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Die
Erfindung betrifft ein Zuheizverfahren für ein Kraftfahrzeug mit den
Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1, beziehungsweise
eine Zuheizvorrichtung eines Kraftfahrzeugs mit den Merkmalen des
Oberbegriffs des Patentanspruchs 15.
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Ein
gattungsbildendes Verfahren und eine gattungsbildende Vorrichtung
sind in der
DE 196
01 313 A1 offenbart. Eine solche Zuheizvorrichtung eines
Kraftfahrzeugs weist ein Antriebsaggregat sowie eine mit dem Antriebsaggregat
in Wirkverbindung stehende Wandlerkupplung auf. Ein Wandlerfluidwärmetauscher
führt die
in der Wandlerkupplung entstehende Wärme an einen Heizfluidwärmetauscher ab,
der auf den der Fahrzeugkabine zugeführten Luftstrom wirkt.
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Aufgabe
der Erfindung ist es ein Zuheizverfahren, sowie eine Vorrichtung
zur Durchführung
eines solchen Verfahrens bereitzustellen, bei dem zusätzliche
Zuheizleistung bereitgestellt werden kann.
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Die
Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs
1 sowie durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs
15 gelöst.
Bei einem Zuheizverfahren wird gattungsgemäß eine Wandlerkupplung eines
Fahrzeugs mit Schlupf betrieben, so dass im Wandlerfluid der Wandlerkupplung
Wärme erzeugt
wird. Um diese Wärme
einem Aggregat oder der Kabine des Fahrzeugs zuzubringen, erfolgt
ein Wärmetausch
mit einem Heizfluid eines Heizfluidkreislaufs des Kraftfahrzeugs.
Eine erhöhte
Heizleistung wird dadurch ermöglicht,
dass das Vorliegen einer Heizleistungsanforderung überprüft wird
und ein Blockieren eines mit der Wandlerkupplung in Wirkverbindung
stehenden Abtriebsstrangs ebenfalls überprüft und/oder bewirkt wird. Des
Weiteren wird bei blockiertem Abtriebsstrang, sowie Vorliegen der
Heizleistungsanforderung die Wandlerkupplung mit einer gegenüber freigegebener
Wandlerkupplung erhöhten
Drehmomentlast angesteuert. Somit kann bei stehendem Fahrzeug eine
erhöhte
Zuheizleistung erreicht werden, welche in ihrer Höhe einem
Heizleistungsbedarf anpassbar ist. Vorrichtungsseitig ist dabei
neben dem Antriebsaggregat, einer steuerbaren Wandlerkupplung, einem
auf den Abtriebsstrang des Kraftfahrzeugs wirkenden Blockiersystem
und einem Heizfluidkreislauf mit einem Wärmetauscher zur Übertrag von
Wärme aus
dem Wandlerfluid auf das Heizfluid notwendig. Darüber hinaus
bedarf die Vorrichtung einer Steuerungseinrichtung, welche die Wandlerkupplung
in Abhängigkeit
des Blockierens des Abtriebsstranges oder eines Fahrzeugstillstands
sowie einer Heizleistungsanforderung steuert, wobei die Wandlerkupplung
bei blockiertem Abtriebsstrang drehmomentbelastet ansteuerbar ist.
Diese Steuerungseinrichtung kann in eines oder mehrere Steuergeräte des Fahrzeugs,
wie beispielsweise Wandlerkupplungssteuerung, Antriebsaggregatesteuerung,
Blockiersystemsteuerung und/oder Klimatisierungssteuerung integriert
sein.
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Bei
einer besonderen Ausgestaltung des Zuheizverfahrens wird bei Vorliegen
einer Heizleistungsanforderung und blockiertem Abtriebsstrang ein auf
die Wandlerkupplung wirkendes Antriebsaggregat des Fahrzeugs leistungserhöhend angesteuert.
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Dadurch
ist es möglich, über die
Wandlerkupplung eine Zuheizleistung zu erreichen, welche über das
im Standgasbetrieb des Antriebsaggregats zur Verfügung stehende
Leistungsspektrum hinausgeht.
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Um
eine weitergehende Leistungserhöhung des
Zuheizverfahrens zu ermöglichen,
erfolgt bei einer Ausführungsform
die Leistungserhöhung
des Antriebsaggregates entsprechend der angesteuerten Drehmomenterhöhung an
der Wandlerkupplung. Durch die Abstimmung der Antriebs- und Lastleistung
ist es möglich,
besonders hohe Zuheizleistungen umzusetzen.
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Bei
einer Ausgestaltung des Zuheizverfahrens erfolgt das Blockieren
des Abtriebsstrangs des Fahrzeugs über eine bedienbare und/oder
automatische Feststellbremse. Dadurch ist es möglich mittels eines in jedem
Fahrzeug vorhandenen Blockiersystems die Abtriebsseite der Wandlerkupplung
gegen Übertragung
mechanischer Leistung zu sperren. Es erfolgt somit eine vollständige Umsetzung
der mechanischen Leistung des Antriebsaggregates in Wärmeenergie.
Da eine Feststellbremse üblicherweise über eine
Anzeigeeinrichtung verfügt,
welche deren Betätigung
anzeigt, kann dieses Signal besonders einfach zur Steuerung des
Verfahrens herangezogen werden. Steht eine automatische Feststellbremse
zur Verfügung,
kann auch ein gesteuertes Blockieren des Abtriebsstrangs beispielsweise
in Abhängigkeit eines
Fahrzeugstillstandes und Fehlen einer Fahranforderung erfolgen.
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Um
ein Blockieren des Abtriebsstrangs mittels eines vorhandenen Eingriffssystems
am Abtriebsstrang zu ermöglichen,
erfolgt bei einer Ausgestaltung des Zuheizverfahrens das Blockieren über ein
Fahrassistenzsystem, welches auf die Bremsen des Fahrzeugs wirkt.
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Bei
einer Ausführungsform
des Zuheizverfahrens erfolgt das Blockieren des Abtriebsstrangs über eine
bei Fahrzeugen mit Wandlerkupplung gängigerweise vorhandene Getriebeverriegelung
eines automatischen Getriebes. Dadurch kann auf eine separate Blockiervorrichtung
zum Sperren des Abtriebsstrangs verzichtet werden.
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Bei
einer besonderen Ausgestaltung des Zuheizverfahrens wird das Wandlerfluid
thermisch überwacht
und bei zu hoher Wandlerfluidtemperatur die Durchführung des
Zuheizverfahrens gesperrt, oder die Zuheizleistung beschränkt.
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Um
Fehlfunktionen zu verhindern und eine Automatisierung des Zuheizverfahrens
zu ermöglichen,
wird von dem auf den Abtriebsstrang wirkenden Blockiersystem beim
Blockieren ein Schaltsignal erzeugt, das zur Ansteuerung der Wandlerkupplung und
gegebenenfalls des Antriebsaggregates herangezogen wird.
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Bei
einer Ausführungsform
des Zuheizverfahrens wird ein Stillstand des Fahrzeugs und/oder das
Blockieren des Abtriebsstrangs durch ein Erfassungssystem detektiert
und der Steuerungseinrichtung der Zuheizvorrichtung, wie beispielsweise
der Antriebsaggregatesteuerung oder der Wandlerkupplungssteuerung
als Schaltsignal zur Verfügung
gestellt. Bei einem solchen Verfahren ist es möglich, ein entsprechendes Erfassungssystem,
wie beispielsweise eine Fahrtgeschwindigkeitserfassung oder eine
Schaltstellungsüberwachung
eines Automatikgetriebes zur Ansteuerung eines Zuheizens heranzuziehen.
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Um
einen automatisierten Ablauf des Zuheizverfahrens zu ermöglichen,
wird bei einer Ausführungsform
des Verfahrens ein Stillstand des Fahrzeugs detektiert und der Wandlerkupplungssteuerung
und/oder der Steuerung des Antriebsaggregats als Schaltsignal zur
Verfügung
gestellt. Dabei erfolgt ein Blockieren des Abtriebsstrangs in Abhängigkeit der
Ansteuerung von Wandlerkupplung und/oder des Antriebsaggregats beziehungsweise
der Wirkung einer entsprechenden Ansteuerung.
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Bei
einer besonderen Ausgestaltung des Zuheizverfahrens wird die Heizleistungsanforderung durch
die Motorsteuerung, also die Steuerung des Antriebsaggregates vorgenommen.
Dadurch ist es möglich
die Zuheizung entsprechend thermischer Anforderungen des Antriebsaggregates
zu steuern und vorzunehmen.
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Da
in einem Klimatisierungssteuerungsgerät des Fahrzeugs viele thermische
Betriebsparameter des Fahrzeugs überwacht
werden, ist es besonders vorteilhaft bei einer Ausführungsform
des Zuheizverfahrens die Heizleistungsanforderung durch die Klimaregelung
erfolgen zu lassen. Dies kann auch zusätzlich zu einer Heizleistungsanforderung
durch eine Motorsteuerung erfolgen.
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Bei
einer Ausführungsform
des Zuheizverfahrens wird eine Heizleistungsanforderung in Abhängigkeit
einer Temperatur des Heizmediums angesteuert. Dadurch ist es möglich, einerseits
einen Heizleistungsbedarf antriebsaggregatseitig oder auch klimaregelungsseitig
festzustellen und die Zuheizleistung entsprechend zu erhöhen – andererseits ist
es auch möglich
bei zu hohen Temperaturen des Heizmediums die Zuheizleistung zu
beschränken
beziehungsweise das Zuheizverfahren zu sperren.
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Um
eine besonders komfortable Klimaregelung des Fahrzeugs bereitzustellen,
ist bei einer Ausführungsform
des Zuheizverfahrens die Heizleistungsanforderung in Abhängigkeit
eines Heizleistungsdefizits der Klimaanlage des Kraftfahrzeugs gegeben.
Somit kann eine besonders schnelle und den gewünschten Komfortkriterien angepasste
Aufheizung des Fahrzeugs erfolgen. Die Heizleistungsanforderung
kann wie auch die durch die Antriebsaggregatesteuerung erfolgende
Heizleistungsanforderung entweder ein Ein- und Ausschalten des Zuheizens
beispielsweise in einem maximal wirksamen Betriebspunkt bewirken
oder aber auch einen geforderten Heizleistungswert zuweisen und
so die Antriebs- und Lastleistung des Zuheizsystems steuern.
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Bei
einer Ausführungsform
der Zuheizvorrichtung ist das Blockiersystem das auf den Abtriebsstrang
des Fahrzeugs wirkt eine Feststellbremse des Fahrzeugs. Bei einem
Fahrzeug, bei welchem die Feststellbremse auf die Antriebsräder des
Fahrzeugs wirkt, ist es somit möglich
mittels einer vorhandenen Einrichtung ein Blockieren des Abtriebsstranges
zu erreichen und somit eine Weiterleitung der mechanischen Leistung
des Antriebsaggregats jenseits der Wandlerkupplung zu verhindern
und die vollständige mechanische
Leistung des Antriebsaggregates in der Wandlerkupplung in Wärme umzuwandeln.
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Um
die Zuheizvorrichtung automatisch – beispielsweise in Abhängigkeit
eines Fahrstillstandes – zuschaltbar
zum machen, ist bei einer besonderen Ausführungsform der Zuheizvorrichtung
eine Feststellbremse vorgesehen, welche automatisch schaltbar ist.
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Um
zu vermeiden, dass ein gesondertes Blockiersystem zum Blockieren
des Abtriebsstrangs vorzusehen ist, ist bei einer Ausführungsform
der Zuheizvorrichtung ein Fahrassistenzsystem des Fahrzeugs vorgesehen,
das auf die Fahrzeugbremsen des Abtriebsstrangs wirkt. Durch die
normalerweise gegebene automatische Schaltbarkeit des Fahrassistenzsystems
des Fahrzeugs ist somit auch die Zuheizvorrichtung automatisierbar.
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Bei
einer besonderen Ausgestaltung der Zuheizvorrichtung ist das auf
den Abtriebsstrang wirkende Blockiersystem eine Getriebeverriegelung. Diese
ist gängigerweise
bei Fahrzeugen mit Wandlerkupplung im automatischen Getriebe vorhanden, so
dass kein gesondertes Blockiersystem vorzusehen ist.
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Bei
einer Ausführungsform
der Zuheizvorrichtung ist es vorgesehen, dass das Antriebsaggregat
bei blockiertem Abtriebsstrang entsprechend der Drehmomentlast der
Wandlerkupplung leistungserhöht
angesteuert ist. Dadurch ist es möglich, die in der Wandlerkupplung
umgesetzte Drehmomentleistung zu erhöhen und einer Heizleistungsanforderung anzupassen.
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Bei
einer besonderen Ausgestaltung der Zuheizvorrichtung ist eine Erfassungsvorrichtung
vorgesehen, die eine Blockierung des Abtriebsstrangs erfasst. Diese
Erfassungsvorrichtung erzeugt somit ein Signal bezüglich des
Blockierungszustandes des Abtriebsstrangs. Dieses Signal ist in
den Steuerungsvorrichtungen von Wandlerkupplung und Abtriebsaggregat
verarbeitbar. Die Erfassungsvorrichtung kann als separate Sensoreinheit
vorgesehen sein, die beispielsweise den Schaltzustand eines Blockierelementes
oder -systems erfasst. Es kann aber auch vorgesehen sein, dass die
Erfassungsvorrichtung im Blockiersystem selbst integriert ist und
dessen Zustand erfasst.
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Bei
einer Ausführungsform
der Zuheizvorrichtung ist es vorgesehen, dass der Schaltzustand der
Blockiervorrichtung auswertbar ist. Dadurch kann eine gesonderte
Einrichtung zum Erfassen des Blockierzustandes eingespart werden.
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Weitere
vorteilhafte Ausführungsformen
von Zuheizverfahren beziehungsweise Zuheizvorrichtungen ergeben
sich aus der Zeichnung und ihrer Beschreibung sowie aus Kombinationen
oben genannter Ausführungsformen.
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In
den Zeichnungen ist gezeigt:
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1 ein
Ablaufdiagramm eines Zuheizverfahrens und
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2 eine
skizzierte Darstellung einer Zuheizvorrichtung.
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1 zeigt
ein Ablaufdiagramm eines Zuheizverfahrens. Dabei wird im Schritt
Start 100 des Verfahrens eine Aktivierung des zugehörigen Steuerungssystems
vorgenommen, was beispielsweise durch Schalten einer Schliess- oder
Aktivierungseinrichtung des Fahrzeugs, Starten des Antriebsaggregats
des Fahrzeugs, Verstreichen einer Startzeitverzögerung nach eigentlichem Start
des Antriebsaggregats des Fahrzeugs oder auch Betätigung einer manuellen
Bedieneinrichtung zur gesonderten Anwahl des Zuheizverfahrens erfolgen
kann.
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Im
Schritt Überprüfen 110 wird
das Vorliegen einer Heizleistungsanforderung ausgewertet. Dabei kann
es sich beispielsweise um die reine Auswertung des Vorliegens eines
entsprechenden Signalflags oder auch um eine Auswertung geeigneter
Parameter, wie beispielsweise Kühlwassertemperatur
oder auch ein Soll-Ist-Vergleich an Belüftungstemperaturen oder Innenraumtemperaturen
handeln.
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Im
Schritt Blockieren 120 wird entweder ein Blockieren eines
Abtriebsstranges des Fahrzeugs überprüft oder
geschaltet. So kann hier beispielsweise ein Schaltsignal einer Blockiereinrichtung
des Abtriebsstrangs ausgewertet werden, oder auch eine Blockiervorrichtung
aktiviert werden.
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Im
Schritt Auswertung 130 erfolgt abhängig von den Ergebnissen der
Schritte 110 und 120 entweder bei Nichtvorliegen
einer Heizleistungsanforderung oder Vorliegen eines Betriebszustandes,
bei dem eine Blockiervorrichtung des Abtriebsstrangs des Fahrzeugs
nicht aktiv ist oder nicht aktiviert werden kann ein Abbruch 140 des
Verfahrens, bei dem ein normaler Betrieb des Fahrzeugs sowie ein
Rückschritt
des Verfahrens zum Schritt 110 durchgeführt wird. Ist das Ergebnis
der Auswertung 130, dass eine Heizleistungsanforderung
vorliegt sowie ein Blockieren des Abtriebsstrangs erfolgt ist oder
erfolgen kann, wird zum Schritt Ansteuerung 150 der Wandlerkupplung
mit einer gegenüber
freigegebener Wandlerkupplung erhöhten Drehmomentlast durchgeführt. Bei
einem automatisch geschalteten Blockiersystem wird dabei gleichzeitig
die Blockiereinrichtung am Abtriebsstrang aktiviert.
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Im
nachgeordneten Schritt Anpassung 160 der Leistung des Antriebsaggregates
auf den an der Wandlerkupplung angesteuerten Drehmomentlastwert,
werden diese Betriebsgrößen entsprechend
eines Heizleistungsanforderungswertes eingestellt. Somit kann bei
blockiertem Abtriebsstrang eine besonders hohe Zuheizungsleistung
an der Wandlerkupplung umgesetzt werden.
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Im
Schritt Überprüfung 170 der
Wandlerfluidtemperatur wird eine potentielle Überhitzung des Wandlerfluids
detektiert und abhängig
davon, entweder der Schritt Abbruch 180 des Zuheizverfahrens
mit bis zum Unterschreiten einer Grenztemperatur weiterlaufender
Temperaturkontrolle und dann erfolgendem Rückschritt zum Verfahrensschritt 110 oder
aber der Schritt Zurück 190 mit Übergang
zum Schritt 110 durchgeführt.
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2 zeigt
eine skizzierte Darstellung einer Zuheizvorrichtung zur Durchführung des
Zuheizverfahrens. Die Vorrichtung weist ein Antriebsaggregat 1 eines
Kraftwagens auf, welches durch eine Antriebsaggregatsteuerung 10 in
seinem Betrieb gesteuert wird. Die mechanische Abtriebsleistung
des Antriebsaggregats 1 wird an eine Wandlerkupplung 2 weitergegeben,
welche freigebend oder drehmomentübertragend koppelnd die Abtriebswelle
des Antriebsaggregats 1 an einem automatischen Getriebe 3 und Abtriebsstrang 5 des
Fahrzeugs schaltet. Die Wandlerkupplung 2 ist mittels eines
die Wandlerkupplungssteuerung 20 aufweisenden Steuergerätes steuerbar.
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Das
automatische Getriebe 3 des Fahrzeugs ist eingangsseitig
an die Wandlerkupplung 2 und abtriebsseitig mit dem restlichen
Abtriebsstrang 5 verbunden, von welchem hier schematisiert
eine Bremsscheibe dargestellt ist. Auf die Bremsscheibe des restlichen
Abtriebsstrangs 5 wirkt ein Blockiersystem 4,
welches von einer zugehörigen
Blockiersteuerung 40 gesteuert ist, und durch welches der
Abtriebsstrang 5 blockierbar ist.
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An
der Wandlerkupplung 2 ist ein Wandlerfluidkreislauf vorgesehen,
in welchem Wandlerfluid einem Wärmetauscher 60 zugeführt wird,
welcher mit einem Heizfluidkreislauf 6 des Kraftfahrzeugs
im Wärmetausch
steht. Der Heizfluidkreislauf 6 des Kraftfahrzeugs weist
neben dem Wandlerfluidwärmetauscher 60 einen
Innenraumluftwärmetauscher 61 auf,
der über
das Heizfluid des Heizfluidkreislaufs 6 ihn durchsetzende,
der Kabine des Fahrzeugs zuzuführende
Luft erwärmt.
Der Heizfluidkreislauf 6 ist an das Antriebsaggregat 1 des
Kraftwagens angebunden. Über
das Antriebsaggregat 1 wird dem Heizfluidkreislauf 6 Wärmeenergie
zugeführt,
die gegebenenfalls um eine Wärmeleistung
erhöht
werden kann, welche durch das Wandlerfluid und den Wandlerfluidwärmetauscher 60 dem
Heizfluidkreislauf zuführbar ist.
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An
der gegebenen Vorrichtung ist ein Zuheizverfahren durchführbar, bei
welchem entsprechend den Fahr- oder Betriebszuständen des Fahrzeugs gegebenenfalls
der Abtriebsstrang 5 des Fahrzeugs blockiert ist. Bei Vorliegen
einer Heizleistungsanforderung, welche beispielsweise von der Antriebsaggregatesteuerung 10 oder
einer hier nicht dargestellten Klimatisierungssteuerung geschaltet
wird, erfolgt beispielsweise bei betätigter oder automatisch aktivierter
Feststellbremse oder auch bei Bremsbetätigung mit Fahrzeugstillstand
ein Blockieren des Abtriebsstrangs 5 des Fahrzeugs durch
eine entsprechende Ansteuerung der Blockiersteuerung 40 am Blockiersystem 4.
Bei Vorliegen einer Heizleistungsanforderung sowie eines Blockierens
des Abtriebsstrangs 5 durch die Blockiersteuerung 40 und
das Blockiersystem 4, ist durch die Wandlerkupplungssteuerung 20 die
Wandlerkupplung 2 mit einem gegenüber der freigegebnen Wandlerkupplung 2 erhöhten Drehmoment
ansteuerbar. Dies kann beispielsweise in dem am Antriebsaggregat 1 bei
Standgas zur Verfügung
stehenden Leistungsrahmen erfolgen oder auch durch eine Anpassung
sowohl von Antriebsleistung des Antriebsaggregat 1 sowie
Drehmomentlast an der Wandlerkupplung 2 durch Antriebsaggregatesteuerung 10 und
Wandlerkupplungssteuerung 20 angepasst an einen Heizleistungsanforderungswert
erfolgen.