DE809999C

DE809999C - Method and device for heating the interior of vehicles driven by liquid-cooled internal combustion engines

Info

Publication number: DE809999C
Application number: DEE308A
Authority: DE
Inventors: Gustav A Dipl-Ing Emmerling; Wilhelm Dipl-Ing Geduldig
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1949-11-26
Filing date: 1949-11-26
Publication date: 1951-08-06

Description

Verfahren und Einrichtung zum Beheizen des Innenraumes von mittels flüssigkeitgekühlter Brennkraftmaschinen angetriebenen Fahrzeugen Bei Brennkraftmaschinen kann bekanntlich nur ein kleiner Teil des Energieinhalts des Kraftstoffs in mechanische Arbeit umgesetzt werden, während der größere Teil in Gestalt von Wärme als Verlust abgeführt wird. Die Wärmeabfuhr erfolgt teils durch Strahlung und durch die heißen Abgase, teils durch absichtliche Kühlung der Zylinder mittels eines Luft-oder Flüssigkeitsstroms.Method and device for heating the interior by means of liquid-cooled internal combustion engine driven vehicles in internal combustion engines It is well known that only a small part of the energy content of fuel can be converted into mechanical energy Work is implemented, while the greater part in the form of heat as loss is discharged. The heat is partly dissipated by radiation and by the hot Exhaust gases, partly through deliberate cooling of the cylinders by means of a flow of air or liquid.

Es sind schon verschiedene Einrichtungen vorgeschlagen worden, um einen Teil der bei Antriebsbrennkraftmaschinen von Fahrzeugen abgeführten Wärme zur Beheizung des Fahrzeuginnenraums auszunutzen. Bei Maschinen, deren Zylinder durch einen von einem Gebläse erzeugten Luftstrom gekühlt werden, läßt sich dies in einfacher Weise durch Zuführung der erwärmten Luft in den Fährzeuginnenraum verwirklichen. Bei mit Flüssigkeitskühlung arbeitenden Fahrzeugbrennkraftmaschinen wird nach einem bekannten Vorschlag die erwärmte Flüssigkeit vor ihrem Eintritt in den Kühler durch einen im Fahrzeuginnenraum untergebrachten Wärmeaustauscher hindurchgeführt. Eine solche Einrichtung ist aber umständlich und teuer. Außerdem ist es bekannt, den Wärmeinhalt der Abgase zur Heizung des Fahrzeuginnenraums auszunutzen, indem die Abgase durch einen Wärmeaustauscher hindurchgeführt werden, wo sie einen Teil ihres Wärmeinhalts an einen in das Fahrzeuginnere geführten Luftstrom abgeben. Bei solchen Anlagen sind aber besondere Vorkehrungen erforderlich, die mit Sicherheit ein Übertreten von Abgasen in den Heizluftstrom vermeiden, und auch sie sind daher umständlich und teuer.Various devices have been proposed in order to part of the heat dissipated in internal combustion engines from vehicles to use for heating the vehicle interior. For machines with cylinders are cooled by an air flow generated by a fan, this can be done realize in a simple manner by supplying the heated air into the vehicle interior. When working with liquid cooling vehicle internal combustion engines is after a known proposal the heated liquid through before it enters the cooler passed through a heat exchanger housed in the vehicle interior. One such a facility is cumbersome and expensive. It is also known to the Exploit the heat content of the exhaust gases for heating the vehicle interior by the Exhaust gases are passed through a heat exchanger where they become part of their Dissipate heat content to an air flow guided into the interior of the vehicle. In such Systems but special precautions are necessary to ensure that you are not trespassing Avoid exhaust gases in the heating air flow, and they too are therefore cumbersome and expensive.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Weg zu weisen, wie ohne teuere und verwickelte Zusatzgeräte eine Heizung des Fahrzeuginnenraums unter Ausnutzung von Verlustwärme der Antriebsmaschine verwirklicht werden kann. Sie geht von der Erkenntnis aus, daß bei einem Flüssigkeitskühler für eine Fahrzeugbrennkraftmaschine, der''so bemessen ist, äaß im Sommer bei hohen Außentemperaturen eine hinreichende Kühlwirkung erzielt wird, in den Zeiten, in denen niedrige Außentemperaturen 'herrschen, die Kühlwirkung durch Abdecken eines Teils seines Luftdurchtrittsquerschnitts, also durch Verminderung der durch den Kühler hindurchgeströmten Luftmenge, herabgesetzt werden muß.The object of the invention is to provide a way of how without expensive and ancillary equipment involved taking advantage of vehicle interior heating can be realized by heat loss from the prime mover. She goes from the Finding out that in a liquid cooler for a vehicle internal combustion engine, der'so is designed to have a sufficient cooling effect in summer when the outside temperature is high is achieved in the times when the outside temperatures are low Cooling effect by covering part of its air passage cross-section, ie by reducing the amount of air that has passed through the cooler must become.

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zum Beheizen des Innenraums von mittels flüssigkeitgekühlten Brennkraftmaschinen angetriebenen Fahrzeugen, welches darin besteht, daß die durch den Kühler hindurchgeführte und dabei erwärmte Luft gestaut und unter der Wirkung des Staudrucks in den Innenraum des Fahrzeugs eingeleitet wird. Die Kühlluft kann dabei zweckmäßig mehrmals durch den Kühler bzw. nacheinander durch verschiedene Zonen desselben hindurchgeführt werden.The invention relates to a method for heating the interior of vehicles powered by liquid-cooled internal combustion engines, which consists in that the air passed through the cooler and thereby heated accumulated and introduced into the interior of the vehicle under the effect of the dynamic pressure will. The cooling air can expediently several times through the cooler or one after the other be passed through different zones of the same.

Gegenstand der Erfindung ist weiterhin eine Einrichtung am Kühlsystem von flüssigkeitgekühlten Fahrzeugantriebsbrennkraftmaschinen zur Durchführung des genannten Verfahrens. Sie besteht im wesentlichen aus einem, in der Durchstr'timrichtung der Kühlluft gesehen, hinter dem Kühler angeordneten Stauraum für die durch den Kühler hindurchgeführte Luft und einer von diesem Stauraum ausgehenden und in den Fahrzeuginnenraum,. einmündenden Luftleitung, in der eine Drossel angeordnet sein kann. Gemäß einer besonderen Ausführungsform der Erfindung kann hinter und vor dem Kühler je eine einen Teil der Kühlerstirnfläche überdeckende Umleitvorrichtung oder deren mehrere für die aus dem Kühler austretende Luft vorgesehen sein, welche so gestaltet sind, daß die durch den freibleibenden Teil der Kühlerstirnfläche eintretende Luft mehrmals umgelenkt und an den Wärmeaustauschflächen des Kühlers vorbeigeführt wird, ehe - sie in den Stauraum -eintritt. Ferner ist im Rahmen der Erfindung noch eine vom Stauraum der vorgewärmten Luft ausgehende Leitung vorgesehen; die an eine von den Motorabgasen betriebene Strahlpumpe (Ejektor) angeschlossen ist. Regel- und Absperrglieder in den einzelnen Teilen der Einrichtung, die zweckmäßig durch selbsttätige Regler verstellbar sind, ermöglichen eine weitgehende Anpassung an die durch hohe oder niedrige Außentemperaturen bestimmten Betriebsgegebenheiten unter jeweiliger Einhaltung der richtigen Kühlflüssigkeitstemperatur.The invention also relates to a device on the cooling system of liquid-cooled vehicle internal combustion engines for carrying out the above-mentioned method. It consists essentially of a storage space, seen in the direction of flow of the cooling air, behind the radiator for the air passed through the radiator and a storage space extending from this storage space and into the vehicle interior. opening air line in which a throttle can be arranged. According to a particular embodiment of the invention, a diverting device covering a part of the radiator face or several thereof for the air emerging from the radiator can be provided behind and in front of the radiator, which are designed so that the air entering through the remaining free part of the radiator face is deflected several times and is conducted past the heat exchange surfaces of the radiator, before - it into the storage space - occurs. Furthermore, within the scope of the invention, a line extending from the storage space for the preheated air is also provided; which is connected to a jet pump (ejector) operated by the engine exhaust. Control and shut-off elements in the individual parts of the device, which are expediently adjustable by automatic controllers, allow extensive adaptation to the operating conditions determined by high or low outside temperatures, while maintaining the correct coolant temperature.

Inder Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch dargestellt. Es zeigt Abb. i eine Einrichtung nach der Erfindung teilweise im Längsschnitt, Abb. 2 eine Einzelheit einer etwas geänderten Ausführung.In the drawing, an embodiment of the invention is schematically shown. It shows Fig. I a device according to the invention partially in longitudinal section, Fig. 2 shows a detail of a slightly modified version.

Übereinstimmende Teile tragen in den Abbildungen die gleichen Bezugszeichen.Corresponding parts have the same reference numbers in the figures.

Gemäß Abb..i wird die Kühlflüssigkeit einer Fahrzeugantriebsbrennkraftmaschine ans dem Zylindermantel i über das Verbindungsrohr 2 dem Flüssigkeitskühler 3 zugeführt. Auf ihrem Weg durch den Kühler 3 gibt die Flüssigkeit einen erheblichen Teil ihres Wärmeinhalts an die den Kühler 3 in Richtung des Pfeils A durchströmende Luft ab, und sie wird dann durch das Rohr 4 dem Zylindermantel i wieder zugeführt. Hinter dem Kühler 3, in Strömungsrichtung der Luft (Pfeil A) gesehen, ist ein einen Stauraum 5 für die durch den Kühler 3 hindurchgeführte Luft bildender kastenartiger Behälter 6 angeordnet; von ihm geht eine Leitung 7 aus, welche-im Innenraum des Fahrzeugs mündet. In der Leitung 7 ist eine Drosselklappe 8 eingebaut. Unter der Wirkung des im Stauraum 5 sich ausbildenden Staudrucks strömt die warme Luft über die Leitung 7 in den Innenraum des Fahrzeugs ab.According to Fig..i, the coolant of a vehicle internal combustion engine ans fed to the cylinder jacket i via the connecting pipe 2 to the liquid cooler 3. On its way through the cooler 3, the liquid is a considerable part of its Heat content to the air flowing through the cooler 3 in the direction of arrow A, and it is then fed back to the cylinder jacket i through the pipe 4. Behind the cooler 3, seen in the flow direction of the air (arrow A), is a storage space 5 for the box-like container that is passed through the cooler 3 and forms the air 6 arranged; A line 7 extends from it, which line is in the interior of the vehicle flows out. A throttle valve 8 is installed in the line 7. Under the action of the In the storage space 5 developing dynamic pressure, the warm air flows over the line 7 into the interior of the vehicle.

Vom Stauraum 5 geht eine weitere Rohrleitung 9 ab, welche an eine in der Abgasleitung io der Brennkraftmaschine eingebaute und von den Abgasen betriebene Strahlsaugpumpe ii (Ejektor) angeschlossen ist. Im Behälter 6 ist ferner ein Regelglied 12 (Klappe) so angeordnet, daß. damit wahlweise eine der Leitungen 7 und 9 ganz abgesperrt werden kann (und zwar in der Einstellage 12' die Leitung 7, in der Einstellage 12 die Leitung 9) oder daß (in ihren Zwischenstellungen) die beiden Leitungen 7 und 9 mehr oder weniger nach dem Stauraum 5 hin geöffnet werden können. Weiterhin ist in der Wand des Behälters 6 eine Absperrklappe 13 vorgesehen, welche in der Öffnungslage 13' eine ungehinderte Verbindung des Stauraums 5 mit der Außenluft herstellt.From the storage space 5 is another pipe 9 which is connected to a built into the exhaust line io of the internal combustion engine and operated by the exhaust gases Jet suction pump ii (ejector) is connected. In the container 6 is also a control element 12 (flap) arranged so that. thus optionally one of the lines 7 and 9 completely can be shut off (in the setting position 12 ', the line 7, in the setting position 12 the line 9) or that (in their intermediate positions) the two lines 7 and 9 can be opened more or less towards the storage space 5. Farther a butterfly valve 13 is provided in the wall of the container 6, which in the Opening position 13 'provides an unimpeded connection between the storage space 5 and the outside air manufactures.

Die Wirkung der beschriebenen Einrichtung ist wie folgt: In den Zeiten niedriger Außentemperaturen (Winterbetrieb), in denen eine Heizung des Fahrzeuginnenraums erwünscht ist, wird die Leitung 9 mittels der Klappe 12 abgeschlossen, die Klappe 13 ebenfalls geschlossen und das Durchflußregelglied 8 in der Leitung 7 geöffnet. Die durch den Kühler 3 hindurchtretende Luft erfährt dann im Raum 5 einen Stau, so daß die Menge der den Kühler 3 durchströmenden Luft und damit die Kühlwirkung vermindert wird. Unter der Wirkung des Staudrucks wird die erwärmte Luft über die Leitung 7 in den Fahrzeuginnenraum gedrückt. Stellt sich z. B. bei langen Bergfahrten heraus, daß die Kühlflüssigkeitstemperatur zu hoch wird, so kann durch teilweises Öffnen der Klappen 13 oder 12 der Stau im Raum 5 herabgesetzt und der Luftdurchsatz durch den Kühler gesteigert werden. In den Zeiten, in denen keine Heizung erwünscht ist, wird die Klappe 13 ganz geöffnet (Stellung 13') und die Drosselklappe 8 in der Leitung 7 geschlossen. Der Kühler 3 hat damit die gleiche Wirkung wie ohne die beschriebene Einrichtung. Wird bei hohen Außentemperaturen und langen Bergfahrten trotzdem die Kühlflüssigkeitstemperatur zu hoch, so kann der Luftstrom durch den Kühler 3 und somit die Kühlwirkung durch Umstellung der Klappe 12 in die Lage 12' erhöht werden, indem dann die Luft aus dem Raum 5 mittels der Strahlpumpe ii abgesaugt wird. Mit der beschriebenen Einrichtung läßt sich also unter allen Umständen die Temperatur der Kühlflüssigkeit auf den für den Betrieb der Brennkraftmaschine günstigsten Wert und bedarfsweise gleichzeitig die Ausnutzung der Kühlflüssigkeitswärme zu Heizzwecken erreichen.The effect of the device described is as follows: In the times lower outside temperatures (winter operation), in which there is a heating of the vehicle interior is desired, the line 9 is closed by means of the flap 12, the flap 13 is also closed and the flow control member 8 in the line 7 is opened. The air passing through the cooler 3 then experiences a jam in space 5, so that the amount of air flowing through the cooler 3 and thus the cooling effect is decreased. Under the effect of the dynamic pressure, the heated air is over the Line 7 pressed into the vehicle interior. If z. B. on long mountain journeys found out that the coolant temperature is too high, so can by partial Opening the flaps 13 or 12 reduces the congestion in space 5 and the air throughput can be increased by the cooler. In the times when heating is not desired is, the flap 13 is fully opened (position 13 ') and the throttle valve 8 in the line 7 closed. The cooler 3 has the same effect as without the described facility. Used at high outside temperatures and long mountain drives Nevertheless, the coolant temperature is too high, the air flow through the Cooler 3 and thus the cooling effect by changing the flap 12 to position 12 ' be increased by then sucking the air out of the space 5 by means of the jet pump ii will. With the device described can therefore under all circumstances Temperature of the cooling liquid to the most favorable for the operation of the internal combustion engine Value and, if necessary, at the same time the utilization of the heat of the coolant for heating purposes reach.

Die Ausführung nach Abb. 2 unterscheidet sich von derjenigen nach Abb. i dadurch, daß hier die Kühlluft mehrmals durch den Kühler 3, und zwar durch verschiedene Zonen desselben, hindurchgeführt wird, ehe sie dem Stauraum 5 zugeführt wird. Zu diesem Zweck ist hinter dem Kühler 3 eine Luftumlenkvorrichtung angeordnet in Gestalt eines Kastens 15, der nach dem Kühler hin offen, sonst aber nach allen Seiten dicht abgeschlossen ist und der sich vom unteren Kühlerende über etwa 2/3 seiner Fläche erstreckt. Ein ähnlicher Kasten 16 befindet sich an der Vorderseite des Kühlers 3. Dieser erstreckt sich von oben her über etwa 2/3 der Kühlerstirnfläche. Die Kästen 15 und 16 übergreifen also die mittlere Kühlerzone. Der den Stauraum 5 bildende Behälter 17 erstreckt sich nur über den vom Kasten 15 nicht überdeckten Teil der Kühlerrückseite und besitzt eine Klappe 13. Die Kühlluft nimmt bei einer solchen Ausführung den durch die strichpunktierte Linie B angedeuteten Weg zum Stauraum 5. Im Kasten 15 ist eine Klappe 18 angeordnet, durch deren Öffnung (Einstellage i8') ein ungehindertes Durchströmen der Luft durch den Kühler 3 erzielt werden kann. Bei einer solchen Einrichtung ist die Aufheizung der Luft an den Wärmeaustauschflächen des Kühlers 3 noch stärker als bei der Einrichtung nach Abb. i.The design according to Fig. 2 differs from that according to Fig. I in that the cooling air here several times through the cooler 3, namely through different Zones of the same, is passed through before they Storage space 5 is supplied. For this purpose there is an air deflection device behind the cooler 3 arranged in the form of a box 15, which is open towards the cooler, but otherwise is tightly sealed on all sides and extends from the lower end of the cooler extends about 2/3 of its area. A similar box 16 is at the front of the cooler 3. This extends from above over about 2/3 of the cooler face. The boxes 15 and 16 thus overlap the central cooler zone. The storage space The container 17 forming 5 extends only over the one not covered by the box 15 Part of the back of the cooler and has a flap 13. The cooling air takes in one such execution the indicated by the dash-dotted line B path to the storage space 5. In the box 15, a flap 18 is arranged through the opening (setting position i8 ') an unimpeded flow of air through the cooler 3 can be achieved. With such a device, the air is heated at the heat exchange surfaces of the cooler 3 even more than with the device according to Fig. i.

An Stelle der Klappen 13 (Abb. i und 2) und 18 (Abb. 2) können auch jalousieartige Verschlüsse vorgesehen sein, desgleichen kann ein solcher Verschluß in der vorderen Umlenkvorrichtung 16 eingebaut sein. Die Regelglieder können durch an sich bekannte selbsttätige Regler gesteuert werden.Instead of the flaps 13 (Fig. I and 2) and 18 (Fig. 2) you can also Shutter-like closures can be provided, as can such a closure be installed in the front deflection device 16. The control elements can through self-actuating regulator known per se can be controlled.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Method for heating the interior of vehicles driven by means of liquid-cooled internal combustion engines, characterized in that the air passed through the radiator and heated in the process is dammed and introduced into the interior of the vehicle under the effect of the dynamic pressure.

2. The method according to claim i, characterized in that the cooling air several times 'is passed through the cooler or through certain zones of the same.

3. Device on the cooling system of liquid-cooled vehicle propulsion internal combustion engines for carrying out the method according to claim i, characterized in that, in seen in the direction of flow of the cooling air, behind the cooler (3) a storage space (5) is arranged for the air passed through the cooler (3) and that of this Room (5) an air line (7) goes out to the vehicle interior.

4. Set up after Claim 3, characterized in that in the air supply line extending from the storage space (5) (7) to the vehicle interior a throttle (8) is arranged.

5. Device according to claim 3 or 4, characterized in that the container (6) forming the storage space (5) provided with a closable flap (i3) allowing an outlet to the outside is.

6. Device according to claim 3, 4 or 5 for performing the method * according to Claim 2, characterized in that one each behind and in front of the cooler (3) Part of the radiator face covering the air bypass device (i5, 16) or their several is or are arranged, which are designed so that the by the remaining free Air entering part of the cooler face is deflected several times and passed to the heat exchange elements of the cooler (3) is passed before it enters the storage space (5).

7. Establishment according to claim 6, characterized in that the air diversion devices (i5, 16) from in front of and behind the cooler (3) and mutually overlapping, Boxes that close as tightly as possible towards the outside and are open towards the cooler are formed. B. Device according to claim 6 or 7, characterized in that that one of the air diversion boxes (i5) is provided with a closable outlet flap (i8) is. G. Device according to one of Claims 3 to 8, characterized in that from the storage space (5) for the heated air, a line (9) goes out, which is connected to a the jet pump (ejector ii) operated by the engine exhaust is connected. ok Device according to claim 9, characterized by a control element (i2) which so is designed and arranged that the air line (7) to the vehicle interior (hot air line) or the air line (9) to the jet pump (ii) can be completely or partially shut off can. ii. Device according to one of claims 3 to io, characterized by the Arrangement of known automatic regulators for adjusting the air flow control and shut-off elements.