DE3801910A1 - Heizung fuer ein kraftfahrzeug mit einer antreibenden diesel-brennkraftmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Heizung für ein Kraftfahrzeug gemäß dem Oberbe­ griff des Patentanspruchs 1. Eine aus der DE-PS 29 37 165, B 60 H 1/02, be­ kannte Heizung dieser Art enthält in der Auspuffleitung der Brennkraftmaschine ein Drosselorgan, das unter anderem in Abhängigkeit von der Innenraumtempera­ tur bei unterhalb eines vorgegebenen Sollwerts liegenden Innenraumtemperaturen im Schließsinn verstellt wird, so daß dann ein erhöhter Abgasgegendruck er­ zeugt wird. Dieser hat eine Erhöhung der über den Regler der Dieseleinspritz­ pumpe zugeteilten Kraftstoffmenge und damit eine Vergrößerung der erzeugten Abwärmemenge zur Folge.

Diese bekannte Heizung trägt zwar der Tatsache Rechnung, daß insbesondere bei Dieselmaschinen mit hohem Wirkungsgrad die für Heizzwecke zur Verfügung ste­ hende Abwärmemenge im Leerlauf und im unteren Teillastbereich zur ausreichen­ den Heizung des Fahrzeuginnenraums bei tiefen Außentemperaturen nicht aus­ reicht, jedoch wird die Vergrößerung der nutzbaren Abwärmemenge mit einer Er­ höhung des Kraftstoffverbrauchs erkauft, da zusätzliche Abwärme erzeugt wird.

Das entsprechende würde gelten, wenn man statt im Abgassystem im Ansaugsystem der Brennkraftmaschine eine Drosselung der Strömung vornehmen würde, wie dies zur zeitweiligen Erhöhung der Abgastemperatur zum Zwecke des Regenerierens von Rußfiltern beispielsweise aus dem SAE-Paper 81 01 18 bekannt ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Heizung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 so auszugestalten, daß die zeitweilige Erhöhung der für Heizzwecke nutzbaren Abwärmemenge praktisch ohne Vergrößerung des Kraftstoff­ verbrauchs der Dieselmaschine erreicht wird.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe besteht in den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs, vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung be­ schreiben die Unteransprüche.

Ist der Innenraum des Kraftfahrzeugs in einer vorangegangenen Fahrphase be­ reits aufgeheizt worden, so kann als vorgewärmte Ansaugluft die Luft im Fahr­ zeuginnenraum der Brennkraftmaschine zugeführt werden. Günstiger ist es je­ doch, die Vorwärmung der Ansaugluft durch Ausnutzen von Abwärme der Brenn­ kraftmaschine vorzunehmen, das heißt durch Abgasrückführung und/oder Wärme­ austausch zwischen dem Abgassystem und der zuzuführenden Ansaugluft.

An dieser Stelle sei erwähnt, daß die zeitweilige Zufuhr von Ansaugluft, die über einen Vorwärmer oder durch Abgasrückführung vorgewärmt ist, unter Ver­ wendung einer temperaturabhängig betätigten Klappe bzw. eines temperaturab­ hängig betätigten Ventils aus der DE-OS 32 14 205, F 02 B 29/04, bzw. der DE-OS 24 38 118, F 02 M 31/06, an sich bekannt ist. Bei diesen bekannten Heiz­ vorrichtungen erfolgt die Steuerung der Klappe bzw. des Ventils jedoch nicht in Abhängigkeit von den Temperaturverhältnissen im Fahrzeuginnenraum, sondern in Abhängigkeit von der Temperatur der Ansaugluft. Demgemäß ist Ziel der be­ kannten Vorrichtungen nicht die Erzeugung einer zu Heizzwecken ausreichenden Abwärmemenge der Dieselmaschine, sondern die Erzielung eines einwandfreien Zündverhaltens derselben. Das bedeutet, daß bei zu Zündzwecken hinreichend warmer Ansaugluft eine Vorwärmung der Luft nicht vorgenommen wird, während bei der Erfindung die Vorwärmung der Ansaugluft auch dann erfolgt, wenn an sich die Lufttemperatur unter motorischen Gesichtspunkten gesehen hinreichend hoch ist, jedoch beispielweise während Teillastphasen die für Heizzwecke nutz­ bare Abwärmemenge nicht ausreicht. Bei dem eben diskutierten Stand der Technik handelt es sich also nicht um Kraftfahrzeugheizungen, wie sie Gegenstand der Erfindung sind.

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand der Zeich­ nung erläutert, deren Fig. 1 schematisch eine mit einem Abgasturbolader aus­ gerüstete Diesel-Brennkraftmaschine mit Abgasrückführung und deren Fig. 2 eine Dieselmaschine mit zeitweiliger Vorwärmung der Ansaugluft durch Wärme­ austausch mit dem Abgas der Maschine zeigt.

Betrachtet man zunächst Fig. 1, so erkennt man bei 1 das Ansaugsystem und bei 2 das Abgassystem der allgemein mit 3 bezeichneten Diesel-Brennkraftma­ schine. Das Abgassammelrohr 4 liefert Abgas zur Abgasturbine 5 des Abgastur­ boladers 6; das Abgas tritt durch die Abgasleitung 7 danach ins Freie. Die Turbine 5 ist in üblicher Weise über eine Welle starr mit dem Verdichter 8 des Turboladers 6 verbunden, der in dem Saugrohr 9 in Strömungsrichtung hinter dem Luftfilter 10 angeordnet ist. Im Normalbetrieb treibt die Abgasenergie al­ so den Abgasturbolader 6 an, so daß der Verdichter 8 Ansaugluft in das Ansaug­ system 1 der Brennkraftmaschine 3 liefert. Zur Erhöhung des volumetrischen Füllungsgrads sieht man in der Regel in Strömungsrichtung hinter dem Verdich­ ter 8 einen bei 11 angedeuteten Ladeluftkühler vor.

In dem gezeichneten Ausführungsbeispiel ist angenommen, daß die in Form von Abgaswärme vorliegende Abwärme der Brennkraftmaschine mittels des Abgaswär­ metauschers 12 zur Heizung des nicht dargestellten Fahrzeuginnenraums über ebenfalls nicht dargestellte Flüssigkeits-Luft-Wärmetauscher herangezogen wird. Weiterhin kann auch die Kühlwasserwärme der Brennkraftmaschine, wie bestens bekannt, zum Betrieb der Heizung ausgenutzt werden.

Wie ebenfalls bekannt, ist gerade die von einer Diesel-Brennkraftmaschine zur Verfügung gestellte Abwärmemenge im Teillast- und Leerlaufbetrieb nicht groß genug, um eine ausreichende Energieversorgung der Fahrzeugheizung sicherzu­ stellen. In Fig. 1 ist daher eine Einrichtung zur zeitweiligen Vergrößerung der nutzbaren Abwärmemenge der Brennkraftmaschine vorgesehen, die als wesent­ lichen Bestandteil das Ventil 13, das Steuergerät 14 für dieses und die By­ passleitung 15 enthält, die bei entsprechender Stellung des Ventils 13, näm­ lich bei niedrigen Temperaturen im Fahrzeuginnenraum, eine Abgasrückführung in die Ansaugleitung 9 unter Umgehung des Abgasturboladers 6 einschließlich des Ladeluftkühlers 11 vornimmt.

Die Ansteuerung des Ventils 13 im Sinne einer Abgasrückführung über den Bypass 15 erfolgt in Abhängigkeit von Signalen sowohl des Temperatursensors 16 für die Temperatur der Brennkraftmaschine, beispielsweise die Kühlwassertemperatur, als auch eines Sensors für die Temperaturverhältnisse im Fahrzeuginnenraum, der hier durch den Anschlagkontakt 17 des Temperaturwahlhebels für die Innen­ raumtemperatur gebildet ist. Der Temperatursensor 16 hat also die Aufgabe, über das Steuergerät 14 an das Ventil 13 Ansteuersignale im Sinne des Durch­ schaltens des Bypasses 15 und damit der Abgasrückführung zu erzeugen, wenn dies aus motorischen Gründen zweckmäßig ist. Unabhängig von diesen Gesichts­ punkten dient der Anschlagkontakt 17 zur Vergrößerung der nutzbaren Abwärme­ menge der Maschine durch Abgasrückführung immer dann, wenn ein Fahrzeuginsasse durch Verstellen des Temperaturwahlhebels auf seine Endstellung zum Ausdruck bringt, daß die jeweilige Temperatur des Fahrzeuginnenraums zu niedrig ist.

Verständlicherweise könnten auch weitere Temperatursignale, beispielsweise für die Außentemperatur, dem Steuergerät 14 zugeführt werden. In jedem Falle er­ zeugt es die Abgasrückführung bewirkende Ansteuersignale für das Ventil 13, wenn - unabhängig von den anderen erfaßten Temperaturwerten - die Temperatur im Fahrzeuginnenraum zu niedrig ist.

Anstelle des Anschlagkontaktes 17 kann als Sensor für die Temperaturverhält­ nisse im Fahrzeuginnenraum auch ein Temperaturmesser, beispielsweise ein Ther­ mostat, Verwendung finden. Dies ist in dem in Fig. 2 dargestellten Ausfüh­ rungsbeispiel angenommen. Hier erkennt man wiederum bei 20 das Ansaugsystem und bei 21 das Abgassystem der allgemein bei 22 angedeuteten Brennkraftma­ schine. Im Saugrohr 23 ist in Strömungsrichtung hinter dem Luftfilter 24 wie­ derum ein Ventil 25 angeordnet, dem die den Abgas-Ansaugluft-Wärmetauscher 26 enthaltende Leitung 27 zugeordnet ist. Dem Wärmetauscher 26 ist das weitere Luftfilter 28 vorgeschaltet.

Auch in diesem Ausführungsbeispiel wird das Ventil 25 über ein Steuergerät 29 mit Ansteuersignalen im Sinne der Einschaltung der Leitung 27 mit dem Wärme­ tauscher 26 in Abhängigkeit von Signalen von zwei Temperatursensoren 30 und 31 beliefert. Der Sensor 30 dient zur Erfassung der Maschinentemperatur, wäh­ rend der Sensor 31 als Thermostat für die Einhaltung eines Sollwerts der Tem­ peratur im Fahrzeuginnenraum ausgelegt ist. Sobald also die Temperatur im Fahrzeuginnenraum einen vorgegebenen Sollwert unterschreitet, erfolgt das An­ saugen der Verbrennungsluft über die Strecke 28, 26 und 27, so daß vorgewärm­ te Verbrennungsluft angesaugt wird und im Heizungswärmetauscher 32 für Heiz­ zwecke eine vergrößerte nutzbare Abgaswärmemenge zur Verfügung steht.

Wie auch die Ausführungsbeispiele zeigen, ist mit der Erfindung eine Heizung geschaffen, bei der eine Vergrößerung der für Heizzwecke nutzbaren Wärmemenge zumindest im wesentlichen nicht, wie bei dem einschlägigen Stand der Technik, durch Drosselung und damit erhöhten Kraftstoffverbrauch erzielt wird, sondern gleichsam durch mehrfache Ausnutzung der von der Maschine ohne weiteres er­ zielten Abwärme.

Claims (7)

1. Heizung für ein Kraftfahrzeug mit einer antreibenden Diesel-Brennkraftma­ schine, deren Abwärme zum Betrieb der Heizung dient, und mit einer Einrich­ tung zur zeitweiligen Vergrößerung der nutzbaren Abwärmemenge in Abhängig­ keit von den Temperaturverhältnissen im Fahrzeuginnenraum, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Einrichtung (13, 14, 15, 17) zeitweilig der Brennkraftma­ schine (3) vorgewärmte Ansaugluft zuführt.

2. Heizung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorwärmung der An­ saugluft durch zeitweilige Abgasrückführung (Bypass 15) erfolgt.

3. Heizung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansaugluft zur Vorwärmung zeitweilig über das Abgassystem (21) der Brennkraftmaschine (22) geleitet wird.

4. Heizung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß dem Ansaugsystem (1) der Brennkraftmaschine (3) zur zeitweiligen Zufuhr vorge­ wärmter Ansaugluft ein Ventil (13) zugeordnet ist, das über einen die Tem­ peraturverhältnisse im Fahrzeuginnenraum erfassenden Sensor (17) angesteu­ ert wird.

5. Heizung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor als Tempe­ raturmesser (31) zur Erzeugung von Ansteuersignalen bei unterhalb eines Sollwerts liegenden Temperaturwerten ausgebildet ist.

6. Heizung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor durch einen Anschlagkontakt (17) eines Temperaturwählhebels im Fahrzeuginnenraum gebil­ det ist.

7. Heizung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß dem Ventil (13) ein die Temperatur der Ansaugluft und/oder der Brennkraftma­ schine (3) erfassender weiterer Sensor (16) zur Erzeugung von Ansteuersi­ gnalen bei unterhalb eines Sollwerts liegenden Werten der Ansaugluft- und/ oder der Maschinentemperatur zugeordnet ist.