DE19820385A1 - Kraftfahrzeugheizung - Google Patents

Abstract

Bei einer Kraftfahrzeugheizung ist eine Schalteinrichtung vorgesehen, welche eine elektrische Zusatzheizung erst ab einer vorbestimmten Öffnungsstellung der Betätigungseinrichtung zum Einstellen der zuzuführenden Wärmemenge aktiviert, die größer als 30% des gesamten Öffnungsbereiches ist. Weiterhin ist alternativ oder zusätzlich eine Kühlwasserabsperr-Schalteinrichtung vorgesehen, die mit einer Kühlwasserabsperreinrichtung zum Absperren des Kühlwasserdurchflusses durch einen Wärmetauscher derart zusammenwirkt, daß in völliger Schließstellung eines Temperaturklappenhebels (2) der Durchfluß des Kühlwassers durch den Wärmetauscher gesperrt und außerhalb dieser Schließstellung der Durchfluß freigegeben ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kraftfahrzeugheizung mit einem Wärmetauscher zur Erwärmung der dem Kraftfahrzeuginnenraum zuzuführenden Warmluft, einer vom Fahrer verstellbaren Betätigungseinrichtung zum Einstellen der zuzuführenden Wärmemenge, sowie einer über die Betätigungseinrichtung aktivierbaren elektrischen Zusatzheizung zum zusätzlichen Aufheizen der Warmluft.

Bei Kraftfahrzeugheizungen dieser Art wird die elektrische Zusatzheizung verwendet, um die in den Kraftfahrzeuginnenraum eingeführte Warmluft zusätzlich zu erwärmen, wenn die Erwärmung über den Wärmetauscher allein nicht ausreicht, um die gewünschte Temperatur zu erhalten. Dies ist insbesondere häufig bei Dieselmotoren der Fall.

Es ist bekannt, als elektrische Zusatzheizung eine sogenannte PTC-Heizung, d. h. eine Heizung mit positivem Temperaturkoeffizienten, einzusetzen, mit der bei sinkenden Temperaturen eine zunehmende Heizleistung erzielt werden kann. Bei einer bekannten Kraftfahrzeugheizung wird hierbei das PTC-Heizelement immer dann zugeschaltet, wenn die Betätigungseinrichtung zum Einstellen der zuzuführenden Wärmemenge, beispielsweise ein Temperaturdrehknopf am Armaturenbrett, aus ihrer Null-Lage heraus in eine Position gedreht wird, in welcher ein Temperaturklappenhebel in eine geöffnete Stellung gebracht wird, so daß Warmluft vom Wärmetauscher in das Kraftfahrzeuginnere geleitet werden kann. Bei bekannten Kraftfahrzeugheizungen ist somit die PTC-Zusatzheizung auf jeder Heizstufe des Temperaturdrehknopfes eingeschaltet. Dies führt in unerwünschter Weise zu einem Kraftstoffmehrverbrauch während der gesamten Zeitdauer, in der sich der Temperaturdrehknopf nicht in völliger "Aus"-Stellung befindet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kraftfahrzeugheizung der eingangs genannten Art zu schaffen, die eine möglichst schnelle und wirkungsvolle Lufterwärmung mit niedrigem Energieeinsatz ermöglicht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale der Ansprüche I und 11 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den weiteren Ansprüchen beschrieben.

Bei der erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugheizung gemäß Anspruch 1 ist eine Schalteinrichtung vorgesehen, welche die elektrische Zusatzheizung erst ab einer vorbestimmten Öffnungsstellung der Betätigungseinrichtung aktiviert, die insbesondere größer als 30% des gesamten Öffnungsbereiches ist.

Bei der erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugheizung wird somit die elektrische Zusatzheizung nicht sofort aktiviert, wenn die Betätigungseinrichtung, beispielsweise der Heizungsdrehknopf am Armaturenbrett, aus seiner geschlossenen Stellung in eine leicht geöffnete Heizstellung gebracht wird. Dies bedeutet in anderen Worten, daß die elektrische Zusatzheizung zumindest auf der untersten Heizstufe noch nicht aktiviert wird. Der Fahrer kann somit auch bei bereits eingeschalteter Heizung noch entscheiden, ob die elektrische Zusatzheizung zugeschaltet werden soll oder nicht, wodurch ein überflüssiges Zuschalten und ein hierdurch bedingter erhöhter Kraftstoffverbrauch vermieden werden kann.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung aktiviert die Schalteinrichtung die elektrische Zusatzheizung erst in der Endstellung der Betätigungseinrichtung, d. h. bei vollständig geöffneter Temperaturklappe. Alternativ hierzu ist es jedoch auch ohne weiteres möglich, einen früheren Zuschaltpunkt für die elektrische Zusatzheizung vorzusehen, beispielsweise wenn die Betätigungseinrichtung und damit die Temperaturklappe zu 50% geöffnet ist.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist im Bereich des Handhabungselements ein mit der elektrischen Zusatzheizung verbundener Mikroschalter vorgesehen, der über einen am Handhabungselement vorgesehenen Nocken betätigt wird. Beispielsweise ist es möglich, den Mikroschalter auf einem Kegelrad anzuordnen, das üblicherweise einen Temperaturdrehknopf trägt. Wird der Temperaturdrehknopf beispielsweise in die Endlage gedreht, d. h. die Temperaturklappe vollständig geöffnet, betätigt der Nocken den Mikroschalter und schaltet damit die elektrische Zusatzheizung ein. Diese Ausführungsform bietet den Vorteil, daß die Position, ab welcher die elektrische Zusatzheizung eingeschaltet werden soll, sehr genau bestimmt ist.

Alternativ hierzu ist es auch möglich, im Bereich des Temperaturklappenhebels einen mit der elektrischen Zusatzheizung verbundenen Mikroschalter vorzusehen, der durch den Temperaturklappenhebel betätigt wird. Diese alternative Ausführungsform bietet gegenüber der vorerwähnten Ausführungsform den Vorteil, daß im Bereich des Armaturenbretts kein Mikroschalter vorgesehen werden muß, von dem aus eine zusätzliche elektrische Leitung zur elektrischen Zusatzheizung geführt werden muß. Vielmehr befindet sich der Mikroschalter direkt am Heizgerät selbst, so daß er über den bowdenzugbetätigten Temperaturklappenhebel geschaltet werden kann. Dies reduziert die Variantenvielfalt der Betätigungseinrichtung im Bereich des Armaturenbretts, d. h. es müssen weniger unterschiedliche Arten von Betätigungseinrichtungen vorgehalten und logistisch gehandhabt werden.

Zweckmäßigerweise besteht die elektrische Zusatzheizung aus einer PTC-Heizung, wobei das PTC-Heizelement in einem dem Wärmetauscher nachgeschalteten Verteilerkasten angeordnet ist.

Die erfindungsgemäße Aufgabe wird weiterhin durch eine Kraftfahrzeugheizung gemäß Anspruch 11 gelöst.

Bei dieser Kraftfahrzeugheizung ist eine Kühlwasserabsperreinrichtung zum Absperren des Kühlwasserdurchflusses durch den Wärmetauscher bei niedrigen Kraftfahrzeugbetriebstemperaturen vorgesehen. Weiterhin ist eine Kühlwasserabsperr- Schalteinrichtung vorgesehen, die mit der Kühlwasserabsperreinrichtung derart zusammenwirkt, daß in völliger Schließstellung eines Temperaturklappenhebels der Durchfluß des Kühlwassers durch den Wärmetauscher gesperrt und außerhalb dieser Schließstellung der Durchfluß freigegeben ist.

Eine Kühlwasserabsperreinrichtung dieser Art wird in der Warmlaufphase der Brennkraftmaschine verwendet, bei welcher der Durchfluß des Kühlwassers durch den Wärmetauscher bei niedrigen Betriebstemperaturen, d. h. bei kaltem Motor, gesperrt wird. Da das Kühlwasser in diesem Zustand nicht mehr durch den Wärmetauscher geleitet wird, wird dem Kühlwasser dort keine Wärme mehr entzogen und das sich im Heizungswärmetauscher befindliche Kühlwasser muß nicht erwärmt werden. Das Kühlwasser kann dadurch schneller erwärmt und auf Betriebstemperatur gebracht werden. Hierdurch wird der Benzinverbrauch und der Verschleiß verringert.

Die erfindungsgemäße Kühlwasserabsperr-Schalteinrichtung kann sowohl ohne als auch zusammen mit der erfindungsgemäßen Schalteinrichtung für die elektrische Zusatzheizung realisiert werden.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. In diesen zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Teilansicht eines Luftverteilerkastens mit einem darauf angeordneten Luftklappenhebel und einem Schalter für die elektrische Zusatzheizung und Kühlwasserabsperrung,

Fig. 2 eine Draufsicht auf den Luftverteilerkasten von Fig. 1, wobei jedoch ein Montageanschlag weggelassen ist, und

Fig. 3 eine Ansicht eines Luftverteilerkastens mit einem Temperaturklappenhebel und einer gegenüber den Fig. 1 und 2 abgewandelten Schalteinrichtung.

Aus den Fig. 1 und 2 ist ein Teil eines Luftverteilerkastens 1 ersichtlich, der üblicherweise oberhalb des Fußraums für den Fahrer bzw. Beifahrer eines nicht näher dargestellten Kraftfahrzeugs angeordnet ist. Dem Luftverteilerkasten 1 kann sowohl Kalt- als auch Warmluft zugeführt werden, wobei die Warmluft durch einen vorgeschalteten, nicht dargestellten Wärmetauscher geleitet wird, in welchem sie mittels des Kühlwassers erwärmt wird.

Die Temperatur der vom Luftverteilerkasten 1 in den Kraftfahrzeuginnenraum abströmenden Luft wird über eine nicht näher dargestellte Temperaturklappe geregelt, welche innerhalb des Luftverteilerkastens 1 schwenkbar angeordnet ist. Je nach Schwenkstellung der Luftklappe wird mehr oder weniger bzw. keine Warmluft in das Fahrzeuginnere eingeleitet, indem der Warmluftaustrittskanal unterschiedlich weit geöffnet bzw. geschlossen wird. Die Schwenkbewegung der Luftklappe erfolgt über einen Luftklappenhebel 2, der um eine Achse 3 schwenkbar außerhalb des Luftverteilerkastens 1 an diesem gehaltert ist. Das Schwenken des Luftklappenhebels 2 wird über einen Bowdenzug 4 bewirkt, der lediglich in Fig. 2 eingezeichnet, in Fig. 1 der Übersichtlichkeit halber jedoch weggelassen ist. Dieser Bowdenzug 4 ist mit seinem freien Ende mit dem Luftklappenhebel 2 gekoppelt, wobei der Bowdenzugmantel 5 an einem Aufnahmebock 6 des Luftverteilerkastens 1 festgelegt ist.

Um bei kalten Betriebs- und Außentemperaturen die vom Wärmetauscher erwärmte Luft zusätzlich zu erwärmen, ist innerhalb des Luftverteilerkastens 1 eine nicht dargestellte elektrische Zusatzheizung in Form eines PTC-Heizelements vorgesehen, welche mit entsprechenden Aufnahmezapfen von unten her in Aufnahmedome 7 des Luftverteilerkastens 1 eingesteckt wird. PTC-Heizelemente weisen einen positiven Temperaturkoeffizienten auf, d. h. der Wirkungsgrad ist bei tiefen Temperaturen größer als bei hohen Temperaturen. Die am PTC-Heizelement vorbeiströmende Luft kann von diesem zusätzlich erwärmt werden, so daß eine verbesserte Defrostung der Front- und Seitenscheiben bzw. Erwärmung des Innenraums bewirkt wird. Da derartige elektrische Heizelemente jedoch an sich bekannt sind, wird auf eine nähere Erläuterung verzichtet.

Die Zu- bzw. Abschaltung des PTC-Heizelements erfolgt über eine Schalteinrichtung, welche aus einem am Luftklappenhebel 2 vorgesehenen Schaltglied in Form eines seitlich vorstehenden Nockens 8 und einem Schalter 9, zweckmäßigerweise Mikroschalter, besteht. Der Schalter 9 weist einen sich zum Luftklappenhebel 2 erstreckenden Schaltfinger 10 auf, der in der in den Fig. 1 und 2 gezeigten Endstellung des Luftklappenhebels 2 mit dem Nocken 8 derart in Kontakteingriff gelangt, daß das PTC-Heizelement eingeschaltet wird. Die in den Fig. 1 und 2 gezeigte Endstellung des Luftklappenhebels 2 ist dann erreicht, wenn ein vom Fahrer betätigbares Handhabungselement, beispielsweise ein Warmluftdrehknopf oder Warmluftschieber, in seine maximal geöffnete Stellung gebracht worden ist. Der Luftklappenhebel 2 ist über den Bowdenzug 4 mit diesem Handhabungselement verbunden, so daß eine entsprechende Bewegung des Handhabungselements eine entsprechende Schwenkbewegung des Luftklappenhebels 2 um die Achse 3 bewirkt. Wird das Handhabungselement aus seiner maximalen Öffnungsstellung in Richtung Schließstellung zurückgedreht bzw. verschoben, dreht sich der Luftklappenhebel 2 im Uhrzeigersinn, so daß der Nocken 8 außer Eingriff mit dem Schaltfinger 10 des Schalters 9 gelangt und das PTC- Heizelement ausgeschaltet wird. Der Fahrer kann somit durch Einstellen des Warmluft- Handhabungselements selbst bestimmen, ob das PTC-Heizelement zugeschaltet werden soll oder nicht.

Alternativ zu der gezeigten Ausführungsform der Fig. 1 und 2 ist es auch möglich, den Schalter 9 für das PTC-Heizelement im Bereich des vom Fahrer betätigbaren Handhabungselements anzuordnen, wobei in diesem Fall der Nocken 8 beispielsweise auf dem Kegelrad des Handhabungselements angeordnet sein kann.

Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 und 2 ist am Luftklappenhebel 2 ein weiterer Nocken 11 vorgesehen, der ebenfalls seitlich über den Luftklappenhebel 2 vorsteht. Dieser Nocken 11 ist in Umfangsrichtung um die Achse 3 herum jedoch derart versetzt zum Nocken 8 angeordnet, daß er erst dann mit dem Schaltfinger 10 des Schalters 9 in Kontakt gelangt, wenn der Luftklappenhebel 2 in seiner vollständig geschlossenen Stellung ist. Mit Hilfe des Nockens 11 und des Schalters 9 wird eine vollständige Abschaltung der Heizung aktiviert. Hierbei wird ein vor dem Wärmetauscher angeordnetes, nicht dargestelltes Absperrventil, das sich im Kühlwasserkreislauf befindet, abgesperrt, so daß das Kühlwasser nicht mehr durch den Wärmetauscher geleitet wird. Dies bewirkt, daß dem Kühlwasser im Wärmetauscher keine Wärme mehr entzogen wird, so daß das sich außerhalb des Wärmetauschers befindliche Kühlwasser schneller erwärmen kann. Hierdurch kann der Motor schneller seine Betriebstemperatur erreichen, wodurch der Motorverschleiß und Kraftstoffverbrauch verringert wird. Weiterhin steht nach dem Öffnen des Absperrventils schneller eine höhere Heizleistung zum Erwärmen der Warmluft im Wärmetauscher zur Verfügung, so daß die Heizungsluft schneller erwärmt werden kann.

In dem in Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Schalter 9 derart beschaffen, daß er sowohl das PTC-Heizelement als auch das Absperrventil schaltet. Alternativ hierzu ist es jedoch auch möglich, für das Schalten des Absperrventils einen zusätzlichen Schalter 12 vorzusehen, wie aus Fig. 3 ersichtlich ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind die beiden Schalter 9,12 auf einem Aufnahmesockel 13 befestigt, welcher sich am Luftverteilerkasten 1 befindet.

Alternativ zu den in den Fig. 1 bis 3 gezeigten Schalteinrichtungen ist es auch möglich, diese in Form eines Potentiometers, Reedkontakt oder einem Lichtschrankenschalter auszubilden. Weiterhin ist es auch möglich, entweder nur eine Schalteinrichtung für eine PTC-Zusatzheizung oder nur eine Schalteinrichtung für das Absperrventil vorzusehen. Weiterhin ist es auch möglich, das Schaltglied 8 am Temperaturklappenhebel 2 derart anzuordnen, daß die PTC-Zusatzheizung nicht erst in der Endlage des Luftklappenhebels 2 eingeschaltet wird, sondern bereits in einer weiter geschlossenen Schwenklage. Maßgebend ist hierbei jedoch, daß in der vollständig geschlossenen Schwenklage des Luftklappenhebels 2 die PTC-Zusatzheizung ausgeschaltet ist.

Claims (16)

1. Kraftfahrzeugheizung mit einem Wärmetauscher zur Erwärmung der dem Kraftfahrzeuginnenraum zuzuführenden Warmluft, einer vom Fahrer verstellbaren Betätigungseinrichtung zum Einstellen der mit der Warmluft zuzuführenden Wärmemenge, sowie einer aktivierbaren elektrischen Zusatzheizung zum zusätzlichen Aufheizen der zuzuführenden Warmluft, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schalteinrichtung (8, 9, 10) vorgesehen ist, welche ein Ein- und Ausschalten der elektrischen Zusatzheizung bei über den Wärmetauscher bestehender Erwärmung der dem Kraftfahrzeuginnenraum zuzuführenden Warmluft gestattet und/oder welche die elektrische Zusatzheizung erst ab einer vorbestimmten Öffnungsstellung der Betätigungseinrichtung aktiviert, die größer als 30% des gesamten Öffnungsbereiches ist.

2. Kraftfahrzeugheizung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Zusatzheizung ab einer Öffnungsstellung der Betätigungseinrichtung aktiviert ist, die größer als 70% des gesamten Öffnungsbereiches ist.

3. Kraftfahrzeugheizung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Zusatzheizung nur in der die Zuführung des maximalen Warmluftstroms in den Fahrzeuginnenraum bewirkenden Endstellung der Betätigungseinrichtung aktiviert ist.

4. Kraftfahrzeugheizung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungseinrichtung ein am Armaturenbrett vorgesehenes, drehbares oder verschiebbares Handhabungselement umfaßt, das über einen Bowdenzug (4) mit einem Temperaturklappenhebel (2) der Kraftfahrzeugheizung gekoppelt ist.

5. Kraftfahrzeugheizung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalteinrichtung aus einem im Bereich des Handhabungselements angeordneten Schalter besteht, der über ein mit dem Handhabungselement gekoppeltes Schaltglied betätigbar ist.

6. Kraftfahrzeugheizung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalteinrichtung aus einem im Bereich des Temperaturklappenhebels (2) angeordneten Schalter (9) besteht, der über ein mit dem Temperaturklappenhebel (2) gekoppeltes Schaltglied (8) betätigbar ist.

7. Kraftfahrzeugheizung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltglied (8) aus einem vorstehenden Nocken und der Schalter (9) aus einem Mikroschalter bestehen, der mechanisch vom Nocken beaufschlagbar ist.

8. Kraftfahrzeugheizung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalteinrichtung aus einem Potentiometer, Reedkontakt oder einem Lichtschrankenschalter besteht.

9. Kraftfahrzeugheizung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Zusatzheizung eine PTC-Heizung ist.

10. Kraftfahrzeugheizung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Kühlwasserabsperreinrichtung zum Absperren des Kühlwasserdurchflusses durch den Wärmetauscher bei niedrigen Kraftfahrzeugbetriebstemperaturen vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kühlwasserabsperr-Schalteinrichtung vorgesehen ist, die mit der Kühlwasserabsperreinrichtung derart zusammenwirkt, daß in völliger Schließstellung des Temperaturklappenhebels (2) der Durchfluß des Kühlwassers durch den Wärmetauscher gesperrt und außerhalb dieser Schließstellung der Durchfluß freigegeben ist.

11. Kraftfahrzeugheizung mit einem Wärmetauscher zur Erwärmung der dem Kraftfahrzeuginnenraum zuzuführenden Warmluft, einer vom Fahrer verstellbaren Betätigungseinrichtung zum Einstellen der zuzuführenden Wärmemenge, einer über die Betätigungseinrichtung aktivierbaren elektrischen Zusatzheizung zum zusätzlichen Aufheizen der Warmluft, sowie einer Kühlwasserabsperreinrichtung zum Absperren des Kühlwasserdurchflusses durch den Wärmetauscher bei niedrigen Kraftfahrzeugbetriebstemperaturen, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kühlwasserabsperr-Schalteinrichtung vorgesehen ist, die mit der Kühlwasserabsperreinrichtung derart zusammenwirkt, daß in völliger Schließstellung eines Temperaturklappenhebels (2) der Durchfluß des Kühlwassers durch den Wärmetauscher gesperrt und außerhalb dieser Schließstellung der Durchfluß freigegeben ist.

12. Kraftfahrzeugheizung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlwasserabsperr-Schalteinrichtung im Bereich der Betätigungseinrichtung für die Wärmemenge angeordnet ist.

13. Kraftfahrzeugheizung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlwasserabsperr-Schalteinrichtung im Bereich des Temperaturklappenhebels (2) angeordnet ist.

14. Kraftfahrzeugheizung nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlwasserabsperr-Schalteinrichtung aus einem im Bereich des Handhabungselements für die Wärmemenge angeordneten Schalter besteht, der über ein mit dem Handhabungselement gekoppeltes Schaltglied betätigbar ist.

15. Kraftfahrzeugheizung nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlwasserabsperr-Schalteinrichtung aus einem im Bereich des Temperaturklappenhebels (2) angeordneten Schalter (9,12) besteht, der über ein mit dem Temperaturklappenhebel (2) gekoppeltes Schaltglied (11) betätigbar ist.

16. Kraftfahrzeugheizung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltglied (11) für die Kühlwasserabsperr-Schalteinrichtung und das Schaltglied (8) für die Zusatzheizungs-Schalteinrichtung auf demselben Funktionselement der Kraftfahrzeugheizung angeordnet sind.