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Heizung für Kraftfahrzeuge Das Hauptpatent 1223 709 betrifft
eine Heizung für Kraftfahrzeuge mit Verbrennungsmotor, bei welcher die Heizluft
durch abgasführende Bauteile erwärmt wird und die Abgase zur zusätzlichen Erwärmung
einer Nachverbrennung mittels eines Katalysators unterworfen werden, der in einem
innerhalb einesAbgaswärmetauschers angeordneten erweiterten Teil der Abgasleitung
als ringförmige Patrone auf ein auf seinem Umfang mit Löchern versehenes Rohr aufgesteckt
ist und die Löcher abdeckt, wobei eine an der Stirnöffnung des Rohres angeordnete
Verschlußklappe so gesteuert wird, daß bei niedrigen Heizlufttemperaturen die Abgase
den Katalysator durchströmen müssen. Die Betätigung der Verschlußklappe kann dabei
entweder von Hand, gegebenenfalls durch Verbindung der Klappe mit der Einschaltung
für die Wagenheizung, vorgenommen werden - der Umgehungskanal, nämlich das
durchlochte Rohr, ist dann zwangläufig bei abgeschalteter Heizung für die Abgase
freigegeben - oder selbsttätig über einen Thermostaten erfolgen, der den
Umgehungskanal für die Abgase bei ausreichender Heizlufttemperatur öffnet.
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Bei der Anordnung nach dem ' Hauptpatent ist der zentral innerhalb
der den Wärmetauscher bildenden Ummantelung verlaufende Umgehungskanal nur zu einem
Teil von dem gleichfalls innerhalb der Ummantelung angeordneten erweiterten Teil
der Abgasleitung umgeben. Dabei treten die Abgase bei zugeschaltetem Katalysator
von außen über den vom erweiterten Wandungsteil der Abgasleitung und der Katalysatorpatrone
gebildeten Ringkanal und nach Durchgang durch den Katalysator nach innen in das
durchlochte Zentr*ohr ein. Ist der Katalysator abgeschaltet, gelangen die Abgase
unmittelbar in das innenliegende Zentralrohr. Die Wärmeübertragung an die Heizluft
erfolgt in beiden Fällen, gleichgültig, ob der Katalysator zu- oder abgeschaltet
ist, zum größten Teil erst hinter dem erweiterten Teil der Ab-
gasleitung
auf dem sich anschließenden, nur kurzen und im Durchmesser wieder verhältnismäßig
kleinen Rohrstück. Die Auffieizung der Frischluft durch die Abgase ist dadurch in
manchen Fällen unzureichend.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Heizanlage nach
dem Hauptpatent so zu verbessein, daß vor allem bei abgeschaltetem Katalysator so
viel Wärme wie möglich an den durch die Ummantelung gebildeten Heizluftkanal übertragen
wird.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die Kombination der
Merkmale, daß in an sich bekannter Weise das Rohr an dem von dem Abgaseinlaß entfernten
Ende geschlossen ist, daß der erweiterte Teil der Abgasleitung die Katalysatorpatrone
und das Rohr bis zum Ende des Wärmetauschers allseitig im Abstand umgibt, daß auf
dem Rohr zwischen Abgaseinlaß und Katalysatorpatrone ein bei Abgasheizungen bekannter
Drehschieber angeordnet ist, dessen Lamellen den durch den erweiterten Teil gebildeten
Ringkanal schließen und öffnen, und daß der Drehschieber einen zum Abgaseinlaß gerichteten
hülsenartigen Fortsatz aufweist, der mit Ausnehmungen versehen ist, die bei geschlossenem
Ringkanal öffnungen im Rohr freigeben.
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Die Strömungsrichtung der Abgase ist hier also umgekehrt wie bei der
Anordnung nach dem Hauptpatent. Die Umgehungsleitung ist nicht mehr das innere (jetzt
am Ende verschlossene) Zentralrohr, sondern der äußere (jetzt am Ende offene) Ringkanal.
Die Abgase treten somit bei eingeschalteter Zusatzheizung vom inneren Zentralrohr
aus durch die Katalysatorpatrone hindurch in den äußeren Ringraum und bei abgeschalteter
Zusatzheizung gleich unmittelbar in den äußeren Ringraum des erweiterten Teils der
Abgasleitung ein, wo der Wärmeaustausch zwischen den Abgasen und der umströmenden
Frischluft über die ganze Länge des Wärmetauschers und in Anbetracht der Leitungserweiterung
in diesem Bereich auf einem verhältnismäßig großen Rohrumfang, somit also auf einer
- gegenüber der Anordnung nach dem Hauptpatent - in zweifacher Hinsicht
vergrößerten Fläche stattfindet.
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Im Fall, daß zur Verstärkung der katalytischen Nachverbrennung Zusatzluft
in das Katalysatorrohr eingeführt wird, ist zweckmäßig eine, Regelung durch Veränderung
der Drehzahl des Gebläses für die Zusatzluft vorgesehen. Die Verstellung des Drehschiebers
sowohl als auch die Regelung der Gebläsedrehzahl kann vorteilhaft durch einen Wärmefühler
im Heizluftstrom gesteuert werden.
Für die in den Ansprüchen 2 und
3 gekennzeichneten Maßnahmen wird nur im Zusammenhang mit dem Gegenstand
des Hauptanspruchs Schutz begehrt.
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Die Erfindung wird im folgenden an Hand eines Ausfährungsbeispiels
in der Zeichnung näher erläutert, und zwar zeigt F i g. 1 im Schnitt eine
erfindungsgemäß ausgestaltete Heizungsanordnung, F i g. 2 die Strömungsverhältnisse
bei geöffnetem Drehschieber, F i g. 3 einen Schnitt III-111 nach F i
g. 2.
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In F i g. 1 ist ein Abgasrohr 1 dargestellt, das mit
einem Motor 2 in Verbindung steht.
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Das Abgasrohr mündet in einen erweiterten Teil der Abgasleitung
5 a, in welchem das mit Durchtrittsöffnungen 10 versehene
Rohr 7 angeordnet ist, das an seinem Ende durch eine Kappe 15 od.
dgl. verschlossen ist Das Rohr 7 ist von der Katalysatorpatrone
6 umgebeii, öderen äußert Ummantehing einen Abstand a zur Innenwandung des
erweiterten Abgaskanals 5 a hat, so daß ein äußerer Ringkanal
19 gebildet wird. Abgasrohr 1 und erweiterter Ab-J.askana15a a sind
von einer Ummantelung3 umgeben, durch welche in Richtung des Pfeiles 13 Frischluft
strömt, die aufgeheizt werden soll. Zwisblien Abgaseinlaß in den erweiterten Teil
5a und Katalysatorpatrone 6 ist auf dem Rohr 7 ein Drehschieber 20
.mit Lamellen 18 angeordnet, der einen zum Abgaseinlaß gerichteten hülsenartigen
Fortsatz 17 mit Ausnehmungen aufweist. Dieser Drehschieber ist über eine
Welle 21 und eine daran anschließende Handhabe 22 od. dgl. von außen betätigbar.
Der Fortsatz 17 (F i g. 3) verschließt Öffnungen 16 im Rohr
7,
während gleichzeitig die Lamellen 18 Durchbrüche 26 zum äußeren
Riiigkanal 19 im erweiterten Abgas-1anal 5a freigeben, oder umgekehrt.
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-# Zusatzluft wird durch ein Rohr 23 in Richtung des Pfeiles
24 dem äußeren Ringkanal 19 und damit der Katalysatorpatrone 6 zugeführt.
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Die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Anordnung ist folgende: In
F i g. 1 ist eine Stellung des Drehschiebers 20 gezeichnet, in welcher der
äußere Ringkanal 19 geschlossen ist. In dieser Stellung treten die in Rich-»tung
des Pfeiles 12 durch das Rohr 1 strömenden Abgase durch die öffnungen
16 in das Rohr 7 ein und strömen von dort aus durch die Durchtrittsöffnungen
10 in die Katalysatorpatrone-6,- um dort nachverbrannt und damit aufgeheizt
zu werden. Die Nachverbrennung wird durch' die Zusatzluft, die durch das Rohr
23 einströmt, gefördert. Die in dieser ,Weise aufgeheizten- Abgase geben
ihre Wärme an die Wandung des erweiterten Abgaskanals 5 a ab,
wo die, Wärme wiederum mit der diesen Kanal umströmenden Heizluft getauscht wird.
Die Abgase strömen dann in Richtung der Pfeile 11 in den Schalldämpfer des
Verbrennungsmotors.
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. In F i g. 2 ist eine Stellung des Drehschiebers gezeichnet,
bei welcher die Öffnungen 16 des inneren Rohres 7 geschlossen sind
und der äußere Ringkanal 19 geöffnet ist.
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Das in Richtung des Pfeiles 12 in den erweiterten Abgaskanal
5 a einströmende Abgas tritt jetzt durch die Durchbrüche
26 in den äußeren Ringkanal 19
ein und strömt außen an der Katalysatorpatrone
6,
ohne durch diese nachzuverbrennen, entlang, in Richtung der Pfeile
11 in den Schalldämpfer. Darüber hinaus ist die Zusatzluft abgeschaltet.
Diese Abschaltung der Zusatzluft kann auf elektrischem Weg durch Abschaltung des
Zusatzluftgebläses geschehen, Wobei der hierfür erforderliche Schalter mit der Verstelleinrichtung
für den Drehschieber verbunden ist.
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An die äußere Wandung des erweiterten Abgaskanals 5
a wird in bekannter Weise ein Teil des normalen Wärmeinhaltes des Abgases abgegeben.
Entsprechende Zwischenstellungen des Drehschiebers gestatten es, eine mehr oder
weniger große Teil menge des Abgases durch die Katalysatorpatrone zu leiten und
damit die Intensität der Heizung zu regeln.
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Eine weitere Regelung ergibt sich durch eine Veränderung der Menge
der Zusatzluft. Dies geschieht zweckmäßig durch eine Drehzahlregelung des die Zusatzluft
fördernden Gebläses.
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Die Verstellung des Drehschiebers 20 sowie die Drehzahlregelung des
Gebläses kann durch einen Wärinefühler im Heizluftstrom gesteuert werden.