaltung der Geschwindigkeitsanzeigeeinrichtung oder der Blockierschutzeinrichtung zur Steuerung des Belüftungssystems mit eingesetzt wird.