DE10343775B4

DE10343775B4 - Power demand controlled cooling and heating system for motor vehicles with independent of the internal combustion engine drivable conveyor

Info

Publication number: DE10343775B4
Application number: DE2003143775
Authority: DE
Inventors: Horst Schick; Lothar Spohn
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2003-09-18
Filing date: 2003-09-18
Publication date: 2014-09-18
Anticipated expiration: 2023-09-19
Also published as: DE10343775A1

Abstract

Kühlungs- und Heizungsanlage für Fahrzeuge, die über eine flüssigkeitsgekühlte Brennkraftmaschine (1) antreibbar sind, mit einem Kühlkreislauf (A) für die Brennkraftmaschine (1) und mit einem mit dem Kühlkreislauf (A) verbundenen Heizkreislauf (B), wobei der Kühlkreislauf (A) einen Kühler (7) und genau eine Fördervorrichtung (3) für ein Kühlmedium aufweist, wobei die genau eine Fördervorrichtung (3) unabhängig von der Brennkraftmaschine (1) antreibbar ist und als elektrische Pumpe ausgebildet ist, wobei der Heizkreislauf (B) ein Heizgerät (11) aufweist und wobei dem Heizgerät (11) im Heizkreislauf (B) und dem Kühler (7) im Kühlkreislauf (A) ein Mehrwegeventil (5) derart vorgeschaltet ist, dass das Kühlmedium entweder vollständig zunächst über das Heizgerät (11) und dann über den Kühler (7) geführt wird oder das Kühlmedium vollständig am Heizgerät (11) vorbei allein über den Kühler (7) oder in einem Mischbetrieb sowohl über das Heizgerät (11) als auch daran vorbei und dann über den Kühler (7) führbar ist.Cooling and heating system for vehicles which can be driven by a liquid-cooled internal combustion engine (1), with a cooling circuit (A) for the internal combustion engine (1) and with a heating circuit (B) connected to the cooling circuit (A), the cooling circuit (A ) has a cooler (7) and exactly one conveying device (3) for a cooling medium, the precisely one conveying device (3) being able to be driven independently of the internal combustion engine (1) and being designed as an electric pump, the heating circuit (B) being a heater (11) and wherein the heater (11) in the heating circuit (B) and the cooler (7) in the cooling circuit (A) are preceded by a multi-way valve (5) such that the cooling medium is either completely first via the heater (11) and then is passed through the cooler (7) or the cooling medium completely past the heater (11) alone through the cooler (7) or in a mixed mode both over the heater (11) and past it and then through the cooling he (7) is feasible.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kühlungs- und Heizungsanlage sowie ein Verfahren zur Kühlung und Beheizung von Fahrzeugen, die über eine flüssigkeitsgekühlte Brennkraftmaschine antreibbar sind.The invention relates to a cooling and heating system and a method for cooling and heating of vehicles which are drivable via a liquid-cooled internal combustion engine.

Es ist bekannt, dass Brennkraftmaschinen für Kraftfahrzeuge durch ein Kühlsystem mit einem Kühlmedium (Kühlmittel), in der Regel Wasser, gekühlt werden. Hierfür wird das Kühlmittel durch eigens dafür vorgesehene Kanäle, die im Gehäuse der Brennkraftmaschine angeordnet sind, gefördert. Dieses Kühlmittel nimmt im Inneren der Brennkraftmaschine Verbrennungswärme auf und transportiert einen Teil davon zu einem Kühler, der meistens vorn im Fahrzeug angeordnet ist. Durch diesen Kühler strömt zunächst der Fahrtwind, der dem Kühlmittel im Kühler einen Teil der Wärme entzieht. Danach wird das kühlere Kühlmedium wieder der Brennkraftmaschine zugefügt, wo es erneut Wärme aufnehmen kann. Der Kühlkreislauf wird dabei von einer Fördereinrichtung, bevorzugt einer Pumpe, die von der Brennkraftmaschine mechanisch über einen Riemen angetrieben wird, aufrechterhalten. Diese Pumpe läuft nach dem Start permanent mit. Die Verwendung einer von der Brennkraftmaschine mechanisch angetriebenen Fördereinrichtung stellt eine Kühlung der Brennkraftmaschine mit Inbetriebnahme des Fahrzeuges sicher und verhindert eine Überhitzung des Aggregates in Abhängigkeit von dessen Belastung. Bei zu geringer Motortemperatur wird dem Stand der Technik entsprechend eine Kühlerjalousie geschlossen, damit die Brennkraftmaschine durch den Fahrtwind nicht zu stark abgekühlt wird.It is known that internal combustion engines for motor vehicles are cooled by a cooling system with a cooling medium (coolant), usually water. For this purpose, the coolant is conveyed by specially provided channels, which are arranged in the housing of the internal combustion engine. This coolant absorbs heat of combustion inside the internal combustion engine and transports part of it to a radiator, which is usually arranged in front of the vehicle. Through this cooler flows first of the wind, which extracts a portion of the heat in the radiator coolant. Thereafter, the cooler cooling medium is added back to the engine, where it can absorb heat again. The cooling circuit is thereby maintained by a conveyor, preferably a pump, which is mechanically driven by the internal combustion engine via a belt. This pump runs permanently after startup. The use of a mechanically driven by the internal combustion conveyor ensures cooling of the engine with commissioning of the vehicle and prevents overheating of the unit depending on the load. If the engine temperature is too low, a radiator shutter is closed according to the state of the art, so that the internal combustion engine is not cooled down too much by the airstream.

Es ist weiter bekannt, zur Heizung des Innenraumes vom Kühlkreislauf einen Heizkreislauf abzuzweigen, der über eine Heizeinrichtung, insbesondere einen Wärmetauscher, geführt wird. Mittels des Wärmetauschers kann dabei eine Heizluft erwärmt werden, die durch eine Strömungsmaschine über ein Kanalsystem in den Fahrzeuginnenraum führbar ist. Entsprechend einer Heizleistungsanforderung durch einen Fahrzeugführer oder einer automatischen Temperaturregelung erfolgt eine unterschiedlich starke Erwärmung des Luftstromes durch den Wärmetauscher. Hierzu ist bekannt, einen mehr oder weniger großen Anteil des Luftstromes über einen Wärmetauscher zu leiten.It is also known to divert a heating circuit for heating the interior of the cooling circuit, which is guided via a heating device, in particular a heat exchanger. By means of the heat exchanger while a heating air can be heated, which is feasible by a turbomachine via a duct system in the vehicle interior. According to a heating power requirement by a vehicle driver or an automatic temperature control, a different degrees of heating of the air flow through the heat exchanger. For this purpose, it is known to direct a more or less large proportion of the air flow through a heat exchanger.

Ferner ist bekannt, dass bei heutigen Diesel-Direkteinspritzermotoren die Brennkraftmaschine erheblich weniger Wärme abgibt als ein vergleichbarer Otto-Motor. Zur Verbesserung der Innenraumbeheizung werden Zuheizsysteme eingesetzt. Diese Systeme heizen das Kühlwasser entsprechend ihrer Leistung auf, um den Innenraum des Fahrzeuges über den Wärmetauscher besser beheizen zu können. Zuheizsysteme enthalten in den meisten Fällen eine zusätzliche Wasserumwälzpumpe, die das Wasser im Heizungsbetrieb zwangsweise umwälzt.It is also known that in today's diesel direct injection engines, the internal combustion engine emits considerably less heat than a comparable gasoline engine. To improve the interior heating Zuheizsysteme be used. These systems heat up the cooling water according to their performance to better heat the interior of the vehicle through the heat exchanger can. Zuheizsysteme contain in most cases an additional water circulation pump, which forcibly circulates the water in the heating mode.

Bei einer mechanischen Kopplung der Fördereinrichtung und der Brennkraftmaschine ist jedoch nachteilig, dass die Fördereinrichtung abhängig von deren Drehzahl arbeitet und nicht direkt wärmeleistungsbedarfsorientiert betrieben werden kann. Die direkte Kopplung macht es zudem nötig, die Pumpe in unmittelbarerer Nähe der Brennkraftmaschine zu positionieren oder direkt dort anzuflanschen. Dies ist in der Produktion und insbesondere bei einem Ausfall der mechanischen Fördereinrichtung aufgrund der erheblichen Reparaturzeit kostennachteilig. Die Kühlung der Brennkraftmaschine ab Inbetriebnahme des Fahrzeuges hat zur Folge, dass die Brennkraftmaschine eine längere Zeit als ohne unmittelbar einsetzende Kühlung zum Erreichen der Betriebstemperatur und seiner vollen Leistung benötigt und erst mit einer zusätzlichen Zeitverzögerung Wärmeenergie einem Heizkreislauf zur Verfügung stellen kann. Ferner ist nachteilig, dass der mechanische Antrieb der Fördereinrichtung insbesondere bei leistungsstärkeren Brennkraftmaschinen mit entsprechend größerer Wärmeentwicklung den zusätzlichen Einsatz einer elektrischen Fördereinrichtung erforderlich macht, die nach dem Abstellen der Brennkraftmaschine den Kühlkreislauf weiter aufrecht hält, bis über den ebenfalls elektrisch angesteuerten Kühlerlüfter die aufsteigende Wärme im Motorraum abgebaut ist. Dadurch soll eine Überhitzung an bestimmten Bauteilen des Aggregates vermieden werden. Diese weitere Pumpe läuft als Heizungsunterstützungspumpe meistens permanent mit. Eine solche Lösung ist in der DE 37 38 412 A1 offenbart.In a mechanical coupling of the conveyor and the internal combustion engine, however, is disadvantageous that the conveyor operates as a function of their speed and can not be operated directly heat demand demand oriented. The direct coupling also makes it necessary to position the pump in the immediate vicinity of the internal combustion engine or flanging directly there. This is cost disadvantageous in production and in particular in case of failure of the mechanical conveyor due to the considerable repair time. The cooling of the internal combustion engine from the start of the vehicle has the consequence that the internal combustion engine requires a longer time than without immediate cooling to reach the operating temperature and its full power and only with an additional time delay heat energy can provide a heating circuit. Furthermore, it is disadvantageous that the mechanical drive of the conveyor makes the additional use of an electrical conveyor particularly for more powerful engines with correspondingly greater heat generation, the cooling circuit continues to keep up after stopping the engine, up to the likewise electrically controlled radiator fan, the rising heat in Engine compartment is mined. This is to prevent overheating of certain components of the unit. This additional pump usually runs permanently as a heating support pump. Such a solution is in the DE 37 38 412 A1 disclosed.

DE 199 39 138 A1 offenbart zudem die Verwendung einer elektrischen Kühlmittelpumpe ohne mechanische Fördereinrichtung. DE 199 39 138 A1 also discloses the use of an electric coolant pump without a mechanical conveyor.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Nachteile des Standes der Technik zu überwinden.The invention has for its object to overcome the disadvantages of the prior art.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Kühlungs- und Heizungsanlage für über eine flüssigkeitsgekühlte Brennkraftmaschine antreibbare Fahrzeuge mit den im Anspruch 1 sowie durch ein Verfahren mit den in Anspruch 9 genannten Merkmalen gelöst. Die Kühlungs- und Heizungsanlage umfasst einen Kühlkreislauf für die Brennkraftmaschine und einen mit dem Kühlkreislauf verbundenen Heizkreislauf. Dadurch, dass die Fördervorrichtung von der Brennkraftmaschine unabhängig antreibbar ist, kann die Kühlung der Brennkraftmaschine und die Heizung des Innenraumes während des Betriebes des Fahrzeuges, bei Verwendung von Zuheizsystemen, sowie die Kühlung der Brennkraftmaschine nach Beendigung des Betriebes mit nur einer Fördervorrichtung sichergestellt werden. Die Fördervorrichtung ist als elektrische Pumpe ausgebildet. Dabei ist einem Heizgerät im Heizkreislauf und einem Kühler im Kühlkreislauf ein Mehrwegeventil derart vorgeschaltet, dass das Kühlmedium entweder vollständig zunächst über das Heizgerät und dann über den Kühler oder vollständig am Heizgerät vorbei allein über den Kühler oder sowohl über das Heizgerät als auch daran vorbei und dann über den Kühler führbar ist.This object is achieved by a cooling and heating system for a liquid-cooled internal combustion engine drivable vehicles with the features mentioned in claim 1 and by a method with the features mentioned in claim 9. The cooling and heating system comprises a cooling circuit for the internal combustion engine and a heating circuit connected to the cooling circuit. Characterized in that the conveying device of the internal combustion engine is independently driven, the cooling of the internal combustion engine and the heating of the interior during operation of the vehicle, when using Zuheizsystemen, and the cooling of the internal combustion engine can be ensured after the operation with only one conveyor. The conveying device is designed as an electric pump. there is a heater in the heating circuit and a radiator in the cooling circuit a multi-way valve preceded such that the cooling medium either completely first on the heater and then on the radiator or completely past the heater alone on the radiator or both over the heater and past it and then over the cooler is feasible.

Die elektrische Pumpe wird dabei bevorzugt leistungsorientiert angesteuert, um in Verbindung mit einem für alle notwendigen Zustände ausgelegten Kühlersystem die Motortemperatur optimal regeln zu können. So kann über einen im Motorbereich angebrachten Thermofühler und ein in der Anlage befindliches Steuergerät erreicht werden, dass die Pumpe erst nach Erreichen einer festlegbaren Betriebstemperatur der Brennkraftmaschine mit der Umwälzung des Kühlmediums beginnt. Dadurch wird ein schnelleres Erreichen der Betriebstemperatur der Brennkraftmaschine gegenüber einer mechanisch von der Brennkraftmaschine angetriebenen Fördereinrichtung erreicht. Ein weiterer besonderer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass die Notwendigkeit der Anbringung der Fördervorrichtung an der Brennkraftmaschine entfällt und diese somit zugänglicher eingebaut werden kann, wodurch sowohl bei der Produktion des Fahrzeuges als auch bei Reparatur der Fördereinrichtung Kostenvorteile entstehen.The electric pump is preferably driven in a performance-oriented manner in order to be able to optimally regulate the engine temperature in conjunction with a radiator system designed for all necessary states. Thus, it can be achieved via a mounted in the engine compartment thermocouple and located in the system control unit that the pump starts only after reaching a definable operating temperature of the internal combustion engine with the circulation of the cooling medium. As a result, a faster reaching the operating temperature of the internal combustion engine is achieved with respect to a mechanically driven by the internal combustion engine conveyor. Another particular advantage of the invention is that the need for attachment of the conveyor device to the internal combustion engine is eliminated and this can thus be installed more accessible, resulting in cost advantages both in the production of the vehicle and in repair of the conveyor.

Die Verbindung des Kühl- und Heizkreislaufes wird durch einen Mehrwegemischer, der das Kühlmedium in die benötigten Richtungen leitet, hergestellt.The connection of the cooling and heating circuit is made by a multi-way mixer, which directs the cooling medium in the required directions.

Er kann durch einen elektrischen Regelkreis und ein Steuergerät so angesteuert werden, dass das warme Wasser in den gerade benötigten Kreislauf geleitet wird. Dazu ist ein Stellmittel zur Abforderung einer Heizleistungsanforderung der Heizungsanlage mit einem Signalgeber gekoppelt, das ein der Stellung des Stellmittels entsprechendes Signal an das in der Anlage befindliche Steuergerät zur Ansteuerung des Mehrwegemischers gibt. Wird mehr Wärmeenergie produziert, als der Heizungskreislauf aufnehmen kann, stellt sich der Mehrwegemischer so ein, dass er die überschüssige Wärmeenergie dem Kühlkreislauf zuführt. Bei einer Heizleistungsanforderung von 0%, zum Beispiel im Sommer, wird die Zuleitung zur Heizung durch den Schieber des Mehrwegemischers geschlossen. Die Fahrzeugheizung kann im Bedarfsfall von der Brennkraftmaschine optimal mit Wärmeenergie versorgt werden, da der Kühlkreislauf durch den Mehrwegemischer zum Kühler abgesperrt werden kann. Im Winter würde zum Beispiel bei hoher Heizleistungsanforderung das warme Wasser allein dem Heizungskreislauf zugeführt werden.It can be controlled by an electrical control circuit and a control unit so that the warm water is directed into the circuit just needed. For this purpose, an adjusting means for requesting a heating power requirement of the heating system is coupled to a signal generator, which outputs a position of the actuating means corresponding signal to the controller located in the system for controlling the multi-way mixer. If more heat energy is produced than the heating circuit can absorb, the multi-way mixer adjusts itself so that it supplies the excess heat energy to the cooling circuit. For a heating power requirement of 0%, for example in summer, the supply line to the heater is closed by the slide of the multi-way mixer. If necessary, the vehicle heating system can be optimally supplied with heat energy by the internal combustion engine, since the cooling circuit can be shut off by the multiway mixer to the radiator. In winter, for example, at high heat demand, the warm water would be fed solely to the heating circuit.

Ferner ist in bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass ein in der Heizungsanlage befindlicher Thermofühler ein der momentanen Heizleistung entsprechendes Signal an das Steuergerät meldet. Der Mehrwegemischer wird durch das Steuergerät so eingestellt, dass die Differenz der Heizleistungsanforderung und der momentanen tatsächlichen Heizleistung minimal und somit die Heizleistung optimal ist.Furthermore, in a preferred embodiment of the invention, it is provided that a thermal sensor located in the heating system reports a signal corresponding to the instantaneous heating power to the control unit. The multi-way mixer is set by the control unit so that the difference of the heating power requirement and the instantaneous actual heating power is minimal and thus the heating power is optimal.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsvariante kann als ein Zuheizsystem für Diesel-Motoren alternativ zum Zuheizer, der mit Kraftstoff betrieben wird, ein Wärmetauscher dem Abgassystem zugefügt werden, der die Verlustenergie der Abgasanlage zusätzlich nutzt. Dabei wird die Abgaswärme über den Zulauf des Mehrwegemischers eingespeist. Die hierdurch gewonnene Wärmeenergie wird im Bedarfsfall dem Heizsystem zugefügt. Falls mehr Wärmeenergie zur Verfügung steht als die Heizung benötigt, kann der überschüssige Teil dem Kühler zugeführt werden. Die durch die Abgasanlage erzeugte Wärme kann mit diesem System wesentlich reduziert werden. Für den Schutz der Wärmeabstrahlung auf umliegende Bauteile kann der Aufwand erheblich reduziert werden. Ein weiterer Vorteil dieser Ausführungsvariante ist, dass durch die Nutzung der Abgaswärme gegenüber herkömmlichen Zuheizern Kraftstoff gespart wird. Zudem könnte eine Kühlerjalousie, die wärmebedarfsgerecht bei zu geringer Motortemperatur geschlossen wird, entfallen, wenn die Brennkraftmaschine im Wärmebedarfsfall Wärmeenergie über den Abgaswärmetauscher erhält.In a further preferred embodiment, as a Zuheizsystem for diesel engines as an alternative to the heater, which is operated with fuel, a heat exchanger are added to the exhaust system, which additionally uses the energy loss of the exhaust system. The exhaust heat is fed via the inlet of the multi-way mixer. The resulting heat energy is added to the heating system if necessary. If more heat energy is available than the heating needs, the excess part can be supplied to the radiator. The heat generated by the exhaust system can be significantly reduced with this system. For the protection of heat radiation to surrounding components of the effort can be significantly reduced. Another advantage of this embodiment is that fuel is saved by using the exhaust heat compared to conventional auxiliary heaters. In addition, a radiator shutter, which is closed in accordance with heat demand at too low engine temperature, could be omitted if the internal combustion engine receives heat energy via the exhaust gas heat exchanger in the heat demand case.

In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung kann auch die Klimaanlage über den Mehrwegemischer wärmebedarfsgerecht geregelt werden.In a further preferred embodiment, the air conditioning system can be controlled by the multi-way mixer heat demand.

Eine weitere bevorzugte Ausführungsvariante weist im Innenraum, bevorzugt im Armaturenbrett des Fahrzeuges, eine Warnlampe auf, die bei zu warmer Brennkraftmaschine eingeschaltet werden kann. Zusätzlich kann mit einem akustischen Signal und mit einer Textanzeige der Hinweis gegeben werden, etwas langsamer zu fahren. Achtet der Betreiber des Fahrzeuges nicht auf die Anzeige, sollte der Brennkraftmaschine Leistung genommen werden, damit diese nicht zu warm wird.A further preferred embodiment has in the interior, preferably in the dashboard of the vehicle, a warning lamp that can be turned on when the engine is too warm. In addition, with an acoustic signal and a text display, the instruction can be given to drive a little slower. If the operator of the vehicle does not pay attention to the display, power should be taken from the engine so that it does not get too warm.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren zum Kühlen der Brennkraftmaschine und zum Heizen des Innenraumes von Fahrzeugen, die über eine flüssigkeitsgekühlte Brennkraftmaschine antreibbar sind, wobei ein Kühlkreislauf für die Brennkraftmaschine eine Fördervorrichtung für ein Kühlmedium aufweist, der Kühlkreislauf mit einem Heizkreislauf verbunden ist, wird der Kühl- und Heizbetrieb durch eine von der Drehzahl der Brennkraftmaschine unabhängige Fördervorrichtung realisiert. Der Kühlkreislauf weist einen Kühler und genau eine als elektrische Pumpe ausgebildete, unabhängig von der Brennkraftmaschine antreibbare Fördervorrichtung für ein Kühlmedium auf. Der Heizkreislauf weist ein Heizgerät auf, wobei dem Heizgerät und dem Kühler ein Mehrwegeventil vorgeschaltet ist, bei dem das Kühlmedium entweder vollständig zunächst über das Heizgerät und dann über den Kühler oder vollständig am Heizgerät vorbei allein über den Kühler oder sowohl über das Heizgerät als auch daran vorbei und dann über den Kühler geführt wird.In the inventive method for cooling the internal combustion engine and for heating the interior of vehicles which are drivable via a liquid-cooled internal combustion engine, wherein a cooling circuit for the internal combustion engine having a conveying device for a cooling medium, the cooling circuit is connected to a heating circuit, the cooling and heating operation realized by an independent of the speed of the internal combustion engine conveyor. The cooling circuit has a radiator and precisely designed as an electric pump, independently of the internal combustion engine drivable conveying device for a cooling medium. The heating circuit has a heater, wherein the heater and the radiator, a multi-way valve is connected upstream, in which the cooling medium is either completely first over the heater and then over the radiator or completely past the heater alone on the radiator or both over the heater and past it and then passed over the radiator ,

Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den übrigen, in den Unteransprüchen genannten Merkmalen.Further preferred embodiments of the invention will become apparent from the remaining, mentioned in the dependent claims characteristics.

Die Erfindung wird nachfolgend in Ausführungsbeispielen anhand der zugehörigen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:The invention will be explained in more detail in embodiments with reference to the accompanying drawings. Show it:

1 ein leistungsbedarfsgesteuertes Kühl- und Heizsystem im Sommerbetrieb in schematischer Schnittdarstellung; 1 a power demand-controlled cooling and heating system in summer operation in a schematic sectional view;

2 ein leistungsbedarfsgesteuertes Kühl- und Heizsystem im Winterbetrieb in schematischer Schnittdarstellung; 2 a power demand-controlled cooling and heating system in winter operation in a schematic sectional view;

3 ein leistungsbedarfsgesteuertes Kühl- und Heizsystem im Mischbetrieb in schematischer Schnittdarstellung und 3 a power demand-controlled cooling and heating system in mixed operation in a schematic sectional view and

4 ein leistungsbedarfsgesteuertes Kühl- und Heizsystem mit Abgaswärmetauscher in schematischer Schnittdarstellung. 4 a power demand-controlled cooling and heating system with exhaust gas heat exchanger in a schematic sectional view.

1 zeigt ein leistungsbedarfsgesteuertes Kühl- A und Heizsystem B im Sommerbetrieb in schematischer Darstellung. Nach dem Starten der Brennkraftmaschine 1 läuft die Wasserumwälzpumpe 3 noch nicht an. Sie wird erst dann über die Verbindungsleitung 22 von dem Steuergerät 21 angesteuert, wenn der Thermofühler 14 über die Verbindungsleitung 23 dem Steuergerät 21 signalisiert, dass die Brennkraftmaschine 1 ihre Betriebstemperatur erreicht hat und gekühlt werden muss. Jetzt läuft die Pumpe 3 an und fördert das warme Wasser aus dem Bereich der Brennkraftmaschine 1 und dem Zufluss 2 über die Verbindungsleitung 4 zum Mehrwegemischer 5. In 1 ist ferner ein Heizungssteuergerät 15 gezeigt, das über eine Steuerleitung 17 mit dem Steuergerät 21 ein Stellmittel 16 umfasst, dessen Stellung der Heizleistungsanforderung für den Innenraum des Fahrzeuges entspricht. Im Heizgerät 11 befindet sich ein Thermofühler 18, der die Ist-Temperatur des Volumenstromes des Heizgerätes 11 über die Leitung 19 an das Steuergerät 21 übermittelt. Entsprechend der Stellung des Stellmittels 16, insbesondere durch die Differenz der Heizleistungsanforderung zum Ist-Wert der Heizleistung erfolgt durch das Steuergerät 21 über die Steuerleitungen 17 und 20 die Ansteuerung des Schiebers 10 des Mehrwegemischers 5. Da im Sommerbetrieb die Fahrzeugheizung 11 nicht betrieben wird und somit die Heizleistungsanforderung 0% entspricht, verschließt der Schieber 10 des Mehrwegemischers 5 die Förderleitung 12 zur Heizung 11 und das warme Wasser wird über die Förderleitung 6 und 13 dem Kühler 7 direkt zugeführt. Über die Rücklaufleitung 8 wird das heruntergekühlte Wasser zur Brennkraftmaschine 1 zurückgeleitet. Hiermit ist der Kühlkreislauf für den Sommerbetrieb beschrieben. 1 shows a power demand-controlled cooling A and heating system B in summer operation in a schematic representation. After starting the internal combustion engine 1 the water circulation pump is running 3 not yet. It will only then over the connecting line 22 from the controller 21 controlled when the thermocouple 14 over the connecting line 23 the control unit 21 signals that the internal combustion engine 1 has reached its operating temperature and must be cooled. Now the pump is running 3 and promotes the warm water from the range of the internal combustion engine 1 and the inflow 2 over the connecting line 4 to the multi-way mixer 5 , In 1 is also a heater control unit 15 shown that via a control line 17 with the control unit 21 an actuating agent 16 includes, whose position corresponds to the heating power requirement for the interior of the vehicle. In the heater 11 there is a thermocouple 18 , which is the actual temperature of the volumetric flow of the heater 11 over the line 19 to the control unit 21 transmitted. According to the position of the actuating means 16 , in particular by the difference of the heating power requirement to the actual value of the heating power is carried out by the control unit 21 over the control lines 17 and 20 the control of the slide 10 of the multi-way mixer 5 , As in summer operation the vehicle heating 11 is not operated and thus corresponds to the heating power requirement 0%, the slide closes 10 of the multi-way mixer 5 the support line 12 to the heater 11 and the warm water gets over the delivery line 6 and 13 the radiator 7 fed directly. About the return line 8th the cooled down water becomes an internal combustion engine 1 returned. This describes the cooling circuit for summer operation.

2 zeigt ein leistungsbedarfsgesteuertes Kühl- und Heizsystem im Winterbetrieb mit hoher Heizleistungsanforderung in schematischer Darstellung. Gleiche Teile wie in 1 sind mit gleichen Bezugszeichen versehen und nicht nochmals erläutert. Beim Kühlkreislauf Winterbetrieb wird das warme Wasser zunächst der Heizung 11 zur Verfügung gestellt. Die Pumpe 3 pumpt das warme Wasser zum Mehrwegemischer 5. Der Schieber 10 verschließt die Leitung 6 und öffnet den Zugang zur Leitung 12. Das warme Wasser wird so zunächst der Heizung 11 und anschließend über die Verbindungsleitung 9 dem Kühler 7 zugeführt. Über die Rücklaufleitung 8 wird das heruntergekühlte Wasser zur Brennkraftmaschine 1 zurückgeleitet. 2 shows a power demand-controlled cooling and heating system in winter operation with high heating demand in a schematic representation. Same parts as in 1 are provided with the same reference numerals and not explained again. At the cooling circuit winter operation, the warm water is first the heating 11 made available. The pump 3 pumps the warm water to the returnable mixer 5 , The slider 10 closes the line 6 and opens access to the line 12 , The warm water is so first the heating 11 and then via the connecting line 9 the radiator 7 fed. About the return line 8th the cooled down water becomes an internal combustion engine 1 returned.

Im Mischbetrieb – wie in 3 dargestellt – wird erst, wenn die Heizung 11 genügend warmes Wasser bekommt, die Förderleitung 6 durch den Schieber 10 geöffnet und die überschüssige Wärme über den Kühler 7 abgeleitet. Mit dieser Funktion kann der Mehrwegemischer 5 die Leistung der Heizung steuern.In mixed operation - as in 3 shown - only when the heater 11 gets enough warm water, the delivery line 6 through the slider 10 opened and the excess heat over the radiator 7 derived. With this function, the multi-way mixer 5 control the power of the heater.

In 4 ist eine weitere Kühl- und Heizungsanlage in schematischer Darstellung gezeigt. Gleiche Teile wie in 1 sind mit gleichen Bezugszeichen versehen und auch hier nicht nochmals erläutert. In diesem System nutzt ein Wärmetauscher als Zuheizsystem die Wärmeenergie der Abgasanlage. An der Abgasanlage 24 ist ein Abgaswärmetauscher 26 angeordnet, der mit der Verbindungsleitung 4 von der Wasserumwälzpumpe 3 und der Verbindungsleitung 25 vom Abgaswärmetauscher 26 zum Mehrwegmischer 5 gekoppelt ist. Die Heizleistung kann jederzeit durch den Abgaswärmetauscher 26 erhöht werden. Hiervon können im Besonderen die Diesel-Aggregate profitieren. Die überschüssige Wärmeenergie kann wieder über die Leitung 6 dem Kühler zugeführt werden. Es kann auch hier die Heizungswärme nach Bedarf gesteuert werden.In 4 is another cooling and heating system shown in a schematic representation. Same parts as in 1 are provided with the same reference numerals and again not explained here. In this system, a heat exchanger as a Zuheizsystem uses the heat energy of the exhaust system. At the exhaust system 24 is an exhaust gas heat exchanger 26 arranged with the connecting line 4 from the water circulation pump 3 and the connection line 25 from the exhaust gas heat exchanger 26 to the returnable mixer 5 is coupled. The heat output can at any time through the exhaust gas heat exchanger 26 increase. Of these, in particular, the diesel engines can benefit. The excess heat energy can be returned via the pipe 6 be supplied to the radiator. It is also possible here to control the heating heat as needed.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

AA: Kühlungsanlagecooling system
BB: Heizungsanlageheating system
11: BrennkraftmaschineInternal combustion engine
22: Verbindungsleitung Brennkraftmaschine-WasserumwälzpumpeConnection line engine-water circulation pump
33: Wasserumwälzpumpewater circulation pump
44: Verbindungsleitung Wasserumwälzpumpe-MehrwegmischerConnection line water circulation pump returnable mixer
55: Mehrwegmischerreusable mixer
66: Förderleitung Mehrwegmischer-KühlerDelivery line Reusable mixer cooler
77: Kühlercooler
88th: Rücklaufleitung Kühler-BrennkraftmaschineReturn line radiator internal combustion engine
99: Verbindungsleitung Heizung-KühlerConnecting line heating radiator
1010: Schieberpusher
1111: Heizgerätheater
1212: Forderleitung Mehrwegmischer-HeizungForderleitung Mehrwegmischer heating
1313: Förderleitung zum KühlerDelivery line to the cooler
1414: Thermofühlerthermocouple
1515: HeizungssteuergerätHeating controller
1616: Stellmittel des HeizungssteuergerätesAdjustment means of the heating control unit
1717: Verbindungsleitung Soll-Wert-Einsteller Heizung-SteuereinheitConnection line set value adjuster heating control unit
1818: Thermofuhler Ist-Wert HeizungThermofuhler Actual value heating
1919: Verbindungsleitung Thermofühler Heizung-SteuereinheitConnection cable thermocouple heating control unit
2020: Verbindungsleitung Mehrwegemischer-SteuereinheitConnecting line multi-way mixer control unit
2121: Steuergerätcontrol unit
2222: Verbindungsleitung Steuereinheit-FördervorrichtungConnection line control unit conveyor
2323: Verbindungsleitung Thermofühler Brennkraftmaschine-SteuereinheitConnection cable thermocouple internal combustion engine control unit
2424: Abgasanlageexhaust system
2525: Verbindungsleitung Abgaswärmetauscher-MehrwegmischerConnecting pipe Exhaust gas heat exchanger-returnable mixer
2626: AbgaswärmetauscherExhaust gas heat exchanger

Claims

Cooling and heating system for vehicles powered by a liquid-cooled internal combustion engine ( 1 ) are drivable with a cooling circuit (A) for the internal combustion engine ( 1 ) and with a with the cooling circuit (A) connected heating circuit (B), wherein the cooling circuit (A) a radiator ( 7 ) and exactly one conveying device ( 3 ) for a cooling medium, wherein the exactly one conveying device ( 3 ) independent of the internal combustion engine ( 1 ) is drivable and is designed as an electric pump, wherein the heating circuit (B) is a heater ( 11 ) and wherein the heater ( 11 ) in the heating circuit (B) and the radiator ( 7 ) in the cooling circuit (A) a multi-way valve ( 5 ) is upstream in such a way that the cooling medium is either completely first on the heater ( 11 ) and then over the radiator ( 7 ) or the cooling medium completely on the heater ( 11 ) over the radiator alone ( 7 ) or in a mixed operation both via the heater ( 11 ) and past it and then over the radiator ( 7 ) is feasible.

Cooling and heating system according to claim 1, characterized in that the multi-way valve by a multi-way mixer ( 5 ) is realized.

Cooling and heating installation according to one of the preceding claims, characterized in that the cooling circuit (A) is a thermocouple ( 14 ), which measures the temperature of the internal combustion engine and a corresponding signal to a control unit ( 21 ) gives.

Cooling and heating installation according to one of the preceding claims, characterized in that the heating circuit (B) is a heating control unit ( 15 ) comprising an actuating means ( 16 ), the setting of which corresponds to the heating power requirement, and the signal corresponding to the setting to the control unit ( 21 ) gives.

Cooling and heating system according to one of the preceding claims, characterized in that the conveying device ( 3 ) and / or the multi-way mixer ( 5 ) by at least one control unit ( 21 ), which in dependence on at least one operating parameter of the vehicle and / or the heating power requirement of the heating system (B), the delivery rate of the electric pump ( 3 ) and / or the volume flow of the cooling medium through the heater ( 11 ) changed.

Cooling and heating system according to one of the preceding claims, characterized in that the inflow of the cooling medium in the flow ( 12 ) of the heater ( 11 ) and the inflow of the cooling medium into the bypass ( 6 ) of the heater to the radiator ( 7 ) via a slider ( 10 ) in the multi-way mixer ( 5 ) is variable by the control unit ( 21 ) is controllable.

Cooling and heating system according to one of the preceding claims, characterized in that the supply line of the multi-way mixer ( 5 ) with the exhaust system ( 24 ) connected is.

Cooling and heating system according to one of the preceding claims, characterized in that the connection between the feed line of the multi-way mixer ( 4 ) and the exhaust system ( 24 ) is realized via a heat exchanger.

Method for cooling the internal combustion engine and for heating the interior of vehicles that are powered by a liquid-cooled internal combustion engine ( 1 ) are drivable with a cooling circuit (A) for the internal combustion engine ( 1 ) and with a with the cooling circuit (A) connected heating circuit (B), wherein the cooling circuit (A) a radiator ( 7 ) and exactly one as an electric pump ( 3 ) formed conveyor device ( 3 ) for a cooling medium, wherein the electric pump ( 3 ) regardless of the speed of the internal combustion engine ( 1 ) is drivable, wherein the heating circuit (B) is a heater ( 11 ) and wherein the heater ( 11 ) and the radiator ( 7 ) a multi-way valve ( 5 ), in which the Cooling medium either completely first over the heater ( 11 ) and then over the radiator ( 7 ) or completely on the heater ( 11 ) over the radiator alone ( 7 ) or both via the heater ( 11 ) and past it and then over the radiator ( 7 ) to be led.

A method according to claim 9, characterized in that the vehicle is a control unit ( 21 ), which is adapted to the conveyor device ( 3 ) to put into operation only after reaching a predetermined engine operating temperature.

Method according to claim 10, characterized in that the electric pump ( 3 ) from the controller ( 21 ) is performance-oriented.

Method according to one of claims 9 to 11, characterized in that the multi-way mixer ( 5 ) with the slider ( 10 ) is designed, with a heating power requirement of 0%, the flow ( 12 ) to the heater ( 11 ) close.

Method according to one of claims 9 to 12, characterized in that the multi-way mixer ( 5 ) with the slider ( 10 ) is designed, at maximum heating power requirement, the inlet to the bypass ( 6 ) of the heater.

Method according to one of claims 9 to 13, characterized in that the heat of the exhaust system ( 24 ) via an exhaust gas heat exchanger ( 26 ) is used as auxiliary heating.