DE102009013360B4

DE102009013360B4 - Verfahren zum Betreiben eines Standheizsystems in einem Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102009013360B4
Application number: DE102009013360.7A
Authority: DE
Inventors: Gregor Biskup
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2009-03-16
Filing date: 2009-03-16
Publication date: 2022-01-27
Anticipated expiration: 2029-03-17
Also published as: DE102009013360A1

Abstract

Verfahren zum Betreiben eines Standheizsystems in einem Kraftfahrzeug, mit einer Steuereinrichtung, wobei das Standheizsystem zumindest ein Heizgerät, einen Wärmetauscher, eine Umwälzpumpe und ein zwischen einem Innenraum-Kühlkreislauf und einem Motor-Kühlkreislauf vorgesehenes Absperrventil umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren einen nach Ablauf der Betriebsdauer durchzuführenden Temperaturbeeinflussungsvorgang umfasst, dergestalt, dass das Heizgerät und der Wärmetauscher durch kurzzeitiges Ansteuern der Umwälzpumpe mit einem aus dem Motor-Kühlkreislauf geförderten niedertemperierten Kühlmittel beaufschlagt wird, wodurch es in der Folge zu einem Gleichbleiben und/oder Absenken der Betriebstemperatur des Heizgerätes kommt.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Betreiben eines Standheizsystems in einem Kraftfahrzeug nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Bei Standheizungen für Kraftfahrzeuge, beispielsweise Personenkraftwagen oder Lastkraftwagen, handelt es sich um ein kraftstoffbetriebenes Heizgerät welches in einer Vielzahl verschiedener Ausführungsformen aus dem Stand der Technik bekannt ist. In diesem Zusammenhang können die deutsche Offenlegungsschrift DE 43 24 371 A1 und die deutsche Patentschrift DE 36 01 399 C2 genannt werden. Die Standheizung dient dem Entfrosten der Windschutzscheibe und der Erwärmung des Fahrgastinnenraumes. Ferner kann auch eine Motorvorwärmung realisiert werden.
Die Funktionsweise eines Standheizsystems nach dem Stand der Technik gliedert sich beispielsweise in folgende Verfahrensschritte:

- Unmittelbar nach dem Start fördert eine Umwälzpumpe Kraftstoff aus dem Fahrzeugtank zum Heizgerät;
- ein Glühstift im Heizgerät wird bestromt und beginnt zu glühen;
- gleichzeitig wird Umgebungsluft in das Gerät gesaugt;
- durch den heißen Glühstift verdampft der Kraftstoff;
- das brennfähige Kraftstoff-Luft-Gemisch entzündet sich nach Erreichen einer erforderlichen Temperatur;
- das vorbeifließende kalte Kühlwasser wird nun durch das Heizgerät erhitzt und durch einen Wasserkreislauf gepumpt;
- das heiße Wasser wird an den Wärmetauscher der Fahrzeugheizung weitergeleitet, der die Wärme über das Gebläse direkt in den Fahrgastraum leitet;
- das warme Wasser kann vom Wärmetauscher weiter zum Motor fließen. Dieser erwärmt sich ebenfalls;
- nachdem das erwärmte Kühlwasser wieder zum Heizgerät zurückgeflossen ist, beginnt der Kreislauf erneut.

Alternativ kann eine Trennung des Innenraum-Kühlkreislaufes vom Motor-Kreislauf erfolgt über ein mittels einer Steuerelektronik angesteuertes Absperrventil erfolgen. Die im Zuge der Kraftstoffverbrennung erzeugte Wärme wird vom Kühlmittel absorbiert und über einen Wärmetauscher mit Hilfe des Innenraumgebläses übertragen. Liefert das Heizgerät mehr Wärmeenergie als das Fahrzeug absorbieren kann, geht das Heizgerät in eine Regelpause über, d.h. die Elektronik bleibt bis zum Abschluss der Betriebsdauer weiterhin aktiv (im Wesentlichen ähnlich einem Stand-by-Modus), die Kraftstoffverbrennung wird jedoch unterbrochen bis eine bestimmte Temperaturschwelle unterschritten wird.
Nach Abschluss der Betriebsdauer wird eine Nachlaufphase eingeleitet um die Abgasreste aus dem Brennraum zu verdrängen und eine thermische Überlastung des Heizgeräts zu vermeiden. Dazu werden ein internes Brennraumgebläse, das Absperrventil und die externe Umwälzpumpe für ca. 2 Minuten angesteuert. Für die Dauer von 2 Minuten werden dabei beispielsweise seitens der Umwälzpumpe und/oder des Absperrventils jeweils ca. 1 A (Ampere) Strom verbraucht. Die derzeitige Nachlaufphase belastet somit den Energiehaushalt bzw. die Fahrzeugbatterie, die durch den erhöhten Kraftstoffverbrauch zusätzlich geladen werden muss.
Aufgabe der Erfindung ist es, ausgehend vom bekannten Stand der Technik, das Energiemanagement in Standheizsystemen zu verbessern und gleichzeitig die thermische Überlastung des Heizgeräts auf zuverlässige und effiziente Art und Weise zu vermeiden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Merkmale beinhalten die Unteransprüche.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren einen nach Ablauf der Betriebsdauer (Heizvorgang) durchzuführenden Temperaturbeeinflussungsvorgang umfasst, dergestalt, dass das Heizgerät bzw. der Wärmetauscher durch kurzzeitiges Ansteuern der Umwälzpumpe mit einem aus dem Motor-Kühlkreislauf geförderten niedertemperierten Kühlmittel beaufschlagt wird, wodurch es in der Folge zu einem Gleichbleiben und/oder Absenken der Betriebstemperatur des Heizgerätes kommt. Erreicht wird somit bevorzugt ein sehr schnelles Abkühlen des Heizgeräts bedingt durch kurzzeitige Förderung des kälteren Kühlmittels vom Motor-Kühlkreislauf. Gleichbleiben der Betriebstemperatur bedeutet, dass das Heizgerät nach Beendigung der Betriebsdauer bzw. des Heizvorgangs seine Betriebstemperatur zumindest beibehält und aufgrund der entstehenden Stauwärme nicht weiter ansteigt, während eine bevorzugte Absenkung der Betriebstemperatur eine zumindest geringfügige Absenkung der Betriebstemperatur durch das kurzzeitige Ansteuern der Umwälzpumpe bewirkt. Eine Überhitzung des Heizgeräts durch entstehende Stauwärme kann somit zuverlässig vermieden werden.
Eine bevorzugte Ausführungsform sieht vor, dass die Umwälzpumpe dabei zeitlich kleiner als 15 Sekunden betrieben wird bzw. die Gesamtlaufzeit der Umwälzpumpe 15 Sekunden nicht übersteigt. Bevorzugt liegt die Betriebsdauer sogar im Bereich kleiner 2-3 Sekunden. Auf die fast zweiminütige Nachlaufphase zur Senkung der Betriebstemperatur des Heizgeräts bzw. zum Schutz vor dessen thermischer Überlastung kann somit verzichtet werden, wobei es in der Folge es zu einer spürbaren Energieeinsparung kommt.
Nach wie vor umfasst das Verfahren auch einen Verfahrensschritt zur Verdrängung der Abgasreste aus dem Brennraum.
Ein weiterer Verfahrensschritt sieht die dauerhafte Öffnung des Absperrventils unmittelbar nach Betriebsdauer vor (das Absperrventil befindet sich bevorzugt nach Beendigung der Betriebsdauer schon in der Öffnungsstellung wodurch nach Ablauf der Betriebsdauer des Heizgeräts eine Ansteuerung des Ventils entfallen kann) und die sich unmittelbar daran anschließende (oder gleichzeitig) zeitlich begrenzte Ansteuerung der Umwälzpumpe.
Ein weiterer bevorzugter Verfahrensschritt sieht vor, dass der Temperaturbeeinflussungsvorgang bei ausgeschaltetem Motor durchgeführt wird.
Ferner ist denkbar, dass ein Verfahrensschritt die Nutzung der im Motorkühlkreislauf gespeicherten bzw. vorhandenen Wärme vorsieht, dergestalt, dass mittels der Steuereinrichtung, anstelle eines Verfahrensschrittes zur Einleitung eines Brennbetriebes, ein Verfahrensschritt zur Nutzung der Restwärme aktiviert werden kann. Die Steuereinrichtung könnte dazu Mittel umfassen, die abhängig von den letzten ermittelten Temperaturwerten eine selbsttätige Zuführung der Restwärme in den Fahrzeuginnenraum veranlassen.

Claims

Verfahren zum Betreiben eines Standheizsystems in einem Kraftfahrzeug, mit einer Steuereinrichtung, wobei das Standheizsystem zumindest ein Heizgerät, einen Wärmetauscher, eine Umwälzpumpe und ein zwischen einem Innenraum-Kühlkreislauf und einem Motor-Kühlkreislauf vorgesehenes Absperrventil umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren einen nach Ablauf der Betriebsdauer durchzuführenden Temperaturbeeinflussungsvorgang umfasst, dergestalt, dass das Heizgerät und der Wärmetauscher durch kurzzeitiges Ansteuern der Umwälzpumpe mit einem aus dem Motor-Kühlkreislauf geförderten niedertemperierten Kühlmittel beaufschlagt wird, wodurch es in der Folge zu einem Gleichbleiben und/oder Absenken der Betriebstemperatur des Heizgerätes kommt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansteuerungszeit der Umwälzpumpe deutlich geringer als eine nach Abschluss der Betriebsdauer eingeleitete Nachlaufphase des Heizgerätes ist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Verfahrensschritt die dauerhafte Öffnung des Absperrventils und die sich unmittelbar daran anschließende zeitlich begrenzte Ansteuerung der Umwälzpumpe vorsieht.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Temperaturbeeinflussungsvorgang bei ausgeschaltetem Motor durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Verfahrensschritt die Nutzung der im Motorkühlkreislauf gespeicherten und/oder vorhandenen Wärme vorsieht, dergestalt, dass mittels der Steuereinrichtung, anstelle eines Verfahrensschrittes zur Einleitung eines Brennbetriebes, ein Verfahrensschritt zur Nutzung der Restwärme aktiviert wird.