DE19731748A1 - Klima-Steuervorrichtung für Kraftfahrzeuge - Google Patents

Description

TECHNISCHES GEBIET

Die Erfindung betrifft eine Klima-Steuervorrichtung zum Re­ geln der Temperatur eines Fahrgastraums von Kraftfahrzeugen entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

TECHNISCHER HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Klima-Steuervorrichtungen für Kraftfahrzeuge sind in variie­ rendem Ausmaß mit einer automatischen Temperaturregelung ausgestattet, wobei Luft behandelt wird, allgemein durch Aufheizen oder durch Kühlung, jeweils abhängig vom Typ der Vorrichtung und davon, ob Umgebungsluft kälter oder wärmer ist als die gewünschte Temperatur im Fahrgastraum des Fahr­ zeugs. Zu diesem Zweck ist der Fahrgastraum mit einem oder mehreren Temperatursensoren ausgestattet, der bzw. die aus Gründen der Praktikabilität in der Nähe einer Fläche des Fahrgastraums angeordnet sein sollte(n). Um eine repräsenta­ tive Temperaturablesung zu erzielen, ist es bisher bekannt, einen Luftstrom entlang des Sensors unter Verwendung einer Saugleitung zu erzeugen. Der gewünschte negative Druck wird in einem solchen Fall von einem Ejektor bewirkt, der den Luftstrom verwendet, der von der Klima-Steuervorrichtung er­ zeugt wird. Der Luftstrom wurde durch den Ejektor geführt, der außerhalb der Luftbehandlungskammer angeordnet war, wo­ bei ein lokaler Luftstrom in dem Passagierraum erzeugt wur­ de. Dies wurde als unangenehm empfunden.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist es, eine Klima­ steuervorrichtung bereitzustellen, bei der der Ejektor kei­ nen den Komfort in dem Fahrgastraum vermindernden Luftstrom erzeugt.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer Klima-Steuervor­ richtung entsprechend den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Nachfolgend wird die Erfindung ausführlich anhand eines Aus­ führungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Klima-Steuer­ vorrichtung für ein Fahrzeug mit einem erfindungs­ gemäßen Ejektor;

Fig. 2 eine Seitenansicht des Ejektors einer Klima-Steuervorrichtung;

Fig. 3 eine Vorderansicht des Ejektors und

Fig. 4 einen Längsschnitt durch den Ejektor.

BEVORZUGTES AUSFÜHRUNGSBEISPIEL

Die schematische Darstellung in Fig. 1 zeigt eine Klima­ steuervorrichtung für Kraftfahrzeuge, worin der körperliche Aufbau mit Leitungssystemen Luftein- und -auslässen ledig­ lich generalisiert dargestellt ist. Die Klima-Steuervorrich­ tung umfaßt eine Zentraleinheit 1 mit einer Luftbehandlungs­ kammer 2, die mit einem Ventilator 3 ausgestattet ist. Der Ventilator 3 kann eingeschaltet werden, um den Luftstrom, der durch die relative Fahrzeuggeschwindigkeit zwischen dem Fahrzeug und der Außenluft während der Fahrzeugbewegung er­ zeugt wird, zu ersetzen oder zu vergrößern. Mit dem Ventila­ tor ist ein Lufteinlaß 4 gekoppelt. Der Ventilator kann einerseits mit der Außenseite des Fahrgastraums, dessen Tem­ peratur gesteuert werden soll, verbunden sein und anderer­ seits einen Rezirkulationseinlaß für eine geschlossene Re­ zirkulation innerhalb des Fahrgastraums aufweisen. Ein Luft­ auslaß 5 führt aus der Luftbehandlungskammer 2 heraus. Er verzweigt über Nebenleitungen 6 und 7 in dem Fahrzeug zu den verschiedenen Auslaßstellen. Um die Luftströme zu regeln, ist eine Vielzahl von unterschiedlichen Leitungen und Ven­ tilen vorgesehen. Aus Gründen der Klarheit ist jedoch ledig­ lich ein Ventil 8 zum Steuern des Luftauslasses dargestellt.

In der Luftbehandlungskammer 2 sind verschiedene temperatur­ beeinflussende Vorrichtungen angeordnet, üblicherweise zu­ mindest ein Heizmittel 9, welches die Motorwärme mittels eines Wärmetauschers über ein Kühlwassermedium oder Luftab­ wärme verwendet oder es kann ein elektrisch betriebes Heiz­ element sein. Die Klima-Steuervorrichtung kann gegebenen­ falls mit einem Kühlmittel, z. B. in Form eines Verdampfers 10, ausgestattet sein, durch welchen ein Luftstrom geleitet wird, um in die Luftbehandlungskammer zu fließen, damit die Lufttemperatur herabgesenkt wird.

Zum Steuern der Temperatur in der Fahrzeugkabine ist zumin­ dest ein Temperatursensor 11 vorgesehen, der an einer ge­ eigneten Position der Kabine angeordnet ist. Aus Gründen der Praktikabilität ist er nahe der Oberfläche oder an einem Ob­ jekt in der Kabine angeordnet, das über Wärmestrahlung den Temperatursensor 11 mit einer Temperaturaufnahme versieht, die von der mittleren Temperatur in dem Gebiet, das zu über­ wachen ist, abweicht. Dementsprechend wird ein Luftstrom, vgl. Pfeil 12, zum Zwecke des Temperaturabgleichs zu dem Temperatursensor geleitet. Um diesen Luftstrom zu erzeugen, ist eine Saugleitung 13 mit einer in der Nähe des Tempera­ tursensors angeordneten Öffnung 14 vorgesehen. Des weiteren ist die Saugleitung 13 an ihrem anderen Ende mit einem Ejek­ tor 16 verbunden, der erfindungsgemäß in der Luftbehand­ lungskammer 2 angeordnet ist, so daß Luftströme 17, welche durch Druckunterschiede in der Luftbehandlungskammer entwe­ der durch den Ventilator 3 oder den Luftstrom entstehen, der von der relativen Luftgeschwindigkeit zwischen dem Fahrzeug und der Außenluft während der Fahrzeugbewegung erzeugt wird, oder eine Kombination beider Ströme über und um den Ejektor herum fließen. Der Ejektor 16 ist in geeigneter Weise ausge­ richtet, so daß er dem Luftstrom in einer Hauptrichtung aus­ gesetzt ist, die soweit als möglich mit der Längsachse des Ejektors von der Einlaßseite zur Auslaßseite übereinstimmt, d. h. mit derjenigen, die mit dem Strichpunkt-Pfeil 18 ange­ zeigt ist.

Der genauere Aufbau des Ejektors geht am deutlichsten aus den Fig. 2, 3 und 4 hervor. Der Ejektor weist ein Saugein­ laßrohr 19 auf, das in dem dargestellten Ausführungsbeispiel gewinkelt ist, mit einem aus der Hauptrichtung des Ejektors, angezeigt durch den Pfeil 18, abgewinkelten Abschnitt 20, der durch die Wand 21 der Luftbehandlungskammer 2 hindurch­ führt und unter Verwendung geeigneter Befestigungsmittel den mechanischen Träger für den Ejektor in der Zentraleinheit 1 bildet. Das Saugeinlaßrohr 19 bildet dabei einen Teil der Saugleitung 13, deren äußeres Ende dem Temperatursensor 21 zugeordnet ist. Das Saugeinlaßrohr 19 geht in ein Ejektorge­ häuse 22 über und ist mit einem Abschnitt 24 innerhalb des Ejektors versehen, der sich in Richtung einer kreisförmigen Öffnung 23 konisch verjüngt. Das Ejektorgehäuse 22 bildet eine Leitung 25, welche den konischen Abschnitt 24 um­ schließt und die zu einem ringförmigen Kanal 26 wird, der um die Öffnung 23 herum verläuft.

Der Ejektor weist darüber hinaus einen Druckeinlaß 27 auf, der in die Umschließungsleitung 25 übergeht und mit einem Fangabschnitt oder einer Luftleiteinrichtung mit einer ab­ gewinkelten Wand 28 versehen ist, welche eine geeignete Neigung hinsichtlich der Hauptrichtung 18 aufweist und wel­ che gegen den Luftstrom, d. h. nach rückwärts trichterförmig erweitert ist, vgl. Fig. 3, und eine Öffnung gegen die Hauptrichtung 18 besitzt.

Der Ejektor besitzt des weiteren ein Auslaßrohr 30, das, wie im Beispiel dargestellt, zylindrisch ausgebildet und mit einer inneren Ringkante versehen ist, die als Flansch 31 ge­ staltet und an dem Ejektorgehäuse 22 derart angeordnet ist, daß diese ringförmige Kante im wesentlichen in derselben ra­ dialen Ebene wie die Öffnung 33 des Saugeinlasses gelegen ist. Der Innenrand des Auslaßrohres 30, d. h. der Flansch 31, bildet die Außenkontur des ringförmigen Kanals 26. Das Rohr 30 bildet eine Auslaßleitung 32 mit einer kreisförmigen Öff­ nung 33.

Erfindungsgemäß ist der Ejektor mit einem trichterförmigen Mantel 34 versehen, der sich in die Hauptrichtung 18 erwei­ tert und mittels eines Flansches 35 am Gehäuse festgelegt ist. Der Flansch ist in Hauptrichtung 18 gesehen hinter dem Druckeinlaß 27 angeordnet. Der Flansch 35 ist so gestaltet, daß das Ejektorgehäuse 22 über eine Stufe 36 in den trich­ terförmigen Mantel übergeht, wodurch eine Verjüngung des Ejektors am inneren Ende des Mantels erfolgt mit daran an­ schließender, im wesentlichen konischer Erweiterung auf einen Durchmesser, der an der Außenkante 37 des Mantels eine Querschnittsabmessung besitzt, die wesentlich die Quer­ schnittsabmessung an der Innenkante überschreitet und in dem dargestellten Ausführungsbeispiel in der Größenordnung von zweimal dieser Innenquerschnittsabmessung liegt. In dem dar­ gestellten Ausführungsbeispiel ist der größte Außendurchmes­ ser des Mantels annähernd zweimal so groß wie der Außen­ durchmesser des Auslasses 33 des Ejektors. Die Außenkante des Mantels 34 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel mit einer flanschähnlichen Kante 38 versehen, die in eine im we­ sentlichen radiale Richtung übergeht. Aus Fig. 2 und der Schnittansicht der Fig. 4 ist erkennbar, daß der trichter­ förmige Mantel, genauer gesagt, dessen Außenkante 37 und die Auslaßöffnung 33 im wesentlichen in derselben radialen Ebene liegen, wobei vorzugsweise die Auslaßöffnung 33 etwas über die Außenseite der Kante 37 übersteht.

Voraussetzung für das Funktionieren des Ejektors ist, daß ein Luftstrom in der Luftbehandlungskammer 2 vorhanden ist, damit ein Druckabfall in der Hauptrichtung 18 des Ejektors entsteht, d. h. von dessen Einlaßseite zu dessen Auslaßseite. Ein derartiger Druckabfall kann an unterschiedlichen Stellen in der Luftbehandlungskammer oder anderen Teilen des Systems auftreten, weshalb deren Anordnung geeigneterweise durch Tests ermittelt wird. Vorteilhafterweise kann der Ejektor relativ nahe einer der Wände 21 der Lufteinlaßkammer, wie in dem Beispiel dargestellt, oder zumindest mit etwas Spalt zwischen der Außenkante 38 des trichterförmigen Abschnitts und mit einer solchen Distanz zu der nächsten Querwand 39 angeordnet sein, daß der Luftstrom durch den Ejektor nicht beeinflußt wird. Der negative Druck, erzeugt durch den Ejek­ tor in der Saugleitung 13, und als Folge davon der ge­ wünschte Luftstrom entlang des Temperatursensors 1 werden erfindungsgemäß im wesentlichen in der nachfolgend im Detail in Verbindung mit den Fig. 1 und 4 beschriebenen Weise er­ zielt.

Ein Teil des Luftstroms in der Luftbehandlungskammer 2 wird von dem Auffangbereich 27 aufgenommen, wobei Luft entspre­ chend der Pfeile 40, 41, 42 und 43 in den Ejektor geleitet wird. Von dem Auffangbereich wird der Luftstrom durch den ringförmigen Kanal 26 in das Auslaßrohr 32 geführt. Der ver­ bleibende Teil des Luftstroms in dem Bereich um den Ejektor wird an der Außenseite des Ejektors und schließlich um das Ejektorgehäuse 22 und den trichterförmigen Bereich 24 ent­ langgeführt, vgl. Pfeil 44. Aufgrund der Luftströme sowohl außerhalb des konischen Abschnitts 34 und wie auch durch den Ejektor wird ein verstärkter Zweistufen-Ejektoreffekt er­ zielt. Der trichterförmige Mantel führt zu einem verstärkten Druckabfall in dem Ejektor und einer hohen Strömungsge­ schwindigkeit durch das Ejektorrohr 32 infolge der Führung des Luftstroms, so daß er aus der Hauptrichtung 18 des Sek­ tors divergiert. Dies führt wiederum zu einem Ejektoreffekt in einer zweiten Stufe, mit einem negativen Druck im Bereich des Ejektoreingangs an der Öffnung 23, wodurch ein negativer Druck in dem Ansaugrohr 30 und ein wirksamer Luftstrom am Temperatursensor 11 vorbei bewirkt wird, selbst wenn die Strömungsgeschwindigkeit der Luft in der Kammer 2 nicht be­ sonders groß sein sollte. Der Temperatursensor 11 ist ein Teil eines Steuersystems für die Temperatursteuerung, bei­ spielsweise mittels Regelung eines Luftmischventils oder Auslaßventil 45, das als Beispiel in Fig. 1 dargestellt ist. Der Temperatursensor kann auch dazu verwendet werden, das Heizelement 9 oder die Kühleinrichtung 10 zu steuern, um einen tatsächlichen Wert (im Regelungssystem) für die Tempe­ ratur im Fahrgastraum zu bilden und die Temperatur abhängig von einem vorgegebenen Nominalwert der Temperatur zu regeln.

Die Erfindung ist nicht auf die Beschreibung oder die Aus­ führungsbeispiele in den Zeichnungen beschränkt, sondern kann innerhalb des Umfangs der beigeschlossenen Patentan­ sprüche variiert werden. So kann beispielsweise die genaue Konstruktion des Ejektors in unterschiedlicher Weise mit einem anderen Design des Auffangbereichs und des trichter­ förmigen Mantels durchgeführt werden. Die Klima-Steuervor­ richtung kann mit lediglich einer Heizvorrichtung versehen sein, d. h. die Kühlvorrichtung kann weggelassen sein. Die Klima-Steuervorrichtung kann andererseits in einem höheren oder geringeren Maße automatisch arbeiten, beispielsweise durch Voreinstellung der Temperatur, wobei eine manuell be­ tätigte Steuerung, welche die Temperatur abhängig von der Umgebungstemperatur außerhalb der Fahrzeugkabine ändert, verwendet werden kann. Eine Vielzahl von Temperatursensoren und Steuersystemen kann in der Vorrichtung zum Erfühlen un­ terschiedlicher Temperaturbereiche in dem Fahrgastraum ent­ halten sein. Die Saugleitung 13 kann in einem solchen Fall zu jedem dieser Sensoren abgezweigt sein, oder alternativ hierzu können verschiedene Ejektoren in der Luftbehand­ lungskammer 2 vorgesehen sein. Der Ejektor kann auch an einer anderen Stelle, also in verschiedenen Gebieten, ange­ ordnet sein, dort wo Ventilationsluft vorbeistreicht, bei­ spielsweise an Einlaß- oder Auslaßleitungen.

Claims (5)

1. Klima-Steuervorrichtung zur Temperaturregelung eines Fahrgastraums eines Kraftfahrzeugs, mit einer Luftbehand­ lungskammer (2), durch welche in den Fahrgastraum eintre­ tende Luft über Kanäle von einem Lufteinlaß (4) zu einem Luftauslaß (5) geführt wird, um, abhängig von einem Nominal­ wert und einem aktuellen Wert der Lufttemperatur an zumin­ dest einer Stelle des Fahrgastraums, temperaturgeregelt zu werden, wobei der aktuelle Wert durch Verwendung mindestens eines in dem Fahrgastraum angeordneten Temperatursensors (12) erfühlt wird, und ein Luftstrom am Sensor mittels einer Saugleitung (13) erzeugt wird, die mit einem Saugeinlaß (19) eines Ejektors (16), durch welchen in der Luftbehandlungs­ kammer Luft über einen Druckeinlaß (27) und Auslaß (33) fließt, in Strömungsverbindung steht, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Ejektor (16) einen im wesentlichen trich­ terförmigen Mantel (34) aufweist, der sich um den Auslaß herum erweitert, und daß der Ejektor in der Luftbehand­ lungskammer (2) oder Verbindungskanälen angeordnet ist, so daß sein Druckeinlaß (27) und trichterförmiger Mantel von strömender Luft in einer Richtung fort von dem Druckeinlaß umströmt wird, teilweise durch den Auslaß und teilweise den trichterförmigen Mantel umströmend.

2. Klima-Steuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Druckeinlaß (27) in Form einer Luft­ schaufel ausgebildet und mit einer relativ zur Hauptrichtung (18) des Ejektors geneigten und sich nach rückwärts erwei­ terenden Wand (28) versehen ist und eine Öffnung (29) auf­ weist, die gegen die Hauptrichtung (18) gerichtet ist.

3. Klima-Steuervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenrand (37) des Mantels (34) einen Durchmesser besitzt, der im wesentlichen doppelt so groß ist wie der Durchmesser des Auslasses (33).

4. Klima-Steuervorrichtung nach Anspruch 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Außenkante (37) und die Öffnung des Auslasses (33) im wesentlichen in derselben radialen Ebene liegen.

5. Klima-Steuervorrichtung nach Anspruch 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Öffnung des Auslasses (33) aus der Ebene der Außenkante (37) hervorsteht.