DE4124888A1 - Vehicle-interior heating or cooling system - Google Patents
Vehicle-interior heating or cooling systemInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum wahlweisen Beheizen und Kühlen von Fahrzeugräumen, insbesondere Kraftfahrzeugräumen.The invention relates to a device for optional heating and cooling of vehicle compartments, especially motor vehicle rooms.
Es sind Vorrichtungen zum Beheizen von Kraftfahrzeug räumen, z. B. Innenräumen von Personenkraftwagen, bekannt, die als Wärmequelle ein Heizgerät aufweisen, das im Betrieb durch Verbrennung von Brennstoff Wärme erzeugt.They are devices for heating motor vehicles clear, e.g. B. interiors of passenger cars, known that have a heater as a heat source, that in operation by burning fuel heat generated.
Es sind ferner Vorrichtungen zum Kühlen von Kraftfahr zeugräumen, z. B. Innenräumen von Personenkraftwagen, bekannt, die einen Kühlmittelkreislauf mit einem der Umgebung Wärme entziehenden Verdampfer, einem Kompressor und einem Wärme an die Umgebung abgebenden Kondensator aufweisen.There are also devices for cooling motor vehicles witness rooms, e.g. B. interiors of passenger cars, known that a coolant circuit with one of the Environment heat extracting evaporator, a compressor and a condenser emitting heat to the environment exhibit.
Wenn in ein Kraftfahrzeug sowohl eine derartige Heiz vorrichtung als auch eine derartige Kühlvorrichtung eingebaut sind, kann der Benutzer den Kraftfahrzeug innenraum wahlweise beheizen oder kühlen. Der bauliche Aufwand für ein derartiges Ausrüsten eines Kraftfahr zeugs ist jedoch recht hoch. Außerdem ist der Platz bedarf im Kraftfahrzeug recht groß, was insbesondere bei dem Kühlmittelverdampfer der Kühlvorrichtung störend ist, der voluminös ist und in den Luftzu führungsschacht zum Fahrzeuginnenraum eingebaut werden muß.If both such a heater in a motor vehicle device as well as such a cooling device are installed, the user can drive the motor vehicle optionally heat or cool the interior. The structural Effort for equipping a motor vehicle in this way stuff is quite high. In addition, there is space needs quite large in the motor vehicle, which in particular in the coolant evaporator of the cooler is annoying, which is voluminous and in the air guide shaft to the vehicle interior got to.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vor richtung zum wahlweisen Beheizen und Kühlen von Fahr zeugräumen, insbesondere Kraftfahrzeugräumen, zu schaffen, die weniger bauaufwendig und platzaufwendig ist als das Vorsehen von zwei eigenständigen Vorrichtungen der bekannten, beschriebenen Art.The invention has for its object a direction for optional heating and cooling of driving to create witness rooms, in particular motor vehicle rooms, which is less complex and space-consuming than that Provision of two independent devices of the known, described type.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist die Vorrichtung erfin dungsgemäß gekennzeichnet durch einen Flüssigkeits kreislauf, in den folgende Bestandteile eingebaut sind:The device is invented to achieve this object appropriately characterized by a liquid circuit in which the following components are built:
- a) ein Heizgerät, das im Betrieb durch Verbrennung von Brennstoff Wärme erzeugt und an die Flüssig keit abgibt;a) a heater that operates by combustion generated by fuel heat and to the liquid gives off;
- b) ein Kühler, der einen Kühlmittelverdampfer ent hält und im Betrieb der Flüssigkeit Wärme entzieht;b) a cooler that ent a coolant evaporator holds and removes heat from the liquid during operation;
- c) wobei das Heizgerät und der Kühler in zwei Parallel zweigen des Flüssigkeitskreislaufs angeordnet sind und mindestens ein erstes Ventil vorgesehen ist, das durch seine Stellung bestimmt, durch welchen der beiden Parallelzweige die Flüssigkeit strömt;c) being the heater and the cooler in two parallel branches of the liquid circuit are arranged and at least one first valve is provided, determined by his position, by which the liquid flows from the two parallel branches;
- d) mindestens ein Flüssigkeit/Luft-Wärmetauscher zur wahlweisen Abgabe von Heizluft und Kühlluft in den Fahrzeugraum; undd) at least one liquid / air heat exchanger for optional delivery of heating air and cooling air in the vehicle compartment; and
- e) eine Umwälzpumpe.e) a circulation pump.
Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind die dem Heizen dienenden Elemente und die dem Kühlen dienenden Elemente in einem gemeinsamen Flüssigkeitskreislauf verbunden. Statt eines eigenen Verdampfers, welcher der vorbeiströmenden Luft Wärme entzieht, ist der Flüssigkeit/Luft-Wärmetauscher, wie er herkömmlicherweise als Teil der Fahrzeugheizung vorhanden ist, mit Doppelfunktion wahlweise zur Abgabe von erwärmter Luft oder zur Abgabe von gekühlter Luft in den Fahrzeugraum vorgesehen.In the device according to the invention, they are heating serving elements and the cooling elements connected in a common fluid circuit. Instead of its own evaporator, which is the one flowing past Air removes heat, is the liquid / air heat exchanger, as is traditionally part of vehicle heating is available, with dual function either for delivery of heated air or to release cooled air in provided the vehicle compartment.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist zum wahlweisen Beheizen und Kühlen von Fahrzeugräumen jeglicher Art vor gesehen. Als Beispiele seien genannt: Passagierräume von Personenkraftwagen, Passagierräume von Omnibussen, Fahrerkabinen von Lastkraftwagen, Laderäume von Last kraftwagen, Führerkabinen von Baumaschinen oder Kränen, Wohnwagenanhänger, Wohnmobile, Motorboote, Segelboote, Flugzeugkabinen.The device according to the invention is optional Preheating and cooling vehicle rooms of any kind seen. Examples include: passenger compartments of passenger cars, passenger compartments of buses, Truck cabs, cargo holds motor vehicles, cabins of construction machinery or cranes, Caravan trailers, campers, motor boats, sailing boats, Aircraft cabins.
Aus der vorstehenden Aufzählung ist deutlich, daß es sich bei den Fahrzeugräumen entweder um Fahrzeugräume von Fahrzeugen ohne Antriebsmotor zur Fortbewegung oder um Fahrzeugräume von Fahrzeugen mit Antriebs motor zur Fortbewegung, also Kraftfahrzeuge, handeln kann. In Verbindung mit Kraftfahrzeugen ist die erf indungsgemäße Vorrichtung besonders bevorzugt. Kraftfahrzeuge werden in den allermeisten Fällen durch eine Brennkraftmaschine angetrieben, die einen Kühl flüssigkeitskreislauf aufweist. Es ist bevorzugt, daß der genannte Flüssigkeitskreislauf der erfindungs gemäßen Vorrichtung und der Kühlflüssigkeitskreis lauf der Antriebs-Brennkraftmaschine des Kraftfahr zeugs einen kombinierten Flüssigkeitskreislauf bilden. In diesem Fall kann man die übliche Kraft fahrzeugheizung, die mit der erwärmten Kühlflüssig keit der Brennkraftmaschine arbeitet, insbesondere den oder die üblichen Flüssigkeit/Luft-Wärmetauscher dieser Kraftfahrzeugheizung und das zugehörige Luftführungs- und Luftverteilsystem für das erfindungs gemäße, wahlweise Beheizen mittels eines vom Laufen der Brennkraftmaschine unabhängigen Heizgeräts und Kühlen mittels des genannten Kühlers benutzen. From the list above it is clear that it the vehicle compartments are either vehicle compartments of vehicles without a drive motor for locomotion or around vehicle compartments of vehicles with propulsion act as a motor for locomotion, i.e. motor vehicles can. In connection with motor vehicles device according to the invention is particularly preferred. Motor vehicles are in the vast majority of cases an internal combustion engine that drives a cooling fluid circuit. It is preferred that said fluid circuit of the invention modern device and the coolant circuit run of the drive internal combustion engine of the motor vehicle a combined liquid cycle form. In this case you can use the usual force vehicle heating using the heated coolant speed of the internal combustion engine works, in particular the usual liquid / air heat exchanger this motor vehicle heater and the associated Air routing and air distribution system for the Invention appropriate, optional heating by means of running the internal combustion engine independent heater and Use cooling using the cooler mentioned.
In den Ansprüchen 3 bis 14 sind weitere Erfindungs merkmale angegeben, auf die anschließend oder weiter unten im Zusammenhang mit der Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels noch näher eingegangen wird.In claims 3 to 14 are further inventions characteristics specified, followed by or below in connection with the description of a preferred embodiment even closer is received.
Von besonders großer Bedeutung ist das Merkmal, daß für den Antrieb eines Kompressors zum Verdichten gasförmigen Kühlmittels in einem Kühlmittelkreis lauf ein Elektromotor vorgesehen ist, vorzugsweise ein in seiner Drehzahl regelbarer oder ein in seiner Drehzahl elektronisch regelbarer Elektromotor. Dies ergibt die Möglichkeit, den Kühlungsbetrieb der Vorrichtung viel umfassender und feiner regeln zu können, als dies bei herkömmlichen Kraftfahrzeug- Klimaanlagen möglich war.Of particular importance is the characteristic that for driving a compressor for compression gaseous coolant in a coolant circuit an electric motor is provided, preferably one adjustable in its speed or one in its Speed electronically adjustable electric motor. This gives the possibility of cooling operation of the Fix device much more comprehensive and fine than conventional motor vehicle Air conditioning was possible.
Man kann den für diesen Elektromotor benötigten Strom beispielsweise einem chemischen Energiespeicher (Batterie) des Fahrzeugs entnehmen oder dem öffentlichen Stromnetz (typisches Beispiel: auf einem Campingplatz abgestellter Wohnwagenanhänger). Auch im Fall eines Kraftfahrzeugs kann der benötigte Strom der vorhandenen Starterbatterie bei ent sprechend großer Auslegung der Kapazität der Starter batterie und der Leistung des Generators ("Licht maschine") des Kraftfahrzeugs entnommen werden. In vielen Fällen ist es jedoch vorteilhafter, einen der erfindungsgemäßen Vorrichtung zugeordneten (gesonderten) Generator zu installieren, der von der weiter vorne erwähnten Brennkraftmaschine des Kraftfahrzeugs antreibbar ist. In diesem Fall ist die Starterbatterie des Kraftfahrzeugs nicht durch den Strombedarf des genannten Elektromotors belastet. Der eigene Generator muß nur dann ange trieben werden, wenn die Vorrichtung im Kühlungs betrieb läuft.You can get the one you need for this electric motor Electricity, for example, a chemical energy storage Remove (battery) from the vehicle or the utility grid (typical example: on a caravan trailer parked at a campsite). In the case of a motor vehicle, too, the one required Current of the existing starter battery at ent speaking large interpretation of the capacity of the starter battery and the power of the generator ("light machine ") of the motor vehicle. In however, in many cases it is more advantageous to use one assigned to the device according to the invention (separate) generator to be installed by the internal combustion engine mentioned earlier of the motor vehicle is drivable. In this case is not the starter battery of the motor vehicle by the power requirement of the electric motor mentioned charged. Your own generator only has to be switched on be driven when the device in the cooling operation is running.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines bevor zugten, schematisiert zeichnerisch dargestellten Ausführungsbeispiels noch näher erläutert. Die Zeichnungsfigur zeigt ein kombiniertes Beheizungs und Kühlsystem für einen Kraftfahrzeugraum in Kombination mit einer dem Antrieb des Kraftfahr zeugs dienenden Brennkraftmaschine.The invention is based on a before drawn, schematically illustrated Embodiment explained in more detail. The Drawing figure shows a combined heating and cooling system for a motor vehicle compartment in Combination with a motor drive convincing internal combustion engine.
Das gezeichnete System ist am einfachsten verständ lich, wenn man von dem in dicken Linien gezeichneten, insoweit herkömmlichen, auch der Beheizung des Kraftfahrzeugraums dienenden Kühlmittelkreislauf der Brennkraftmaschine ausgeht.The drawn system is the easiest to understand Lich, if one of the drawn in thick lines, insofar as conventional, also the heating of the Automotive coolant circuit serving the Internal combustion engine runs out.
Dieser Kühlmittelkreislauf 2 führt von einer Brenn kraftmaschine 4 zu einem Flüssigkeit/Luft-Wärme tauscher 6, von dort zu einer Kühlmittel-Umwälz pumpe 8 und von dort zurück in die Brennkraftmaschine 4. Der Wärmetauscher 6 ist in einem Luftschacht des Kraftfahrzeugs angeordnet, der über Verteildüsen in den Innenraum des Kraftfahrzeugs mündet. Dieser Luftschacht führt dem Wärmetauscher 6 von der äußeren Umgebung her angesaugte Luft (Frischluftbetrieb) und/ oder aus dem Kraftfahrzeugraum angesaugte Luft (Umluftbetrieb) zu. Der Vollständigkeit halber ist am Kühlflüssigkeitsausgang der Brennkraftmaschine 4 das dort üblicherweise vorhandene Thermostatventil 10 sowie ein Kühlflüssigkeitskreislaufteil von dem Thermostatventil 10 durch einen normalerweise im Frontbereich des Kraftfahrzeugs angeordneten Kühler 12 zurück zu der Umwälzpumpe B eingezeichnet, außerdem eine direkte Verbindung von dem Thermostat ventil zu der Umwälzpumpe 8. Bei kalter Brennkraft maschine 4 gibt das Thermostatventil 10 einen direkten Kühlflüssigkeitsrückströmweg zu der Umwälz pumpe 8 frei. Bei heißer Brennkraftmaschine 4 wird die Kühlflüssigkeit stattdessen durch den Kühler 12 geleitet.This coolant circuit 2 leads from an internal combustion engine 4 to a liquid / air heat exchanger 6 , from there to a coolant circulation pump 8 and from there back to the internal combustion engine 4th The heat exchanger 6 is arranged in an air duct of the motor vehicle, which opens into the interior of the motor vehicle via distribution nozzles. This air duct supplies the heat exchanger 6 with air drawn in from the external environment (fresh air mode) and / or air drawn in from the vehicle compartment (recirculation mode). For the sake of completeness, the thermostatic valve 10 which is usually present there and a coolant circuit part from the thermostatic valve 10 through a cooler 12 which is normally arranged in the front region of the motor vehicle are drawn back to the circulating pump B at the coolant outlet of the internal combustion engine 4 , and also a direct connection from the thermostatic valve to the circulating pump 8 . When the internal combustion engine 4 is cold, the thermostatic valve 10 releases a direct coolant return flow path to the circulating pump 8 . When the internal combustion engine 4 is hot, the coolant is instead passed through the cooler 12 .
Mit dünnen Linien ist ein Flüssigkeitskreislauf 20 gezeichnet, mit dem sich ein wahlweises Beheizen und Kühlen des Kraftfahrzeugraums durchführen läßt, und zwar das Beheizen auch dann, wenn die Brenn kraftmaschine 4 nicht läuft. Zur Bildung dieses Flüssigkeitskreislaufs zweigt von dem vorstehend beschriebenen Kühlmittelkreislauf 2 an einer ersten Verzweigungsstelle 22 eine Flüssigkeitsleitung 24 ab, die an einer zweiten Verzweigungsstelle 26 wieder in den Kühlmittelkreislauf 2 einmündet. Die erste Verzweigungsstelle 22 liegt zwischen dem Flüssigkeit/Luft-Wärmetauscher 6 und der Brenn kraftmaschine 4, und zwar in Flüssigkeitsströmungs richtung hinter dem Wärmetauscher 6. Die zweite Verzweigungsstelle 26 liegt zwischen der Brennkraft maschine 4 und dem Wärmetauscher 6, und zwar in Flüssigkeitsströmungsrichtung hinter der Brenn kraftmaschine 4. An der ersten Verzweigungsstelle 22 ist ein zweites 3/2-Wegeventil 28 vorgesehen, das durch seine Stellung bestimmt, ob die Flüssig keit von dem Wärmetauscher 6 zurück zu der Brenn kraftmaschine 4 strömt oder durch die Leitung 24 und dann zurück zu dem Wärmetauscher 6.With thin lines, a liquid circuit 20 is drawn, with which an optional heating and cooling of the motor vehicle compartment can be carried out, namely the heating even when the internal combustion engine 4 is not running. In order to form this liquid circuit, a liquid line 24 branches off from the coolant circuit 2 described above at a first branching point 22 , which leads into the coolant circuit 2 again at a second branching point 26 . The first branch point 22 lies between the liquid / air heat exchanger 6 and the internal combustion engine 4 , in the liquid flow direction behind the heat exchanger 6 . The second branch point 26 is between the internal combustion engine 4 and the heat exchanger 6 , in the liquid flow direction behind the internal combustion engine 4th At the first branch point 22 , a second 3/2-way valve 28 is provided, which determines through its position whether the liquid flows from the heat exchanger 6 back to the internal combustion engine 4 or through the line 24 and then back to the heat exchanger 6 .
Die Leitung 24 verzweigt sich an einer fünften Verzweigungsstelle 30 in zwei Parallelzweige 32 und 34. An der fünften Verzweigungsstelle 30 ist ein erstes 3/2-Wegeventil 36 vorgesehen, das durch seine Stellung bestimmt, ob die Flüssigkeit durch den linken Parallelzweig 32 oder den rechten Parallelzweig 34 strömt. In dem linken Parallel zweig 32 ist ein Heizgerät 38 eingebaut, das in Betrieb durch Verbrennung von Brennstoff, z. B. Benzin, Dieselöl oder Gas, Wärme erzeugt. Derartige Heiz geräte, die häufig "motorunabhängige Heizgeräte" oder "Standheizgeräte" genannt werden, sind bekannt und käuflich erhältlich, so daß das Heizgerät 38 hier nicht näher beschrieben werden muß. Es sei lediglich erwähnt, daß das Heizgerät 38 einen integrierten Verbrennungsgas/Flüssigkeit-Wärme tauscher enthält und somit im Betrieb Wärme an die hindurchgeleitete Flüssigkeit abgibt.The line 24 branches at a fifth branch point 30 into two parallel branches 32 and 34 . At the fifth branch point 30 , a first 3/2-way valve 36 is provided, which, through its position, determines whether the liquid flows through the left parallel branch 32 or the right parallel branch 34 . In the left parallel branch 32 , a heater 38 is installed, which is in operation by burning fuel, for. B. gasoline, diesel oil or gas, generates heat. Such heating devices, which are often called "engine independent heaters" or "parking heaters" are known and commercially available, so that the heater 38 need not be described here. It should only be mentioned that the heater 38 contains an integrated combustion gas / liquid heat exchanger and thus emits heat to the liquid passed through it during operation.
In dem rechten Parallelzweig 34 ist ein Kühler 40 eingebaut. In dem Kühler 40 ist in Koaxialbauweise ein Kühlmittelverdampfer 42 eingebaut. Wenn in dem Verdampfer 42 unter Druck stehendes Kühlmittel expandierend verdampft, wird Wärme verbraucht, die der durch den Kühler 40 strömenden Flüssigkeit entzogen wird. Somit kann man den Kühler 40 auch als Wärmetauscher ansehen, in dem der Flüssigkeit Wärme entzogen wird.A cooler 40 is installed in the right parallel branch 34 . A coolant evaporator 42 is installed in the cooler 40 in a coaxial design. As the refrigerant under pressure evaporates to expand in the evaporator 42 , heat is consumed which is extracted from the liquid flowing through the cooler 40 . The cooler 40 can thus also be regarded as a heat exchanger in which heat is extracted from the liquid.
Der Verdampfer 42 ist Teil eines Kühlmittelkreis laufs 44, dem außer dem Verdampfer ein Kompressor 46 für gasförmiges Kühlmittel und ein Kondensator 48 zum Kondensieren des verdichteten, gasförmigen Kühlmittels angehören. Der Kondensator 48 ist im Frontbereich des Kraftfahrzeugs angeordnet, so daß er durch den Fahrtwind oder einen Kühlerven tilator gekühlt werden kann.The evaporator 42 is part of a coolant circuit 44 which, in addition to the evaporator, includes a compressor 46 for gaseous coolant and a condenser 48 for condensing the compressed, gaseous coolant. The capacitor 48 is arranged in the front region of the motor vehicle, so that it can be cooled by the airstream or a cooler valve.
In dem rechten Parallelzweig 34 sitzt außerdem ein Rückschlagventil 50, so daß der rechte Parallel zweig 34 nur in Richtung von dem ersten Ventil 36 durch den Kühler 40 durchströmt werden kann. Außerdem sitzt in der Leitung 24 vor der fünften Verzweigungsstelle 30 eine elektrisch angetriebene Umwälzpumpe 52. In the right parallel branch 34 there is also a check valve 50 , so that the right parallel branch 34 can only be flowed through in the direction of the first valve 36 through the cooler 40 . In addition, an electrically driven circulation pump 52 is located in line 24 in front of fifth branch point 30 .
In gestrichelten Linien ist eine Verbindungsleitung 54 eingezeichnet. Die Verbindungsleitung 54 führt von einer dritten Verzweigungsstelle 56 zu einer vierten Verzweigungsstelle 58. Die dritte Verzwei gungsstelle 56 befindet sich zwischen der Brenn kraftmaschine 4 und der beschriebenen zweiten Verzweigungsstelle 26, und zwar in Flüssigkeits strömungsrichtung hinter der Brennkraftmaschine 4. Zwischen der dritten Verzweigungsstelle 56 und der zweiten Verzweigungsstelle 26 ist ein Rück schlagventil 60 eingebaut, so daß die Flüssigkeit nur in Richtung von der dritten Verzweigungsstelle 56 zu der zweiten Verzweigungsstelle 26 strömen kann und nicht umgekehrt. Die vierte Verzweigungs stelle 58 befindet sich in der Leitung 24, und zwar zwischen der ersten Verzweigungsstelle 22 und der fünften Verzweigungsstelle 30.A connecting line 54 is shown in dashed lines. The connecting line 54 leads from a third branch point 56 to a fourth branch point 58 . The third desperation supply point 56 is located between the engine 4 and the second branching point described flow direction 26, in the liquid behind the internal combustion engine. 4 A check valve 60 is installed between the third branch point 56 and the second branch point 26 , so that the liquid can only flow in the direction from the third branch point 56 to the second branch point 26 and not vice versa. The fourth junction 58 is on line 24 , between the first junction 22 and the fifth junction 30 .
Wenn das erste Ventil 28 in der Stellung "Alle Flüssigkeit in die Leitung 24" steht, ist der Wärmetauscher 6 von der durch die Brennkraft maschine führenden Flüssigkeitsströmung abgekoppelt. Er erhält wahlweise zu Heizzwecken Flüssigkeit, die durch das Heizgerät 38 erwärmt worden ist, oder zu Kühlzwecken Flüssigkeit, die durch den Kühler 40 gekühlt worden ist, und zwar je nach Stellung des ersten Ventils 36. Wenn Beheizung des Kraft fahrzeugraums gewünscht ist, kann man auch mit einer Zwischenstellung des ersten Ventils 22 arbeiten, so daß der Wärmetauscher 6 von Flüssig keit durchströmt wird, die teils in der Brenn kraftmaschine 4 und teils in dem Heizgerät 38 erwärmt worden ist. When the first valve 28 is in the "All liquid in line 24 " position, the heat exchanger 6 is decoupled from the liquid flow leading through the internal combustion engine. He receives liquid for heating purposes, which has been heated by the heater 38 , or liquid for cooling purposes, which has been cooled by the cooler 40 , depending on the position of the first valve 36 . If heating of the motor vehicle compartment is desired, one can also work with an intermediate position of the first valve 22 , so that the heat exchanger 6 is flowed through by liquid, which has been partly heated in the internal combustion engine 4 and partly in the heater 38 .
Die Verbindungsleitung 54 tritt in Funktion, wenn, insbesondere bei nicht laufender Brennkraftmaschine das zweite Ventil 28 in der Stellung "Alle Flüssigkeit zu der Brennkraftmaschine 4" steht. Unter der Wirkung der Umwälzpumpe 52 strömt die Flüssigkeit durch die Verbindungsleitung 54 und den hinteren Teil der Leitung 24 durch das Heizgerät 38 und dann zurück in den Kühlmittelkreislauf 2. Es ergibt sich eine Wärmeabgabe von der in dem Heizgerät 38 erwärmten Flüssigkeit am Wärmetauscher 6 und danach eine Wärmeabgabe an die Brennkraftmaschine 4. Typischer Betriebsfall hierfür ist die Beheizung des Fahr zeugraums zugleich mit einer Vorwärmung der Brenn kraftmaschine zur Erleichterung des Startens der Brennkraftmaschine 4, also insbesondere Vorbereitung eines Kraftfahrzeugs zum Losfahren nach einer kalten Nacht. Diese Betriebsweise macht in Ver bindung mit einem Kühlen der Flüssigkeit in dem Kühler 40 keinen Sinn, so daß das erste Ventil 36 in der Stellung "Alle Flüssigkeit zu dem Heiz gerät 38" sein muß.The connecting line 54 comes into operation when, in particular when the internal combustion engine is not running, the second valve 28 is in the "all liquid to the internal combustion engine 4 " position. Under the action of the circulation pump 52 , the liquid flows through the connecting line 54 and the rear part of the line 24 through the heater 38 and then back into the coolant circuit 2 . The result is a heat emission from the liquid heated in the heater 38 at the heat exchanger 6 and thereafter a heat emission to the internal combustion engine 4 . A typical operating case for this is the heating of the driving space at the same time as preheating the internal combustion engine to facilitate starting the internal combustion engine 4 , in particular preparing a motor vehicle for driving off after a cold night. This mode of operation makes no sense in connection with cooling the liquid in the cooler 40 , so that the first valve 36 must be in the "all liquid to the heater 38 " position.
Es sei erwähnt, daß in Parallelschaltung zu dem beschriebenen Wärmetauscher 6 ein oder mehrere, weitere Flüssigkeit/Luft-Wärmetauscher 6 vorgesehen sein können, beispielsweise ein Wärmetauscher 6 für die linke Personenkraftwagenseite und ein Wärmetauscher 6 für die rechte Personenkraftwagen seite. Üblicherweise ist dem Wärmetauscher 6 ein Ventilator zugeordnet, dessen einstellbare Drehzahl die Intensität der Beheizung und der Kühlung des Kraftfahrzeugraums bestimmt.It should be mentioned that one or more further liquid / air heat exchangers 6 can be provided in parallel with the heat exchanger 6 described, for example a heat exchanger 6 for the left passenger car side and a heat exchanger 6 for the right passenger car side. A fan is usually assigned to the heat exchanger 6 , the adjustable speed of which determines the intensity of the heating and cooling of the motor vehicle compartment.
Der beschriebene Kompressor 46 des Kühlmittel kreislaufs ist mit einem elektronisch in seiner Drehzahl regelbaren Antriebs-Elektromotor 60 gekoppelt. Der für den Betrieb des Elektromotors 60 erforderliche Strom wird durch einen Generator 62 erzeugt, der an der Brennkraftmaschine 4 sitzt und von dieser antreibbar ist. Als Ausführungsbeispiel ist ein mit der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine 4 gekoppelter Keilriemen trieb 64 eingezeichnet. Zwischen dem Keilriemen trieb 64 und dem Generator 62 befindet sich eine Magnetkupplung 66. Bei gekuppelter Magnetkupplung 66 wird der Generator 62 angetrieben, während der Generator 62 bei entkuppelter Magnetkupplung 66 nicht angetrieben wird.The described compressor 46 of the coolant circuit is coupled to a drive electric motor 60 that can be electronically controlled in terms of its speed. The current required for the operation of the electric motor 60 is generated by a generator 62 which sits on the internal combustion engine 4 and can be driven by the latter. A V-belt drive 64 coupled to the crankshaft of the internal combustion engine 4 is shown as an exemplary embodiment. A magnetic clutch 66 is located between the V-belt 64 and the generator 62 . When the magnetic clutch 66 is coupled, the generator 62 is driven, while the generator 62 is not driven when the magnetic clutch 66 is uncoupled.
Eine Regeleinrichtung 68 ist mit einem Kraftfahr zeugraum-Temperaturfühler 70 verbunden und weist einen Sollwertgeber 72 auf. Die Regeleinrichtung 68 ist außerdem mit dem Elektromotor 60 und der Magnetkupplung 66 verbunden. Die Regeleinrichtung 68 dient beim bezeichneten Ausführungsbeispiel der Regelung des Kühlungsbetriebs des Systems; sie kann aber auch derart ausgebildet sein, daß sie zusätzlich die Regelung des Heizungsbetriebs des Systems übernimmt.A control device 68 is connected to a motor vehicle temperature sensor 70 and has a setpoint generator 72 . The control device 68 is also connected to the electric motor 60 and the magnetic coupling 66 . The control device 68 is used in the exemplary embodiment described to control the cooling operation of the system; but it can also be designed such that it also takes over the control of the heating operation of the system.
Wenn der Temperaturfühler 70 feststellt, daß die Temperatur des Kraftfahrzeugraums über der einge stellten Soll-Temperatur liegt, wird der Elektro motor 60 in Gang gesetzt und die Magnetkupplung 66 eingekuppelt. Je nach Größe des Temperatur unterschieds zwischen Soll-Temperatur und Ist- Temperatur wird der Elektromotor 60 mit höherer oder niedrigerer Drehzahl betrieben.If the temperature sensor 70 determines that the temperature of the vehicle compartment is above the set target temperature, the electric motor 60 is started and the magnetic clutch 66 is coupled. Depending on the size of the temperature difference between the target temperature and the actual temperature, the electric motor 60 is operated at a higher or lower speed.
Kombiniert mit der beschriebenen Art der Regelung ist eine weitere, durch die Regeleinrichtung 68 bewerkstelligte Regelung. An der Luftzuströmseite des Wärmetauschers 6 sitzt ein weiterer Temperatur fühler 74 und an der Luftaustrittsseite des Wärme tauschers 6 ein weiterer Temperaturfühler 76. Wenn der Kühlbedarf besteht, sorgt die Regeleinrichtung 68 unter Beeinflussung der Drehzahl des elektronisch geregelten Elektromotors 60 dafür, daß der Flüssigkeit in dem Kühler 40 so viel Wärme entzogen wird, daß die Luft an der Austritts seite des Wärmetauschers 6 eine Temperatur hat, die zwischen 0 und 6°C unterhalb der Lufttemperatur an der Eintrittsseite des Wärmetauschers 6 ist. Bei erheblicher Differenz zwischen Soll-Temperatur und Ist-Temperatur im zu kühlenden Kraftfahrzeugraum wird dabei der obere Grenzwert von 6°C angestrebt, um den Kraftfahrzeugraum möglichst rasch herunter zukühlen. Das Nicht-Überschreiten des Grenzwerts von 6°C ist vorteilhaft, um Zuglufterscheinungen bei den Kraftfahrzeuginsassen zu vermeiden.Combined with the type of regulation described is a further regulation brought about by the regulating device 68 . On the air inflow side of the heat exchanger 6 is a further temperature sensor 74 and on the air outlet side of the heat exchanger 6 another temperature sensor 76th When there is a need for cooling, the control device 68, while influencing the speed of the electronically controlled electric motor 60, ensures that so much heat is removed from the liquid in the cooler 40 that the air at the outlet side of the heat exchanger 6 has a temperature which is between 0 and 6 ° C below the air temperature on the inlet side of the heat exchanger 6 . If there is a significant difference between the target temperature and the actual temperature in the motor vehicle compartment to be cooled, the upper limit of 6 ° C. is aimed at in order to cool the motor vehicle compartment as quickly as possible. Not exceeding the limit value of 6 ° C. is advantageous in order to avoid drafts in the motor vehicle occupants.
Es wird betont, daß das beschriebene Heiz- und Kühlsystem auch für Fahrzeuge ohne Antriebs- Brennkraftmaschine 4 vorgesehen sein kann, beispielsweise Wohnwagenanhänger oder Segelboote. Diesen Fall kann man sich dadurch vorstellen, daß der links von der gewellten Linie 78 gezeichnete Systemteil nicht vorhanden ist und daß zwischen dem Kreislauf 2 und der Leitung 24 die strichpunktierte Verbindung 80 besteht. Dann hat man ein mit dem Wärmetauscher 6 arbeitendes Heiz- und Kühlsystem vor sich, bei dem dem Wärmetauscher 6 alternativ Flüssigkeit, die im Heizgerät 38 erwärmt worden ist, und Flüssigkeit, die im Kühler 40 gekühlt worden ist, zugeführt werden kann. It is emphasized that the heating and cooling system described can also be provided for vehicles without an internal combustion engine 4 , for example caravan trailers or sailing boats. This case can be imagined by the fact that the system part drawn to the left by the wavy line 78 is not present and that the dash-dot connection 80 exists between the circuit 2 and the line 24 . Then there is a heating and cooling system working with the heat exchanger 6 , in which the heat exchanger 6 can alternatively be supplied with liquid which has been heated in the heater 38 and liquid which has been cooled in the cooler 40 .
Die beiden Ventile 28 und 36 sind baugleich. Die (Kühl-)Flüssigkeit in dem kombinierten Kreislauf 2, 20 ist normalerweise Wasser oder Wasser/Alkohol- Gemisch.The two valves 28 and 36 are identical in construction. The (cooling) liquid in the combined circuit 2 , 20 is normally water or a water / alcohol mixture.
Integriert in die Regeleinrichtung 68 oder gesondert hiervon ist eine Steuerung vorgesehen, die, wenn Kühl betrieb gewünscht ist, sowohl das erste Ventil 36 in die Stellung "alle Flüssigkeit zu dem Kühler 40" als auch das zweite Ventil 28 in die Stellung "alle Flüssigkeit in die Leitung 24" bringt und erst dann, beispielsweise aufgrund von Endlagen-Rückmeldungen, den Antrieb des Elektromotors 60 freigibt.Integrated into the control device 68 or separately from this, a control is provided which, if cooling operation is desired, both the first valve 36 in the position "all liquid to the cooler 40 " and the second valve 28 in the position "all liquid in the line 24 "brings and only then, for example based on end position feedback, releases the drive of the electric motor 60 .
Claims (14)
- a) ein Heizgerät (38), das im Betrieb durch Ver brennung von Brennstoff Wärme erzeugt und an die Flüssigkeit abgibt;
- b) ein Kühler (40), der einen Kühlmittelverdampfer (42) enthält und im Betrieb der Flüssigkeit Wärme entzieht;
- c) wobei das Heizgerät (38) und der Kühler (40) in zwei Parallelzweigen (32, 34) des Flüssig keitskreislaufs (30) angeordnet sind und mindestens ein erstes Ventil (36) vorgesehen ist, das durch seine Stellung bestimmt, durch welchen der beiden Parallelzweige (32, 34) die Flüssigkeit strömt;
- d) mindestens ein Flüssigkeit/Luft-Wärmetauscher (6) zur wahlweisen Abgabe von Heizluft und Kühlluft in den Fahrzeugraum; und
- e) eine Umwälzpumpe (52).
- a) a heater ( 38 ) which generates heat during operation by burning fuel and emits it to the liquid;
- b) a cooler ( 40 ) which contains a coolant evaporator ( 42 ) and extracts heat during operation of the liquid;
- c) wherein the heater ( 38 ) and the cooler ( 40 ) in two parallel branches ( 32 , 34 ) of the liquid circuit ( 30 ) are arranged and at least one first valve ( 36 ) is provided, which determines its position by which of the the two parallel branches ( 32 , 34 ) the liquid flows;
- d) at least one liquid / air heat exchanger ( 6 ) for the optional delivery of heating air and cooling air into the vehicle compartment; and
- e) a circulation pump ( 52 ).
- a) zwischen dem Flüssigkeit/Luft-Wärmetauscher (6) und der Brennkraftmaschine (4) in Strömungsrichtung hinter dem Flüssigkeit/Luft-Wärmetauscher (6), eine erste Verzweigungsstelle (22);
- b) zwischen der Brennkraftmaschine (4) und dem Flüssigkeit/Luft-Wärmetauscher (6), in Strömungs richtung hinter der Brennkraftmaschine (4), eine zweite Verzweigungsstelle (26);
- c) wobei von der ersten Verzweigungsstelle (22) zu der zweiten Verzweigungsstelle (26) ein Kreis laufteil (24) führt, der das Heizgerät (38) und den Kühler (40) enthält;
- d) und wobei mindestens ein zweites Ventil (28) vorgesehen ist, das durch seine Stellung bestimmt, ob der genannte Kreislaufteil (24) durchströmt wird.
- a) between the liquid / air heat exchanger ( 6 ) and the internal combustion engine ( 4 ) in the flow direction behind the liquid / air heat exchanger ( 6 ), a first branch point ( 22 );
- b) between the internal combustion engine ( 4 ) and the liquid / air heat exchanger ( 6 ), in the flow direction behind the internal combustion engine ( 4 ), a second branch point ( 26 );
- c) wherein from the first branch point ( 22 ) to the second branch point ( 26 ) leads a circuit part ( 24 ) containing the heater ( 38 ) and the cooler ( 40 );
- d) and wherein at least a second valve ( 28 ) is provided, which determines through its position whether said circuit part ( 24 ) is flowed through.
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