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Einrichtung zur Fahrzeugheizung und zur Kühlung eines Fahrzeugmotors
Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Fahrzeugheizung und zur Kühlung
eines Fahrzeugmotors, bei der die Heizenergie für die Fahrzeugheizung in einem zum
Kühlkreislauf parallel geschalteten Wärmetauscher dem Kühlmittel des Fahrzeugmotors
entnommen wird und ein Thermostat vorgesehen ist, der das den Motor verlassende
Kühlmittel bis zu einer bestimmten Temperatur über eine Kurzschlußleitung und oberhalb
dieser Temperatur über den Kühler wieder in den Motor gelangen läßt.
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Es ist für Heizanlagen in Kraftfahrzeugen ein Kühlmittelkreislauf
bekannt mit einer Heißwasserleitung zwischen Motor und Kühler und einer Kaltwasserleitung
zwischen Kühler und Motor. Ferner ist eine Kurzschlußleitung vorgesehen. Ein Thermostat
steuert das Kühlmittel so, daß es entweder über den Kühler oder direkt über die
Kurzschlußleitung-wieder in den Motor gelangL Eine Entnahmevorrichtung für das Leiten
des Heizmittels zu einem Wärmetauscher ist zwischen dem Motor und dem Thermostaten
angeordnet. Im Sommerbetrieb sperrt sie die Heizung vom Kühlmittelkreislauf ab.
Im Winterbetrieb entnimmt sie der Heißwasserleitung eine vorbestimmte Kühlmittelmenge,
die über den Wärmetauscher der Kaltwasserleitung zugeführt wird.
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übersteigt der Druck im Wärmetauscher eine vorbestimmte Größe, so
strömt ein Teil des Kühlmittels wie im Sommerbetrieb zum Thermostaten. Die
Entnahmevorrichtung wird von Hand gesteuert. Nachteilig bei dieser bekannten Vorrichtung
ist, daß sie nicht selbsttätig und zum Teil druckabhängig arbeitet.
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Es ist weiter bekannt, bei einem Fahrzeugmotor im Kühlwasserkreislauf
einen Thermostaten anzuordnen, der das Kühlwasser so steuert, daß es bei kalter
Maschine über eine Kurzschlußleitung zurückfließt und erst ab einer bestimmten Temperatur
über den Kühler geleitet wird. Hierbei wird ein Teil des Kühlwassers über eine Zweigleitung
dem zweiten Thermostaten zugeführt. Sowohl das den Kühler,'als auch das die Kurzschlußleitung
durchströmende Kühlwasser gelangt an eine die Förderpumpe einschließende Leitung,
und von dieser Leitung aus führt ein Zweig zum zweiten Thermostaten. Dieser zweite
Thermostat hat die Aufgabe, Kühlwasser in den Heizungsteil zu lassen oder nicht.
Gleichzeitig schaltet er ein Fremdheizgerät im Heizungsteil. Gelangt das Kühlwasser
erwärmt in den Heizungsteil, dann ist der zweite Thermostat geöffaet und das Fremdheizgerät
ausgeschaltet. Ist das Kühlwasser zu kalt, dann ist der zweite Thermostat geschlossen,
und das Fremdheizgerät erwärmt das nur im Heizzungsteil kreisende Wasser. Ist der
zweite Thermostat geschlossen, dan ist das im Heizkreis befindliche Wasser nicht
identisch mit dem Kühlwasser. Ist der Thermostat geöffnet, dann ist zwar das Kühlwasser
das Heizmittel des Heizungsteiles; aber unabhängig, äb der eine oder der andere
Fall vorliegt, durchströmt das Wasser des Heizungsteiles den Wärmetauscher der Fahrzeugheizung.
Der zweite Thermostat kann also lediglich Heizwasserteil und Kühlwasserteil'miteinander
kuppeln oder voneinander trennen. Er hat weder einen Einfluß darauf, ob der Wärmetauscher,
noch ob der Kühler durchströmt wird. Zweck der bekannten Anordnung ist es, bei hoher
Temperatur des Kühlwassers auf das Fremdheizgerät verzichten zu können, und die
zu seinem Betrieb erforderliche Energie zu sparen. Bei der bekannten Anordnung kann
demnach der zweite Thermostat das Kühlmittel nicht entweder durch den Wärmetauscher
der Heizung oder durch den Kühler schicken.
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Es ist ferner eine Heizvorrichtung für Kraftfahrzeuge bekannt, bei
der ein Thermos . tat zwischen dem Wärmetauscher der Heizung - und
dem Kühler vorgesehen ist. Hierbei ist nur die Möglichkeit gegeben, sowohl- den
Wärmetauscher als auch den I,'-ühler oder nur den Wärmetauscher zu durchströmen.
Es ist bei dieser bekannten Heizeinrichtung für Kraftfahrzeuge weder möglich, sowohl
den Wärmetauscher als auch den Kühler zu umgehen, noch ist es möglich, den Wärmetauscher
zu umgehen, -dagegen den Kühler zu durchströmen.
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Schließlich ist noch eine Heizanlage in Kraf-dahrzeugen bekanntgeworden,
bei der die Heizenürgie für die Fahrzeugheizung in einem zum Kühlkreislauf parallelge'schalteten
Wärmetauscher dem Kühlmittel des Fahrzeugmotors entnommen wird, und nur ein
Thermostat
vorgesehen ist, der das den Motor verlassene Kühlmittel bis zu einer bestimmten
Temperatur über eine Kurzschlußleitung und oberhalb dieser Temperatur über den Kühler
wieder in den Motor gelangen läßt. Bei dieser bekannten Heizanlage ohne zweiten
Thermostaten hat die Praxis gezeigt, daß oft Unzuträglichkeiten für den Fahrzeugmotor
auftreten können. Insbesondere bei Omnibussen ergab es sich, daß bei geringem Wärmeanfall
des Motors, durch geringe Belastung oder kleine Fahrgeschwindigkeiten, der Wärmeentzug
durch den Wärmetauscher der Fahrzeugheizung zu groß ist. Trotz völlig geschlossener
Kühlerjalousie wird das durch den Kühler laufende Kühlerwasser wegen der unvermeidlichen
Undichtigkeiten der Kühlerjalousie abgekühlt, dazu kommt noch der Wärmeentzug
im Wärmetauscher, so daß die Abkühlung des Kühlwassers bei noch nicht genügend
aufgewärmtem Motor zu groß ist. Mithin darf nicht, wie bisher üblich, das Kühlwasser
auf jeden Fall für die Fahrzeugheizung abgezweigt werden, oder die Kühlwasserentnahme
für die Fahrzeugheizung in das Belieben des Fahrers gestellt werden, sondern es
muß gewährleistet sein, daß erst von einem bestimmten Wärmeanfall an Kühlwasser
für die Fahrzeugheizung entnommen wird, was durch die Anordnung eines zweiten Thermostaten
erreicht wird.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zur Fahrzeugheizung
und zur Kühlung eines Fahrzeugmotors der eingangs genannten Art derart zu verbessern,
daß sich die Rückkühlung des Motorkühlmittels im Wärmetauscher und im Kühler der
jeweils zulässigen Wärmeaufnahme aus dem Kühlmittel selbsttätig anpaßt.
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Dies wird nach der Erfindung dadurch erreicht, daß zwischen dem Thermostaten
und dem Kühler ein weiterer Thermostat angeordnet.ist, der das durch den ersten
Thermostaten nicht in eine Kurzschlußleitung geleitete Kühlmittel in einem vorbestimmten
Temperaturbereich in an sich bekannter Weise über den Kühler und in einem anderen
vorbestimmten Temperaturbereich über einen Wärmetauscher der Fahrzeugheizung wieder
in den Motor gelangen läßt.
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Mit der anmeldungsgemäßen Anordnung eines zweiten Thermostaten zwischen
dem ersten Thermostaten und dem Kühler wird mit einfachen Mitteln erreicht, daß
selbsttätig arbeitend eine unerwünschte Abkühlung des Kühlwassers in jedem Falle
vermieden wird.
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Zweckmäßig und besonders vorteilhaft ist es, wenn der Thermostat ein
äußeres ringförmiges Gehäuse und ein inneres ringförmiges Gehäuse und eine diese
verbindende, mit Bohrungen versehene Lochscheibe sowie eine Bohruhg im Gehäuse aufweist,
die in den inneren Gehäuseteil des Gehäuses führt, in dem ein elastisch verformbarer
Faltenbalg angeordnet ist, der mit seinem einen Ende an der Stirnwand des Gehäuses
befestigt und mit seinem anderen Ende an der Stange eines mit Bohrungen versehenen
Schiebers angreift, wobei die Stange in einem mit scheibenförmigem Außenrand ausgebildeten
Bund geführt ist, dessen Bohrungen eine direkte Verbindung zwischen den Gehäuseteilen
des Gehäuses herstellen.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung schematisch
dargestellt. In der Zeichnung zeigt F i g. 1 eine Gesamtanordnung gemäß der
Erfindung, F i g. 2, 3 und 4 Einzelheiten der in der Anordnung nach
F i g. 1 verwendeten Thermostaten.
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Die Kühlflüssigkeit wird dem Motor 1 an dem Anschluß 2 entnommen.
Sie wird dem Raum zwischen dem äußeren Thermostatgehäuse 3 und dem inneren
Thermostatgehäuse 4 des ersten Thermostaten 3 a zugeführt. über Bohrungen
5 in einer Lochscheibe 6
des äußeren Gehäuses 3 und Bohrungen
7 des inneren Gehäuses 4 gelangt die Kühlflüssigkeit in den Innenraumteil
8. Sie umspült dort das elastische verformbare Teil 9 des Thermostaten,
der die Form eines Faltenbalges hat, und bestimmt mit ihrer Teinperatur die Längenausdehnung
des Faltenbalges. Der Faltenbalg ist mit seinem einen Ende im inneren Thermostatgehäu'se
4 gehalten und greift mit seinem anderen Ende an der Stange 10 des Schiebers
11 an. Die Stange 10 ist in einem Bund 12 des inneren Thermostatgehäuses
4 geführt, der dieses in die Teilräume 8 und 14 - aufteilt. In dem
Bund 12 befinden sich Bohrungen 13, über die die Kühlflüssigkeit aus dem
Innenraumteil 8 in den Innenraumteil. 14 gelangt. Je nach der von der Länge
des Faltenbalges 9
abhängigen Stellung des Schiebers 11 gelangt die
Kühlflüssigkeit aus dem Innenraumteil 14 über Bohrungen 15, 16 des Schiebers
11 und Bohrungen des inneren Thermostatgehäuses 4 in eine Leitung
17
oder eine Leitung 18. über die Leitung 17 wird die Kühlflüssigkeit
durch die Pumpe 19 in den Motor 1
zurückgepumpt. über die Leitung
18 gelangt die Kühlflüssigkeit in den zweiten Thermostaten 20, der dem oben
beschriebenen ersten Thermostaten mit den Teilen 3 bis 16 entspricht.
Je nach der Stellung des Schiebers dieses Thermostaten gelangt die Flüssigkeit
entweder in den an -die Leitung 21 angeschlossenen Wärmetauscher 22 oder in den
an die Leitung 23 angeschlossenen Kühler 24. Die Leitungen 21,
23 münden vor der Pumpe 19 in die Kurzschlußleitung 17. In
dem Wärmetauscher wird die. Wärme der Kühlflüssigkeit an das Heizmittel der Fahrzeugheizung
abgegeben. Das Heizmittel der Fahrzeugheizung wird mit der Leitung 25 durch den
Wärmetauscher hindurchgeführt. Der Kühler 24 ist in bekannter Weise dem Fahrtwind
ausgesetzt.
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Durch entsprechende Ausgestaltung des Thermostaten kann erreicht werden,
daß bei bestimmter Betriebstemperatur der Kühlflüssigkeit diese nicht nur entweder
durch die Kurzschlußleitung 17 oder durch den Wärmetauscher 22 oder durch
den Kühlier 24 fließt, sondern durch mehrere dieser Teile.
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Die Einstellbarkeit der Thermostaten kann durch die Einstellbarkeit
der Ausgangslängen der Faltenbälge gegeben sein. Zu diesem Zweck kann gemäß F i
g. 3 der Befestigungsbolzen 28 des jeweiligen Faltenbalges
9 und die Befestigungsplatte 29 mit einer Öffnung 30'versehen sein,
-die durch einen Stopfen 31
verschließbar ist. Durch diese Öffnung
kann eine veränderliche Menge von Druckmittel in den Balg eingebracht werden, so
daß dieser eine verschiedene Vorspannung und verschiedene Verformungscharakteristiken
erhalten kann.
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Eine andere, einfachere Ausführungsform der Thermostaten ist in F
i g. 4 dargestellt. Diese Ausführungsfonn ist insbesondere dann anzuwenden,
wenn mehrere Kreisläufe gleichzeitig durchströmt werden sollen. In dem z. B. an
die Leitung 2 angeschlossenen ehäuse 32 des Thermostaten ist über Stege 34
die Grundplatte 35 gehalten. Auf dieser sitzt der Dehnkörper 36 (Faltenbalg)
mit seiner einen Endfläche.
Die andere Endfläche trägt in axialer
Versetzung den gelochten Ventilkegel 37 und die Ventilplatte 38, die
mit den Sitzen 39, 40 des Gehäuses 32 zusammen
arbeiten. In
der gezeichneten Stellung des Thermostaten sitzt die Ventilplatte 38 auf
dem Sitz 4.0 auf und sperrt die Leitung 18 von der Leitung 2 völlig ab, während
der Ventilkegel 37 vom Sitz 39 in größtmöglichem Maße abgehoben ist
und die Verbindung zwischen der Leitung 2 und der Kurzschlußleitung 17
in
größtmöglichem Maße freigibt. Steigt die Temperatur der Kühlflüssigkeit an, so hebt
sich die Ventilplatte 38 vom Ventilsitz 40 ab, und der Ventilkegel
37 nähert sich in entsprechendem Maße dem Ventilsitz 39. Die Kühlflüssigkeit
kann nunmehr zusätzlich durch die Leitung 18 zum zweiten Thermostaten und
entsprechend gedrosselt durch die Kurzschlußleitung 17 abströmen. Bei noch
weiterem Temperaturanstieg dehnt sich der Dehnkörper 36 noch weiter aus,
der Ventilkegel 37 kommt auf dem Ventilsitz 39 zur Auflage und sperrt
die Kurzschlußleitung 17 von der Leitung 2 ab, während die Verbindung zwischen
der Leitung 2 und der Leitung 18 in größtmöglichem Maße freigegeben ist.
Entsprechend dem Einbau des in F i g. 4 dargestellten Thermostaten zwischen
den Leitungen 2, 17 und 18 kann der Einbau eines entsprechenden Thermostaten
auch zwischen den Leitungen 18, 21, 23 erfolgen, wie es mit dem Thermostaten
20 in F i g. 1 dargestellt ist.