БЛОК HVAC ДЛЯ ОБРАБОТКИ ВОЗДУХА В ПАССАЖИРСКОМ САЛОНЕ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА, СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ КЛИМАТИЧЕСКОЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ ВНУТРЕННЕГО ВОЗДУХА В ПАССАЖИРСКОМ САЛОНЕ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА И БЛОК HVAC В ПАССАЖИРСКОМ САЛОНЕ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА
HVAC UNIT FOR AIR TREATMENT IN VEHICLE PASSENGER CABIN, METHOD OF MEASURING CLIMATIC CHARACTERISTIC OF INTERNAL AIR IN VEHICLE PASSENGER CABIN AND HVAC UNIT IN VEHICLE PASSENGER CABIN

Уровень техники
Настоящее изобретение, в общем, относится к системам управления климатом в пассажирских транспортных средствах, а более конкретно, к измерению внутренней температуры, влажности или качества воздуха для управления работой системы управления климатом.
Системам отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха (HVAC) с электронным автоматическим регулятором температуры (EATC) необходимо получать измерение температуры/влажности внутреннего воздуха, так чтобы они могли регулироваться целевым значением, которое устанавливается пассажиром. Температура и/или влажность в пассажирском салоне обычно измерялись с использованием небольшого датчика или датчиков, расположенных на приборном щитке (то есть приборной панели) возле центра транспортного средства. Для того чтобы обеспечивать точное определение параметров климатической характеристики (температуры или влажности), необходимо гарантировать значительный поток салонного воздуха через датчик. Традиционные датчики обычно вентилируются с использованием 1) всасывающей линии, проходящей от кожуха обработки воздуха HVAC до местоположения датчика на приборном щитке, с использованием диффузора для проталкивания воздуха через датчик или 2) небольшого вентилятора, расположенного с датчиком, независимым от модуля HVAC. Эти подходы, однако, могут иметь следствием не отвечающий требованиям поток воздуха и/или отвлекающие шумы, происходящие вследствие всасывания или от электродвигателя.
Раскрытие изобретения
Кожухи обработки воздуха HVAC избирательно втягивают воздух из источника свежего воздуха (то есть наружного воздуха) и источника рециркуляции (то есть внутреннего салонного воздуха). Стратегии управления HVAC обычно применяют режимы, которые смешивают внутренний и наружный воздух (известные в качестве частичной рециркуляции или частичного рецикла) или которые могут полностью перекрывать один источник или другой (то есть 100% свежего воздуха или полный рецикл). Настоящее изобретение использует условие по меньшей мере частичной рециркуляции всегда вместе с изменением местоположения датчика климата с обычного положения на приборном щитке на воздухозаборник рециркуляции. В этом местоположении, достаточный объем воздушного потока всегда будет протягиваться через датчик, и избегается внесение дополнительных слышимых шумов в пассажирском салоне. Датчик может быть расположен вблизи проема, созданного посредством или на обычной заслонке рециркуляции, или может быть образован в качестве специального проема на участке рециркуляции кожуха обработки воздуха.
В одном из аспектов изобретения предложен блок HVAC для обработки воздуха в пассажирском салоне транспортного средства, содержащий корпус HVAC с секцией поступления рециркуляции, секцию поступления свежего воздуха, секцию нагнетателя и секцию вывода, нагнетатель, установленный в секции нагнетателя для перемещения воздушного потока из корпуса HVAC через секцию вывода в пассажирский салон, проем рециркуляции вблизи секции поступления рециркуляции для выдачи по меньшей мере начального потока рециркуляции из пассажирского салона в корпус HVAC всякий раз, когда нагнетатель перемещает воздушный поток, и датчик климата, связанный по текучей среде с начальным потоком рециркуляции для измерения климатической характеристики, представляющей воздух в пассажирском салоне.
Корпус HVAC предпочтительно включает в себя заслонку рециркуляции, имеющую выбираемое положение для обеспечения переменной пропускной способности через секцию поступления рециркуляции между минимальной пропускной способностью и максимальной пропускной способностью, при этом минимальная пропускная способность является большей чем ноль и достаточна для поддержания по существу непрерывного потока воздуха из пассажирского салона в секцию нагнетателя через датчик климата.
Датчик климата предпочтительно установлен в секции поступления рециркуляции вблизи заслонки рециркуляции.
Датчик климата предпочтительно установлен в заслонке рециркуляции.
Корпус HVAC предпочтительно включает в себя заслонку рециркуляции, имеющую выбираемое положение для обеспечения переменной пропускной способности через секцию поступления рециркуляции между по существу нулевой пропускной способностью и максимальной пропускной способностью, при этом секция поступления рециркуляции включает в себя стенку корпуса, а проем рециркуляции образован в стенке корпуса.
Блок HVAC предпочтительно дополнительно содержит эластичную створку, закрывающую проем рециркуляции и перемещающуюся от проема рециркуляции в ответ на перепад давления воздуха между пассажирским салоном и секцией нагнетателя, для того чтобы впускать воздух из пассажирского салона, когда положение заслонки рециркуляции соответствует нулевой пропускной способности.
Климатическая характеристика предпочтительно представляет собой температуру воздуха.
Климатическая характеристика предпочтительно представляет собой влажность.
Климатическая характеристика предпочтительно представляет собой качество воздуха.
В другом из аспектов изобретения предложен способ измерения климатической характеристики внутреннего воздуха в пассажирском салоне транспортного средства, включающего в себя блок HVAC, содержащий нагнетатель для перемещения воздушного потока из секции поступления рециркуляции и секции поступления свежего воздуха в секцию вывода, выдающую воздушный поток в пассажирский салон, при этом способ включает этапы, на которых избирательно смешивают пропорции внутреннего воздуха из секции поступления рециркуляции и наружного воздуха из секции поступления свежего воздуха в нагнетателе, поддерживают по меньшей мере начальный поток рециркуляции через секцию поступления рециркуляции из пассажирского салона при любых пропорциях смешивания, измеряют климатическую характеристику начального потока рециркуляции с использование датчика климата, расположенного для приема начального потока рециркуляции перед смешиванием.
В еще одном из аспектов изобретения предложен блок HVAC в пассажирском салоне транспортного средства, содержащий корпус, имеющий секцию поступления рециркуляции и содержащий нагнетатель для перемещения воздушного потока в пассажирский салон, проем рециркуляции вблизи секции поступления рециркуляции для выдачи по меньшей мере начального потока рециркуляции из пассажирского салона в корпус всякий раз, когда нагнетатель перемещает воздушный поток, и датчик климата, погруженный в начальный поток рециркуляции для измерения климатической характеристики.
Краткое описание чертежей
Фиг. 1 представляет собой принципиальную схему, показывающую блок HVAC предшествующего уровня техники.
Фиг. 2 представляет собой принципиальную схему части блока HVAC согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения.
Фиг. 3 представляет собой вид в перспективе секции рециркуляции блока HVAC по изобретению.
Фиг. 4 представляет собой вид сверху датчика климата, установленного в заслонке рециркуляции, согласно дополнительному варианту осуществления изобретения.
Фиг. 5 представляет собой вид сбоку в поперечном разрезе варианта осуществления по фиг. 4.
Фиг. 6 представляет собой вид в перспективе блока HVAC согласно еще одному варианту осуществления.
Фиг. 7 представляет собой поперечный разрез одного из вариантов осуществления для включения датчика климата по изобретению в блок HVAC по фиг. 6.
Фиг. 8 представляет собой поперечный разрез еще одного варианта осуществления для включения датчика климата по изобретению в блок HVAC по фиг. 6.
Фиг. 9 и 10 представляют собой поперечные разрезы еще одного варианта осуществления, в котором датчик климата установлен в поворотные заслонки.
Подробное описание предпочтительных вариантов осуществления изобретения
В изобретении датчик климата располагается вблизи секции рециркуляции HVAC, что может давать в результате несколько преимуществ. Посредством удаления датчика с приборного щитка, конструктор транспортного средства может добиваться лучшей эстетики, и дополнительное компоновочное пространство высвобождается для других компонентов на приборном щитке. Проблемы шума, присущие некоторым предшествующим системам с датчиками, использующим электродвигатель или источник разрежения, втягивающий воздух у приборного щитка, избегаются, поскольку никакого электродвигателя не нужно, и никакого всасывания не имеет место на приборном щитке. Более того, точность регулирования температуры может быть улучшена, поскольку большой объем воздуха может протягиваться через датчик независимо от мгновенных настроек нагрева, охлаждения, свежего воздуха или рециркуляции системы HVAC.
Настоящее изобретение налагает условие, что условие частичной рециркуляции будет в силе в каждый из моментов времени, чтобы протягивать минимальное количество салонного воздуха через датчик. Датчик может быть расположен во впускной секции рециркуляции кожуха HVAC. Если неизменное поддержание заслонки рециркуляции в частично открытом состоянии не требуется, то отдельный специальный проем в корпусе HVAC в области секции рециркуляции может применяться, чтобы предоставлять нагнетателю возможность втягивать воздух независимо от положения заслонки впускного отверстия рециркуляции. Чтобы сохранять корпус HVAC герметичным, когда нагнетатель является неработающим, небольшая эластичная створка может использоваться для закрытия специального проема на манер одноходового клапана (то есть так чтобы всасывание, созданное нагнетателем, оттягивало створку в открытое положение). Датчик и проем рециркуляции могут быть расположены на самой заслонке, тем самым, позволяя настоящему изобретению возможность легко адаптироваться под существующие конструкции HVAC.
Со ссылкой на фиг. 1, блок 10 HVAC (также известный как кожух обработки воздуха HVAC) включает в себя секцию 11 поступления свежего воздуха и секцию 12 поступления рециркуляции, принимающие свежий наружный воздух 13 и рециркулированный внутренний воздух 14, соответственно. Узел 15 заслонки связан с секциями 11 и 12 для выбора смеси свежего воздуха и рециркулированного воздуха согласно положению заслонки, установленному посредством исполнительного механизма 16 под управлением контроллера 17 HVAC. Воздух, поступающий в блок 10 HVAC, приводится в движение нагнетателем, содержащим вентилятор 18 и электродвигатель 19 нагнетателя, который также управляется контроллером 17.
По мере того, как он проходит через блок 10 HVAC, воздух проходит из нагнетателя 18 через испаритель 20 и в секцию 21 вывода. Воздух, к тому же, может проходить через основную часть 22 отопителя, как определено заслонкой 23 температурного смешивания. Секция 21 вывода включает в себя различные выпускные отверстия, такие как напольные выпускные отверстия 24, панельные выпускные отверстия 25 и выпускное отверстие 26 оттаивания, для подачи кондиционированного воздуха в пассажирский салон, как определено дополнительными заслонками и исполнительными механизмами, управляемыми контроллером 17.
Датчик 27 климата присоединен к контроллеру 17 и обычно располагался в положении, близком к пассажирскому салону и удаленном от блока HVAC. Отдельный вентилятор под управлением контроллера 17 может быть расположен с датчиком 27, для того чтобы обеспечивать отвечающий требованиям воздушный поток. В качестве альтернативы, вакуумная линия, идущая со стороны всасывания нагнетательного вентилятора 18 к датчику 27, могла бы быть предусмотрена для протягивания салонного воздуха через датчик.
В настоящем изобретении датчик климата перемещается в проем рециркуляции на блоке HVAC, как показано на фиг. 2. Блок 29 HVAC обычно содержит корпус 30, который определяет секцию 31 поступления рециркуляции, секцию 32 поступления свежего воздуха и секцию 33 нагнетателя. Нагнетатель 34 установлен в секции 33 нагнетателя и управляется контроллером 35. Когда нагнетатель 34 приводится в действие контроллером 35, воздушный поток перемещается из корпуса 30 HVAC наружу через секцию вывода и в пассажирский салон. Заслонка 36 имеет переменное положение для регулирования переменной пропускной способности через секцию 31 поступления рециркуляции между минимальной пропускной способностью и максимальной пропускной способностью. В некоторых вариантах осуществления, поясненных ниже, минимальная пропускная способность, получаемая посредством установки в определенном положении заслонки 36, является большей чем ноль (то есть никогда полностью не закрывается), для того чтобы поддерживать по существу непрерывный поток воздуха из пассажирского салона в секцию 33 нагнетателя. В других вариантах осуществления, заслонка 36 может быть расположена, чтобы получать нулевой поток через проем заслонки, до тех пор, пока отдельный специальный проем предусмотрен в секции 31 рециркуляции для создания по существу непрерывного воздушного потока для сокрытия датчика климата.
Полученный ли минимальной величиной проема заслонки или специальным проемом, проем рециркуляции по настоящему изобретению предусматривает по меньшей мере начальный поток рециркуляции всякий раз, когда нагнетатель 34 перемещает воздушный поток через блок 29 HVAC. Датчик 40 климата установлен в секции 31 поступления рециркуляции, для того чтобы быть связанным по текучей среде с начальным воздушным потоком рециркуляции, для того чтобы считывать климатическую характеристику, которая является представляющей воздух в пассажирском салоне. Климатическая характеристика может быть температурой, влажностью и/или качеством воздуха (например, концентрацией углекислого газа, оксидов азота, летучих органических соединений или других загрязняющих веществ). Например, признаки направляющей (не показанные) для профилирования начального потока рециркуляции могут быть предусмотрены в корпусе 30 или заслонке 36. Такие направляющие признаки могут быть особенно полезны для обеспечения достаточного воздушного потока через датчик 40, когда переменная пропускная способность секции 31 поступления рециркуляции установлена в свое минимальное значение. Когда система является втягивающей главным образом свежий воздух, настоящее изобретение способно продолжать обеспечивать достаточный поток рециркуляции через датчик 40, не оказывая значительного влияния на производительность HVAC по свежему воздуху. Таким образом, размер и/или форма проема и, соответственно, воздушный поток, могут настраиваться для получения требуемого минимального потока в низких рабочих точках HVAC.
Фиг. 3 показывает вариант осуществления, в котором заслон рециркуляции сконфигурирован, чтобы иметь минимальную пропускную способность, большую чем ноль. Секция 41 поступления рециркуляции имеет проем 42 и заслонку 43 рециркуляции, подвижную для управления пропускной способностью через секцию 41 поступления рециркуляции. Одно или более ребер 44 могут быть предусмотрены для предотвращения перемещения заслонки 43 в положение, которое полностью перекрывает проем 42. Следовательно, по меньшей мере начальный поток рециркуляции существует вокруг ребер 44 всякий раз, когда нагнетатель приведен в действие для перемещения воздушного потока через систему HVAC. Вблизи проема 42, датчик климата может быть установлен в различных местоположениях, которые связаны по текучей среде с начальным потоком рециркуляции, и которые также остаются в потоке рециркуляции, когда заслонка 43 открыта в положениях большей пропускной способности. Таким образом, датчик климата, например, может быть расположен в местоположении 45 на заслонке 43, местоположении 46 на наружной стороне секции 41 поступления рециркуляции или местоположении 47 на внутренней стороне секции 41 поступления рециркуляции. Проводка (не показанная) соединяет датчик, расположенный в местоположениях 45, 46 или 47 с контроллером HVAC. В качестве альтернативы, может использоваться беспроводный датчик, который использует радиочастотный (РЧ, RF) передатчик.
Фиг. 4 показывает альтернативный вариант осуществления, в котором корпус HVAC имеет стенку 50 в секции поступления рециркуляции, вмещающую проем 51 рециркуляции и заслонку 52 рециркуляции. В этом варианте осуществления, заслонка 52 может быть близкой к положению, которое обеспечивало бы нулевой поток через проем 51 рециркуляции. Для того чтобы обеспечивать начальный поток рециркуляции, специальный проем 53 рециркуляции проделан в заслонке 52. Проем 53 может быть щелью, как показано, или может включать в себя вырез, выполненный на краю заслонки 52. Установочный блок 54 поддерживает датчик 55 климата, так чтобы он был подвешен в пределах профиля проема 53. Проводящий провод 56 выдает электрический сигнал датчика в контроллер.
Фиг. 5 показывает компоновку по фиг. 4 в поперечном разрезе. Когда блок HVAC не является работающим (то есть нагнетатель отключен), то может быть необходимым, чтобы внутренняя часть блока HVAC была изолирована по текучей среде от воздуха в пассажирском салоне. Таким образом, эластичная створка 57 может быть предусмотрена для закрытия проема 53, чтобы предотвращать воздушный поток в обратном направлении (то есть из блока HVAC наружу через секцию поступления рециркуляции). Одна сторона створки 57 установлена на заслонку. Створка 57 является отгибаемой от проема 33 в ответ на перепад давления воздуха между пассажирским салоном и нагнетателем, для того чтобы впускать воздух из пассажирского отделения, в то время как створка 52 закрыта, но нагнетатель включен. Проем 53 и створка 57 также могли бы функционировать в качестве выбрасывателя воздуха, который открывается во время закрывания пассажирских входных дверей, чтобы снизить усилие закрывание двери.
В еще одном варианте осуществления, фиг. 6 и 7 показывают блок 60 HVAC с корпусом 61 HVAC. Корпус 61 включает в себя секцию 62 рециркуляции, секцию 63 свежего воздуха, секцию 64 нагнетателя и секцию 65 вывода. Заслонки 66 и 67 рециркуляции расположены в соответствующих проемах в секции 62 рециркуляции. Как видно на виде в поперечном разрезе по фиг. 7, заслонки 66 и 67 имеют соответствующие закрытые положения (показанные сплошными линиями) и открытые положения (показанные сплошными линиями). С заслонкой 67 в ее закрытом положении, зазор 70 образован у края заслонки 67 для обеспечения проема рециркуляции, чтобы поддерживать начальный поток рециркуляции. Датчик 71 может быть установлен в фиксированном положении на внутренней стенке секции 62 рециркуляции вблизи заслонки 67. В качестве альтернативы, датчик 72 климата может быть установлен непосредственно на заслонке 67 рециркуляции. Также показана заслонка 74 свежего воздуха для регулирования воздушного потока через секцию 63 свежего воздуха.
Фиг. 8 показывает альтернативный вариант осуществления, в котором заслонка 67’ рециркуляции выполнена с возможностью полного перекрытия соответствующего проема. В этом случае, проем рециркуляции для обеспечения начального потока рециркуляции содержит щель 75 в стенке 76 корпуса 61 в пределах секции 62 рециркуляции. Эластичная створка 77 связана со щелью 75, и датчик 78 климата установлен на стенку 76, прилегающую к или в пределах щели 75.
Фиг. 9 и 10 иллюстрируют альтернативный вариант осуществления, в котором блок 80 HVAC имеет корпус 81 с секцией 82 поступления рециркуляции, секцию 83 поступления свежего воздуха и секцию 84 нагнетателя. Пара взаимодействующих заслонок 85 и 86 избирательно меняют воздушный поток через секцию 82 поступления рециркуляции. Заслонки 85 и 86 показаны в максимально закрытом положении для обеспечения минимальной пропускной способности на фиг. 9. Получающийся в результате начальный поток 91 рециркуляции показан на фиг. 10. Зазор 87 образован между противостоящими кромками заслонок 85 и 86. Датчик 90 температуры установлен в кромку заслонки 85, для того чтобы быть связанным по текучей среде с начальным потоком рециркуляции, так что измерение температуры и/или влажности, представляющее воздух в пассажирском салоне, выдается в контроллер HVAC. Когда заслонки 85 и 86 все больше и больше открываются, как показано пунктирными линиями, большая пропускная способность получается через секцию 82 рециркуляции. С датчиком 90, установленным в заслонку 85, он продолжает быть хорошо расположенным в потоке рециркуляции для получения точного измерения.
Настоящее изобретение может работать согласно способу, в котором климатическая характеристика измеряется для внутреннего воздуха в пассажирском салоне транспортного средства. Транспортное средство включает в себя блок HVAC, содержащий нагнетатель для перемещения воздушного потока из секции поступления рециркуляции и секции поступления свежего воздуха в секцию вывода, выдающую воздушный поток в пассажирский салон. Способ избирательно смешивает пропорции внутреннего воздуха из секции поступления рециркуляции и наружного воздуха из секции поступления свежего воздуха на нагнетателе. При любых пропорциях смешивания, способ поддерживает по меньшей мере начальный поток рециркуляции через секцию поступления рециркуляции из пассажирского салона. Требуемая климатическая характеристика измеряется в пределах начального потока рециркуляции с использование датчика климата, расположенного для приема начального потока рециркуляции перед смешиванием. Другими словами, воздушный поток из пассажирского салона проходит через датчик климата перед смешиванием с каким-либо свежим воздухом.