EP1506102A1

EP1506102A1 - Heiz- und/oder klimaanlage mit zusatzheizung

Info

Publication number: EP1506102A1
Application number: EP03752659A
Authority: EP
Inventors: Bernd Kohlbecker; Hubert Krug; Werner Vogt; Andreas Zygan
Original assignee: DaimlerChrysler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2002-05-17
Filing date: 2003-03-26
Publication date: 2005-02-16
Also published as: DE10222073A1; BR0310090A; WO2003097390A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Heiz- und/oder Klimaanlage (1) für die Fahrgastzelle (12) eines Fahrzeugs. Die Heiz- und/oder Klimaanlage (1) umfasst eine Klimakasten (2), der über Belüftungskanäle (33) mit der Fahrgastzelle (12) verbunden ist und eine separaten Zusatzheizung (4). Um eine gute Regelung und/oder Verteilung der von der Zusatzheizung (4) geförderten Warmluft zu erhalten, wird diese Warmluft über den Klimakasten (2) und die dort vorhandenen Belüftungskanäle (33) in die Fahrgastzelle (12) eingebracht.

Description

Heiz- und/oder Klimaanlage mit Zusatzheizung

Die Erfindung betrifft eine Heiz- und/oder Klimaanlage nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei Nutzfahrzeugen werden in der Praxis separate Zusatzheizungen eingesetzt, die bei tiefen Temperaturen und längeren Standzeiten die Fahrgastzelle unabhängig von der Motorabwärme beheizen.

Die DE 195 15 353 C2 zeigt ein Zusatzheizgerät für eine Fahrgastzelle. Dieses ist im Bereich des Kabinenbodens angeordnet und über eine Luftansaug- und eine Luftausströmöffnung mit der Fahrgastzelle verbunden. Bei Bedarf wird die Zusatzheizung zum Beheizen der Fahrgastzelle eingeschaltet . Von Nachteil ist hier insbesondere die nur ungenügende Verteilung der Warmluft in der Fahrgastzelle, so dass die Fahrgastzelle sehr ungleichmäßig beheizt wird.

Aus der DE 195 20 122 AI ist eine Zusatzheizeinrichtung bekannt, die an den Kühlkreislauf des Antriebsmotors angeschlossen ist und über einen Brenner das Kühlwasser erhitzt. Nachteilig ist hier zum einen der konstruktiv aufwendige Eingriff in das Kühlsystem. Zum anderen ist der Wirkungsgrad relativ gering und die Heizwirkung setzt erst relativ spät ein, weil das Kühlwassersystem und Teile des Motorblocks zusätzlich mit erwärmt werden müssen.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Heiz- und/oder Klimaanlage für eine Fahrgastzelle zu schaffen, die konstruktiv einfach und kompakt aufgebaut ist und eine gleichmäßige Temperierung der Fahrgastzelle gestattet. Vorzugsweise soll die Heiz- und/oder Klimaanlage gut regelbar sein und ein rasches Ansprechverhalten aufweisen. Insbesondere soll die Heiz- und/oder Klimaanlage einen geringen Energieverbrauch aufweisen und eine effiziente Beheizung ermöglichen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Heiz- und/oder Klimaanlage nach den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Die separate Zusatzheizung ist getrennt von dem Klimakasten ausgebildet. Sie kann z. B. im Bereich des Kabinenbodens der Fahrgastzelle angeordnet sein, wobei der Klimakasten abseits der Zusatzheizung vorzugsweise im Cockpitbereich angeordnet sein kann. Über einen Warmluftkanal ist die Zusatzheizung mit dem Klimakasten verbunden, so dass die durch die Zusatzheizung erwärmte Luft in einen in dem Klimakasten angeordneten Luftmischraum strömen kann.

Durch die separate Ausbildung und Anordnung der Zusatzheizung kann diese an einem geeigneten Ort im Fahrzeug angeordnet werden, ohne dass im Cockpitbereich oder in der Fahrgastzelle Bauraum belegt wird. Zudem kann der Klimakasten recht kompakt ausgebildet werden.

Die Zusatzheizung weist vorzugsweise einen kraftstoffgespeisten Brenner auf, der aus der Fahrgastzelle angesaugte und/oder von außen mittels eines Lüfters geförderte Luft erwärmt . Somit wirkt der Brenner direkt auf die zu erwärmende Luft ein und ermöglicht dadurch eine schnell ansprechende Regelung und/oder Steuerung des gewünschten Temperaturverlaufs in der Fahrgastzelle . Durch die direkte Erwärmung der in die Fahrgastzelle geförderten Luft wird zudem die eingesetzte Heizenergie gut ausgenützt.

In den Luftmischraum des Klimakastens kann Luft von der Zusatzheizung und/oder Luft von einem von dem Kühlmittel des Antriebsaggregates, insbesondere Verbrennungsmotors, gespeisten Wärmetauscher und/oder Luft von einem Verdampfer über Einströmöffnungen einströmen. Der Luftmischraum kann die einströmende Luft vermischen und/oder aufteilen und diese stromabwärts zu mehreren Ausströmöffnungen hinleiten. Der Klimakasten und/oder die Zusatzheizung kann zudem einen oder mehrere Lüfter zur Luftförderung aufweisen.

Die Zusatzheizung kann insbesondere zum alleinigen Beheizen der Fahrgastzelle und/oder zum unterstützenden Beheizen bei noch kaltem Antriebsaggregat während der Warmlaufphase ausgebildet sein.

Es ist vorgesehen, dass von den Ausströmöffnungen mehrere Luftkanäle zu in der Fahrgastzelle verteilt angeordneten Luftauslässen führen. So können Luftauslässe im Fußraum angeordnet sein, um diesen zu Beheizen und/oder Luftauslässe im Bereich der Scheiben angeordnet sein, um diese zu Entfrosten und/oder Beschlagsfrei zu halten und/oder Luftauslässe im Cockpitbereich zur direkten Belüftung der Fahrgäste vorgesehen sein.

In einer Ausführung kann der Luftmischraum manuell oder automatisch steuerbare Stellmittel, insbesondere Luftklappen oder Schieber aufweisen, um die Luft gezielt zu einzelnen Ausströmöffnungen und in die daran angeschlossenen Belüftungskanäle leiten zu können. So ist z. B. eine gezielte Beheizung des Fußraumes oder eine schnelle Entfrostung der Scheiben möglich.

In einer vorteilhaften Ausführung ist vorgesehen, dass die Belüftungskanäle an ihrer Mündung in die Fahrgastzelle einstellbare Ausströmdüsen aufweisen. Durch das Verstellen der Ausströmdüsen kann die Richtung und/oder Stärke und/oder Verteilung des Luftstromes nach Wunsch frei eingestellt werden. Eine Verwendung der erfindungsgemäßen Heiz- und oder Klimaanlage ist insbesondere bei Fahrerkabinen von Nutzfahrzeugen vorgesehen. Jedoch ist es auch möglich, die Heiz- und oder Klimaanlage bei weiteren Fahrzeugtypen wie z. B. Reisemobilen, Personenkraftwagen oder Transportern einzusetzen.

Weitere Merkmale und Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, den Figuren und der

Figurenbeschreibung. Die vorstehend genannten und nachfolgend aufgeführten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.

In den Figuren sind weitere Ausführungen der Erfindung dargestellt und erläutert, dabei zeigen:

Figur 1: Die Heiz- und/oder Klimaanlage in einem Führerhaus eines Nutzfahrzeugs;

Figur 2: Eine schematische Darstellung des Klimakastens der Heiz- und/oder Klimaanlage;

Die Figur 1 zeigt eine Heiz- und/oder Klimaanlage 1, die in einem Führerhaus 11 eines Nutzfahrzeugs zur Beheizung einer Fahrgastzelle 12 angeordnet ist. Die Fahrgastzelle 12 weist ein Cockpit mit daran angeordenten Bedienelementen wie z. B. Lenkrad oder Ganghebel auf. In dem Bereich des Cockpits ist ein Klimakasten 2 verdeckt eingebaut angeordnet, der mit dem Antriebsmotor des Nutzfahrzeugs verbunden ist und zum Heizen und/oder Kühlen der Fahrgastzelle 12 ausgebildet ist. Da der Klimakasten 2 die Fahrgastzelle 12 nur Heizen oder Kühlen kann, wenn der Antriebsmotor in Betrieb ist, weist die Heiz- und/oder Klimaanlage 1 noch eine Zusatzheizung 4 auf, die bei längeren Fahrpausen die Beheizung der Fahrgastzelle 12 übernimmt .

Die Zusatzheizung 4 ist im Bereich des Kabinenbodens 14 angeordnet und weist einen Brenner 45 zum Erwärmen von Luft, sowie ein Gebläse 46 zum Fördern von Luft auf. Der Brenner wird mit Kraftstoff betrieben uns ist über eine Versorgungsleitung mit dem Kraftstofftank des Nutzfahrzeugs verbunden. Die Abgase des Brenners werden über ein Abgasrohr ins Freie abgeführt.

Der Lüfter 46 fördert Luft durch die Zusatzheizung 4 hindurch, wobei sie von dem Brenner 45 erhitzt wird. Die Luft wird über eine in der Fahrgastzelle 12 angeordnete Ansaugöffnung 41 und einen Luftkanal 42a angesaugt und anschließend von dem Brenner 45 erwärmt. Die Warmluft wird dann über eine Warmluftleitung 42b zu dem im Bereich des Cockpits angeordneten Klimakasten 2 weitergeleitet .

Der Klimakasten 2, dessen Aufbau in Figur 2 dargestellt ist, umfasst einen Luftfilter 21 für angesaugte Außenluft, ein Gebläse 23 zum Fördern von Luft sowie einen Verdampfer 22 und einen Wärmetauscher 26 zum Konditionieren von Luft. Der Verdampfer 22 bezieht seine Energie von dem Antriebsmotor und ist zum Kühlen der Luft ausgebildet. Der Wärmetauscher 26 ist mit dem KühlSystem des Antriebsmotors verbunden und nutzt dessen Abwärme zum Erhitzen der Luft. Die von dem Gebläse 23 des Klimakastens 2 geförderte Luft strömt durch den Verdampfer 22 in einen ersten Luftmischraum 24 und weiter durch den Wärmetauscher 26 in einen zweiten Luftmischraum 25.

Der zweite Luftmischraum 25 weist mehrere Ausströmöffnungen 29, 30, 31 auf, die jeweils separat mit in die Fahrgastzelle 12 führenden Luftkanälen 33 verbunden sind. Eine Ausströmöffnung 29 ist als Defrostöffnung ausgebildet und mit einem oder mehreren Luftkanälen 33 verbunden, die zu einer oder mehreren Scheiben der Fahrgastzelle führen. Im Bereich dieser Scheiben münden die Luftkanäle in Ausströmdüsen 34, die zum gezielten Belüften der Scheiben einstellbar sind.

Eine weitere Ausströmöffnung des Luftmischraumes 25 ist als Fußraumöffnung 30 ausgebildet. Diese Ausströmöffnung 30 ist mit einem oder mehreren Luftkanälen 33 verbunden, die in eine oder mehrere im Fußraum der Fahrgastzelle 12 angeordnete Ausströmdüsen 34 münden.

Eine dritte Ausströmöffnung des Luftmischraumes 25 ist als Direktbelüftungsöffnung 31 ausgebildet. Diese Ausströmöffnung 31 ist mit einem oder mehreren Luftkanälen 33 verbunden, die in eine oder mehrere im Cockpitbereich der Fahrgastzelle 12 angeordnete Ausströmdüsen 34 münden. Diese Ausströmdüsen 34 sind einstellbar ausgebildet, so dass Richtung und Stärke des austretenden Luftstrahles einstellbar sind.

Diese Anordnung von Luftkanälen 33 und Ausströmö fnungen 29, 30, 31 bzw. Ausströmdüsen 34 ermöglicht eine möglichst effektive und gezielte Verteilung der Warm- oder Kaltluft in der Fahrgastzelle 12 und somit ein gezieltes und rasches Erreichen der gewünschten Temperatur .

In dem Luftmischraum 24, 25 sind weiterhin Stellmittel angeordnet, die eine effektive Temperierung und/oder Luftmischung ermöglichen. So ist eine Bypassklappe 27 vorgesehen, die unter Umgehung des Wärmetauschers 26 die Luftmischräume 24 und 25 direkt verbindet und so eine effektive Kühlung der Fahrgastzelle 12 ermöglicht.

Der von der Zusatzheizung 4 kommende Warmluftkanal 42b mündet in den Klimakasten 2 und in die Luftmischräume 24 und 25. Der erste Luf mischraum 24 weist eine Einströmöffnung 32 auf, die mit einer Luftklappe 28 verschließbar und mit dem Warmluftkanal 42b verbunden ist. Ebenso weist der zweite Luftmischraum 25 eine Einströmöffnung 32 auf, die mit einer Luftklappe 28 verschließbar und mit dem Warmluftkanal 42b verbunden ist. So kann die von der Zusatzheizung 4 erwärmte Luft über den Warmluftkanal 42b in den ersten Luftmischraum 24 und/oder wahlweise in den zweiten Luftmischraum geleitet werden, um eine möglichst effektive Beheizung der Fahrgastzelle 12 zu ermöglichen.

Der Luftmischraum 25 mischt die einströmende Luft der Zusatzheizung 4 mit der von dem Gebläse 23 des Klimakastens geförderten Luft und verteilt diese auf die Ausströmöffnungen 29, 30, 31. Die Warmluft der Zusatzheizung 4 wird somit über die vorhandenen Ausströmöffnungen 29, 30, 31 und Luftkanäle 33 sowie die Ausströmdüsen 34 in die Fahrgastzelle 12 geleitet. Die Verteilung der Warmluft der Zusatzheizung 4 ist somit über diejenigen Ausströmdüsen und Luftklappen 27, 28 einstellbar, die bereits die von dem Wärmetauscher 26 erwärmte Warmluft einstellen. Damit ist für einen Benutzer kein Unterschied im Einstell- und/oder Heizverhalten der Zusatzheizung 4 und der Heizung im Fahrbetrieb gegeben. Die Bedienung der Heiz- und/oder Klimaanlage 1 vereinfacht sich für den Benutzer und es erhöht sich der Bedienungskomfort.

Über ein gemeinsames Steuergerät 5, das Komponenten des Klimakastens 2 und Komponenten der Zusatzheizung 4 steuert und/oder regelt, wird der Bedienungskomfort und die Funktionalität noch weiter erhöht. So ist neben einem reinen Standheizungsbetrieb, bei dem nur die Zusatzheizung 4 Heizenergie liefert, und einem reinen Fahrbetrieb, bei dem nur der Klimakasten 2 konditionierte Luft liefert, auch ein Mischbetrieb möglich. Insbesondere kann bei kaltem Antriebsmotor zu Fahrtbeginn die Zusatzheizung 4 unterstützend zu dem Wärmetauscher 26 Heizenergie liefern. Auch kann im Standbetrieb der von der Zusatzheizung 4 geförderten Umluft über eine Ansteuerung des im Klimakasten 2 angeordneten Gebläses 23 ein variabler Anteil Frischluft beigemischt werden.

Claims

Patentansprüche

1. Heiz- und/oder Klimaanlage zur Belüftung einer Fahrgastzelle eines Fahrzeugs, insbesondere Nutzfahrzeugs, mit einem Klimakasten, der ein Gebläse und einen an einen von dem Kühlmittel eines Antriebsaggregates gespeisten, luftdurchstrδ ten Wärmetauscher und einen Luftmischraum umfasst, der Ausströmöffnungen zum Anschließen von in die Fahrgastzelle führenden Belüftungskanälen aufweist, sowie mit einer separaten Zusatzheizung, die einen kraftstoffbetriebenen Brenner zum Erwärmen von Luft aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Klimakasten (2) eine Einströmöffnung (32) aufweist und die separate Zusatzheizung (4) über einen Warmluftkanal (42b) mit der Einströmöffnung (32) verbunden ist.

2. Heiz- und/oder Klimaanlage nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, dass der Klimakasten (2) einen Luftmischraum (24, 25) und eine einstellbare Luftmischklappe (28) zum Verschließen und/oder Freigeben der Einströmöffnung (32) aufweist.

3. Heiz- und/oder Klimaanlage nach Anspruch 1 oder 2,

dadurch gekennzeichnet, dass der Luftmischraum (24, 25) die Warmluft der separaten Zusatzheizung (4) und die von einem Gebläse (23) des Klimakastens (2) geförderte Luft vermischt.

4. Heiz- und/oder Klimaanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3,

dadurch gekennzeichnet, dass der Luftmischraum (24, 25) die Warmluft der separaten Zusatzheizung (4) und/oder von einem Gebläse (23) des Klimakastens (2) geförderte Luft auf die Ausströmöffnungen (29, 30, 31) verteilt.

5. Heiz- und/oder Klimaanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4,

dadurch gekennzeichnet, dass die Belüftungskanäle (33) so angeordnet sind, dass die Warmluft der separaten Zusatzheizung (4) über die Ausstrδmungsöffnungen (29, 30, 31) des Luftmischraumes (24, 25) in die Fahrgastzelle (12) strömt.

6. Heiz- und/oder Klimaanlage nach Anspruch 5,

dadurch gekennzeichnet, dass die Belüftungskanäle (33) einstellbare Ausströmdüsen (34) aufweisen und dass die Verteilung der Warmluft der separaten Zusatzheizung (4) , vorzugsweise deren Austrittsrichtung und/oder Intensität, in der Fahrgastzelle (12) über diese Ausströmdüsen (34) frei einstellbar ist. Heiz- und/oder Klimaanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 6,

dadurch gekennzeichnet, dass der Klimakasten (2) und die separate Zusatzheizung (4) ein gemeinsames Steuergerät (5) aufweisen, wobei das Steuergerät (5) die Leistung, vorzugsweise Temperatur und/oder Luftmenge des Klimakastens (2) und/oder der separaten Zusatzheizung (4) zum Erreichen einer Solltemperatur in der Fahrgastzelle (12) steuert und/oder regelt .