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Heizeinrichtung für ein mit einer flüssigkeitsge-
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kühlten Brennkraftmaschine ausgerüstetes Fahrzeug Die Erfindung betrifft
eine Heizeinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Hauptansprüchs, Eine solche Heizeinrichtung
ist im Prinzip aus der DE-OS 25 53 174, B60h 1/08, bekannt. Die dort beschriebene
Heizvorrichtung weist die Besondelheit auf, daß der Kühlkreislauf der Brezzkraftmaschine
und der Kreislauf der Heizflüssigkeit voneinander strömungsmäßig getrennt sind In
dem HeizflüssiglxeitskreislXuf liegt der Abgas-Flüssigkeite-Wärmetauscher, so daß
sofort nach dem Starten der Brennkraftmaschine die Wärme der heißen Abgase an den'der
Aufheizung des Fahrzeuginnenraums dienenden Flüssigkeits-Luft-Wärmetauscher abgegeben
wird. Außerdem ist während dieser Betriebsphase der Maschine, also bei kalter Brennkraftmaschine,
über ein Thermostatventil der übliche Kühler der Brennkraftmaschine überbrückt,
so daß der in wärmeaustauschender Verbindung mit dem Heizflüssigkeitskreislauf stehende
Kühlflüssigkeitskreislauf verkleinert und demgemäß nur eine geringere Kühlflüssigkeitsmenge
aufzuheizen ist. Sobald die Brennkraftmaschine im Betrieb warm geworden ist, erfolgt
auch eine Wärmeabgabe seitens der Kühlflüssigkeit an den Heizflüssigkeitskreislauf,
so daß dann ein Heizen des Fahrzeuginnenraums unter Benutzung der Wärme sowohl der
Abgase als auch der Kühlflüssigkeit auftritt.
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Verstandlicherweise ist die für den Heizvorgang auch bei der beschriebenen
Überbrückung des Kühlers der Maschine zur Verfügung stehende Wärmemenge bei kalter
Maschine insbesondere im Winter nur relativ klein. Von besonderer Wichtigkeit in
der kalten Jahreszeit ist das Beseitigen jeglichen Beschlags insbesondere auf der
Windschutzscheibe, sei es in Gestalt von niedergeschlagenem oder von gefrorenen
Wasser.
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Wie bekannt, tritt die Gefahr des Beschlagens der Scheibe bzw. der
Eisbildung auf der Scheibe dann in verstärktem Maße auf, wenn man den Flüssigkeits-Luft-Wärmetauscher
nicht mit Frischluft, sondern mit Umluft beschickt, was man insbesondere dann tun
wird, wenn die zur Verfügung stehende Wärmemenge relativ klein ist.
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Diese Schwierigkeit kann bei Fahrzeugen, die mit Dieselmaschinen bestückt
sind, nicht nur unmittelbar nach dem Starten der Maschine, also bei kalter Maschine,
sondern auch bei warmer Maschine im Teillastbetrieb auftreten, da bekanntlich die
Abwärme von Dieselmaschinen kleiner ist als diejenige von Ottomaschinen.
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Üblicherweise erfolgt die Erwärmung der den Ent-frosterdüsen zuzuführenden
Luft, für die man in aller Regel Frischluft verwenden wird, über den auch der Reizung
der übrigen Luft dienenden Flüssigkeits-Luft-Wärmetauscher, wobei über Verteileranordnungen
die Möglichkeit gegeben ist, die geheizte Luft nur den Entfrosterdüsen zuzuführen.
Nach wie vor muß dann aber auch bereits bei kalter Maschine die gesamte Beizflüssigkeitsmenge
erwärmt werden. Dies ist, sofern die Relzflüssigkeit identisch ist mit der Kühlflüssigkeit,
die gesamte Kühlflüssigkeitsmenge, abzüglich der in dem überbrückten Kühler enthaltenen
Flüssigkeitsmenge; auch bei getrenntem Heizflüssigkeitsystem, wie es die eingangs
genannte Offenlegungsschrift zeigt, handelt es sich aber um eine Flüssigkeitsmenge
für einen Wärmetauscher, der zur Aufheizung des gesamten Fahrzeuginnenraums ausgelegt
ist.
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Auch der Einsatz eines nur den Entfrosterdüsen zugeordneten und daher
relativ klein zu dimensionierenden individuellen Wärmetauschers, wie er
schlagwortartig
in dem Aufsatz "Air condition control" in Automobile Engineer, Mai 1950, auf den
Seiten 199 und 203 angesprochen ist, hilft hier nicht weiter. Ei derartiger individueller
Entfroster-Wärmetauschwer mag zwar Vorteile hinsichtlich der individuellen Regelung
der Luft strömung und Lufttemperatur im Bereich der hltSrosterdüsen bringen, jedoch
verringert der Einsatz eines derartigen zusätzlichen hDntfroster-a.ärmetauschers
beispielsweise im Rahmen der Heizeinrichtung nach der eingangs genannten DE-OS 25
53 174 nicht die auch bei kalter Maschine aufzuheizende Flüssigkeitsmenge, sondern
vergrößert diese allenfalls.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Heizeinrichtung der
im Oberbegriff angegebenen Art so auszubilden, daß auch bei kalter Brennkraftmaschine
bzw bei einer Brennkraftmaschine, die wie eine Dieselmaschine nur relativ geringe
Abwärmemengen erzeugt, eine schnelle Aufheizung den Entfrosterdüsen zuzuführender
Frischluft gewährleistet ist, wodurch es möglich wird5 den der Heizung dienenden
Flüssigkeits-Luft-Wärmetauscher zumindest während des Kaltbetriebs der Maschine
mit Umluft und nicht mit Frischluft zu beschicken, ohne daß die Gefahr eines die
Sicht des Fahrers beeinträchtigenden Beschlagens der Windschutzscheibe auftritt.
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Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist gekennzeichnet durch
die Merkmale des Hauptanspruchs; vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind
Gegenstand der Unteransprüche. Wie insbesondere durch die Ansprüche 7, 8 und 9 zum
Ausdruck kommt, kann der Aufwand für die erfindungsgemäßen Maßnahmen sehr gering
gehalten sein.
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Die Erfindung beschränkt sich also nicht auf das Vorsehen eines nur
den Entfrosterdüsen zugeordneten und daher klein zu dimensionierenden weiteren Flussigkeits-Luft-Wärmetauschers,
sondern verlangt, daß dieser - zumindest bei kalter Maschine - praktisch allein
von dem Abgas-Flüssigkeits-Wärmetauscher mit Wärme versorgt wird.
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Im folgenden werden anhand der Figuren 1, 2 und 3 drei Ausführungsbeispiele
der erfindungsgemäßen Heizeinrichtung sowie anhand der Figuren 4 und 5, die einen
Langs- bzw. Querschnitt darstellen, konstrultive
Ausführungsmöglichkeiten
des weiteren Flüssigkeits-Luft-Wärmetauschers erläutert.
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Betrachtet man zunächst Figur 1, so geht von der allgemein mit 1 bezeichneten
Breiinkraftmaschine die Abgasleitung 2 ab, in deren Verlauf in iiblicher Weise der
Abgasschalldämpfer 5 liegt. Es handelt sich hier um eine flüssikeitsgekühlte Brennkraftmaschine
1; der Kühlflüssigkeitsvorlauf ist mit 4, der Kühlflüssigkeitsrücklauf mit 5 bezeichnet;
im Zuge dieser Leitungen liegt der der Aufheizung des.Fahrzeuginnenraums dienende
Flüssigkeits-Luft-Wärmetauscher 6. Dieser Wärme tauscher und damit die Kühlflüssigkeitsmenge
sind also so groß ausgelegt bzw. gewählt, daß bei warmer Brennkraftmaschine und
in der Regel Frischluftzufulir zum Fabrzeuginnenraum dieser ausreichend beheizt
werden kann.
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Bei kalter Brennkraftmaschine dagegen ist verständlicherweise die
der Kühlflüssigkeit im Wärmetauscher 6 entnommene Wärmemenge zu gering, um eine
ausieichende Erwärmung auch nur der den Entfrosterdüsen zugeführten Frischluft zu
geTfährleisten. Sobald man zwecks Vergrößerung des Temperaturgradienten im Fahrzeuginnenraum
den Flüssigkeitsluft-Wärmetauscher statt mit Frischluft mit Umluft beschickt, erhöht
sich bekanntlich die Gefahr des Beschlagens der Windschutzscheibe.
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Erfindungsgemäß wird diesem Umstand bei dem Ausführungsbeispiel nach
Figur 1 dadurch Rechnung getragen, daß den - in dieser Figur nicht dargestellten
- Entfrosterdüsen unterhalb der Windschutzscheibe ein gegenüber dem Wärmetauscher
6 klein gehaltener weiterer Flüssigkeits-Luft-Wärmetauscher 7 zugeordnet wird, der
auch als Entfrosterwärmetauscher bezeichnet wird. Dieser weitere Wärmetauscher 7
wird mit Abgaswärme mittels des Abgas-Flüssigkeits-Wärmetauschers 8 beliefert, der
einen Bestandteil des Wärmerohres 9 bekannter und daher hier nicht zu beschreibender
Bauart bildet. In den Fällen, in denen die Ubertragang der Abgaswärme nicht erforderlich
ist, also beispielsweise im Sommer, wird die den Abgas-Flüssigkeits-Wärmetauscher
8 enthaltende
Bypassleitung 10 der Abgasleitung 2 mittels der Klappe
oder eines anderen entsprechenden Organs 11 verschlossen.
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Das durch das Wärmerchr 9 und den seine Kühlzone darstellenden weiteren
Wärmetauscher 7 gebildete Flüssigkeitssystem enthält eine Flüssigkeitsmenge, die
erheblich kleiner ist als die Flüssigkcitsmenge des Kühl systems der Brennkraftmaschine
mit dom groß ausgelegten Flüssigkeits-Luft-Wärmetauscher 6. Daher ist eine sehr
schnelle Erwärmung zumindest derjenigen Luftmenge sichergestellt, die iiber die
Entfrosterdüsen zum Entfernen eines Beschlags von der Windschutzscheibe bzw. zum
Beschlagfreihalten derselben zugeführt wird.
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Die Bypassleitung 10 nebst Klappe 11 kann, wie in Fi 2 dargestellt,
eingespart werden, wenn man im Zuge des dort mit 20 bezeichneten Wärmerohres zwischen
dem wiederum mit 8 bezeichneten Abgas-Flüssigkeits-Wärmetauscher einerseits und
dem den Entfrosterdüsen zugeordneten weiteren Wärmetauscher 7 andererseits eine
zusätzliche Kühlzone, d.h. einen zusätzlichen Kondensator 21, vorsieht.
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In dem Ausführungsbeispiel nach Figur 3 finden sich wiederum eine
Bremikraftmaschine 30i die - ebenso wie übrigens die Brennkraftmaschine 1 in dem
behandelten Ausführungsführungsbeispiel - mit einer Kühlwasserpumpe ausgerüstet
ist, ein Kühlsystem mit den beiden Leitungen 31 und 32 sowie dem Flüssigkeits-LuSt-Wärmetauscher
33 zum Aufheizen des Fahrzeuginnenraums, die Abgasleitung 34 sowie der hier wiederum
in einer Bypassleitung 35, der die Klappe 36 zugeordnet ist, angeordnete Abgas-Flüssigkeits-Wärmetauscher
37. In diesem Ausführungsbeispiel ist der weitere Flüssigkeits-Luft-Wärmetauscher
38, der wiederum nur den Entfrosterdüsen zugeordnet ist, nicht getrennt von dem
Kühlflüssigheitssystem 31, 32, 33, sondern ist mittels der Leitungen 39 und 40 an
das Kühlsystem angekoppelt. Die Blende 41 in der Leitung 39 sorgt dafür, daß nur
eine begrenzte Flüssigkeitsmenge den Abgas-Flüssigkeits-Wärmetauscher 37 und damit
auch den weiteren Wärmetauscher 38 durchströmt, so daß auch hier die von dem Abgaswärmetauscher
37 aufzuheizende Flüssigkeitsmenge
wesentlich geringer ist als
die Kühlflüssigkeitsmenge der Brennkraftmaschine bei Wirksamkeit des Bypasses zum
Kühler, beispielsweise im Verhältnis 1:10. Diese Flüssigkeitsmenge und damit auch
die von dem Abgas-Flüssigkeits-Wärmetauscher 57 kurz nach dem Starten der Maschine
auch bei einer Dieselmaschine abgegebene Wärmemenge reichen aus, die relativ kleine,
den Elftfrosterdüsen zuzuführende Luftmenge aufzuheizen.
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Mit 42 ist ein in Strömungsrichtung vor dem Abzweig der Leitung 39
liegendes Heizungsventil bezeichnet, das vom Fahrer des Fahrzeugs betätigt werden
kann.
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In den Fi0r'ren 4 und 5 schließlich ist in einem Längsschnitt bzw.
in dem in Figur 4 mit V-V bezeichneten Querschnitt eine Ausbildung des erfindungsgemäß
vorgesehenen und angeordneten weiteren Flüssigkeits-Luft-Wärmetauschers dargestellt,
und zwar unter Zusammenfassung dieses Wärmetauschers und des der eigentlichen Heizung
dienenden Flüssigkeits-Luft-Wärmetauschers zu einem gemeinsamen Bauteil.
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Man erkennt in Figur 4 die beiden Luftkanäle 50 und 51, die beide
mit der Frischluftzuführung 52 in Verbindung stehen. Der untere Luftkanal 51, der
einen erheblich größeren Querschnitt als der Kanal 50 besitzt, enthält die Klappe
53, die vom Fahrer bedienbar ist und in ihrer dargestellten Lage die Frischluftzufuhr
zu dem Heizluftaustritt 54 unterbindet, dagegen den Zutritt von Umluft über die
Umluftleitung 55 freigibt. Die Umluft durchsetzt also den unteren Teil des kombinierten
Wärmetauschers 56, d.h. denjenigen Teil desselben, der den der Heizung dienenden
Flüssigkeits-Luft-Wärmetauscher 57 bildet.
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Über den oberen Kanal 50 wird dagegen dem oberen Bereich der Wärme
auf scheranordnung 56 stets Frischluft zugeführt. Dieser obere Bereich bildet den
weiteren Flüssigkeits-Luft-Wärmetauscher 58, der nur im Wege der den Entfrosterdüsen
59 unterhalb der Windschutzscheibe zugeführten Frischluft liegt. Dieser weitere
Wärmetauscher wird, wie anhand der Figuren 1, 2 und 3 bereits erlautert, mit Abgaswärme
beaufschlagt.
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Wie insbesondere aus Figur 5 ersichtlich, besteht die Wärmetauscheranordnung
56 aus einer Vielzahl parallel quer zur Strönungsrichtung verlaufender Rohre 60,
diesen gemeinsamen Lamellen 61 und den beiden seitlichen Wasserkästen 62 und 65.
Sowohl die Wasserkästen als auch die Rohranordnung, also der Bereich zwischen den
Wasserkästen, werden durch die Querwand 64 unterteilt, die - siehe auch Figur 4
- die Trennungswand zwischen den beiden Luftkanälen 50 und 51 bildet.
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Die Erfindung stellt mithin eine konstruktiv einfache Lösung des Problems
dar, auch kurz nach dem Starten der Brennkraftmaschine bzw. bei Betrieb der Brennkraftmaschine
mit geringer Abwärmeentwicklung unter Vermeidung der Notwendigkeit einer Fremdenergie
benutzenden Heizeinrichtung die erforderliche Aufwärmung der für das Beschlagfreihalten
der Windschutzscheibe erforderlichen Frischluftmenge sicherzustellen.
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L e e r s e i t e