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Antrieb für Neb enaggregate an Kraftfahrzeugen.
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2. Zusatz zur Patentanmeldung P 28 26 396.9 Gegenstand der Hauptanmeldung
P 28 26 396. 9 ist ein neuartiger Antrieb für Nebenaggregate an Kraftfahrzeugen,
welche Aggregate bisher an verschiedenen Stellen des Fahrzeugmotors angebracht jeweils
einen eigenen Antrieb erfordern und die für den Vortrieb des Fahrzeuges zur Verfügung
stehende Motorkraft verringern und gleichzeitig den Kraftstoffbedarf vergrößeren.
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Das Neue der Hauptanmeldung P 28 26 396. 9 ist der Antrieb dieser
Nebenaggregate mittels eines besonderen Dampfmotors, der in einem Rankine-Zyklus
arbeitend seinen Treibdampf aus einem Kessel erhält, dem beispielsweise ein verflüssigtes
Halogenderivat, wie es auch als Kältemittel verwendet wird, zugeführt und mittels
der bisher vergeudeten Abwärme beispielsweise des Kühlwassers zur Verdampfung gebracht
wird.
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Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht in der Tatsache, daß der
Dampfmotor, der die Nebenaggregate antreibt, in seiner Drehzahl unabhängig ist von
der ständig schwankenden Drehzahl des Fahrzeugmotors, sodaß erfindungsgemäß die
Nebenaggregate in ihrer Leistung nun auf eine höhere und konstante Drehzahl eingestellt
und somit wesentlich kleiner und billiger als bisher ausgeführt werden können.
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Als solche Nebenaggregate kommen in Betracht der Generator für die
Stromversorgung des Fahrzeuges, eine Hydraulikpumpe, gegebenenfalls die Kühlwasserumlaufpumpe,
ein Unterdruckerzeuger und der Kompressor für eine Klimaanlage.
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In der Hauptanmeldung P 28 26 396. 9 wird die Dampferzeugung für den
Antrieb des Dampfmotors in einem besonderen röhrenförmigen wärmeisolierten Kessel
vorgenommen, der in erster Linie das aus dem Wassermantel des Fahrzeugmotors austretende
heiße Wasser in einem Wärmetauscher in sich aufnimmt und das flüssige Kältemittel
in hochgespannten Treibdampf umformt, indem es dieses gegen den Wärmetauscher spritzt.
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In der hier vorliegenden Erfindung wird, für die Anwendung des 'tAntriebes
der Nebenaggregate an Kraftfahrzeugen' als Klimaanlage, eine Kombination des Antriebes
durch den Dampfmotor mit dem Antrieb durch einen Riemen vom Fahrzeugmotor aus vorgeschlagen,
welche beiden Antriebe sich gegenseitig ergänzen und außerdem bei Nichtgebrauch
der Klimaanlage die Leistung des Dampfmotors über den Riemenantrieb zurück an den
Fahrzeugmotor für dessen Verstärkung zu übertragen erlauben.
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In der Zeichnung ist das Schema einer solchen Kombination der Antriebe
dargestellt und zwar zusammen mit dem Kraftfahrzeugmotor und dessen Kühleinrichtung
und dem gesamten Klimasystem mit dessen Antrieb durch entweder den Dampfmotor oder
durch einen Riemenantrieb mit dazwischengeschalteter Magnetkupplung.
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Eine solche Kombination der Antriebe ist insofern von Vorteil, als
durch den zusätzlichen Riemenantrieb die Klimaanlage bereits in Betrieb genommen
werden kann, bevor der Dampfmotor nach der Beheizung des Dampfkessels mittels der
Abwärme des Fahrzeugmotors seine Arbeit aufzunehmen in der Lage ist bei gleichzeitigem
Lösen der Magnetkupplung. Die höhere und gleichmäßige Drehzahl des Dampfmotors und
damit die des mit ihm verbundenen Kompressors entlastet nicht nur den Fahrzeugmotor
völlig von der bisher von ihm für eine Klimaanlage aufzubringenden Leistung, sondern
macht ihn auch unabhängig von der stets schwankenden Drehzahl des Fahrzeugmotors,
die beim Leerlauf eine zu geringe und bei hoher Drehzahl eine zu große und unnötig
viel Kraft verbrauchende Klimaleistung ergibt.
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Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß die beim laufenden Fahrzeugmotor
stets bereite Leistung des Dampfmotors auch dann zur Verfügung steht, wenn zum Beispiel
in der kälteren Jahreszeit die Klimaanlage nicht eingeschaltet wird. Dann kann nach
Abschalten der Belastung durch Kurzschließen der Gaswege des Kompressors der diesen
sonst antreibende Dampfmotor nunmehr zur Verstärkung des Fahrzeugmotors dienen und
zwar über den Rie menantrieb und die eingeschaltete Magnetkupplung.
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Zusammengefaßt sind die Vorzüge der Erfindung die folgenden: 1.) Sofortiger
Beginn der Kühltätigkeit nach Zuschalten des Kompressors über den Riemenantrieb
und die Kupplung zum Fahrzeugmotor, also bereits vor der Erwärmung des zur Beheizung
des Kessels dienenden Fahrzeugmotor- Kühlwassers .
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2.) Bei Antrieb durch den Dampfmotor von der stets wechselnden Drehzahl
des Fahrzeugmotors völlig unabhängige und stets gleichmäßige hohe Drehzahl und damit
Leistung des Motor-Kompressors in Abhängigkeit nur von dertemperaturgeregelten Heizung
durch das Kühlwasser des Fahrzeugmotors.
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3.) Keine Verminderung der Leistung des Fahrzeugmotors durch den Betrieb
des Klimakompressors, weil dessen Antrieb bei warmem Fahrzeugmotor lediglich durch
den Dampfmotor erfolgt, der seinen Treibdampf nach dem Rankine-Kreisprozeß aus einem
von der Abwärme des Fahrzeugmotors beheizten Kessel erhält, der flüssiges Kältemittel
verdampft.
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4. ) Verstärkung der Leistung des Fahrzeugmotors durch die zusätzliche
Leistung des angekuppelten Dampfmotors nach Abschaltung des Klimakompressors.
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In der Zeichnung ist der Fahrzeugmotor in der schematischen Darstellung
des vorbeschriebenen Systems einer Kombination von verschiedenen Antrieben des Klimasystems
mit 1 bezeichnet, mit 2 die am Fahrzeugmotor befindiiche Antriebsscheibe für den
Riemenantrieb 3 des Klimakompressors 5, der mittels der Magnetkupplung 4 in bekannter
Weise diesen Kompressor ein oder auszuschalten erlaubt. Der Klimakompressor 5 saugt
bei 6 den wärmebeladenen Kältemitteldampf aus dem Verdampfer 7 an. Bei 8 wird
der
im Kompressor 5 verdichtete Dampf über die Rohrleitung 9 zum Verflüssiger 10 geleitet,
aus dem das Kältemittel nach seiner Verflüssigung in den Sammler 11 eintritt, aus
welchem es nach Abruf durch das Expansionsven til 12 wieder dem Verdampfer 7 zugeführt
wird, womit der Kreislauf des Klimasystems geschlossen ist. Der bei diesem durch
einen Riemen erfolgenden Antrieb des Kompressors leer mitlaufende Dampfmotor 19
wird durch das Mehrwegeventil 25 von der Dampfzuleitung 18 getrennt und mit der
gemeinsamen zum Verflüssiger führenden Rohrleitung 9 durch die Umleitung 30 kurzgeschlossen,
sodaß er ohne Druckdifferenz nur die Eigenreibung zu überwinden hat.
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Neben diesem Klimakreislauf besteht ein Antriebskreislauf, der zum
Teil den Klimakreislauf mitbenutzt. Er verwendet das aus dem Fahrzeugmotor bei 15
austretende Heißwasser zum Aufheizen des Dampfkesselteiles 17, der sich im Wärme
lauscherverbund mit dem üblichen Flüssigkeitskühler 16 des Fahrzeugmotors 1 befindet.
Der Dampfkessel 17 wird durch die Einspritzpumpe 21 beispielsweise auf das Kommando
des Verdampferthermostaten hin aus dem Sammler 11 mit Flüssigkeit versorgt, die
in einen Treibdampf desjenigen Druckes umgewandelt wird, welcher der Temperatur
des mit dem Dampfkesselteil 17 im Wärmeaustausch befindlichen Flüssigkeitskühlers
16 entspricht. Dieser Treibdampf wird durch die Rohrleitung 18 dem Motorteil 19
des gemeinsamen Motorkompressors 19-5 nach entsprechender Umstellung des Mehrwegeventils
25 zugeleitet, wo der Dampf seine Antriebsarbeit verrichtet und auf Verflüssigerdruck
entspannt bei 20 in die gemeinsame zum Verflüssiger 10 führende Rohrleitung 9 eintritt,
womit auch dieser zweite, dem Antrieb des Motor-Kompressors dienende Kreislauf,
geschlossen worden ist.
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Die bei warmem Fahrzeugmotor stets verfügbare Leistung dieses Antriebskreislaufs
wird bei abgeschalteter Klimaanlage nicht dem Klimakompressor zugeleitet, sondern
dem Fahrzeugmotor über den Riemenantrieb 3-2 bei eingeschalteter Magnetkupplung
4 und kurzgeschlossenen Zu- und Ableitungsrohren des Kompressors, der somit vom
Dampfmotor keine Verdichtungsleistung
verJaigt. Um diesen Rohrkurzschluß
herbeizuführen, ist ein elekt.riseh betätigtes Mehrwegeventil 22 zwischen der Ausgangsseite
8 des Kompressors 5 und der Rohrleitung 9 vorgesehen, welches Ventil den aus dem
Kompressor geförderten Gasstrom entweder dem unter Verflüssigungsdruck stehenden
Rohr 9 zuführt oder aber der Umgehungsleitung 23, welche das ohne Druckänderung
geförderte Gas in die Ansaugleitung zurückführt.
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Zur Regelung der Betriebszustände des vorbeschriebenen Systems der
Kombination verschiedener Antriebe für die Verwendung des neuartigen "Antrie t)es
für Nebenaggregatean Kraftfahrzeugen" als Betrieb eines Klimaaggre gates wird dem
nacheineThermostat-Schalteranordnung vorgeschlagen, die 1.) auf die niedrige Temperatur
des Fahrzeug-Motorkühlers reagierend beim Einschalten der Klimaanlage durch Einkuppeln
der Magnetkupplung den Klimakompressor über den Riemenantrieb vom Fahrzeugmotor
aus betreiben läßt und den Dampfmotor kurzschließt.
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2.) die Magnetkupplung wieder auskuppelt, nachdem mit gestiegener
Temperatur des Fahrzeug- Motorkühlers und damit gestiegenem Dampfdruck der Motor
des Motor-Kompressors den Kompressor selbst antreiben kann.
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3.) die Magnetkupplungeinkuppelt und die Gaswege des Kompressorszu
des 5 en Leerlauf kurzschließt, damit bei ausgeschalteter Klimaanlage der Motor
des Motorkompressors seine Leistung über den Riemenantrieb dem Fahrzeugmotor übertragen
kann.