DE19826866A1 - Heating system for passenger cabin of car with additional pre-heating circuit - Google Patents

Heating system for passenger cabin of car with additional pre-heating circuit

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Abstract

A first coolant circuit (1) with a first heat exchanger (3) is equipped with a valve (4), connected to a temperature sensor. As long as the temperature inside the circuit (1) is below 80 degrees Celsius a second circuit (5) is kept open by the valve (4) transferring the heat generated with a second heat exchanger (6) from the fuel supply system (7) to the coolant circuit (1). A comfortable temperature inside the passenger cabin is provided from the start.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Heizungssystem für ein Fahrzeug.The present invention relates to a heating system for a vehicle.

Konventionelle Heizungssysteme für Fahrzeuge weisen einen geschlosse­ nen Kühlwasserkreislauf auf, welcher einerseits zur Kühlung des Motor­ blocks und andererseits zur Beheizung des Fahrgastraumes dient. Dazu sind Kühlwasserkanäle durch den als Wärmespeicher dienenden Motor geführt und mit einem Kühlwasser/Luft-Wärmetauscher verbunden, welcher die zur Beheizung des Fahrgastraums vorgesehene Luft temperiert. Die heutigen energiesparenden Motoren, insbesondere Dieselmotoren entwickeln jedoch zu wenig Abwärme, um stets eine ausreichende Beheizung des Fahr­ gastraumes sicherzustellen. Dies gilt in besonderem Maße während der Warmlaufphase sowie während der Phasen niedriger Last des Motors. Die Folge hiervon ist eine deutliche Komforteinbuße für die Insassen des Fahr­ zeugs.Conventional heating systems for vehicles have a closed one NEN cooling water circuit, which on the one hand for cooling the engine blocks and on the other hand serves to heat the passenger compartment. To do this Cooling water channels through the motor serving as heat storage and connected to a cooling water / air heat exchanger, which the for Heating of the passenger compartment provided air tempered. Today’s However, energy-saving engines, especially diesel engines, are developing too little waste heat to ensure that the driver is always sufficiently heated to ensure the guest room. This is particularly true during the Warm-up phase and during the phases of low engine load. The The consequence of this is a significant loss of comfort for the occupants of the vehicle stuff.

Aus der Druckschrift DE 195 02 082 A1 ist ein Fahrzeugheizgerät bekannt, welches ein Gebläse, einen Brenner sowie einen weiteren Wärmetauscher aufweist, um das Kühlwasser der Brennkraftmaschine bei Bedarf zusätzlich zu erwärmen. Der Einsatz eines solchen Brenners erfordert jedoch die Zu­ fuhr von Kraftstoff, was nur in aufwendiger Weise zu verwirklichen ist.A vehicle heater is known from the publication DE 195 02 082 A1, which includes a blower, a burner and another heat exchanger has to the cooling water of the internal combustion engine in addition if necessary to warm up. However, the use of such a burner requires the Zu drove on fuel, which can only be achieved in a complex manner.

Vor diesem Hintergrund ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein ver­ bessertes Heizungssystem für ein Fahrzeug zu konzipieren, welches wäh­ rend der oben genannten kritischen Betriebsphasen des Motors eine ausrei­ chende Heizleistung liefert und dabei ohne zusätzliche Fahrzeugheizgeräte auskommt.Against this background, it is an object of the present invention to provide a ver To design a better heating system for a vehicle that is sufficient during the above-mentioned critical operating phases of the engine Provides adequate heating power and without additional vehicle heaters gets along.

Gelöst wird die Aufgabe durch ein Heizungssystem mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Indem das Heizungssystem einen im Kühlwasserkreis­ lauf angeordneten ersten Wärmetauscher für Kühlwasser und Luft, der die Luft im Innenraum des Fahrzeugs erwärmt, ein im Kühlwasserkreislauf an­ geordnetes Ventil, das bis zum Erreichen einer bestimmten Temperatur eine zusätzliche Schleife des Kühlwasserkreislaufs freigeschaltet hält, und einen in der zusätzlichen Schleife des Kühlwasserkreislaufs angeordneten zweiten Wärmetauscher für Kühlwasser und Kraftstoff, der den Kraftstoff im Kraft­ stoffversorgungssystem des Fahrzeugs kühlt, aufweist, ist es möglich, die im Kraftstoff gespeicherte Wärmeenergie auf das Kühlwasser zu übertragen und so speziell während der Warmlaufphase und während der Phasen ge­ ringer Last des Motors die Heizleistung des Heizungssystems deutlich zu verbessern.The task is solved by a heating system with the characteristics of the Claim 1. By placing the heating system in the cooling water circuit arranged first heat exchanger for cooling water and air, which the  Air in the interior of the vehicle warms up in the cooling water circuit orderly valve, which until a certain temperature is reached additional loop of the cooling water circuit keeps unlocked, and one second arranged in the additional loop of the cooling water circuit Heat exchanger for cooling water and fuel that keeps the fuel in power cools fuel supply system of the vehicle, it is possible that in Fuel to transfer thermal energy stored in the cooling water and so especially during the warm-up phase and during the phases low load on the engine significantly increases the heating output of the heating system improve.

Vorteilhaft ist das im Kühlwasserkreislauf angeordnete Ventil dem ersten Wärmetauscher vorgeschaltet. Dadurch kann die aus dem zweiten Wärme­ tauscher gewonnene Energie auf kürzestem Wege dem ersten Wärmetau­ scher zugeführt werden, der zur Erwärmung des Innenraumes des Fahr­ zeugs dient. Denn bei noch kalter Brennkraftmaschine würde das erwärmte Kühlwasser sonst zuerst wieder durch die im Motor befindlichen Kühlwas­ serkanäle geleitet und abgekühlt werden.The valve arranged in the cooling water circuit is advantageous for the first Upstream heat exchanger. This can cause the second heat exchanger gained energy in the shortest possible way the first heat rope shear are supplied to warm the interior of the driving stuff serves. Because if the internal combustion engine was still cold, it would be heated Otherwise, cooling water first again through the cooling water in the engine channel and cooled.

In einer zweckmäßigen Ausführungsform der Erfindung wird als Ventil ein Thermostatventil eingesetzt, welches robust und kostengünstig herstellbar ist.In an expedient embodiment of the invention, a valve is used Thermostatic valve used, which is robust and inexpensive to manufacture is.

Durch das Ventil kann die zusätzliche Schleife des Kühlwasserkreislaufs zum Beispiel bis zu einer Temperatur von 80 Grad Celsius offen gehalten werden. Denn bis zu dieser Temperatur könnte durchaus noch eine Erwär­ mung des Kühlwassers durch den Kraftstoff stattfinden. Oberhalb dieser Temperatur ist eine weitere Aufheizung des Kühlwassers nicht mehr er­ wünscht, so daß die zusätzliche Schleife geschlossen wird. Zudem muß die Temperatur bei der das Ventil schaltet auch auf den von der Brennkraftma­ schine jeweils verwendeten Kraftstoff abgestimmt sein und kann daher auch ganz andere Werte annehmen.Through the valve, the additional loop of the cooling water circuit for example, kept open up to a temperature of 80 degrees Celsius become. Because up to this temperature there could still be heating cooling water through the fuel. Above this Temperature is a further heating of the cooling water wishes so that the additional loop is closed. In addition, the Temperature at which the valve also switches to that of the internal combustion engine The respective fuel used must be matched and can therefore also take completely different values.

Zweckmäßig ist der zweite Wärmetauscher des Heizungssystems in der Rücklaufleitung des Kraftstoffversorgungssystems des Fahrzeugs angeord­ net. Denn in der Rücklaufleitung ist der Kraftstoff gerade erst durch den Mo­ tor geleitet und dabei erwärmt worden. Steht der Kraftstoff im Bereich des zweiten Wärmetauschers zudem unter leicht erhöhtem Druck, so bewirkt dies eine entsprechende Temperaturerhöhung des Kraftstoffs, die in vorteil­ hafter Weise für die Erwärmung des Kühlwassers ausgenutzt werden kann. Natürlich muß dabei sichergestellt sein, daß der in der Rücklaufleitung des Kraftstoffversorgungssystems fließende Kraftstoff durch den zweiten Wär­ metauscher keinen zu großen Strömungswiderstand erfährt, da dies sonst zu einem unzulässig hohen Druck führen könnte.The second heat exchanger of the heating system is expedient in the Return line of the vehicle's fuel supply system arranged net. Because in the return line the fuel is just through the mo gate and has been heated. If the fuel is in the range of second heat exchanger also under slightly increased pressure, so causes  this is a corresponding increase in the temperature of the fuel, which is advantageous can be exploited for heating the cooling water. Of course, it must be ensured that the in the return line of the Fuel supply system flowing fuel through the second heat Metauscher does not experience excessive flow resistance, otherwise it will could lead to impermissibly high pressure.

Grundsätzlich könnte der zweite Wärmetauscher auch in der Vorlaufleitung des Kraftstoffversorgungssystems angeordnet sein. Aufgrund des veränder­ ten Strömungswiderstands in der Vorlaufleitung des Kraftstoffversorgungs­ systems müßte dann aber die Leistung der Kraftstofförderpumpen angepaßt werden.In principle, the second heat exchanger could also be in the flow line of the fuel supply system. Because of the change flow resistance in the supply line of the fuel supply systems would then have to adjust the performance of the fuel pumps become.

Bevorzugt sind das Ventil, die zusätzliche Schleife und der zweite Wärme­ tauscher des Heizungssystems zusammen in ein gemeinsames Bauteil inte­ griert. Damit werden die vom Kühlwasser zurückzulegenden Wege kurz ge­ halten und wird im Motorraum des Fahrzeugs weniger Bauraum benötigt.The valve, the additional loop and the second heat are preferred exchanger of the heating system together in a common component inte freezes. This will briefly cover the distances covered by the cooling water hold and less space is required in the engine compartment of the vehicle.

Die vorliegende Erfindung wird anhand der nachfolgenden Zeichnungsfigur näher erläutert:The present invention is illustrated by the following figure explained in more detail:

Ein schematisch dargestelltes Heizungssystem für ein Fahrzeug weist einen geschlossenen Kühlwasserkreislauf 1 auf, der in nicht dargestellten Kühl­ wasserkanälen durch den als Wärmequelle dienenden Motor 2 des Fahr­ zeugs geführt ist, um dem Motor 2 Wärmeenergie zu entziehen und diese auf das Kühlwasser zu übertragen.A schematically illustrated heating system for a vehicle has a closed cooling water circuit 1 , which is guided in cooling water channels, not shown, by the motor 2 serving as a heat source of the vehicle, in order to extract thermal energy from the motor 2 and to transmit it to the cooling water.

Im Kühlwasserkreislauf 1 ist ein erster Wärmetauscher 3 angeordnet, der die vom Kühlwasser aufgenommene Wärmeenergie zu einem großen Teil an die in den Innenraum des Fahrzeugs geleitete Luft abgibt.A first heat exchanger 3 is arranged in the cooling water circuit 1 , which largely emits the thermal energy absorbed by the cooling water to the air conducted into the interior of the vehicle.

Der Kühlwasserkreislauf 1 weist zwischen dem Motor 2 und dem ersten Wärmetauscher 3 stromab des Motors 2 beziehungsweise stromauf des er­ sten Wärmetauschers 3 ein Ventil 4 auf. Dieses Ventil 4 arbeitet so, daß es in Abhängigkeit von der Temperatur des Kühlwassers eine zusätzliche Schleife 5 des Kühlwasserkreislaufs 1 freigibt oder sperrt. Dazu ist das Ventil 4 ein Thermostatventil, welches bis zum Erreichen von ca. 80 Grad Celsius die zusätzliche Schleife 5 freigeschaltet hält und oberhalb von dieser Tempe­ ratur die zusätzliche Schleife 5 sperrt.The cooling water circuit 1 has a valve 4 between the engine 2 and the first heat exchanger 3 downstream of the engine 2 or upstream of the most heat exchanger 3 . This valve 4 works so that it releases or blocks an additional loop 5 of the cooling water circuit 1 depending on the temperature of the cooling water. For this purpose, the valve 4 is a thermostatic valve, which keeps the additional loop 5 unlocked until it reaches approximately 80 degrees Celsius and blocks the additional loop 5 above this temperature.

In der zusätzlichen Schleife 5, die möglichst kurz gewählt werden sollte, ist ein zweiter Wärmetauscher 6 für Kühlwasser und Kraftstoff angeordnet. Mit­ tels dieses zweiten Wärmetauschers 6 wird die im Kühlwasserkreislauf 1 enthaltene Wärmeenergie erhöht, indem dem Kraftstoffversorgungssystem 7 des Fahrzeugs Wärmeenergie entzogen wird. Dazu ist die Rücklaufleitung 8 des Kraftstoffversorgungssystems 7, die vom Motor 2 zum Tank 9 des Fahr­ zeugs führt, durch den zweiten Wärmetauscher 6 geleitet. Bei Fahrzeugen, deren Motoren 2 mittels direkter Einspritzung betrieben werden, steht der im Kraftstoffversorgungssystem 7 befindliche Kraftstoff teilweise unter Druck, so daß sich dessen Wärmeenergie auf besonders wirkungsvolle Art und Weise über den zweiten Wärmetauscher 6 entnehmen und auf das im Kühlwasser­ kreislauf 1 enthaltene Kühlwasser übertragen läßt.In the additional loop 5 , which should be as short as possible, a second heat exchanger 6 for cooling water and fuel is arranged. With the aid of this second heat exchanger 6 , the thermal energy contained in the cooling water circuit 1 is increased by removing thermal energy from the fuel supply system 7 of the vehicle. For this purpose, the return line 8 of the fuel supply system 7 , which leads from the engine 2 to the tank 9 of the vehicle, is passed through the second heat exchanger 6 . In vehicles whose engines 2 are operated by direct injection, the fuel in the fuel supply system 7 is partially under pressure, so that its thermal energy can be removed in a particularly effective manner via the second heat exchanger 6 and transferred to the cooling water contained in the cooling water circuit 1 leaves.

Der Kühlwasserkreislauf 1 ist in der Figur durch schraffierte Pfeile angedeu­ tet. Der Kühlwasserkreislauf 1 wird unterhalb einer Temperatur von 80 Grad Celsius mittels des Ventils 4 über die zusätzliche Schleife 5 zu dem zweiten Wärmetauscher 6 und dann zu dem ersten Wärmetauscher 3 geführt, wäh­ rend der Kühlwasserkreislauf 1 oberhalb einer Temperatur von 80 Grad Cel­ sius mittels des Ventils 4 direkt zu dem ersten Wärmetauscher 3 geführt wird, da bei dieser Temperatur keine weitere Aufheizung des Kühlwassers mehr erforderlich ist.The cooling water circuit 1 is indicated by hatched arrows in the figure. The cooling water circuit 1 is led below a temperature of 80 degrees Celsius by means of the valve 4 via the additional loop 5 to the second heat exchanger 6 and then to the first heat exchanger 3 , while the cooling water circuit 1 above a temperature of 80 degrees Cel sius by means of the valve 4 is led directly to the first heat exchanger 3 , since at this temperature no further heating of the cooling water is required.

Und das Kraftstoffversorgungssystem 7 des Fahrzeugs ist in der Figur durch die weißflächigen Pfeile angedeutet.And the fuel supply system 7 of the vehicle is indicated in the figure by the white arrows.

Beim ersten Wärmetauscher 3 ist zudem mittels zweier gepunkteter Pfeile die mit dem Kühlwasser wechselwirkende Luftströmung dargestellt, welche den Innenraum des Fahrzeugs erwärmt.In the first heat exchanger 3 , the air flow interacting with the cooling water, which heats the interior of the vehicle, is also shown by means of two dotted arrows.

Das Kraftstoffversorgungssystem 7 fördert den Kraftstoff aus dem Tank 9 zum Motor 2, wo er unter Druck in die einzelnen nicht näher dargestellten Zylinder eingespritzt wird. Der überschüssige Kraftstoff wird über die Rück­ laufleitung 7 unter Zwischenschaltung des zweiten Wärmetauschers 6 zu­ rück in den Tank 9 geleitet. Das heißt, daß der Kraftstoff in jedem Fall durch den zweiten Wärmetauscher 6 fließt, was in jeder Betriebsphase des Motors 2 eine positive Kühlung des Kraftstoffs bedeutet.The fuel supply system 7 delivers the fuel from the tank 9 to the engine 2 , where it is injected under pressure into the individual cylinders, which are not shown in detail. The excess fuel is passed through the return line 7 with the interposition of the second heat exchanger 6 back into the tank 9 . This means that the fuel flows through the second heat exchanger 6 in any case, which means positive cooling of the fuel in every operating phase of the engine 2 .

Zur Optimierung des Heizungssystems für ein Fahrzeug können das Ventil 4, die zusätzliche Schleife 5 und der zweite Wärmetauscher 6 zusammen in ein Bauteil 10 integriert sein, was in der Figur lediglich angedeutet ist.To optimize the heating system for a vehicle, the valve 4 , the additional loop 5 and the second heat exchanger 6 can be integrated together in a component 10 , which is only indicated in the figure.

Claims (6)

1. Heizungssystem für ein Fahrzeug mit
  • - einem im Kühlwasserkreislauf (1) angeordneten ersten Wärme­ tauscher (3) für Kühlwasser und Luft, der die Luft im Innenraum des Fahrzeugs erwärmt,
  • - einem im Kühlwasserkreislauf (1) angeordneten Ventil (4), das bis zum Erreichen einer bestimmten Temperatur eine zusätzliche Schleife (5) des Kühlwasserkreislaufs (1) freigeschaltet hält, und
  • - einem in der zusätzlichen Schleife (5) des Kühlwasserkreislaufs (1) angeordneten zweiten Wärmetauscher (6) für Kühlwasser und Kraftstoff, der den Kraftstoff im Kraftstoffversorgungssystem (7) des Fahrzeugs kühlt.
1. Heating system for a vehicle with
  • - In the cooling water circuit ( 1 ) arranged first heat exchanger ( 3 ) for cooling water and air, which heats the air in the interior of the vehicle,
  • - A valve ( 4 ) arranged in the cooling water circuit ( 1 ) which keeps an additional loop ( 5 ) of the cooling water circuit ( 1 ) activated until a certain temperature is reached, and
  • - In the additional loop ( 5 ) of the cooling water circuit ( 1 ) arranged second heat exchanger ( 6 ) for cooling water and fuel, which cools the fuel in the fuel supply system ( 7 ) of the vehicle.
2. Heizungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das im Kühlwasserkreislauf (1) angeordnete Ventil (4) dem ersten Wärme­ tauscher (3) vorgeschaltet ist.2. Heating system according to claim 1, characterized in that the valve ( 4 ) arranged in the cooling water circuit ( 1 ) is connected upstream of the first heat exchanger ( 3 ). 3. Heizungssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (4) ein Thermostatventil ist.3. Heating system according to claim 1 or 2, characterized in that the valve ( 4 ) is a thermostatic valve. 4. Heizungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Ventil (4) bis zu einer Temperatur von ca. 80 Grad Celsius die zusätzliche Schleife (5) des Kühlwasserkreislaufs (1) freige­ schaltet hält. 4. Heating system according to one of claims 1 to 3, characterized in that the valve ( 4 ) keeps the additional loop ( 5 ) of the cooling water circuit ( 1 ) free up to a temperature of about 80 degrees Celsius. 5. Heizungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der zweite Wärmetauscher (6) in der Rücklaufleitung (8) des Kraftstoffversorgungssystems (7) des Fahrzeugs angeordnet ist.5. Heating system according to one of claims 1 to 4, characterized in that the second heat exchanger ( 6 ) in the return line ( 8 ) of the fuel supply system ( 7 ) of the vehicle is arranged. 6. Heizungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Ventil (4), die zusätzliche Schleife (5) und der zweite Wärmetauscher (6) zusammen in ein gemeinsames Bauteil (10) inte­ griert sind.6. Heating system according to one of claims 1 to 5, characterized in that the valve ( 4 ), the additional loop ( 5 ) and the second heat exchanger ( 6 ) are integrally integrated into a common component ( 10 ).
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