DE3120304A1

DE3120304A1 - Fahrgastraum-heizung

Info

Publication number: DE3120304A1
Application number: DE19813120304
Authority: DE
Inventors: Sadaharu Tokyo Nakazawa
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1980-05-22
Filing date: 1981-05-21
Publication date: 1982-03-04
Also published as: SE441662B; SE8103150L; JPS56171313U; US4391407A

Description

Be s ehre ibung:

Die Erfindung bezieht sich ganz allgemein auf eine Fahrzeugheizung, die als Wärmequelle ein Brennkraftmaschinenkühlwasser verwendet, und insbesondere betrifft die Erfindung eine schnell aufwärmende Fahrgastraum-Heizung, die ihre normale Arbeit sbedingung in verkürzter Zeit erreicht. Nach der Erfindung wird ein Wasserkreislauf für eine Brennkraftmaschine mit Wasserkühlung angegeben. Der Wasserkreislauf zeichnet sich durch einen Brennkraftmaschinenkühlkreis mit einem Thermostatventil, einem Kühler und einer Wasserpumpe, die über einen Kanal hintereinandergeschaltet sind, dessen eines Ende mit einem Auslaß der Wasserkühlung und dessen anderes Ende mit einem Einlaß der Wasserkühlung verbunden ist, wobei ein Umgehungskanal vorgesehen ist, der sowohl das Thermostatventil· als auch den Kühler umgeht, einen Fahrgastraum-Heizkreis mit einem Kanal, dessen eines Ende mit dem Auslaß der Wasserkühlung und dessen anderes Ende mit dem Durchgang des Brennkraftmaschinen-Kühlkreises an einer Stelle unmittelbar stromauf der Wasserpumpe verbunden ist, und mit einer Heizkerneinheit, die in dem Durchgang des Fahrgastraum-Heizkreises derart angeordnet ist, daß das Wasser in dem Durchgang durch die Heizkerneinheit geht, bevor es die Wasserpumpe erreicht, und Einrichtungen, die den Umgehungskanal absperren, wenn die Temperatur des Wassers in dem Fahrgastraum-Heizkreis unterhalb eines vorbestimmten Wertes ist, aus.

Nach der Erfindung soll das schnelle Aufwärmen, der Fahrgastraum-Heizung verbessert werden, die das

Brennkraftmaschinen-Kühlwasser als eine Heizquelle verwendet.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung. Darin zeigt:

Figur 1 eine schematische Ansicht eines üblichen Wasserkreislaufes einer Brennkraftmaschine, der einen Brennkraftmaschinen-Kühlkreis und einen Fahrgastraum-Heizkreis umfaßt, und

Figur 2 eine Figur 1 ähnliche Ansicht einer Ausführungsforia nach der Erfindung.

Vor der eingehenden Beschreibung der Erfindung soll, eine übliche Auslegung eines Wasserkreislaufes bei einer Brennkraftmaschine unter Bezugnahme auf Figur 1 erläutert werden.

In der Zeichnung ist ein üblicher Wasserkreislauf einer Brennkraftmaschine 10 schematisch gezeigt, der im wesentlichen einen Brennkraftmaschinen-Kühlkreis 12 und einen Fahrgastraum-Heizkreis 14 umfaßt.

Der Brennkraftmaschinen-Kühlkreis 12 weist einen ersten Kanal 16 auf, der einen Auslaß einer Wasserkühlung in der Brennkraftmaschine 10 mit einem Einlaß eines Kühlers 18 verbindet. Ein temperaturempfindliches Steuerventil oder ein Thermostatventil

ist in dem Kanal 16 angeordnet und arbeitet derart, daß der Wasserstrom von der Brennkraftmaschine 10 zu dem Kühler abgesperrt wird, bis das Kühlwasser der Brennkraftmaschine von der Brennkraftmaschine 10 einen vorbestimmten Wert entsprechend der gewünschten Arbeitstemperatur der Brennkraftmaschine 10 erreicht hat. Ein zweiter Kanal 22 verbindet einen Auslaß des Kühlers 18 mit einem Einlaß der Wasserkühlung der Brennkraftmaschine 10 über eine von der Brennkraftmaschine betriebene Wasserpumpe 24, Ein dritter Kanal oder ein Umgehungskanal 26 erstreckt sich zwischen dem ersten Kanal 16 stromauf des Thermostatventils 20 und dem zweiten Kanal 22 derart, daß sowohl das Ventil 20 als auch der Kühler 18 umgangen wird.

Der Fahrgastraum-Heizkreis 14 weist einen vierten Kanal 28 auf, der einen weiteren Auslaß der Wasserkühlung der Brennkraftmaschine 10 mit einem Einlaß einer Heizkerneinheit 30 verbindet, der im Fahrgastraum C oder im Führerhaus angeordnet ist. Obgleich in der Zeichnung nicht dargestellt, ist in der Heizhaupteinheit 30 ein Heizgebläse angeordnet, um Luft an der Heizkerneinheit bzw. der Heizhaupteinheit vorbei und über die Leitungen in den Fahrgastraum C zu fördern. Ein vierter Kanal 32 verbindet einen Auslaß' der Reizhaupteinheit 30 mit dem Einlaß der von der Brennkraftmaschine angetriebenen Wasserpumpe 20.

Beim Betreiben wird durch das Arbeiten der Wasserpumpe 24 das Brennkraftmaschinenkühlwasser, das durch den Kühler 18 gekühlt worden ist, in die Wasserkühlung der Brennkraftmaschine 10 gepumpt, um die Brennkraftmaschine 10 zu kühlen. Ein Teil

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des so in der Wasserkühlung erwärmten Wassers wird über den zugeordneten Auslaß der Wasserkühlung in den ersten Kanal 16 gefördert, während der andere Teil des erwärmten Wassers zu dem vierten Kanal 28 gefördert wird.

Das in den ersten Kanal 16 geförderte Wasser wird zur Kühlung zu dem Kühler 18 gefördert, wenn das Thermostatventil 20 den Kanal 16 offen hält, so daß ein Teil durch den Umgehungskanal 26 fließen kann. Das so in dem Kühler 18 gekühlte Wasser wird zu dem zweiten Kanal 22 gefördert und dann mit dem Wasser von dem Umgehungskanal 26 vermischt. Schließlich gelangt dann das Wasser zurück zur Wasserpumpe 24, um wiederum in Umlauf gesetzt zu werden. Wenn aber beim Anlassen der Brennkraftmaschine die Tem~ peratur des Wassers von der Wasserkühlung der Brennkraftmaschine 10 nicht ausreichend ansteigt, um den gewünschten Betriebszustand der Brennkraftmaschine 10 zu erreichen, nimmt das Thermostatventil 20 seine Schließstellung ein und bewirkt, daß die gesamte zu dem ersten Kanal 16 geförderte Kühlwassermenge durch den Umgehungskanal 26 fließt, indem der Wasserzustrom zu dem Kühler 18 gestoppt wird. Durch diese Arbeitsweise wird die Zeit verkürzt, die man benötigt, um die Temperatur des Wassers auf die gewünschte Ärbeits- bzw. Betriebstemperatur zu erhöhen.

Andererseits wird der andere Teil des erwärmten und zu dem vierten Kanal 28 geförderten Wassers der Heizhaupteinheit 30 zugeführt, um einen Wärmeaustausch zwischen dem Wasser und dem in den Fahrgastraum C geblasenen Luftstrom vorzunehmen, wodurch der Fahrgastraum erwärmt wird. Das Wasser von der

Hauptheizeinheit 30 kehrt dann über den fünften Kanal 32 zu der Wasserpumpe 24 zurück, um wiederum in Umlauf gesetzt zu werden. Obgleich in der Zeichnung nicht dargestellt, ist üblicherweise ein Ventil in dem Fahrgastraum-Heizkreis 14 vorgesehen, das den Wasserstrom zu der Heizhaupteinheit 30 stoppt, wenn eine Beheizung des Fahrgastraums C nicht gewünscht wird.

Bei der zuvor beschriebenen üblichen Auslegung ■ des Wasserkreislaufes jedoch ergibt sich eine Schwierigkeit, wenn der Fahrgastraum nach dem Anlassen der Brennkraftmaschine insbesondere bei Kälte schnell erwärmt werden soll.

Um eine schnelle Erwärmung zu erreichen, wird die Leerlaufdrehzahl der Brennkraftmaschine auf an sich übliche Art erhöht, um nicht nur die Zeit zu verkürzen, die erforderlich ist, um das Brennkraftmaschinenkühlwasser auf die gewünschte Arbeitstemperatur zu erwärmen, sondern auch um die Wasserdurchflußmenge bzw. den Wasserdurchsatz in dem Fahrgastraum-Heizkreis 14 zu vergrößern. Bei dieser Betriebsweise wird jedoch auch das durch den Umgehungskanal 26 fließende Wasser proportional zu der Wassermenge größer, die im Heizkreis 14 zirkuliert, so daß die von der Brennkraftmaschine 10 erzeugte Wärme nicht effektiv zur Beheizung des Fahrgastraumes C genutzt wird. Durch den Anstieg der Leerlaufdrehzahl der Brennkraftmaschine ergibt sich auch eine schlechte Kraftstoffausnutzung beim Betreiben der Brennkraftmaschine 10.

Die Erfindung zielt darauf ab, die zuvor beschriebene Schwierigkeit zu überwinden.

In Figur 2 ist eine Ausführungsform nach der Erfindung gezeigt. Gleiche oder ähnliche Teile wie bei der Auslegungsform nach Figur 1 sind mit denselben Bezugszeichen versehen und werden nachstehend nicht mehr näher erläutert.

Wie in Figur 2 gezeigt, ist bei der Erfindung ein elektromagnetiseh betätigtes Ein-Aus-Ventil oder ein Magnetventil 34 in dem Umgehungskanal 26 angeordnet. Die Arbeitsweise des Ventils 34 wird durch eine Steuereinheit 36 gesteuert, die ein Signal von einem Temperatursensor 38 erhält, der in dem vierten Kanal 28 stromauf von der Hauptheizeinheit 30 angeordnet ist. Die Steuereinrichtung 36 ist derart beschaffen, daß bei Erhalt eines Signals von dem Sensor 38, das angibt, daß das Kühlwasser in dem vierten Kanal 28 kälter als ein vorbestimmter Wert ist, ein Befehlssignal liefert, um zu erreichen, daß das Ventil 34 seine Schließstellung einnimmt. Ferner wird diese Maßnahme derart getroffen, daß die Temperatur des Wassers, bei der das Magnetventil 34 seine Schließstellung einnimmt, niedriger als die Temperatur ist, bei der das Thermostatventil 20 seine Öffnungsstellung einnimmt.

Wenn die Brennkraftmaschine 10 beim Betreiben in einer kalten Umgebung angelassen wird, sind sowohl das Thermostatventil 20 als auch das Magnetventil 24 in ihren Schließstellungen, so daß nur der Fahrgastraum-Heizkreis 14 arbeitet. Unter dieser Bedingung wird die Durchflußrate bzw. der Durchsatz

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des Wassers in dem Kreis 24 größer und die Zeit wird wesentlich verkürzt/ die man benötigt, um das Wasser in dem Kreis 14 auf die gewünschte Arbeitstemperatur zu erwärmen, wobei diese Verkürzung beträchtlich im Vergleich zu dem Anwendungsfall ist, bei dem der Umgehungskanal 26 offen ist. Hierdurch wird das Heiz vermögen der Heizhaupteinheit 30'j verstärkt, so daß der Fahrgastraum C innerhalb kurzer Zeit erwärmt wird.

Erforderlichenfalls kann eine elektrische Wasser— pumpe 40 in dem Fahrgastraum-Heizkreis 14 angeordnet sein, wie dies in einer gebrochenen Linie in der Zeichnung angegeben ist. Durch die Verwendung einer solchen Pumpe 40 wird die Wasserzirkulation durch den Fahrgastraum-Heizkreis 14 verstärkt, wodurch das Heizvermögen der Hauptheizeinheit 30 weiter verbessert wird.

In der vorstehenden Beschreibung ist erläutert worden, daß die Arbeitsweise des Magnetventils 34 durch den Temperatursensor 38 gesteuert wird, der die Temperatur des in die Hauptheizeinheit 30 eingeleiteten Wassers ermittelt. Allerdings können auch andere Bauarten von Sensoren zur Steuerung des Ventils 34 verwendet werden, wie zum Beispiel ein Sensor, der die Lufttemperatur in der Umgebung der Brennkraftmaschine 10 oder eine Temperatur eines Schmieröls in der Brennkraftmaschine 10 ermittelt oder erfaßt.

Claims

Patentansprüche

1/ Wasserkreislauf für eine Brennkraftmaschine mit Wasserkühlung, gekennzeichnet durch:

einen Brennkraftmaschinenkühlkreis (12) mit einem Thermostatventil (20), einem Kühler (18) und einer Wasserpumpe (24) , die über einen Kanal hintereinandergeschaltet sind, dessen eines Ende mit einem Auslaß der Wasserkühlung und dessen anderes Ende mit einem Einlaß der Wasserkühlung verbunden ist, wobei ein Umgehungskanal (26) vorgesehen ist, der sowohl das Thermostatventil (20) als auch den Kühler (18) umgeht,

TELEFON (089) 22 38 62

TELEX OS-29 380

TELEGRAMME: MQNAPAT*

einen Fahrgastraum-Heizkreis (14) mit einem Kanal, dessen eines Ende mit dem Auslaß der Wasserkühlung und dessen anderes Ende mit dem Durchgang des Brennkraftmaschinen-Kühlkreises (12) an einer Stelle unmittelbar stromauf der Wasserpumpe (24) verbunden ist, und mit einer Heizkerneinheit (30) , die in dem Durchgang des Fahrgastraum-Heizkreises (14) derart angeordnet ist, daß das Wasser in dem Durchgang durch die Heizkerneinheit (30) geht, bevor es die Wässerpumpe (24) erreicht, und

Einrichtungen (34, 36, 38), die den Umgehungskanal (26) absperren, wenn die Temperatur des Wassers in dem Fahrgastraum-Heizkreis unterhalb eines vorbestimmten Wertes ist.
2. Wasserkreislauf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen aufweisen:

eine Ventileinrichtung (34), die den Umgehungskanal (26) selektiv öffnet und schließt,

eine Teinperatureritiittlungseinrichtung, die die Temperatur des Wassers mißt, das im Fahrgastraum-Heizkreis (14) zirkuliert, und

eine Steuereinrichtung, die gestattet, daß die Ventileinrichtung den Umgehungskanal schließt, wenn die Temperaturermittlungseinrichtung ermittelt, daß die Temperatur des Wassers in dem Fahrgastraum-Heizkreis (14) niedriger als der vorbestimmte.Wert ist und daß das Ventil den

Umgehungskanal öffnet, wenn die Temperaturermittlungseinrichtung ermittelt, daß die Temperatur des Wassers in dem Fahrgastraum-Heizkreis (14) größer als der vorbestimmte Wert ist.
3. Wasserkreislauf nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventileinrichtung ein Magnetventil ist, das in dem Umgehungskanal angeordnet ist und daß die Temperaturermittlungseinrichtung ein Temperatursensor ist, der in dem Kanal des Fahrgastraum-Heizkreises an einer Stelle unmittelbar stromauf der Heizkerneinheit (30) angeordnet ist.
4. Wasserkreislauf nach Anspruch 3, dadurch g e kennz eich net, daß die Steuereinrichtung derart beschaffen ist, daß die Temperatur des Wassers, bei der das Magnetventil seine Schließstellung einnimmt, niedriger als jene Temperatur ist, bei der das Thermostatventil (20) seine Öffnungsstellung einnimmt.
5. Wasserkreislauf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine zusätzliche Wasserpumpe (40) vorgesehen ist, die in dem Fahrgastraum-Heizkreis (14) angeordnet ist, um die Wasserzirkulation in diesem Kreis zu verstärken.