DE1939988U

DE1939988U - Zusatzheizvorrichtung fuer eine kraftfahrzeugheizanlage.

Info

Publication number: DE1939988U
Application number: DEST17230U
Authority: DE
Original assignee: Stewart Warner Corp
Current assignee: Stewart Warner Corp
Priority date: 1964-02-10
Filing date: 1964-04-18
Publication date: 1966-06-02
Also published as: BE659397A; NO122052B; CH425493A; DE1480201A1; NL6501599A; DE1655252C3; DK116707B; GB1091122A; FR1461365A; DE1655252A1; US3273799A; DE1480201C3

Description

Wo 21181/64 12/Pl

Stewart-Warner Corporation Chicago, 111. (V₀St₀A.)

Fahr zeugheizeinrichtung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kilfs- oder Zusatzheizvorrichtung und insbesondere auf eine Zusatzheisvorrichtung, die in Reihe mit der üblichen Heizanlage eines Kraftfahrzeuges mit luftgekühltem Heckmotor, beispielsweise des Volkswagens, verwendet werden kann.

Bei Kraftfahrzeugen mit luftgekühltem Heckmotor ist die übliche Heizeinrichtung in verschiedenen Fällen nicht zufriedenstellend. Bei der Heizeinrichtung eii;es derartigen Kraftfahrzeuges wird der Fahrzeugmotor zum Erhitzen von Luft benutzt, und das Gebläse des Fahrzeugmotors dazu verwendet, die erhitzte .Luft in den Innenraum des Fahrzeuges zu drücken. Jedoch ist bei manchen derartigen Kraftfahrzeugen der Motor klein und von geringer Leistung, so daß die für die Heizeinrichtung verfügbare gesamte Liotorwärme gleichfalls klein und bei auijerordentlich kaltem '.Vetter unzureichend ist. Da weiterhin sowohl die verfügbare Liotorwärme als auch der Gebläsedruck mit Erhöhung oder Verminderung der Motor drehzahl zunehmen bzw. abnehmen, ändert sich die Heizleistung der rleiz-

Ay .' ;,

einrichtung fortlaufend entsprechend den Änderungen der Leistungsabgabe und der Drehzahl des Motors. Die durch die Bewegung des Fahrzeuges hervorgerufene Stauwirkung, durch welch< erhitzte Luft in den Innenraum des Fahrzeuges gedrückt wird, nimmt in ähnlicher Weise zu oder afc, wenn sich die Fahrzeuggeschwindigkeit ändert. Alle diese Faktoren vereinigen sich zu dem Nachteil, daß bei einer speziellen Einstellung der Heizeinrichtung sich ihre Wärmeabgabe bei normalem Fahren des Fahrzeuges ändert, d.h. manchmal ist die Wärmeabgabe bei allei Leistungsabgaben des Motors unzureichend, und manchmal ist sie bei geringer Leistungsabgabe des Motors unzureichend, während sie bei höheren Leistungsabgaben des Motors übermäßig groß ist.

Demgemäß, besteht ein Zweck der Erfindung darin, eine Zusatzheizvorrichtung zu schaffen, die automatisch nur dann arbeitet, wenn die Wärmeabgabe der üblichen Fahrzeugheizeinrichtung unzureichend ist, um die Wärmeabgabe der kombinierten Heizeinrichtung zu stabilisieren.

Ein weiterer Zweck der Erfindung besteht darin, eine Zusatzheizvorrichtung zu schaffen, die an eine¹^ Kraftfahrzeug mit luftgekühltem Heckmotor, beispielsweise dem Volkswagen, zur Verwendung mit der üblichen Heizeinrichtung unmittelbar angeordnet, werden kann«,

Ein weiterer Zweck der Erfindung besteht darin, eine' verbesserte Heizeinrichtung zu schaffen, welche die an zwei getrennten Stellen der Fahrzeugheizeinrichtung erhaltenen Wärme-

abgaben sammelt und in einem einzigen Zusatzwärmetauscher . kombiniert und darauffolgend die erhitzte luft an zwei Einlassen in die Luftverteilungseinrichtung des Fahrzeugs abgibt.

Sin weiterer Zweck der Erfindung besteht darin, eine. Zusatzheizvorrichtung zu schaffen;, die außerhalb des Motorraumes des Kofferraumes oder des Innenraumes des !Fahrzeugs an.~ein.er nicht störenden Stelle unterhalb des Fahrzeugs angeordnet ist, so daß sie entweder als reguläre Ausrüstung in dem Herstellerwerk oder als Hilfsausrüstung durch den !Fahrzeugbesitzer eingebaut werden kann.

Gemäß der Erfindung ist eine Fahrzeugheizeinrichtung, bei welcher" in einem Wärmeaustauscher Luft durch die Masehinenauspuffgase erwärmt und in die Fahrzeugkabine geleitet wird, gekennzeichnet durch einen dem Wärmetauscher nachgeschalteten steuerbaren, an sich bekannten Zusatzerhitzer und eine nichterhitzte luft abgebende Vorrichtung, die mit dem Zusatzerhitzer verbunden ist.

Eine Ausführungsform der Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung beispielsweise erläutert.

Fig. 1 ist eine etwas schematische Teilaeitenansicht eines typischen Kraftfahrzeuges mit luftgekühltem Heckmotor, und sie zeigt den Fahrzeugrahmen, den Motor, das Getriebe und die zwischen diesen angeordnete Zusatzheizvorrichtung gemäß der Erfindung.

Fig* 2 ist eine schaubildliche Ansicht des Motors und der

zugeordneten Antriebsteile des Fahrzeuges gemäß Pig. 1, -wobei weiterhin die Anordnung der Zusatzheizvorrichtung gemäß der Erfindung wiedergegeben ist*

Jig. 3 ist eine teilweise geschnittene schaubildliche Ansicht der bevorzugten Ausführungsform der Zusatzheizvorrichtung gemäß der Erfindung. Fig. 4 ist eine schematische Ansicht, in welcher die

Strömungszustände dargestellt sind, die sich ergeben, wenn die Zusatzheizvorrichtung gemäß der Erfindung mit der Fahrzeugheizanlage verbunden ist Fig. 5 ist eine schematische Darstellung der elektrischen Steuerung für die mit der Fahrzeugheizanlage verbundenen Zusatzheizvorrichtung gemäß der Erfindung Die Erfindung wird nachstehend als Zusatzheizvorrichtung für die Heizeinrichtung eines Kraftfahrzeuges nach Art eines Volkswagens, d.h. eines Kraftfahrzeuges mit luftgekühltem Heckmotor beschrieben, obwohl sie auch bei anderen Kraftfahrzeugen und zu anderen Zwecken verwendet werden kann.

In Fig. 1 ist der hintere Teil eines Kraftfahrzeuges 10 wiedergegeben, wobei der Motor 12 und das Getriebe 14 im Umriß und die innere Rahmentrennwand 16, welche den Innen-raum 17 des Fahrzeuges begrenzt, dargestellt sind.

Die Fahrzeugheizeinrichtung verwendet die von dem Motor abgegebene Wärme zum Erhitzen von Luft, die dann in Leitungen 18 (Figuren 1, 2 und 4) eingeführt wird, die an dem

!Fahrzeugrahmen befestigt sind» Die JDuftverteilung in das Innere des Fahrzeuges erfolgt über die "beiden Leitungen 18, deren jede drei Austrittsöffnungen 19, 20 und 21 aufweist. Die Austrittsöffnungen 19 liegen unter den Sitzen im hinteren Teil des Innenraumes _s die Austrittsöffnungen 20 "befinden sich am Boden des vorderen Teiles des Innenraumes und die Austrittsöffnungen 21 sind an der YifindechutzscheiToe angeordnet, um diese eisfrei zu halten.

Die- Zusatzheizvorrichtung 24 gemäß der Erfindung ist in einem zwischen dem Motor 12, dem Getriebe 14- und der Trennwand 16 des fahrzeugrahmens verbleibenden Raum 26 (Fig. 1) angeordnet. Die Zusatzheizvorrichtung 24 ist in Reihe zwischen die normalen Auslässe der Fahrzeugheizeinrichtung und die Einlasse der Verteilerleitungen 18 geschaltet.

In der schematischen Ansicht gemäß Fig. 4 ist die Zusatzheizvorrichtung 24 in Verbindung mit der Heizeinrichtung eines Kraftfahrzeuges mit luftgekühltem Heckmotor dargestellt» Der Motor des Kraftfahrzeuges treibt über einen V-Riemen, eine Riemenscheibe 28 und eine Welle 29 ein Gebläse 30 (Fig. 2 und 4) an, welches dazu verwendet wird, Kühlluft über den Motor 12 zu leiten und luft für die Fahrzeugheizeinrichtung zu liefern. Bei der dargestellten Fahrzeugheizeinrichtung wird.die erhitzte Luft für den Innenraum dadurch erhalten, daß ein Wärmeaustausch zwischen den heißen Auspuffgasen und Luft er- ■ folgt. Dies ist in Fig. 2 dargestellt, gemäß welcher die Aus-, puffgase der vorderen beiden Zylinder durch Wärmeaustauscher 34 und 35 (Fig. 4) hindurchgeführt und aus einer Auspuff-

leitung 36 zur Atmosphäre abgegeben werden. Luft wird von dem Gebläse 30 über biegsame Leitungen 38 und 39 (Fig. 4) durch, die Wärmetauscher 34 und 35 im G-egenstrom hindurchgeführt, .deren Austrittsöffnungen 40 bzw. 41 normalerweise über (nicht dargestellte) Leitungen unmittelbar mit den Verteilerleitungen 18 verbunden sind, welche die erhitzte Luft in den Innenraum 17 des Fahrzeuges führen.

Wie insbesonere auslden Figuren 3 und 4 ersichtlich iac, weist die Zusatzheizvorrichtung 24 ein Heizrohr 46 auf, an dessen Minem Ende ein Brenner 48 und an dessen anderem Snde ein Abgasauslaß 50 angeordnet sind. Um ds Brennerrohr 46 sind zwei weitere Rohre 52 und 54 angeordnet, welche die zu erhitzende Luft ±n Wärmeaustauschbeziehung zu dem Brennerrohr 46 fördern.

Das äußere Rohr 52 ist an seinen gegenüberliegenden Enden einerseits mit Eintrittsöffnungen 56 und 57 zur Aufnahme der aus den Austrittsöffnungen 40 bzw. 41 der Wärmeaustauscher und 35 austretenden Luft und andererseits mit Austrittsöffnungen 59 und 60 versehen, welche mit den Luftverteilerleitungen 18 in Verbindung stehen.

Das zwischenliegende Rohr 54 erstreckt sich um das Brenner· rohr 46 und arbeitet dahingehend, die beiden durch die Eintrittsöffnungen 56 und 57 in die Heizvorrichtung 24 eintretenden Luftströme zu einem über das Brennerrohr 46 streichenden kombinierten Strom zusammenzufassen und diesen zusammengefaßten einzigen Strom danach τ/ieder aufzuteilen und durch die

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beiden Austrittsöffnungen 59 und 60 hindurch in die Verteilerleitungen 18 zu leiten. Zu diesem Zweck erstreckt sich das Zwischenrohr 54 vollständig um das Brennerrohr 46 und ist mit Ausnahme von zwei an seinen gegenüberliegenden Enden vorgesehenen Öffnungen 62 und 63 durchgehend« In anderen Worten ausgedrückt, das äußere Rohr 52 erstreckt sich über das Zwischenrohr 54 und begrenzt zwei Räume 65 und 67> die mit Ausnahme der Verbindung über die im Abstand voneinander befindlichen Öffnungen .6$. und 63 über einen von dem Brenner— rohr 46 und dem Zwischenrohr 54 begrenzten ringförmigen dritten Raum 66 voneinander getrennt sind«, In den Raum 66 erstred sich allgemein an der Öffnung 63 ein Bimetallthermostat 70_? welcher die Temperatur der aus der Heizvorrichtung 24 austretenden Luft abfühlt.

Im Betrieb treten die aus den Austrittsöffnungen 40 und 41 der Wärmetauscher 34 und 35 ausströmenden getrennten Luftströme durch die getrennten Eintrittsöffnungen 56 und 57 in die Zusatzheizvorrichtung 24 ein, in welcher sie zusammengefaßt und über das erhitzte Brennerrohr 46 geführt und danach wieder in zwei Ströme aufgeteilt werden, welche durch die Austrittsöffnungen 59 bezw» 60 in die Verteilerleitungen 18 und aus diesen in den Innenraum 17 des Fahrzeuges gelangen.

Ein von einem Elektromotor 74 (Fig» 4 und 5) angetriebenes, getrenntes Gebläse 72 wird verwendet_s um den Brenner 48 über einen Schlauch 73 die erforderliche Verbrennungsluft zuzuführen* Weiterhin ist eine zweckentsprechende Zündvor-

richtung für den Brenner 48 vorgesehen, welche einen ebenfalls von dem Motor 74 angetriebenen Unterbrecher 76 und eine Hochspannungsspule 77 (I¹Ig. 5) aufweist. Der Motor 74 treibt außerdem eine Brennstoffpumpe 78 an, deren mit dem Brenner 48 verbundene Austrittsleitung durch ein Ventil 79 gesteuert wird, das von einem Elektromagneten 81 (Fig. 5) geöffnet, wird,

Der Motor 74 treibt weiterhin ein getrenntes Gebläse 80 an,' welches der Heizeinrichtung zusätzliche Luft zuführt, wem die Luftabgabe des Fahrzeuges gering ist. Die aus dem Gebläse 80 austretende Luft strömt durch ein Rückschlagventil 84 hindurch zu einem T-Stück 86, welches in der Luftleitung strcoinauf der Einlaßöffnung 56 angeordnet ist. Da der Druckabfall stromab des T-Stückes 86 gering ist, kann ein Gebläse 80 verwendet werden, welches eine minimale Ausgangsenergie hat, jedoch ei η ausreichend großes Luftvolumen abgibt. Beispielsweise' kann das Gebläse 80, wenn es eine Förderleistung von ungefähr 1,13 m /min hat, von dem Motor 74 angetrieben werden; der gewöhnlich dazu verwendet wird, lediglich das Gebläse 72 für die Verbrennungsluft, die Brennstoffpumpe 78 und den Unterbrecher 76 anzutreiben. Das Rückschlagventil 84 verhindert eine Rückströmung durch das Gebläse 80 hindurch, wenn der Abgabedruck des Motorgebläses 30 an dem Rückschlagventil 84 höher als der Abgabedruck des Zusatzgebläses 80 ist.

In Fig. 5 ist die elektrische Steuerung für die in Kombination mit der Fahrzeugheizeinrichtung verwendete Zusatzheizvorrichtung 24 wiedergegeben., Eine Energiequelle, bei-

spielsweise eine Batterie 90, ist in Reihe mit einem Zündschalter 92, einer Schmelzsicherung 94, einem thermostatisch betätigten Schalter 96 und einem Verriegelungsschalter 98 über Leitungen 99 tzw. 99a mit jedem von zwei parallelen Stromkreisen für die Steuerung der Einrichtung verbunden.

Oer Verriegelungsschalter 98 ist mit einem Heizungsre- .. gulierorgan 101 der Fahrzeugheizeinrichtung (Figo 1 und 5)> das mit Ventilen in den Leitungen in den Leitungen 40 und 41 gekoppelt ist, mechanisch verbunden, so daß, wenn dieses Organ 101 geöffnet wird, um eine Wärmeabgabe zu erhalten, die höher als ein gewisser Bözentsatz der maximalen Wärmeabgabe, liegt, der Verriegelungsschalter 98 geschlossen wird, um die Zusatzheizvorrichtung 24 in Abhängigkeit von dem Arbeiten.des Thermostatsehalters 96 zu erregen. Der Verriegelungssehalter

98 soll vorzugsweise geschlossen werden, wenn das Heizungsregulierorgan 101 für eine Wärmeabgabe eingestellt ist, die 50 f° oder mehr der maximalen Wärmeabgabe entspricht. Von dem Verriegelungsschalter 98 wird ein Stromkreis über die Leitung

99 und den Motor 74 zur Erde hergestellt. Ein zweiter Stromkreis wird über die Leitung 99a, die einen zweiten Thermostatschalter 104 enthält, zu dem Elektromagneten 81 der Vorrichtung zum Steuern der Brennstoffzufuhr und zu der Hochspannungsspule 77 und den Unterbrecher 76 der Vorrichtung zum Steuern der- Zündung hergestellt« .

Me Thermostatschalter 96 und 104 werden vorzugsweise durch den gleichen Thermostaten 70 betätigt, außer wenn die

Temperaturen,, bei Vielehen die Schalter 96 und 104 geöffnet we werden, sich um ungefähr 8° oder 16 Hunt er scheiden. Es wird vorteilhaft eine der USA-Patentschrift 2 803 723 entsprechend« einstellbare Thermostatst euerung verwendet. So weist der Thermostat 70 ein spiralförmiges Bimetallelement auf (Mg. 5). das eine Welle 106 dreht, auf welcher etwas außer Phase befindliche, getrennte Nocken 108 und 110 angeordnet sind, die, wenn sich die Welle 106 dreht, auf die getrennten Schalter 96 bzw« 104 einwirken.

Bei normalen Außentemperaturen sind die beiden Schalter 96 und 104 geschlossen, und sie werden bei einer derartig eingestellten höheren Temperatur geöffnet, die erforderlich ist, damit die Heizeinrichtung die gewünschte Wärmeabgabe liefert, wobei eine solche Schalteröffnungstemperatur gewöhnlich zwischen 65° und 120° C liegt, was von der Einstellung des Thermostaten abhängt. Bei ansteigender Temperatur öffnet sich zuerst der Thermostatschalter 104, welcher den Strom- : kreis steuert, der den Elektromagneten 81 der die Brennstoffzufuhr steuernden Vorrichtung und die Hochspannungsspule 77 und den Unterbrecher 76 der Zündvorrichtung für den Brenner 48 enthält, so daß der Brenner 48 abgeschaltet wird* Der Mo-' tor 74 treibt jedoch das Gebläse 80 weiter an, um Luft zuzuführen, die über das Brennerrohr 46 streicht und in die Verteilerleitungen 18 eintritt, um darin verbliebene Wärme wegzuführen. Wenn die Temperatur der aus der Heizeinrichtung austretenden Luft die von dem Thermostaten 70 abgefühlt wird,

weiter ansteigt, wird der Thermostatschalter 96 geöffnet-, um den Motor 74 und damit die Zusatzheizvorrichtung 24 vollständig abzuschalten. Palis die Wärmeabgabe danach noch immer zu ho oh ist," muß das Heizungsregulierorgan 101 auf eine, geringere Wärmeabgabe eingestellt werden.

. Wenn andererseits die Temperatur der aus der Heizeinrichtung austretenden Luft so weit sinkt, daß sich der Thermostatschalter 104 schließt, wird der Brenner 48 wieder in Betrieb gesetzt. Somit wird, wenn das Heizungsregulierorgan 101 in dem erforderlichen Ausmaß geöffnet wird, der Verriegelungsschalter 98 geschlossen, um die Zusatzheizvorrichtung; 24 lediglich in Abhängigkeit von der Stellung der Thermostatschalter 96 und 104 zu erregen. : ■

Die Wärmeabgabe der Heizvorrichtung 24 ist für die. meisten Betriebsbedingungen gleichbleibend, da sowohl die in dem Brenner 48 verbrannte Brennstoffmenge als auch die Drehzahl des G-ebläses 80 gleichbleibend gehalten werden können. Wenn somit die Wärmeabgabe der Fahrzeugheizeinrichtung gering ist, kann sie durch Wärmeabgabe der Zusatzheizvorrichtung24 ei-höht werden. Der Bimetallthermostat 70 fühlt die Temperatur der aus der kombinierten Heizeinrichtung austretenden Luft ab und bewirkt dadurch das jeweilig erforderliche An- und Abschalten der Heizvorrichtung 24.

Wenn das Motorgebläse 30 mit einer Drehzahl arbeitet,, die ausreichend ist, um einen Ausgangsdruck zu erzeugen, der den Ausgangsdruck des Brennergebläses 80 übersteigt, schließt

sieh das Rticksclilagventil 84, um ein Rückströmen durch das Gebläse 80 hindurch, zu verhindern, obwohl dieses Gebläse weiterarbeitet. Um dies zu erreichen, ist es erwünscht, daß das Gebläse 80 ein solches ist, das einen Ausgang von konstantem Druck statt einen Ausgang von konstantem Volumen liefert..

Aus vorstehender Beschreibung ist ersichtlich, daß die Zusatzheizvorrichtung 24 vollkommen selbsttätig arbeitet, um die unzureichende Wärmeabgabe der Fahrzeugheizeinrichtung zu ergänzen, wenn es erforderlich ist.

Claims

Schutzansprüche

1. lalirzeugheizeinrichtung "bei welcher in einem Wärmeaustauscher Luft durch die Maschinenauspuffgase erwärmt und in die Jahrzeugkabine geleitet wird, gekennzeichnet durch einen dem Wärmetauscher nachgeschalteten steuerbaren, an sich bekannten Zusatzerhitzer und eine nicht-erhitzte Luft abgebende Vorrichtung (80) die mit dem Zusatzerhitζer (24) verbunden ist.

2* Heizeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Verbindung der nicht-erhitzte Luft abgebenden Vorrichtung (80) mit dem Zusatzerhitzer (24) eine Absperrvorrichtung (84) angeordnet ist. ": ν

3. Heizeinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeicha netj. daß cLie Absperrvorrichtung ein Rückschlagventil (84) aufweist,

4. Heizeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet, durch eine die nicht erhitzte Luft abgebende Vorrichtung (80) in Abhängigkeit von der Wärmeabgabe der Heizeinrichtung an- und abschaltende Vorrichtung (70 bis 110).

5. Heizeinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die die Luftabgabevorrichtung (80) an- und abschaltende "Vorrichtung eine einstellbare Ihermostatvorrichtuiig (70,. 96, 108) aufweist.

6. Heizeinrichtung vech. Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Stromkreis der Thermostatvorrichtung ein mit dem

Regelorgan (1O1) der Heizeinrichtung verbundener, den Stromkreis "bei wenigstens -teilweise geöffneter Stellung des Regelorgans schließender Schalter (98) angeordnet ist.

7. Heizeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6_} dadurch gekennzeichnet, daß der Zusatzerhitzer (24) eine Zündvorrichtung (76), eine Vorrichtung (72, 78, 79) zum zuführen von.Luft und Brennstoff, ein eine Brennkammer und einen Auslaß (50) für Brenngase aufweisendes erstes Rohr (46), ein "-das erste Rohr umgebendes zweites Rohr (54) mit Öffnungen (62, 63)j die in Längsrichtung einander gegenüberliegend an jeder Seite des ersten Rohres angeordnet sind, und ein das zweite Rohr umgebendes drittes Rohr (52) aufweist, das über Öffnungen (56, 57 bzw« 59 * 60) mit dem Wärmeaustauscher (34,-"35) bzw. mit einer Luftverteilungsvorrichtung (18 bis 21) verbunden ist.