DE3016679A1

DE3016679A1 - Belueftungs-, heizungs- und/oder klimaanlage fuer kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE3016679A1
Application number: DE19803016679
Authority: DE
Inventors: Werner Ing.(grad.) 7141 Steinheim Fehr
Original assignee: Behr GmbH and Co KG
Current assignee: Mahle Behr GmbH and Co KG
Priority date: 1980-04-30
Filing date: 1980-04-30
Publication date: 1981-11-05
Also published as: JPS57909A; FR2481652A1; FR2481652B1; DE3016679C2; US4453591A

Description

DIPL.-ING. H. STEHMANN* DIPL.-PHYS. DR. K. SCHWEINZER**

D-B500 NÜRNBERG 70 · ESSENWEINSTRASSE 4-6 · TELEFON 0911/203727D · TELEX 06/23135

Nürnberg, 28.04.80 17/62/63

Süddeutsche Kühlerfabrik Julius Fr. Behr GmbH & Co.KG, Mauserstraße 3, 7000 Stuttgart 30

"Belüftungs-, Heizungs- und/oder Klimaanlage für Kraftfahrzeuge"

Die Erfindung betrifft eine Belüftungs-, Heizungs- und/ oder Klimaanlage für Kraftfahrzeuge, mit in einem Gehäuse angeordnetem Gebläse, einem Verdampfer einer Kühlanlage, einem Nachwärmer bzw. Heizungswärmetauscher, einer Temperaturmischluftklappe zur Steuerung der Luftströmung zum Nachwärmer und mit Anschlüssen zum Zutritt von Frischluft bzw. Umluft und zum Austritt von Luft in den Fahrgastraum z. B. zur Windschutzscheibe bzw. zur Entfrosterdüse und zum Fußraum oder dergleichen.

Eine Fahrzeugklimaanlage der eingangs beschriebenen Art ist beispielsweise bekannt aus der DE-QS 24 ,23. 188. Bei dieser bekannten Anlage ist jedoch der Lüfter im Strömungswege nach dem Verdampfer und/oder Nachwärmer in saugender Anordnung angeordnet, was störende Gebläsegeräusche im. Fahrzeuginnenraum, hervorruft. Bei einer anderen bekannten Klimaanlage für Kraftfahrzeuge (DE-OS 22 11 091) mit wenigstens einem, als Kühlelement und einem als Heizelement dienenden Wärmetauscher, die innerhalb eines Luftkanalsystems in parallel geschalteten Luftkanälen angeordnet sind, durch die dem. Innenraum des Kraftfahrzeuges Luft zugeführt wird, deren Temperatur durch ein Stellglied be—

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PATENTANWALT VON 1930 BIS I960 " ZUGELASSENER VERTRETER VOR DEM EUROPAISCHEN PATENTAMT

einflußt wird, das die durch die parallelen Luftkanäle strömende Luft in geeigneter Weise mischt, sind drei parallele Luftkanäle vorgesehen, wobei die Luft in dem einen Luftkanal vorzugsweise erwärmt und im zweiten Luftkanal gekühlt wird, während im dritten Luftkanal die Temperatur der hindurchströmenden Luft nicht verändert wird.

Bei einer derartigen Klimaanlage werden immer nur höchstens zwei Luftströme miteinander vermischt, von denen einer derjenige Luftstrom ist, dessen Temperatur der Außenlufttemperatur entspricht.

Es ist ferner bekannt (DE-AS 16 55 121), bei einem Heiz- und Belüftungsgerät für ein Kraftfahrzeug einen den Heizungs-Wärmetauscher umgebenden Bypaß für die Frischluft vorzusehen, wobei mindestens eine Steuerklappe zum Steuern der durch den Bypaß strömenden Frischluftmenge vorgesehen ist. Der Bypa.ß-Luftstrom trifft dabei nahezu senkrecht auf den durch den Heizkörper geführten Luftstrom. Ein Verdampfer ist bei dieser bekannten Anordnung nicht vorgesehen.

Es sind jedoch auch Fahrgastraum-Klimatisierungs.einrichtungen bekannt (DE-OS 27 12 178), bei denen vom Verdampfer gekühlte Luft über eine Mischklappe über einen Heizkörper dem Fahrgastraum zugeführt werden kann. Dadurch wird ermöglicht, daß feuchte Luft vom Verdampfer zunächst entfeuchtet und anschließend über den Heizkörper erwärmt und dem Fahrgastraum zugeführt werden kann (reheat-System)

Weitere Heiz-, Belüftungs- und/oder Klimaanlagen unterschiedlicher Bauarten bzw. Komponenten davon sind bekannt aus DE-OS 24 10 254, DE-AS 24 37 232 und DE-AS 25 30 133.

Nach dem Stand der Technik erfolgt die Regelung und Steuerung von Klimaanlagen für Kraftfahrzeuge mit mengen-

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variablen Luftdurchsätzen durch den Nachwärmer derart, daß der Verdampfer duirch eine einfache Zweipunktregelung der Lamellenoberflächentemperatur durch Ein- oder Ausschalten des Kompressorantriebes geregelt wird und 4er Nachwärmer durch stetige Regelung der Nachwärmer leistung ".-.-■. : ; mit stetiger Verstellung von Lüftmischklappen. ..""-■ . ^:\ ' .

·-■ ■ . - " - "-.··. ■'-■"". ■""-■"-". ::■"■[ Hierbei wirkt der freguente Temperaturgang nach dem Ver- ! dämpfer bedingt durch das Ein- und Ausschalten des·. . . _;■ . I Kompressors als Störgröße auf die nachgeschaltete, stetig i; geregelte Strecke des Nachwärmers, die zum Schwingen ■ . ■ ; I angeregt wird. Besonders kritisch ist dieser Schwingungsvorgang bei geringer Nachwärm-leistung, bei der nur. eine I kleine Luftmenge durch den Nachwärmer strömt und die Temperaturamplitude praktisch ungedämpft bleibt. ^:

Die Temperaturschwankungen in den Lüftaüstritten von . ; .

(4 ... 5) K werden mit etwa 50 % auf die Innenraumluft übertragen und werden von einem zur Messung der Innenluft- ■':■■'..-.'■;■■ temperatur dienenden empfindiichen NTC-Widerstand erfaßt.. ' ^ Dieser Widerstand veranlaßt dann folgerichtig auch eine; :■-...

frequente Nachregelung des Nachwärmers. · ■ - ·-.-..-. '-"--;·"

Die bekannten Klimaanlageh weisen ferner im allgemeinen " ; ungünstig ausgebildete Mischluftklappen und Mischzonen . , ■

auf, die im Teillastgebiet erforderlich sind, um eine ; : kleine, aber auf ca. 85⁰C aufgewärmte Luftmehge mit einer ' großen am Wärmetauscher vorbeigeführten Luftmenge von .'. v z.B. 5⁰C zumischen. Hierdurch entstehen beachtliche . ; . " Temperaturdifferehzen an den Austritten der Klimaanlage, " selbst innerhalb eines Luftaüslasses. Zügerscheinüngen und Unbehaglichkeit werden noch gesteigert, wenn die Fahrgeschwindigkeit erhöht wird; der Staudruck an dem Lufteinlaß vor der Windschutzscheibe nimmt, nämlich zu . und die Luftmenge durch das Wageninnere steigt auf ein Vielfaches der gewünschten Menge an.-; "--.,' ν . ' ί

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ORIGINAL INSPECTED

Bei Klimaanlagen in Kraftfahrzeugen soll im Innenraum ein senkrechtes Temperaturprofil auftreten, das im unteren Bereich höhere und im oberen Bereich (Brust- bis Kopfhöhe) niedrigere Temperaturen aufweist. Es kommt jedoch dabei oft zu Zugerscheinungen, die durch zu niedrige Temperaturen bei zu großer Strömungsgeschwindigkeit hervorgerufen werden.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, bei einer Belüftungs-, Heizungs- und/oder Klimaanlage der eingangs beschriebenen Art eine luftseitige Steuerung bzw. Regelung mit einstellbarem Temperaturgradienten für die Luftaustritte sowie einem einstellbaren Entfeuchtungsgrad für den Verdampfer zu schaffen, wobei insbesondere alle Luftauslaßtemperaturen vergleichmäßigt sein sollen und die durchströmende Luftmenge in Abhängigkeit von der Fahrgeschwindigkeit oder Anblasgeschwindigkeit annähernd konstant gehalten wird.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung im wesentlichen dadurch gelöst, daß eine feste Luftleitfläche zur Bildung eines Verdampferausgangskanals und ein Bypaßkanal dem Verdampfer zugeordnet sind, daß eine zwischen einer.den Verdampferausgang verschließenden und einer den Bypaßkanal verschließenden Endstellung bewegliche erste Temperaturmischluftklappe mit darauf folgender beweglicher Luftmengenregulierklappe vorgesehen ist, daß dem Nachwärmer an-strömseitig und abströmseitig je eine feste Luftleitfläche zur Bildung eines Einlaßkanales und eines Auslaßkanales sowie ein Bypaßkanal zugeordnet sind und daß eine zwischen einer den Einlaßkanal in den Nachwärmer verschließenden und einer den Bypaßkanal verschließenden Endstellung bewegliche zweite Temperaturmischluftklappe vorgesehen ist, so daß der Verdampfer und Nachwärmer luftseitig stetig in ihrer Kühlbzw. Nachwärmleistung entweder unabhängig voneinander oder mit bestimmter, wählbarer fraktioneller Verknüpfung regelbar sind.

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Besonders zweckmäßig ist es, nach einem weiteren Merkmal der Erfindung, daß die Temperaturmischluftklappen jeweils am unteren Ende des Verdampfers bzw. Nachwärmers angelenkt sind. '

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung sind die Strömungsquerschnitte der Bypaßkanäle gleich den zugehörigen Querschnitten der mittels der Luftleitflächen diffusorartig ausgebildeten Warmluft- bzw. . _: Kaltluftkanäle bemessen. "-.-■"..

In vorteilhafter Weitergestaltung der Erfindung bilden die Luftleitflachen einen kaltluftführenden Kanal, der direkt zu einer Abführung für Mitteldüsen und Seitendüsen führt.

In noch weiterer Ausgestaltung ist es vorteilhaft, daß eine Luftklappe zur Mengensteuerung des KaIt1£tstromes durch die Abführung für gekühlte Luft (AC-Auslässe) vorgesehen ist.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist es vorteilhaft, daß die Luftmengenregulierklappe zwischen Luft— leitfläche, und Gehäusewandung schwenkbar ist und eine Formgebung aufweist, die der in diesem Bereich ausgebildeten erforderlichen Gehäusewandung angepaßt ist.

Insbesondere ist es zweckmäßig, wenn dieser Luftmengenregulierklappe Mittel zur Steuerung der elektrischen Spannung für das Gebläse in Abhängigkeit vom Drehwinkel dieser Luftmengenregulierklappe zugeordnet sind.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Luftleitfläche und der Bypaßkanal zum Verdampfer einerseits und die Luftleitfläche und der Baypaßkanal zum Nachwärmer andererseits derartig ange-

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• M-

ordnet sind, daß zur Luftmischung die Kaltluft nach dem Verdampfer (vom Kaltluftkanal) senkrecht auf die wärmere Luft des Bypaßkanales zum Verdampfer trifft und daß die Warmluft vom Warmluftkanal nach dem Nachwärmer ebenfalls senkrecht auf die durch den Bypaßkanal zum Nachwärmer strömende kältere Luft auftrifft.

Zur Vergleichmäßigung der Lufttemperatur an den einzelnen Auslassen ist es vorteilhaft, wenn eine Umlenkstrecke nach dem Warmluftkanal bzw. dem Bypaßkanal zum Nachwärmer und eine Nachmischzone vorgesehen sind.

Zu diesem Zweck ist es ferner vorteilhaft, die Luftabführungen für den Fußraum, die Entfrostung, Mitteldüsen und Seitendüsen entsprechend dem. gewünschten Temperaturgradienten aufeinanderfolgend nach der Nachmischzone anzuordnen.

Eine betriebstechnisch günstige Ausbildung der Temperaturmischluftklappen ergibt sich dann, wenn die Luftleitflächen Seitenteile aufweisen, die von den Befestigungspunkten an den Wärmetauschern konisch zu den Luftleitflächen zulaufen, und die dadurch gebildeten Hauben einen seitlichen Abstand zur Gehäusewandung aufweisen.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Temperaturmischklappen den trapezförmigen Eintritts- bzw. Austrittsquerschnitten der gebildeten Hauben angepaßt sind und somit keine Dichtaufgäbe zur Gehäusewandung zu erfüllen haben, so daß ein kleinstmögliches Drehmoment gewährleistet ist.

Eine erfindungsgemäße Anlage zeichnet sich dadurch aus, daß die Lufttemperatur-Schwankungen infiLge Zweipunktregelung des Kompressors von ca. (4...5)K an den Luftauslässen im Teillastbereich des AC-Betriebes, bedingt durch die Temperaturmischluftklappe am Verdampfer, etwa halbiert werden. Die Luftleitflächen nach den Wärme-

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tauschern (Verdampfer und Nachwärmer) bewirken im
Teillastgebiet, daß die Luftmenge aus dem Verdampfer und
aus dem Nachwärmer etwa senkrecht auf de im jeweiligen
Bypaß geführte Luftmenge trifft. Dadurch wird eine
•optimale Mischung dieser Luftmengen erzielt.

Da die Strömungsquerschnitte der jeweiligen Bypaß-Kanäle
gleich oder.maximal 10 % kleiner als die zugehörigen
Strömungsquerschnitte zwischen den zugehörigen Wärme— ■
tauschern (Luftaustrittsseiten) und Luftleitflächen
bemessen sind, wird erreicht, daß die Luftmenge durch
die jeweiligen Wärmetauscher (Verdampfer oder Nachwärmer)
in Halbstellung der Temperaturmischluftklappen etwa
gleichgroß ist der Luftmenge, die durch den, zugehörigen Bypaß strömt. Dadurch wird eine Linearisierung . :
der Kennlinie für die Temperaturmischluftklappe zu- ;
mindest im mittleren Bereich erzwungen.

Der durch die Luftleitflächen an der Abströmseite des
Verdampfers und an der·. Einströmseite zum Nach,wärmer
gebildete Kanal*, der direkt zu den airconditioning-Auslässen führt, ergibt die Möglichkeit, daß im Kanal - j je nach Stellung einer «diesem. Kanal zugeordneten Luft- . ^VV j klappe eine einstellbare Kaltluftmenge strömen kann. . [ Somit kann die an den airconditioning-Auslässen aus- " t tretende Luft von ganz kalt bis zu der Temperatur der . ' übrigen Auslässe temperiert werden. j

Duröh die erfindungsgemäß ausgebildeten Luftleitungs- . ^f

wege und die Luftleitflachen wird der Druckabfall möglichst ,

gering gehalten. ' ' [

Durch die besondere Ausbildung der Leitflächen und der ' '
Temperaturmischluftklappen haben -letztere keine Dichtungs- I
aufgaben an den seitlichen Gehäusewandungen zu erfüllen

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und das Drehmoment ist ein Minimum und annähernd gleichgroß für alle Temperaturmischluftklappen.

In noch weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind zweckmäßig Steuermittel zur automatischen Verstellung der Luftmengenregulierklappe in Abhängigkeit vom Staudruck bzw. in Abhängigkeit von der Fahrgeschwindigkeit vorhanden, derart, daß der Luftdurchsatz annähernd konstant bleibt.

Ferner ist es vorteilhaft, daß Steuermittel zur stetigen Verstellung der ersten Temperaturmischluftklappe in Abhängigkeit von der Außenlufttemperatur, von der Innenlufttemperatur und von der Feuchtigkeit der Luft vorgesehen sind, die mit Hilfe einer Regeleinrichtung eine stetige Verstellbarkeit ermöglichen.

Ferner sind vorteilhaft Steuermittel zur Regelung des Entfeuchtungs- und Abkühlungsgrades der durchgesetzten Außenluftmenge, sowie der Sollwerte für einen Verdampfungstemperatur- oder Verdampfungs-Druckregler und/oder der elektrischen Spannung für das Gebläse vorgesehen.

Der Verdampfungsdruckregler oder Verdampfungstemperaturregler ist zweckmäßigerweise funktionell so mit der ersten Temperaturmischluftklappe verknüpft, daß mit abnehmender Luftmenge durch den Verdampfer der Sollwert dieses Reglers stetig höher gesetzt wird und bei Erreichen eines Maximalwertes der Kompressor in bekannter Weise über eine Magnetkupplung aus- bzw. bei umgekehrter Wirkrichtung des Kompressors eingeschaltet wird.

In zweckmäßiger Weise wird die Temperaturmischluftklappe des Nachwärmers automatisch in Abhängigkeit von der Außenlufttemperatur und von der Innenlufttemperatur verstellt und funktionell so mit dem Antrieb für die Temperatur-

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A-

mischluftklappe des Verdampfers gekoppelt, daß eine gleichsinnige Verstellung erfolgt, jedoch der Soll- · wert für den Entfeuchtungs- und Abkühlungsgrad nur eine Verstellung der Temperaturmischluftklappe des Verdampfers bewirkt.

Die einzelnen Luft'abführungen sind vorteilhafterweise mit motorisch betätigbaren Luftventilen versehen, die, insbesondere für den Fußraum. und die Seitendüsen, für jede Wagenseite getrennt zumindest zweistufig verstellbar sind und somit eine unterschiedliche Lüftmengenbeaüfschlagung für die Fahrer- und Beifahrerseite ermöglichen.

Schließlich ist es in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorteilhaft, daß die Klimaanlage eine Bedienungseinrichtung zur Fernbedienung der entweder einzeln ansteuerbaren Stellglieder oder, zur manuellen Ansteuerung funktionell verknüpfter Stellglieder, insbesondere zur Einstellung der Sollwerte für die Luftmenge, für die Innentemperatur und für den Entfeuchturigsgrad aufweist .

Die motorisch betätigbaren Luftventil^ können dabei zweckmäßig als linear verschiebbare Tellerventile ausgebildet sein, und als motorische Antriebe können pneumatische Stellmotoren (Unterdruckstelldosen) dienen, deren Betätigungsstangen mit den Tellerventilen gelenkig verbunden sind. '"■"--

Derartige Tellerventile sind bei Kühl- und Heizwasserkreisläufen bekannt (DE-AS 19 16 640).

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden anhand von Ausführungsbeispielen, die schematisch in der Zeichnung dargestellt sind, näher erläutert. Dabei zeigt:

Fig. 1 einen schematischen Schnitt durch ein

erfindungsgemäß ausgebildetes Klimagerät,

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Fig. 2 ein Detail einer Luft-Ventilausbildung,

Fig. 3 eine Prinzipdarstellung der Gehäuseausbildung im Bereich der Luftleitflächen und der Temperaturmischluftklappen , und

Fig. 4 ein Funktionsschema einer Klimaanlage (A bis B) mit einem Bedienungsschalter (C), einem Regelungs- und Steuerungsteil (D) sowie zugehörigen Teilen des Kraftfahrzeuges.

Bei dem in Fig. 1 schematisch in einem Schnitt dargestellten Klimagerät der erfindungsgemäßen Klimaanlage ist in einem Gehäuse 25 ein Gebläse 20 angeordnet/ welches durch einen Elektromotor angetrieben wird/ der mindestens in zwei Stufen oder ätetig in seLner Drehzahl veränderbar ist. Das Gebläse 20 saugt aus einer (nicht dargestellten) Außenluft- und/oder Umluft-Zufuhrleitung, wobei der Anteil von Außenluft und Umluft mittels entsprechender Stellglieder eingestellt werden kann, Luft an und drückt diese zunächst durch einen Verdampfer 1 einer Kühlanlage, die in bekannter Weise einen Kondensator 41, einen Kompressor 26 mit Magnet-Kupplung 28, einen Verdampfungsdruckregler oder Verdampfungstemperaturregler 27 (vgl. Fig.4) aufweist. Neben dem Verdampfer.1 ist ein Bypaßkanal angeordnet und an der Abströmseite des Verdampfers 1 eine feste Luftleitfläche 18 die bis zur Unterseite des Verdampfer 1 geführt ist. Am unteren Ende des Verdampfers ist eine ,Temperaturmischluftklappe 17 für den Verdampfer angelenkt, die in ihrer einen Endstellung den durch die Luftleitfläche 18 gebildeten .Kaltluftkanal 18a abschließt und in ihrer anderen Endstellung den Bypaßkanal 19 verschließt.

In Luftströmungsrichtung gesehen folgt eine zweite feste

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Luftleitfläche 14 an der Änströmseite eines Nachwärmers bzw. Heizungswärmetauschers IT. Die beiden Luftleitflächen 14 und 18 bilden einen Kaltluftkanal

21 der untemperierte Luft zu einem airconditioning-Auslaß 2 leitet. Zur Einstellung der Luftmeinge für die airconditioning-Abführung dient eine bewegliche Stellklappe 3, die am oberen Ende des Nachwärmers 11 angelenkt ist. ' -

Unterhalb des Kaltluftkanales 21 und am Ende des Bypasses 19 ist das Gehäuse aus Gründen der besseren Umlenkung bzw. Entwässerung gekrümmt, wobei eine angepasste Luftmengenregulierklappe 16 vorgesehen ist. Diese Luftmengenregulierklappe 16 dient zur Einstellung und Konstanthaltung der Luftmenge. Am tiefsten Punkt des Gehäuses 25 ist mindestens eine Entwässerung 15 vorgesehen.

Eine zweite Temperaturmischluftklappe 13 steuert den Luftstrom der vom Verdampfer 1 und/oder dem Bypaß 19 , kommenden Luft zur Anströmseite des Nachwärmers 11. Die Temperaturmischluftklappe 13 ist wiederum am unteren Ende des Nachwärmers 11 angelenkt und zwischen einer Endstellung, in der die gesamte zugeführte Luft durch den Nachwärmer 11 strömt und einer Endstellung, in der die gesamte Luft durch einen Bypaßkanal 12 am Nachwärmer 11 vorbeigefüh'rt wird, verschwenkbar.

Abströmseitig zum Nachwärmer 11 ist wiederum eine feste Luftleitfläche 8 angeordnet, die eberfells· bis zur Unter-, seite des Nachwärmers geführt ist. Die Ausbildung der Bypaßkanäle 19 bzw. 12 und der abströmseitigen Luftleitflächen 18 am Verdampfer 1. bzw. der Luftleitflache 8 am Nachwärmer 11 ist derart getroffen!, daß die_rdurch die Wärmetauscher (Verdampfer 1 bzw. Nachwärmer 11) hinr durchgeströmte Luft senkrecht auf die durch· dessen züge-

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hörigem Bypaßkanal 19bzw. 12 strömende Luft auftrifft, so daß sich ein jeweils erster Mischungsbereich bzw. zweiter Mischungsbereich ergibt. Nach dem zweiten Mischungsbereich hinter dem Nachwärmer 11 ist das Gehäuse mit einer Umlenkung 9 zur weiteren Luftmischung versehen. Zwischen Gehäusewandung 25 und Luftleitfläche ' 8, die aus strömungs-technischen Gründen parallel zuein- * ander verlaufen ist eine Nachmischzone 7 gebildet, in der eine Homogenisierung der verschieden temperierten Luftmengen aus dem Nachwärmer 11 bzw. dem. Bypaßkanal Ϊ2 stattfindet. Luftstromseitig aufwärts, im. Gehäuse 25 jedoch auch nacheinander angeordnet sind Abführungen 6 für den Fußraum und Abführungen 4 für Entfroster. Dabei bildet die Luftleitfläche 8 mit der Gehäusewändung 25 einen Verteilerkanal 5.

Die Wirkungsweise der vorstehend beschriebenen Klimaanlage ist dabei folgende:

Das Gebläse 20 fördert im Teillastgebiet eine bestimmte Luftmenge durch den Verdampfer 1 und durch den Bypaßkanal 19.. Die Mengenaufteilung erfolgt aufgrund der geo- ' metrischen Zuordnung und Dimensionierung der Querschnitte vom Verdampfer 1, Temperaturmischluftklappe 17 und Bypaßkanal 19 etwa mengenlinear. Die Mischung der durch den Verdampfer 1 geströmten, abgekühlten Luftmenge mit der nicht abgekühlten Luftmenge durch den Bypaßkanal 19 er- folgt durch Zusammenwirken der Luftleitfläche 18 mit der Temperaturmischluftklappe 17 und dem Bypaßkanal 19 mit nachfolgender Umlenkung der durch die Luftmengenregulier klappe 16 annähernd konstant gehaltenen Gesamtluftmenge. Die angesaugte Äußenluft (Umluft bzw. Mischluft) wird somit je nach Stellung der Temperaturmischluftklappe 17 entfeuchtet, gekühlt, wieder mit Außenluft gemischt und gelangt je nach Stellung der zweiten Temperaturmischluft-

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klappe 13 mit der Mischtemperatur teilweise in den Nachwärmer 11 und teilweise in den zugehörigen Bypaßkanal 12. Die nachgeschaltete Luftleitfläche 8 erzwingt ein senkrechtes Zusammentreffen beider Luftmengen und nochmals eine Mischung, die durch die Um-. ■ lenkung 9 mit nachfolgender Geradstrecke 7 vervollständigt wird. Erst danach sind die Abführungen in Hintereinanderfolgen entsprechend dem Abkühlungsgradienten für den Fußraum 6, die Entfrostung 4 und die airconditioning-Düsen 2 angeordnet. Die Luft tritt in das. Wageninnere mit annähernd gleichen Temperaturen.

Wird eine tiefere Temperatur an den äirconditioning-Auslässen 2 gewünscht, so kann dies mit Hilfe der Stellklappe 3 erzielt werden, die es gestattet, eine beliebig tiefere Temperatur einzustellen. In der (in der Zeichnung gestrichelt dargestellten) Endstellung tritt die Luft mit der Temperatur, die sie nach dem Verdampfer 1 auf- · weist, an den airconditioning-^Auslässen 2 aus.

Um den Komfort hinsichtlich Behaglichkeit zu steigern, - ist die Luftmengenregulierklappe 16 vorgesehen, die in Abhängigkeit von der Anblasgeschwindigkeit, (oder Fahrgeschwindigkeit) die mit einem Fühler 37 (vgl. Fig. 4) festgestellt wird, gesteuert werden kann, so daß der Gesämtluftdurchsatz annähernd konstant bleibt. *

Die Luftabführungen 2, 4,6 am Gehäuse 25 sind meist ein- oder zweistufig gesteuert.. Dies erfolgt zweckmäßig durch Tellerventile 23 in der in Fig. 2 dargestellten Art. Diese Tellerventile 23 werden von Stellmotoren linear verschoben, wobei diese Stellmotoren ζ. B. aus Unterdruckstelldosen 22 bestehen können, die mit einer Unterdruckquelle des Kraftfahrzeuges verbunden sind. Die Anwendung flacher Ventilteller hat den Vorteil, daß die Luftströmung ohne nennenswerten Druckabfall im geöffneten Zustand den Ventilteller umströmen und. die Luft also unbehindert zur nächsten Abführung ge-

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langen kann. Demgegenüber würde eine geöffnete Luftklappe den Hauptkanal verengen.

In Fig. 3 ist ein Detail hinsichtlich der Temperaturmischluftklappen 13 bzw. 17 und der Luftleitflächen 14, 18 dargestellt. Damit die Temperaturmischluftklappen 13 bzw. 17 für den Nachwärmer 11 bzw. für den Verdampfer 1 in Hinblick auf eine Servobetätigung

möglichst geringe Kräfte zur Verstellung erfordern, sind die beiden Seitenwandungen 24 der Luftleitflächen 14 und 18 konisch zur Gehäusewandung 25 angeordnet, so daß die Temperaturmischluftklappen -13 bzw. 17 an ihrem Umfang keine Dichtaufgäbe zu erfüllen haben, sondern nur auf den schmalen Berührungsflächen mit den Luftleitflächen 14 bzw. 18 und den konischen Seitenwandungen 24. In bekannter Weise sind Verdampfer 1 und Nachwärmer 11 an den Schmalseiten zur Gehäusewandung 25 mit Dichtmittel versehen.

Fig. 4 zeigt schematisch eine vollständige Klimaanlage, wobei im strichlierten Bereich die Behandlung der Luft auf dem Wege von A bis B gemäß dem Klimagerät nach Fig. 1 erfolgt.

Aus Fig. 4 ist auch ersichtlich, daß der Kompressor 26 über eine Magnetkupplung 28 von der Brennkraftmaschine angetrieben werden kann. In bekannter Weise ist der Nachwärmer 11 in den Kühlmittelkreislauf der Brennkraftmaschine 42 als Sekundärkreislauf einbezogen.

Der Kompressor 26 wird in bekannter Weise durch einen Verdampfungsdruckregler 27 oder einem Lamellenoberflächentemperaturregler (Verdampfungstemperaturregler) über die Magnetkupplung 2 8 gesteuert.

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Die Steuerung bzw. Regelung der Anlage erfolgt mit Hilfe eines Reglers 32 für die Luftmenge, der die Luftmengenregulierklappe 16 und das Gebläse 20 steuert. Der Regler selbst bekommt! Signale von einem Luftmengenfühler 37, beispielsweise' ein $taudruckgeber oder Tacho-Signalumformer und ein .Stellsignal von der Temperaturmischluftklappe 13. Die Sollwerteinstellung der Luftmenge erfolgt über einen handbetätigbaren Einsteller 29. Am Bedienungsschalter, ist ferner ein Sollwertsteller 30" für die Innenraumtemperatur vorgesehen, der über einen Regler 34 auf die zweite Temperaturmischluftklappe 13 wirkt. Der Regler 34 gibt weiterhin Signale zur Ansteuerung der Luftventile für Fußraum 6 und Entfrostung ab. Weiterhin kann der Regler 34 auf die Stellklappe 3 wirken, die die Lufttemperatur für die AC-Auslässe steuert, über einen Außentemperaturfühler 35 und einen . Innentemperaturfühler 36 wird die Steuerung den je- · weiligen Temperaturverhältnissen angepaßt. Von einer bordeigenen Stromversorgungsanlage wird bei 4 3 die Hilfsenergie für die Regler zugeführt. Weiterhin dient Unterdruck als Hilfsenergie.

Schließlich ist noch ein Sollwerteinsteller 31 für die Entfeuchtung vorgesehen/ der über einen Regler 33 den Entfeuchtungs- und Abkühlungsgrad steuert. Dieser Regler 33 wird von einem Feuchtefühler 38 beeinflußt und andererseits von der Stellung¹ der zweiten Temperaturmischluftklappe Die Funktion desFeuchtefühlers 38 könnte teilweise den Schalt zuständen des Scheibenwischers übernommen, werden # da bei stufenweiser Zuschaltung auch eine zunehmende Entfeuchtungsintensität in der Regel erförderlich ist» Der Regler 33 steuert die Stellung der ersten Temperaturmischluf tklappe 17 und gegebenenfalls auch das_; Gebläse Im Bedienungsgerät ist noch ein Schalter 39 "Entfrosten" vorgesehen, mit dessen Hilfe., sowohl die Abführung 6 für den Fußraum, als auch die Abführung 4 für die Entfroster-

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Luftmenge gesteuert wird und andererseits auch das Gebläse 20. Schließlich ist noch ein weiterer Schalter "Bi-Level" vorgesehen, der zur Steuerung der Ventile an den airconditioning-Auslässen und den Fußraumauslässen dient. .

Der Sollwert des Verdampfungsdruckreglers 27 wird in Abhängigkeit von der Sellung der ersten Temperaturmischluftklappe 17 so verstellt, daß bei wenig geforderter Kühlleistung ein stetig höherer. Sollwert und bei maximaler Kühlleistung der aus Vereisungsgründen tiefstmögliche aber nicht zu unterschreitende Sollwert eingestellt wird. Die Kopplung kann dabei sowohl mechanisch als auch elektrisch oder elektromechanisch erfolgen.

Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte und beschriebene Ausfühfungsbeispiel bzw. die entsprechenden Komponenten beschränkt, sondern umfaßt auch alle fachmännischen Abwandlungen und Weiterbildungen sowie Teil- und Unterkombinationen der beschriebenen und/oder dargestellten Merkmale und Maßnahmen.

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Bezugszeichenliste g U I b Q / g

1 Verdampfer 38 Feuchtefühler .

2 Abführung für gekühlte Luft (AC) ■ 39 " Taste "Entfroster"

3 Stellklappe für Luftmenge für AC-Abführung 40 Taste "Bi-Level"

4 . Abführung für Entfroster-Luftmenge ' 41 Kondensator

5 Verteilkanal 42 Brennkraftmaschine

6 Abführung Luftmenge Fußraum. . 43 Hilfsenergie für Regler

7 . Nachmischzone . 44 Dichtmittel

8 Luftleitfläche ' .

9 Umlenkung zur Luftmischung " ·

10 Warmluftkanla

11 Nachwärmer (Heizungswärmetauscher)

12 Bypaßkanal

13 Temperaturmischluftklajpe (für Heizungswärmetauscher) ; :

14 Luft leitfläche Eingang Nachwärmer .

15 Entwässerung

16 Luftmengenregulierklappe (mit Rückführung) . -

17 Temperaturinischluftklappe (für Verdampfer) .-.-.-

18 Luftleitfläche zur Luftmengenmischung - - ■

18 a Kaltluftkanal . . . .. :

19 Bypaßkanal. zum; Verdampfer · . · .■-.'''-,

20 Gebläse

21 Direkt-Kanal für untemperierte Luft für·AC-Auslässe

22 pneumatischer Stellmotor

23 Luftventile

24 Seitenwände für Luftleitflächen, siehe Fig. 3 -

25 Gehäusewandung für Klimaanlage

26 Kompressor

27 Verdampfungsdruckregler oder Verdampfungstemperaturregler

28 Magnetkupplung -

29 Sollwertsteller "Luftmenge"

30 Sollwertsteller "Innentemperatur" .

31 Sollwertsteller "Entfeuchtung"

32 Regler für Luftmenge · .

33 Regler für Entfeuchtungs und Abkühlgrad

34 Regler für Innentemperatur ■

35 Außenfühler · ■

36 Innenraumfühler

37 Luftmengenfühler/ Staudruckgeber oder Tacho-Signalumforrner

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Claims

DIPL-ING. H. STEHMANN* DIPL.-PHYS, DR. Kl SCHWEINZEFT* D-8500 NÜRNBERG 70 · ES SE N WEIN STR ASSE 4-6 -TELEFON 0911/20 3727D -TELEX 06/23135 Nürnberg, 28.04.8-0 17/62/65/63 Süddeutsche Kühlerfabrik Julius Fr. Behr GmbH & Co. KG Mauserstraße 3, 7000 Stuttgart 30 Ansprüche

1. 'Belüftungs-, Heizungs- und/oder Klimaanlage für Kraft-—fahrzeuge, mit in einem Gehäuse angeordnetem. Gebläse, einem Verdampfer einer Kühlanlage, einem Nachwärmer bzw. Heizungswärmetauscher, einer Temperaturmischluftklappe zur Steuerung der Luftströmung zum Nachwärmer, und mit Anschlüssen zum Zutritt von Frischluft bzw. Umluft und zum Austritt von Luft in den Fahrgastraum,ζ. B. zur Windschutzscheibe bzw. zur Entfrosterdüse und zum Fußraum oder dergleichen, dadurch gekennzeichnet, daß eine feste Luftleitfläche (18) zur Bildung eines Verdampferausgangskanals (Kaltluftkanal 18a) und ein Bypaßkanal (19) dem Verdampfer (1) zugeordnet sind, daß eine zwischen einer den Verdampferausgang (3&ltluftkanal 18a) verschließenden und einer den Bypaßkanal (19) verschließenden Endstellung bewegliche erste Temperaturmischluftklappe (17) mit darauf folgender beweglicher Luftmengenregulierklappe (16) vorgesehen ist, daß dem Nachwärmer (11) anströmseitig und abströmseitig je eine feste Luftleitfläche (14 bzw. 8) zur Bildung eines Einlaßkanales und eines Auslaßkanales (Warmluftkanal 10) sowie ein Bypaßkanal (12) zugeordnet sind und daß eine zwischen einer den Einlaßkanal in den Nachwärmer (11) verschließenden und einer den Bypaßkanal (12) verschließenden Endstellung bewegliche zweite Temperaturmischluftklappe (13) vorgesehen ist, so daß

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PATENTANWALT VON 1930 BIS 1980 " ZUGELASSENER VERTRETER VOR DEM EUROPAISCHEN PATENTAMT

der Verdampf er (1) und Nachwärmer (.11) luftseitig stetig in ihrer Kühl- bzw. Nachwärmeleistung ent- weder unabhängig voneinander oder mit bestimmter, wählbarer funktioneller Verknüpfung regelbar sind.

2- Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperaturmischluftklappen(13 "und 17) jeweils am unteren Ende des Verdampfers (1) bzw. des Nachwärmers (11) angelenkt sind.

3. Anlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungsquerschnitte der Bypaßkanäle (12 bzw. 19) gleich den zugehörigen Querschnitten der mittels der Luftleitflächen (8 bzw. 18) diffusorartig ausgebildeten Warmluft- bzw. Kaltluft-Kanäle (10 bzw. 18a) bemessen sind.

4. Anlage nach Anspruch 1 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftleitflächen (14 und 18) einen kaltluftführenden Kanal (21),der direkt zu einer Abführung (2) für Mitteldüsen und Seitendüsen führt, bilden.

5. Anlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Luftklappe (3) zur Mengensteuerung des Kaltluftstromes durch die Abführung (.2) vorgesehen ist.

6. Anlage nach Anspruch 1 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftmengenregulierklappe (16) zwischen Luftleitfläche (18) und Gehäusewandung (25) schwenkbar ist und eine Formgebung aufweist, die der in diesem Bereich ausgebildeten erforderlichen Gehäusewandung angepaßt ist.

7. Anlage nach Anspruch 1 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftmengenregulierklappe (16) Mittel (32) zur Steuerung der elektrischen Spannung für das Gebläse (20) in Abhängigkeit vom Drehwinkel der Luftmengenregulierklappe (16) zugeordnet sind.

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8. Anlage nach Anspruch 1 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftleitfläche (18) und der Bypaßkanal (19) derartig angeordnet sind, daß zur Luftmischung die Kaltluft des Kaltluftkanals (18a) nach dem Verdampfer (1) senkrecht auf die wärmere Luft des Bypaßkanales (19) trifft.

9. Anlage nach Anspruch 1 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftleitfläche (8) und der Bypaßkanal (12) derartig angeordnet sind, daß zur Luftmischung die Warmluft des Warmluftkanals (10) nach dem Nachwärmer (11) senkrecht auf die durch den Bypaßkanal (12) strömende, kältere Luft trifft.

10. Anlage nach Anspruch 1 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß eine Umlenkstrecke (9) nach dem Warmluftkanal (10) bzw. dem Bypaßkanal (12) und eine Nachmischzone (7) vorgesehen sind.

11. Anlage nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftabführungen für den Fußraum (6), die Entfrostung (4), Mitteldüsen und Seitendüsen (2) entsprechend dem gewünschten Temperaturgradienten aufeinanderfolgend nach der Nachmischzone (7) angeordnet sind.

12. Anlage nach Anspruch 1 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftleitflächen (14, 18) Seitenteile (24) aufweisen, die von den Befestigungspunkten an den Wärmetauschern (1, 11) konisch zu den Luftleitflächen (14, 18) zulaufen, und die dadurch gebildeten Hauben einen seitlichen Abstand zur Gehäusewandung (25) aufweisen.

13. Anlage nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperaturmischklappen (13, 17) den trapezförmigen Eintritts- bzw. Austrittsquerschnitten der gebildeten Hauben angepasst sind und somit keine Dichtaufgabe zur

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GehMusewandung W5")«2?i erfüllen haben, so daß ein kleinstmögliches Drehmoment gewährleistet ist.

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14. Anlage nach^^^^ruch 1 oder folgenden, gekennzeichnet durch Steuermittel zur automatischen Verstellung der Luftmengenregulierklappe (16) in Abhängigkeit vom Staudruck bzw. in Abhängigkeit von der Fahrgeschwindigkeit, derart, daß der Luftdurchsatz annähernd konstant bleibt.

15. Anlage nach Anspruch 1 oder folgenden, gekennzeichnet ,-Ii durch Steuermittel zur stetigen Verstellung der ersten ■^v .!(.fi'emperaturmischluftklappe (17) in Abhängigkeit von der

Außenlufttemperatur (35), von der Innenlufttemperatur (36) α und von der Feuchtigkeit der Luft (38).

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16 f"Anlauf nach Anspruch 15, gekennzeichnet durch Steuer- ^ni-^el zu'if!Regelung des Entfeuchtungs- und Abkühlungs— . grades der durchgesetzten Außenluftmenge und der Sollwerte für einen Verdampfungstemperatur- oder Verdampfungs-Druckregier (27) und/oder der elektrischen Spannung für das Gebläse (20).

17. Anlage nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Verdampfungsdruckregler oder Verdampfungstemperatürreglet (27) derart mit der Temperaturmischluftklappe (17) verknüpft ist, daß mit abnehmender Luftmenge durch den Verdampfer (1) der Sollwert dieses Reglers .stetig höher gesetzt wird und bei Erreichen eines Maximalwertes der Kompressor (26) in bekannter Weise über eine Magnetkupplung (28) aus- bzw. bei umgekehrter Wirkrichtung des Kompressors eingeschaltet wird.

18. Anlage nach Anspruch 1 oder folgenden, insbesondere Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet,; daß.die Temperaturmischluftkläppe (13) selbsttätig in Abhängigkeit von der-Außenlufttemperatur (35) und von der Irinenluft- ·

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ORIGINAL INSPECTED

temperatur (36) verstellt wird und funktionell derart mit dem Antrieb für die Temperaturmischluftklappe (17) gekoppelt ist, daß eine gleichsinnige Verstellung erfolgt, jedoch der Sollwert (31) für den Entfeuchtungsund Abkühlungsgrad nur eine Verstellung der Temperaturmischluftklappe (17) bewirkt.

19. Anlage nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Luftabführungen (2, 4, 6) vorzugsweise mit motorisch betätigbaren Luftventilen (23) versehen sind, die insbesondere für den Fußraum und die Seitendüsen, für jede Wagenseite getrennt zumindest zweistufig verstellbar sind und damit eine unterschiedliche Luftmengenbeaufschlagung für die Fahrer- und Beifahrerseite ermöglichen.

20. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche bis 19, gekennzeichnet durch eine Bedienungseinrichtung zur Fernbedienung der entweder einzeln ansteuerbaren Stellglieder oder zur manuellen Ansteuerung funktionell verknüpfter Stellglieder, insbesondere zur Einstellungder Sollwerte für die Luftmenge (29), für die Innentemperatur (30) und für den Entfeuchtungsgrad (31).

21. Anlage nach Anspruch 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, daß die motorisch betätigten Luftventile (23) als linear verschiebbare Tellerventile ausgebildet sind und daß als motorischer Antrieb pneumatische Stellmotore (Unterdruckstelldose 22) dienen, deren Betätigungsstange mit dem Tellerventil (23) gelenkig verbunden ist.

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