EP1699650A1 - Mehrzonige kraftfahrzeug-klimaanlage - Google Patents
Mehrzonige kraftfahrzeug-klimaanlageInfo
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Definitions
- the invention relates to a multi-zone automotive air conditioning system according to the preamble of claim 1 and a method for controlling a multi-zone automotive air conditioning system according to claim 14.
- Such air conditioners have several zones. These zones are formed by dividing the air conditioning unit for individual air temperature control within the respective zone. The air temperature-controlled in a respective zone of the air conditioning system is then directed into the corresponding room area of the vehicle by means of air channels in order to bring about individual air conditioning in the respective room areas.
- a motor vehicle air conditioning system with a plurality of climate zones which has an air flow compensation device which is provided between at least two of the individual zones.
- Three- and four-zone air conditioning systems are particularly suitable here.
- the air flow compensation device enables these partial areas to be flowed through as far as possible and sensible, so that the available flow cross section increases.
- this enables improved performance, in particular an increased amount of air, more heating or cooling capacity. Due to the reduced air-side pressure drop, any noises that occur in the corresponding operating state are also reduced.
- the air flow compensation device is preferably formed by at least one air flow control element, for example a flap, which can open and close an area of a partition between two zones, preferably between ischrooms or air channels for the front and rear area.
- the flaps can, for example, be single-leaf (flag flaps), double-leaf (butterfly flaps), or a flap arrangement of several individual flaps.
- Venetian blinds or roll-up tape cassettes have proven to be further advantageous embodiments, with sub-assemblies being classified as roll-up tape cassettes understands, consisting of a drive and a deflection shaft on which an endless belt is guided, which closes passage openings for air, partially or completely.
- a bypass can also be provided between the corresponding zones, wherein this can preferably be regulated by means of flaps.
- flaps Other air flow balancing devices are possible, such as sliding and / or elastically deformable partitions. In extreme cases, the entire partition can also serve as a flap, for example.
- the air flow compensation device provides the possibility of changing the flow areas through which the individual operating states can flow, with a flow area assigned to the rear area of the motor vehicle preferably being added to the flow area assigned to the front area of the motor vehicle in normal operation using the air flow compensation device.
- the air flow compensation device is designed such that the zone separation between three or four of the individual zones is eliminated.
- the compensation device advantageously has at least two air flow control elements and / or bypasses.
- FIG. 1a and 1b sections in the horizontal direction (Fig. 1a) and in the longitudinal direction (Fig. 1b) by a first embodiment in defrost mode
- Fig. 4a and 4b sections in the horizontal direction (Fig. 4a) and in the longitudinal direction (Fig. 4b) through the air conditioning system of Fig. 3a and 3b during defrost operation
- Fig. 5a and 5b sections in the horizontal direction (Fig. 5a) and in Longitudinal direction (Fig. 5b) by an embodiment blocked rear ventilation
- Fig. 6a and 6b sections in the horizontal direction (Fig. 5a) and in the longitudinal direction (Fig. 5b) through an embodiment with blocked rear and passenger ventilation.
- FIGS. 1a and 1b a first embodiment of a multi-zone automotive air conditioning system 1 with an evaporator 3 arranged in a housing 2, a heating element 4 and an (optional) auxiliary heater ⁇ is explained.
- the air coming from a blower (not shown) is passed through the evaporator 3 and - as required - in whole or in part through the heater 4 and optional auxiliary heater 5.
- the air conditioning system 1 is symmetrical in the area of the mixing room, a longitudinal partition 6 being formed in the plane of symmetry, so that a zone separation into the two vehicle halves is possible.
- an air duct 7 is provided for the interior ventilation, that is to say the center and side nozzles, an air duct 8 for the foot wells and an air duct 9 for defrosting the windshield.
- Other optional air ducts are not shown, for example in the direction of the B-pillar or the storage compartment.
- a second partition 10 is provided transversely to the longitudinal partition 6 for separation in the front and rear areas, as can be seen from FIG. 1b is.
- An air duct 11 for the rear ventilation and an air duct 15 for the rear footwell branch off from the region of the mixing space shown on the right in FIG. 1b.
- an air flow control element 13 is here in the partition 10 as an air flow compensation device 12, here in the form of a flap, which is opened in defrost mode. This enables the part of the mixing space that is actually intended for the rear area to be available as a flow area.
- a bypass air duct 14 is provided in the housing 2 from the rear mixing room to the front mixing room, which serves as an air flow compensation device 12.
- the bypass air duct 14 can be regulated by means of flaps (not shown), the function of which corresponds to that of the flap 13 of the first exemplary embodiment.
- the structure of the motor vehicle air conditioning system otherwise corresponds to that of the first exemplary embodiment described above.
- FIGS. 5a and 5b all air channels 11 and 15 are closed for the rear area.
- the air ducts 7 for interior ventilation and the air ducts 8 for the foot areas of the front area are also open. There is therefore only ventilation of the front area of the vehicle interior.
- an air flow control element 13 is provided in the partition wall 10, which closes the passage of air from the rear mixing chamber, the outlets of which are permitted to the front mixing room.
- a bypass air duct 14 can also be arranged between the rear and front mixing room can be provided.
- a three- or four-zone air conditioning system can be switched over to a two-zone air conditioning system. This switchover can, for example, be carried out manually by a vehicle occupant in the front space or also automatically by means of a seat occupancy detection device, for example in the form of one or more pressure sensors in the occupant seats.
- the air channels for ventilation on the passenger side 7 and 8 can also be closed, as shown in FIGS. 6a and 6b.
- the entire air flow of the air conditioning system can then be made available to the driver's side via a correspondingly opened compensation device 12, with the lifting of all zone separations.
- the multi-zone air conditioning system 1 thus creates a single zone air conditioning system 1.
- Air duct Longitudinal partition Air duct (center and side nozzles) Air duct (footwell front) Air duct (Defrost) Partition air duct (rear area) Air flow compensation device Airflow control element Bypass air duct Air duct (footwell rear)
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Kraftfahrzeug-Klimaanlage (1) mit mehreren Zonen, wobei eine Luftströmungs-Ausgleichsvorrichtung (12) zwischen mindestens zwei der einzelnen Zonen vorgesehen ist, sowie ein Verfahren zur Regelung einer mehrzonigen Klimaanlage mit einer Luftströmungs-Ausgleichsvorrichtung.
Description
Mehrzonige Kraftfahrzeug-Klimaanlage
Die Erfindung betrifft eine mehrzonige Kraftfahrzeug-Klimaanlage gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und ein Verfahren zur Regelung einer mehrzonigen Kraftfahrzeug-Klimaanlage gemäß Anspruch 14.
Solche Klimaanlagen weisen mehrere Zonen auf. Diese Zonen werden durch eine Aufteilung des Klimageräts zur individuellen Lufttemperaturrege- lung innerhalb der jeweiligen Zone gebildet. Die in einer jeweiligen Zone der Klimaanlage temperierte Luft wird anschließend mittels Luftkanälen in den entsprechenden Raumbereich des Fahrzeuges geleitet um in, den jeweiligen Raumbereichen eine individuelle Klimatisierung zu bewirken.
Bei herkömmlichen Kraftfahrzeug-Klimaanlagen, beispielsweise bei 3- und 4- zonigen Klimaanlagen, wie in den Figuren 3a und 3b dargestellt, können Betriebsfälle auftreten, bei denen ein Teil der Klimaanlage nicht durchströmt wird. Dies führt im Allgemeinen zu einer Reduzierung der möglichen Luftmenge und gegebenenfalls auch zu Einbußen bei der Leistung, das heißt bei der Heiz- oder Kälteleistung, da die möglichen Strömungsquerschnitte nicht vollständig ausgenutzt werden. Ferner kann es zu einer verschlechterten Akustik auf Grund der höheren luftseitigen Druckabfälle kommen. Dies kann beispielsweise bei der Scheibenentfrostung (Def rostbetrieb) der Fall sein, die in den Figuren 4a und 4b dargestellt ist. Hierbei sind üblicherweise alle Luft- kanäle außer dem oder den beiden oder mehreren zur Entfrostung der
BESTATIGUNGSKOPIE
Windschutzscheibe führenden Kanäle geschlossen. In diesem Fall reduziert sich neben der Luftmenge auch die Heizleistung, da der Heizkörper nur teilweise luftseitig durchströmt wird, wie in der Figur 4b dargestellt.
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte Klimaanlage zur Verfügung zu stellen.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine mehrzonige Kraftfahrzeug- Klimaanlage mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestal- tungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Erfindungsgemäß ist eine Kraftfahrzeug-Klimaanlage mit mehreren Klima- Zonen vorgesehen, die eine Luftströmungs-Ausgleichsvorrichtung aufweist, welche zwischen mindestens zwei der einzelnen Zonen vorgesehen ist. Hierbei kommen insbesondere drei- und vierzonige Klimaanlagen in Frage. Die Luftströmungs-Ausgleichsvorrichtung ermöglicht bei bestimmten Be- triebszuständen, vorzugsweise im Def rostbetrieb, in denen bei herkömmlichen Klimaanlagen Teilbereiche nicht durchströmt werden, dass auch diese Teilbereiche soweit möglich und sinnvoll, durchströmt werden können, so dass sich der zur Verfügung stehende Strömungsquerschnitt vergrößert. Dies ermöglicht unter anderem eine verbesserte Leistung, insbesondere eine erhöhte Luftmenge, mehr Heiz- oder Kälteleistung. Auf Grund des verringerten luftseitigen Druckabfalls verringern sich auch möglicherweise auftretende Geräusche im entsprechenden Betriebszustand.
Bevorzugt wird die Luftströmungs-Ausgleichsvorrichtung durch mindestens ein Luftstromsteuerelement, beispielsweise einer Klappe, gebildet, das einen Bereich einer Trennwand zwischen zwei Zonen, vorzugsweise zwischen ischräumen oder Luftkanälen für den Front- und dem Fondbereich, öffnen und verschließen kann. Die Klappen können beispielsweise einflügelig (Fahnenklappen), zweiflügelig (Schmetterlingsklappen), oder als Klappenanordnung mehrer einzelner Klappen ausgeführt sein.
Als weitere vorteilhafte Ausführungsformen erweisen sich Jalousienklappen oder Rollbandkassetten, wobei man unter Rollbandkassetten, Baugruppen
versteht, bestehend aus einer Antriebs- und einer Umlenkwelle auf welchen ein endloses Band geführt wird, welches Durchtrittsöffnungen für Luft schließt, teilweise oder vollständig freigibt.
Alternativ kann auch ein Bypass zwischen den entsprechenden Zonen vorgesehen sein, wobei dieser vorzugsweise mittels Klappen regelbar ist. Andere Luftströmungs-Ausgleichsvorrichtungen sind möglich, wie beispielsweise verschiebbare und/oder elastisch verformbare Trennwände. Im Extremfall kann beispielsweise auch die gesamte Trennwand als Klappe dienen.
Die Luftströmungs-Ausgleichsvorrichtung sieht die Möglichkeit einer Veränderung der in einzelnen Betriebszuständen durchströmbaren Strömungsflächen vor, wobei bevorzugt eine dem Kraftfahrzeug-Fondbereich zugeordnete Strömungsfläche im Bedarfsfall mit Hilfe der Luftströmungs- Ausgleichsvorrichtung der im Normalbetrieb dem Kraftfahrzeug-Frontbereich zugeordneten Strömungsfiäche zugeschlagen wird.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die Luftströmungs- Ausgleichsvorrichtung, so ausgeführt, dass die Zonentrennung zwischen drei oder vier der einzelnen Zonen aufgehoben wird. Vorteilhafterweise weist die Ausgleichsvorrichtung zumindest zwei Luftstromsteuerelemente oder/und Bypässe auf.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand zweier Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnung im Einzelnen erläutert. Es zeigen:
Fig. 1a und 1 b Schnitte in horizontaler Richtung (Fig. 1a) und in Längsrichtung (Fig. 1 b) durch ein erstes Ausführungsbeispiel im Defrostbetrieb,
Fig. 2a und 2b Schnitte in horizontaler Richtung (Fig. 2a) und in Längsrichtung (Fig. 2b) durch ein zweites Ausführungsbeispiel im Defrostbetrieb,
Fig. 3a und 3b Schnitte in horizontaler Richtung (Fig. 3a) und in Längsrichtung (Fig. 3b) durch eine mehrzonige Kraftfahrzeug-Klimaanlage gemäß dem Stand der Technik zur Darstellung des prinzipiellen Aufbaus, und
Fig. 4a und 4b Schnitte in horizontaler Richtung (Fig. 4a) und in Längsrichtung (Fig. 4b) durch die Klimaanlage von Fig. 3a und 3b beim Defrostbetrieb, Fig. 5a und 5b Schnitte in horizontaler Richtung (Fig. 5a) und in Längsrichtung (Fig. 5b) durch ein Ausführungsbeispiel blockierter Fondbelüftung,
Fig. 6a und 6b Schnitte in horizontaler Richtung (Fig. 5a) und in Längsrichtung (Fig. 5b) durch ein Ausführungsbeispiel mit blockierter Fond- und Beifahrerbelüftung.
Bezug nehmend auf die Figuren 1a und 1 b wird ein erstes Ausführungsbei- spiel einer mehrzonigen Kraftfahrzeug-Klimaanlage 1 mit einem in einem Gehäuse 2 angeordneten Verdampfer 3, einem Heizkörper 4 und einem (optionalen) Zuheizer δ erläutert. Die von einem Gebläse (nicht dargestellt) kommende Luft wird durch den Verdampfer 3 und - je nach Bedarf - ganz oder teilweise durch den Heizkörper 4 und optionalen Zuheizer 5 geleitet.
Wie aus Fig. 1 a ersichtlich ist, ist die Klimaanlage 1 im Bereich des Mischraums symmetrisch ausgebildet, wobei in der Symmetrieebene eine Längs- Trennwand 6 ausgebildet ist, so dass eine Zonentrennung in die beiden Fahrzeughälften möglich ist. Ausgehend von den beiden Hälften ist jeweils ein Luftkanal 7 für die Innenraumbelüftung, das heißt die Mittel- und Seitendüsen, ein Luftkanal 8 für die Fußräume und ein Luftkanal 9 für das Entfrosten der Windschutzscheibe vorgesehen. Nicht dargestellt sind weitere optionale Luftkanäle, beispielsweise in Richtung zur B-Säule oder des Ablagefachs. Ferner ist quer zur Längs-Trennwand 6 eine zweite Trennwand 10 zur Trennung in Front- und Fondbereich vorgesehen, wie aus Fig. 1 b ersichtlich
ist. Vom in Fig. 1 b rechts dargestellten Bereich des Mischraums zweigt ein Luftkanal 11 für die Fondbelüftung und ein Luftkanal 15 für den Fondfußraum ab.
Um den möglichen Strömungsquerschnitt im Defrostbetrieb, bei dem alle anderen Luftkanäle außer den beiden Luftkanälen 9, also auch die Luftkanäle 11 und 15 für den Fondbereich verschlossen sind, möglichst vollständig auszunutzen, ist in der Trennwand 10 als Luftströmungs- Ausgleichsvorrichtung 12 ein Luftstromsteuerelement 13, hier in Form einer Klappe, vorgesehen, das im Defrostbetrieb geöffnet wird. Dies ermöglicht, dass auch der Teil des Mischraums, der eigentlich für den Fondbereich vorgesehen ist, als Strömungsfläche zur Verfügung steht.
Gemäß dem in den Figuren 2a und 2b dargestellten zweiten Ausführungs- beispiel ist ein im Gehäuse 2 ausgebildeter Bypass-Luftkanal 14 vom Fond- Mischraum zum Front-Mischraum vorgesehen, der als Luftströmungs- Ausgleichsvorrichtung 12 dient. Der Bypass-Luftkanal 14 ist mittels nicht dargestellter Klappen regelbar, wobei die Funktion desselben der der Klappe 13 des ersten Ausführungsbeispiels entspricht. Der Aufbau der Kraftfahr- zeug-Klimaanlage entspricht ansonsten der des zuvor beschriebenen ersten Ausführungsbeispiels.
In einem weiteren in den Figuren 5a und 5b dargestellten Ausführungsbeispiel sind alle Luftkanäie 11 und 15 für den Fondbereich verschlossen. Im Unterschied zu dem in den Figuren 1a und 1 b dargestellten Ausführungsbeispiel sind neben den Luftkanälen 9 für den Defrostbetrieb auch die Luftkanäle 7 zur Innenraumbelüftung und die Luftkanäle 8 für die Fußräume des Frontbereichs geöffnet. Es erfolgt somit nur eine Belüftung des Frontbereichs des Fahrzeuginnenraums. Um den gesamten Raum der Klimaanlage 1 , beziehungsweise den Strömungsquerschnitt der Wärmetauscher 3, 4, und 5 auszunutzen und die durchtretende Luftmenge zu erhöhen, ist in der Trennwand 10 ein Luftstromsteuerelement 13 vorgesehen, das den Durchtritt der Luft vom Fond-Mischraum, dessen Austritte verschlossen sind, zum Front-Mischraum gestattet. Alternativ oder zusätzlich zum dem Luft- Stromsteuerelement 13 kann auch ein Bypass-Luftkanal 14 zwischen Fond-
und Front-Mischraum vorgesehen sein. Im Prinzip ist so beispielsweise eine drei- oder vierzonige Klimaanlage in eine zweizonige Klimaanlage umschaltbar. Diese Umschaltung kann beispielsweise manuell von einem Fahrzeuginsassen des Frontraums vorgenommen werden oder auch automatisch mit- tels einer Sitzplatzbelegungerkennungsvorrichtung, beispielsweise in Form von einem oder mehreren Drucksensoren in den Insassensitzen, erfolgen.
In weiterer Folge können bei dem in den Figuren 5a und 5b dargestellten Ausführungsbeispiel neben den Luftkanälen in den Fondbereich 11 und 15 auch die Luftkanäle zur Belüftung beifahrerseitig 7 und 8 verschlossen werden, wie in den Figuren 6a und 6b dargestellt. Der gesamte Luftstrom der Klimaanlage kann dann über eine entsprechend geöffnete Ausgleichsvorrichtung 12, unter Aufhebung sämtlicher Zonentrennungen, fahrerseitung zur Verfügung gestellt werden. Aus der mehrzonigen Klimaanlage 1 entsteht so im Grenzfall eine einzonige Klimaanlage 1.
Bezugszeichenliste
Kraftfahrzeug-Klimaanlage Gehäuse Verdampfer Heizkörper Zuheizer Längs-Trennwand Luftkanal (Mittel- und Seitendüsen) Luftkanal (Fußraum-Front) Luftkanal (Defrost) Trennwand Luftkanal (Fondbereich) Luftströmungs-Ausgleichsvorrichtung Luftstromsteuerelement Bypass-Luftkanal Luftkanal (Fußraum-Fond)
Claims
1. Kraftfahrzeug-Klimaanlage mit mehreren Zonen, dadurch gekennzeichnet, dass eine Luftströmungs-Ausgleichsvorrichtung (12) zwischen mindestens zwei der einzelnen Zonen vorgesehen ist.
2. Kraftfahrzeug-Klimaanlage nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Luftströmungs-Ausgleichsvorrichtung (12) durch zumindest ein Luftstromsteuerelement (13) gebildet ist, das mindestens einen Bereich einer Trennwand (10) zwischen zwei Zonen öffnen und verschließen kann.
3. Kraftfahrzeug-Klimaanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Luftstromsteuerelement (13) in Form einer Klappe oder einer Anordnung mehrerer Klappen ausgeführt ist.
4. Kraftfahrzeug-Klimaanlage nach einem der vorhergehenden Ansprü- ehe, dadurch gekennzeichnet, dass das Luftstromsteuerelement (13) aus einer oder mehreren Klappen vom Fahnentyp gebildet ist.
5. Kraftfahrzeug-Klimaanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Luftstromsteuerelement (13) aus einer oder mehreren Klappen vom Schmetterlingstyp gebildet ist.
6. Kraftfahrzeug-Klimaanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Luftstromsteuerelement (13) aus einer oder mehreren Jalousienklappen gebildet ist.
7. Kraftfahrzeug-Klimaanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Luftstromsteuerelement (13) aus einer oder mehreren Rollbandkassetten gebildet ist.
8. Kraftfahrzeug-Klimaanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftströmungs-Ausgleichsvorrichtung (12) durch mindestens einen Bypass (14) gebildet ist, der zwischen zwei Zonen vorgesehen ist.
9. Kraftfahrzeug-Klimaanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftströmungs- Ausgleichsvorrichtung (12) regelbar ist.
10. Kraftfahrzeug-Klimaanlage nach einem der vorhergehenden Ansprü- ehe, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftströmungs- Ausgleichsvorrichtung (12) eine Veränderbarkeit der in einzelnen Be- triebszuständen durchströmbaren Strömungsflächen vorsieht, wobei eine dem Kraftfahrzeug-Fondbereich zugeordnete Strömungsfläche im Bedarfsfall mit Hilfe der Luftströmungs-Ausgleichsvorrichtung (12) der im Normalbetrieb dem Kraftfahrzeug-Frontbereich zugeordneten Strömungsfläche zugeschlagen wird.
11. Kraftfahrzeug-Klimaanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftströmungs- Ausgleichsvorrichtung (12) zwischen Mischräumen oder Luftkanälen für den Front- und dem Fondbereich angeordnet ist.
12. Kraftfahrzeug-Klimaanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Luftströmungs-Ausgleich mit- tels der Luftströmungs-Ausgleichsvorrichtung (12) im Defrostbetrieb vorgesehen ist.
13. Kraftfahrzeug-Klimaanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Klimaanlage zumindest eines der folgenden Bauteile umfasst: Wärmetauscher, Heizkörper, Verdamp- fer, Filter, Temperaturmischklappe, Mischkammer, einen oder mehrere Strömungskanäle und eine oder mehrere Steuerklappen zur Verteilung der Luft auf die Austrittskanäle.
14. Verfahren zur Regelung einer mehrzonigen Kraftfahrzeug-Klimaanlage, dadurch gekennzeichnet, dass in mindestens einem Betriebszustand ein Luftströmungs-Ausgleich zwischen mindestens zwei Zonen erfolgt.
15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Luft- Strömungs-Ausgleich im Defrostbetrieb erfolgt.
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