SE524873C2 - Uppvärmningsanordning och -förfarande - Google Patents

Description

»anus 10 15 20 25 30 35 524 875 ~ ~ » . . > . . « .. är att värmeelementet kräver mycket elenergi, varvid elenergin i princip måste komma från en extern källa såsom från en utom- huskontakt eller en parkeringsstolpe med ett eluttag. Därmed krävs det att fordonet parkeras i närheten av en utomhuskontakt för att fordonet skall kunna få tillgång till tillräckliga mängder med elenergi för att värma fluiden och andra delar av fordonet.

Det elektriska värmeelementet kan således inte användas vid de tillfällen fordonet är parkerat på en plats utan tillgång till el. Ej heller kan anordningen användas under färd då spänningen från fordonets batteri i allmänhet är för låg. Detta är ett problem ex- empelvis i moderna fordon med miljövänliga motorer med låg ef- fektutveckling och hög verkningsgrad, i vilka fordon motorns spillvärme inte räcker till för att värma luften i kupén vid stark kyla.

Ytterligare ett exempel på en uppvärmningsanordning för att värma ett fordons kylarvatten är en bränslebrännare. En bränsle- brännare är inrättad att förbränna bränsle, exempelvis bensin, från fordonets bränsletank, varvid värme alstras under förbrän- ningen. Ett problem med en sådan bränslebrännare är att miljö- farliga och hälsovådliga avgaser bildas under förbränningen.

Därmed blir det ointressant att använda en sådan uppvärmnings- anordning exempelvis för att värma en motor vid kallstart i syfte att minska emissionen av skadliga ämnen från motorn eftersom de skadliga ämnena istället avges av bränslebrännaren. Eftersom bränslebrännare dessutom ofta är små blir förbränningen i en bränslebrännare ineffektiv och ofullständig, varvid andelen skad- liga ämnen i avgaserna ökar ytterligare jämfört med i den ordina- rie motorn. Därför används bränslebrännare främst för att värma luften i fordonets kupé. Därtill tenderar bränslebrännare att täp- pas igen av bränslerester och av sot, varvid bränslebrännarna mäste bytas ut eller rengöras noggrant efter ungefär ett år.

Ytterligare ett problem med de ovan beskrivna uppvärmningsan- ordningarna är att de endast kan producera en begränsad mängd energi vilket inte alltid räcker till för att värma fordonets kylar- vatten och andra delar av fordonet ordentligt. Exempelvis vid ex- unna: 10 15 20 25 30 35 ~. ... ' 524 875 trem kyla eller när fordonet mycket snart skall användas så kan den i uppvärmningsanordningarna utvecklade effekten vara för liten.

REDOGÖRELSE FÖR UPPFINNINGEN Ändamålet med den föreliggande uppfinningen är att anvisa en anordning som lätt kan anpassas efter olika situationer och förut- sättningar och olika uppvärmningsbehov.

Detta ändamål uppnås med den inledningsvis beskrivna anord- ningen som kännetecknas av att anordningen vidare innefattar ett andra medel för uppvärmning av nämnda fluid, vilket andra uppvärmningsmedel innefattar en förbränningskammare inrättad att förbränna ett bränsle och att därigenom alstra värme. Därmed kan anordningen enkelt anpassas till olika situationer och förut- sättningar genom växling mellan de bägge medlen för uppvärm- ning. Exempelvis kan fluiden uppvärmas med det första medlet för uppvärmning när elektrisk energi finns tillgängligt och med det andra medlet för uppvärmning när elektrisk energi inte finns tillgängligt. Likaså kan fluiden upphettas med båda medlen för uppvärmning när ett stort uppvärmningsbehov föreligger. Likaså kan fluiden värmas av det andra medlet för uppvärmning även under fordonets färd.

Enligt en föredragen utföringsform av uppfinningen innefattar nämnda förbränningskammare en katalysator inrättad att kataly- tiskt förbränna nämnda bränsle. Därmed uppnås en mer fullstän- dig förbränning av bränslet varvid emissionen av skadliga ämnen minskar och anordningen blir mer miljövänlig. Vidare kan för- bränningen ske vid en lägre temperatur och med en lägre effekt än när förbränningen sker utan katalysator. Med en katalysator krävs dessutom mindre bränsle för att förbränningen skall fortgå varvid bränsleåtgången minskar exempelvis när fluiden endast behöver upphettas lite grand. Därtill kan en större mängd luft re- lativt bränslemängden tillsättas bränsleblandningen utan att för- bränningen riskerar att upphöra, vilket gör att förbränningens ef- nan-a 10 15 20 25 30 35 524 873 fektivitet ifråga om förbränningsgraden av bränslet ökar. Likaså minskar mängden sotpartik|ar varvid risken för igensättning av det andra uppvärmningsmedlet minskar.

Enligt ytterligare en föredragen utföringsform av uppfinningen är nämnda första och andra uppvärmningsmedel anordnade i direkt anslutning till varandra. Därmed blir anordningen mer kompakt och tar mindre plats. Detta är viktigt eftersom utrymmet för kom- ponenter i fordon såsom exempelvis en bil ofta är minimalt.

Dessutom kan uppvärmningsmedlen dra nytta av varandra vid uppvärmningen av fluiden. Exempelvis kan förbränningskamma- ren värmas av det första uppvärmningsmedlet i början av en upp- värmningscykel om bägge uppvärmningsmedlen används, varvid förbränningskammarens arbetstemperatur snabbare erhålls vilket snabbare ger en effektiv förbränning.

Enligt ytterligare en föredragen utföringsform av uppfinningen in- nefattar anordningen en fluidledare som är skild från förbrän- ningskammaren och som är inrättad att leda nämnda fluid, varvid fluidledaren står i termisk kontakt med förbränningskammaren.

Företrädesvis innefattar anordningen en värmeväxlare inrättad mellan fluidledaren och förbränningskammaren. Därmed överförs värme till fluidledaren och fluiden på ett effektivt sätt. Att fluidle- daren är skild från förbränningskammaren innebär att fluiden i sig inte ingår i förbränningsprocessen eller exponeras för bränsle- blandningen, förbränningsprocessen eller avgaserna från för- bränningen. Detta gör att fluiden kan cirkulera i fordonet utan att fluidens sammansättning påverkas. Däremot kan fluidledaren i sig vara inrättad intill eller passera genom förbränningskamma- ren.

Enligt ytterligare en föredragen utföringsform av uppfinningen in- nefattar anordningen en fluidledare som är inrättad att leda nämnda fluid, varvid nämnda elektriska upphettningselement är inrättat inuti fluidledaren. Därmed värms fluiden direkt av det för- sta uppvärmningsmedlet varvid värmeenergin effektivt överförs till fluiden från uppvärmningsmedlet. Vidare minskar värmeför- anna; 10 15 20 25 30 35 524 875 lusterna från det elektriska värmeelementet till omgivningen i och med att fluiden omger värmeelementet.

Enligt ytterligare en föredragen utföringsform av uppfinningen in- nefattar anordningen en fluidledare som är inrättad att leda nämnda fluid och nämnda andra upphettningsmedel innefattar en avgasledare inrättad att leda bort avgaser från nämnda förbrän- ningskammare, varvid nämnda fluidledare är inrättad i termisk kontakt med avgasledaren. Därmed överförs även värme som finns i avgaserna till fluiden.

Enligt ytterligare en föredragen utföringsform av uppfinningen är nämnda avgasledare inrättad att åtminstone delvis omsluta ett avsnitt av nämnda fluidledare, varvid nämnda elektriska upp- värmningselement är inrättat i nämnda avsnitt av fluidledaren.

Därmed åstadkommes en mycket kompakt och utrymmesbespa- rande utformning av anordningen. Vidare gör en sådan utform- ning att de båda upphettningsmedlen samverkar med varandra på ett effektivt sätt.

Enligt ytterligare en föredragen utföringsform av uppfinningen är anordningen inrättad på så sätt att det är möjligt att upphetta nämnda fluid med både det första och det andra uppvärmnings- medlet samtidigt. Därmed kan fluiden upphettas med en större effekt än om endast ett uppvärmningsmedel används vid upp- värmningen varvid upphettningen av fluiden går snabbare.

Enligt ytterligare en föredragen utföringsform av uppfinningen är anordningen inrättad på så sätt att det är möjligt att upphetta nämnda fluid med det första och det andra uppvärmningsmedlet var för sig. Därmed kan fluiden upphettas med användandet av endast ett energislag när uppvärmningen ej behöver ske snabbt.

Enligt ytterligare en föredragen utföringsform av uppfinningen in- nefattar anordningen medel för styrning av uppvärmningsmedlen, varvid styrmedlet är inrättat att styra uppvärmningen i beroende av tillgången på elektrisk energi. Företrädesvis styrs anordningen ons-n 10 15 20 25 30 35 524 873 , . . . . - ~ ~ < " även i beroende av tillgången på bränsle. Företrädesvis är nämnda styrmedel inrättat att styra upphettningen av fluiden på så sätt att fluiden upphettas åtminstone med nämnda första upp- värmningsmedel när tillräckligt med elektrisk energi finns till- gängligt och med nämnda andra uppvärmningsmedel när tillräck- ligt med elektrisk energi inte finns tillgängligt. Därmed blir upp- hettningen av fluiden miljövänligare eftersom miljövänlig elektrisk energi används i första hand till uppvärmningen. Företrädesvis innefattar anordningen vidare ett medel för manuell styrning av anordningen, varvid en användare kan styra anordningen utan att behöva anlita styrmedlet. Med termen tillräckligt med elektrisk energi avses att tillgången på elektrisk energi är så pass god att användandet av energin till uppvärmningen ej påverkar energi- tillförseln till en annan viktigare funktion på ett sådant sätt att funktionen ej kan utföras.

Enligt ytterligare en föredragen utföringsform av uppfinningen in- nefattar anordningen medel för styrning av uppvärmningsmedlen, varvid styrmedlet är inrättat att mottaga information om tempe- raturen i fordonets omgivning och att styra uppvärmningsmedlen med hänsyn till omgivningens temperatur. Eftersom omgivning- ens temperatur påverkar både den initiala temperaturen hos for- donets olika delar och värmetransporten ifrån fordonets delar till omgivningen efter att uppvärmningen påbörjats påverkar omgiv- ningens temperatur fluidens uppvärmningsbehov. Därmed är det fördelaktigt om hänsyn tas till omgivningens temperatur vid styr- ningen av anordningen. Företrädesvis är styrmedlet inrättat att styra uppvärmningen av fluiden på så sätt att fluiden upphettas med både det första och det andra uppvärmningsmedlet samtidigt när temperaturen i fordonets omgivning är lägre än en viss gränstemperatur och när elektrisk energi finns tillgängligt. Där- med tillgodoses att en tillräcklig effekt och tillräckligt med energi tillförs fluiden under upphettningen.

Enligt ytterligare en föredragen utföringsform av uppfinningen in- nefattar anordningen medel för styrning av uppvärmningsmedlen och ett inmatningsorgan inrättat för inmatning av åtminstone en unna- nu... 10 15 20 25 30 35 524 8275 preferens, varvid styrmedlet är inrättat att styra uppvärmnings- medlen i beroende av nämnda inmatade preferens. Därmed kan en förare av fordonet mata in sina önskemål avseende uppvärm- ningen.

Enligt ytterligare en föredragen utföringsform av uppfinningen är nämnda inmatningsorgan inrättat på så sätt att nämnda preferens är fordonets avfärdstid, varvid nämnda styrmedel är inrättat att styra uppvärmningen av nämnda fluid i beroende av den inmata- de avfärdstiden. Företrädesvis styrs uppvärmningen även i bero- ende av temperaturen i fordonets omgivning, temperaturen hos fordonet och i beroende av energitillgàngen. Företrädesvis inne- fattar nämnda preferens även nämnda gränstemperatur. Därmed styrs uppvärmningen i beroende av hur mycket energi som behö- ver överföras till fordonet under en tidsenhet för att fordonet skall hinna värmas tillräckligt innan avfärd.

Ytterligare ett ändamål med den föreliggande uppfinningen är att anvisa ett förfarande för styrning av anordningen.

Detta ändamål uppnås med det inledningsvis beskrivna förfaran- det som kännetecknas av att anordningen styrs i beroende av en eller flera parametrar. Företrädesvis styrs anordningen på så sätt att anordningens första och andra uppvärmningsmedel aktiveras eller inaktiveras var för sig. Därmed uppnås en situationsanpas- sad och förutsättningsanpassad styrning av anordningen som tillåter uppvärmning av fluiden antingen med båda upphettnings- medlen samtidigt eller med endast ett av dem.

Enligt en föredragen utföringsform av förfarandet är åtminstone en av nämnda parametrar tillgången på elektrisk energi, varvid anordningen styrs i beroende av tillgången på elektrisk energi.

Företrädesvis styrs anordningen på så sätt att fluiden upphettas med det första medlet för uppvärmning när tillgången pà elektrisk energi är större än ett visst gränsvärde och fluiden upphettas med det andra medlet för uppvärmning när tillgången på elektrisk energi är mindre än nämnda gränsvärde. Därmed blir uppvärm- »an-n 10 15 20 25 30 35 ningen av fluiden miljövänligare eftersom elektrisk energi an- vänds i första hand till uppvärmningen.

Enligt ytterligare en föredragen utföringsform av förfarandet är åtminstone en av nämnda parametrar fluidens uppvärmningsbe- hov, varvid anordningen styrs i beroende av fluidens uppvärm- ningsbehov. Företrädesvis styrs anordningen på så sätt att flui- den upphettas med både det första och det andra uppvärm- ningsmedlet när fluidens uppvärmningsbehov överstiger ett visst uppvärmningsbehov och när tillgången på elektrisk energi över- stiger nämnda gränsvärde. Därmed tillgodoses att fluiden erhål- ler tillräckligt med värmeenergi för att nå önskad temperatur och för att önskat resultat avseende andra delar av fordonet skall nås.

Enligt ytterligare en föredragen utföringsform av förfarandet är åtminstone en av nämnda parametrar den tid som finns tillgänglig för uppvärmningen, varvid anordningen styrs i beroende av den tid som finns tillgänglig för uppvärmningen. Företrädesvis styrs anordningen på så sätt att fluiden upphettas med både det första och det andra uppvärmningsmedlet när tiden som finns tillgänglig för uppvärmningen understiger en viss tillgänglig tid och när till- gången på elektrisk energi överstiger nämnda gränsvärde. Där- med värms fluiden kraftigt och med hög effekt av båda uppvärm- ningsmedlen när tiden som finns tillgänglig för uppvärmningen är kort.

Enligt ytterligare en föredragen utföringsform av förfarandet är åtminstone en av nämnda parametrar omgivningens temperatur, varvid anordningen styrs i beroende av omgivningens temperatur.

Företrädesvis styrs anordningen på så sätt att fluiden upphettas med både det första och det andra uppvärmningsmedlet när om- givningens temperatur är lägre än en viss temperatur och när till- gången på elektrisk energi överstiger nämnda gränsvärde. Där- med värms fluiden kraftigt och med hög effekt av båda uppvärm- ningsmedlen när omgivningens temperatur är låg och uppvärm- ningsbehovet är stort. .musa un... 10 15 20 25 30 35 524 873 Enligt ytterligare en föredragen utföringsform av förfarandet ma- tas en av nämnda parametrar in av en användare varvid para- metern innefattar information om ett val mellan att prioritera bränsleekonomi och att prioritera värmekomfort. Detta är fördel- aktigt exempelvis om användaren inte vill förorsaka miljöförstö- rande utsläpp i onödan eller vill spara pâ bränsle varvid använ- daren väljer bränsleekonomi varvid främst elektrisk energi nyttjas vid uppvärmningen. Alternativt när det är mycket kallt eller när användare vill ha en mycket snabb uppvärmning prioriterar an- vändaren värmekomfort varvid båda upphettningsmedlen eller endast det andra upphettningsmedlet används vid uppvärmning- en. Företrädesvis finns även ett neutralläge där valet av energi- källa sker automatiskt enligt de tidigare beskrivna utföringsfor- merna av förfarandet.

FIGURBESKRIVNING Figur1 visar en utföringsform av en uppvärmningsanordning enligt uppfinningen.

Figur 2 visar ytterligare en utföringsform av en uppvärmnings- anordning enligt uppfinningen.

DETALJERAD BESKRIVNING AV UTFÖRINGSFORMER I fig. 1 visas en anordning som är avsedd att inrättas i ett fordon och som innefattar en fluidledare 1 inrättad att leda en fluid hos fordonet genom anordningen, varvid anordningen är inrättad att upphetta fluiden. Anordningen innefattar för detta ändamål ett första medel 3 för uppvärmning av fluiden. Det första uppvärm- ningsmedlet 3 innefattar ett elektriskt värmeelement 5 som är in- rättat att alstra värme när en ström flyter genom värmeelementet 5. Anordningen innefattar vidare ett andra medel för uppvärmning 7. Det andra uppvärmningsmedlet 7 innefattar en förbrännings- kammare 9 inrättad att förbränna ett bränsle och att därigenom alstra värme. nan-u can.- 10 15 20 25 30 35 524 873 , , . . ~ . ~ » * I' 10 Det elektriska värmeelementet 5 innefattar en resistiv tråd som omges av ett hölje. När en ström tillåts flyta genom den resistiva träden alstras värmeenergi i tråden. Den del av det elektriska värmeelementet 5 som innefattar den resistiva tråden är utformad som en làngsträckt spiral. Vidare är den spiralformade delen av det elektriska värmeelementet placerad inuti fluidledaren 1. Där- med tillåts fluiden att strömma runt den spiralformade delen av det elektriska värmeelementet 5 varvid fluiden har direktkontakt med det elektriska värmeelementet 5. Värmen som alstras av det elektriska värmeelementet 5 när en ström tillåts flyta genom vär- meelementet 5 transporteras till fluiden genom värmeledning. Det elektriska värmeelementet 5 innefattar en strömöverförande del som är inrättad att utskjuta från ena änden av värmeelementets 5 spiralformade del. Den strömöverförande delen är inrättad att passera genom en öppning i fluidledarens vägg, varvid den strömöverförande delen är inrättad att mottaga elektrisk ström från en extern energikälla och överföra den elektriska strömmen till den resistiva tråden.

Det andra uppvärmningsmedlet 7 innefattar en förbränningskam- mare 9 som innefattar ett antändningsrum 11 och ett katalysator- rum 13. Det andra uppvärmningsmedlet 7 innefattar vidare ett inlopp 15 inrättat att leda en bränsleblandning till förbrännings- rummet 9. I detta exempel är inloppet 15 inrättat att leda en blandning av luft och bränsle till antändningsrummet 11. Det andra medlet 7 för uppvärmning innefattar vidare en avgasledare 17 som är inrättad att bortföra avgaser från förbränningskamma- ren 9. lnloppet 15 innefattar ett luftinlopp 19 inrättat att införa luft till förbränningskammaren 9. I detta exempel åstadkommes luftflödet medelst en fläkt, men även andra metoder för att åstadkomma ett luftflöde kan användas. lnloppet 15 innefattar vidare en bränsle- insprutare 21 inrättad att införa bränsle till antändningsrummet 11. l detta exempel är bränsleinsprutaren 21 försedd med en bränslefördelare 23 inrättad att finfördela bränslet till små dropp- ar som fördelas i luften. Bränslefördelaren 23 är inrättad vä- ala-o un... 10 15 20 25 30 35 524 875 11 sentligen mitt i Iuftinloppets 19 anslutning till antändningsrummet 11, varvid den inströmmande luften införs runt om bränslet. Vida- re innefattar luftinloppet 19 turbulatorer 24 som är inrättade att styra och påverka Iuftflödet på så sätt luften förmàs att virvla.

Därmed underlättas fördelningen av bränslet i luften, varvid bränslet effektivt fördelas i den inströmmande luften. l detta ex- empel innefattar turbulatorerna 24 ledskenor inrättade att leda den inströmmande luften.

Den genom inloppet 15 l antändningsrummet 11 införda bränsle- blandningen antänds i antändningsrummet 11 av ett glödstift 25.

Alternativt antänds bränsleblandningen av redan antänd och så- ledes brinnande bränsleblandning. Bränsleblandningen kan även i ett annat exempel av uppfinningen antändas med någon annan känd metod. Det från inloppet 15 inströmmande flödet av bräns- leblandning trycker den i antändningsrummet brinnande bränsle- blandningen vidare genom förbränningskammaren 9 mot kataly- satorrummet 13.

Katalysatorrummet 13 innefattar en katalysator 27. Katalysatorn 27 innefattar ett bärarmaterial som innefattar ett antal kanaler inrättade väsentligen parallella med bränsleblandningens flödes- riktning. Insidan av kanalernas yta är belagd med en beläggning som är försedd med ytförstorande gropar, förhöjningar och/eller raviner. På beläggningens yta är små partiklar av ett katalysa- tormaterial fästat. I detta exempel innefattar katalysatormateria- let metallerna platina och palladium. Dessa metaller är väl läm- pade för katalytisk förbränning, men även andra metaller är tänk- bara som katalysatormaterial.

Bränsleblandningen flödar på grund av övertrycket i antändnings- rummet 11 genom katalysatorn 27 och genom nämnda kanaler, varvid bränsleblandningen kommer i kontakt med beläggningen och katalysatormaterialet. När bränsleblandningen kommer i kontakt med katalysatormaterialet underlättas förbränningen av bränslet genom att bränslet reagerar med syret i luften. Kataly- satormaterialet underlättar förbränningen på så sätt att förbrän- :annu 10 15 20 25 30 35 524 875 - ~ - , . . . » Q s. 12 ningen kan fortgå trots att bränslekoncentrationen och tempera- turen i katalysatorn är låg. Företrädesvis är temperaturen mellan 1 ooo°c och 1 2oo°c.

Vid förbränningen av bränslet frigörs stora mängder värmeenergi.

Värmeenergin lagras delvis i katalysatorn men en stor del av värmen sprids från katalysatorn till fluidledaren 1 och fluiden ge- nom värmeledning. För att underlätta överföringen av värme från det andra uppvärmningsmedlet 7 är fluidledaren 1 inrättad i ter- misk kontakt med det andra uppvärmningsmedlet 7. Vid förbrän- ningen omvandlas bränsleblandningen till avgaser. Avgaserna leds bort från katalysatorn genom nämnda avgasledare 17. Av- gasledningen 17 innefattar en värmeväxlare 29 inrättad inuti av- gasledaren 17. Värmeväxlaren 29 är inrättad att absorbera kvar- varande värme i avgaserna och att överföra det absorberade vär- met till fluidledaren 1 och fluiden genom värmeledning. Avgas- ledaren 17 är vidare inrättad att leda avgaserna ut i atmosfären efter passagen genom värmeväxlaren 29. lnloppet 15 och förbränningskammaren 9 är väsentligen cirkulär- cylindriskt utformade. Avgasledaren 17 är ansluten till förbrän- ningskammarens 9 ena kortsida. Även avgasledaren 17 är vä- sentligen cirkulärcylindriskt utformad. Vidare är avgasledaren 17 utformad på så sätt att ett hålrum bildas i mitten av avgasledaren 17. I fig. 1 visas ett första avsnitt 31 av fluidledaren 1. Det första avsnittet 31 är inskjutet i hålrummet i mitten av avgasledaren 17 sett från avgasledarens 17 utlopp till atmosfären. Det första av- snittet 31 är inrättat att leda kallt vatten in i anordningen i en riktning mot katalysatorrummet 13 och således i en motsatt rikt- ning relativt avgasflödet i avgasledaren 17. Det elektriska vär- meelementet 5 är inrättat inuti det första avsnittet 31 av fluidle- daren 1. Avgasledaren 17 är således inrättad att både omge det första avsnittet 31 av fluidledaren och det första medlet för upp- värmning 3.

I den ände av det första avsnittet 31 av fluidledaren som är in- rättad närmast katalysatorrummet 13, är fluidledaren inrättad att ococ~ 10 15 20 25 30 35 524 873 13 avböja och att övergå i ett andra avsnitt 33 av fluidledaren. Det andra avsnittet 33 av fluidledaren 1 är inrättat att leda fluiden tillbaka på utsidan av det första avsnittet 31 av fluidledaren i en riktning bort från katalysatorrummet 13. Fluidens flödesriktning i det andra avsnittet 33 av fluidledaren 31 är således väsentligen parallellt med avgasflödet i avgasledaren. Vidare är det andra avsnittet 33 av fluidledaren 1 inrättat att uppta resterande ut- rymme i hålrummet i avgasledaren 17. Vidare är fluidledaren 1 inrättad att anligga mot katalysatorrummet med den del, där det första 31 och det andra 33 avsnittet av fluidledaren möts. Det andra avsnittet 33 anligger således mot insidan av avgasledaren 17.

Det andra avsnittet 33 av fluidledaren 1 är inrättat att anligga mot avgasledarens 17 insida längs den del av avgasledaren 17 som innefattar nämnda värmeväxlare 29. Där värmeväxlaren 29 upp- hör är fluidledaren 1 inrättad att korsa avgasledaren 17 genom ett antal öppningar inrättade i avgasledaren 17, varvid fluidleda- ren 1 fortsätter i ett tredje avsnitt 35 av fluidledaren 1 på utsidan av avgasledaren 17. Det tredje avsnittet 35 av fluidledaren 1 är inrättat att sträcka sig på utsidan av avgasledaren 17 längs med avgasledarens 17 längd i en riktning mot katalysatorrummet 13.

Det tredje avsnittet 35 av fluidledaren 1 är vidare inrättat att sträcka sig på utsidan av och längs med katalysatorrummets 13 längd. I änden av katalysatorrummet 13 är fluidledaren 1 inrättad att avvika från anordningen, varvid den nu varma fluiden leds vi- dare till fordonets reguljära fluidsystem.

Anordningen innefattar vidare ett isolerande lager 37 av ett vär- meisolerande material inrättat att täcka antändningsrummet 11, det tredje avsnittet av fluidledaren 1 och delar av avgasledaren 17. Det isolerande lagret 37 är inrättat att förhindra att värme transporteras till anordningens omgivning.

Anordningen är inrättad på så sätt att det är möjligt att upphetta nämnda fluid med både det första och det andra uppvärmnings- medlet samtidigt. Anordningen är vidare inrättad på så sätt att maa-a- ø--nu 10 15 20 25 30 35 524 873 14 det är möjligt att upphetta nämnda fluid med det första och det andra uppvärmningsmedlet var för sig. Vid upphettning av fluiden med endast det första upphettningsmedlet värms fluiden i fluidle- darens 1 första avsnitt 31 av det elektriska värmeelementet 5. I detta exempel är anordningen inrättad på så sätt att fluiden pas- serar genom hela anordningen inklusive fluidledarens 1 tredje avsnitt 35, trots att ingen upphettning sker i detta avsnitt. l ett annat exempel av uppfinningen kan anordningen innefatta venti- ler som stänger av fluidledarens tredje avsnitt när fluiden endast värms med det första medlet för uppvärmning.

Vid uppvärmning av fluiden med endast det andra medlet för uppvärmning, värms fluiden i huvudsak endast i fluidledarens 1 andra 33 och tredje avsnitt 35. Värmeväxlaren 29 är inrättad att absorbera värme från avgaserna och att överföra värmet till det andra 33 och det tredje 35 avsnittet av fluidledaren 1 och därmed till fluiden. Vidare värms fluiden av värmet som utvecklas i kata- lysatorrummet 13 och i katalysatorn 27 i slutet av det tredje av- snittet och i början av det andra avsnittet 33. Vid uppvärmning av nämnda fluid med båda medlen för uppvärmning, värms fluiden i fluidledarens 1 alla tre avsnitt 31, 33, 35.

Anordningen innefattar vidare ett medel 40 för styrning av anord- ningen. Styrmedlet 40 är inrättat att aktivera eller inaktivera nämnda första 3 och andra 7 medel för uppvärmning var för sig.

Styrmedlet 40 är samtidigt inrättat att ta hänsyn till båda upp- hettningsmedlens 3, 7 tillstànd vid styrningen av upphettnings- medlen 3, 7. Vidare är styrmedlet 40 inrättat att styra upphett- ningen i beroende av tillgången på elektrisk energi. Styrmedlet 40 är inrättat att styra upphettningen av fluiden på så sätt att fluiden upphettas åtminstone med det första upphettningsmedlet 3 när tillräckligt med elektrisk energi finns tillgängligt och med nämnda andra upphettningsmedel när tillräckligt med elektrisk energi inte finns tillgängligt. Förutom att styra aktiveringen av upphettningsmedlen 3, 7 är styrmedlet 40 i detta exempel även inrättat att styra övriga aspekter av anordningen såsom bränsle- annu. 10 15 20 25 30 35 524 873 15 tillförseln, lufttillförseln, eltillförseln, temperaturen hos upphett- ningsmedlen etc.

Styrmedlet 40 är vidare inrättat att mottaga information om tem- peraturen i fordonets omgivning och att styra upphettningsmed- len med hänsyn till omgivningens temperatur. Styrmedlet 40 är även inrättat att ta hänsyn till fordonets temperatur. Styrmedlet 40 är inrättat att styra uppvärmningen av fluiden på så sätt att fluiden upphettas med både det första 3 och det andra 7 upphett- ningsmedlet samtidigt när temperaturen i fordonets omgivning är lägre än en viss gränstemperatur och när tillräckligt med elektrisk energi finns tillgängligt. Med tillräckligt med elektrisk energi av- ses att energikällan skall ha möjlighet att förse anordningen med en sådan mängd elektrisk energi att energin räcker till uppvärm- ningen och eventuella övriga uppgifter för energikällan. Således kan exempelvis ett fordons batteri sällan tillgodose anordningens energibehov utan främst ansluts anordningen till en extern ener- gikälla såsom en utomhuskontakt för industri- eller hushållsel.

Anordningen innefattar vidare ett medel för inmatning 41 inrättat att tillåta en användare att mata in preferenser avseende upp- värmningen. Styrmedlet 40 är inrättat att styra anordningen i be- roende av nämnda preferenser. Styrmedlet 40 är vidare inrättat att styra anordningen i beroende av en eller flera parametrar.

I fig. 2 visas ytterligare en utföringsform av anordningen enligt uppfinningen. Anordningen innefattar ett första medel för upp- värmning 45 och ett andra medel för uppvärmning 47. Det första medlet för uppvärmning innefattar ett elektriskt värmeelement 49.

Det andra medlet 47 för uppvärmning innefattar en förbrännings- kammare 51, som innefattar ett antändningsrum 53 och ett kata- lysatorrum 55 som innefattar en katalysator 57. Det andra medlet för uppvärmning 47 innefattar vidare ett inlopp 59, som innefattar ett luftinlopp 61 och ett bränsleinlopp 63, vilket inlopp 59 är in- rättat att införa en bränsleblandning till antändningsrummet 53.

Det andra medlet för uppvärmning 47 innefattar vidare en av- nunu~ 10 15 20 25 30 35 524 873 » - - . .- 16 gasledare 65 som är inrättad att bortföra avgaser från förbrän- ningskammaren 51 och som innefattar en plattvärmeväxlare 67.

Anordningen innefattar vidare en fluidledare 69. Fluidledaren 69 är i detta exempel inrättad att med ett avsnitt 71 omge katalysa- torrummet 55 och den del av avgasledaren 65 som innefattar plattvärmeväxlaren 67. Därmed kan värme som utvecklats i ka- talysatorrummet 55 genom förbränningen av nämnda bränsle överföras till fluiden i fluidledarens 69 avsnitt 71 genom värme- ledning. Vidare överförs värmet i avgaserna medelst plattvärme- växlaren 67 i avgasledaren 65 till avsnittet 71 hos fluidledaren 69 och därmed till fluiden. Vidare är nämnda elektriska värmeele- ment 49 inrättat inuti avsnittet 71 av fluidledaren 69. Det elektris- ka värmeelementet 49 är vidare inrättat på så sätt att nämnda fluid strömmar runt det elektriska värmeelementet 49. Därmed kan fluiden värmas i avsnittet 71 av fluidledaren 49 även av det första medlet för uppvärmning 45. Fluidens flödesriktning i fluid- ledarens 69 första avsnitt 71 är i en riktning från avgasledaren 65 mot katalysatorrummet 55. Vidare innefattar anordningen ett me- del för styrning 73 som i allt väsentligt liknar styrmedlet 40 som beskrivits i anslutning till fig.1.

I det följande skall ett exempel på ett förfarande för styrning av anordningarna i fig. 1 och i fig. 2 beskrivas. Anordningen styrs på så sätt att anordningens första 3, 45 och andra 7, 47 uppvärm- ningsmedel var för sig aktiveras eller inaktiveras i beroende av en eller flera parametrar. Med att uppvärmningsmedlen 3, 7, 45, 47 aktiveras och inaktiveras var för sig avses att uppvärmnings- medlen inte måste aktiveras eller inaktiveras samtidigt. Styrning- en tar fortfarande hänsyn till båda uppvärmningsmedlens tillstånd och deras gemensamma värmealstring.

I detta exempel är en av nämnda parametrar tillgången på elekt- risk energi, varvid anordningen styrs i beroende av tillgången på elektrisk energi. Vidare styrs anordningen på så sätt att fluiden uppvärms med det första medlet för uppvärmning när tillgången på elektrisk energi är större än ett visst gränsvärde. När tillgäng- nano» 10 15 20 25 30 35 524 875 17 en på elektrisk energi är mindre än nämnda gränsvärde, upphet- tas fluiden med det andra medlet för uppvärmning. I detta exem- pel är gränsvärdet valt som den gräns där den elektriska energin räcker till för att bidra med 0,5 kW, men även andra gränsvärden är tänkbara. I ett annat exempel av uppfinningen är gränsvärdet valt på så sätt att när elektrisk energi finns tillgängligt från en extern energikälla är tillgången på elektrisk energi större än gränsvärdet. Således värms fluiden i detta senare exempel en- dast när elektrisk energi finns tillgänglig från en extern källa.

En annan av nämnda parametrar är den tid som finns tillgänglig för uppvärmningen, varvid anordningen styrs i beroende av tiden som finns tillgänglig för uppvärmningen. I detta exempel styrs anordningen på så sätt att anordningen uppvärms med både det första och det andra uppvärmningsmedlet, när tiden som finns tillgänglig för uppvärmningen understiger en viss tillgänglig tid och när tillgången pà elektrisk energi överstiger nämnda gräns- värde. I detta exempel uppvärms fluiden med både det första och det andra uppvärmningsmedlet när tiden som finns tillgänglig för uppvärmningen ej räcker för att tillåta en tillräcklig uppvärmning av fluiden och fordonets delar med endast ett av uppvärmnings- medlen.

En annan av nämnda parametrar är omgivningens temperatur, varvid anordningen styrs i beroende av omgivningens temperatur.

I detta exempel styrs anordningen på så sätt att fluiden upp- värms med både det första och det andra uppvärmningsmedlet, när omgivningens temperatur är lägre än en viss temperatur och när tillräckligt med elektrisk energi finns tillgänglig. I detta exem- pel uppvärms fluiden med både det första och det andra upp- värmningsmedlet när omgivningens temperatur är så låg att flui- den och fordonets delar ej kan värmas tillräckligt med endast ett medel för uppvärmning.

En annan av nämnda parametrar är fluidens uppvärmningsbehov, varvid anordningen styrs i beroende av fluidens uppvärmnings- behov. I detta exempel styrs anordningen på så sätt att anord- 10 15 20 25 30 35 524 873 18 ningen uppvärms med både det första och det andra uppvärm- ningsmedlet, när uppvärmningsbehovet överstiger ett visst behov och när tillgången på elektrisk energi överstiger nämnda gräns- värde. Vidare uppvärms fluiden med både det första och det andra uppvärmningsmedlet när uppvärmningsbehovet är så stort att energin från endast ett av uppvärmningsmedlen ej räcker till för att värma fluiden och fordonets delar tillfredsställande. Detta kan inträffa exempelvis när temperaturen är så låg och tiden för uppvärmningen är så kort att endast ett uppvärmningsmedel ej alstrar tillräckligt med effekt för att önskad temperatur skall upp- nås. I ett sådant fall styrs anordningen på så sätt att fluiden värms med båda uppvärmningsmedlen. Därmed ökar den av an- ordningen alstrade värmeeffekten med vilken fluiden värms. Upp- värmningsbehovet kan exempelvis bestämmas som en funktion av värmekapaciteten hos de delar av fordonet som skall värmas, av önskad temperaturhöjning hos nämnda delar, av energiför- luster från delarna och fluiden och av tiden som finns tillgänglig för uppvärmningen. Även andra sätt att bestämma uppvärm- ningsbehovet är tänkbara. l ett exempel av det ovan beskrivna förfarandet för en anordning där det första medlet för uppvärmning är inrättat att alstra vär- meenergi motsvarande 2 kW och det andra medlet för uppvärm- ning är inrättat att alstra 2 kW värmeenergi värms fluiden av båda uppvärmningsmedlen när uppvärmningsbehovet överstiger 2 kW. I detta fall blir således den högsta effekten 4 kW. Är upp- värmningsbehovet mindre än 2 kW värms fluiden med det första uppvärmningsmedlet om en extern elektrisk energikälla finns till- gänglig och den externa energikällans kapacitet täcker uppvärm- ningsbehovet för fluiden. Om en extern elektrisk energikällas ka- pacitet understiger uppvärmningsbehovet värms fluiden med båda uppvärmningsmedlen och om ingen extern elektrisk energi- källa finns tillgänglig värms fluiden endast med det andra medlet för uppvärmning. non-n nan-o 10 524 873 19 Uppfinningen är ej begränsad till de här visade utföringsformer- na, utan kan varieras fritt inom ramen för de efterföljande patent- kraven.

Exempelvis är anordningen inte begränsad till endast två medel för uppvärmning. Det är möjligt att kombinera tre eller flera upp- värmningsmedel i anordningen av samma slag eller av en annan art som de ovan beskrivna uppvärmningsmedlen. Anordningen kan även inrättas på så sätt att det är möjligt att värma flera olika fluider hos fordonet samtidigt.

Claims (26)

uno-o 10 15 20 25 30 35 524 875 .. n. 20 PATENTKRAV

1. En anordning avsedd att inrättas i ett motordrivet fordon och inrättad att upphetta en fluid, varvid anordningen innefattar ett första medel (3, 7) för upphettning av nämnda fluid, vilket för- sta upphettningsmedel innefattar ett elektriskt värmeelement (5, 49) inrättat att alstra värme, kännetecknad av att anordningen vidare innefattar ett andra medel (45, 47) för upphettning av nämnda fluid, vilket andra upphettningsmedel (45, 47) innefattar en förbränningskammare (9, 51) inrättad att förbränna ett bränsle och att därigenom alstra värme.

2. En anordning enligt kravet 1, kännetecknad av att nämnda förbränningskammare (9, 51) innefattar en katalysator (27, 57) inrättad att katalytiskt förbränna nämnda bränsle.

3. En anordning enligt kravet 1 eller 2, kännetecknad av att nämnda första (3, 7) och andra (45, 47) uppvärmningsmedel är anordnade i direkt anslutning till varandra.

4. En anordning enligt något av kraven 1-3, kännetecknad av att anordningen innefattar en fluidledare (1, 69) som är skild från förbränningskammaren (9, 51) och som är inrättad att leda nämnda fluid, varvid fluidledaren (1, 69) står i termisk kontakt med förbränningskammaren (9, 51).

5. En anordning enligt något av föregående krav, känneteck- nad av att anordningen innefattar en fluidledare (1, 69) som är inrättad att leda nämnda fluid, varvid nämnda elektriska upphett- ningselement (5, 49) är inrättat inuti fluidledaren (1, 69).

6. En anordning enligt något av föregående krav, känneteck- nad av att anordningen innefattar en fluidledare (1, 69) som är inrättad att leda nämnda fluid och att nämnda andra (7, 47) upp- hettningsmedel innefattar en avgasledare (17, 65) inrättad att leda bort avgaser från nämnda förbränningskammare (9, 51), ocean -u-u. 10 15 20 25 30 35 524 873 21 varvid nämnda fluidledare (1, 69) är inrättad i termisk kontakt med avgasledaren (17,65).

7. En anordning enligt kravet 6, kännetecknad av att nämnda avgasledare (17) är inrättad att åtminstone delvis omsluta ett av- snitt (31) av nämnda fluidledare (1), varvid nämnda elektriska upphettningselement (5) är inrättat i nämnda avsnitt (31) av flu- idledaren (1).

8. En anordning enligt något av föregående krav, känneteck- nad av att anordningen är inrättad på så sätt att det är möjligt att upphetta nämnda fluid med både det första (3, 7) och det andra (45, 47) upphettningsmedlet samtidigt.

9. En anordning enligt kravet 8, kännetecknad av att anord- ningen är inrättad på så sätt att det är möjligt att upphetta nämn- da fluid med det första (3, 7) och det andra (45, 47) upphett- ningsmedlet var för sig.

10. En anordning enligt något av föregående krav, känneteck- nad av att anordningen innefattar medel för styrning (40, 73) av upphettningsmedlen, varvid styrmedlet är inrättat att styra upp- hettningen (3, 7, 45, 47) i beroende av tillgången på elektrisk energi.

11. En anordning enligt kravet 11, kännetecknad av att nämnda styrmedel (40, 73) är inrättat att styra upphettningen av fluiden på så sätt att fluiden upphettas åtminstone med nämnda första (3, 7) upphettningsmedel när tillräckligt med elektrisk energi finns tillgängligt och med nämnda andra (45, 47) upphettnings- medel när tillräckligt med elektrisk energi inte finns tillgängligt.

12. En anordning enligt något av föregående krav, känneteck- nad av att anordningen innefattar medel för styrning (40, 73) av upphettningsmedlen (3, 7, 45, 47), varvid styrmedlet (40, 73) är inrättat att mottaga information om temperaturen i fordonets om- una-ao 10 15 20 25 30 35 524 875 22 givning och att styra upphettningsmedlen (3, 7, 45, 47) med hän- syn till omgivningens temperatur.

13. En anordning enligt kravet 12, kännetecknad av att styr- medlet (40, 73) är inrättat att styra uppvärmningen av fluiden på så sätt att fluiden upphettas med både det första (3, 45) och det andra (7, 47)upphettningsmed|et samtidigt när temperaturen i fordonets omgivning är lägre än en viss gränstemperatur och när elektrisk energi finns tillgängligt.

14. En anordning enligt något av föregående krav, känneteck- nad av att anordningen innefattar medel för styrning (40, 73) av uppvärmningsmedlen (3, 7, 45, 47) och ett inmatningsorgan in- rättat för inmatning av åtminstone en preferens, varvid styrmedlet (40, 73) är inrättat att styra uppvärmningsmedlen i beroende av nämnda inmatade preferens.

15. En anordning enligt kravet 14, kännetecknad av att nämnda inmatningsorgan är inrättat på så sätt att nämnda preferens är fordonets avfärdstid, varvid nämnda styrmedel (40, 73) är inrättat att styra uppvärmningen av nämnda fluid i beroende av den in- matade avfärdstiden.

16. Ett förfarande för styrning av en anordning enligt kravet 1, kännetecknat av att anordningen styrs i beroende av en eller fle- ra parametrar.

17. Ett förfarande enligt kravet 16, kännetecknat av att åtmin- stone en av nämnda parametrar är tillgången på elektrisk energi, varvid anordningen styrs i beroende av tillgången på elektrisk energi.

18. Ett förfarande enligt kravet 17, kännetecknat av att anord- ningen styrs på så sätt att fluiden upphettas med det första medlet (3, 45) för upphettning när tillgången på elektrisk energi är större än ett visst gränsvärde och fluiden upphettas med det annu» non.- 10 15 20 25 30 35 ' 524 873 - v - . n 23 andra medlet (7, 47) för upphettning när tillgången på elektrisk energi är mindre än nämnda gränsvärde.

19. Ett förfarande enligt kravet 16, kännetecknad av att åtmin- stone en av nämnda parametrar är den tid som finns tillgänglig för uppvärmningen, varvid anordningen styrs i beroende av den tid som finns tillgänglig för uppvärmningen.

20. Ett förfarande enligt kravet 19, kännetecknat av att anord- ningen styrs på så sätt att fluiden upphettas med både det första (3, 45) och det andra (7, 47) uppvärmningsmedlet när tiden som finns tillgänglig för uppvärmningen understiger en viss tillgänglig tid och när tillgången på elektrisk energi överstiger nämnda gränsvärde.

21. Ett förfarande enligt kravet 16 kännetecknat av att åtmin- stone en av nämnda parametrar är omgivningens temperatur, varvid anordningen styrs i beroende av omgivningens temperatur.

22. Ett förfarande enligt kravet 21, kännetecknat av att anord- ningen styrs på så sätt att fluiden upphettas med både det första (3, 45) och det andra (7, 47) uppvärmningsmedlet när omgiv- ningens temperatur understiger en viss temperatur och när till- gången på elektrisk energi överstiger nämnda gränsvärde.

23. Ett förfarande enligt kravet 16, kännetecknat av att åtmin- stone en av nämnda parametrar är fluidens uppvärmningsbehov, varvid anordningen styrs i beroende av fluidens uppvärmnings- behov.

24. Ett förfarande enligt kravet 23, kännetecknat av att anord- ningen styrs på så sätt att fluiden upphettas med både det första (3, 45) och det andra uppvärmningsmedlet (7, 47) när uppvärm- ningsbehovet överstiger ett visst uppvärmningsbehov och när tillgången på elektrisk energi överstiger nämnda gränsvärde. :nano ' 524 873 24

25. Ett förfarande enligt kravet 16, kännetecknat av att åtmin- stone en av nämnda parametrar är tillgången på bränsle, varvid anordningen styrs i beroende av tillgången på bränsle.

26. Ett förfarande enligt kravet 16, kännetecknat av att en av nämnda parametrar matas in av en användare varvid parametern innefattar information om ett val mellan att prioritera bränsleeko- nomi och att prioritera värmekomfort.