DE3720319A1 - Verfahren und anordnung zur enteisung der scheiben und vorwaermung von personenwagen - Google Patents

Description

Bei Personenwagen, die im Winter im Freien abgestellt sind, ist die Windschutzscheibe am Morgen häufig mit einer Eisschicht belegt, welche die Sicht behindert. Manuelles Entfernen des Eises führt nicht immer zum gewünschten Erfolg. Die Fahrgastraumheizung, welche am Motorkühlsystem angeschlossen ist, liefert im allgemeinen erst nach einer gewissen Betriebszeit des Motors genügend Wärme für die Enteisung. Das elektrische Enteisen der Scheiben mittels darin eingelegter Heizdrähte führt zu einer raschen Entladung der Fahrzeugbatterie verbunden mit einer Reduktion der für das Anlassen des Motors verfügbaren Batterieleistung. Fahrzeugheizungen mittels Verbrennen von Benzin haben als Nachteil den Benzinverbrauch.

Verbrennungsmotoren erzeugen während des Betriebes beträchtliche Abwärme. Verschiedentlich wurde versucht, die in der Kühlflüssigkeit enthaltene Abwärme zu speichern und für die spätere Vorwärmung vorwiegend des Motors zu verwenden. Das verfolgte Ziel ist dabei meist die Vermeidung des Kaltstartes. Die hierfür vorgeschlagenen Speicher und ihre Schaltung im Kühlkreislauf des Verbrennungsmotors sind jedoch für die Zwecke der Enteisung der Scheiben und Vorwärmung des Personenwagens wenig geeignet oder zu aufwendig. In der DE-A 29 16 216 wird ein Wärmespeicher zur Erwärmung eines Motors beschrieben. Der Speicher ist beispielsweise vor der Pumpe des Motorkühlsystems angeordnet. Der Speicher ist mit einem unterkühlbaren Salzgemisch gefüllt, wobei zur Wärmefreisetzung eine Starteinrichtung verwendet wird. Würde man diese Einrichtung zur Enteisung der Scheiben und Vorwärmung von Personenwagens verwenden, so läge ein Nachteil darin, daß der Wärmespeicher vor dem Motorkühlsystem angeordnet ist. Bis zur Fahrgastraumheizung ist die Temperatur der Motorkühlflüssigkeit bereits derart abgesenkt, daß keine Wärme mehr an die Fahrgastraumheizung übertragen wird. Weiterhin ist die für den unterkühlbaren Wärmespeicher erforderliche Starteinrichtung mit einem gewissen Aufwand verbunden.

In der DE-A 32 12 043 wird ein Motorwärmer mit einen isolierten Wasserspeicher beschrieben. Nachteilig wirkt sich hier das große erforderliche Volumen des Wasserspeichers aus.

In der DE-A 33 00 946 ist ein Speicher beispielsweise im Bypass zum Motorkühler angeordnet. Der Speicher ist ein isolierter Kühlflüssigkeitsbehälter oder ein Stoff mit hoher spezifischer oder Umwandlungswärme. Bei Verwendung eines Stoffes mit hoher Umwandlungswärme ist ein von der Kühlflüssigkeit durchströmter Wärmetauscher im Speicher eingebettet. Diese Einrichtung kann ebenfalls nicht zur Enteisung der Scheiben und Vorwärmung eines Personenwagens verwendet werden, da der Speicher nicht im Bypass zur Fahrgastraumheizung angeordnet ist. Wenn ein isolierter Kühlflüssigkeitsbehälter verwendet wird, ist das große erforderliche Volumen nachteilig. Wenn ein Stoff mit hoher Umwandlungswärme verwendet wird, so wird es sich hierbei im allgemeinen um Gefrieren und Schmelzen handeln. Dies bedingt eine Volumenänderung bei jedem Umwandlungsvorgang. Die im Speichermedium eingebetteten Wärmetauscherflächen müßten zur Aufnahme der durch die Volumenänderungen auftretenden Kräfte entsprechend dickwandig ausgeführt werden, was den Aufwand beträchtlich erhöhen würde.

Schließlich wird in der JP-A 60 13 980 eine Anordnung zum Vorwärmen von Dieselmotoren, insbesondere für Unterseeboote, beschrieben. Hier ist ein gesonderter Speicherkreislauf vorgesehen mit Wärmetauschern in der Abgasleitung, im Schmieröl- und Kühlkreislauf. Für die Zwecke der Enteisung der Scheiben und Vorwärmung von Personenwagen ist diese Einrichtung zu aufwendig.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Enteisung der Scheiben und Vorwärmung von Personenwagen ohne anderweitige Nachteile zu bewirken. Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale der Ansprüche 1 und 2 gelöst.

Beim Verfahren gemäß Anspruch 1 ist der Wärmespeicher in der Zufuhrleitung vom Motorkühlsystem zur Fahrgastraumheizung und an der entsprechenden Rückführleitung angeschlossen. Dies eröffnet die Möglichkeit, die Fahrgastraumheizung direkt vom Wärmespeicher aus anzuspeisen ohne Zwischenschaltung des Motorkühlsystems.

Als Wärmespeichermedium wird vorwiegend Kalziumchlorid-Hydrat verwendet. Dieses zeichnet sich durch eine hohe Schmelzwärme aus, so daß das Wärmespeichervolumen klein wird. Außerdem schmilzt und gefriert es bei annähernd der gleichen Temperatur, so daß die Verwendung einer Starteinrichtung, wie sie bei unterkühlbaren Salzwärmespeichern erforderlich ist, unterbleiben kann. Außerdem ist Kalziumchlorid-Hydrat ökologisch unbedenklich, wird es doch sogar als Streusalz verwendet. Bei einem etwaigen Auslaufen des Speichers, also als Folge eines Zusammenstoßes mit großen Zerstörungen am Personenwagen, entsteht deshalb durch das Speichermedium kein Umweltschaden. Ebenfalls wird durch die Verwendung eines ökologisch unbedenklichen Materials als Speichermedium die Entsorgung nach endgültiger Außerbetriebsetzung des Personenwagens erleichtert.

Wie die meisten Salze, dehnt sich auch Kalziumchloridhydrat beim Schmelzen aus. Eine Behinderung dieser Ausdehnung würde zu großen Kräften auf die Speicherwandungen und auf die im Speichermedium eingebetteten Rohre führen. Zur Vermeidung dieser Behinderung ist der Speicher nicht vollständig mit Speichermedium gefüllt. In seinem Oberteil befindet sich ein für die Expansion zur Verfügung stehendes freies Volumen. Weiterhin wird zur Vermeidung der Expansionsbehinderung beim Schmelzen des Salzes die Flüssigkeit von oben nach unten durch die Speicherrohre geführt, dergestalt daß das Schmelzen des Salzes von oben nach unten fortschreitet. Zum Gefrieren des Salzes während des Enteisens und Vorwärmens des Personenwagens wird die Flüssigkeit von unten nach oben durch die Speicherrohre geführt, dergestalt daß das Gefrieren des Salzes von unten nach oben fortschreitet.

Nachfolgend werden Ausführungsformen der Erfindung an Hand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein Schaltschema des Wärmespeichers,

Fig. 2 den Wärmespeicher.

In Fig. 1 ist der Verbrennungsmotor 1 mit Kühlflüssigkeitspumpe 2 und Kühler 3 schematisch dargestellt. Das Kühlsystem wird durch die Leitungen 4 geschlossen. Der Wärmetauscher 5 dient der Fahrgastraumheizung. Er ist über die Leitungen 6 und 7 am Motorkühlsystem angeschlossen. Das Heizungsgebläse 8 fördert die zu erwärmende Luft durch den Wärmetauscher 5. Das Gefäß 9 dient dem Auffüllen des Kühlsystems und erlaubt die Temperaturausdehnung des Kühlmediums.

Zur vorteilhaften Durchführung des Verfahrens wird zusätzlich ein Rückschlagventil 11, eine Abzweigung 12, ein Magnetventil 13, der Speicher 20, eine von der Fahrzeugbatterie angetriebene Pumpe 14 mit Förderrichtung zum Speicher und eine Abzweigung 15 eingebaut. Während des Fahrbetriebes ist das Magnetventil 13 in Richtung zum Speicher geöffnet und die heiße Motorkühlflüssigkeit strömt durch den Speicherwärmetauscher von oben nach unten. Hierdurch wird das Salz im Speicher ohne Behinderung der Volumenausdehnung geschmolzen. Nach Beendigung des Fahrbetriebes schließt das Magnetventil 13. Der Wärmespeicher 20 ist mit einer Isolation versehen. Isolationsmaterial und Dicke werden so gewählt, daß der Wärmespeicher nach beispielsweise 12 Stunden nur einen Teil der Wärme verloren hat. Durch eine Zeitschaltuhr oder eine Fernsteuerung wird das Magnetventil 13 etwa 15 Minuten vor der geplanten Wiederinbetriebnahme wieder geöffnet, die Pumpe 14 und das Heizungsgebläse 8 gestartet. Die Flüssigkeit strömt nun von unten nach oben durch den Speicherwärmetauscher, so daß das Salz im Speicher von unten nach oben gefriert.

Der Speicher kann nach Fig. 2 ausgeführt sein. Der Behälter ist mit dem Salz 23 gefüllt. Als Wärmetauscher ist eine Rohrspirale 22 eingebaut.

Der Wärmespeicher kann gleichzeitig als Kühlflüssigkeits­ expansionsgefäß 9 ausgebildet sein, wobei in diesem Fall der oberste Punkt über den übrigen Teilen des Kühlsystems liegen muß.

Claims (4)

1. Verfahren zur Vorwärmung und Enteisung von Personenwagen, welche mit einem flüssigkeitsgekühltem Benzinverbrennungsmotor angetrieben sind, mittels eines Wärmespeichers (20), der einen Wärmetauscher (22) zur Wärmeabgabe und Wärmeaufnahme enthält, dadurch gekennzeichnet, daß als Speichermedium (23) eine nicht oder nur wenig unterkühlbare Salzmischung verwendet wird, daß der Wärmetauscher hydraulisch parallel zur Fahrgastraumheizung (5) und parallel zum Motorkühlsystem geschaltet ist, daß der Wärmetauscher zum Schmelzen des Salzes von oben nach unten durchströmt wird, daß der Wärmetauscher zum Gefrieren des Salzes von unten nach oben durchströmt wird.

2. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 mit einer von der Fahrzeugbatterie angetriebenen Pumpe (14) beim Speicher (20), dadurch gekennzeichnet, daß diese Pumpe die Flüssigkeit in entgegengesetzter Richtung zur Richtung, welche von der Kühlflüssigkeitspumpe (2) des Motors vorgegeben ist, fördert.

3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Speichermedium (23) ein Kalziumchlorid-Hydrat verwendet wird.

4. Anordnung nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmespeicher (20) als Kühlflüssigkeits­ ausdehnungsgefäß für das Motorkühlsystem ausgebildet ist.