DE10006873A1 - Verfahren zur exakten Temperaturregelung eines für die Motorkühlung und die Beheizung eines Fahrzeuges vorgesehenen Kühlwassers - Google Patents
Verfahren zur exakten Temperaturregelung eines für die Motorkühlung und die Beheizung eines Fahrzeuges vorgesehenen KühlwassersInfo
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Abstract
Verfahren zur exakten Temperaturregelung eines für die Motorkühlung und die Beheizung eines Fahrzeuges vorgesehenen Kühlwassers, DOLLAR A über das sowohl ein Temperaturabfall des Kühlwassers bei einer Beheizung des Fahrzeuges, als auch ein Temperaturanstieg des Kühlwassers bei verringerter Fahrgeschwindigkeit verhindert ist, indem die beiden hintereinander in den Kühlwasserkreislauf eines Verbrennungskraftmotors (M) eingebauten Kühler (R¶C¶) bei einer Beheizung des Fahrzeuges über die elektromagnetische Zusatzsteuerung eines Bypassventils (905i) vom Kühlwasserkreislauf abgetrennt sind und der Zufluß zu den Kühlern jeweils über ein Dreiwegeventil (13) erfolgt, über welches das Kühlwasser bei gleicher Durchflußmenge jeweils mit zunehmender Außentemperatur zunehmend über eine Kühler und abnehmend über eine am Kühler vorbeiführende Bypassleitung (14) durch einen gemeinsamen Wärmebehälter (10) hindurchgeleitet ist, wobei die beiden Dreiwegeventile in unmittelbarer Nähe ihres Kühlers und des Motorraumes angeordnet sind, so daß deren Umgebungstemperatur und damit auch der Durchfluß durch die Kühler hindurch bei verringerter Fahrgeschwindigkeit durch die Wärmeabgabe der Kühler und des Motorraumes erhöht wird.
Description
Die Erfindung betrifft gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1
ein Verfahren zur exakten Temperaturregelung eines für die
Motorkühlung und die Beheizung eines Fahrzeuges vorgesehenen
Kühlwassers, wobei in den Kühlwasserkreislauf eines Verbren
nungskraftmotors zwei hintereinander angeordnete Kühler ein
gebaut sind, für deren Umgehung ein thermostatisch gesteuer
tes Bypaßventil mit elektromagnetischer Zusatzsteuerung gemäß
der 195 43 348.3-15 vorgesehen ist, so daß die Kühler beim
Aufheizen eines Fahrzeuginsassenraumes über die Zusatzsteu
erung vom Kühlwasserkreislauf abtrennbar sind, und wobei für
die Temperaturregelung des Kühlwassers pro Kühler jeweils ein
Dreiwegeventil vorgesehen ist, über das das Kühlwasser bei
gleicher Durchflußmenge mit zunehmender Außentemperatur zu
nehmend über einen Kühler und abnehmend über eine am Kühler
vorbeiführende Bypaßleitung durch einen gemeinsamen Wärmebe
hälter hindurchgeleitet ist (199 58 454.0-. .).
Durch das Abtrennen der beiden Kühler vom Kühlwasserkreislauf
des Motors während der Aufheizphase des Insassenraumes wird
ein rascheres Aufheizen bei geringerer Wärmeabgabe an die
Außenluft erzielt und über die Wärmebehälter wird das während
der Aufheizphase im jeweiligen Kühler etwas erkaltete Kühl
wasser wieder erwärmt, bevor es nach dem Aufheizen den Motor
durchströmt.
Da die beiden in der 199 58 454.0-. . vorgesehenen Dreiwegeven
tile in unmittelbarer Nähe ihres Kühlers und des Motorraumes
angeordnet sind, wird der Durchfluß des Kühlwassers über die
beiden Kühler mit abnehmender Fahrgeschwindigkeit aufgrund
der Wärmeabgabe der Kühler und des Motorraumes mit zunehmen
der Umgebungstemperatur der Dreiwegeventile zunehmend erhöht,
so daß auch bei verringerter Fahrgeschwindigkeit und gleicher
Drehzahl bzw. Wärmeabgabe des Motors wie bei erhöhter Fahrge
schwindigkeit (bei der die Umgebungstemperatur der Ventile
der Außentemperatur entspricht), unabhängig von der jeweiligen
Außentemperatur, ein annähernd konstanter Temperaturabfall des
Kühlwassers über die beiden Kühler und deren Bypaßleitungen
erzielt ist.
Dadurch erübrigt sich weitgehendst die Inbetriebnahme eines
für die Kühlung des Kühlwassers vorgesehenen Gebläses zwecks
Vermeidung einer Kühlwasserüberhitzung.
Nachteilig bei einer Ausführung gemäß der 199 58 454.0-. . ist
noch, daß das Kühlwasser über die Dreiwegeventile nach dem
Erreichen einer Temperatur, die annähernd der Motorbetriebs
temperatur entspricht, sowohl über die beiden Kühler, als
auch über die an den Kühlern vorbeiführenden Bypaßleitungen
jeweils durch den zugehörigen Wärmebehälter hindurchgeleitet
wird, sobald der Ventilkörper des für die Kühler vorgesehenen
Bypaßventiles in seine obere Endlage gedrängt wird, was nach
einem längeren Fahrzeugstillstand bei sehr niedrigen Außentem
peraturen und vollständig erkalteten Kühlern zu einem vorüber
gehenden Temperaturabfall des Kühlwassers führt, wenn die Tem
peratur des in den Wärmebehältern enthaltenen Kühlwassers
ebenfalls schon unter einen bestimmten Minimalwert abgefallen
ist.
Davon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, den
Durchfluß des Kühlwassers über die beiden Kühler jeweils durch
ein thermostatisch gesteuertes Ventil oder ein Magnetventil,
das in die Abflußleitung des jeweiligen Kühlers eingebaut ist,
solange zu verhindern, bis die Kühlwassertemperatur in den
Wärmebehältern einen der (unteren) Motorbetriebstemperatur
entsprechenden Wert erreicht hat.
Desweiteren ist in vorliegender Anmeldung eine zusätzliche,
durch zwei Relais gebildete Einrichtung
vorgesehen, über die das Wiederaufheizen eines Latentwärme
speichers durch eine Standheizung mittels der Wärmeabgabe der
beiden Wärmebehälter unterstützt wird, wenn der Latentwärme
speicher nach einer relativ kurzen Motorbetriebszeit, während
der die untere Motorbetriebstemperatur aber bereits über
schritten sein muß, noch nicht wieder voll aufgeladen ist.
Um während der Warmlaufphase des Motors das in den Wärmebehäl
tern enthaltene Kühlwasser gegebenenfalls etwas mit aufzuhei
zen bzw. für die Erwärmung des Motors mit zu nutzen, falls die
Kühlwassertemperatur in den Behältern noch entsprechend hoch
ist, ist hier parallel zu dem für die Kühler vorgesehenen
Bypaßventil eine Verbindungsleitung zwischen der vom Ventil
abgezweigten Bypaßleitung und der Zuleitung zu den Kühlern
vorgesehen, so daß ein bestimmter, relativ geringer Teil des
Kühlwassers während der Warmlaufphase des Motors auch durch
die Wärmebehälter strömt.
Im Gegensatz zur 199 58 454.0-. . sind die beiden in die Zulei
tungen der Kühler eingebauten Dreiwegeventile jeweils am oberen
Wasserkasten der Kühler angeschlossen, so daß die Kühler von
oben nach unten durchströmt sind, während die an den Kühlern
vorbeiführenden Bypaßleitungen jeweils unterseitig an den Drei
wegeventilen angeschlossen sind.
Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der rückbezoge
nen Patentansprüche. Es zeigt zusammenfassend:
Fig. 1 ein Verfahren zur exakten Temperaturregelung eines für die Motorkühlung und die Beheizung eines Fahrzeuges vorgese henen Kühlwassers mit den beiden hintereinander in den Kühl wasserkreislauf eines Motors M eingebauten Kühlern RC, wobei hier im Gegensatz zur 199 58 454.0-. . jeweils in die Abfluß leitungen 15 der Kühler ein Magnetventil 20 eingebaut ist, das den Durchfluß durch den jeweiligen Kühler erst freigibt, wenn das Kühlwasser eine Temperatur erreicht, die der unteren Motorbetriebstemperatur entspricht, wenn man davon ausgeht, daß die Betriebstemperatur durch die Überhitzungstemperatur begrenzt ist.
Fig. 1 ein Verfahren zur exakten Temperaturregelung eines für die Motorkühlung und die Beheizung eines Fahrzeuges vorgese henen Kühlwassers mit den beiden hintereinander in den Kühl wasserkreislauf eines Motors M eingebauten Kühlern RC, wobei hier im Gegensatz zur 199 58 454.0-. . jeweils in die Abfluß leitungen 15 der Kühler ein Magnetventil 20 eingebaut ist, das den Durchfluß durch den jeweiligen Kühler erst freigibt, wenn das Kühlwasser eine Temperatur erreicht, die der unteren Motorbetriebstemperatur entspricht, wenn man davon ausgeht, daß die Betriebstemperatur durch die Überhitzungstemperatur begrenzt ist.
Das Kühlwasser wird hier bei einer Temperatur, die erst annä
hernd der unteren Motorbetriebstemperatur entspricht, in einer
Schlüsselstellung 2 des Zündschloßes I mittels der motoreige
nen Pumpe PM also lediglich über die beiden an den oberen
Wasserkästen der Kühler RC angeschlossenen Dreiwegeventile 13
und über die von den Ventilen abgezweigten Bypaßleitungen 14
jeweils an den Kühlern vorbei durch die beiden Wärmebehälter
10 hindurch über eine Rückleitung 18 zum Motor M zurückge
pumpt.
Bei einer Kühlwassertemperatur, die der unteren Motorbetriebs
temperatur entspricht, werden die beiden Magnetventile 20 über
einen am thermostatisch gesteuerten Bypaßventil 905i angebrach
ten Thermoschalter T3 mit Strom versorgt, so daß dann der
Durchfluß des Kühlwassers durch die beiden Kühler freigegeben
ist.
Gleichzeitig wird über den Thermoschalter T3 auch der Thermo
stat HDr für die Beheizung des Fahrzeuginsassenraumes während
der Fahrt aktiviert, so daß bei einer Unterschreitung der am
Thermostat eingestellten Temperatur das Gebläse Bit des Heiz
körpers RH in Betrieb gesetzt wird und über ein Relais d3 die
elektromagnetische Zusatzsteuerung des Bypaßventiles 905i und
die Pumpe PSt der Standheizung ST mit Strom versorgt werden
(199 58 454.0-. .), wodurch die beiden Kühler RC über die
Zusatzsteuerung des Ventiles vom Kühlwasserkreislauf abge
trennt sind und über die Pumpe der Standheizung etwas mehr
Wärme dem Latentwärmespeicher L zugeführt wird, um denselben
rascher aufzuheizen bzw. um dessen Wärmeinhalt zu vergrößern.
Da in vorliegender Anmeldung eine parallel zum Bypaßventil
905i angeordnete Verbindungsleitung 25 vorgesehen ist, die
einen bestimmten, relativ kleinen Durchgangsquerschnitt auf
weist und über die ein geringer Teil des Kühlwassers von der
an den Kühlern vorbeiführenden, vom Ventil abgezweigten By
paßleitung über die Zuleitung 12 den Kühlern RC zugeführt
wird, sind die beiden Kühler hier im Gegensatz zur 199 58 454.0-. .
während der Aufheizphase des Fahrzeuginsassenrau
mes nicht ganz vom Kühlwasserkreislauf abgetrennt.
Über die Verbindungsleitung 25 wird ein bestimmter Teil des
Kühlwassers während der Warmlaufphase des Motors durch die
Wärmebehälter 10 hindurchgeleitet, um das in den Behältern
enthaltene Kühlwasser gegebenenfalls etwas aufzuheizen bzw.
für die Erwärmung des Motors mit zu nutzen, wenn die Kühl
wassertemperatur in den Behältern noch ausreichend hoch ist.
Außerdem wird über die Verbindungsleitung 25 nach einem län
geren Motor- bzw. Fahrzeugstillstand bei niedrigen Außentem
peraturen ein Teil des Kühlwassers durch die Wärmebehälter
hindurch zur Pumpe PSt der Standheizung ST zurückgeleitet,
wenn die Standheizung in Betrieb genommen wird, um einen durch
die Stillstandszeit des Fahrzeuges bedingten Wärmeverlust des
Latentwärmespeichers L wieder auszugleichen.
Da die Wärmebehälter 10 mit ihren Zufluß- und Abflußleitungen
im gegen Wärmeverlust geschützten, vor dem heckseitigen Motor
raum angeordneten Stauraum untergebracht sind und denselben
wieder etwas aufheizen, ist die von der Standheizung ST über
die Verbindungsleitung abgezweigte Wärme keine Verlustwärme,
da durch das Aufwärmen des Stauraumes ein weiterer Wärmever
lust des Latentwärmespeichers verringert und ein Spannungs
verlust der beiden ebenfalls im Stauraum untergebrachten Bat
terieen B (198 28 143.9-15, Fig. 2) verhindert ist.
Anstelle der Verbindungsleitung 25 kann auch mindestens eine
in der 198 28 143.9-15, Fig. 4 gezeigte, axial gerichtete und
entsprechend bemessene Bohrung 915i im unteren Flansch 915
des im Bypaßventil 905i untergebrachten Ventilkörpers ange
bracht werden, wobei die Bohrung innerhalb des im unteren Ge
häusedeckel des Ventiles eingesetzten O-Ringes angebracht
sein muß und der Gehäusedeckel unterhalb der Bohrung bzw. in
nerhalb der für den O-Ring vorgesehenen Ringnut eine geringe
Vertiefung aufweisen muß, damit der Durchfluß des Kühlwassers
nicht versperrt ist, wenn der Ventilkörper beim Aufheizen des
Latentwärmespeichers L durch die Standheizung ST über die elek
tromagnetische Zusatzsteuerung des Bypaßventiles 905i gegen
den O-Ring angepreßt wird.
Über den Thermoschalter T3 wird in vorliegender Anmeldung auch
noch ein mit einem Schließer versehenes Relais d4 betätigt,
das seinerseits in einer Schlüsselstellung 3 des Zündschloßes
I bei Motorstillstand über das Zündschloß und seinen Schließer
ein mit einem Öffner versehenes Relais d5 betätigt.
Über das Relais d5 wird hier bei Motorstillstand die Stromzu
fuhr zur elektromagnetischen Zusatzsteuerung des Bypaßventiles
905i über den im Latentwärmespeicher L eingesetzten Tempera
turregler TL und das Relais d unterbunden (und auch die Strom
zufuhr über den Thermostat HSt bei einer Beheizung des Insas
senraumes verhindert), wenn die Kühlwassertemperatur im Bypaß
ventil 905i nach einer bestimmten Motorbetriebszeit über einen
der unteren Motorbetriebstemperatur entsprechenden Wert hinaus
angestiegen ist und über den Thermoschalter T3 das Relais d4
betätigt ist, was den Vorteil hat, daß dann der im Bypaßventil
untergebrachte Ventilkörper seine obere Endlage beibehält und
über die Zuleitung 12 der Durchfluß des Kühlwassers über die
Wärmebehälter 10 und die Kühler RC freigegeben ist, wenn der
Latentwärmespeicher L noch nicht wieder voll aufgeladen ist
und die Standheizung ST über den im Latentwärmespeicher eingesetzten
Temperaturregler TL und das Relais d in Betrieb gesetzt
wird, so daß dann die Standheizung beim Wiederaufladen des La
tentwärmespeichers durch die Wärmeabgabe der Wärmebehälter und
der Kühler unterstützt wird bis die Kühlwassertemperatur im By
paßventil 905i unter einen der unteren Motorbetriebstemperatur
entsprechenden Wert abgefallen ist.
Ist der Latentwärmespeicher nach einer längeren Motorbetriebs
zeit bereits voll aufgeladen, dann hat die vorübergehende
Stromversorgung des Relais d5 über die Schlüsselstellung 3 des
Zündschloßes I und den Schließer vom Relais d4 keinen weiteren
Nachteil.
Im Gegensatz zur 199 49 927.6-15 ist in vorliegender Anmeldung
die vom Zündschloß I bei laufendem Motor in der Schlüsselstel
lung 2 abgezweigte Minuszuleitung zum Thermostat HDr durch ei
ne Pluszuleitung und die Pluszuleitung zu dem am Bypaßventil
905i angebrachten Thermoschalter T3 durch eine Minuszuleitung er
setzt (siehe auch 199 58 454.0-. .), was den Vorteil hat, daß
die Beheizung des Fahrzeuginsassenraumes über den Thermostat
HDr und das Gebläse BL des Heizkörpers RH bis zum Absinken der
Kühlwassertemperatur im Bypaßventil auf einen der unteren Motor
betriebstemperatur entsprechenden Wert eine gewisse Zeit auf
recht erhalten bleibt, wenn der Motor beispielsweise bei einem
Verkehrsstau, einer Verpflegungspause oder einer Besorgung
vorübergehend abgestellt wird, wobei dann die Pumpe PSt der
Standheizung ST über das Relais d3 mit Strom versorgt wird und
für den Kühlwasserumlauf sorgt.
Da bei Motorstillstand in der Schlüsselstellung 3 des Zünd
schloßes I die Stromzufuhr zur elektromagnetischen Zusatzsteu
erung des Bypaßventiles 905i über den Öffner vom Relais d5 un
terbrochen ist, so daß der im Bypaßventil untergebrachte Ven
tilkörper seine obere Endlage beibehält, wird die Beheizung
des Insassenraumes durch die Wärmeabgabe der Wärmebehälter 10
und der Kühler RC unterstützt, bis die Aktivierung des Thermo
staten HDr über den Thermoschalter T3 beendet ist.
Auch eine von der Ausdünstung der Fahrzeuginsassen bewirkte
feuchte Luft wird nach beendeter Fahrt durch die Nachheizung
über die bei einem Sicherheitskraftfahrzeug im Dachboden ange
brachten Entlüftungsschlitze vertrieben und durch trockenere
Außenluft ersetzt, so daß die Ausblickscheiben bei niedrigen
Außentemperaturen innen weniger vereisen.
Fig. 2 zeigt die beiden, jeweils aus einem Dreiwegeventil 13,
einem Kühler RC, einer Bypaßleitung 14 und einem gemeinsamen
Wärmebehälter 10 bestehenden Kühleinrichtungen, über die der
Temperaturabfall des Kühlwassers zwischen der Zuleitung 12 zu
den Kühleinrichtungen und der Rückleitung 18 zum Motor bei ei
ner ausreichend hohen Fahrgeschwindigkeit unabhängig von der
jeweiligen Außentemperatur konstant gehalten ist.
In Ergänzung bzw. Berichtigung zur 199 58 454.0-. . muß noch
erwähnt werden, daß die beiden in den Kühlwasserkreislauf ein
gebauten Kühler RC so ausgelegt sein müssen, daß sie auch bei
einer Außentemperatur von +30°C noch in der Lage sind, eine
Kühlwasserüberhitzung bei verringerter Fahrgeschwindigkeit,
bei der die Kühlleistung der Kühler nachläßt, zu verhindern
bzw. möglichst weit hinauszuzögern, während ein Temperaturab
fall des Kühlwassers bei einer Außentemperatur von -30°C und
konstant hoher Fahrgeschwindigkeit bei entsprechend ausgeleg
ten Kühlern praktisch ausgeschlossen ist, da man bei dieser
Temperatur wegen Glatteisgefahr nicht konstant mit hoher Fahr
geschwindigkeit dahinrast.
Die geringere Drehzahl des für den Heizkörper RH vorgesehenen
Gebläses BL (Fig. 1) ist so gewählt, daß die Kühlwassertempera
tur beim Aufheizen des Insassenraumes bzw. bei vom Kühlwasser
kreislauf abgetrennten Kühlern und einer der jeweiligen Fahr
geschwindigkeit angepaßten, nicht zu niedrigen Motordrehzahl nur
wenig ansteigt, so daß das Gebläse BL möglichst nur bei länge
ren Bergfahrten mit einer höheren Drehzahl in Betrieb gesetzt
wird, um eine Kühlwasserüberhitzung zu verhindern.
Da sich die Umgebungstemperatur der Dreiwegeventile 13 bei ei
ner Außentemperatur von +30°C und verringerter Fahrgeschwindig
keit aufgrund der Wärmeabgabe der Kühler und des Motorraumes
um beispielsweise 40° auf 70°C erhöhen kann, muß sich der ef
fektive Regelbereich der Dreiwegeventile mit etwas Reserve über
einen Temperaturbereich von -30°C bis +70°C erstrecken.
Das Kühlwasser wird hier bei einer Temperatur, bei der gemäß
Fig. 1 die untere Motorbetriebstemperatur nur annähernd erreicht
ist, über die Zuleitung 12 und über ein thermostatisch gesteu
ertes Dreiwegeventil 13, das im hinteren Bereich des ersten
Kühlers RC am oberen Wasserkasten desselben angeschlossen ist,
durch eine am Kühler vorbeiführende, nach vorne abgewinkelte
Bypaßleitung 14 hindurch ausreichend oberhalb der Austritts
öffnung einer vom unteren Wasserkasten des Kühlers abgezweig
ten Abflußleitung 15 in einen Wärmebehälter 10 eingeleitet,
wobei die vom hinteren Bereich des unteren Wasserkastens abge
zweigte Abflußleitung ebenfalls nach vorne abgewinkelt ist
und über ein Magnetventil 20 von oben her bis in den unteren
Bereich des Wärmebehälters nach unten gezogen ist.
Über eine vom hinteren Bereich des Wärmebehälters 10 nach oben
abgezweigte, zum zweiten Kühler RC führende Verbindungsleitung
16, die über eine Zuleitung 17 mit einem Ausgleichsbehälter
CO in Verbindung steht, wird das Kühlwasser über ein weiteres
Dreiwegeventil 13, das im hinteren Bereich dieses Kühlers am
oberen Wasserkasten desselben angeschlossen ist, durch eine
spiegelbildlich zur ersten Bypaßleitung ausgebildete Bypaßlei
tung 14 hindurch in einen weiteren Wärmebehälter 10 eingelei
tet, von dem aus das Kühlwasser dann über eine vom hinteren Be
reich dieses Behälters nach oben abgezweigte Rückleitung 18
zum Motor zurückströmt.
Eine vom hinteren Bereich des unteren Wasserkastens abgezweigte,
spiegelbildlich zur ersten Abflußleitung ausgebildete Abfluß
leitung 15, ist wiederum von oben her über ein Magnetventil 20
bis in den unteren Bereich des Wärmebehälters nach unten gezo
gen.
Sobald nun die untere Motorbetriebstemperatur erreicht ist,
öffnen die beiden Magnetventile 20 ihren Durchgang, so daß das
Kühlwasser auch über die Abflußleitungen 15 in die Wärmebehäl
ter 10 einströmt, in denen die Kühlwassertemperatur inzwischen
auf einen der unteren Motorbetriebstemperatur entsprechenden
Wert angestiegen ist, so daß auch bei niedrigen Außentempera
turen und vollständig erkalteten Kühlern kein wesentlicher
Temperaturabfall des Kühlwassers im Motor zu befürchten ist,
da durch das aufgeheizte Kühlwasser in den Wärmebehältern und
durch das über die Bypaßleitungen 14 nachströmende Kühlwasser
eine vorübergehende Absperrung gebildet ist, durch die ein Ein
strömen des erkalteten Kühlwasser in den unteren Bereich der
Behälter zunächst verzögert und erst allmählich freigegeben
ist.
Oberhalb der beiden Kühler RC sind hier an den Stirnseiten der
bei einem Sicherheitskraftfahrzeug vorgesehenen heckseitigen
Ausbauchungen zwei kreisrunde Öffnungen 21 abgebracht, in die
jeweils ein mit einem luftdurchläßigen Flansch versehener An
schlußstutzen 22 für einen Ladeluftkühler einsetzbar ist.
Die Öffnungen 21 sind jeweils durch einen Deckel 23 verschließ
bar, falls für den Motor kein Turbolader vorgesehen ist.
Fig. 3 zeigt entsprechend der Ansicht Fig. 2 die vom Kühlwasser
über die Zuleitung 12 zuerst durchströmte Kühleinrichtung mit
einem in Fig. 4 dargestellten thermostatisch gesteuerten Drei
wegeventil 13, das für die zweite Kühleinrichtung vorgesehen
ist, so daß der Ventilkörper 49 dieses Ventiles für die erste
Kühleinrichtung spiegelbildlich ausgebildet sein muß.
Das am ersten Kühler RC angeflanschte Dreiwegeventil 13 ist
über eine unterseitig am Ventil angeflanschte Bypaßleitung 14,
die unterseitig am Wärmebehälter 10 angeflanscht ist, mit dem
Behälter in Verbindung gebracht.
Im Gegensatz zu einem in Fig. 1 u. 2 vorgesehenen Magnetventil
20 ist hier für die Absperrung der vom unteren Wasserkasten des
Kühlers abgezweigten Abflußleitung 15 ein thermostatisch ge
steuertes Ventil 30 vorgesehen, dessen oberseitig am Wärmebe
hälter 10 angeflanschtes Ventilgehäuse durch ein unteres Ge
häuseteil 33 und ein oberes Gehäuseteil 34 gebildet ist, wobei
im unteren, am Wärmebehälter angeflanschten Gehäuseteil 33 ein
für die Ventilbetätigung vorgesehenes Dehnstoffelement 31 ein
gesetzt ist (Fachkunde Kraftfahrzeugtechnik, 18. Auflage Seite
246, Verlag Europa-Lehrmittel) und im oberen, am unteren Ge
häuseteil angeflanschten Gehäuseteil 34 zwei Druckfedern 36 u.
37 untergebracht sind, über die hier der Durchfluß des Kühl
wassers im unteren Temperaturbereich über die Abflußleitung 15
durch einen Ventiltopf 35, der durch die Krafteinwirkung der
Druckfedern gegen den oberen Flansch des unteren Gehäuseteiles
33 angedrückt ist, versperrt ist.
Um ein Schließen des Ventiles zu bewirken, muß die Druckkraft
der wirksam zwischen dem oberen Gehäuseteil 34 und dem Ventil
topf 35 angeordneten Druckfeder 37 etwas größer sein, wie die
Druckkraft der wirksam zwischen dem Ventiltopf und dem Dehnstoffelement
31 angeordneten Druckfeder 36, die so ausgelegt
ist, daß sie den im Dehnstoffelement untergebrachten Kolben
über eine am nach oben abstehenden Ende desselben befestigte
Druckscheibe 32 ganz in seine Ausgangslage zurückdrückt.
Sobald nun die Kühlwassertemperatur im Wärmebehälter einen Wert
erreicht, der annähernd der Motorbetriebstemperatur entspricht,
wird die Druckscheibe 32 über den Kolben des Dehnstoffelementes
entgegen der Krafteinwirkung der Druckfeder 36 gegen den Ven
tiltopf 35 bewegt, um denselben bei einem weiteren Temperatur
anstieg des Kühlwassers entgegen der Krafteinwirkung der Druck
feder 37 vom oberen Flansch des unteren Gehäuseteiles 33 abzu
heben, bis letztendlich der Durchfluß des Kühlwassers über die
am unteren Flansch des unteren Gehäuseteiles angeflanschte Ab
flußleitung 15 in den Wärmebehälter hinein ganz freigegeben
ist, sobald der Motor seine Betriebstemperatur erreicht hat.
Gegenüber einem Magnetventil hat ein thermostatisch gesteuer
tes Ventil den Vorteil, daß es den Durchfluß eines im Kühler
bei niedrigen Außentemperaturen vollständig erkalteten Kühl
wassers nur allmählich freigibt und zwischendurch beim Einströ
men eines sehr erkalteten Kühlwassers auch wieder etwas schließt, so
daß ein Temperaturabfall des Kühlwassers im Motor mit Sicher
heit ausgeschloßen ist.
Damit eine im Ventiltopf 35 eingeschlossene Luft beim Einfüllen
des Kühlwassers entweichen kann, ist im Boden des Ventiltopfes
ein zwecks Vorwärmung des erkalteten Kühlwassers nicht zu klei
nes Loch angebracht und im Boden des ebenfalls topfförmig aus
gebildeten oberen Gehäuseteiles 34 eine Entlüftungsschraube be
festigt.
Um den Durchfluß des Kühlwassers durch das Ventil hindurch zu
gewährleisten, sind in der nach innen gezogenen Wandung des un
teren Flansches vom Gehäuseteil 33, in der das Dehnstoffelement
31 eingesetzt ist, um das Dehnstoffelement herum mehrere Durch
gangsbohrungen angebracht, durch die hindurch das Kühlwasser
in einen durch das Dehnstoffelement und den oberen erweiterten
Teil der Abflußleitung 15 gebildeten Zwischenraum einströmt,
von dem aus das Kühlwasser dann über den unteren, dem Durch
gangsquerschnitt der Zuleitung zum Ventil angepaßten Teil der
Abflußleitung in den unteren Bereich des Wärmebehälters 10 ein
mündet.
Dabei ist die das Dehnstoffelement umschließende Abflußleitung
über einen Flansch 38, der oberseitig unterhalb der im unteren
Gehäuseteil 33 angebrachten Durchgangsbohrungen eine Vertiefung
aufweist, am unteren Flansch dieses Gehäuseteiles angeflanscht.
Die beiden Kühler sind hier im Gegensatz zur 199 58 454.0-. . je
weils über zwei an ihrem oberen Wasserkasten befestigte Laschen
56, die über einen Schwingmetallpuffer 58 jeweils gegen einen an
der Außenwandung der heckseitigen Ausbauchung befestigten Winkel
57 abgestützt sind, an der Außenwandung aufgehängt, wobei für
die zusätzliche Abstützung der Kühleinrichtungen jeweils ein Puf
fer 59 vorgesehen ist, der im unteren Bereich des Wärmebehälters
10 an der Innenwandung der Ausbauchung befestigt ist (siehe auch
Fig. 7).
Bekannt ist ein Dreiwegeventil, das den Durchfluß durch einen
Kühler erst freigibt, wenn die Motorbetriebstemperatur erreicht
ist (Fachkunde Kraftfahrzeugtechnik, 18. Auflage Seite 246, Ver
lag Europa-Lehrmittel), so daß sich bei diesem Ventil ein in
die Abflußleitung 15 eingebautes Magnetventil 20 (Fig. 2) bzw.
ein hier dargestelltes thermostatisch gesteuertes Ventil 30 er
übrigen würde.
Nachteilig bei diesem Thermostatventil ist jedoch, daß dessen
Regelbereich nach dem Erreichen der Motorbetriebstemperatur
nach oben hin beendet ist und auch eine Erweiterung des Regel
bereiches bis zu einer Kühlwasserüberhitzung aufgrund der ge
ringen Temperaturdifferenz zwischen Betriebstemperatur und
Überhitzungstemperatur nicht vorstellbar ist, so daß bei die
sem im Fahrzeugbau üblichen Ventil aufgrund der häufigen Fahr
ten im Stau unnötig oft ein Kühlerventilator in Betrieb gesetzt
wird, was die Fahrzeughalter weltweit jährlich durch vermeid
bare Energiekosten in der Höhe von mehreren Millionen oder
Milliarden DM oder Euro unnötig belastet.
Fig. 4 zeigt deshalb ein thermostatisch gesteuertes Dreiwege
ventil 13, für dessen Betätigung ein Dehnstoffelement 41 vor
gesehen ist, das jedoch im Gegensatz zum Dehnstoffelement 31
gemäß Fig. 3 an seinem Gehäuse einen Flansch für seine Befesti
gung an einem Ventilgehäuse 40 aufweist.
Am dem Flansch entgegengesetzten Ende des Dehnstoffelementes
sind zwei nach oben bzw. nach unten abstehende Flanschanschlüsse
am Gehäuse des Dehnstoffelementes angeformt, wobei am
nach unten abstehenden Flanschanschluß ein Wärmefühler 43 ange
flanscht ist, der über den nach oben abstehenden Flanschan
schluß, der hier durch einen Verschlußdeckel 44 mit Zapfen ab
gedichtet ist, mit einer geeigneten Flüssigkeit, die sich bei
Erwärmung besonders stark ausdehnt, aufgefüllt ist (Die Technik
im Leben von heute, 3. Auflage Seite 79, Meyers Lexikonverlag).
Dabei umschließt die eingefüllte Flüssigkeit auch eine im Dehn
stoffelement untergebrachte Gummibuchse, in der ein Kolben 42
verschiebbar eingebettet ist und die an ihrem, dem freien Ende
des Kolbens zugewandten Ende über einen nach außen gezogenen
Bund eine Abdichtung für die im Wärmefühler und im Dehnstoff
element eingeschlossene Flüssigkeit bildet.
Das hier dargestellte Dreiwegeventil 13 ist gemäß der Ansicht
Fig. 2 für den zweiten, über die Verbindungsleitung 16 einge
speisten Kühler RC vorgesehen (siehe auch Fig. 7) und vom Stau
raum eines Sicherheitskraftfahrzeuges aus betrachtet so ange
ordnet, daß der Wärmefühler 43 der Fahrzeugvorderseite zuge
wandt dem Fahrtwind entgegengerichtet ist.
Ein im Ventilgehäuse 40 axial verschiebbar gelagerter, aus einem
Rohr gefertigter Ventilkörper 49, der durch eine im Ventilge
häuse eingeschraubte 6kt-Schraube 53 mit Zapfen am Verdrehen
um seine eigene Achse gehindert ist, wird hier mittels einer
Druckfeder 46, die wirksam zwischen einem am hinteren Ende des
Ventilgehäuses befestigten Deckel 45 und einer Druckscheibe 47
angeordnet ist, über die Druckscheibe gegen eine Anschlagschei
be 48 angedrückt, die in ihrer dargestellten Axiallage durch
einen Sicherungsring festgehalten einen Endanschlag für den
Ventilkörper 49 bildet.
Sowohl in der Druckscheibe 47, als auch in der Anschlagscheibe
48 ist jeweils eine axial gerichtete Bohrung angebracht, durch
die hindurch das Kühlwasser beim Verschieben des Ventilkörpers
49 entgegengesetzt zur Verschieberichtung entweichen kann, wo
bei die in der Anschlagscheibe 48 angebrachte Bohrung nach
außen versetzt ist.
Der Kolben 42 des Dehnstoffelementes 41 ist über sein nach
außen ragendes Ende mit etwas Spiel in einer Ansenkung zen
triert, die in der Anschlagscheibe 48 angebracht an ihrem Grund
ein kleines Loch aufweist, damit eingeschlossenes Kühlwasser
beim Einschieben des Kolbens leichter entweichen kann.
Bei ansteigender Außen- bzw. Umgebungstemperatur des Wärmefüh
lers 43 dehnt sich die im Fühler enthaltene Flüssigkeit aus,
so daß die Flüssigkeit über die im Dehnstoffelement unterge
brachte Gummibuchse einen Druck auf das in der Buchse einge
schobene, kegelig ausgebildete Ende des Kolbens 42 ausübt, wo
durch der Kolben ganz in die an der Anschlagscheibe angebrachte
Ansenkung eingeschoben wird bis bei einer Umgebungstemperatur
von -30°C ein Anschlag durch die Anschlagscheibe 48 gegen den
Kolben gebildet ist.
Bei einem weiteren Temperaturanstieg der den Wärmefühler umge
benden Luft wird dann der Ventilkörper 49 über den Kolben und
die Anschlagscheibe entgegen der Krafteinwirkung der Druckfe
der 46 im Ventilgehäuse 40 verschoben, so daß durch die Ver
schiebung des Ventilkörpers der Durchfluß des Kühlwassers zum
Kühler durch eine in der Wandung des Ventilkörpers angebrachte
dreieckförmige Durchgangsöffnung 51, die in der dargestellten
Axiallage des Ventilkörpers eine im Ventilgehäuse angebrachte
Durchgangsöffnung zum Kühler nahezu ganz verschließt, zuneh
mend freigegeben wird.
Der Flanschanschluß des Ventilgehäuses für den Kühler RC ist in
einer Draufsicht zum Ventil in Fig. 7 dargestellt und in der
selben Ebenen Angeordnet wie die Flanschanschlüsse für die Zu
leitung des Kühlwassers und für die Bypaßleitung 14.
Für den Durchfluß des Kühlwassers über die Bypaßleitung 14 zum
Wärmebehälter ist in der Wandung des Ventilkörpers 49 eine zur
Durchgangsöffnung 51 um 90° versetzte und spiegelbildlich aus
gebildete Durchgangsöffnung 52 angebracht, deren Form in einem
Schnitt 5-5 des Ventilkörpers in Fig. 5 dargestellt ist und die
in der dargestellten Axiallage des Ventilkörpers eine im Ven
tilgehäuse angebrachte Durchgangsöffnung vollständig freigibt.
Während also der Durchfluß zum Kühler über die Durchgangsöff
nung 51 mit ansteigender Umgebungstemperatur des Wärmefühlers
beim Verschieben des Ventilkörpers zunehmend vergrößert wird,
wird der Durchfluß über die Bypaßleitung 14 zum Wärmebehälter
aufgrund der spiegelbildlich zur Durchgangsöffnung 51 ausge
bildeten Durchgangsöffnung 52 zunehmend verringert und bei ei
ner Umgebungstemperatur des Wärmefühlers von angenommen +70°C
nahezu ganz versperrt, wobei dann der Durchfluß des Kühlwassers
zum Kühler über die Durchgangsöffnung 51 vollständig freigege
ben ist, so daß das Gebläse BL des Heizkörpers RH bei ausrei
chend dimensionierten Kühlern RC (Fig. 1) nur bei längeren Berg
fahrten mit erhöhter Drehzahl in Betrieb gesetzt wird, um eine
Kühlwasserüberhitzung zu verhindern.
Auf ebener Fahrbahn jedoch, wird eine durch eine verringerte
Fahrgeschwindigkeit bewirkte verringerte Kühlleistung der Küh
ler durch eine erhöhte Wärmeabgabe der Kühler und des Motor
raumes an den jeweiligen Wärmefühler ziemlich ausgeglichen, in
dem der Wärmefühler dann über das Dehnstoffelement den Durch
fluß zum Kühler vergrößert, so daß also der Temperaturabfall
des Kühlwassers über die beiden Kühler und deren Bypaßleitungen
auch bei verringerter Fahrgeschwindigkeit unabhängig von der
jeweiligen Außentemperatur einigermaßen konstant gehalten ist,
wenn die Drehzahl des Motors und damit dessen Wärmeabgabe mehr
oder weniger immer der jeweiligen Fahrgeschwindigkeit angepaßt
wird, so daß der Motor weder überdreht noch abgewürgt wird.
Der Zufluß des Kühlwassers zum Dreiwegeventil, der hier über
die zwischen den beiden Kühleinrichtungen angebrachte Verbin
dungsleitung 16 erfolgt (Fig. 7), ist durch eine in Längsrich
tung des Ventilkörpers 49 verlaufende längliche Durchgangsöff
nung 50 gebildet (Fig. 5), die auf der gegenüberliegenden Seite
der für den Kühler vorgesehenen Durchgangsöffnung 51 in der
Wandung des Ventilkörpers angebracht ist und die in einer An
sicht B des in Fig. 5 dargestellten Ventilkörpers bzw. in Fig. 6
in ihrer Form dargestellt ist.
Die Breite der Durchgangsöffnung 50 entspricht den lichten Wei
ten der am Ventilgehäuse 40 angebrachten Flanschanschlüsse für
die Zuleitung zum Ventil, sowie für den Anschluß am Kühler und
für den Anschluß des Wärmebehälters über die Bypaßleitung 14,
wobei die ausreichend lang ausgebildete Durchgangsöffnung so
angeordnet ist, daß der Durchfluß durch dieselbe in den Endla
gen des Ventilkörpers 49 nicht eingeengt ist.
Dabei ist zu beachten, daß zumindest der erweiterte Teil der
im Ventilkörper 49 für den Kühler vorgesehenen Durchgangsöff
nung 51 um ein bestimmtes Maß axial verlängert sein muß, damit
der Durchfluß zum Kühler nicht eingeengt wird, wenn der Ventil
körper über den Wärmefühler 43 toleranzbedingt oder aufgrund
einer erhöhten Umgebungstemperatur des Fühlers bei Bergfahrten
über ein erforderliches Maß hinaus verschoben wird.
Ist dann der Durchfluß über die Bypaßleitung 14 zum Wärmebehäl
ter 10 durch die im Ventilkörper angebrachte Durchgangsöffnung
52 ganz versperrt, so ist das kein Nachteil, da die entsprechen
de Axiallage des Ventilkörpers nur bei extrem hohen Außentempe
raturen und stark verringerter Fahrgeschwindigkeit erreichbar
ist und ein vorübergehendes Abtrennen des Wärmebehälters über
die Bypaßleitung lediglich zu einem leichten Anstieg der Kühl
wassertemperatur führt, so daß bei längeren Bergfahrten das Ge
bläse BL des Heizkörpers RH mit erhöhter Drehzahl in Betrieb
gesetzt wird.
Fig. 5 zeigt den Ventilkörper 49 in einer Draufsicht zu Fig. 4
mit der jeweils in der Wandung des Ventilkörpers angebrachten
Durchgangsöffnung 50 für den Zufluß des Kühlwassers, 51 für
den Abfluß des Kühlwassers zum Kühler RC und 52 für den Abfluß
des Kühlwassers zum Wärmebehälter 10 über die Bypaßleitung 14.
Fig. 6 zeigt den Ventilkörper 49 in einer Ansicht B des in Fig.
5 dargestellten Ventilkörpers mit der Durchgangsöffnung 50 für
den Zufluß des Kühlwassers und der dahinter in der Wandung des
Ventilkörpers angebrachten Durchgangsöffnung 51 zum Kühler, so
daß die für die Bypaßleitung 14 vorgesehene Durchgangsöffnung
52 um 90° versetzt zu den beiden Durchgangsöffnungen 50 u. 51
unten angeordnet ist (Fig. 4).
Fig. 7 zeigt entsprechend Fig. 2 die zweite vom Kühlwasser durch
strömte Kühleinrichtung in ihrer Einbaulage von oben mit dem
über die Verbindungsleitung 16 eingespeisten Dreiwegeventil 13,
das am Kühler RC angeflanscht ist und von dem aus die unten am
Ventil angeflanschte Bypaßleitung 14 in den vorderen Bereich
des Wärmebehälters 10 eingeführt ist, während die vom unteren
Wasserkasten des Kühlers abgezweigte Abflußleitung 15 nach vor
ne abgewinkelt in das thermostatisch gesteuerte Ventil 30 ein
mündet.
Die Wärmebehälter 10 sind vorteilhaft aus einem Werkstoff mit
geringer Wärmeleitzahl gefertigt und außenseitig im vorderen
Bereich etwas nach innen abgesetzt, damit sie leichter demon
tierbar sind, wobei die Schrauben für die Befestigung des je
weiligen Wärmebehälters an der Bypaßleitung 14 bzw. über das
Ventil 30 an der Abflußleitung 15 des Kühlers mit ihren Köpfen
innenseitig zu den Flanschanschlüssen des Wärmebehälters und
des Ventiles angeordnet sind, während die zugehörigen Flansche
der Bypaßleitung und der Abflußleitung mit entsprechenden Ge
winden für die Befestigung der Schrauben versehen sind (Fig. 3).
Im Gegensatz zur 199 58 454.0-. . ist hier jeweils zwischen dem
Dreiwegeventil 13 und dem Wärmebehälter 10 statt einer Grund
platte lediglich eine Verschalungsplatte 11 vorgesehen, die
vorderseitig ringsum an der Innenwandung des Fahrzeuginsassen
raumes und rückseitig an einer Trennwand 286 befestigt ist, die
den vorderseitig durch eine Verschalung PL begrenzten Stauraum
des Sicherheitskraftfahrzeuges vom heckseitigen Motorraum ab
trennt.
Die Trennwand 286 ist im Bereich der Kühler RC und der Dreiwege
ventile 13 freigespart, so daß ein Einbau dieser Teile auch vom
Motorraum aus ermöglicht ist, während ein Ausbau dieser Teile
bei abgenommener Verschalungsplatte 11 auch vom Stauraum aus
ermöglicht ist, wenn die Außenwandung der bei einem Sicherheits
kraftfahrzeug vorgesehenen heckseitigen Ausbauchung beispiels
weise bei einem Seitenaufprall eingedrückt wird und wieder aus
gebeult werden muß.
Stirnseitig ist an den heckseitigen Ausbauchungen des Fahrzeu
ges jeweils eine mit vertikalen Luftleitstegen versehene Ab
deckung 55 vor den Lufteinlaßöffnungen für die beiden Kühler
angebracht, wobei die innenseitig der Kühler an den Abdeckun
gen angeformten Luftleitstege nach innen abgewinkelt sind, so
daß der Fahrtwind bei entsprechend hoher Fahrgeschwindigkeit
direkt gegen die nach unten abstehenden Wärmefühler 43 der
Dreiwegeventile 13 gerichtet ist und die Wärmefühler unbeein
flußt von der Wärmeabgabe der Kühler und des Motorraumes eine
Axiallage der in den Ventilgehäusen 40 verschiebbar gelagerten
Ventilkörper 49 bewirken, die lediglich von der Außentempera
tur bestimmt ist, wobei die Ventilkörper den Durchfluß des
Kühlwassers durch die Kühler und deren Bypaßleitungen 14 so
steuern, daß der Temperaturabfall des Kühlwassers über die
beiden Kühleinrichtungen unabhängig von der jeweiligen Außen
temperatur konstant gehalten ist.
Bei zunehmend verringerter Fahrgeschwindigkeit wird es dann
aufgrund der Wärmeabgabe der Kühler und des Motorraumes zunehmend
wärmer um die Wärmefühler herum, so daß dieselben den
Durchfluß des Kühlwassers über die beiden Kühler bei gleich
zeitiger Verringerung der Durchflußmenge über die Bypaßleitun
gen zunehmend erhöhen.
Über ein in vorliegender Anmeldung beschriebenes Verfahren zur
Temperaturregelung eines für die Motorkühlung und die Beheizung
eines Fahrzeuges vorgesehenen Kühlwassers wird also sowohl ein
Temperaturabfall des Kühlwassers bei einer Beheizung des Fahr
zeuginsassenraumes, als auch mehr oder weniger ein Temperatur
anstieg des Kühlwassers bei verringerter Fahrgeschwindigkeit
verhindert, so daß dieses Verfahren im Vergleich zur herkömm
lichen Temperaturregelung des Kühlwassers bei weniger sicheren
Kraftfahrzeugen als durchaus exakt, wenn auch nicht mathema
tisch exakt bezeichnet werden kann.
Nach einem Gutachten im Auftrag des Bundesministers für Verkehr,
Berlin 1993, erstellt vom Institut für Wirtschaftsforschung,
ergab eine Haushaltsbefragung, daß bei etwa 40% aller Fahrten
eine Fahrstrecke von 3 bis 5 km, die für eine Wiederaufladung
eines Latentwärmespeichers erforderlich ist, nicht erreicht
wird, - siehe Motortechnische Zeitschrift 55 (1994) 6, Seite 338.
Auf Seite 339 dieses Artikels ist aber auch vermerkt, daß sich
eine einzelne Fahrt häufig aus kleineren Wegstrecken mit nur
geringen Stillstandszeiten dazwischen zusammensetzt, was auch
verständlich ist, weil Hausfrauen, wenn sie mal kurz wohin fah
ren, nicht immer auch dort übernachten, zumal wenn sie Kinder
haben, die öfter pro Tag auch verpflegt werden müssen.
In Fällen, wo sich also eine einzelne Fahrt aus mehreren Weg
strecken zusammensetzt, ist die Motorwärme keine Abfallwärme,
die für eine Wiederaufladung des Latentwärmespeicher vorteil
haft genutzt werden kann, weil die Motorwärme bei einer Weiter
fahrt das Erreichen der Motorbetriebstemperatur beschleunigt
und das Hin- und Herpumpen der Wärme bei kurzen Stillstands
zeiten gar nicht rentabel ist.
Deshalb ist in vorliegender Anmeldung für das Wiederaufladen
des Latentwärmespeichers der Wärmeinhalt der Wärmebehälter und
gegebenenfalls auch der Wärmeinhalt der Kühler genutzt, die ansonsten
ihre Wärme verhältnismäßig rasch an die Außenluft ab
geben würden, weil die Wärmebehälter und die Kühler die Warm
laufphase des Motors nicht nachteilig behindern bzw. erst wie
der erwärmt werden, wenn der Motor seine untere Betriebstem
peratur erreicht hat und ohne Nachteil wieder Wärme abgeben
kann.
Dabei wird die Warmlaufphase des Motors durch die Wärmeabgabe
der Wärmebehälter 10 über die parallel zum Bypaßventil 905i
angeordnete Verbindungsleitung 25 sogar etwas verkürzt (Fig. 1).
Claims (15)
1. Verfahren zur exakten Temperaturregelung eines für die Motor
kühlung und die Beheizung eines Fahrzeuges vorgesehenen Kühl
wassers,
mit zwei hintereinander in den Kühlwasserkreislauf eines Ver brennungskraftmotors (M) eingebauten Kühlern (RC), für deren Umgehung ein thermostatisch gesteuertes Bypaßventil (905i) vorgesehen ist, über dessen elektromagnetische Zusatzsteu erung die Kühler während einer Aufheizphase des Fahrzeugin sassenraumes vom Kühlwasserkreislauf abgetrennt sind, und
mit zwei in die Zuleitungen der Kühler (RC) eingebauten Dreiwegeventilen (13), über die das Kühlwasser jeweils bei gleicher Durchflußmenge mit zunehmender Außentemperatur zu nehmend über einen Kühler (RC) und abnehmend über eine am Kühler vorbeiführende Bypaßleitung (14) durch einen gemein samen Wärmebehälter (10) hindurchgeleitet ist, wobei die beiden der Außentemperatur und dem Fahrtwind ausgesetzten Dreiwegeventile (13) in unmittelbarer Nähe ihres Kühlers und des Motorraumes angeordnet sind, so daß die Umgebungs temperatur der Dreiwegeventile bei verringerter Fahrgeschwin digkeit durch die Wärmeabgabe der Kühler und des Motorraumes und damit auch der Durchfluß durch die Kühler hindurch bei gleichzeitiger Verringerung der die Bypaßleitungen (14) durchströmenden Kühlwassermenge entsprechend erhöht wird,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Durchfluß des Kühlwassers durch die beiden Kühler (RC) hindurch bis zum Erreichen einer der unteren Motorbe triebstemperatur entsprechenden Kühlwassertemperatur jeweils durch ein in die Abflußleitungen (15) der Kühler eingebautes Magnetventil (20) oder durch ein thermostatisch gesteuertes Ventil (30) versperrt ist, so daß ein Temperaturabfall des Kühlwassers im Motor (M) bei niedrigen Außentemperaturen und vollständig erkalteten Kühlern verhindert ist, wenn der Durchfluß des Kühlwassers über die Dreiwegeventile (13) zu den Kühlern (RC) und den Wärmebehältern (10) bei einer Kühl wassertemperatur, die nur annähernd der unteren Motorbe triebstemperatur entspricht, über den im Bypaßventil (905i) untergebrachten Ventilkörper zunehmend freigegeben wird.
mit zwei hintereinander in den Kühlwasserkreislauf eines Ver brennungskraftmotors (M) eingebauten Kühlern (RC), für deren Umgehung ein thermostatisch gesteuertes Bypaßventil (905i) vorgesehen ist, über dessen elektromagnetische Zusatzsteu erung die Kühler während einer Aufheizphase des Fahrzeugin sassenraumes vom Kühlwasserkreislauf abgetrennt sind, und
mit zwei in die Zuleitungen der Kühler (RC) eingebauten Dreiwegeventilen (13), über die das Kühlwasser jeweils bei gleicher Durchflußmenge mit zunehmender Außentemperatur zu nehmend über einen Kühler (RC) und abnehmend über eine am Kühler vorbeiführende Bypaßleitung (14) durch einen gemein samen Wärmebehälter (10) hindurchgeleitet ist, wobei die beiden der Außentemperatur und dem Fahrtwind ausgesetzten Dreiwegeventile (13) in unmittelbarer Nähe ihres Kühlers und des Motorraumes angeordnet sind, so daß die Umgebungs temperatur der Dreiwegeventile bei verringerter Fahrgeschwin digkeit durch die Wärmeabgabe der Kühler und des Motorraumes und damit auch der Durchfluß durch die Kühler hindurch bei gleichzeitiger Verringerung der die Bypaßleitungen (14) durchströmenden Kühlwassermenge entsprechend erhöht wird,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Durchfluß des Kühlwassers durch die beiden Kühler (RC) hindurch bis zum Erreichen einer der unteren Motorbe triebstemperatur entsprechenden Kühlwassertemperatur jeweils durch ein in die Abflußleitungen (15) der Kühler eingebautes Magnetventil (20) oder durch ein thermostatisch gesteuertes Ventil (30) versperrt ist, so daß ein Temperaturabfall des Kühlwassers im Motor (M) bei niedrigen Außentemperaturen und vollständig erkalteten Kühlern verhindert ist, wenn der Durchfluß des Kühlwassers über die Dreiwegeventile (13) zu den Kühlern (RC) und den Wärmebehältern (10) bei einer Kühl wassertemperatur, die nur annähernd der unteren Motorbe triebstemperatur entspricht, über den im Bypaßventil (905i) untergebrachten Ventilkörper zunehmend freigegeben wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß zwischen der vom Bypaßventil (905i) abgezweigten, an
den Kühlern (RC) vorbeiführenden Bypaßleitung und der Zu
leitung (12) zu den Kühlern eine parallel zum Bypaßventil
angeordnete Verbindungsleitung (25) vorgesehen ist, die ei
nen relativ geringen Durchgangsquerschnitt aufweist, oder
daß wahlweise eine entsprechend bemessene, axial gerichtete
Bohrung im unteren Flansch des im Bypaßventil (905i) unter
gebrachten Ventilkörpers angebracht ist, um das in den Wär
mebehältern (10) enthaltene Kühlwasser während der Warm
laufphase des Motors (M) durch das über die Verbindungs
leitung (25) bzw. über die Bohrung im unteren Flansch des
Ventilkörpers hindurchströmende Kühlwasser etwas vorzuhei
zen bzw. für die Erwärmung des Motors mit zu nutzen.
3. Verfahren nach Anspruch 1 u. 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß in die beiden Abflußleitungen (15) der Kühler (RC) je
weils ein Magnetventil (20) eingebaut ist, für deren Strom
versorgung der am Bypaßventil (905i) angebrachte Thermo
schalter (T3) vorgesehen ist, über den auch der Thermostat
(HDr) für die Beheizung des Fahrzeuginsassenraumes während
der Fahrt bei einer der unteren Motorbetriebstemperatur
entsprechenden Kühlwassertemperatur aktiviert wird, so daß
dann der Durchfluß des Kühlwassers über die Kühler (RC)
erst freigegeben ist, wenn auch die Kühlwassertemperatur in
den Wärmebehältern (10) auf einen der unteren Motorbetriebs
temperatur entsprechenden Wert angestiegen ist.
4. Verfahren nach Anspruch 1 u. 2
dadurch gekennzeichnet,
daß in die beiden Abflußleitungen (15) der Kühler (RC) je
weils ein thermostatisch gesteuertes Ventil (30) eingebaut
ist, für dessen Betätigung ein im Kraftfahrzeugbau übliches
Dehnstoff element (31) vorgesehen ist, das in einem unteren
Gehäuseteil (33) eines Ventilgehäuses (33, 34) in einer vom
unteren Flansch dieses Gehäuseteiles nach innen gezogenen
Wandung eingesetzt ist und das mit zunehmender Kühlwasser
temperatur über seinen Kolben und eine am nach oben abstehenden
Ende des Kolbens befestigte Druckscheibe (32) entge
gen der Krafteinwirkung einer in einem Ventiltopf (35) un
tergebrachten Druckfeder (36) einen Anschlag gegen den Ven
tiltopf bildet, um denselben bei einem weiteren Temperatur
anstieg des Kühlwassers entgegen der Krafteinwirkung einer
im oberen Gehäuseteil (34) untergebrachten Druckfeder (37)
vom oberen, etwas nach innen gezogenen Flansch des unteren
Gehäuseteiles (33) abzuheben, so daß dann der Durchfluß des
im oberen Gehäuseteil (34) einströmenden Kühlwassers bei
einer Kühlwassertemperatur im jeweiligen Wärmebehälter (10),
die der unteren Motorbetriebstemperatur entspricht, über
eine am unteren Flansch des unteren Gehäuseteiles (33) be
festigte, das Ende der Abflußleitung bildende Abflußleitung
(15) in den unteren Bereich des Wärmebehälters hinein ganz
freigegeben ist, wobei die Abflußleitung an ihrem oberen
Ende eine das Dehnstoffelement (31) umschließende Erweite
rung aufweist, an derem Ende ein für die Befestigung der
Abflußleitung vorgesehener Flansch (38) angebracht ist, der
unterhalb mehrerer Durchgangsbohrungen, die um das Dehn
stoffelement herum in der vom unteren Flansch des unteren
Gehäuseteiles (33) nach innen gezogenen Wandung angebracht
sind, eine Vertiefung aufweist, so daß der Durchfluß durch
das Ventil (30) gewährleistet ist.
5. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß in einem für die Dreiwegeventile (13) vorgesehenen Ven
tilgehäuse (40) ein aus einem Rohr gefertigter, in einer
Bohrung des Ventilgehäuses axial verschiebbar gelagerter
Ventilkörper (49) untergebracht ist, der durch eine Druck
feder (46), die wirksam zwischen einem am hinteren Ende des
Ventilgehäuses angeflanschten Deckel (45) und einer Druck
scheibe (47) angeordnet ist, über die Druckscheibe gegen
eine Anschlagscheibe (48) angedrückt ist, die über einen
in der Bohrung des Ventilgehäuses (40) eingesetzten Siche
rungsring einen Anschlag für den Ventilkörper (49) bildet,
wobei in der Wandung des Ventilkörpers eine dreieckförmige
Durchgangsöffnung (51) angebracht ist, die in der Anschlag
stellung des Ventilkörpers eine im Ventilgehäuse (40) ange
brachte Durchgangsöffnung zum Kühler (RC) nahezu ganz
verschließt und die den Durchfluß des Kühlwassers zum Küh
ler beim Verschieben des Ventilkörpers (49) entgegen der
Druckkraft der Druckfeder (46) zunehmend freigibt, während
eine ebenfalls in der Wandung des Ventilkörpers angebrach
te, spiegelbildlich zur Durchgangsöffnung (51) ausgebilde
te Durchgangsöffnung (52) so angeordnet ist, daß sie eine
im Ventilgehäuse (40) angebrachte Durchgangsöffnung zum
Wärmebehälter (10) über die Bypaßleitung (14) in der An
schlagstellung des Ventilkörpers (49) ganz freigibt, wobei
sie den Durchfluß über die Bypaßleitung beim Verschieben
des Ventilkörpers zunehmend verringert, so daß also der Zu
fluß zum Kühler (RC) über die Durchgangsöffnung (51) ganz
freigegeben ist, wenn der Zufluß zum Wärmebehälter (10) über
die Bypaßleitung (14) durch die Durchgangsöffnung (52) des
Ventilkörpers nahezu ganz versperrt ist, wobei zumindest
der erweiterte Teil der für den Kühler in der Wandung des
Ventilkörpers angebrachten Durchgangsöffnung (51) aus Tole
ranzgründen um ein bestimmtes Maß axial verlängert ist, da
mit der Kühlwasserzufluß zum Kühler nicht verringert wird,
wenn der Ventilkörper über ein erforderliches Maß hinaus
verschoben wird und der Durchfluß über die Bypaßleitung
dann ganz versperrt ist, was aber nicht nachteilig ist, da
man bei hohen Außentemperaturen nicht ständig mit verrin
gerter Fahrgeschwindigkeit durch die Gegend fährt.
6. Verfahren nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß für den Zufluß des Kühlwassers zum Dreiwegeventil (13)
eine in der Wandung des Ventilkörpers (49) angebrachte, in
Längsrichtung verlaufende Durchgangsöffnung (50) vorgesehen
ist, die eine im Ventilgehäuse (40) angebrachte Durchgangs
öffnung beim Verschieben des Ventilkörpers bis zu dessen
Endlage hin, die durch die axial verlängerte Durchgangsöff
nung (51) für den Kühler (RC) bestimmt ist, mit ausreichen
der Sicherheit stets freigibt.
7. Verfahren nach Anspruch 5 u. 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß die im Ventilgehäuse (40) angebrachten Durchgangsöff
nungen jeweils durch einen am Ventilgehäuse angeformten
Flanschanschluß gebildet sind, wobei die Flanschanschlüsse
zueinander um 90° versetzt in ein und derselben Querebenen
des Ventilgehäuses angeordnet sind und wobei der Flanschan
schluß für die Bypaßleitung (14) mit der im Ventilkörper
(49) angebrachten Durchgangsöffnung (52) in der Gebrauchs
lage des Dreiwegeventiles (13) nach unten gerichtet ist,
während der Flanschanschluß für den Kühler (RC) mit der im
Ventilkörper angebrachten Durchgangsöffnung (51) auf der
dem Flanschanschluß für die Zuleitung des Kühlwassers zum
Ventil mit der im Ventilkörper angebrachten Durchgangsöff
nung (50) gegenüberliegenden Seite des Ventilgehäuses (40)
angeordnet ist.
8. Verfahren nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß für die Betätigung des Dreiwegeventiles (13) ein Dehn
stoffelement (41) vorgesehen ist, dessen Gehäuse stirnsei
tig einen Flansch für die Befestigung des Dehnstoffelemen
tes am Ventilgehäuse (40) des Dreiwegeventiles aufweist,
wobei am entgegengesetzten Abschlußende des Dehnstoffele
mentes zwei nach oben bzw. unten abstehende Flanschan
schlüsse am Gehäuse desselben angeformt sind, von denen der
nach unten abstehende Flanschanschluß zur Befestigung eines
Wärmefühlers (43) dient, während der nach oben abstehende
Flanschanschluß zum Auffüllen des Wärmefühlers und des
Dehnstoffelementes mit einer geeigneten Flüssigkeit vorge
sehen ist und durch einen Verschlußdeckel (44), der einen
Zapfen zwecks Verringerung der eingeschlossenen Flüssig
keit aufweist, abgedichtet ist.
9. Verfahren nach Anspruch 1, 5 u. 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß die beiden Kühler (RC) so ausgelegt sind, daß sie auch
bei einer Außentemperatur von +30°C und verringerter Fahr
geschwindigkeit einen Temperaturanstieg des Kühlwassers ver
hindern und daß die im Wärmefühler (43) des Dehnstoffelemen
tes (41) eingeschlossene Flüssigkeit so bemessen ist, daß
der Ventilkörper (49) des Dreiwegeventiles (13) bei einem
Temperaturanstieg der den Wärmefühler umgebenden Luft von
-30°C bis angenommen +70°C über den Kolben (42) des Dehnstoffelementes
entgegen der Krafteinwirkung der auf den
Ventilkörper einwirkenden Druckfeder (46) von seiner An
schlagstellung weg in eine Axiallage gedrängt ist, bei der
der Durchfluß des Kühlwassers zum jeweiligen Kühler (RC)
über die in der Wandung des Ventilkörpers angebrachte Durch
gangsöffnung (51) mit Sicherheit ganz freigegeben ist.
10. Verfahren nach Anspruch 1 u. 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß über den am Bypaßventil (905i) angebrachten Thermoschal
ter (T3) ein mit einem Schließer versehenes Relais (d4) be
tätigt ist, das in einer Schlüsselstellung 3 des Zündschlos
ses (I) bei Motorstillstand über das Zündschloß und seinen
Schließer ein mit einem Öffner versehenes Relais (d5) betä
tigt, so daß die Stromzufuhr zur elektromagnetischen Zusatz
steuerung des Bypaßventiles (905i) bei Motorstillstand über
den Öffner vom Relais (d5) unterbrochen ist, wodurch der im
Bypaßventil untergebrachte Ventilkörper seine obere Endlage
beibehält und den Durchfluß des Kühlwassers über die Zulei
tung (12) zu den Wärmebehältern (10) und den Kühlern (RC)
freigibt, wenn der Latentwärmespeicher (L) nach einer be
stimmten Motorbetriebszeit noch nicht wieder voll aufgela
den ist und die Standheizung (ST) über den im Latentwärme
speicher eingesetzten Temperaturregler (TL) und das Relais
(d) in Betrieb gesetzt wird, so daß dann die Standheizung
beim Wiederaufladen des Latentwärmespeichers durch die Wär
meabgabe der Wärmebehälter (10) und der Kühler (RC) unter
stützt wird, bis die Kühlwassertemperatur im Bypaßventil
(905i) unter einen der unteren Motorbetriebstemperatur ent
sprechenden Wert abgefallen ist und der Thermoschalter (T3)
die Stromzufuhr zum Relais (d4) und über den Schließer des
selben auch die Stromzufuhr zum Relais (d5) beendet, so daß
dann der im Bypaßventil (905i) untergebrachte Ventilkörper
über den Öffner vom Relais (d5) und über die elektromagne
tische Zusatzsteuerung des Ventiles in seine untere Endla
ge gezogen wird und den Zufluß des Kühlwassers zu den Küh
lern bis auf eine geringe, die Verbindungsleitung (25)
durchströmende Kühlwassermenge beendet, bis der Latentwär
mespeicher (L) über die Standheizung (ST) voll aufgeladen
ist und die Stromversorgung der Standheizung und der elektromagnetischen
Zusatzsteuerung des Bypaßventiles (905i)
über den im Latentwärmespeicher eingesetzten Temperatur
regler (TL) beendet ist.
11. Verfahren nach Anspruch 1 u. 10,
dadurch gekennzeichnet,
daß an dem für die Beheizung des Fahrzeuginsassenraumes
während der Fahrt vorgesehenen Thermostat (HDr) eine Plus
zuleitung und an dem für die Aktivierung des Thermostaten
vorgesehenen, am Bypaßventil (905i) angebrachten Thermo
schalter (T3) eine Minuszuleitung angelegt ist, so daß die
Beheizung des Insassenraumes über das Gebläse (BL) des Heiz
körpers (RH) nach dem Abstellen des Motors (M) über die
Schlüsselstellung 3 des Zündschloßes (I) eine bestimmte
Zeit aufrecht erhalten ist, bis über den Thermoschalter
(T3) die Stromversorgung des Thermostaten (HDr) und über
den Thermostat die Stromversorgung des Relais (d3), über
dessen Schließer während der Beheizung die Pumpe (PSt) der
Standheizung (ST) in Betrieb gesetzt ist und für den Kühl
wasserumlauf sorgt, unterbrochen ist, wobei die Stromzufuhr
zur elektromagnetischen Zusatzsteuerung des Bypaßventiles
(905i) während der Nachbeheizung bei Motorstillstand über
den am Schließer des Relais (d3) angeschlossenen Öffner
vom Relais (d5) unterbrochen ist, so daß der im Bypaßventil
untergebrachte Ventilkörper seine obere Endlage beibehält
und den Durchfluß des Kühlwassers über die Zuleitung (12)
zu den Wärmebehältern (10) und den Kühlern (RC) freigibt,
wodurch der Latentwärmespeicher (L) bei der Nachbeheizung
des Insassenraumes durch die Wärmeabgabe der Wärmebehälter
und der Kühler unterstützt wird.
12. Verfahren nach Anspruch 1, 3 u. 4
dadurch gekennzeichnet,
daß für die Abstützung der beiden Kühler (RC) jeweils zwei
oberseitig am Kühler befestigte, nach vorne bzw. hinten ab
stehende Laschen (56) vorgesehen sind, über die sich der
Kühler jeweils über einen Schwingmetallpuffer (58) gegen
einen an der Außenwandung der heckseitigen Ausbauchung be
festigten Winkel (57) abstützt, wobei der zugehörige Wärme
behälter (10) und das oberseitig an demselben befestigte
Magnetventil (20) bzw. thermostatisch gesteuerte Ventil (30)
jeweils mit einem nach außen abstehenden Flanschanschluß
ausgestattet sind, so daß der Wärmebehälter über seinen
Flanschanschluß über die ebenfalls mit Flanschanschlüssen
versehene Bypaßleitung (14) am Dreiwegeventil (13) und über
den Flanschanschluß des Ventiles (20 bzw. 30) über die eben
falls mit Flanschanschlüssen versehene Abflußleitung (15)
am unteren Wasserkasten des Kühlers (RC) befestigbar ist,
wobei für die zusätzliche Abstützung der aus diesen Teilen
bestehenden Kühleinrichtung ein an der Innenwandung der
heckseitigen Ausbauchung bzw. des Fahrzeuginsassenraumes
befestigter Puffer (59) vorgesehen ist, gegen den sich die
Kühleinrichtung über ihren Wärmebehälter (10) abstützt und
wobei die Innenwandung im Bereich der Kühleinrichtung durch
eine abnehmbare Verschalungsplatte (11) gebildet ist, so
daß eine Montage der jeweiligen Kühleinrichtung auch vom
Stauraum des Sicherheitskraftfahrzeuges aus ermöglicht ist.
13. Verfahren nach Anspruch 12,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Flansche der Wärmebehälter (10) und
der Magnetventile (20) bzw. der thermostatisch gesteuerten
Ventile (30) für ihre Befestigung jeweils Durchgangsbohrun
gen aufweisen, während die jeweils dazugehörigen Flansche
der Bypaßleitung (14) und der Abflußleitung (15) mit ent
sprechenden Gewindebohrungen versehen sind, so daß die
Wärmebehälter (10) mit ihren oberseitig an denselben befes
tigten Ventilen (20 bzw. 30) jeweils vom Stauraum aus an
der Bypaßleitung (14) und der Abflußleitung (15) befestig
bar sind, wobei die beiden Wärmebehälter an ihrer vorder
sten Außenseite nach innen abgesetzt sind, um über ihren
entsprechend verlängerten Flanschanschluß eine Befestigung
an der jeweiligen Bypaßleitung (14) zu erleichtern.
14. Verfahren nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß der im thermostatisch gesteuerten Ventil (30) unterge
brachte Ventiltopf (35) an seinem Boden ein kleines Loch
aufweist, durch das hindurch eine im Ventiltopf einge
schlossene Luft beim Einfüllen des Kühlwassers entweichen
kann und daß im Boden des ebenfalls topfförmig ausgebilde
ten oberen Gehäuseteiles (34) des Ventiles (30) eine Ent
lüftungsschraube befestigt ist, wobei das im Ventiltopf
(35) angebrachte Loch so bemessen ist, daß das im Ventil
untergebrachte Kühlwasser bei der Erwärmung des im Wärme
behälter (10) enthaltenen Kühlwassers auf einen der unteren
Motorbetriebstemperatur entsprechenden Wert ausreichend vor
gewärmt wird, um ein Einströmen eines im Kühler (RC) erkal
teten Kühlwassers in den Wärmebehälter hinein beim Öffnen
des Ventiles gerade soweit zu erleichtern, daß ein Schließen
des Ventiles beim Einströmen eines stark unterkühlten Kühl
wassers etwas verzögert bzw. beim Einströmen eines weniger
erkalteten Kühlwassers sogar verhindert ist.
15. Verfahren nach Anspruch 8 u. 12,
dadurch gekennzeichnet,
daß an den Stirnseiten der bei einem Sicherheitskraftfahr
zeug vorgesehenen heckseitigen Ausbauchungen jeweils eine
mit vertikalen Luftleitstegen versehene Abdeckung (55) vor
den Lufteinlaßöffnungen zu den Kühlern (RC) angebracht ist,
wobei die innenseitig der Kühler an den Abdeckungen ange
formten Luftleitstege nach innen abgewinkelt jeweils gegen
den nach unten abstehenden Wärmefühler (43) des Dreiwege
ventiles (13) gerichtet sind.
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