DE202005015496U1

DE202005015496U1 - Vorrichtung zur Nutzung der Abwärme eines Fahrzeuges

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Publication number: DE202005015496U1
Application number: DE202005015496U
Authority: DE
Original assignee: WAGGERSHAUSER PAUL
Current assignee: WAGGERSHAUSER PAUL
Priority date: 2005-10-01
Filing date: 2005-10-01
Publication date: 2005-12-15
Anticipated expiration: 2015-10-02

Abstract

Vorrichtung (11) zur Nutzung der bei der Verbrennung von Kraftstoff betriebenen Motoren (2) entstehenden Abwärme, wobei die Motoren (2) in Fahrzeuge (1) zu deren Antrieb eingebaut sind, bestehend aus einem die aus dem Motor (2) abströmenden Abgase aufnehmenden Krümmer (3), dadurch gekennzeichnet, dass der Krümmer (3) in einem Hohlprofil (12) untergebracht ist, durch den die Abwärme des Krümmers (3) im Hohlprofil (12) sammelbar ist, dass die im Inneren des Hohlprofils (12) aufgefangene Abwärme mittels mindestens eines Leitungsrohres (14, 17) an die an der Windschutzscheibe (7) des Fahrzeuges (1) anliegenden Wischblätter (8) und/oder in die Zwischenraum (9) der Fahrzeugkarosserie, insbesondere der Türen des Fahrzeuges (1), zugeführt ist.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Nutzung der Abwärme nach dem Oberbegriff der Schutzansprüche 1 und 2.
Es ist bekannt, die bei der Verbrennung von Kraftstoffen entstehende Abwärme in einem Motor, der als Antrieb für das Fahrzeug dient, zur Erwärmung des Innenraumes eines Pkws oder eines Lastwagens zu verwenden. Die bei der Verbrennung entstehende Wärme an den Bauteilen des Motors wird üblicherweise über ein Luft- und/oder Wasserkühlsystem von diesen Bauteilen durch einen Wärmetauscher aufgenommen. Die am Ende des Kühlkreislaufes in diesem vorhandene Wärme wird entweder am Kühler durch den Fahrtwind an die Umgebung abgegeben, oder ganz oder teilweise in das Innere der Fahrzeugkabine zu deren Aufheizung, insbesondere während der kälteren Jahreszeit, eingespeist. Diese Abwärme kann dabei an die Innenseite der Windschutzscheibe, an die Innenseite der Fenster, in den Fußraum der Fahrzeugkabine und/oder in das Innere, beispielsweise in den Bereich, in dem der Fahrer sitzt, geleitet werden.
Es ist bislang nicht bekannt, die am Krümmer und/oder die am Auspuffrohr bzw. durch die Abgase gespeicherte Abwärme, die im Auspuffrohr an die Umgebung abgegeben wird, zur Erwärmung zu nutzen. Vielmehr wird die an dem Krümmer und an dem Auspuffrohr und die in diesem abgeleiteten Abgasen ungenutzt an die Umgebung abgeführt. Dies ist thermodynamisch als ungünstig einzustufen, denn dadurch wird die bei der Verbrennung entstandene Wärme ungenutzt in die Umgebung abgegeben.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zur Nutzung der bei der Verbrennung eines kraftstoffbetriebenen Motors, der in einem Fahrzeug zu dessen Fortbewegung eingebaut ist, derart auszunutzen, dass durch die am Krümmer anfallende Abwärme, beispielsweise die Wischblätter, die an der Außenseite der Windschutzscheibe des Fahrzeuges angebracht sind, mit dieser Abwärme zu versorgen. Gleichzeitig soll auch der Innenraum der Fahrzeugkarosserie, beispielsweise die Fahrzeugtüren, mit der Abwärme des Krümmers aufgeheizt werden können.
Die im Auspuffrohr vom Motor abgeführten Abgase sollen zur Erwärmung der Vorder- und/oder der Hinterräder eingesetzt werden können, damit beispielsweise bei einer vereisten Fahrbahn die Vorder- und/oder die Hinterräder eine bessere Haftung für den Forttrieb des Fahrzeuges erhalten. Der Fahrer des Fahrzeuges soll die Vorrichtung individuell von der Fahrzeugkabine aus bedienen können, so dass je nach dem gewünschten Anforderungsprofil und der herrschenden Außentemperatur die Vorrichtung für den beschriebenen Verwendungszweck eingesetzt werden kann, oder nicht.
Die Aufgaben der Erfindung werden durch die in den kennzeichnenden Teilen der Schutzansprüche 1 und 2 aufgeführten Merkmale gelöst.
Weitere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Dadurch, dass der Krümmer mittels eines Hohlprofils vollständig ummantelt ist und die von diesem abgegebene Wärme im Inneren des Hohlprofils aufgefangen wird, wird die vom Motor erzeugte Abwärme nicht ungenutzt an die Umgebung abgegeben, sondern vielmehr definiert an die Wischblätter, die an der Außenseite der Windschutzscheibe des Fahrzeuges anliegen, oder an die gesamte Windschutzscheibe, weitergeleitet. Das hierfür vorgesehene Leitungssystem kann auch in den Innenraum der Fahrzeugtüren münden, wodurch diese wärmeisoliert sind und daher die im Inneren der Fahrzeugkabine herrschende Raumtemperatur, insbesondere während der kalten Jahreszeit, durch diese Wärmeisolation die bereits vorhandene Innenraumbelüftung unterstützt.
Des Weiteren ist besonders vorteilhaft, dass die im Auspuff an die Umgebung geleiteten Abgase, die ebenfalls aufgrund der Motorverbrennung eine erhöhte Temperatur aufweisen, an die Vorder- bzw. Hinterräder mittels geeigneter Rohrleitungssystemen geführt wird. Diese erwärmte Abgasluft wirkt dabei auf die Oberfläche der Reifen und heizt diese somit auf. Insbesondere bei gefrorenen, verschneiten oder anderweitig glatten Straßenverhältnissen, wird folglich aufgrund der Erwärmung der Oberfläche der Fahrzeugreifen eine bessere und erhöhte Haftreibung erzeugt. Die aufgeheizte Radoberfläche kann dazu genutzt werden, um den auf der Straße vorhandenen Schneematsch oder Eispartikel aufzutauen und daher das Fahrzeug vor allen Dingen an Steigungen mit genügend Haftreibung auszustatten, um dieses anfahren bzw. die ursprüngliche Geschwindigkeit beibehalten zu können.
Das Anströmen sowohl der Wischerblätter, des Innenraums der Fahrzeugkarosserie als auch die Aufheizung der Vorder- bzw. Hinterräder des Fahrzeuges kann vom Fahrer aus der Fahrzeugkabine vorgenommen werden.
Die Betriebszustände, insbesondere der Vorder- und Hinterreifen wird elektrisch überwacht, so dass die Anströmung der Vorder- und Hinterreifen mit der Abwärme des Motors bzw. der Auspuffabgase beendet wird, sobald die Temperatur der Vorder- bzw. Hinterreifen einen vorab festgelegten Temperaturgrenzwert erreicht hat. Demnach kann die erfindungsgemäße Vorrichtung manuell zugeschaltet, oder aber wird automatisch abgeschaltet, so dass die Abwärme und die im Auspuff vorhandenen Abgase wie bisher ungenutzt an die Umgebungsluft abgegeben werden.
In der Zeichnung ist ein erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel dargestellt, das nachfolgend näher erläutert wird. Im einzelnen zeigt:
1 ein Fahrzeug, das durch einen kraftstoffbetriebenen Motor angetrieben ist sowie eine Vorrichtung zur Nutzung der Abwärme des vom Motor abgegebenen Abwärme an einem Krümmer und an einem Auspuff, in Seitenansicht,
2 die Vorrichtung gemäß 1 am Unterboden des Fahrzeuges, im Schnitt und
3 eine vergrößerte Darstellung der Vorrichtung gemäß 2.
Aus 1 ist ein als Lastwagen ausgebildetes Fahrzeug 1 zu entnehmen, in dessen Frontbereich ein Motor 2 untergebracht ist, durch den das Fahrzeug 1 in üblicher Weise angetrieben wird. Die bei der Kraftstoff-Verbrennung im Motor 2 entstehenden aufgeheizten Abgase werden über einen Krümmer 3 an ein Auspuffrohr 4 weitergeleitet, das im Heckbereich des Fahrzeuges 1 die Abgase an die Umgebung abgibt.
Des Weiteren weist das Fahrzeug 1 ein Paar Vorderräder 5 sowie zwei Zwillingshinterräder 6 auf. Die Fahrzeugkabine ist im Frontbereich durch eine Windschutzscheibe 7, an der außen zwei Wischblätter 8 anliegen, abgeschlossen. Ein Innenraum der Fahrzeug-Karosserie wird durch den Kühlkreislauf, der den Motor 2 abkühlt, mit Wärme versorgt. Die Längsrichtung des Fahrzeuges 1 ist mit der Bezugsziffer 10 bezeichnet und stellt die Richtung dar, in der das Fahrzeug 1 bei Vorwärtsfahrt bewegt wird. Aufgrund der Fahrzeuggeschwindigkeit entsteht folglich um das Fahrzeug 1 eine Luftströmung, die entgegen der Längsrichtung 10 am Fahrzeug 1 entlangströmt.
Die an dem Krümmer 3 anfallende Abwärme, die durch den kraftstoffbetriebenen Motor 2 entsteht sowie die im Auspuffrohr 4 vorhandenen aufgeheizten Abgase sollen thermodynamisch genutzt werden. Insbesondere aus den 2 und 3 ist ersichtlich, dass zu diesem Zweck eine Vorrichtung 11 am Unterboden des Fahrzeuges 1 angebracht ist, die aus einem Hohlprofil 12 besteht, durch das somit der Krümmer 3 vollständig ummantelt ist. Zwischen der Außenwand des Krümmers 3 und der Innenwand des Hohlprofils 12 ist ein Hohlraum vorhanden, in dem die vom Krümmer 3 abgestrahlte Wärme gesammelt wird. In dem Hohlprofil mündet ein Leitungsrohr 14, durch das die im Hohlprofil 12 gesammelte Wärme an einen Verteiler 17 weitergeleitet wird. In dem Verteiler 17 ist ein Ventilator 18 angeordnet, durch den demnach die Abwärme aus dem Hohlprofil 12 abgesaugt wird. In den Verteiler 17 münden vier weitere Leitungsrohre 14, die innerhalb der Fahrzeugkarosserie verlaufen. Die Leitungsrohre 14 enden im Inneren der Fahrzeugkarosserie, beispielsweise in den Türen 9 des Fahrzeuges 1 und erwärmen diesen Hohlraum, so dass eine Wärmeisolationsschicht zwischen der oftmals kalten Außenseite und der Innenseite der Türe 9 des Fahrzeuges 1 entsteht. Des Weiteren treten die Leitungsrohre 14 aus der Fahrzeugkarosserie im Bereich der Windschutzscheibe 7 aus, so dass die ausgeblasene Warmluft auf die Wischblätter 8 einwirkt und diese aufheizt und somit beispielsweise von Eisresten befreit. Die Anzahl der Austrittsdüsen, durch die die Warmluft ausströmt, kann beliebig sein und über die gesamte Breite der Windschutzscheibe 7 können diese angeordnet werden.
Die durch das Auspuffrohr 4 erwärmten Abgase können über ein Leitblech 15 auf die Hinterräder 6 des Fahrzeugs 1 geleitet werden, wodurch die Oberfläche der Hinterräder 6 durch die Abgase erwärmt wird. Die Innenkontur der Leitbleche 15 entspricht einem Rechteckquerschnitt.
Da der Antrieb des Fahrzeuges 1 üblicherweise über die Hinterräder 6 erfolgt, wird durch das Aufheizen der Hinterräder 6 der Haftreibungskoeffizient zwischen diesem und dem Straßenbelag verbessert, denn durch das Erwärmen der meist aus Gummi bestehenden Hinterräder 6 erhalten diese einen erhöhten Haftreibungswert. Wenn demnach das Fahrzeug 1 an einer vereisten oder rutschigen Steigung festsitzt, strömen die durch das Auspuffrohr 4 ausgebrachten Abgase unmittelbar in den Bereich der Hinterräder 6, wodurch das Eis, der Schnee bzw. der Schneematsch geschmolzen werden, um ein Anfahren bzw. das Weiterfahren des Fahrzeuges 1 zu ermöglichen. Gleichzeitig wird die Oberfläche der Hinterräder 6 erwärmt.
Durch Leitungsrohre 14 kann das Auspuffrohr 4 derart verlängert werden, dass die Abgase auch an die Vorderräder 5 geleitet werden, um diese zu erwärmen. Diese technische Maßnahme wird ergriffen, wenn das Fahrzeug 1 einen Frontantrieb aufweist.
Um die im Auspuffrohr 4 vorhandene Abgaswärme weiter zu nutzen, ist das Auspuffrohr 4 durch ein Rohr 13 vollständig, zumindest jedoch teilweise, ummantelt, so dass die Abwärme des Auspuffrohres 4 im Rohr 13 gesammelt wird. Durch die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs 1 strömt die im Inneren des Rohres 13 aufgewärmte Luft durch die Leitbleche 15 an die Hinterräder 6, um diese zusammen mit der Abgaswärme aus dem Auspuffrohr 4 aufzuheizen.
Die Leitbleche 15 können manuell von dem Fahrer des Fahrzeuges 1 bedient und eingestellt werden, so dass die Abgaswärme bzw. die Abwärme, die an dem Krümmer 3 und an dem Auspuffrohr 4 durch das Hohlprofil 12 bzw. das Rohr 13 aufgefangen werden, für die beschriebene Erwärmung der Wischerblätter 8, des Innenraumes 9 der Fahrzeug-Karosserie sowie der Vorder- bzw. Hinterräder 5 oder 6 verwendet werden. Die Vorrichtung 11 kann demnach zu- oder abgeschaltet werden, je nachdem, ob die genannten Bereiche des Fahrzeuges 1 mit Abwärme des Motors 2 versorgt werden sollen. Dies erfolgt manuell oder automatisch.
Aus Sicherheitsgründen wird die Reifentemperatur permanent überwacht. Wenn diese durch das Anströmen mit den erwärmten Abgasen einen bestimmten Temperaturgrenzwert erreicht, wird das Leitblech 15 durch jeweils eine Drosselklappe 16 verschlossen, wodurch die Abgase in üblicher Weise durch das Auspuffrohr 4 an die Umgebung abgeleitet werden. Die Drosselklappen 16 dienen demnach zur Ansteuerung der Abwärme an die Hinterreifen 6.
In dem Hohlprofil 12, dies kann insbesondere der 3 entnommen werden, sind Belüftungsöffnungen 19 eingearbeitet, die vorzugsweise parallel zu der Fahrrichtung 10 des Fahrzeuges 1 verlaufen. Die Belüftungsöffnungen 19 sind mit jeweils einer Drosselklappe 16 verschließbar, um eine größt mögliche Aufheizung in dem Hohlprofil 12 zu erzeugen. Die Temperatur des Krümmers 13 wird mittels entsprechender Messgeräte permanent überwacht und wenn diese einen kritischen Temperaturgrenzwert erreicht, werden die Drosselklappen 16 geöffnet, so dass durch den anströmenden Fahrtwind das Innere des Hohlprofiles 12 zusätzlich belüftet wird, um den Krümmer 13 zu kühlen.
Auch während der wärmeren Jahreszeit werden die Belüftungsöffnungen 19 am Krümmer 3 offen gehalten, um eine Überhitzung des Krümmers 3 zu vermeiden.

Claims

Vorrichtung (11) zur Nutzung der bei der Verbrennung von Kraftstoff betriebenen Motoren (2) entstehenden Abwärme, wobei die Motoren (2) in Fahrzeuge (1) zu deren Antrieb eingebaut sind, bestehend aus einem die aus dem Motor (2) abströmenden Abgase aufnehmenden Krümmer (3), dadurch gekennzeichnet, dass der Krümmer (3) in einem Hohlprofil (12) untergebracht ist, durch den die Abwärme des Krümmers (3) im Hohlprofil (12) sammelbar ist, dass die im Inneren des Hohlprofils (12) aufgefangene Abwärme mittels mindestens eines Leitungsrohres (14, 17) an die an der Windschutzscheibe (7) des Fahrzeuges (1) anliegenden Wischblätter (8) und/oder in die Zwischenraum (9) der Fahrzeugkarosserie, insbesondere der Türen des Fahrzeuges (1), zugeführt ist.
Vorrichtung (11) zur Nutzung der bei der Verbrennung von Kraftstoff betriebenen Motoren (2) entstehenden Abwärme, wobei die Motoren (2) in Fahrzeuge (1) zu deren Antrieb eingebaut sind, bestehend aus mindestens einem die aus dem Motor (2) abströmenden Abgase aufnehmenden Auspuffrohr (4), dadurch gekennzeichnet, dass die im Auspuffrohr (4) abgeleiteten Abgase und/oder dass an der Oberfläche des Auspuffrohres (4) entstehende Abwärme durch mindestens ein Leitungsrohr (14, 15) an die Vorder- und/oder die Hinterräder (5 bzw. 6) des Fahrzeuges (1) geleitet sind und auf die Oberfläche der Vorder- und/oder Hinterräder (5, 6) zu deren Erwärmung einwirken.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Leitungsrohr (14, 15) ein Ventilator eingebaut ist, der von außen ein- oder ausschaltbar ist und durch den die durch den Krümmer (3) abgestrahlte Abwärme aus dem Hohlprofil (12) ausblasbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Hohlprofil (12) eine Vielzahl von Belüftungsöffnungen (19) aufweist, die durch Drosselklappen (16) verschließbar sind und dass die Drosselklappen (16) von außen derart bedienbar sind, dass das Hohlprofil (12) als vollständig geschlossener Körper oder als Körper mit einer Vielzahl von Belüftungsöffnungen (19), die von der Umgebungsluft durchströmbar sind, ausgebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Auspuffrohr (4) durch ein Rohr (13) in seiner gesamten Länge oder teilweise ummantelt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungsgeschwindigkeit der Abgase im Auspuffrohr (4) und/oder in dem Rohr (13) mittels eines Ventilators (18) erhöht ist.
Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Auspuffrohr (4) durch ein Rohr (13) ummantelt ist und dass die im Rohr (13) angesammelte Abwärme des Auspuffrohres (4) durch die Geschwindigkeit des Fahrzeuges und/oder durch einen Ventilator (18) aus dem Rohr (13) in das Leitungsrohr (14) strömt.
Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Leitungsrohr (14) mind. eine Drosselklappe (16) angeordnet ist, die von außen bedienbar ist und dass mittels der Klappeneinstellung der Drosselklappe (16) die Abgase des Motors (2) an die Umgebung oder an die Vorder- bzw. die Hinterräder (5 bzw. 6) des Fahrzeuges (1) geleitet ist.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorrichtung (1) Überwachungsmittel zugeordnet sind, durch die die Abwärme bzw. die Abgase des Motors (2) kontrolliert an die Vorder- und/oder Hinterräder (5, 6) geleitet ist in Abhängigkeit von der der momentan herrschenden Temperatur der Vorder- und/oder Hinterräder (5, 6).
Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Leitungsrohr (14) im Bereich der Vorder- und/oder Hinterräder (5 bzw. 6) ein Leitblech (15) angeordnet ist und dass das Leitblech derart verstellbar am Leitungsrohr (14) angebracht ist, dass die Abgase einstellbar auf dem Untergrund, auf dem das Fahrzeug (1) angeordnet ist, oder auf die Oberfläche der Vorder- und/oder Hinterräder (5 bzw. 6) geleitet sind.