DE19533630C2 - Motorunabhängiges Fahrzeugheizgerät - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein motorunabhängiges Fahrzeugheizge­ rät, mit einem Brennerkopf und einem Flammrohr, welches mit einem von einem Wärmeträgermedium durchströmbaren Wärmetau­ scher-Mantel umgeben ist, wobei der Wärmetauscher-Mantel An­ schlüsse für einen Eingang und einen Ausgang des Wärmetau­ schermediums aufweist und im Bereich der Anschlüsse Regel­ fühler angeordnet sind, welche mit einem Steuergerät verbun­ den sind, das den Betrieb des Fahrzeugheizgerätes in Abhän­ gigkeit von der gemessenen Wärmeträgertemperatur regelt.

Aus DE 44 46 829 A1 ist ein Fahrzeugheizgerät der vorgenann­ ten Art bekannt, deren Steuergerät entsprechend der einge­ stellten Sollwerte zwar einen definierten zuverlässigen Be­ trieb des Heizgerätes ermöglicht. Jedoch sind Eingang und Ausgang des Wärmetauschermediums am Wärmetauscher-Mantel festgelegt. Dortige Anschlußleitungen vom Fahrzeugmotor ei­ nerseits und zum Wärmetauscher des Fahrzeuginnenraums ande­ rerseits enthalten naturgemäß Zusatzeinrichtungen wie Was­ serpumpe und evtl. Bypass-Leitung und erfordern entsprechen­ den Einbauraum im Fahrzeug. Anwendung und Einsatz eines sol­ chen Heizgerätes sind also auf einen bestimmten Fahrzeugtyp begrenzt. Dies gilt auch aufgrund der fixen Anordnung der Re­ gelfühler im Gerät, die nur einen einzigen definierten Be­ trieb für ein individuelles Fahrzeug ermöglichen. Will man beispielsweise das bekannte Heizgerät baulich vereinfachen und den Wärmeträger-Temperaturfühler ausgangsseitig beim Wär­ metauscher-Mantel anordnen, etwa zusammen mit einem dortigen Überhitzungsfühler, so bringt dies gewisse Nachteile im Hin­ blick auf einen stabilen gleichmäßigen Regelbetrieb des Fahr­ zeugwärmetauschers in Richtung Fahrzeuginnenraum. Die Rege­ lung des Heizgerätes erfolgt nämlich dann auf der Grundlage der am austrittsseiten Ende des Wärmetauscher-Mantels gefühl­ ten Wärmeträgertempertur, die kurzfristigen Schwankungen un­ terliegt, je nachdem, ob der Wärmeverbraucher zum Fahrzeug­ innenraum eingeschaltet ist oder nicht (sofern keine Bypass- Leitung verhanden ist).

Ausgehend vom vorgenannten Stand der Technik ist es Aufgabe der Erfindung, ein Fahrzeugheizgerät der eingangs genannten Art zu schaffen, welches bei einfachem Aufbau und zuverlässi­ gem Betrieb die Anwendungs- und Einsatzmöglichkeiten erwei­ tert.

Gelöst wird die der Erfindung zugrundliegende Aufgabe durch ein Heizgerät der im Anspruch 1 angegebenen Art.

Vorteilhaft weitergebildet wird der Erfindungsgegenstand durch die Merkmale der Ansprüche 2 bis 8.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, die Anschlüsse für den Ein­ gang und den Ausgang des Wärmeträgermediums vertauschbar und die Regelwerte der vorhandenen Regelfühler entsprechend ange­ paßbar auszuführen, so daß der Wärmetauscher-Mantel vom Wär­ meträgermedium wahlweise auch in umgekehrter Richtung durch­ strömt werden kann.

Die Regelfühler können dann am Steuergerät wechselseitig ver­ tauschbar angeschlossen sein, sofern das Steuergerät Steckan­ schlüsse aufweist, oder es können die vorhandenen Regelfühler wechselseitig vertauschbar am Wärmetauscher montiert sein.

Alternativ kann das Steuergerät für jeden Regelfühler zumin­ dest einen Alternativ-Regelwert für einen Umkehrbetrieb be­ sitzen, welcher bei Umkehrbetrieb aktivierbar ist. Hierbei kann der Alternativ-Regelwert durch ein z. B. elektrisches Signal mittels einer Schnittstelle Fahrzeug/Heizgerät aktiviert werden, wobei die Signalcodierung einem entspre­ chenden Fahrzeugtyp zugeordnet sein kann (Drahtbrükke, Span­ nungssignal) und daher unabhängig vom Heizgerät ist.

Bei einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist vor­ gesehen, daß die Aktivierung der Alternativ-Regelwerte auto­ matisch durch das Steuergerät erfolgt (selbstlernend, selbst­ adaptierend, Eigenlogik), insbesondere durch Auswertung des Temperaturgefälles zwischen den Regelfühlern während des Brennbetriebes.

Im Betrieb kann also das Heizgerät wie bisher genutzt wer­ den. Beispielsweise kann ein (erster) Regelfühler, z. B. ein Temperaturfühler, welcher in der Nähe des Medium-Eintritts in den Wärmetauscher (oder beim Medium-Austritt aus dem Wär­ metauscher) positioniert ist, die Signalausgabe zum Ein-Aus­ regeln der Heizung übernehmen. Ein weiterer Regelfühler, z. B. ein Überhitzungstemperaturfühler, welcher in der Nähe des Medium-Austritts aus dem Wärmetauscher positioniert ist, übernimmt die Überhitzungssicherungsfunktion und die Aus­ strömtemperaturbegrenzungsfunktion.

Soll nun der Umkehrbetrieb mit entgegengesetzter Durchströ­ mungsrichtung im Heizgerät-Wärmetauscher eingerichtet wer­ den, werden die Anschlüsse für Ein- und Ausgang des Heizge­ räts im Wärmeträger-Kreislauf vertauscht, wobei dann der vorgenannte erste Regelfühler (welcher nun in der Nähe des Medium-Austritts aus dem Wärmetausche positioniert ist) die Ausströmbegrenzungsfunktion übernimmt, während der andere vorgenannte Regelfühler (welcher nun in der Nähe des Medium- Eintritts in den Wärmetauscher positioniert ist) die Über­ hitzungssicherungsfunktion und die Signalausgabefunktion zum Ein- und Ausregeln der Heizung übernimmt.

Durch die Erfindung wird also in ein und demselben Heizgerät eine wechselseitige Durchströmung des Wärmetauschermediums zugelassen. Änderungen und Modifikationen an der Hardware des Geräts sind nicht notwendig, wodurch kein zusätzlich baulicher Aufwand entsteht und gleichwohl der Anwendungsbe­ reich des Gerätes deutlich erweitert wird. Die Anwendungsmög­ lichkeiten werden bei gleichbleibender gegebener Heizgeräte­ versionszahl insbesondere verdoppelt. Die Vorteile bei Was­ serheizgeräten, die Temperaturregelung im Wassereintritt durchzuführen, können bei beiden Durchströmungsrichtungen beibehalten und genutzt werden. Bei Einplanungs- und Kon­ struktionsarbeiten in Fahrzeugen kann je nach den Randbe­ dingungen die Durchstömung in die eine oder in die andere Richtung gewählt werden. Die Sachnummer des Heizgerätes kann beibehalten werden, was Logistik- und Dispositionsvorteile mit sich bringt. Der Einbau und die Wartung des Heizgeräts können durch den variablen Anschluß an den Fahrzeugkreislauf vereinfacht und kostenoptimiert werden.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand zweier Ausführungsbei­ spiele unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher erläutert, es zeigen:

Fig. 1 ein Fahrzeugheizgerät in schematischer Darstellung in einem Wärmeträger-Kreislauf mit vorgeordnetem Verbrennungsmotor und nachgeordnetem Fahrzeug-Wärme­ tauscher in einer Anwendung wie nach dem Stand der Technik, und

Fig. 2 das Fahrzeugheizgerät nach Fig. 1 in einer Anwendung mit umgekehrter Durchströmungsrichtung.

In Fig. 1 ist ein Fahrzeugheizgerät dargestellt, dessen Hauptmerkmale bekannt sind.

In einer an einem Brennerkopf 9 anschließenden Brennkammer wird eine Flamme erzeugt, wozu dem Brennerkopf von einem (nicht veranschaulichten) Verbrennungsluftgebläse Verbren­ nungsluft und über eine (nicht veranschaulichte) Brennstoff­ pumpe Brennstoff zugeführt wird. Der Brennstoff wird in dem Brennerkopf 9 verbrannt. Die Flamme breitet sich in Fig. 1 nach rechts im Bereich eines Flammrohres 8 aus. Das Flamm­ rohr ist von einem Wärmetauscher-Mantel 10 umgeben, bei dem es sich um ein metallisches Doppelwandgehäuse mit einem inne­ ren Gasmantel und einem äußeren Wassermantel handelt.

Als Wärmeträgermedium gelangt Wasser in einem geschlossenen Kreislauf vom Motor 100 eines Kraftfahrzeugs kommend und durch eine Wasserpumpe 5 gefördert durch einen Einlaß-An­ schluß A in den Wärmetauscher. Zwischen dem inneren Gasman­ tel und dem äußeren Wassermantel besitzt der Heizgerät-Wär­ metauscher spiralförmige Gänge, in denen sich das durch den Wärmetauscher strömende Wasser durch die heißen Gase der Flamme im Flammrohr 8 erwärmt.

Das erwärmte Wasser tritt durch den Auslaß-Anschluß B aus dem Wärmetauscher des Heizgerätes aus und gelangt von dort zum eigentlichen Wärmetauscher (WT) 50 des Fahrzeuges zwecks Beheizung des Fahrzeug-Innenraumes. Nach letztgenanntem Wär­ metauscher 50 wird das Wasser wieder in den Kühlkreislauf des Verbrennungsmotors 100 zurückgeführt, um einen geschlos­ senen Kreislauf im Fahrzeugheizgerät auszubilden.

Außerdem ist in Fig. 1 eine Bypass-Leitung BP dargestellt, deren Zweck darin besteht, bei gesperrtem Wärmetauscher 50 ein Zirkulieren des Wassers durch den Wärmetauscher-Mantel 10 zu ermöglichen.

In der Nähe des Einlaß-Anschlusses A befindet sich ein ein­ trittsseitiger Wärmeträger-Temperaturfühler 20 in Form eines Wassertemperaturfühlers, dessen Ausgangssignal auf ein Steuergerät ausgegeben wird.

Anstelle des eintrittsseitigen Wärmeträger-Temperaturfühlers 20 kann auch ein austrittsseitiger Wärmeträger-Temperaturfüh­ ler 20' vorgesehen sein, wie dies an sich bekannt ist.

Am rechten Ende des Wärmetauscher-Mantels 10 bzw. Flammrohrs 8 befindet sich auch ein Überhitzungs-Temperaturfühler 22. Letzterer ist wie der zur Regelung dienende Wassertemperatur­ fühler 20 oder 20' ausgebildet.

Auch der Überhitzungs-Temperaturfühler 22 gibt ein Ausgangs­ signal an das Steuergerät ab. Beide Ausgangssignale, das des Fühlers 20 bzw. 20' und das des Fühlers 22, werden im Steuer­ gerät einer Analog-Digitalumsetzung unterzogen und von einem Mikroprozessor nach bestimmten Kriterien ausgewertet, wie dies an sich Stand der Technik ist. Letztendlich wird der Brenner so angesteuert, daß das vorgegebene obere und untere Temperaturniveau im Wärmetauscher-Mantel 10 gehalten, d. h. nicht über- und nicht unterschritten wird. Der Regelfühler 20 bzw. 20' übernimmt also die Signalausgabe zum Ein-Aus­ regeln der Heizung. Der Regelfühler 22 übernimmt die Über­ hitzungssicherung und die Auströmtemperaturbegrenzung.

Vorgenanntes Fahrzeugheizgerät kann nun ohne Veränderung der Hardware gemäß Fig. 2 im geschlossenen Wärmeträger-Kreislauf so angeordnet werden, daß die Durchströmungsrichtung bezüg­ lich der Ausführungsvariante nach Fig. 1 im Wärmetauscher­ -Mantel 10 umgekehrt wird. Hierbei wird der Anschluß A des Heizgerät-Wärmetauschers zum Auslaß-Anschluß und der An­ schluß B zum Einlaß-Anschluß. Es versteht sich, daß sich dadurch andere Anschlußleitungen vom und zum Motor 100 und von und zum Wärmetauscher 50 ergeben. Wärmetauscher 50 und Wasserpumpe 5 können also räumlich an anderer Stelle in ei­ nem Kraftfahrzeug angeordnet werden. Der Einbau und die War­ tung des Fahrzeugheizgerätes können durch den variablen An­ schluß A bzw. B an den Fahrzeugkreislauf vereinfacht und kostenoptimiert werden. Die konstruktiven Randbedingungen in einem Fahrzeug können mithin besser berücksichtigt werden.

Die Hardware des Fahrzeugheizgerätes bleibt - wie gesagt - unverändert. Dies gilt vor allem für die Regelfühler 20 bzw. 20' und 22, welche in dem Wärmetauschersystem installiert, aber nunmehr anders am Steuergerät angeschlossen oder bei gleichem Anschluß am Steuergerät anderen Alternativ-Regel­ werten zugeordnet sind, um einen zufriedenstellenden vor­ gegebenen Heiz- und Regelbetrieb des Fahrzeugheizgerätes ein­ zurichten. Im besonderen übernimmt hierbei der Regelfühler 20 die Funktion der Ausströmtemperaturbegrenzung und der Regelfühler 22 bzw. 20' die Funktion der Überhitzungssiche­ rung und der Signalausgabe zum Ein- und Ausregeln der Hei­ zung.

Die im Steuergerät hinterlegten Alternativwerte können durch ein Signal (z. B. elektrisch, mittels der Schnittstelle Fahrzeug zu Heizgerät) aktiviert werden. Die Signalcodierung ist dem entsprechenden Fahrzeug zugeordnet (Drahtbrücke, Spannungssignal) und daher unabhängig vom Heizgerät.

Es sei noch angemerkt, daß in den Unteransprüchen enthaltene selbständig schutzfähige Merkmale trotz der vorgenommenen formalen Rückbeziehung auf den Hauptanspruch entsprechenden eigenständigen Schutz haben sollen. Im übrigen fallen sämt­ liche in den gesamten Anmeldungsunterlagen enthaltenen erfin­ derischen Merkmale in den Schutzumfang der Erfindung.

Claims (8)

1. Motorunabhängiges Fahrzeugheizgerät, mit einem Brenner­ kopf (9) und einem Flammrohr (8), welches mit einem von einem Wärmeträgermedium durchströmbaren Wärmetauscher- Mantel (10) umgeben ist, wobei der Wärmetauscher-Mantel Anschlüsse (A; B) für einen Eingang und einen Ausgang des Wärmetauschermediums aufweist und im Bereich der An­ schlüsse Regelfühler (20; 20'; 22) angeordnet sind, wel­ che mit einem Steuergerät verbunden sind, das den Be­ trieb des Fahrzeugheizgerätes in Abhängigkeit von der gemessenen Wärmeträgertemperatur regelt, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlüsse (A; B) für den Eingang und den Aus­ gang des Wärmeträgermediums vertauschbar und die Regel­ werte der vorhandenenen Regelfühler (20; 20'; 22) ent­ sprechend anpaßbar ausgeführt sind, so daß der Wärme­ tauscher-Mantel (10) vom Wärmeträgermedium wahlweise auch in umgekehrter Richtung durchströmt werden kann.

2. Fahrzeugheizgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelfühler (20; 20'; 22) am Steuergerät wechsel­ seitig vertauschbar angeschlossen sind.

3. Fahrzeugheizgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelfühler wechselseitig vertauschbar am Wärmetauscher montiert sind.

4. Fahrzeugheizgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuergerät für jeden Regelfühler (20; 20' bzw. 22) zumindest einen Alternativ-Regelwert für einen Um­ kehrbetrieb besitzt, welcher bei Umkehrbetrieb aktivier­ bar ist.

5. Fahrzeugheizgerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Alternativ-Regelwert durch ein Signal (z. B. elek­ trisch) aktivierbar ist.

6. Fahrzeugheizgerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalcodierung einem entsprechenden Fahrzeugtyp zugeordnet ist.

7. Fahrzeugheizgerät nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Aktivierung der Alternativ-Regelwerte automa­ tisch durch das Steuergerät erfolgt.

8. Fahrzeugheizgerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Aktivierung der Alternativ-Regelwerte durch Auswertung des Temperaturgefälles zwischen den Regel­ fühlern während des Brennbetriebes erfolgt.