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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zum Beheizen eines Fahrgastraums gemäß dem Patentanspruch 1.
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Kraftfahrzeuge
werden in der Regel mit Hilfe der Abwärme der Brennkraftmaschine
beheizt. Hierzu wird Kühlmittel
nach seiner Durchströmung
der Brennkraftmaschine durch einen Wärmetauscher geleitet, der in
einem, in den Fahrgastraum führenden Luftführungskanal
angeordnet ist. Im Wärmetauscher
wird die im Kühlmittel
enthaltene Wärme
an die in den Fahrgastraum strömende
Luft abgegeben.
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Insbesondere
beim Start der Brennkraftmaschine bei niedrigen Fahrzeug-Außentemperaturen ist
für die
Beheizung des Fahrgastraums mit der Abwärme der Brennkraftmaschine
vielfach nur eine geringe Wärmemenge
zur Beheizung des Fahrgastraums verfügbar. Um die zur Beheizung
des Fahrgastraums verfügbare
Wärme zu
erhöhen,
ist bekannt, Zuheizer einzusetzen, die die Erwärmung der in den Fahrgastraum
führenden
Luftströmung
mittels des Wärmetauschers
unterstützen.
Derartige Zuheizer können
beispielsweise gemäß
DE 199 46 339 C1 oder
DE 101 46 727 A1 als
ein elektrisch über
das Bordnetz betreibbares PTC-Heizelement ausgebildet sein, bei
dem eine Wärmeabgabe
direkt an die Luftströmung
erfolgt, die in den Fahrgastraum strömt. Bei dem PTC-Heizelement
steigt der elektrische Widerstand mit steigender Temperatur an,
so dass unzulässig
hohe Temperaturen verhindert sind. Alternativ kann auch eine allgemein
bekannte kraftstoffbetriebene Standheizung als Zuheizer in der vorstehenden Funktion
verwendet werden.
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Aus
EP 0 820 888 B1 ist
eine Heizeinrichtung zum Beheizen eines Fahrgastraums eines Fahrzeugs
mittels einer in den Fahrgastraum geführten Luftströmung bekannt.
Die Heizeinrichtung weist als eine Hauptheizung einen vom Kühlmittel
der Brennkraftmaschine durchströmten
Wärmetauscher
auf, der die in den Fahrgastraum geführte Luftströmung erwärmt. Zusätzlich weist
die Heizeinrichtung einen Zuheizer auf. Für den Fall, dass die über die Hauptheizung
zur Verfügung
gestellte Wärmemenge nicht
ausreicht, kann der Zuheizer die Erwärmung der Luftströmung durch
die Hauptheizung unterstützen.
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Die
Heizeinrichtung weist dabei eine Heiz-Regelungseinheit auf, die
den Zuheizer ausschließlich
dann aktiviert, wenn die Außentemperatur kleiner
als eine vorgegebene Temperatur, d. h. + 5°C, ist. Schaltet daher ein Fahrzeugbenutzer
bei größerer Fahrzeug-Außentemperatur
die Heizeinrichtung für
eine möglichst
schnelle Aufheizung des Fahrgastraums auf einen maximalen Heizbetrieb,
so erfolgt die Aufheizung des Fahrgastraums bei deaktiviertem Zuheizer
ausschließlich
mittels der insbesondere während
der Aufheizphase relativ trägen
Hauptheizung.
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Aus
der
DE 695 04 149
T2 ist eine Klimaanlage mit einem Zuheizer bekannt, der
in einem Heizer-Heizmodus durch Betätigung des separaten Heizerschalters
aktivierbar ist. Als weiteres Kriterium zur Aktivierung des Zuheizers
muss die Außenlufttemperatur
kleiner als eine vorgegebene Temperaturkonstante sein.
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Aus
der
DE 196 01 772
A1 ist eine weitere Klimaanlage bekannt, bei der der Zuheizer
automatisch beim Startvorgang durch Betätigung eines für den Betrieb
des Fahrzeugs benötigten
Schlüssel
erfolgt. Das Steuergerät
der Klimaanlage steuert den aktuellen Temperaturwert des Wärmeträgers der
Klimaanlage auf einen bestimmten vorgebbaren Temperaturschwellwert.
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Aus
der
DE 697 06 782
T2 ist eine Klimaanlage mit einer als Zuheizer arbeitenden
Wärmeerzeugungseinheit
bekannt. Das Steuergerät
der Klimaanlage weist eine Temperatur-Einstelleinheit sowie einen
viskosen Schalter auf. Der Fahrzeuginsasse kann den Zuheizer mit
dem Schalter unabhängig
von einer Betätigung
der Temperatur-Einstelleinheit deaktivieren.
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Die
Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zum Beheizen
eines Fahrgastraums eines Fahrzeugs so weiterzubilden, dass für einen
Benutzer die Aufheizung des Fahrgastraums mit erhöhtem Komfort
erfolgt.
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Die
Aufgabe ist durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruches
1 gelöst.
Bevorzugte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen offenbart.
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Im
erfindungsgemäßen Verfahren
ist ein neben einer Hauptheizung vorgesehener Zuheizer zur Beschleunigung
einer Erwärmung
einer in den Fahrgastraum geführten
Luftströmung
benutzerseitig aktivierbar. Somit kann eine von dem Benutzer eingestellte
Temperatur in kürzerer
Zeit erreicht werden. Bei einem vom Benutzer eingestellten maximalen Heizbetrieb
kann bei einem beschleunigten Temperaturanstieg eine höhere Fahrgastraum-Temperatur erreicht
werden. Im Falle einer Regelung der Fahrgastraum-Temperatur kann beschleunigt die eingestellte
Solltemperatur erreicht werden.
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Erfindungsgemäß erfolgt
die Aktivierung des Zuheizers durch den Benutzer unabhängig von
einer Fahrzeug-Außentemperatur.
Somit kann der Benutzer den Zuheizer in einfacher Weise jederzeit
aktivieren, ohne dass eine solche Aktivierung des Zuheizers abhängig von
der Fahrzeug-Außentemperatur
wäre.
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Eine
solche benutzerseitige Aktivierung des Zuheizers ist jedoch von
der Heizeinrichtung nur bis zu einer vorgegebenen Fahrzeug-Außentemperatur, etwa
20°C oder
mehr, ermöglicht.
D. h., dass bei einer Fahrzeug-Außentemperatur von beispielsweise 25°C, trotz
entsprechender Betätigung
der Heizeinrichtung zur Zuheizer-Aktivierung, der Zuheizer deaktiviert
bleibt, um Energie einzusparen.
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Im
Sinne einer Bauteilreduzierung sowie für eine übersichtliche Instrumententafel
ist es bevorzugt, wenn der Heizeinrichtung zumindest ein Eingabeelement
zugeordnet ist, mit dem einerseits eine angestrebte Fahrgastraum-Temperatur oder ein
maximaler Heizbetrieb einstellbar ist und andererseits auch der
Zuheizer aktivierbar ist.
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Erfindungsgemäß wird der
Zuheizer automatisch bei einer Einstellung der Heizeinrichtung auf eine
maximale Temperatur oder auf den maximalen Heizbetrieb aktiviert.
Bei einer Einstellung auf eine maximale Temperatur oder auf den
maximalen Heizbetrieb kann dem Benutzer unterstellt werden, dass eine
beschleunigte Erwärmung
des Fahrgastraumes erfolgen soll. Da mit der Betätigung des Eingabeelements
zur Temperatureinstellung automatisch die Aktivierung des Zuheizers
erfolgt, ist eine bewusste Aktivierung des Zuheizers durch den Benutzer
nicht notwendig. Der Benutzer nimmt bei einer Einstellung der maximalen
Temperatur oder des maximalen Heizbetriebs lediglich einen aufgrund
des Zuheizers beschleunigten Temperaturanstieg wahr, nicht jedoch die
Aktivierung des Zuheizers.
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Zusätzlich zu
der benutzerseitigen Aktivierung kann bevorzugt auch die Heizeinrichtung
den Zuheizer selbsttätig
aktivieren. Eine solche selbsttätige
Akti vierung erfolgt dann, wenn eine vorgegebene Fahrzeug-Außentemperatur,
die in einem Bereich von 0°C
bis +10°C,
vorzugsweise bei +5°C,
liegen kann, unterschritten ist. Dadurch kann automatisch eine für den Benutzer
nachteilige übermäßige Auskühlung des
Fahrzeugraums begrenzt werden. Weiter kann auch bei geringen Fahrzeugaußentemperaturen
in kurzer Zeit eine eingestellte Fahrgastraum-Solltemperatur erreicht
werden.
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Die
benutzerseitige Aktivierung des Zuheizers erfolgt dabei ausschließlich bei
bereits in Betrieb befindlicher Hauptheizung. Die Aktivierung des
Zuheizers dient der Unterstützung
der Erwärmung
der Luftströmung
durch die Hauptheizung.
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Für eine genaue
Einstellung der Fahrgastraum-Temperatur ist es bevorzugt, wenn der
Heizeinrichtung eine Regeleinrichtung zur Regelung einer Fahrgastraum-Temperatur
auf eine Solltemperatur zugeordnet ist. Die Regeleinrichtung kann
zumindest ein Eingabeelement zur Einstellung einer Solltemperatur
und des maximalen Heizbetriebs aufweisen. Die Regelung der Fahrgastraum-Temperatur erfolgt in
Abhängigkeit
von der eingestellten Solltemperatur sowie einer im Fahrgastraum
erfassten Isttemperatur. Dabei kann bei einer Einstellung der Solltemperatur
auf eine maximale Temperatur die Hauptheizung zusammen mit dem aktivierten
Zuheizer die Luftströmung
in den Fahrgastraum erwärmen.
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Erfindungsgemäß erfolgt
eine Deaktivierung des aktivierten Zuheizers ebenfalls benutzerseitig, etwa
durch eine Betätigung
des Eingabeelements der Heizeinrichtung. Dabei wird in einer Ausführungsform
der Zuheizer automatisch deaktiviert, wenn die Heizeinrichtung von
dem eingestellten maximalen Heizbetrieb oder von der maximalen Temperatur
auf eine kleinere Solltemperatur des Fahrgastraums eingestellt wird.
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Die
Deaktivierung des Zuheizers durch den Benutzer wird in Abhängigkeit
von der Fahrzeug-Außentemperatur
durchgeführt.
D. h., dass bei Unterschreiten einer vorgegebenen Fahrzeug-Außentemperatur,
etwa +5°C
keine benutzerseitige Deaktivierung zulässig ist, während bei höheren Fahrzeug-Außentemperaturen
eine benutzerseitige Deaktivierung des Zuheizers zulässig ist.
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Bevorzugt
kann die Heizeinrichtung bei einer entsprechenden Grundeinstellung
den Zuheizer stets bei allen Betriebszuständen außer Betrieb halten.
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1 in
einem schematischen Blockschaltbild eine Heizeinrichtung; und
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2 ein
Flussdiagramm zur Aktivierung eines Zuheizers der Heizeinrichtung.
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In
dem Blockschaltdiagramm der 1 ist eine
Heizeinrichtung zur Erwärmung
eines Fahrgastraums 1 dargestellt. Die Heizeinrichtung
weist ein Gebläse 3 auf,
das in einem zum Fahrgastraum 1 führenden, nicht gezeigten Luftführungskanal
eine Luftströmung
L erzeugt. Die von dem Gebläse 3 erzeugte
Luftströmung
L ist in der 1 durch einen Strömungsteiler 5 in
eine erste Luftströmung
L1 und eine zweite Luftströmung L2 aufgeteilt. Dabei ist die erste Luftströmung L1 durch eine als ein Wärmetauscher ausgebildete Hauptheizung 7 sowie
durch einen in Reihe geschalteten Zuheizer 9 geführt. Der Zuheizer 9 kann
ein elektrisch betriebenes Heizelement oder ein kraftstoffbetriebenes
Heizelement sein.
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Durch
den Wärmetauscher 7 erstreckt
sich mäanderförmig eine
Kühlwasserleitung 11.
Das darin geführte
Kühlwasser
führt eine
Abwärme
von einer nicht gezeigten Brennkraftmaschine ab. Diese Abwärme wird
in dem Wärmetauscher 7 auf
die durchströmende
Luftströmung
L1 übertragen.
Stromab des Wärmetauschers 7 kann
die Luftströmung
L1 im Bedarfsfall durch den Zuheizer 9 weiter
erwärmt
werden. Stromab des Zuheizers 9 sind die Luftströmungen L1 und L2 wieder zur
gemeinsamen Luftströmung L
zusammengeführt,
die in den Fahrgastraum 1 mündet.
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Zur
Regelung einer Temperatur im Fahrgastraum 1 ist eine Regelungseinrichtung 13 mit
einer instrumententafelseitigen Anzeige 15 ausgebildet.
Die Anzeige 15 weist zwei Sieben-Segment-Anzeigen auf,
die zur Anzeige einer Solltemperatur dienen. Die Solltemperatur
ist mittels der Plus taste 17 und/oder der Minustaste 19 einstellbar.
Die Regeleinrichtung 13 steuert über eine Signalleitung 21 den
Strömungsteiler 5.
In Abhängigkeit
von seiner Stellung teilt der Strömungsteiler 5 die
Luftströmung
L in die erste Luftströmung
L1 und in die zweite Luftströmung L2. Die zweite Luftströmung L2 ist über eine
Bypassleitung in Parallelschaltung an dem Wärmetauscher 7 und
dem Zuheizer 9 vorbeigeführt und stromab des Zuheizers 9 mit
der Luftströmung
L1 wieder zusammengeführt. Die Regeleinrichtung 13 ist über eine weitere
Signalleitung 23 in Verbindung mit dem Zuheizer 9.
Dieser wird auf ein entsprechendes Steuersignal der Regeleinrichtung 13 aktiviert.
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Ein
im Fahrgastraum 1 angeordneter Temperatursensor 25 erfasst
eine Isttemperatur des Fahrgastraums 1 und leitet ein entsprechendes
Signal zu der Regeleinrichtung 13. Ein weiterer Temperatursensor 27 erfasst
eine Außentemperatur
des Fahrzeugs und leitet diese zu der Regeleinrichtung 13.
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Zur
Aktivierung der in der 1 gezeigten Heizeinrichtung
drückt
ein Benutzer die Plustaste 17 oder die Minustaste 19 der
Regeleinrichtung 13, um für eine Temperaturregelung eine
entsprechende Solltemperatur des Fahrgastraumes 1 vorzugeben. Mit
der Aktivierung der Heizeinrichtung erzeugt das Gebläse 3 eine
Luftströmung
L. Der entsprechend der vorgegebenen Solltemperatur eingestellte
Strömungsteiler 5 teilt
diese Luftströmung
L in die erste Luftströmung
L1 und in die zweite Luftströmung L2. Dabei erfolgt im Wärmetauscher 7 eine
Wärmeübertragung
von dem in der Kühlwasserleitung 11 strömenden Kühlwasser
auf die erste Luftströmung
L1. Stromab des Zuheizers 9 wird
die erwärmte
Luftströmung
L1 mit der umgeleiteten Luftströmung L2 zusammengeführt und in den Fahrgastraum 1 geleitet. In
Abhängigkeit
von der mittels des Temperatursensors 25 erfassten Isttemperatur
regelt die Regeleinrichtung 13 durch ein entsprechendes
Verstellen des Strömungsteilers 5 die
Isttemperatur des Fahrgastraums 1 auf die eingestellte
und im Anzeigeelement 15 angezeigte Solltemperatur.
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Für eine beschleunigte
Erwärmung
der Luftströmung
L1 kann der Benutzer den Zuheizer 9 durch eine
Betätigung
der Plustaste 17 aktivieren. Dabei stellt der Benutzer über die
Plustaste 17 die Heizeinrichtung auf einen maximalen Heizbetrieb.
Der maximale Heizbetrieb ist in der 1 in der
Sieben-Segment-Anzeige 15 durch „HI" angezeigt. In dem
maximalen Heizbetrieb HI erfolgt keine Regelung auf eine vorgegebene
Solltemperatur durch ein Verstellen der Luftströmungen L1 und
L2. Vielmehr bringt die Regeleinrichtung 13 den
Strömungsteiler 5 in
eine Stellung, in der die erste Strömung L1 der
Gesamtströmung
L entspricht, während
der Strömungsteiler 5 keine zweite
Strömung
L2 in die Bypassleitung leitet.
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Mit
der Einstellung der Regeleinrichtung 13 auf den maximalen
Heizbetrieb HI erfolgt automatisch die Aktivierung des Zuheizers 9.
Damit ist eine schnellstmögliche
Erwärmung
des Fahrgastraums 1 erreicht.
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Der
Zuheizer 9 ist nicht nur benutzerseitig durch entsprechende
Betätigung
der Plustaste 17 aktivierbar. Vielmehr aktiviert die Regeleinrichtung 13 den
Zuheizer 9 selbsttätig,
sofern die vom Temperatursensor 27 gemessene Außentemperatur
kleiner oder gleich einer vorgegebenen Grenztemperatur, beispielsweise
5°C ist.
In diesem Fall erfolgt mittels der Regeleinrichtung 13 eine
automatische Aktivierung des Zuheizers 9 für eine Unterstützung des Wärmetauschers 7 zur
Erwärmung
der Luftströmung L1.
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Der
so aktivierte Zuheizer 9 wird wieder deaktiviert, wenn
der Benutzer die Minustaste 19 betätigt, um von dem maximalen
Heizbetrieb HI zurück auf
eine vorgegebene Solltemperatur zu schalten, die einer Temperaturregelung
zugrunde zu legen ist.
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In
dem Flussdiagramm der 2 sind die Verfahrensschritte
der Regeleinrichtung 13 gezeigt, die zu einer Aktivierung
oder Deaktivierung des Zuheizers 9 führen.
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In
einem Schritt 1 erfasst der Außentemperatur-Sensor 27 die
Außentemperatur
des Fahrzeugs. Diese wird in einem Schritt 2 mit einer
Grenztemperatur von 5°C
verglichen. Ist die erfasste Außentemperatur
kleiner oder gleich 5°C,
so wird in einem Schritt 3 der Zuheizer 9 aktiviert.
Ist die erfasste Außentemperatur
größer oder
gleich 5°C
so bleibt der Zuheizer 9 deaktiviert (Schritt 4)
und geht die Regeleinrichtung 13 zu Schritt 5.
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In
Schritt 5 ermittelt die Regeleinrichtung 13, ob
vom Benutzer der maximale Heizbetrieb HI eingestellt ist. Ist dies
der Fall, so aktiviert die Regeleinrichtung 13 in Schritt 6 den
Zuheizer 9. Ist dagegen nicht der maximale Heizbetrieb
HI, sondern eine Solltemperatur eingestellt, so erfolgt gemäß Schritt 7 keine Aktivierung
des Zuheizers 9.