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Die Erfindung betrifft ein Heiz-/Klimagerät für Kraftfahrzeuge. Dieses umfasst einen Warmluft- und einen Kaltluftkanal, vorzugsweise in einem Zusammenbau oder in einem kombinierten Bauteil. Zur Optimierung von Temperatur-Kontrollkurven weist der Warmluftkanal und/oder der Kaltluftkanal zusätzliche Öffnungen auf.
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In einem Heiz-/Klimagerät eines Automobils gibt es zwei Strömungspfade für Luft. Nach dem Verdampfer kann die durch den Verdampfer abgekühlte Luft entweder über den Kaltluftpfad direkt in den Mischraum beziehungsweise zu den Auslässen des Klimagerätes und somit am Heizungswärmeübertrager vorbei strömen oder über den Warmluftpfad erst durch den Heizungswärmeübertrager und dann in den Mischraum beziehungsweise zu den Auslässen des Klimagerätes strömen. Im Normal-/Komfortbetrieb wird der Luftstrom nach dem Verdampfer auf den Kaltluftpfad einerseits und den Warmluftpfad andererseits aufgeteilt, sodass sich im Mischraum unterhalb der Auslässe des Heiz-/Klimagerätes eine Mischtemperatur einstellt.
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Mischräume sind bauraumbedingt sehr klein. Eine ausreichende Mischung von kalter und warmer Luft findet ohne unterstützende Maßnahmen beziehungsweise Einbauten, wie Kanäle oder Leitbleche, nicht oder nur unzureichend statt, sodass es zu großen Temperaturunterschieden an den einzelnen Auslässen des Heiz-/Klimagerätes kommen kann. Maximal zulässige Temperaturunterschiede an den einzelnen Auslässen sind von den Fahrzeugherstellern vorgegeben.
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Um die Temperatur im Mischraum kontrollieren zu können, muss das Verhältnis der Luftmengen über den Kalt- und den Warmluftpfad geregelt werden. Dies geschieht mit Hilfe einer Temperaturklappe, die wahlweise einen der beiden Pfade ganz versperrt oder durch entsprechende Klappenstellungen zwischen den Endpositionen der Temperaturklappe Teile der jeweiligen Pfade versperrt. Allerdings kann es auf Grund von geringem Bauraum nötig sein, dass der Warmluftpfad und der Kaltluftpfad jeweils von einer separaten Klappe geöffnet beziehungsweise verschlossen werden. Der Ansatz mit zwei Klappen hat allerdings den Nachteil, dass die Menge an warmer Luft, die in einen Warmluftkanal, der am Ende des Warmluftpfades, am Eintritt in den Mischraum, positioniert ist, strömt beziehungsweise die Menge an kalter Luft, die in einen Kaltluftkanal, der am Ende des Kaltluftpfades, am Eintritt in den Mischraum, positioniert ist, strömt, nicht so gut kontrolliert werden kann wie beim Einsatz nur einer Temperaturklappe, die den Eintrittsquerschnitt von zum Beispiel einem Warmluftkanal proportional zum Klappen-Verfahrweg freigibt.
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In derzeit bekannten Vorrichtungen führt der Einsatz von zwei Klappen dazu, dass die Temperatur zum Beispiel im Defrost-Auslass bei Temperaturklappenstellungen von „voll kalt“ bis „ca. 30/40 % warm“ zu schnell hochsteigt und sich anschließend bei Temperaturklappenstellungen größer 50 % kaum noch ändert. Zudem verhält sich die Temperatur im Belüftungsauslass umgekehrt zu der im Defrost-Auslass.
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Beim Einsatz von Kaltluftkanälen, die kalte Luft in die Fußraumauslässe leiten sollen, ist die Luftmenge über den Verfahrweg der Temperaturklappe auch nicht kontrollierbar. Anfangs wird die Temperatur in den Fußraumauslässen zwar wie gewünscht reduziert, aber bei Temperaturklappenstellungen größer 50 % ist dieser Effekt nicht mehr erwünscht. Auch in diesem Fall fehlt ein Kontrollmechanismus.
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Beim Einsatz von üblichen Warm- und Kaltluftkanälen, das heißt Kanälen mit Ein- und Austrittsöffnung mit beliebigem Querschnitt und seitlich geschlossenen Kanalwänden, fehlt es an Kontrollmechanismen, um die Befüllung und somit die Funktion der Kanäle in Abhängigkeit der Temperaturklappenstellung steuern zu können.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht in einem Kontrollmechanismus, der eine bessere Steuerung der Funktion von Warm- und/oder Kaltluftkanälen in einem Heiz-/Klimagerät ermöglicht.
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Die Aufgabe wird durch ein Heiz-/Klimagerät für Kraftfahrzeuge mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Weiterbildungen sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
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Das Heiz-/Klimagerät umfasst einen Warmluftpfad, der über mindestens einen Heizungswärmeübertrager zu einem Mischraum und stromabwärts des Mischraums positionierten Auslässen des Heiz-/Klimagerätes in den Kraftfahrzeuginnenraum führt, sodass durch den Warmluftpfad die von einem Verdampfer abgekühlte Luft unter Passieren des Heizungswärmeübertragers zum Mischraum und zu den Auslässen strömen kann. Des Weiteren umfasst das Heiz-Klimagerät einen Kaltluftpfad, der direkt, das heißt nicht über den mindestens einen Heizungswärmeübertrager, sondern an diesem vorbei, vom Verdampfer bis zum Mischraum und zu den Auslässen des Heiz-/Klimagerätes führt, sodass durch den Verdampfer abgekühlte Luft direkt zum Mischraum und zu den Auslässen des Heiz-/Klimagerätes gelangen kann. Darüber hinaus umfasst das Heiz-/Klimagerät einen Warmluftkanal am Ende des Warmluftpfades, am Eintritt in den Mischraum, wobei eine Seitenwand des Warmluftkanals dem Kaltluftpfad zugewandt ist, sowie einen Kaltluftkanal am Ende des Kaltluftpfades und am Eintritt in den Mischraum, wobei eine Seitenwand des Kaltluftkanals dem Warmluftpfad zugewandt ist. Erfindungsgemäß ist/sind an der Seitenwand des Warmluftkanals, die dem Kaltluftpfad zugewandt ist, und/oder an der Seitenwand des Kaltluftkanals, die dem Warmluftpfad zugewandt ist, eine oder mehrere Öffnungen ausgebildet, sodass kalte Luft aus dem Kaltluftpfad in den Warmluftkanal und/oder warme Luft aus dem Warmluftpfad in den Kaltluftkanal einströmen kann.
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Die erfindungsgemäße Lösung eignet sich besonders vorteilhaft für die Gestaltung eines Heiz-/Klimagerätes, bei dem für den Warmluftpfad einerseits und für den Kaltluftpfad andererseits separate Klappen für die teilweise oder vollständige Öffnung und Schließung des Warmluftpfades beziehungsweise des Kaltluftpfades vorgesehen sind, um die Menge der über die verschiedenen Pfade zum Mischraum und zu den Auslässen strömenden Luft zu steuern.
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Mit Öffnungen im Warmluftkanal, durch die kalte Luft in den Warmluftkanal einströmen kann, wird vermieden, dass bei Temperaturklappenstellungen von „voll kalt“ bis „ca. 30/40 %“ die Luftmenge an warmer Luft, die durch den Warmluftkanal strömt, zu groß wird und zum Beispiel die Defrost-Temperatur zu schnell und zu stark ansteigt. Bei niedrigen Temperaturklappenstellungen überwiegt die Menge an kalter Luft im System. Somit kann die kalte Luft, die durch eine Öffnung, zum Beispiel einen Schlitz, in den Warmluftkanal einströmt, die warme Luft, die von unten in den Kanal eintritt, zum Teil blocken. Je weiter nun die Temperaturklappe in Richtung „voll warm“ verfahren wird, desto höher wird die Luftmenge im Warmluftpfad und die Luftmenge im Kaltluftpfad nimmt entsprechend ab. Somit wird der Impuls der kalten Luft auch immer geringer und die kalte Luft kann immer weniger warme Luft im Warmluftkanal blocken. Bei einer bestimmten Temperaturklappenstellung ändert sich das Verhältnis der Luftströme in Kalt- und Warmluftpfad in der Art, dass dann die warme Luft im Warmluftkanal einen so hohen Impuls hat, dass die kalte Luft kaum noch über die Öffnung beziehungsweise den Schlitz in den Warmluftkanal einströmen kann. Der Warmluftkanal erreicht dann seine volle Wirkung. Durch die Anzahl, Größe, Form und Position der Öffnungen in der seitlichen Wand des Warmluftkanals kann die Funktionalität des Warmluftkanals gesteuert werden. Diese Öffnungen können horizontale, rechteckförmige Schlitze und/oder vertikale Schlitze und/oder Schlitze in Dreiecksform und/oder Trapezform und/oder runde Öffnungen und/oder Lochmuster sein.
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Ähnlich verhält es sich mit dem Kaltluftkanal. Der Kaltluftkanal weist, vorzugsweise in seiner zum Boden gerichteten Seitenwand, eine oder mehrere Öffnungen auf, durch die warme Luft aus dem Warmluftpfad eintreten kann. Bei Temperaturklappenstellungen von „voll kalt“ bis „ca. 30/40 %“ überwiegt die Menge an kalter Luft im System, womit die kalte Luft nahezu ungehindert durch den Kaltluftkanal strömen kann, da sie die warme Luft, die von unten einströmen könnte, wegblockt. Der Kaltluftkanal erzielt seine volle Wirkung. Je weiter nun die Temperaturklappe in Richtung „voll warm“ verfahren wird, desto höher wird die Luftmenge im Warmluftpfad, womit die Luftmenge im Kaltluftpfad entsprechend abnimmt. Auf diese Weise wird der Impuls der kalten Luft auch immer geringer, wohingegen der Impuls der warmen Luft zunimmt. Somit kann immer mehr warme Luft in den Kaltluftkanal einströmen und die Wirkung des Kaltluftkanals, wie gewünscht, sich immer weiter reduzieren.
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Gemäß einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind der Warmluftkanal und der Kaltluftkanal als ein Zusammenbau oder als ein kombiniertes Bauteil ausgebildet, im Folgenden als Warm-Kaltluftkanal bezeichnet. Der Warmluftkanal und der Kaltluftkanal sind darin unterschiedlich ausgerichtet, sodass sie sich kreuzen, wobei der Kaltluftkanal entlang einer Außenwand des Warmluftkanals verläuft. Vorzugsweise umschließt der Kaltluftkanal einen Teil des Warmluftkanals an dessen Umfang. Mit anderen Worten: der Kaltluftkanal umschließt vorzugsweise den Warmluftkanal beziehungsweise der Warmluftkanal durchdringt den Kaltluftkanal in der Art, dass die Durchdringung den Kaltluftkanal in zwei Kanäle unterteilt, die stromab des Warmluftkanals wieder zusammengeführt werden. Alternativ kann der Warm-Kaltluftkanal, bei dem der Warmluftkanal und der Kaltluftkanal unterschiedlich ausgerichtet sind, sodass sie sich kreuzen, auch in der Form ausgebildet sein, dass der Kaltluftkanal den Warmluftkanal durchdringt, derart, dass der Kaltluftkanal den Warmluftkanal in zwei Kanäle unterteilt.
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Neben einem Warmluftkanal und/oder einem Kaltluftkanal mit Öffnungen können auch weitere Warmluftkanäle mit oder ohne Öffnungen am Eintritt in den Mischraum vorgesehen sein.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist/sind eine oder mehrere Öffnungen des Kaltluftkanals in der zum Boden gerichteten Seitenwand ausgebildet, sodass aus dem Warmluftpfad strömende Warmluft von unten eintreten kann.
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Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile von Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen mit Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen. Es zeigen:
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1: eine schematische Schnittdarstellung eines Heiz-/Klimagerätes mit einem kombinierten Warm-Kaltluftkanal,
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2: eine detaillierte perspektivische Darstellung des Ausschnitts des kombinierten Warm-Kaltluftkanals,
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3: eine perspektivische Darstellung des Ausschnitts des kombinierten Warm-Kaltluftkanals mit einem Schnitt durch den Warmluftkanal und
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4: eine perspektivische Darstellung des Ausschnitts des kombinierten Warm-Kaltluftkanals mit einem Schnitt durch den Kaltluftkanal.
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In der 1 wird eine schematische Schnittdarstellung eines Heiz-/Klimagerätes 1 für Kraftfahrzeuge gezeigt. Das Heiz-/Klimagerät 1 umfasst einen Warmluftpfad 2, der über einen Heizungswärmeübertrager 3 zu einem Mischraum 4 und stromabwärts des Mischraums 4 positionierten Auslässen 5a, 5b, 5c des Heiz-/Klimagerätes 1 in den Kraftfahrzeuginnenraum führt. Auf diese Weise kann durch den Warmluftpfad 2 die von einem Verdampfer 6 abgekühlte Luft unter Passieren des Heizungswärmeübertragers 3 zum Mischraum 4 und zu den Auslässen 5a, 5b, 5c strömen. Das Heiz-/Klimagerät 1 umfasst des Weiteren einen Kaltluftpfad 7, der direkt, das heißt nicht über den Heizungswärmeübertrager 3, sondern an diesem vorbei, vom Verdampfer 6 bis zum Mischraum 4 und zu den Auslässen 5a, 5b, 5c des Heiz-/Klimagerätes 1 führt, sodass durch den Verdampfer 6 abgekühlte Luft direkt zum Mischraum 4 und zu den Auslässen 5a, 5b, 5c des Heiz-/Klimagerätes 1 gelangen kann. Am Ende des Warmluftpfades 2, am Eintritt in den Mischraum 4, befindet sich ein Warmluftkanal 8. Dabei ist eine Seitenwand 9 des Warmluftkanals 8 dem Kaltluftpfad 7 zugewandt. Am Ende des Kaltluftpfades 7, am Eintritt in den Mischraum 4, befindet sich ein Kaltluftkanal 10, wobei dieser in 1 nicht detailliert dargestellt ist. Eine ebenfalls nicht dargestellte Seitenwand des Kaltluftkanals 10 ist dem Warmluftpfad 2 zugewandt. Der Warmluftkanal 8 und der Kaltluftkanal 10 sind in der dargestellten Ausführungsform zusammen innerhalb eines kombinierten Bauteils 11, in Folgenden als Warm-Kaltluftkanal 11 bezeichnet, ausgebildet. Die 1 zeigt ein Heiz-/Klimagerät, bei dem für den Warmluftpfad einerseits und für den Kaltluftpfad andererseits separate Klappen 12, 13 für die teilweise oder vollständige Öffnung und Schließung des Warmluftpfades, nämlich die Warmluftklappe 12, beziehungsweise des Kaltluftpfades, nämlich die Kaltluftklappe 13, vorgesehen sind, um die Menge der über die verschiedenen Pfade 2, 7 zum Mischraum 4 und zu den Auslässen 5a, 5b, 5c strömenden Luft zu steuern.
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Die 2 zeigt eine detaillierte perspektivische Darstellung eines Ausschnitts des Heiz-/Klimagerätes 1 mit zwei kombinierten Warm-Kaltluftkanälen 11 für die linke und die rechte Seite des Kraftfahrzeugs. Ein kombiniertes Bauteil 11 umfasst sowohl einen horizontal orientierten Kaltluftkanal 10 als auch einen vertikal orientierten Warmluftkanal 8. Neben den kombinierten Warm-Kaltluftkanälen 11 sind weitere Warmluftkanäle 14, 15 vorgesehen.
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Die 3 zeigt eine perspektivische Darstellung des Ausschnitts des kombinierten Warm-Kaltluftkanals 11 mit einem Schnitt durch den Teil des Warmluftkanals 8. An der Seitenwand 9 des Warmluftkanals 8, die dem Kaltluftpfad 7 zugewandt ist, sind Öffnungen 16 in Form von horizontalen, rechteckförmigen Schlitzen 16 ausgebildet, sodass kalte Luft aus dem Kaltluftpfad 7 in den Warmluftkanal 8 gelangen kann. Die weiteren Warmluftkanäle 14, 15 sind entweder als konventionelle Warmluftkanäle 14 mit geschlossenen Seitenwänden oder als reine Warmluftkanäle 15 mit zum Kaltluftpfad 7 gerichteten Öffungen (in 3 nicht dargestellt) ausgebildet. Die aus dem Warm-Kaltluftkanal 11 austretende Warmluft 17 gelangt schließlich zum Defrost-Auslass 5a und zum Belüftungsauslass 5b.
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Durch die Schlitze 16, durch die kalte Luft in den Warmluftkanal 8 einströmen kann, wird vermieden, dass bei Temperaturklappenstellungen von „voll kalt“ bis „ca. 30/40 % die Luftmenge an warmer Luft, die durch den Warmluftkanal 8 strömt, zu groß wird, damit zum Beispiel die Defrost-Temperatur nicht zu schnell und zu stark ansteigt. Bei niedrigen Temperaturklappenstellungen überwiegt die Menge an kalter Luft im System und somit kann die kalte Luft, die durch einen Schlitz 16 in den Warmluftkanal 8 einströmt, die warme Luft, die von unten in den Warmluftkanal 8 eintritt, zum Teil blocken. Je weiter nun die Temperaturklappe in Richtung „voll warm“ verfahren wird, desto höher wird die Luftmenge im Warmluftpfad 2 und die Luftmenge im Kaltluftpfad 7 nimmt entsprechend ab. Somit wird der Impuls der kalten Luft auch immer geringer und die kalte Luft kann immer weniger warme Luft im Warmluftkanal 8 blocken. Bei einer bestimmten Temperaturklappenstellung ändert sich das Verhältnis der Luftströme im Kaltluftpfad 7 und im Warmluftpfad 2 in der Art, dass dann die warme Luft im Warmluftkanal 8 einen so hohen Impuls hat, dass die kalte Luft kaum noch über den Schlitz 16 in den Warmluftkanal 8 einströmen kann. Der Warmluftkanal 8 erreicht dann seine volle Wirkung. Durch die Anzahl, Größe, Form und Position der Schlitze 16 in der Seitenwand 9 des Warmluftkanals 8 kann die Funktionalität des Warmluftkanals 8 gesteuert werden.
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In der 4 ist eine perspektivische Darstellung des Ausschnitts des kombinierten Warm-Kaltluftkanals 11 mit einem Schnitt durch den Kaltluftkanal 10 gezeigt. An der Seitenwand 18 des Kaltluftkanals 10, die dem Warmluftpfad 2 zugewandt ist, das heißt in diesem am Boden 18, ist eine Öffnung 19 ausgebildet, sodass warme Luft aus dem Warmluftpfad 2 in den Kaltluftkanal 10 einströmen kann.
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Bei Temperaturklappenstellungen von „voll kalt“ bis „ca. 30/40 %“ überwiegt die Menge an kalter Luft im System und somit kann die kalte Luft nahezu ungehindert durch den Kaltluftkanal 10 und schließlich als aus dem Kaltluftkanal 10 austretender Luftstrom 20 zum Fußraumauslass 5c strömen, da sie die warme Luft, die von unten durch die Öffnung 19 vom Warmluftpfad 2 einströmen könnte, wegblockt. Der Kaltluftkanal 10 erzielt seine volle Wirkung. Je weiter nun die Temperaturklappe in Richtung „voll warm“ verfahren wird, desto höher wird die Luftmenge im Warmluftpfad 2 und die Luftmenge im Kaltluftpfad 7 nimmt entsprechend ab. Somit wird der Impuls der kalten Luft auch immer geringer und der der warmen Luft nimmt zu. Somit kann immer mehr warme Luft aus dem Warmluftpfad 2 in den Kaltluftkanal 10 einströmen und die Wirkung des Kaltluftkanals 10, wie gewünscht, sich immer weiter reduzieren.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Heiz-/Klimagerät
- 2
- Warmluftpfad, Pfad
- 3
- Heizungswärmeübertrager
- 4
- Mischraum
- 5a
- Auslass, Defrost-Auslass
- 5b
- Auslass, Belüftungsauslass
- 5c
- Auslass, Fußraumauslass
- 6
- Verdampfer
- 7
- Kaltluftpfad, Pfad
- 8
- Warmluftkanal
- 9
- Seitenwand des Warmluftkanals 8 (dem Kaltluftpfad 7 zugewandt)
- 10
- Kaltluftkanal
- 11
- kombiniertes Bauteil, Warm-Kaltluftkanal
- 12
- separate Klappe, Warmluftklappe
- 13
- separate Klappe, Kaltluftklappe
- 14
- Warmluftkanal
- 15
- Warmluftkanal
- 16
- Öffnungen, Schlitze
- 17
- austretende Warmluft
- 18
- Seitenwand des Kaltluftkanals 10, Boden
- 19
- Öffnung (in der Seitenwand 18 des Kaltluftkanals 10)
- 20
- aus dem Kaltluftkanal 10 austretender Luftstrom