DE3203424A1

DE3203424A1 - Kraftfahrzeugklimaanlage

Info

Publication number: DE3203424A1
Application number: DE19823203424
Authority: DE
Inventors: Tosikazu Tokaimura Ito; Reijiro Katsuta Takahashi
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1981-02-04
Filing date: 1982-02-02
Publication date: 1982-10-21
Anticipated expiration: 2002-02-03
Also published as: JPS57130809A; JPS6253364B2; DE3203424C3; DE3203424C2; US4513808A

Description

Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine Kraftfahrzeugklimaanlage, Lnubo-sondere mit einem Luftkondit Loηiursystem der Ueizluitmisehbauart und mit zwei Luftauslässen zum Blasen der erhitzten, odta gekühlten Luft zum Ober- und Unterteil des Irmenraums, d. hzum Oberteil bzw. Unterteil des Fahrers.

Die herkömmliche Lufttemperatursteuerung einer Klimaanlage dieser Art liefert keine Teroperaturdif f eron:: zwischen dur aus dem oberen Luftauslass und deui unteren Luftauslass ausgeblasenen Luft.

Zur Vermeidung dieses Problems gibt ζ. B. das japanische Gebrauchsmuster No. 9704/1977 eir- System an_f bei dem die ' konditionierte Luft aus einem oberen Luftaufi i.asa (Kail !.ufl auslass) und einem unteren Luftauslass ('Wariii.luf tauslasy) In einem gegebenen Strömungsdurchsat^Verhältnis abgegeben wiro, wobei der Teil der Kaltluft, dwr einen Verdampf et des Kük Inkreises durchströmt hat, unmittelbar in dun zum Oberteil diju Luftauslasses führenden Kanal eingeführt wird, zur Beimischuno der Kaltluft zu der durch den Kanal strömenden konditioriiejίon Luft. Hierdurch wird eine Temperaturdifferenz zwischen den Luftströmen aus beiden Luftauslässen erzielt.

Das japanische Gebrauchsmuster No. 9781/1-973 gibt auch ein System an, bei dem an der stromauf gelegenen Seite eines Heizkerns ein'Kaltluftdurchtritt vorgesehen ist. Der KaIt- luftdurchtritt kann einen Teil der von einem Gebläse zum oberen Luftauslass gelieferten Kaltluft einführen. Ein Teil der erhitzten Luft wird so in den Kaltluftdurchtritt eingeführt, dass er mit der durch diesen Kanal strömenden Kaltluft gemischt wird zur Errichtung einer Temperaturdifferenz der aus den oberen und unteren Luftauslässen abgegebenen Luft.

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Diese bisherigen Anordnungen haben jedoch die folgenden Nachteile. Bei dem Luftkonditioniersystem der erstgenannten Art müssen zur Steuerung der Temperaturen der Luft aus den oberen und unteren Luftauslässen drei Drosseln verwendet werden, d. h. eine Mischdrossel, eine Luftauslasswähldrossel und eine Kaltluftdrossel. Folglich wird die Grosse der Einheit in unpraktischer Weise erhöht und ist die Konstruktion des Systems insgesamt kompliziert.

Die zweite Art des angegebenen Konditioniersystems ist auch darin unzweckmässig, dass sie vier Drosseln verwendet, nämlich ein Temperatureteuerventil zur Einstellung der Temperatur der Warmluft nach dem Strömen durch einen Wärmetauscher, zwei Kaltlufttemperatursteuerventile zur Steuerung der Temperatur der aus dem Kaltluftauslass abgegebenen Luft und ein Luftabschaltventil. Diese Anordnung kann zusätzlich keinen derartigen Betrieb vorsehen, dass die gesamte Kaltluft aus dem Kaltluftauslass abgegeben wird. Dieser Punkt ist ein grundlegender Nachteil für eine Klimaanlage mit Kühlfunktion.

Aufgabe der Erfindung ist die daher die Schaffung einer klein bemessenen Kraftfahrzeugklimaanlage, bei der die Temperaturdifferenz zwischen der aus' dem oberen Luftauslass abgegebenen gesteuerten Luft und der aus dem unteren Luftauslass abgegebenen gesteuerten Luft wunschgemäss nur durch zwei Drosseln gesteuert werden kann.

■Hierzu ist gemäss einem ersten Aspekt der Erfindung eine Kraftfahrzeugklimaanlage vorgesehen mit einem Heizkern, mit einem Hauptkaltluftdurchtritt und einem Nebenkaltluftdurchtritt, die um den Heizkern angeordnet sind und diesen umgehen, mit einem Hauptwarmluftdurchtritt und einem Nebenwarmluftdurchtritt, die mit der Auslasseite des Heizkerns verbunden sind, wobei der Hauptkaltlluftdurchtritt und der Nebenwarmluftdurchtritt sich miteinander vereinigen und zu einem oberen Luftauslass führen, während der Nebenkaltluftdurchtritt und der Hauptwarm-

luftdurchtritt sich miteinander vereinigen und zu einem unteren Luftaustritt führen, mit einer ersten Luftmischklappe zur Steuerung des Verhältnisses zwischen dem Strömungsdurchsatz der in den Hauptkaltluftdurchtritt strömenden Kaltluft und dem Strömungsverhältnis der in den Heizkern strömenden Kaltluft, und mit einer zweiten Luftmischklappe zur Steuerung des Mischungsverhältnisses zwischen der aus dem Nebenkaltluftdurchtritt kommenden Kaltluft und der aus dem Hauptwarmluftdurchtritt kommenden Warmluft.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer Kraftfahrzeugklimaanlage der beschriebenen Art, die eine gegebene Temperaturdifferenz zwischen der aus dem oberen Luftauslass abgegebenen konditionierten Luft und der aus dem unteren Luftauslass abgegebenen konditionierten Luft aufrechterhalten kann.

Hierzu ist gemäss einem zweiten Aspekt der Erfindung eine Kraftfahrzeugklimaanlage vorgesehen mit einem Heizkern, einem Hauptkaltluftdurchtritt und einem Nebenkaltluftdurchtritt, die um den Heizkern angeordnet sind und diesen umgehen, mit einem Hauptwarmluftdurchtritt und einem Nebenwarmluftdurchtritt, die mit der Auslasseite des Heizkerns verbunden sind, wobei der Hauptkaltluftdurchtritt und der Nebenwarmluftdurchtritt sich miteinander vereinigen und zu einem oberen Luftauslass führen, während der Nebenkaltluftdurchtritt und der Hauptwarmluf tdurchtritt sich miteinander vereinigen und zu einem unteren Luftauslass führen, mit einer ersten Luftmischklappe zur Steuerung des Verhältnisses zwischen dem Strömungsdurchsatz der in den Hauptkaltluftdurchtritt strömenden Kaltluft und des Strömungsdurchsatzes der in den Heizkern strömenden Kaltluft, mit einer zweiten Luftmischklappe zur Steuerung des Mischungsverhältnisses der aus dem Nebenkaltluftdurchtritt kommenden Kaltluft und der aus dem Hauptwarmluftdurchtritt kommenden Warmluft und mit einer Steuereinrichtung zur Steuerung der zweiten Luftmischklappe in Übereinstimmung mit dem Steuerzustand der ersten Luftmischklappe.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer Kraftfahrzeugklimaanlage der beschriebenen Art, bei der zwei Luftmischklappen zur Steuerung der in einem oberen Auslasskanal strömenden gesteuerten Luft und der in einem unteren Auslasskanal strömenden gesteuerten Luft in kompakter Weise innerhalb eines als Einheit ausgebildeten Gehäuses angeordnet sind.

Hierzu ist gemäss einem dritten Aspekt der Erfindung eine Kraftfahrzeugklimaanlage vorgesehen mit einem Heizkern einschliesslich einer Lufteinlassfläche und einer Luftauslassfläche, die durch einen ersten bzw. einen zweiten Spalt von den Innenflächen eines Kanals im Abstand angeordnet sind, wobei der erste Spalt einen ersten Kaltluftdurchtritt bildet, während der zweite Spalt einen zweiten Kaltluftdurchtritt bildet, mit einem ersten und einem zweiten Warmluftdurchtritt, die an der Auslasseite des Heizkerns derart angeordnet sind, dass der aus dem Heizkern austretende Luftstrom in- den erstell und den zweiten Warmluftdurchtritt aufgeteilt wird, wobei der erste Kaltluftdurchtritt und der zweite Warmluftdurchtritt sich miteinander vereinigen und zu einem oberen Luftauslass führen, während der zweite Kaltluftdurchtritt und der erste Warmluftdurchtritt sich miteinander vereinigen und zu einem, unteren Luftauslass führen, mit einer ersten Luftmischklappe, die im ersten Spalt angeordnet ist und das Verhältnis zwischen dem Strömungsdurchsatz der in den ersten Kaltluftdurchtritt strömenden Kaltluft und dem Strömungsdurchsatz der in den Heizkern strömenden Kaltluft steuert, und mit einer zweiten Luftmischklappe, die im zweiten Spalt angeordnet ist und das Mischungsverhältnis zwischen der vom zweiten Kaltluftdurchtritt kommenden Kaltluft und der vom ersten Warmluftdurchtritt kommenden Warmluft steuert.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine Darstellung zur Erläuterung des Prinzips einer Kraft-

- 13 fahrzeugklxmaanlage nach der Erfindung;

Fig. 2 eine Kraftfahrzeugkliraaanlage nach einer ersten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 3 eine Kraftfahrzeugklimaanlage nach einer zweiten-Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 4 ein Diagramm zur Erläuterung der Kaltluftsteuercharakteristiken der Ausführungsform von Fig. 3.

Es folgt die Beschreibung einer ersten Ausführungsform der Erfindung.

Ein Verdampfer 2 kann die Umgebungsluft, die Raumluft oder ein Gemisch aus Umgebungsluft und Raumluft kühlen, das ihm durch ein nicht gezeigtes Gebläse zugeführt wird. Ein Kern eines Heizgeräts oder Heizkern 3 kann die durch den Verdampfer gekühlte und entfeuchtete Luft erhitzen. Der Verdampfer 2 und der Heizkern 3 befinden sich in der angegebenen Reihenfolge in einem Kanal A. Der Heizkern 3 wird von im Kanal A vorgesehenen Wänden 31 und 32 gehalten. Zwischen der Wand 31 und der Innenfläche des Kanals ist ein Hauptkaltluftdurchtritt 9a gebildet, während zwischen der Wand 32 und der Innenfläche des Kanals ein Nebenkaltluftdurchtritt 9b gebildet ist. Die KaItluftkanäle 9a und 9b sind so bemessen und angeordnet, dass, wenn die Kaltluft, die durch den Verdampfer 2 hindurchgeströmt ist, unter Umgehung des Heizkerns 3 strömt, die Kaltluft im Verhältnis von 8:2 auf die Haupt- und Nebenkaltluftdurchtritte 9a und 9b verteilt wird.

Eine erste Luftmischklappe 5a steuert das Verhältnis zwischen dem Strömungsdurchsatz der in den Heizkern 3 strömenden Kaltluft und dem Strömungsdurchsatz der in den Hauptkaltluftdurchtritt 9a strömenden Kaltluft.

Die erste Luftmischklappe 5a ist an einer Achse 51 befestigt, die angrenzend an den Hauptkaltluftdurchtritt 9a am Ende der Kaltlufteinlassfläche des Heizkerns 3 drehbar befestigt und schwenkbar ist zwischen einer ersten Stellung (voll ausgezogene Linie), in der sie den Hauptkaltluftdurchtritt 9a ganz schliesst, und einer zweiten Stellung (gestrichelte Linie), in der sie die Einlassfläche des Heizkerns 3 ganz schliesst.

Eine Steuerklappe 5b steuert das Verteilungsverhältnis der aus dem Heizkern 3 kommenden Warmluft auf die Haupt- und Nebenwarmluftdurchtritte 8a und 8b. Die Steuerklappe 5b besteht aus einer vom Kanal A drehbar gelagerten'Welle 52 und einer daran befestigten Klappe.

Die Steuerklappe 5b ist drehbar zwischen der voll ausgezogen dargestellten Stellung und der gestrichelt ausgezogenen dargestellten Stellung zur Steuerung der Querschnitte der Haupt- und Nebenwarmluftdurchtritte 8a und 8b innerhalb des Drehbereichs der Steuerklappe.

Eine zweite Luftmischklappe 5c steuert das Mischungsverhältnis zwischen der vom Hauptwarmluftdurchtritt 8a kommenden Warmluft und der vom Nebenkaltluftdurchtritt 9b kommenden Kaltluft. Die zweite Luftmischklappe 5c besteht aus einer Welle 53, die angrenzend an den Nebenkaltluftdurchtritt 9b am Ende der Warmluftauslassfläche des Heizkerns drehbar gelagert ist, und aus einer an der Welle 53 befestigten Klappenplatte. Die zweite Luftmischklappe 5c ist zwischen der voll ausgezogen dargestellten Stellung und der gestrichelt dargestellten Stellung schwenkbar zur Steuerung des Mischungsverhältnisses der vom Hauptwarmluftdurchtritt 8a kommenden Warmluft und der vom Nebenkaltluftkanal 9b kommenden Kaltluft.

Ein Kaltluftkanal 7a mischt die Kaltluft aus dem Hauptkaltluftdurchtritt 9a mit der Warmluft aus dem Nebenwarmluftdurchtritt und führt das Gemisch in einen oberen Luftauslass 20 ein. Der

• ι

Warmluftkanal· 7b mischt die Warmluft aus .dem Häuptwarmluftdurchtritt 8a mit der aus dem Nebenkaltluftdurchtritt 9b kommenden Kaltluft und führt das Gemisch in einen"unteren Luftauslass 21 ein.

Die Klimaanlage nach der Erfindung arbeitet in der folgenden Weise.

Wenn die ersten und zweiten Luftmischklappen 5a und 5c sowie die Steuerklappe 5b die vol·! ausgezogen dargestellten Stellungen einnehmen, befindet sich die Klimaanlage im Zustand des stärksten Erwärmens des Innenraums des Kraftfahrzeugs. Eine nicht gezeigte Klappe zur Einführung von Aussen- und Innenluft nimmt nämlich die Ste^ung zur Einführung der Aussenluft ein, während das Gebläse mit der höchsten Drehzahl läuft. Der Kühlkreis arbeitet in diesem Zustand nicht.

Die Aussenluft, die durch den Verdampfer 2 strömt, der nun keine Kühiwirkung hat, wird in den Heizkern 3 eingeführt und durch diesen erhitzt. Die erhitzte Luft wird dann durch den Haupt-und den Nebenwarmluftdurchtritt 8a und 8b abgegeben und zum unteren Luftausl·ass 21 sowie dem oberen Luftauslass. 20 über den Warmluftkanal 7b bzw. den Kaltluftkanal 7a verteilt-

Es sei angenommen, dass die erste Luftmischklappe 5a allmählich in die gestrichelt dargestellte Stellung verschoben wird, während die Steuerklappe 5b und die zweite Luftmischklappe 5c in den vollausgezogen dargestellten Stellungen festgelegt sind. Dann erhöht sich allmählich der Strömungsdurchsatz der durch den Hauptkalt^ftdurchtritt 9a in den Kait^ftkanal 7a eintretenden Kaltluft, so dass die Temperatur der aus dem oberen Auslass abgegebenen konditionieren Luft allmählich geringer als die Temperatur der aus dem unteren Luftauslass abgegebenen Warmluft ist. Daher kann der untere Teil des Innenraums aufgewärmt werden, während zweckmässig abgekühlte Luft aus dem oberen Luftauslass geliefert wird.

Bei der beschriebenen Ausführungsform mit einer die Steuerklappe 5b bildenden Trennwand kann die Temperatur der Kaltluft aus dem oberen Luftauslass abgesenkt werden, während der Strömungsdurchsatz der abgekühlten Luft im Hauptkaltluftdurchtritt 9a konstant ist, was dadurch erfolgt, dass die Klappe in die gestrichelt dargestellte Stellung bewegt wird.

Die Temperaturdifferenz zwischen der aus dem oberen Luftauslass 20 abgegebenen Luft und der aus dem unteren Luftauslass 21 abgegebenen Luft wird maximiert, wenn die Steuerklappe 5b den Warmluftdurchtritt vollständig schliesst.

Wenn der Fahrer ein geringfügiges Absenken der Lufttemperatur um seine Beine wünscht, bewegt er einfach die zweite Luftmischklappe 5c in die gestrichelt dargestellte Stellung, so dass der Strömungsdurchsatz der aus dem Hauptwarmluftdurchtritt 8a kommenden Warmluft allmählich abgesenkt wird, während der Strömungsdurchsatz der Kaltluft aus dem Nebenkaltluftdurchtritt allmählich erhöht wird, wodurch die Temperatur der aus dem unteren Luftauslass 21 abgegebenen konditionierten Luft erhöht wird.

Wenn der Fahrer ein Absenken der Temperatur im gesamten Innenraum wünscht, bewegt er die erste Luftmischklappe 5a weiter in die gestrichelt dargestellte Stellung und verringert entsprechend die Drehzahl des Gebläses.

Auf diese Weise wird der Strömungsdurchsatz der in den Heizkern 3 strömenden Kaltluft abgesenkt zur Verringerung des Strömungsdurchsatzes der zum Haupt-und Nebenwarmluftdurchtritt vom Heizkern gelieferten Warmluft, während der Strömungsdiarchsatz der von der oberen Luftauslassöffnung vorbei am Hauptkaltluftdurchtritt 9a abgegebenen Kaltluft erhöht wird. Folglich wird die Heizwirkung unterdrückt zur Absenkung .der Temperatur des gesamten Innenraums.

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Beim entfeuchtenden und aufwärmenden Betrieb der Klimaanlage werden die Raumluft und die Umgebungsluft im wesentlichen mit gleicher Durchtrittsmenge angesaugt. Selbst in diesem Zustand werden die Temperaturen der konditionierten Luft aus dem oberen Luftauslass 20 und dem unteren Luftauslass 21 durch Steuern des Öffnungsgrads der ersten und zweiten Luftmischklappen 5a und 5c gesteuert.

Es ist ebenfalls möglich, die Temperaturen der konditionierten Luft aus den oberen und unteren Luftauslässen 20 und 21 durch Steuern des Öffnungsgrads der Steuerkläppe 5b zu steuern, während die ersten und zweiten Luftmischklappen 5a und 5c in Zwischenstellungen festgelegt sind.

Beim Kühlbetrieb der Klimaanlage ist der Heisswasserumlauf durch den Heizkern unterbrochen und ist die erste Luftmischklappe 5a in die gestrichelt dargestellte Stellung bewegt. Daher wird die gesamte durch den Verdampfer 2 gekühlte Kaltluft über den Hauptkaltluftdurchtritt 9a vom oberen Luftauslass 20 abgegeben.

Wenn jedoch die zweite Luftmischklappe 5c in die gestrichelt dargestellte Stellung bewegt wird, wird ein Teil der Kaltluft über den Nebenkaltluftdurchtritt 9b auch aus dem unteren Luftauslass 21 abgegeben.

Die erste und die zweite Luftmischklappe 5a und 5c können voneinander unabhängig gesteuert werden, oder der Öffnungsgrad der zweiten Luftmischklappe 5c kann entsprechend dem Öffnungsgrad der ersten Luftmischklappe 5a gesteuert werden. Es ist auch möglich, beide Luftmischklappen elektrisch zu steuern entsprechend der Temperaturdifferenz zwischen der aus dem oberen Luftauslass abgegebenen Luft und der aus dem unteren Luftauslass abgegebenen Luft, um die Temperaturdifferenz konstant zu halten. Diese Steuerarten der ersten und zweiten Luftmischklappen werden bei der praktischen Ausführungsform noch ganz

erläutert.Es ist ferner möglich, die Steuerklappe 5 unabhängig oder in Beziehung zum Öffnungsgrad wenigstens einer der ersten und zweiten Luftmischklappen 5a und 5c zu steuern.

Im folgenden wird in Verbindung mit Fig. 2 eine praktische Ausführungsform der Erfindung beschrieben, bei der dieselben Bezugszeichen wie in Fig. 1 verwendet werden und eine detaillierte Erläuterung dieser Teile oder Glieder weggelassen ist.

Die Klimaanlage dieser Ausführungsform hat einen Gebläsemotor ' 1 mit einem Gebläse 101, eine Klappe 4 zum Umschalten des Ansaugens von Luft zwischen ümgebungsluft und Raumluft und eine Raumlufteinführungsöffnung 41 sowie eine Umgebungslufteinführungsöffnung, die zu einem Kanal A führen.

Das Heizgerät oder der Heizkern 3 sind im Kanal A so angeordnet, dass dessen Einlass- und Auslassflächen den Innenflächen des Kanals A gegenüberliegen. Die Einlassfläche und die gegenüberliegende Innenfläche des Kanals bildet einen Spalt, der als Hauptkaltluftdurchtritt 9a dient, während ein weiterer Spalt zwischen der Auslassfläche und der gegenüberliegenden Innenfläche einen Nebenkaltluftdurchtritt 9b bildet.

Eine erste Luftmischklappe 5a hat eine Welle 51, die an der Ecke des Heizkerns 3 angrenzend an die Auslassseite des Hauptkaltluftdurchtritts 9a so befestigt ist, dass sich die Luftmischklappe 5a zwischen der Einlassfläche des Heizkerns und der Innenenflache der Wand des Kanals A drehen kann.

Die zweite Luftmischklappe 5c hat eine Welle 53, die angrenzend an die Einlasseite des Nebenkaltluftdurchtritts 9b an der Ecke des Heizkerns 3 befestigt und zwischen der Aussenfläche des Heizkerns 3 und der Innenwand des Kanals drehbar ist. Durch Anordnen der beiden Luftmischklappen in der beschriebenen Weise kann der Strömungsdurchsatz an Luft in den jeweiligen Kaltluftkanälen gesteuert werden, ohne dass eine Vergrösserung

der Drehwinkel dieser Klappen erforderlich ist, so dass die Klimaanlage insgesamt kompakter gemacht werden kann.

Eine an der Auslassfläche des Heizkerns 3 vorgesehene Trennwand 50 unterteilt den vom Heizkern 3 ausgehenden Luftkanal in einen Hauptwarmluftdurchtritt 8a und in einen Nebenwarmluftdurchtritt 8b.

Die Steuerklappe 5b hat eine Welle 52, die vom Kanal am Auslass des Nebenwarmluftdurchtritts 8b gehalten wird, und kann sich zwischen dem Ende der Trennwand 50 und der dem Nebenwarmluftdurchtritt 8b zugewandten Ecke des Heizkerns 3 drehen. Eine Abzweigöffnung D führt zu einem Defroster und mündet in den Warmluftkanal 7b. Eine an der Abzweigöffnung vorgesehene Umschaltklappe schaltet den Warmluftstrom zwischen dem ersten Betrieb, bei dem die Warmluft zu einem Defroster 22 strömt, und einem zweiten Betrieb, bei dem die Warmluft zum unteren Luftauslass 21 strömt.

Ein Stellmotor 31 dient zur Betätigung der ersten Luftmischklappe 5a. Der Stellmotor 31 hat eine nicht gezeigte vakuumbetätigte Membran, eine an ihrem einen Ende mit der Membran verbundene Stange 311 und ein Vakuumsteuerventil 312 zur Steuerung des auf die Membran ausgeübten Vakuums. Ein weiterer Stellmotor 32 zur Betätigung der zweiten Luftmischklappe 5c hat eine von einer Membran begrenzte nicht gezeigte Membrankammer, an der Membran befestigte Stangen 311 und 321 und Vakuumsteuerventile 312, 322 zur Steuerung des auf die Membran ausgeübten Vakuums.

Die Vakuumsteuerventile 312 und 322 sind mit Magnetventilen S. und S₃ versehen, die eine Umschaltung herbeiführen zwischen einem Zustand, bei dem der Atmosphärendruck auf die Membrankammer ausgeübt wird, und einem Zustand, bei dem das Vakuum auf die Membrankammer ausgeübt wird. Im einzelnen wird bei Erregung der Magnetventile S₁ und S₃ das Vakuum auf die Mem-

brankammer ausgeübt, so dass die Klappen 5a und 5c durch die Stangen 311 und 321 zu den Stellmotoren gezogen werden.

Wenn die Magnetventile S^ und S₃ aberregt werden, wird das auf die Membrankaituner ausgeübte Vakuum zur Atmosphäre geleitet, so dass die unter dem Vakuum durch die Membran zusammengedrückte Feder entlastet wird und die Klappen 5a und 5c über die Stangen 311 und 321 zurückdrückt.

Wenn die Klappen 5a und 5c vorgegebene Stellungen einnehmen, werden die Magnetventile S„ und S. so erregt, dass sie den Atmosphärendurchtritt und den zur Membrankammer führenden Vakuumdurchtritt schliessen, so dass der Druck in der Membrankammer auf einem konstanten Niveau gehalten wird zurm Festlegen der Klappen 5a und 5c in diesen Stellungen.

Ein Stellmotor 33 betätigt die Steuerklappe 5b. Der Stellmotor 33 hat eine nicht gezeigte Membran, eine an der Membran befestigte Stange'331 und ein Vakuumsteuerventil 332, das das Vakuum zur Beaufschlagung der Membran steuert. Das 'Vakuumsteuerventil 332 hat ein elektromagnetisch betätigtes Umschaltventil S₅. Wenn das Umschaltventil S₅ durch die Energiequelle nicht erregt wird, wird die Membran durch die Kraft einer nicht gezeigten Feder'gemäss Fig. 2 in die obere Stellung durchgebogen, so dass die Klappe 5b durch die Stange 331 in die gestrichelt dargestellte Stellung bewegt wird. Wenn aber das Umschaltventil S₅ erregt wird, wird die Membran durch die Kraft darauf ausgeübten Vakuums gemäss Fig. 2 nach unten durchgebogen, so dass die Klappe 5b durch die Stange 331 in die in Fig. 2 ganz ausgezogen dargestellte Stellung zurückgesetzt wird.

Ein Stellmotor 34 betätigt die Klappe 4 zum Umschalten des Luftansaugens zwischen·Umgebungsluft und Raumluft.Diese Stellmotor hat eine nicht gezeigte Membran, eine an der Membran befestigte Stange 341 und ein Vakuumumschaltventil 342 zur

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Steuerung des auf die Membran ausgeübten Vakuums· Das.Vakuumumschaltventil 342 hat Magnetventile S_g und S_ und. zwei voneinander in der axialen Richtung der Stange 341 beabstandete Membranen.

Wenn beide Magnetventile S₆ und S_ aberregt werden, werden beide Membranen durch die Federn nach links durchgebogen, so dass die Klappe 4 durch die Stange 341 in die gestrichelt dargestellte Stellung bewegt wird.

Wenn aber das Magnetventil S_ß erregt wird, wird eine der Membranen mit Vakuum beaufschlagt und nach rechts durchgebogen bei gleichzeitiger Zusammendrückung einer der Federn, so dass die Klappe 4 durch die Stange 341 in die strichpunktiert dargestellte Stellung gezogen wird. Wenn dann das Magnetventil S^ erregt wird, werden beide Membranen unter Zusammendrückung einer weiteren Feder nach rechts bwegt, so dass die Klappe 4 in die voll ausgezogen dargestellte Stellung bewegt wird.

Der Betrieb der Magnetventile S₁ bis S₇ wird durch den Steuerausgang aus der einen Mikrocomputer enthaltenden Steuerschaltung C gesteuert.

Ein Neustartwiderstand SP dient zur Einstellung der eingestellten Temperatur Ts durch den Fahrer.

Die Kommandotemperatur Tso der Raumtemperatur wird gemäss· der in einem ROM des Mikrocomputers gespeicherten folgenden Formel (1) berechnet aus der Einstelltemperatur Ts, der von einem Umgebungslufttemperatursensor SA gemessenen Umgebungslufttemperatur T₇. und aus dem durch einen Sonnenscheinsensor SF gemessenen Wärmeingang Q durch Sonnenschein.

Tso = Ts - a(T_A - 25) - ^Q (1)

22 -

Die Einheit der Kommandotemperatur Tso und der umgebungslufttemperatur T. ist C. Ein Symbol α stellt eine Konstante dar, die den Wert 1/5 annimmt, wenn-die umgebungslufttemperatur T_A höher als 25° C ist, und nimmt den Wert 1/15 an, wenn die Umgebungslufttemperatur unter 25° C liegt. Der Wärmeingang Q (kcal/h) wird unter der Annahme berechnet, dass die Wärme von 20 kcal/h dem Raum eingegeben wird je 1° C der Differenz zwischen der durch, den Sonnenscheinsensor SP gemessenen Temperatur T und der durch den Raumluftsensor S_n gemessenen Temperatur T_ der Raumluft.

Die Kommandowarmlufttemperatur Td der Warmluft im Warmluft kanal 7b wird gemäss den folgenden Formeln (2) bis (4) berechnet aus der Kommandotemperatur T_gQ/ der umgebungslufttemperatur T , der durch einen Sensor Sc zur Messung der unteren Raumlufttemperatur gemessenen Beinraumtemperatur T_T und der durch einen Sensor SE im Warmluftkanal 7b gemes-

senen Temperatur TdL.

70 - Ta

SOL ^XSO 18 · (2)

wobei T__nT die Kommandotemperatur der Luft im Beinraum darstellt.

^TSOL " ^TL (3)

^TdLo

Es sei jedoch angegeben, dass Td zu 0° C angenommen wird, wenn es kleiner oder gleich 0° C ist, und zu 60° C angenommen wird, wenn es grosser oder gleich 60° C ist.

Dann wird der Kommandoöffnungsgrad 6_L der zweiten Luftmischklappe 5c zur Erzielung der Kommandowarmlufttemperatur Td_L aus den folgenden Formlen (5) und (6) berechnet.

• β- ·

23 -

^{= Td}Lo - ^TdL (5)

θ_τ = 3 x ATd. + 15 . (6)

Xj XjO

Es sei jedoch angenommen/ dass der Winkel θ_τ 0° beträgt,

ο wenn der berechnete Wert θ_τ kleiner oder gleich 0 ist,

Xj ■

und 30 beträgt, wenn derselbe Winkel grosser oder gleich 30° ist. Der Winkel θ_τ wird auch zu 30° angenommen, wenn die

Xj

Klimaanlage im Defrostungsbetrieb arbeitet. Der Öffnungsgrad der Klappe 5c beträgt, wie definiert, 0°, wenn die Klappe die voll ausgezogen dargestellte Stellung einnimmt.

Die vorliegende öffnungsstellung der Klappe 5c wird durch ein Potentiometer PM2 ermittelt und mit dem Kommandoöffnungsgrad ©_T verglichen. Die Klappe 5c wird aus der vorliegenden Stellung je nach dem Vergleichsergebnis in irgendeiner Richtung bewegt. Ob das Magnetventil S₃ erregt oder nicht erregt werden soll, wird je nach der Bewegungsrichtung der Klappe 5c bestimmt.

Soll zum Beispiel der Öffnungsgrad der Klappe 5c von der vorliegenden gestrichelt dargestellten Öffnung verringert werden, so wird zuerst das Magnetventil S₃ und dann das Magnetventil S- aberregt. Folglich wird das auf die Membran ausgeübte Vakuum.zur Atmosphäre abgeleitet, so dass die Klappe zum Heizkern bewegt wird. Die Änderung des Öffnungsgrads der Klappe 5c wird augenblicklich durch das Potentiometer PM2 ermittelt und in einem speicherbaren und löschbaren Speicher RAM im Mikrocomputer gespeichert. Es erfolgt periodisch ein Vergleich zwischen dem augenblicklichen Öffnungsgrad und dem Kommandoöffnungsgrad. Wenn beide Öffnungsgrade zusammenfallen, wird das Magnetventil S₄ erregt zur Festlegung der Klappe 5c in dieser Stellung.

Wenn dagegen ein grösserer Öffnungsgrad als der bisherige her-

gestellt werden soll, so wird zuerst das Magnetventil S, erregt und dann das Magnetventil S. aberregt. Folglich wird das Vakuum auf die Membran gegeben, so dass die Klappe 5c zum Stellmotor gezogen wird. Wenn der Öffnungsgrad der Klappe 5c den Kommandoöffnungsgrad erreicht, wird das Magnetventil S. erregt, während das Magnetventil S^ aberregt wird zur Festlegung der Klappe 5c in der augenblicklichen Stellung.

Inzwischen wird die Kommandokaltlufttemperatur Td^ im Kaltluftkanal 7a entsprechend den folgenden Formeln (7) bis (9) berechnet aus der Kommandotemperatur T , der Umgebungslufttemperatur T , der durch einen Sensor zur Messung der oberen Raumtemperatur ermittelten Oberkörperlufttemperatur T und der durch einen Sensor SD im Kaltluftkanal 7a ermittelten Kaltlufttemperatur T, in· diesem Kanal.

_τ -φ+ Ta - 70

^SOU ~ ¹So 18 ' (7)

wobei T_cn den Oberkörperlufttemperaturkommandowert darstellt

^ΔΤυ ^{= T}sou - ^Tu '

= 3(ΔΤ_Π + ^|ÄT_TT-dt) + 15 (9)

Es sei jedoch darauf hingewiesen, dass der Kommandowert Td_n der Kaltluft zu 0° C angenommen wird, wenn diese Temperatur gleich oder kleiner als 0° C ist, und zu 30° C angenommen wird, wenn diese Temperatur grosser oder gleich 30° C ist. Dann wird der Kommandoöffnungsgrad ©_o der ersten Luftmischklappe 5a zur Erzielung der Kommandotemperatur Td_y der Kaltluft entsprechend den·folgenden Formeln (10) und (11) bestimmt .

^Tdüo = ^TdUo - ^TdU

= 3 xATd_Uo + 15 (11)

Es sei jedoch darauf hingewiesen, dass der Öffnungsgrad ©_TJ zu O angenommen wird, wenn er kleiner oder gleich 0° ist, und zu 30° angenommen wird, wenn er grosser als 30° ist. Es sei auch angenommen, dass beim Defrostungsbetrieb der Öffnungsgrad ©„ gleich 30° ist.

Der Öffnungsgrad der Klappe 5a wird zu 0° definiert, wenn · die Klappe 5a die voll ausgezogen dargestellte Stellung einnimmt. Die augenblickliche Öffnungsstellung der Klappe 5a wird durch das Potentiometer PM1 ermittelt und mit dem Kommandoöffnungsgrad ©j, verglichen. Die Bewegungsrichtung der Klappe 5a wird entsprechend dem Vergleichsergebnis festgelegt. Ob das Magnetventil S₁ zu erregen oder nicht zu erregen ist, wird entsprechend der auf diese Weise ermittelten· Bewegungsrichtung der Klappe 5a bestimmt.

Wenn zum Beispiel der Öffnungsgrad von der augenblicklichen gestrichelt dargestellten Stellung aus verringert werden soll, so wird zuerst das Magnetventil S₁ und dann das Magnetventil S₂ aberregt. Folglich wird das auf die Membran wirkende Vakuum zur Atmosphäre abgeleitet, so dass die Klappe 5a zum Heizkern bewegt wird. Der sich ändernde Öffnungsgrad der Klappe 5a.wird augenblicklich durch das Potentiometer PM1 ermittelt und in einem speicher- und löschbaren Speicher RAM im Mikrocomputer gespeichert.

Es erfolgt ein periodischer Vergleich zwischen dem im RAM gespeicherten augenblicklichen Öffnungsgrad und dem Kommandoöffnungsgrad. Bei Erzielung einer Koinzidenz gibt der Mikrocomputer einen Befehl, der den Steuerkreis C einen Steuerausgang zur Erregung des Magnetventils S₂ abgeben lässt. Wenn das Magnetventil S₂ erregt ist, wird die Klappe 5a in der augenblicklichen Stellung angehalten.

Folglich werden die Kaltluft, die vom an die obere Hälfte des Fahrerkörpers angrenzenden Kaltluftauslass 2 0 abgegeben wird,

und die Warmluft, die von dem an die Beine des Fahrers angrenzenden Warmluftauslass 21 abgegeben wird, derart gesteuert, dass sie entsprechend der eingestellten Temperatur, d. h. der Kommandoraumtemperatur, gewünschte Temperaturen haben.

Wenn der im RAM des Mikrocomputers gespeicherte Kommandoöffnungsgrad ©_T der zweiten Luftmischklappe 5c gleich oder grosser als 25° ist oder wenn der Betrieb auf Entfrosten umgeschaltet wird,, gibt die Steuerschaltung C einen Steuerausgang ab zum Aberregen des Magnetventils S₅ entsprechend dem durch den Mikrocomputer gegebenen Befehl. Wenn das Magnetventil Sr aberregt ist, wird die Steuerklappe 5b in die gestrichelt dargestellte Stellung bewegt, so dass die Warmluftauslassfläche des Heizkerns zum Warmluftkanal 7b ganz offen ist.

Der Mikrocomputer liefert einen Befehl zur Steuerschaltung C, damit diese einen Steuerausgang zum Erregen der Magnetventile S, und S₇ abgibt, wenn der durch die folgende Formel (12) ausgedrückte Zustand erreicht ist durch die augenblicklichen Werte der Raumlufttemperatur TR, die durch den Raumlufttemperatursensor SR ermittelt und im.RAM des Mikrocomputers gespeichert wird, die Kommandoraumlufttemperatut T und den Kommandoöffnungsgrad ©_tT der ersten Luftmischklappe 5a. Als Ergebnis wird die Klappe 4 umgeschaltet und ermöglicht das Ansaugen der Raumluft.

^TR-^Tso ^{und 9}U ⁼ °° ■ ⁽¹²⁾

Auch wenn die folgenden Bedingungen durch die obigen Werte erfüllt sind, gibt die Steuerschaltung' C einen Steuerausgang ab zur Erregung des Magnetventils Sg, während das Magnetventil S₇ aberregt wird, was entsprechend den durch den Mikrocomputer gegebenen Befehlen erfolgt. Folglich wird die Klappe 4 in eine Zwischenstellung bewegt, wo sie die Einführung von Umgebungsluft und Raumluft im wesentlichen mit gleichen Durchsatzmengen ermöglicht.

(a) T_D < T und θ_η = 0° (13)

K. SO U

(b) θ_υ = 0° und T_so < T_R (14)

Ferner liefert der Mikrocomputer einen Befehl, der die Steuerschaltung C einen Steuerausgang zum Aberregen der Mag- . netventile S_ß und S₇ abgeben lässt, wenn die folgende Bedingung durch die obigen Werte erfüllt ist, so dass die Klappe 4 zur Einführung der Umgebungsluft umgeschaltet wird.

(a) Θ_Ό # 0° und T₃₀ > T_R (15)

(b) Bei Stillstand des Kompressors.

(c) Beim Entfrostungsbetrie b.

Ferner gibt der Steuerkreis C entsprechend einem durch den Mikrocomputer gegebenen Befehl einen Ausgang ab zur Steuerung der an den Gebläsemotor 1 angelegten Spannung zum Steuern des Luftstromdurchsatzes und zum Starten und Abhalten des Gebläses entsprechend der in der folgenden Tabelle 1 gegebenen Bedingung.

Tabelle 1

Bedingung

(2) -5[⁰C] = (T_R - T_so) = -2[⁰C]

(3) -2 [⁰C] = (T_R - T_so) ^ 5/3[⁰C]

(4) 5/3[⁰C] = (T_ - T) = 5 [⁰C]

XV bU

(5) 5 [⁰C] = (Tp - T)

(6)Innerhalb 10-2 Sekunden nach dem Anfahren

(7) Kühlwassertemperatur unter

350 c

rp & rn

R SO

(8) Entfrostungsbetrieb

(9) 5 Minuten nach dem Anfahren

Angelegte Spannung

10[V] ⁽*so - V ^{x 2 tV]}

4[V]

12[V]

12

[V]

Spannung allmählich von auf 12 [V] erhöht

Null

12[V]

Abgesenkt von 12 [V] auf [V]

Der Steuerkreis C steuert auch den Start und das Anhalten des Kühlers (Kompressors) in einer in der folgenden Tabelle 2 gezeigten Weise entsprechend einem durch den Mikrocomputer gegebenen Befehl.

Tabelle 2

Bedingung

Steuerzustand

(T₃₀ - T_A) > 15 [⁰C]

und

- T_n)> O

(2) T_A<5[°C]

(3) Gebläsemotor angehalten

(4) 20 Sekunden nach dem Anhalten

Stop

Neustart und Stop

Es wird auch der Zustand eines Heisswasserventils in einer in Fig. 3 gezeigten Weise gesteuert durch den Steuerausgang des Steuerkreises C entsprechend dem durch den Mikrocomputer gegebenen Befehl.

Tabelle 3
Bedingung Zustand

R	>	T	so
^TA	t	T	S
⁹L	O	°

(1) Kühlwassertemperatur

über 35° C und alle folgenden Bedingungen erfüllt

offen C
(2) Entfrostungsbetrieb offen

Bei der oben beschriebenen ersten praktischen Ausführungsform der Erfindung werden die Öffnungsgrade der ersten und zweiten Luftmischklappen gesteuert und folgen Kommandowerten, die von im Mikrocomputer programmierten unabhängigen Formeln berechnet werden entsprechend der eingestellten Temperatur . (Kommandoraumtemperatur T ) und den verschiedenen Temperatur-

SO .

informationen.

Die Klimaanlage nach der Erfindung kann jedoch derart ausgeführt werden, dass die ersten und zweiten Luftmischklappen antriebsmässig miteinander mechanisch so verbunden sind, dass die Temperaturen der aus dem Kaltluftauslass und dem Warmluftauslass kommenden Luft gesteuert werden, während durch die Betätigung eines einzigen Steuerhebels eine konstante Temperatur dazwischen aufrechterhalten wird. Dies ergibt sich aus der folgenden Beschreibung einer zweiten praktischen Ausführungsform der Erfindung gemäss Fig. 3, in der dieselben Bezugszeichen dieselben Teile wie in Fig. 2 zeigen und eine Erläuterung dieser Teile oder Glieder weggelassen ist.

Ein Verbindungsdraht 11 ist an seinem einem Ende mit der ersten Luftmischklappe 5a und an seinem anderen Ende mit einem an einer Steuertafel vorgesehenen Steuerhebel 13 verbunden. Die Anordnung ist so getroffen, dass der Öffnungsgrad θ der ersten Luftmischklappe. 5a erhöht wird zur Verringerung der Durchtrittsfläche des Hauptkaltluftdurchtritts 9a, wenn der Steuerhebel 13 zur WARM-Seite bewegt wird. Wenn dagegen der Steuerhebel 13 zur KALT-Seite bewegt wird, wird die Querschnittsfläche des Hauptkalrluftdurchtritts erhöht. Der Verbindungsdraht 11 ist durch zwei Klemmen 12a und 12b angeklemmt.

Ein Verbindungsmechanismus 10 ist an seinem Ende mit der ersten Luftmischklappe 5a drehbar verbunden. Ein an der Welle 53 der zweiten Luftmischklappe 5c kräftig befestigter Hebel 5d erstreckt sich auf der gegenüberliegenden Seite der Welle bis zur Klappe. Das andere Ende der Verbindungsmechanismus 10 .ist mit dem Ende des Hebels 5d drehbar verbunden.

Wenn daher der Steuerhebel 13 in Richtung einer Erhöhung des Winkels θ₀ der ersten Luftmischklappe 5a betätigt wird, wird auch die zweite Luftmischklappe 5c zur Erhöhung des Winkels ö_T bewegt. ■

Der Verbindungspunkt P zwischen dem Verbindungsmechanismus 10 und der ersten Luftmischklappe 5a wird nämlich längs einer gekrümmten Bahn um die Drehachse der Welle 51 nach oben bewegt. Folglich zieht das andere Ende des Verbindungsmechanismus 10 das Ende des Hebels 5d nach oben. Da der Hebel 5d an der Welle 53 befestigt ist, wird diese im Uhrzeigersinn gedreht, wenn das Ende des Hebels 5d nach oben gezogen wird, so dass die an der Welle 53 befestigte zweite Luftmischklappe 5c um die Achse der Welle 53 nach unten gedreht wird.

Folglich wird die zweite Luftmischklappe auf einen dem Öffnungsgrad der ersten Luftmischklappe entsprechenden Öffnungsgrad gesteuert.

3203A24

Fig. 4 zeigt experimentelle Daten für die Änderung der Lufttemperaturen am oberen Kaltluftauslass 20 und am unteren Warmluftauslass 21 in Beziehung zur Änderung der Öffnungsgrade θ_ττ und θ_ .

U J-I

In Fig. 4 stellt die Ordinatenachse die Temperatur in ⁰C dar, während die Abszissenachse den öffnungswinkel θ_ττ und θ_τ

U J-I

der ersten und zweiten Luftmischklappen darstellt, und zwar unter der Annahme, dass die gestrichelt dargestellten Stellungen der Klappen einem Öffnungsgrad von 0° entsprechen.

Eine Kurve HE zeigt die'Lufttemperatur am Heizungseinlass,, während eine Kurve HA die Temperaturänderung am •Heizungsauslass zeigt. Die Kurve UNTEN zeigt die Temperaturänderung der aus dem unteren Warmluftauslass kommenden gesteuerten Luft, während die Kurve OBEN die Temperaturänderung der aus dem oberen Warmluftauslass herauskommenden gesteuerten Luft zeigt.

Die Kurve SE zeigt die Temperaturanderung der konditionierten Luft, die aus an beiden Enden des Armaturenbretts des Kraftfahrzeugs vorgesehenen seitlichen Entlüftungen abgegeben wird, während die Kurve ME die Temperaturanderung der konditionierten Luft zeigt, die aus einer am Mittelteil des Armaturenbretts vorgesehenen mittleren Entlüftung abgegeben wird. Schliesslich zeigt die Kurve V die Kaltlufttemperatur an der Auslasseite des Verdampfers. Es sei hier angenommen, dass zum Heizkern 3 keine Heisswasserzufuhr erfolgt, jedoch der Kühler nur arbeitet, wenn der Öffnungsgrad beider Luftmischklappen 5a und 5c in die Bereiche zwischen 5a und 5c fällt. In diesem Betriebsbereich wurde die Klappe 4 zur Einführung von Raumluft umgeschaltet.

Die Heisswasserzufuhr zum Heizkern 3 beginnt, wenn die Öffnungsgrade der Luftmischklappen 5a und 5b über 5° hinaus erhöht werden und gleichzeitig die Klappe 4 in die Stellung umgeschaltet wird, in der sie die Einführung von Umgebungsluft und Raumluft im wesentlichen bei gleichem Strömungsdurchsatz ermöglicht.

In diesem Bereich wird ein Teil der durch den Kühler abgekühlten Kaltluft durch den Heizkern 3 wieder erhitzt, wob ei der grösste Teil der erhitzten Luft durch den Hauptwarmluftdurchtritt 8a in den Warmluftkanal 7b eingeführt wird, während der andere Teil durch den Nebenwarmluftdurchtritt 8b in den Kaltluftkanal 7a eingeführt wird.

Ein Teil der Kaltluft wird unmittelbar durch den Nebenkaltluftdurchtritt 9b in den Warmluftkanal 7b eingeführt und mit der hindurchströmenden Warmluft gemischt, während die Warmluft als Gemisch durch den Warmluftauslass 21 in den Raum um die Beine des Fahrers abgegeben wird. Andererseits wird ein Teil der Warmluft in den Warmluftkanal 7a eingeführt, in den auch der Hauptteil der Kaltluft durch den Kaltluftdurchtritt 9a eingeführt wird. Die Kaltluft als Gemisch wird dann durch den Kaltluftauslass 20 zur Oberhälfte des Körpers des Fahrers abgegeben.

Während die Öffnungsgrade der Luftmischklappen 5a und 5b klein sind, sind die Strömungsdurchsätze der in die jeweiligen Kanäle 7a und 7b eingeführten Kaltluft verhältnismässig gross, so dass die Temperaturen der aus den Auslässen 2 0 und 21 abgegebenen konditionierten Luft 10 bis 12° C bzw. 22 bis 23° C betragen.

Wenn die Öffnungsgrade der Luftmischklappen 5a und 5b erhöht werden, wird die Zufuhrmenge an Kaltluft in den Heizkern 3 erhöht, während die Einführungsmenge der Kaltluft in die Kanäle 7a und 7b erniedrigt wird. Folglich werden die Temperaturen der konditionierten Luft aus den Luftauslässen 20 und 21 gemäss Fig. 4 erhöht.

Wenn die Öffnungsgrade der Luftmischklappen 5a und 5c über 25° hinaus erhöht werden, wird der Kühler stillgesetzt und Klappe 4 zur Einführung von Umgebungsluft umgeschaltet.

Wenn daher die Luftmischklappen 5a und 5b in den 25° übersteigenden Öffnungsgrad gesteuert werden, wird frische Umgebungsluft in die Haupt- und Nebenkaltluftdurchtritte 9a und 9b eingeführt, so dass die Warmluft in den Kanälen 7a und 7b mit frischer Umgebungsluft gemischt wird, wobei die Gemische durch die jeweiligen Luftauslässe 20 und 21 abgegeben werden.

Der Einführungsdurchsatz der frischen Umgebungsluft ist in diesem Zustand, verglichen mit dem Strömungsdurchsatz der Warmluft, extrem klein, so dass die Luftauslasstemperaturen gemäss Fig. 4 drastisch erhöht werden.

Vorausgesetzt, dass die Gebläsedrehzahl konstant gehalten wird, wird die Abgabedurchsatzmenge der konditionieren Luft aus dem Kaltluftauslass erhöht, wenn die Öffnungsgrade der Luftmischklappen 5a und 5c sich O nähern. Dagegen wird der Strömungsdurchsatz der Luft aus dem Luftauslass 21 erhöht, wenn sich die öffnüngsgrade 30° nähern.

Bei der beschriebenen Ausführungsform wird die Gebläsedrehzahl auf ein Maximum gebracht, wenn die Öffnungsgrade beider Luftmischklappen 5a und 5c kleiner als 5° und grosser als 25 sind, und wird auf Minimum gebracht, wenn die Öffnungsgrade in den Bereich von 12,5 bis 17,5° fallen. Innerhalb der Bereiche von 5° bis 12,5° und von 17,5° bis 25° wird die Gebläsedrehzahl allmählich erhöht, wenn die Öffnungsgrade sich 12,5° bzw. 17,5° nähern.'

Wenn daher die Öffnungsgrade der Klappen 5a und 5c sich 5° nähern, wird der Strömungsdurchsatz an Kaltluft aus dem Luftauslass 20 erhöht, während bei einer Annäherung der Öffnungsgrade an 25° der Strömungsdurchsatz an Luft aus Luftauslass erhöht wird und ein kräftigeres Gefühl des Abkühlens und Erwärmens gibt, während die Wirkung aufrechterhalten wird, dass der Kopf kalt und die Füsse warm gehalten werden.

Der gesamte Luftströmungsdurchsatz wird erhöht/ wenn die Öffnungsgrade der Klappen 5a und 5b sich dem Bereich von 12,5° bis 17,5° nähern. Wenn die Öffnungsgrade beider Klappen 5a und 5b Werte von 12,5° bis 17/5 annehmen, strömt die Luft mit geringer Durchsatzmenge aus den Luftauslässen 20 und 21 mit einer dazwischen herrschenden geeigneten Temperatur differenz von beispielsweise 15° C. Es ist somit möglich, einen ausreichenden Effekt zum Kalthalten des Kopfs und zum Warmhalten der Füsse auch dann zu er'hielen, wenn der Luftstromdurchsatz gering ist.

Wie goniJSK der ernten Äuaiührungsform der Erfindung beschrieben, wird {'in 'IViJ der Warrnluit in den Kallluftkanal eingoführt, <3oi /um oberen Luftauslass führt, der in das Oberteil üO!.! Inn<'Hra\i!i!:^:; des Kr\ii. t.f n)> rxcivigt, wandet, wahrend U ie Einfühi:ungsuurchScH.'/.menge dor Kaltluft in den Kaltluftkanal durch eine erste LuftmisehklappfV gesteuert wird. Gleichzeitig wird ein Tel.!, von Kaltluft in den Warmluftkanal eingeführt, der y.u einem unteren Lnftaus i.a_:::s führt, der in das Unterteil des Innonraums mündcit. Die aufuhrmenge der Kaltluft in den Wa rmluftkana.1 wird durch eine zweite Luftmischklappe gesteuert. K^rj Ist daher möglich, die Temperaturen der aus den oberen und uneeren iiitftausldGoon abgegebenen Luft zu steuern bei einer dazwischen herrschenden gewünschten Lufttemperatur und demnach eine ideale Wirkung für das Kalthalten des Kopfs und das Warmhalten der Fükso zu erzielen.

(Jt.v,;ä;is oi.nor wo i l.oren ÄLi:-.^:;f'ui"iruiujsform der Erfindung wird der Oi i'nung.-.ij rad der zwo./t"on Luf Lnü schklappo entsprechend dem üfr'nvmgyqrfKl der ersh-in /,ultmischivlappe gesteuert. Es ist daher mogljeh, eint; geoiynf.'tt? Tempor.at.ur -/.wischen der· aus dem oberen Luftauslass abgegebenen l'.uft. und der aus dem unteren Luftauslass abgegebenen Luft aufrechtzuerhalten.

Gemäss einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist ein Heizkern in einem Kanal derart angeordnet, dass die Kaltluft-

- 35 -

einlassfläche und die.Warmluftauslassfläche des Heizkerns sich im wesentlichen parallel zu den Innenflächen der Wände des Kanals erstrecken. Die erste Luftmischklappe befindet sich zwischen der Kaltlufteinlassfläche des Heizkerns und der gegenüberliegenden Wandfläche des Kanals, während sich die zweite Kaltluftklappe im Raum zwischen der Warmluftauslassfläche, des Heizkerns und der gegenüberliegenden Wandfläche des Kanals befindet. Es ist daher möglich, die Temperaturen der aus den oberen und unteren Luftauslässen abgegebenen Kaltluft und Warmluft einfach durch geringfügiges Ändern der Öffnungsgrade der Luftmischklappen zu steuern. Wenn auch zwei Luftmischklappen angewendet sind, wird' das Volumen der Klimaanlage insgesamt nicht wesentlich erhöht.

Leerseite

Claims

Patentanwälte 81-33.288P(33.289H) -2.. Febr. 1982

BEETZ & PARTNER
Steinadorfstr. 10,8000 München 22

HITACHI, LTD., Tokyo, Japan

Kraftfahrzeugklimaanlage

Ansprüche

1J Kraftfahrzeugklimaanlage,

- bei der von einem Heizkern erhitzte Warmluft und den Heizkern umgehende Kaltluft in einem gesteuerten Verhältnis gemischt werden zur Erzeugung von konditionierter Kaltluft und konditionierter Warmluft,

- wobei die konditionierte Kaltluft zum Oberteil des Raums durch einen oberen Luftauslass abgegeben wird, während die konditionierte Warmluft.zum Unterteil des Raums durch einen unteren Luftauslass abgegeben wird,

gekennzeichnet

- durch einen Hauptkaltluftdurchtritt (9a) und einen Nebenkaltluftdurchtritt (9b), die den Heizkern (3) umgehen,

- durch einen Hauptwarmiuftdurchtritt (8a) und einen Neben- ' warmluftdurchtritt (8b), in die aus dem Heizkern (S) austretende Warmluft in einem geeigneten Verhältnis verteilt wird, -

- durch einen ersten Kanal (7a), in dem die Kaltluft"aus dem Hauptkaltluftdurchtritt (9a) und die Warmluft aus dem Nebenwarmluftdurchtritt (8b) gemischt werden, wobei der

81-A 6407-02

erste Kanal (7a) das Gemisch in den oberen Luftauslass (20) einführt,

- durch einen zweiten Kanal (7b), in dem die Kaltluft aus dem Nebenkaltluftdurchtritt (9b) und die Warmluft aus dem Hauptwarmluftdurchtritt (8a) gemischt werden, wobei der zweite Kanal (7b) das Gemisch in den unteren Luftauslass (21) einführt,

- durch eine erste Luftmischkläppe (5a) zum Steuern des Verhältnisses zwischen dem Strömungsdurchsatz der in den Heizkern (3) eingeführten Kaltluft und des Strömungsdurchsatzes der in den Hauptkaltluftdurchtritt (9a) strömenden Kaltluft, und

.- durch eine zweite Luftmischklappe (5c) zum Steuern des Verhältnisses des Mischens der Kaltluft, die aus dem Nebenkaltluftdurchtritt (9b) in den zweiten Kanal (7b) strömt,und der Warmluft, die aus dem Hauptwarmluftdurchtritt (8a) in den zweiten Kanal (7b) strömt.
2. Kraftfahrzeugklimaanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

- dass die erste Luftmischklappe (5a) am Ende der Seitenfläche des Heizkerns (3) drehbar gelagert ist, die dem Hauptkühlluftdurchtritt (9a) gegenüberliegt und an die Kühllufteinlassfläche angrenzt, während die zweite Luftmischklappe (5c) am Ende der Seite des Heizkerns (3) drehbar gelagert ist, die dem Nebenkühlluftkanal (9b) gegenüberliegt und an das Auslassende des Heizkerns (3) angrenzt.
3. Kraftfahrzeugklimaanlage nach Anspruch 1, gekennzeichnet

- durch eine Steuerklappe (9b), die an der Auslasseite des Heizkerns (3) angeordnet ist und das Verteilungsverhältnis von Warmluft aus dem Heizkern (3) zu den Haupt-' und Nebenwarmluftdurchtritten (8a, 8b) steuert. .

O
4. Kraftfahrzeugklimaanlage nach Anspruch 1, gekennzeichnet

- durch zwei Steuerhebel, die an einer Klimaanlage-Steuertafel angebracht sind, die an einem Armaturenbrett dos Vorderteils im Raum des Kraftfahrzeugs befestigt ist,

- wobei einer (13) der Hebel über einen Draht- und Verbindungsgliedmechanismus (11; 10) an der ersten Luftmisch^ klappe (5a) angeschlossen ist, während der andere der Hebel über einen Draht- und .Verbindungsgliedmechanismus an der zweiten Luftmischklappe (5c) angeschlossen ist.
5. Kraftfahrzeugklimaanlage nach Anspruch 1, gekennz eichnet

- durch, eine die obere Lufttemperatur einstellende Einrichtung zur Einstellung der Lufttemperatur am Oberteil de.¹.: Innenraums des Kraftfahrzeugs,

- durch eine die obere Lufttemperatur ermittelnde Einrichtung zur Ermittlung der Lufttemperatur im Oberteil dos Innenraums,

- durch eine erste Steuereinrichtung (31), die die erste Luftmischklappe (5a) derart steuert, dass der Unterschied zwischen dem Signal für die eingestellte Temperatur der die obere Lufttemperatur einstellenden Einrichtung und dem Signal für die ermittelte Lufttemperatur der die obere Lufttemperatur ermittelnden Einrichtung in einen gegebenen Bereich fällt,

- durch eine die untere Lufttemperatur einstellende Einrichtung zum Einstellen der Lufttemperatur im Unterteil des Innenraums,

- durch eine die untere Lufttemperatur ermittelnde Einrichtung zum Ermitteln der Lufttemperatur im Unterteil des Innenraums, und

- durch eine zweite Steuereinrichtung (32), die die zweite Luftmischklappe (5c) derart steuert, dass der Unterschied zwischen dem Signal für die eingestellte Temperatur der die untere Lufttemperatur einstellende Einrichtung und

dem ermittelten Temperatursignal der die untere Lufttemperatur ermittelten Einrichtung in einen gegebenen Bereich fällt.
6. Kraftfahrzeugklimaanlage,
gekennzeichnet

- durch zwei den Heizkern (3) umgehende Kaltluftdurchtritte

(9a, 9b) ,

- durch zwei Warmluftdurchtritte (8a, 8b), auf die die Warmluft aus dem Heizkern (3) geeignet verteilt wird,

- durch einen ersten Kanal (7a), in dem die Kaltluft aus einem (9a) der Kaltluftdurchtritte (9a, 9b) und die Warmluft aus einem (8b) der Warmluftdufchtritte (8a, 8b) miteinander gemischt werden, wobei der erste Kanal (7a) das konditionierte Luftgemisch in einem oberen Luftauslass (2 0) einführt, aus dem das konditionierte Luftgemisch zum Oberteil des Innenraums des Kraftfahrzeugs abgegeben wird,

- durch einen zweiten Kanal (7b), in dem die Kaltluft aus dem anderen (9b) der Kaltluftdurchtritte (9a, 9b) und die Warmluft aus dem anderen (8a) der Warmluftdurchtritte

(8a, 8b) miteinander gemischt werden, wobei der zweite . Kanal (7b) das konditionierte Luftgemisch in einen unteren Luftauslass (21) einführt, aus dem das konditionierte Luftgemisch zum Unterteil des Innenraums abgegeben wird;

- durch eine erste Luftmischklappe (7a) zur Steuerung des Mischungsverhältnisses der Kaltluft und der Warmluft im ersten Kanal (7a), und

- durch eine zweite Luftmischklappe (5c) zur Steuerung des Mischungsverhältnisses der Kaltluft und der Warmluft im zweiten Kanal (7b),

- wobei die Luftkonditioniereinrichtung ferner aufweist:

- eine erste Steuereinrichtung (31) zur Steuerung der ersten Luftmischklappe (5a) zur Steuerung der Temperatur der aus dem oberen Luftauslass (2 0) abgegebenen Luft und

- eine zweite Steuereinrichtung (32) zur Steuerung der zwei-

— 5 —

ten Luftmischklappe (5c) entsprechend dem Steuerzustand der ersten Luftmischklappe (5a) zur Steuerung der Temperatur der aus dem unteren Luftauslass (21) abgegebenen Luft.
7. Kraftfahrzeugklimaanlage nach Anspruch 6, gekennzeichnet

- durch einen an einer Steuertafel angeordneten Steuerhebel

(13), der über einen Draht- und Verbindungsgliedmechanisinus (11; 10) mit der ersten Luftmischklappe (5a) verbunden ist, wobei die ersten und zweiten Luftmischklappen (5a, 5c) derart miteinander verbunden sind, dass bei Betätigung der ersten Luftmischklappe (5a) durch den Steuerhebel (13) in Richtung einer Erhöhung des Strömungsdurchsatzes an in den ersten Kanal (7a) strömender Kaltluft die zweite Luftmischklappe (5c) in Richtung einer Erhöhung des Strömungsdurchsatzes an in den zweiten Kanal (7b) strömender Kaltluft erhöht wird, während bei einer Steuerung der ersten Luftmischklappe (5a) in Richtung einer Erniedrigung des Strömungsdurchsatzes an Kaltluft in den ersten Kanal (7a) die zweite Luftmischklappe (5c) in Richtung einer Erniedrigung des Strömungsdurchsatzes an Kaltluft in den zweiten Kanal (7b) betätigt wird. .
8. Kraftfahrzeugklimaanlage nach Anspruch 6, gekennzeichnet

- durch eine Temperatureinstelleinrichtung zur Einstellung der Lufttemperatur im Innenraum des Kraftfahrzeugs,

- durch eine Temperaturermittlungseinrichtung zur Ermittlung der repräsentativen Temperatur im Innenraum,

- durch eine erste Steuereinrichtung (31) zur Steuerung der ersten Luftmischklappe (5a) zur Steuerung der Temperatur der aus dem oberen Luftauslass (20) abgegebenen Luft derart, dass der Unterschied zwischen dem Signal für die eingestellte Temperatur der Temperatureinstelleinrichtung und dem Signal für die ermittelte Temperatur der Lufttemperaturermittlungseinrichtung in einen gegebenen Bereich fällt, und

- durch eine zweite Steuereinrichtung (32) zur Steuerung der zweiten Luftmischklappe (5c) entsprechend dem Steuerzustand der ersten Luftmischklappe (5a) derart, dass der Unterschied zwischen der Temperatur der aus dem oberen Luftauslass (20) ausströmenden Luft und der Temperatur der aus dem unteren Luftauslass (21) ausströmenden Luft in . einen gegebenen Bereich fällt.
9. Kraftfahrzeugklimaanlage nach Anspruch 6, gekennzeichnet

- durch eine Einrichtung zur Erzeugung eines der eingestellten Temperatur entsprechenden elektrischen Signals,

- durch eine Einrichtung zur Erzeugung eines der Innenraum- ■ lufttemperatur entsprechenden elektrischen Signals,

- durch eine erste Programmiereinrichtung, in der ein Arbeitsablauf zur Berechnung des Öffnungsgrads der ersten Luftmischklappe wenigstens in Übereinstimmung mit beiden elektrischen Signalen programmiert ist,

- durch eine Berechnungsoperationseinrichtung zur Berechnung des Öffnungsgrads (©„) der ersten Luftmischklappe (5a) aus den elektrischen Signalen in Übereinstimmung mit dem Programm in der ersten Programmiereinrichtung,

- durch eine zweite Programmiereinrichtung, in der der Öffnungsgrad (θ_τ) der zweiten Luftmischklappe (5c) in Bezie-

J-I

hung zum Öffnungsgrad (θ_π) der ersten Luftmischklappe (5a) programmiert wird,

- durch eine dritte Programmiereinrichtung, in der ein Arbeitsablauf zur Bestimmung des Öffnungsgrads (©_L) der zweiten Luftmischklappe (5c) in Übereinstimmung mit dem Öffnungsgrad (Θ-J der ersten Luftmischklappe (5a) programmiert ist,

- durch eine Programmdurchführüngseinrichtung zur Bestimmung des Öffnungsgrads (θ_τ) der zweiten Luftmischklappe (5c)

■ in Übereinstimmung mit dem Programm in der ersten Programmiereinrichtung ,

- durch eine erste Betätigungseinrichtung (31) zur Betätigung

der ersten Luftmischklappe (5a) in Übereinstimmung mit dem Ergebnis der durch die Betätigungsausführungseinrichtung durchgeführten Betätigung, und

- durch eine zweite Betätigungseinrichtung (32) zur Betätigung der zweiten Luftmischklappe (5c) in Übereinstimmung mit dem durch die Programmausführungseinrichtung erzeugten Ergebnis.
10. Kraftfahrzeugklimaanlage,
gekennzeichnet

- durch einen Heizkern (3) , der in einem Kanal (A) derart angeordnet ist, dass die Kaltlufteinlassfläche des Heizkerns (3) und die Warmluftauslassfläche des Heizkerns

(3) den Wandflächen des Kanals (A) mit einem dazwischenliegenden ersten und einem zweiten Spalt gegenüberliegen, wobei der angrenzend an die Einlassfläche des Heizkerns (3) gebildete erste Spalt einen den Heizkern (3) umgehenden ersten Kaltluftdurchtritt (9a) bildet, während· der angrenzend an die Auslassfläche des Heizkerns (3) gebildete zweite Spalt einen den Heizkern (3) umgehenden zweiten Kaltluftdurchtritt (9b) bildet,

- durch einen ersten und einen zweiten Warmluftdiarchtritt

(8a; 8b), auf den die aus dem Heizkern (3) austretende .Warmluft in einem geeigneten Strömungsdurchsatzverhältnis verteilt wird,

- durch einen ersten Kanal (7), in dem die Kaltluft aus dem ersten Kaltluftdurchtritt (9a) und die Warmluft aus dem zweiten Wairmluftdurchtritt (8b) zur Bildung einer konditionierten Kaltluft miteinander gemischt werden, wobei der erste Kanal (7a) die konditionierte Kaltluft in einen oberen Luftauslass (20) einführt, aus dem die konditionierte Kaltluft zu einem oberen Teil des Innenraums des Kraftfahrzeugs abgegeben wird,

- durch einen zweiten Kanal (7b), in dem die Kaltluft aus dem zweiten Kaltluftdurchtritt (9b) und die Warmluft aus dem ersten Warmluftdurchtritt (9a) zur Bildung einer

konditionierten Warmluft miteinander gemischt werden, wobei der zweite Kanal (7b) die konditionierte Warmluft in einen unteren Luftauslass (21) einführt, aus dem die' konditionierte Warmluft zu einem Unterteil des Innenraums abgegeben wird, wobei die erste Luftmischklappe (5a) im ersten Spalt angeordnet ist, und durch eine zweite Luftmischklappe (5c) zur Steuerung des Verhältnisses zwischen dem Strömungsdurchsatz der aus dem Warmluftdurchsatz (8a) in den zweiten Kanal (7b) strömenden Warmluft und des Strömungsdurchsatzes der aus dem zweiten Kaltluftkanal (9b) in den zweiten Kanal (7b) strömenden Kaltluft.