DE19720837A1 - Verfahren zum Heizen eines Fahrzeuginnenraums in einem Kraftfahrzeug - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Heizen eines Fahr­ zeuginnenraums in einem Kraftfahrzeug der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Gattung.

In der EP 0 679 545 A1 ist ein Verfahren zum Heizen eines Fahrgastraums in einem Kraftfahrzeug beschrieben, wobei dem Fahrgastraum über eine Heizvorrichtung ein Luftstrom zuge­ führt wird. Bei Inbetriebnahme der Heizvorrichtung wird im wesentlichen der gesamte Luftstrom vor Eintritt in den Fahrgastraum als Adsorptionsluftstrom durch einen Sorptionsreaktor mit einem Sorbens wie Zeolith oder dgl. geführt. Mit zunehmender Heizleistung der Heizvorrichtung wird der durch den Sorptionsreaktor geführte Adsorptions­ luftstrom reduziert und gleichzeitig der Anteil des den Sorptionsreaktor umgehenden Luftstroms erhöht.

In der DE 44 08 796 A1 ist eine Vorrichtung zur Senkung der Luftfeuchtigkeit in einem Fahrgastraum eines Kraftfahrzeugs beschrieben. Diese Vorrichtung weist ein Gehäuse auf, in dem zwei Reaktoren angeordnet sind, von denen jeweils einer im Adsorptionsbetrieb und der andere im Desorptionsbetrieb befindlich ist. Die jeweilige Betriebsphase wird mittels Luftstromsteuerelementen derart eingestellt, daß ein Teil­ luftstrom als Adsorptionsluftstrom durch einen Reaktor ge­ führt und dem Fahrgastinnenraum zugeleitet wird, während ein anderer Teilluftstrom zunächst durch eine Heizein­ richtung geführt wird, um auf die erforderliche De­ sorptionstemperatur erwärmt zu werden, um danach den an­ deren Reaktor zu desorbieren. Dieser Desorptionsluftstrom wird sodann in die das Fahrzeug umgebende Außenluft abge­ leitet.

Bei Fahrzeugen mit abgasarmen bzw. abgasfreien Antrieben fällt lediglich eine geringe Abwärme der Antriebskomponen­ ten an, die zu einer befriedigenden Beheizung des Fahrzeug­ innenraums im Frischluftbetrieb nicht ausreicht. Im Umluft­ betrieb kann durch den Einsatz eines Umlufttrockners kann mit geringerer Heizenergie eine höhere Innenraumtemperatur erzielt werden, was jedoch zu Lasten des Komforts geht, da eine solche Einrichtung mit einem langsamen Ansprechver­ halten der Trocknungseinrichtung behaftet ist.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Heizen eines Fahrzeuginnenraums in einem Kraftfahrzeug zu schaffen, durch das eine raschere Auf­ heizung des Fahrzeuginnenraums in bestimmten Betriebsphasen möglich ist.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.

Die wesentlichen Vorteile der Erfindung sind darin zu se­ hen, daß eine sofort wirksame Heizeinrichtung einen Luft­ strom erwärmt, der unmittelbar dem Fahrzeuginnenraum zu­ leitbar ist. Diese erwärmte Innenraumluft kann dann in Ab­ hängigkeit des jeweiligen Temperaturniveaus als Umluft der Trocknungseinrichtung zugeleitet werden, so daß diese Wärme zurückgewonnen wird.

Damit eine zu hohe Luftfeuchtigkeit im Fahrzeuginnenraum und damit auch die Neigung zum Beschlagen der Scheiben ver­ mieden wird, ist es zweckmäßig, die Einstellung des Luft­ stromsteuerelementes in der Position zur Umgehung des Reaktors zeitlich zu begrenzen. Daneben kann jedoch auch der Feuchtigkeitsgehalt bzw. der Taupunkt bestimmt werden, um eine an die aktuellen Verhältnisse von Luftfeuchtigkeit und Temperatur angepaßte Regelung zu erreichen.

Während es möglich ist, die Luftstromsteuerung so vorzuneh­ men, daß der Anteil des durch die Trocknungseinrichtung ge­ leiteten Luftstroms entweder 100% oder 0% beträgt, dann nach einer weiteren Ausführungsform auch eine Steuerung von Luftstromanteilen vorgesehen werden. Bei einem solchen Ver­ fahren ist es zweckmäßig, daß mit der Abnahme der Tempera­ turdifferenz zwischen Innenraumtemperatur und eingestelltem Sollwert das Luftstromsteuerelement in Richtung auf die an­ dere Endlage verstellt wird. Diese Verstellung kann in vor­ gegebenen Schritten oder kontinuierlich erfolgen.

Zur Komfortsteigerung ist es zweckmäßig, daß während der Betriebsphase des den Reaktor umgehenden Luftstroms der Heizeinrichtung ein Frischluftstrom zugeführt und ein Um­ luftbetrieb vermieden wird. Somit wird ein Anstieg des Feuchtegehaltes im Fahrzeuginnenraum verhindert, bis sich dort ein entsprechendes Temperaturniveau eingestellt hat und erst dann wird auf den Umluftbetrieb umgestellt. Die nach einer entsprechenden Erwärmung der Fahrzeuginnenraum­ luft vorhandene Wärmeenergie kann auf diese Weise zurück­ gewonnen werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Trockners mit einer elektrischen Heizeinrichtung für die Behand­ lung der dem Fahrzeuginnenraum zugeführten Luft,

Fig. 2 eine Ausführungsvariante zu Fig. 1 zum kontinuier­ lichen Betrieb der Trocknungsvorrichtung.

In Fig. 1 ist an einen Fahrzeuginnenraum 1 ein Umluftkanal 2 angeschlossen, der zu einem Gebläse 3 führt. Außerdem ist auf der Saugseite des Gebläses 3 noch ein Frischluftkanal 4 angeschlossen. Druckseitig schließt sich an das Gebläse 3 ein Luftkanal 5 an, in dem eine elektrische Heizeinrichtung 6 vorgesehen ist. Diese Heizeinrichtung ist Bestandteil einer Trocknungseinrichtung 10, in der sich ein Reaktor 9 befindet, welcher der Adsorption der Feuchtigkeit aus einem Luftstrom dient. Abströmseitig der Heizeinrichtung 6 ist in dem Luftkanal 5 ein Luftstromsteuerelement 7 vorgesehen, an welchem der Luftkanal 5 in zwei Teilkanäle 5* und 5** ver­ zweigt ist. Der Teilkanal 5* führt zu einem Zuluftkanal 8, der an den Fahrzeuginnenraum 1 angeschlossen ist. In dem Teilkanal 5** befindet sich der Reaktor 9, welcher ein Sorptionsmaterial wie beispielsweise Zeolith, Silikagel oder dgl. enthält. Abströmseitig des Reaktors 9 befindet sich in dem Teilkanal 5** ein Luftstromsteuerelement 12, an dem der Zuluftkanal 8 und ein Fortluftkanal 11 ange­ schlossen sind.

Zum Antrieb der Luftstromsteuerelemente 7, 12 sind vorzugs­ weise elektromechanische oder pneumatische Stellmittel 30, 31 vorgesehen, die über elektrische Steuerleitungen 33, 34 mit einem Steuergerät 32 verbunden sind. Das Steuergerät 32 erzeugt Signale zur Ansteuerung der Stellmittel 30, 31 in Abhängigkeit von Eingangssignalen mindestens eines Tempera­ turfühlers, vorzugsweise eines Innenraumtemperaturfühlers 35 und eines Sollwertstellers 36. Das Steuergerät 32 ist ausgangsseitig an einen Leistungsverstärker 37 geschaltet, der für die elektrische Energieversorgung der Heizein­ richtung 6 dient.

Die in Fig. 1 dargestellte Einstellung der Luftstrom­ steuerelemente 7 und 10 entspricht der Betriebsphase, die unmittelbar mit dem Starten des Antriebsmotors beginnt. Voraussetzung hierfür ist, daß aufgrund der Eingangssignale am Steuergerät 32 ein Heizungsbedarf festgestellt wird. Das Gebläse 3 saugt in dieser Betriebsphase Umgebungsluft durch den Frischluftkanal 4 an und erzeugt einen Luftstrom, der durch den Luftkanal 5 der Heizeinrichtung 6 zugeführt wird. In der durch Steuergerät 32 und Leistungsverstärker 37 aktivierten elektrischen Heizeinrichtung 6 wird der Luftstrom erwärmt und aufgrund der Einstellung des Luft­ stromsteuerelementes 7 durch den Teilkanal 5* und den Zu­ luftkanal 8 dem Fahrzeuginnenraum 1 zugeleitet. Diese Be­ triebsphase kann beispielsweise zeitabhängig oder tempera­ turabhängig beendet werden, wobei zum Ende dieser Betriebs­ phase die Luftstromsteuerelemente 7 und 10 umgeschaltet werden und der Luftstrom durch den Teilkanal 5** und den Reaktor 9 geführt wird. In dieser Betriebsweise wird zumin­ dest ein Anteil der vom Gebläse 3 angesaugten Luft als Um­ luft aus dem Fahrzeuginnenraum 1 durch den Umluftkanal 2 angesaugt.

Die Fig. 2 zeigt eine Trocknungsvorrichtung 20, die zwei Reaktoren 13 und 14 umfaßt, wobei die Reaktoren 13 und 14 parallel zueinander verlaufend angeordnet sind. Zwischen beiden Reaktoren 13 und 14 befindet sich eine Lufthauptkam­ mer 15 und auf der jeweils abgewandten Seite der Reaktoren 13 und 14 sind Luftnebenkammern 16 und 17 vorgesehen. In den Kammern 15, 16, 17 sind steuerbare Klappen 21, 22, 23 angeordnet, die zur Steuerung der Luftströme durch die Re­ aktoren 13 und 14 dienen. In Luftströmungsrichtung vor der Lufthauptkammer 15 befindet sich eine elektrische Heizein­ richtung 18, die beispielsweise aus PTC-Elementen als Heiz­ elemente besteht. Abströmseitig sind an die Luftnebenkam­ mern 16 und 17 jeweils Fortluftkanäle 19 angeschlossen die mittels schwenkbarer Klappen 24 absperrbar sind.

Die in Fig. 2 gezeigte Stellung der Klappen 21, 22 und 23 entspricht der Betriebsphase beim Beginn der Luftzufuhr zum Fahrzeuginnenraum. Dabei nehmen die in den Nebenluftkammern 16 und 17 angeordneten Klappen 22 und 23 eine Stellung ein, durch die eine Eingangskammer 25 der Trocknungsvorrichtung 20 gegenüber den Reaktoren 13 und 14 abgesperrt ist. Somit wird der Gesamtluftstrom, der von dem Gebläse 3 erzeugt und durch den Luftkanal 5 der Trocknungsvorrichtung 20 zuge­ leitet wird, durch die elektrische Heizeinrichtung 18 ge­ leitet und gelangt so in die Lufthauptkammer 15. Die Klappe 21 in der Lufthauptkammer 15 nimmt eine parallel zur Luft­ strömungsrichtung ausgerichtete Lage ein, so daß der die elektrische Heizeinrichtung 18 verlassende Luftstrom unmit­ telbar dem an die Lufthauptkammer 15 angeschlossenen Zu­ luftkanal 8 zugeleitet und von diesem in den Fahrzeuginnen­ raum 1 geführt wird. Damit in dieser Betriebsphase kein Luftstromanteil durch die Reaktoren 13 und 14 tritt und in die Umgebungsluft abgeleitet wird, nehmen die Klappen 24 in den Fortluftkanälen 19 eine die Fortluftkanäle 19 sperrende Position ein.

Es ist jedoch auch möglich, die Klappen 22, 23 in der Be­ triebsphase beim Beginn der Luftzufuhr derart einzustellen, daß deren dem Gebläse 3 zugewandte Enden an der Außenwand des Gehäuses 20 anliegen und die anderen Enden an den Reaktoren 13, 14 anliegen, so daß die Fortluftkanäle ge­ schlossen sind. Dadurch können die zusätzlichen Klappen 24 eingespart werden.

Claims (7)

1. Verfahren zum Heizen eines Fahrzeuginnenraums (1) in einem Kraftfahrzeug, bei dem die Heizleistung in be­ stimmten Betriebsphasen teilweise mittels einer min­ destens einen Reaktor (9, 13, 14) enthaltende Trocknungsvorrichtung (10, 20) zur Reduzierung der Feuchtigkeit der dem Fahrzeuginnenraum (1) zugeführten Luft erbracht wird, dadurch gekennzeichnet, daß beim Beginn der Luftzufuhr zum Fahrzeuginnenraum (1) die Innenraumtemperatur ge­ messen und mit einem Sollwert verglichen wird und in Abhängigkeit von einem Heizleistungsbedarf eine strom­ auf des Reaktors (9, 13, 14) angeordnete elektrische Heizeinrichtung (6, 18) einen Luftstrom erwärmt, der aufgrund der Einstellung mindestens eines Luftstrom­ steuerelementes (7, 21, 22, 23) unter Umgehung des Reaktors (9, 13, 14) unmittelbar dem Fahrzeuginnenraum (1) zugeleitet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstellung des Luft­ stromsteuerelementes (7, 21, 22, 23) in der Position zur Umgehung des Reaktors (9, 13, 14) zeitlich begrenzt ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit Abnahme der Tempera­ turdifferenz zwischen Innenraumtemperatur und Sollwert das Luftstromsteuerelement (7) in Richtung auf die an­ dere Endlage verstellt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstellung in vorgege­ benen Schritten erfolgt.

5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstellung kontinuierlich erfolgt.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß während der Betriebsphase des den Reaktor (9, 13, 14) umgehenden Luftstroms der Heizeinrichtung (6, 18) ein Frischluftstrom zugeführt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß nach der Beendigung der Be­ triebsphase dem Reaktor (9, 13, 14) zumindest ein An­ teil Umluft zugeführt wird.