DE3334436C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Behei­ zen einer Bedienungskabine, eines Fahrer- oder Fahrgastraumes von durch eine luftgekühlte Brennkraftmaschine angetriebenen Maschinen oder Fahrzeugen, mit einem Heizungswärmetauscher, der über Schmierölförderleitungen mit Schmieröl der Brennkraftmaschine als Heizmedium beaufschlagbar ist.

Eine derartige Einrichtung für luftgekühlte Brennkraftmaschinen ist allgemein bekannt und in besonderer Ausgestaltung beispielsweise in der DE-PS 26 23 621 beschrieben. Arbeitet diese Heizeinrichtung bei hohen Außentemperaturen durchaus zufriedenstellend, so bereitet 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 Motorbebetriebstemperatur wirkt sich auch nachteilig auf den Kraftstoffverbrauch, die Lebensdauer und die Abgasemission der Brennkraftmaschine aus.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Ein­ richtung der eingangs genannten Art dahingehend zu verbes­ sern, daß mit einfachen Mitteln eine ausreichende Heizlei­ stung auch bei tiefen Außentemperaturen zur Verfügung ge­ stellt werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäße da­ durch 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.

Aufgrund der durch die wärmeisolierende Kapsel behinderten Wärmeabstrahlung und Wärmeleitung sowie der Steuerung der konvektiven Wärmeabfuhr der Brennkraftmaschine mittels der erfindungsgemäß gestalteten Kühlluftabführungsöffnungen bzw. des Kühlluftzuführungskanals kann in vorteilhafter Weise selbst bei winterlichem Fahrbetrieb das Schmieröl auf einem für Heizzwecke ausreichenden Temperaturniveau gehalten werden. Versuche haben gezeigt, daß die Heizlei­ stung der erfindungsgemäßen Einrichtung bei einer Umge­ bungstemperatur von -25°C um mehr als 100% gegenüber einer gattungsgemäßen Einrichtung gesteigert werden konn­ te. Über die absperrbaren Kühlluftabführungsöffnungen und die verschließbaren Einlaßquerschnitte des Kühlluftzufüh­ rungskanals kann eine stufenlose Mischung der Brennkraft­ maschinenkühlluft aus erwärmter Abluft der Brennkraftma­ schine und Frischluft aus der Umgehung bis hin zu einem reinen Umluftbetrieb und einem reinen Frischluftbetrieb erfolgen. Hierdurch ist auch bei höheren Außentemperaturen im Sommerfahrbetrieb eine ausreichende Kühlung der Brenn­ kraftmaschine gewährleistet. Ein weiterer wesentlicher Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, daß die Warm­ laufphase der Brennkraftmaschine nach einem Kaltstart und die Betriebstemperatur der Brennkraftmaschine auch bei tiefen Außentemperaturen generell angehoben werden kann. Dies wirkt sich günstig auf den Kraftstoffverbrauch, die Lebensdauer und die Abgasemission der Brennkraftmaschine aus und ist für eine schnell zur Verfügung stehende Heiz­ leistung, z. B. zum Entfrosten der Scheiben der Bedienungs­ kabine, 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.

Den Kühlluftabführungsöffnungen und den Einlaßquerschnit­ ten sind bevorzugt thermostatisch regelbare Steurrorgane zugeordnet, die beispielsweise in Abhängigkeit der Kühl­ lufttemperatur im Kühlluftzuführungskanal regelbar sind. Hierdurch kann auch bei tiefen Außentemperaturen die Kühl­ luft der Brennkraftmaschine auf einem Temperaturniveau durch Mischen von Umgebungsluft mit Abluft der Brennkraft­ maschine zur Verfügung gestellt werden, das beispielsweise den Umgebungstemperaturen im Sommerfahrbetrieb entspricht. Alternativ aber auch additiv zu der thermostatischen Rege­ lung der Steuerorgane in Abhängigkeit der Kühllufttempera­ tur ist es ebenfalls möglich, die Steuerorgane in Abhän­ gigkeit 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. der Kühllufttemperatur zu regeln und oberhalb der vorgeb­ baren kritischen Bauteiltemperatur die Steuerorgane über­ geordnet in Abhängigkeit der Bauteiltemperatur zu regeln, um eine Überhitzung der Brennkraftmaschine mit Sicherheit zu vermeiden.

Für eine weitere Verbesserung des thermischen Gesamtwir­ kungsgrades der Heizeinrichtung wird nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung vorgeschlagen, daß der Hei­ zungswärmetauscher und die Schmierölförderleitungen inner­ halb der wärmeisolierenden Kapsel angeordnet sind. Hierbei ist bevorzugt der Heizungswärmetauscher als Zwischenwärme­ tauscher eines Kabinenwärmetauschers ausgebildet, so daß alle Schmieröl führenden Elemente innerhalb des wärmeiso­ lierten Innenraumes der Kapsel angeordnet sind. Für eine weitere Verringerung des Kraftstoffverbrauches kann wei­ terhin auch noch das Vorsehen eines regelbaren Kühlluftge­ bläses von Vorteil sein, was darüber hinaus auch noch eine weitere Maßnahme im Hinblick der Verbesserung des thermi­ schen Wirkungsgrades insbesondere in der Warmlaufphase der Brennkraftmaschine und im Leerlauf- bzw. Schwachlastbe­ trieb darstellt.

Die erfindungsgemäße wärmedämmende Kapsel ist darüber hin­ aus in idealer Weise geeignet, mit schallabsorbierenden Elementen zur Reduzierung der Geräuschemission der Brenn­ kraftmaschine versehen zu werden. Schallabsorbierende Kap­ seln für Brennkraftmaschinen sind zwar grundsätzlich be­ kannt, jedoch sind diese bekannten Kapseln ausschließlich nach den Erfordernissen der Geräuschdämpfung gestaltet. Durch die erfindungsgemäße Weiterbildung der wärmedämmen­ den Kapsel als Trägerbauteil der schallabsorbierenden Ele­ mente erhält man auf baulich einfache Weise eine kombi­ nierte schallabsorbierende und wärmeisolierende Kapselung der Brennkraftmaschine.

In einer besonderen Weiterbildung der Erfindung wird vor­ geschlagen, daß dem Heizungswärmetauscher ein Heizkreis­ lauf mit einer Hydraulikpumpe und einem Druckabbauelement, beispielsweise einer Drossel, zugeordnet ist, wobei der Heizkreislauf bevorzugt an die Schmierölförderleitungen anschließbar ist. Hierbei wird das Schmieröl durch die Hy­ draulikpumpe auf einen hohen Druck verdichtet und an­ schließend im Druckabbauelement entspannt, wobei erhebli­ che Wärmemengen freigesetzt werden, wie dies eingehend in der DE-OS 29 32 448 beschrieben ist. Bei der erfindungsge­ maßen Heizeinrichtung läßt sich eine derartige Druckölhei­ zung in besonders vorteilhafter Weise vorsehen, da durch die wärmedämmende Wirkung der Kapsel die antriebsverlust­ behafteten Betriebsphasen der Druckölheizung bei voller Nutzung ihrer funktionellen Vorteile wesentlich verkürzt werden können.

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die Zeich­ nung verwiesen, in der ein Ausführungsbeispiel der Erfin­ dung schematisch dargestellt ist.

Mit 1 ist eine luftgekühlte Brennkraftmaschine, mit 2 das Kühlluftgebläse der Brennkraftmaschine und mit 3 die er­ findungsgemäße Kapsel aus einem wärmeisolierenden Material bezeichnet. Wie schematisch angedeutet ist, kann Schmieröl der Brennkraftmaschine 1 mittels einer Förderpumpe 4 über Schmierölförderleitungen 5 einem Heizungswärmetauscher 6 und einem Schmierölrückkühler 7 zugeführt werden. Der Hei­ zungswärmetauscher 6 und der Schmierölrückkühler 7 sind über Bypaßleitungen 8 und 9, die von thermostatisch ge­ steuerten Ventilen 10 und 11 beherrscht werden, umgehbar. Der Heizungswärmetauscher 6 und die Schmierölförderleitun­ gen 5 sind in dem wärmeisolierten Innenraum 19 der Kapsel 3 vorgesehen, wobei der Heizungswärmetauscher 5 als Zwi­ schenwärmetauscher eines Kabinenwärmetauschers 12 ausge­ bildet ist. Der Heizungswärmetauscher ist über Verbin­ dungsleitungen 13 mit dem Kabinenwärmetauscher 12 verbun­ den und benutzt als Wärmeübertragungsmedium vorzugsweise Wasser.

Die Kapsel 3 ist aus einem wärmeisolierenden Material her­ gestellt und mit schallabsorbierenden Elementen 14 verse­ hen. 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 Ein­ laßquerschnitte 16 und 18 des Kühlluftzuführungskanales 15 werden von einem Steuerorgan 21 beherrscht, das in Abhän­ gigkeit der Temperatur im Kühlluftzuführungskanal 15 vor dem Kühlluftgebläse 2 thermostatisch steuerbar ist und so­ mit je nach den Betriebserfordernissen die Umgebungsluft 17 mit der erwärmten Umluft 20 mischt. Die Steuerorgane 21 werden von einem elektromotorischen Stellantrieb 22 betä­ tigt, die schaltungstechnisch mit Thermostaten 23 im Kühl­ luftzuführungskanal 2 verbunden sind. Zum Austritt von Kühlluft 26 aus der wärmeisolierten Kapsel 3 sind Kühlluft­ abführungsöffnungen 24 vorgesehen, deren Öffnungsquer­ schnitt mittels Shutter 25 steuerbar ist. Schaltungstech­ nisch sind die Shutter 25 ebenfalls mit den Thermostatele­ menten 23 verbunden, so daß die Öffnungsquerschnitte der Kühlluftabführungsöffnungen 24 ebenfalls in Abhängigkeit der Kühllufttemperatur im Kühlluftzuführungskanal 15 ge­ steuert werden.

Claims (10)

1. Einrichtung zum Beheizen einer Bedienungskabine, eines Fahrer- oder Fahrgastraumes von durch eine luftgekühlte Brennkraftmaschine (1) angetriebenen Maschinen oder Fahrzeugen, mit einem Heizungswärmetauscher (6), der über Schmierölförderleitungen (5) mit Schmieröl der Brennkraftmaschine (1) als Heizmedium beaufschlagbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennkraftmaschine (1) in einer Kapsel (3) aus einem wärmedämmenden Material angeordnet ist, wobei die Kapsel (3) absperrbare Kühlluftabführungsöffnungen (24) und einen Kühlluftzuführungskanal (15) aufweist, der über verschließbare Einlaßquerschnitte (16, 18) steuerbar mit der Umgebung und/oder dem Innenraum (19) der Kapsel (3) verbindbar ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß den Kühlluftabführungsöffnungen (24) und den Einlaßquerschnitten (16, 18) des Kühlluftzuführungskanals (15) thermostatisch regelbare Steuerorgane (21, 25) zugeordnet sind.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerorgane (21, 25) in Abhängigkeit der Kühllufttemperatur im Kühlluftzuführungskanal (15) regelbar sind.

4. Einrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Steuerorgane (21, 24) in Abhängigkeit der Bauteiltemperatur und/oder der Schmieröltemperatur der Brennkraftmaschine (1) regelbar sind.

5. Einrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennkraftmaschine (1) ein regelbares Kühlluftgebläse (2) aufweist.

6. Einrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Heizungswärmetauscher (6) und die Schmierölförderleitungen (5) in dem Innenraum (19) der Kapsel (3) angeordnet sind.

7. Einrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Heizungswärmetauscher (6) als Zwischenwärmetauscher eines Kabinenwärmetauschers (12) ausgebildet ist.

8. Einrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kapsel (3) zusätzlich mit schallabsorbierenden Elementen (14) versehen ist.

9. Einrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dem Heizungswärmetauscher (6) ein Heizkreislauf mit einer Hydraulikpumpe und einem Druckabbauelement, beispielsweise einer Drossel, zugeord­ net ist.

10. Einrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeich­ net, daß der Heizkreislauf an die Schmierölförderleitungen (5) anschließbar ist.