DE3146870C2

DE3146870C2 - Vorrichtung zum Kühlen des Innenraums von Personenkraftwagen

Info

Publication number: DE3146870C2
Application number: DE19813146870
Authority: DE
Inventors: Emil 6105 Ober-Ramstadt Hartmann
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1981-11-26
Filing date: 1981-11-26
Publication date: 1985-07-04
Also published as: DE3146870A1

Abstract

Bei einem mit einer Flüssiggasanlage ausgestatteten Personenkraftwagen wird das aus einem Flüssiggasbehälter (6) entnommene Flüssiggas über ein Flüssiggas-Verteilerventil (9) an einen Betriebsverdampfer (12) und einen dazu parallelgeschalteten Kühlverdampfer (17) verteilt. Der Kühlverdampfer ist mit einem in den Fahrzeuginnenraum führenden Luftkanal (23) verbunden. Die Steuerung des Flüssiggas-Verteilerventils (9) erfolgt durch einen Innenraum-Thermostat (19) und durch einen Druckaufnehmer (20) in der Motoran saug leitung (5a).

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Kühlen des Innenraums von Personenkraftwagen, die mit einer Flüssiggasanlage ausgestattet sind, die einen Flüssiggasbehälter aufweist, der mit dem Eingang eines Flüssiggasverteilerstücks verbunden ist, dessen einer Ausgang mit einem Betriebsverdampfer und dessen anderer Ausgang mit einem zum Betriebsverdampfer parallelgeschalteten, in einem zum Innenraum führenden Kaltluftkanal angeordneten Kühlverdampfer verbunden ist.

Die Zufuhr von Kühlluft zum Innenraum von Personenkraftwagen erfolgt bisher nur durch Klimaanlagen. Da Klimaanlagen einen Kompressor aufweisen, der eine verhältnismäßig hohe Antriebsleistung erfordert, und da der Kostenaufwand fur eine Klimaanlage beträchtlich ist. werden Klimaanlagen fast nur bei großen Personenkraftwagen eingesetzt, die ohnehin eine verhältnismäßig hohe Motorleistung haben und zu der oberen Preisklasse gehören, in der die zusätzlichen Kosten für 'die Klimaanlage nur wenig ins Gewicht fallen. Für Personenkraftwagen, bei denen aus Preisgründen oder wegen der begrenzten Motorleistung der Einbau einer Klimaanlage nicht in Erwägung gezogen wird, würde eine Kühlmöglichkeit für den Innenraum eine erhebliche Erhöhung des Komforts darstellen, weil die Innenräume Von Personenkraftwagen sogar in Gebieten mit gemäßigtem Klima bei starker Sonneneinstrahlung im Sommer sehr hohe Temperaturen annehmen können.

Auch bei Personenkraftwagen findet in zunehmendem Maß Flüssiggas als Antriebskraftstoff Verwendung. Der Betrieb mit Flüssiggas wird trotz der erforderlichen Umbaumaßnahmen am Kraftfahrzeug angesichts hoher Preise für die herkömmlichen Flüssigkraftstoffe Benz^;n und Dieselöl zunehmend wirtschaftlicher. Je dichter das Netz von Versorgungsstellen für Γ -üssiggas wird, umso größer wird auch die Anzahl von Personenkraftwagen werden, die neben dem Betrieb mit herkömmlichen Flüssigkraftstoffen auch auf den Betrieb mit Flüssiggas eingestellt sind.
Das für den Betrieb von Kraftfahrzeugen verwendete Flüssiggas ist eine Mischung aus Butan und Propan mit einem Siedepunkt bei etwa —42° C. Der Betrieb von Kraftfahrzeugen mit Flüssiggas führt zu einer wesentlichen Verringerung der Brennraumverschmutzung und zu einer starken Herabsetzung der Verunreinigungen und Schadstoffe im Abgas. Für die Verwendung als Antriebskraftstoff für Kraftfahrzeuge ist es erforderlich, das Flüssiggas in den gasförmigen Zustand überzuführen. Dies erfolgt üblicherweise in einem Betriebsverdampfer, dem die notwendige Verdampfungswärme im Betrieb durch die Umgebungsluft zugeführt wird. Da die erforderliche Verdampfungswärmemenge jeweils von der Menge des f. τ den jeweiligen Fahrbetrieb benötigten Flüssiggas-Kraftstoffs abhängt, kann die auf diese Weise erzielbare Kühlwirkung nicht für die Kühlung des Innenraums von Personenkraftwagen verwendet werden, da der jeweilige Kühlbedarf von der Umgebungstemperatur und den Wünschen der Fahrzeugin sassen abhängt.

Bei einem bekannten Personenkraftwagen mit den eingangs genannten Merkmalen (US-PS 29 08 143) ist das Flüssiggasverteilerstück, das den Flüssiggasbehälter mit den Eingängen des Betriebsverdampfers und des Kühlverdampfers verbindet, ein einfaches T-Stück, das keine Ventilfunktion ausübt. Der Brtriebsverdampfer bleibt ständig mit der Ansaugleitung des Motors verbunden.

Der über den Kühlverdampfer geführte Leitungszweig kann durch ein Schaltventil in Abhängigkeit vom Leitungsdruck entweder zugeschaltet oder abgeschaltet werden. Eine Zwischenstellung ist nicht vorgesehen.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, bei Sicherstellung einer ausreichenden Kraftstoffversorgung des Motors in allen Betriebszuständen zugleich eine optimale Ausnutzung der Flüssiggas-Verdampfung für die Kühlung des Innenraums zu erreichen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Flüssiggas-Verteilerstück ein stetig regelbares Flüssiggas-Verteilerventil ist, und daß das Flüssiggas-Verteilerventil in Abhängigkeit von einem einstellbaren Innenraum-Thermostat und dem Druck in der Ansaugleitung des Fahrzeugmotors gesteuert wird. Hierbei bleibt sichergestellt, daß der Fahrzeugmotor die für den jeweiligen Betriebszustand erforderliche Gasmenge unabhängig vom jeweiligen Kühlbedarf im F jhrzeuginnenraum erhält. Soll der Fahrzeuginnenraum gekühlt werden, so wird über den Kühlverdampfer nur diejenige Flüssiggasmenge verdampft, die für die gewünschte Kühlwirkung erforderlich ist. Eine zusätzliche Flüssiggasmenge, die zur Erzielung der jeweils gewünschten Motorleistung erforderlich ist, wird in herkömmlicher Weise im Betriebsverdampfer verdampft. Diese Aufteilung der Flüssiggasmenge auf die beiden Verdampfer erfolgt durch das Flüssiggas-Verteilerventil in Abhän-

gigkeit von dem am Innepraum-Thermostat eingestellten Wert, d. h. in Abhängigkeit von der gewünschten Kühlwirkung, und in Abhängigkeit vom Druck im Ansaugstutzen des Fahrzeugmotors, d. h. in Abhängigkeit von der jeweils vom Motor benötigten Gasmenge.

Wenn keine Kühlwirkung im Innenraum verlangt wird, leitet das Verteüerventil die gesamte oder fast die gesamte Flüssiggasmenge über den Betriebsverdampfer zum Fahrzeugmotor. Soll der Innenraum gekühlt werden, so leitet das Verteüerventil einen Teil oder die überwiegende Flüssiggasmenge über den Kühlverdampfer, der der hindurchgeführten Luft, die in den Innenraum geleitet wird, in dem gewünschten Umfang Wärme entzieht

Die jeweils erreichbare Obergrenze der Kühlleistung ist begrenzt durch die beim jeweiligen Betriebszustand für den Motor erforderliche Gasmenge.

Bekannt ist zwar die Verwendung eines Verteilerventils (US-PS 35 00 897), jedoch bei einer anderen Vorrichtung, bei der ein Kühl- bzw. Heizmedium in einem Kreislauf geführt wird und aus dem Abgasstrom einer Verbrennungsmaschine Wärmeenergie entzieh'. Bei einer anderen bekannten Vorrichtung (US-PS 21 20 166) sind der Betriebsverdampfer und der Kühlverdampfer nicht parallelgeschaltet, sondern hintereinandergeschaltet. Das dem Flüssiggasbehälter nachgeschaltete Flüssiggas-Verteilerventil ist hierbei ein einfaches 3-Wege-Ventil, das im Kühlungs-Betriebszustand so geschaltet ist, daß das Flüssiggas zunächst über den Kühlverdampfer und anschließend über den Betriebsverdampfer geleitet wird; im Heizungs-Betriebszustand leitet das Flüssiggas-Verteilerventil das Flüssiggas unmittelbar zu dem Betriebsverdampfer, wobei der Kühlverdampfer umgangen wird. Eine Zwischenstellung ist nicht möglich. In jedem Fall muß das Flüssiggas über den Betriebsverdampfer geleitet werden, so daß die dort auftretenden Strömungsverluste stets auftreten, auch wenn die Verdampferleistung des Kühlverdampfers für den jeweiligen Betriebszustand völlig ausreichen würde. Eine Steuerung >der Regelung in Abhängigkeit von der gewünschten Innenraumtemperatur und vom Druck in der Ansaugleitung ist nicht vorgesehen.

Bei einer weiteren bekannten Vorrichtung (US-PS 30 21 681) dient ein Verteüerventil nur dazu, im Bedarfsfall den Flüssigtreibstoff unmittelbar, d. h. ohne den Weg über ehen Verdampfer, in die Aisaugleitung des Motors zu leiten. Dort wird Benzin als Treibstoff verwendet, nicht jedoch ein Flüssiggas. Das Verteüerventil dient nicht dazu, eine Flüssiggasmenge auf einen Betriebsverdampfer und eine Kühlverdampfer zu verteilen.

In Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß sich in einer Steuereinrichtung für das Flüssiggas-Verteilerventil die vom Innenraum-Thermostat und die von einem Druckaufnehiner im Motoransaugkanal gelieferten Steuersignale überlagern. Dadurch werden für die Verstellung des Flüssiggas Verteilerventils die beiden vorgegebenen Einflußgroßen in steuerungstechnisch besonders einfacher Weise berücksichtigt.

In Ausgestaltung der Erfindung ist weiter vorgesehen, daß ein am Ausgang des Kühtverdampfers angeordneter Meßwertgeber bei Unterbrechung der Verdampfung an die Steuereinrichtung für das Flüssiggas-Verteilerventil ein Steuersignal liefert, das das Flüssiggas-Steuerventil ganz oder überwiegend auf den mit dem Betriebsverdampfer verbundenen Ausgang schaltet. Dadurch ist sichergestellt, daß der Kühlverdampfer keine größere Flüssiggasmenge erhält, als durch den jeweiligen Kühlbetrieb verdampft werden kann. Sollte der Kühlverdampfer mit einer zu großen Flüssiggasmenge beschickt werden, so daß es zu einer Unterbrechung der Verdampfung kommt, dann wird das Flüssiggas-Verteilerventü stärker oder sogar vollständig auf den Betriebsverdampfer umgeschaltet

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß der mit dem Betriebsverdampfer verbundene Ausgang des Flüssiggas-Verteilerventils in

to allen Stellungen des Flüssiggas-Verteilerventils mit einer vorgesehenen Mindestströmungsmenge beaufschlagt bleibt. Dadurch wird sichergestellt, daß der Betriebsverdampfer ständig in Funktionsbereitschaft bleibt, so daß auch bei einem plötzlichen Umschalten auf den Betriebsverdampfer, beispielsweise wenn plötzlich eine wesentlich höhere Motorleistung verlangt wird, der Betriebsverdampfer sofort die hierfür erforderliche zusätzliche Gasmenge liefert, ohne daß es zu einer auch nur kurzzeitigen Verminderung der Versorgung des Fahrzeugmotors mit Gas kommt

Ein wesentlicher Vorteil der erfindui.v sgemäßen Vorrichtung besteht darin, daß die für die Küiriung des Innenraums aufgewandte Kühlleistung ohne zusätzlichen Energieverbrauch anfällt, d. h. die Kühlwirkung vcrursacht keine zusätzlichen Betriebskosten, da die hierbei ausgenutzte Kühlwirkung ohnehin beim Betrieb einer Flüssiggasanlage anfällt.

Die Erfindung wird nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert, das in de- Zeichnung dargestellt ist

Die Zeichnung zeigt in stark vereinfachter Darstellungsweise ein Schaltbild der Energieversorgung eines Verbrennungsmotors eines Personenkraftwagens. Neben der nachfolgend noch näher erläuterten Flüssiggasanlage weist der Personenkraftwagen in üblicher Weise eine mit Benzin arbeitende Kraftstoffversorgungseinrichtung auf, so daß die Betriebsfähigkeit auch ohne ausreichende Versorgung mit Flüssiggas sichergestellt ist.

Aus einem Benzintak 1 wird Benzin über eine Leitung 2, die "lurch ein Absperrventil 3 absperrbar ist. an einen Vergaser 4 geliefert, der in herkömmlicher Weise ein Kraftstoff-Luft-Gemisch an die Ansaugleitung 5a des Motors 5 liefert.

Die Flüssiggas-Versorgungsanlage wei;.; einen Flüssiggas-Tank 6 auf. der als Druckbehälter ausgeführt ist und das Flüssiggas in flüssigem Zustand aufnimmt. Über eine Flüssiggasleitung 7. die durch ein Absperrventil 8. das einen Filter enthält, abgesperrt werden kann, wird das Flüssiggas einem Flüssiggas-Verteilerventil 9 zugeführt, dessen einer Ausgang 10 über eine Leitung 11 mit einem herkömmlichen Betriebsverdampfer 12 mit Druckregler verbunden ist. Der Betriebsverdampfer 12 nimmt die für die Verdampfung erforderliche Wärmemenge beispielsweise aus der vorbeigefühmn Umg3-bungsluft auf und liefert das verdampfte, gasförmige Flüssiggas über eine Leitung 13 an einen Gasmischer 14, wo es mit der Verbrennungsluft gemischt und über den Vergaser 4 der Ansa .gleitung 5a des Verbrennungsmo tors 5 zugeführt wird.

Beim Fiüssiggasbetrieb ist das Absperrventil 3 geschlossen und als Absperrventil 8 geöffnet.

Ein zweiter Ausgang 15 des Flüssiggas-Verteilerventils 9 ist über eine Leitung 16 mit einem Kühlverdampfer 17 verbunden, der beispielsweise Lamellen und/oder eine Kühlschlange aufweist, um eine möglichst große Verdampferoberfläche zu erhalten. Das im Kühlverdampfer 17 verdampfte Flüssiggas wird ebenfalls der Leitung 13

j und dem Gasmischer 14 zugeführt. Die beiden Verdampfer 12 und 17 sind parallelgeschaltet.

Die Verstellung des Flüssiggas-Verteilerventils 9 erfolgt durch eine Steuereinrichtung 18, in der sich von einem Innenraum-Thermostat 19 und von einem Dampfaufnehmer 20 in der Motor-Ansaugleitung 5a gelieferte Steuersignale überlagern. Diese Überlagerung der Steuersignale erfolgt so, daß die an den beiden Ventilausgängen 10 und 15 abgegebene Gesamt-Flüssiggasmenge der im jeweiligen Betriebszustand insgesamt vom Motor 5 benötigten Gasmenge entspricht.

Zusätzlich werden der Steuereinrichtung 18 Steuersignale eines im Ausgang des Kühlverdampfers 17 angeordneten Meßwertgebers 21 zugeführt. Der Meßwertgeber 21 espricht an, wenn die Verdampfung im Kühlverdampfer 17 vermindert oder unterbrochen ist, d. h. beispielsweise wenn am Ausgang des Kühlverdampfers 17 unverdampftes Flüssiggas ansteht. Das dann vom ivi£uW€rigCuCr 2i aüuic jicücrcifinCiHÜfig Io gciicicFic Steuersignal bewirkt, daß das Flüssiggas-Verteilerventil ganz oder überwiegend auf den Ausgang 10 geschaltet wird, auch wenn das vom Thermostat 19 gelieferte Steuersignal an sich eine stärkere Versorgung des Kühlverdampfers 17 fordern würde. Dadurch sinkt zwar die augenblickliche Kühlleistung ab, jedoch wird die für die Versorgung des Motors 5 erforderliche Verdampferleistung durch stärkere Beaufschlagung des Betriebsverdampfers 12 aufrechterhalten.

Das Flüssiggas-Verteilerventil 9 ist so ausgeführt, daß in allen Stellungen '»τ zum Betriebsverdampfer 12 führende Ausgang 10 mit einer Mindestströmungsmenge beaufschlagt bleibt, um die Funktion des Betriebsverdampfers 12 auch dann aufrecht zu erhalten, wenn bei hoher gewünschter Kühlleistung und geringer Motorleistung die Verdampferleistung des Kühlverdampfers 17 zur Erzeugung der jeweils erforderlichen Gasmenge

Ein regelbares Gebläse 22 führt ganz oder teilweise im Umluftbetrieb Luft über den Kühlverdampfer 17 und durch einen Kaltluftkanal 23 in den Innenraum des Kraftfahrzeugs. Die Regelung des Gebläses 22 erfolgt unabhängig von der Einstellung des Thermostaten 19.

Die Verarbeitung der der Steuereinrichtung 18 zugeführten Steuersignale zur Verstellung des Flüssiggas-Verteilerventils 9 erfolgt vorzugsweise elektronisch. Die Steuerung der Kühlwirkung für den Innenraum erfolgt einerseits durch Einstellung einer gewünschten Temperatur am Thermostat 19 und andererseits durch Veränderung der vom Gebläse 22 gelieferten Luftmenge.

Es versteht sich, daß der Kühlverdampfer 17, die zugehörigen Leitungen und die dazu notwendigen Verbindungen unter besonderer Berücksichtigung der Betriebssicherheit ausgelegt sind, weil der Kühlverdampfer 17 über den Kaltluftkanal 23 unmittelbar mit dem Fahrzeugirinenraum in Verbindung steht

Außer bei Personenkraftwagen kann die Vorrichtung vorteilhafterweise auch bei Kleinbussen und für die Fahrerkabinen von Nutzfahrzeugen oder Sonderfahrzeugen, beispielsweise Gabelstaplern, eingesetzt werden.

Hierzu J Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Kühlen des Innenraums von Personenkraftwagen, die mit einer Flüssiggasanlage ausgestattet sind, die einen Flüssiggasbehälter aufweist, der mit dem Eingang eines Flüssiggasverteilerstücks verbunden ist, dessen einer Ausgang mit einem Betriebsverdampfer und dessen anderer Ausgang mit einem zum Betriebsverdampfer parallelgeschalteten, in einem zum Innenraum führenden KaIt-Iuftkanal angeordneten Kühlverdampfer verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Flüssiggas-Verteilerstück ein stetig regelbares Flüssiggas-Verteilerventil (9) ist, und daß das Flüssiggas-Verteilerventil (9) in Abhängigkeit von einem einstellbaren Innenraum-Thermostat (19) und dem Druck in der Ansaugleitung (5a) des Fahrzeugmotors (5) gesteuert wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet. daS sich in einer Steuereinrichtung (18) für das Flüssiggas-Verteilerventil (9) die vom Innenraum-Thermostat (19) und die von einem Druckaufnehmer (20) in der Motor-Ansaugleitung (5a) gelieferten Steuersignale überlagern.

3. Vorrichtung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß ein am Ausgang des Kühlverdampfers

(17) angeordneter Meßwertgeber (21) bei Unterbrechung der Verdampfung an die Steuereinrichtung

(18) für das Flüssiggas-Verteilerventil (9) ein Steuersignal liefert, daß das Flüssiggas-Verteilerventil (9) ganz oder überwiegend auf den mit dem Betriebsverdampfer (12) verbundenen A.usgang (10) schaltet.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der mit dem BetrivDsverdampfer (12) verbundene Ausgang (10) des Flüssiggas-Verteilerventils (9) in allen Stellungen des Flüssiggas-Verteilerventils (9) mit einer vorgegebenen Mindestströmungsmenge beaufschlagt bleibt.