DE3730121C2 - Heizungsanlage für ein Kraftfahrzeug - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Heizungsanlage für ein Kraft­ fahrzeug mit einer Heizeinrichtung, die unabhängig von der Maschine des Fahrzeugs arbeiten kann und die die Wärme eines von einem Brenner erzeugten Abgases zur Erwärmung von Wasser in einem Wärmetauscher ausnutzt, das als Wärmeträgermedium einer Heizeinheit zugeführt wird, welche dem Wasser Wärme entzieht und an die Luft zum Heizen eines Innenraums eines Fahrzeugs abgibt.

Eine derartige Fahrzeugheizungsanlage ist aus der DE-OS 23 09 534 bekannt. Diese bekannte Heizungsanlage umfaßt einen Brenner, dem über ein Gebläse Verbrennungsluft zugeführt wird, die sich in dem Brenner mit ebenfalls zugeführtem Brennstoff vermischt, wobei das Brennstoff- Luft-Gemisch im Brenner verbrannt wird. Das dabei erzeug­ te Verbrennungsgas gibt in einem dem Brenner nachgeschal­ teten Wärmetauscher Wärme an Wasser ab, welches in einem an dem Kühlwasserkreislauf angeschlossenen Heizwasser­ kreislauf zirkuliert. In den Heizwasserkreislauf ist die Heizeinheit geschaltet, die dem Wasser entzogene Wärme an die Heizungsluft des Fahrzeugs abgibt. Der an dem Brenner angeschlossene Wärmetauscher wird somit ständig vom Kühlwasser des Motors durchströmt, um das Kühlwasser aufzuheizen. Das erhitzte Kühlwasser gelangt zu der Heizeinheit, wo es Wärme an die Heizungsluft abgibt, um danach über eine Rücklaufleitung zum Kühlwassermantel des Motors zurückzufließen. Zur Beschleunigung des Aufheizens der Heizeinheit weist die Heizanlage nach der DE-OS 23 09 534 einen Flüssigkeits-Thermostaten auf, der in dem Wasserzulauf vom Motor zu dem Wärmetauscher geschaltet und ferner mit der Rücklaufleitung der Wasserheizeinheit verbunden ist, um Wasser aus der Rücklaufleitung unmit­ telbar unter Umgehung des Kühlwassermantels erneut dem Wärmetauscher zuzuführen, bis der Thermostat eine ent­ sprechende Wassertemperatur registriert und den Bypass zur Rücklaufleitung schließt. Die im wesentlichen aus dem Brenner und dem Wärmetauscher bestehende Schnellheizein­ richtung nach der DE-OS 23 09 534 kann bereits vor dem Starten des Motors in Betrieb gesetzt werden, um eine rasche Erwärmung der Heizungsluft zu bewirken. Nachdem das Kühlwasser nach Starten des Motors eine zulässige Höchsttemperatur erreicht hat, wird die Schnellheizein­ richtung durch einen Wärmefühler im Kühlwasser des Motors abgeschaltet. Der Wärmetauscher ist ferner an die Abgas­ führung des Motors angeschlossen, um das Verbrennungsgas des Brenners abzuleiten.

Eine aus der japanischen Offenlegungsschrift 252 018/1985 bekannte Heizungsanlage für ein Kraftfahrzeug ist schema­ tisch in Fig. 6 gezeigt und wird nachstehend unter Bezug­ nahme auf Fig. 6 erläutert. Bei dieser bekannten Fahr­ zeugheizungsanlage ist ein Brenner 104 zum Verbrennen eines Brennstoffs im Ansaugrohr 103 einer Maschine 101 vorgesehen. Stromabwärts vom Brenner 104 ist ein Wärme­ tauscher 105 angeordnet, in dem ein Wärmeaustausch zwi­ schen dem bei der Verbrennung des Brennstoffs im Brenner 104 erzeugten Verbrennungsgas und Luft stattfindet, wobei die erwärmte Luft zum Beheizen des Fahrzeugs genutzt wird.

Fig. 7 zeigt eine aus dem japanischen Gebrauchsmuster 59 876/1986 bekannte Fahrzeug-Heizanlage und Aufwärmein­ richtung für die Fahrzeugmaschine. Wie in Fig. 7 gezeigt, ist bei der Heizungsanlage nach dem japanischen Gebrauchs­ muster 59 876/1986 eine Ansaugumleitungsstrecke 4 paral­ lel zu einem Ansaugrohr 3 der Maschine 1 am mittleren Teil des Ansaugrohres 3 vorgesehen, wobei ein Brenner 5 und ein Wärmetauscher 8 in dieser Ansaugumleitungsstrecke 4 in Reihe geschaltet sind. Der Wärmetauscher 8 steht mit einer Fahrzeug-Heizeinheit 9 in Verbindung. Der Brenner 5 ist über ein Kraftstoffrohr 6 mit einer Kraftstoffein­ spritzpumpe 32′ verbunden, die an der Maschine 1 ange­ bracht ist und Kraftstoff für die Verbrennung in dem Brenner 5 vom Kraftstoffbehälter 11 zum Brenner 5 för­ dert. In dem Wärmetauscher 8 findet Wärmeaustausch zwi­ schen dem Verbrennungsgas des mit einem Vergaser 7 verse­ henen Brenners 5 und Luft statt, wobei die erwärmte Luft einer Heizeinheit 9 zur Fahrzeugheizung zugeführt wird. Ein Rückschlagventil 15 ist stromaufwärts der Verbin­ dungsstelle der Ansaugumleitungsstrecke 4 und des Ansaug­ rohrs 3 vorgesehen, um zu verhindern, daß angesaugte Luft von der Seite des Ansaugrohres 3 in die Umleitungsstrecke 4 an deren stromabwärts liegender Seite eintritt. Ein Drucksteuerventil 12 ist in dem Bereich des Ansaugrohrs 3 angeordnet, der von der Ansaugumleitungsstrecke 4 umgan­ gen wird. Dieses Drucksteuerventil 12 dient dazu, den Druckunterschied des Ansaugrohrs 3 zwischen der stromauf­ wärts liegenden und der stromabwärts liegenden Seite des Ventils 12 konstant zu halten.

Das Ventil 12 weist einen Arm 12b auf, der an einer Drehachse 12a angebracht und mit einer Stange 13c verbun­ den ist, die von einer Membran 13a eines Membranbetäti­ gungsgliedes 13 aus vorsteht. Eine Federkammer 13b des Membranbetätigungsgliedes 13 ist mit einem im Ansaugrohr 3 stromabwärts vom Drucksteuerventil 12 angeordneten Unterdrucksensor 14 über eine Verbindungsleitung 13d verbunden, um den stromabwärts vom Drucksteuerventil 12 herrschenden Druck in die Federkammer 13b einzuleiten.

Bei den in den Fig. 6 und 7 dargestellten Heizanlagen wird das den betreffenden Wärmetauscher verlassende Verbrennungsgas in das Ansaugrohr der Maschine einge­ führt, und die in den Brenner der Heizung geleitete Luft zur Verbrennung wird durch das Luftfilter für die Maschi­ ne angesaugt.

Bei den bekannten Heizungsanlagen nach den Fig. 6 und 7 erfolgt in dem jeweiligen Wärmetauscher Wärmeaustausch zwischen dem Verbrennungsgas des Brenners und der Heiz­ luft, d. h. zwischen zwei Gasen. Wenn sich daher ungewollt Verbrennungsgas während des Wärmeaustausches mit der Heizluft vermischt, kann Verbrennungsgas in das Fahrzeug eintreten, wobei eine Gefährdung für die Fahrzeuginsassen auftritt, wenn in diesem Verbrennungsgas unverbrannte Gase, wie beispielsweise CO, HC und/oder ähnliche Gase enthalten sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine energie­ sparend arbeitende Heizungsanlage für ein Kraftfahrzeug anzugeben, die sowohl bei nicht laufendem Motor als auch bei laufendem Motor des Kraftfahrzeugs betreibbar ist, ein hohes Maß an Sicherheit bietet und zur Erhöhung der Startbereitschaft des Fahrzeugs schnell und wirksam beitragen kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Kombination der Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Die erfindungsgemäße Heizungsanlage nutzt Wasser als Zwischenheizmedium, das über den Wärmetauscher von dem Verbrennungsgas des Brenners erhitzt wird und über die Heizungseinheit Wärme an das Fahrzeuginnere abgibt. Auf diese Weise werden schädliche Verbrennungsgase grundsätz­ lich von dem Fahrzeuginneren ferngehalten, was dem Si­ cherheitsaspekt wesentlich zugute kommt.

Die erfindungsgemäße Heizungsanlage stellt einen ersten Strömungsweg bereit, der an einem zweiten Strömungsweg für die Zirkulation von Kühlwasser des Motors und an einem dritten Strömungsweg für die Zirkulation des von dem Wärmetauscher erhitzten Wassers angeschlossen ist, wobei ein Umschaltventil seinem Schaltzustand entspre­ chend den ersten Strömungsweg mit dem zweiten Strömungs­ weg oder mit dem dritten Strömungsweg verbindet. Durch diese Anordnung von Strömungswegen werden zwei Heißwas­ serkreisläufe realisiert, die abwechselnd für die Lufter­ wärmung herangezogen werden können. Einer dieser Wasser­ kreisläufe durchläuft den Wärmetauscher und fördert die darin von dem Verbrennungsgas aufgenommene Wärme zu der Heizungseinheit, um sie dort jedenfalls teilweise an die Luft zur Beheizung des Fahrzeuginnenraums abzugeben. Die Wassermenge in diesem Wasserkreislauf kann vergleichswei­ se klein sein, wobei diese kleine Wassermenge sich mit geringem Brennstoffaufwand schnell auf eine für den Betrieb der Heizungseinheit gewünschte Temperatur bringen läßt. Dies kommt dem Aspekt der Energiesparsamkeit und der schnellen Einsatzbereitschaft zugute.

Der zweite Wasserkreislauf fördert von dem Fahrzeugmotor erhitztes Wasser zu der Heizungseinheit. Auf diese Weise wird die ohnehin beim Betrieb des Fahrzeugmotors anfal­ lende Wärme für die Innenraumheizung des Fahrzeugs ausge­ nutzt. Während der Phasen, in denen das hinreichend heiße Kühlwasser die Heizungseinheit durchströmt, besteht kein Bedarf für den Betrieb des Brenners, so daß dieser unter Vermeidung weiteren Brennstoffverbrauchs alsbald nach dem Start des Motors außer Betrieb gesetzt werden kann, so daß danach kein Verbrennungsgas von dem Brenner anfällt. Erfindungsgemäß ist der Verbrennungsgasweg zur Ableitung des in dem Brenner erzeugten Verbrennungsgases stromab­ wartig des Wärmetauschers in einen ersten Zweigweg zur Ableitung des Verbrennungsgases in ein Saugluft in den Motor des Kraftfahrzeugs einleitendes Ansaugrohr und in einen zweiten Zweigweg zur Ableitung des Verbrennungsga­ ses zur Atmosphäre verzweigt, wobei ein Umschaltventil seinem Schaltzustand entsprechend das Verbrennungsgas zu der ersten oder zu der zweiten Zweigpassage passieren läßt.

Wird die erfindungsgemäße Heizungsanlage bei nicht lau­ fendem Motor des Kraftfahrzeugs betrieben, so erfolgt die Verbrennungsgasableitung über den zweiten Zweigweg unmit­ telbar zur Atmosphäre. Bei laufendem Fahrzeugmotor kann das Verbrennungsgas des Brenners über den ersten Zweigweg in das Ansaugrohr eingeleitet werden, so daß es von dem Motor aufgenommen und dort vollständig und sicher ver­ brannt wird.

Die Abgaswärme, d. h. die Wärme des Verbrennungsgases, wird effizient ausgenutzt. Das dem Motor zugeführte Verbrennungsgas kann insbesondere unmittelbar nach dem Start des Fahrzeugmotors entsprechende Motorteile erwär­ men und trägt somit zur Erhöhung der Startbereitschaft des Fahrzeugmotors bei.

Die erfindungsgemäße Fahrzeugheizungsanlage kommt darüber hinaus mit Rohrleitungen aus, die vergleichsweise gerin­ gen Durchmesser haben und ohne Schwierigkeiten bei Perso­ nenkraftwagen oder Fahrzeugen mit kippbarem Fahrerhaus vorgesehen werden können.

Die erfindungsgemäße Heizungsanlage kann zudem unter Verwendung bereits vorhandener Heizwasserleitungssysteme bei entsprechenden Fahrzeugen ohne wesentliche Umbaumaß­ nahmen nachgerüstet werden.

Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Im folgenden wird anhand der zugehörigen Zeichnung ein besonders bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung näher beschrie­ ben. Es zeigen

Fig. 1 in einer schematischen Darstellung den Grundaufbau eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Fahrzeugheizungsanlage,

Fig. 2 in einer schematischen Darstellung ein Ausführungsbeispiel eines Wärmetauscherteils insbesondere einer Umschaltventilanordnung, die in Fig. 1 angedeutet ist,

Fig. 3 in einer schematischen Ansicht ein weiteres Beispiel einer Umschaltventilanordnung,

Fig. 3A eine schematische Ansicht des in Fig. 3 dargestellten Umschaltventils,

Fig. 4 in einer schematischen Ansicht eine Fahrzeugheizungsanlage gemäß Fig. 1 und ihre Steuerung,

Fig. 5 ein Flußdiagramm zur Erläuterung der Arbeits­ weise der erfindungsgemäßen Fahrzeugheizungsanlage,

Fig. 6 in einer schematischen Darstellung eine her­ kömmliche Fahrzeugheizung und

Fig. 7 eine schematische Darstellung einer herkömmli­ chen Maschinenaufwärmeinrichtung.

Fig. 1 zeigt den Grundaufbau eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Heizungsanlage mit Schnellheizeinrichtung. Diese Heizungsanlage ist für einen Personenkraftwagen bestimmt. Die Schnellheizeinrichtung umfaßt primär ein Gebläse 31, einen Brenner (5) und einen Wärmetauscher 8, die in der angegebenen Reihenfolge angeordnet sind, und kann eine Schnellheizung unter Verwendung des Brenners 5 und des Wärmetauschers 8 bewirken, wie es später im einzelnen beschrieben wird.

Eine Vergasereinrichtung 7 ist im Brenner 5 angeordnet und ein erstes Luftfilter 24 für die Maschine ist am stromaufwärts liegenden Teil eines Ansaugrohres 3 der Maschine 1 vorgesehen. Ein Schalldämpfungsventil 42 liegt im Ansaugrohr 3 stromaufwärts von einer Verbindungsstelle des Verbrennungsgasweges 15 der Schnellheizeinrichtung und des Ansaugrohres 3. Das Ansaugrohr 3 steht stromabwärts vom Schalldämpfungsventil 42 mit einem Ansaugkrümmer 2 in Verbindung. Ein Umschaltventil 25 für das Maschinensaugrohr und ein Umschaltventil 26 für die Belüftung nach außen (siehe Fig. 4) sind dazu vorgesehen, auf das Öffnen und Schließen eines Abgasbremsventils 41 ansprechend, wahlweise das in der Schnellheizeinrichtung erzeugte Verbrennungsgas zu einem ersten Zweigweg 16 des Verbrennungsgasweges zwecks Abgabe des Gases zum Ansaugrohr 3 der Maschine 1 oder zu einem zweiten Zweigweg 18 des Verbrennungsgaswegs 15 zur Abgabe an die Außenluft zu leiten.

Das Abgasbremsventil 41 liegt im Ansaugrohr 6 stromauswärts vom Zusammenflußpunkt des zweiten Zweigweges 18 des Verbrennungsgaswegs 15 der Heizeinrichtung und des Ansaugrohrs 6 der Maschine 1. Ein zweites Luftfilterr 23 ist stromaufwärts vom Gebläse 31 vorgesehen. Bei der beschriebenen Schnellheizein­ richtung wird das im Brenner 5 erzeugte Verbrennungsgas einem Wärmeaustausch mit Wasser im Wärmetauscher 8 unter­ worfen, und wird das in dieser Weise aufgeheizte Heißwasser anschließend einem Wärmeaustausch mit Luft in einer Kühl­ wasser-Heizeinheit 10 unterworfen, die im Fahrzeug angeord­ net ist, so daß Heißluft erzeugt wird, die zum Erwärmen des Fahrzeuginnenraums 28 des Fahrzeuges benutzt wird.

Ein Strömungsweg 80f zum Leiten des Wassers in den Wärme­ tauscher 8 und ein Strömungsweg 80c zum Leiten des erwärmten Wassers, d. h. des Heißwassers vom Wärmetauscher 8, sind im Wärmetauscher 8 vorgesehen. Eine Wasserpumpe 81 für den Wärme­ tauscher ist im Strömungsweg 80f vorgesehen. Diese Wasser­ pumpe 81 wird von einem Motor 83 angetrieben, wobei der Mo­ tor 83 über einen Schalter 84 einer An- und Ausschaltsteu­ erung unterliegt, der über ein Signal von einer Hauptsteuer­ einheit 50 betätigt wird. Die Strömungswege 80c und 80f sind mit einer Umschaltventilanordnung 80 verbunden. Die Umschalt­ ventilanordnung 80 steht mit der Kühlwasserheizeinheit 10 über die Strömungswege 80a und 80b in Verbindung. Die Umschalt­ ventilanordnung 80 steht gleichfalls mit der Maschine über die Strömungswege 80d und 80e in Verbindung, um die Maschine 1 zu kühlen. Eine Wasserpumpe 82 für die Maschine liegt in den Strömungswegen 80d und 80e. Was die Zirkulation des Wassers für den Wärmetauscher anbetrifft, so ist die Wasserpumpe 81, die kleiner als die Wasserpumpe 82 zum Zirkulieren des Kühl­ wassers der Maschine 1 ist und getrennt angetrieben wird, vorgesehen.

Ein Thermostat aus elektromagnetischen Ventilen oder ähnli­ chen Einrichtungen, d. h. die Umschaltventilanordnung, ist zwischen der herkömmlichen Kühlwasserheizeinheit 10 und der Maschine 1 angeordnet, um für einen Temperaturausgleich mit der Temperatur des Kühlwassers auf der Seite der Maschine 1 zu sorgen und das Kühlwasser direkt durch die Kühlwasserheizeinheit 10 in der durch den Benutzer gewünschten Weise zirkulierern zu lassen, oder es zirkulieren zu lassen, während es teilweise mit dem Kühlwasser der Maschine 1 gemischt wird. Die Kühlwasserheizeinheit 10 kann daher effizient genutzt werden, wozu keine Änderungen und Abwandlungen ihres Aufbaus notwendig sind. Da darüberhinaus die Schnellheizeinrichtung benutzt wird, kann die Zeit, die von der Zündung des Brenners 5 bis zur Abgabe von heißer Luft zu den Sitzen, beispielsweise zum Fahrersitz, vergeht, sehr kurz sein und beispielsweise nur etwa 3 Minuten betragen. In diesem Fall liegt die zwischen dem Wärmetauscher 8 und der Kühlwasserheizeinheit 10 zirkulierende Wassermenge vor­ zugsweise bei bis zu etwa 5 Litern.

In der Zeichnung sind weiterhin ein Temperatursensor 79 zur Erfassung der Temperatur der Luft zum Heizen, ein Verbren­ nungsluftweg 17, die Strömungsrichtung A der Luft für die Verbrennung, die Strömungsrichtung B des Verbrennungsgases, die Strömungsrichtung C der angesaugten Luft der Maschine und die Strömungsrichtung D des Wassers zum Heizen dargestellt.

Fig. 2 zeigt die Beziehung zwischen dem Strömungsweg des zirkulierenden Wassers für den Wärmetauscher 8 und dem Strö­ mungsweg des Kühlwassers der Maschine 1 sowie den Aufbau der Umschaltventilanordnung 80 im einzelnen. Umschaltventile 803, 804, die elektromagnetische Ventile sind, sind in der Umschalt­ ventilanordnung 80 vorgesehen und öffnen und schließen die Strömungswege 80d und 80f jeweils. Wenn das Umschaltventil 804 den Strömungsweg 80f schließt, während das Umschaltventil 803 den Strömungsweg 80d öffnet, dann ist der Weg von der Wasser­ pumpe 82 für die Maschine über den Strömungsweg 80d, die Um­ schaltventilanordnung 80, den Strömungsweg 80a, die Kühlwas­ serheizeinheit 10 im Fahrerhaus, den Strömungsweg 80b, die Umschaltventilanordnung 80, den Strömungsweg 80e und über die Maschine 1 zur Wasserpumpe 82 offen, und ist der Weg von der Wasserpumpe 81 für den Wärmetauscher über den Wärmetauscher 8, den Strömungs­ weg 80c, die Umschaltventilanordnung 80, den Strömungsweg 80a, die Kühlwasserheizeinheit 10 im Fahrerhaus, den Strömungsweg 80b, die Umschaltventilanordnung 80 und über den Strömungsweg 80f zur Wasserpumpe 81 geschlossen.

Wenn das Umschaltventil 804 den Strömungsweg 80f öffnet, während das Umschaltventil 803 den Strömungsweg 80d schließt, dann ist der Strömungsweg von der Wasserpumpe 81 für den Wär­ metauscher über den Wärmetauscher 8, den Strömungsweg 80c, die Umschaltventilanordnung 80, den Strömungsweg 80a, die Kühl­ wasserheizeinheit 10 im Fahrerhaus, den Strömungsweg 80b, die Umschaltventilanordnung 80 und über den Strömungsweg 80f zur Wasser­ pumpe 81 offen, und ist der Strömungsweg von der Wasserpumpe 82 für die Maschine über den Strömungsweg 80d, die Umschaltven­ tilanordnung 80, den Strömungsweg 80a, die Kühlwasserheizein­ heit 10 im Fahrerhaus, den Strömungsweg 80b, die Umschalt­ ventilanordnung 80, den Strömungsweg 80e und über die Maschine 1 zur Wasserpumpe 82 geschlossen.

Fig. 3 zeigt ein weiteres Beispiel der Umschaltventilanord­ nung. Während das in Fig. 2 dargestellte Umschaltventil ein elektromagnetisches Ventil ist, ist das in Fig. 3 dargestell­ te Umschaltventil ein fluidbetätigtes Ventil, das Luft 48 ver­ wendet, jedoch die gleiche Funktion wie das in Fig. 2 dar­ gestellte elektromagnetische Ventil hat. Eine weitere Erläu­ terung seiner Funktion erübrigt sich daher.

Fig. 4 zeigt die in Fig. 1 dargestellte Fahrzeugheizungsanlage zusammen mit einer Steuereinheit des Fahrzeugs. Bei den Bauteilen der Fahrzeugheizungsanlage von Fig. 4 sind gleiche Bezugszeichen für gleiche Bauteile wie in Fig. 1 verwendet, wobei diese Bau­ teile nicht nochmals erläutert werden.

Im Brenner 5 wird der vom Brennstoff­ tank 11 über die Brennstoff­ pumpe 32, das Brennstoffilter 49 und das Rückführungsven­ til 46 zugeführte flüssige Brennstoff in die Vergasereinrichtung 7 geleitet. Der Brenner 5 ist so ausgebildet, daß der flüssige Brennstoff durch den Vergaser 7 verdampft wird, um gasförmigen Brennstoff zu erzeugen, der verbrannt wird, und dessen Verbrennungsgas in den Wärmetauscher 8 geleitet wird. Das Ansaugrohr 3 der Maschine 1 und der Verbrennungs­ luftweg 17 zum Ansaugen der Luft für die Verbrennung sind mit getrennten Luftfiltern 23 und 24 jeweils verbunden. Das erste Luftfilter 24 für die Maschine ist an einem stromauf­ wärts liegenden Teil des Ansaugrohres 3 angeordnet und hat die Funktion, die Luft relativ zu reinigen. Das zweite Luft­ filter 23 mit einer gegenüber dem ersten Luftfilter 24 an­ deren Funktion ist an einem stromaufwärts liegenden Teil des Verbrennungsluftweg 17 angeordnet. Dieses Luftfilter 23 kann ein relativ grobes Filter sein, wobei in diesem Fall der Ansaugwiderstand der Luft niedrig ist und daher die Saugkapa­ zität des Gebläses 31 und sein Energieverbrauch klein sein können.

Bei der in Fig. 4 dargestellten Fahrzeugheizungsanlage können durch eine An/Aus-Steuerung des Umschaltventiles 25 für das Maschi­ nenansaugrohr, des Umschaltventils 27 zur Öffnung zur Außen­ luft, des Umschaltventils 26 zum Beibehalten der Maschinen­ temperatur und des Umschaltventils 40 für den Verbrennungsgas­ kanal 39 verschiedene Funktionen erzielt werden. Es ist mit anderen Worten möglich, die Maschine hilfsweise anzulassen und aufzuwärmen, indem das Verbrennungsgas nach dem Wärmeaus­ tausch bei gegebenen Verhältnissen der An/Aus-Steuerung des Umschaltventils 25 für das Maschinenansaugrohr, des Umschalt­ ventils 27 zum Öffnen zur Außenluft, des Umschaltventils 26 zum Beibehalten der Maschinentemperatur und des Umschaltven­ tils 40 für den Verbrennungsgaskanal 40 benutzt wird.

In der Zeichnung sind ein Betriebsschalter 43 für die Schnell­ heizung, ein Betriebsschalter 44 zum Beibehalten der Maschi­ nentemperatur, der Verbrennungsgas zur Außenfläche der Maschi­ ne 1, d. h. zur Außenfläche des Zylinderblockes, der Ölwanne und ähnlicher Einrichtungen leitet, Temperatursensoren 45, 47 und 79, ein Maschinensaugbefehlsschalter 48, der anweist, ob das Abgas oder das Verbrennungsgas manuell in das Ansaug­ rohr der Maschine 1 einzusaugen ist oder nicht, eine Haupt­ steuereinheit 50, ein Luftbehälter 71 zum Aufnehmen der durch die Maschine 1 oder eine ähnliche Einrichtung komprimierten Luft, ein Zeitgeber 72 als wahlweise vorgesehene Einrichtung, ein Kupplungssignalschalter 73 zum Eingeben eines An/Aus-Sig­ nals der Kupplung, ein Fahrpedalsensor 74, der ein Signal er­ zeugt, das angibt, ob das Fahrpedal freigegeben oder etwas betätigt ist, ein Anlasser 75 für die Maschine 1, ein Schloß­ schalter 76 für den Maschinenanlasser oder ähnliches, der am Sitz des Fahrers angeordnet ist, ein Schalldämpfer 77, ein Abgasbremsbetriebsschalter 78 zum Sperren des Abgasbremsven­ tils 41, um die Abgasbremse zu betätigen, und eine Batterie 80 dargestellt.

Es ist bevorzugt, einen Brenner mit dem folgenden Aufbau, als oben beschriebener Brenner 5, zu verwenden, obwohl Einzelheiten in der Zeichnung nicht dargestellt sind. Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel wird anhand von Fig. 4 beschrieben.

Dieser Brenner 5 besteht aus einem keramischen Verbrennungs­ zylinder, der durch eine Trennwand mit Verbindungslöchern in eine Vergaserkammer und eine Verbrennungskammer unterteilt ist. Die Vergasereinrichtung 7 mit eingebauter Glühkerze 30 zum Vergasen ist so angeordnet und ausgebildet, daß sie die Verbrennungskammer durchdringt, wobei eine Ausstoßöffnung zum Ausstoßen des durch den Vergaser vergasten Brennstoffes zur Verbrennungskammer mündet und eine Glühkerze 29 zur Zün­ dung in der Verbrennungskammer vorgesehenen ist. Der flüssige Brennstoff wird durch die Vergasungsglühkerze 30 zu einem gasförmigen Brennstoff vergast und mit der Verbrennungsluft gemischt, um ein Luftbrennstoffgemisch zu erzeugen. Öltropfen, die in einer sehr begrenzten Menge vorhanden sind, oder das Luftbrennstoffgemisch wird durch die Zündglühkerze 29 ge­ zündet, um das Luftbrennstoffgemisch in der Verbrennungskam­ mer zu verbrennen. Wenn der oben beschriebene Brenner 5 be­ nutzt wird, kann der flüssige Brennstoff schnell in gasför­ migen Brennstoff vergast werden, der schnell gezündet und verbrannt wird. Das hat zur Folge, daß der Brenner 5 sofort das Verbrennungsgas in den Wärmetauscher 8 leiten kann, so daß dieser schnell seine Funktion erfüllen kann. In dieser Weise kann der Innenraum 28 des Fahrzeuges schnell geheizt werden.

Die erfindungsgemäße Fahrzeugheizung mit dem oben beschriebe­ nen Aufbau arbeitet in der folgenden Weise. Zunächst werden die Grundarbeitsverhältnisse dieser Fahrzeugheizung beschrie­ ben. Die in Fig. 1 dargestellte Fahrzeugheizungsanlage stellt das Umschaltventil 25 so ein, daß selbst dann, wenn die Maschine 1 nicht arbeitet, die Schnellheizeinrichtung aus dem Brenner 5 und dem Wärmetauscher 8 unabhängig von der Maschine betrieben werden kann. Vom Brenner 5 erzeugte Wärme wird mit dem Verbrennungsgas in den Wärmetauscher 8 geleitet, und nach einem Wärmetauscher wird das Verbrennungsgas dem Ansaugrohr 3 der Maschine 1 über den ersten Verbrennungsgaszweigweg 16 oder dem zweiten Verbrennungsgaszweigweg 18 zugeführt, der zur Außenluft mündet.

Wenn sowohl die Maschine 1 als auch die Schnellheizeinrichtung gleichzeitig arbeiten und wenn weiterhin das vom Brenner 5 der Heizeinrichtung erzeugte Verbrennungsgas in die Maschine 1 einzusaugen ist, dann wird das Umschaltventil 25 in bezug auf das Ansaugrohr 3 geöffnet. Das Ver­ brennungsgas wird in die Maschine 1 geleitet und dort voll­ ständig verbrannt. In dieser Weise kann eine hohe Sicherheit gewährleistet werden. In diesem Fall ist das Kühlwasser vor und unmittelbar nach dem Anlassen der Maschine 1 noch nicht erwärmt. Daher wird die Umschaltventilanordnung 80 so betätigt, daß das Fahrzeug durch die Schnellheizeinrichtung geheizt werden kann, die unabhängig von der Maschine 1 angeordnet ist. Wenn anschließend das Kühlwasser der Maschine 1 in ausreichendem Maße erwärmt ist und für die Heizung benutzt werden kann, wird die Umschaltventilanordnung 80 so betätigt, daß die Schnellheizeinrichtung unabhängig von der Maschine 1 abgeschaltet wird und nur das Kühlwasser der Maschine 1 zum Heizen des Fahrzeuges benutzt wird. Die erwähnten Steuerarbeitsvorgänge können dadurch ausgeführt werden, daß die Umschaltventilanordnung 80 in der oben beschriebenen Weise betätigt wird.

Wenn die Schnellheizeinrichtung arbeitet, während die Maschine 1 nicht arbeitet, erfolgt eine derartige Steuerung, daß das Umschaltventil 25 bezüglich des Ansaugrohres 3 geschlossen jedoch zum zweiten Verbrennungsgaszweigweg 18 hin offen ist, der mit dem Abgasrohr 6 verbunden ist, das zur Außenluft mündet. Unter diesen Umständen strömt das Verbrennungsgas gleich­ mäßig aufgrund der Arbeit des Gebläses 31 zur Außenluft. Im Wärmetauscher 8 wird ein Wärmeaustausch zwischen dem Ver­ brennungsgas vom Brenner 5 und Wasser bewirkt, so daß das Wasser zu heißem Wasser erwärmt wird, das dann der Kühlwasser­ heizeinheit 10 zugeführt und zum schnellen Heizen des Fahr­ zeuginnenraums 28 benutzt wird.

Im folgenden wird die Arbeit der Fahrzeugheizung mit der Schnellheizanlage in Fig. 4 beschrieben. Weiterhin wird der Betriebsablauf der Steuereinheit für die Fahrzeugheizung un­ ter Bezug auf die Umschaltventilanordnung 80 in Fig. 2 und 3 und das Flußdiagramm in Fig. 5 beschrieben.

Zunächst wird die Fahrzeugheizungsanlage in Betrieb gesetzt (vgl. Schritt 51 in Fig. 5).

Jedes Ventil wird so eingestellt, daß die Luft des Luftzylinders nicht wirksam ist und nur die Schnellheizeinrichtung unabhängig von der Maschine 1 arbeiten kann. Es wird beurteilt, ob der Betriebsschalter 43 der Schnellheizeinrichtung aus dem Brenner 5 und dem Wärmetauscher 8 an- oder ausge­ schaltet ist. Wenn der Betriebsschalter 43 nicht ange­ schaltet ist, geht der Programmablauf zum Anfang zurück. Wenn der Betriebsschalter 43 angeschaltet ist, geht der Betriebsablauf zum nächsten Schritt (53) über (vgl. Schritt 52).

Die Vergasungsglühkerze 30 und die Zündglühkerze 29 in der Schnellheizung werden mit Strom versorgt (vgl. Schritt 53).

Die Pumpe 32 für den flüssigen Brennstoff wird in Betrieb gesetzt, um flüssigen Brennstoff vom Tank 11 für den flüs­ sigen Brennstoff in die Vergasereinrichtung 7 zu pumpen. Wenn diese Pumpe 32 arbeitet, wird flüssiger Brennstoff zum Brenner 5 geliefert und wird der flüssige Brennstoff in gasförmigen Brennstoff umgewandelt (vgl. Schritt 54).

Das Gebläse 31 wird betrieben, um Luft für die Verbrennung in den Brenner 5 zu leiten. Der Brenner 5 vergast den flüs­ sigen Brennstoff zu gasförmigem Brennstoff und tritt in den Verbrennungszustand ein (vgl. Schritt 55).

Wenn verschiedene Bauteile der Schnellheizeinrichtung, die mit der Verbrennung in Verbindung stehen, angeschaltet sind, wird der flüssige Brennstoff vergast und in gasförmigen Brennstoff umgewandelt, wobei über die Erfassung der Temperatur des Verbrennungsgases durch den Temperatursensor 34 am Verbrennungsgasauslaß des Wärmetauschers 8, d. h. am Einlaß des Verbrennungsgasweges 15 beurteilt wird, ob der vergaste Brennstoff gezündet ist oder nicht. Es wird beispielsweise ermittelt, ob die Temperatur des Verbrennungsgases über 200°C liegt oder nicht. Wenn das Gas nicht gezündet ist, werden verschiedene Steuerungen erneut durchgeführt. Wenn das Gas gezündet ist, geht der Arbeitsablauf auf den nächsten Schritt (57) über (vgl. Schritt 56).

Wenn die Temperatur des Verbrennungsgases über einem be­ stimmten Wert liegt, wird das Umschaltventil 804 (oder 801) geöffnet (vgl. Schritt 57).

Das Umschaltventil 803 (oder 802) wird geschlossen, so daß das heiße Wasser nach dem Wärmeaustausch mit dem Verbren­ nungsgas der Schnellheizung verfügbar wird (vgl. Schritt 58).

Der Motor 83 zum Antreiben der Wasserpumpe 81 für den Wärmetauscher (8) wird angeschaltet, um die Wasserpumpe 81 zu betreiben, und das heiße Wasser vom Wärmetauscher 8 wird so in Zirkulation versetzt, daß es durch den Wärmetauscher (8) und die Kühlwasserheizeinheit 10 fließt (vgl. Schritt 59).

In der Kühlwasserheizeinheit 10 erfolgt ein Wärmeaustausch zwischen dem heißen Wasser und der Luft zum Heizen, wobei die warme Luft in den Innenraum 28 des Fahrzeuges abgegeben wird. Durch den Abgabetemperatursensor 79, der am Auslaß zum Innenraum 28 angeordnet ist, wird festgestellt, ob der heiße Luftzug eine Solltemperatur erreicht hat. Wenn das der Fall ist, geht der Arbeitsablauf auf den Schritt (62) über, und wenn das nicht der Fall ist, geht der Arbeitsablauf auf den Schritt (61) über (vgl. Schritt 60).

Wenn die warme Luft die Solltemperatur nicht erreicht, wird beurteilt, ob vom Maschinendrehsensor 35 zum Wahrneh­ men der Drehzahl der Maschine 1 ein Eingangssignal kommt oder nicht. Wenn ein derartiges Eingangssignal vorliegt, geht der Arbeitsablauf auf den Schritt (63) über und an­ derenfalls auf den Anfang des Schrittes (60) zurück (vgl. Schritt 61).

Wenn die warme Luft die Solltemperatur erreicht hat, wird die Brennstoffpumpe 32 zum Liefern des Brennstoffes zum Brenner 5 gesteuert und wird der Schritt (60) wie­ derholt (vgl. Schritt 62).

Wenn ein Eingangssignal vom Maschinendrehsensor 35 vorliegt, wird durch den Maschinenwassertemperatursen­ sor 45 beurteilt, ob die Temperatur des Maschinenkühl­ wassers über der Solltemperatur liegt oder nicht. Wenn das der Fall ist, geht der Arbeitsablauf auf den Schritt (64) weiter und anderenfalls auf den Schritt (60) zur Wiederholung zurück (vgl. Schritt 63).

Wenn die Temperatur des Maschinenkühlwassers über der Solltemperatur liegt, wird das Umschaltventil 803 (oder 802) in der Umschaltventilanordnung 80 geöffnet, während das Umschaltventil 804 (oder 801) geschlossen wird, um das Maschinenkühlwasser in die Kühlwasserheizeinheit 10 zu leiten (vgl. Schritt 64).

Der Abgabetemperatursensor 79, der am Auslaß zum Innen­ raum 28 angeordnet ist, beurteilt, ob die Temperatur einen Sollwert erreicht hat oder nicht. Wenn das der Fall ist, geht der Arbeitsablauf auf den Schritt (66) über und anderenfalls auf den Schritt (60) zur Wieder­ holung zurück (vgl. Schritt 65).

Wenn die Temperatur den Sollwert erreicht, wird die Brennstoffpumpe 32 zum Liefern des Brennstoffes zum Brenner 5 abgeschaltet und der Betrieb der Schnellheizeinrichtung und somit die Verbrennung unterbrochen (vgl. Schritt 66).

Das Ansaugrückleitungsventil 46 wird geöffnet, um so­ fort flüssigen Brennstoff bis zur Vergasereinrichtung 7 zurückzuziehen, um das Ansprechen auf das Erlöschen der Verbrennung zu verbessern, und der flüssige Brennstoff wird im Brennstoffbehälter zurückgewonnen (vgl. Schritt 67).

Der Motor 83 zum Antreiben der Wasserpumpe 81 wird abge­ schaltet, um die Wasserpumpe 81 für den Wärmeaustausch anzuhalten (vgl. Schritt 68).

Das Umschaltventil 804 (oder 801) in der Umschaltventil­ anordnung 80 wird geschlossen (vgl. Schritt 69).

Die Steuerung des Heizbetriebes durch die Schnellheizeinrichtung in der Fahrzeugheizanlage wird beendet (vgl. Schritt 70).

Die vorliegende Erfindung wurde vorstehend anhand eines be­ sonders bevorzugten Ausführungsbeispiels beschrieben, auf das die vorliegende Erfindung nicht im einzelnen beschränkt ist. Beispielsweise können verschiedene Konstruktionen für den Brenner und für den Wärmetauscher verwandt werden. Was beispielsweise den Brenner anbetrifft, so kann dieser so ausgebildet sein, daß er den flüssigen Brennstoff in gasför­ migen Brennstoff umwandelt und der gasförmige Brennstoff un­ ter Verwendung der Heizkerze gezündet wird, wobei der Bren­ ner entweder vom vertikalen oder horizontalen Typ sein kann. Verschiedene Formen und Konstruktionen können auch für den Wärmetauscher verwandt werden und es können verschiedene Änderungen und Abwandlungen der Auslegung vorgesehen sein. Darüberhinaus kann natürlich die Steuerung des Wassers für die Zirkulation durch den Wärmetauscher und des Maschi­ nenkühlwassers unter Verwendung eines Thermostaten oder einer ähnlichen Einrichtung erfolgen.

Claims (3)

1. Heizungsanlage für ein Kraftfahrzeug, umfassend

• - einen an oder in dem Fahrzeug angeordneten Brenner (5) mit einem Verbrennungsluft zu dem Brenner (5) führenden Verbrennungsluftweg (17) und mit einem in dem Brenner (5) erzeugtes Verbrennungsgas ablei­ tenden Verbrennungsgasweg, der sich in einen ersten Zweigweg (16) zur Ableitung des Verbrennungsgases in ein Saugluft in den Motor des Kraftfahrzeugs einlei­ tendes Ansaugrohr (3) und in einen zweiten Zweigweg (18) zur Ableitung des Verbrennungsgases zur Atmo­ sphäre verzweigt,
• - ein erstes Umschaltventil (25), welches seinem Schaltzustand entsprechend das Verbrennungsgas zu dem ersten oder dem zweiten Zweigweg (16 bzw. 18) passieren läßt,
• - einen im Bereich eines Zwischenstücks des Verbren­ nungsluftweges angeordneten Wärmetauscher (8), der zur Erhitzung von Wasser Wärme von dem Verbrennungs­ gas an das Wasser abgibt,
• - eine zwecks Erwärmung von Luft Wärme zwischen dem erhitzten Wasser und der Luft austauschende und die erwärmte Luft in den Fahrzeuginnenraum (28) abgeben­ de Heizungseinheit (10) mit einem ersten Strömungs­ weg (80a, 80b) für die Heißwasserzirkulation, der an einem zweiten Strömungsweg (80d, 80e) für die Zirku­ lation von Kühlwasser des Motors und an einem drit­ ten Strömungsweg (80c, 80f) für die Zirkulation des von dem Wärmetauscher (8) erhitzten Wassers ange­ schlossen ist, und
• - ein zweites Umschaltventil (80), welches seinem Schaltzustand entsprechend den ersten Strömungsweg (80a, 80b) mit dem zweiten Strömungsweg (80d, 80e) oder mit dem dritten Strömungsweg (80c, 80f) verbin­ det.

2. Heizungsanlage nach Anspruch 1, wobei der zweite Zweigweg (18) an einem Abgase des Motors ableitenden Abgasrohr (6) angeschlossen ist.

3. Heizungsanlage nach Anspruch 1 oder 2, wobei der erste Zweigweg (16) den Verbrennungsgasweg an der strom­ aufwärtigen Seite des Wärmetauschers (8) mit dem Ansaugrohr (3) verbindet.