DE10213154C1 - Klimaanlage für ein Kraftfahrzeug - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Klimaanlage für ein Kraftfahrzeug mit einem von Gebläseluft durchströmbaren Klimakasten, in dem ein Verdampfer und davon beabstandet ein Wärmetauscher angeordnet sind sowie einen Luftverteiler, der mittels Luftsteuerorganen steuerbare Luftaustrittsöffnungen aufweist, und ein zwischen Verdampfer und Wärmetauscher liegender Wasserablauf ausgebildet ist, und mit Steuermitteln zum zwangsweisen Ablüften der am Verdampfer austretenden Gebläseluft über den Wasserablauf in die Fahrzeugumgebung. Zwecks einer kostengünstigen und bauraumsparenden zwangsweisen Ablüftung der belasteten Gebläseluft ohne Effizienzeinbuße sind die Steuermittel von den Luftsteuerorganen in den Luftaustrittsöffnungen gebildet, die beim Ablüften zwangsweise geschlossen sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Klimaanlage für ein Kraftfahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Bei Fahrzeugen mit Klimaanlage tritt das Problem auf, daß bei erneutem Starten der Klimaanlage nach kurzer Standzeit unter bestimmten Umgebungsbedingungen die Scheiben beschlagen; denn nach Abschalten der Klimaanlage ist der Verdampfer an seiner Oberfläche feucht, und durch die warme Umgebung im Motorraum oder in der Umgebung steigt die Temperatur der Luft im Klima­ kasten an. Dadurch nimmt die Feuchtigkeit der in den Fahrzeu­ ginnenraum einströmenden und dort die Fahrzeugscheiben, insbe­ sondere die Windschutz- oder Frontscheibe, bestreichenden Luft zu. Das gleiche Problem tritt bei Fahrzeugen mit Klimaanlagen auf, die eine Motorrestwärmeausnutzung und/oder eine Standhei­ zung haben. Bei feuchter, kühler Witterung kommt es ebenfalls zu einem Scheibenbeschlag, weil sich im Klimakasten während des vorherigen Fahrbetriebs durch die Trocknung der Kabinenan­ saugluft im Reheat-Betrieb Feuchtigkeit angesammelt hat und diese mit der Luft in den Fahrzeuginnenraum geblasen wird.

Bei einer bekannten Klimaanlage der eingangs genannten Art (DE 197 31 369 C1) wirkt man dieser erhöhten Scheibenbeschlag­ neigung dadurch entgegen, daß der Verdampfer durch einen Bypaß überbrückt ist, dessen in Luftströmungrichtung stromaufwärts des Verdampfers liegende Bypaßöffnung mittels eines steuerba­ ren Absperrorgans geschlossen oder geöffnet werden kann. Zu­ sätzlich ist im Klimakasten zwischen dem Verdampfer und dem Wärmetauscher ein zweites Absperrorgan angeordnet, das den ge­ samten Strömungsquerschnitt zwischen Verdampfer und Wärmetauscher abzusperren vermag. Dieses zweite Absperrorgan ist in Luftströmungsrichtung gesehen stromabwärts des im Klimakasten ausgebildeten Wasserablaufs angeordnet. Mittels eines Feuch­ tigkeits- oder Feuchtesensors wird die Oberflächenfeuchtig­ keit des Verdampfers erfaßt, und wenn diese eine Grenzwert ü­ bersteigt, wird mittels eines Steuergeräts das erste Absperr­ organ in seine Offenstellung und das zweite Absperrorgan in seine Schließstellung überführt, wodurch ein erster Teilluft­ strom den Verdampfer umströmt und ein zweiter, den feuchten Verdampfer durchsetzender Luftstrom über den im Klimakasten ausgebildeten Wasserablauf in die Fahrzeugumgebung abströmt. Während über den ersten Teilluftstrom der Fahrzeuginnenraum weiter mit beheizter oder unbeheizter Luft versorgt wird, be­ wirkt der zweite Teilluftstrom ein Trocknen des Verdampfers. Nach diesem Trocknungsprozeß werden die beiden Absperrorgane wieder umgesteuert, so daß nunmehr die gesamte, vom Gebläse geförderte Luft wieder den Verdampfer durchströmt.

Bei Klimaanlagen für Kraftfahrzeuge ist der im Klimakasten in­ tegrierte Verdampfer in den Kältemittelkreislauf eines Kälte­ aggregats eingebunden. Bei Leckagen im Kältemittelkreislauf kann es zur Ausgasung des Kältemittels kommen. Treten diese Leckagen innerhalb des Klimakastens auf, so werden mit der Ge­ bläseluft die Leckagemengen des toxischen Kältemittels in den Fahrzeuginnenraum geblasen und führen langfristig zu Gesund­ heitsschädigungen der Fahrzeuginsassen. Bei einer bekannten Klimaanlage (DE 198 50 914 A1), bei der als Kältemittel CO₂ eingesetzt wird, hat man zur Vermeidung von gesundheitsschädi­ genden CO₂-Konzentrationen in der in den Innenraum eingeblase­ nen Gebläseluft im Falle von Leckagen am Verdampfer hinter dem Wärmetauscher einen CO₂-Sensor angeordnet und im Lüftungssystem in Strömungsrichtung hinter dem Wärmetauscher eine oder mehre­ re die Luftzufuhr aus dem Lüftungssystem in den Innenraum des Kraftfahrzeugs unterbrechende Luftklappe(n) vorgesehen, die von einem Steuergerät in Abhängigkeit von dem Eingangssignal des CO₂-Sensors gesteuert wird. Detektiert der CO₂-Sensor eine CO₂-Konzentration in der aus dem Verdampfer austretenden Gebläseluft, so bewirkt das Steuergerät eine Überführung der Luft­ klappe(n) in deren Schließstellung, wodurch die gesamte Geblä­ seluft über einen im Klimakasten zwischen Verdampfer und Wär­ metauscher angeordneten Überdruckablaß nach außen geblasen wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Klimaanla­ ge der eingangs genannten Art die zwangsweise Ablüftung be­ lasteter Gebläseluft mit gleicher Effizienz kostengünstig und bauraumsparend zu realisieren.

Die Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patent­ anspruchs 1 gelöst.

Die erfindungsgemäße Klimaanlage hat den Vorteil, daß durch die Nutzung der ohnehin vorhandenen Luftsteuerorgane an den mit dem Fahrzeuginnenraum in Verbindung stehenden Luftaus­ strömöffnungen zur Ablüftung der Gebläseluft über den Wasser­ ablauf für die Ablüftung keine weiteren Bauelemente erforder­ lich sind, so daß weder zusätzlicher Bauraumbedarf für die Un­ terbringung solcher Bauelemente besteht, noch Kosten für deren Herstellung anfallen. Die Ablüftfunktion kann in das ohnehin bei Klimaautomatiken vorhandene Steuergerät zum Betätigen der Luftsteuerorgane kostengünstig implementiert werden.

Vorteilhafte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Klimaan­ lage mit zweckmäßigen Weiterbildung und Ausgestaltungen der Erfindung sind in den weiteren Patentansprüchen angegeben.

Die Erfindung ist anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels im folgenden näher beschrieben. Dabei zeigt die Zeichnung eine schematische Darstellung eines Längs­ schnitts einer Klimaanlage eines Kraftfahrzeugs.

Die in Fig. 1 nur schematisch und im Längsschnitt dargestellte Klimaanlage für den Innenraum 10 eines Kraftfahrzeugs weist einen Klimakasten 17 auf, der im Innenraum 10 unterhalb eines Armaturenbretts 11 installiert ist. In der Zeichnung ist noch eine Windschutz- oder Frontscheibe 12, eine den Innenraum 10 von einem vorgelagerten Motorraum 13 trennende Stirnwand 14 und ein den Innenraum 10 nach unten begrenzender Karosseriebo­ den 15 dargestellt. Ein zur Stirnwand 14 hinragender Einlaß des Klimakastens 17 ist mit dem Auslaß eines Gebläses 18 ver­ bunden. Der Gebläseeinlaß ist an eine Frischluftöffnung 19 in einer den Motorraum 13 abdeckenden Motorhaube 16 angeschlos­ sen. Dem Gebläseauslaß ist ein Staubfilter 20 nachgeordnet. Bei eingeschaltetem Gebläse 18 saugt das Gebläse 18 über die Frischluftöffnung 19 Luft aus der Fahrzeugumgebung an und bläst diese Luft über das Staubfilter 20 in den von dem Klima­ kasten 17 gebildeten Luftströmungsweg. Im Klimakasten 17 wird die angesaugte Frischluft klimatisiert und über Luftaustritts­ öffnungen des Klimakastens 17 in den Innenraum 10 ausgeblasen.

Im Klimakasten 17 sind in Strömungsrichtung der Gebläseluft gesehen hintereinander ein Verdampfer 21 eines Klimaaggregats 22, ein Wasserabscheider 23 in Form einer Abtropfmembran, ein Wärmetauscher 24, der vom Kühlwasser der Brennkraftmaschine des Kraftfahrzeugs durchströmt wird, und ein Luftverteiler 25 angeordnet, der mehrere Luftaustrittsöffnungen zur Belüftung des Fahrzeuginnenraums 10 aufweist. So sind eine Entfroster­ öffnung 26, über die Luft an die oberhalb des Armaturenbretts 11 sich erstreckende Frontscheibe 12 geblasen wird, eine Mit­ telöffnung 27, die mit Mittel- und Seitendüsen zur Belüftung des mittleren Bereichs des Innenraums 10 verbunden ist, und eine Fußraumöffnung 28, die mit in der linken und rechten Sei­ te des Innenraums 10 angeordneten Fußraumdüsen zur Belüftung des fahrer- und beifahrerseitigen Fußraums verbunden ist, vor­ handen. Jede der Luftaustrittsöffnungen 26-28 ist mittels eines Luftsteurorgans 29 in Form von schwenkbaren Luftklappen bezüglich des von ihr freigegebenen Öffnungsquerschnitts steu­ erbar. Jedes Luftsteuerorgan 29 wird von einem Stellglied 30 betätigt, das beispielsweise als elektrischer Stellmotor aus­ geführt sein kann. Die Stellglieder 30 werden von einem elekt­ ronischen Steuergerät 31 angesteuert, das den Klimatisierungsbedingungen entsprechende Stellsignale zum Einstellen der Luftsteuerorgane 29 über Steuerleitungen 40-41 den Stell­ gliedern 30 zuführt. Der von einem Kältemittel durchströmte Verdampfer 21 ist im Kältemittelkreislauf des Kälteaggregats 22 eingebunden und hierzu über Leitungen 32, 33 an dem Kälte­ aggregat 22 angeschlossen. Auf die Darstellung der weiteren im Kältemittelkreislauf angeordneten Komponenten des Kälteaggre­ gats, wie Kompressor oder Verdichter, Expansionsventil etc., ist verzichtet worden.

In dem vom Verdampfer 21 einerseits und vom Wärmetauscher 24 andererseits begrenzten Raumabschnitt 171 im Klimakasten 17, ist unten im Boden 172 des Klimakastens 17 ein Wasserablauf 34 ausgebildet, der über einen Ablaufstutzen oder Ablaufschlauch 341 außerhalb des Innenraums 10 frei mündet, hier unterhalb des Karosseriebodens 15. Der Wasserablauf 34 dient zum Abfüh­ ren des vom Wasserabscheider 23 abtropfenden Wassers als Folge des Niederschlags von Luftfeuchtigkeit am Wasserabscheider 23 aus der den Wasserabscheider 23 durchströmenden, mit Feuchte beladenen Gebläseluft. Im Raumabschnitt 171 ist ein Feuchtig­ keitsdetektor 35 sowie ein Gasdetektor 36 angeordnet, deren e­ lektrische Ausgangssignale über Signalleitungen 37, 38 dem Steuergerät 31 zugeführt sind. Mit dem Feuchtigkeitsdetektor 35 wird die Luftfeuchte an der Oberfläche des Verdampfers 21 erfaßt, und mit dem Gasdetektor 36 werden in der Gebläseluft enthaltene Konzentrationen von Kältemittelausgasungen infolge von Leckagen im Kältemittelkreislauf aufgespürt. Die Ausgangs­ signale der beiden Detektoren 35, 36 werden im Steuergerät 31 mittels einer Auswertelogik zu Stellsignalen für die Stell­ glieder 30 an den Luftsteuerorganen 29 umgesetzt.

Die beschriebene Klimaanlage arbeitet wie folgt:
Im Normalbetrieb sind die Luftsteuerorgane 29 in den Luftaus­ trittsöffnungen 26-28 so eingestellt, daß entsprechend der gewünschten Klimatisierung konditionierte Luft über die ver­ schiedenen Luftaustrittsöffnungen 26-28 in einem bestimmten Mengenverhältnis in den Innenraum 10 eingeblasen wird. Über­ steigt die von dem Feuchtigkeitsdetektor 35 gemessene Feuch­ tigkeit und/oder die von dem Gasdetektor 36 gemessene Gaskon­ zentration den maximal zugelassenen Wert, so wird im Steuerge­ rät 31 ein Steuersignal generiert, das über die Steuerleitun­ gen 40-42 jedem der Stellglieder 30 zugeführt wird und mit­ tels der Stellglieder 30 zu einem vollständigen Schließen der Luftaustrittsöffnungen 26-28 durch die Luftsteuerorgane 29 führt. Bei eingeschaltetem Gebläse 18 wird nunmehr die den Verdampfer 21 durchströmende Gebläseluft zwangsweise über den Wasserablauf 34 in die Umgebung des Kraftfahrzeugs abgeführt. Sinken die von den Detektoren 35, 36 gemessenen Werte unter die Vorgabewerte, so fallen die Schließsignale des Steuerge­ räts 31 weg, und die Luftsteuerorgane 29 werden wieder auf dies zuvor eingenommene Position zurückgeführt.

Bei Klimaanlagen, die eine Motorrestwärmeausnutzung oder eine Standheizung aufweisen, besteht das Problem, daß bei feuchter, kühler Witterung mit dem Starten der Brennkraftmaschine des Kraftfahrzeugs und dem damit verbundene Einschalten der Klima­ anlage ein Scheibenbeschlag auftreten kann, weil sich im Kli­ makasten 17 beim vorherigen Fahrbetrieb durch die Trocknung der angesaugten Innenraumluft im Reheat-Betrieb Feuchtigkeit angesammelt hat und diese feuchte Luft dann in den Innenraum 10 geblasen wird. Diese feuchte Luft kann alternativ oder zu­ sätzlich auch dadurch beseitigt werden, daß mit Starten der Brennkraftmaschine über eine Signalleitung 39 dem Steuergerät 31 ein Startsignal zugeführt wird. Das Steuergerät 31 über­ führt in gleicher Weise wie beschrieben die Luftsteuerorgane 29 in ihre Schließstellung und hält diese Schließstellung für ein vorgegebenes Zeitintervall aufrecht. In diesem Zeitinter­ vall wird durch die zwangsweise über den Wasserablauf 34 abge­ lüftete Gebläseluft der Klimakasten 17 getrocknet, so daß dann nach Ablauf des Zeitintervalls und Wegfall der Steuersingale an den Luftsteuerorganen 29 ausreichend trockene Gebläseluft in den Innenraum 10 strömt.

Claims (8)

1. Klimaanlage für ein Kraftfahrzeug, mit einem von Gebläseluft durchströmbaren Klimakasten (17), in dem ein in einem Kältemittelkreislauf angeordneter Verdampfer (21) und davon beabstandet ein Wärmetauscher (24) angeordnet sind sowie ein dem Wärmetauscher (24) nachgeordneter Luftverteiler (25), der mittels Luftsteuerorganen (29) steuerbare Luftaustritts­ öffnungen (26-28) aufweist, und ein zwischen Verdampfer (21) und Wärmetauscher (24) liegender Wasserablauf (34) ausgebildet sind, und mit Steuermitteln zum zwangsweisen Ablüften der am Verdampfer (21) austretenden Gebläseluft über den Wasserablauf (34) in die Fahrzeugumgebung, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuermittel von den Luftsteuerorganen (29) gebildet sind, die zum Ablüften zwangsweise geschlossen sind.

2. Klimaanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an den Luftsteuerorganen (29) Stellglieder (30) zu deren Verstellung angreifen und daß die Stellglieder (30) mit einem Steuergerät (31) verbunden sind, das bei Auftreten eines eine Zwangsablüftung erfordernden Kriteriums die Stellglieder (30) zum Auslösen eines das Schließen der Luftsteuerorgane (29) be­ wirkenden Stellvorgangs ansteuert.

3. Klimaanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das die Zwangsentlüftung erfordernde Kriterium aus dem In­ betriebsetzen des Kraftfahrzeugs abgeleitet ist.

4. Klimaanlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwangsentlüftung mit dem Starten des Kraftfahrzeugs ausgelöst und nach einer festen Zeitdauer beendet wird.

5. Klimaanlage nach einem der Ansprüche 2-4, dadurch gekennzeichnet, daß das die Zwangsentlüftung erfordernde Kriterium aus der Luftfeuchte am Verdampfer (21) abgeleitet ist.

6. Klimaanlage nach einem der Ansprüche 2-5, dadurch gekennzeichnet, daß das die Zwangsentlüftung erfordernde Kriterium von der Konzentration von aus dem Kältemittelkreislauf des Verdampfers (21) ausgasendem Kältemittel in der Gebläseluft abgeleitet ist.

7. Klimaanlage nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuergerät (31) eingangsseitig an einem Feuchte- und/oder Gasdetektor (35, 36) angeschlossen ist, die im Klima­ kasten (17) angeordnet sind.

8. Klimaanlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung der Detektoren (35, 36) im Klimakasten (17) so vorgenommen ist, daß sie in einem vom Verdampfer (21) und Wärmetauscher (24) begrenzten Raumabschnitt (171) des Klima­ kastens (17) liegen.