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Heizeinrichtung
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum Beheizen einer
Bedienungskabineseìnes Pahrer- bzw. Fahrgastraumes usw. von mittels einer luftgekühlten
Brennkraftmaschine angetriebenen Maschinen, Fahrzeugen, Omnibussen oder dergl. mit
einem Heizungswärmetauscher, der über Schmierölförderleitungen mit Schmieröl der
Brennkraftmaschine als Heizmedium beaufschlagbar ist.
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Eine derart gattungsgmäße Einrichtung für luftgekühlte Brennkraftmaschinen
ist allgemein bekannt und in besonderer Ausgestaltung beispielsweise in der DE-PS
26 33 621 beschrieben. Arbeitet diese Heizeinrichtung bei hohen Außentemperaturen
durchaus zufriedenstellend, so bereitct eine ausreichende Beheizung des Fahrerraumes
bei tiefen Außentemperaturen im Winterfahrbetrieb erhebliche Schwierigkeiten, da
selbst bei einer höheren Belastung der Brennkraftmaschine und gleichzeitig großer
Wärmeentnahme zu Heizzwecken das Schmieröl nur ein relativ niedriges Temperaturniveau
erreicht. Die daraus resultierende relativ niedrige Motorbetriebstemperatur wirkt
sich auch nachteilig auf den Kraftstoffverbrauch, die Lebensdauer und die Abgasemission
der Brennkraftmaschine aus.
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Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Einrichtung der
eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, daß mit einfachen Mitteln eine
ausreichende Heizleistung auch bei tiefen Außentemperaturen zur Verfügung gestellt
werden kann. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Brennkraftmaschine
in einer Kapsel aus einem wärmedämmenden Material angeordnet ist, wobei die Kapsel
absperrbare Kühlluftabführungsöffnungen und einen Kühlluftzuführungskanal aufweist,
der über verschließbare Einlaßquerschnitte steuerbar mit der Umgebung und/oder dem
Innenraum der Kapsel verbindbar ist.
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Aufgrund der durch die wärmeisolierende Kapsel behinderten Wärmeabstrahlung
und Wärmeleitung sowie der Steuerung der konvektiven Wärmeabfuhr der Brennkraftmaschine
mittels der erfindungsgemäfl gestalteten Kühlluftabführungsöffnungen bzw. des Kühlluftzufuhrungskanals
kann in vorteilhafter Weise selbst bei winterlichem Fahrbetrieb das Schmieröl auf
einem für heizzwecke ausreichenden Temperaturniveau gehalten werden. Versuche haben
gezeigt, daß die Heizleistung der erfindungsgemäßen Einrichtung bei einer Umgebungstemperatur
von -25 OC um mehr als 100 % gegenüber einer gattungsgemäßen Einrichtung gesteigert
werden konnte. Uber die absperrbaren Kühlluftabführungsöffnungen und die verschließbaren
Einlaßquerschnitte des Kühlluftzuführungskanals kann eine stufenlose Mischung der
Brennkraftmaschinenkühlluft aus erwärmter Abluft der Brennkraftmaschine und Frischluft
aus der Umgebung bis hin zu einem reinen Umluftbetrieb und einem reinen Frischiuftbetrieb
erfolgen. Hierdurch ist auch bei höheren Außentemperaturen im Sommerfahrbetrieb
eine ausreichende Kühlung der Brennkraftmaschine gewährleistet. Ein weiterer wesentlicher
Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, daß die Warmlaufphase der Brennkraftmaschine
nach einem Kaltstart und
die Betriebstemperatur der Brennkraftmaschine
auch bei tiefen Außentemperaturen generell angehoben werden kann.
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Dies wirkt sich günstig auf den Kraftstoffverbrauch, die Lebensdauer
und die Abgasemission der Brennkraftmaschine aus und ist für eine schnell zur Verfügung
stehende Heizleistung, z.B. zum Entfrosten der Scheiben der Bedienungskabine, von
entscheidender Bedeutung. Weiterhin wirken sich die erfindungsgemäßen Maßnahmen
vorteilhaft aus im Hinblick auf das Beschleunigungsverhalten der Brennkraftmaschine
aufgrund der verkürzten Warmlaufphase und im Hinblick auf die Schmierölwechselintervalle
wegen der reduzierten Kaltschlammbildung.
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Den Kühlluftabführungsöffnungen und den Einlaßquerschnitten sind bevorzugt
thermostatisch regelbare Steuer organe zugeordnet, die beispielsweise in Abhängigkeit
der Kühllufttemperatur im Kühlluftzuführungskanal regelbar sind.
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Hierdurch kann auch bei tiefen Außentemperaturen die Kühlluft der
Brennkraftmaschine auf einem Temperaturniveau durch Mischen von Umgebungsluft mit
Abluft der Brennkraftmaschine zur Verfügung gestellt werden, das beispielsweise
den Umgebungstemperaturen im Sommerfahrbetrieb entspricht.
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Alternativ aber auch additiv zu der thermostatischen Regelung der
Steuerorgane in Abhängigkeit der Kühllufttemperatur ist es ebenfalls möglich, die
Steuerorgane in Abhängigkeit der Bauteiltemperatur der Brennkraftmaschine und/oder
der Schmieröltemperatur der Brennkraftmaschine zu regeln. Hierbei ist es ebenfalls
möglich, beispielsweise bis zu einer vorgebbaren kritischen Bauteiltemperatur die
Steuerorgane in Abhängigkeit der Schmieröltemperatur bzw.
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der Kühllufttemperatur zu regeln und oberhalb der vorgebbaren kritischen
Bauteiltemperatur die Steuerorgane übergeordnet in Abhängigkeit der Bauteiltemperatur
zu regeln, um eine Uberhitzung der Brennkraftmaschine mit Sicherheit zu vermeiden.
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Für eine weitere Verbesserung des thermischen Gesamtwirkungsgrades
der Heizeinrichtung wird nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung vorgeschlagen,
daß der Heizungswärmetauscher und die Schmierölförderleitungen innerhalb der wärmeisolierenden
Kapsel angeordnet sind. Hierbei ist bevorzugt der Heizungswärmetauscher als Zwischenwärmetauscher
eines Kabinenwärmetauschers ausgebildet, so daß alle Schmieröl führenden Elemente
innerhalb des wärmeisolierten Innenraumes der Kapsel angeordnet sind. Für eine weitere
Verringerung des Kraftstoffverbrauches kann weiterhin auch noch das Vorsehen eines
regelbaren Kühlluftgebläses von Vorteil sein, was darüber hinaus auch noch eine
weitere Maßnahme im Hinblick der Verbesserung des thermischen Wirkungsgrades insbesondere
in der Warmlaufphase der Brennkraftmaschine und im Leerlauf- bzw. Schwachlastbetrieb
darstellt.
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Die erfindungsgemäße wärmedämmende Kapsel ist darüber hinaus in idealer
Weise geeignet, mit schallabsorbierenden Elementen zur Reduzierung der Geräuschemission
der Brennkraftmaschine versehen zu werden. Schallabsorbierende Kapseln für Brennkraftmaschinen
sind zwar grundsätzlich bekannt, jedoch sind diese bekannten Kapseln ausschließlich
nach den Erfordernissen der Geräuschdämpfung gestaltet.
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Durch die erfindungsgemäße Weiterbildung der wärmedämmenden Kapsel
als Trägerbauteil der schallabsorbierenden Elementen erhält man auf baulich einfache
Weise eine kombinierte schallabsorbierende und wärmeisolierende Kapselung der Brennkraftmaschine.
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In einer besonderen Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen,
daß dem Heizungswärmetauscher ein Heikreislauf mit einer Hydraulikpumpe und einem
Druckabbauelement, beispielsweise einer Drossel, zugeordnet ist, wobei der
He-izkreislauf
bevorzugt an die Schmieröl.örderleitungen anschließbar ist. Hierbei wird das Schmieröl
durch die Eli7-draulikpumpe auf einen hohen Druck verdichtet und anschließend im
Druckabbauelement efltsp annt, wobei erhebliche Wärmemengen freigesetzt werden,
wie Qies eingehend in der DE-OS 29 32 448 beschrieben ist. Bei der erfindungsgemäßen
Heizeinrichtung läßt sich eine derartige Druckölheizung in besonders vorteilhafter
Weise vorsehen, da durch die wärmedämmende Wirkung der Kapsel die antriebsverlustbehafteten
Betriebsphasen der Druckölheizung bei voller Nutzung ihrer funktionellen Vorteile
wesentlich verkürzt werden können.
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Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die beit nung verwiesen,
in der ein Ausführllilgsbeispiel der Erfirdung schematisch dargestellt ist.
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Mit 1 ist eine luftgekühlte Brennkraftmaschine, mit 2 das Kühlluftgebläse
der Brennkraftmaschtne und mit 3 die erfindungsgemäße Kapsel aus einem wärmeisolierenden
Mater al bezeichnet. Wie schematisch angedeutet ist, kann Schmieröl der Brennkraftmaschine
1 mittels einer Förderpumpe 4 über Schmierölförderleitungen 5 einem Heizunswärmetauscher
6 und einem Schmierölrückkühler 7 zugeführt werden. Der Heizungswärmetauscher 6
und der Schmierölrückkühler 7 sind über Bypaßleitungen 8 und 9, die von thermostatisch
gesteuerten Ventilen 10 und 11 beherrscht werden'umgehbar.
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Der Heizungswärmetauscher 6 und die Schmierölförderleitungen 5 sind
in dem wärmeisolierten Innenraum 19 der Kapsel 3 vorgesehen, wobei der Heizungswärmetauscher
5 als Zwischenwärmetauscher eines Kabinenwärmetauschers 12 ausgebildet ist. Der
Heizungswärmetauscher ist über Verbindungsleitungen 13 mit dem Kabinenwärmetauscher
12 verbunden und benutzt als Wärmeübertragungsmedium vorzugsweise Wasser.
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Die Kapsel 3 ist aus einem wärmeisolierenden Material hergestellt
und mit schallabsorbierenden Elementen 14 versehen. Im einzelnen weist die wärmeisolierende
Kapsel 3 einen Kühlluftzuführungskanal 15 auf, der Einlaßquerschnitte 16 für Umgebungsluft,
die durch die Pfeile 17 angedeutet ist, und Einlaßquerschnitte 18 für aus dem Innenraum
19 der wärmeisolierenden Kapsel 3 austretenden, von der Brennkraftmaschine 1 erwärmten
Umluft 20 auf. Die Einlaßquerschnitte 16 und 18 des Kühlluftzuführungskanales 15
werden von einem Steuerorgan 21 beherrscht, das in Abhängigkeit der Temperatur im
Kühlluftzuführungskanal 15 vor dem Kühlluftgelbäse 2 thermostatisch steuerbar ist
und somit je nach den Betriebserfordernissen die Umgebungsluft 17 mit der erwärmten
Umluft 20 mischt. Die Steuerorgane 21 werden von einem elektromotorischen Stellantrieb
22 betätigt, die schaltungstechnisch mit Thermostaten 23 im Kühlluftzuführungskanal
2 verbunden sind. Zum Austritt von Kühlluft 26aus der wärmeisolierten Kapsel 3 sind
Kühlluftabführungsöffnungen 24 vorgesehen, deren Öffnungsquerschnitt mittels Shutter
25 steuerbar ist. Schaltungstechnisch sind die Shutter 25 ebenfalls mit den Thermostateiementen
23 verbunden, so daß die Öffnungsquerschnitte der Kühlluftabführungsöffnungfen 24
ebenfalls in Abhängigkeit der Kühllufttemperatur im Kühlluftzuführungskanal 15 gesteuert
werden.