DE1223709B

DE1223709B - Heizung fuer Kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE1223709B
Application number: DEV23451A
Authority: DE
Inventors: Willi Ruge
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 1962-12-21
Filing date: 1962-12-21
Publication date: 1966-08-25
Also published as: US3236044A

Description

Heizung für Kraftfahrzeuge Die Erfindung betrifft eine Heizung für Kraftfahrzeuge mit Verbrennungsmotor, bei welcher die Heizluft durch abgasführende Bauteile erwärmt wird, wobei die Abgase zur zusätzlichen Erwärmung einer Nachverbrennung mittels eines in der Abgasleitung a . ngeordneten Katalysators unterworfen werden.
Es sind bereits derartige Heizeinrichtungen bekannt, bei welchen der Katalysator von einer von der Heizluft durchströmten Ummantelung umgeben ist, wobei die Abgase jenseits des Auspufftopfes vor dem Austritt ins Freie katalytisch nachverbrannt werden. Die Abgase werden hierbei laufend nachverbrannt, so daß der nicht abschaltbare Katalysator ständig in Benutzung ist. Bei den modernen, stark bleihaltigen Kraftstoffen verkürzt sich aber dadurch infolge vorzeitiger Sättigung die Lebensdauer des Katalysators erheblich. Zudem kann eine beispielsweise im Sommer unerwünscht hohe Erwärmung eintreten, wenn, wie es ebenfalls bereits bekannt ist, der Wärmetauscher am Boden des Passagierraumes untergebracht ist. Ein weiterer Nachteil dieser Unterbringung ist durch seine sperrige Form gegeben, die unverhältnismäßig viel Raum im Fahrzeug beansprucht.
Ferner sind bei Kraftfahrzeugen ausschließlich zur Entgiftung der Abgase Anordnungen mit einem zusätzlichen Kanal zur Umgehung des Katalysators bekannt, ohne daß die entstehende Wärme in irgendeiner Form zur Heizung des Ilinenraumes des Wagens ausgenutzt wird. In dem Umgehungskanal ist eine normalerweise verschlossene Bypaßklappe eingebaut, -die nur bei hoher Temperatur im Katalysator bzw. dann, wenn der Anteil der schädlichen Stoffe in den Abgasen einen bestimmten von den jeweiligen tetriebsbedingungen, z. B. von der Drehzahl der Maschine, abhängigen Grad unterschreitet, geöffnet wird.
Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, einen Wärmetauscher mit einem Katalysator zu schaffen, der sich den jeweiligen Temperaturen der aufgeheizten Luft entsprechend ab- oder zuschalten läßt, wodurch gleichzeitig die Lebensdauer des Katalysators erhöht wird, und der eine gedrungene Bauart besitzt, so daß er auch bei beschränkten Raumverhältnissen, wie sie bei kleinen und mittleren Personenkraftwagen, insbesondere solchen mit im Heck des Fahrzeugs angeordneten Motor vorliegen, unterzubringen ist.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß in einem zur Abgasquelle erweiterten Teil der Abgasleitung ein in an sich bekannter Weise einseitig vorstehendes und auf seinem Umfang mit Löchern versehenes Rohr vorgesehen ist, dessen Stirnöffnung zur Abgasquelle gerichtet ist, daß auf das Rohr eine die Löcher abdeckende, an sich bekannte, ringförmige Katalysatorpatrone aufgesteckt ist und daß bei niedrigen Temperaturen der Heizluft die Stirnöffnung des Rohres in an sich bekannter Weise durch eine Klappe geschlossen wird, damit die Abgase den Katalysator durchströmen müssen.
Die Erfindung, bei der also ein in an sich bekannter Weise zu- und abschaltbarer Katalysator zur je- weiligen Steigerung der Wärmeleistung eines Wärmetauschers Anwendung findet, eignet sich insbesondere für luftgekühlte Motoren, bei denen nach dem Starten die Aufheizung langsamer vonstatten geht als bei wassergekühlten Maschinen und deshalb der kurzzeitige Einsatz einer Zusatzheizung erwünscht ist. Die kompakte, gedrungene Bauart, die unter anderem durch die stirnseitige Anbringung der Klappe auf dem Rohrende des frei tragenden Umgehungskanals, durch die ringförrnige Anordnung des Katalysators auf dem durchlochten Umgehungskanal sowie den sich zur Abgasquelle hin erweiternden Teil des Ab- gaskanals erreicht wird, ermöglicht die Verwendung des erfindungsgemäßen Wärmetauschers auch unter so ungünstigen Raumverhältnissen, wie sie bei in kleinen oder mittelgroßen Personenkraftwagen eingebauten Heckmotoren vorliegen.
In weiterer Ausbildung der Erfindung ist das Betätigungsgestänge für die Klappe mit der Verstelleinrichtung zur Einschaltung der Wagenheizung so verbunden, daß bei ausgeschalteter Heizung der Umgehungskanal für die Abgase freigegeben ist, oder die Betätigung der Klappe erfolgt durch einen ün von der Ummantelung eingeschlossenen Heizluftkanal angeordneten Thermostaten in der Weise, daß sich der Umgehungskanal für die Abgase bei ausreichender Temperatur im Heizluftkanal öffnet.
Zweckmäßig verläuft der Umgehungskanal zentral innerhalb einer Wärmetauscherummantelung und ist zu einem Teil von einem gleichfalls innerhalb der Ummantelung angeordneten Abgaskanal umgeben, wobei das im Abgaskanal befindliche Betätigungsgestänge der Klappe durch einen mittels einer Flanschverbindung an dem Abgaskanal befestigten Deckel nach außen geführt ist. Vorteilhaft ist der Deckel so bemessen, daß durch ihn der Katalysator ausgetauscht werden kann. Das direkt mit dem Motor verbundene Abgasrohr mündet in den Abgaskanal und ist mindestens teilweise von der den Abgaskanal und den Umgehungskanal umgebenden Ummantelung umhüllt.
Die Unteransprüche gelten nur in Verbindung mit dem Hauptanspruch.
Die Erfindung wird im folgenden an Hand eines Ausführungsbeispieles in der Zeichnung näher erläutert.
In der Figur ist ein Abgasrohr 1 dargestellt, -das an einen Verbrennungsmotor 2 angeschlossen ist. Das Abgasrohr 1 ist von einer Ummantelung 3 umgeben und teilweise mit Wärmetauscherrippen 4 versehen. Es mündet in einen Abgaskanal 5, in welchem ein Katalysator 6 angeordnet ist, der hier zylinderföimig ein weiteres Abgasrohr 7 umgibt. Der Eingang- des Abgasrohres 7 ist durch eine Verschlußklappe 8 verschließbar, welche über ein Gestänge 9 betätigbar ist. Der Abgaskanal 5 endet hinter dem Katalysator 6 und ist dort mit dem Abgasrohr 7 verbunden, so daß die in den Kanal 5 einströmenden Abgase bei geschlossener Verschlußklappe 8 durch den Katalysator 6 hindurch in das Rohr 7 eintreten müssen. Zu diesem Zweck ist das Rohr 7 im Bereich des Katalysators 6 mit Bohrungen 10 für den Eintritt der nachverbrannten Abgase versehen. Die Abgase treten dann in Richtung des Pfeiles 11 in einen nicht dargestellten Auspufftopf ein.
Die Wirkungsweise dieser Anordnung ist folgende: Die vom Motor 2 in Richtung des Pfeiles 12 kommenden Abgase treten in den Abgaskanal 5 ein, wo sie bei geschlossener Verschlußklappe 8 den Katalysator 6 passieren, dort nachverbrannt werden und damit die äußere Ummantelung des Abgaskanals 5 bzw. des Rohres 7 erwärmen. Da der Abgaskanal 5 bzw. das Rohr 7 seinerseits von der Heizluftummantelung 3 a umgeben ist, wird die in Richtung des Pfeiles 13 einströmende Heizluft zusätzlich an der äußeren Ummantelung dieser Rohre erwärmt. Das Rohr 7 kann an seinem dem Auspufftopf zugewandten Ende mit Wärmetauscherrippen versehen sein. Die Heizluft ihrerseits kann dann an dem Wärmetauscher 4 des eigentlichen Abgasrohres 1 noch weiter aufgeheizt werden, bis sie in Richtung des Pfeiles 14 in das Wageninnere eintritt.
Bei geöffneter Verschlußklappe 8 und vorzugsweise abgestellter Heizung können die vom Rohr 1 kommenden Abgase direkt in das Rohr 7 eintreten, wodurch der Katalysator 6 umgangen wird. Ein Austreten der Abgase iii den Katalysator 6 durch die Bohrungen 10 im Rohr 7 tritt nur unwesentlich auf, ja die Abgase den Weg des geringsten Widerstandes gehen. Der Katalysatorraum kann aber auch mit einer zusätzlichen Verschlußklappe verschließbar sein, die hier ringförmig ausgebildet sein müßte. An Stelle der hier dargestellten Anordnung kann auch ein außerhalb der Wärmeummantelung 3 a geführter zusätzlicher Kanal vorgesehen sein, -der durch die Verschlußklappe 8 verschließbär ist und der unmittelbar in das Rohr 7 mündet, so daß bei abgeschalteter Heizung der Katalysator vollständig umgangen wird -.
Die zusätzliche, durch die Nachverbrennung entstehende Erwärmung der Luft kann auch mittels eines in der Ummantelung 3 angeordneten Thermostaten 15 so geregelt werden, daß die Klappe 8 bei ausreichender Temperatur in der Ummantelung 3 geöffnet wird, so daß der Katalysator 6 nicht von den Abgasen durchströmt wird. Durch eine derartige Regelung wird der Katalysator weiter geschont.

Claims

Patentansprüche: 1. Heizung für Kraftfahrzeuge mit Verbrennungsmotor, bei welcher die Heizluft durch abgasführende Bauteile erwärmt wird, wobei die Abgase zur zusätzlichen Erwärmung einer Nachverbrennung mittels eines in der Abgasleitung angeordneten Katalysators unterworfen werden, dadurch gekennzeichnet, daß in einem zur Abgasquelle (2) erweiterten Teil (5) der Ab- gasleitung ein in an sich bekannter Weise einseitig vorstehendes und auf seinem Umfang mit Löchern (10) versehenes Rohr (7) vorgesehen ist, dessen Stirnöffnung zur Abgasquelle (2) gerichtet ist, daß auf das Rohr (7) eine die Löcher (10) abdeckende, an sich bekannte, ringförmige Katalysatorpatrone (6) aufgesteckt ist und daß bei niedrigen Temperaturen der Heizlult die Stirn-' öffnung' des Rohres (7) in an sich bekannter Weise durch eine Verschlußklappe (8) geschlossen wird, damit die Abgase den Katalysator (6) durchströmen müssen.
2. Heizung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Betätigungsgestänge (9) für die Verschlußklappe (8) mit der Verstelleinrichtung zur Einschaltung der Wagenheizung so verbunden ist, daß bei ausgeschalteter Heizung der Umgehungskanal (7) für die Abgase freigegeben ist. 3. Heizung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigung der Verschlußklappe (8) durch einen im von der Ummantelung (3) eingeschlossenen Heizluftkanal angeordneten Thermostaten (15) so erfolgt, daß bei ausreichender Temperatur im Heizluftkanal der Umgehungskanal (7) für die Abgase freigegeben ist. 4. Heizung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Umgehungskanal (7) zentral innerhalb einer Wärmetauscherummantelung (3, 3 a) verläuft und zu einem Teil von einem gleichfalls innerhalb der Ummantelung (3 a) angeordneten Abgaskanal (5) umgeben ist, wobei das im Abgaskanal (5) befindliche Betätigungs---gestänge-(9) der Verschlußklappe (8) durch einen mittels einer Flanschverbindung an dem Abgaskanal (5) befestigten Deckel nach außen geführt ist. 5. Heizung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Deckel so bemessen ist, daß durch ihn der Katalysator (6) entfernbar ist. 6. Heizung nach Anspruch 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß das direkt mit dem Motor (2) verbundene Abgasrohr (1) in den Abgaskanal (5) mündet und wenigstens teilweise von der den Abgaskanal (5) und den Umgehungskanal (7) umgebenden Ummantelung (3, 3 a) umgeben ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 532 606, 640 534, 652 999; französische Patentschriften Nr. 1286 774, 1289 243; britische Patentschrift Nr. 797 783; Zeitschrift »SAE Journal«, 1962, H. 8, S. 32 bis 35.