DE1991365U - Kraftfahrzeug mit Heizvorrichtung für den Fahrgastraum - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Heizvorrichtung für den Fahrgastraum von Personenkraftwagen, mit einem von dessen Antriebsmaschine angetriebenen Frischluftgebläse, das zwei Frischluftströme erzeugt, denen Abwärme der Antriebsmaschine zuführbar ist, und die nach Wärmeaufnahme zum Fahrgastraum führen.

Eine derartige Heizvorrichtung ist in Verbindung mit einem Personenkraftwagen mit Heckmotor bekannt. Wenn der Fahrzeugmotor gering belastet ist, reicht die abgegebene Wärmemenge nicht aus, um den Fahrgastraum im Winter genügend warm zu halten.

Um diesen Nachteil zu vermeiden, ist es bekannt, eine derartige Heizvorrichtung mit einer Zusatzheizung zu kombinieren, die elektrisch beheizt wird oder der Wärmeenergie in anderer Form zuführbar ist.

Diese Zusatzheizungen haben aber den Nachteil, daß sie nur sehr schwer in schon vorhandene Fahrzeuge eingebaut werden können. In jedem Fall muß ein derartiger Einbau von Spezialwerkstätten erfolgen.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Heizvorrichtung zu schaffen, die ohne Spezialwerkstätten in Anspruch nehmen zu müssen, von einem einigermaßen geschickten Fahrzeugbesitzer selbst in vorhandene Fahrzeuge installiert werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen Mischbehälter, der zwei Einlaßstutzen und zwei Auslaßstutzen sowie Einbauten aufweist, um die beiden, durch die Einlaßstutzen eintretenden Warmluftströme zu mischen, und der ein Wärmeaustauschgehäuse einer an sich bekannten Zusatzheizung besitzt, das von dem gemischten Warmluftstrom bespült wird, wobei an einer Stelle des Mischbehälters stromab des Wärmeaustauschgehäuses, jedoch stromauf der erneuten Verzweigung des gemischten Luftstromes, in die beiden, zu den Auslaßstutzen führenden Teilströme, eine Meßeinrichtung sitzt, die die Zusatzheizung abhängig von der Warmlufttemperatur ein- und ausschaltet.

Wesentlich ist es für die Erfindung, daß der Mischbehälter zwei parallelgeschaltete Zufuhrstutzen und zwei Auslaßstutzen besitzt. Die herkömmlichen, an das Frischluftgebläse angeschlossenen Warmluftleitungen werden an geeigneter Stelle aufgeschnitten. An den Schnittstellen werden die Einlaßstutzen und die Auslaßstutzen des Mischbehälters angeschlossen. Die erfindungsgemäße Einrichtung ist somit in der Lage, zwei getrennte Luftströme zu einem gemeinsamen Luftstrom zu kombinieren, diesen gemeinsamen Luftstrom über einen Wärmeaustauscher der Zusatzheizung zu schicken und diesen Luftstrom nach erneuter Wärmeaufnahme wieder in zwei Teilströme zu unterteilen, die dann in die herkömmlichen, zum Fahrgastraum führenden Warmluftleitungen gelangen. Die Montage kann leicht von jedem einigermaßen geschickten Fahrzeugbesitzer selbst vorgenommen werden. Erfindungsgemäß wird eine Ein-Aus-Regelung der Zusatzheizung vorgesehen. Die Temperaturmessung erfolgt am Ende der Wärmeaufnahmezone des gesamten, also kombinierten Luftstromes und nicht etwa eines Teilluftstromes. Damit ist eine sehr genaue Regelung der Wärmezufuhr durch die Zusatzheizung in Abhängigkeit von der Temperatur der die Zusatzheizung verlassenden Warmluft möglich. Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß ein Zusatzluftgebläse vorgesehen ist, das Kaltluft in den Mischbehälter fördert. Vorzugsweise ist dabei in der Leitung zwischen Gebläse und dem Mischbehälter ein Rückschlagventil vorgesehen. Ein weiteres vorteilhaftes Merkmal besteht darin, daß das Gebläse mit dem Motor für die Brennstoffpumpe und das Brennluftgebläse der Zusatzheizung gekoppelt ist.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht schließlich in der speziellen Ausbildung des Mischbehälters, welche einen besonders einfachen und mit geringen Kosten herstellbaren Aufbau gewährleistet. Dieser Mischbehälter ist dadurch gekennzeichnet, daß er aus einem Außenrohr und einem radial im Abstand liegenden Mittelrohr sowie einem das Wärmeaustauschgehäuse bildenden Innenrohr besteht, wobei die beiden äußeren Rohre an ihren Enden geschlossen sind, daß der zwischen Außen- und Mittelrohr gebildete äußere Ringraum durch axiale Wände in zwei Hälften unterteilt ist, die durch zwei einander diagonal gegenüber liegende Öffnungen im Mittelrohr mit dem inneren

Ringraum zwischen Mittelrohr und Innenrohr in Verbindung stehen, und daß die beiden Einlaßstutzen nahe den stirnseitigen Enden des Mischbehälters in die eine Hälfte und die Auslaßstutzen an entsprechenden Stellen in die andere Hälfte des äußeren Ringraums münden.

Anhand der Zeichnung, die ein Ausführungsbeispiel der Erfindung darstellt, sei diese näher erläutert.

Fig. 1 ist eine etwas schematische Teilseitenansicht eines typischen Kraftfahrzeuges mit luftgekühltem Heckmotor, und sie zeigt den Fahrzeugrahmen, den Motor, das Getriebe und die zwischen diesen angeordnete Zusatzheizvorrichtung gemäß der Erfindung. Fig. 2 ist eine schaubildliche Ansicht des Motors und der zugeordneten Antriebsteile des Fahrzeuges gemäß Figur 1, wobei weiterhin die Anordnung der Zusatzheizvorrichtung gemäß der Erfindung wiedergegeben ist. Fig. 3 ist eine teilweise geschnittene schaubildliche Ansicht der bevorzugten Ausführungsform der Zusatzheizvorrichtung gemäß der Erfindung. Fig. 4 ist eine schematische Ansicht, in welcher die Strömungszustände dargestellt sind, die sich ergeben, wenn die Zusatzheizvorrichtung gemäß der Erfindung mit der Fahrzeugheizanlage verbunden ist. Fig. 5 ist eine schematische Darstellung der elektrischen Steuerung für die mit der Fahrzeugheizanlage verbundenen Zusatzheizvorrichtung gemäß der Erfindung.

Die Erfindung wird nachstehend als Zusatzheizvorrichtung für die Heizanlage eines Kraftfahrzeuges nach Art eines Volkswagens, d.h. eines Kraftfahrzeuges mit luftgekühltem Heckmotor beschrieben, obwohl sie auch bei anderen Kraftfahrzeugen und zu anderen Zwecken verwendet werden kann.

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

Die Fahrzeugheizanlage verwendet die von dem Motor 12 abgegebene Wärme zum Erhitzen von Luft, die dann in Leitungen 18 (Figuren 1, 2 und 4) eingeführt wird, die an dem Fahrzeugrahmen befestigt sind. Die Luftverteilung in das Innere des Fahrzeuges erfolgt über die beiden Leitungen 18, deren jede drei Austrittsöffnungen 19, 20 und 21 aufweist. Die Austrittsöffnungen 19 liegen unter den Sitzen im hinteren Teil des Innenraumes, die Austrittsöffnungen 20 befinden sich am Boden des vorderen Teiles des Innenraumes und die Austrittsöffnungen 21 sind an der Windschutzscheibe angeordnet, um diese eisfrei zu halten.

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

In der schematischen Ansicht gemäß Fig. 4 ist die Zusatzheizvorrichtung 24 in Verbindung mit der Heizanlage eines Kraftfahrzeuges mit luftgekühltem Heckmotor dargestellt. Der Motor des Kraftfahrzeuges treibt über einen V-Riemen, eine Riemenscheibe 28 und eine Welle 29 ein Gebläse 30 (Fig. 2 und 4) an, welches dazu verwendet wird, Kühlluft über den Motor 12 zu leiten und Luft für die Fahrzeugheizanlage zu liefern. Bei der dargestellten Fahrzeugheizanlage wird die erhitzte Luft für den Innenraum dadurch erhalten, daß ein Wärmeaustausch zwischen den heißen Auspuffgasen und Luft erfolgt. Dies ist in Fig. 2 dargestellt, gemäß welcher die Auspuffgase der vorderen beiden Zylinder durch Wärmetauscher 34 und 35 (Fig. 4) hindurchgeführt und aus einer Auspuffleitung 36 zur Atmosphäre abgegeben werden. Luft wird von dem Gebläse 30 über biegsame Leitungen 38 und 39 (Fig. 4) durch die Wärmetauscher 34 und 35 im Gegenstrom hindurchgeführt, deren Austrittsöffnungen 40 bzw. 41 normalerweise über (nicht dargestellte) Leitungen unmittelbar mit den Verteilerleitungen 18 verbunden sind, welche die erhitzte Luft in den Innenraum 17 des Fahrzeuges führen.

Wie insbesondere aus den Figuren 3 und 4 ersichtlich ist, weist die Zusatzheizvorrichtung 24 ein Heizrohr 46 auf, an dessen einem Ende ein Brenner 48 und an dessen anderem Ende ein Abgasauslaß 50 angeordnet sind. Um das Brennrohr 46 sind zwei weitere Rohre 52 und 54 angeordnet, welche die zu erhitzende Luft in Wärmeaustauschbeziehung zu dem Brennerrohr 46 fördern. Das äußere Rohr 52 ist an seinen gegenüberliegenden Enden einerseits mit Eintrittsöffnungen 56 und 57 zur Aufnahme der aus den Austrittsöffnungen

40 bzw. 41 der Wärmeaustauscher 34 und 35 austretenden Luft und andererseits mit Austrittsöffnungen 59 und 60 versehen, welche mit den Luftverteilerleitungen 18 in Verbindung stehen.

Das zwischenliegende Rohr 54 erstreckt sich um das Brennerrohr 46 und arbeitet dahingehend, die beiden durch die Eintrittsöffnungen 56 und 57 in die Heizvorrichtung 24 eintretenden Luftströme zu einem über das Brennerrohr 46 streichenden kombinierten Strom zusammenzufassen und diesen zusammengefaßten einzigen Strom danach wieder aufzuteilen und durch die beiden Austrittsöffnungen 59 und 60 hindurch in die Verteilerleitungen 18 zu leiten. Zu diesem Zweck erstreckt sich das Zwischenrohr 54 vollständig um das Brennerrohr 46 und ist mit Ausnahme von zwei an seinen gegenüberliegenden Enden vorgesehenen Öffnungen 62 und 63 durchgehend. In anderen Worten ausgedrückt, das äußere Rohr 52 erstreckt sich über das Zwischenrohr 54 und begrenzt zwei Räume 65 und 67, die mit Ausnahme der Verbindung über die im Abstand voneinander befindlichen Öffnungen 62 und 63 über einen von dem Brennerrohr 46 und dem Zwischenrohr 54 begrenzten ringförmigen dritten Raum 66 voneinander getrennt sind. In den Raum 66 erstreckt sich allgemein an der Öffnung 63 ein Bimetallthermostat 70, welcher die Temperatur der aus der Heizvorrichtung 24 austretenden Luft abfühlt.

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

Ein von einem Elektromotor 74 (Fig. 4 und 5) angetriebenes getrenntes Gebläse 72 wird verwendet, um dem Brenner 48 über einen Schlauch 73 die erforderliche Verbrennungsluft zuzuführen. Weiterhin ist eine zweckentsprechende Zündvorrichtung für den Brenner 48 vorgesehen, welche einen ebenfalls von dem Motor 74 angetriebenen Unterbrecher 76 und eine Hochspannungspule 77 (Fig. 5) aufweist. Der Motor 74 treibt außerdem eine Brennstoffpumpe 78 an, deren mit dem Brenner 48 verbundene Austrittsleitung durch ein Ventil 79 gesteuert wird, das von einem Elektromagneten 81 (Fig. 5) geöffnet wird.

Der Motor 74 treibt weiterhin ein getrenntes Gebläse 80 an, welches der Heizanlage zusätzliche Luft zuführt, wenn die Luftabgabe des Fahrzeuges gering ist. Die aus dem Gebläse 80 austretende Luft strömt durch ein Rückschlagventil 84 hindurch zu einem T-Stück 86, welches in der Luftleitung stromauf der Einlassöffnung 56 angeordnet ist. Da der Druckabfall stromab des T-Stückes 86 gering ist, kann ein Gebläse 80 verwendet werden, welches eine minimale Ausgangsenergie hat, jedoch ein ausreichend großes Luftvolumen abgibt. Beispielsweise kann das Gebläse 80, wenn es eine Förderleistung von ungefähr 1,13 m³/min hat, von dem Motor 74 angetrieben werden, der gewöhnlich dazu verwendet wird, lediglich das Gebläse 72 für die Verbrennungsluft, die Brennstoffpumpe 78 und den Unterbrecher 76 anzutreiben. Das

Rückschlagventil 84 verhindert eine Rückströmung durch das Gebläse 80 hindurch, wenn der Abgabedruck des Motorgebläses 30 an dem Rückschlagventil 84 höher als der Abgabedruck des Zusatzgebläses 80 ist.

In Fig. 5 ist die elektrische Steuerung für die in Kombination mit der Fahrzeugheizanlage verwendete Zusatzheizvorrichtung 24 wiedergegeben. Eine Energiequelle, beispielsweise eine Batterie 90 ist in Reihe mit einem Zündschalter 92, einer Schmelzsicherung 94, einem thermostatisch betätigten Schalter 96 und einem Verrieglungsschalter 98 über Leitungen 99 bzw. 99a mit jedem von zwei parallelen Stromkreisen für die Steuerung der Einrichtung verbunden.

Der Verrieglungsschalter 98 ist mit einem Heizungsregulierorgan 101 der Fahrzeugheizanlage (Fig. 1 und 5) das mit Ventilen in den Leitungen 40 und 41 gekoppelt ist, mechanisch verbunden, so daß, wenn dieses Organ 101 geöffnet wird, um eine Wärmeabgabe zu erhalten, die höher als ein gewisser Prozentsatz der maximalen Wärmeabgabe liegt, der Verrieglungsschalter 98 geschlossen wird, um die Zusatzheizvorrichtung 24 in Abhängigkeit von dem Arbeiten des Thermostatschalters 96 zu erregen. Der Verrieglungsschalter 98 soll vorzugsweise geschlossen werden, wenn das Heizungsregulierorgan 101 für eine Wärmeabgabe eingestellt ist, die 50 % oder mehr der maximalen Wärmeabgabe entspricht. Von dem Verrieglungsschalter 98 wird ein Stromkreis über die Leitung 99 und den Motor 74 zur Erde hergestellt. Ein zweiter Stromkreis wird über die Leitung 99a, die einen zweiten Thermostatschalter 104 enthält, zu dem Elektromagneten 81 der Vorrichtung zum Steuern der Brennstoffzufuhr und zu der Hochspannungsspule 77 und den Unterbrecher 76 der Vorrichtung zum Steuern der Zündung hergestellt.

Die Thermostatschalter 96 und 104 werden vorzugsweise durch den gleichen Thermostaten 70 betätigt, außer wenn die Temperaturen, bei welchen die Schalter 96 und 104 geöffnet werden, sich um ungefähr 8° oder 16° unterscheiden. Es wird vorteilhaft eine der USA-Patentschrift 2 803 723 entsprechende einstellbare Thermostatsteuerung verwendet. So weist der Thermostat 70 ein spiralförmiges Bimetallelement auf (Fig. 5), das eine Welle 106 dreht, auf welcher etwas außer Phase befindliche, getrennte Nocken 108 und 110 angeordnet sind, die, wenn sich die Welle 106 dreht, auf die getrennten Schalter 96 bzw. 104 einwirken.

Bei normalen Außentemperaturen sind die beiden Schalter 96 und 104 geschlossen, und sie werden bei einer derartig eingestellten höheren Temperatur geöffnet, die erforderlich ist, damit die Heizanlage die gewünschte Wärmeabgabe liefert, wobei eine solche Schalteröffnungstemperatur gewöhnlich zwischen 65° und 129° C liegt, was von der Einstellung des Thermostaten abhängt. Bei ansteigender Temperatur öffnet sich zuerst der Thermostatschalter 104, welcher den Stromkreis steuert, der den Elektromagneten 81 der die Brennstoffzufuhr steuernden Vorrichtung und die Hochspannungsspule 77 und den Unterbrecher 76 der Zündvorrichtung für den Brenner 48 enthält, so daß der Brenner 48 abgeschaltet wird. Der Motor 74 treibt jedoch das Gebläse 80 weiter an, um Luft zuzuführen, die über das Brennerrohr 46 streicht und in die Verteilerleitungen 18 eintritt, um darin verbliebene Wärme wegzuführen. Wenn die Temperatur der aus der Heizanlage austretenden Luft, die von dem Thermostaten 70 abgefühlt wird, weiter ansteigt, wird der Thermostatschalter 96 geöffnet, um den Motor 74 und damit die Zusatzheizvorrichtung 24 vollständig abzuschalten. Falls die Wärmeabgabe danach noch immer zu hoch ist, muß das Heizungsregulierorgan 101 auf eine geringere Wärmeabgabe eingestellt werden.

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

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

Wenn das Motorgebläse 30 mit einer Drehzahl arbeitet, die ausreichend ist, um einen Ausgangsdruck zu erzeugen, der den Ausgangsdruck des Brennergebläses 80 übersteigt, schließt sich das Rückschlagventil 84, um ein Rückströmen durch das Gebläse 80 hindurch zu verhindern, obwohl dieses Gebläse weiterarbeitet. Um dies zu erreichen, ist es erwünscht, daß das Gebläse 80 ein solches ist, das einen Ausgang von konstantem Druck statt einen Ausgang von konstantem Volumen liefert.

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

Claims (5)

1. Heizvorrichtung für den Fahrgastraum von Personenkraftwagen, mit einem von dessen Antriebsmaschine angetriebenen Frischluftgebläse, das zwei Frischluftströme erzeugt, denen Abwärme der Antriebsmaschine zuführbar ist, und die nach Wärmeaufnahme zum Fahrgastraum führen, gekennzeichnet durch einen Mischbehälter (24), der zwei Einlaßstutzen (56, 57) und zwei Auslaßstutzen (59, 60) sowie Einbauten (54) aufweist, um die beiden, durch die Einlaßstutzen (56, 57) eintretenden Warmluftströme zu mischen, und der ein Wärmeaustauschgehäuse (46) einer an sich bekannten Zusatzheizung (48) besitzt, das von dem gemischten Warmluftstrom bespült wird, und daß an einer Stelle (63) des Mischbehälters (24) stromab des Wärmeaustauschgehäuses (46), jedoch stromauf der erneuten Verzweigung des gemischten Luftstromes, in die beiden, zu den Auslassstutzen (59, 60) führenden Teilströme, eine Meßeinrichtung (70) sitzt, die die Zusatzheizung (48) abhängig von der Warmlufttemperatur ein- und ausschaltet.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Zusatzluftgebläse (80) vorgesehen ist, das Kaltluft in den Mischbehälter (24) fördert.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der Leitung zwischen Gebläse (80) und Mischbehälter (24) ein Rückschlagventil (84) vorgesehen ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Gebläse (80) mit dem Motor (74) für die Brennstoffpumpe und das Brennluftgebläse (72) der Zusatzheizung (48) gekoppelt ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Mischbehälter (24) aus einem Außenrohr (52) und einem radial im Abstand liegenden Mittelrohr (54) sowie einem das Wärmeaustauschgehäuse bildenden Innenrohr (46) besteht, wobei die beiden äußeren Rohre (52, 54) an ihren Enden geschlossen sind, daß der zwischen Außen- und Mittelrohr (52, 54) gebildete äußere Ringraum durch axiale Wände in zwei Hälften unterteilt ist, die durch zwei einander diagonal gegenüber liegende Öffnungen (62, 63) im Mittelrohr (54) mit dem inneren Ringraum zwischen Mittelrohr und Innenrohr in Verbindung stehen, und daß die beiden Einlaßstutzen (56, 57) nahe den stirnseitigen Enden des Mischbehälters (24) in die eine Hälfte und die Auslaßstutzen (59, 60) an entsprechenden Stellen in die andere Hälfte des äußeren Ringraums münden.