DE2832571C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein der Gattung des Patentan­ spruchs 1 entsprechendes Kraftfahrzeug.

Man ist schon seit einiger Zeit bestrebt, die Kaltstarteigen­ schaften durch Brennkraftmaschinen angetriebener Kraftfahrzeuge so zu verbessern, daß die Brennkraftmaschine möglichst schnell ihre Betriebstemperatur erreicht. Abgesehen davon, daß der Motorbetrieb im Warmlaufbereich unwirtschaftlich ist, da einer­ seits an den noch kalten Brennraumwänden nur eine unvollkomme­ ne Verbrennung mit entsprechend hohem Kraftstoffverbrauch er­ wartet werden kann und andererseits bei noch zu geringer Schmier­ öltemperatur Leistungsverluste durch erhöhte Lagerreibungen und dgl. entstehen, führt die unvollkommene Verbrennung des Kraft­ stoffs während der Warmlaufphase auch zu einer erheblich ver­ größerten Schadstoffemission.

Durch die DE-OS 25 53 174 ist bereits ein der Gattung des Patentanspruchs 1 entsprechendes Kraftfahrzeug bekannt, bei dem eine durch einen Abgaswärmetauscher der Brennkraftmaschine auf­ geheizte Heizflüssigkeit für eine Warmluftheizung des Kraftfahr­ zeuges dazu ausgenutzt wird, die Kühlräume einer Flüssigkeits­ kühlung der Brennkraftmaschine und die Kühlflüssigkeit der Brennkraftmaschine selbst über jeweils eine weitere Wärmetau­ schereinrichtung während der Warmlaufphase der Brennkraftmaschi­ ne mit aufzuheizen. Selbstverständlich läßt dieser Heizmittel­ kreislauf mit einer regelbaren Heizmitteltemperatur die Aufhei­ zung der Brennkraftmaschine ganz unabhängig von der Raumbeheizung des Kraftfahrzeuges auch dann zu, wenn keine Warmluftheizung ge­ wünscht sein sollte. Wenn es auf diese Weise auch gelungen ist, die Warmlaufphase mit den vorgenannten Nachteilen wesentlich zu verkürzen, so blieb es doch noch nachteilig, daß diese Be­ heizung kaum zu einer schnelleren Erwärmung des Schmieröles der Brennkraftmaschine beitragen konnte.

Durch die DE-OS 27 53 716 ist es bei einem ebenfalls der Gattung des Patentanspruchs 1 entsprechenden Kraftfahrzeug zur Vermeidung des letztgenannten Mangels bekannt, einen Zweigstrom der Heizflüssigkeit für die Warmluftheizung des Kraftfahrzeuges zur Aufheizung des Schmieröles der Brennkraft­ maschine auszunutzen, indem ein Trockensumpfbehälter des Schmier­ ölkreislaufes zugleich als durch die Heizflüssigkeit beheizter Wärmetauscher ausgebildet ist. Indessen bleibt dort wiederum nachteilig, daß die schon vom ersten Anfahren der Brennkraftma­ schine her zur Verfügung stehende Abgaswärme nicht dem Kühl­ kreislauf der Brennkraftmaschine zugute kommt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das eingangs ge­ nannte Kraftfahrzeug so weiter zu vervollkommnen, daß die Warm­ laufphase der Brennkraftmaschine in möglichst einfacher und doch wirksamer Weise weiter verkürzt und überdies nach Möglich­ keit auch der gesamte Wärmehaushalt der Brennkraftmaschine so stabilisiert wird, daß optimale Betriebstemperaturen der Flüs­ sigkeitssysteme auch bei möglichst allen anderen extremen Be­ triebszuständen des Kraftfahrzeuges eingehalten werden, die sich insbesondere bei winterlichem Stadtverkehr ergeben können.

Die gestellte Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die im Patentanspruch 1 wiedergebene Lehre gelöst.

Durch die erfindungsgemäße Ausbildung des weiteren Wärmetau­ schers als Mehrfach-Wärmetauscher entfällt nicht nur der Auf­ wand für einen gesonderten Wärmetauscher, wenn der Mangel der vorgenannten bekannten Heizvorrichtungen behoben werden soll, sondern der gemeinsame Wärmeaustausch zwischen allen drei vom Abgas her aufgeheizten Flüssigkeitssystemen des Kraftfahrzeuges trägt auch zu einer Stabilisierung des Wärmehaushaltes der Brennkraftmaschine bei, wenn etwa eines der Flüssigkeitssy­ steme aufgrund ungünstiger Betriebsbedingungen eine von sei­ ner Solltemperatur abweichende Temperatur annehmen sollte.

Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung ist im Patent­ anspruch 2 gekennzeichnet. Durch eine gleichzeitige Ausbildung der Teilräume des Mehrfach-Wärmetauschers als Vorratsbehälter für die Flüssigkeiten der verschiedenen Flüssigkeitssysteme ergeben sich in den Teilräumen des Wärmetauscher zugleich be­ trächtliche Wärmeinhaltsmengen, die einen besonders wirksamen und nachteiligen Wärmeaustausch mit den weiteren und insbeson­ dere benachbarten Teilräumen des Mehrfach-Wärmetauschers er­ möglichen.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist im Patentanspruch 3 gekennzeichnet. Dabei besteht selbstver­ ständlich die Möglichkeit, die Zwischenwände zwischen benach­ barten Teilräumen des Wärmetauschers in ihrer Ausdehnung und ihren Eigenschaften der Wärmeübertragung so zu wählen, daß sich in jedem vom wärmsten Teilraum her aufzuheizenden weite­ ren Teilraum des Wärmetauschers gerade die dort gewünschte Temperatur ergibt. Gemäß der im Patentanspruch 8 niedergeleg­ ten Lehre können die entsprechend gestalteten Teilräume des Wärmetauschers zugleich eine Pegelstandsmessung der darin auf­ genommenen Flüssigkeiten zulassen, etwa die Kontrolle einer ausreichenden Schmierölmenge, wenn der schmierölaufnehmende Teilraum zugleich den Trockensumpfbehälter des Schmierölkreis­ laufes bei einer Trockensumpfschmierung der Brennkraftmaschine des Kraftfahrzeuges bildet.

Weitere vorteilhafte Einsatzmöglichkeiten des Mehrfach-Wärme­ tauschers sind in den Patentansprüchen 10 bis 14 gekennzeichnet, während weitere vorteilhafte, konstruktive Einzelheiten des Mehrfach-Wärmetauschers in den Patentansprüchen 16 bis 18 ge­ kennzeichnet sind.

Andere, insbesondere vorteilhafte Ausbildungen der Vorrich­ tungen zur Temperaturregelung der Flüssigkeiten betreffende Ausgestaltungen der Erfin­ dung sind in den Ansprüchen 19 bis 21 gekennzeichnet.

In der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise veran­ schaulicht; es zeigt

Fig. 1 die wichtigsten Flüssigkeitssysteme eines durch eine Brennkraftmaschine antreibbaren, im übrigen nicht dargestellten Kraftfahrzeuges in einer Schemadarstel­ lung (ein Mehrfach-Wärmetauscher des Kraftfahrzeuges ist axial geschnitten dargestellt);

Fig. 2 den Mehfach-Wärmetauscher gemäß Fig. 1 in einem Quer­ schnitt nach der Linie II-II der Fig. 1;

Fig. 3 bis 5 drei weitere Ausführungsformen des Mehrfach-Wär­ metauschers in jeweils einem Axialschnitt;

Fig. 6 und 7 zwei weitere Ausführungsformen des Mehrfach- Wärmetauschers in jeweils einem Querschnitt;

Fig. 8 und 9 wiederum andere Ausführungsformen des Mehrfach- Wärmetauschers in jeweils einem lotrechten Schnitt;

Fig. 10 eine weitere Ausführungsform des Mehfach-Wärmetau­ schers in einer perspektivisch gehaltenen Seitenan­ sicht.

Die Schemadarstellung gemäß Fig. 1 zeigt eine Brennkraftma­ schine 1 nebst den wichtigsten ihr und dem zugehörigen (nicht dargestellten) Kraftfahrzeug zugeordneten Flüssigkeitssystemen, die alle über einen Mehrfach-Wärmetauscher 2 in gegenseitigem Wärmeaustausch stehen. Außerdem befindet sich in einer von einem lediglich durch einen Pfeil 3 schematisch angedeuteten Abgas- Sammelrohr abgezweigten Abgas-Zweigleitung 4 ein Abgaswärmetau­ scher 5.

Gemäß dem Ausführungsbeispiel ist die Brennkraftmaschine 1 mit einer Trockensumpfschmierung versehen, bei der das aus der im Kurbelgehäuse 6 der Brennkraftmaschine 1 befindlichen Ab­ saugerinne 7 durch eine Absaugepumpe 8 abgesaugte Schmieröl an­ schließend zugleich zur Kühlung der Brennkraftmaschine 1 aus­ genutzt wird und damit einen Wasserkühlkreislauf erübrigt. Dem­ gemäß wird das Schmieröl von der Absaugepumpe 8 aus über eine Leitung 9 in entsprechende Kühlkanäle des Zylinderblockes 10 und von dort in entsprechende Kühlkanäle des Zylinderkopfes 11 geleitet. Aus dem Zylinderkopf 11 strömt das Schmieröl schließ­ lich durch eine Leitung 12 von oben in einen ringförmigen Teil­ raum 13 des Mehrfach-Wärmetauschers 2, der damit zugleich einen Trockensumpfbehälter des Schmierölkreislaufes bildet. Unterhalb der Einlaufstelle des Schmieröles befindet sich im Teilraum 13 ein Leitblech 14, durch welches das einströmende Schmieröl zu­ gleich gegen eine die Innenwand des Ringraumes bildende Zwischen­ wand 15 des Mehrfach-Wärmetauschers 2 geleitet wird. Diese im wesentlichen zylindrische, nach unten hin jedoch konisch ver­ jüngte Zwischenwand 15 umschließt einen weiteren axialen Teil­ raum 16 des Mehrfach-Wärmetauschers 2, der gemäß dem Ausführungs­ beispiel zugleich den Vorratsbehälter für die Heizflüssigkeit eines weiteren Flüssigkeitskreislaufes bildet, der in nachstehend noch beschriebener Weise der Warmluftheizung des Kraftfahrzeuges dient. Beide Teilräume 13 und 16 des Mehrfach-Wärmetauschers sind nach oben durch je eine Entlüftungsleitung 17 bzw. 18 nach einem Luftfilter 19 der Brennkraftmaschine hin entlüftet. In die Ent­ lüftungsleitung 17 mündet außerdem von der Ventilhaube 20 der Brennkraftmaschine 1 aus noch eine weitere Entlüftungsleitung 21 ein. Die Entlüftung der beiden Teilräume 13 und 16 des Mehrfach- Wärmetauschers 2 in das Luftfilter 19, und zwar auf die zum Ansaugrohr der Brennkraftmaschine gerichtete Austrittsseite des­ selben, gewährleistet, daß die mehr oder weniger ölgeschwänger­ ten Entlüftungsgase nicht nach außen und insbesondere nicht un­ ter die Motorhaube des Motorraumes des Kraftfahrzeuges gelangen können. Sie werden vielmehr mit der Ansaugluft nach der Brenn­ kraftmaschine hin abgeführt und dort mitverbrannt. Im übrigen ist bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel davon ausgegangen worden, daß die Heizflüssigkeit für die Raumheizung des Kraft­ fahrzeuges nicht etwa Wasser, sonder ein hochsiedendes Hy­ drauliköl ist, wodurch ohne weiteres Arbeitstemperaturen der Heizflüssigkeit von beispielsweise etwa 120°C vorgesehen werden können.

Unter die Eintrittsöffnung der Entlüftungsleitung 17 greift im Teilraum 13 noch ein Prallblech 22, welche ein Mitreißen von Öldämpfen in die Entlüftungsleitung 17 weitgehend verhindert.

Beim Betrieb der Brennkraftmaschine 1 wird das im Teilraum befindliche Schmieröl über eine Leitung 23 von einer Schmier­ ölpumpe 24 angesaugt und von dieser Pumpe durch ein Ölfilter 25 in eine Zuleitung 26 zur üblichen Druckschmierung der Schmier­ stellen der Brennkraftmaschine 1 weitergefördert. Ein in der Zu­ leitung 26 nach dem Ölfilter 25 befindlicher Thermostat 26 a er­ öffnet normalerweise den weiteren Weg durch die Zuleitung 26, sorgt im Falle einer zu hohen Öltemperatur durch seinen Abschluß jedoch für eine Umleitung des Schmieröles durch einen Ölkühler 27, vor dem gegebenenfalls noch ein (nicht dargestellter Elektro­ lüfter vorgesehen sein kann. Im übrigen führt die Zuleitung 26 vor dem Eintritt in die Brennkraftmaschine 1 durch einen Teilraum 28 des Abgaswärmetauschers 5, der jedoch nur dann von Abgas durch­ strömt wird, wenn ein an der Abzweigungsstelle der Abgas-Zweiglei­ tung 4 befindliches und durch einen in der an den Abgaswärmetau­ scher 5 anschließendes Teil der Zuleitung 26 befindlichen Tempera­ turschalter 29 steuerbares Steuergerät 30 einen mehr oder weniger großen Anteil der Abgase durch den Abgaswärmetauscher 5 leitet.

Innerhalb der Brennkraftmaschine 1 wird das durch die Zuleitung 26 zugeführte Schmieröl einerseits zu einem üblichen Ölhauptkanal 31 und andererseits zu einem Überdruckventil 32 verzweigt, über wel­ ches es nach einer entsprechenden teilweisen Entspannung und einer weiteren Verzweigung teilweise zur Druckschmierung der Lagerstel­ len der im Zylinderkopf 11 der Brennkraftmaschine 1 befindlichen (nicht dargestellten) Nockensteuerung dient und andererseits einem Ölspritzrohr 33 zugeführt wird, über welches die einzelnen Nocken der Nockensteuerung mit Spritzöl versorgt werden.

Dadurch, daß der Teilringraum 13 des Mehrfach-Wärmetauschers 2 eine Höhe h aufweist, die mehr als das Dreifache der Wurzel aus seiner durchschnittlichen waagerechten Querschnitts-Ringflä­ che beträgt, eignet sich dieser als Trockensumpfbehälter des Schmierölkreislaufes dienende Teilringraum 13 zugleich vorteil­ haft zur Ölstandsmessung, zu welchem Zweck in den Teilringraum 13 ein Meßstab 13′ einführbar ist. Da der Mehrfach-Wärmetauscher 2 im übrigen in nicht besonders dargestellter Weise an einer obe­ ren Stelle des Motorraumes des Kraftfahrzeuges angeordnet ist, ist der Meßstab 13′ bei geöffneter Motorhaube auch bequem zu­ gänglich.

Der axiale Teilraum 16 des Mehrfach-Wärmetauschers 2 bildet zugleich einen Vorratsbehälter für eine Heizflüssigkeit, die ih­ rerseits über einen weiteren Wärmetauscher 34 zur Aufheizung der Raumluft im Kraftfahrzeug, beispielsweise in dessen Fahrgastraum, dient. Der Teilraum 16 steht über eine untere Ablaßleitung 16′ mit einem zweiten Teilraum 28′ des Abgaswärmetauschers 5 in Verbindung, von dem aus eine Saugleitung 35 zu einer Förderpumpe 36 führt. Eine von der Förderpumpe 36 ausgehende Druckleitung 37 führt zu einem Heizungsregler 38, der eine Verzweigung der Heizflüssigkeit steuert, wobei die eine Zweigleitung 39 in den Wärmetauscher 34 führt, während die andere Zweigleitung 40 den Wärmetauscher 34 umgeht und in die vom Wärmetauscher 34 ausgehende Ableitung 41 mündet, die ihrerseits oben in den Teilraum 16 des Mehrfach-Wär­ metauschers 2 einmündet. Wie aus Fig. 1 hervorgeht, führt eine weitere Umgehungsleitung 42, in der sich ein Entlastungsventil 43 befindet, unmittelbar aus der Saugleitung 35 in die Ableitung 41.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, befindet sich in der vom Teil­ raum 16 nach dem Luftfilter 19 hin führenden Entlüftungslei­ tung 18 noch eine siphonartige Schleife 44, an deren unterster Stelle sich eine Entlüftungsdrossel 45 nebst Abschneider befindet.

Der Abscheider 45 ist weiterhin nach unten über eine Ablaßlei­ tung 46 mit dem Teilraum 16 verbunden. Im übrigen geht aus Fig. 1 weiterhin hervor, daß unterhalb der Einmündungsstelle 47 der Ableitung 41 in den Teilraum 16 ein Leitblech 48 vorge­ sehen ist, durch welches die die in den Teilraum 16 einströmende Heizflüssigkeit noch oberhalb des Flüssigkeitsspiegels gegen die Zwischenwand 15 gelenkt wird. Damit ergibt sich zugleich eine besonders günstige Wärmeübertragung von der entlang der Zwischenwand 15 strömenden Heizflüssigkeit nach dem anderseits der Zwischenwand 15 strömenden Schmieröl hin. Schließlich bil­ det das Leitblech 48 für die im Teilraum 16 unter ihm befind­ liche Heizflüssigkeit zugleich eine Art Prallblech nach der darüber anschließenden Entlüftungsleitung 18 hin.

Aus Fig. 1 ist weiterhin ersichtlich, daß die Förderpumpe 36 von einem in der Saugleitung 35 befindlichen Temperaturschal­ ter 49 aus steuerbar ist, der in der strichpunktiert angedeute­ ten Weise zugleich mit dem Temperaturschalter 29 im Ölkreislauf verbunden ist. Gemäß dem Ausführungsbeispiel ist angenommen, daß der Temperaturschalter 49 die Förderpumpe 36 so steuert, daß im Flüssigkeitskreislauf der Heizflüssigkeit eine Tempera­ tur von etwa 120°C aufrechterhalten wird, während der Tempera­ turschalter 29 für den Schmierölkreislauf den Abgasdurchsatz durch den Abgaswärmetauscher 5 über das Steuergerät 30 so steuert, daß der Schmierölkreislauf eine Temperatur von etwa 100°C ein­ hält. Wesentlich ist darüber hinaus jedoch, daß die beiden Teil­ räume 13 und 16 in der beschriebenen Weise im gegenseitigen Wär­ meaustausch stehen, so daß die normalerweise über die Außenwän­ de des Vorratsbehälters für die Heizflüssigkeit ungenutzt ab­ strahlende Wärmemenge nunmehr nahezu vollständig vom Schmieröl aufgenommen wird und insbesondere während der Warmlaufphase zur schnelleren Aufheizung des Schmieröles mit beiträgt. Umgekehrt kann auch der Wärmeinhalt des im ringförmigen Teilraum 13 be­ findlichen Schmieröles mit zur Aufheizung der Heizflüssigkeit herangezogen werden, wenn die Temperatur der letzteren je niedri­ ger als die des Schmieröles sein sollte.

Gemäß Fig. 1 umschließt den ringförmigen Teilraum 13 des Mehrfach-Wärmetauschers 2 ein weiterer ringförmiger Teilraum 50, der gemäß dem Ausführungsbeispiel zur Aufnahme einer Waschflüs­ sigkeit für die Windschutzscheibe und gegebenenfalls auch für die Scheinwerferscheiben und weitere Scheiben des Kraftfahrzeu­ ges dienen kann. Damit ist der weitere Vorteil erreicht, daß die sonst über die Außenwand des ringförmigen Teilraumes 13 ab­ strahlende Wärme nunmehr zur Aufheizung der Waschflüssigkeit ausgenutzt wird, was deshalb besonders vorteilhaft ist, weil eine beispielsweise auf etwa 60°C aufgeheizte Waschflüssigkeit wesentlich besser als eine unaufgeheizte Waschflüssigkeit dazu geeignet ist, von der Windschutzscheibe und/oder von den Schein­ werferscheiben mehr oder weniger fest anhaftende Insektenreste zu entfernen. Selbstverständlich führen aus dem zugleich einen Vorratsbehälter für die Waschflüssigkeit bildenden Teilraum 50 Ableitungen 51 und 52 heraus, die in nicht besonders dargestell­ ter Weise über zugeordnete Pumpeinrichtungen zu geeigneten Spritz­ düsen der Wascheinrichtung führen.

Um die etwa zylindrische Außenwand des Teilraumes 50 herum weist der Mehrfach-Wärmetauscher 2 schließlich noch zwei weitere, gemeinsam einen vollständigen Ring bildende Teilringräume 53 und 54 auf, von denen beispielsweise der Teilringraum 53 in die vom Kraftstofftank des Kraftfahrzeuges zur Brennkraftmaschine führen­ de Kraftstoff-Zuleitung eingeschaltet sein kann, damit beim win­ terlichen Kaltstart der Kraftstoff vorgewärmt wird. Dies ist ins­ besondere bei Dieselmotoren vorteilhaft, da der Dieselkraftstoff bekanntlich bei Temperaturen unter minus 25°C zum Versulzen neigt. Der Teilringraum 54 kann schließlich beim Kaltstart zum Vorwärmen der Ansaugluft der Brennkraftmaschine ausgenutzt wer­ den und kann zu diesem Zweck mit einem Lufteintrittsstutzen 55 versehen sein, während er andererseits in nicht besonders darge­ stellter Weise in das Luftfilter 19 einmündet.

Selbstverständlich ist für die Waschflüssigkeit eine Tempe­ ratur unter 100°C, beispielsweise von etwa 60°C vorgesehen, wäh­ rend für die Vorheizung des Kraftstoffs und gegebenenfalls der Ansaugluft noch niedrigere Temperaturen von beispielsweise etwa 30°C in Frage kommen. Aufgrund von Versuchen ist es leicht mög­ lich, die zur Aufheizung der Waschflüssigkeit, des Kraftstoffs und der Ansaugluft jeweils geeigneten Zwischenwände des Mehr­ fach-Wärmespeichers 2 in ihrer Größe und gegebenenfalls auch Wärmeübertragungseigenschaft so zu wählen, daß der nach außen jeweils angestrebte Temperaturabfall erreicht wird.

Erwähnt sei weiterhin, daß die beschriebene Trockensumpf­ schmierung der Brennkraftmaschine 1 auch eine Entlüftung bzw. richtiger: "Belüftung" der Kurbelwanne der Brennkraftmaschine 1 erforderlich macht. Gemäß Fig. 1 führt demgemäß aus der Kurbel­ wanne der Brennkraftmaschine 1 noch eine Leitung 56 in den Teil­ raum 13. Durch diese Leitung kann ständig so viel Luft in die Kurbelwanne nachströmen, wie durch die Absaugepumpe 8 beim Leerpumpen der Absaugerinne 7 der Kurbelwanne Luft mitgerissen wird. Es kann sich damit im Kurbelgehäuse der Brennkraftmaschine 1 auch kein Unterdruck ausbilden, der bekanntlich zu unterschied­ lichen nachteiligen Folgen führen könnte. Durch die Einführung des äußeren Endes der Leitung 56 in den Teilraum 13, d. h. in den Trockensumpfbehälter, ist zugleich gewährleistet, daß - etwa bei stehender Brennkraftmaschine - keine Öldämpfe in den Motorraum und nach außen gelangen können.

Bei dem bisher beschriebenen Ausführungsbeispiel ist davon ausgegangen worden, daß die Brennkraftmaschine mit einer Ölküh­ lung ihrer Brennräume arbeitet. Selbstverständlich eignet sich der erfindungsgemäße Mehrfach-Wärmetauscher auch für solche Kraftfahrzeuge, welche durch eine wassergekühlte Brennkraftma­ schine angetrieben werden. Man wird dann bei der Einteilung der Teilräume des Mehrfach-Wärmetauschers lediglich beachten, daß ein natürliches Gefälle der Arbeitstemperaturen der einzelnen Flüssigkeitssysteme vom innersten Teilraum mit der höchsten Tem­ peratur nach außen bis zur niedrigsten Betriebstemperatur im äußersten Teilraum des Wärmetauschers eingehalten wird. Die Außenwandung des Mehrfach-Wärmetauschers ist vorteilhaft mit einer Wärmeisolierung versehen, wie sie in Fig. 1 mit 57 ange­ deutet ist. Außerdem weist der Mehfach-Wärmetauscher 2 zweck­ mäßig eine schwachkonisch geneigte Bodenwand 58 auf, um den Ausfluß aus den einzelnen Teilräumen zu erleichtern.

Aus den Fig. 3 bis 10 ist ersichtlich, in welcher unterschied­ lichen Weise der Mehrfach-Wärmetauscher ausgebildet sein kann. Maßgeblich für die Auswahl der richtigen Gestaltung ist dabei nicht nur der im Motorraum zur Verfügung stehende Platz, sondern auch die Forderung, die in der Rangordnung ihrer Temperaturhöhe von innen nach außen anschließenden Teilräume in ihrer Größe den praktischen Erfordernissen des jeweils betroffenen Vorratsbehäl­ ters anzupassen und dabei zugleich eine solche richtige Größe der Zwischenwände zu den benachbarten Teilräumen des Mehrfach- Wärmetauschers zu finden, daß jeweils der gewünschte Wärmeüber­ gang bzw. der gewünschte Temperaturabfall vom innersten bis zum äußersten Teilraum des Mehrfach-Wärmetauschers möglichst zwang­ los erreicht wird. Die in die Teilströme der in den Fig. 3 bis 10 dargestellten Mehrfach-Wärmetauscher eingezeichneten Zahlen I, II, III, IV und - gegebenenfalls - V deuten an, daß die im Mehr­ fach-Wärmetauscher aufgenommenen Flüssigkeiten entsprechend abge­ stufte Temperaturhöhen aufweisen, d. h. im Teilraum I die höchste und im Teilraum IV bzw. V die niedrigste Betriebstemperatur. So kann beispielsweise gemäß Fig. 6 der Teilraum I für die Heiz­ flüssigkeit, der Teilraum II für das Schmieröl, der Teilraum III für das Kühlwasser, der Teilraum IV für die Waschflüssigkeit und der Teilraum V für die Vorwärmung der Ansaugluft und/oder des Kraftstoffs für die Brennkraftmaschine vorgesehen sein.

Ein besonderer Vorteil des Mehrfach-Wärmetauschers der be­ schriebenen Konstruktion und Anwendung liegt darin, daß beim Start der Brennkraftmaschine vom Abgaswärmetauscher her eine sehr schnelle Aufheizung der Heizflüssigkeit für die Raumheizung des Kraftfahrzeuges erfolgt, so daß insbesondere im Winter, wo für die Aufheizung des Schmier- und Kühlkreislaufes der Brennkraft­ maschine an sich eine wesentlich größere Zeit benötigt wird, nunmehr die letztgenannten Flüssigkeiten im Mehrfach-Wärmetau­ scher auch von der Heizflüssigkeit her sehr schnell nach dem Start mit aufgeheizt werden. Ähnliche Vorteile ergeben sich beim Winterbetrieb des Kraftfahrzeuges im Stadtverkehr, wo bei konventionellen Flüssigkeitssystemen damit gerechnet werden muß, daß das Schmieröl und das Kühlmittel der Brennkraftmaschi­ ne überhaupt nicht auf ihre optimalen Betriebstemperaturen kom­ men. Auch hier sorgt die über den Abgaswärmetauscher beschleu­ nigte Aufheizung der Heizflüssigkeit für die Raumheizung des Kraftfahrzeuges und des Schmieröles dafür, daß selbst bei unter­ brochenem Fahrbetrieb wenigstens annähernd optimale Betriebs­ temperaturen der verschiedenen Flüssigkeitssysteme erreicht wer­ den. Zu beachten ist hierbei, daß mit optimalen Betriebstempe­ raturen nicht nur geringere Reibungsverluste und ein günstige­ rer Kraftstoffverbrauch, sondern auch eine entsprechend der vollkommeneren Verbrennung geringere Schadstoffemission einge­ halten werden kann. Außerdem bleiben die im nach außen wärmeiso­ lierten Mehrfach-Wärmetauscher befindlichen verschiedenen Flüs­ sigkeiten bei kurzzeitigen Stillstandszeiten des Kraftfahrzeuges länger warm und begünstigen ein schnelles Wiedererlangen der Betriebstemperaturen, wenn das Fahrzeug aufeinanderfolgend im Kurzstreckenbetrieb gefahren wird. Umgekehrt ist es beim Sommer­ betrieb des Kraftfahrzeuges aber auch möglich, einen äußersten Teilraum des Mehrfach-Wärmetauschers von Außenluft zu durchströ­ men und damit den Wärmetauscher von außen nach innen zu kühlen.

Da der Mehrfach-Wärmetauscher 2 nach vorstehendem ohnehin leicht zugänglich an einer oberen Stelle des Motorraumes des Kraftfahrzeuges angeordnet ist, kann ein Teil einer äußeren Seitenwand des Wärmetauschers, beispielsweise ein Teil der Außenwand des Teilraumes 50 gemäß Fig. 1, mit einem Fenster 59 versehen sein, welches eine einfache Beobachtung der richtigen Füllung des Teilraumes mit Waschflüssigkeit erlaubt.

Claims (21)

1. Durch eine Brennkraftmaschine antreibbares Kraftfahrzeug mit mindestens drei Flüssigkeitssystemen, von denen eines über einen Abgaswärmetauscher mit einer Regeleinrichtung auf eine gewünschte Temperatur aufheizbar ist und über einen weiteren Wärmetauscher mit einem der weiteren Flüssigkeits­ systeme im Wärmeaustausch steht, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Wärmetauscher als auch das dritte Flüssigkeitssystem und gegebenenfalls weitere Strömungssysteme des Kraftfahrzeuges mit den beiden im Wärmeaustausch stehenden Flüssigkeitssystemen in Wärmeaustausch bringender und eine entsprechende Menge von Teilräumen (16, 13, 50, 53, 54 bzw. I bis V) aufweisender Mehrfach-Wärmetauscher (2) ausgebildet ist.

2. Kraftfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens zwei (16 und 13) der den einzelnen Flüssigkeitssyste­ men zugeordneten Teilräume des Mehrfach-Wärmetauschers (2) je­ weils zugleich einen eine obere Zuflußöffnung (z. B. 47) und eine untere Abflußöffnung (z. B. 33) aufweisenden Vorratsbehäl­ ter für die zugeordnete Flüssigkeit bilden.

3. Kraftfahrzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Mehrfach-Wärmetauscher einen inneren Teilraum (16 bzw. I) aufweist und jeder weitere Teilraum (z. B. 13) den inneren (16) bzw. den jeweils nach innen benachbarten Teilraum zumindest teilweise umschließt, und daß im Falle unterschiedlicher Betriebs­ temperaturen der einzelnen Flüssigkeitssysteme dasjenige mit der höchsten Betriebstemperatur an den innersten Teilraum (16 bzw. I) angeschlossen ist und die weiteren Flüssigkeitssysteme an die nach außen folgenden Teilräume (z. B. 13, 50, 53) in der Reihenfolge der Höhe ihrer jeweils nächstniedrigeren Betriebstemperatur angeschlossen sind.

4. Kraftfahrzeug nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Mehrfach-Wärmetauscher an einer hochgelegenen Stelle bezüglich der an in angeschlossenen und zu entlüftenden Flüssigkeitssy­ steme angeordnet und die zugeordneten Teilräume (16 und 13) an eine Entlüftungseinrichtung (Luftfilter 19) angeschlossen sind.

5. Kraftfahrzeug nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Teil (13) der entlüfteten Teilräume (16 und 13) des Mehrfach-Wärmetauschers (2) jeweils unterhalb des Anschlus­ ses der zur Entlüftungseinrichtung (Luftfilter 19) führenden Leitung mit einem Prallblech (22) od. dgl. versehen ist.

6. Kraftfahrzeug nach Anspruch 2 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens einer (13) der zugleich Vorratsbehälter bilden­ den Teilräume (16 und 13) des Mehrfach-Wärmetauschers (2) mit einem oberen, die einströmende Flüssigkeit nach einer zugleich dem Wärmeaustausch zu einem benachbarten Teilraum (16) dienen­ den Zwischenwand hin führenden Leitblech (14) versehen ist.

7. Kraftfahrzeug nach den Ansprüchen 5 und 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß ein Leitblech (48) zugleich ein Prallblech für die einströmende Flüssigkeit bildet.

8. Kraftfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens die an ein einem Flüssigkeitsver­ brauch ausgesetztes Flüssigkeitssystem angeschlossenen Teilräume (z. B. 13) des Mehrfach-Wärmetauschers (2) eine Höhe (h) aufwei­ sen, die mindestens dem Dreifachen der Wurzel aus ihrer Grund­ fläche bzw. durchschnittlichen waagerechten Querschnittsflä­ che entspricht, und dadurch, daß wenigstens einem (13) dieser Teilräume ein von oben einführbarer Meßstab (13′) zur Flüssig­ keitsstandmessung zugeorndet ist.

9. Kraftfahrzeug nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der innerste Teilraum (I) an einen Heizmittelkreislauf, der an diesen Teilraum nach außen anschließende Teilraum (II) an einen Schmier­ ölkreislauf und der an diesen Teilraum (II) nach außen anschlie­ ßende Teilraum (III) des Mehrfach-Wärmetauschers (2) an einen Kühlmittelkreislauf des Kraftfahrzeuges bzw. von dessen Brenn­ kraftmaschine angeschlossen ist (z. B. Fig. 6).

10. Kraftfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein weiterer Teilraum (50) des Mehrfach-Wär­ metauschers (2) an ein ein Reinigungsmittel für die Windschutz­ scheibe und gegebenenfalls für weitere zu reinigende Scheibe des Kraftfahrzeuges enthaltenes Flüssigkeitssystem angeschlossen ist.

11. Kraftfahrzeug nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Teilraum (50) für das Reinigungsmittel wenigstens teilweise von einem durchsichtigen Außenwandteil (Fenster 59) des Mehrfach- Wärmetauschers (2) begrenzt ist.

12. Kraftfahrzeug nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß ein weiterer Teilraum des Mehrfach-Wärmetauschers an einen Heizmittelkreislauf zur Beheizung des Kraftstoffes der Brennkraft­ maschine des Kraftfahrzeuges angeschlossen ist.

13. Kraftfahrzeug nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß ein weiterer Teilraum (53) des Mehrfach-Wärmetauschers (2) in die Kraftstoffzuleitung zur Brennkraftmaschine (1) des Kraft­ fahrzeuges eingeschaltet ist.

14. Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch ge­ kennzeichnet, daß ein weiterer Teilraum (54) des Mehrfach-Wärme­ tauschers (2) in den Ansaugluftstrom der Brennkraftmaschine (1) des Kraftfahrzeuges als Vorwärmequelle einschaltbar ist.

15. Kraftfahrzeug nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Entlüftungsleitung (17) für einen Schmierölkreislauf an ein Luftfilter (19) der Brennkraftmaschine (1) des Kraftfahr­ zeuges angeschlossen ist.

16. Kraftfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß der Mehrfach-Wärmetauscher (2) eine mit einer Wärmeisolierung (57) versehene Außenwand aufweist.

17. Kraftfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß der Mehrfach-Wärmetauscher (2) um einen einen waagerechten Kreisquerschnitt aufweisenden mittleren Teiltraum (16) herum jeweils nach außen unmittelbar anschließend weitere konzentrische, jeweils wenigstens teilringförmige Teil­ räume (13, 50, 53 und 54) aufweist.

18. Kraftfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß der Mehfach-Wärmetauscher (2) eine im wesentlichen trichterförmige Außenform aufweist (Fig. 1).

19. Kraftfahrzeug nach Anspruch 3 oder 9 dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens die Temperatur der im innersten Teilraum (16) des Mehrfach-Wärmetauschers (2) befindlichen Flüssigkeit regelbar ist.

20. Kraftfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die Abflußstellen (z. B. 23) der Teil­ räume (13 und 50) des Mehrfach-Wärmetauschers (2) nahe von dem Wär­ meaustausch dienenden Zwischenwänden (z. B. 15) derselben ange­ ordnet sind.

21. Kraftfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß zwischen den verschiedenen Teilräumen (z. B. 16, 13) des Mehrfach-Wärmetauschers (2) befindliche Zwi­ schenwände (z. B. 15) unterschiedliche Wärmeübergangseingenschaf­ ten aufweisen.