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DE19645278A1 - Coolant heater for IC engine - Google Patents

Coolant heater for IC engine

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Publication number
DE19645278A1
DE19645278A1 DE19645278A DE19645278A DE19645278A1 DE 19645278 A1 DE19645278 A1 DE 19645278A1 DE 19645278 A DE19645278 A DE 19645278A DE 19645278 A DE19645278 A DE 19645278A DE 19645278 A1 DE19645278 A1 DE 19645278A1
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DE
Germany
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circuit
solar
liquid
liquid circuit
drive unit
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Application number
DE19645278A
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German (de)
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DE19645278B4 (en
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Sven Kosmehl
Peter Weisheit
Ingrid Marquordt
Andreas Grote
Peter Baumann
Wolfgang Hering
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Volkswagen AG
Original Assignee
Volkswagen AG
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Publication date
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Publication of DE19645278A1 publication Critical patent/DE19645278A1/en
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Publication of DE19645278B4 publication Critical patent/DE19645278B4/en
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Abstract

The solar panel (21) is fitted to an upper surface of the vehicle and its heat output is transferred to the engine coolant circuit. The solar panel operates as a photo-voltaic unit or as a solar collector ie. to heat coolant passing through it. The solar heating provides a standby heating when the vehicle is parked. The solar heated coolant circuit operates in the bypass line when the thermostat shunts out the radiator, when the coolant temperature is below a set level. The solar heating can also be transferred to the engine oil via a heat exchanger.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.The invention relates to a device according to the preamble of patent claim 1.

Die Erfindung betrifft weiterhin ein mit dieser Vorrichtung ausgestattetes Kraftfahrzeug.The invention further relates to a motor vehicle equipped with this device.

Es ist allgemeiner Stand der Technik, daß Antriebsaggregate von Kraftfahrzeugen, ins­ besondere Brennkraftmaschinen, mit mindestens einem Flüssigkeitskreislauf versehen sind, welcher bei wassergekühlten Brennkraftmaschinen als Kühlflüssigkeitskreislauf und bei luftgekühlten Brennkraftmaschinen als Schmierölkreislauf ausgebildet ist.It is general state of the art that drive units of motor vehicles, ins special internal combustion engines, provided with at least one liquid circuit are, which in water-cooled internal combustion engines as a coolant circuit and is designed as a lubricating oil circuit in air-cooled internal combustion engines.

Weiterhin ist es allgemein bekannt, das Antriebsaggregat eines Kraftfahrzeuges vor dem Starten zu beheizen. Hierbei werden bevorzugt Elektroheizungen in den Kühlwasserkreis­ lauf eingesetzt, wobei diese Heizungen aus entweder bordeigenen Stromquellen, wie etwa Batterien oder aus fremden Stromquellen, wie beispielsweise Hausstromnetzen gespeist werden. Hierzu sei nur stellvertretend beispielsweise auf DE-42 39 834 A1, DE-OS 18 02 794, DE-27 58 058 A1 sowie DE-OS 21 63 769 verwiesen.Furthermore, it is generally known that the drive unit of a motor vehicle before Start to heat. Electric heaters are preferred in the cooling water circuit run used, these heaters from either on-board power sources, such as such as batteries or from third-party power sources, such as domestic power grids be fed. For this purpose, it is only representative, for example, on DE-42 39 834 A1, DE-OS 18 02 794, DE-27 58 058 A1 and DE-OS 21 63 769 referenced.

Weiterhin ist es grundsätzlich bekannt, im Zusammenhang mit dem Betreiben von Kraft­ fahrzeugen Solarenergie zu nutzen. So ist es beispielsweise aus DE-36 43 436 C2 be­ kannt, auf dem Photovoltikprinzip beruhende Solarzellen auf der Oberfläche eines Kraft­ fahrzeuges, beispielsweise einem Kofferraumdeckel, anzuordnen und die somit gewon­ nene elektrische Energie zum Antrieb eines Lüfters für den Innenraum eines Kraftfahr­ zeuges oder zum Laden der Fahrzeugbatterie zu verwenden.Furthermore, it is basically known in connection with the operation of power vehicles to use solar energy. So it is for example from DE-36 43 436 C2 knows solar cells based on the photovoltaic principle on the surface of a force Vehicle, for example a trunk lid to arrange and thus won electrical energy to drive a fan for the interior of a motor vehicle or to charge the vehicle battery.

Darüber hinaus ist aus DE-49 017 884 U1 bekannt, an Stelle der üblichen Fensterschei­ ben von Fahrzeugen halbdurchlässige, dünnschichtige Solarmodule zur Erzeugung von elektrischer Energie vorzusehen. In addition, it is known from DE-49 017 884 U1, instead of the usual window pane ben of vehicles semi-permeable, thin-film solar modules for the production of to provide electrical energy.  

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Beheizen des Antriebs­ aggregates eines Kraftfahrzeuges, insbesondere einer Brennkraftmaschine, zu schaffen, welche ohne Verwendung von fossilen Energieträgern das Antriebsaggregat zur Emissi­ onsminderung, Verbrauchsabsenkung und Reibleistungsverminderung beheizt.The invention has for its object a device for heating the drive to create units of a motor vehicle, in particular an internal combustion engine, which without the use of fossil fuels the drive unit to the Emissi Reduced on, reduced consumption and reduced friction loss heated.

Die Lösung dieser Aufgabe gelingt mit den Merkmalen des Patentanspruches 1.This object is achieved with the features of patent claim 1.

Die Erfindung sieht vor, daß dem der Kühlung und/oder Schmierung dienenden Flüssig­ keitskreislauf des Kraftfahrzeuges ein Solarelement zugeordnet ist, welches von der Oberfläche des Kraftfahrzeuges getragen wird. Dieses Solarelement kann sowohl als photovoltaisches Bauteil ausgebildet sein, dessen elektrische Energie einer dem Flüssig­ keitskreislauf zugeordneten Elektroheizung zugeführt wird oder als von der Flüssigkeit durchströmter Solarkollektor.The invention provides that the liquid used for cooling and / or lubrication speed circuit of the motor vehicle is assigned a solar element, which of the Surface of the motor vehicle is worn. This solar element can be used both as be formed photovoltaic component, the electrical energy of which is the liquid assigned electric heating circuit or as of the liquid flowed through solar collector.

Vorteilhafterweise wird unter Ausnutzung einer emissionsfrei und kostenlos zur Verfü­ gung stehenden Energiequelle dieser Flüssigkeitskreislauf vorgewärmt, so daß beim Starten des Antriebsaggregates für dieses verbesserte Betriebsbedingungen geschaffen sind. Bei einer Brennkraftmaschine sind diese insbesondere ein verringertes Temperatur­ gefälle zwischen Brennräumen und Zylinderkopf sowie Kühlwassermantel und gegebe­ nenfalls erwärmtes Schmieröl, welches durch die Vorwärmung weniger zäh ist, wodurch die Reibleistung vermindert ist. Die durch den Verbrennungsprozeß erzeugt Wärme muß somit zu einem geringeren Teil an die Kühlflüssigkeit oder das Schmieröl abgegeben werden und steht somit beispielsweise zur schnelleren Erwärmung eines Abgaskatalysa­ tors zur Verfügung. Weiterhin steht die Verbrennungswärme einem Heizkreislauf des Kraftfahrzeuges früher zur Verfügung. Die Rohemissionen sowie der Kraftstoffverbrauch nach dem Kaltstart sind deutlich reduziert.Advantageously, using an emission-free and free is available supply standing energy source this liquid circuit preheated so that when Starting the drive unit created for this improved operating conditions are. In the case of an internal combustion engine, these are in particular a reduced temperature slope between combustion chambers and cylinder head as well as cooling water jacket and otherwise heated lubricating oil, which is less viscous due to the preheating, whereby friction is reduced. The heat generated by the combustion process must thus released to a lesser extent to the coolant or lubricating oil and is thus, for example, for faster heating of an exhaust gas catalytic converter tors available. Furthermore, the heat of combustion is a heating circuit of the Motor vehicle available earlier. The raw emissions as well as the fuel consumption after the cold start are significantly reduced.

In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist das Solarelement als photovoltaisches Bauteil ausgebildet, dessen elektrische Energie einer Elektroheizung des Flüssigkeits­ kreislaufes zugeordnet ist. In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung kann eine photovol­ taische Fläche, die Teil des photovoltaischen Bauteiles oder zusätzlich angeordnet ist, eine elektrische Umwälzpumpe antreiben, welche bei abgestelltem Fahrzeug für eine ständige Zirkulation der Flüssigkeit sorgt.In an advantageous embodiment of the invention, the solar element is a photovoltaic Component formed, the electrical energy of an electrical heating of the liquid circuit is assigned. In a further advantageous embodiment, a photovol tical surface, which is part of the photovoltaic component or additionally arranged, drive an electric circulation pump, which for a ensures constant circulation of the liquid.

Bei einer Ausführung des Solarelementes als Solarkollektor, die grundsätzlich beispiels­ weise zur Warmwassererzeugung auf Gebäudedächern bekannt sind, ist dieser Solarkol­ lektor in den Flüssigkeitskreislauf der Brennkraftmaschine eingekoppelt. Hierbei kann der ansonsten in üblicher Weise ausgeführte Kühlflüssigkeitskreislauf einen den Solarkollek­ tor aufnehmenden Nebenkreislauf aufweisen.When the solar element is designed as a solar collector, the basic example are known for generating hot water on the roofs of buildings, this solar col Coupled in the liquid circuit of the internal combustion engine. Here, the  otherwise, the coolant circuit is designed in the usual way and the solar collector have a secondary circuit that receives the gate.

Bevorzugter Weise kann diesem Kühlflüssigkeitskreislauf ein vom Schmieröl der Brenn­ kraftmaschine durchströmter Wärmetauscher zugeordnet sein, so daß zusätzlich zur Kühlflüssigkeit auch das Schmieröl vorgewärmt wird.This coolant circuit can preferably be one of the lubricating oil of the burner Engine through which heat exchanger is assigned, so that in addition to Coolant is also preheated to the lubricating oil.

Um im Falle eines Solarkollektors eine gegebenenfalls vorgesehene Umwälzpumpe an­ treiben zu können, kann zusätzlich die bereits erwähnte photovoltaische Fläche vorge­ sehen sein oder ein Antrieb dieser Umwälzpumpe über einen Konvektionsluftstrom vor­ gesehen werden. Dieser stellt sich bei abgestelltem Fahrzeug und Sonneneinstrahlung zwischen Fahrzeugunterseite und aufgeheizter Fahrzeugoberfläche zwangsläufigerweise unter der Motorhaube ein und kann beispielsweise durch geeignete Gestaltung eines Leitbleches im Motorraum des Fahrzeuges auf die mit entsprechenden Schaufeln verse­ hene Umwälzpumpe geleitet werden.To, in the case of a solar collector, a possibly provided circulation pump To be able to drive, the previously mentioned photovoltaic area can additionally see his or drive this circulation pump through a convection airflow be seen. This arises when the vehicle is parked and exposed to sunlight between the underside of the vehicle and the heated vehicle surface inevitably under the hood and can, for example, by suitable design of a Guide plates in the engine compartment of the vehicle on the verses with appropriate blades circulating pump.

Im weiterer vorteilhafter Ausgestaltung ist das Solarelement als vorgefertigte Baueinheit ausgeführt, welche in eine entsprechende Vertiefung in der Oberfläche des Kraftfahr­ zeuges, vorzugsweise in der das Antriebsaggregat überdeckenden Motorhaube, ange­ ordnet sein kann. Diese Baueinheit ist dabei bevorzugt insgesamt flach ausgeführt, wo­ bei oberhalb eines Bodens ein in den Flüssigkeitskreislauf eingeschalteter Leitungsstrang und parallel zu diesem Boden eine lichtdurchlässige Abdeckung vorgesehen ist. Zur Erzielung einer optisch einwandfreien Anmutung kann diese Baueinheit beispielswei­ se bündig in einer entsprechenden Vertiefung der Haube versenkt angeordnet sein. Des­ weiteren kann in Abhängigkeit der Haubengestaltung zur verbesserten Erfassung der Sonneneinstrahlung vorgesehen werden, das Solarelement in mehrere Teilelemente zu zerlegen und in mehreren entsprechenden Vertiefungen der Fahrzeugoberfläche anzu­ ordnen.In a further advantageous embodiment, the solar element is a prefabricated structural unit executed, which in a corresponding recess in the surface of the motor vehicle Stuff, preferably in the hood covering the drive unit, is can be arranged. This unit is preferably made flat, where if above a floor, a wiring harness switched into the liquid circuit and a translucent cover is provided parallel to this floor. To achieve a visually perfect appearance, this unit can, for example se flush with a corresponding recess in the hood. Des depending on the hood design, it can further improve the detection of the Solar radiation is provided, the solar element into several sub-elements disassemble and insert in several corresponding depressions of the vehicle surface organize.

Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus dem nachfolgend anhand einer Zeich­ nung näher erläuterten Ausführungsbeispiel der Erfindung.Further advantages of the invention result from the following using a drawing tion illustrated embodiment of the invention.

Es zeigen:Show it:

Fig. 1 eine schematische Ansicht einer Vorrichtung mit einem als photovoltaisches Bauteil ausgebildeten Solarelement und Fig. 1 is a schematic view of a device with a solar element designed as a photovoltaic component and

Fig. 2 eine schematische Ansicht einer Ausführung der Vorrichtung mit einem Solar­ kollektor. Fig. 2 is a schematic view of an embodiment of the device with a solar collector.

Ein nur andeutungsweise mit seinem Frontbereich 1, einer Frontscheibe 2 und einem Dach 3 dargestelltes Kraftfahrzeug weist im Frontbereich 1 einen Motorraum 4 mit ei­ nem darin angeordneten, als Brennkraftmaschine ausgebildeten Antriebsaggregat 5 auf, wobei dieser Motorraum 4 von einer an Scharnieren 6 drehbar gehaltenen Motorhaube 7 überdeckt ist.A motor vehicle, which is only hinted at with its front area 1 , a windshield 2 and a roof 3 , has in the front area 1 an engine compartment 4 with a drive unit 5 arranged therein, designed as an internal combustion engine, this engine compartment 4 being supported by a bonnet 7 rotatably held on hinges 6 is covered.

Die Brennkraftmaschine ist in üblicherweise im wesentlichen aus einem Kurbelgehäuse 8 und einem darauf aufgesetzten Zylinderkopf 9 gebildet und weist einen bekannten, ins­ gesamt mit 10 bezeichneten, der Kühlung der Brennkraftmaschine dienenden Flüssig­ keitskreislauf auf.The internal combustion engine is usually formed essentially from a crankcase 8 and a cylinder head 9 placed thereon and has a known, generally designated 10 , cooling the internal combustion engine serving liquid circuit.

Dieser Flüssigkeitskreislauf 10 weist eintrittsseitig des Kurbelgehäuses 8 eine Pumpe 11 auf, die Kühlflüssigkeit durch das Antriebsaggregat 5 drückt, welche an einem Ab­ strömstutzen 12 den Zylinderkopf 9 verläßt. Der Stutzen 12 ist in bekannter Weise mit einem Thermostaten 13 verbunden, welcher mit einem temperaturempfindlichen Dehn­ stoffelement 14 versehen nach einem Kaltstart des Antriebsaggregates 5 den Weg über einen in Fahrtrichtung F vorneliegenden Kühler 15 versperrt und somit die Kühlflüssigkeit in einem Kurzschlußkreislauf 16, enthaltend ein Rückschlagventil 17 und eine Drossel 18, direkt zur Ansaugseite der Pumpe 11 leitet.This liquid circuit 10 has on the inlet side of the crankcase 8, a pump 11 , which presses the cooling liquid through the drive unit 5 , which from a flow nozzle 12 leaves the cylinder head 9 . The nozzle 12 is connected in a known manner with a thermostat 13 , which is provided with a temperature-sensitive expansion element 14 after a cold start of the drive unit 5 blocks the way via a cooler 15 lying in the direction of travel F and thus the coolant in a short-circuit 16 , containing a check valve 17 and a throttle 18 , leads directly to the suction side of the pump 11 .

Mit steigender Kühlflüssigkeitstemperatur versperrt das Dehnstoffelement 14 zuneh­ mend diesen Kurzschlußkreislauf 16 und leitet die Kühlflüssigkeit über den Kühler 15.With increasing coolant temperature, the expansion element 14 increasingly blocks this short circuit 16 and directs the coolant through the cooler 15th

Die Motorhaube 7 weist auf ihrer äußeren Oberfläche eine Vertiefung 20 auf, in welche ein Solarelement 21 eingelegt ist, welches mit dem Flüssigkeitskreislauf 10 in Wirkver­ bindung steht.The hood 7 has on its outer surface a recess 20 into which a solar element is inserted 21, which is in connection with the fluid circuit Wirkver 10th

Die Ausführung gemäß Fig. 1 zeigt ein als photovoltaisches Bauteil (Solarzelle) ausge­ bildetes Solarelement 21, an dessen geodätisch am höchsten liegender Stelle benachbart zu den Scharnieren 6 elektrische Verbindungen 22 angeschlossen sind. Diese leiten die durch den Photovoltaikeffekt aus Sonneneinstrahlung auf das Solarelement 21 gewon­ nene Energie an eine Elektroheizung 23 weiter, welche in Form eines Heizelementes in den Flüssigkeitskreislauf 10 des Antriebsaggregates 5 eingesetzt ist. The embodiment according to Fig. 1 shows a photovoltaic device as (solar cell) be imaginary solar element 21, at its geodetically highest point lying adjacent to the hinges 6 electrical connections 22 are connected. These transmit the energy gained by the photovoltaic effect from solar radiation on the solar element 21 to an electric heater 23 , which is inserted in the form of a heating element in the liquid circuit 10 of the drive unit 5 .

Zur Steigerung der Erwärmung der Kühlflüssigkeit kann die Pumpe 11 als Elektropumpe ausgebildet sein, welche von einer photovoltaischen Fläche 24, welche separat ausge­ bildet oder Teil des Solarelementes 21 sein kann, angetrieben wird. Alternativ hierzu kann eine separate, von der Fläche 24 angetriebene Umwälzpumpe 25 vorgesehen sein.To increase the heating of the cooling liquid, the pump 11 can be designed as an electric pump, which is driven by a photovoltaic surface 24 , which forms separately or can be part of the solar element 21 . Alternatively, a separate circulation pump 25 driven by the surface 24 can be provided.

Gemäß einer anderen Ausführungsform (Fig. 2) ist das Solarelement 21 als flüssig­ keitsdurchströmter Solarkollektor ausgebildet. Hierzu weist der Flüssigkeitskreislauf 10 einen Nebenkreislauf 30 auf, in welchen dieser Solarkollektor eingeschaltet ist.According to another embodiment ( FIG. 2), the solar element 21 is designed as a liquid-flow-through solar collector. For this purpose, the liquid circuit 10 has a secondary circuit 30 , in which this solar collector is switched on.

Der Nebenkreislauf 30 zweigt stromab des Thermostaten 13 aus dem Kurzschlußkreis­ lauf 16 ab, wobei die diesen Kreislauf durchströmende Kühlflüssigkeit stromauf der Pumpe 11 zurückgeführt wird.The secondary circuit 30 branches downstream of the thermostat 13 from the short-circuit circuit 16 , the cooling liquid flowing through this circuit being returned upstream of the pump 11 .

In den Nebenkreislauf 30 ist an dem Antriebsaggregat 5 ein Kühlflüssigkeits-/Schmieröl-Wärme­ tauscher 31 eingeschaltet, welcher das Schmieröl der Brennkraftmaschine vor­ heizt.In the secondary circuit 30 , a coolant / lubricating oil heat exchanger 31 is switched on the drive unit 5 , which heats the lubricating oil of the internal combustion engine before.

Der Solarkollektor weist zur Verbindung mit dem Nebenkreislauf 30 einen Zulauf 32 und einen Ablauf 33 auf, welche in Abweichung von der rein schematischen Darstellung der Fig. 2 gemeinsam benachbart der Scharniere 6 angeordnet sind.For connection to the secondary circuit 30, the solar collector has an inlet 32 and an outlet 33 which, in deviation from the purely schematic representation of FIG. 2, are arranged together adjacent to the hinges 6 .

Die Ausführungen gemäß Fig. 1 und 2 können eine mit einem Förderrad 34 verse­ hene Umwälzpumpe 25 aufweisen, wobei dieses Förderrad 34 von einem Konvektions­ luftstrom 35 in Rotation versetzt wird.The embodiments according to FIGS. 1 and 2 may have a shipping with a feed wheel 34 hene circulation pump 25, wherein this conveying wheel 34 by a convection air flow is set into rotation 35th

Der Solarkollektor ist als vorgefertigte, austauschbarer Baueinheit ausgebildet, mit einer lichtdurchlässigen Abdeckung 36 und einem parallel dazu verlaufenden Boden 37 und einem dazwischen, im Flüssigkeitskreislauf 10 liegenden Leitungsstrang versehen.The solar collector is designed as a prefabricated, interchangeable structural unit, provided with a translucent cover 36 and a bottom 37 running parallel thereto and a line strand lying in between in the liquid circuit 10 .

Der Betrieb der vorgeschriebenen Vorrichtungen kann in unterschiedlicher Weise erfol­ gen. Die Solarzelle gemäß Fig. 1 erwärmt bei Sonneneinstrahlung permanent über die Elektroheizung 23 die Kühlflüssigkeit des Antriebsaggregates 5. Die Vorwärmung der Brennkraftmaschine kann optional durch die Umwälzpumpe 25 unterstützt werden. Wei­ terhin kann optional ein Zwischenspeicher 40 für elektrische Energie vorgesehen sein, welcher bei Sonneneinstrahlung in Abhängigkeit eines Kühlflüssigkeitssensors 41 des Antriebsaggregates 5 die elektrische Energie zwischenspeichert und nach dem Unter­ schreiten einer vorgegebenen Kühlflüssigkeitstemperaturschwelle die gespeicherte Energie an die Elektroheizung 23 weitergibt. The operation of the prescribed devices can be carried out in various ways. The solar cell according to FIG. 1 permanently heats the coolant of the drive unit 5 in the sun via the electric heater 23 . The preheating of the internal combustion engine can optionally be supported by the circulation pump 25 . Wei terhin can optionally be provided an intermediate storage 40 for electrical energy, which temporarily stores the electrical energy in sunlight depending on a coolant sensor 41 of the drive unit 5 and passes the stored energy to the electric heater 23 after falling below a predetermined coolant temperature threshold.

Im Betrieb der Vorrichtung gemäß Fig. 2 kann bei einer Ausführung ohne Umwälz­ pumpe 25 ein Start des Antriebsaggregates 5 für eine kurze Zeitspanne verzögert wer­ den, währenddessen die Pumpe 11 die erwärmte Kühlflüssigkeit umwälzt. Alternativ dazu kann entweder die Pumpe 11 oder eine Umwälzpumpe 25 in Abhängigkeit eines Türkontakteschalters oder eines Sitzbelegungsschalters eingeschaltet werden, bevor ein Anlassen des Antriebsaggregates 5 erfolgt.In operation of the apparatus of FIG. 2 can pump in an embodiment without circulation 25, a start of the engine 5 is delayed for a short period of time who the during which the pump 11 circulates the heated cooling liquid. Alternatively, either the pump 11 or a circulation pump 25 can be switched on depending on a door contact switch or a seat occupancy switch before the drive unit 5 is started.

Die mit einem Solarkollektor gemäß Fig. 2 erzielbare Beheizung des Antriebsaggregates 5 soll anhand eines Zahlenbeispieles erläutert werden.The heating of the drive unit 5 which can be achieved with a solar collector according to FIG. 2 will be explained with the aid of a numerical example.

Die Wirkungsgrade von als Vakuumkollektoren ausgeführten Solarkollektoren liegen bei etwa 0,35 bis 0,45. Die durchschnittliche Sonneneinstrahlung in Deutschland liegt bei etwa 1000 Watt pro m² Fläche und der Energiebedarf zur Erwärmung von einem Kilo Wasser um 1°C liegt bei 4,2 Kilojoule. Eine Brennkraftmaschine eines typischen Kraft­ fahrzeuges enthält eine Menge von ca. 4 kg Kühlflüssigkeit wobei sich im Solarkollektor eine zusätzlich Wassermenge von ca. 1 kg Wasser befindet. Diese wird durch die Son­ neneinstrahlung erhitzt und beispielsweise nach einer angemessenen Zeit dem Kühlkreis­ lauf der Brennkraftmaschine zugeführt, wobei eine Vermischung mit dem kalten Kühl­ wasser erfolgt. Ausgehend von diesen Annahmen können sich folgende Erwärmungen einstellen:The efficiency of solar collectors designed as vacuum collectors is included about 0.35 to 0.45. The average solar radiation in Germany is around about 1000 watts per m² of space and the energy required to heat one kilo Water around 1 ° C is 4.2 kilojoules. An internal combustion engine of a typical force Vehicle contains a quantity of approx. 4 kg of coolant, which is in the solar collector there is an additional amount of water of approx. 1 kg of water. This is by Son radiation and, for example, the cooling circuit after a reasonable time Run the internal combustion engine supplied, mixing with the cold cooling water takes place. Based on these assumptions, the following warming may occur to adjust:

  • - Für einen ungünstigen Fall wird eine Sonneneinstrahlung von 500 Watt pro m² und ein schlechter Wirkungsgrad von 0,2 für die Dauer von einer Stunde angenommen. Hieraus ergibt sich auf einer Solarkollektorfläche von 1 m² ein Energieeintrag von 0,1 Kilowatt/Stunde, entsprechend 360 Kilojoule. Hieraus resultiert eine Temperaturer­ höhung von 17°C für die gesamte Wassermenge von 5 kg nach einer Stunde.- In an unfavorable case, solar radiation of 500 watts per m² and a poor efficiency of 0.2 is assumed for a period of one hour. This results in an energy input of 0.1 on a solar collector area of 1 m² Kilowatts / hour, corresponding to 360 kilojoules. This results in a temperature increase of 17 ° C for the total amount of water of 5 kg after one hour.
  • - Im günstigsten Falle bei voller Sonneneinstrahlung und einem Wirkungsgrad von 0,45 stellt sich ein Energieeintrag von 400 Kilojoule pro m² nach 15 Min. ein. Dieses führt zu einer Temperaturerhöhung von 19°C für die im gesamten System befindliche Wassermenge von 5 kg oder zu einer Temperaturerhöhung von 96°C in einer Stun­ de.- In the best case with full sun exposure and an efficiency of 0.45 an energy input of 400 kilojoules per m² occurs after 15 minutes. This leads to a temperature increase of 19 ° C for those in the entire system Amount of water of 5 kg or for a temperature increase of 96 ° C in one hour de.

Claims (14)

1. Vorrichtung zum Beheizen des Antriebsaggregates (5) von Kraftfahrzeugen, insbe­ sondere von Brennkraftmaschinen, mit mindestens einem dem Antriebsaggregat (5) zugeordneten Flüssigkeitskreislauf (10) zur Kühlung und/oder Schmierung, dadurch gekennzeichnet, daß die einer Sonneneinstrahlung aussetzbare Oberfläche des Kraftfahrzeuges ein Solarelement (21) trägt, welches mit dem Flüssigkeits­ kreislauf (10) in Wirkverbindung steht.1. Apparatus for heating the drive unit ( 5 ) of motor vehicles, in particular internal combustion engines, with at least one liquid circuit ( 10 ) assigned to the drive unit ( 5 ) for cooling and / or lubrication, characterized in that the surface of the motor vehicle which can be exposed to solar radiation is a Solar element ( 21 ) carries, which is in operative connection with the liquid circuit ( 10 ). 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Solarelement (21) als photovoltaisches Bauteil ausgebildet und dem Flüssigkeitskreislauf (10) eine mit diesem Bauteil verbundene Elektroheizung (23) zugeordnet ist.2. Device according to claim 1, characterized in that the solar element ( 21 ) is designed as a photovoltaic component and the liquid circuit ( 10 ) is associated with an electric heater ( 23 ) connected to this component. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Solarelement (21) als ein in den Strömungsweg des Flüssigkeitskreislaufes (10) eingeschalteter So­ larkollektor ausgebildet ist.3. Apparatus according to claim 1, characterized in that the solar element ( 21 ) is designed as a in the flow path of the liquid circuit ( 10 ) switched on solar collector. 4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß dem Flüssigkeitskreis­ lauf (10) ein mit ihm in Strömungsverbindung stehender Nebenkreislauf (30) zuge­ ordnet ist, in welchem der Solarkollektor angeordnet ist.4. The device according to claim 3, characterized in that the liquid circuit running ( 10 ) with it in flow connection secondary circuit ( 30 ) is assigned, in which the solar collector is arranged. 5. Vorrichtung nach Anspruch 4, mit einem Kühlflüssigkeitskreislauf, der eine Pumpe (11), einen luftdurchströmten Kühler (15) sowie einem diesen unterhalb einer be­ stimmten Kühlflüssigkeitstemperatur mit einem Kurzschlußkreislauf (16) umgehen­ den Thermostaten (13) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Nebenkreislauf (30) stromab des Thermostaten (13) von dem Kurzschlußkreislauf (16) abzweigt und stromauf der Pumpe (11) mit dem Kühlflüssigkeitskreislauf (10) verbunden ist. 5. The device according to claim 4, with a coolant circuit which bypass a pump ( 11 ), an air-flow cooler ( 15 ) and one below a certain coolant temperature with a short circuit ( 16 ) has the thermostat ( 13 ), characterized in that the secondary circuit (30) downstream of the thermostat (13) branching from the short circuit (16) and is connected upstream of the pump (11) with the cooling liquid circuit (10). 6. Vorrichtung nach Anspruch 5 mit einem weiteren, als Schmierölkreislauf ausgebil­ deten Flüssigkeitskreislauf, dadurch gekennzeichnet, daß der Nebenkreislauf (30) einen Kühlflüssigkeits-/Schmieröl-Wärmetauscher (31) aufweist.6. The device according to claim 5 with a further, as a lubricating oil circuit ausgebil Deten liquid circuit, characterized in that the secondary circuit ( 30 ) has a coolant / lubricating oil heat exchanger ( 31 ). 7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Solarelement (21) in einer den das Antriebsaggregat (5) aufnehmenden Motorraum (4) überdeckenden Motorhaube (7) integriert ist.7. The device according to claim 1, characterized in that the solar element ( 21 ) in one of the drive unit ( 5 ) receiving engine compartment ( 4 ) covering the hood ( 7 ) is integrated. 8. Vorrichtung nach den Ansprüchen 3 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß der So­ larkollektor an seiner geodätisch höchsten Stelle einen Ablauf (33) für die Flüssig­ keit aufweist.8. Device according to claims 3 and 7, characterized in that the solar collector has a drain ( 33 ) for the liquid speed at its geodetically highest point. 9. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dem Flüssigkeitskreislauf (10) eine Umwälzpumpe (25) zuge­ ordnet ist, welche ein einem sich im Kraftfahrzeug einstellenden Konvektionsluft­ strom (35) ausgesetztes Förderrad (34) aufweist.9. The device according to one or more of the preceding claims, characterized in that the liquid circuit ( 10 ) is assigned a circulation pump ( 25 ) which has a convection air stream ( 35 ) exposed in the motor vehicle exposed conveyor wheel ( 34 ). 10. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dem Flüssigkeitskreislauf (10) eine Umwälzpumpe (25) zuge­ ordnet ist, welche von einer photovoltaischen Fläche (24) mit elektrischem Strom versorgt ist.10. The device according to one or more of the preceding claims, characterized in that the liquid circuit ( 10 ) is assigned a circulation pump ( 25 ) which is supplied with electrical current from a photovoltaic surface ( 24 ). 11. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Solarkollektor als eine vorgefertigte, austauschbare Baueinheit ausgebildet ist, welche eine licht­ durchlässige Abdeckung (36), einem parallel dazu verlaufenden Boden (37) und ei­ nen dazwischen angeordneten, im Flüssigkeitskreislauf (10) liegenden Leitungs­ strang aufweist.11. The device according to claim 3, characterized in that the solar collector is designed as a prefabricated, interchangeable structural unit which has a translucent cover ( 36 ), a parallel bottom ( 37 ) and egg nen arranged in between, in the liquid circuit ( 10 ) lying line strand. 12. Vorrichtung nach den Ansprüchen 7 und 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Mo­ torhaube (7) eine flächige Vertiefung (20) aufweist, in welche das Solarelement (21) derart eingelegt ist, daß die Abdeckung (36) weitgehend bündig mit der Mo­ torhaubenoberfläche angeordnet ist.12. Device according to claims 7 and 11, characterized in that the mo tor hood ( 7 ) has a flat recess ( 20 ) into which the solar element ( 21 ) is inserted such that the cover ( 36 ) largely flush with the mo the hood surface is arranged. 13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Solarelement (21) aus mehreren Teilelementen gebildet ist, welche parallel oder seriell zueinander in den Flüssigkeitskreislauf (10) geschaltet sind und welche in jeweils einer eigenen Vertiefung (20) angeordnet sind. 13. The apparatus according to claim 12, characterized in that the solar element ( 21 ) is formed from a plurality of sub-elements which are connected in parallel or in series to one another in the liquid circuit ( 10 ) and which are each arranged in a separate depression ( 20 ). 14. Kraftfahrzeug, insbesondere PKW, nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, mit einem in Fahrtrichtung (F) vorneliegend angeordneten, als flüssig­ keitsgekühlte Brennkraftmaschine ausgebildeten Antriebsaggregat (5) und einem in einer Motorhaube (7) angeordneten Solarelement (21).14. Motor vehicle, in particular a car, according to one or more of the preceding claims, with a drive unit ( 5 ) arranged in the direction of travel (F) predominantly arranged as a liquid-cooled internal combustion engine and a solar element ( 21 ) arranged in a hood ( 7 ).
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