DE8713443U1

DE8713443U1 - Einrichtung zum Kühlen des Innenraums und/oder des Motors eines Kraftfahrzeugs

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Publication number: DE8713443U1
Application number: DE8713443U
Authority: DE
Original assignee: EHLERS FRIEDO 2800 BREMEN DE
Current assignee: EHLERS FRIEDO 2800 BREMEN DE
Priority date: 1987-10-07
Filing date: 1987-10-07
Publication date: 1987-11-26

Description

Beschreibung :

Die Neuerung betrifft eine Einrichtung zum Kühlen des Innenraums und/oder des Motors eines Kraftfahrzeugs, das ein Heizüngssystem aufweist, bei dem mindestens eiin Teil der umgewälzten Kühlflüssigkeit des Motors über Leitungen zu und von einem Heiz-Wärmetauscher zusn Hetzen des Kfz-Innenraums förderbar ist und mit einer Kühleinrichtung mit Kühl-Wärmetauscher zum Aufnehmen von Warne.

Es ist bekannt, Kraftfahrzeuge aus Gründen des Komforts, der in tropischen Ländern oftmals schon zur Notwendigkeit wird, mit Einrichtungen zum Kühlen des Fahrzeug-Innenraums (Klimaanlagen) auszustatten. Derartige Klimaanlagen umfassen einen Kühl-Wärmetauscher, der zuge-

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führter Frischluft oder aus dem Wageninneren abgesaugter Luft Wärme entzieht, bevor die Luft dem Fahrzeuginneren zugeführt wird. Beim Einbau, insbesondere beim nachträglichen Einbau einer Kühleinrichtung dieser Art in ein Kraftfahrzeug ergeben sich insbesondere durch den Kühl-Wärmetauscher und die notwendigen Mittel zum Umwälzen der Luft Platzprobleme im Fahrzeug-Innenraum. Darüber hinaus ist der Einbau einer solchen Einrichtung relativ aufwendig,
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Ausgehend vom oben genannten Stand der Technik ist es Aufgabe der vorliegenden Neuerung eine Einrichtung der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, daß sie kompakt und darum bzw. zusätzlich leicht einbaubar ist.

Diese Aufgabe wird neuerungsgemäß dadurch gelöst, daß in einer der vom Motor zum Heiz-Wärmetauscher führenden Leitungen der Kühl-Wärmetauscher zur Aufnahme von Wärme aus j 20 der Kühlflüssigkeit angeordnet ist, und daß die Leitungen strömungsmäßig direkt nach bzw. direkt vor dem Motor über eine Verbindungsleitung und mindestens ein 3-Wege-Ventil in einer der Leitungen verbunden sind.

Durch diese Anordnung ist es möglich, den Heiz-Wärmetauscher samt den dazugehörigen Luft-Förderaggregaten zum Kühlen des Fahrzeug-Innenraums zu verwenden, während der Kühl-Wärmetauscher nur noch einem flüssigen Medium - nämlich einer vom Kühlwasser-Kreislauf' des Motors abgetrennten Menge von Kühlflüssigkeit - Wärme entziehen muß und somit gegenüber dem herkömmlichen Kühl-Wärmetauscher wesentlich verringerte Wärmeübergangs-Flächen benötigt. Dadurch wird dieser Wärmetauscher sehr kompakt und kann leicht im Fahrzeug eingebaut werden. Weiterhin werden keine zusätzlichen Luftführungskanäle benötigt. Schließlich ist ein weiterer hier zu berücksichtigender Vorteil, daß praktisch alle in Großserie gefertigten Kraftfahrzeuge in gleicher Bauweise, also alle mit einem Höi-

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zungssystem, in sämtliche Länder der Erde geliefert werden, äatb ir» tiöpische Länder* Gerade in Fahrzeugen für" solche Länder ist die vorliegende Erfindung besonders

vorteilhaft verwendbar.
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Der wesentliche Gedanke bezieht sich also auch auf ein Verfahren, bei welchem zur Kühlung des Fahrzeug-Innenraums der den Heiz-Wärmetauscher beinhaltende Abschnitt

des Heizungssystems vom Motor abgetrennt Und die im Hei-&Idigr;&THgr; zungssystem befindliche Kühlflüssigkeit über eine Kühieinrichtung gekühlt wird.

Vorzugsweise ist eine erste Umgehungsleitung für den Kühl-Wärmetauscher vorgesehen, die über mindestens ein 15 3-Wege-Ventil so schaltbar ist, daß (beim Heizbetrieb) der Kühl-Wärmetauscher umgangen oder (im Kühlbetrieb) die Kühlflüssigkeit durch den Kühl-Wärmetauscher hin

durchgeleitet wird.

Wenn die 3-Wege-Ventile, welche die Verbindungsleitung mit den beiden vom Motor kommenden Leitungen verbindet, teilweise geöffnet werden und die erste Umgehungsleitung geschlossen ist, so kann der Motor über die Kühleinrichtung zusätzlich gekühlt werden. In diesem Fall ist es von Vorteil, wenn eine zweite Umgehungsleitung für den Heiz-Wärmetauscher vorgesehen ist, über deren 3-Wege-Ventil die Kühlflüssigkeit entweder durch den Heiz-Wärmetauscher oder an diesem vorbei geführt wird. Zur Kühlung des Motors über die Kühleinrichtung wird dann, wenn eine maximale Kühlwirkung erzielt werden soll, der Heiz-Wärmetauscher umgangen.

Weitere erfindungswesentliche Merkmale ergeben sich aus

den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen, die anhand von Abbildungen näher erläutert werden. Hierbei zeigt:

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Fig. 1 ein Blockschaltbild einer ersten bevorzugten
Ausführungsform der Neuerung und

Fig. 2 eine zweite bevorzugte Ausführungsform der
Neuerung.

Im folgenden wird die erste bevorzugte Ausführungsform der Neuerung anhand von Fig. 1 näher beschrieben. Wie aus dieser Abbildung hervorgeht ist an einem Fahrzeugmotor 1 ein Zusatzkreislauf für eine Heizanlage angeschlossen, die einen Heiz-Wärmetauscher 10 umfaßt, der über Leitungen 14 (14') und 15 mit vom Motor aufgeheizter Kühlflüssigkeit versorgt wird. Die in den Figuren gezeigten Pfeile deuten hierbei die Strömungsrich-

•5 tung der Kühlflüssigkeit an.

In der aus dem Motor 1 herausführenden Leitung für die Kühlflüssigkeit sitzt ein 3-Wege-Ventil 6, dessen einer Anschluß mit dem Sauganschluß einer Pumpe 7 verbunden ist, welche von einem Elektromotor betrieben wird. In der Ausgangs leitung von der Pumpe 7 zum einen Eingang eines Kühl-Wärmetauschers 9 sitzt ein weiteres 3-Wege-Ventil 8. Ein drittes 3-Wege-Ventil 8* sitzt in einem Leitungsabschnitt 14' zwischen dem Ausgang des Kühl-Wärmetauschers 9 und dem Eingang des Heiz-Wärmetauschers 10. Die jeweils dritten Anschlüsse der 3-Wege-Ventile 8 und 8' sind über eine erste Umgehungsleitung 13 miteinander verbunden.

Der Ausgang des Heiz-Wärmetauschers 10 mit daran angeordnetem Gebläse 11 zum Fördern von aufzuheizender bzw. zu kühlender Luft ist über eine Leitung 15 am einen ersten Eingang eines vierten 3-Wege-Ventils 6' angeschlossen, dessert einer Ausgang wit dem Kühlwassersystem des Motors 1 verbunden ist und dessen anderer Ausgang mit dem zwei" ten Ausgang aus des zuvor genannten 3-Wege-Ventils 6 über eine Verbindungsleitung 16 verbunden ist.

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— &Agr;&Igr; In der Nähe des Motors 1 ist ein Kältemittelkompressor 3 vorgesehen, der beispielsweise über einen mit einer Kupplung 2 ein- und ausschaltbaren Keilriementrieb vom Motor 1 antreibbar ist. Der Kompressor 3 ist mit seinem Ausgang auf den Eingang eines Kondensators 4 geführt, dessen Ausgang über ein Expansionsventil 5 zum Kühl-Wärmetauscher 9 geführt ist. Der Ausgang des Kühl-Wärmetauschers 9 ist zur Bildung eines vollständigen Primärkrei- j

ses 19 mit dem Eingang des Kompressors 3 verbunden. I

Wenn die zuvor beschriebene Anlage zum Heizen des Fahrzeug- Innnraums dienen soll, so werden die 3-Wege-Ventile 6 und 6' so geschaltet, daß die Verbindungsleitung 16 geschlossen und die Leitungen 14 und 15 an dieser Stelle offen sind. Die 3-Wege-Ventile 8 und 8' werden so gestellt, daß die erste Umgehungsleitung 13 geöffnet ist \ und die Kühlflüssigkeit des Motors in Richtung des Pfeiles C, also unter Umgehung des Kühl-Wärmetauschers 9, direkt in den Heiz-Wärmetauscher 10 fließt. Die Kupplung 2 ist ausgerückt, so daß der Kältemittelkompressor 3 nicht angetrieben wird. In dieser Stellung der Ventile entspricht die Anlage wirkungsmäßig einer normalen Kraftfahrzeug-Heizungsanlage. I

Wenn der Motor 1 nach längerer Fahrt noch warm ist, so ^! kann die Pumpe 7 trotz stillstehenden Motors den Heiz-Wärmetauscher 10 mit warmer Kühlflüssigkeit aus dem Motor versorgen, so daß das Wageninnere auch noch geraume Zeit nach Abstellen des Motors beheizbar ist.

Wenn der Fahrzeug-Innenraum gekühlt werden soll, so werden die 3-Wege-Ventile 6 und 6* derart umgeschaltet, daß die aus dem Motor 1 führenden Leitungen abgesperrt und die Leitungen 14 und 15 über die Vefbindungsleitung 16 miteinander verbunden Werden, so daß die Kühlflüssigkeit nunmehr in Richtung des Pfeiles A strömt. In Richtung des Pfeiles B existiert in diesem Fall keine Strömung mehr. Weiterhin sind die Ventile 8 und 8

' so geschaltet,

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daß die erste Umgehungsleitung 13 geschlossen ist, also keine Kühlflüssigkeit mehr in Richtung des Pfeiles C strömt, sondern der gesamte Volumenstrom durch den Kühl-Wärmetauscher 9 strömt. Die abgekühlte Elühlf lüssigkeit des Motors gelangt dann in den Heiz-Wärmetauscher 10, so daß die durch den Heiz-Wärmetauscher 10 strömende Luft [gegebenenfalls mit Unter-Stützung des Gebläses 11) abgekühlt und der Innenraum

somit in seiner Temperatur abgesenkt wird. Die Kupplung 2 ist in diesem Falle selbstverständlich eingerückt, so daß die über den Kühl-Wärmetauscher 9 der Kühlflüssigkeit entzogene Wärme über den Kondensator 4 an die Umgebung abgeführt werden kann. Zur Regelung der Temperatur der Kühlflüssigkeit ist am Ausgang des Kühl-Wärmstauschers 9 ein Temperatur-Fühler 12 vorgesehen, der bei Überschreiten einer eingestellten Soll-Temperatur die Kupplung 2 ein- und bei Unterschreiten der Soll-Temperatur die KuDllung 2 ausrückt. Dadurch wird die dem Motor 1 zum Kühlen abgenommene Leistung minimiert.

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j Ein weiterer wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht

darin, daß in Extremfällen, zum Beispiel im Hochlastbetrieb bei niedrigen Geschwindigkeiten, die Kühleinrichtung zusätzlich zur Kühlung des Motors 1 mit verwendet werden kann. In diesem Fall werden die Ventile 6 und 6' so gestellt, daß mindestens ein Teil der durch den Kühl-Wärmetauscher 9 aktiv gekühlten Kühlflüssigkeit in den Motor 1 zu dessen Kühlung gelangt und dem durch die Leitung 16 strömenden (Rest-)Kühlflüssigkeitstrom ein Teil aus dem Motor 1 kommender heißer Kühlflüssigkeit zugemischt wird.

Bei der in Fig. 2 gezeigten weiteren bevorzugten Ausführungsform sind zur Bezeichnung gleicher Teile dieselben Bezugsziffern verwendet, wie bei der Beschreibung der ersten Ausführungsform.

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-&Igr;&Ogr;&Igr; 1 Ein erster Unterschied zwischen den beiden Ausführungsformen besteht darin, daß der Kühl-Wärmetauscher 9 in dem zum Motor 1 zurückführenden Leistungszweig angeordr*et ist. Darüber hinaus ist in der Zuführungsleitung 14

\ 5 zum Heiz-Wärmetauseher 10 ein weiteres 3-Wege-Ventil 18 vorgesehen, dessen dritter Ausgang über eine zweite Umgehungsleitung 17 mit dem Ausgang des Heiz-Wärmetauf schers 10 verbunden ist.

Wenn bei dieser Anlage das 3-Wege-Ventil 18 so gestellt

ist, daß die Leitung 14 über die Leitung 17 mit den Leitungsabschnitt 15 verbunden ist und dabei weiterhin die Ventile 6 und 6^J sowie 8 und 8' so gestellt sind, daß die Leitungen 16 und 13 gesperrt sind, so fließt der gesamte Strom an Kühlflüssigkeit aus dem Motor 1 durch den Kühl-Wärmetauscher 9 zurück in den Motor 1, so daß eine optimale Motorkühlung erzielbar ist. Durch eine entsprechende Regelung der Stellungen der Ventile 6, 6' und 18 kann nun im Heiz-Wärmetauscher 10 jede gewünschte Temperatur zwischen der von der Motor bestimmten Kühlflüssigkeitstemperatur und der vom Primärkreis »9 bestimmten Kühlmitteltemperatur eingestellt werden, wobei die jeweils überschüssige Kühlleistung der Kühleinrichtung zur Kühlung des Motors 1 dienen kann.

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Selbstverständlich lassen sich die zuvor beschriebenen Einzelmerkmale bzw. Modifikationen kombinieren. So z. B. kann die Pumpe 7 bei der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform auch in der Leitung 15 vorgesehen sein. Weiterhin ist es möglich den Temperaturfühler 12 im Fahrzeuginnenraum anzuordnen und über einen hier nicht gezeigten Regler, der mit allen 3-Wege-Ventilen in steuernder Verbindung steht, und dem von einem weiteren, nicht gezeigten Temperaturfühler zum Abtasten der Motortemperatur eben-Jr 35 falls Signale zugeführt Werden, sowohl die Temperatur des Fahrzeug-Innenraums, als auch die Motor-Temperatur zu regeln.

Meissner, Bolte & Partner

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Anmelder'

Ing- Priedo Ehlers Miter Heerweg 19 d 2800 Dremen

6. Oktober 1987/3622 EHS-11-DB

De zugs zeichenliste

1	Motor
2	Kupplung
3	Kältemittel-Kompressor
4	Kondensator
5	Expansionsventil
6, 6'	3-Wege-Ventil
7	Pumpe
8, 8'	3-Wege-Ventil
9	Kühl-Wärmetauscher
10	Hei z-Wärmetauscher
11	Gebläse
12	Temperaturfühler
13	erste Umgehungsleitung
14	Leitung
15	Leitung
16	Verbindungsleitung
17	zweite Umgehungsleitung
18	3-Wege-Ventil
19	Primärkreis

Meissner, Bolte & Partner

Claims

Schutzansprüche

1. Einrichtung zum Kühlen des Innenraums und/oder des Motors eines Kraftfahrzeugs, das ein Heizungssystem aufweist, bei dem mindestens ein Teil der umgewälzten Kühlflüssigkeit des Motors über Leitungen zu und von einem Heiz-Wärmetauscher zum Heizen des Kfz-Innenraums förderbar ist, und mit einer Kühleinrichtung mit Kühl-Wärmetauscher zum Aufnehmen von Wärme, dadurch gekennzeichnet, daß in einer der vom Motor (1) zum Heiz-Wärmetauscher (10) führenden Leitungen (14, 15) der Kühl-Wärmetauscher (9) zur Aufnahme von Wärme aus der Kühlflüssigkeit angeordnet ist, und daß die Leitungen (14, 15) strömungsmäßig direkt nach bzw. direkt vor dem Motor (I) über eine Verbindungsleitung (16) und min-

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destens ein 3-Wege-Ventil C6, 6'} in einer der Leitungen (14, 15) verbunden sind.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadadurch gekennzeichnet, daß in einer der Leitungen (14, 15) eine Pumpe (7) vorgesehen ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpe (7) einen Elektromotor zum Antrieb aufweist.

4. Einrichtung nach einem der vorhergehenden iüsprüche,

dadurch gekennzeichnet, daß die Leitungsabschnitte (14, 14'; 15, 15') strömungsmäßig direkt vor bzw. direkt mich dem Kühl-Wärmetauscher (9) über eine erste Umgehungsleitung (13) und mindestens ein 3-Wege-Ventil (8, 8') in einem der Leitungsabschnitte (14, 14'; 15, 15') verbunden sind.

5. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, daß die Leitungen (14, 15) strö-20

mungsmäßig direkt vor bzw. direkt nach dem Heiz-Wärmetauscher (10) über eine zweite Umgehungsleitung (17) und mindestens ein 3-Wege-Venti1 (18) in einer der Leitungen (14, 15) verbunden sind.

6. Einrichung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, daß strömungsmäßig nach dem Kühlwärmetauscher (9) und vor dem Heiz-Wärmetauscher (10) ein Temperatur-Fühler (12) in der Leitung (14, 14') angeordnet ist.

7. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der 3-Wege-Ventile (6, 6') auf definierte Volumenstrom-Verteilungsverhältnisse einstellbar ist-

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8, Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, sadurch gekennzeichnet, daß der Kühlmittel-Wärmetauscher (9) einen frimäfkreis (19) mit Kühimittei-Kompressör

(3), Kondensator (4) und Expansionsventil (5) umfaßt« 5

9. Einrichtung nach Anspruch 8 j dadurch gekennzeichnet, daß der Kühlmittel-Kompressor (3) Über eine steuerbare Kupplung (2) mit dem Motor (1) verbünden ist.

Meissner* Bolte S Partner