DE10147607A1

DE10147607A1 - Kraftfahrzeug mit Standheizung

Info

Publication number: DE10147607A1
Application number: DE2001147607
Authority: DE
Inventors: Roman Langer
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2001-09-27
Filing date: 2001-09-27
Publication date: 2003-04-10

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug mit einem Antriebsaggregat mit Motorblock (10) und Kühlwasserkreislauf (34) sowie mit einer Standheizung, welche einen Brenner (18), einen Lüfter (14) zur Frischluftzufuhr (16) an den Brenner (18), einen Wärmetauscher (20) zum Übergang von Wärmeenergie (30) von erwärmter Verbrennungsluft aus dem Brenner (18) an den Kühlwasserkreislauf (34) und einen Abgasausströmer zum Abströmen von Verbrennungsluft aus dem Brenner (18) aufweist. Hierbei sind Brenner (18), Lüfter (14), Wärmetauscher (20) und Abgasausströmer in den Motorblock (10) integriert.

Description

Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug mit einem Antriebsaggregat mit Motorblock und Kühlwasserkreislauf sowie mit einer Standheizung, welche einen Brenner, einen Lüfter zur Frischluftzufuhr an den Brenner, einen Wärmetauscher zum Übergang von Wärmeenergie von erwärmter Verbrennungsluft aus dem Brenner an den Kühlwasserkreislauf und einen Abgasausströmer zum Abströmen von Verbrennungsluft aus dem Brenner aufweist, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Eine Standheizung in einem Kraftfahrzeug dient dazu, das Kraftfahrzeug ohne laufendes Antriebsaggregat zu erwärmen. Zu einer programmierten Uhrzeit oder nach entsprechendem Signal, beispielsweise mittel einer Fernbedienung, führt ein Steuergerät der Standheizung das folgende Programm aus: Einspritzen und Verbrennen von Treibstoff in einer Brennkammer der Standheizung, Erwärmen des Kühlwassers in einem Wärmetauscher der Standheizung, Umwälzen des Kühlwassers durch Motor und Wärmetauscher der Standheizung und Einblasen von Warmluft in eine Fahrgastzelle über die Fahrzeugheizung. Bei herkömmlichen Kraftfahrzeugen mit Standheizung ergibt sich jedoch der Nachteil, daß teilweise verschiedene Baugruppen von Antriebsaggregat und Standheizung vorgesehen sind, welche die gleiche Funktion ausüben. Beispielsweise weist sowohl die Standheizung als auch das Antriebsaggregat eine jeweilige Treibstoff-Förderpumpe, eine jeweilige Kühlwasserumwälzpumpe und einen jeweiligen Thermostat auf.
Die DE 44 15 513 A1 beschreibt eine Brennstoffversorgung für eine Fahrzeugheizung, bei der im normalen Fahrzeugbetrieb Brennstoff in einem Vorratsbehälter unter Druck gespeichert wird. Bei Betrieb der Fahrzeugheizung ohne laufenden Motor ist dadurch keine zusätzliche elektrische Brennstoffpumpe mehr notwendig.
Aus der DE 36 43 806 A1 ist es bekannt, einen speziellen Brennstoffvorratsbehälter für die Standheizung vorzusehen, welcher chargenweise mit Brennstoff aus der Brennstoffversorgungsanlage des Kraftfahrzeuges befüllt wird.
Aus der DE 196 01 319 A1 ist es bekannt, im Kühlwasserkreislauf eines Kraftfahrzeuges mit Standheizung oder Latentwärmespeicher als Umwälzpumpe eine Spaltrohrmotorpumpe vorzusehen, welche gleichzeitig das Thermostatventil ersetzt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Kraftfahrzeug der obengenannten Art bzgl. Funktionalität, Bauraumbedarf und Gewicht, insbesondere der Standheizung, zu verbessern.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Kraftfahrzeug der o. g. Art mit den in Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Dazu ist es erfindungsgemäß vorgesehen, daß Brenner, Lüfter, Wärmetauscher und Abgasausströmer in den Motorblock integriert sind.
Dies hat den Vorteil, daß Kosten, Bauraum, Ruhestromaufnahme des Systems, Montagezeit (durch weniger Teile) und Gewicht reduziert werden können sowie eine Gewichtsverlagerung möglich ist. Die sich ergebende Teileeinsparung verbessert den Logistik- und Serviceaufwand. Durch die vorgenannten Einsparpotentiale wird der Einbau einer Standheizung auch in Kleinwagen bzgl. Kosten und Bauraumvolumen möglich. Dies ermöglicht auch bei Kleinwagen kritische Heizleistungen in der Startphase mit einer Standheizung zu überbrücken. Durch die Integration des Wärmetauschers in den Motorblock wird das Kühlwasser unmittelbar über den Motorblock erwärmt, so daß Zu- und Ableitungen für das Kühlwasser zwischen Motorblock und Wärmetauscher der Standheizung entfallen können. Dadurch reduziert sich auch eine Dauer einer Startphase bis zum Erreichen der Betriebstemperatur des Motorblocks, da dieser bei Bedarf unmittelbar und nicht indirekt über das Kühlwasser geheizt wird.
Zur einfachen Integration in den Motorblock sind Brenner, Lüfter, Wärmetauscher und Abgasausströmer in einem Modul zusammengefaßt.
Dadurch, daß eine Standheizungssteuerung in ein Motorsteuergerät des Antriebsaggregats integriert ist, kann ein separates Steuergerät für die Standheizung entfallen.
Ein separates Bedienteil für die Standheizung kann dadurch entfallen, daß das Bedienteil der Standheizung in ein Bedienteil eines anderen Systems des Kraftfahrzeugs, wie beispielsweise ein Bedienteil einer Klimaanlage, ein Kombiinstrument oder eine Multifunktionsanzeige, integriert ist.
Eine separate Treibstoff-Fördereinrichtung für die Standheizung kann dadurch entfallen, daß eine Treibstoff-Fördereinrichtung des Antriebsaggregats mit dem Brenner der Standheizung verbunden ist.
Dadurch, daß eine Kühlwasserumwälzeinrichtung des Antriebsaggregats zusätzlich mit einer Standheizungssteuerung zur Ansteuerung durch diese verbunden ist, kann eine separate Kühlwasserumwälzeinrichtung für den Betrieb ausschließlich mit der Standheizung entfallen.
Dadurch, daß eine Wasserkreislaufregelung des Antriebsaggregats zusätzlich mit einer Standheizungssteuerung zur Ansteuerung durch diese verbunden ist, kann eine separate Wasserkreislaufregelung für den Betrieb ausschließlich mit der Standheizung entfallen.
Dadurch, daß eine Steuerung der Kühlwassertemperatur des Antriebsaggregats zusätzlich mit einer Standheizungssteuerung zur Ansteuerung durch diese verbunden ist, kann eine separate Steuerung der Kühlwassertemperatur für den Betrieb ausschließlich mit der Standheizung entfallen.
Eine separate Kühlwasserumwälzpumpe des Antriebsaggregats kann dadurch entfallen, daß die Standheizung derart ausgebildet ist, daß diese während des Betriebs des Antriebsaggregats eine Kühlwasserumwälzung, insbesondere zur Kennfeldkühlung, ausführt.
Ein separater Thermostat des Antriebsaggregats kann dadurch entfallen, daß die Standheizung derart ausgebildet ist, daß diese während des Betriebs des Antriebsaggregats eine Kühlwasserkreislaufregelung ausführt.
Eine separate Steuerung der Kühlwassertemperatur des Antriebsaggregats kann dadurch entfallen, daß die Standheizung derart ausgebildet ist, daß diese während des Betriebs des Antriebsaggregats eine Steuerung der Kühlwassertemperatur ausführt.
Weitere Merkmale, Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen, sowie aus der nachstehenden Beschreibung der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen. Diese zeigen in
Fig. 1 eine erste bevorzugte Ausführungsform eines Motorblocks für ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug in schematischer Seitenansicht;
Fig. 2 den Motorblock von Fig. 1 in schematischer Aufsicht;
Fig. 3 eine zweite bevorzugte Ausführungsform eines Motorblocks für ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug in schematischer Seitenansicht;
Fig. 4 den Motorblock von Fig. 3 in schematischer Aufsicht;
Fig. 5 eine Schnittansicht entlang Linie A-A von Fig. 3;
Fig. 6 eine Schnittansicht entlang Linie B-B von Fig. 3;
Fig. 7 eine Schnittansicht entlang Linie C-C von Fig. 3;
Fig. 8 eine Schnittansicht entlang Linie D-D von Fig. 3;
Fig. 9 das Detail E von Fig. 6 und
Fig. 10 ein schematisches Blockschaltbild einer bevorzugten Ausführungsform eines Antriebsaggregats mit in den Motorblock integriertem Standheizungsmodul für ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug.
Die in Fig. 1 und 2 schematisch dargestellte, erste bevorzugte Ausführungsform eines Antriebsaggregats umfaßt einen Motorblock 10 in den ein Heizmodul 12 einer Standheizung integriert ist. Das Heizmodul 12 umfaßt einen Lüfter 14 mit Luftansaugung von Frischluft 16, einen Brenner 18, einen Wärmetauscher 20 und einen Abgasausströmer 22 für Abgas 24. Der Wärmetauscher 20 umfaßt ferner einen Auslaß 26 für erwärmtes Kühlwasser 28.
Fig. 3 bis 9 veranschaulichen eine alternative Ausführungsform, bei der die Komponenten 14, 18, 20, 22 des Heizmoduls 12 in Reihe angeordnet sind. Fig. 9 illustriert schematisch die Integration des Wärmetauschers 20 in den Motorblock 10. Ein Wärmestrom 30 geht von erwärmter Verbrennungsluft, welche durch den Wärmetauscher 20 strömt, in den Motorblock 10 und in ein Kühlwasser 32 über, welches in dem Motorblock 10 strömt.
Fig. 10 veranschaulicht schematisch in einem Funktionsschaltbild die Anordnung aus Motorblock 10, Kühlwasserkreislauf 34 und entsprechender Steuerung für die Standheizung 12 und den Motor 36. Der Motor 36 umfaßt eine Motorelektronik 38 und eine Einspritzpumpe 40 für Brennstoff 42. Hierbei versorgt die Einspritzpumpe 40 nicht nur den Motor 36, sondern auch den Brenner 18 der Standheizung 12 mit Brennstoff 42, so daß eine separate Brennstoffpumpe für die Standheizung 12 entfallen kann.
Der Kühlwasserkreislauf 34 umfaßt einen Wärmetauscher 44, der von einem Lüfter 46 bei Bedarf zusätzlich gekühlt wird, eine Wasserpumpe 48, einen Thermostat 50, einen Motorkühler 52 und einen Ausgleichsbehälter 54.
Die Steuerung umfaßt ein Kombigerät 56, welches über einen zentralen Datenbus 58, beispielsweise einen CAN-Bus, mit dem Lüfter 46, dem Brenner 18 sowie dem Lüfter 14 der Standheizung 12 und der Motorelektronik 38 in Verbindung steht. Das Kombigerät 56 bildet hierbei das Bediengerät sowohl für eine Klimaanlage 60 als auch die Standheizung 12 und den Motor 36 aus. Zusätzlich ist ein Türsteuergerät 62 mit dem Kombigerät 56 verbunden. Timerfunktionen für die Standheizung 12, die Klimaanlage 60 oder ähnliches erfolgen mittels Multifunktionseingabeelemente des Kombigerätes 56, wie mit Block 64 angedeutet. Entsprechende Eingabeelemente befinden sich beispielsweise am Lenkrad. Weiter Eingaben erfolgen beispielsweise per Funk über einen Zündschlüssel 66, der eine Taste 68 zur Fernan- bzw. -abschaltung der Standheizung 12 umfaßt.
Erfindungsgemäß übernimmt die Standheizung 12 Funktionen, die bisher von separaten Komponenten des Kraftfahrzeugs ausgeführt werden. So übernimmt die Standheizung 12 während des Betriebs des Motors und bei ggf. inaktiver Heizung durch das Heizmodul 12 zusätzlich die Funktionen "Kühlwasserumwälzung des Fahrzeugs", wodurch eine Kühlwasserpumpe bzw. Kühlwassernachlaufpumpe am Aggregat Motor entfallen kann, die Funktion "Kühlwasserkreislaufregelung des Fahrzeugs", wodurch ein Thermostat am Aggregat Motor entfallen kann, und die Funktion "Steuerung Kühlwassertemperatur des Fahrzeugs", wobei eine entsprechende Hardware "Steuereinheit Kühlwassertemperatur" am Aggregat Motor entfallen kann und eine entsprechende Software in das Steuergerät der Standheizung zu implementieren ist.
Andererseits ist es erfindungsgemäß vorgesehen, daß Fahrzeugkomponenten Funktionen der Standheizung 12 übernehmen, die normalerweise von Komponenten der Standheizung 12 ausgeführt werden. Hierbei übernehmen die im Fahrzeug bereits enthaltenen Komponenten die Funktion "Treibstofförderung für den Brenner 18 der Standheizung", wodurch eine separate Treibstoff-Förderpumpe der Standheizung 12 entfallen kann, die Funktion "Kühlwasserumwälzung der Standheizung", wodurch eine separate Kühlwasserumwälzpumpe der Standheizung 12 entfallen kann, die Funktion "Wasserkreislaufregelung der Standheizung", wodurch ein separater Thermostat der Standheizung 12 entfallen kann, die Funktion "Steuerung Kühlwassertemperatur der Standheizung", wodurch eine entsprechende Hardware in der Steuereinheit der Standheizung 12 zur Steuerung der Kühlwassertemperatur entfallen kann, und die Funktion "Eingabe der Erwärmungszeit der Standheizung", d. h. ein vorprogrammierter Zeitpunkt, zu dem die Standheizung 12 automatisch aktiviert wird, wodurch ein separates Zusatzmodul (Timer) im Fahrzeug zur Eingabe der Aktivierungszeit der Standheizung 12 entfallen kann. Ferner ist statt einer separaten Funk-Fernbedienung für die Standheizung 12 die Funkaktivierung in den Zündschlüssel 66 integriert, wie in Fig. 10 veranschaulicht.
Diese Übernahme von Funktionen der Standheizung durch Komponenten des Fahrzeugs ist besonders dort vorteilhaft, wo im Fahrzeug ein elektronisches Bordnetz vorhanden ist. Ein Zentralcomputer steuert die vernetzten (z. B. CAN-Bus) Komponenten im Fahrzeugverbund derart, daß diese Mehrfachfunktionen wahrnehmen können. Zum Beispiel kann in einer gut aufgebauten Systemarchitektur eine einzige elektrische Kühlwasserumwälzpumpe die Pumpenfunktion für eine Kennfeldkühlung, Nachlaufkühlung und eine Standheizung übernehmen. Das gleiche gilt für Steuergerät, Thermostate, Eingabe- und Anzeigemedien.
Die zuvor erläuterte Übernahme von Fahrzeugfunktionen durch die Standheizung ist dagegen bei solchen Fahrzeugen besonders vorteilhaft, die kein elektronisches Bordnetz haben.

Claims

1. Kraftfahrzeug mit einem Antriebsaggregat mit Motorblock (10) und Kühlwasserkreislauf (34) sowie mit einer Standheizung, welche einen Brenner (18), einen Lüfter (14) zur Frischluftzufuhr (16) an den Brenner (18), einen Wärmetauscher (20) zum Übergang von Wärmeenergie (30) von erwärmter Verbrennungsluft (24) aus dem Brenner (18) an den Kühlwasserkreislauf (34) und einen Abgasausströmer (22) zum Abströmen von Verbrennungsluft (24) aus dem Brenner (18) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß Brenner (18), Lüfter (14), Wärmetauscher (20) und Abgasausströmer (22) in den Motorblock (10) integriert sind.

2. Kraftfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Brenner (18), Lüfter (14), Wärmetauscher (20) und Abgasausströmer (22) in einem Modul (12) zusammengefaßt sind.

3. Kraftfahrzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Standheizungssteuerung in ein Motorsteuergerät (38) des Antriebsaggregats integriert ist.

4. Kraftfahrzeug nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Bedienteil der Standheizung in ein Bedienteil (56) eines anderen Systems des Kraftfahrzeugs, wie beispielsweise ein Bedienteil einer Klimaanlage (60), ein Kombiinstrument oder eine Multifunktionsanzeige, integriert ist.

5. Kraftfahrzeug nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Treibstoff-Fördereinrichtung (40) des Antriebsaggregats mit dem Brenner (18) der Standheizung verbunden ist.

6. Kraftfahrzeug nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kühlwasserumwälzeinrichtung des Antriebsaggregats zusätzlich mit einer Standheizungssteuerung zur Ansteuerung durch diese verbunden ist.

7. Kraftfahrzeug nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Wasserkreislaufregelung des Antriebsaggregats zusätzlich mit einer Standheizungssteuerung zur Ansteuerung durch diese verbunden ist.

8. Kraftfahrzeug nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Steuerung der Kühlwassertemperatur des Antriebsaggregats zusätzlich mit einer Standheizungssteuerung zur Ansteuerung durch diese verbunden ist.

9. Kraftfahrzeug nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Standheizung derart ausgebildet ist, daß diese während des Betriebs des Antriebsaggregats eine Kühlwasserumwälzung, insbesondere zur Kennfeldkühlung und/oder Nachkühlung, ausführt.

10. Kraftfahrzeug nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Standheizung derart ausgebildet ist, daß diese während des Betriebs des Antriebsaggregats eine Kühlwasserkreislaufregelung ausführt.

11. Kraftfahrzeug nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Standheizung derart ausgebildet ist, daß diese während des Betriebs des Antriebsaggregats eine Steuerung der Kühlwassertemperatur ausführt.