DE19826866A1

DE19826866A1 - Heizungssystem für ein Fahrzeug

Info

Publication number: DE19826866A1
Application number: DE19826866A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Pantle
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 1998-06-17
Filing date: 1998-06-17
Publication date: 1999-12-23

Abstract

Es wird ein verbessertes Heizungssystem für ein Fahrzeug vorgeschlagen, welches einen im Kühlwasserkreislauf 1 angeordneten ersten Wärmetauscher 3 für Kühlwasser und Luft, der die Luft im Innenraum des Fahrzeugs erwärmt, ein im Kühlwasserkreislauf 1 angeordnetes Ventil 4, das bis zum Erreichen einer bestimmten Temperatur eine zusätzliche Schleife 5 des Kühlwasserkreislaufs 1 freigeschaltet hält, und einen in der zusätzlichen Schleife 5 des Kühlwasserkreislaufs 1 angeordneten zweiten Wärmetauscher 6 für Kühlwasser und Kraftstoff, der den Kraftstoff im Kraftstoffversorgungssystem 7 des Fahrzeugs kühlt, aufweist. Dieses Heizungssystem kann durch den zweiten Wärmetauscher 6, die dem Kraftstoffversorgungssystem 7 des Fahrzeugs gewonnene Wärmeenergie entziehen und diese auch bei kritischen Betriebsbedingungen des Motors, das heißt während der Warmlaufphase und während der Phasen geringer Last, dem Innenraum des Fahrzeugs zuführen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Heizungssystem für ein Fahrzeug.

Konventionelle Heizungssysteme für Fahrzeuge weisen einen geschlosse nen Kühlwasserkreislauf auf, welcher einerseits zur Kühlung des Motor blocks und andererseits zur Beheizung des Fahrgastraumes dient. Dazu sind Kühlwasserkanäle durch den als Wärmespeicher dienenden Motor geführt und mit einem Kühlwasser/Luft-Wärmetauscher verbunden, welcher die zur Beheizung des Fahrgastraums vorgesehene Luft temperiert. Die heutigen energiesparenden Motoren, insbesondere Dieselmotoren entwickeln jedoch zu wenig Abwärme, um stets eine ausreichende Beheizung des Fahr gastraumes sicherzustellen. Dies gilt in besonderem Maße während der Warmlaufphase sowie während der Phasen niedriger Last des Motors. Die Folge hiervon ist eine deutliche Komforteinbuße für die Insassen des Fahr zeugs.

Aus der Druckschrift DE 195 02 082 A1 ist ein Fahrzeugheizgerät bekannt, welches ein Gebläse, einen Brenner sowie einen weiteren Wärmetauscher aufweist, um das Kühlwasser der Brennkraftmaschine bei Bedarf zusätzlich zu erwärmen. Der Einsatz eines solchen Brenners erfordert jedoch die Zu fuhr von Kraftstoff, was nur in aufwendiger Weise zu verwirklichen ist.

Vor diesem Hintergrund ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein ver bessertes Heizungssystem für ein Fahrzeug zu konzipieren, welches wäh rend der oben genannten kritischen Betriebsphasen des Motors eine ausrei chende Heizleistung liefert und dabei ohne zusätzliche Fahrzeugheizgeräte auskommt.

Gelöst wird die Aufgabe durch ein Heizungssystem mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Indem das Heizungssystem einen im Kühlwasserkreis lauf angeordneten ersten Wärmetauscher für Kühlwasser und Luft, der die Luft im Innenraum des Fahrzeugs erwärmt, ein im Kühlwasserkreislauf an geordnetes Ventil, das bis zum Erreichen einer bestimmten Temperatur eine zusätzliche Schleife des Kühlwasserkreislaufs freigeschaltet hält, und einen in der zusätzlichen Schleife des Kühlwasserkreislaufs angeordneten zweiten Wärmetauscher für Kühlwasser und Kraftstoff, der den Kraftstoff im Kraft stoffversorgungssystem des Fahrzeugs kühlt, aufweist, ist es möglich, die im Kraftstoff gespeicherte Wärmeenergie auf das Kühlwasser zu übertragen und so speziell während der Warmlaufphase und während der Phasen ge ringer Last des Motors die Heizleistung des Heizungssystems deutlich zu verbessern.

Vorteilhaft ist das im Kühlwasserkreislauf angeordnete Ventil dem ersten Wärmetauscher vorgeschaltet. Dadurch kann die aus dem zweiten Wärme tauscher gewonnene Energie auf kürzestem Wege dem ersten Wärmetau scher zugeführt werden, der zur Erwärmung des Innenraumes des Fahr zeugs dient. Denn bei noch kalter Brennkraftmaschine würde das erwärmte Kühlwasser sonst zuerst wieder durch die im Motor befindlichen Kühlwas serkanäle geleitet und abgekühlt werden.

In einer zweckmäßigen Ausführungsform der Erfindung wird als Ventil ein Thermostatventil eingesetzt, welches robust und kostengünstig herstellbar ist.

Durch das Ventil kann die zusätzliche Schleife des Kühlwasserkreislaufs zum Beispiel bis zu einer Temperatur von 80 Grad Celsius offen gehalten werden. Denn bis zu dieser Temperatur könnte durchaus noch eine Erwär mung des Kühlwassers durch den Kraftstoff stattfinden. Oberhalb dieser Temperatur ist eine weitere Aufheizung des Kühlwassers nicht mehr er wünscht, so daß die zusätzliche Schleife geschlossen wird. Zudem muß die Temperatur bei der das Ventil schaltet auch auf den von der Brennkraftma schine jeweils verwendeten Kraftstoff abgestimmt sein und kann daher auch ganz andere Werte annehmen.

Zweckmäßig ist der zweite Wärmetauscher des Heizungssystems in der Rücklaufleitung des Kraftstoffversorgungssystems des Fahrzeugs angeord net. Denn in der Rücklaufleitung ist der Kraftstoff gerade erst durch den Mo tor geleitet und dabei erwärmt worden. Steht der Kraftstoff im Bereich des zweiten Wärmetauschers zudem unter leicht erhöhtem Druck, so bewirkt dies eine entsprechende Temperaturerhöhung des Kraftstoffs, die in vorteil hafter Weise für die Erwärmung des Kühlwassers ausgenutzt werden kann. Natürlich muß dabei sichergestellt sein, daß der in der Rücklaufleitung des Kraftstoffversorgungssystems fließende Kraftstoff durch den zweiten Wär metauscher keinen zu großen Strömungswiderstand erfährt, da dies sonst zu einem unzulässig hohen Druck führen könnte.

Grundsätzlich könnte der zweite Wärmetauscher auch in der Vorlaufleitung des Kraftstoffversorgungssystems angeordnet sein. Aufgrund des veränder ten Strömungswiderstands in der Vorlaufleitung des Kraftstoffversorgungs systems müßte dann aber die Leistung der Kraftstofförderpumpen angepaßt werden.

Bevorzugt sind das Ventil, die zusätzliche Schleife und der zweite Wärme tauscher des Heizungssystems zusammen in ein gemeinsames Bauteil inte griert. Damit werden die vom Kühlwasser zurückzulegenden Wege kurz ge halten und wird im Motorraum des Fahrzeugs weniger Bauraum benötigt.

Die vorliegende Erfindung wird anhand der nachfolgenden Zeichnungsfigur näher erläutert:

Ein schematisch dargestelltes Heizungssystem für ein Fahrzeug weist einen geschlossenen Kühlwasserkreislauf 1 auf, der in nicht dargestellten Kühl wasserkanälen durch den als Wärmequelle dienenden Motor 2 des Fahr zeugs geführt ist, um dem Motor 2 Wärmeenergie zu entziehen und diese auf das Kühlwasser zu übertragen.

Im Kühlwasserkreislauf 1 ist ein erster Wärmetauscher 3 angeordnet, der die vom Kühlwasser aufgenommene Wärmeenergie zu einem großen Teil an die in den Innenraum des Fahrzeugs geleitete Luft abgibt.

Der Kühlwasserkreislauf 1 weist zwischen dem Motor 2 und dem ersten Wärmetauscher 3 stromab des Motors 2 beziehungsweise stromauf des er sten Wärmetauschers 3 ein Ventil 4 auf. Dieses Ventil 4 arbeitet so, daß es in Abhängigkeit von der Temperatur des Kühlwassers eine zusätzliche Schleife 5 des Kühlwasserkreislaufs 1 freigibt oder sperrt. Dazu ist das Ventil 4 ein Thermostatventil, welches bis zum Erreichen von ca. 80 Grad Celsius die zusätzliche Schleife 5 freigeschaltet hält und oberhalb von dieser Tempe ratur die zusätzliche Schleife 5 sperrt.

In der zusätzlichen Schleife 5, die möglichst kurz gewählt werden sollte, ist ein zweiter Wärmetauscher 6 für Kühlwasser und Kraftstoff angeordnet. Mit tels dieses zweiten Wärmetauschers 6 wird die im Kühlwasserkreislauf 1 enthaltene Wärmeenergie erhöht, indem dem Kraftstoffversorgungssystem 7 des Fahrzeugs Wärmeenergie entzogen wird. Dazu ist die Rücklaufleitung 8 des Kraftstoffversorgungssystems 7, die vom Motor 2 zum Tank 9 des Fahr zeugs führt, durch den zweiten Wärmetauscher 6 geleitet. Bei Fahrzeugen, deren Motoren 2 mittels direkter Einspritzung betrieben werden, steht der im Kraftstoffversorgungssystem 7 befindliche Kraftstoff teilweise unter Druck, so daß sich dessen Wärmeenergie auf besonders wirkungsvolle Art und Weise über den zweiten Wärmetauscher 6 entnehmen und auf das im Kühlwasser kreislauf 1 enthaltene Kühlwasser übertragen läßt.

Der Kühlwasserkreislauf 1 ist in der Figur durch schraffierte Pfeile angedeu tet. Der Kühlwasserkreislauf 1 wird unterhalb einer Temperatur von 80 Grad Celsius mittels des Ventils 4 über die zusätzliche Schleife 5 zu dem zweiten Wärmetauscher 6 und dann zu dem ersten Wärmetauscher 3 geführt, wäh rend der Kühlwasserkreislauf 1 oberhalb einer Temperatur von 80 Grad Cel sius mittels des Ventils 4 direkt zu dem ersten Wärmetauscher 3 geführt wird, da bei dieser Temperatur keine weitere Aufheizung des Kühlwassers mehr erforderlich ist.

Und das Kraftstoffversorgungssystem 7 des Fahrzeugs ist in der Figur durch die weißflächigen Pfeile angedeutet.

Beim ersten Wärmetauscher 3 ist zudem mittels zweier gepunkteter Pfeile die mit dem Kühlwasser wechselwirkende Luftströmung dargestellt, welche den Innenraum des Fahrzeugs erwärmt.

Das Kraftstoffversorgungssystem 7 fördert den Kraftstoff aus dem Tank 9 zum Motor 2, wo er unter Druck in die einzelnen nicht näher dargestellten Zylinder eingespritzt wird. Der überschüssige Kraftstoff wird über die Rück laufleitung 7 unter Zwischenschaltung des zweiten Wärmetauschers 6 zu rück in den Tank 9 geleitet. Das heißt, daß der Kraftstoff in jedem Fall durch den zweiten Wärmetauscher 6 fließt, was in jeder Betriebsphase des Motors 2 eine positive Kühlung des Kraftstoffs bedeutet.

Zur Optimierung des Heizungssystems für ein Fahrzeug können das Ventil 4, die zusätzliche Schleife 5 und der zweite Wärmetauscher 6 zusammen in ein Bauteil 10 integriert sein, was in der Figur lediglich angedeutet ist.

Claims

1. Heizungssystem für ein Fahrzeug mit

- einem im Kühlwasserkreislauf (1) angeordneten ersten Wärme tauscher (3) für Kühlwasser und Luft, der die Luft im Innenraum des Fahrzeugs erwärmt,
- einem im Kühlwasserkreislauf (1) angeordneten Ventil (4), das bis zum Erreichen einer bestimmten Temperatur eine zusätzliche Schleife (5) des Kühlwasserkreislaufs (1) freigeschaltet hält, und
- einem in der zusätzlichen Schleife (5) des Kühlwasserkreislaufs (1) angeordneten zweiten Wärmetauscher (6) für Kühlwasser und Kraftstoff, der den Kraftstoff im Kraftstoffversorgungssystem (7) des Fahrzeugs kühlt.

2. Heizungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das im Kühlwasserkreislauf (1) angeordnete Ventil (4) dem ersten Wärme tauscher (3) vorgeschaltet ist.

3. Heizungssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (4) ein Thermostatventil ist.

4. Heizungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn zeichnet, daß das Ventil (4) bis zu einer Temperatur von ca. 80 Grad Celsius die zusätzliche Schleife (5) des Kühlwasserkreislaufs (1) freige schaltet hält.

5. Heizungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn zeichnet, daß der zweite Wärmetauscher (6) in der Rücklaufleitung (8) des Kraftstoffversorgungssystems (7) des Fahrzeugs angeordnet ist.

6. Heizungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn zeichnet, daß das Ventil (4), die zusätzliche Schleife (5) und der zweite Wärmetauscher (6) zusammen in ein gemeinsames Bauteil (10) inte griert sind.