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Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug-Kühlsystem
mit einem Kälteaggregat
zum Kühlen
der Fahrgastzelle eines Kraftfahrzeugs.
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Die Kühlung der Fahrgastzelle eines
Kraftfahrzeugs erfolgt üblicherweise
mittels eines Luftstromes, der in die Fahrgastzelle eingeleitet
und zuvor gekühlt
wird. Hierzu kommt ein Kälteaggregat
zum Einsatz, das üblicherweise
einen Kompressor aufweist, dem ein Kondensator nachgeschaltet ist,
in welchem vom Kompressor komprimiertes Kältemittelgas verflüssigt wird.
Anschließend
wird das Kältemittel
einem Expansionsventil zugeführt,
in welchem das verflüssigte
Kältemittel
einer adiabatischen Expansion unterworfen wird. Das Expansionsventil steht
mit einem Verdampfer in Strömungsverbindung,
in dem das verflüssigte
Kältemittel
dadurch verdampft wird, daß der
Umgebungsluft des Verdampfers Wärme
entzogen wird, wodurch diese Luft gekühlt und dann als Kühlluft mittels
eines Gebläses in
die Fahrgastzelle geleitet wird. Das verdampfte Kältemittel
wird dann dem Kompressor zur erneuten Verdichtung zugeführt.
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Die Zuführung der Kühlluft in die Fahrgastzelle
erfolgt meistens unter Einsatz mehrerer Ausströmen, die im Bereich der Frontscheibe
sowie des Armaturenbrettes des Kraftfahrzeugs angeordnet sind. Das
Einbringen der Kühlluft
wird allerdings von den Insassen des Kraftfahrzeugs häufig als
störend empfunden.
Es wurde deshalb bereits vorgeschlagen, im Bereich des Armaturenbrettes
perforierte Bereiche vorzusehen, damit die Einströmgeschwindigkeit
der Kühlluft
reduziert wird, so daß sich
keine störende
Zugluft ausbildet. Es hat sich allerdings gezeigt, daß die Ausbildung
einer störenden
Zugluftströmung
nicht in allen Fällen
vermieden werden kann.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung
ist es, ein Kraftfahrzeug-Kühlsystem
der eingangs genannten Art derart auszugestalten, daß die Fahrgastzelle zuverlässig gekühlt werden
kann, ohne daß sich
eine störende
Zugluftströmung
ausbildet.
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Diese Aufgabe wird bei einem Kraftfahrzeug-Kühlsystem
der gattungsgemäßen Art
erfindungsgemäß dadurch
gelöst,
daß das
Kraftfahrzeug-Kühlsystem
ein an der Decke der Fahrgastzelle montierbares Kühlelement
umfaßt
mit einer Leitungsanordnung, die mit dem Kälteaggregat gekoppelt ist und
durch die eine Kühlflüssigkeit
hindurchströmt. Eine
derartige Ausgestaltung hat den Vorteil, daß eine effektive Kühlung der
Fahrgastzelle mittels eines flüssigen
Kühlmediums
erzielt werden kann, ohne daß hierzu
in die Fahrgastzelle eine starke Kühlluftströmung eingeleitet werden muß. Die durch
die Leitungsanordnung hindurchströmende Kühlflüssigkeit bewirkt eine Kühlung insbesondere
im Deckenbereich der Fahrgastzelle, das heißt vor allem in Kopfnähe der Fahrzeuginsassen.
Dies wird als besonders angenehm empfunden. Es hat sich gezeigt,
daß die Lufttemperatur
in der Fahrgastzelle verglichen mit üblichen Kühlluftsystemen sogar um 2 bis
3° C höher sein
kann, ohne daß dies
die Behaglichkeit beeinflußt.
Dies hat seine Ursache auch darin, daß die Kühlung der Fahrgastzelle mittels
der an der Decke montierten Leitungsanordnung sowohl durch Konvektion
als auch durch Strahlung erfolgt. Die Konvektion wird dadurch erzielt,
daß sich
die Luft innerhalb der Fahrgastzelle im Bereich der Decke abkühlt und anschließend nach
unten absenkt. Zusätzlich
wird von dem Kühlelement
Wärmestrahlung
absorbiert. Dies hat zur Folge, daß von den Insassen die Innentemperatur
als besonders angenehm empfunden wird. Mit Hilfe des Kühlelements
kann insbesondere in Kopfnähe
der Fahrzeuginsassen ein sehr gleichmäßiges Temperaturniveau erreicht
werden. Dies führt
zu einer Verbesserung der Konzentrationsfähigkeit und damit zur Erhöhung der
Verkehrssicherheit.
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Ein weiterer Vorteil der Kühldecke
ist darin zu sehen, daß die
zum Einsatz kommenden Kühlflüssigkeiten,
beispielsweise Wasser, eine beträchtlich
höhere
Wärmekapazität aufweisen,
als die üblicherweise
zum Einsatz kommende Kühlluft.
Außerdem
wird durch den Einsatz einer Kühlflüssigkeit
die Wärmeleitfähigkeit
erhöht,
wodurch der Wirkungsgrad der Kühlung
wesentlich verbessert wird und folglich der zur Kühlung der
Fahrgastzelle erforderliche Energieverbrauch vermindert werden kann.
Da mittels des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeug-Kühlsystems
das Erfordernis einer starken Kühlluftzuführung entfällt, wird
innerhalb der Fahrgastzelle auch kein Staub aufgewirbelt oder Pollen
eingeführt,
so daß vor
allem Allergikern ein optimaler Komfort in der Fahrgastzelle bereitgestellt
wird.
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Die Bereitstellung der Kühlflüssigkeit
für die Leitungsanordnung
kann dadurch erfolgen, daß die Leitungsanordnung
in Kombination mit Zulauf- und Ablaufleitungen einen geschlossenen
Kühlflüssigkeitskreislauf
ausbildet, der über
einen Wärmetauscher
mit dem Kälteaggregat
gekoppelt ist. Innerhalb des Wärmetauschers
läßt sich
die Kühlflüssigkeit
abkühlen.
Anschließend
wird die Kühlflüssigkeit über die
Zulaufleitung der Leitungsanordnung im Deckenbereich der Fahrgastzelle
zugeführt,
so daß sie
in diesem Bereich Wärme
aufnehmen kann. Anschließend
erfolgt über
die Ablaufleitung eine Rückführung der
Kühlflüssigkeit
zum Wärmetauscher.
Die Vorlauftemperatur der Kühlflüssigkeit
beträgt
vorzugsweise 16° C
bis 18° C.
Es hat sich gezeigt, daß in
vielen Fällen
eine Vorlauftemperatur von 18° C
ausreichend ist, um eine wirkungsvolle Kühlung der Fahrgastzelle zu erzielen.
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Günstig
ist es, wenn in den geschlossenen Kühlflüssigkeitskreislauf eine Umwälzpumpe
geschaltet ist. Vorzugsweise ist die Förderleistung der Umwälzpumpe
mittels einer zugeordneten elektronischen Steuereinheit einstellbar.
Hierbei kann insbesondere vorgesehen sein, daß die Förderleistung der Umwälzpumpe
entsprechend einer von den Fahrzeuginsassen vorgegebenen Solltemperatur
geregelt werden kann, die mit einer Ist-Temperatur verglichen wird.
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Eine besonders wirkungsvolle Kühlung der Fahrgastzelle
kann dadurch erzielt werden, daß die Leitungsanordnung über eine
Zulauf- und eine Ablaufleitung mit dem Kälteaggregat in Strömungsverbindung
steht und daß das
vom Kälteaggregat
verflüssigte
Kältemittel
durch die Leitungsanordnung hindurchströmt. Eine derartige Ausgestaltung
hat den Vorteil, daß die
Leitungsanordnung mit dem Kälteaggregat
leitungsverbunden ist und dadurch thermische Verluste vermindert
werden.
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Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform
umfaßt
das Kraftfahrzeug-Kühlsystem
zusätzlich
zu dem an der Decke der Fahrgastzelle montierbaren Kühlelement
eine Lüftungsanordnung
mit einem Gebläse
zur Zuführung
gekühlter
Luft in die Fahrgastzelle. Die Kühlung
der Fahrgastzelle erfolgt hierbei durch die kombinierte Wirkung
der Kühlluft und
des Deckenelements, wobei jedoch die Kühlluftströmung verglichen mit herkömmlichen
Kühlluftsystemen
erheblich reduziert werden kann, so daß eine unangenehme Zugluftströmung vermieden
wird. Die Lüftungsanordnung
ermöglicht
einen Luftaustausch inner halb der Fahrgastzelle, wobei die zugeführte Luft
zusätzlich
entfeuchtet oder befeuchtet werden kann. Die Kühlung der Luft kann hierbei
mittels desselben Wärmetauschers
erfolgen, der auch zur Kühlung
der durch die Leitungsanordnung strömenden Kühlflüssigkeit herangezogen wird.
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Um eine besonders einfache Montage
des Kraftfahrzeug-Kühlsystems
zu erzielen, ist es günstig,
wenn das Kühlelement
modulartig ausgestaltet ist. Dies ermöglicht eine einfache Handhabung
des Kühlelements,
das in Form eines Dachmoduls ausgestaltet sein kann und beispielsweise
mittels Rastelemente im Deckenbereich der Fahrgastzelle lösbar verbindbar
gehalten sein kann.
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Von Vorteil ist es, wenn das Kühlelement
ein an der Decke der Fahrgastzelle montierbares Halteelement aufweist,
an dem die Leitungsanordnung gehalten ist. Das Halteelement ist
vorzugsweise rahmenartig ausgebildet. Günstig ist es, wenn die Leitungsanordnung
mit dem Halteelement lösbar
verbindbar ist. Hierzu kommen bei einer bevorzugten Ausführungsform
Halteclipse zum Einsatz.
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Die Leitungsanordnung erstreckt sich
bei einer bevorzugten Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeug-Kühlsystems
zumindest über die
halbe Länge
der Fahrgastzellendecke. Ein besonders ausgeglichenes Temperaturniveau
innerhalb der Fahrgastzelle kann dadurch erzielt werden, daß sich die
Leitungsanordnung praktisch über
die gesamte Länge
der Fahrgastzellendecke erstreckt.
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Günstig
ist es, wenn sich die Leitungsanordnung über mindestens die halbe Breite
der Fahrgastzellendecke erstreckt. Es kann vorgesehen sein, daß die Leitungsanordnung
in Querrichtung der Fahrgastzellendecke mittig an dieser montierbar
ist.
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Eine besonders effektive Kühlung läßt sich dadurch
erzielen, daß die
Leitungsanordnung praktisch die gesamte Breite der Fahrgastzellendecke einnimmt.
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Die Effektivität der Kühlung kann dadurch verbessert
werden, daß das
Kühlelement
eine Abdeckung umfaßt,
die die Leitungsanordnung auf der dem Innenraum der Fahrgastzelle
zugewandten Seite zumindest bereichsweise überdeckt und die unter Einsatz
eines wärmeleitenden
Materials gefertigt sind. Durch die Abdeckung wird die im Sinne
einer Kühlung
wirksame Oberfläche
des Kühlelements
vergrößert, so
daß das
Kühlelement
eine hohe Effektivität
aufweist. Die Abdeckung kann beispielsweise aus einem Metall gefertigt
sein oder auch aus einem Kunststoffmaterial, das eine metallische
Oberfläche aufweist.
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Von Vorteil ist es, wenn die Abdeckung
als Flachmaterial ausgebildet ist, insbesondere als Folie.
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Vorzugsweise ist in das Kühlelement
zumindest ein Lichtleiter integriert zur Innenbeleuchtung der Fahrgastzelle.
Der Lichtleiter kann beispielsweise bandförmig ausgestaltet sein und
sich bevorzugt über
die gesamte Länge
des Kühlelements
erstrecken. Von besonderem Vorteil ist es, wenn das Kühlelement
zwei parallel zueinander ausgerichtete Lichtleiter umfaßt, die
jeweils entlang eines Seitenrandes des Kühlelements verlaufen. Die Lichtleiter
ermöglichen
eine Innenbeleuchtung der Fahrgastzelle, ohne daß dies vom Fahrer des Kraftfahrzeugs
als störend empfunden
wird.
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Die nachfolgende Beschreibung einer
bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung dient im Zusammenhang mit der Zeichnung der näheren Erläuterung.
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In der Zeichnung ist schematisch
ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug-Kühlsystem
dargestellt und insgesamt mit dem Bezugszeichen 10 belegt.
Es kommt zur Kühlung
einer Fahrgastzelle 12 eines Kraftfahrzeugs 14 zum
Einsatz und umfaßt
eine innenseitig an einer Decke 16 der Fahrgastzelle 12 montierte
Leitungsanordnung 18, die aus einem schleifenförmig gebogenen
metallischen Kühlrohr 20 gefertigt
ist und sich über
den gesamten Bereich der Decke 16 erstreckt. Die Leitungsanordnung 18 ist
mit Hilfe von Halteclipsen 22 an einem rahmenartigen Halteelement 24 lösbar gehalten
und trägt
auf ihrer dem Innenraum der Fahrgastzelle 12 zugewandten Unterseite
eine Abdeckfolie 26.
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Die Leitungsanordnung 18 bildet
in Kombination mit dem Halteelement 24 und der Abdeckfolie 26 ein
modulartig ausgestaltetes Kühlelement 28, das
mittels Befestigungselemente 30 an der Decke 16 lösbar verbindbar
gehalten ist. In das Kühlelement 28 integriert
sind zwei an sich bekannte Lichtleiter 32, die in der Zeichnung
nur ausschnittsweise dargestellt sind und die Leitungsanordnung 18 in
Umfangsrichtung vollständig
umgeben.
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Das Kühlelement 28 ist mit
einem an sich bekannten und deshalb in der Zeichnung nur schematisch
dargestellten Kälteaggregat 34 gekoppelt,
das in üblicher
Weise einen Kompressor, einen diesem nachgeschalteten Kondensator
und ein Expansionsventil (Drossel) sowie einen Verdampfer umfaßt. Das Kälteaggregat 34 ist
im Motorraum des Kraftfahrzeugs 14 angeordnet und steht über eine
Kältemittelleitung 36 mit
einem Wärmetauscher 38 in
Strömungsverbindung.
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Durch den Wärmetauscher 38 hindurchgeführt ist
eine Verbindungsleitung 40, die über eine Zulaufleitung 40 und über eine
Ablaufleitung 42 mit der Leitungsanordnung 18 in
Strömungsverbindung steht.
Außerhalb
des Wärmetauschers 38 sind
in die Verbindungsleitung 40 in Reihe zueinander eine Umwälzpumpe 46 sowie
ein elektromagnetisch betätigbares
Abperrventil 48 geschaltet. Letztere stehen über elektrische
Steuerleitungen 50 bzw. 52 mit einer elektronischen Steuereinheit 54 in
elektrischer Verbindung, die über
weitere Steuerleitungen 56 und 58 mit dem Kälteaggregat 34 sowie
mit einem Gebläse 60 verbunden
ist.
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Mit Hilfe des Gebläses 60 kann
Umgebungsluft durch den Wärmetauscher 38 hindurchgeführt werden,
von dem aus die innerhalb des Wärmetauschers 38 gekühlte Luft über Strömungskanäle 62, 63, 64 der
Fahrgastzelle 12 zugeführt
werden kann.
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Zur Vorgabe einer gewünschten
Innenraumtemperatur ist einer Windschutzscheibe 66 des
Kraftfahrzeugs 14 benachbart an der Decke 16 ein
Eingabeelement, beispielsweise ein Wahlschalter 68 gehalten,
der über
eine in der Zeichnung nicht dargestellte elektrische Steuerleitung
mit der Steuereinheit 54 verbunden ist. Zur Verminderung
der unmittelbaren Sonneneinstrahlung sind im Bereich der Windschutzscheibe 66 Sonnenblenden 67 gehalten.
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Durch die Leitungsanordnung 18 hindurch strömt eine
Kühlflüssigkeit,
beispielsweise Wasser, die im Bereich des Wärmetauschers 38 auf
eine Vorlauf temperatur von ca. 18° C
gekühlt
wird und mittels der Umwälzpumpe 46 über die
Zulaufleitung 40 zum Kühlelement 28 geführt wird.
Nach Durchströmen
der Leitungsanordnung 20 wird die Kühlflüssigkeit über die Ablaufleitung 44 wieder
in den Bereich des Wärmetauschers 38 zurückgeführt. Alternativ
kann vorgesehen sein, daß die
Zulaufleitung 40 sowie die Ablaufleitung 44 unmittelbar
mit der Kältemittelleitung 36 des
Kälteaggregats 34 verbunden
sind, so daß zumindest
ein Teil des vom Kälteaggregat 34 bereitgestellten
Kältemittels
unmittelbar der Leitungsanordnung 18 zugeführt wird.
Eine derartige Ausführungsform
ist in der Zeichnung strichpunktiert dargestellt.
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Mittels der Leitungsanordnung 18 läßt sich der
Innenraum der Fahrgastzelle 12 kühlen, wobei insbesondere in
Kopfnähe
der Insassen des Kraftfahrzeugs 14 ein gleichmäßiges Temperaturniveau erzielt
wird. Zusätzlich
erfolgt mittels der vom Gebläse 60 bereitgestellten
Kühlluftströmung ein
Luftaustausch und eine Befeuchtung der Fahrgastzelle. Vom Gebläse 60 wird
hierbei nur eine schwache Kühlluftströmung erzeugt,
so daß sich
innerhalb der Fahrgastzelle 12 keine störende Zugluftströmung ausbildet.