DE4239834A1 - Pre-heater appts. for water cooled car engine - has engine pre-heater, car heater and battery heater as parallel water circuits with temperature-activated circulating pump - Google Patents

Pre-heater appts. for water cooled car engine - has engine pre-heater, car heater and battery heater as parallel water circuits with temperature-activated circulating pump

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DE4239834A1 DE19924239834 DE4239834A DE4239834A1 DE 4239834 A1 DE4239834 A1 DE 4239834A1 DE 19924239834 DE19924239834 DE 19924239834 DE 4239834 A DE4239834 A DE 4239834A DE 4239834 A1 DE4239834 A1 DE 4239834A1
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Abstract

Constantly-operating temperature controller (4) starts a preheating system for a water-coded motor vehicle engine (8) when the temperature monitored by a sensor (3) falls below a limit, or external heater (1) may be started with a manual switch (5). Heat may be supplied to a vehicle interior heater (2) and a battery heater (22) by ducts linked to the engine coding system and a pump (6). Fuel heaters, oil heaters and transmissions heaters may be similarly supplied, according to priorities set by a control unit with alternative preselectable strategies. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorwärmeinrichtung für einen wassergekühlten Kraftfahrzeugmotor mit externem, d. h. motor­ unabhängigem Heizgerät, wobei Wasser als Wärmeträgermedium für das Heizsystem vorgesehen ist.The invention relates to a preheating device for a water-cooled motor vehicle engine with external, d. H. motor independent heater, using water as a heat transfer medium is intended for the heating system.

Bereits bekannte Vorwärmeinrichtungen basieren zumeist auf Luft als Wärmeträgermedium (vgl. DE-OS 38 32 967, DE-OS 38 34 540). Luft als Wärmeträgermedium ist jedoch für tiefe Außentemperaturen aufgrund der geringen Wärmekapazität unge­ eignet. Auch sind Vorwärmeinrichtungen bekannt, welche Wasser als Wärmeträgermedium mit einer externen Wärmequelle verwen­ den (vgl. DE-OS 23 51 472, DE-OS 37 30 598, AT-PS 17 99 94). Mit Wasser als Wärmeträgermedium werden jedoch nur der Motor oder der Motor mit dem Fahrerhaus als Kombination mit einer externen Wärmequelle vorgeheizt. Zwar lassen sich mit Wasser als Wärmeträgermedium der Motor bzw. der Motor mit Fahrerhaus auch bei etwas tieferen Außentemperaturen beheizen. Jedoch sind die bekannten Vorwärmeinrichtungen mit Wasser als Wärme­ trägermedium nicht für extrem tiefe Außentemperaturen ausge­ legt. Es kann nämlich nicht garantiert werden, daß die gefor­ derte Kältefestigkeit von -60°C mit dem als Kühlflüssigkeit verwendeten bekannten Wasser-Glykol-Gemisch gegeben ist. Der Gefrierpunkt des Wasser-Glykol-Gemisches liegt maximal bei -48°C (bei einem Mischungsverhältnis Wasser/Glykol-Anteil von ca. 1 : 1).Preheating devices already known are mostly based on Air as a heat transfer medium (cf. DE-OS 38 32 967, DE-OS 38 34 540). However, air as a heat transfer medium is for deep ones Outdoor temperatures due to the low heat capacity is suitable. Preheaters are also known, which water use as a heat transfer medium with an external heat source the (cf. DE-OS 23 51 472, DE-OS 37 30 598, AT-PS 17 99 94). With water as the heat transfer medium, however, only the engine or the engine with the cab in combination with one external heat source preheated. You can use water the engine or the engine with driver's cab as the heat transfer medium Heat even at slightly lower outside temperatures. However are the known preheaters with water as heat medium is not designed for extremely low outside temperatures sets. It cannot be guaranteed that the gefor Cold resistance of -60 ° C with that as a cooling liquid known water-glycol mixture used is given. Of the The freezing point of the water-glycol mixture is at a maximum -48 ° C (with a mixing ratio of water / glycol proportion of approx. 1: 1).

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer Vorwärmeinrich­ tung der eingangs genannten Art, welche einfach und kompakt aufgebaut und zuverlässig im Betrieb ist, selbst bei extrem tiefen Außentemperaturen im Bereich von ca. -60°C. The object of the invention is to create a preheating device tion of the type mentioned, which is simple and compact built and reliable in operation, even at extreme low outside temperatures in the range of approx. -60 ° C.  

Gelöst wird die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Mittel.The object on which the invention is based is achieved by those specified in the characterizing part of claim 1 Medium.

Vorteilhaft weitergebildet wird der Erfindungsgegenstand durch die Merkmale der Unteransprüche 2 bis 10.The subject of the invention is advantageously further developed by the features of subclaims 2 to 10.

Wesen der Erfindung ist, ein an den Kühlmittelkreislauf eines wassergekühlten Kraftfahrzeugmotors angeschlossenes kombi­ niertes Heizsystem vorzusehen, welches als zu heizende Teil­ bereiche zumindest eine Motorvorheizung, eine Innenraumhei­ zung und eine Batterieheizung umfaßt. Als zu heizende Teil­ bereiche können zusätzlich auch noch die Kraftstoffbeheizung und die Ölbeheizung sowie eine Getriebeheizung vorgesehen sein. Ein oder mehrere externe, d. h. motorunabhängige fremd­ energiegespeiste Heizgeräte mit zugeordneter Umwälzpumpe sind im Heizsystem vorgesehen, wobei die Heizgeräte vorzugsweise mit Dieselöl oder mit elektrischer Energie betrieben werden. Darüber hinaus kann im Heizsystem zumindest ein ständig betrie­ bener Temperaturwächter vorgesehen sein, welcher bei Unter­ schreiten einer Grenztemperatur das Heizsystem automatisch in Betrieb setzt, oder es können das oder die Heizgeräte mit einem Handschalter in Betrieb gesetzt werden, wie auch ein Heizsystem sowohl mit Temperaturwächtern als auch mit Hand­ schaltern vorgesehen sein kann.The essence of the invention is a to the coolant circuit water-cooled motor vehicle engine connected combi provided heating system, which as part to be heated areas at least an engine preheater, an interior heater tongue and a battery heater. As part to be heated areas can also include fuel heating and the oil heater and a transmission heater are provided his. One or more external, i.e. H. foreign engine independent are energy-fed heaters with an assigned circulation pump provided in the heating system, the heaters preferably operated with diesel oil or with electrical energy. In addition, at least one can be operated continuously in the heating system bener temperature monitor can be provided, which at sub the heating system automatically exceeds a limit temperature in operation, or the heater or heaters can a hand switch can be put into operation, as well as a Heating system with both temperature monitors and by hand switches can be provided.

Der Wärmetransport zu den einzelnen zu heizenden Teilbereichen erfolgt über bereits vorhandene bzw. ergänzte Leitungszweige des Motorkühlsystems. Entsprechend sind alle zu heizenden Teilbereiche an das Kühlsystem angeschlossen. Durch Reihen- oder Parallelschaltung kann festgelegt werden, welche Kompo­ nenten vorrangig aufgeheizt werden. Mit Hilfe von Stellgliedern (z. B. Magnetventilen) und einer Steuerung ist z. B. eine von der Temperatur abhängige Vorrangschaltung realisierbar. The heat transfer to the individual parts to be heated takes place via existing or supplemented line branches of the engine cooling system. All are to be heated accordingly Areas connected to the cooling system. By row or Parallel connection can determine which compo are primarily heated. With the help of actuators (e.g. solenoid valves) and a controller is e.g. B. one of the temperature-dependent priority switching can be implemented.  

Es ergeben sich grundsätzlich zwei Möglichkeiten einer Behei­ zung.There are basically two options for a solution tongue.

Erste MöglichkeitFirst option

Bekanntlich wird bei einem Mischungsverhältnis von etwa 1 : 1 der tiefste Gefrierpunkt von ca. 48°C des Kühlmittels (bei einem Wasser-Glykol-Gemisch) erreicht. Um die geforder­ ten -60°c Kältefestigkeit zu erreichen, wird der im Heiz­ system integrierte Temperaturwächter aktiviert, der bei Unterschreiten einer Grenztemperatur die Vorwärmeinrichtung in Betrieb setzt, so daß das Einfrieren des Kühlsystems zuverlässig verhindert wird. Da der Aufwärmvorgang durch Schaltung bzw. Regelung bereits festgelegt ist, wird das Aufheizen auf Starttemperatur durch einfaches manuelles Ein­ schalten des Handgerätes begonnen bzw. beendet.It is known that a mixing ratio of about 1: 1 the lowest freezing point of approx. 48 ° C of the coolant (with a water-glycol mixture) reached. To the required ten -60 ° c cold resistance, the heating system integrated temperature monitor activated at The preheating device falls below a limit temperature starts up, so that the freezing of the cooling system is reliably prevented. Because the warm-up process by Circuit or regulation is already set, it will Heating up to start temperature by simple manual on switching of the handset started or ended.

Zweite MöglichkeitSecond option

Über eine geeignete Umlaufpumpe wird das bei -60°C zähflüs­ sige Glykol-Wasser-Gemisch in Umlauf gebracht und über die Heizung relativ schnell erwärmt. Durch die rasche Änderung der Konsistenz werden schnell hohe Umlauftemperaturen er­ reicht.At a temperature of -60 ° C, this becomes viscous using a suitable circulation pump Glycol-water mixture circulated and over the Heating warmed up relatively quickly. By the rapid change the consistency quickly becomes high circulation temperatures enough.

Durch die Erfindung ist es mithin möglich, das Kraftfahrzeug auch tieferen Außentemperaturen auszusetzen, als es das Kühlmittel erlauben würde, ohne der Gefahr des Einfrie­ rens ausgesetzt zu sein. Durch die Heizvorrangschaltung können die wichtigen Baugruppen schnell auf Starttempera­ tur gebracht werden. Die erfindungsgemäße kombinierte Ein­ richtung ist insgesamt besonders einfach und kompakt aufge­ baut und im übrigen auch besonders betriebssicher.The invention therefore makes it possible to use the motor vehicle also exposed to lower outside temperatures than it the coolant would allow without the risk of freezing to be exposed. Through the heating priority circuit the important assemblies can quickly reach their starting temperature be brought. The combined one according to the invention The overall direction is particularly simple and compact builds and also particularly reliable.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispie­ len unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher erläu­ tert; es zeigen:The invention is described below with reference to exemplary embodiments len with reference to the accompanying drawings tert; show it:

Fig. 1 eine Vorwärmeinrichtung für einen wassergekühlten Kraftfahrzeugmotor mit parallelgeschalteten einzelnen zu heizenden Teilbereichen eines kombinierten Heiz­ systems, Fig. 1 shows a preheating device for a water-cooled vehicle engine with parallel-connected individual to be heated partial regions of a combined heating system,

Fig. 2 eine Vorwärmeinrichtung ähnlich Fig. 1 mit einer Heiz­ vorrangschaltung für die zu heizenden Teilbereiche des Heizsystems, und Fig. 2 shows a preheating device similar to FIG. 1 with a heating priority circuit for the parts of the heating system to be heated, and

Fig. 3 eine Vorwärmeinrichtung ähnlich Fig. 1 mit in Reihe geschalteten zu heizenden Teilbereichen eines Heiz­ systems. Fig. 3 shows a preheating device similar to FIG. 1 with partial areas of a heating system to be heated in series.

Gemäß Fig. 1 umfaßt eine Vorwärmeinrichtung (20) für einen wassergekühlten Fahrzeugmotor (8) ein an den Kühlmittelkreis­ lauf des Motors angeschlossenes Heizsystem mit einer Motor­ vorheizung (21), einer Fahrerhaus-Innenraumheizung (2) und einer Batterieheizung (22) als zu heizende Teilbereiche. Weitere zu heizende Teilbereiche wie Kraftstoff- und Ölbehei­ zung sowie Getriebeheizung können angeschlossen sein. Die zu heizenden Teilbereiche sind gleichwertig parallel geschal­ tet.According to Fig. 1 comprises a preheater (20) for a water-cooled vehicle engine (8) connected to the coolant circuit of the engine heating system with an engine preheating (21), a cab-interior heating (2) and a battery heating (22) to be heated Sub-areas. Additional sub-areas to be heated, such as fuel and oil heating and gearbox heating, can be connected. The areas to be heated are equivalent switched in parallel.

Ein in das Heizsystem integriertes externes, d. h. fremdener­ giegespeichertes Heizgerät (1) und eine Umwälzpumpe (6) füh­ ren dem Heizsystem zusätzlich Wärmeenergie zu. Auch können mehrere externe Heizgeräte (1) vorgesehen sein.An external, ie third-party, stored heater ( 1 ) and a circulation pump ( 6 ) integrated in the heating system also supply thermal energy to the heating system. Several external heating devices ( 1 ) can also be provided.

Ein oder mehrere Temperaturfühler (3), die an geeigneten Stellen (hier z. B. Kühler) angebracht sind, informieren den Temperaturwächter (4) ständig über die Temperatur des Systems. One or more temperature sensors ( 3 ), which are attached at suitable points (here e.g. cooler), keep the temperature monitor ( 4 ) constantly informed of the temperature of the system.

Der Temperaturwächter ist ständig im Betrieb und kann nicht ausgeschaltet werden. Bei Unterschreiten der Außengrenztempera­ tur wird das Heizgerät (1) und die Umwälzpumpe (6) in Betrieb genommen.The temperature monitor is constantly in operation and cannot be switched off. If the temperature falls below the external limit, the heater ( 1 ) and the circulation pump ( 6 ) are put into operation.

Die Funktion des Temperaturwächters (4) kann durch ein Thermo­ element mit einer nachgeschalteten elektronischen Schaltung oder durch einen geeigneten temperaturabhängigen Schalter realisiert werden, der direkt das Heizgerät (1) und die Umwälzpumpe (6) betätigt.The function of the temperature monitor ( 4 ) can be realized by a thermocouple with a downstream electronic circuit or by a suitable temperature-dependent switch that actuates the heater ( 1 ) and the circulation pump ( 6 ) directly.

In Fig. 3 sind alle Teilbereiche in Reihe geschaltet. Zuerst wird der Motor (8), dann die Innenraumheizung (2) und schließ­ lich das Batteriegehäuse (7) der Batterieheizung (22) mit Wärme versorgt.In Fig. 3 all sections are connected in series. First the motor ( 8 ), then the interior heater ( 2 ) and finally the battery housing ( 7 ) of the battery heater ( 22 ) is supplied with heat.

Gemäß Fig. 2 wird die Vorwärmstrategie durch ein Steuergerät (9) einer Heizvorrangschaltung gesteuert. Mit einem Wählschal­ ter (10) ist es möglich, eine bestimmte Strategie vorzuwäh­ len. Über Stellorgane (9a, 9b, 9c) werden die einzelnen Teilbereiche an- bzw. abgekoppelt. Der Temperaturwächter (4) ist bei dieser Ausführungsvariante im Steuergerät (9) inte­ griert. Die Temperaturfühler (3) versorgen auch hier das Steuergerät (9) mit den nötigen Signalen für die Temperatur­ wächterfunktion.Referring to FIG. 2, the Vorwärmstrategie is controlled by a control unit (9) of a Heizvorrangschaltung. With a selector switch ( 10 ) it is possible to preselect a specific strategy. The individual sections are coupled or uncoupled via actuators ( 9 a, 9 b, 9 c). The temperature monitor ( 4 ) is integrated in this embodiment in the control unit ( 9 ). The temperature sensors ( 3 ) also supply the control unit ( 9 ) with the necessary signals for the temperature monitor function.

Des weiteren ist es möglich, über diese Signale den Aufwärm­ vorgang zusätzlich zu beeinflussen.It is also possible to use these signals to warm up to influence the process additionally.

Mit einem manuell zu betätigenden Schalter (5) wird der Anwärmvorgang ein- bzw. ausgeschaltet.The heating process is switched on or off with a manually operated switch ( 5 ).

Der (die) Temperaturwächter (4) sorgen auch dafür, daß die Wassertemperatur auch bei fallenden Außentemperaturen stets im Bereich von -45°C gehalten wird.The temperature monitor (s) ( 4 ) also ensure that the water temperature is always kept in the range of -45 ° C even with falling outside temperatures.

Andererseits muß die Umwälzpumpe (6) in der Lage sein, auch bei Wassertemperaturen von -55°C bis -60°C das dickflüssige Wasser-/Glykol-Gemisch in Umlauf zu bringen und schnell aufzuheizen, entwederOn the other hand, the circulating pump ( 6 ) must be able to circulate and quickly heat up the viscous water / glycol mixture even at water temperatures from -55 ° C to -60 ° C, either

  • a) über einen kleinen Kurzschlußkreislauf und steter Druck­ säule auf das restliche kalte System, damit die relativ kalte Flüssigkeitssäule rasch zum Heizgerät (1) transpor­ tiert wird, odera) via a small short circuit and constant pressure column on the rest of the cold system so that the relatively cold liquid column is quickly transported to the heater ( 1 ), or
  • b) über eine stark dimensionierte Pumpe, die die genannte Flüssigkeitssäule durch das Heizgerät (1) transportiert.b) via a strongly dimensioned pump, which transports the liquid column through the heater ( 1 ).

Über einen weiteren im Batteriegehäuse (7) angeordneten Temperaturfühler (3a) wird die Batterietemperatur überwacht. Ist die maximal zulässige Batterietemperatur erreicht, wird über ein Stellorgan (9c oder 10) die Erwärmung der Batterie beendet.The battery temperature is monitored via a further temperature sensor ( 3 a) arranged in the battery housing ( 7 ). When the maximum permissible battery temperature has been reached, the heating of the battery is stopped using an actuator ( 9 c or 10 ).

Alle in der Beschreibung erwähnten und/oder in der Zeichnung dargestellten neuen Merkmale allein oder in sinnvoller Kombi­ nation sind erfindungswesentlich, auch soweit sie in den Ansprüchen nicht ausdrücklich beansprucht sind.All mentioned in the description and / or in the drawing presented new features alone or in a sensible combination nation are essential to the invention, also as far as they are in the Claims are not expressly claimed.

Claims (10)

1. Vorwärmeeinrichtung (20) für einen wassergekühlten Kraft­ fahrzeugmotor (8) mit externem, d. h. motorunabhängigem Heizgerät (1), wobei Wasser als Wärmeträgermedium für das Heizsystem vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß das mit zumindest einem Heizgerät (1) über eine Umwälzpumpe (6) betreibbare Heizsystem als zu heizende Teilbereiche zumindest eine Motorvorheizung (21) eine Innenraumheizung (2) und eine Batterieheizung (22) umfaßt und zumindest einen ständig betriebenen Temperaturwächter (4) enthält, welcher bei Unterschreiten einer Grenztempera­ tur das Heizsystem in Betrieb setzt, und/oder einen manuell betätigbaren Ein-/Ausschalter für das Heizgerät (1) aufweist.1. preheating device ( 20 ) for a water-cooled motor vehicle engine ( 8 ) with an external, ie motor-independent heater ( 1 ), water being provided as the heat transfer medium for the heating system, characterized in that with at least one heater ( 1 ) via a circulation pump ( 6 ) operable heating system as parts to be heated includes at least one engine preheater ( 21 ), an interior heater ( 2 ) and a battery heater ( 22 ) and contains at least one constantly operated temperature monitor ( 4 ), which puts the heating system into operation when the temperature falls below a limit, and / or has a manually operable on / off switch for the heater ( 1 ). 2. Vorwärmeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Temperaturwächter (4) ein Thermoelement mit einer nachgeordneten elektronischen Schaltung ist.2. Preheating device according to claim 1, characterized in that the temperature monitor ( 4 ) is a thermocouple with a downstream electronic circuit. 3. Vorwärmeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Temperaturwächter (4) ein temperaturabhängiger Schalter ist, der direkt mit dem Heizgerät (1) und der Umwälzpumpe (6) in einer Schaltverbindung steht.3. Preheating device according to claim 1, characterized in that the temperature monitor ( 4 ) is a temperature-dependent switch that is directly connected to the heater ( 1 ) and the circulation pump ( 6 ) in a switching connection. 4. Vorwärmeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest einem der zu heizenden Teilbereiche ein Temperaturfühler (3 bzw. 3a) zugeordnet ist, welcher mit dem Temperaturwächter (4) in einer Leitungsverbindung steht. 4. Preheating device according to one of claims 1 to 3, characterized in that at least one of the sub-areas to be heated is assigned a temperature sensor ( 3 or 3 a) which is in a line connection with the temperature monitor ( 4 ). 5. Vorwärmeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zu heizenden Teilbereiche des Heizsystems paral­ lelgeschaltet sind.5. preheating device according to one of claims 1 to 4, characterized, that the parts of the heating system to be heated are parallel are switched on. 6. Vorwärmeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zu heizenden Teilbereiche des Heizsystems in Reihe geschaltet sind, wobei zuerst die Motorvorheizung (21), dann die Innenraumheizung (2) und schließlich die Batterieheizung (22) oder aber zuerst die Batteriehei­ zung, dann die Motorvorheizung und schließlich die Innenraumheizung mit Wärme versorgt wird.6. Preheating device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the parts to be heated of the heating system are connected in series, first the engine preheater ( 21 ), then the interior heater ( 2 ) and finally the battery heater ( 22 ) or first the battery heater, then the engine preheater and finally the interior heater is supplied with heat. 7. Vorwärmeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Heizsystem eine Heizvorrangschaltung für die zu heizenden Teilbereiche umfaßt.7. Preheating device according to one of claims 1 to 4, characterized, that the heating system has a heating priority circuit for the sub-areas to be heated. 8. Vorwärmeinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizvorrangschaltung ein Steuergerät (9) auf­ weist, welches mit einem Wählschalter (10) betätigbar bzw. vorwählbar ist.8. Preheating device according to claim 7, characterized in that the heating priority circuit has a control device ( 9 ) which can be actuated or preselected with a selector switch ( 10 ). 9. Vorwärmeinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß dem Steuergerät (9) Stellorgane (9a, 9b, 9c, 10) zwecks An- und Abkoppeln einzelner zu heizender Teil­ bereiche zugeordnet sind.9. Preheating device according to claim 8, characterized in that the control unit ( 9 ) actuators ( 9 a, 9 b, 9 c, 10 ) for the purpose of connecting and disconnecting individual parts to be heated are assigned. 10. Vorwärmeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Wasser-Glykol-Gemisch als Motorkühlmittel die Grenztemperatur zur Inbetriebsetzung des Heizungs­ systems im Bereich von ca. -40°C liegt.10. Preheating device according to one of claims 1 to 9, characterized, that with a water-glycol mixture as an engine coolant the limit temperature for starting the heating systems is in the range of approx. -40 ° C.
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