WO1996038692A1 - Wasserheizgerät zur erwärmung des kühlwassers in einem wassergekühlten kraftfahrzeug-verbrennungsmotor (zusatzheizeinrichtung oder zuheizer) - Google Patents

Wasserheizgerät zur erwärmung des kühlwassers in einem wassergekühlten kraftfahrzeug-verbrennungsmotor (zusatzheizeinrichtung oder zuheizer) Download PDF

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vehicle
burner
combustion engine
internal combustion
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Walter Blaschke
Günter Eberspach
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Firma J. Eberspächer
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Definitions

  • Water heater for heating the cooling water in a water-cooled motor vehicle internal combustion engine (additional heating device or auxiliary heater)
  • the invention relates to a water heater for heating the cooling water of a water-cooled motor vehicle internal combustion engine in the form of an additional heating device (auxiliary heater) or an auxiliary heater, with a fuel-operated burner and a heat exchanger, which is an integral part of the internal combustion engine, for the operation of what ⁇ water heater, the fuel pump, the engine control and the cooling water pump of the motor vehicle are used.
  • auxiliary heater additional heating device
  • auxiliary heater fuel-operated burner and a heat exchanger
  • auxiliary heaters auxiliary heaters
  • water heaters which are designed as an independent component in a motor vehicle and are operated with evaporator burners.
  • the known auxiliary heaters of the aforementioned type in which the heat exchanger of the burner is integrated in the internal combustion engine is working on the evaporator principle.
  • the evaporator burners have the tricky part of a long start-up procedure, since air and fuel have to be heated up first. In bad cases, it can take up to several minutes to form a stable flame. If a vehicle equipped with such a burner is now operated in a cycle in which the operating time of the internal combustion engine is in the region of the starting time of the auxiliary heater, the latter is switched off before an ignition is reached or in the flame formation phase, since with the Vehicle engine is also the water pump required for heat transfer.
  • the resulting disadvantages are:
  • the object of the invention is to provide a water heater of the type mentioned, in particular a motor-integrated auxiliary heater, which can be started quickly and is nevertheless simple in construction.
  • the essence of the invention is the design of the burner either as a pressure atomizing burner or as an air atomizing burner with an ignition spark generator, which can be started quickly, so that the disadvantages of the prior art mentioned at the outset do not occur.
  • the pressure atomizer burner is, in particular, a cycle valve which injects the fuel directly into the combustion chamber and thereby enables rapid ignition and the full burner output is therefore quickly available.
  • a compressor is provided to generate the atomizing air, which supplies the atomizing air to the fuel nozzle.
  • the compressor is driven by an electric motor or the internal combustion engine of the motor vehicle itself.
  • a particularly advantageous development of the invention provides that the sensor system which is present in the vehicle anyway is used to operate the water heater, the required measured values, such as the cooling water temperature, the ambient temperature, etc. are detected by means of the motor vehicle sensors and fed to the control unit. This results in a further reduction in the required components compared to the prior art mentioned at the outset.
  • components of the vehicle are also used for the air supply, the secondary air blower, a vehicle compressor or a charging device of the vehicle, which are, for example, a turbocharger, a mechanically driven charger or a pressure wave charger can.
  • a secondary air blower or a vehicle compressor can be driven by a separate electric motor or directly by the vehicle's internal combustion engine during water heater operation.
  • the intake manifold vacuum of the vehicle internal combustion engine can also be used for the air supply to the water heater. If the intake manifold vacuum is used to supply air to an auxiliary heater, a fan can then be dispensed with entirely.
  • the exhaust pipe opens into the intake pipe of the internal combustion engine, the negative pressure of which draws in the combustion air.
  • the amount of air supplied to the burner is regulated, for example, by a pressure compensator or a pressure regulator.
  • Variable air volumes can be represented by using an actuating device (eg flap, slide, etc.) controlled by a map. This type of air supply has the following advantages:
  • burner exhaust gas can be included in the control of the 3-way catalytic converter
  • the burner when the burner is supplied with air, the exhaust gas of the burner is introduced into the vehicle's exhaust system of the internal combustion engine upstream of the vehicle's catalytic converter via a fan, charging device or compressor.
  • the heat exchanger is preferably integrated directly in the engine block or in the cylinder head of the internal combustion engine, in particular by casting technology. This eliminates the need to cast your own heat exchanger. At the same time, such a solution can be represented in a more space-saving manner than a conventional heating device. There is also the possibility of preheating the engine oil and possibly also the transmission oil. Retrofitting vehicles is also simplified.
  • the invention therefore also uses significantly more components of the vehicle, as is possible according to the prior art mentioned at the beginning.
  • the burners used according to the invention which can be started with full power immediately with the aid of a spark generator, which is particularly advantageous in the case of auxiliary heaters, do not require any hot fuel-wetted surfaces as in evaporator burners.
  • the quick-start burners can also be switched off without the fan running on. This eliminates an additional load on the vehicle battery.
  • simple burner output control by clocked switching on and off is also possible.
  • FIG. L is a schematic arrangement of a water heater in the form of a heater with an air supply through a charging device
  • FIG. 2 shows an arrangement similar to FIG. 1 with an air supply by suction pipe vacuum.
  • a water heater 1 is shown in the form of an auxiliary heater, which additionally heats the cooling water 2 of an internal combustion engine 5 of a motor vehicle.
  • the auxiliary heater has a fuel-operated burner 3 and a heat exchanger 4, which is an integral part of the internal combustion engine 5. In particular, it is integrated in the engine block by casting technology.
  • the burner 3 comprises a combustion chamber 7 and a downstream flame tube 19 which extends into the heat exchanger 4.
  • the exhaust gas 15 emerging from the burner is introduced into the exhaust gas system 20 of the internal combustion engine 5. This results in the possibility of preheating the catalyst during a cold start and converting unburned hydrocarbons of the burner exhaust gas during normal operation.
  • the exhaust system 20 has a catalytic converter 16, the burner exhaust gas 15 being introduced into the exhaust system upstream of the catalytic converter 16.
  • the exhaust gas 21 of the engine drives a turbocharger 22.
  • the heat exchanger 4 has a cooling water inlet 23 and a cooling water outlet 24, the cooling water 2 flowing around the flame tube 19 of the burner 3 on the jacket side.
  • the burner 3 has a fuel nozzle 8 centrally in the combustion chamber 7, which can be a pressure atomizing nozzle.
  • the fuel nozzle 8 is an air atomizer nozzle, a compressor 17 being used to generate the atomizing air, which is driven by an electric motor 18, which in turn is actuated by the motor controller 6 during operation.
  • the compressor 17 can also be driven directly by the internal combustion engine.
  • the fuel nozzle 8 is supported in particular by a combustion air swirl device 10 centrally in the interior of the combustion chamber 7, an ignition spark generator 9 being arranged downstream of the swirl device 10 in the flame propagation direction, which extends laterally through the combustion chamber jacket into the combustion chamber and through one Ignition coil 27 can be ignited, which is controlled by the engine control 6.
  • the engine control 6 also has sensor lines for the cooling water temperature 11 and the ambient temperature 12.
  • the fuel 28 is supplied to the fuel nozzle 8 via a fuel metering device 29, the fuel metering device being controlled by the engine control 6.
  • the combustion air 30 is fed to the combustion chamber 7 centrally, a device 32 for regulating the amount of combustion air being provided, which is also controlled by the engine control 6.
  • the burner combustion air 30 is filtered on the input side by the engine filter 33 and made available to the device 32 for regulating the amount of combustion air via the turbocharger 22.
  • the vehicle blower 13 can also be used for supplying the burner combustion air, which is driven by an electric motor 14 which is controlled by the motor control 6.
  • the fan can also be driven by the internal combustion engine.
  • a burner 3 with an air atomizing nozzle which can also be a pressure atomizing nozzle, is therefore used in an auxiliary heater.
  • the burner is started immediately at full power with the help of the spark generator. It has no hot surfaces wetted by fuel and can therefore also be switched off without a fan running on. There is no additional load on the battery.
  • a charging device for example in the form of a turbocharger 22
  • Mechanically driven superchargers or pressure wave superchargers are also suitable.
  • the auxiliary heater according to FIG. 1 is controlled by the sensor system which is present in the vehicle anyway.
  • the control device 6 detects the measured values required for operating the heater, such as e.g. the cooling water temperature 11 and the ambient temperature 12 via sensors already present in the vehicle.
  • the fuel is preferably supplied by pressure-generating fuel pumps.
  • pressure-generating fuel pumps For pumps that do not generate a constant admission pressure (eg distributor injection pumps for diesel engines), if not already available, an additional pressure regulator is used. puts ,
  • the control of the fuel quantity takes place via components known per se, such as a proportional valve, metering pump, solenoid valve, or the like.
  • a spark ignition is used for a quick start arrangement of an auxiliary heater.
  • the ignition coil already present in gasoline engines can preferably be used. This results in a significantly reduced energy consumption compared to the glow ignition used in this area, combined with a discharge of the battery.
  • FIG. 2 largely corresponds to the arrangement of an auxiliary heater according to FIG. 1, but with the difference that here an air supply 40 of the burner 3 comes about by utilizing the intake manifold vacuum of the internal combustion engine.
  • the burner exhaust gas 15 is introduced into the intake manifold system 20 of the motor vehicle via a control flap 41 and there, together with the air 42 originating from the air filter, reaches the engine or charger 43.
  • the control flap 41 is controlled by a characteristic code, likewise via the engine control 6 of the vehicle.
  • the intake manifold vacuum is therefore used to supply the auxiliary heater with air, and a fan can be dispensed with.
  • the exhaust pipe opens into the intake pipe of the internal combustion engine, the negative pressure of which draws in the combustion air.
  • the amount of air supplied to the burner is regulated, for example, by a pressure compensator or a pressure regulator.
  • Variable amounts of air can be represented by using the characteristic-controlled control flap 41, which of course can alternatively be a slide or the like. can be. This type of air supply results in the aforementioned parts, such as an exhaust gas supply to the engine for NO x reduction, etc.

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Abstract

Bei einem Wasserheizgerät (1) in Form eines Zuheizers oder einer Zusatzheizeinrichtung findet ein kraftstoffbetriebener Brenner in Form eines Druckzerstäuberbrenners oder eines Luftzerstäuberbrenners Verwendung, wobei der Brenner (3) mit einem Luft-Wasser-Wärmetauscher (4) verbunden ist, der integrierter Bestandteil des Verbrennungsmotors (5) des Kraftfahrzeuges ist. Im Betrieb des Wasserheizgerätes wird insbesondere die Fahrzeugsensorik oder ohnehin vorhandene Fahrzeug-Komponenten für die Luftversorgung (30; 40) verwendet. Das Wasserheizgerät kann sehr schnell gestartet und ohne Nachlauf eines Gebläses abgeschaltet werden.

Description

Wasserheizgerät zur Erwärmung des Kühlwassers in einem wassergekühlten Kraftfa rzeug-Verbrennungsmotor (Zusatzheizeinrichtung oder Zuheizer)
Beschreibung
\
Die Erfindung betrifft ein Wasserheizgerät zum Erwärmen des Kühlwassers eines wassergekühlten Kraftfahrzeug-Verbrennungs- motors in Form einer Zusatzheizeinrichtung (Standheizung) oder eines Zuheizers, mit einem kraftstoffbetriebenen Bren¬ ner und einem Wärmetauscher, der integrierter Bestandteil des Verbrennungsmotors ist, wobei für den Betrieb des Was¬ serheizgerätes die Kraftstoffpumpe, die Motorsteuerung und die Kühlwasserpumpe des Kraftfahrzeuges mitbenutzt werden.
Bekannt sind Zusatzheizeinrichtungen (Standheizungen) und Zuheizer als Wasserheizgeräte, welche als eigenständige Bau¬ gruppe in einem Kraftfahrzeug ausgeführt sind und mit Ver¬ dampferbrennern betrieben werden.
Bekannt sind ferner Zusatzheizeinrichtungen und Zuheizer als Wasserheizgeräte der eingangs genannten Art, welche einen kraftstoffbetriebenen Brenner aufweisen, deren Wärmetauscher im Verbrennungsmotor des Kraftfahrzeuges integriert sind, wobei für den Betrieb des Wasserheizgerätes bereits im Fahr¬ zeug vorhandene Einrichtungen mitbenutzt werden: Kraftstoff¬ pumpe, Motorsteuerung und Kühlmittelpumpe (vgl. VDI Berichte 1099 "Beiträge der Fahrzeugtechnik zur VerbrauchsSenkung" , Tagung Wolfsburg, 24. bis 26. November 1993, VDI-Verlag) .
Die Auslegung als eigenständige Baugruppe erfordert einen hohen zusätzlichen Bauaufwand, da im Fahrzeug vorhandene Einrichtungen nicht mitbenutzt werden. Dies macht solche Geräte teuer in der Anschaffung und aufwendig in der Nach¬ rüstung.
Die bekannten Zuheizer der vorgenannten Art, bei denen der Wärmetauscher des Brenners im Verbrennungsmotor integriert ist, arbeiten nach dem Verdampferprinzip. Die Verdampferbren- ner haben den Kachteil einer langen Startprozedur, da zunächst Luft und Kraftstoff aufgeheizt werden müssen. Die Zeit bis zur Ausbildung einer stabilen Flamme kann in schlechten Fällen bis zu mehreren Minuten dauern. Wird nun ein mit solch einem Brenner bestücktes Fahrzeug in einem Zyklus betrieben, bei welchem die Betriebsdauer des Verbren¬ nungsmotors im Bereich der Startdauer des Zuheizers liegt, so wird dieser vor Erreichen einer Zündung oder in der Aus- bildungsphase einer Flamme abgestellt, da mit dem Fahrzeug¬ motor auch die zum Wärmetransport erforderliche Wasserpumpe steht. Die daraus resultierenden Nachteile sind:
Kraftstoffansammlung im Brenner, damit verbundene Emission unverbrannter Kohlenwasserstof¬ fe beim Brennerstart,
Gefahr des Verkokens der Brennkammer und des Wärmetau¬ schers durch Cracken des angesammelten Kraftstoffs, zusätzliche Belastung der Batterie durch Starteinrichtung (Wendel- oder Stabglühkerze) vor allem bei mehrfach auf¬ einanderfolgender Wiederholung des Startvorgangs nach Ab¬ schalten des Fahrzeugmotors.
Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Wasserheiz¬ gerätes der eingangs genannten Art, insbesondere eines motor¬ integrierten Zuheizers, welcher schnell gestartet werden kann und gleichwohl einfach aufgebaut ist.
Gelöst wird die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe durch ein Wasserheizgerät der im Patentanspruch 1 angegebenen Ar .
Vorteilhaft weitergebildet wird der Erfindungsgegenstand durch die Merkmale der Unteransprüche 2 bis 9.
Wesen der Erfindung ist die Ausbildung des Brenners entweder als Druckzerstäuberbrenner oder als Luftzerstäuberbrenner mit einem Zündfunkengeber, welche schnell gestartet werden können, so daß sich die eingangs genannten Nachteile des Standes der Technik nicht einstellen. Der Druckzerstäuber¬ brenner ist insbesondere ein Taktventil, welches den Brenn¬ stoff direkt in die Brennkammer einspritzt und dadurch ein schnelles Zünden ermöglicht und die volle Brennerleistung mithin schnell zur Verfügung steht. Gleiches gilt für den Luftzerstäuberbrenner, bei dem zur Erzeugung der Zerstäuber¬ luft ein Kompressor vorgesehen ist, welcher die Zerstäuber¬ luft der Kraftstoffdüse zuführt. Der Antrieb des Kompressors erfolgt durch einen Elektromotor oder den Verbrennungsmotor des Kraftfahrzeuges selbst.
Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß die im Fahrzeug ohnehin vorhandene Sensorik zum Betrieb des Wasserheizgerätes mitbenutzt wird, wobei die erforderlichen Meßwerte wie z.B. die Kühlwassertemperatur, die Umgebungstemperatur, etc. mittels der kraftfahrzeugeige¬ nen Sensoren erfaßt und dem Steuergerät zugeleitet werden. Dadurch tritt gegenüber dem eingangs genannten Stand der Technik eine weitere Reduzierung der benötigten Komponenten ein.
Eine weitere Bauteilereduzierung erfolgt dadurch, daß auch für die Luftversorgung Komponenten des Fahrzeugs mitbenutzt werden, wobei das Sekundärluft-Gebläse, ein Fahrzeug-Kompres¬ sor oder eine Aufladevorrichtung des Fahrzeugs mitverwendet werden, welche beispielsweise ein Turbolader, ein mechanisch angetriebener Lader oder ein Druckwellenlader sein kann.
Ein Sekundärluft-Gebläse oder ein Fahrzeug-Kompressor kann bei einem Wasserheizgerätebetrieb von einem separaten Elektromotor oder direkt vom fahrzeugeigenen Verbrennungsmotor angetrieben werden. Für die Luftversorgung des Wasserheizgerätes kann auch der Saugrohrunterdruck des Fahrzeugverbrennungsmotors ausgenutzt werden. Bei Verwendung des Saugrohrunterdrucks zur Luftversorgung eines Zuheizers kann dann ganz auf ein Gebläse verzichtet werden. Hierbei mündet das Abgasrohr in das Saugrohr des Verbrennungsmotors, dessen Unterdruck die Verbrennungsluft ansaugt. Die Regelung der dem Brenner zuge¬ führten Luftmenge geschieht z.B. durch eine Druckwaage oder einen Druckregler. Variable Luftmengen sind durch Verwendung einer über ein Kennfeld angesteuerten Stelleinrichtung (z.B. Klappe, Schieber, etc.) darstellbar. Durch diese Art der Luftversorgung ergeben sich folgende Vorteile:
- AbgasZuführung zum Motor zur N0X-Reduzierung;
Saugrohrvorwärmung durch heißes Brennerabgas (Funktion einer Flammstartanlage) ;
Verbrennen von eventuell unverbrannt aus dem Brenner ent¬ weichenden Abgasanteilen im Motor; bei Ottomotoren kann das Brennerabgas in die Regelung des 3-Wege-Katalysators einbezogen werden,-
Wegfall eines elektrischen Verbrauchers und dadurch ver¬ einfachte Steuerung (nur bei Verwendung von pneumatischen Reglern) und reduzierte elektrische Leistungsaufnahme.
Insbesondere kann vorgesehen sein, daß bei einer Luftversor¬ gung des Brenners über Gebläse, Aufladevorrichtung oder Kompressor das Abgas des Brenners vor dem fahrzeugeigenen Katalysator in das fahrzeugeigene Abgassystem des Verbren¬ nungsmotors eingeleitet wird. Dadurch ergibt sich die Mög¬ lichkeit einer Vorheizung des Katalysators bei Kaltstart und die Konvertierung unverbrannter Kohlenwasserstoffe des Bren¬ nerabgases bei Normalbetrieb. Bei Ottomotoren wird der Bren¬ ner beim derzeitigen Stand der Technik (geregelter 3-Wege- Katalysator) so geregelt, daß das gemeinsame Abgas von Bren- ner und Verbrennungsmotor mit Lambda = 1 in den Katalysator strömt. Bei eventuell zukünftig verfügbaren Beschichtungen, die auch mit Lambda >1 konvertieren, kann auf diese Regelung verzichtet werden.
Der Wärmetauscher ist vorzugsweise direkt im Motorblock oder im Zylinderkopf des Verbrennungsmotors insbesondere gußtech¬ nisch integriert. Dadurch entfällt das Gießen eines eigenen Wärmetauschers. Gleichzeitig kann eine solche Lösung platz¬ sparender als ein klassisches Heizgerät dargestellt werden. Es besteht zusätzlich die Möglichkeit, das Motor- und even¬ tuell auch das Getriebeöl vorzuwärmen. Auch die Nachrüstung von Fahrzeugen ist vereinfacht.
Durch die Erfindung werden mithin deutlich mehr Komponenten des Fahrzeugs mitbenutzt, wie dies nach dem eingangs genann¬ ten Stand der Technik möglich ist. Die erfindungsgemäß ver¬ wendeten Brenner, welche mit Hilfe eines Funkengebers sofort mit voller Leistung gestartet werden können, was gerade bei Zuheizern mit besonderen Vorteilen verbunden ist, werden keine heißen kraftstoffbenetzten Oberflächen wie bei Ver¬ dampferbrennern benötigt. Die schnellstartenden Brenner können auch ohne Nachlauf des Gebläses abgeschaltet werden. Dadurch entfällt eine zusätzliche Belastung der Fahrzeug¬ batterie. Mit dem erfindungsgemäßen Brennerprinzip ist auch eine einfache Leistungsregelung des Brenners durch getakte- tes Zu- und Abschalten möglich.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispie¬ len unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher er¬ läutert; es zeigen:
Fig. l eine schematische Anordnung eines Wasserheizgeräts in Form eines Zuheizers mit einer Luftversorgung durch eine Aufladevorrichtung, und Fig. 2 eine Anordnung ähnlich Fig. 1 mit einer Luftversor¬ gung durch Saugrohrunterdruck.
In der Zeichnung ist ein Wasserheizgerät 1 in Form eines Zuheizers dargestellt, welcher das Kühlwasser 2 eines betrie¬ benen Verbrennungsmotors 5 eines Kraftfahrzeuges zusätzlich erwärmt.
Der Zuheizer besitzt einen kraftstoffbetriebenen Brenner 3 und einen Wärmetauscher 4, welche integrierter Bestandteil des Verbrennungsmotors 5 ist. Insbesondere ist er im Motor¬ block gußtechnisch integriert.
Der Brenner 3 umfaßt eine Brennkammer 7 und ein nachgeordne¬ tes Flammrohr 19, welches in den Wärmetauscher 4 hinein¬ reicht.
Das aus dem Brenner austretende Abgas 15 wird in das Abgas- System 20 des Verbrennungsmotors 5 eingeleitet. Dadurch er¬ gibt sich die Möglichkeit einer Vorheizung des Katalysators bei einem Kaltstart und die Konvertierung unverbrannter Koh¬ lenwasserstoffe des Brennerabgases bei einem Normalbetrieb.
Im Ausführungsbeispiel der Fig. 1 besitzt das Abgassystem 20 einen Katalysator 16, wobei das Brennerabgas 15 vor dem Kata¬ lysator 16 in das Abgassystem eingeleitet wird. Das Abgas 21 des Motors treibt hierbei einen Turbolader 22 an.
Der Wärmetauscher 4 besitzt einen Kühlwassereintritt 23 und einen Kühlwasseraustritt 24, wobei das Kühlwasser 2 das Flammrohr 19 des Brenners 3 mantelseitig umströmt.
Im Wärmetauscher 4 befindet sich ein Flammfühler 25, welcher in einer Leitungsverbindung 26 mit der Motorsteuerung 6 des Verbrennungsmotors 5 steht.
Der Brenner 3 besitzt zentral in der Brennkammer 7 eine Kraftstoffdüse 8, welche eine Druckzerstäuberdüse sein kann. Im Ausführungsbeispiel der Zeichnung ist die Kraftstoffdüse 8 eine Luftzerstäuberdüse, wobei zur Erzeugung der Zerstäu¬ berluft ein Kompressor 17 verwendet wird, der durch einen Elektromotor 18 angetrieben ist, welcher seinerseits von der Motorsteuerung 6 im Betrieb angesteuert wird. Der Antrieb des Kompressors 17 kann auch direkt durch den Verbrennungs¬ motor erfolgen.
Die Kraftstoffdüse 8 wird im besonderen durch eine Verbren¬ nungsluft-Dralleinrichtung 10 zentral im Innern der Brennkam¬ mer 7 abgestützt, wobei der Dralleinrichtung 10 in Flammen¬ ausbreitungsrichtung ein Zündfunkengeber 9 nachgeordnet ist, der seitlich durch den Brennkammermantel in die Brennkammer hineinreicht und durch eine Zündspule 27 gezündet werden kann, welche von der Motorsteuerung 6 angesteuert ist. Die Motorsteuerung 6 besitzt auch Sensorleitungen für die Kühlwassertemperatur 11 und die Umgebungstemperatur 12.
Im Betrieb des Brenners 3 nach Fig. l wird der Kraftstoff 28 über eine Kraftstoff-Dosiereinrichtung 29 der Kraf stoffdüse 8 zugeführt, wobei die Kraftstoff-Dosiereinrichtung durch die Motorsteuerung 6 angesteuert wird.
Die Verbrennungsluft 30 wird der Brennkammer 7 zentral zuge¬ führt, wobei eine Vorrichtung 32 zur Regulierung der Verbren- nungsluftmenge vorgesehen ist, die ebenfalls durch die Motor¬ steuerung 6 angesteuert ist. Die Brenner-Verbrennungsluf 30 wird durch den Motorfilter 33 eingangsseitig gefiltert und über den Turbolader 22 der Vorrichtung 32 zur Regulierung der Verbrennungsluftmenge zur Verfügung gestellt. Vor der Reguliervorrichtung 32 befindet sich eine Abzweigung 31, welche auch Verbrennungsluft 34 dem Kraftfahrzeugmotor zur Verfügung stellt.
Alternativ kann auch das Fahrzeug-Gebläse 13 für die Zufüh¬ rung der Brenner-Verbrennungsluft verwendet werden, das über einen Elektromotor 14 angetrieben ist, welcher von der Motor¬ steuerung 6 angesteuert ist. Das Gebläse kann auch vom Ver¬ brennungsmotor angetrieben werden.
Gemäß Fig. l kommt mithin bei einem Zuheizer ein Brenner 3 mit einer Luftzerstäuberdüse zum Einsatz, welche auch eine Druckzerstäuberdüse sein kann. Der Brenner wird mit Hilfe des Funkengebers sofort mit voller Leistung gestartet. Er hat keine heißen kraftstoffbenetzten Oberflächen und kann mithin auch ohne Nachlauf eines Gebläses abgeschaltet wer¬ den. Eine zusätzliche Belastung der Batterie entfällt.
Für die Luftversorgung des Brenners wird verwendet entweder ein Gebläse 13 oder ein Kompressor, oder aber eine Auflade- einrichtung beispielsweise in Form eines Turboladers 22. Auch mechanisch angetriebene Lader oder Druckwellenlader kommen in Betracht.
Ersichtlich wird der Zuheizer gemäß Fig. 1 von der ohnehin im Fahrzeug vorhandenen Sensorik angesteuert. Das Steuer¬ gerät 6 erfaßt die zum Betrieb des Heizgeräts erforderlichen Meßwerte, wie z.B. die Kühlwassertemperatur 11 und die Umge¬ bungstemperatur 12 über im Fahrzeug ohnehin vorhandene Senso¬ ren.
Die KraftstoffVersorgung erfolgt bei Diesel- und Ottomotoren vorzugsweise über druckerzeugende Kraftstoffpumpen. Bei Pumpen, welche keinen konstanten Vordruck erzeugen (z.B. Verteilereinspritzpumpen bei Dieselmotoren) , wird, falls nicht schon vorhanden, zusätzlich ein Druckregler einge- setzt ,
Die Regelung der Kraftstoffmenge erfolgt über an sich bekann¬ te Bauteile wie ein Proportionalventil, Dosierpumpe, Magnet¬ ventil, od.dgl..
Wie bereits erwähnt, kommt eine Funkenzündung für eine schnellstartende Anordnung eines Zuheizers zum Einsatz. Durch geeignete Auslegung kann vorzugsweise die bei Benzin¬ motoren bereits vorhandene Zündspule verwendet werden. Da¬ durch ergibt sich ein gegenüber der in diesem Bereich ange¬ wandten Glühzündung deutlich reduzierter Energieverbrauch, verbunden mit einer Entlastung der Batterie.
Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 entspricht in großen Teilen der Anordnung eines Zuheizers nach Fig. 1, jedoch mit dem Unterschied, daß hier eine Luftversorgung 40 des Bren¬ ners 3 durch Ausnutzung des Saugrohrunterdrucks des Verbren¬ nungsmotors zustandekommt. Das Brennerabgas 15 wird über eine Regelklappe 41 in das Saugrohrsystem 20 des Kraftfahr¬ zeugs eingeleitet und gelangt dort zusammen mit der vom Luft¬ filter stammenden Luft 42 zusammen zum Motor oder Lader 43. Die Regelklappe 41 ist kennfeidgesteuert, und zwar ebenfalls über die Motorsteuerung 6 des Fahrzeugs.
Es wird also der Saugrohrunterdruck zur Luftversorgung des Zuheizers verwendet, wobei auf ein Gebläse verzichtet werden kann. Das Abgasrohr mündet in das Saugrohr des Verbrennungs¬ motors, dessen Unterdruck die Verbrennungsluft ansaugt. Die Regelung der dem Brenner zugeführten Luftmenge geschieht z.B. durch eine Druckwaage oder einen Druckregler. Variable Luftmengen sind durch Verwendung der kennfeidgesteuerten Regelklappe 41 darstellbar, die selbstverständlich auch alternativ ein Schieber od.dgl. sein kann. Durch diese Art der Luftversorgung ergeben sich die eingangs genannten Vor- teile, wie beispielsweise eine AbgasZuführung zum Motor zur NOx-Reduzierun , etc..
Es sei noch angemerkt, daß in den Unteransprüchen enthaltene selbständig schutzfähige Merkmale trotz der vorgenommenen formalen Rückbeziehung auf den Hauptanspruch entsprechenden eigenständigen Schutz haben sollen. Im übrigen fallen sämt¬ liche in den gesamten Anmeldungsunterlagen enthaltenen erfin¬ derischen Merkmale in den Schutzumfang der Erfindung.

Claims

Patentansprüche
Wasserheizgerät (1) zum Erwärmen des Kühlwassers (2) eines wassergekühlten Kraftfahrzeug-Verbrennungsmotors (5) in Form einer Zusatzheizeinrichtung (Standheizung) oder eines Zuheizers, mit einem kraftstoffbetriebenen Brenner (3) und einem Wärmetauscher (4) , der integrier¬ ter Bestandteil des Verbrennungsmotors (5) ist, wobei für den Betrieb des Wasserheizgerätes die Kraftstoff¬ pumpe, die Motorsteuerung (6) und die Kühlwasserpumpe des Kraftfahrzeuges mitbenutzt werden, dadurch gekennzeichnet, daß der Brenner (3) eine Brennkammer (7) mit einer Druck- Zerstäuber- oder Luftzerstäuber-Kraftstoffdüse (8) sowie einen Zündfunkengeber (9) aufweist.
Wasserheizgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftstoffdüse (8) durch eine Verbrennungsluft- Dralleinrichtung (10) zentral in der Brennkammer (7) ab¬ gestützt und der seitlich durch den Brennkammermantel geführte Zündfunkengeber (9) in Flammenausbreitungsrich¬ tung der Dralleinrichtung (10) nachgeordnet ist.
Wasserheizgerät nach Anspruch l oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die ohnehin im Fahrzeug vorhandene Fahrzeugsensorik mitbenutzt wird, wobei die zum Betrieb des Wasserheiz¬ gerätes (1) erforderlichen Meßwerte, wie z.B. Kühlwasser¬ temperatur (11), Umgebungstemperatur (12), etc. mittels der im Kraftfahrzeug ohnehin vorhandenen Sensoren erfaßt werden.
Wasserheizgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß für die Luftversorgung Komponenten des Kraftfahr¬ zeugs mitbenutzt werden, wobei das Sekundärluft-Gebläse (13) , ein Fahrzeug-Kompressor oder eine Aufladerichtung des Fahrzeuges verwendet werden.
5. Wasserheizgerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Sekundärluft-Gebläse (13) oder ein Fahrzeug-Kom¬ pressor durch einen Elektromotor (14) oder direkt vom Verbrennungsmotor (5) angetrieben werden.
6. Wasserheizgerät nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Abgas (15) des Brenners vor einem fahrzeugeige¬ nen Katalysator (16) in das Abgassystem (20) des Verbren¬ nungsmotors (5) eingeleitet wird.
7. Wasserheizgerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß für die Luftversorgung (40) der Saugrohrunterdruck des Verbrennungsmotors (5) des Kraftfahrzeuges ausgenutzt wird.
8. Wasserheizgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmetauscher (4) im Motorblock oder im Zylinder¬ kopf des Verbrennungsmotors (5) integriert ausgebildet ist.
9. Wasserheizgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Zusatzkreislauf zur Vorwärmung des Motor- und/oder des Getriebeöls vorhanden ist.
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