-
ABGASHEIZUNGSVORRTCHTUNG FUER KRAFTFAHRZEUGE UND MOTORANGETRIE-BENE
WASSERFAHRZEUGE Gegenstand der Erfindung ist eine Abgasheizungsvorrichtung für Kraftfahrzeuge
und motorangetriebene Wasserfahrzeuge, die entweder mit wasser- oder luftgekühlten
Tnnenverbrennungsmotoren versehen sind, bestehend aus einem Abgasbehälter und einem
Abgaswärmetauscher, die miteinander mit Rohren zur Führung der Abgase verbunden
sind, wobei die Abgasrohre mit entsprechenden Klappen zur Regelung des Abgasdurchflusses
durch den Wärmetauscher versehen sind und als Heizflüssigkeit im Wärmetauscher entweder
die K(ihlflüssigkeit des Motors im Falle eines wassergekühlten Motors oder die Heizflüssigkeit
eines eigenen Heizflüssigkeitskreislaufes im Falle eines luftgekühlten Motors verwendet
wird.
-
Aus der DE 27 05 748 Al ist eine Heizung für Kraftfahrzeuge mit Verbrennungsmotor
bekannt, die aus einem Wasser-Abgaswärmetauscher besteht, der mit dem Auspufftopf
integriert und mittels einer Warmwasserleitung und einer Abzweig -Warmwasserleitung
mit eingebauter Zweiwegklappe wahlweise an einem Kühler des Motors bzw. einem im
Inneren des Kraftfahrzeuges angeordneten Warmwasserheizkörper angeschlossen ist.
Dabei sind beide Ablaufstränge aus dem Kühler und dem Warmwasserheizkörper wieder
in eine Rohrleitung vereinigt, in welcher eine Umwälzpumpe eingebaut ist, deren
Druckleitung direkt an den Wassermantel des Motors angeschlossen ist. Der Wassermantel
des Motors wird mit einer mit Thermostat versehenen Leitung an den Wasser-Abgaswärmetauscher
angeschlossen, wodurch ein geschlossener Wasserkreislauf gebildet wird. Im Falle
eines luftgekühlten Motors wird die Druckleitung der Umwälzpumpe direkt an den Waser-Abgaswärmetauscher
angeschlossen.
-
Diese bekannte Heizung funktioniert derart, dass das teilweise erwärmte
Wasser aus dem Wassermantel des Motors heraustritt und durch den Wasser-Abgaswärmetauscher
fliesst, wo es zusätzlich erwärmt wird. Wenn eine Erwärmung
des
Innenraumes des Fahrzeugs erwünscht wird, wird das Warmwasser über die vom Thermostat
gesteuerten Zweiwegklappen in den Warmwassereizkörper geschickt, sobald aber die
Temperatur des Warmwasserkreislaufes eine obere Temperatur erreicht, wird die durch
den Thermostat gesteuerte Zweiwegklappe derart verschwenkt, dass das Warmwasser
dem Kühler zugeleitet wird.
-
Der Nachteil einer derartigen bekannten Kraftfahrzeugheizung, iri
der ein wassergekühlter Verbrennungsmotor miteinbezogen wird, besteht in der Tatsn.-che,
dass bei solchen Vorrichtungen immer ein grösserer oder ein zusätzliehet Wasserkühler
notwendig ist, vor allem in jenen Jahreszeiten, in welchen die Heizung nicht gebraucht
wird. Bei einer deratigen Einrichtung ist es eigentlich unlogisch, dass in warmen
Jahreszeiten einerseits das Wasser erwärmt, andererseits aber gekühlt wird. Es wäre
also denkbar, in warmen Jahreszeiten aus dem Warmwasser-Heizungssystem das Wasser
zu entfernen, was aber nicht zumutbar ist, da einerseits Korrosion in den Leitungen
und Austauschkörpern, andererseits aber auch erhöhte Wartungskosten entstehen würden.
In Kombination mit einem luftgekühlten Motor könnte aber eine derartige Heizung
praktisch nicht funktionieren, da eine Wärmeabnahme im Falle, dass die Heizung nicht
gebraucht wird, nicht vorgesehen ist.
-
Nach der DE 30 42 934 A7 ist eine Anordnung zur Steigerung der übertragbaren
Abgaswärme bekannt, mit welcher in einem Wärmetauscher an einem flüssigen oder gasförmigen
Wärmeträger übertragbare Motor-Abgaswärme bei Teillast gesteigert werden kann. Bei
dieser Anordnung ist im Auspuffrohr eines wassergekühlten Motors eine Klappe angeordnet,
die bei Heizungsbedarf geschlossen wird. An die Abgasleitung ist unter Umgehung
dieser Klappe, also davor und dahinter, ein üblicher Abgaswärmetauscher angeschlossen,
der das Kühlwasser des Motors als Wärmeträger benutzt. Die Klappe im Auspuffrohr
ist als eine Drosselklappe ausgebildet, die durch ein besonderes Gestänge mit dem
Gaspedal des Motors derart verbunden ist, dass sie nur von geringer Teillast abwärts
geschlossen werden kann. Durch das Schliesen der Drosselklappe wird die gesamte
Abgasmenge durch den Wärmetauscher geleitet. Da dessen Störungswiderstand erheblich
höher ist als der des blossen Auspuffrohres, baut sich bei geschlossener Drosselklappe
ein gewisser Abgasgegendruck auf. Dadurch wird der Motor stärker belastet, wobei
über die übliche Leerlaufregeleinrichtung die Brennstoffzufuhr zum Motor erhöht
wird. Auf diese Weise wird auch die im Wärmetauscher verfügbare Abgaswärme in erwünschtem
Sinne erhöht.
-
Die Unzulänglichkeit einer derartigen Vorrichtung ist in der Erhöhung
der Brennstoffzufuhr aufgrund Abgasgegendruckes zu sehen. Eir,e erhöhte Brennstoffzufuhr
beim Leerlauf oder bei niedriger Motorbelastung ist nur bei kaltem Motor, d.h. zur
Vorwärmung des Motors, annehmbar, während bei bereits warmem Motor ein derartiger
Mehrverbrauch an Brennstoff unannehmbar ist, oiçwohl er in diesem Fall zur Erhöhung
der Temperatur der Abgase und somit ur Steigerung der Wärmeabnahme im Wärmetauscher
dient. Ein weiterer Nachteii dieser bekannten Konstruktion liegt ferner auch in
der Tatsache, dass eine derartige Vorrichtung nicht für grössere Wärmeabnahme von
Abgas geeignet ist, da durch den Wärmetauscher nur ein Teil der Abgase durchströmen
kann.
-
Ausserdem kommt es bei kleineren Durchflussgeschwindigkeiten der Abgase
durch den Wärmetauscher auch zur Ablagerung des Russes im Wärmetauscher, die einen
verkleinerten Durchflussquerschnitt verursacht.
-
Angesichts der oben angeführten Nachteile ist in der Praxis keine
nennenswerte Verbreitung solcher Anlagen zu begegnen.
-
Die meistens in der Praxis verwendeten Wärmevorrichtungen nützen das
Kühlwasser des Motors in Kombination mit einem Warmwasserheizkörper im Inneren des
Fahrzeugs.
-
In Fahrzeugen mit luftgekühltem Motor wird entweder die Wärme der
Abgase in Abgas-Luftwärmetauschern oder die Wärme des Motoröls in Motoröl-Wasserwärmetauschern
ausgenützt, wobei es sich im erstem Falle um eine Luftheizung, im zweiten Falle
aber um eine Heizung des Innenraumes mittels Warmwasserheizkörper handelt.
-
Die Unzulänglichkeit der Erwärmung des Fahrzeugraumes, besonders der
Autobuse, die mit wassergekühlten Antriebsmotoren versehen sind und die Wärme des
Motorkühlwassers für die Erwärmung ausnützen, und der Autobuse, die mit luftgekühlten
Antriebsmotoren versehen sind, ist neben dem grossen zusätzlichen Verbrauch des
Brennstoffes bei beiden Fällen, beim zweiten Fall, in welchem das Wasser als Wärmeträger
mit der Wärme des Motoröls erwärmt wird, noch der ungünstige thermische Wirkungsgrad
von Motoröl-Wasserwärmetauschern hinzuzufügen.
-
Die Aufgabe der Erfindung ist es demzufolge, eine derartige Abgasheizung
für Kiaftfahrzeuge und motorangetriebene Wasserfahrzeuge zu schaffen,
die
nicht mit den oben erwähnten Nachteilen bekannter Wärmevorrichtungen behaftet ist
und die folgende Vorteile aufweist: - Sie erzeugt genug Wärme auch für grösste Ueberbauten
der Fahrzeuge oder Wasserfahrzeuge (Jachten).
-
- Man kann sie ohne weiteres ausschalten, falls keine Heizung des
Faht ufraumes benötigt wird, wobei dies keinen Einfluss auf das Heizungsystem des
Fahrzeuges bzw. die Kühlung des Antriebsmotors ausübt.
-
- Die erfindungsgemässe Abgasheizung ist imstande, die Gesamtmenge
der Abgase auszunützen.
-
- Bei Ausnützung der Gesamtmenge der Abgase ist die Durchflussgeschwindigkeit
derselben im Abgas-Wasserwärmetauscher erheblich und vermeidet d;s Absetzen von
Russ.
-
- Der Wärmetauscher (Abgas-Wrzer) und der normale (serienmässige)
Auspufftopf sind getrennt und als solche einfach in der Herstellung.
-
- Die erfindungsgemässe Abgasheizung ermöglicht es, dass der Ueberdruck
im Auspuffsystem ohne zusätzliche Massnahmen in vorgeschriebenen Grenzen bleibt.
-
- Wenn es in der erfindungsgemässen Heizungsvorrichtung zu Störungen
kommt, kann der Motor ohne weiteres im Betrieb bleiben.
-
Die Aufgabe wird mit der erfindungsgemässen Abgasheizungsvorrichtung
für Kraftfahrzeuge und motorangetriebene Wasserfahrzeuge (Jachten) gelöst, bestehend
aus einer Rohrverzweigung, die mit je einer Klappe im jeweiligen Rohrschenkel versehen
ist, wobei beide Klappen miteinander verbunden und an einem pneumatischen Arbeitszylinder
zur Betätigung der Klappen angelenkt sind; aus einem Abgas-Waserwärmetauscher, der
an den horizontalen Rohrschenkel der Rohrverzweigung mit eingebauten Klappen angeschlossen
ist, und aus einem Auspufftopf, der auf den anderen Rohrschenkel der Rohrverzweigung
mit eingebauten Klappen angeschlossen ist. Die Steuerung des pneumatischen Arbeitszylinders,
die für die Betätigung beider Klappen der Rohrverzweigun/ vorgesehen ist, erfolgt
mittels eines Wärmefühlers, der im Wasserausgang,srohr des Abgas-Wasserwärmetauschers
angeordnet ist und mit einem Riairverbunden
ist, das seinerseits
auf einer Seite an den Hauptschalter für das Ein- oder Ausschalten der Heizungsvorrichtung,
auf der anderen Seite aber an das Magnetventil zur Steuerung des pneumatischen Arbeitszylinders
angeschlossen ist.
-
Die Erfindung wird näher aufgrund eines Ausführungsbeispiels und der
beigefügten Zeichnungen beschrieben. Darin zeigt: Fig. 1 eine Seitenansicht der
erfindungsgemässen Abgasheizungsvorrichtung für Kraftfahrzeuge und motorangetriebene
Wasserfahrzeuge; Fig. 2 einen teilweisen Schnitt durch die mit Klappen versehene
Rohrverzweigung aus Fig. 1 mit Klappenstellunr bei ausgeschalteter Heizung; Fig.
3 einen teilweisen Schnitt durch die mit Klappen versehene Rohrverzweigung aus Fig.
1 mit Klappenstellung für den Heizungsbetrieb; Fig. leinen Querschnitt nach der
Linie IV-IV durch den Auspufftopf aus Fig. 1; und Fig. 5 einen Querschnitt nach
der Linie V-V durch den Abgas-Wasserwärmetauscher aus Fig. 1.
-
Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, besteht die erfindungsgemässe Abgasheizungsvorrichtung
aus einem Abgas-Wasserwärmetauscher 1, dessen Abgasaustritt 1" an ein Abgasaustrittsrohr
8 angeschlossen ist, das in die Umgebungsluft mündet, während dessen Abgaseintritt
1' mit dem horizontal verlaufenden Rohrschenkel 3, einer Rohrverzweigung 3 verbunden
ist. Diese Rohrverzweigung 3 ist an beide, von den in der Zeichnung nicht dargestellten
Abgaskollektoren des Motors hergeführten Abgasrohre 14, 14' angeschlossen. Dabei
ist - wie aus Fig. 1 ersichtlich ist - das eine Abgasrohr 4' mit einem unter 900
an die Rohrverzweigung 3 verbundenen flanschartigen Rohranschluss 4" angeschlossen.
Die Rohrverzweigung 3 ist mit ihrem schräg verlaufenden Rohrschenkel 3" mit dem
Abgaseintritt 2' des Auspufftopfes 2 verbunden. Der Abgasaustritt 2" des Auspufftopfes
2 ist an ein in die Umgebungsluft mündendes Auspuffrohr 9 angeschlossen. Im horizontalen
R2hschsSæl 3' der Rohrverzweigung 3 ist eine Rohrklappe 5 gelagert, deren Arm 5'
gelenkig mit einem Ende einer Stange 15 verbunden ist, wobei das entgegengesetzte
Ende der Stange 15 an einem Arm 6' der im schräg verlaufenden Rohrschenkel ?' gelagerten
Klappe 6 angelenkt ist und der Arm 6' gelenkig mit der Kolbenstange des pneumatischen
Arbeitszylinders
7 verbunden ist. Der pneumatische Arbeitszylinder 7 ist ortsfest mit der Rohrverzweigung
3 verbunden. Dieser pneumatische Arl, it zylinder 7 wird mittels einer Steuervorrichtung
16 in seine zwei Stellungen nämlich auf "Heizungsbetrieb" oder auf den "Ablass der
Abgase durch dti Auspufftopf" gebracht.
-
Die Steurvorrichtung 16 des pneumatischen Arbeitszylinders 7 besteht
am einem in der Druckluftleitung 7' des pneumatischen Arbeitszylinders 7 eingebauten
Elektromagnetventil 12, das mittels einer Stromlei tung, in der hintereinander ein
handbetätigter Hauptschalter 14 und ein Relais 13 angeordnet sind, mit Strom versorgt
wird, wobei das Relais 13 mit einem im Austrittsrohr 11 des Abgas-Wasserwärmetauschers
1 angeordneten Temperaturfühlers 11' verbunden ist.
-
Fig. 2 zeigt in schematischer Darstellung die Stellung 5a, 6b beider
Klappen in der Rohrverzweigung 3 bei ausgesetzter Heizung, wo die gesamte Menge
der Abgase wegen vollkommen geschlossener Klappe 5 (Stellung 5a in Fig. 2) durch
den schräg verlaufenden Rohrschnkel 3" und demzufolge durch den Auspufftopf 2 (vergl.
Fig. 1) strömt.
-
In Fig. 3 wird aber die Stellung der Klappen 5, 6 in Heizbetrieb-Stellung
5b, 6a gezeigt, wobei wegen geschlossener Klappe 6 (in Stellung 6a) in schräg verlaufendem
Rohrschenkel 3" die gesamte Abgasmenge wegen offener Klappe 5 im horizontalen Rohrschenkel
3' und durch daran angeschlossenen Abgas-Wasserwärmetauscher 1 durchströmt.
-
Fig. 4 zeigt den Querschnitt nach der Linie IV-IV aus Fig. 1 durch
den üblichen Auspufftopf 2, dessen Beschreibung sich also erübrigt.
-
Fig. 5 zeigt den Querschnitt nach der Linie V-V aus Fig. 1 durch den
Abgas-Wärmetauscher 1 üblicher Konstruktion, bei der die Abgase die Bündel der Rohre
durchströmen, während das aufzuwärmende Wasser im Zwischenraum zwischen den Aussenwänden
der Rohre und dem äusseren Gehäusemantel des Wärmetauschers 1 zirkuliert und das
Ausflussrohr 11 für warmes Wasser nahe dem Abgaseintritt 1' und das Einflussrohr
10 für rückkehrendes Wasser aus dem in der Zeichnung nicht dargestellten Warmwasserheizkörper
in der Nähe.
-
des Abgasaustritts 1" an den Gehäusemantel des Wärmetauschers 1 anfireschlossen
sind.
-
Die erfindungsgemässe Abgasheizungsvorrichtung arbeitet wie folgt:
Mittels Einschalten des am Armaturbrett des Fahrzeugs angeordneten Hauptschalters
14 bewirkt der Fahrer die Betätigung beider Klappen 5, 6, deren Arme 5', 6' mit
der Stange 15 derartiger Länge verbunden ist, dass, während eine Klappe in geschlossenem
Zustand, die andere in offenem Zustand ist, ¼Ot)ci bei ,iern in Fig. 1 gezeigten
Zustand bei dem nicht geschlossenen llauptschalter 1l; die Stellungen beider Klappen
für den "Ablass der Abgase durch den Auspufftopf" gestellt sind oder, mit anderen
Worten, die Heizung nicht eingeschaltet ist.
-
- Leerseite -