DE19713804A1 - Fahrzeug-Heizgerät - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Gerät zum Beheizen einer Fahrgastzelle eines Fahrzeugs unter Verwendung von Kühlwasser einer wassergekühlten Maschine als Heizquelle, und es wird be­ vorzugt in einem Fahrzeug vom Hybrid-Typ eingesetzt, das als Antriebsmittel diese Maschine, wie etwa einen Verbrennungsmo­ tor, und alternativ einen Motor, wie einen Elektromotor, als Antriebskraft nutzt.

Fahrzeuge vom vorstehend genannten Hybrid-Typ sind entwickelt worden, um das Abgas (auf das nachfolgend als "Emission" bzw. "Emissionsgas" bezug genommen wird) zu verringern, das Kohlen­ monoxid, Stickstoffoxid oder dergleichen enthält, welche Be­ standteile für den menschlichen Körper schädlich sind, und von der Maschine, nämlich beispielsweise dem Verbrennungsmotor, ausgetragen werden. Insbesondere läuft das Fahrzeug vom Hybrid- Typ üblicherweise mit einem umweltfreundlichen, da abgasfreien Motor, der durch elektrische Energie angetrieben wird, die in eine Batterie geladen ist. Wenn die in die Batterie geladene elektrische Energie unter einen vorbestimmten Wert absinkt, läuft das Fahrzeug dem Hybrid-Konzept entsprechend mit einer Maschine, beispielsweise vom Verbrennungs-Typ, um Elektrizität zu erzeugen und die Batterie zu laden. Wenn die in die Batterie geladene elektrische Energie sich auf den vorbestimmten Wert erholt hat, läuft das Fahrzeug dem Hybrid-Konzept entsprechend wiederum auf der Basis des Elektromotors alleine.

Das heißt, durch Verwenden des Motors und der Maschine als Hauptantriebsquelle bzw. als Teilzeit-Antriebsquelle ist eine Zeitperiode verkürzt, während welcher die Abgas erzeugende Ma­ schine arbeitet, so daß die Emission von Abgas verringert wird. Um die Verringerung der Emission in dem Fahrzeug vom Hybrid-Typ in der Zukunft noch zu fördern, ist es erforderlich, die Stopp- Zeit der Maschine, d. h. die Betriebszeit des Elektromotors zu verlängern.

Selbst im Fahrzeug vom Hybrid-Typ wird ähnlich wie bei einem herkömmlichen Fahrzeug, das ausschließlich auf einer Abgas er­ zeugenden Maschine als Antriebsquelle, wie etwa einem Verbren­ nungsmotor, basiert, ein Heizerkern unter Verwendung von Kühl­ wasser der Maschine als Heizquelle verwendet, um ein Heizgerät zum Heizen von ruft bereit zustellen, die in die Fahrgastzelle ausgeblasen wird. Während eines Heizvorgangs wird demnach von der Maschine kommendes Kühlwasser direkt in den Heizerkern ge­ leitet, und zwar nicht nur wenn die Maschine arbeitet, sondern auch dann wenn sie nicht arbeitet.

Ob die Maschine arbeitet oder nicht, wird jedoch durch den Zu­ stand der elektrischen Energie ermittelt, die in die Batterie geladen wird, und wenn in der Fahrgastzelle des Fahrzeugs ein Fahrgast oder Fahrer vorhanden ist, wird die Maschine gelegent­ lich gestoppt, wenn das Fahrzeug fährt. Wenn die Maschine als Heizquelle des Kühlwassers während des Heizvorgangs gestoppt wird, wird die Heizkapazität in Übereinstimmung mit der Tempe­ raturabnahme des Kühlwassers verringert, was das Problem mit sich bringt, daß es unmöglich ist, die Fahrgastzelle während der gesamten Stopp-Zeit der Maschine wirksam zu heizen. Wenn die Maschine erneut gestartet wird, während sie kalt ist, kann die Gasemission im Vergleich zu dem Zustand zunehmen, wenn die Maschine warm ist.

Das vorstehend erläuterte Problem ist nicht auf das Fahrzeug vom Hybrid-Typ beschränkt. Beispielsweise bei einem herkömmli­ chen Fahrzeug, das lediglich die Abgas erzeugende Maschine als Antriebsquelle hat, tritt ein derartiges Problem auf, wenn die Maschine leerläuft, beispielsweise wenn das Fahrzeug stoppt und darauf wartet, daß eine Verkehrsampel umschaltet, während der Heizvorgang fortgesetzt wird (d. h. in einem Ruhemodus).

Angesichts des vorstehend erläuterten Problems besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, zu verhindern, daß die Temperatur des Kühlwassers während des Heizens der Fahr­ gastzelle abnimmt, indem der Heizerkern verwendet wird, nachdem die Maschine gestoppt ist, so daß die Gasemission verringert ist, wenn der Motor erneut gestartet wird.

In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung ist eine Ma­ schinenumgehungsleitung gebildet, in welcher Kühlwasser, das aus einem Heizwärmetauscher ausströmt, die Maschine umgeht und in den Heizwärmetauscher strömt. Wenn der Motor gestoppt ist, wird eine elektrische Wasserpumpe betätigt, um einen Kühlwas­ serstrom zu erzeugen, und eine Steuereinrichtung steuert eine Schalteinrichtung derart, daß das Kühlwasser in der Motorumge­ hungsleitung zirkuliert. Wenn auf diese Weise die Maschine im erwärmten Zustand gestoppt wird, verbleibt das Kühlwasser in der Maschine, ohne aus dieser herauszuströmen, und das Kühlwas­ ser in einem Kühler oder einem Umleitdurchlaß wird als Heiz­ quelle für den Heizvorgang verwendet. Es ist deshalb möglich, die Fahrgastzelle kontinuierlich selbst dann zu heizen, nachdem die Maschine gestoppt wurde, und die Temperatur des Kühlwassers daran zu hindern, abzunehmen, um die Abgasemission beim neuen Starten der Maschine zu verringern.

Da außerdem der Kühler oder die Umgehungsleitung üblicherweise für den Heizvorgang verwendet wird, ohne zusätzliche Teile vor­ zusehen, ist es möglich, die Fahrgastzelle kontinuierlich selbst dann zu heizen, nachdem die Maschine gestoppt ist, und die Abgasemission zu verringern, während eine Erhöhung der Her­ stellungskosten des Heizgeräts für das Fahrzeug verhindert wird.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnungen beispiel­ haft näher erläutert; es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Ansicht des Heizgeräts für ein Fahr­ zeug gemäß einer ersten Ausführungsform,

Fig. 2 ein Flußdiagramm der Arbeitsweise der ersten Ausfüh­ rungsform,

Fig. 3 eine schematische Ansicht eines Ventilbetätigungszu­ stands B des Heizgeräts für das Fahrzeug gemäß der ersten Aus­ führungsform,

Fig. 4 eine schematische Ansicht eines Ventilbetätigungszu­ stands C des Heizgeräts für das Fahrzeug gemäß der ersten Aus­ führungsform,

Fig. 5 eine schematische Ansicht eines Ventilbetätigungszu­ stands D des Heizgeräts für das Fahrzeug gemäß der ersten Aus­ führungsform,

Fig. 6 eine Kurvendarstellung der Temperaturänderung des Kühl­ wassers, das durch einen Heizerkern strömt,

Fig. 7 eine schematische Ansicht des Heizgeräts für ein Fahr­ zeug gemäß einer zweiten Ausführungsform,

Fig. 8 ein Flußdiagramm der Arbeitsweise der zweiten Ausfüh­ rungsform,

Fig. 9 eine schematische Ansicht eines Ventilbetätigungszu­ stands F des Heizgeräts für das Fahrzeug gemäß der zweiten Aus­ führungsform,

Fig. 10 eine schematische Ansicht eines Ventilbetätigungszu­ stands G für das Heizgerät für das Fahrzeug gemäß der zweiten Ausführungsform,

Fig. 11 eine schematische Ansicht einer Modifikation der zwei­ ten Ausführungsform,

Fig. 12 Kühlwasserleitungen bzw. -kreisläufe in einer wasserge­ kühlten Maschine gemäß einer dritten Ausführungsform,

Fig. 13 ein Flußdiagramm der durch eine ECU von Fig. 12 ausge­ führten Arbeitsweise in zusammengefaßter Form,

Fig. 14 eine schematische Ansicht einer Klimaanlage für ein Fahrzeug gemäß einer vierten Ausführungsform,

Fig. 15 eine Querschnittsansicht eines Steuerventils,

Fig. 16 eine Querschnittsansicht eines Steuerventils unter Dar­ stellung des Zustands bei ansteigender Temperatur des Kühlwas­ sers, das in dem Steuerventil strömt,

Fig. 17 eine Querschnittsansicht eines Steuerventils unter Dar­ stellung eines weiterhin ansteigenden Zustands der Temperatur des Kühlwassers, das in dem Steuerventil fließt, im Vergleich zum Zustand von Fig. 16,

Fig. 18 eine Erläuterungsansicht eines Kühlwasserstroms, wenn die Temperatur des Kühlwassers niedrig ist, während die Ma­ schine gestoppt ist,

Fig. 19 eine Erläuterungsansicht eines Kühlwasserstroms, wenn die Temperatur des Kühlwassers niedrig ist, während die Maschi­ ne läuft,

Fig. 20 eine Erläuterungsansicht eines Kühlwasserstroms, wenn die Temperatur des Kühlwassers hoch ist, während die Maschine läuft,

Fig. 21 eine Erläuterungsansicht eines Kühlwasserstroms, wenn die Temperatur des Kühlwassers hoch ist, während die Maschine gestoppt ist,

Fig. 22 eine Kurvendarstellung des Verhältnisses einer Kühlwas­ sermenge, die in den Heizerkern strömt, und

Fig. 23 eine Kurvendarstellung einer Änderung der Kühlwasser­ menge, die in den Heizerkern strömt.

Fig. 1 zeigt eine schematische Ansicht eines Heizgeräts für ein Fahrzeug gemäß der ersten Ausführungsform zur Verwendung in einem Hybrid-Fahrzeug. Eine Pumpe 1a pumpt Maschinenkühlwasser (auf das nachfolgend als "Kühlwasser" bezug genommen wird) und erhöht dessen Druck, während sie durch die Antriebskraft einer wassergekühlten Maschine zum Antrieb eines Fahrzeugs (auf die nachfolgend als "Maschine" bezug genommen wird) angetrieben wird. Ein Motor 2 zum Antreiben des Fahrzeugs wird durch Auf­ nahme elektrischer Leistung von einer (nicht gezeigten) Batte­ rie betätigt. Das Fahrzeug fährt bei Umschaltbetrieb zwischen dem Motor 2 und der Maschine 1.

Ein Kühler 3 führt einen Wärmeaustausch zwischen dem Kühlwasser und der Luft außerhalb der Fahrgastzelle durch. Eine Umgehungs­ leitung 4 ist gebildet, um den Kühler 3 zu umgehen. Ein Thermo­ stat 5 vom an sich bekannten Typ dient zum Umschalten zwischen dem Fall, dann, wenn das Kühlwasser aus der Maschine 1 strömt, in den Kühler 3 rückgeführt wird, und dem Fall, daß das Kühl­ wasser, das aus der Maschine 1 strömt, in die Umgehungsleitung 4 rückgeführt wird. Der Thermostat 5 schaltet den Kühler 3 und die Umgehungsleitung 4 in Übereinstimmung mit einer Temperatur des Kühlwassers um, das den Thermostat 5 durchsetzt.

Ein Wärmesammeltank 6 isoliert das Kühlwasser thermisch, um seine Temperatur aufrechtzuerhalten und sammelt eine vorbe­ stimmte Menge des Kühlwassers. Der Wärmesammeltank 6 besteht aus einem Material, das eine überlegene Korrosionsbeständigkeit aufweist, wie beispielsweise Edelstahl. Ein Heizerkern 7 vom an sich bekannten Typ dient zum Heizen der Luft, die in die Fahr­ gastzelle ausgeblasen wird, indem das Kühlwasser als Heizquelle verwendet wird. Der Heizerkern 7 ist in einem Klimaanlagenge­ häuse 8 angeordnet, das nachfolgend erläutert wird.

Ein Gebläse 9 dient zum Blasen von Luft, und von dem Gebläse 9 geblasene Luft strömt in dem Klimatisierungsgehäuse 8 zum Bil­ den eines Luftdurchlasses darin, wird durch den Heizerkern 7 erwärmt und daraufhin in die Fahrgastzelle ausgeblasen.

Eine elektrische Pumpe 10 nimmt elektrische Energie von der Batterie auf, um das Kühlwasser in Richtung auf den Heizerkern 7 zu pumpen. Ein Betätigungszustand der elektrischen Pumpe 10 wird durch die Steuereinheit 11 gesteuert. In die Steuereinheit 11 wird ein Signal 12a von einem Temperatursensor 12 eingege­ ben, der an der Einlaßseite des Heizerkerns 7 angeordnet ist, um eine Temperatur des Kühlwassers zu ermitteln, und ein Signal 11b von einem (nicht gezeigten) Drehzahlsensor zum Ermitteln der Drehzahl der Maschine 1.

Ein Drei-Stellungsventil 13 zum Umschalten eines Stroms des Kühlwassers ist aus einem Ventilkörper 13a und einem Betäti­ gungsorgan 13b zum Betätigen des Ventilkörpers 13a aufgebaut. Ein weiteres Drei-Stellungsventil zum Umschalten eines Stroms des Kühlwassers ist außerdem aus einem Ventilkörper 14a und einem Betätigungskörper 14b zum Betätigen des Ventilkörpers 14a aufgebaut. Die Betätigungsorgane 13b und 14b werden durch die Steuereinheit 11 gesteuert. Ein Strom des Kühlwassers, der in den Heizerkern 7 strömt, wird durch die elektrische Pumpe 10, die Steuereinheit 11 und die Drei-Stellungsventile 13 und 14 gesteuert.

Die Arbeitsweise dieser Ausführungsform wird nunmehr erläutert.

Fig. 2 zeigt ein Flußdiagramm der Arbeitsweise des Heizgeräts gemäß dieser Ausführungsform. Vor einer speziellen Beschreibung der Arbeitsweise werden die folgenden Begriffe definiert.

(1) Ventilbetätigungszustand A (siehe Fig. 1)

Wie in Fig. 1 gezeigt, werden in diesem Betätigungszustand die Drei-Stellungsventile 13 und 14 so gesteuert, daß das Kühlwas­ ser durch sowohl den Motor 1, den Kühler 3 oder die Umgehungs­ leitung 4, den Heizsammeltank 6 wie den Heizerkern 7 strömt.

Insbesondere kehrt das Kühlwasser gleichzeitig in die folgenden drei Leitungen zurück.

Das heißt, es liegen drei Leitungen vor, nämlich eine erste Heizleitung 100, in welcher das Kühlwasser von der Maschine 1 durch den Heizerkern 7 zu der Maschine 1 rückkehrt, eine Heiz­ sammelleitung 101, in welche das Kühlwasser von der Maschine 1 durch den Heizsammeltank 6 rückkehrt, und eine Kühlleitung 102, in welcher das Kühlwasser von der Maschine 1 durch den Kühler 3 oder die Umgehungsleitung 4 zur Maschine 1 rückkehrt.

(2) Ventilbetätigungszustand B (Fig. 3)

Wie in Fig. 3 gezeigt, werden in diesem Zustand die Drei-Stel­ lungsventile 13 und 14 so gesteuert, daß das Kühlwasser durch den Kühler 3 oder die Umgehungsleitung 4 und den Heizerkern 7 strömt. Insbesondere kehrt das Kühlwasser in eine zweite Heiz­ leitung 103 zurück, in welcher das Kühlwasser von dem Heizer­ kern 7 durch den Kühler 3 oder die Umgehungsleitung 4 zu dem Heizerkern 7 rückkehrt.

(3) Ventilbetätigungszustand C (Fig. 4)

Wie in Fig. 4 gezeigt, werden die Drei-Stellungsventile 13 und 14 so gesteuert, daß das Kühlwasser durch den Heizerkern 7 und den Wärmesammeltank 6 strömt. Insbesondere kehrt das Kühlwasser in eine dritte Heizleitung 104 zurück, in welcher das Kühlwas­ ser von dem Heizerkern 7 durch den Wärmesammeltank 6 zu dem Heizerkern 7 rückkehrt.

(4) Ventilbetätigungszustand D (siehe Fig. 5)

Wie in Fig. 5 gezeigt, werden die Drei-Stellungsventile 13 und 14 in diesem Betriebszustand so gesteuert, daß das Kühlwasser lediglich in der ersten Heizleitung 100 strömt.

Als nächstes wird die Arbeitsweise in bezug auf das Flußdia­ gramm von Fig. 2 erläutert.

Wenn das Heizgerät für das Fahrzeug gestartet wird, indem ein Startschalter 11a gedreht wird (siehe Fig. 1), wird im Schritt S100 ermittelt, ob die Temperatur des Kühlwassers über 80°C liegt oder nicht (erste vorbestimmte Temperatur), und zwar ba­ sierend auf einem Signal 12a von dem Temperatursensor 12 im Schritt S105. Wenn die Temperatur des Kühlwassers gleich oder niedriger als 80°C ist, werden die Drei-Stellungsventile 13 und 14 in den Ventilbetätigungszustand A im Schritt S106 betätigt. Daraufhin kehrt die Routine zum Schritt S105 zurück.

Wenn im Schritt S105 ermittelt wird, daß die Temperatur des Kühlwassers über 80°C liegt, wird im Schritt S110 eine Flagge für 0 (Null) gesetzt, und es wird im Schritt S120 ermittelt, ob die Maschine 1 läuft oder nicht, auf der Grundlage eines Si­ gnals 1b von dem Drehzahlsensor. Wenn ermittelt wird, daß die Maschine 1 läuft, wird die elektrische Pumpe 1 beim Schritt S130 betätigt, und die Drei-Stellungsventile 13 und 14 werden im Ventilbetätigungszustand A im Schritt S140 betätigt. Darauf­ hin kehrt die Routine zum Schritt S110 zurück.

Wenn andererseits beim Schritt S120 ermittelt wird, daß die Ma­ schine 1 stoppt, nachdem die elektrische Pumpe 10 im Schritt S150 betätigt ist, wird im Schritt S160 ermittelt, ob die Flagge auf 1 steht oder auf einem höheren Wert. Wenn die Flagge auf einem niedrigeren Wert als 1 steht, werden die Drei-Stel­ lungsventile 13 und 14 im Schritt S170 in den Ventilbetäti­ gungszustand B betätigt.

Daraufhin wird im Schritt S180 ermittelt, ob die Temperatur des Kühlwassers über 60°C liegt oder nicht (zweite vorbestimmte Temperatur), und zwar auf der Grundlage eines Signals 12a vom Temperatursensor 12. Wenn die Temperatur des Kühlwassers gleich oder niedriger als 60°C ist, wird im Schritt S190 die Flagge für 1 gesetzt, und die Drei-Stellungsventile 13 und 14 werden im Schritt S200 in den Ventilbetätigungszustand C betätigt.

Als nächstes wird im Schritt S210 ermittelt, ob die Temperatur des Kühlwassers über 60°C liegt oder nicht (dritte vorbestimmte Temperatur) auf der Grundlage eines Signals 12a von einem Tem­ peratursensor 12. Wenn die Temperatur des Kühlwassers gleich oder niedriger als 60°C ist, wird die Flagge im Schritt S220 auf 2 gesetzt, und die Drei-Stellungsventile 13 und 14 werden im Schritt S230 in den Ventilbetätigungszustand D betätigt. Daraufhin kehrt die Routine zum Schritt S110 zurück.

Wenn andererseits im Schritt S180 oder im Schritt S210 ermit­ telt wird, daß die Temperatur des Kühlwassers über 60°C liegt, kehrt die Routine zum Schritt S120 zurück.

Wenn im Schritt S160 ermittelt wird, daß die Flagge auf einen Wert gleich oder größer 1 gesetzt ist, wird im Schritt S240 er­ mittelt, ob die Flagge auf 1 gesetzt ist oder nicht. Wenn die Flagge auf 1 gesetzt ist, springt die Routine zum Schritt S200, anderweitig springt sie zum Schritt S230.

Nunmehr werden Merkmale dieser Ausführungsform im einzelnen er­ läutert.

Nachdem das Fahrzeug eine vorbestimmte Strecke gefahren ist, werden dann, wenn die Maschine im warmen Zustand (einem Zu­ stand, bei welchem die Temperatur des Kühlwassers ungefähr 80°C beträgt) gestoppt wird, während der Heizvorgang durchgeführt wird, die Drei-Stellungsventile 13 und 14 vom Ventilbetäti­ gungszustand A in B umgeschaltet. Daraufhin wird der Kühlwas­ serstrom aus der Maschine 1 heraus gestoppt, und das Kühlwasser in dem Kühler 3 oder in der Umgehungsleitung zum Heizen verwen­ det.

Das heißt, da das Kühlwasser in der Maschine 1 verbleibt, ohne aus dieser auszuströmen, daß die Maschine daran gehindert wird, abzukühlen. Da außerdem das Kühlwasser in dem Kühler 3 oder der Umgehungsleitung 4 als Heizquelle verwendet wird, kann der Heizvorgang selbst dann fortgesetzt werden, wenn die Maschine 1 gestoppt wurde.

Es ist deshalb möglich, die Fahrgastzelle selbst dann kontinu­ ierlich zu heizen, nachdem die Maschine 1 gestoppt wurde, und die Abgasemission beim Neustart der Maschine zu verringern, in­ dem die Abnahme der Temperatur des Kühlwassers verhindert wird.

Bevor das Hochtemperatur-Kühlwasser in dem Heizsammeltank 6 verwendet wird, wird das Kühlwasser in dem Kühler 3 oder der Umgehungsleitung 4 als die Heizquelle verwendet, nachdem die Maschine 1 gestoppt wurde. Deshalb ist es möglich, die Zeit zu verlängern, zu welcher der Heizvorgang durchgeführt werden kann, und zwar solange wie das Kühlwasser in dem Kühler 3 oder der Umgehungsleitung 4 abkühlt.

Da außerdem der Kühler 3 oder die Umgehungsleitung 4 gemeinsam zum Heizen ohne zusätzliche Teile verwendet werden, ist es mög­ lich, die Fahrgastzelle selbst dann kontinuierlich zu heizen, nachdem die Maschine 1 gestoppt wurde, und die Abgasemission zu verringern, während eine Zunahme der Herstellungskosten für das Heizgerät für das Fahrzeug verhindert wird.

Fig. 6 zeigt eine Änderung der Temperatur des Kühlwassers an der Einlaßseite des Heizerkerns 7, wenn der Ventilbetätigungs­ zustand der Drei-Stellungsventile 13 und 14 von B auf C und von C auf D umgeschaltet wurde, nachdem die Maschine 1 gestoppt wurde.

Der Grund, weshalb die Umschaltermittlungszustände (die zweiten und dritten vorbestimmten Temperaturen), bei denen der Ventil­ betätigungszustand der Drei-Stellungsventile 13 und 14 von B auf C und von C auf D umgeschaltet wird, auf der Grundlage ein­ gestellt werden, daß die Temperatur des Kühlwassers gleich 60°C ist, wird im Folgenden erläutert. In Übereinstimmung mit Unter­ suchungen und Studien der Erfinder stellte es sich heraus, daß die Abgasemission zunimmt, wenn die Temperatur des Kühlwassers in üblichen Maschinen auf weniger als 25°C abnimmt. Indem die Strahlung zwischen der Maschine 1 und dem Einlaß des Heizer­ kerns 7 ebenso in Betracht gezogen wird, wie der Sicherheits­ faktor für die Temperatur des Kühlwassers (55°C), wird der Um­ schaltermittlungszustand (die Temperatur des Kühlwassers) auf ungefähr 60°C eingestellt.

Die Umschaltermittlungsbedingung, bei der der Ventilbetäti­ gungszustand für die Drei-Stellungsventile 13 und 14 umgeschal­ tet wird, ist nicht stets durch den Zustand beschränkt, bei welchem die Temperatur des Kühlwassers 60°C beträgt, sondern kann geeignet ermittelt werden, indem die Art der Maschine 1 in Betracht gezogen wird, die Position, in welcher die Temperatur des Kühlwassers ermittelt wird und dergleichen. Die Umschalter­ mittlungsbedingung kann für jeden Ermittlungsschritt geändert werden.

Die Ermittlungsbedingung (die erste vorbestimmte Temperatur) beim Schritt S105 ist nicht auf den Zustand beschränkt, bei welchem die Temperatur des Kühlwassers 80°C beträgt, sondern kann eine Temperatur des Kühlwassers sein, bei welcher der Heizvorgang durchgeführt werden kann, die höher ist als die vorstehend erläuterten Umschaltermittlungsbedingungen (die zweite und dritte vorbestimmte Temperatur).

Selbst dann, wenn die Maschine gestoppt ist, können die Drei- Stellungsventile 13 und 14 von dem Ventilbetätigungszustand A in B nur dann umgeschaltet werden, wenn ein Befehl zum Fortset­ zen des Heizvorgangs durch einen Schalter oder dergleichen ab­ gegeben wird.

Bei dieser Ausführungsform wird der Heizerkern 7 direkt in dem Klimatisierungsgehäuse 8 angeordnet als der Heizwärmetauscher verwendet; es kann jedoch ein Wasserkühlmittel-Wärmetauscher (wie in der JP-A-5-221233) verwendet werden. In diesem Fall dient der Wasserkühlmittel-Wärmetauscher außerdem als Verdamp­ fer des Kühlzyklus und ein Kondensator des Kühlzyklus kann in dem Klimatisierungskanal angeordnet sein. Der Heizvorgang für die Fahrgastzelle wird demnach durch Blasen von Luft durchge­ führt, die durch den Kondensor erwärmt wird.

Eine zweite Ausführungsform der Erfindung wird nunmehr erläu­ tert.

Ein Ziel dieser Ausführungsform besteht darin, das Heizgerät für das Fahrzeug zu vereinfachen. Wie in Fig. 7 gezeigt, ist bei der zweiten Ausführungsform das Drei-Stellungsventil 14 weggelassen und der Wärmesammeltank 6 ist zwischen dem Thermo­ stat 5 und dem Drei-Stellungsventil 13 angeordnet. Der Wärme­ sammeltank 6 kann zwischen dem Drei-Stellungsventil 13 und dem Heizerkern 7 angeordnet sein, wie in Fig. 11 gezeigt.

Als nächstes wird eine Arbeitsweise der vorliegenden Erfindung gemäß dieser Ausführungsform erläutert. Vor einer speziellen Beschreibung der Arbeitsweise werden die folgenden Begriffe de­ finiert.

(1) Ventilbetätigungszustand E (siehe Fig. 7)

In diesem in Fig. 7 gezeigten Betätigungszustand wird das Drei- Stellungsventil 13 derart gesteuert, daß das Kühlwasser sowohl durch die Maschine 1, den Kühler 3 oder die Umgehungsleitung 4, den Wärmesammeltank 6 wie durch den Heizerkern 7 strömt. Insbe­ sondere kehrt das Kühlwasser gleichzeitig in die folgenden zwei Leitungen zurück.

Das heißt, es liegen zwei Leitungen einer ersten Heizleitung 100 vor, in welcher das Kühlwasser von der Maschine 1 durch den Heizerkern zur Maschine 1 rückkehrt, und eine Kühlleitung 106, in welche das Kühlwasser von der Maschine 1 durch den Wärmesam­ meltank 6, den Kühler 3 oder die Umgehungsleitung zur Maschine 1 rückkehrt.

(2) Ventilbetätigungszustand F (siehe Fig. 9)

Wie in Fig. 9 gezeigt, wird in diesen Betätigungszustand das Drei-Stellungsventil 13 so gesteuert, daß das Kühlwasser durch den Heizsammeltank 6, den Kühler 3 oder die Umgehungsleitung 4 und den Heizerkern 7 strömt. Insbesondere kehrt das Kühlwasser in eine vierte Heizleitung 107 zurück, in welcher das Kühlwas­ ser von dem Heizerkern 7 durch den Wärmesammeltank 6, den Küh­ ler 3 oder die Umgehungsleitung 4 zu dem Heizerkern 7 rück­ kehrt.

(3) Ventilbetätigungszustand G (siehe Fig. 10)

Wie in Fig. 10 gezeigt, wird in diesem Betätigungszustand das Drei-Stellungsventil 13 so gesteuert, daß das Kühlwasser ledig­ lich in der ersten Heizleitung 100 strömt.

Die Arbeitsweise dieser Ausführungsform wird nunmehr in bezug auf das Flußdiagramm von Fig. 8 erläutert.

Wenn das Heizgerät für das Fahrzeug durch Drehen eines Start­ schalters 11a (siehe Fig. 1) im Schritt S300 gestartet wird, wird im Schritt S305 ermittelt, ob die Temperatur des Kühlwas­ sers über 80°C liegt oder nicht (erste vorbestimmte Tempera­ tur), und zwar auf Grundlage eines Signals 12a von dem Tempera­ tursensor 12. Wenn die Temperatur des Kühlwassers gleich oder niedriger als 80°C ist, werden die Drei-Stellungsventile 13 und 14 in dem Ventilbetätigungszustand E im Schritt S306 betätigt. Daraufhin kehrt die Routine zum Schritt S305 zurück.

Wenn im Schritt S305 ermittelt wird, daß die Temperatur des Kühlwassers über 80°C liegt, wird im Schritt S310 ermittelt, ob die Maschine 1 läuft oder nicht, und zwar auf Grundlage eines Signals 1b von dem Drehzahlsensor. Wenn ermittelt wird, daß die Maschine läuft, wird die elektrische Pumpe 10 im Schritt S320 gestoppt und das Drei-Stellungsventil wird in dem Ventilbetäti­ gungszustand E im Schritt S330 betätigt. Daraufhin kehrt die Routine zum Schritt S310 zurück.

Wenn andererseits im Schritts S120 ermittelt wird, daß die Ma­ schine 1 stoppt, wird, nachdem die elektrische Pumpe 10 im Schritt S340 betätigt wurde, das Drei-Stellungsventil 13 im Schritt S350 in den Ventilbetätigungszustand F betätigt.

Als nächstes wird im Schritt S360 ermittelt, ob die Temperatur des Kühlwassers über 60°C liegt (vierte bevorzugte Temperatur), und zwar auf Grundlage eines Signals 12a von dem Temperatursen­ sor 12. Wenn die Temperatur des Kühlwassers gleich oder niedri­ ger als 60°C ist, wird das Drei-Stellungsventil 13 im Schritt S370 in den Ventilbetätigungszustand G bestätigt. Daraufhin wird im Schritt S380 ermittelt, ob die Maschine 1 läuft oder nicht, und zwar auf Grundlage eines Signals 1b von dem Dreh­ zahlsensor. Wenn ermittelt wird, daß die Maschine 1 stoppt, kehrt die Routine zum Schritt S380 zurück, und das Drei-Stel­ lungsventil 13 wird im Ventilbetätigungszustand G gehalten. Wenn ermittelt wird, daß die Maschine 1 arbeitet, kehrt die Routine zum Schritt S310 zurück.

Ähnlich wie bei der ersten Ausführungsform ist die Ermittlungs­ bedingung im Schritt S380 nicht stets auf die Bedingung be­ schränkt, bei welcher die Temperatur des Kühlwassers 60°C be­ trägt, sondern kann geeignet ermittelt werden, indem die Art der Maschine 1, die Position, in welcher die Temperatur des Kühlwassers ermittelt wird, und dergleichen in Betracht gezogen werden.

Merkmale dieser Ausführungsform werden nunmehr im einzelnen er­ läutert.

Nachdem das Fahrzeug eine vorbestimmte Strecke gefahren ist, wird dann, wenn der Motor im warmen Zustand (einem Zustand, in welchem die Temperatur des Kühlwassers ungefähr 80°C beträgt) gestoppt wird, während der Heizvorgang durchgeführt wird, der Heizvorgang unter Verwenden des Kühlwassers in dem Wärmesam­ meltank 6 und dem Kühler 3 oder der Umgehungsleitung 4 durchge­ führt. Es ist deshalb möglich, die Fahrgastzelle durch Verwen­ den des Heizerkerns 7 selbst dann kontinuierlich zu heizen, nachdem die Maschine 1 stoppt wurde, und die Abgasemission beim erneuten Starten der Maschine 1 zu verringern und die Abnahme der Temperatur des Kühlwassers zu unterbinden.

Bei dieser Ausführungsform ist der Wärmesammeltank 6 zwischen dem Thermostat 5 und dem Drei-Stellungsventil 13 angeordnet. Wenn das Kühlwasser, das in der Maschine 1 verbleibt, in den Heizerkern 7 eingeleitet wird (das Drei-Stellungsventil befin­ det sich im Betätigungszustand G), wird, nachdem die Temperatur des Kühlwassers in dem Wärmesammeltank 6 abgenommen hat, das Kühlwasser in dem Heizerkern 7, dessen Temperatur sinkt, nicht in das Kühlwasser gemischt, das in dem Heizerkern 7 strömt. Im Vergleich zu dem Zustand, daß der Wärmesammeltank 6 zwischen dem Drei-Stellungsventil 13 und dem Heizerkern 7 angeordnet ist, ist es demnach möglich, das in der Maschine 1 verbleibende Kühlwasser wirksam als Heizquelle für den Heizvorgang zu ver­ wenden.

Bei den vorstehend angeführten Ausführungsformen ist die Um­ schaltermittlungsbedingung, unter welcher der Ventilbetäti­ gungszustand für die Drei-Stellungsventile 13 und 14 umgeschal­ tet wird, konstant (die Temperatur des Kühlwassers ist gleich 60°C); diese Bedingung kann sich jedoch für jeden Ermittlungs­ schritt ändern, wenn die abgelaufene Zeit, nachdem der Motor gestoppt hat, die Temperatur der Außenluft, die Temperatur der Fahrgastzelle oder dergleichen in Betracht gezogen werden.

Eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nunmehr erläutert.

In Fig. 12 führt ein Kühler 2 einen Wärmeaustausch zwischen Kühlerluft, die von einem Kühlgebläse 3 geblasen wird, und Kühlwasser einer wassergekühlten Maschine (Verbrennungsmotor) 1 zum Antreiben eines Fahrzeugs durch. Das Kühlgebläse 3 besteht aus einem elektrischen Axial-Lüfter, der durch einen Motor 3a angetrieben ist.

Die Umgehungsleitung 4 ist parallel zu dem Kühler 2 gebildet. Ein Thermostat 5 steuert eine Strömung des Kühlwassers, das in den Kühler 2 oder die Umgehungsleitung 4 strömt. Der Thermostat 5 verschiebt einen (nicht gezeigten) Ventilkörper unter Verwen­ dung einer Volumenänderung eines Thermowachses in Übereinstim­ mung mit der Temperatur derart, daß die Kühlwasserdurchlässe umgeschaltet werden. Wenn die Temperatur des Kühlwassers nied­ rig ist, öffnet der Thermostat 5 einen Durchlaß auf der Seite der Umgehungsleitung 4. Wenn die Temperatur des Kühlwassers hö­ her ansteigt als eine vorbestimmte Temperatur (beispielsweise 80°C), öffnet der Thermostat einen Durchlaß auf der Seite des Kühlers 2 derart, daß das Kühlwasser in Richtung auf den Kühler 2 strömt, um das Kühlwasser darin abzukühlen.

Eine mechanische Wasserpumpe 6 (auf die nachfolgend als "mechanische Pumpe" bezug genommen wird), pumpt das Kühlwasser, das in der Kühlwasserleitung der Maschine 1 zirkuliert.

Der Heizerheizkern 7 (Heizerwärmetauscher) einer Klimaanlage für ein Kraftfahrzeug heizt klimatisierte Luft, die von einem Klimatisierungsgebläse (auf das nachfolgend als "Gebläse" bezug genommen wird) ausgeblasen wird, indem ein Wärmeaustausch mit dem Kühlwasser durchgeführt wird. Der Heizerheizkern 7 (auf den nachfolgend als "Heizerkern" bezug genommen wird) ist auf der luftstromabwärtigen Seite eines Kühlverdampfers in einem Luft­ stromdurchlaß eines Klimatisierungskanals 9 angeordnet, um die Temperatur von Luft zu steuern, die in die Fahrgastzelle ausge­ blasen wird, indem kühle Luft erneut erwärmt wird, die in dem Kühlverdampfer 10 abgekühlt ist, und zwar auf eine vorbestimmte Temperatur. Das Gebläse 8 besteht aus einem elektrischen Zen­ trifugalgebläse, das durch einen Motor 8a angetrieben ist.

Ein Lufteinlaß 11 dient zum Saugen von Luft durch ein (nicht gezeigtes) Innenluft/Außenluft-Umschaltgehäuse, und ein Luft­ auslaß 12 dient zum Ausblasen von Luft, dessen Temperatur in dem Heizerkern 7 gesteuert ist, in die Fahrgastzelle. Der Luft­ auslaß 12 weist einen Gesichtsluftauslaß zum Blasen von Luft in Richtung auf den Kopfteil eines Fahrgastes auf, einen Fußluft­ auslaß zum Ausblasen von Luft in Richtung auf die Füße des Fahrgastes, einen Entfroster-Luftauslaß zum Blasen von Luft in Richtung auf eine Windschutzscheibe und dergleichen.

Jedes von elektrischen Steuerventilen 13, 14 und 15 ist vom Drei-Stellungs-Typ und steuert einen Strom des Kühlwassers durch Umschalten der Kühlwasserleitung. Jedes dieser elektri­ schen Steuerventile 13, 14 und 15 nimmt einen (nicht gezeigten) Dreh-Typ-Ventilkörper auf und wählt eine Drehstellung des Dreh- Typ-Ventils durch ein elektrisches Betätigungsorgan, wie etwa einen Servomotor und einen elektromagnetischen Mechanismus der­ art aus, daß die Kühlwasserleitung umgeschaltet wird, wie in Fig. 4 gezeigt.

Bei dieser Ausführungsform wird ein Wiederheiz-Typ-Temperatur­ steuersystem verwendet, d. h. der Öffnungsgrad des Ventilkörpers (nicht gezeigt) des Steuerventils 14 oder 15 dieser Steuerven­ tile 13, 14 und 15 ist so eingestellt, daß die Menge des Kühl­ wassers, die in den Heizerkern 7 strömt, gesteuert wird. Auf diese Weise wird ein Wiederaufheizausmaß der Luft durch den Heizerkern 7 gesteuert, und die Temperatur der ausgeblasenen Luft wird gesteuert.

Ein Wärmesammeltank 16 hat einen Doppeltankaufbau und besteht aus Metall, mithin einem Material, das bezüglich Korrosionsbe­ ständigkeit überlegen ist, wie etwa Edelstahl, und ein Zwi­ schenraum 16b ist evakuiert, um einen Wärmeisolieraufbau zu bilden. Eine elektrische Wasserpumpe 17, (auf die nachfolgend als "elektrische Pumpe" bezug genommen wird, wird durch einen Motor 17a angetrieben.

Durch Hauptkühlwasserleitungen 18, 19 und 20 kehrt das Kühlwas­ ser zwischen der Maschine 1 und dem Kühler 2 durch die mechani­ sche Pumpe 6 zurück. Durch Wärmesammelkühlwasserleitungen 21, 22 und 23 strömt das Hochtemperaturkühlwasser sofort aus der Maschine 1 aus und kehrt in den Wärmesammeltank 16 zurück. Die Wärmesammelkühlwasserleitung 22 bildet eine Einlaßleitung in den Wärmesammeltank 16, und sie mündet in den Bodenabschnitt des Sammeltanks 16. Die Wärmesammelkühlwasserleitung 23 bildet eine Ausgangsleitung von dem Wärmesammeltank 16 und mündet in einen Deckenabschnitt des Wärmesammeltanks 16. Durch die Hei­ zerleitungen 24 und 25 kehrt das Kühlwasser in den Heizerkern 24 und 25 zurück. Durch Rückführleitungen 26 und 27 kehrt das Kühlwasser zur Maschine 1 zurück.

Eine Gruppe von Klimatisierungsschaltern 28 ist an einem (nicht gezeigten) Steuerpanel der Klimaanlage für das Kraftfahrzeug vorgesehen und weist einen Klimatisierungsschalter zum Starten des Betriebs eines Klimatisierungskompressors (nicht gezeigt) auf, einen Temperatureinstellschalter zum Einstellen einer Zieltemperatur, einen Luftauslaßmodusschalter, einen Steuer­ schalter für das Gebläse und dergleichen. Eine Gruppe von Sen­ soren 29 zum automatischen Steuern der Klimaanlage für das Kraftfahrzeug weist einen Innenlufttemperatursensor zum Ermit­ teln der Temperatur in der Fahrgastzelle auf, einen Außenluft­ temperatursensor zum Ermitteln der Temperatur der Außenluft, einen Sonnenlichtmengensensor zum Ermitteln der Sonnenlicht­ menge, einen Verdampfertemperatursensor zum Ermitteln der Kühl­ temperatur des Verdampfers 10 und dergleichen.

Ein Wassertemperatursensor 30 zum Ermitteln der Temperatur des Kühlwassers ist am Auslaßabschnitt für das Kühlwasser in der Maschine 1 angeordnet und besteht aus einem temperaturempfind­ lichen Element, wie etwa einen Thermistor.

Ein Zündschalter 31 dient zum Zuführen von elektrischem Strom zu der Zündschaltung der Maschine 1.

Ein Voraufwärmschalter 32 dient zum Einstellen eines Vorauf­ wärmmodus. Ein Schnellheizschalter dient zum Einstellen eines Schnellheizmodus. Ein Ruhemodusschalter 34 dient zum Einstellen eines Ruhemodus. Jeder dieser Schalter 31 bis 34 ist im Bereich eines (nicht gezeigten) Instrumentenpanels vorgesehen und wird manuell betätigt. Die Schalter 32 bis 34 können mit einer Gruppe von Klimatisierungsschaltern 28 im Steuerpanel der Kli­ maanlage vorgesehen sein.

Eine elektrische Steuereinheit (ECU) 35 besteht aus einem Mi­ krocomputer und peripheren Schaltungen für diesen. Die elektri­ sche Steuereinheit 35 führt Ermittlungen und Berechnungspro­ zesse auf der Grundlage von Eingangssignalen durch, die von der Gruppe von Klimatisierungsschaltern 28, der Gruppe von Sensoren 29, dem Wassertemperatursensor und jedem der Schalter 31 bis 34 in Übereinstimmung mit vorabgespeicherten Programmen eingegeben werden und steuert sowohl den Betrieb des Gebläses 8 wie dasje­ nige der Steuerventile 13, 14 und 15, der elektrischen Pumpe 17 und dergleichen.

Als nächstes wird die Arbeitsweise dieser Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erläutert. Fig. 2 zeigt zusammengefaßt den Steuerfluß, der in der elektronischen Steuereinheit 35 die­ ser Ausführungsform ausgeführt wird. Wenn die elektrische Quel­ lenschaltung der elektrischen Steuereinheit 35 elektrisch mit einer (nicht gezeigten) Batterie verbunden wird, die im Fahr­ zeug angebracht ist, wird der Steuerfluß gestartet und eine Mo­ dusermittlung wird im Schritt S1 auf der Grundlage der folgen­ den Tabelle 1 durchgeführt.

TABELLE 1

In Tabelle 1 wird eine Modusermittlung auf der Grundlage des EIN/AUS-Zustands des Zündschalters 31, der Temperatur des Kühl­ wassers, ermittelt durch den Wassertemperatursensor 30 und dem EIN/AUS-Zustand des Voraufwärmschalters 32, des Schnellaufheiz­ schalters 33 und des Ruhemodusschalters 34 durchgeführt. Wäh­ rend der Zündschalter 31 EIN-geschaltet ist, wird im Schritt S1 ein Normalfahrmodus ausgewählt, wenn die Temperatur des Wassers gleich oder größer als ein vorbestimmter Wert T1 (z. B. 50°C) als Standard einer Beendung des Aufwärmvorgangs der Maschine beträgt.

Wenn der Normalfahrmodus gewählt ist, werden die Ventile 13, 14 und 15 in den Zuständen A, C und E betätigt, wie in Tabelle 1 gezeigt. Auf diese Weise strömt das Kühlwasser in der Reihen­ folge Maschine 1, Ventil 13, elektrische Pumpe 17, Wärmesam­ meltank 16, Ventil 14, Heizerkern 7, Ventil 15, mechanische Pumpe 6 und wird zur Maschine 1 zurückgeführt.

Wenn in diesem Normalfahrmodus auf der Grundlage von Schaltein­ gangssignalen von dem Temperatureinstellschalter aus der Gruppe der Schalter 28, die auf dem Klimasteuerpanel vorgesehen sind, von dem Gebläsesteuerschalter und dergleichen, oder auf der Grundlage von Sensorsignalen von der Gruppe der Klimatisie­ rungssensoren 29 ermittelt wird, daß es erforderlich ist, die Fahrgastzelle zu heizen, wird die ausgeblasene Luft in dem Hei­ zerkern 7 durch Betätigen der elektrischen Pumpe 17 und des Ge­ bläses 8 erwärmt, um die Fahrgastzelle zu halten.

Im Heizbetrieb wird eine Drehstellung des Ventils 14 oder 15 so eingestellt, daß der Öffnungsgrad des Kühlwasserdurchlasses in den Heizerkern 7 eingestellt ist. Auf diese Weise wird die in den Heizerkern 7 strömende Kühlwassermenge geändert und die Heizkapazität kann eingestellt werden.

Die Steuerung des Kühlwassers, das in den Hauptleitungen 18, 19 und 20 einschließlich dem Kühler 2 oder in der Umgebungsleitung 4 strömt, entspricht dem herkömmlichen Betrieb und wird deshalb nicht extra erläutert.

Wenn der Fahrer den Zündschlüssel 31 in die AUS-Stellung bringt und die Maschine 1 stoppt (z. B., wenn die Maschine stoppt, um auf eine Änderung der Ampelanzeige zu warten) und der Ruhemo­ dusschalter 34 eingeschaltet wird, wird die Bedingung für den Ruhemodus in Tabelle 2 erfüllt, weil die Temperatur des Kühl­ wassers gleich oder höher als der vorbestimmte Wert T1 unmit­ telbar nach dem Stoppen der Maschine 1 ist.

TABELLE 2

Der Ruhemodus wird deshalb im Schritt S1 ausgewählt, und die Ventile 13, 14 und 15 werden in die Zustände B, O und F von Ta­ belle 1 betätigt. Auf diese Weise strömt das Kühlwasser in der Abfolge Ventil 13, elektrische Pumpe 17, Wärmesammeltank 16, Ventil 14, Heizerkern 7 und Ventil 15 und kehrt zum Ventil 13 zurück.

In diesem Ruhemodus sind die elektrische Pumpe 17 und das Kli­ matisierungsgebläse 8 stets betätigt.

Auf diese Weise kehrt das Kühlwasser lediglich zwischen dem Wärmesammeltank 16 und dem Heizerkern 17 zurück. Die durch das Klimatisierungsgebläse 8 ausgeblasene Luft wird in dem Heizer­ kern 7 zugunsten warmer Luft erwärmt und die Fahrgastzelle aus­ geblasen. Es ist deshalb möglich, die Fahrgastzelle selbst dann kontinuierlich zu heizen, wenn die Maschine 1 gestoppt ist. Da der Heizvorgang im Ruhemodus durch Verwenden des Hochtempera­ turkühlwassers durchgeführt wird, das im Wärmesammeltank 16 ge­ sammelt ist, sinkt die Temperatur des Kühlwassers in der Ma­ schine 1 selbst dann nicht ab, wenn Strahlung bzw. Wärmeab­ strahlung des Kühlwassers im Heizerkern 7 auftritt.

Deshalb tritt das Problem nicht auf, daß die Startleistung beim nachfolgenden Starten (Wiederstarten) der Maschine aufgrund der Abnahme der Temperatur des Kühlwassers in der Maschine 1 ge­ stört bzw. verschlechtert wird. Infolge davon ist es möglich, das Wärmewohlbefinden während des Stoppens der Maschine auf­ rechtzuerhalten und eine Verschlechterung der Wiederstarteigen­ schaft der Maschine zu verhindern.

Unmittelbar nachdem die Maschine gestartet ist, oder während die Maschine stoppt, wird die Bedingung des Schnellheizmodus in Tabelle 2 erfüllt, wenn die Temperatur des Kühlwassers niedri­ ger als ein vorbestimmter T1 (50°C) ist und der Schnellheiz­ schalter 33 eingeschaltet ist. Deshalb wird der Schnellheizmo­ dus im Schritt S1 ausgewählt, und die Ventile 13, 14 und 15 werden in die Zustände B, C und F betätigt, wie in Tabelle 1 gezeigt. Auf diese Weise strömt das Kühlwasser ähnlich wie beim Ruhemodus in der Abfolge Ventil 13, elektrische Pumpe 17, Wär­ mesammeltank 16, Ventil 14, Heizerkern 7 und Ventil 15 und wird zum Ventil 13 rückgeführt.

In diesem Schnellheizmodus sind die elektrische Pumpe 17 und das Klimaanlagengebläse 8 stets betätigt.

Auf diese Weise kehrt das Kühlwasser lediglich zwischen dem Wärmesammeltank 16 und dem Heizerkern 7 durch die elektrische Pumpe 17 zurück und die durch das Klimatisierungsgebläse 8 aus­ geblasene Luft wird in dem Heizerkern 7 zugunsten warmer Luft erwärmt und in die Fahrgastzelle ausgeblasen. Selbst dann, wenn die Temperatur des Kühlwassers niedrig ist, ist es deshalb mög­ lich, die Fahrgastzelle zu heizen. Da der Heizvorgang im Schnellheizmodus außerdem durch Verwenden des Hochtemperatur­ kühlwassers durchgeführt wird, das in dem Heizsammeltank 16 ge­ sammelt ist, sinkt die Temperatur des Kühlwassers in der Ma­ schine 1 selbst dann nicht ab, wenn die Strahlung bzw. Wärmeab­ strahlung des Kühlwassers in dem Heizerkern 7 auftritt.

Die Menge des im Sammeltank 16 gesammelten Hochtemperatur-Kühl­ wassers ist beschränkt, weshalb es zur Verlängerung der Zeit, zu welcher der Heizvorgang im Ruhemodus oder im Schnellheizmo­ dus durchgeführt werden kann, bevorzugt, daß die jeweilige Drehzahl der elektrischen Pumpe 7 und des Klimatisierungsgehäu­ ses 8 auf einen kleineren Wert (niedrigere Seite) eingestellt ist.

Während die Maschine stoppt, wird die Bedingung des Voraufwärm­ modus in Tabelle 2 erfüllt, wenn die Temperatur des Kühlwassers niedriger als ein vorbestimmter Wert T1 (50°C) ist und der Vor­ aufwärmschalter 52 eingeschaltet ist. Der Voraufwärmmodus wird deshalb im Schritt S1 ausgewählt, und die Ventile 13 und 14 werden in die Zustände A und D betätigt, die in Tabelle 1 ge­ zeigt sind. Auf diese Weise strömt das Kühlwasser in der Ab­ folge Maschine 1, Ventil 13, elektrische Pumpe 17, Heizsam­ meltank 16, Ventil 14 und mechanische Pumpe 6 und wird zur Ma­ schine 1 rückgeführt. Da im Voraufwärmmodus die Leitung gebil­ det ist, ohne durch das Ventil 15 hindurchzugehen, kann das Ventil 15 sowohl im Zustand E wie im Zustand F betätigt werden.

Im Voraufwärmmodus ist die elektrische Pumpe 17 stets betätigt, während das Klimatisierungsgebläse 8 gestoppt gehalten wird.

Auf diese Weise kehrt das Hochtemperatur-Kühlwasser, das in dem Wärmesammeltank 16 angesammelt ist, in die Maschine 1 durch die elektrische Pumpe 17 derart zurück, daß es möglich ist, die Ma­ schine 1 aufzuwärmen, bevor die Maschine 1 gestartet wird. Selbst wenn es während der Winterjahreszeit kalt ist, ist es deshalb möglich, die Maschine 1 problemlos zu starten.

Im Normalfahrmodus, wenn die Temperatur des Kühlwassers niedri­ ger als ein vorbestimmter Wert T1 (50°C) ist, und der Vorwärm­ schalter 33 nicht eingeschaltet ist, sind die Ventile 13 und 14 durch die Steuereinheit 35 in derselben Weise betätigt, wie im Voraufwärmmodus, so daß das Kühlwasser zwischen der Maschine 1 und dem Sammeltank 16 zurückkehrt.

In der Sommerjahreszeit kehrt das Kühlwasser zum Kühlen der wassergekühlten Maschine 1, das aus der Maschine 1 ausgeströmt ist, in die Hauptleitungen 18, 19 und 20 zurück, in welchen das Kühlwasser durch den Kühler 2, den Thermostat 5 und die mecha­ nische Pumpe 6 strömt und zur Maschine 1 zurückkehrt. Zu diesem Zeitpunkt öffnet der Thermostat 5 vollständig zwischen den Hauptleitungen 19 und 20. Kühlluft wird durch eine Betätigung des Kühlluftgebläses 3 in Richtung auf den Kühler 2 zwangsmäßig geblasen, um das Kühlwasser abzukühlen.

Wenn das Fahrzeug in der Sommerjahreszeit mit hoher Last fährt, z. B. wenn das Fahrzeug mit langsamer Geschwindigkeit bei hoher Außentemperatur einen Hang hinauffährt, nimmt durch die Ma­ schine 1 erzeugte Wärmemenge zu, und die Temperatur der in den Kühler 2 strömenden Luft ist hoch. Deshalb ist es wahrschein­ lich, daß das Kühlvermögen des Kühlers 2 unzureichend ist. In­ folge davon wird die Temperatur des Kühlwassers extrem hoch, und mit einiger Wahrscheinlichkeit über 100°C hoch.

Unmittelbar nachdem das Fahrzeug in der Sommerjahreszeit mit hoher Last gefahren ist, wie vorstehend erläutert, wird das Kühlgebläse 3 gestoppt und die Kühlfunktion des Kühlers 2 wird ebenfalls gestoppt, wenn das Fahrzeug gestoppt und der Zünd­ schalter ausgeschaltet wird, um die Maschine 1 zu stoppen (zum sogenannten Totsank- bzw. Nichtsaug- bzw. "Dead Soak"-Zeit­ punkt), ist der Kühllüfter gestoppt und die Kühlfunktion des Kühlers 2 ist ebenfalls gestoppt. Es tritt deshalb das Phänomen auf, daß die Temperatur des Kühlwassers übermäßig durch die Wärmemenge der Maschine 1 erwärmt wird.

Wenn bei dieser Ausführungsform das AuS-Signal des Zündschal­ ters 18 ausgegeben wird (wenn die Maschine 1 gestoppt ist), wenn die Temperatur des Kühlwassers in der Maschine 1, ermit­ telt durch den Wassertemperatursensor 30 gleich oder höher als die zweite vorbestimmte Temperatur T2 (100°C, was der anormal hohen Temperatur bei dieser Ausführungsform entspricht) ist, wird im Schritt S1 ein Dead-Soak-Modus ausgewählt, und die Ven­ tile 13, 14 und 15 werden in die Zustände A, O und E betätigt, wie in Tabelle 1 gezeigt. Auf diese Weise strömt das Kühlwasser in der Abfolge Maschine 1, Ventil 13, elektrische Pumpe 17, Wärmesammeltank 16, Ventil 14, Heizerkern 7, Ventil 15 und me­ chanische Pumpe 6 und wird zur Maschine 1 zurückgeführt.

In dem Dead-Soak-Modus ist die elektrische Pumpe 17 stets betä­ tigt, während das Klimatisierungsgebläse gestoppt gehalten wird. Auf diese Weise wird das Niedertemperatur-Kühlwasser, das im Heizerkern 7 gespeichert ist, in die Maschine 1 durch die elektrische Pumpe 17 eingespeist, um die Wärme der Maschine 1 in wirksamer Weise aufzunehmen bzw. zu absorbieren, und es ist möglich, mit Sicherheit zu verhindern, daß die Temperatur des Kühlwassers aufgrund des Dead-Soak übermäßig ansteigt.

Der Grund, weshalb das Niedrigtemperatur-Kühlwasser in dem Hei­ zerkern 7 gespeichert ist, ist der folgende:
Das heißt, wenn das Fahrzeug in der Sommerjahreszeit fährt, wird der Kühlvorgang für die Fahrgastzelle durch den Verdampfer 17 der Klimaanlage durchgeführt. Zu diesem Zeitpunkt ist das Ventil 14 in die vollständig geschlossene Position D betätigt, in welcher das Kühlwasser, das in den Heizerkern 7 strömt, vollständig unterbrochen ist, d. h. in die Maximal-Kühlposition (max. Kühlposition) oder in eine Position geringen Öffnungs­ grads (eine Position nahe dem maximalen Kühlbetrieb), wobei eine geringe Menge des Kühlwassers in den Heizerkern 7 strömt.

Kein Kühlwasser strömt deshalb in den Heizerkern 7, oder ledig­ lich eine geringe Menge des Kühlwassers strömt in den Heizer­ kern 7. Da die kühle Luft, die in dem Verdampfer 10 gekühlt wurde, durch den Heizerkern 7 hindurchtritt, wird das Kühlwas­ ser in dem Heizerkern 7 und in den Kühlwasserleitungen 24 und 25 vor und hinter dem Heizerkern 7 auf einen Niederigtempera­ turzustand im Vergleich zu dem Kühlwasser in den Hauptleitungen 18, 19 und 20 gehalten.

Da deshalb das Niedrigtemperatur-Kühlwasser auf der Seite des Heizerkerns 7 in Richtung auf die Maschine 1 rückkehrt, ist es möglich, wirksam zu verhindern, daß die Temperatur des Kühlwas­ sers übermäßig zu dem Zeitpunkt des Dead-Soak ansteigt, und außerdem ist es möglich, eine gleichmäßige Temperaturverteilung in sämtlichen Teilen der Kühlwasserleitung bereit zustellen. Entsprechende standardmäßige Maßnahmen zur Druckdichtigkeit oder Wärmebeständigkeit in sämtlichen Teilen der Kühlwasserlei­ tungen können deshalb abgemildert sein, wodurch die Herstel­ lungskosten verringert werden.

Bei der vorstehend erläuterten Ausführungsform ist der Ruhemo­ dus bevorzugt, wenn der Ruhemodusschalter 34 manuell einge­ schaltet ist. Wenn jedoch beispielsweise die Temperatur der Außenluft gleich oder niedriger als ein vorbestimmter Wert ist (wenn es kalt ist und der Heizbetrieb erforderlich ist), und wenn die Wassertemperatur gleich oder höher als der vorbe­ stimmte Wert T1 ist, während der Zündschalter 31 ausgeschaltet ist (während die Maschine stoppt), kann durch Ermitteln einer derartigen Bedingung mit der Steuereinheit 35 der Ruhemodus au­ tomatisch durchgeführt werden. Während der Ruhemodusschalter 34 eingeschaltet ist, kann der Ruhemodus deshalb selbst dann aus­ geführt werden, wenn der Zündschalter 31 eingeschaltet ist (z. B. wenn das Fahrzeug stoppt oder darauf wartet, daß eine Verkehrsampel umschaltet).

In dem Ruhemodus und in dem Schnellheizmodus können der Ruhemo­ dus oder der Schnellheizmodus durch die Steuereinheit 35 auto­ matisch gestoppt werden, indem die Temperatur des Kühlwassers ermittelt wird, das zwischen dem Wärmesammeltank 16 und dem Heizerkern 7 zirkuliert, wenn die Temperatur des Kühlwassers um ein Ausmaß abnimmt, daß der Heizbetrieb der Fahrgastzelle nicht durchgeführt werden kann.

Als Temperatursteuersystem für die in Fig. 12 gezeigte Klimaan­ lage ist der Wiederheiz-Typ erläutert worden, bei welchem die Temperatur der in die Fahrgastzelle ausgeblasenen Luft durch Einstellen der Kühlwassermenge gesteuert wird, die in den Hei­ zerkern 7 strömt; die vorliegende Erfindung kann jedoch auch für eine Klimaanlage vom Luft-Misch-Typ eingesetzt werden, bei welcher der Umleitdurchlaß auf der Seite des Heizerkerns 7 ge­ bildet ist und die Temperatur der in die Fahrgastzelle ausge­ blasenen Luft durch Einstellen eines Verhältnisses zwischen der in den Umleitdurchlaß strömenden Luft und der Menge der in den Heizerkern 7 strömenden Luft gesteuert wird.

Nunmehr wird eine vierte Ausführungsform der vorliegenden Er­ findung erläutert.

In Fig. 14 wird eine Klimaanlage gemäß der vierten Ausführungs­ form in einem Hybrid-Fahrzeug verwendet. Ein Elektromotor 16 wird gedreht, während er elektrische Leistung von einer Batte­ rie aufnimmt, die in dem Fahrzeug angebracht ist. Eine Steuer­ einheit 36 zur Betriebssteuerung des Fahrzeugs schaltet zwi­ schen dem Elektromotor 36 und der Maschine 1 um, wenn das Fahr­ zeug fährt.

Das Fahrzeug vom Hybrid-Typ fährt üblicherweise angetrieben durch den Elektromotor, dem elektrische Energie zugeführt wird, die in eine Batterie geladen ist. Wenn die in die Batterie ge­ ladene elektrische Energie unter einen vorbestimmten Wert ab­ fällt, fährt das Fahrzeug mit der Maschine (Verbrennungsmotor), um Elektrizität zu erzeugen und die Batterie aufzuladen. Wenn die in die Batterie geladene elektrische Energie auf den vorbe­ stimmten Wert angestiegen ist, fährt das Fahrzeug wiederum mit Hilfe des Elektromotors.

Die Kühlwasserleitungen sind derart gebildet, daß die Maschine 1, der Kühler 2, der Heizerkern 7 und der Wärmesammeltank 16 parallel zueinander geschaltet sind, wie in Fig. 14 gezeigt. Die Kühlwasserleitung führt von der Maschine 1 zu dem Heizer­ kern 7 und dem Wärmesammeltank 16, wo ein Steuerventil 38 ange­ ordnet ist, wo die Strömung des Kühlwassers durch Verwenden der Ausdehnung von Wachse in einem Wachsgehäuse mechanisch steuert (nachfolgend erläutert) . Das Steuerventil 38 ist vom sogenann­ ten Thermostat-Typ, der die Strömung des Kühlwassers in Über­ einstimmung mit der Temperatur des Kühlwassers steuert, das in dem Steuerventil 38 strömt. Eine Kühlerumgehungsleitung 2a um­ geht den Kühler 2 und die Kühlerumgehungsleitung 2a ist in der Maschine 1 üblicherweise eingebaut.

Fig. 14 zeigt schematisch den Aufbau des Steuerventils 38, und dessen detaillierter Aufbau wird später erläutert.

Eine Rückführumgehungsleitung 39 dient zum Rückführen von Was­ ser, das im Steuerventil 38 geflossen ist, zu der Maschine 1. In der Rückführumgehungsleitung 39 ist ein erstes Rückschlag­ ventil 40 vorgesehen, um zu verhindern, daß Kühlwasser in der Rückführumgehungsleitung 39 in das Steuerventil 38 strömt.

In dem Steuerventil 38 sind ein erster Auslaß 381 und ein zwei­ ter Auslaß gebildet, der mit dem Einlaß 7a des Heizerkerns 7 in Verbindung steht. Eine elektrische Pumpe 17 ist zwischen dem ersten Auslaß 381 und dem Einlaß 7a des Heizerkerns 7 angeord­ net.

Der zweite Auslaß 382 steht mit dem Pumpenumgehungspfad 41 in Verbindung, der zu einem Austragauslaß 17b der elektrischen Pumpe 17 führt, um die elektrische Pumpe 17 zu umgehen. Im Pum­ penumgehungspfad 41 ist ein zweites Rückschlagventil 42 vorge­ sehen, um zu verhindern, daß Kühlwasser in dem Einlaß 7a des Heizerkerns 7 in den zweiten Auslaß 382 strömt.

Ein Motor 8a des Gebläses 8 und ein Motor 17a der elektrischen Pumpe 17 werden durch eine Steuereinheit 43 gesteuert. In die Steuereinheit 43 wird ein Signal 1a von einem (nicht gezeigten) Drehzahlsensor zum Ermitteln der Drehzahl der Maschine 1 einge­ geben, ein Signal 44a von einem Startschalter 44, durch welchen ein Fahrgast die Betätigung der Klimaanlage für das Fahrzeug startet, und ein Signal 33a von einem Schnellheizschalter 33 und ein Signal 44a von einem Wassertemperatursensor 45, der auf der stromaufwärtigen Seite eines Auslasses 386 eines Steuerven­ tils 38 angeordnet ist (nachfolgend erläutert).

Als nächstes wird der Aufbau des Steuerventils 38 in bezug auf Fig. 15 im einzelnen erläutert.

Das Gehäuse des Steuerventils 38 besteht aus einem oberen Ge­ häuse 383, einem mittleren Gehäuse 384 und einem unteren Ge­ häuse 385. Diese Gehäuse 383 bis 385 bestehen aus Harz, wie etwa Nylon 66.

In dem mittleren Gehäuse 384 ist ein Einlaß zum Empfangen von Kühlwasser gebildet, das aus der Maschine 1 ausströmt, und ein dritter Auslaß 387, der direkt mit dem Einlaß 386 in Verbindung steht, um mit der Rückführumleitdurchlaß 39 in Verbindung zu stehen. Der Rückführumleitdurchlaß 388 ist ein Durchlaß, in welchem Kühlwasser vom Einlaß 386 zum Einlaß 387 strömt.

In dem oberen Gehäuse 383 sind eine Strömungsöffnung 389 und ein erster Auslaß 381 gebildet, die mit einer Strömungsöffnung 16b des Wärmesammeltanks 16 in Verbindung stehen. Sowohl die Strömungsöffnung 389 wie der erste Auslaß 381 stehen mit einem Raum in Verbindung, der im oberen Gehäuse 388 gebildet ist. Der Raum 390 steht mit dem Rückführumleitdurchlaß 388 in Verbin­ dung. In einem Teil des mittleren Gehäuses 384, mit welchem das obere Gehäuse 383 verbunden ist, ist eine erste Ventilöffnung 391 gebildet.

Auf diese Weise stehen ein Pumpendurchlaß 392, der vom Raum 390 durch den ersten Auslaß 381 zu der elektrischen Pumpe 17 führt, und ein Wärmesammeldurchlaß 16, der vom Raum 390 durch die Strömungsöffnung 389 zu dem Wärmesammeltank 16 führt, in Ver­ bindung mit dem Rückführumleitdurchlaß 388 in der ersten Ven­ tilöffnung 391.

Im unteren Gehäuse 385 ist ein zweiter Auslaß 382 gebildet. In einem Teil, wo das mittlere Gehäuse 384 mit dem unteren Gehäuse 385 verbunden ist, ist ein Öffnungsabschnitt 394 zur Verbindung des zweiten Auslasses 382 mit dem Rückführumleitdurchlaß 388 gebildet. Auf diese Weise ist ein Pumpenumgehungsdurchlaß 395 gebildet, der von dem Rückführumleitdurchlaß 388 durch den Öff­ nungsabschnitt 394 zu dem Pumpenumleitpfad 41 führt.

Ein erster Ventilkörper 391 dient zum Öffnen oder Schließen der ersten Ventilöffnung 391. An einem Abschnitt des ersten Ventil­ körpers 396, der im Kontakt mit der ersten Ventilöffnung 391 steht, ist eine Dichtung 397 angebracht, die aus einem ela­ stisch verformbaren Material, wie etwa Nitrilgummi, besteht, um die Dichtungsleistung zu verbessern. An der zweiten Ventilöff­ nung zur Verbindung der Strömungsöffnung 389 mit dem Raum 390 ist ein zylindrischer zweiter Ventilkörper 399 eingesetzt, der sich integral mit dem ersten Ventilkörper 396 bewegt. An einer Außenrandfläche des zweiten Ventilkörpers 399 sind zwei Nuten 399a und 399b gebildet, die sich in Längsrichtung erstrecken. Die Nut 399a ist so gebildet, daß sie die Strömungsöffnung 389 stets mit dem Raum 390 verbindet. Die Nut 399b ist, wie in Fig. 16 gezeigt, gebildet, um die Strömungsöffnung 389 mit dem Raum 390 zu verbinden, wenn die erste Ventilöffnung auf einen vorbe­ stimmten Öffnungsgrad geöffnet ist.

Eine Schraubenfeder 400 dient zum Drücken des ersten Ventilkör­ pers 396 an die erste Ventilöffnung mit einer vorbestimmten elastischen Kraft.

Ein Thermostat 401 ist ein temperaturempfindlicher Ventilkör­ per, der den Öffnungsabschnitt 394 öffnet oder schließt. Der Thermostat 401 wird durch eine Volumenveränderung eines Wachs­ gehäuses 402 betätigt, bei dem es sich um ein temperaturemp­ findliches Betätigungselement handelt. Ein Gehäuse 403 des Thermostats 401 besteht aus Metall, das eine überlegene Korro­ sionsbeständigkeit aufweist, wie etwa Edelstahl. Das Wachsge­ häuse 402 ist in dem Gehäuse 403 so angeordnet, daß eine Axial­ richtung des Wachsgehäuses 402 mit einer Axialrichtung des Ge­ häuses 403 zusammenfällt.

An jedem axialen Ende des Gehäuses 403 sind Öffnungsabschnitte 403a und 403b gebildet. Der Öffnungsabschnitt 403a mündet in Richtung auf den Pumpenumgehungsdurchlaß 395 und der Öffnungsabschnitt 403b mündet in Richtung auf die erste Ventilöffnung 391. Der Öffnungsabschnitt 403a ist mit einem Deckel 404 abgedeckt, der aus Harz besteht und eine dritte Ventilöffnung 404a aufweist. Die dritte Ventilöffnung 404a wird durch einen Flanschabschnitt 402a geöffnet oder geschlossen, der an einem axialen Endabschnitt des Wachsgehäuses 402 gebildet ist.

Andererseits ist im Wachsgehäuse 402 eine Welle 402b aufgenom­ men, die in axialer Richtung verschiebbar ist, und ein Wachs mit einem vorbestimmten Schmelzpunkt. Ein Ende der Welle 402b ist in einem konkaven Abschnitt 404b eingesetzt, der in dem Deckel 404 gebildet ist. Der Schmelzpunkt des Wachses sollte unter Berücksichtigung eines verzögerten Ansprechens der Tempe­ raturänderung des Wachses in bezug auf die Temperatur des Kühl­ wassers als Standard des vorbestimmten Werts T1 festgelegt sein. Bei dieser Ausführungsform ist der Schmelzpunkt des Wach­ ses auf ungefähr 46°C eingestellt.

Eine Schraubenfeder 405 drückt das Wachsgehäuse 402 und den Flanschabschnitt 402a an die dritte Ventilöffnung 404a und O- Ringe 406 dienen zum Aufrechterhalten der Dichtleistung der Verbindungsabschnitte zwischen dem oberen Gehäuse 383 und dem mittleren Gehäuse 384 und zwischen dem mittleren Gehäuse 384 und dem unteren Gehäuse 385.

Als nächstes wird die Arbeitsweise dieser Ausführungsform er­ läutert.

(1) Arbeitsweise des Steuerventils 38

Wenn die Temperatur des Kühlwassers, das in dem Rückführumge­ hungsdurchlaß 388 strömt, niedrig ist, ist die Welle 402b so angeordnet wie in Fig. 6 gezeigt, um die dritte Ventilöffnung 404a durch den Flanschabschnitt 402a zu schließen. In diesem Zustand befindet sich das Wachs in dem Wachsgehäuse 402 im fe­ sten Zustand.

Wenn die Temperatur des Kühlwassers, das in dem Rückführumleit­ durchlaß 388 strömt, allmählich zunimmt, beginnt das Wachs in dem Wachsgehäuse zu schmelzen, so daß ein Volumen in dem Raum innerhalb des Wachsgehäuses 402 sich ausdehnt bzw. vergrößert. Auf diese Weise bewegt sich das Wachsgehäuse, wie in Fig. 16 gezeigt, näher zu dem ersten Ventilkörper 396, um die dritte Ventilöffnung 404a zu öffnen. Daraufhin beginnt das Kühlwasser aus dem Rückführumleitdurchlaß 388 in den Pumpenumgehungsdurchlaß 395 zu strömen.

Wenn die Temperatur des Kühlwassers, das in dem Rückführumleit­ durchlaß 388 strömt, weiter ansteigt, stößt das Wachsgehäuse 402 den ersten Ventilkörper 396 vorwärts und öffnet ihn, wäh­ rend es die elastische Kraft der Schraubenfeder 400 überwindet. Zusätzlich zu der Nut 399a des zweiten Ventilkörpers 399 steht auch die Nut 399b in Verbindung mit dem Rückführumleitdurchlaß 388. Auf diese Weise wird die erste Ventilöffnung 391 geöffnet, das Kühlwasser, das in dem Rückführumleitdurchlaß 388 strömt, strömt in den Raum 390, und die Menge des Kühlwassers zwischen der Strömungsöffnung 389 und dem Raum 390 nimmt zu.

(2) Arbeitsweise der Klimaanlage

Wenn die Temperatur des Kühlwassers bei einem Stopp der Ma­ schine niedrig ist, wie in Fig. 18 gezeigt, sind die erste Ven­ tilöffnung 319 und die dritte Ventilöffnung 404a des Steuerven­ tils 38 geschlossen (siehe Fig. 15), die mechanische Pumpe 6 ist gestoppt und das Gebläse 8 und die elektrische Pumpe 17 sind betätigt. Demnach nimmt der Innendruck im Raum 390 des Steuerventils 38, das an der Innenseite der elektrischen Pumpe 17 angeordnet ist, ab, und das Kühlwasser, das sich in dem Wär­ mesammeltank 16 gesammelt hat, strömt in den Raum 390 durch die Nut 399a hinein, die auf dem zweiten Ventilkörper 399 gebildet ist. Das in den Raum 390 geströmte Kühlwasser wird durch die elektrische Pumpe 17 angesaugt, um in Richtung auf den Heizer­ kern 7 ausgetragen zu werden, und eine große Menge des Kühlwas­ sers, das einem Wärmeaustausch unterworfen war, kehrt in den Wärmesammeltank 16 zurück.

Wenn die Temperatur des Kühlwassers niedrig ist, während die Maschine läuft, wie in Fig. 19 gezeigt, sind die erste Ventil­ öffnung 319 und die dritte Ventilöffnung 404a des Steuerventils 38 geschlossen (siehe Fig. 15), und die mechanische Pumpe 6 wird betätigt. Das Gebläse 8 und die elektrische Pumpe 17 sind allgemein gestoppt. Demnach ist das Kühlwasser, das in den Hei­ zerkern 7 strömt, gestoppt, und das Kühlwasser, das aus der Ma­ schine 1 strömt, kehrt durch den Rückführumleitdurchlaß 388 des Steuerventils 38 und den Rückführumleitpfad 39 in die Maschine 1 zurück.

Wenn der Heizvorgang durchgeführt wird, wenn die Temperatur des Kühlwassers niedrig ist (die Temperatur ist niedriger als 40 bis 50°C und befindet sich in einem Zustand, in welchem es schwierig ist, den Heizvorgang durchzuführen), fühlt sich der Fahrgast der Fahrgastzelle unkomfortabel. Deshalb steuert die Steuereinheit 44 allgemein derart, daß das Gebläse 8 und die elektrische Pumpe 17 nicht betätigt werden, bis die Temperatur, die durch den Wassertemperatursensor 45 ermittelt wird, einen vorbestimmten Wert erreicht (beispielsweise 50°C), selbst dann, wenn der Startschalter 44 eingeschaltet ist. Wenn der Fahrgast jedoch den Schnellheizschalter 33 einschaltet, werden die elek­ trische Pumpe 17 und das Gebläse 8 betätigt, und das heiße Was­ ser wird in den Heizerkern 7 eingeführt, um den Schnellheizvor­ gang durchzuführen.

Wenn die Temperatur des Kühlwassers hoch ist, während der Motor läuft, wie in Fig. 20 gezeigt, werden die erste Ventilöffnung 319 und die dritte Ventilöffnung 404a des Steuerventils 38 ge­ öffnet (siehe Fig. 17), die mechanische Pumpe 6 wird betätigt und die elektrische Pumpe 17 wird gestoppt. Der größte Teil des Kühlwassers, das aus der Maschine 1 geströmt ist, kehrt deshalb durch den Pumpenumgehungsdurchlaß, den Pumpenumleitpfad 41 und den Heizerkern 7 in die Maschine 1 zurück, und der größte Teil des verbliebenen Kühlwassers kehrt von dem Wärmesammeldurchlaß 393 durch den Wärmesammeltank 16 in die Maschine 1 zurück.

Das heißt, in diesem Zustand wird das Hochtemperatur-Kühlwasser von der Maschine 1 in den Heizerkern 7 eingeleitet, und das Hochtemperatur-Kühlwasser wird in den Wärmesammeltank 16 einge­ leitet, um das gekühlte Kühlwasser in den Wärmesammeltank aus­ zutragen.

Wenn die Temperatur des Kühlwassers hoch ist, während die Ma­ schine gestoppt ist (wie in Fig. 21 gezeigt), werden die erste Ventilöffnung 319 und die dritte Ventilöffnung 404a des Steuer­ ventils 38 geöffnet (siehe Fig. 17), die mechanische Pumpe 6 wird gestoppt und die elektrische Pumpe 17 wird betätigt. Dem­ nach sinkt ein Innendruck 390 des Steuerventils 38, das an der Einlaßseite der elektrischen Pumpe 17 angeordnet ist, und Kühl­ wasser, das sich im Wärmesammeltank 16 angesammelt hat, strömt in den Raum 390 durch die Nuten 399a und 399b, die auf dem zweiten Ventilkörper 399 gebildet sind. Da der Raum 390 in Ver­ bindung mit dem Rückführumleitdurchlaß 388 steht, strömt Kühl­ wasser in den Raum 390 und wird durch die elektrische Pumpe 17 mit dem Kühlwasser angesaugt, das in die Pumpe 17 fließt, um in Richtung auf den Heizerkern 7 ausgetragen zu werden. Das Kühl­ wasser, das einem Wärmeaustausch ausgesetzt worden war, kehrt in den Wärmesammeltank 16 und die Maschine 1 zurück.

In den vorstehend erläuterten Zuständen sind vier Zustände der Kombination von zwei Zuständen, in denen die Welle 402b des Steuerventils 38 vollkommen gestreckt und vollkommen zusammen­ gezogen ist, und zwei Zustände, in denen die Maschine 1 ge­ stoppt und betätigt ist, beschrieben worden; die Welle 402b wird jedoch tatsächlich in Übereinstimmung mit der Temperatur­ änderung des Kühlwassers kontinuierlich zusammengezogen und ge­ streckt. Deshalb ändert sich die Kühlwassermenge, die von der Maschine 1 oder dem Wärmesammeltank 16 in den Heizerkern 7 strömt kontinuierlich.

Fig. 22 zeigt das Verhältnis der Kühlwassermenge von der Ma­ schine 1 oder dem Wärmesammeltank 16 in den Heizerkern 7. Wie aus Vorstehendem deutlich wird, wird das Verhältnis der Kühl­ wassermenge, die von dem Wärmesammeltank 16 in den Heizerkern 7 strömt, größer in Übereinstimmung mit der Temperaturabnahme des Kühlwassers. Wenn die Temperatur des Kühlwassers ungefähr 40°C wird, wird das Verhältnis der Kühlwassermenge, das aus dem Wär­ mesammeltank 16 strömt, 100%.

Wenn die Temperatur des Kühlwassers gleich oder geringer als ungefähr 40°C ist, strömt das Kühlwasser in den Heizerkern 7 mit ungefähr 0,5 Liter pro Minute. Wenn die Temperatur des Kühlwassers gleich oder größer als ungefähr 60°C ist, strömt das Kühlwasser von dem Wärmesammeltank 16 in den Heizerkern 7 mit ungefähr 0,5 Liter pro Minute und das Kühlwasser strömt von der Maschine 1 in den Heizerkern 7 mit ungefähr 1,0 Liter pro Minute.

Fig. 23 zeigt die Änderung der Kühlwassermenge, die in den Hei­ zerkern 7 strömt, während die Maschine 1 betätigt wird. Wenn die Temperatur des Kühlwassers ungefähr 60°C beträgt, nimmt die Menge einen Maximalwert an.

Als nächstes spezielle Merkmale dieser Ausführungsform näher erläutert.

Wenn die Maschine 1 gestoppt ist, während der Heizvorgang durchgeführt wird, wird die elektrische Pumpe 17 betätigt und das Kühlwasser in dem Wärmesammeltank 16 beginnt in den Heizer­ kern 7 zusätzlich zu dem Kühlwasser zu strömen, das aus der Ma­ schine 1 strömt. Daraufhin wird das Verhältnis der Kühlwasser­ menge, die von dem Wärmesammeltank 16 in den Heizerkern 7 strömt, größer, und das Verhältnis der Kühlwassermenge, die von der Maschine 1 in den Heizerkern 7 strömt, wird kleiner.

Auf diese Weise ist es möglich, den Heizvorgang selbst dann fortzusetzen, nachdem die Maschine 1 gestoppt ist, und zu ver­ hindern, daß das Kühlwasser in der Maschine 1 aus dieser strömt. Da die Temperatur der Maschine 1 (Motorblock) daran ge­ hindert wird, abzusinken, kann eine Verschlechterung bzw. Erhö­ hung der Abgasemission beim Neustart der Maschine verhindert werden.

Die Kühlwassermenge, die aus der Maschine 1 strömt, wird durch einen einzigen Thermostat 401 so gesteuert, daß der Aufbau des Steuerventils 38 vereinfacht sein kann. Deshalb ist es möglich, eine Erhöhung der Herstellungskosten für das Steuerventil ebenso zu verhindern wie die Herstellungskosten für die Klima­ anlage für das Kraftfahrzeug.

Da jede der Ventilöffnungen 391, 398 und 404a unter Verwendung der Wärmeausdehnung des Wachses in dem Wachsgehäuse 402 geöff­ net oder geschlossen wird, kann die Strömung des Kühlwassers in der Kühlwasserleitung unter einfachem Aufbau gesteuert werden, und ohne Verwendung einer elektrischen Einrichtung, wie etwa eines Temperatursensors zum Ermitteln der Temperatur des Kühl­ wassers und eines elektromagnetischen Ventils. Deshalb ist es möglich, eine Erhöhung der Herstellungskosten für das Steuer­ ventil 38 zu verhindern.

Diese Ausführungsform kann so modifiziert werden, daß eine Dichtung sowohl am Flanschabschnitt 402a wie an der dritten Ventilöffnung 404a angeordnet ist, um die dritte Ventilöffnung 404a vollständig zu verschließen.

Das Steuerventil 38 wird mechanisch unter Verwendung des Ther­ mostaten 401 gesteuert; das Steuerventil 38 kann jedoch elek­ trisch unter Verwendung eines elektromagnetischen Strömungs­ steuerventils zur Steuerung der Kühlwassermenge gesteuert wer­ den, durch einen Wassertemperatursensor zum Ermitteln der Tem­ peratur des Kühlwassers und dergleichen.

Obwohl die vorliegende Erfindung in Verbindung mit ihren bevor­ zugten Ausführungsformen in bezug auf die beiliegenden Zeich­ nungen vollständig erläutert wurden, erschließen sich dem Fach­ mann zahlreiche Änderungen und Modifikationen, die sämtliche im Umfang der vorliegenden Erfindung liegen, die durch die anlie­ genden Ansprüche festgelegt ist.

Claims (10)

1. Heizgerät für ein Fahrzeug, das eine wassergekühlte Ma­ schine (z. B. Verbrennungsmotor) (1) aufweist, die durch Kühlwasser gekühlt ist, aufweisend:
eine Einrichtung zum Bilden mehrerer Leitungen (100, 103, 104, 107), in denen das Kühlwasser zirkuliert,
einen Heizwärmetauscher 7, der in den mehreren Leitungen (100, 103, 104, 107) angeordnet ist,
eine elektrische Wasserpumpe (10, 17), die in den mehreren Leitungen angeordnet ist, um eine Kühlwasserströmung in den mehreren Leitungen (100, 103, 104, 107) zu erzeugen, wenn ihr elektrischer Strom zugeführt wird,
eine Schalteinrichtung, die in den mehreren Leitungen (100, 103, 104, 107) angeordnet ist, um selektiv die meh­ reren Leitungen (100, 103, 104, 107) umzuschalten, und
eine Steuereinrichtung (11, 35) zum Steuern der Schaltein­ richtung, wobei die mehreren Leitungen eine Maschinenumgehungsleitung (103, 104, 107) aufweisen, in der Kühlwasser, das aus dem Heizwärmetauscher (7) geströmt ist, die Maschine (1) um­ geht und in den Heizwärmetauscher (7) erneut einströmt, wobei dann, wenn die Maschine (1) gestoppt ist, die elek­ trische Wasserpumpe (10) betätigt ist und die Steuerein­ richtung (11, 35) die Schalteinrichtung (13, 14, 15) der­ art steuert, daß das Kühlwasser in der Maschinenumgehungs­ leitung (103, 104, 107) strömt.

2. Heizgerät nach Anspruch 1, außerdem aufweisend:
einen Kühler (3), der in den mehreren Leitungen (100, 103, 104, 107) angeordnet ist, um das Kühlwasser zu kühlen, wo­ bei
die Maschinenumgehungsleitung eine erste Leitung (103) aufweist, in welcher das Kühlwasser wenigstens zwischen dem Heizwärmetauscher (7) und dem Kühler (3) oder einer Umgehungsleitung (4) zirkuliert, die den Kühler (3) um­ geht, und
die Steuereinrichtung (11) die Schalteinrichtung (13, 14, 15) derart steuert, daß das Kühlwasser in der ersten Lei­ tung (103) zirkuliert, wenn die Maschine (1) gestoppt ist.

3. Heizgerät nach Anspruch 2, außerdem aufweisend:
einen Wärmesammeltank (6), der in den mehreren Leitungen (100, 103, 104, 107) angeordnet ist, um das Kühlwasser zu sammeln, wobei
die Maschinenumgehungsleitung eine zweite Umgehungsleitung (104) aufweist, die parallel zur ersten Leitung (103) ge­ bildet ist, in der Kühlwasser wenigstens zwischen dem Heizwärmetauscher (7) und dem Wärmesammeltank (6) strömt, und
die Steuereinrichtung die Schalteinrichtung (13, 14) der­ art steuert, daß das Kühlwasser in der ersten Leitung (103) zirkuliert, wenn die Maschine (1) gestoppt ist, und daraufhin in der zweiten Leitung (104) zirkuliert.

4. Heizgerät nach Anspruch 3, wobei die Maschinenumgehungs­ leitung eine dritte Leitung (100) aufweist, in welcher das Kühlwasser zwischen dem Heizwärmetauscher (7) und der Ma­ schine (1) unabhängig von der Maschinenumgehungsleitung (103, 104, 107) zirkuliert, und
die Steuereinrichtung (11) die Schalteinrichtung derart steuert, daß das Kühlwasser in der ersten Leitung (103) zirkuliert, wenn die Maschine (1) gestoppt ist, daraufhin in der zweiten Leitung (104) zirkuliert und daraufhin in der dritten Leitung (100) zirkuliert.

5. Heizgerät nach einem der Ansprüche 2 bis 4, außerdem auf­ weisend:
einen Wassertemperatursensor (12) zum Ermitteln der Tempe­ ratur des Kühlwassers, wobei die Steuereinrichtung (11) die Schalteinrichtung (13, 14) auf der Grundlage der Temperatur steuert, die durch den Wassertemperatursensor (12) ermittelt wird.

6. Heizgerät nach Anspruch 1, außerdem aufweisend:
einen Kühler (3), der in den mehreren Leitungen zum Kühlen des Kühlwassers angeordnet ist, und
einen Wärmesammeltank (6), der in den mehreren Leitungen (100, 103, 104, 107) zum Sammeln des Kühlwassers angeord­ net ist, wobei
die Maschinenumgehungsleitung eine vierte Leitung (107) aufweist, in welcher das Kühlwasser wenigstens zwischen dem Heizwärmetauscher (7), dem Kühler (3) oder einer Umge­ hungsleitung (4), den Kühler (3) umgehend und in dem Sam­ meltank (6) zirkuliert, und
die Steuereinrichtung (11) die Schalteinrichtung derart steuert, daß das Kühlwasser in der vierten Leitung (107) zirkuliert, wenn die Maschine gestoppt ist.

7. Heizgerät nach Anspruch 6, wobei die Maschinenumgehungs­ leitung eine fünfte Leitung (100) aufweist, in welcher das Kühlwasser zwischen dem Heizwärmetauscher (7) und der Ma­ schine (1) unabhängig von der Maschinenumgehungsleitung zirkuliert, und
die Steuereinrichtung (11) die Schalteinrichtung (13, 14) derart steuert, daß das Kühlwasser in der vierten Leitung (100) zirkuliert, wenn die Maschine (1) gestoppt ist, und daraufhin in der fünften Leitung (100) zirkuliert.

8. Heizgerät nach Anspruch 7, wobei der Wärmesammeltank (6) in der fünften Leitung (100) angeordnet ist.

9. Heizgerät nach einem der Ansprüche 6 bis 8, außerdem auf­ weisend:
einen Wassertemperatursensor (12) zum Ermitteln der Tempe­ ratur des Kühlwassers, wobei die Steuereinrichtung (11) die Schalteinrichtung (13, 14) aufgrund der Temperatur steuert, die durch den Wassertem­ peratursensor (12) ermittelt wird.

10. Heizgerät für ein Fahrzeug, das eine Fahrgastzelle und eine wassergekühlte Maschine (z. B. einen Verbrennungsmo­ tor) (1) aufweist, der durch Kühlwasser gekühlt wird, auf­ weisend:
eine Einrichtung zum Bilden mehrerer Leitungen (100, 103, 104, 107), in denen das Kühlwasser zirkuliert,
ein Gebläse (9) zum Erzeugen eines Luftstroms,
einen Klimatisierungskanal (8) zum einleiten von Luft, die durch das Gebläse erzeugt wird, in die Fahrgastzelle,
einen Heizwärmetauscher (7), der in den mehreren Leitungen zum Heizen von Luft angeordnet ist, die von dem Gebläse geblasen wird unter Verwendung des Kühlwassers, das durch den Heizwärmetauscher (7) strömt, als Heizquelle,
eine elektrische Wasserpumpe (10), die in den mehreren Leitungen (100, 103, 104, 107) angeordnet ist, um einen Strom des Kühlwassers in den mehreren Leitungen zu erzeu­ gen, wenn ihr elektrischer Strom zugeführt wird,
eine Schalteinrichtung (13, 14, 15), die in den mehreren Leitungen (100, 103, 104, 107) angeordnet ist, um selektiv mehrere Leitungen (100, 103, 104, 107) umzuschalten, wenn ihr elektrischer Strom zugeführt wird, und
eine Steuereinrichtung (11, 30) zum Steuern der Schaltein­ richtung (13, 14, 15), wobei
die mehreren Leitungen eine Maschinenumgehungsleitung (103, 104, 107) aufweisen, in denen das Kühlwasser, das aus dem Heizwärmetauscher (7) strömt, die Maschine (1) um­ geht und erneut in den Heizwärmetauscher (7) strömt, wobei dann, wenn die Maschine (1) gestoppt ist, die elek­ trische Wasserpumpe (10) betätigt ist und die Steuerein­ richtung (11, 30) die Schalteinrichtung (13, 14, 15) der­ art steuert, daß das Kühlwasser in der Maschinenumgehungs­ leitung (103, 104, 107) strömt.