DE1916640C3 - Kühl- und Heizwasserkreislauf für ein Kraftfahrzeug mit einem wassergekühlten Motor - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Kühl- und Heizwasserkreislauf für ein Kraftfahrzeug mit einem wassergekühlten Motor mit einem von einem Thermostaten betätigten Ventil zur gleichzeitigen Steuerung einer Kühlerrücklaufleitung und einer den Kühler umgehenden Kurzschlußleitung und mit einer wahlweise zuschaltbaren, eine Heizeinrichtung beaufschlagbaren Kühlwasserheizleitung, die im Bereich eines dem Thermostaten zugeordneten Temperaturfühlers in einen gemeinsjmen, zum Motorkühlmantel führenden Kühlwasserrücklauf einmündet.

Eine derartige Führung des Kühl- und Heizwasserkreislaufes ist beispielsweise aus der deutschen Auslegeschrift 12 72 044 bekannt. Diese bekannte Ausführung weist jedoch eine übliche Parallelschaltung des Heizungs- und Kurzschlußkreislaufes des Kühlsystems auf, die wegen des immer größer werdenden Anteils des Kurzstreckenverkehrs am Gesamtbetrieb eines Fahrzeuges den an dessen Heizung gestellten Anforderungen nicht mehr gerecht werden kann. Wegen der kleinen Durchmesser der Heizungsschlauchleitungen und der Strömungswiderstände am Ventil und Heizkörper ist die Strömungsgeschwindigkeit des Kühlmittels im Heizungskreislauf nämlich nur gering, so daß das ohnehin spärliche Wärmeangebot in der Warmlaufphase des Motors nicht genügend ausgenutzt wird. Um den Heizungskreislauf zu beschleunigen, könnte man zwar den Kurzschlußstrom drosseln, aber damit würde das Regelverhalten des Thermostaten beeinträchtigt.

Eine andere bekannte Ausführung (deutsches Gebrauchsmuster 17 36 458) zeigt ein Abzweigorgan für einen Kühlwasserkreislauf in einem Kraftfahrzeug, das einen erheblichen Bau- und Regelungsaufwand erfordert Da nämlich auch im Winterbetrieb nicht ständig die gesamte Kühlmittelmenge durch die Heizeinrichtungen geleitet werden kann, muß hier dafür gesorgt werden, daß die überschüssige Kühlmittelmenge dem Hauptkühler zufließen kann. Zumindest im Winterbetrieb ergibt sich damit aber eine Vergrößerung der Strömungswiderstände in dem Kühlmittelkreislauf und damit eine Erhöhung der Pumpleistung.

De Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ausgehend von einem Kühl- und Heizwasserkreislauf der eingangs genannten Bauart diesen so auszubilden, daß besonders in der Anlaufphase des Motors die gesamte, im Motor entstehende Wärmemenge für die Fahrgastraumheizung zur Verfügung steht. DarOber hinaus soll die durch das Kühlwasser im Heizungskreislauf zugeführte Wassermenge weitgehend unabhängig von der dem Kauptkühler zugeführten Wärmemenge sein und es soll schließlich der Heizungskreislauf im Sommer völlig abgeschaltet werden können.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt gemäß der Erfindung dadurch, daß die Kühlwasserheizleitung in Kühlwasserströmungsrichtung gesehen vor dem Thermostatventil von der Kurzschlußleitung abzweigt und daß an der Abzweigstelle ein die Kurzschlußleitung und die Kühlwasserheizleitung steuerndes Umschaltventil angeordnet ist, dessen Steuerschieber in der einen Endstellung die Kurzschlußleitung und in der anderen Endstellung die Kühlwasserheizleitung absperrt.

Zwar ist es schon, beispielsweise aus der GB-PS 10 82 501 und der US-PS 22 72 814 bekannt, in der Kurzschlußleitung ein den Heizungskreislauf zu- bzw. abschaltendes Umschaltventil anzuordnen. Bei diesen bekannten Ausführungen ist dieses Umschaltventil jedoch hinter dem den Kühlwasserzutritt zu dem Motorhauptkühler steuernden Thermostatventil eingebaut, so daß die in den Heizeinrichtungen über den Heizungskreislauf mit dem Kühlwasser zuführbare Wärmemenge stark von der Stellung des Thermostatventils abhängig ist. Besonders nach Beendigung der Warmlaufphase des Motors ergibt sich nach der öffnung des Thermostatventils, das der Hauptteil des warmen Kühlwassers dem Motorhauptkühler zugeführt wird, während nur noch ein kleiner Teil für den Heizungskreislauf abgezweigt werden kann. Dabei kommt noch der schon zuvor erwähnte Umstand hinzu, daß die Strömungswiderstände im Heizungskreislauf verhältnismäßig groß sind, so daß insgesamt gesehen die dem Heizungskreislauf zugeführte Wärmemenge nicht mehr ausreichend ist. Wollte man dagegen diese Schwierigkeiten bei der Stellung des Thermostatventils berücksichtigen, so würde dies einen erheblichen Regelungsaufwand erfordern und würde den Nachteil beinhalten, daß auch in warmen Jahreszeiten, wenn die Kühlung des Kühlwassers durch den Motorbauptkühler besonders notwendig ist, immer ein Teil der Kühlwassermenge über die Kurzschlußleitung geführt wird.

Demgegenüber wird durch die von der Erfindung vorgeschlagene Anordnung des Umschaltventils zur Zuschaltung des Heizungskreislaufes in der Kurzschlußleitung vor dem den Hauptkühlerrücklauf steuernden Thermostatventil erreicht, daß die dem Heizungssystem zuzuführende Kühlv assermenge und damit die Wärmemenge unabhängig von der Stellung des Thermostatventils eingestellt werden kann.

Zwar liegt damit in der Anlaufperiode des Motors kein direkter Kurzschluß des Kühlmittelstromes mehr vor, jedoch kann die dadurch bedingte Verlängerung der Warmlaufperiode, die wegen der nur kleinen zusätzliciien KühlmiUelmenge im Heizkörper und der relativ geringen Wärmeabgabe zur Wagenlufterwärmung geringfügig ist ohne weiteres in Kauf genommen werden. Darüber hinaus kann durch die erfindungsgemäße Anordnung des Umschaltventils auch eine ungünstige Rückwirkung auf den KühlhauptkreHauf vermieden werden und eine wirkungsvolle, aber einfache und wenig aufwendige Steuerung der Kühlwasserheizleitung erreicht werden.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sollen das Umschaltventil und das Thermostatventil in einem gemeinsamen als seitliche Ausnehmung des Motorgehäuses ausgebildeten Gehäuse angeordnet sein und das Gehäuse soll durch eine Kühlmitteidurchtritisöffnung direkt mit dem Motorkühlmantel verbunden sein. Dadurch werden die Strömungsverluste des Kühlmittels sowie der Technische Aufwand 5ür das Umschaltventil gering gehalten. Damit weiterhin eine gemeinsame zerspanende Bearbeitung für die Herstellung der beiden Ventilsitzflächen möglich wird, solien gemäß einem weiteren Merkmal eier Erfindung die Sitzflächen der Ventile koaxial zueinander angeordnet sein.

Schließlich schlägt die Erfindung noch vor, daß das gemeinsame Gehäuse durch eine mit einer Durchgangsbohrung für die Kurzschlußleitung versehene Trennwand unterteilt ist und daß die Trennwand auf der einen Seite als Sitzfläche für das Thermosiatventil und auf der anderen Seite als Sitzfläche für das Umschaltventil ausgebildet ist. Dadurch ergibt sich ein besonders kurzer Weg für die Kurzschlußleitung und trotzdem die Möglichkeit, bei Bedarf an Stelle des direkten Kurzschlusses den Heizungskreislauf zuzuschalten. Trotz dieser den Komfort für die Fahrzeuginsassen ganz erheblich verbesserten Eigenschaften ist der Mehraufwand nur verschwindend gering.

An einem in der Zeichnung gezeigten Ausführungsbeispiel soll die Erfindung nachfolgend näher erläutert werden.

Die Zeichnung zeigt einen Horizontalschnitt durch ein Gehäuse 1 einer wassergekühlten Vierzylinder-Motors sowie die schematische Darstellung des Kühlmittelkreislaufes mit einem Hauptkühler 2 und einem War- ■ metauscher (Heizkörper) 3 für die Fahrgastraumheizung. Mit 4 ist ein Ventilator und mit 5 eine damit gekuppelte Wasserpumpe bezeichnet. 6 stellt eine Heißwasserrückführung zum Hauptkühler 2 dar, während 8 ein Kühlmitteldurchtritt zu einem Gehäuse 9 ist. Das Gehäuse 9 ist als seitliche Ausnehmung des Motorgehäuses 1 ausgebildet und dient zur Aufnahme sowohl eines Thermostatventils 7 als auch eines koaxial zu diesem angeordneten Umschaltventils 10. Das Thermostatventil 7 öffnet und schließt dabei in bekanntet' Weise den Hauptkreislauf des den Hauptkühler 2 durchsetzenden Kühlmittelstromes, während das Umschaltventil 10 eine den Heizkörper 3 aufweisende Kühlwasserheizleitung und eine den Hauptkühler 2 bzw. den Wärmetauscher 3 umgehende Kurzschlußleitung steuert. Das gemeinsame Gehäuse 9 ist dabei durch eine mit einer Durchgangsbohrung für die Kurzschlußleitung versehene Trennwand unterteilt, die auf der einen Seite als Sitzfläche für das Umschaltventil 10 ausgebildet ist. Mit U ist ein das Thermostatventil 7 enthaltender Gehäuseraum bezeichnet, in dem sowohl der Hauptkühlkreislauf als auch die Kühlwasserheizleitung und die Kurzschlußleitung einmünden und in dem ein dem Thermostatventil 7 zugeordneter Temperaturfühler angeordnet ist. Wie aus der Zeichnung weiter zu ersehen ist, zweigt die Kühlwasserheizleitung in Kühlwasserströmungsrichtung gesehen vor dem Thermostatventil 7 von der Kurzschlußleitung ab und das Umschaltventil 10 ist an dieser Abzweigstelle angeordnet. Dabei kann der Steuerschieber des Umschaltventils 10 in der einen Endstellung die Kurzschlußleitung und in der anderen Endstellung die Kühlwasserheizung absperren.

Auf diese Weise findet also bei eingeschalteter Heizung keine direkte Kurzschlußrückführung des Kühlmittels statt, sondern der Heizkörper ist beim Warmlaufen des Motors in der kalten Jahreszeit stets im Kühlmittelkreislauf einbezogen. Diese Anordnung hat den Vorteil, daß schon lange vor dem öffnen des Thermostaten sich das erwähnte Kühlmittel durch den Heizkörper bewegt. Jede im Motor entstehende Wärmemenge wird also sofort für die Fahrgastraumheizung ausgenutzt. Der nun nicht mehr direkte Kurzschluß des Kühlmittelstroms reicht zum gleichmäßigen Erwärmen des Motors aus, wobei die Verlängerung der Warmlaufperiodc wegen der nur kleinen zusätzlichen Kühlmittelmenge im Heizkörper und der relativ geringen Wärmeabgabe zur Warmlufterwärmung gering ist. Bei abgeschalteter Heizung ist durch das Umschaltventil 10 der direkte Kurzschlußstrom zum gleichmäßigen Erwärmen des Motors gewährleistet und der Wärmetauscher 3 wird nicht vom Kühlmittel durchflossen. Damit wird eine zusätzliche Wärmebelästigung der Fahrzeuginsassen in der warmen Jahreszeit ausgeschlossen.

Durch die gewählte örtliche Anordnung des Umschaltventils 10 koaxial zum Thermostatventil in derselben seitlichen Ausnehmung 9 des Motorgehäuses 1 werden die Strömungsverluste des Kühlmittels sowie der technische Aufwand für das Steuerorgan gering gehalten. Die Ausbildung des Ventils als Tellerventil gewährleistet zudem geringste Störanfälligkeit auch bei verschmutzten Kühlwasserkreisläufen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Kühl- und Heizwasserkreislauf für ein Kraftfahrzeug mit einem wassergekühlten Motor mit einem von einem Thermostaten betätigten Ventil zur gleichzeitigen Steuerung einer Kühlerrücklaufleitung und einer den Kühler umgehenden Kurzschlußleitung und mit einer wahlweise zuschaltbaren, eine Heizinneneinrichtung beaufschlagenden Kühlwasserheizleitung, die im Bereich eines dem Thermostaten zugeordneten Temperaturfühlers in einen gemeinsamen, zum Motorkühlmantel führenden Kühlwasser-Rücklauf einmündet, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlwasserheizleitung in Kühlwasserströmungsrichtung gesehen vor dem Thermostatventil (7) von der Kurzschlußleitung abzweigt und daß an der Abzweigsteile ein die Kurzschlußleitung und die Kühlwasserheizleitung steuerndes Umschaltventil (10) angeordnet ist, dessen Steuerschieber in der einen Endstellung die Kurzschlußleitung und in der anderen Endstellung die Kühlwasserheizleitung absperrt.

2. Kühl- und Heizwasserkreislauf nach Anspruch

1, daß das Umschaltventil (10) und das Thermostatventil (7) in einem gemeinsamen, als seitliche Ausnehmung des Motorgehäuses (1) ausgebildeten Gehäuse (9) angeordnet sind und daß das Gehäuse durch einen Kühlmitteldurchtritt (8) direkt mit dem Motorkühlmantel verbunden ist.

3. Kühl- und Heizwasserkreislauf nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Sitzflächen der Ventile (7,10) koaxial zueinander angeordnet sind.

4. Kühl- und Heizwasserkreislauf nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das gemeinsame Gehäuse (9) durch eine mit einer Durchgangsbohrung für die Kurzschlußleitung versehenen Trennwand unterteilt ist, und daß die Trennwand auf der einen Seite als Sitzfläche für das Thermostatventil (7) und auf der anderen Seite als Sitzfläche für das Umschaltventil (10) ausgebildet ist.