HU208280B - Apparatus for heating the passenger space of vehicles - Google Patents

Description

A találmány tárgya járművek utasterének fűtésére való berendezés, amely a motor hűtőfolyadékkörével sorba kapcsolt, hőátadó melegfolyadékkörből, váltóműből, kipufogógáz hőcserélőből, valamint az utastér fűtésére való fűtőszerkezetekből áll. Az ilyen berendezésnél a kipufogógáz hőcserélő elé olyan csőelágazás van építve, amely a kipufogógázokat váltakozva a hőcserélőn vagy a kipufogócsövön keresztül közvetve hangtompítódobba engedi. Ez a csőelágazás szabályozó csappantyúkkal van ellátva, amelyeket emelőszerkezeten keresztül pneumatikus munkahenger működtet. A pneumatikus munkahenger vezérlését a melegfolyadékkörbe iktatott termokapcsolón keresztül kapja.

A DE 3509016 számú szabadalmi közrebocsátási iratból már ismert olyan járműfűtő-berendezés, amelynél a hűtőfolyadékkor hőjét, valamint a kipufogógázok maradék hőenergiáját hasznosítják az utastér fűtésére. A kipufogógázok hőjének a fűtéshez való felhasználása, illetve lekapcsolása céljából a belső égésű motor kipufogó könyökcsöve és a kipufogógáz hőcserélő közé olyan csőelágazást építettek a fenti megoldásnál, amely csappantyúkkal vezérelhető.

A kipufogógázok az első csappantyú révén közvetlenül a kipufogógáz hőcserélőbe vezethetők, ahol azok a hőjüket a fűtés melegfolyadékkörének adhatják át. Ebben a fázisban a másik csappantyú lezárja az utat a hangtompítódob irányába. Amennyiben a hőcserélő hőjére nincs szükség, akkor a csappantyúkat a csőelágazásban úgy állítják át, hogy lezárják a kipufogógázok irányát a hőcserélőn keresztül és azokat közvetlenül a hangtompítódobba vezetik.

A csőelágazás csappantyúinak az elmozdulásait emelőrendszer révén szinkronizálják, amelyet pneumatikus munkahenger működtet. A pneumatikus munkahenger vezérlését termokapcsolók végzik, amelyek a kipufogógáz hőcserélőnek a vízkiömlésénél vannak elrendezve. A kipufogógáz hőcserélő csövein a kipufogógázok átáramlanak, ezeket a csöveket a külső oldalukon viszont a folyadék veszi körül. A kipufogógázok a hőcserélőn való keresztülhaladás után közvetlenül a környezetbe távoznak.

A fenti megoldás hiányossága, hogy az ilyen fűtőberendezés nem képes a kipufogógázokban maradt elégetlen alkotórészek hőenergiáját hasznosítani, következésképpen nem alkalmas az üzemanyagok energiájának lehető legnagyobb mértékű hasznosítására.

A jelen találmánnyal célunk a fenti hiányosság kiküszöbölése, azaz olyan tökéletesített fűtőberendezés létrehozása járművek utasterének fűtésére, amely különösen városi üzemmódban optimálist megközelítő energiahasznosítást eredményez.

A kitűzött feladatot a bevezetőben ismertetett berendezésnél a jelen találmány szerint azzal oldottuk meg, hogy a kipufogógáz hőcserélő elé katalizátort építettünk, amely a belső égésű motor kipufogó könyökcsöve és a csőelágazás között van elrendezve. A kipufogógáz hőcserélő ugyanúgy, mint a kipufogócső a hangtompítódobba torkollik, a kipufogógáz hőcserélő után viszont égetőfűtő van elrendezve.

A találmány további jellemzője szerint célszerű az olyan kivitel, amelynél a csőelágazás vezérlésére a folyadékkörben a pneumatikus munkahengerrel együttműködő első és harmadik termokapcsoló van elrendezve. A harmadik termokapcsoló kb. 78 °C hőmérsékletnél úgy kapcsolja át a csőelágazást, hogy ilyenkor a kipufogógáz hőcserélőt lekapcsolja, így a kipufogógázokat közvetlenül a hangtompítódobba vezeti. Ugyanakkor, ha a folyadék hőmérséklete 73 °C-ra süllyed, a harmadik termokapcsoló a csőelágazást újból úgy kapcsolja át, hogy a kipufogógázok újra a hőcserélőn áramoljanak keresztül. Az égetőfűtő vezérléséhez annak kiömlésénél második termokapcsoló van elrendezve, amely 70 °C-os hőmérséklet elérésekor az égetőfűtőt lekapcsolja. Továbbá, a kipufogógáz hőcserélő folyadékkiömlésénél az első termokapcsoló van elrendezve, amely a túlmelegedés elleni védelem céljából 90 ’C-os hőmérsékletnél úgy állítja át a csőelágazást, hogy a belső égésű motor leállításáig ne áramoljanak a füstgázok a kipufogógáz hőcserélőn keresztül.

A termokapcsolók és a termosztát fenti elrendezésével a szakaszos városi üzemmódban a belső égésű motor gyors felmelegedése érhető el, ugyanakkor módot ad az üzemanyagfogyasztás, valamint a szerkezeti részek kopásának csökkentésére. A kipufogógázoknak a katalizátorban történő utóégetése révén felszabaduló energia fűtési célra optimálisan hasznosítható.

A találmányt részletesebben a csatolt rajz alapján ismertetjük. Az 1. ábrán a találmány szerinti utastérfűtő berendezés példakénti kiviteli alakjának kapcsolási vázlatát tüntettük fel.

Amint az 1. ábrán feltüntettük, az utastérfűtő berendezésnek (1) melegfolyadékköre van, amely (2) fűtőszerkezetekkel van ellátva. Az (1) melegfolyadékkör folyadékának melegítése céljából a belső égésű (3) motor, (4) váltómű, kipufogógáz (5) hőcserélő és (6) égetőfűtő sorba van kapcsolva. Az (1) melegfolyadékkörrel párhuzamosan (7) hűtőfolyadékkor van kapcsolva, amelybe (8) hűtőszerkezet van építve. Ez a (8) hűtőszerkezet folyadékhűtésre való. A (7) hűtőfolyadékkor (9) termosztáttal úgy szabályozható, hogy a hűtőfolyadék vagy a (8) hűtőszerkezeten keresztül vagy (10) csővezetéken keresztül vezethető, amikor is a (7) hűtőfolyadékkor rövidre van zárva.

A kipufogógáz (5) hőcserélő - amint fentebb már említettük - az (1) melegfolyadékkörbe van építve, és váltakozva vagy átáramlik azon a kipufogógáz-áram vagy lekapcsolható a kipufogógáz-áramról. Ebből a célból (11) csőelágazásról gondoskodtunk, amely áramlásszabályozó első és második (12 és 13) csappantyúkkal van ellátva. A (12 és 13) csappantyúk működtetése (14) rudazaton keresztül történik a jelen esetben, amely pneumatikus (15) munkahengerrel van működtető kapcsolatban.

A (11) csőelágazás után - áramlásirányban tekintve - kipufogó (16) könyökcső és (17) katalizátor van elrendezve. A (11) csőelágazás révén a kipufogógázok vagy az (5) hőcserélőn vagy pedig közvetlenül a (24) kipufogócsövön és a (18) hangtompítódobon keresztül áramoltathatok.

Az ábrán feltüntetett helyzetben a kipufogógázokat

HU 208 280 Β a nyitott első (12) csappantyú a kipufogógáz (5) hőcserélőbe engedi. Az (5) hőcserélő elhagyása után a lehűlt kipufogógázok (19) kipufogócsövön és (18) hangtompítódobon keresztül a környezetbe távoznak.

A pneumatikus (15) munkahenger ellentétes értelmű vezérlésével az első (12) csappantyút a (14) rudazat zárja, a második (13) csappantyút pedig ezzel egyidejűleg nyitja. Ebben az állapotban a kipufogógázok a (18) hangtompítódobon keresztül közvetlenül a szabadba távoznak.

A belső égésű (3) motor indításakor a hűtőfolyadékot a lehető leggyorsabban fel kell melegíteni. E célból a (9) termosztát zárt helyzetben van, úgyhogy ilyenkor a (8) hűtőszerkezet ki van iktatva. A hűtőfolyadék ilyenkor tehát először is átáramlik magán a belső égésű (3) motoron, majd a (4) váltóműn és ezután a kipufogógáz (5) hőcserélőn, amely a (12 és 13) csappantyúk ábrázolt helyzetében a (3) motor indítása után azonnal hőt ad az (1) melegfolyadékkör számára. A kipufogógáz (5) hőcserélő után helyezkedik el a (6) égetőfűtő, amely az (1) melegfolyadékkör még gyorsabb felmelegítéséhez bekapcsolható.

Mihelyt a hűtőfolyadék hőmérséklete elérte a 70 °C-ot, a második (20) termokapcsoló lekapcsolja a (6) égetőfűtőt. Továbbá 70 °C-os hűtőfolyadék hőmérsékletnél harmadik (21) termokapcsoló átkapcsolja a pneumatikus (15) munkahenger vezérlését, ilyenkor az első (12) csappantyú zár, és ezzel egyidejűleg a második (13) csappantyú nyit. Ebben az állapotban a kipufogógázok (24) kipufogócsövön keresztül közvetlenül a (18) hangtompítódobba áramlanak, azaz ilyenkor az (5) hőcserélő ki van kapcsolva. Mihelyt a hűtőfolyadék hőmérséklete 70 °C-ra süllyed, harmadik (21) termokapcsoló révén, valamint a (12 és 13) csappantyúk átváltásával a kipufogógáz (5) hőcserélőt újból aktivizáljuk.

A túlhevülés elleni védelem céljából (22) termokapcsolóról is gondoskodtunk, amely 90 °C-os folyadékhőmérséklet elérésekor az (5) hőcserélőnek a (23) folyadékkiömlésénél van elrendezve, és úgy kapcsolja át a (11) csőelágazás (12 és 13) csappantyúit, hogy a belső égésű (3) motor leállításáig a kipufogógázok kizárólag a (18) hangtompítódobon keresztül áramolhassanak.

A találmány fontos jellemzője a (17) katalizátor bekapcsolása, amely a kipufogó (16) könyökcső és a (11) csőelágazás között van elrendezve. A (17) katalizátor révén a kipufogógázokban lévő el nem égetett komponensek, így például szénhidrogének és szénmonoxid utólag elégethetők, ezáltal egyrészt vegyileg ártalmatlan égési végtermékeket nyerünk, másrészt az utólagos oxidáció révén keletkező hőenergiát az (5) hőcserélőn keresztül az (1) melegfolyadékkörnek adjuk át.

A fenti hatás különösen fontos városi járműveknél, például buszoknál, amelyek működése ciklikus, azaz megállókban rövid időre meg kell állniuk. Az ilyen városi üzemmódnál a belső égésű (3) motor részterhelési vagy üresjárati üzemmódban működik, amelyekben a (7) hűtőfolyadékkor általában nem képes önmagában a fűtés hőigényét fedezni. Éppen üresjáratban, részterhelési üzemtartományban és a bemelegedési szakasz során tartalmaznak a belső égésű motorok kipufogógázai nagyobb mennyiségben elégetlen szénhidrogéneket, amelyek a (17) katalizátorban végtermékként széndioxiddá és vízzé oxidálhatok, és az eközben felszabaduló hő jól hasznosítható. A találmány szerint a (11) csőelágazás elé épített (17) katalizátor egyrészt javítja a kipufogógázok minőségét, másrészt üzemanyagot takarít meg. Megjegyezzük végül, hogy a (6) égetőfűtőt csak rendkívüli téli időjárási viszonyok mellett kell működtetni.

Claims (2)

1. Berendezés járművek utasterének fűtésére, amelynek a jármű belső égésű motorja hűtőfolyadékkörével sorba kapcsolt, hőátadó melegfolyadékköre, váltóműje, kipufogógáz hőcserélője, valamint az utastér számára fűtőszerkezetei vannak, ahol a kipufogógáz hőcserélő elé csőelágazás van építve, amely a kipufogógázokat váltakozva a hőcserélőn vagy a kipufogócsövön keresztül közvetlenül hangtompítódobba engedő elrendezésű, továbbá a csőelágazás szabályozó csappantyúkkal van ellátva, ezek működtető munkahengerrel vannak kapcsolatban, amely a melegfolyadékkörbe iktatott termokapcsolóval van vezérlő kapcsolatban, azzal jellemezve, hogy a kipufogógáz hőcserélő (5) elé katalizátor (17) van építve, amely a belső égésű motor (3) kipufogógáz könyökcsöve (16) és a csőelágazás (11) között van elrendezve, továbbá a kipufogógáz hőcserélő (5) ugyanúgy, mint a kipufogócső (24) a hangtompítódobba (18) torkollik, valamint a kipufogógáz hőcserélő (5) után a melegfolyadékkörbe égetőfűtő (6) van elrendezve.

2. Az 1. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a melegfolyadékkörben (1) a csőelágazást (11) szabályozó, és a pneumatikus munkahengerrel (15) vezérlő kapcsolatban lévő első és harmadik termokapcsolója (22 és 21) van, ahol a harmadik termokapcsoló (21) a csőelágazást (11) úgy állítja át előnyösen 78 °C-os hőmérsékletnél, hogy ebben a helyzetében a hőcserélő (5) le van kapcsolva, a kipufogógázok pedig kipufogócsövön (24) keresztül közvetlenül a hangtompítódobba (18) vezethetők, továbbá a folyadékhőmérséklet 73 °C-ra csökkenésekor a harmadik termokapcsoló (21) a csőelágazást (11) ismét olyan állásba vezérli át, amelyben a kipufogógázok újból átáramoltathatók a hőcserélőn (5), továbbá az égetőfűtő (6) vezérléséhez annak kiömlésénél második termokapcsoló (20) van elrendezve, amelynek 70 °C-os hőmérsékleten az égetőfűtőt lekapcsoló állapota van, továbbá a hőcserélő (5) folyadékkiömlésénél (23) az első termokapcsoló (22) van elrendezve, amelynek a 90 °C-nál bekövetkező túlhevülésvédő állapotában a csőelágazást (11) a belső égésű motor (3) leállításáig a hőcserélőn (5) keresztül a kipufogógázáramlást akadályozóan állítja át.