DE3215342A1 - Waermespeicherung des kuehlmediums und motoroels bei verbrennungskraftmaschinen - Google Patents

Waermespeicherung des kuehlmediums und motoroels bei verbrennungskraftmaschinen

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Description

  • Wärmespeicherung des Kühlmediums und/oder Motoröls bei Verbrennunqs-
  • kraftmaschinen Patentansprüche Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum Speichernder Kühlmittel-und/oder Motorölwärme,welche bei einem erneutem Start nach mehreren Stunden, wie er bei mehr als 70 °Ó aller Fahrten auftritt , zur Verfügung steht.
  • Durch das Deutsche Gebrauchsmuster GM 74 35 061 bzw. 74 35 061.1 ist ein System zur Wärmespeicherung des Kühlwassers bekanntgeworden.
  • Diese Erfindung hat den Nachteil, daß sie als Zielsetzung nur den Verschleiß des Motors mindern und die Heizbereitschaft des Kraftfahrzeuges beschleunigen will. Deshalb wurde zur Wärmespeicherung nur der Kühlwasserkreislauf und nicht auch der Ölkreislauf herangezogen, was erhebliche Nachteile bezüglich Kraftstoffverbrauch und Abgasemissionswerte in der Startphase mit sich bringt.
  • Ferner ist der Wärmespeicher nicht direkt, sondern parallel und gänzlich zusätzlich zum Kühlwasserkreislauf geschaltet, was deutlich Funktions- und Gewichtsnachteile mit sich bringt.
  • Die in der DE 30 19 786 A 1 beschriebene " Einrichtung zur Wärmespeicherheizungen bei Fahrzeugen " benutzt festes Wärmespeichermaterial (Mg 0), wobei im Gegensatz zu dieser Erfindung weniger der Speichereffektder Wärme, als das rasche Aufheizen des Speichermaterials über die Abgase und/oder elektrische Widerstandsheizung erfolgt.
  • Dies hat den Nachteil, daß das System vergleichsweise lange Aufheizzeiten in Kauf nehmen muß, daß es sehr schwer baut und relativ bruchempfindlich ist. Zielsetzung ist lediglich eine schnellere Heizbereitschaft des Kfz und keine Maßnahmen zur Verbesserung des Kraftstoffverbrauches, der Abgasemission, des Fahrkomforts (Beschleunigungsruckeln, Gasannahme nach Kaltstart) und des Motorverschleißes, des Kaltstartnagelns und der Starterleichterung bei tiefen Temperaturen erfolgen.
  • Es ist bekannt, daß Verbrennungsraftmbscninen beim Raltstart folgende gravierende Nachteile gegenüber einem Warmstart haben: - höherer Kraftstoffverbrauch:während der ersten 2 km ca. 200; während der ersten 10 km ca. 13090.
  • 70S aller Fahrten sind Kurzstrecken- und Stadtfahrten, wobei das Fahrzeug zwischen Abstellen und erneutem Start meist völlig auf Umgebungstemperatur auskühlt - hohe Abgasemission in der Start- und Warmlaufphase. Bei heutigem Entwicklungsstand der abgasgereinigten Konzepte entstehen bereits 80 bis 90N aller verbleibenden Schadstoffe in der Warmlaufphase - keine Heizbereitschaft des Heizsystems in den ersten Minuten nach dem Start, so z. B. zum sofortigen Enteisen der Scheiben, aus Temperaturkomfortgründen, Sicherheit usw.
  • - größerer Motorverschleiß - schlechterer Fahrkomfort bezüglich Gasannahme, Beschleunigungaruckeln usw.
  • - Kaltstartnageln bei Dieselmotoren - Startschwierigkeiten bei tiefen Temperaturen.
  • Gemäß der Erfindung werden diese Nachteile dadurch vermieden, daß durch die Speicherung der beim Abstellen des Motors im Kühlmittel- und dlkreislauf vorhandenen Wärme mittels Thermosgefäßen und Wärmeisolierung unter Ausnutzung der vorhandenen Volumina ein Großteil der Wärme gespeichert wird und beim erneuten Start vorgewärmt zur Verfügung steht.
  • Nach Abstellen des Motors schließen die Ventile 14 - 17 und sperren somit den wärmeisolierten Teil des Kühlmittel- bzw. Ulkreislaufes wärmedicht ab. Dieser wärmeisolierte Teil enthält erfindungsgemäß neben dem Thermosgefäß (11, 12) ein Ausgleichsgefäß, welches ebenfalls zur Wärmespeicherung genutzt wird, oder ganz entfällt, falls es in dem Thermosgefäß integriert ist, Zuführungsleitungen und Wärmetauscher des Heizsystems, Im blkreislauf besteht der wärmeisolierte Teil aus einem zusätzlichen, wärmeisolierten Gefäß und/oder der wärmeisolierten dz wanne oder einem Teil davon.
  • Bei Motoren mit Trockensumpfschmierung wird der blvorratsbehälter als Wärmespeicher verwendet Beim Betätigen des Türschlosses bzw. des Zündschlosses öffnen die elektromagnetisch betätigten Absperrventile (14 - 17). Durch konvektionelle Strömung und durch die im Kreislauf vorhandene Zwangsströmung durch die Wasser- und/bzw. ölpumpe und evtl. zusätzliche elektrische Pumpen (23 und 24) fließt das jeweilige Fluid in den Kreislauf ein und erwärmt den Motor. Hierbei ist die Kühlmittel führung so gestaltet, daß das heiße Kühlmedium aus dem Wärmespeicher zuerst die für den Startvorgang wichtigen Teile, z.B. des Ansaugtraktes, des Zylinderkopfes und der Kolbenlaufflächen durchströmt und erwärmt, bevor es sich im übrigen Motor durchmischt und abkühlt. Ebenso wird das gespeicherte, heiße Motoröl direkt an den Ansaugstutzen der ölpumpe geführt und somit schnell und ohne große Wärmeverluste an die Lagerstellen gebracht. Erwärmt sich der Motor durch den Betrieb, so öffnet in bekannter Weise nach einer gewissen Zeit der Thermostat (25) des Kühlsystems, um die Kühlung mittels des Kühlers (26) zu verstärken. Die Ventile (14 - 18) werden entsprechend Tabelle 1 geöffnet und geschlossen, bis sie beim Abstellen des Motors alle schließen. Die Wärmespeicherung beginnt dann von neuem bis zum nächsten Start, Tabelle 1: Kühlmedienkreisläufe während der Start- und Warmlaufphase:
    Warmlaufphase Ventilstellung Thermostat zur
    Kühlerdurchström.
    1. Kaltstart bis zum Errei 14 und 15 offen 25 zu
    chen der min . Misch- 18 zu
    temp. TM oder Zeit t
    2. Von TM bis kurz vor Be- 14 und 15 zu 25 zu
    triebstemperatur TA 18 offen
    3. Von TA bis Betriebstem- 14 und 15 offen 25 zu
    peratur Tg, bei welcher 18 zu
    der Thermostat öffnet.
    4. Ab Betriebstemperatur T8 14 und 15 nur offen, 25 offen
    bis max. Kühlmitteltem- wenn Durchflußwiderstand
    peratur. durch Kühler( als durch
    Thermogefäß. 18 zu.
  • Leerseite

Claims (7)

  1. Wärmespeicherung des Kühlmediums und/oder Motoröls bei Verbrennungskraftmaschinen Patentansprüche M System zur Wärmespeicherung des Kühlmittels und/oder des Motoröles bei Verbrennungsmotoren dadurch gekennzeichnet, daß ein wesentlicher Teil des Kühimittels und/oder Motoröls in einem wärmeisolierten Cefäß (11, 12) beim Abstellen des Motors (13) dadurch gespeichert wird, daß die Magnetventile (14-17) den wärmeisolierten Teil des Kreislaufes durch Schließen von dem auskühlenden Teil trennen.
    Bei erneutem Motorstart öffnen die elektrisch gesteuerten Magnetventile wieder, sodaß der Motor mit vorgewärmtem Kühlmedium und/oder Motoröl gestartet werden kann.
  2. 2. Einrichtung nach Anspr. 1, dadurch gekennzeichnet, daß alle Kühlmittelschlàuche (19), Kühlerausgleichsgefäße (19a) u. eventuell auch Heizungswärmetauscher (20) thermisch isoliert werden (21) und als Wärmespeichervolumen miteinbezogen werden und somit evtl. auf ein zusätzliches Thermosgefäß (11) gemäß Anspruch 1 verzichtet werden kann. Ebenso kann durch entsprechende Anordnung des Thermosgefäßes (12) im Ölkreislauf die zusätzliche Motorölmenge gering gehalten werden, oder entfallen, wobei auch die Ölwanne des Motors (13) wärmeisoliert werden kann.
  3. 3. Einrichtung nach Anspruch 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, daß bei Motoren mit Trockensumpfschmierung der Ölvorratabehälter als wärmeisoliertes Gefäß ausgebildet ist.
  4. 4. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrischen Magnetventile (14-18) durch Betätigung des Türschlosses oder der Zündanlage geöffnet bzw. geschlossen werden. D.h. bei entriegelten Türschlössern oder eingeschalteter Zündung ist der Kühl-und/oder Ölkreislauf geöffnet.
  5. 5. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmeaustausch zwischen dem heißen, wärmeisolierten Teil des Kühlmittel-und/oder ÖIkreislaufes und dem kalten Teil durch konvektionelle Strömung, durch die Zwangsströmung der Wasser-und/oder 01-pumpe, sowie durch eventuell zusätzliche elektrische Pumpen (23, 24) stattfindet.
  6. 6. System nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Wärmespeichermedium im Kühlmittel teil auch Flüssigkeiten mit höheren Siedetemperaturen als Wasser in Frage kommen wie z.B. Athylenglykol, Dieselkraftstoff, Leinöl, Schmieröl usw.
  7. 7. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 6 dadurch gekennzeichnet, daß der wärmeisolierte Teil des Kühlmittel-und Ölkreislaufes jeweils durch ein elektrisches Widerstands-Schnellheizsystem oder über die heißen Abgase im Bedarfsfall aufgeheizt werden kann.
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