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Vorrichtung zum Kühlen des Innenraums von Personen-
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kraftwagen od.dgl.
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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Kühlen des Innenraums
von Personenkraftwagenod.dgl.,die mit einer Flüssiggasanlage ausgestattet sind,
die einen Flüssiggasbehälter und einen Betriebsverdampfer aufweist.
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Die Zufuhr von Kühlluft zum Innenraum von Personenkraftwagen erfolgt
bisher nur durch Klimaanlagen.
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Da Klimaanlagen einen Kompressor aufweisen, der eine verhältnismäßig
hohe Antriebsleistung erfordert, und da der Kostenaufwand für eine Klimaanlage beträchtlich
ist, werden Klimaanlagen fast nur bei großen Personenkraftwagen eingesetzt, die
ohnehin eine verhältnismäßig hohe Motorleistung haben und zu der oberen Preisklasse
gehören, in der die zusätzlichen Kosten für die Klimaanlage nur wenig ins Gewicht
fallen. Für Personenkraftwagen, bei denen aus PreisgrUnden oder wegen der begrenzten
Motorleistung der Einbau einer Klimaanlage nicht in Erwägung gezogen wird, würde
eine Sülllmoglicllkeit für den Innenraum eine erhebliche Erhöhung des
Komfort
darstellen, weil die Innenräume von Personen--kraftwagen sogar in Gebieten mit gemäßigtem
Klima bei starker Sonneneinstrahlung im Sommer sehr hohe Temperaturen annehmen können.
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Auch bei Personenkraftwagen findet in zunehmendem Maß Flüssiggas als
Antriebskraftstoff Verwendung. Der Betrieb mit Flüssiggas wird trotz der erforderlichen
Umbaumaßnahmen am Kraftfahrzeug angesichts hoher Preise für die herkömmlichen Flüssigkraftstoffe
Benzin und Dieselöl zunehmend wirtschaftlicher. Je dichter das Netz von Versorgungsstellen
für Flüssiggas wird, umso größer wird auch der Anzahl von Personenkraftwagen werden,
die neben dem Betrieb mit herkömmlichen Flüssigkraftstoffen auch auf den Betrieb
mit Flüssiggas eingestellt sind.
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Das für den Betrieb von Kraftfahrzeugen verwendete Flüssiggas ist
eine Mischung aus Butan und Propan mit einem Siedepunkt bei etwa -420 C. Der Betrieb
von Kraftfahrzeugen mit Flüssiggas führt zu einer wesentlichen Verringerung der
Brennraumverschmutzung und zu einer starken Herabsetzung der Verunreinigungen und
Schadstoffe im Abgas. Für die Verwendung als Antriebskraftstoff für Kraftfahrzeuge
ist es erforderlich, das Flüssiggas in den gasförmigen Zustand überzuführen. Dies
erfolgt üblicherweise in einem Betriebsverdampfer, dem die notwendige Verdampfungswärme
im Betrieb durch die Umgebungsluft zugeführt wird. Da die erforderliche Verdampfungswärmemenge
jeweils von der Menge des für den jeweiligen Fahrbetrieb benötigten Flüssiggas-Kraftstoffs
abhängt, kann die auf diese Weise erzielbare Kühlwirkung
nicht für
die Kühlung des Innenraums von Personenkraftwagen verwendet werden, da der jeweilige
Kühlbedarf von der Umgebungstemperatur und den Wünschen der Fahrzeuginsassen abhängt.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zum Kühlen des Innenraums
von Personenkraftwagen der eingangs genannten Art mit wesentlich geringerem Aufwand
an konstruktiven Maßnahmen und an Betriebskosten zu schaffen als bei Einbau einer
herkömmlichen Klimaanlage.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Flüssiggasbehälter
mit dem Eingang eines Flüssiggas-Verteilerventils verbunden ist, dessen einer Ausgang
mit dem Betriebsverdampfer und dessen anderer Ausgang mit einem zum Betriebsverdampfer
parallelgeschalteten Kühlverdampfer verbunden ist, daß das Flüssiggas-Verteilerventil
in Abhängigkeit von einem einstellbaren Innenraum-Thermostat und dem Druck im Ansaugstutzen
des Fahrzeugmotors gesteuert wird, und daß ein Kwllluftkanal vom Kühlverdampf er
in den Innenraum führt.
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Durch die Anordnung eines zweiten Verdampfers, der wegen seiner Funktion
hier als Kühlverdampfer bezeichnet wird, bleibt sichergestellt, daß der Fahrzeugmotor
die für den jeweiligen Betriebszustand erforderliche Gasmenge unabhängig Gom jeweiligen
Kühlbedarf im Fahrzeuginnenraum erhält. Soll der Fahrzeuginnenraum gekühlt werden,
so wird über den Kühlverdampfer nur diejenige Flüssiggasmenge verdampft, die für
die gewilnschte Kühlwirlcung erforderlich ist. Eine zusätzliche Flüssiggasmenge,
die zur Erzielung der jeweils gewünschten Motorleistung
erforderlich
ist, wird in herlcömmlicherweise im Betriebsverdampfer verdampft. Diese Aufteilung
der Fldssiggasmenge auf die beiden Verdampfer erfolgt durch das Flüssiggas-Verteilerventil
in Abhängigkeit von dem am Innenraum-Thermostat eingestellten Wert, d. h. in Abhängigkeit
von der gewünschten Kühlwirkung, und in Abhängigkeit vom Druck im Ansaugstutzen
des Fahrzeugmotors, d. h. in Abhängigkeit von der jeweils vom Motor benötigten Gasmenge.
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Wenn keine Kühlwirkung im Innenraum verlangt wird, leitet das Verteilerventil
die gesamte oder fast die gesamte Flüssiggasmenge über den Betriebsverdampfer zum
Fahrzeugnzotor. Soll der Innenraum gekühlt werden, so leitet das Verteilerventil
einen Teil oder die überwiegende Flüssiggasmenge über den Kühlverdampf er, der der
hindurchgeführten Luft, die in den Innenraum geleitet wird, in dem gewünschten Umfang
Wärme entzieht.
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Die jeweils erreichbare Obergrenze der Kühlleistung ist begrenzt durch
die beim jeweiligen Betriebszustand für den Motor erforderliche Gasmenge.
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In Weiterbildung des Erfindungsgeliankens ist vorgesehen, daß sich
in einer Steuereinrichtung für das Flüssiggas-Verteilerventil die vom Innenraum-Thermostat
und die von einem Druckaufnehmer im Motoransaugkanal gelieferten Steuersignale überlagern.
Dadurch werden für die Verstellung des Flüssiggas-Verteilerventils die beiden vorgegebenen
Einflußgrößen in steuerungstechnisch besonders einfacher Weise berücksichtigt.
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Erfindtngsge:näß ist weiter vorgeselleil, daß ein am Ausgang
des
Kühlverdampfers angeordnlter Meßwertgeber bei Unterbrechung der Verdampfung an die
Steuereinrichtung für das Flüssiggas-Verteilerventil ein Steuersignal liefert, das
das Flüssiggas-Steuerventil ganz oder überwiegend auf den mit dem Betriebsverdampfer
verbundenen Ausgang schaltet. Dadurch ist sichergestellt, daß der Kühlverdampfer
keine größere Flüssiggasmenge erhält, als durch den jeweiligen Kühlbetrieb verdampft
werden kann. Sollte der Kühlverdampfer mit einer zu großen Flüssiggasmenge beschickt
werden, so daß es zu einer Unterbrechung der Verdampfung kommt, dann wird das Flüssiggas-Verteilerventil
stärker oder sogar vollständig auf den Betriebsverdampfer umgeschaltet.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß
der mit dem Betriebsverdampfer verbundene Ausgang des Flüssiggas-Verteilerventils
in allen Stellungen des Flüssiggas-Verteilerventils mit einer vorgesehenen Mindestströmungsmenge
beaufschlagt bleibt.
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Dadurch wird sichergestellt, daß der Betriebsverdampfer ständig in
Funktionsbereitschaft bleibt, so daß auch bei einer plötzlichen Umschaltung auf
den Betriebsverdampfer, beispielsweise wenn plötzlich eine wesentlich höher Motorleistung
verlangt wird, der Betriebsverdampfer sofort die hierfür erforderliche zusätzliche
Gasmenge liefert, ohne daß es zu einer auch nur kurzzeitigen Verminderung der Versorgung
des Fahrzeugmotors mit Gas kommt.
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Vorzugsweise wird die dem Kühlverdampfer zugeführte Luft über ein
regelbares Gebläse geleitet, so daß es möglich ist, die in den Innenraum geleitete
Luftmenge entsprechend den Wünschen der Fallrzeuginsassen zu verändern,
und
zwar auch unabhängig von der am Innenraum-Thermostat eingestellten Temperatur.
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Zweckmäßigerweise wird die dem Kühlverdampfer über das Gebläse zugeführte
Luft in einem Umluftkreislauf mindestens teilweise aus dem Innenraum entnommen.
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Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht
darin, daß die für die Kühlung des Innenraums aufgewandte Kühlleistung ohne zusätzlichen
Energieverbrauch anfällt, d. h. die Kühlwirkung verursacht keine zusätzlichen Betriebskosten,
da die hierbei ausgenutzte Kühlwirkung ohnehin beim Betrieb einer Plüssiggasanlage
anfällt. Sogar die erforderliche 8etriebsenergie für das mit dem Kühlverdampfer
verbundene Gebläse steht bei den üblichen Betriebszuständen eines Kraftfahrzeugs
als Überschußleistung der Lichtmaschine zur Verfügung, ohne daß hierfür zusätzliche
Betriebs energie aufgewandt werden müßte.
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Die Erfindung wird nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel näher
erläutert, das in der Zeichnung dargestellt ist.
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Die Zeichnung zeigt in stark vereinfachter Darstellungsweise ein Schaltbild
der Energieversorgung eines Verbrennungsmotors eines Personenkraftwagens. Neben
der nachfolgend noch näher erläuterten Flüssiggasanlage weist der Personenkraftwagen
in üblicher Weise eine mit Benzin arbeitende Kraftstoffversorgungseinrichtung auf,
so daß die Betriebs fälligkeit auch ohne ausreichende Versorgung mit Flfissiggas
sicllergestellt ist.
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Aus einem Benzintank 1 wird Benzin über eine Leitung 2, die durch
ein Absperrventil 3 absperrbar ist, an einen Vergaser 4 geliefert, der in herkömmlicher
Weise ein Kraftstoff-Luft-Gemisch an die Ansaugleitung 5ades Motors 5 liefert.
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Die Flüssiggas-Versorgungsanlage weist einen Flüssiggas-Tank 6 auf,
der als Druckbehälter ausgeführt ist und das Flüssiggas in flüssigem Zustand aufnimmt.
Über eine Flüssiggasleitung 7 , die durch ein Absperrventil 8, das einen Filter
enthält, abgesperrt werden kann, wird das Flüssiggas einem Flüssiggas-Verteilerventil
9 zugeführt, dessen einer Ausgang 10 über eine Leitung 11 mit einem herkömmlichen
Betriebsverdampfer 12 mit Druclcregler verbunden ist. Der Betriebsverdampfer 12
nimmt die für die Verdampfung erforderliche Wärmemenge beispielsweise aus der vorbeigeführten
Umgebungsluft auf und liefert das verdampfte, gasförmige Flüssiggas über eine Leitung
13 an einen Gasmischer 1Z;, wo es mit der Verbrennungsluft gemischt und über den
Vergaser 4 der Ansaugleitung Sades Verbrennungsmotors 5 zugeführt wird.
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Beim Flüssiggasbetrieb ist das Absperrventil 3 geschlossen und als
Absperrventil 8 geöffnet.
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Ein zweiter Ausgang 15 des Flüssiggas-Verteilerventils 9 ist über
eine Leitung 16 mit einem Külalverdampfer 17 verund/ bunden, der beispielsweise
Lamellen / oder eine Kühlschlange aufweist, um eine möglicllst große Verdampferoberfläche
zu erhalten. Das im Kühlverdampfer 17 verdampfte Flfissiggas wird ebenfalls der
Leitung 13 und dem Gasmisctler 14 zugefiihrt. Die beiden Verdampfer 12 und 17 sind
parallelgeschaltet.
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Die Verstellung des Flüssiggas-Verteilerventils 9 erfolgt durch eine
Steuereinrichtung 18, in der sich von einem Innenraum-Thermostat 19 und von einem
Druckaufnehmer 20 in der Motor-Ansaugleitung 5agelieferte Steuersignale überlagern.
Diese Überlagerung der Steuersignale erfolgt so, daß die an den beiden Ventilausgängen
10 und 15 abgegebene Gesamt-Flüssiggasmenge der im jeweiligen Betriebszustand insgesamt
vom Motor 5 benötigten Gasmenge entspricht.
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Zusätzlich werden der Steuereinrichtung 18 Steuersignale eines am
Ausgang des Kühlverdampfers 17 angeordneten Meßwertgebers 21 zugeführt. Der Meßwertgeber
21 spricht an, wenn die Verdampfung im Kühlverdampfer 17 vermindert oder unterbrochen
ist, d. h. beispielsweise wenn am Ausgang des Kühlverdampfers 17 unverdampftes Flüssiggas
ansteht.
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Das dann vom Meßwertgeber 21 an die Steuereinrichtung 18 gelieferte
Steuersignal bewirkt, daß das Flüssiggas-Verteilerventil ganz oder überwiegend auf
den Ausgang 10 geschaltet wird, auch wenn das vom Thermostat 19 gelieferte Steuersignal
an sich eine stärkere Versorgung des Kühlverdampfs 17 fordern würde. Dadurch sinkt
zwar die augenblickliche Kühlleistung ab, jedoch wird die für die Versorgung des
Motors 5 erforderliche Verdampferleistung durch stärkere Beaufschlagung des Betriebsverdampfers
12 aufrecteralten.
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Das Flüssiggas-Verteilerventil 9 ist so ausgeführt, daß in allen Stellungen
der zum Betriobsverdampfer 12 füllrende Ausgang 10 mit einer Mindeststromungsmenge
beaiifschlagt bleibt, um die Funktion des Betriebsvcrdampfers 12
auch
dann aufrecht zu erhalten, wenn bei hoher gewünschter Kühlleistung und geringer
Motorleistung die Verdampferleistung des Kühlverdampfers 17 zur Erzeugung der jeweils
erforderlichen Gasmenge vollständig ausreichen würde.
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Ein regelbares Gebläse 22 führt ganz oder teilweise im Umluftbetrieb
Luft über den Kühlverdampf er 17 und durch einen Kühlluftkanal 23 in den Innenraum
des Kraftfahrzeugs. Die Regelung des Gebläses 22 erfolgt unabhängig von der Einstellung
des Thermostaten 19.
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Die Verarbeitung der der Steuereinrichtung 18 zugeführten Steuersignale
zur Verstellung des Flüssiggas-Verteilerventils 9 erfolgt vorzugsweise elelctronisch.
Die Steuerung der Kühlwirkung für den Innenraum erfolgt einerseits durch Einstellung
einer gewunschten Temperatur am Thermostat 19 und andererseits durch Veränderung
der vom Gebläse 22 gelieferten Luftmenge.
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Es versteht stich, daß der Kühlverdampfer 17, die zugehörigen Leitungen
und die dazu notwendigen Verbindungen unter besonderer Berücksichtigung der Betriebssicherheit
ausgelegt sind, weil der Kühlverdampfer 17 über den Luftkanal 23 unmittelbar mit
dem Fahrzeuginnenraum in Verbindung steht.
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Außer bei Personenkraftwagen kann die Vorrichtung vorteilhafterweise
auch bei Kleinbussen und für die Fahrerkabinen von Nutzfahrzeugen oder Sonderfahrzeugen,
beispielsweise Gabelstaplern, eingesetzt werden.
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L e e r s e i t e