DE19949927C1 - Verfahren zum Vorwärmen einer Brennkraftmaschine und zum Beheizen eines Fahrzeuginsassenraumes - Google Patents

Verfahren zum Vorwärmen einer Brennkraftmaschine und zum Beheizen eines Fahrzeuginsassenraumes

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Abstract

Um das Erreichen der für den Motor (M) vorgesehenen Betriebstemperatur nicht hinauszuzögern, ist an einem für die Kühler (R¶C¶) vorgesehenen Bypaßventil (905i) mit elektromagnetischer Zusatzsteuerung ein Thermoschalter (T¶3¶) angebracht, über den ein Thermostat (H¶Dr¶) für die Beheizung des Insassenraumes während der Fahrt erst dann aktiviert ist, wenn der Motor seine Betriebstemperatur erreicht hat, wobei für das Vorheizen des Insasssenraumes im Stillstand des Fahrzeuges ein über eine Fernsteuerung aktivierbarer Thermostat (H¶St¶) vorgesehen ist. DOLLAR A Um nun ein Absinken der Kühlwassertemperatur während der Fahrt nach Erreichen der Motorbetriebstemperatur durch eine Beheizung des Insassenraumes über den Thermostat (H¶Dr¶) zu verhindern, ist über diesen Thermostat zusätzlich zum Gebläse (BL) eines Heizkörpers (R¶H¶) ein Relais (d¶3¶) betätigt, über dessen Schließer die Zusatzsteuerung des Bypaßventils (905i) und die Pumpe (P¶St¶) einer Standheizung (ST) in Betrieb genommen sind, so daß die Kühler (R¶C¶) über die Zusatzsteuerung vom Kühlwasserkreislauf abgetrennt sind und über die Pumpe (P¶St¶) bei einem möglichen Anstieg der Kühlwassertemperatur ein Teil der vom Motor abgegebenen Wärme einem Latentwärmespeicher (L) zugeführt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Vorwärmen einer Brenn­ kraftmaschine und zum Beheizen eines Fahrzeuginsassenraumes nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Ein derartiges Verfahren ist bereits in der DE 198 28 143 A1 aufgezeigt, in der ergänzend zur DE 197 23 230 A1 und zur DE 197 58 472 A1 eine Einrichtung für beschleunigtes Erreichen der Motorbetriebstemperatur vorgesehen ist, wobei die Einrichtung aus einem vor einem Latentwärmespeicher in den Kühlwasserkreis­ lauf eines Verbrennungskraftmotors eingebauten thermostatisch, gesteuerten Bypaßventil und einer parallel zu diesem Ventil an­ geordneten, mit einem veränderbaren Drosselwiderstand versehe­ nen Verbindungsleitung besteht, die bei erhöhter Kühlwassertem­ peratur bzw. geschlossenem Bypaßventil eine gedrosselte Strömung des Kühlwassers durch den Latentwärmespeicher hindurch ermög­ licht, so daß dann der durch die jeweilige Drosselung bestimmte restliche bzw. größere Teil der Kühlwassermenge über eine vom Bypaßventil abgezweigte, am Latentwärmespeicher vorbeiführende Bypaßleitung zusammen mit der, den Latentwärmespeicher durch­ strömenden Kühlwassermenge wieder in den Kühlwasserkreislauf eingespeist wird.
Über die Bypaßleitung erlangt der Motor demzufolge rascher sei­ ne Betriebstemperatur, während das Wiederaufheizen des Latent­ wärmespeichers durch die Wärmeabgabe des Motors über die dros­ selbare Verbindungsleitung entsprechend verzögert wird.
Nachteilig bei einem in der DE 198 28 143 A1 dargestellten Ver­ fahren für das Vorwärmen des Motors und für die Beheizung des Fahrzeuginsassenraumes ist noch, daß für das Vorwärmen des Mo­ tors keine Fernsteuerung vorgesehen ist, um den Motor nach dem Einstieg in das Fahrzeug bereits vorgewärmt starten zu können und daß die Beheizung des Insassenraumes während der Fahrt bei niedrigen Außentemperaturen und hoher Fahrgeschwindigkeit bzw. bei erhöhter Kühlleistung der beiden in den Kühlwasserkreislauf eingebauten Kühler zunächst zu einem Temperaturabfall des Kühl­ wassers führt, wodurch dann auch die Aufheizzeit des Insassen­ raumes unnötig verlängert ist.
Davon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Fernsteuerung für das Vorwärmen des Motors vorzusehen und die beiden Kühler nach Erreichen der Motorbetriebstemperatur bei einer Beheizung des Insassenraumes über einen bereits vorgese­ henen Thermostat und ein zusätzliches Relais vom Kühlwasser­ kreislauf abzutrennen, um ein Absinken der Kühlwassertemperatur zu verhindern, so daß dann auch die Aufheizzeit des Insassen­ raumes während der Fahrt bei einem möglichen leichten Anstieg der Kühlwassertemperatur infolge einer erhöhten Drehzahl bzw. Wärmeabgabe des Motors entsprechend verkürzt ist.
Dabei wird ein für die Kühler bereits vorgesehenes thermosta­ tisch gesteuertes Bypaßventil mit elektromagnetischer Zusatz­ steuerung über den Thermostat und das zusätzliche Relais wäh­ rend der Aufheizphase des Insassenraumes mit Strom versorgt, so daß dann das Kühlwasser über eine von diesem Ventil abge­ zweigte Bypaßleitung an den beiden Kühlern vorbeiströmt.
Zweckmäßigerweise wird gleichzeitig mit der Stromversorgung die­ ses für die Kühler vorgesehenen Bypaßventiles auch die Pumpe einer bereits vorgesehenen Standheizung über den Thermostat und das zusätzliche Relais in Betrieb gesetzt, so daß bei einem möglichen Temperaturanstieg des Kühlwassers infolge einer er­ höhten Wärmeabgabe des Motors ein Teil der vom Motor abgegebe­ nen Wärme über das Kühlwasser dem Latentwärmespeicher zugeführt wird, wodurch einem Temperaturanstieg des Kühlwassers entgegen­ gewirkt ist und der Wärmeinhalt des Speichers erhöht wird, so daß der Speicher nach beendetem Aufheizen des Insassenraumes mehr Wärme an den Kühlwasserkreislauf abgibt, wenn die wieder in den Kühlwasserkreislauf mit einbezogenen Kühler bei erhöhter Fahrgeschwindigkeit ihre Kühlleistung erhöhen.
Damit die Beheizung des Insassenraumes nicht während der Warm­ laufphase des Motors in Betrieb setzbar ist, was das Erreichen der Motorbetriebstemperatur hinauszögern würde, ist hier an dem für die Kühler vorgesehenen Bypaßventil ein zusätzlicher Thermo­ schalter angebracht, über den der Thermostat für die Beheizung des Insassenraumes während der Fahrt erst nach Erreichen der Motorbetriebstemperatur aktiviert wird, so daß also bei niedri­ gen Außentemperaturen ein bereits vorgesehener Thermostat für die Beheizung des Insassenraumes bei Fahrzeugstillstand über eine Fernsteuerung oder eine Zeitschaltuhr aktiviert werden muß, wenn vor dem Einstieg in das Fahrzeug ein Vorheizen des Insas­ senraumes bzw. ein Abtauen der Ausblickscheiben erwünscht bzw. erforderlich ist.
Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der rückbezogenen Patentansprüche. Es zeigt zusammenfassend:
Fig. 1 ein Verfahren zum Vorwärmen einer Brennkraftmaschine und zum Beheizen eines Fahrzeuginsassenraumes.
Im Gegensatz zur DE 198 28 143 A1 ist hier ein zusätzlicher Ther­ moschalter T3 an dem für die beiden Kühler RC vorgesehenen By­ paßventil 905i angebracht.
Über den Thermoschalter T3 wird der Thermostat HDr, der in einer Schlüsselstellung 2 des Zündschloßes I für die Beheizung des In­ sassenraumes während der Fahrt zuständig ist, erst dann akti­ viert, wenn die Motorbetriebstemperatur erreicht ist.
Um den Motor M in einer Schlüsselstellung 3 des Zündschloßes I bei Fahrzeugstillstand schon vor Betreten des Fahrzeuges vorwär­ men zu können, ist hier im Gegensatz zur DE 198 28 143 A1 eine Fernsteuerung vorgesehen, die über ein fernsteuerbares Relais df mittels eines Impulsgebers ein Zeitrelais dt mit Strom ver­ sorgt, wobei sich dann das Zeitrelais über einen Selbsthalte­ kontakt selbst mit Strom versorgt.
über einen weiteren Schließer von diesem Zeitrelais wird gleich­ zeitig über einen Öffner von einem Relais d1 die für das Vorwär­ men des Motors M vorgesehene Pumpe P in Betrieb gesetzt, welche die im Latentwärmespeicher L aufgespeicherte Wärme über das Kühl­ wasser auf den Motor überträgt.
Dabei wird das Kühlwasser zunächst über den Motor M und über eine von einem Bypaßventil 905w abgezweigte Zuleitung 1 zum La­ tentwärmespeicher L, durch den Speicher und einen Heizkörper RH hindurch in das Bypaßventil 905i gepumpt, von dem aus das Kühl­ wasser dann über eine an den Kühlem RC vorbeiführende Bypaß­ leitung 4 wieder zur Pumpe P zurückströmt.
Sobald der Motor durch die Wärmeabgabe des Latentwärmespeichers L auf eine bestimmte Ausgangstemperatur vorgewärmt ist, wird das Relais d1 über einen Thermoschalter T1 mit Strom versorgt, so daß über den Öffner vom Relais d1 die Pumpe P und gleichzeitig auch ein mit einer Heizung versehenes Gebläse BL' für das Vor­ heizen eines Katalysators K außer Betrieb gesetzt werden.
Die am Zeitrelais dt eingestellte Zeit muß also länger sein wie die Zeit, die für das Vorwärmen des Motors und das Vorheizen des Katalysators bei extrem niedrigen Außentemperaturen erforderlich ist, da die Beendigung dieser Vorgänge über den Thermoschalter T1 durch den Öffner vom Relais d1 erfolgen soll.
Im Gegensatz zu Fig. 1 der DE 198 28 143 A1, in der das Kühlwasser durch die motoreigene Pumpe PM über eine vom Bypaßventil 905i abgezweigte Bypaßleitung an den beiden Kühlern RC vorbeigepumpt wird, hat hier das Kühlwasser bereits eine Temperatur erreicht, die annähernd der Motorbetriebstemperatur entspricht, so daß der im Bypaßventil 905i untergebrachte Ventilkörper den Durchfluß des Kühlwassers durch die beiden Kühler RC hindurch über eine vom Ventil abgezweigte Zuleitung freigegeben hat.
Über den am Bypaßventil 905i angebrachten Thermoschalter T3 ist der Thermostat HDr für die Beheizung des Insassenraumes während der Fahrt jedoch noch nicht aktiviert, so daß bis zu diesem Zeit­ punkt hin eine Beheizung des Insassenraumes über diesen Thermo­ stat verunmöglicht und das Erreichen der Motorbetriebstemperatur nicht nachteilig hinausgezögert ist.
Für ein Vorwärmen des Insassenraumes vor dem Einstieg in das Fahrzeug bzw. ein Auftauen der Ausblickscheiben ist deshalb ein bereits vorgesehener Thermostat HSt zuständig, der in einer Schlüsselstellung 3 des Zündschloßes I wie ursprünglich vorge­ sehen über eine Fernsteuerung oder eine Zeitschaltuhr aktivier­ bar ist.
Da das Vorwärmen des Insassenraumes über das Gebläse BL des Heiz­ körpers RH länger dauert wie das Vorwärmen des Motors M über die Pumpe P, sind für die Ingangsetzung der beiden dafür vorgesehe­ nen Fernsteuerungen zwei voneinander unabhängige Impulsgeber vor­ gesehen.
Fig. 2 zeigt die Steuer- und Regelungsanlage nach Erreichen der Motorbetriebstemperatur, bei welcher der am Bypaßventil 905i angebrachte Thermoschalter T3 den Thermostat HDr für die Behei­ zung des Insassenraumes während der Fahrt bereits aktivierte. Da die an diesem Thermostat eingestellte Temperatur im Insassen­ raum unterschritten ist, ist über den Thermostat das Gebläse BL des Heizkörpers RH in Betrieb gesetzt und gleichzeitig ein zu­ sätzliches Relais d3 mit Strom versorgt.
Über den Schließer von diesem Relais ist nun die elektromagnetische Zusatzsteuerung des Bypaßventiles 905i betätigt, so daß durch den im Ventil untergebrachten Ventilkörper die beiden Kühler RC vom Kühlwasserkreislauf abgetrennt sind und das Kühl­ wasser über eine vom Ventil abgezweigte Bypaßleitung zurück zum Motor strömt.
Außerdem ist über den Schließer vom Relais d3 auch noch die Pum­ pe PSt der Standheizung ST in Betrieb genommen, so daß bei einem möglichen Temperaturanstieg des Kühlwassers ein Teil der vom Mo­ tor abgegebenen Wärme über das Kühlwasser dem Latentwärmespei­ cher L zugeführt wird.
Um mit Sicherheit zu verhindern, daß nun ein Teil des Kühlwas­ sers, das sowohl über die Pumpe PSt, als auch über eine parallel zum Bypaßventil 905w angeordnete drosselbare Verbindungsleitung 3 dem Latentwärmespeicher zugeführt wird, in das Bypaßventil ge­ langt, ist hier zusätzlich zur 198 28 145.9-15 noch ein Rück­ schlagventil in die Zuleitung 1 vom Bypaßventil zum Latentwärme­ speicher eingebaut.
Das in der Verbindungsleitung 3 eingebaute Drosselventil ist so ausgebildet, daß es seinen Durchgangsquerschnitt mit zunehmen­ der Motor-, Kühlwasser- oder Motorraumtemperatur zunehmend ver­ ringert bzw. mit abnehmender Temperatur zunehmend vergrößert, so daß über die Verbindungsleitung, nach einer Beheizung des In­ sassenraumes, bei erhöhter Fahrgeschwindigkeit und niedrigen Außentemperaturen eine zunehmende Kühlwassermenge durch den La­ tentwärmespeicher hindurchgeleitet wird, um durch die Wärmeab­ gabe des Speichers einem Absinken der Kühlwassertemperatur in­ folge einer erhöhten Kühlleistung der beiden Kühler RC entge­ genzuwirken.
Um eine Kühlwasserüberhitzung zu verhindern, ist im Heizkörper RH, wie ursprünglich vorgesehen, ein Thermoschalter T2 einge­ setzt, über den bei einer Überhitzung die Drehzahl des Geblä­ ses BL erhöht wird.

Claims (3)

1. Verfahren zum Vorwärmen einer Brennkraftmaschine und zum Beheizen eines Fahrzeuginsassenraumes, mit einem in den Kühlwasserkreislauf einer Brennkraftmaschine (M) eingebauten ersten temperaturgesteuerten Bypaßventil (905w), das im unteren Temperaturbereich des Kühlwassers über eine Zuleitung (1) eine Strömung des Kühlwassers durch einen Latentwärmespeicher (L) hindurch ermöglicht und das bei erhöh­ ter Kühlwassertemperatur geschlossen ist und über eine paral­ lel zum Bypaßventil angeordnete, mit einem veränderbaren Dros­ selwiderstand versehene Verbindungsleitung (3) eine gedrossel­ te Strömung des Kühlwassers durch den Latentwärmespeicher hin­ durch ermöglicht, wobei dann der restliche bzw. größere Teil der Kühlwassermenge über eine vom Ventil abgezweigte Bypaß­ leitung am Latentwärmespeicher (L) vorbeiströmt und zusammen mit dem kleineren, durch den Latentwärmespeicher hindurchge­ leiteten Teil des Kühlwassers über einen Heizkörper (RH), welcher zum Beheizen des Fahrzeuginsassenraumes vorgesehen ist, zu einem zweiten temperaturgesteuerten Bypaßventil (905i) strömt, welches das Kühlwasser im unteren Temperaturbereich über eine an zwei Motor-Kühlern (RC) vorbeiführende Bypaßleitung (4) zum Motor (M) zurückführt, während das Kühlwasser über dieses Ventil etwas vor Erreichen der Motorbetriebstemperatur durch die beiden Kühler hindurchgeleitet wird, von denen aus das Kühlwasser dann über eine für das Vorwärmen des Motors vorge­ sehene Pumpe (P) zum Motor zurückströmt, wobei vor dieser Pumpe eine zum Latentwärmespeicher (L) führende Verbindungs­ leitung mit einer Pumpe (PSt) und einer Standheizung (ST) ab­ zweigt, deren Pumpe (PSt) in einer Schlüsselstellung (3) eines Zündschloßes (I) bei Fahrzeugstillstand mittels einer Fern­ steuerung und eines für das Vorheizen des Fahrzeuginsassen­ raumes vorgesehenen Thermostaten (HSt) in Betrieb setzbar ist, während das Aufheizen des Insassenraumes während der Fahrt über einen Thermostat (HDr) in einer ersten Schlüsselstellung (2) des Zündschloßes ermöglicht ist, in der auch ein Vorwärmen des Motors (M) über die Pumpe (P) erfolgt, dadurch gekennzeichnet,
daß an dem zweiten Bypaßventil (905i) ein Thermoschalter (T3) angebracht ist, über den der Thermostat (HDr) für die Behei­ zung des Insassenraumes während der Fahrt erst dann aktiviert ist, wenn der Motor (M) seine Betriebstemperatur erreicht hat,
so daß dieser Thermostat dann das Gebläse (BL) des Heizkörpers (RH) in Betrieb setzt, wenn die am Thermostat eingestellte Tem­ peratur im Insassenraum unterschritten ist, und daß über die­ sen Thermostat mit der Inbetriebsetzung des Gebläses ein zu­ sätzliches Relais (d3) betätigt ist, über dessen Schließer die Pumpe (PSt) der Standheizung (ST) in Betrieb gesetzt ist, wobei gleichzeitig über das zweite Bypaßventil (905i) die beiden Küh­ ler (RC) vom Kühlwasserkreislauf abgetrennt werden und die den Latentwärmespeicher (L) durchströmende Kühlwassermenge über die Pumpe (PSt) erhöht wird, so daß einem möglichen Temperatur­ anstieg des Kühlwassers durch eine erhöhte Wärmeabgabe an den Speicher entgegengewirkt ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in die vom Bypaßventil (905w) zum Latentwärmespeicher (t) führende Zuleitung (1), über die das Kühlwasser beim Vorwärmen des Motors (M) durch den Speicher hindurchgeleitet ist, ein Rückschlagventil eingebaut ist, das verhindert, daß ein Teil der Kühlwassermenge, die beim Aufheizen des Insassenraumes über den für die Beheizung während der Fahrt vorgesehenen Ther­ mostat (HDr) sowohl über die Pumpe (PSt) der Standheizung (ST), als auch über die parallel zum Bypaßventil (905w) angeordnete drosselbare Verbindungsleitung (3) dem Latentwärmespeicher zugeführt wird, in das Bypaßventil eindringt.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für das Vorwärmen des Motors (M) in einer Schlüsselstel­ lung (3) des Zündschloßes (I) bei Motorstillstand eine Fern­ steuerung vorgesehen ist, die über ein Zeitrelais (dt) und über den Öffner eines bereits vorgesehenen Relais (d1) die für das Vorwärmen des Motors vorgesehene Pumpe (P) in
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