SE436112B - Klimatsystem for fordon - Google Patents

Description

l5 20 25 30' 35 8'1 02069-5 2 Detta möjliggör inställning av flera olika spjällägeskombinationer.

Användande av vakuumservoorgan vid kända automatiska klimatsystem medför nackdelen att varje spjäll enbart kan intaga endera ett av två stabila lä- gen, antingen ett helt stängt läge eller ett helt öppet läge. Den mängd luft som därvid kan bringas passera genom ett utloppsmunstycke kan endast regle- ras med hjälp av en fläkt med olika hastigheter. Det är ej heller möjligt att låta en mindre luftmängd passera genom ett munstycke och samtidigt låta maximal luftmängd passera genom ett annat munstycke. Vid olämplig givar- placering föreligger även risk för att dylika system råkar i s k själv- svängningar, vilket innebär att systemet bibringas växlande till- och frân- kopplingar av olika utloppsmunstycken.

Föreliggande uppfinning har till uppgift att vid klimatsystem för fordon åstadkomma en sådan automatisk reglering av spjällorgan att påtalade nack- delar för temperering och fördelning av ventilationsluft till ett fordons kupêutrymme ej uppträder. Ett uppfinningsenligt klimatsystem innefattar ett ventilationshus med minst ett däri reglerbart anordnat värmespjäll för en i ventilationshuset anfäst värmemäxlare och minst ett i ventilationshuset reglerbart anordnat luftfördelningsspjäll för fördelning av ventilationsluft till ett antal utlopp utmynnande i kupëutrymmet, varvid uppfinningen utmär- kes av att luftfördelningsspjällets och värmespjällets rörelser synkronise- ras; att spjällens rörelser utföres steglösa och i beroende av utsignaler från elektronikenheten samt att elektronikenheten efter jämförelse mellan signaler representerande verklig kupëtemperatur (Tkupë) och önskad kupë- temperatur (Tbör) avgiver utsignal till servoorgan för reglering av spjäl- lens relativa lägen.

Som servoorgan användes företrädesvis en till varje spjällaxel ansluten elmotor, vilket medför att spjällen kan bringas intaga lägen mellan ett helt öppet läge och ett helt stängt läge. Luftfördelningen kan därvid reg- leras inom större gränser än vad som är möjligt vid hittills kända system. övriga uppfinningen utmärkande egenskaper framgår av efterföljande be- skrivningsexempel av ett uppfinningsenligt utformat klimat- och ventila- tionssystem för fordon. Beskrivningen utföres med hänvisning till bifogade ritningar, av vilka _ ' visar ett snitt av ett i systemet ingående ventilationshus med däri anordnade organ för temperering och fördelning av ventila- tionsluft, ' illustrerar schematiskt ventilationssystemets reglerprincip och visar i diagramform ett samband mellan läget för ett värmespjäll och läget för ett fördelningsspjäll ingående i ventilationssyste- met.

Figur l Figur 2 Figur 3 10 15 20 25 30 35 a1o2os9-5 Ett 1 figur 1 visat ventilationshus 1 är anordnat för klimatisering och fördelning av ventilationsluft till ett antal munstycken i ett for- dons kupêutrymme. Ventilationshusets 1 uppbyggnad överensstämmer i hu- vudsak med det ventilationshus som beskrives 1 en av sökande tidigare inlämnad svensk patentansökan nr 8001515-9. I likhet därmed är ventila- tionshuset 1 utformat med ett tvärgående urtag 3, i vilket en elektrisk -centrifugalfläkt (ej visad) är avsedd inmonteras. Fläkten är på gängse sätt försedd med en monteringsfläns, vilken medelst skruvförband är av- sedd att anfästas till ventilationshuset 1. Fläkten är anordnad att in- suga luft via ett luftintag och ett axiellt inlopp, varefter fläkten inblåser luften till en inloppskammare 6 i ventilationshuset 1.

I ventilationshuset 1 är anfäst en värmeväxlare 7, som är anordnad att kontinuerligt genomströmmas av uppvärmd kylvätska från fordonets motor och med avseende härpå är värmeväxlaren 7 försedd med en inlopps- ledning och en avloppsledning (ej visade).

Ventilationshusets 1 inloppskammare 6 står 1 förbindelse med en kall- luftskanal 10 och en vannluftskanal 12, vilken senare inrymmer värme- växlaren 7 och kan anses utgöra en parallell grenledning till den först nämnda kanalen 10. Luft som enbart ledes genom kalluftskanalen 10 uppvärmes inte, medan i kanalen 12 inledd luft bringas att passera värmeväxlaren 7 och därvid på känt sätt blir uppvärmd.

Ett vridbart lagrat värmespjäll 13 är anordnat vid vannluftskanalens 12 inlopp 14 att reglera den luftmängd som skall tillföras nämnda kanal 12. Vännespjället 13 är svängbart lagratviaen 1 ventilationshuset 1 vridbart lagrad spjällaxel 11, vilken har utsträckning även utanför ventilationshuset 1. Nämnda utsträckande del är via en kuggväxel (ej visad) vridningsförbunden med utgående akeln på en elmotor 15. Denna är anfäst vid ventilationshuset 1 via en konsol (ej visad) och möjlig- gör steglös inställning av värmespjället 13 1 olika lägen.

I ventilationshuset 1 framledd luft genom kalluftskanalen 10 och varmluftskanalen 12 blandas därefter i en blandningskammare 20, var- vid proportionerna mellan kall och varm luft bestämmer temperaturen för en från blandningskammaren 20 utgående luft. Denna ledes till en fördelningskammare 21, varifrån ventilationsluften fördelas till olika munstycken i fordonets kupêutrymme.

Fördelningskammaren 21 utgöres av ett i ventilationshuset 1 utformat cylindriskt utrymme, i vars mantelyta är upptagna ett luftinlopp 23 10 15 20 25 30 35 a1o2oss-se och tre luftutlopp 24,25,26. I fördelningskammaren 21 är vridbart an- ordnat ett fördelningsspjäll 22 som styr och fördelar inströmmande luft till de olika utloppen; vilka utgöras av ett pahelutlopp 24, ett golv- utlopp 25 och/eller ett defrosterutlopp 26. De tre utloppen 24,25,26 är placerade inom en sektor mindre eller lika med 1800 omfattningsvinkel, medan inloppet 23 är placerat utanför nämnda vinkelsektor.

Det i fördelningskammaren 21 anordnade fördelningsspjället-22 utgöres företrädesvis av en i huvudsak plan rektangulär skiva som är anfäst vid en spjällaxel 27, vilken i sin tur är roterbart lagrad i ventilations- huset 1 i linje med fördelningskammarens 21 centrumlinje (ej visad). Även spjällaxeln 27 har utsträckning utanför ventilationshuset och via en med den utsträckande axeldelen samverkande kuggväxel (ej visad) är spjällaxeln 27 vridnjngsförbunden med utgående axeln på en elmotor 16. Även denna elmotor 16 är via en konsol (ej visad) anfäst vid ventila- tionshuset 1 och möjliggör steglös inställning av fördelningsspjället 22 i olika lägen. 2 Reglering och inställning av värmespjället 13 och fördelningsspjället 22 i olika lägen sker under inverkan av en elektronikenhet 17, som styrsg .av ett antal med densamma ledningsförbundna temperaturgivare 8,9,18,19. i En temperaturgivare 18 är anordnad avgiva en signal representerande önskad kupêtemperatur (Tbör). Denna givare 18 utgöres i praktiken av ett variabelt motstånd som är manuellt inställbart. Motståndet (ej visat) är förbundet med en spänningskälla och den till elektronikenheten 17 avgivna signalen bibringas en spänningsnivå som är proportionell mot en' manuellt inställd temperatur (Tbör).

En andra temperaturgivare 19 är anordnad i fordonets kupêutrymme att avkänna verklig kupêtemperatur (Tkupë)§ Denna givare 19 är i prak- tiken en s k termistor, vilken kan sägas vara ett temperaturberoende motstånd. Även denna givare 19 är förbunden med en ej visad spännings- källa och en från givaren till elektronikenheten 17 avgiven signal bi- bringas en spänningsnivå proportionell mot den avkända temperaturen i kupëutrymmet.

Till elektronikenheten 17 är ytterligare ansluten dels en temperatur- givare 8 som avkänner blandningstemperaturen (Tbïand) hos den till kupeütrymmet tillförda ventilationsluften och dels en temperaturgivare 9 som avkänner den kupëutrymmet omgivande temperaturen (Tute). Båda dessa sistnämnda temperaturgivare 8,9 utgöres av termistorer och fungerar 10 15 20 25 30 35 3102069-s _ 5 på anaïogt sätt med vad som ovan angivits för kupëtemperaturgivaren 19.

I eïektronikenheten 17 signaïbehandïas och utmatas utsignaler tiïï påverkningsorgan för regiering av kïimatsystemet. I nämnda syfte är eiektronikenheten 17 förbunden med den eimotor 15 som reglerar värme- spjäiiets 13 Iäge. Nämnda eïmotor 15 utgör en inom regiertekniken vaniig typ av vridmotor och med densamma kan spjäiiet bringas intaga ett vinkei- Iäge som är proportioneiit i förhâliande ti11 den spänning som ti11föres motorn.

Motorn 15 är företrädesvis försedd med två utgående axiar (ej visade), -av viika den ena via en kuggväxei är förbunden med värmespjäïiets 13 spjä11axe1 11, under det att den andra axein är förbunden med ett varia- be1t motstånd (ej visat). Detta motstånd är âterkoppïat ti11 eïektronik- enheten 17 och utgör en givare för den position värmespjäiïet 13 intager.

På anaïogt sätt är eiektronikenheten 17 även förbunden med den efmotor 16 som regierar fördeiningsspjäïiets 22 Iäge. Värmespjäiïet 13 och för- de1ningsspjä11et 22 är vridbara inom oiika stora vinkeïsektorer. Kugg- växiarna som samverkar med respektive spjä11ax1ar 11,27 är utformade med o1ika utväxiingar så att eïektronikenheten 17 kan styra såväi värme- spjäiiets 13 som förde1ningsspjä11ets22 respektive Iägen i beroende av de temperaturrepresenterande signaier som ti11föres eiektronikenheten 17.

Eiektronikenheten 17 kan vara uppbyggd med tiïïämpning av konvention- e11 haïvïedarteknik, men den kan även innefatta en s k mikrodator. Med avseende härpå innefattar eiektronikenheten 17 en jämförare (ej visad), viiken jämför från temperaturgivarna 18,19 avgivna signaier representer- ande önskad kupëtemperatur ocb verkiig kupëtemperatur. I beroende av en eventueiï skiiïnad me11an nämnda signaivärden avgiver jämföraren en signaï för att Mia eïmotorn 15 styra värmespjäiïet 13 att intaga ett temperaturutjämnande iäge. I Utsignaien från den jämförande kretsen i eïektronikenheten 17 ti11- föres även en omvandïare (ej visad), i viiken signaïen omvandias och vidareiedes ti11 fördelningsspjäiiets 22 eimotor 16. En på dyïikt sätt omvandiad signal är iinjärt proportioneli inom åtminstone vissa insignais- gränser. Som framgår av figur 2 är även eimotorn 16 för fördeisnings- spjäïiet utformad med återkoppïing tiil eiektronikenheten 17, varigenom motorspänningen kan anses verka som givare för fördeiningspjäiiets reiativa Iäge.

I figur 3 är visat en kurva 28 som angiver samband meiïan de ïägen 8102069-5, 10 15 20 25 30 35 fördélningsspjället 22 intager i beroende av olika lägen för värme- spjället 13. Den horisontella axeln 29 visar därvid värmespjällets 13 iläge uttryckt i procent värme, varvid noll procent (0 %) värme motsvarar 'en helt stängd varmluftskanal 12 och en helt öppen kalluftskanal 10 medan ett hundra procent (100 %) värme motsvarar en helt öppen Varmlufts- kanal 12 och en helt stängd kalluftskanal 10. På den vertikala axeln 30 i figur 3 är utmärkt olika vinkellägen för fördelningsspjället 22. I det fall värmespjället 13 intager ett läge där ventilationsluften ej upp- värmes, d v s 0 % värme, intager fördelningsspjället 22 ett läge där all ventilationsluft tillföres panelutloppen 24, d v s fördelningsspjället- 22 intager ett panelläge 36 i enlighet med det läge som visas i figur 1.

Om värmespjället 13 intager att läge motsvarande maximal uppvärmning, d v s 100 % värme, ledes all ventilationsluft genom varmluftskanalen 12.

Fördelningsspjället 22 intager därvid ett defrosterläge 40. Vid värme- spjällägen 13 mellan 0 och 100 % värme intager fördelningsspjället 22 olika därav beroende mellanlägen, bl a ett defroster-golv-läge 38, i vilket all ventilationsluft tillföres golvmunstyckena 25 och defrotster- munstyckena 26. I princip skulle förhållandet mellan spjällens 13,22 olika lägen kunna utformas linjärt, vilket i figur 3 skulle motsvara en rät linje mellan spjällens 13,22 ändlägen. I praktiken erhåller man dock vid iuftdistribution en gynnsammare och jämnare övergång mellan de olika ventilationsutloppen 24,25,26 om förhållandet mellan spjällägena utformas med olika proportionalitetsförhâllanden för olika värmespjällägen. Detta förorsakar att kurvan 28 i figur 3 uppvisar s k knickpunkter. Inom de olika delsektorer värmespjället 13 är rörligt föreligger dock som fram- går av figur 3 ett linjärt samband mellan spjällens 13,22 respektive lägen. Omvandlingen till aktuella proportionalitetsförhållanden för olika värmespjällägen utföres i omvandlaren ingående i elektronikenheten 17.

-Som tidigare anförts i beskrivningen är till elektronikenheten 17 ansluten en temperaturgivare 0 för avkänning av blandlufttemperaturen, d v s den temperatur ventilationsluften har i blandningskammaren 20.

Denna temperaturgivare 8 är av särskilt stor betydelse när varmlufts- kanalen 12 är helt öppen, d v s i läge 100 % värme. Om blandluft- temperaturen är mindre än en viss förbestämd temperatur, t ex 3000, kommerelektronikenheten17 att styra fördelningsspjället 22 att intaga ett läge 40 där all ventilationsluft tillföres defrosterutloppet 26.

När blandlufttemperaturen uppnår denna förutbestämda temperatur kommer 10 15 20 25 8102069-5 7 eiektronikenheten att styra fördelningsspjäliet 22 ti11 ett läge 38 W där både defroster- och goivutïoppen-tiïiföres ventiïationsiuft.

Nämnda funktion är i figur 3 iiiustrerad med en vertikal kurv1inje i ïäge 100 % värme. ' ' Uppfinningen är inte bunden tiïi exempïifierad utföringsform utan kan inom ramen för efterföijande patentkrav även modifieras och ut- veckias i ett fiertai andra utföringsformer. I det beskrivna systemet är fördeiningskammaren 21 cyïinderformad och innefattar enbart ett för- deiningsspjäii 22, men i praktiken kan fördeiningskammaren 21 utformas annoriunda och innefatta fiera spjäii. Likaså kan varmluftskanaien 12 utformas med fiera spjäilfunktioner än vad som är visat i figur 1.

Vad gäiier eïektronikenheten 17 kan denna begränsas ti11 att endast innefatta enkia komponenter för utförande av uppfinningseniiga spjäïi- funktioner, men eiektronikenheten kan också vara anordnad och utformad för regïering av andra funktioner inom kïimatsystemet. I figur 2 är iiiustrerat att eïektronikenheten 17 är anordnad att styra de1s den i ventiïationssystemet ingående fiäkten, deis ett recirkuiationsspjäii (ej visat) ti11 en s k recirkuiationsiucka och de1s.en kompressor- koppiing (ej visad) i de faiï ventiïationssystemet innefattar en med en kompressor utrustad kyianiäggning.

Förutom temperaturgivare 18,19 avkännande verkiig kupêtemperatur (Tkupë) och givare indikerande önskad kupëtemperatur (Tbör) ansiutes tili eïektronikenheten även den biandningsiuften avkännande temperatur- givaren 9, iiksom ock en temperaturgivare 8, som avkänner temperaturen utanför kupëutrymmet. I beroende därav kan värmespjäïïet 13 bringas in- taga ett iäge som avviker från dess normaiiäge i avsikt att påskynda temperaturstegring i kupëutrymmet. I

Claims (7)

8102069-5 10 15 :m 25 30 35 PATENTKRAV

1. Sätt att vid ett klimatsystem för fordon åstadkomma automatisk reglering av spjällorgan (13,22) för temperering och fördelning av ventilationsluft till fordonets kupëutrymme, vilket klimatsystem inne- fattar ett ventilationshus (1) med minst ett däri reglerbart anordnat _ värmespjäll (13) för en i ventilationshuset (1) anfäst värmeväxlare (7) och minst ett i ventilationshuset (1) reglerbart anordnat luftfördel- ningsspjäll (22) för fördelning av ventilationsluft till ett antal ut- lopp (24-26) utmynnande i kupêutrymmet och varvid ett antal temperatur- givare (8,9,18,19) avgiver signaler åtminstone representerande en verk- lig kupëtemperatur (Tkupê) och en önskad kupëtemperatur (T ) till en elektronikenhet (17) k ä n n e t e c k n a t av ' bör att luftfördelningsspjällets (22) och värmespjällets (13) rörelser " synkroniseras att spjällens (13,22) rörelser utföres steglösa och i beroende av ut- - signaler från elektronikenheten (17) samt att elektronikenheten (17) efter jämförelse mellan signaler represen- terande verklig kupêtemperatur (Tku ë) och önskad kupêtemperatur (Tbör) avgiver utsignal till servoorgan (15,16) för reglering av ~ spjällens (13,22) relativa lägen.

2. Sätt enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k n~a t av att rörelser för värmespjäll (13) mellan lägen motsvarande avstängd (0%) och full värmetillförsel (100%) synkroniseras med rörelser för fördelningsspjäll (22) mellan lägen motsvarande helt öppet panelutlopp (24) och avstängt panelutlopp (24).

3. Sätt enligt patentkrav 2, k ä n n e t e c k n a t av att synkro- niseringen av rörelser för värmespjäll (13) och fördelningsspjäll (22) utformas med olika proportionalitetsförhâllanden inom olika vinkelomrâden.

4. Sätt enligt patentkrav 3, k ä n n e t e c k n a t av att i läge för värmespjäll (13) motsvarande full värmetillförsel (10U%) inkopplas endast defrosterutlopp (26) om avkänd blandningstemperatur (Tb1and) i ventilationshuset (1) är mindre än en förbestämd temperatur exempelvis 30 C.

5. Sätt enligt patentkrav 4, k ä n n e t e c k n a t av att klimat- systemet utformas att i läge för värmespjäll (13) motsvarande full värme- tillförsel (1Û0%) medgiva manuell inkoppling av endast defrosterutlopp (mt 10 15 20 25 8102Û69'5 9

6. Sätt eniigt patentkrav 4 e11er 5, k ä n n e t e c k n a t av att i iäge för värmespjäïï (13) motsvarande avstängd värmetiïïförsei (0%) inkoppïas endast paneïutïopp (24).

7. Arrangemang för att vid ett kiimatsystem för fordon åstadkomma automatisk regïering av spjäïïorgan (13,22) för temperering och förde)- ning av ventiiationsïuft ti11 fordonets kupëutrymme, viïket k1imatsystem innefattar ett ventiïationshus (1) för iedande ventiiationsïuft från minst ett inïopp (3) ti11 ett antai oïika utïopp (24-26) via en ka11- ïuftskanaï (10) och/e11er en varmiuftskanaï (12), varvid i ventiïations- huset (1) är regierbart anordnade minst ett värmespjä11 (13) för en i varmluftskanaien (12) anbringad värmeväxïare (7) och minst ett ïuftför- deïningsspjäil (22) för fördelning av ventiiationsïuft ti11 de oiika utïoppen (24-26), vi1ka utmynnar i fordonets kupêutrymme, k ä n n e - t e c k n a t av , att ti11 värmespjäïi (13) respektive ïuftfördeïningsspjäïi (22) är vridfast ans1uten en eïektrisk vridmotor (15,16) som vid aktive- ring bringar respektive spjäii (13,22) att stegiöst intaga vinkeï- ïägen beroende av den spänning som tiïïföres respektive vridmotor (15,16), regïerröreiserna för värmespjälï (13) och iuftfördeiningsspjäiï (22) är synkroniserade och styrda av en elektronikenhet (17), som är iedningsförbunden med respektive vridmotorer (15,16) och med ett antai temperaturgivare (8,9,18,19) samt att eiektronikenheten (17) är anordnad att jämföra signaler represen- terande verkiig kupëtemperatur (Tkupê) och önskad kupëtemperatur (Tbör) och att i beroende därav avge utsignai ti11 vridmotorerna (15,16) för regïering av spjäïiens (13,22) reïativa ïägen. att