NO122052B - - Google Patents

Description

Varmeanlegg for kjøretøyer.

Foreliggende oppfinnelse angår et varmeanlegg for kjoretoyer

og spesielt for bruk i seriekobling med det vanlige varmeanlegg for biler med luftavkjolt motor, f.eks. av typen Volkswagen.

Et vesentlig problem ved biler med luftavkjolt motor er det utilstrekkelige varmeanlegg i denne type biler. Disse varmeanlegg benytter vaaligvis bilmotoren for oppvarming av luft, og motorviften for å blåse den oppvarmede luft inn i kabinen. Da imidlertid motoren i slike biler er meget liten, har lav ytelse, og ofte hoy virkningsgrad er den samlede motorvarme som er tilgjengelig som inngang til varmeanlegget likeledes liten og vanligvis utilstrekkelig spesielt for ytterst lave temperaturer. Da videre både den tilgjengelige motorvarme og viftetrykket oker og minsker i takt med motor-hastigheten vil utgangen fra varmeanlegget variere kontinuerlig med variasjoner i motorytelse og -hastighet. I noen biler vil den stotvirkning som frembringes ved bevegelse av kjoretdyet for å presse oppvarmet luft inn i kabinen likeledes variere opp og ned med kjoretoyets hastighet. Alle disse faktorer går sammen til den ulempe at ved en spesiell • ytelsesinnstilling for varmeanlegget, vil varmeytelsen fra anlegget forandres alt etter som hvordan kjoretdyet kjdres, idet den noen. ganger vil være utilstrekkelig ved alle motorytelser og andre ganger være utilstrekkelig ved lave motorytelser, men i overskudd ved hdyere motorytelser.

Foreliggende oppfinnelse går ut på et varmeanlegg for kjoretoyer, omfattende en hjelpevarmeanordning i tillegg til en utlopsgass-varmeveksler.

Det særegne ved varmeanlegget fremgår av kravene.

Ved at det benyttes en enveisventil mellom den elektrisk drevne vifte og hjelpevarmeanordningen vil lap av luft som er forvarmet av motorens utlopsgass-varmeveksler for denne luften kommer til

.kupeen bli forhindret. Ved tidligere kjente anlegg hvor det ikke er noen slik enveisventil vil luft som fremfores under virkningen av motprviften kunne stromme tilbake gjennom den elektrisk drevne vifte til den omgivende luft og vil således ikke tjene noen hensikt. Denne tilbakestrommende luft vil også ha en korrosiv

virknjrg på den elektrisk drevne vifte.

Oppfinnelsen skal nedenfor beskrives under henvisning til vedfoyde tegninger.

Fig. 1 viser den bakre del av en personbil med luftavkjolt motor, og viser ramme, motor og transmisjon og plasseringen mellom disse

av varmeanordningen i henhold til oppfinnelsen.

Fig. 2 viser i perspektiv motoren og de tilhorende drivbestand-deler for kjoretoyet vist i fig. 1, og viser videre plasseringen av varmeanordningen i henhold til oppfinnelsen. Fig. 3 viser i perspektiv, delvis i utsnitt, en'foretrukket utforelsesform for varmeanordningen i henhold til oppfinnelsen. Fig. h viser skjematisk strømningsforholdene i varmeanordningen i henhold til oppfinnelsen, i forbindelse med det ordinære varmeanlegg i kjoretoyet. Fig. 5 viser skjematisk den elektriske styring, av varmeanordningen i henhold til oppfinnelsen, forbundet med kjoretoy-varmeanlegget.

Selv om varmeanordningen som er beskrevet her, kan benyttes ved andre kjbretoyer og i andre forbindelser, skal den beskrives nærmere som en hjelpevarmeanordning i et kjoretoy-varmeanlegg.

Fig. 1 viser den bakre ende av en personbil 10 med motor 12 og overforing 1^-, samt det indre rammeskille 16 i kjoretoyet for avgrensning av kabinen 17. Det varmeanlegg, som kjoretoyet ordinært er utstyrt med benytter varmen fra motoren 12 for oppvarming av luft, som så fores gjennom ror 18 (fig. 1 og h) anbragt i kjoretoyrammen for fordeling til kabinen 17. Luft-fordelingen foregår gjennom to ror som hver har tre utlop 19, 20 og 21, idet utlopet 19 finnes under baksetet, utlopet 20 ved gulvet i forsetedelen og utlopet 21 ved front-glasset for avising. Varmeanordningen 2!t- ligger i et rom 26 mellom motoren 12 og overforingen 1 og rammen 16. Varmeanordningen 2h er bare forbundet i serie mellom de normale utlbp for varmeanlegget for Volkswagen og innlopene for fordelingsanlegget 18.

Fig.<*>f viser skjematisk varmeanordningen 2h benyttet som en hjelpevarmeanordning for varmeanlegget. Motoren 12 driver, over et V-belte, en trinse 28 og en aksel 29, en vifte 30 (fig. 2 og 1+) som benyttes for å fore kjoleluft over motoren og for å bringe luft til varmeanlegget. Varmeanlegget består nå av en utlopsgass-varmeveksler med luft for å frembringe oppvarmet luft for kabinen.

Dette er vist i fig. 2, hvor utlopet fra de fremre to sylindre rettes gjennom varmevekslere 3<*>+°g 35 (fig-*0 for å fores videre til atmosfære gjennom utlopsroret 36. Fleksible ledninger 38 og 39' (fig. *0 fra viften 30 f brer luft i motstrbm gjennom varmevekslerne 3^°g 35 (fig.<*>+) til utlbpsforbindelser ho og !+1 . Egnede kanaler som ikke er vist vil vanligvis forbinde varmevekslerutlopene ho og ^1 direkte med rorledningen 18 for fordeling av den oppvarmede luft i kabinen 17.

Varme som blåses inn i kabinen 17 reguleres ved hjelp av en manuell styreinnretning 101 (fig. 1 og 5) som styrer innstillbare ventiler, som ikke er vist men som er anordnet ved utlopene ho,

■+1 fra varmevekslerne 3^535 for å endre mengden av oppvarmet luft som strommer til kabinen.

. Varmeanordningen 2h som best er vist i fig. 2, 3 og *f, omfatter et brenner-ror h- 6 med en brenneranordning<*>+8 festet dertil ved den ene ende og med et utlbp 50 for exhaust ved den' annen ende. To andre ror 52 og 5^ er anordnet over brenner-rbret ^6 og virker til å fore luften som skal varmes opp, i varmevekslingsforhold med brenner-roret ^6. De motsatte ender av det ytre ror 52 har innlbp 56 °g 57 f°r mottagelse av luften fra varmevekslerutlopene k- 0 og >+1 og har utlbp 59 eller 60 for forbindelse med kjoretbyets fordelingsanlegg 18. Det midtre ror 5^ strekker seg rundt brenner-rbret h- 6 og virker til å' samle de dobbelt luftinnlbp 56 og 57 til- varmeanordningen til en samlet strbm over brenner-rbret k6, og å dele opp-denne samlede strbm deretter til de to utlbp 59- og 60 til kjoretbyets fordelingsanlegg 18. I denne hensikt strekker det midtre ror 5^ seg fullstendig rundt brenner-rbret ^6 og er sammenhengende bortsett fra to åpninger 62 og 63 ved de motsatte ender-. Raet 5^ har også langsgående ribber 6k som er avtettet mot innsiden av roret 52. M.a.o. strekker det ytre ror 52 seg over det midtre ror 5^ og avgrenser med ribbene 6h to rom 66 og 67 som er adskilt fra hverandre bortsett fra forbindelsen gjennom.de adskilte åpninger 62 og 63 over et tredje rom 66 som er ringformet avgrenset mellom brenner-rbret<i>+6'.og det midtre ror 5<*>+. En termostatbimetallanordning 70 som strekker seg inn i det avgrensede rom 66 ved åpningen 63?virker til å -avfble utlbpstemperaturen for den luft som fores fra varme-

anordningen 2k. Ved drift fores de adskilte luftstrommer fra kjoretoyets varmevekslerutlbp ho og<*>f1 gjennom de adskilte innlopsåpniger 56 og 57 for varmeanordningen der de blir kombinert og fores sammen gjennom åpningen 62 og rommet 66, over det eneste oppvarmede brenner-ror h6, hvoretter de deles til to strbmmer som fores fra utlopet 59 henhv. 60 til fordelingsanlegget 18.

En adskilt vifte 72 som drives ved hjelp av en elektromotor 7k (fig. h og 5), benyttes for å fore den nodvendige forbrenningsluft til brenneren k8 gjennom en slange 73. Egnede tennings-anordninger for brenneren h8 omfatter fordelerbryterkontakter 76 som også drives ved hjelp av motoren 7<*>+°g en hoyspenningsspole 77. En henselspumpe med sitt utlop til brenneren *+8 styrt ved hjelp av en ventil 79, som åpnes ved hjelp av en solonoid 81, drives også av motoren 7^f. En adskilt vifte 80 drives også av motoren 7>+ for tilforsel av ytterligere luft til varmeren når kjoretoy-lufttilforselen er lav.- Utgangen fra viften 80 fores gjennom en enveis styreventil 8h til en T-kobling 86 i luft-kanalen på oppstromssiden for innlopsåpningen 56. Da trykkfallet i lufttilforselsanlegget på nedstromssiden av T-koblingen 86 er lavt, kan det anordnes en vifte 80 med minimal utgangsenergi, samtidig som det er tilstrekkelig volumetrisk luftstromning. Eksempelvis kan viften 80 med en utgangsydelse på omtrent 12 m-ymin., drives ved hjelp av motoren 7*+ som normalt brukes til å drive bare viften 72 for forbrenningsluft, brenselpumpen 78 og fordelerbryterkontaktene 76. Kontrollventilen 8V forhindrer tilbakestrom-ning gjennom viften hvis og når utlopstrykket for motorviften 30 ved kontrollventilen overskrider det for hjelpeviften 80.

Fig. 5 viser den elektriske styring som er spesielt egnet for hjelpevarmeanordningen 2h i henhold til oppfinnelsen, benyttet i forbindelse med kjoretoyets varmeanlegg. En energikilde, f.eks. et batteri 90, er koblet i serie over. tenningsbryter 92, sikring 9*+5 en regulerbar termostatpåvirket bryter 96 og sperrebryter 98 til en av to parallelle kretser gjennom ledninger 99 og 99a for styring av anlegget. Sperrebryteren 98 er mekanisk forbundet med varmer-styreanordningen 101 (fig. 1 og 5)5på kjoretoyets varmeanlegg, slik at når styreanordningen 101 er åpnet for å gi varmautgangen over en viss prosentsats av den maksimale utgang, vil sperrebryteren lukkes fo r å energisere varmeanordningen i avhengighet av driften av termostatbryteren 96. Fortrinnsvis er sperrebryteren 98 lukket når kjoretoyets varmestyreanordning 101 er innstillet for ^ 0% eller mer av maksimal varmeanording-kapasitet. Fra bryteren 98 forer en ledning 99 en stromkrets gjennom motoren 7k til jord. En annen stromkrets er dannet gjennom ledningen 99a som omfatter en annen termostatbryter 10*f til brennstoffstyreanordningen som omfatter en solonoid 81 og til tenningsstyreanordningensom omfatter hoyspenningsspolen 77 og fordelerbryterkontaktene 76. Termostatbryterne 96 og 10<*>+ er fortrinnsvis påvirket ved hjelp av den samme bimotall-anordning 70 bortsétt fra av de temperaturer hvor bryterne åpner, bor ha en forskjell på oirirent 5,5-85?5°C Spesielt egnet er da reguler-bare termo<:>statstyreanadninger, som er vist i US patent nr. 2.803.723, hvor et spiralviklet bimetall (her fig. 5) dreier en felles aksel 106 hvor til adskilte kamelementer 108 og 110 er forbundet noe utav fase i forhold til hverandre,. for å påvirke adskilte brytere 96 og 10h når akslen 106 dreies. Kammene 108 og 110 kan dreies manuelt i forhold til deres brytere 96 og 10<*>+ for å gi styrbar innstilling av varmeutgangen. Det vil legges merke til at bimetallet 70, som er vist i fig. 5?er innrettet til å dreie kammene 108 og 110 mot urviser-retningen ved stigende temperatur til en grensestilling hvor begge kontakter er åpne. Kammene er vist i grensestilling for dreining i urviserretningen.

Det vil være klart at begge brytere 96 og 10<*>+ er lukket ved normal utendbrs temperatur og at de åpnes når det ikke er noe oppvarmingsbehov. • Hjelpevarmeanordningen er innrettet til å avstenges ved en termostatavfolt temperatur som tilsvarer en onsket varmeutgang, idet en slik avstengningstemperatur vanligvis ligger mellom 65 og 130°C i avhengighet av innstillingen av termostaten. Det er blitt fastslått, for det spesielle tilfelle som her er beskrevet, at dette temperaturområde ved utgangen fra varmeanordnigen vil gi et tilfredsstillende temperaturområde innenfor et omfattende område av omgivelses- og kjøreforhold.. For en stigende temperatur som nærmer seg avstengningstemperaturen vil termostatbryteren I0*f som styrer brennstoffavstengningsstyre-solonoiden 81 og tenningsstyringen for spolen 77 og kontaktpunktene 76 for brenneren >+8, åpne forst, slik at brenneranordningen M3 avstenges. Motoren ?k vil imidlertid fortsette å påvirke viften 80 for tilforsel av luft for sirkulering over brenner-roret ^6 og inn i kjoretoyets fordelingsanlegg for å trekke bort enhver varme som måtte være igjen i dette. Hvis utgangstemperaturen fra varmeanlegget som avfdlt av bimetallet 70, fortsetter å oke på

grunn av motorvarmen, vil tamostatbryteren 96 åpnes for å avslutte drift av motoren 7M- og således fullstendig avstenge hjelpevarmeanordningen 2h. Hvis varmeutgangen deretter fremdeles er for hdy,

vil styreanordningen 101 i kjoretoyets varmeanlegg, for regulering av luftstrdmmen, måtte innstilles for en lavere utgangsinnstilling.

På den annen side vil brenneren igjen ener . seres hvis temperaturen

på utlopsluften fra varmeanlegget igjen kommer tilstrekkelig lavt til å slutte bryteren 10<*>+. Hvis således styreanordningen 101

åpnes til den onskede prosentsats, vil sperrebryteren 98 sluttes for å energisere hjelpevarmeanlegget 2h i avhengighet bare av innstillingen for termostatbryterne 96 og 10^-.

Varmeytelsen fra varmeanordningen 2h vil være konstant ved de

fleste driftsforhold, idet både den mengde brennstoff som brennes i brenneranordningen M-8 og driftshastigheten for viften 80 kan holdes konstant. Når således varmeytelsen for kjoretoyets varmeanlegg er lav, kan denne bli hjulpet opp ved hjelp av ytelsen av varmeanordningen i henhold til oppfinnelsen. Bimetallet 70 avfoler utlopstemperaturen fra det samlede varmeanlegg, og virker derved til å koble varmeanordningen 2h inn og ut etter behov. Det vil legges merke til at hvis viften 30 i motoren virker med tilstrekkelig hastighet til å bringe utlopstrykket over utlopstrykket for brennerviften 80, vil kontrollventilen 8^- lukkes,

for å hindre tilbakestrbmning gjennom viften 80, selv om viften 80 fcrtsetter å virke. For å oppnå dette, er det onskelig at viften

80 har. konstant trykkytelse i motsetning til konstant volumytelse.

Det anlegg som her er beårevet, virket fullstendig automatisk,

etter behov, til å stotte oppunder den utilstrekkelige varmeytelse for kjoretoyets varmeanlegg.

Claims (3)

1. Varmeanlegg for kjoretoyer, hvor luft som tilfores ved hjelp av kjoretoyets motorvifte oppvarmes ved hjelp av en utlopsgass-varmeveksler og ledes til kjoretoykupeen og ytterligere oppvarmes ved hjelp av en hjelpevarmeanordning koblet i serie med utldps-gassvarmeveksleren for å avgi ytterligere varme til luften etter at denne er oppvarmet av utldpsgass-varmeveksleren og for den ledes til kjoretoykupeen, når den varme som avgis av utldpsgass-varmeveksleren er utilstrekkelig til å tilfredsstille et onsket behov,karakterisert veden elektrisk drevet vifte '(80) med forut bestemt ytelse og forbundet med anlegget på oppstrdmssiden av hjelpevarmeanordningen (2<*>+) for å tilfore ytterligere luft som ikke tidligere er oppvarmet av anlegget, en til-bakeslagsventil ( 8h) mellom den elektrisk drevne vifte (80) og hjelpevarmeanordnhgen (2<*>f), hvilken ventil (8^f) bevirker strømning av ytterligere luft til hjelpevarmeanordningen ( 2h) bare når trykkutgangen for motorviften ved ventilen (8*+) ■ er mindre enn trykkutgangen for den elektrisk .drevne vifte (80) ved ventilen.

2. Anlegg som angitt i krav 1,karakterisert vedat en anordning (101) for på kjent måte å innstille den volunetriske luftutgang fra luftkilden også er innrettet for styring av hjelpevarmeanordningen (2^-) og av den elektrisk drevne vifte (80) f<m drift ved alle innstillinger av innstillingsanordningen (1015 som er storre enn en forut valgt prosentsats av maksimal luftstrom fra luftkilden og for å sette hjelpevarmeanordningen ( 2h) og den elektrisk drevne vifte (80) ut av virksomhet ved alle lavere innstillinger av innstillingsanordningen (101).

3. Alegg som angitt i krav 1 eller 2, karakterisert vedat en syklisk virkemåte for hjelpevarmeanordningen (2<*>f) frembringes ved hjelp av en temperatur- fdlsom anordning som omfatter en forste bryter (96) for den elektrisk drevne vifte (8.0), en annen bryter (10^-) for hjelpevarmeanordningen (2<>>+), et bimetall-termostatelemal (70) ved utgangen fra den ytterligere varmeanordmn g samt en anordning som omfatter adskilte kammer (108, 110) som påvirkes av bimetallelementet (70) for påvirkning av bryterne (96, ~\ 0h) ved innbyrdes forskjellige temperaturer for styring av temperaturen på den luft som strdmmer gjennom kabinen (17). !+. Anlegg som angitt i krav 1 -3, hvor hjelpevarmeanordningen omfatter en tenner, anordninger for tilfdrsel av luft og brennstoff som skal antennes av tenneren, et ror som er forbundet ved sin ene ende med tenneren og den elektrisk drevne vifte og som avgrenser et forbrenningskammer og et utldp for forbrennings-gasser, et annet ib<r>som omslutter det fdrste ror og har et par åpninger som er anordnet i lengderetningen på motsatte sider og ender av retast,karakterisert vedet tredje ror (52) som omslutter det annet ror (5<5>+) og med dette avgrenser et par langsgående adskilte luftkammere (65, 67) hvorav det ene (<6>5) har et par innldp (56, 57) fra varmevekslerne (3^, 35) og utldp gjennom den ene åpning (62) i det annet ror mens det annet kammer (67) har innldp i den annen åpning (63) i det annet ror samt et par utldp (59, 60) innrettet til å forbindes med luftfordelings-anlegget. 5. Anlegg som angitt i krav *+,karakterisert vedat det ved åpningen- (63) i det annet ror (5*0 på nedstrdmssiden av varmevekslerkapslingen ( h6) men på oppstrdmssiden av delestedet for den blandede lufts trom til. to delstrommer som forer til ut-ldpsstussene (59, 60) er anbragt det bimetallelement (70) som kobler inn og ut den ytterligere varme innretning ( 2h, ^8) i avhengighet av temperaturen i den varme luft. 7. Anlegg som angitt i krav 6,karakterisert vedat viften (80) er sammenkoblet med motoren (7<*>+) for f or brenning spump en og forbrenningsluftviften (72) for den ytterligere varmeinnretning 0+8).