DE19620441A1

DE19620441A1 - Motor-Aufwärmvorrichtung für ein Fahrzeug und Wärmeisoliereinrichtung

Info

Publication number: DE19620441A1
Application number: DE19620441A
Authority: DE
Inventors: Kazutaka Suzuki; Yasutoshi Yamanaka; Yoshimitsu Inoue
Original assignee: NipponDenso Co Ltd
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1995-05-26
Filing date: 1996-05-21
Publication date: 1996-11-28
Also published as: JP3564843B2; JPH0949430A; US5662072A

Description

Die Erfindung betrifft eine Motor-Aufwärmvorrichtung für ein Fahrzeug, um einen Verbrennungsmotor unter Verwendung der Wärme eines Kühlmittels hoher Temperatur aufzuwärmen, die in nerhalb einer in einem Motorkühlkreis angeordneten Wärmeiso liereinrichtung gespeichert ist. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Motor-Aufwärmvorrichtung mit einer in der Wär meisoliereinrichtung durchgeführten verbesserten Entgasung.

Bei zahlreichen Fahrzeugen ist ein für einen wassergekühlten Motor verwendetes Kühlsystem eingebaut, um den Motor auf eine ordnungsgemäße Temperatur zu kühlen. Fig. 14 zeigt ein her kömmliches Kühlsystem 100, das an einem Fahrzeug eingebaut ist, um den Verbrennungsmotor 101 zu kühlen. Bei dem Fahrzeug wird die von Motor 101 abgegebene Wärme zum Aufheizen des Fahrgastraums verwendet. Das Kühlsystem 100 umfaßt einen Küh ler 103, ein thermostatisches Steuerventil 104 und einen Heizkern 105, die zwischen dem Motor 101 und einer Wasser pumpe 102 unter Bildung von geschlossenen Kreisen angeschlos sen sind. Ein vollständig geschlossener Reservebehälter oder Entgasungsbehälter 107 ist am oberen Behälter 106 des Kühlers 103 angeschlossen, dessen unterer Behälter 108 mit einem Thermostat 109 verbunden ist. Der Innendruck des Motor-Kühl systems 100 ist auf einen vorbestimmten Wert mittels einer Druckkappe 110 eingestellt, die am Reservebehälter 107 befe stigt ist.

Ein Druckkreis 111 verbindet den Reservebehälter 107 mit dem Einlaß der Wasserpumpe 102, um einen gleichmäßigen Druck auf jeweilige betroffene Bereiche des Motors 101 zur Einwirkung zu bringen. Ein Entgasungskreis 112 verbindet den oberen Be hälter 106 des Kühlers 103 mit dem Reservebehälter 107, um das Kühlmittel zu entgasen. Der Thermostat 109 steht mit dem Einlaß der Wasserpumpe 102 über ein Saugrohr 113 in Verbin dung. Das Kühlmittel des Motors 101 strömt über ein Bypassrohr 114 mit niedriger Temperatur um den Kühler 103 herum. Bei dem Kühlsystem für den Motor 101, das mit dem vollständig ge schlossenen Reservebehälter 107 ausgestattet ist, werden ge mäß Darstellung in Fig. 15 Gummischläuche 121 verwendet, um das Kühlmittel zwischen dem Kühler 103 und dem Reservebehäl ter 107, zwischen dem Motor 101 und dem Reservebehälter 107 und zwischen dem Reservebehälter 107 und dem Einlaß der Was serpumpe 102 zu führen. Die Schläuche 121 sind unter Verwen dung von Bindeelementen 122 und 123, wie Schlauchbändern bzw. -schellen oder dergleichen an den obengenannten jeweiligen Bereichen befestigt.

Bei dem Kühlsystem 100 wie oben beschrieben benötigt, wenn der wassergekühlte Motor 101 nach einer Stillsetzung für eine lange Zeit und insbesondere während der Winterzeit, wenn die Außentemperatur niedrig ist, wieder gestartet wird, der Motor 101 einen Aufwärmbetrieb während einer bestimmten Periode. Als Folge davon ergeben sich die Probleme, daß dieser Auf wärmbetrieb den Kraftstoffverbrauch stark erhöht, wirtschaft liche Nachteile mit sich bringt und die Antriebsleistung der Fahrzeuge beeinträchtigt, bis der Motor eine geeignete Tempe ratur erreicht.

Zur Lösung dieser Probleme sind im Stand der Technik Vor schläge gemacht worden, die in JP-A-58 133 415 und JP-U-2-92 054 offenbart sind. Bei der in der JP-A-58 133 415 offenbar ten Motor-Aufwärmvorrichtung für ein Fahrzeug ist ein Wär meisolierbehälter, der fast das gesamte Volumen des Kühlmit tels im Kühlkreis speichern kann, vorgesehen, um dem Motor zum Aufwärmen desselben zur Zeit des Anlassens Kühlmittel ho her Temperatur innerhalb des Wärmeisolierbehälters zuzufüh ren. Bei der Motor-Aufwärmvorrichtung für ein Fahrzeug gemäß JP-U-2-92 054 ist ein Speicher zum Aufwärmen des Motors, der mit dem Motor und dem Kühler über Leitungen verbunden ist, zum Austausch des Kühlmittels im Speicher mit dem Kühlmittel auf der Motorseite entsprechend der von Temperatursensoren festgestellten Temperaturdifferenz angeordnet, die am Spei cher bzw. am Motor (oder am Kühler) befestigt sind.

Der in JP-A-58-133 415 offenbarte Stand der Technik macht je doch das Öffnen eines in einem Kühlmittelkanal angeordneten elektromagnetischen Ventils erforderlich, wenn Kühlmittel ho her Temperatur in der Wärmeisoliereinrichtung dem Motor zuge führt werden soll. Diese Bauweise erhöht die Kosten sehr er heblich, da ein Regler zum Öffnen und Schließen des elektro magnetischen Ventils benötigt wird. Darüber hinaus besteht die Neigung, daß die Temperatur des Kühlmittels innerhalb der Wärmeisoliereinrichtung mehr oder weniger gesenkt wird, so daß ein Teil des Kühlmittels, das eine niedrige Temperatur besitzt, heruntersinken bzw. -fallen kann und sich am Boden der Wärmeisoliereinrichtung sammeln kann. Der obenangegebene Stand der Technik besitzt einen Isolatorauslaß, der rund um den unteren Bereich des Isolators geöffnet ist. Demzufolge wird, wenn das Kühlmittel innerhalb des Reservebehälters dem Motor zugeführt wird, zuerst das Kühlmittel mit verhältnismä ßig niedriger Temperatur zugeführt, wodurch die Aufwärmfunk tion des Systems beeinträchtigt wird. Des weiteren besitzt der Reservebehälter ein großes Volumen, das fast die gesamte Menge des Kühlmittels im Kühlkreis ansammeln kann, und ist ein Reservebehälter, der einen großen Inhalt erforderlich macht, im Motorraum von Fahrzeugen wie Automobilen schwierig einzubauen, da in jüngster Zeit die Tendenz besteht, daß der Motorraum enger wird.

Bei dem in JP-U-2 929 054 sowie in JP-A-58-133 415 offenbar ten Stand der Technik muß das Ventil geöffnet werden, wenn das im Speicher gespeicherte Kühlmittel hoher Temperatur dem Motor zugeführt wird, so daß das System einen Regler erfor derlich macht, um das Ventil zu öffnen und zu schließen, was zu extrem hohen Kosten führt. Der Speicher ist nicht mit einem Entgasungskanal im Speicher ausgestattet. Daher wird im Speicher unvermeidlich Luft eingefangen, wenn das Kühlmittel in den Speicher eingeführt wird, so daß das Problem entsteht, daß das Kühlmittel nicht im gesamten Volumen der Wärmeiso liereinrichtung eingefüllt werden kann.

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Motor-Aufwärmvorrich tung zu schaffen, die die Wasserfüll-Leistung bei einer Wär meisoliereinrichtung (oder insbesondere einem Isolierkörper), die Entgasungsfunktion in der Wärmeisoliereinrichtung und den Aufwärmbetrieb für einen Motor zu verbessern in der Lage ist.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Motor- Aufwärmvorrichtung zu schaffen, die für den Einbau einer Wär meisoliereinrichtung in einem eingeschränkten Einbauraum zu verhältnismäßig geringen Kosten bei gemeinsamer Verwendung des Kühlmittels in der Wärmeisoliereinrichtung und im Reser vebehälter geeignet ist.

Erfindungsgemäß ist mindestens die obere Seite der Wärmeiso liereinrichtung durch einen Reservebehälter abgedeckt, und ist ein Entgasungskanal rund um den oberen Bereich der Wär meisoliereinrichtung ausgebildet, um mit dem Inneren des Re servebehälters in Verbindung zu stehen. Ein Auslaßrohr ist in der Wärmeisoliereinrichtung so ausgebildet, daß es rund um den oberen Bereich der Wärmeisoliereinrichtung mündet, damit das Kühlmittel aus der Wärmeisoliereinrichtung ausströmt.

Wenn das Kühlmittel in die Wärmeisoliereinrichtung eingegos sen wird, wird das Kühlmittel oder Wasser durch die Wasser- Einfüllöffnung des Reservebehälters eingefüllt. Das durch die Wasser-Einfüllöffnung in den Reservebehälter eingefüllte Kühlmittel wird weiter mittels des Kühlumlaufs des Motors in die Wärmeisoliereinrichtung geführt. Entsprechend der Zufüh rung von Kühlmittel in der Wärmeisoliereinrichtung enthaltene Luft wird durch den Entgasungskanal hindurch, der am oberen Bereich dem Wärmeisoliereinrichtung ausgebildet ist, an den Reservebehälter abgegeben. Die Motor-Aufwärmvorrichtung kann somit den Aufwärmvorgang des Motors verbessern, weil die Vor richtung Kühlmittel mit verhältnismäßig hoher Temperatur dem Motor von der Wärmeisoliereinrichtung aus zuführen kann. Die Wärmeisoliereinrichtung ist mindestens an ihrer Oberseite durch den Reservebehälter abgedeckt, was es möglich macht, die Wärmeisoliereinrichtung in einem eingeschränkten Einbau raum einzubauen. Das Kühlmittel zirkuliert ständig durch die Wärmeisoliereinrichtung, und es ist daher nicht notwendig, die Verbindung zwischen der Wärmeisoliereinrichtung und dem Kühlmittelumlauf für den Motor zu verschließen. Da demzufolge kein mechanisches oder elektrisches Ventil benötigt wird und da weiter kein Regler zum Regeln eines solchen Ventils benö tigt wird, können die Herstellungskosten für die Motor-Auf wärmvorrichtung gesenkt werden.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist ein Drückelement, insbesondere ein nachgiebiger Körper, beispielsweise eine Blattfeder, zwischen dem Oberteil der Wärmeisoliereinrichtung und dem Reservebehälter angeordnet, um die Wärmeisolierein richtung an eine Innenwandfläche der Behälterbasis oder an ein Abstützteil zu drücken, wodurch die Wärmeisoliereinrich tung am Reservebehälterkörper gesichert befestigt wird, dies selbst dann, wenn der Zwischenraum zwischen der Wärmeisolier einrichtung und dem Reservebehälterkörper schwankt. Das Drückelement kann die Wärmeisoliereinrichtung an einem oberen Bereich der Wärmeisoliereinrichtung hinsichtlich des Schwer punkts abstützen, wodurch die Anzahl mechanischer Befesti gungs- bzw. Verbindungselemente und weiter die Anzahl von Teilen und Zusammenbauvorgängen verringert sowie die Herstel lungskosten gesenkt werden.

Die vorstehend angegebenen und weitere Aufgaben und Merkmale der Erfindung sind für den Fachmann aus der nachfolgenden Be schreibung bevorzugter Ausführungsformen bei Betrachtung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen ersichtlich. In diesen zeigen:

Fig. 1 einen Schnitt mit der Darstellung des Gesamtaufbaus eines einstückig mit einer Wärmeisoliereinrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung ausgestatteten Reservebehälters;

Fig. 2 das Schema eines Kühlmittelsystems mit der Darstel lung der Gesamtaufbaus der Aufwärmvorrichtung für ein Kraftfahrzeug gemäß der ersten Ausführungsform;

Fig. 3 einen Schnitt mit der Darstellung des wesentlichen Aufbaus des einstückig mit der Wärmeisoliereinrich tung gemäß Darstellung in Fig. 1 ausgestatteten Re servebehälters;

Fig. 4 einen Schnitt mit der Darstellung des Gesamtaufbaus eines einstückig mit einer Wärmeisoliereinrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung ausgestatteten Reservebehälters;

Fig. 5 einen Schnitt mit der Darstellung des wesentlichen Aufbaus des einstückig mit der Wärmeisoliereinrich tung gemäß Darstellung in Fig. 4 ausgestatteten Re servebehälters;

Fig. 6 einen Schnitt mit der Darstellung des Gesamtaufbaus eines einstückig mit einer Wärmeisoliereinrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung ausgestatteten Reservebehälters;

Fig. 7 einen Schnitt mit der Darstellung des wesentlichen Aufbaus des einstückig mit der Wärmeisoliereinrich tung gemäß Darstellung in Fig. 6 ausgestatteten Re servebehälters;

Fig. 8A eine Draufsicht auf eine Blattfeder für die dritte Ausführungsform;

Fig. 8B einen Schnitt entlang der Linie VIIIB-VIIIB von Fig. 8A;

Fig. 9 einen Schnitt mit der Darstellung einer Gesenkein heit zur Herstellung der Wärmeisolierkörper einer vierten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 10A und 10B je einen Schnitt mit der Darstellung eines einstückig mit der Wärmeisoliereinrichtung ausge statteten Reservebehälters, wobei Fig. 10A einen Reservebehälter für 2,5 l und Fig. 10B einen Reser vebehälter für 3,0 l zeigen;

Fig. 11A und 11B je einen Schnitt mit der Darstellung der Ge senke für die Isolierkörper der Fig. 10A bzw. 10B;

Fig. 12 das Schema eines Kühlmittelsystems mit der Darstel lung des Gesamtaufbaus einer Aufwärmvorrichtung für ein Kraftfahrzeug gemäß einer fünften Ausführungs form;

Fig. 13 ein Diagramm mit der Darstellung des Drucks an be stimmten Meßpunkten im Kühlsystem der fünften Aus führungsform im Vergleich mit dem Druck bei dem herkömmlichen Kühlmittelsystem;

Fig. 14 das Schema eines Kühlmittelsystems mit der Darstel lung des Gesamtaufbaus einer herkömmlichen Aufwärm vorrichtung für ein Kraftfahrzeug und

Fig. 15 eine Erläuterungszwecken dienende Darstellung des Zusammenbaus eines Motors und eines herkömmlichen Reservebehälters in zusammengebautem Zustand.

Nachfolgend wird die erste Ausführungsform unter Bezugnahme auf Fig. 1 bis 3 beschrieben. Gemäß Fig. 1 bis 3 findet eine erfindungsgemäße Motor-Aufwärmvorrichtung für ein Fahrzeug insbesondere bei einem System zum Aufheizen eines Motors und zum Durchführen des Motoraufwärmens für ein Kraftfahrzeug An wendung.

Das System zum Aufheizen und Aufwärmen des Motors für das Kraftfahrzeug dient als Aufheizvorrichtung mit Wärmespeiche rung für das Kraftfahrzeug, um den Fahrgastraum des Kraft fahrzeugs aufzuwärmen, dient als Motor-Aufwärmvorrichtung für das Kraftfahrzeug, um einen wassergekühlten Verbrennungsmotor sofort aufzuwärmen, und dient als Motor-Kühlvorrichtung für das Kraftfahrzeug, um den Motor 2 zu kühlen. Das System 1 zum Aufheizen und Aufwärmen des Motors besitzt einen Kanal 3 für eine am Kraftfahrzeug eingebaute Klimaanlage, ein Zentrifu galgebläse 4, das an der weiter stromaufwärtigen Seite des Kanals 3 angeordnet ist, einen Kühlkreis 5 zur Zirkulation des Kühlmittels (oder von heißem Wasser) für den Motor 2 und dergleichen. Das Kühlmittel kann ein hauptsächlich aus Ethy lenglycol hergestelltes Anti-Frostschutzmittel oder ein aus einer Mischung eines Anti-Frostschutzmittels und eines Rost verhinderungsmittels hergestelltes Langzeit-Kühlmittel sein.

Eine Innen/Außen-Luftschaltklappe 10 zum Auswählen von Innen luft und Außenluft ist an der stromaufwärtigen Seite des Ka nals 3 schwenkbeweglich vorgesehen. Die Innen/Außen-Luft schaltklappe 10 schaltet eine Betriebsart für das Einführen von Außenluft (Luft außerhalb des Kraftfahrzeugs) von einem Außenlufteinlaß 11 her und eine Betriebsart für das Einführen von Innenluft (Luft im Fahrgastraum) von einem Innenluftaus laß 12 her. Das Zentrifugalgebläse 4 besitzt einen Lüfter 13 zum Blasen von Luft in Richtung auf den Fahrgastraum, einen Gebläsemotor 14 als elektromagnetischen Motor für den Drehan trieb des Lüfters 13, ein Spiralgehäuse zur Ausbildung eines stromaufwärtigen Bereichs des Kanals 3 und dergleichen. An stelle des Lüftermotors kann eine Antriebseinrichtung wie ein Hydraulikmotor verwendet werden.

Der Kühlkreis 5 ist im Detail in Fig. 1 bis 3 dargestellt. Der Kühlkreis 5 bildet ein Kühlmittelsystem für den Verbren nungsmotor 2. Der Kühlmittelkreis 5 besitzt einen Kühler 21, einen Thermostat 22, einen Heizkern 23, ein Heizungsventils 24, eine Wasserpumpe 25 und einen Reservebehälter 26, der einstückig mit einer Wärmeisoliereinrichtung ausgebildet ist.

Der Motor 2 ist ein wassergekühlter Otto-Motor oder ein was sergekühlter Diesel-Motor als Zielobjekt, dem Kühlmittel ho her Temperatur zugeführt wird. Der Motor 2 ist innerhalb des Motorraums des Kraftfahrzeugs eingebaut. Im Motor 2 zirku liert das Kühlmittel zwangsweise durch den am Zylinderblock und am Zylinderkopf ausgebildeten Wassermantel, um hierdurch die jeweiligen Teile des Motors 2 für einen wirksamen Betrieb auf eine richtige bzw. ordnungsgemäße Temperatur zu kühlen.

Der Kühler 21 als Wärmetauscher strahlt Wärme vom Kühlmittel an die Luft ab und ist im Motorraum des Kraftfahrzeugs an einer Stelle angeordnet, die bei der Fahrt des Kraftfahrzeugs Wind aufnehmen kann. Der Kühler 21 kühlt das Kühlmittel im Wege des Wärmeaustauschs zwischen der Luft, die am Äußeren der Schläuche vorbeiströmt, und dem Kühlmittel, das durch die Schläuche hindurchfließt, unter Verwendung des Windes bei der Fahrt des Fahrzeuges und unter Verwendung der Kühlluft des Kühlgebläses 27. Der Kühler 21 besitzt einen Kernbereich 30, in dem eine Vielzahl von Röhrchen zwischen einem oberen Be hälter 28 und einem unteren Behälter 29 angeordnet ist. Das Kühlgebläse 27 ist ein mittels eines Gebläsemotors 31 drehend angetriebenes Elektrogebläse. Anstelle des Gebläsemotors 31 kann eine Antriebseinrichtung für ein Hydraulikmotor verwen det werden.

Der Thermostat 22 besitzt ein Ventil zur automatischen Rege lung der Temperatur des Kühlmittels und ist an einem Wärme strahlungskanal angebaut, durch den hindurch das Kühlmittel im Kühler 21 strömt. Der Thermostat arbeitet, wenn die Kühl mitteltemperatur niedriger als eine vorbestimmte Temperatur (beispielsweise 85°C) ist, um den Motor 2 schnell aufzuwär men, um so näher bei der ordnungsgemäßen Temperatur zu lie gen, und zwar durch vollständiges Schließen des Ventils, wo durch das Kühlmittel durch einen Bypasskanal 33 zur Umgehung des Kühlers 21 strömt. Der Heizkern 23 ist eine Heißwasser- Heizeinrichtung und auch ein Wärmetauscher, um die Wärme an die durch den Kanal 3 strömende Luft abzustrahlen. Der Heiz kern 23 als Luft-Aufheizeinrichtung ist an einem Heizungska nal 34 ein- bzw. angebaut und führt einen Wärmeaustausch zwi schen der zum Fahrgastraum geführten Luft und dem die Abgas wärme des Motors 2 enthaltenden Kühlmittel durch, wodurch die Luft erhitzt wird, um den Fahrgastraum aufzuwärmen. Der Heiz kern 23 besitzt einen Kernbereich 37, in dem eine Vielzahl von Röhrchen zwischen einem Einlaßbehälter 35 und einem Aus laßbehälter 36 angeordnet ist.

Das Heizungsventil 24 ist im Heizungskanal 34 vorgesehen und dient als Heißwasser-Ventil zur Regelung der Zuführung und des Anhaltens der Zuführung des Kühlmittels, das die Abgas- Wärme des Motors absorbiert, zum Heizkern 23 durch Öffnen und Schließen des Heizungskanals 34. Ein Strömungsregelventil verbunden mit einem Temperaturregelhebel, der an einer Regel tafel im Fahrgastraum vorgesehen ist, kann als Heizungsventil 24 verwendet werden, um den Öffnungsgrad des Heizungskanals 34 zu regeln.

Die Wasserpumpe 25 ist am Motor 2 angebaut und am Kühlmit teleinlaß des Motors 2 vorgesehen. Die Wasserpumpe 25 sorgt für Wasserumwälzungen bzw. -zirkulationen derart, daß das aus dem Kühler 21 und dem Heizkern 23 ausströmende Kühlmittel zwangsweise im Umlauf in den Wassermantel des Motors 2 ge führt wird, wobei die Wasserpumpe 25 durch den Motor als An triebseinrichtung über eine Übertragungseinrichtung wie einen Riemen drehend angetrieben ist.

Als nächstes wird unter Bezugnahme auf Fig. 1 bis 3 der Re servebehälter 26, der mit der Wärmeisoliereinrichtung ein stückig ausgebildet ist, im Detail beschrieben. Der Reser vebehälter 26, der mit der Wärmeisoliereinrichtung einstückig ausgebildet ist, besitzt eine Behälterbasis 6, einen Reser vebehälterkörper 7, der am Oberteil der Behälterbasis 6 befe stigt ist, ein Verbindungsrohr 8 zur Herstellung einer Ver bindung zwischen dem Inneren der Behälterbasis 6 und dem In neren des Reservebehälterkörpers 7 und die zwischen der Be hälterbasis 6 und dem Reservebehälterkörper 7 sandwichartig angeordnete Wärmeisoliereinrichtung 9 und dergleichen.

Die Behälterbasis 6 ist ein Abstützelement und einstückig aus Harzmaterialien wie Nylon oder Polypropylen in einer vorbe stimmten Gestalt gegossen bzw. ausgebildet. Die Behälterbasis 6 ist einstückig mit einem Einlaßrohr 41 zum Einführen des Kühlmittels in die Wärmeisoliereinrichtung 9 und einem Aus laßrohr 42 zur Abgabe des Kühlmittels aus der Wärmeisolier einrichtung 9 ausgebildet. Das Einlaßrohr 41 ist ein rundes Rohr, das sich horizontal erstreckt und im Inneren einen Kühlmittelkanal 43 aufweist. Der Kühlmittelkanal 43 ist von der Mitte des Bypasskanals 33 abgezweigt. Das Auslaßrohr 42 ist ein rundes Rohr, das sich in der Gestalt eines gedrehten L mit horizontalen und vertikalen Bereichen erstreckt und einen Kühlmittelkanal 44 aufweist. Der Kühlmittelkanal 44 steht mit einem Druckkreis (Kühlmittelkanal) 45 in Verbin dung. An der Mitte des Auslaßrohres 42 ist ein Verbindungsan schluß 46 ausgebildet, in dem der untere Bereich des Verbin dungsrohres 8 eingesetzt ist. Der Verbindungsanschluß 46 er streckt sich von der Außenwand des Auslaßrohres 42 aus verti kal nach oben.

Die Behälterbasis 6 ist an der Oberseite des Einlaßrohres 41 einstückig mit einem tassenförmigen Abstützelement 47, an dem die Wärmeisoliereinrichtung 9 angebracht ist, und einem zy lindrischen Abstützteil 48 ausgebildet, das sich von einem Bereich um das Zentrum des Abstützteils 47 herum nach unten erstreckt. Im Abstützteil 48 ist eine Verbindungskammer 49 ausgebildet, die mit dem Kühlmittelkanal 43 in Verbindung steht. Ein Abtrennbereich bzw. eine Trennwand 50 ist an der Grenze zwischen dem Abstützteil 48 und dem Einlaßrohr 41 aus gebildet, um die Verbindungskammer 49 vom Kühlmittelkanal 43 zu trennen. Der Abtrennbereich 50 besitzt einen vorstehenden Bereich 51, der vom Umfang aus teilweise nach innen vorsteht, und einen Verjüngungsbereich (geneigtem Bereich) 52, der an der Oberseite des vorstehenden Bereichs 51 ausgebildet ist.

Als nächstes wird der Reservebehälterkörper 7 als ein voll ständig geschlossener Reservebehälter unter Bezugnahme auf Fig. 1 und 3 beschrieben. Der Reservebehälterkörper 7 schei det mitgerissene Luft aus dem Kühlmittel im Kühlkreis (Kühlsystem) ab, während das Kühlmittel dort normalerweise hindurchzirkuliert. Somit wird nur das Kühlmittel über das Verbindungsrohr 8 und Auslaßrohr 42 der Behälterbasis 6 zum Motor 2 zurückgeführt. Der Reservebehälterkörper 7 besitzt einen oberen Behälter 53 und einen unteren Behälter 54, die einstückig aus Harzmaterialien wie Nylon oder Polypropylen hergestellt, die eine geringe Wasserabsorptionsrate aufweisen sowie das Kühlmittel kaum färben.

Der obere Behälter 53 besitzt einen Querschnitt mit der Ge stalt eines kopfstehenden L und ist mit einem Füllstutzen 56 einstückig ausgebildet, der ein Überlaufrohr besitzt, das in runder Rohrgestalt am obersten Bereich ausgebildet ist. Ein Einlaßrohr 57 mit runder Rohrgestalt ist in der Nähe des Füllstutzens 56 des oberen Behälters 53 einstückig ausgebil det. Das Einlaßrohr 57 ist so ausgebildet, daß es von der Au ßenwand des oberen Behälters 53 aus horizontal vorsteht, und besitzt einen Einlaßkanal 59, der mit dem oberen Behälter 28 des Kühlers 21 über einen Entgasungskanal (Kühlmittelkanal) 58 in Verbindung steht. Eine metallische Druckkappe 39 ist an einer Einfühlöffnung 60 für Kühlmittel, die am Füllstutzen 56 ausgebildet ist, aufgeschraubt. Die Druckkappe 39 ist am Füllstutzen 56 dicht aufgeschraubt. Ein Vakuumentlastungsven til 61 ist an der Druckkappe 39 angebaut, das sowohl als Ent lastungsventil (Ventil für einen positiven Druck) und als Va kuumventil (Ventil für einen negativen Druck) dient. Das Va kuumentlastungsventil 61 dichtet die Öffnung des Überlaufroh res 55 ab, bis der Innendruck einen vorbestimmten Druck (beispielsweise 0,9 kg/cm²) im Reservebehälterkörper 7 er reicht. Das Vakuumentlastungsventil 61 wird geöffnet, so daß Außenluft eingeführt wird, um den negativen Druckzustand aus zugleichen, wenn die Temperatur im Kühlmittelkreis 5 abge senkt wird, während der Motor 2 angehalten ist und wenn der Innendruck des Reservebehälterkörpers niedriger als der atmo sphäre Druck wird.

Der untere Behälter 54 besitzt eine zylindrische Außenwand 62, die mit dem Boden des oberen Behälters 53 verschweißt ist, eine zylindrische Innenwand 63, die innerhalb der zylin drischen Außenwand 62 ausgebildet ist, einen Deckenbereich 64, der den oberen Endbereich der zylindrischen Innenwand 63 abdeckt, einen Anbauflansch 66, der sich unterhalb eines Ver bindungsbereichs 65 erstreckt, an dem die zylindrische Außen wand 62 und die zylindrische Innenwand 63 miteinander verbun den sind. Das Kühlmittel wird in einen Innenraum 67 mit der Gestalt einer kopfstehenden Tasse gespeichert, die von der zylindrischen Außenwand 62, von der zylindrischen Innenwand 63, vom Deckenbereich 64 und vom oberen Behälter 53 umgeben ist. Ein zylindrischer Mantel 541 ist durch den unteren Be reich der zylindrischen Außenwand 62 und durch die zylindri sche Innenwand 63 gebildet. Ein Verbindungsanschluß 68 mit Rohrgestalt, in dem das stromaufwärtige Ende des Verbindungs rohres 8 eingesetzt ist, ist am unteren Bereich der zylindri schen Außenwand 62 einstückig ausgebildet. Der Verbindungsan schluß 68 ist so gestaltet, daß er von der zylindrischen Au ßenwand 62 aus horizontal vorsteht. Eine runde Vertiefung 69 mit der Gestalt einer runden Öffnung bzw. eines runden Lochs und nach oben vorstehend ist rund um das Zentrum des Decken bereichs 64 ausgebildet. Die Ausnehmung 69 ist mit einem ringförmigen Loch 70 zur Herstellung einer Verbindung zwi schen dem Inneren der Wärmeisoliereinrichtung 9 und dem In nenraum 67 ausgebildet. Der Anbauflansch 66 ist durch Ver schrauben mehrerer Sätze von Schraubelementen 73 wie Schrau ben und Muttern mit Winkelstücken 72 an der oberen Fläche eines Flanschs 71 befestigt, der am Abstützteil 47 der Behäl terbasis 6 ausgebildet ist.

Als nächstes wird das Verbindungsrohr 8 unter Bezugnahme auf Fig. 1 und Fig. 3 beschrieben. Das Verbindungsrohr 8 ist aus einem Harzmaterial wie Nylon oder Polypropylen hergestellt und in runder Rohrgestalt einstückig ausgebildet bzw. gegossen. Das obere Ende des Verbindungsrohres 8 ist gegen das untere Ende gefaltet bzw. abgebogen. Bei dem Verbindungsrohr 8 ist das stromaufwärtige Ende (obere Ende) in den Verbindungsanschluß 68 des Reservebehälterkörpers 7 eingesetzt, während das stromabwärtige Ende (untere Ende) in den Verbindungsanschluß 46 eingesetzt ist, der mit dem Auslaßrohr 42 der Behälterba sis 6 einstückig ausgebildet ist. Im Inneren des Verbindungs rohres 8 ist ein Verbindungskanal 74 zur Herstellung einer Verbindung zwischen dem Innenraum 67 des Reservebehälterkör pers 7 und dem Kühlmittelkanal 44 des Auslaßrohres 42 ausge bildet.

Ein Abdichtelement 75, beispielsweise ein O-Ring, ist zwi schen dem Außenumfang des Verbindungsrohres 8 am stromabwär tigen Ende und dem Innenumfang des Verbindungsanschlusses 68 vorgesehen, um zu verhindern, daß Kühlmittel aus dem Verbin dungsrohr 8 austritt. Ein weiteres Abdichtelement 76, bei spielsweise ein O-Ring, ist zwischen dem Außenumfang des Ver bindungsrohres am stromabwärtigen Ende und dem Innenumfang des Verbindungsanschlusses 46 vorgesehen, um zu verhindern, daß Kühlmittel aus dem Verbindungsrohr 8 austritt. Das Ver bindungsrohr 8 kann einstückig entweder mit der Behälterbasis 6 oder dem Reservebehälterkörper 7 ausgebildet sein. Das Ver bindungsrohr 8 kann aus Metall hergestellt und in der Behäl terbasis 6 oder dem Reservebehälterkörper 7 im Wege des Ein setzverschweißens vorgesehen sein.

Als nächstes wird die Wärmeisoliereinrichtung 9 unter Bezug nahme auf Fig. 1 bis 3 im Detail beschrieben. Die Wärmeiso liereinrichtung 9 besitzt einen Wärmeisolierkörper 81, der von der Behälterbasis 6 und dem Reservebehälterkörper 7 umge ben ist, ein Entgasungs-Verbindungsrohr 82, das am obersten Ende des Wärmeisolierkörpers 81 angeordnet ist, einen Ein setzhalter 83 zum Halten des Entgasungs-Verbindungsrohres 82 und ein Heißwasserversorgungs-Verbindungsrohr 84 zur Zufüh rung von Kühlmittel (heißem Wasser) vom Wärmeisolierkörper 81 aus zum Motor 2.

Der Wärmeisolierkörper 81 besitzt ein Außenteil 85 und ein Innenteil 86, die aus rostfreiem Stahl hergestellt sind, um dazwischen eine Vakuumschicht 87 auszubilden. Der Wärmeiso lierkörper 81 sammelt Wärme und hält die Temperatur des in den Innenraum 88 des Körpers eingeflossenen Kühlmittels auf recht. Alternativ kann eine Isolierschicht zur Isolierung der Wärmeübertragung zwischen dem Inneren und dem Äußeren an stelle der Vakuumschicht 67 vorgesehen sein. Der Boden des Wärmeisolierkörpers 81 ist durch Verschrauben von mehreren Sätzen von Schraubelementen 90 wie Schrauben und Muttern mit Winkelstücken 89 an der oberen Fläche des Abstützteils 47 der Behälterbasis 6 befestigt.

Das Heißwasserversorgungs-Verbindungsrohr 84 führt durch einen vorstehenden Bereich 91 hindurch, der in zylindrischer Gestalt am Boden des Wärmeisolierkörpers 91 ausgebildet ist. Ein Einlaßkanal 92 ist innerhalb des vorstehenden Bereichs 91 ausgebildet, um eine Verbindung zwischen dem Kühlmittelkanal 43 der Behälterbasis 6 und dem Innenraum 88 herzustellen. Der vorstehende Bereich 91 besitzt an seinem oberen Ende einen verjüngten Außenumfang. Der vorstehende Bereich 91 ist in die Verbindungskammer 49 der Behälterbasis 6 so eingesetzt, daß die Spitze des vorstehenden Bereichs 91 im wesentlichen in der gleichen Höhe wie der Vorsprung 51 des Trennbereichs 50 angeordnet ist. Ein Dichtelement 93, beispielsweise ein O- Ring, ist zwischen dem Außenumfang des vorstehenden Bereichs 91 und dem Innenumfang des Abstützteils 48 der Behälterbasis 6 vorgesehen, um einen Austritt von Kühlmittel von dort zu verhindern. Ein Wärmespeichermittel, beispielsweise Paraphin wachs des Typs latenter Wärme, kann im Wärmespeicherkörper 81 eingesetzt sein.

Das Entgasungs-Verbindungsrohr 82 ist gemäß Darstellung in Fig. 2 ein Rohr, das einstückig aus einem oder mehreren Harz materialien, beispielsweise Nylon oder Polypropylen, oder einem oder mehreren Metallmaterialien, beispielsweise rost freiem Stahl, hergestellt ist. Das Entgasungs-Verbindungsrohr 82 ist so angeordnet, daß es das obere Ende des Wärmeisolier körpers 81 durchdringt. Ein Entgasungskanal 94 ist innerhalb des Entgasungs-Verbindungsrohrs 82 ausgebildet, um eine Ver bindung zwischen dem Innenraum 88 des Wärmeisolierkörpers 81 und den Innenraum 67 des Reservebehälterkörpers 7 herzustel len. Das obere Ende des Endgasungs-Verbindungsrohrs 82 ist in das Loch 70 des Reservebehälterkörpers 7 eingesetzt. Ein Flansch 95 ist einstückig am unteren Ende des Entgasungs-Ver bindungsrohrs 82 ausgebildet, um mit der runden Innenfläche des Innenteils 86 in Verbindung zu stehen.

Der Einsetzhalter 83 ist einstückig aus einem Harzmaterial, beispielsweise Nylon oder Polypropylen, oder einem Metallma terial, beispielsweise rostfreiem Stahl, hergestellt. Der Einsatzhalter 93 ist in der Vertiefung 69 des Reservebehäl terkörpers 7 aufgenommen und am Außenteil 85 des Wärmeiso lierkörpers 81 durch eine Platte 96 hindurch gehalten. Der Einsetzhalter 83 hält das Entgasungs-Verbindungsrohr 82 mit tels des Innenumfangs des Halters 83 fest. Ein Dichtelement 97, beispielsweise ein O-Ring, ist zwischen dem Außenumfang des Einsetzhalters 83 und der Innenwand der Vertiefung 69 vorgesehen, um den Austritt von Kühlmittel zu verhindern.

Das Heißwasserversorgungs-Verbindungsrohr 84 ist ein Auslaß rohr und ist einstückig aus einem Harzmaterial, beispiels weise Nylon oder Polypropylen, in runder Rohrgestalt ausge bildet und so angeordnet, daß es sich vertikal rund um das Zentrum des Wärmeisolierkörpers 81 erstreckt. Ein Auslaßkanal 98 ist innerhalb des Heißwasserversorgungs-Verbindungsrohrs 84 ausgebildet, um eine Verbindung zwischen dem Innenraum 88 des Wärmeisolierkörpers 81 und dem Kühlmittelkanal 44 inner halb des Auslaßrohres 42 der Behälterbasis 6 herzustellen. Eine Wasserversorgungs-Öffnung 99 ist dazu ausgebildet, den oberen Endbereich des Heißwasserversorgungs-Verbindungsrohres 84 rund den obersten Bereich des Wärmeisolierkörpers 81 zu öffnen. Das untere Ende des Heißwasserversorgungs-Verbin dungsrohres 84 ist wasserdicht mit dem oberen Bereich des Auslaßrohres 42 der Behälterbasis 6 verbunden.

Nachfolgend wird die Arbeitsweise des Systems 1 zum Aufheizen und Aufwärmen des Motors für ein Kraftfahrzeug bei dieser Ausführungsform kurz beschrieben.

Wenn das Kühlmittel in den Wärmeisolierkörper 81 eingegossen werden soll, wird das im Innenraum 67 des Reservebehälterkör pers 7 durch die im Füllstutzen 56 ausgebildete Einfüllöff nung 60 eingegossene Kühlmittel im Kühlmittelkreis 5 über den Verbindungsanschluß 68, den Verbindungskanal 74 im Verbin dungsrohr 80, den Kühlmittelkanal 44 im Auslaßrohr 42 der Be hälterbasis 6 und dergleichen zugeführt, wodurch es weiter dem Wassermantel des Motors 2, dem Kühler 21 und dergleichen zugeführt wird. Das Kühlmittel wird auch dem Innenraum 88 des Wärmeisolierkörpers 81 durch den Bypasskanal 33 des Kühlmit telkreises 5, den Kühlmittelkanal 43 im Einlaßrohr 41 der Be hälterbasis 6, den Einlaßkanal 92 und dergleichen zugeführt.

Wenn das Kühlmittel in den Innenraum 88 des Wärmeisolierkör pers 81 eingeführt wird, wird die Luft im Innenraum 88 des Wärmeisolierkörpers 81 in diesem nach oben gedrückt, da das Kühlmittel zugeführt wird, und schließlich in den Innenraum 67 des Reservebehälterkörpers 7 durch den Entgasungskanal 94 im Entgasungsrohr 82, das rund um den obersten Bereich des Wärmeisolierkörpers 81 vorgesehen ist, und durch das Loch 70 des Deckenbereichs 64 hindurch abgeführt. Das Gesamtvolumen des Innenraums 88 des Wärmeisolierkörpers 81 kann daher mit Kühlmittel gefüllt werden.

Unter der Bedingung, daß die Kühlmitteltemperatur auf eine vorbestimmte Temperatur (beispielsweise 85°C) oder höher beim Betrieb des Motors 2 ansteigt, wird der Thermostat 22 geöff net, wodurch ein erster Zirkulationsweg (Wärmestrahlungsweg) gebildet wird, auf dem das Kühlmittel hoher Temperatur, das die Abwärme des Motors 2 im Wassermantel des Motors 2 absor biert, durch den oberen Behälter 28 des Kühlers 21, den Kern bereich 30, den unteren Behälter 29, den Thermostat 22 und die Wasserpumpe 25 zirkuliert und zum Motor 2 zurückkehrt. Es ist auch ein zweiter Zirkulationsweg ausgebildet, auf dem das Kühlmittel vom Wassermantel des Motors 2 durch den oberen Be hälter 28 des Kühlers 21, den Innenraum 67 des Reservebehäl terkörpers 7, den Verbindungsdurchtritt 74 im Verbindungsrohr 8, den Verbindungskanal 44 im Auslaßrohr 42 der Behälterbasis 6, den Druckkreis 45 und die Wasserpumpe 25 zirkuliert und zum Motor 2 zurückkehrt. In gleicher bzw. ähnlicher Weise ist ein dritter Zirkulationsweg gebildet, auf dem das Kühlmittel vom Wassermantel des Motors 2 durch den Bypasskanal 33, den Kühlmittelkanal 43 im Einlaßrohr 41 der Behälterbasis 6, den Innenraum 88 des Wärmeisolierkörpers 81, den Auslaßkanal 88 im Heißwasserversorgungs-Verbindungsrohr 84, den Kühlmittel kanal 44 im Auslaßrohr 42 der Behälterbasis 6, den Kühlkreis 45 und die Wasserpumpe 25 zirkuliert und zum Motor 2 zurück kehrt. Während das Heizventil 24 geöffnet ist, ist ein vier der Zirkulationsweg (Heizweg) gebildet, auf dem das Kühlmit tel vom Wassermantel des Motors 2 durch das Heizventil 24, den Heizkern 23 und die Wasserpumpe 25 zirkuliert und zum Mo tor 2 zurückkehrt.

Auch wenn gemäß Darstellung in Fig. 1 das Kühlmittel im In nenraum 88 des Wärmeisolierkörpers 81 nicht vollständig ein gefüllt ist bzw. dieser Raum nicht vollständig mit Kühlmittel aufgefüllt ist, ist der Innenraum 88 des Isolierkörpers 81 während des Betriebs des Motors 2 oder während der Fahrt des Kraftfahrzeugs vollständig mit Kühlmittel gefüllt, da sich das Kühlmittel ausdehnt, wenn die Kühlmitteltemperatur im Kühlmittelkreis 5 ansteigt. Wenn die Kühlmitteltemperatur an steigt, kann das Kühlmittel in den Innenraum 67 des Reser vebehälterkörpers 7 vom oberen Teil des Innenraums 88 des Wärmeisolierkörpers 81 aus durch den Endgasungskanal 94 im Entgasungsrohr 82 und durch das Loch 70 des Deckenbereichs 64 hindurch überlaufen. Dementsprechend werden die Innenräume 67 und 88 des Reservebehälterkörpers 7 und des Wärmeisolierkör pers 81 jederzeit auf dem gleichen Wasserniveau gehalten.

Wenn der Lauf bzw. der Betrieb des Motors 2 angehalten wird, wird das Kühlmittel im Innenraum 88 des Wärmeisolierkörpers 81 auf einer hohen Temperatur gehalten. Wenn der Motor 2 schnell aufgewärmt wird, fließt das kalte Kühlmittel in den Innenraum 88 des Wärmeisolierkörpers 81 durch den Kühlmittel kanal 43 im Einlaßrohr 41 der Behälterbasis 6 während der Startperiode des Motors. Zu dieser Zeit sammelt sich das warme Kühlmittel im oberen Bereich des Innenraums 88 des Wär meisolierkörpers 81. Daher strömt Kühlmittel hoher Tempera tur, das durch das kalte Kühlmittel herausgedrückt wird, in den Auslaßkanal 98 im Heißwasserversorgungs-Verbindungsrohr 84 von der Wasserversorgungs-Öffnung 99 aus ein, zirkuliert es durch den Kühlwasserkanal 44 im Auslaßrohr 42 der Behäl terbasis 6, den Druckkreis 45 und die Wasserpumpe 25, und kehrt es zum Motor 2 zurück. Auf diese Weise ist es möglich, die Aufwärmwirkungen zu verbessern, indem das Kühlmittel mit verhältnismäßig hoher Temperatur zum Motor 2 geführt wird.

Wie oben beschrieben ist bei dem System 1 zum Aufheizen und Aufwärmen des Motors für das Kraftfahrzeug der Reservebehäl ter 26 mit der integrierten Wärmeisoliereinrichtung im Kühl mittelkreis 5 angeschlossen. Das heißt, durch sandwichartige Anordnung der Wärmeisoliereinrichtung 9 zwischen dem Reser vebehälterkörper 7 und der Behälterbasis 6 ist die Wärmeiso liereinrichtung 9 durch den Reservebehälterkörper 7 abge deckt, so daß die Wärmeisoliereinrichtung 9 sogar in einen Motorraum mit vergleichsweise eingeschränktem Einbauraum leicht eingebaut werden kann.

Während des Betriebs des Motors 2 zirkuliert das Kühlmittel ständig im Wärmeisolierkörper 81 oder in der Wärmeisolierein richtung 9, und ist es nicht notwendig, die Verbindung zwi schen dem Wärmeisolierkörper 81 und dem Kühlmittelkreis 5 un ter Verwendung von mechanischen oder elektromagnetischen Ven tilen zu schließen. Folglich macht das System 1 kein mechani sches oder elektromagnetisches Ventil sowie keinen Regler für ein solches Ventil erforderlich, wodurch die Herstellungsko sten des Kühlmittelkreises 5 und die Gesamtkosten von Kraft fahrzeugen mit einem solchen preiswerten Kühlmittelkreis 5 gesenkt werden können.

Da die Entgasungsleistung des Wärmeisolierkörpers 81 verbes sert werden kann, indem am obersten Bereich der Wärmeisolier einrichtung 9 das Entgasungs-Verbindungsrohr 82 zum Abführen von Luft aus dem Inneren des Wärmeisolierkörpers 81 zum Re servebehälterkörper 7 oder zum Wärmeisolierkörper 81 vorgese hen ist, kann der Vorgang des Kühlmittelumfüllens zum Wär meisolierkörpers 81 leicht durchgeführt werden. Da weiterhin Kühlmittel mit verhältnismäßig hoher Temperatur dem Motor zu geführt wird, kann das schnelle Aufwärmen des Motors 2 ver bessert werden. Obwohl nicht dargestellt kann das Kühlmittel einen Beitrag zum Aufwärmen einer durch das Kühlmittel ge steuerten Hydrauliktemperatur leisten, wodurch das Heizvermö gen verbessert wird.

Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf Fig. 4 und 5 ein mit einer Wärmeisoliereinrichtung der zweiten Ausführungsform der Erfindung einstückig ausgestatteter Reservebehälter beschrie ben.

Der Reservebehälter 26 besitzt ebenso wie bei der ersten Aus führungsform eine Behälterbasis 6, einen Reservebehälterkör per 7, ein Verbindungsrohr 8 und eine Wärmeisoliereinrichtung 9.

Der Reservebehälterkörper 7 besitzt eine Druckkappe 39, einen oberen Behälter 53, einen unteren Behälter 54, einen Verbin dungsanschluß (Verbindungsloch) 68, der mit dem unteren Be hälter 54 einstückig ausgebildet ist, und dergleichen. Der Reservebehälterkörper 7 besitzt ein Einlaßrohr 41 zum Zufüh ren von Kühlmittel zu der Wärmeisoliereinrichtung 9, ein Aus laßrohr 42 und einen Verbindungsanschluß (Verbindungsloch) 48, der einstückig mit dem Auslaßrohr 42 ausgebildet ist. Die Wärmeisoliereinrichtung 9 ist so eingebaut, daß sie sand wichtartig zwischen der tassenförmig gestalteten Behälterba sis 6 und dem Reservebehälterkörper 7 mit einem Innenraum in der Form einer kopfstehenden Tasse und zur Abdeckung durch die Behälterbasis 6 und den Reservebehälterkörper 7 angeord net ist. Der einstückig mit einer Wärmeisoliereinrichtung 9 vorgesehene Reservebehälter 26 ist am Motorblock 201 des Mo tors 2 angebaut, indem ein Steg 204 für den Reservebehälter mit einem Befestigungselement 205, beispielsweise einer Schraube, fest angebracht ist, nachdem der obere Endbereich des Auslaßrohres 42, an dessen Außenumfang ein Dichtelement 202, beispielsweise ein O-Ring, vorgesehen ist, in den Einlaß 203 des Motorblocks 201 eingesetzt ist.

Das Verbindungsrohr 8 sorgt gemäß Darstellung in Fig. 5 für eine Verbindung zwischen dem Verbindungsanschluß 46 der Be hälterbasis 6 und dem Verbindungsanschluß 68 des Reservebe hälterkörpers 7. Dichtungselemente 75 und 76, beispielsweise O-Ringe, sind in entsprechenden Ringnuten, die der Größe der Dichtelemente 75, 76 entsprechen, an beiden Enden des Verbin dungsrohres 8 zum Abdichten des Kühlmittels vorgesehen. Beide Enden den Verbindungsrohres 8 sind in den Verbindungsanschluß 46 bzw. den Verbindungsanschluß 68 eingesetzt, die zur guten bzw. engen Abdichtung des Kühlmittels in ihrer Größe entspre chend gestaltet sind. Das Verbindungsrohr 8 ist mit dem Kühl mittelkreis 5 oder dem Kühlmittelzirkulationsweg ohne Verbin dungselemente 122 und 123, wie beispielsweise Schlauchschel len, wie in Fig. 15 dargestellt, verbindbar, wodurch die An zahl der Teile und die Anzahl der Zusammenbauvorgänge verrin gert und die Herstellungskosten gesenkt werden können. Selbst wenn bei dieser Ausführungsform eine Last in der Richtung der Pfeile von Fig. 5 ausgeübt wird, fällt das Verbindungsrohr 8 nie heraus, weil ein großes Randstück zum Einsetzen in den Verbindungsanschlüssen 46 und 68 verwendet ist.

Das Verbindungsrohr 8 wird in der nachfolgend angegebenen Weise eingebaut. Nachdem der obere Endbereich des Verbin dungsrohres 8, an dem das Dichtelement 75, beispielsweise ein O-Ring, vorgesehen ist, in den Verbindungsanschluß 68 des Re servebehälterkörpers 7 eingesetzt worden ist, wird die Wär meisoliereinrichtung 9 im Reservebehälterkörper 7 eingesetzt bzw. eingepaßt. Die Behälterbasis 6 wird dann am unteren Be reich der Wärmeisoliereinrichtung 9 angebaut, während das an dere Ende des Verbindungsrohres 9, an dem das Dichtelement 76, beispielsweise ein O-Ring, vorgesehen ist, in den Verbin dungsanschluß 46 des Auslaßrohres 42 eingesetzt wird. Schließlich werden die Behälterbasis 6, der Reservebehälter körper 7 und die Wärmeisoliereinrichtung 9 unter Verwendung von Winkelstücken 72 und 89 mit Befestigungselementen 73 und 90, wie beispielsweise Schrauben und Muttern, befestigt.

Als nächstes wird unter Bezugnahme auf Fig. 6 bis 8 ein wei terer Reservebehälter mit einer integrierten Wärmeisolierein richtung gemäß der dritten Ausführungsform der Erfindung be schrieben. Der Wärmeisolierkörper 9 der dritten Ausführungs form besitzt eine Vakuumschicht (Wärmeisolierschicht) 87 zwi schen dem Außenteil 85 und dem Innenteil 86 der Wärmeisolier einrichtung 9. Das Außenteil 85 und das Innenteil 86 sind mit einem eingesetzten Halter 83, einer Platte 96 und einem Ent gasungs-Verbindungsrohr 82 miteinander verbunden. Ein Dichte lement 97, beispielsweise ein O-Ring, ist am Außenumfang des eingesetzten Halters 83 vorgesehen. Der eingesetzte Halter 83 ist an einer Vertiefung 69 an- bzw. eingesetzt, die einstüc kig mit dem oberen Bereich des unteren Behälters 54 des Re servebehälterkörpers 7 ausgebildet ist, um das Kühlmittel ab zudichten, damit dieses dort an einem Austritt gehindert ist.

Eine Blattfeder (Drückelement, elastisches Element) 213 mit einem Flanschbereich 212 ist an Vertiefungsbereichen 211 vor gesehen, die am Umfang der Vertiefung 69 des unteren Behäl ters 54 ausgebildet sind. Der Flanschbereich 212 der Blattfe der 213 ist dadurch befestigt, daß er in die Vertiefungsbe reiche 211 des unteren Behälters 54 eingesetzt ist. Die Ge stalt der Blattfeder 213 ist nicht auf die in Fig. 8A und 8B dargestellte Gestalt beschränkt, und die Blattfeder 213 kann eine große Anzahl von Stützen oder Schenkeln 214 besitzen, die vom Flansch 212 aus vorstehen, wenn die Wärmeisolierein richtung eine größere Kapazität bzw. ein größeres Fassungs vermögen besitzt. Die durchgehend ausgezogene Linie in Fig. 8B gibt die Gestalt der Blattfeder vor dem Zusammenbau an, und die strichpunktierte Linie in Fig. 8B gibt die Gestalt der Blattfeder nach dem Zusammenbau an.

Wenn der Wärmeisolierkörper 81 in den Reservebehälterkörper 7 eingesetzt ist, steht der obere Bereich des Außenteils 85 des Wärmeisolierkörpers 81 mit den Stützen bzw. Schenkeln 214 der Blattfeder 213 in Berührung. Wenn dann der Wärmeisolierkörper 81 weiter in den Reservebehälterkörper 7 eingesetzt wird, er reicht die obere Fläche des eingesetzten Halters 83 den Dec kenbereich der Vertiefung 69 des Reservebehälterkörpers 7, wodurch dieser Zusammenbauvorgang beendet wird. Die Blattfe der 213 wird mit einer vorbestimmten Last zusammengedrückt, um eine nachgiebige Kraft zu liefern. Auf diese Weise ist der Wärmeisolierkörper 81 fest am Reservebehälterkörper 7 befe stigt, sogar wenn Spielräume zwischen dem Wärmeisolierkörper 81 und dem Reservebehälterkörper 7 schwanken.

Bei dieser Ausführungsform sind keine Winkelstücke 89 und keine mechanischen Verbindungselemente, wie beispielsweise Schrauben und Muttern, die bei der ersten Ausführungsform benötigt werden, erforderlich, weil der Wärmeisolierkörper 81 zwischen der Behälterbasis und dem Reservebehälterkörper 7 durch Abstützen eines oberen Bereichs des Wärmeisolierkörpers in Hinblick auf den Schwerpunkt mit der Blattfeder 213 zusam mengebaut wird, wobei die Behälterbasis (Abstützteil) 6 und der Reservebehälterkörper 7 unter Verwendung von Verbindungs teilen 73, wie beispielsweise Schrauben und Muttern, mit Win kelstücken 72 zusammengebaut sind. Dementsprechend sind nur Verbindungsteile 73, wie beispielsweise Schrauben und Muttern (je 4 Stück), für den mechanischen Anbau des einstückig mit der Wärmeisoliereinrichtung 9 ausgebildeten Reservebehälters 26 erforderlich, und kann bei dem Behälter 26 die Anzahl der an- bzw. einzubauenden mechanischen Teile sowie die Anzahl der Zusammenbauvorgänge verringert und die Herstellungskosten gesenkt werden.

Als nächstes wird unter Bezugnahme auf Fig. 9 bis 11 eine vierte Ausführungsform beschrieben. Das Volumen des vollstän dig geschlossenen Reservebehälterkörpers 7 für Fahrzeugkühl mittel ist durch Faktoren bestimmt wie die Größe des bei ei ner höheren Temperatur expandierten Volumens ausgehend von dem Gesamtkühlmittelvolumen, der Luftmenge zur Aufbringung des Systemdrucks und dergleichen. Solche Reservebehälter er fordern, selbst wenn sie das gleiche Volumen besitzen, unter schiedliche Gestaltungsarten, die den Einschränkungen beim Einbau dieser Behälter in Fahrzeugen entsprechen. Daher sind verschiedene Arten von Gesenkeinheiten für diese Gestalten bei der Herstellung erforderlich, wodurch die Herstellungsko sten der Reservebehälter ansteigen.

Bei dieser Ausführungsform werden jedoch ein Paar teilbarer gemeinsamer Gesenke 221, ein Paar teilbarer einzelner Gesenke 222 und ein Paar teilbarer gemeinsamer Gesenke 223 als eine Gesenkeinheit für die Herstellung des Reservebehälterkörpers insbesondere als Gesenkeinheit 220 zur Herstellung des un teren Behälters 54, hergestellt. Eine Gesenkeinheit (nicht dargestellt) zur Herstellung des oberen Behälters 53 des Re servebehälterkörpers 7 kann ohne Berücksichtigung von Unter schieden der Kühlmittelvolumina gemeinsam verwendet werden. Andererseits kann die Gesenkeinheit 220 zur Herstellung des unteren Behälters 54 für fast den gesamten Bereich der Wär meisoliereinrichtung 9 gemeinsam verwendet werden. Mit ande ren Worten wird die Veränderung des Kühlmittelvolumens einge stellt, indem die vertikale Größe des teilbaren einzelnen Ge senks 222 entsprechend ausgebildet wird. Das heißt, die Ge senkeinheit 220 zur Herstellung des unteren Behälters 54 be steht aus dem Paar teilbarer gemeinsamer Gesenke 221, dem Paar teilbarer einzelner Gesenke 222 und dem Paar teilbarer gemeinsamer Gesenke 223 in dieser Reihenfolge von oben aus gesehen, wobei eine gemeinsame Verwendung der Gesenke für fast für alle Teile wie oben beschrieben realisiert wird. Darüber hinaus ist es nicht schwierig, die teilbaren Einzel gesenke 222 herzustellen, da einfach ein solches durch das Kühlmittelvolumen bestimmtes Gesenk verwendet wird, um eine zylindrische Gestalt zu erreichen.

Wenn beispielsweise eine Wärmeisoliereinrichtung 9 mit einem Kühlmittelvolumen von 2,5 l gemäß Darstellung in Fig. 10A und eine Wärmeisoliereinrichtung 9 mit einem Kühlmittelvolumen von 3,0 l gemäß Darstellung in Fig. 10B benötigt werden, wer den die Reservebehälterkörper 7, die die beiden Kühlmittelvo lumengrößen der Wärmeisoliereinrichtungen 9 abdecken, ein stückig ausgebildet bzw. hergestellt, indem die Gesenke zwi schen dem Paar teilbarer einzelner Gesenke 222 mit einer kur zen vertikalen Größe und dem Paar teilbarer einzelner Gesenke 224 mit einer langen vertikalen Größe gemäß Darstellung in Fig. 11A und 11B verändert werden. Das heißt, der Reservebe hälter 26, der einstückig mit der Wärmeisoliereinrichtung ausgebildet ist, bei der der Wärmeisolierkörper 81 zur Auf nahme bzw. Speicherung von Kühlmittel mit hoher Temperatur und der Reservebehälterkörper 7, der in Hinblick auf das Ab decken des Wärmeisolierkörpers 81 angeordnet ist, einstückig miteinander, verbunden sind, kann in einfacher Weise herge stellt werden, indem Bereiche der Gesenkeinheit (beispielsweise die einzelnen Gesenke 222 und 224) verändert werden, selbst wenn das Gesamtkühlmittelvolumen des Reser vebehälterkörpers 7 (insbesondere das Kühlmittelvolumen des Wärmeisolierkörpers 81), das durch die Gesamtsumme des Kühl mittelvolumens für Fahrzeugkühlmittel und das Kühlmittelvolu men in dem Wärmeisolierkörper 9 bestimmt ist, sich entspre chend den Arten und Spezifikationen der Kraftfahrzeuge verän dert, so daß die Kosten für das gießende Herstellen der Re servebehälterkörper 7 aus einem Kunstharzmaterial gesenkt werden können.

Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf Fig. 12 und 13 eine fünfte Ausführungsform beschrieben. Gemäß Darstellung in Fig. 14 bewegt sich bei dem Kühlmittelsystem für das Fahrzeug, an dem der vollständig geschlossene Reservebehälterkörper 107 angebaut ist, das Kühlmittel zwischen dem Kühler 103 und dem Reservebehälterkörper 107, zwischen dem Verbrennungsmotor 101 und dem Reservebehälterkörper 107 und zwischen dem Einlaß der Wasserpumpe 102 und dem Reservebehälterkörper 107. Die wich tigsten Teile für derartige Verbindungen sind der Einlaß der Wasserpumpe 102 und der Druckkreis 111, der mit dem Reser vebehälterkörper 107 in Verbindung steht, um für das Entga sen, das Aufbringen des Systemdrucks und für das Umgießen bzw. Nachfüllen von Kühlmittel als Funktionen des Reservebe hälterkörpers 107 zu dienen. Normalerweise stellt jedoch ein langer Gummischlauch die Verbindung zwischen dem Auslaß des Reservebehälterkörpers 107 und dem Einlaß der Wasserpumpe 102 her, und daher schafft ein solcher Gummischlauch einen erheb lichen Widerstand gegen den Fluiddurchtritt, so daß der Sy stemdruck durch die Druckkappe 110 nicht wirksam zur Einwir kung gebracht werden kann, wie in Fig. 13 dargestellt ist, und zwar infolge eines abgesenkten Drucks (großes ΔPw). Im allgemeinen kann eine Kavitation am Einlaß der Wasserpumpe 102 auftreten, wenn der Druck des Kühlmittelkreises geringer als der Dampfsättigungsdruck des Kühlmittels wird. Entspre chend entsteht das Problem oder der Nachteil, daß das Kühl mittelsystem, insbesondere die Wasserpumpe, das Kavitations problem nicht wirkungsvoll lösen kann, wenn das Kühlmittelsy stem derzeit bei Fahrzeugen stärker eingeschränkt wird.

Nachfolgend wird der Hauptstrom des Kühlmittels im Kühlmit telkreis 5 bei dieser Ausführungsform beschrieben. Das vom oberen Behälter 28 des Kühlers 21 kommende Kühlmittel fließt in den Reservebehälterkörper 7 durch den Entgasungskreis 58. Wenn hierbei Luft im Kühlmittel mitgenommen wird, wird die Luft im Reservebehälterkörper 7 aus dem Kühlmittel abgeschie den. Anschließend fließt das aus dem untersten Teil des Man telbereichs 541 des Reservebehälterkörpers 7 kommende Kühl mittel in das zwischen dem Thermostat 22 und der Wasserpumpe 25 gebildete Ansaugrohr 39 durch den Druckkreis 45 hindurch, wobei der durch die Temperatur und dergleichen bestimmte Sy stemdruck (beispw. 0,9 kg/cm²) zu dieser Zeit aufgenommen und durch die Druckkappe 39 zur Einwirkung gebracht wird, und wird dieses Kühlmittel mittels der Wasserpumpe 25 an die je weiligen Teile des Motors 2 verteilt.

Der oberste Teil des Wärmeisolierkörpers 81 steht mit dem Re servebehälterkörper 7 über das Entgasungs-Verbindungsrohr 82 in Verbindung, das zum Entgasen vorgesehen ist, wie bei der ersten Ausführungsform beschrieben ist. Der Druck wird auch mittels der Druckkappe 39 auf das Kühlmittel im Reservebehäl terkörper 7 zur Einwirkung gebracht, und daher strömt das Kühlmittel in gleicher Weise vom Ansaugrohr 38 in den Motor 2 ein, wodurch ein gleichmäßiger Innendruck auf die jeweilige Teile des Motors 2 zur Einwirkung gebracht wird.

Im Vergleich mit dem Kühlmittelkreis der in Fig. 14 darge stellten herkömmlichen Motor-Kühlvorrichtung 100 ist bei dem Kühlmittelkreis 5 dieser Ausführungsform der Druckverlust in folge des Druckkreises 45 kleiner, wie in Fig. 13 dargestellt ist, und kann die Wasserpumpe 25 einen erhöhten Ansaugdruck besitzen, weil der lange Mantelbereich 541 des Reservebehäl terkörpers 7 den Querschnitt für den Fluiddurchtritt ange sichts des Druckkreises 45 zusätzlich für das Aufbringen des Druckes von dem Ausströmbereich des Wärmeisolierkörpers 81 vergrößert, und kann die Länge des Fluiddurchtritts verkürzt werden, d. h. wenn die Motordrehzahl die gleiche ist und die Wassertemperatur am Einlaß der Wasserpumpe 25 die gleiche ist (der gleiche Systemdruck), tritt so schnell keine Kavitation auf, weil der Randbereich zur Sättigungstemperatur des Dampfs groß wird. Daher können die Schaufelräder der Wasserpumpe 25 und dergleichen während einer längeren Zeitspanne verwendet werden.

Obwohl das Einlaßrohr 41 der Wärmeisoliereinrichtung 9 mit dem Bypasskanal 33 bei den obenbeschriebenen Ausführungsformen in Verbindung steht, kann das Einlaßrohr 41 der Wärmeisolier einrichtung 9 mit dem oberen Behälter 28 des Kühlers 21 oder mit der Mitte des Kühlmittelkreises 5 verbunden sein, an dem die Kühlmitteltemperatur verhältnismäßig hoch ist.

Obwohl bei der vierten Ausführungsform die teilbaren einzel nen Gesenke 222 und 224, bei denen die zylindrische Außenwand und die zylindrische Innenwand 62 bzw. 63 des unteren Behäl ters 54 den gleichen Durchmesser besitzen, verwendet werden, kann ein einzelnes Gesenk verwendet werden, bei dem die Durchmesser der zylindrischen Außenwand und der zylindrischen Innenwand 62 bzw. 63 des unteren Behälters 54 in der Mitte verändert sein können.

Die vorstehende Beschreibung einer bevorzugten Ausführungs form der Erfindung dient dem Zweck der Erläuterung und der Beschreibung und ist keineswegs als erschöpfend oder die Er findung auf die genaue offenbarte Form einschränkend zu ver stehen. Die Beschreibung ist in Hinblick auf die beste Erläu terung der Prinzipien der Erfindung und deren praktische An wendung ausgewählt worden, um es anderen Fachleuten zu ermög lichen, in der besten Weise die Erfindung bei zahlreichen Ausführungsformen und zahlreichen Modifikationen anzuwenden, die für den beabsichtigten besonderen Zweck geeignet sind. Der Rahmen und der Umfang der Erfindung ist durch die Be schreibung nicht eingeschränkt, sondern durch die beigefügten Ansprüche definiert.

Claims

1. Motor-Aufwärmvorrichtung (1) für ein Fahrzeug, umfas send:
einen am Fahrzeug angebauten wassergekühlten Motor (2);
einen Reservebehälter (7) mit einer Wasser-Einfüllöffnung (60), durch die hindurch Kühlmittel in einem Kühlsystem des wassergekühlten Motors eingegossen bzw. eingefüllt wird und Luft im Kühlmittel des Kühlsystems entgast wird; und
eine Wärmeisoliereinrichtung (9), die konstant mit zirkulie rendem Kühlmittel zur Speicherung der Wärme des Kühlmittels versorgt wird, wobei mindestens die obere Seite des Wärmeiso liereinrichtung (9) durch den Reservebehälter (7) abgedeckt ist und die Wärmeisoliereinrichtung (9) einen Entgasungskanal (94), der rund um den obersten Bereich der Wärmeisolierein richtung (9) angeordnet ist, für die Verbindung mit dem Speicherbehälter (7) und ein Auslaßrohr (84) mit einer Öff nung am obersten Bereich zum Ausströmenlassen des Kühlmittels der Wärmeisoliereinrichtung (9) aufweist.

2. Motor-Aufwärmvorrichtung (1) nach Anspruch 1, wobei der Reservebehälter aufweist:
eine Behälterbasis (6), die in tassenförmiger Gestalt ausge bildet ist und eine Innenwand besitzt, an der die Wärmeiso liereinrichtung angebaut ist;
einen Reservebehälterkörper (7), der über der Behälterbasis derart angeordnet ist, daß er die Wärmeisoliereinrichtung (9) umgibt, und der einen Innenraum aufweist, in dem das Kühlmit tel gespeichert ist; und
ein Drückelement (213), das zwischen dem oberen Bereich der Wärmeisoliereinrichtung und dem unteren Bereich (54) des Re servebehälterkörpers (7) angeordnet ist, um die Wärmeisolier einrichtung (9) auf die Innenwand der Behälterbasis (7) zu drücken.

3. Motor-Aufwärmvorrichtung (1) nach Anspruch 2, wobei das Drückelement (213) ein elastischer Körper ist, der elastisch umformbar bzw. deformierbar ist.

4. Motor-Aufwärmvorrichtung (1) nach Anspruch 2, weiter um fassend:
eine Druckkappe (39), die mit einem Vakuumentlastungsventil (61) an der Wassereinfüllöffnung (60) ausgestattet ist, um den Innendruck des Innenraums (67) zu regeln.

5. Motor-Aufwärmvorrichtung (1) nach Anspruch 2, wobei der Reservebehälterkörper (7) aus einem Harzmaterial hergestellt ist.

6. Motor-Aufwärmvorrichtung nach Anspruch 5, wobei der un tere Bereich (54) des Reservebehälterkörpers (7) einstückig mit einer Gesenkeinheit (220) hergestellt ist, die drei Ge senkpaare, gemeinsame Gesenke (221), teilbare einzelne Ge senke (222, 224) und teilbare gemeinsame Gesenke (223), in dieser Reihenfolge entlang der Achse des Reservebehälterkör pers aufweist.

7. Motor-Aufwärmvorrichtung nach Anspruch 6, wobei die Axiallänge des unteren Bereichs (54) des Reservebehälterkör pers (7) durch die Axiallänge der teilbaren einzelnen Gesenke (222, 224) geregelt ist.

8. Wärmeisoliereinrichtung (9) umfassend:
einen Wärmeisolierkörper (9) zur Speicherung von Wärme des dort hineingeflossenen Kühlmittels; und
ein Auslaßrohr (42) mit einer Wasserversorgungs-Öffnung (99) an seinem obersten Teil, damit das Kühlmittel aus dem Inneren des Isolierkörpers (9) ausströmen kann,
wobei ein Entgasungskanal (82) am obersten Bereich des Wär meisolierkörpers (9) zur Herstellung einer Verbindung zwi schen dem Inneren und dem Äußeren des Wärmeisolierkörpers (9) ausgebildet ist.