DE3514198C2 - Einrichtung zum Beheizen des Fahrgastraumes eines Kraftfahrzeugs - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einer Heizeinrichtung nach der Gattung des Hauptanspruchs. Eine derartige Einrichtung ist aus der DE-OS 30 24 631 bekannt. Ferner ist eine Heizeinrichtung bekannt, bei der die stets in Betrieb befindliche Kühlflüssigkeitspumpe gegen das geschlossene Ventil arbeitet, wenn der Flüssigkeitsdurchgang durch den Wärmetauscher durch Schließen des Ventils unterbrochen ist. Die direkt nach dem Schließen auftretende Druckspitze belastet die einzelnen Bauelemente der Heizeinrichtung. In der US-PS 4 373 666 ist eine Heizeinrichtung für den Fahrgastraum eines Kraftfahrzeuges beschrieben, bei der ein im Flüssigkeitskreislauf liegendes Ventil dafür sorgt, daß - wenn gewünscht - die Heizflüssigkeit direkt dem Rücklauf und ohne Umweg über den Wärmetauscher zur Brennkraftmaschine zugeführt wird. Dieses Ventil benötigt aber zwei Zulaufanschlüsse sowie zwei Ablaufanschlüsse, von denen jedem Zulauf ein Ablauf zugeordnet sein muß.

Die erfindungsgemäße Heizeinrichtung mit den Merkmalen des Hauptanspruchs hat den Vorteil, daß mit dem Unterbrechen des Kühlflüssigkeitsdurchgangs durch den Wärmetauscher der Umgehungszweig in den Kühlflüssigkeitskreislauf einbezogen wird, so daß keine Druckspitze auftritt. Die einzelnen Bauelemente der Heizeinrichtung, wie Wärmetauscher, Rohre und Schläuche etc. können somit schwächer und deshalb kostendämpfend dimensioniert werden. Ferner führt eine Ausführung mit nur drei Anschlüssen zu einem einfachen inneren Aufbau und zu einem geringeren Verrohrungsaufwand, was ebenfalls die Kosten verringert.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Heizeinrichtung möglich.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeich­ nung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 eine Prinzipskizze einer Heizeinrichtung für den Fahrgastraum eines Kraft­ fahrzeuges,

Fig. 2 einen Schnitt durch ein im Kühl­ flüssigkeitskreislauf der Heizeinrichtung befindliches Ventil, in vergrößerter Darstellung, wobei ein zum Ven­ til gehörender Elektromagnet stromlos ist und sich ein erstes Schließglied in seiner einen Betriebsstellung befindet und

Fig. 3 einen Teilschnitt durch das Ven­ til gemäß Fig. 2, wobei sich das erste Schließglied in seiner anderen Betriebsstellung befindet.

Eine in Fig. 1 dargestellte Heizeinrichtung weist einen Verbrennungsmotor 10 auf, dem ein Kühlsystem zugeordnet ist. Die im Verbrennungsmotor 10 entstehende Wärme wird durch eine Kühlflüssigkeit abgeführt, welche in einem Lei­ tungssystem fließt. Zu dem Leitungssystem gehören ein Heiz­ zweig 12, in dem ein Wärmetauscher 14 liegt. Der Heizzweig 12 endet an einem Ventil 16, das mit Hilfe eines Elektro­ magneten 18 betätigbar ist. Weiter ist an dem Ventil 16 eine Förderleitung 20 angeschlossen, in welcher ein Kühler 22 liegt, in dem die überschüssige Temperatur der Kühlflüssigkeit abgebaut wird. Eine an dem Kühler 22 angeschlossene Rückführleitung 24 weist eine Förderpumpe 26 auf, die für den Kreislauf der Kühlflüssigkeit sorgt.

Die Förderpumpe 26 ist zwangsläufig stets dann angetrieben, wenn der Verbrennungsmotor 10 läuft. Die Kühlflüssigkeit wird dabei in Richtung der Pfeile 28 durch das beschriebene System gefördert. Sie durchströmt dabei den Wärmetauscher 14, in welchem die dem nicht dargestellten Fahrgastraum zugeführte Luft erwärmt wird. Danach gelangt die Flüssig­ keit über das Ventil 16 und den Leitungszweig 20 zum Küh­ ler 22, wo ihr weitere Wärme entzogen wird. Schließlich wird die Kühlflüssigkeit, entsprechend heruntergekühlt, wieder einem im Motorgehäuse befindlichen Kühlsystem zu­ geführt. In Flußrichtung (Pfeil 28) vor dem Wärmetauscher 14 ist an den Heizzweig 12 ein Umgehungszweig 30 angeschlossen, der ebenfalls zum Ventil 16 führt.

Die Ausbildung des Ventils 16 ist insbesondere aus Fig. 2 ersichtlich. Es weist ein Gehäuse 32 auf, in dem der Elektromagnet 18 untergebracht ist. Der Anker 34 des Elektromagneten 18 ist mit einem stangenförmigen Glied 36 fest verbunden, das aus dem Elektromagneten 18 aus­ tritt und in eine Ventilkammer 38 ragt. Das Ventil 16 weist drei Anschlußstutzen 40, 42 und 44 auf, die mit dem Kühlflüssigkeitskreislauf verbunden sind. An den ersten Anschluß 40 des Ventils 16 ist der Heizzweig 12 angeschlossen. Der Umgehungszweig 30 ist mit dem zweiten Anschluß 42 verbunden und der dritte Anschluß 44 des Ven­ tils 16 geht in die Leitung 20 des Kreislaufs über. In der Ventilkammer 38 sind ein erster Ventilsitz 46 und ein zweiter Ventilsitz 48 gehäusefest angeordnet. Das freie Ende der Stange 36 weist eine Führungsbohrung 50 auf (Fig. 3), in der ein zylindrischer Ansatz 51 eines ersten Schließgliedes 52 verschiebbar und lose über ein Maß geführt ist, das größer ist als die Stellbewegung des Magnetankers 34. Mit Abstand von dem freien Ende der Stange 36 ist an dieser ein zweites Schließglied 54 befestigt, dessen Dichtfläche 58 zum Elektromagneten 18 weist. Das zweite Schließglied 54 ist dem zweiten Ventilsitz 48 zu­ geordnet. Die beiden Schließglieder 52 und 54 weisen kegel­ förmige Dichtflächen 56 und 58 auf, die voneinander abge­ wandt sind. Deshalb befinden sich die den Dichtflächen 56 und 58 zugeordnete Dichtflächen 60 und 62 der Ventilsitze 46 und 48 auf deren einander zugewandten Seiten. Da beide auf die Längsachse der Stange 36 ausgerichtet sind, be­ finden sie sich direkt einander gegenüber, wobei die Stange 36 den Ventilsitz 48 des zweiten Schließgliedes 54 durch­ dringt. Sowohl die beiden Schließglieder 52 und 54 als auch die beiden diesen zugeordneten Ventilsitze 46 und 48 gehören zu einer Sperreinrichtung 64, welche in der Ven­ tilkammer 38 untergebracht ist. Der dritte Anschluß 44 des Ventils 16 befindet sich - bezogen auf die Sperreinrichtung 64 und den Fluß der Kühlflüssigkeit - auf der dem ersten Anschluß 40 und dem zweiten Anschluß 42 gegenüberliegenden Seite. Wie Fig. 2 weiter zeigt, sind in der dargestellten Betriebsstellung beide Ventilsitzdurchgänge 70 und 72 ge­ schlossen. - Der Ventilsitzdurchgang 72 wird dabei durch die Kraft einer vorgespannten Rückstellfeder 74 gesperrt, welche den Magnetanker 35 mitsamt der Stange 36 in die Endstellung drückt, in welcher das Schließglied 54 mit seiner Dichtfläche 58 an der Dichtfläche 62 des Ventil­ sitzes 48 anliegt. Dabei befindet sich die ringförmige Stirnfläche 76 der Stange 36 mit einem Abstand 78 von einer ihr zugewandten Schulter 80 des Schließglieds 52, der der Stellbewegung des Magnetankers und damit der Stange 36 entspricht. Das erste Schließglied 52 liegt somit nur auf­ grund seines Eigengewichts an der Dichtfläche 60 des Ven­ tilsitzes 46 an.

Im folgenden soll der Betrieb der Heizeinrichtung er­ läutert werden. Die Förderpumpe 26 (Fig. 1) drückt die Kühlflüssigkeit in Richtung der Pfeile 28 durch die Kühlkanäle des Verbrennungsmotors 10, den Heizzweig 12 und den Wärmetauscher 14 zum ersten Anschluß 40 des Ven­ tils 16. Da das zweite Schließglied 54 durch die Kraft der Rückstellfeder 74 am zweiten Ventilsitz 48 anliegt, ist der Umgehungszweig 30, der mit dem zweiten Anschluß 42 des Ventils 16 verbunden ist, gesperrt. Der Förderdruck der Pumpe 26 steht am ersten Schließglied 52 an und hebt dieses um das Maß 78 an, das der Stellbewegung des Magnet­ ankers 34 entspricht. Das Schließglied 52 befindet sich somit in seiner in Fig. 3 dargestellten Betriebsstellung, so daß die Kühlflüssigkeit vom Anschluß 40 durch den An­ schluß 44 über die Leitung 20 zum Kühler 22 strömen kann. Im Wärmetauscher 14 wird dabei Luft erwärmt und in den nicht dargestellten Fahrgastraum des Kraftfahrzeuges ge­ blasen. Soll die Wärmezufuhr zum Fahrgastraum gestoppt werden, wird der Elektromagnet 18 erregt, so daß der Magnet­ anker 34 eingezogen wird. Gleichzeitig öffnet das zweite Schließglied 54 den Ventildurchgang 72 und die ringförmige Stirnfläche 76 der Stange 36 drückt gegen die Schulter 80 des ersten Schließgliedes 52 (Fig. 3). Nun ist der erste Ventildurchgang 70 - gebildet durch den Ventilsitz 46 und das Schließglied 52 gesperrt, während der Ventilsitzdurch­ gang 72 - gebildet durch den Ventilsitz 48 und das Schließ­ glied 54 geöffnet ist. Die Kühlflüssigkeit strömt nun über den Umgehungszweig 30 am Wärmetauscher 14 vorbei und gelangt über den zweiten Anschluß 42 des Ventils 16 und die Ventilkammer 38 zum dritten Anschluß 44 des Ventils, von wo aus die über die Leitung 20 dem Kühler 22 und weiter der Förderpumpe 26 zuströmt.

Mit dem Sperren des Durchgangs durch den Wärmetauscher 14 wird also der Umgehungszweig 30 geöffnet, so daß die Förderpumpe 26 nicht gegen ein geschlossenes Ventil arbeiten muß. Druckspitzen im Moment des Schließens des Ventils werden somit vermieden.

In der in Fig. 2 dargestellten Betriebsstellung liegt das Schließglied 52 mit seinem Dichtkegel 56 an der Dicht­ fläche des Ventilsitzes 16 an, wenn die Förderpumpe 26 abgeschaltet ist, so daß das Schließglied 52 als Rück­ schlagventil wirkt.

Claims (5)

1. Einrichtung zum Beheizen des Fahrgastraumes eines Kraftfahrzeu­ ges, mit einem Kühlflüssigkeitskreislauf, in dem ein zu kühlender Verbrennungsmotor, eine Förderpumpe, ein Wärmetauscher und ein Ven­ til zum Sperren des Flüssigkeitsdurchgangs durch den Wärmetauscher angeordnet sind und der Kühlflüssigkeitskreislauf einen am Wärmetau­ scher (14) vorbeiführenden Umgehungszweig (30) aufweist, der den Kreislauf schließt, wenn ein durch den Wärmetauscher (14) führender Heizzweig (12) des Kühlflüssigkeitskreislaufs durch das Ventil (16) gesperrt ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (16) drei An­ schlüsse (40, 42, 44) aufweist, von denen ein erster Anschluß (40) mit dem Heizzweig (12), der zweite Anschluß (42) mit dem Umgehungs­ zweig (30) verbunden sind und daß diese beiden Anschlüsse (40, 42) mittels einer Sperreinrichtung (64) wechselweise geöffnet und ge­ schlossen sind und daß der dritte Anschluß (44), bezogen auf die Sperreinrichtung (64) und den Fluß (Pfeil 28) der Kühlflüssigkeit dem ersten und dem zweiten Anschluß (40 bzw. 42) gegenüberliegt.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, bei der das Ventil zur Betätigung einen Elektromagneten aufweist, dessen Magnet­ anker bei erregtem Magneten gegen die Kraft einer Rückstellfeder einzieht und dabei über ein mit dem Magnetanker fest verbundenes Glied ein an diesem in Stellrichtung des Magnetankers lose geführtes, zur Sperreinrichtung gehörendes Schließglied gegen einen mit einem Ventilgehäuse verbundenen Ventilsitz drückt, wobei das Schließglied und der diesem zugeordnete Ven­ tilsitz, in Strömungsrichtung der Kühlflüssigkeit ge­ sehen, zwischen dem Heizzweig und dem dritten Anschluß angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Magnetanker (34) ein zweites, zur Sperreinrichtung (64) gehörendes Schließglied (54) fest verbunden ist, dem ein zweiter, gehäusefester Ventilsitz (48) zugeordnet ist, daß jedes der beiden Schließglieder (52 bzw. 54) zum Ventilsitz (46 bzw. 48) des anderen Schließglieds (48 bzw. 46) hin öffnet und daß sich das zweite Schließ­ glied (54) mit seinem Ventilsitz (48) in Strömungsrich­ tung (Pfeil 28) der Kühlflüssigkeit gesehen, zwischen dem Umgehungszweig (30) und dem dritten Anschluß (44) befindet.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das mit dem Magnetanker (34) verbundene Glied als Stange (36) ausgebildet ist, die den Ventilsitz (48) des zweiten Schließgliedes (54) durchdringt.

4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Schließglied (54) mit seiner Dichtfläche (58) zum Elektromagneten (18) weisend an der Stange (36) befestigt ist.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Schließglied (52) einen zylindrischen An­ satz (51) aufweist, der in einer Führungsausnehmung (50) der Stange (36) über ein Maß verschiebbar geführt ist, das größer ist als die Stellbewegung (78) des Magnet­ ankers (34).