DE4420162A1 - Luftaufbereitungsvorrichtung für den Fahrgastraum eines Kraftfahrzeugs - Google Patents

Luftaufbereitungsvorrichtung für den Fahrgastraum eines Kraftfahrzeugs

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Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Luft­ aufbereitungsvorrichtung für den Fahrgastraum eines Kraftfahrzeugs, bestehend aus einem Wärmeaustauscher, der von einem Wärmeträgermedium durchströmt werden kann, das von einem Kühlkreislauf des Motors kommt, und durch den ein Luftstrom hindurchgehen kann, der in den Fahrgastraum einzuleiten ist.
Es sind bereits zahlreiche Vorrichtungen dieser Art bekannt, bei denen die durch den Motor des Fahrzeugs abgegebene Wärmeenergie genutzt wird, um einen Warm­ luftstrom zu liefern, der für die Beheizung des Fahr­ gastraums verwendet wird. Es gibt gegenwärtig zwei Regelungstechniken der Heizfunktion, um die Temperatur der in den Fahrgastraum einzuleitenden Luft zu regeln.
Eine erste Regelungstechnik der Heizfunktion besteht darin, in einem regelbaren Verhältnis einen aus dem Wärmeaustauscher kommenden Warmluftstrom mit einem Kaltluftstrom zu mischen, der außerhalb des Fahrgast­ raums aufgenommen oder aus dem Fahrgastraum rückge­ führt wird. Diese Luftmischtechnik erfordert eine Mischkammer mit großem Platzbedarf und eine Misch­ klappe, deren Entwicklung für jedes neue Fahrzeug sehr langwierig ist.
Durch diese beiden Nachteile wird die jede Standardi­ sierung der Heizvorrichtung beträchtlich erschwert.
Bei einer zweiten Regelungstechnik der Heizfunktion kommt einfaches oder thermostatisches Ventil zum Einsatz, das den Durchsatz des durch den Wärmeaus­ tauscher strömenden Wärmeträgermediums (im allgemeinen Wasser mit Zusatz eines Frostschutzmittels) regelt.
Für diese zweite Regelungstechnik ist eine Einrichtung mit einem weniger großen Platzbedarf erforderlich als für die erste Regelungstechnik, wobei sich jedoch zwei größere Probleme ergeben. Das erste Problem besteht in der Schwierigkeit, die Temperaturprogressivität des in den Fahrgastraum eingeleiteten Luftstroms zu regeln, woraus sich regelungstechnische Probleme ergeben. Das zweite Problem bezieht sich auf die Inhomogenität der Temperaturen des in den Fahrgastraum eingeleiteten Luftstroms, wenn der Durchsatz des durch den Wärmeaus­ tauscher strömenden Wärmeträgermediums sehr gering ist.
Außerdem sind diese beiden Regelungstechniken gegen­ über dem Durchsatz des Wärmeträgermediums im Kühl­ kreislauf empfindlich, der von der Motordrehzahl und von der Öffnungsstellung des Thermostatventils ab­ hängig ist.
Ein anderer Nachteil dieser bekannten Vorrichtungen besteht darin, daß sie nur eine Heizfunktion über­ nehmen. Wenn das Fahrzeug mit einer Klimatisierungs­ funktion für die Einleitung von Kaltluft oder klimati­ sierter Luft in den Fahrgastraum ausgestattet werden soll, muß außerdem eine gesonderte Klimaanlage vor­ gesehen werden, die im wesentlichen aus einem Ver­ dichter, einem Kondensator, einem Druckminderventil und einem Verdampfer besteht, die von einem Kälte­ mittel durchströmt werden.
Dabei ist dieser als Flächenkühler fungierende Ver­ dampfer neben dem vorgenannten Wärmeaustauscher, der als Heizradiator dient, in ein und derselben Leitung anzuordnen, durch die der in den Fahrgastraum einzu­ leitende Luftstrom strömen kann.
Der Hauptnachteil, der sich daraus ergibt, besteht in dem Platzbedarf, der durch das gleichzeitige Vorhan­ densein des Heizradiators und des Verdampfers in der Luftaufbereitungsvorrichtung entsteht. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß mehrere Regelklappen vorgesehen werden müssen, deren Entwicklung langwierig und schwierig auszuführen ist.
Darüber hinaus sind die Temperaturen der aus dem Verdampfer austretenden Luft uneinheitlich verteilt.
Desweiteren ist darauf hinzuweisen, daß es sich bei der Abgleichung des Verdampfers, der den Wärmeaus­ tausch zwischen dem Kältemittel und der Luft über­ nimmt, um einen langwierigen und schwierigen Vorgang handelt.
Der Zweck der Erfindung besteht vor allem darin, die vorgenannten Nachteile zu beseitigen.
Dazu schlägt die Erfindung eine Luftaufbereitungsvor­ richtung der eingangs genannten Art vor, bei welcher der Wärmeaustauscher in einem von dem Wärmeträger­ medium durchströmten Umwälzkreislauf eingebaut ist und bei welcher dieser Umwälzkreislauf an den Kühlkreis­ lauf über ein Verteilerventil angeschlossen ist, das in einem regelbaren Verhältnis das aus dem Wärmeaus­ tauscher kommende und im Umwälzkreislauf zirkulie­ rende Wärmeträgermedium mit dem vom Motor kommenden und im Kühlkreislauf zirkulierenden Wärmeträgermedium mischen kann.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht auf diese Weise die Beheizung des Fahrgastraums unter voll­ ständiger oder teilweiser Nutzung des Durchsatzes des Wärmeträgermediums, das vom Auslaß des Wärmeaustau­ schers kommt und eine niedrigere Temperatur als am Einlaß aufweist. Dieser Durchsatz des durch den Um­ wälzkreislauf strömenden Wärmeträgermediums wird in einem regelbaren Verhältnis mit dem aus dem Kühlkreis­ lauf des Motors kommenden warmen Wärmeträgermedium gemischt, wodurch die Temperatur des in den Wärme­ austauscher einströmenden Wärmeträgermediums und von daher die in den Fahrgastraum eingeleitete Wärme­ leistung kontrolliert werden kann.
Der Betrieb der Vorrichtung erfolgt mit konstantem Durchsatz, der vom Durchsatz des Wärmeträgermediums im Kühlkreislauf des Motors nahezu unabhängig ist.
Daraus ergeben sich die folgenden Hauptvorteile:
  • - Platzeinsparung aufgrund des Wegfalls der Misch­ kammer;
  • - Einsparung an Entwicklungszeit im Verhältnis zur Luftmischklappe;
  • - große Temperaturstabilität des in den Fahrgastraum eingeleiteten Luftstroms aufgrund des konstanten Durchsatzes und der Unabhängigkeit gegenüber dem Durchsatz des Kühlkreislaufs und
  • - gute Regulierbarkeit aufgrund einer nahezu linearen Progressivität, die durch das Verteilerventil herbei­ geführt wird.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung kann das Verteilerventil eine als "Umwälzposition" bezeichnete Endstellung einnehmen, in welcher der Umwälzkreislauf vollständig vom Kühlkreislauf getrennt ist, und eine als "Direktrücklaufposition" bezeichnete Endstellung, in welcher der Umwälzkreislauf direkt mit dem Kühl­ kreislauf verbunden ist, sowie jede Zwischenposition zwischen den beiden vorgenannten Endstellungen.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung handelt es sich bei diesem Verteilerventil um ein Ventil mit einem ersten Einlaß und einem ersten Aus­ laß, die an den Umwälzkreislauf angeschlossen sind, sowie mit einem zweiten Einlaß und einem zweiten Auslaß, die mit dem Kühlkreislauf verbunden sind, wobei dieses Ventil ein Steuerorgan umfaßt, das in der Umwälzposition eine Verbindung zwischen dem ersten Einlaß und dem ersten Auslaß herstellt und das in der Direktrücklaufposition einerseits den ersten Einlaß mit dem zweiten Auslaß und andererseits den zweiten Einlaß mit dem ersten Auslaß verbindet, wobei es außerdem jede Zwischenstellung zwischen den beiden vorgenannten Positionen einnehmen kann.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung besteht dieses Vierwegeventil aus einem Ventilkörper mit vier Öffnungen, wobei sich zwei Öffnungen auf einer Seite des Ventilkörpers befinden, um den ersten Einlaß und den ersten Auslaß zu bilden, während sich zwei Öffnun­ gen auf der anderen Seite des Ventilkörpers befinden, um den zweiten Einlaß und den zweiten Auslaß zu bil­ den, wobei die Öffnungen paarweise fluchtend angeord­ net sind, so daß der erste Einlaß mit dem zweiten Auslaß und der erste Auslaß mit dem zweiten Einlaß fluchtet, und wobei das Steuerorgan ein gleitend geführter Schieber ist, der zwei Durchlaßquerschnitte in ausgewählter Form umfaßt, um das als "Umwälzrate" bezeichnete Verhältnis zwischen dem Durchsatz des rückgeführten Wärmeträgermediums und dem Durchsatz des Wärmeträgermediums im Umwälzkreislauf in Abhängigkeit von der Position des Schiebers zu verändern.
Die Durchlaßquerschnitte des Schiebers können insbe­ sondere eine Dreieckform mit zwei geraden Seiten oder mit zwei hyperbelartigen Seiten aufweisen.
In einer anderen Variante handelt es sich bei dem Verteilerventil um ein Dreiwegeventil mit einem ersten Einlaß, der an einen Strang angeschlossen ist, welcher den Wärmeaustauscher direkt mit dem Kühlkreislauf verbindet, mit einem zweiten Einlaß, der an den Kühl­ kreislauf angeschlossen ist, und mit einem einzigen Auslaß, der mit dem Wärmeaustauscher verbunden ist, sowie mit einem Steuerorgan für die Verteilung der jeweiligen Durchsätze des Wärmeträgermediums, das durch den ersten Einlaß und den zweiten Einlaß ein­ strömt und durch den einzigen Auslaß ausströmt.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist das Verteilerventil mit dem Kühlkreislauf über einen Druckbegrenzer verbunden, so daß konstante Zuleitungs­ bedingungen am Einlaß des Ventils, unabhängig von dem jeweiligen Durchsatz im Kühlkreislauf, gewährleistet werden können und eine "Umleitungsfunktion" vorgesehen werden kann.
In einer Ausführungsvariante der Erfindung umfaßt die Vorrichtung ein Kältegerät mit einem Verdampfer, der von einem Kältemittel durchströmt und Wärme mit dem Wärmeträgermedium austauschen kann, das im Umwälz­ kreislauf zirkuliert, um es zu kühlen, wenn sich das Verteilerventil in einer Umwälzposition befindet, in welcher der Umwälzkreislauf vollständig vom Kühlkreis­ lauf getrennt ist.
Diese Lösung erweist sich als besonders vorteilhaft, da sie die Möglichkeit schafft, nur einen einzigen Wärmeaustauscher in der Leitung zu verwenden, die für die Einführung der Luft in den Fahrgastraum bestimmt ist.
Dieser Wärmeaustauscher bildet somit einen Radiator, wenn es sich um die Beheizung des Fahrgastraums han­ delt, und einen Flächenkühler, wenn der Fahrgastraum gekühlt werden soll. In beiden Fällen wird der Wärme­ austauscher stets von dem gleichen Wärmeträgermedium durchströmt.
Anstelle seiner Anordnung unter dem Armaturenbrett in der Nähe des Heizradiators kann der Verdampfer dann an einer anderen Stelle des Fahrzeugs installiert werden, wo die Probleme im Zusammenhang mit dem Platzbedarf weniger kritisch sind.
Statt eines Wärmeaustauschs mit Luft nach dem bis­ herigen Stand der Technik bewirkt der Verdampfer erfindungsgemäß einen Wärmeaustausch mit dem Wärme­ trägermedium, das heißt üblicherweise mit einer Mi­ schung von Wasser und Glykol.
Die erzielten Hauptvorteile lassen sich wie folgt zusammenfassen:
  • - beträchtliche Platzeinsparung unter dem Armaturen­ brett;
  • - verkürzte Entwicklungszeit aufgrund der benutzten Regelungen;
  • - gute Homogenität der Temperaturen des in den Fahr­ gastraum eingeleiteten Luftstroms und
  • - verringerte Pulsatorleistung.
In einer ersten Variante wird der Verdampfer direkt am Umwälzkreislauf installiert, so daß der gesamte Durch­ satz des in diesem Kreislauf zirkulierenden Wärme­ trägermediums durch den Verdampfer strömt.
In einer anderen Variante umfaßt der Umwälzkreislauf einen Hauptstrang, an dem der Verdampfer angebracht ist, und einen um den Verdampfer herum geführten Abzweigstrang, wobei ein Dreiwege-Verteilerventil vorgesehen ist, um den Durchsatz des Wärmeträger­ mediums zwischen dem Hauptstrang und dem Abzweigstrang des Umwälzkreislaufs zu verteilen.
In der nachstehend als Beispiel angeführten Beschrei­ bung wird auf die beigefügten Zeichnungen Bezug ge­ nommen, auf denen folgendes dargestellt ist:
Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Vorrichtung nach einer ersten Ausführungsform der Erfindung.
Fig. 2 zeigt eine Schnittansicht eines Vierwege­ ventils, das Bestandteil der Vorrichtung von Fig. 1 sein kann.
Die Fig. 3 und 4 zeigen zwei mögliche Gestaltun­ gen des Schiebers des Ventils von Fig. 2.
Fig. 5 zeigt eine schematische Darstellung einer Vorrichtung nach einer Variante von Fig. 1.
Fig. 6 zeigt eine schematische Darstellung einer Vorrichtung nach einer zweiten Ausführungsform der Erfindung und mit einem Verdampfer.
Fig. 7 zeigt eine schematische Darstellung einer Vorrichtung nach einer Variante von Fig. 6.
Die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung umfaßt einen Wärmeaustauscher 10, der in einem Umwälzkreislauf 12 eingebaut ist, durch den ein Wärmeträgermedium strömt, im allgemeinen Wasser mit Zusatz eines Frostschutz­ mittels, das aus einem Kühlkreislauf 14 eines Motors M, insbesondere eines Verbrennungsmotors, eines Kraft­ fahrzeugs kommt.
Der Wärmeaustauscher 10 kann von einem Luftstrom (Pfeile F) durchströmt werden, der in den Fahrgastraum H des Fahrzeugs einzuleiten ist. Bei dem Luftstrom handelt es sich entweder um Außenluft, die außerhalb des Fahrgastraums aufgenommen wird, oder um aus dem Innern des Fahrgastraums aufgenommene Umluft. Der Umwälzkreislauf 12 umfaßt zwei Stränge 12a und 12b, die an den Einlaß bzw. an den Auslaß des Wärmeaus­ tauschers 10 angeschlossen sind. An dem Strang 12a ist eine Pumpe 16, beispielsweise eine Elektropumpe, angebracht, die für einen konstanten Durchsatz des Wärmeträgermediums durch den Wärmeaustauscher 10 sorgt. Der Umwälzkreislauf 12 ist über ein Verteiler­ ventil 18 in der Ausführung als Vierwegeventil mit dem Kühlkreislauf 14 verbunden.
Das Ventil 18 besitzt einen ersten Einlaß 20, der mit dem Strang 12b verbunden ist, und einen ersten Auslaß 22, der an den Strang 12a angeschlossen ist, sowie einen zweiten Einlaß 24 und einen zweiten Auslaß 26, die mit zwei Leitungen 28 bzw. 30 verbunden sind, welche wiederum an den Kühlkreislauf 14 angeschlossen sind. Der Anschluß der Leitungen 28 und 30 an den Kühlkreislauf 14 erfolgt über einen Druckbegrenzer 32, dessen Aufgabe darin besteht, konstante Zuleitungs­ bedingungen am Einlaß 24 des Ventils 18, unabhängig von dem jeweiligen Durchsatz des Wärmeträgermediums im Kühlkreislauf 14, zu gewährleisten.
Das Ventil 18 ermöglicht das in einem regelbaren Verhältnis erfolgende Mischen des aus dem Wärmeaus­ tauscher 10 kommenden Wärmeträgermediums, das im Umwälzkreislauf 12 zirkuliert, mit dem vom Motor M kommenden Wärmeträgermedium, das im Kühlkreislauf 14 zirkuliert.
Auf diese Weise ermöglicht das Ventil die Rückführung eines Teils des aus dem Wärmeaustauscher 10 kommenden Wärmeträgermediums zum Einlaß der Pumpe 16, die für einen konstanten Durchsatz im Wärmeaustauscher 10 sorgt. Je nach der Stellung des Ventils kann der dem Wärmeaustauscher 10 zugeleitete Durchsatz des Wärme­ trägermediums vollständig aus dem Umwälzkreislauf 12 oder vollständig aus dem Kühlkreislauf 14 stammen, wobei jede Zwischenkombination zwischen diesen beiden Endstellungen möglich ist.
Auf diese Weise kann die Temperatur des durch den Wärmeaustauscher 10 strömenden Wärmeträgermediums und folglich die Temperatur des in den Fahrgastraum einge­ leiteten Luftstroms geregelt werden.
Das Ventil 18 (Fig. 2) besteht aus einem Ventilkörper 34, der mit vier Öffnungen versehen ist. Zwei dieser Öffnungen befinden sich auf einer Seite des Ventil­ körpers, um den ersten Einlaß 20 bzw. den ersten Auslaß 22 zu bilden, während zwei weitere Öffnungen auf der anderen Seite des Ventilkörpers angeordnet sind, um den zweiten Einlaß 24 bzw. den zweiten Auslaß 26 zu bilden. Diese Öffnungen sind paarweise fluchtend angeordnet, so daß der erste Einlaß 20 mit dem zweiten Auslaß 26 und der erste Auslaß 22 mit dem zweiten Einlaß 24 fluchtet.
Das Ventil 18 umfaßt ein Steuerorgan 36 mit einem Schieber 38, der gleitend in einem inneren Hohlraum 40 des Ventilkörpers gelagert ist und einen Durchlaß­ querschnitt 42, der durch den Schieber hindurchgehend ausgebildet ist, sowie einen zweiten, außen an dem Schieber ausgebildeten Durchlaßquerschnitt 44 auf­ weist.
Das Steuerorgan 36 kann eine als "Umwälzposition" bezeichnete erste Endstellung einnehmen, in der sich der Schieber 38 in der am weitesten rechts angeord­ neten Position in Fig. 2 befindet. In dieser Stellung gibt der Schieber nur eine Verbindung zwischen dem Einlaß 20 und dem Auslaß 22 frei. Daraus folgt, daß der Umwälzkreislauf 12 vollständig von dem Kühlkreis­ lauf 14 getrennt ist.
Das Steuerorgan 36 kann eine andere, in Fig. 2 ganz links befindliche Endstellung einnehmen, in der einer­ seits eine direkte Verbindung zwischen dem Einlaß 20 und dem Auslaß 26 und andererseits eine direkte Ver­ bindung zwischen dem Einlaß 24 und dem Auslaß 22 her­ gestellt wird. In dieser als "Direktrücklaufposition" bezeichneten Stellung ist der Umwälzkreislauf 12 direkt mit dem Kühlkreislauf 14 verbunden.
Natürlich kann der Schieber jede Zwischenposition zwischen den beiden vorgenannten Endstellungen ein­ nehmen, um das Mischungsverhältnis der zwei Wärme­ trägerströme zu verändern, die im Umwälzkreislauf 12 bzw. im Kühlkreislauf 14 zirkulieren.
So kann das als "Umwälzrate" bezeichnete Verhältnis zwischen dem Durchsatz des rückgeführten Wärmeträger­ mediums und dem Durchsatz des im Umwälzkreislauf 12 befindlichen Wärmeträgermediums in Abhängigkeit von der jeweiligen Stellung des Schiebers beliebig ver­ ändert werden. Dieses Verhältnis kann Werte zwischen 0 und 10 annehmen, wie dies in Fig. 2 dargestellt wird.
In der Ausführungsform von Fig. 3 umfaßt der Schieber 38 zwei Durchlaßquerschnitte 42 und 44 in der Form von Dreiecken mit geraden Seiten, während diese beiden Durchlaßquerschnitte in der Ausführungsform von Fig. 4 die Form von Dreiecken mit hyperbelartigen Seiten aufweisen.
Auf diese Weise ist das Temperaturverhalten der in den Fahrgastraum eingeführten Luft linear in Abhängigkeit von der Verstellung des Steuerorgans 36.
Ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen, kann die Verwendung eines Kegelventils anstelle des Schieber­ ventils vorgesehen werden.
In der Ausführungsform von Fig. 5 umfaßt die Vor­ richtung ein Ventil 46 in der Ausführung als Dreiwege­ ventil mit einem ersten Einlaß 48, der an einen Strang (gebildet durch die Verbindung des Strangs 12b und der Leitung 30) angeschlossen ist, welcher den Wärmeaus­ tauscher 10 direkt mit dem Kühlkreislauf 14 verbindet. Außerdem umfaßt das Ventil 46 einen zweiten Einlaß 50, der über die Leitung 28 mit dem Kühlkreislauf 14 verbunden ist. Das Ventil 46 besitzt nur einen Auslaß 52, der über den Strang 12a an den Einlaß des Wärme­ austauschers 10 angeschlossen ist. Das Ventil 46 umfaßt ein Steuerorgan 54 für die Verteilung der Durchsätze des Wärmeträgermediums, die durch den Einlaß 48 bzw. den Einlaß 50 zugeführt werden und durch den einzigen Auslaß 52 ausströmen.
In Fig. 5 umfaßt die Vorrichtung keinen Druckbegren­ zer wie in Fig. 1.
Die in Fig. 6 dargestellte Vorrichtung entspricht der Vorrichtung von Fig. 1 und umfaßt Mittel für die Zuleitung von klimatisierter Luft in den Fahrgast­ raum.
Dazu umfaßt die Vorrichtung ein Kältegerät 56 einer an sich bekannten Bauart mit einem Verdichter, einem Kondensator und einem Druckminderventil (nicht darge­ stellt) sowie mit einem Verdampfer 58. Letzterer ist an dem Strang 12a zwischen der Pumpe 16 und dem Einlaß des Wärmeaustauschers 10 eingebaut. Der Verdampfer 58 kann von einem Kältemittel durchströmt werden und Wärme mit dem Wärmeträgermedium austauschen, das in dem Umwälzkreislauf zirkuliert, um es abzukühlen, wenn sich das Ventil 18 in Umwälzposition befindet.
Demzufolge kann derselbe Wärmeaustauscher 10 sowohl als Heizradiator als auch als Flächenkühler der Klima­ anlage dienen.
In der Variante von Fig. 7 ist der Verdampfer 58 ebenfalls an dem Strang 12a eingebaut, der einen Hauptstrang bildet, wobei außerdem ein um den Ver­ dampfer 58 herum geführter Abzweigstrang 60 vorgesehen ist. Ein Dreiwege-Verteilerventil 62 ist vorgesehen, um den Durchsatz des Wärmeträgermediums zwischen dem Hauptstrang 12a (der durch den Verdampfer 58 hindurch­ geht) und dem Abzweigstrang 60 (der um den Verdampfer 58 herum geführt ist) zu verteilen. Das Verteiler­ ventil 62 ermöglicht die Regelung der Temperatur am Einlaß des Wärmeaustauschers 10 und folglich die Kontrolle der dem Fahrgastraum zugeführten thermischen Kühlleistung. Außerdem wird durch den Umstand, daß nur ein Teildurchsatz des Wärmeträgermediums durch den Verdampfer 58 geleitet wird, eine Temperatur unter 0°C für die Verdampfung des Kältemittels ermöglicht. Die Mischung des Teildurchsatzes des Wärmeträgermediums, der nicht durch den Verdampf er geströmt ist, ermög­ licht die Wiederherstellung einer Temperatur über 0°C, um keine Vereisung am Flächenkühler zu verursachen.
Die Erfindung beschränkt sich natürlich nicht auf die hier nur als Beispiel beschriebenen Ausführungsformen.

Claims (12)

1. Luftaufbereitungsvorrichtung für den Fahrgastraum eines Kraftfahrzeugs, bestehend aus einem Wärmeaus­ tauscher (10), der von einem Wärmeträgermedium durch­ strömt werden kann, das von einem Kühlkreislauf (14) des Motors (M) kommt, und durch den ein Luftstrom (F) hindurchgehen kann, der in den Fahrgastraum (H) ein­ zuleiten ist, dadurch gekennzeich­ net, daß der Wärmeaustauscher (10) in einem von dem Wärmeträgermedium durchströmten Umwälzkreislauf (12) eingebaut ist und daß dieser Umwälzkreislauf (12) an den Kühlkreislauf über ein Verteilerventil (18; 46) angeschlossen ist, das in einem regelbaren Verhältnis das aus dem Wärmeaustauscher (10) kommende und in dem Umwälzkreislauf (12) zirkulierende Wärmeträgermedium mit dem vom Motor (M) kommenden und im Kühlkreislauf (14) zirkulierenden Wärmeträgermedium mischen kann.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Verteilerventil (18; 46) eine als "Umwälzposition" bezeichnete Endstellung einnehmen kann, in welcher der Umwälzkreislauf (12) vollständig vom Kühlkreislauf (14) getrennt ist, und eine andere, als "Direktrücklaufposition" bezeichnete Endstellung, in welcher der Umwälzkreislauf (12) direkt mit dem Kühlkreislauf (14) verbunden ist, sowie ferner jede Zwischenposition zwischen den beiden vor­ genannten Endstellungen.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß es sich bei dem Ver­ teilerventil um ein Ventil (18) handelt, das einen ersten Einlaß (20) und einen ersten Auslaß (22) um­ faßt, die mit dem Umwälzkreislauf (12) verbunden sind, sowie einen zweiten Einlaß (24) und einen zweiten Auslaß (26), die mit dem Kühlkreislauf (14) verbunden sind, und daß es ein Steuerorgan (36) umfaßt, das in der Umwälzposition eine Verbindung zwischen dem ersten Einlaß (20) und dem ersten Auslaß (22) herstellt und das in der Direktrücklaufposition einerseits den ersten Einlaß (20) mit dem zweiten Auslaß (26) und andererseits den zweiten Einlaß (24) mit dem ersten Auslaß (22) verbindet, wobei es außerdem jede Zwi­ schenstellung zwischen den beiden vorgenannten Posi­ tionen einnehmen kann.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Ventil (18) einen Ventilkörper (34) mit vier Öffnungen umfaßt, wobei sich zwei Öffnungen auf einer Seite des Ventilkörpers befinden, um den ersten Einlaß (20) und den ersten Auslaß (22) zu bilden, während sich zwei Öffnungen auf der anderen Seite des Ventilkörpers befinden, um den zweiten Einlaß (24) und den zweiten Auslaß (26) zu bilden, wobei die Öffnungen paarweise fluchtend ange­ ordnet sind, so daß der erste Einlaß (20) mit dem zweiten Auslaß (26) und der erste Auslaß (22) mit dem zweiten Einlaß (24) fluchtet, und daß das Steuerorgan ein gleitend geführter Schieber (38) ist, der zwei Durchlaßquerschnitte (42, 44) in ausgewählter Form umfaßt, um das als "Umwälzrate" bezeichnete Verhältnis zwischen dem Durchsatz des rückgeführten Wärmeträger­ mediums und dem Durchsatz des im Umwälzkreislauf (12) befindlichen Wärmeträgermediums in Abhängigkeit von der Position des Schiebers zu verändern.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Durchlaßquerschnitte (42, 44) des Schiebers (38) eine Dreieckform mit zwei geradlinigen Seiten oder mit zwei hyperbelartigen Seiten aufweisen.
6. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß es sich bei dem Ver­ teilerventil um ein Dreiwegeventil (46) handelt, das einen ersten Einlaß (48) besitzt, der an einen Strang (12b, 30) angeschlossen ist, welcher den Wärmeaus­ tauscher (10) direkt mit dem Kühlkreislauf (14) ver­ bindet, einen zweiten Einlaß (50), der an den Kühl­ kreislauf (14) angeschlossen ist, und einen einzigen Auslaß (52), der mit dem Wärmeaustauscher (10) ver­ bunden ist, sowie ein Steuerorgan (54) für die Ver­ teilung der jeweiligen Durchsätze des Wärmeträger­ mediums, das durch den ersten Einlaß (48) und den zweiten Einlaß (50) einströmt und durch den einzigen Auslaß (50) ausströmt.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, da­ durch gekennzeichnet, daß das Verteilerventil (18; 46) über einen Druckbegrenzer (32) an den Kühlkreislauf (14) angeschlossen ist.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, da­ durch gekennzeichnet, daß sie ein Kältegerät (56) mit einem Verdampfer (58) umfaßt, der von einem Kältemittel durchströmt werden und Wärme mit dem Wärmeträgermedium austauschen kann, das in dem Umwälzkreislauf (12) zirkuliert, um es abzukühlen, wenn sich das Ventil (18; 46) in der Umwälzposition befindet, in welcher der Umwälzkreislauf (12) voll­ ständig von dem Kühlkreislauf (14) getrennt ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Verdampfer (58) direkt in den Umwälzkreislauf (12) eingebaut ist, so daß der gesamte in diesem Kreislauf zirkulierende Durchsatz des Wärmeträgermediums durch den Verdampfer (58) strömt.
10. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Umwälzkreislauf (12) einen Hauptstrang (12a), an dem der Verdampfer (58) eingebaut ist, und einen um den Verdampfer herum geführten Abzweigstrang (60) umfaßt, wobei ein Drei­ wege-Verteilerventil (62) vorgesehen ist, um den Durchsatz des Wärmeträgermediums zwischen dem Haupt­ strang (12a) und dem Abzweigstrang (60) des Umwälz­ kreislaufs zu verteilen.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Umwälzkreislauf (12) eine Pumpe (16) umfaßt, die für die Umwälzung des Wärmeträgermediums sorgt.
12. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß es sich bei dem Ventil (18) um ein Kegelventil handelt.
DE19944420162 1993-06-23 1994-06-09 Luftaufbereitungsvorrichtung für den Fahrgastraum eines Kraftfahrzeugs Expired - Lifetime DE4420162B4 (de)

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