DE1476328A1

DE1476328A1 - Heizeinrichtung

Info

Publication number: DE1476328A1
Application number: DE19641476328
Authority: DE
Inventors: Hermann Hertlein; Rudolf Linder
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1964-10-31
Filing date: 1964-10-31
Publication date: 1969-05-14
Also published as: AT265045B; US3362638A; AT296786B; SE342667B

Description

Reizeinrichtung DIE Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum Heizen, insbesondere zum Vorheizen von in Wärmeaustauschern. für die Kühlung des Motors und die Heizung des Fahrgastraums eines Kraftfahrzeugs umlaufendem Wasser mit einem vorzugsweise vom Brennstoff-Tank des Kraftfahrzeugs gespeisten, automatisch gesteuerten Brenner, der einen wesserkessel beheizt, der vornehmlich in einer BypaBLeitung des Kühlmittelkreislaufs angeordnet ist, in der auch der Wärmeaustauscher für die Heizung des Fahrgastratums liegt. Aufgabe der Erfindung ist es, sowohl den Motorblock wie den Fahrgastraum von Kraftfahrzeugen, insbesondere wenn sie im Freien bei Kälte abgestellt sind, auch bei nicht laufendem, Motor, vorzugsweise vor dem Anlaufenlassen desselben, mit einer automatisch gesteuerten Einrichtung zu heizen, die beispielsweise von einem fremden Stromnetz unabhängig ist und bei ihrer Betätigung nur einen geringen batteriostrom verbraucht. Die Erfindung besteht darin, daß im Wasserkessel ein Schwimmerventil angeordnet ist, das im Zusammenhang mit Rückschlagventilen eine zwangsläufige, stoßweise Zirkulation des Wassers hervorruft, und der Brenner aus einem zusätzlichen, druckdieht verschließbaren, mit einer Speisevorrichtung vorzugsweise vom brennstofftank des Kraftfahrzeugs füllbaren Behälter Brennstoff dadurch zugeführt bekommt, daß der Behälter durch Erwärmen unter Druck gesetzt ist der vermittels eines Druckschalters die Einspritzung des Brennstoffs, seine Zündung und die weiteren Maßnahmen zur Inganghaltung sowie Abschaltung der Einrichtung steuert.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung schematisch dargestellt.
Die Zeichnung zeigt einen Teil eines Motorblocks 1. eines Kraftfahrzeugs mit einer Tasche 2, die einen Teil, des gesamten, im Motorblock enthaltenen Kühlwasserraumes bildet. An der kühltasche 2a ist eine kühlwasserleitung 3 angeschlossen die als Zuleitung am Boden eines Wasserkessels 4 mündet und dort in. ein Einlaßrückschiaggentil 5 übergeht. An der gegenüberliegenden seite des bodens des Wasserkessels 4 befindet sieh ein Auslaß-rückschagvetil 6 an das eine Leitung 7 angeschlossen ist, die in einen der Aufheizung des Fahrgastraums der Kraftfahrzeugs dienenden Wärmeaustauscher 8 mündet. An den Wärmeaustauscher 8 schließt sich an seiner anderen Seite eine Leitung 9 an, die zur tasche 2 des Motorblocks führt.
Von den Leitungen 3, 7 und 9 wird also ein Bypass @un kühlwasserumlaufsystem gebildet. In diesen Bypass sind der Wasserkersel 4

und der Wärmeaustausein@@ 9i,9?"4tLze.

Unterhalb des Vasserkessels 4 ist von den Wänden 10 desselben teilweise umgeben ein Brennraum 11 freigehalten, an den sich durch den Innenraum des Wasserkessels hindurchgeleitete Flammrohre 12 anschließen.
Im Wasserkessel 4 befindet sich außerdem ein Schwimmer 13, an dessen oberer Wand ein Dauermagnet 14 sitzt, der den Dichtungskegel 15 bei gentigend hohem wasserstand im Kessel gegen den Sitz 16 des von den Teilen 15 und 16 gebildeten Schwimmerventils zu ziehen und damit das Ventil abzudichten vermag. An das Schwimmerventil schließt sieh die Dampfleitung 17 an, die den Wasserkessel 4 mit der Kühlwassertasehe 2 verbindet.
In den Brennraum 11 ragt ein Brennerkelah 18 hinein, in dessen Wandung an einer Seite ein Glühzünder 19 eingeschraubt ist. Der Brennerkelch 18 ist mit einem seitlich herausragenden Arm 20 an einem Bolzen 21 angeschra@@t, der nach unten in ein Rohr 22 übergeht, das mit einer überwurfmutter 23 an einem Steigrohr 24 angeschraubt ist. An das Rohr 22 ist seitlich ein Röhrchen 25 angesetzt, das ein Brennerdüsenventil mit einer Brennerdüse 26 und einem Elektromagnet 27 trägt. Der Schaft 28 des Brennerdtisenventils, der vom Elektromagneten 27 angezogen werden kann, , um das Ventil zu öffnen, ist von einer Schraubfeder 29 umgeben, die bei Stromunterbrechung im Elektromagnet 27 den Ventilkegel 30 gegen seinen Sitz an der Brennerdüse drückt, um diese zu schließen. Eine am Ventilkegel angebrachte Nadel 31 vermag beim Schließen des Ventils den Durchgang in der Brennerdüse zu reinigen.
Das nach unten offene Steigrohr 24, das von einer Heizspirale 32 umgeben ist und in dem sich ein Docht 33 befindet, ragt in einen zusätzlichen Behälter 34 hinein, der vom Benzin-Tank des Kraft- fahrzeugs durch die Leitung 35 gespeist wird. Der Benzinzuflu9 kann durch ein in dieser Leitung 35 sitzendes elektromagnetisches Brennstoffventil 36 geregelt werden. Der Behälter 34 ist durch eine Platte 37 luftdicht abgeschlossen. Auf dieser Platte sitzt ein vom Druck innerhalb des Behälters 34 steuerbarer Membransohalter 38, ein von einem Schwimmer 39 abhängiges Schaltschütz 40 und ein mit einem Sicherheitsventil 41 zusammenwirkender elektrischer Schalter 42.
Auf die Membran 43 des Membransehalters 38 wirkt der im Innern des Behälters 34 herrschende Druck durch die unter der-Membran befindliche Öffnung 44 hindurch ein. Bei Druckerhöhung im Innern des Behälters 34 werden nacheinander die Kontaktpaare 45 - 49 geschlossen bzw. geöffnet.
Der elektrische Schalter 42 dient dazu, die Heizeinrichtung in Betrieb zu setzen oder wieder abzuschalten, und weist außerdem eine Schaltstellung auf, in welcher der Behälter 34 vom nicht dargestellten Kraftstofftank des Fahrzeugs ausgefüllt werden kann.
Beim Einschalten der Einrichtung mit dem als Schalter 42 ausgebildeten Betätigungsorgan wird über, einen Exzenter das Sicherheitsventil 41 durch federkraft auf seinen Sitz 51 gebracht, so daß der Brennstoff-Behälter von der Atmosphäre getrennt ist. Gleichzeitig werden die Klemmen 52 und 53 des Schalters miteinander verbunden und dadurch der Heizepirale 32 über die Leitungsabschnitte 54 bis 56 und das normalerweise, d.h. ohne Stromzufuhr über den Leitungsabschnitt 62 geschlossene Schaltschütz 57 Strom zugeführt. Dieser Heizstrom erwärmt das Steigrohr 24 und bringt das durch den. Docht 33 im Steigrohr 24 angesaugte Benzin zur Verdampfung.
Durch diese Verdampfung entsteht innerhalb des Behälters ein Druck, der zur Ausströmung der Benzindämpfe, an der Düse erforderlich wird. Gleichzeitig wird der Druck zur Steuerung nachfolgend beschriebener Schaltvorgänge benutzta Hat der Druck ein gewisses Maß (40 - 50 cm Wassersäule) erreicht, so wird durch den druckabhängigen Membranschalter 38 das erste Kontaktpaar 45 geschlossen, das über das mittels der Leitungsabschnitte 54, 55, 58 bis 61 versorgte Schaltschütz 63 die Glühzündspirale 19 einschaltet. Nach weiterem Druckanstieg schließt -der druckabhängige Membransehalter 38 das zweite Kontaktpaar 46.
Es hat die Aufgabe, das über die Leitungsabschnitte 55, 64 bis 66,68 und 61 versorgte elektromagnetische Ventil 27, das die Brennerdüse 26 geschlossen hält, zu öffnen. Hierdurch kann der vergaste Kraftstoff aus der Brennerdüse 26 austreten und sich an der Glühzündspirale 19 entzünden. Der im Brennerkelch nun verbrennende Kraftstoff erwärmt den Wasserkessel 4 und damit, insbesondere auch über die Flammrohre 12, das in ihm befindliche Wasser.
Außerdem wird jetzt dem Steigrohr 24 über den Brennerkelch 18 zusätzliche Warme zugeführt. Hierdurch steigt der Druck im Brennstoffbehälter 34 weiter an. Hei Erreichen eines bestimmten Druckes wird nun das dritte, bisher geschlossene Kontaktpaar 47 unterbrochen, wodurch dem elektromagnetischen Ventil 27 ein Widerstand 67 vorgeschaltet wird, der über die Leitungsabschnitte 55, 64, 68, 69 und 61 mit der Spule des elektromagnetischen Brennerventils 27 in Reihe geschaltet ist. Die Spule des Brennerventils erhält dann über den Widerstand 67 nur einen geringeren Strom, der jedoch ausreicht, um das Brennerventil in seiner Offenstellung zu halten.
Durch die in der Heizwicklung erzeugte Wärme und die vom Bolzen 21 abgeleitete Verbrennungswärme wird der Druck im Behälter 34 weiter erhöht und dadurch dass vierte Kontaktpaar 48 geöffnet sowie die Glühspirale 19 abgeschaltet. Schließlich wird nach weiterem Druckanstieg auch noch das fünfte Kontaktpaar 49 geschlossen und dadurch dem Schaltschütz 57 über die Leitungsabsehnitte 55, 58 und 62 Strom zugeführt. Dieses Sohaltsohütz 57 unterbricht nun den Stromkreis, der zur elektrischen Heizwicklung 32 führt, zwischen den Leitungsabschnitten 55 und 56 und schaltet dadurch die elektrische Heizwicklung 32 ab. Von jetzt ab erfolgt die Verdampfung des Brennstoffs nur noch durch die von der Flamme über den Kelch 18 dem Steigrohr 22 zugeführte Wärme. Die Wagenbatterie hat also nur noch den geringen Strom zum Offenhalten des elektromagnetischen Ventils 27 abzugeben (0,1 - 0,2A). Der nun in Tätigkeit gesetzte Brenner gibt seine wärme an den Wasserkessel 4 ab und erhitzt das Wasser bis zur Dampfentwicklung. Durch die Dampfbildung entsteht im Kessel 4 ein überdruck, der das im Kessel 4 befindliche Wasser über das Auslaß-Rüeksehlagventil 6 und die Leitung 7 zum Wagenheizer 8 drückt.
Der im Kessel 4 befindliche Schwimmer 13 wird, bei mit Wasser angefülltem Kessel 4 durch eigenen Auftrieb und durch die magnetische Haltekraft des Dauermagneten 14 mit seinem Kegel 15 auf den Ventilsitzgedrückt. Sinkt nun der Wasserspiegel in dem Kessel infolge des Dampfdruckes ab und infolge des dadurch herausgedrückten Wassers, so reichen bei einer bestimmten Höhe.des Flüssigkeitsspiegels der Auftrieb des Schwimmers 13 und die magnetische Kraft nicht mehr aus, das Gewicht des Schwimmers 13 zu halten. Der Schwimmer fällt dann ab und der Dampf kann durch die Leitung 17 entweichen. Durch den dabei entstehenden Druckausgleich im. Leitungssystem kann kaltes Wasser aus dem Kühlwasserkreislauf über die Zuleitung 3 und das Einlaßventil 5 in den Dampfkessel 4 nachströmen. Damit wird der Schwimmer wieder auf seinen Ventilsitz angehoben und das Spiel beginnt von neuem. Auf diese Weise wird das heiße Wasser in aufeinanderfolgenden Pumpstößen in Umlauf. gebracht. .
Ist im Kühlwasserkreislauf ein Thermostat vorhanden, so findet die Zirkulation des warmen Wassers nur über den Wagenheizer und den.. _ Motorblock statt, solange die Wassertemperatur unter 800C bleibt. Damit entstehen keine Wärmeverluste durch den Kühler. Nimmt das Kühlwasser im Motor eine höhere Temperatur als 800C an, so öffnet der Thermostat und der Kreislauf findet jetzt auch über den Kthler statt. . D. die Wärmeabführung durch den um den Kühler erweiterten Wasserkreislauf größer ist, als der Heizleistung des Brenners entspricht, kann eine Überhitzung des Motors bei versehentlich zu langer, Beheizung nicht stattfinden.
Wird nun der Motor zum Antritt der Fahrt in Gang gesetzt, so muß die Heizeinrichtung durch den Sehalter 42 abgeschaltet werden. Das elektromagnetische Brennerventil 27 wird außer Strom gesetzt und die Feder 29 verschließt nach dem Abschalten die Brennerdüse 26. Gleichzeitig wird durch die am Ventilegel 30 angebrachte Nadel 31 die DÜse 26 von etwa dort angesetzten Verbrennungsrückständen gereinigt. Mit dem gleichen Schaltvorgang wird über den Exzenter das Sicherheitsventil 41 im Schalter 42 angehoben und der Kraftstoff-Vorratsbehälter entlüftet. Bei diesem Schaltvorgang werden außerdem an der elektrischen Seite die Kontakte 71 und 72 am Schalter 42 miteinander verbunden und dem Schaltschütz 40 über die leitungsabschnitte 73 und 74 Strom zugeführt. Hierdurch kann bei einer genügend geringen Brennstoffmenge im zusätzliche Brennstoffbehälter 34 diesem Brennstoff zugeführt werden, wie sich aus folgendem ergibt: Ist der Brennstoffspiegel im Brennstoffbehälter 34 und damit der Schwimmer 39 wesentlich abgesunken, so kann über ein geschlossenes Kontaktpaar 75 am Schaltschlitz 40, das zur Steuerung des elektromagnetischen Brennstoffventils 36 dient, veranlaßt werden, daß Kraftstoffaus dem nicht dargestellten Tank des Kraftfahrzeugs von der ebenfalls nicht dargestellten Brennstoff-Förderpumpe zum zusätzlichen Brennstoffbehälter 34 fließen kann. Der zur Öffnung des elektromagnetisehen Brennstoffventils 36 benötigte Strom wird diesem durch die Leitungsabschnitte 73, 74, 76 und 77, das. Kontaktpaar 75 sowie einen schwenkbaren Kontaktarm 78 aus ferromagnetischen Material zugeführt. Bei Stromdurchgang ist das Ventil 36 geöffnet und Kraftstoff kann von der Kraftstoffpumpe zum zusätzlichen Brennstoffbehälter 34 fließen. Steigt die Menge des im Brennstoffbehälter enthaltenen Benzins und damit auch der Schwimmer 39 im Brennstoffbehälter 34 an, so wird bei einem bestimmten Benzinstand durch die auf dem Schwimmer 39 befindliche Eisenbrücke 79 der magnetische Fuß des Schaltsahützes 40 geschlossen. Infolge der dadurch vergrößerten Anziehungskraft des im Schaltschütz befindlichen Eisenkerns 81 wird der Kontaktarm 78 angezogen und dadurch das Kontaktpaar 75 geöffnet. Die Benzinzufuhr wird auf diese Weise .unterbrochen, wenn der Vorratsbehälter genügend gefällt ist.
Die Anlage steht dann für die nächste erforderliche Aufwärmung des Fahrzeugs wieder betriebsfertig zur Verfügung.
In der, elektrischen Zuleitung 73 zum Schalter 42 kann ein Unterbrechungskontakt 82 angeordnet sein, der beim Einschalten der- 1 Zündung des Kraftfahrzeugs geöffnet wird. Ein entsprechender Unterm brecherkontakt kann außerdem noch in der anderen Zuleltung 54 zum Schalter 42 angeordnet sein.

Claims

Ansp#s ,l. Einrichtung zum Heizen, insbesondere zum Vorheizen von in Wärme- sustausehern für die Kühlung des Motors und die Heizung des Fahrgastraume eines Kraftfahrzeugs umlaufendem Wasser mit einem vorzugsweise vom Brennstofftank des Kraftfahrzeugs ge- speisten, automatisch gesteuerten Brenner, der einen vasserkessel beheizt, der vornehmlich in einer Bypassleitung des KUhlmittel- kreislaufs angeordnet ist, in der auch der Wärmeaustauseher für die Heizung des Fahrgastraums liegt, dadurch gekennzeichnet, daß im wasserkeesel ein Schwimmerventil angeordnet ist, das im Zusammenwirken mit RUeksehlagventilen eine zwangsläufige, stoßweise Zirkulation des Wassere hervorruft, und der Brenner aus einem zusätzlichen, druckdicht verschließbaren , mit einer Speisevorrichtung vorzugsweise vom Brennstofftank des Kraft- fahrzeuge fallbaren Behälter Brennstoff dadurch zugefUhrt.bekoarmt, daß der Behälter durch Erwärmen unter Druck gesetzt ist, der vermittels einen Druckschalters die Einspritzung den Brennstoffe, seine Zündung und weitere Maßnahmen zur Inganghaltung sowie Abschaltung der Einrichtung steuert. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß am Behälter ein willkürlich in zwei Stellungen schaltbares Betätigungg= organ angeordnet ist, das ein Ventil am Brennstoffbehälter betätigt sowie zugleich Stromkreise steuert, die einerseits der Stronezufu)ir Zu den elektrischen Teilen der Brenneranlage und. andererseite.der Stromzufuhr zu den elektrischen Teilen der. 8peiqevorrichtubg dienen.

3. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Betätigungsorgan in der einen Schaltstellung das Ventil am zusätzlichen Brennstoff-Behälter und einen Stromkreis einer Heizspirale schließt, die ein In den Brennstoffbehälter hineinragendes Rohr umgibt und bei ihrer Erwärmung eine Druckerhöhung im Brennstoffbehälter hervorruft, die in stufenweiser Folge die Schaltung des Druckschalters bewirkt. 4. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 - 3, dadurch gekennzeichnet,, daß der Druckschalter bei Druckerhöhung im Brennstoffbehälter zunächst ein erstes Kontaktpaar in einem Stromkreis schließt, in dem ein Schaltschütz liegt, das bei Stromdurchgang eine Glühzündspirale für die Zündung des in den Brenner eingespritzten Brennstoffs an die Stromquelle anschließt. den 5. Einrichtung nach/Ansprüchen 1 - 4, dadurch gekennzeichnet, daß

der Druckschalter bei weiterer Druckerhöhung im Brennstoffbehälter ein weiteres Kontaktpaar in einem Stromkreis schließt, in demn ein elektromagnetisches Ventil angeordnet ist, das beim Durchgang eines Öffnungsstroms eine zum Brenner gehörige, der Brennstoffeinspritzung dienende Düse öffnet. 6. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 - 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckschalter bei weiterer Druckerhöhung ein im Stromkreis eines elektromagnetischen Brenner-Düsen-Ventils-liegendes, bisher geschlossenes Kontaktpaar, öffnet, so daß über einen zum . jetzt geöffneten Kontaktpaar parallel geaohalteten Widerstand! aodsnu ein . hlnsiohtltol@ (grrotas geringerer Haltestrom. zu dem elektromagnetiaohen fnner-Düsen-Ventil fließt und er: geöffnet hält, das mm mtx, dera WtArstand in Reihe liegt.

7. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 - 6, dadurch gekennzeichnet, daB der Druckschalter bei weiterer Druckerhöhung ein weiteres bisher geschlossenes Kontaktpaar öffnet, das im Stromkreis des im Anspruch 4 genannten Schaltschützes der ßlühzündspirale liegt, und damit die Glühzündspirale abschaltet. B. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 - 7, dadurch gekennzeichnet, das der Druckschalter bei we#iterer Druckerhöhung ein weiteren Kontaktpaar schließt, das in einem Stromkreis mit einem Sehalt- schUtz liegt, das bei Stromdurchgang den Stromkreis der Heiz- spirale öffnet und diese damit abschaltet. 9. Einrichtung nach den Ansprachen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, das das Betätigungsorgan beim Übergang in die andere Schalt- stellung das Ventil am zusätzlichen Brennstoffbehälter und die Stromkreise der elektrischen Brenneranlage und damit den Stromkreis des elektro-magnetischen Brenner-DUsen-Ventils nach den.Ansprttohen 5 und 6 öffnet sowie einen weiteren Stromkreis schließt, in dessen einem ätromsweig ein elektromagnetisches Brennstoff-Zuflui-Ventil sowie ein Kontaktpaar und in dessen anderem Stromzweig eint Schaltschütz liegen, dessen magnetischer Flug in Verbindung mit einem von der Brennstoffmenge im zusätz- lichen Brennstoffbehälter höhenabhängigen Schwimmer in seiner oberen Stellung einen Eisenkern des Sohaltachützes so stark magnetisiert, äaß dieser den ihm benachbarten Kontaktarm des zugehörigen Kontaktpaares absieht, den Stromkreis des

magnetischen BrennstofW-Zufluß-Ventils unterbricht und dadurch das Schließen des elektromagnetischen Brennstoff-Zufluß-ventils veranlaßt, während der Magnetfluß des Schaltschützes bei niedrigem Schwimmerstand so gering ist, daß er nicht ausreicht, um den einen Kontakt vom anderen abzuziehen, so daß der Strom durch das elektromagnetische Brennstoff-Zufluß-Ventil ungehindert fließen@ und das zugehörige Brennstoff-Ventil offen halten kann. 10. Einrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 - 9, dadurch gekennzeichnet, daß an der Zuleitung der Bypassleitung zum Wasserkessel ein Einlaß-Rückschlag-Ventil und an der Ableitung der Bypassleitung aus dem Wasserkessel ein Auslaß-Rückschlag-Ventil angeordnet ist und außerdem an der Oberseits des Wasserkessels das von einem Schwimmer betätigte Ventil sitzt, von dem eine Leitung ausgeht, die in den Kühlmittelkreislauf, vorzugsweise in den Motorblock mündet. 11. Einrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß am Schwimmer ein Dauermagnet angeordnet ist, der den Ventilkegel von einer bestimmten Wasserhöhe im Kessel ab ruckartig auf seinen Sitz zieht@und es erst wieder abfallen läßt, wenn der Wasserstand ein niedrigeres Niveau erreicht hat. . 12. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 - 11, dadurch gekennzeichnet, -daß das Betätigungsorgan durch einen zusätzlichen Schalter mit Zeitvorwahl einschaltbar ist. 13. Einrichtung nach den Ansprüchen 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß am Brennerdüsenventil eine Nadel angeordnet ist, die beim Schließen des Ventils zugleich die Brennerdüse durchstößt und diese damit reinigt. 14. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 - 13, dadurch gekennzeichnete daß in wenigstens einer der elektrischen Zuleitungen zum Betätigungsorgan ein Unterbrechungskontakt vorgesehen ist, der beim Einschalten des Zündschalters des Kraftfahrzeugs geöffnet wird.