DE4431191C1 - Verfahren zur Beheizung der Kabine von Kraftfahrzeugen mit Hilfe einer Zusatzheizung unter Nutzung der Abwärme des Antriebsmotors - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Beheizung der Kabine von Kraftfahrzeugen mit der Abwärme des Antriebsmotors über das flüssige oder gasförmige Kühlmittel, welches zur Erwärmung der Fahrgastzelle in Kühlmittelleitungen über einen Kabinenwärmetauscher und dann zurück zum Motor geleitet wird, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Vor dem Hintergrund ständiger Verbesserungen der Wirkungsgrade von Verbrennungsmotor, Antriebstechnik und Aerodynamik im Kraftfahrzeugbau wird anhand einfacher thermodynamischer Überlegungen sehr schnell klar, daß in Zukunft wesentlich effizienter bei der Verwendung der Abwärme aus dem Antriebsmotor für Heizzwecke, insbesondere bei der Beheizung der Fahrgastzelle, umgegangen werden muß. So beschreiben z. B. die Patentschriften DE 39 00 255 A1 und DE 34 42 350 C2 bereits Zusatzheizungen bzw. Eingriffe in das Kabinenheizsystem zur Verbesserung der Kabinenbeheizung, die in diesem Zusammenhang jedoch nur bedingt zielführend sind.

Je nach Wirkungsgrad und Fahrsituation zeigen bei extremen klimatischen Bedingungen bereits heute am Markt befindliche Fahrzeuge mit hocheffizienten Dieselmotoren massive Probleme bei der Beheizung der Kabine. Hier ist nicht nur ein extrem langsames Aufheizen von Motor und Kabine festzustellen, sondern im Fahrbetrieb mit geringer Last reicht die Heizleistung auch nach längerer Fahrt nicht dazu aus, ein komfortables Klima in der Kabine zu erreichen.

Deshalb sind bei einigen Kraftfahrzeugherstellern bereits Überlegungen im Gange, dieses Heizleistungsdefizit durch eine zusätzliche, kraftstoffbefeuerte bzw. elektrisch beheizte Wärmequelle zu beheben. Diese Überlegungen sind das Resultat gescheiterter Bemühungen, über eine Optimierung des Kühlmittelsystems eine hinreichende Heizleistung für die Kabine bereitzustellen.

Dies verwundert zunächst nicht, sind doch die derzeit am Markt befindlichen Kühlmittel- Heizsysteme das Resultat langjähriger Optimierung unter Variation von Kühlmittel-, Frischluft- und Umluftmassenströmen und unter Variation von Geometrie und Anordnung der Kabinenwärmetauscher und Regelventile, so daß davon ausgegangen werden muß, daß hier nur noch geringfügige Verbesserungen der Kabinenheizleistung möglich sind.

Angesichts des teilweise bereits heute vorhandenen Heizleistungsdefizits und angesichts der zu erwartenden Zuspitzung dieses Problems durch weitere Verbesserungen der Fahrzeugtechnik sehen viele Fahrzeughersteller die kraftstoffbefeuerte Zusatzheizung als Lösung der Zukunft an, da diese neben einer hohen Heizleistung auch einen Langzeitbetrieb zuläßt.

Diese Feststellung wird durch die negativen Ergebnisse von Versuchen namhafter Fahrzeughersteller untermauert, bei denen versucht wurde, das Heizleistungsdefizit durch eine elektrische Beheizung des Kühlmittels zu beheben.

Ansatzpunkt zur Verbesserung der Kabinenbeheizung bzw. zur Minimierung der Leistung von zusätzlichen Heizgeräten bieten die thermische Kapselung des Motors, die Verbesserung der Isolation der Kabine, die Rückgewinnung von Wärme aus dem Abgas, eine Erhöhung des Umluftmassenstroms in der Kabine oder gar die Rückgewinnung der Wärmemenge, die in der aus der Kabine in die Umgebung austretenden Luft noch enthalten ist, über einen Abluft/Frischluft-Wärmetauscher.

Diese Maßnahmen zur Reduzierung der Wärmeverluste sind bekannt. Sie sind jedoch mit erheblichen Zusatzkosten verbunden, was sie speziell für kleine Fahrzeuge unattraktiv macht. Durch die geringe Masse hat aber gerade diese Fahrzeugklasse in Verbindung mit hocheffizienten Motoren bereits heute einen sehr geringen Kraftstoffverbrauch und somit auch wenig Abwärme für Heizzwecke.

Hieraus läßt sich die Aufgabenstellung ableiten, für Kraftfahrzeuge mit kühlmittelbeheizter Kabine ein effizientes und kostengünstiges Verfahren zur zusätzlichen Beheizung der Fahrzeugkabine zu schaffen, wobei die Zusatzwärme in erster Linie auf die Fahrzeugkabine konzentriert wird, und wobei sich insbesondere eine effiziente und kostengünstige Reduzierung der Wärmeverluste an die Umgebung ergibt, so daß möglichst wenig zusätzliche Heizenergie aus Quellen, die nicht dem Fahrzeugantrieb dienen, für die Beheizung der Kabine unter extremen klimatischen Bedingungen erforderlich ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruchs 1, insbesondere in Verbindung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 2, gelöst.

Dabei soll das angesprochene Verfahren nach Möglichkeit nicht nur die Zusatzheizleistung unter extremen klimatischen Bedingungen so gering wie möglich halten, sondern auch im normalen winterlichen Fahrbetrieb Heizenergie sparen, so daß die Aufheizdauer des Motors reduziert wird, und daß beim stationären Fahrbetrieb keine Unterkühlung des Motors auftritt.

Insbesondere besteht in diesem Zusammenhang die Aufgabe, die Einsparung der Wärmeverluste mit möglichst wenig Änderungen an bestehenden Fahrzeugaufbauten vorzunehmen.

Hierbei sind weiterhin potentielle negative Auswirkungen auf den Betrieb von Motor, Heiz- und Kühlsystem für diejenigen Fahrsituationen sicher zu vermeiden, in denen kein Heizleistungsdefizit besteht.

Zur effektiven Nutzung der Heizleistung der zusätzlichen Wärmequelle 2 unter diesen Randbedingungen können die in den einzelnen Verfahrensansprüchen beschriebenen Techniken verwendet werden.

Hierbei handelt es sich zunächst um ein Verfahren zur Beheizung der Kabine von Kraftfahrzeugen mit der als Wärmequelle 1 bezeichneten Abwärme des Antriebsmotors über das flüssige oder gasförmige Kühlmittel, welches zur Erwärmung der Fahrgastzelle über eine Wärmequelle 2, beispielsweise eine Standheizung, zum Kabinenwärmetauscher und dann zurück zum Motor geleitet wird, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß ein Kabinenwärmetauscher mit Gegenstromcharakteristik verwendet wird, und daß der Kühlmittelmassenstrom durch den Kabinenwärmetauscher zur Steigerung der an die Kabine abgegebenen Heizleistung zumindest zeitweise unter das bei Querstromkabinenwärmetauschern übliche Niveau reduziert wird.

Ohne Einschalten der Zusatzheizung ist je nach Ausgangskühlwassermassenstrom - zumindest bei den heute üblichen Kabinenheizsystemen mit Querstromkabinenwärmetauscher - an die Reduktion des Kühlwassermassenstroms eine mehr oder weniger große Abnahme der Kabinenheizleistung gekoppelt. Ausgehend von den heute üblichen Kühlmitteldurchsätzen durch den Kabinenwärmetauscher führt die Reduktion hierbei zunächst zu einer geringfügigen Absenkung der Austrittstemperatur aus dem Kabinenwärmetauscher, welche beim weiteren Absenken des Durchsatzes dann überproportional abfällt. Im Gegenzug steigt aufgrund der reduzierten Wärmeabgabe an die Kabine auch die Motoraustrittstemperatur des Kühlmittels, so daß der negative Einfluß der Kühlwasserdurchsatzreduktion auf die Kabinenheizleistung teilweise kompensiert wird. Über die erhöhte Motortemperatur nehmen wiederum die Verluste an die Umgebung stark zu, was letztendlich auf das bekannte Ergebnis führt, daß für eine wirksame Kabinenheizung ein relativ großer Kühlmitteldurchsatz durch den Kabinenwärmetauscher erforderlich ist.

Das Einbringen zusätzlicher Wärme über die Zusatzheizung zwischen Motoraustritt und Kabinenwärmetauscher führt bei einem nach obigen Gesichtspunkten optimierten Kühlmittelsystem mit hohem Kühlmitteldurchsatz durch den Kabinenwärmetauscher nur zu einer relativ geringen Steigerung der Kühlmitteltemperatur und damit zunächst auch nur zu einer relativ geringen Steigerung der in der Kabine wirksamen Heizleistung. Erst über die allmähliche Steigerung der Motortemperatur durch die zusätzlich eingebrachte Heizleistung ergibt sich letztendlich eine spürbare Steigerung der Kabinenheizleistung. Gerade die erhöhte Motortemperatur führt aber über eine starke Zunahme der Wärmeverluste an die Umgebung zu einer sehr ineffizienten Einbringung der zusätzlichen Heizleistung in die Kabine. So gelangen beispielsweise bei brennstoffbefeuerten Zusatzheizungen von 4 kW zusätzlich eingebrachter Leistung nur ca. 2 kW wirklich über den Heizungswärmetauscher in die Kabine.

Für den Extremfall, daß die Abwärme des Verbrennungsmotors geringer ist als die über die Zusatzheizung eingespeiste Wärme, dürfte angesichts dieser Größenverhältnisse die Zweckmäßigkeit der erfindungsgemäßen Reduktion des Kühlmittelmassenstroms einleuchten: Wird beispielsweise bei einer Abwärme des Motors von 1 kW der Kühlmittelmassenstrom durch den Kabinenwärmetauscher derart reduziert, daß die Kühlmitteltemperatur nach dem Einbringen der 4 kW Zusatzheizleistung nahezu die Siedetemperatur erreicht, so resultiert aufgrund der Reduktion des Kühlmittelmassenstroms durch Zusatzheizung und Kabinenwärmetauscher in Verbindung mit der Gegenstrombauart des Kabinenwärmetauschers eine sehr geringe Kühlmittelaustrittstemperatur aus dem Kabinenwärmetauscher. Dies bedeutet, daß nahezu die gesamte Zusatzwärme auf die Kabine fokussiert wird, wobei weiterhin die erforderliche Motorkühlleistung von 1 kW ebenfalls für die Kabine genutzt wird. Sowohl die Gegenstromcharakteristik als auch die hohen Kühlmitteltemperaturen am Austritt aus der Zusatzheizung führen in diesem Zusammenhang zu einem sehr guten Wärmeübergang.

Dieser Extremfall ist allerdings bei den heutigen Kraftfahrzeugen, mit Ausnahme der Elektrofahrzeuge, für die das erfindungsgemäße Verfahren ebenfalls für die Nutzung der Abwärme aus dem Antriebsmotor bzw. aus der Leistungsregelung von Bedeutung ist, noch nicht erreicht. Wie anhand der nachfolgenden Überlegungen noch gezeigt wird, ist die erfindungsgemäße Reduktion des Kühlmitteldurchsatzes durch den Kabinenwärmetauscher bzw. durch Kabinenwärmetauscher und Motor auch für den Bereich von Interesse, in dem der Hauptanteil der Kabinenheizleistung aus der Abwärme des Motors stammt.

Bei Betrachtung der am Markt befindlichen Kabinenheizsysteme fällt in diesem Zusammenhang auf, daß der Kühlmitteldurchsatz durch den Motor bzw. durch den Kabinenwärmetauscher unabhängig von der in der Kabine erforderlichen Heizleistung in vielen Betriebssituationen ein Vielfaches des für die Motorkühlung erforderlichen Wertes beträgt. Hierbei ist es keine Seltenheit, daß der Kühlmitteldurchsatz durch den Motor mehr als das Zehnfache des für die Abführung der Abwärme aus dem Motor erforderlichen Wertes beträgt. Auch die Kühlmitteldurchsätze durch den Kabinenwärmetauscher sind im winterlichen Fahrbetrieb viel höher, als zur Kühlung des Motors bei geschlossenem Thermostaten erforderlich.

Bei den heute eingesetzten Kabinenheizsystemen mit Querstromkabinenwärmetauschern und Wasser-Glycol-Gemischen als Kühlmittel liegen aufgrund der hohen Kühlmittelmassenströme teilweise Differenzen der Kühlmitteltemperaturen am Motorein- und -austritt von weniger als 10 K vor. Das gleiche gilt bei warmem Motor auch am Kabinenwärmetauscher. Hierbei sei an dieser Stelle angemerkt, daß die Temperaturdifferenz zwischen Motorein- und -austritt bei Kühlmittelsystemen, bei denen der Kabinenwärmetauscher parallel zum kleinen Kühlmittelkreislauf liegt, noch wesentlich geringer sein kann.

Die bei der Optimierung der Kabinenheizung vielerorts experimentell gemachte Erfahrung, daß ein Gegenstrom-Kabinenwärmetauscher kaum Vorteile bringt, basiert auf diesem Sachverhalt: Hier sind der Kühlmittelmassenstrom und die Wärmetauscherfläche des Kabinenwärmetauschers so groß, daß die Lufttemperatur am Austritt aus dem Kabinenwärmetauscher nahe der "Sättigung" liegt, d. h. die Lufttemperatur ist fast so hoch wie die Kühlmitteltemperatur.

Eine bisher jedoch nicht beachtete Folge derartiger Systeme sind unnötig hohe Wärmeverluste in den vom Kabinenwärmetauscher zum Motor zurückführenden Kühlmittelleitungen, in der Kühlmittelpumpe und im Kurbelgehäuse des Motors. Speziell das Kurbelgehäuse gibt nicht nur über eine große Fläche Wärme ab, sondern hat zusätzlich an der Motoraufhängung und den angeflanschten Komponenten noch weitere "Wärmebrücken".

Wird nun, wie dies bisher allgemein üblich ist, zur Steigerung der Kabinenheizleistung eine zusätzliche Wärmequelle zwischen Motor und Kabinenwärmetauscher in den Kühlmitelkreislauf eingefügt, so führt dies auf die bereits beschriebene allmähliche Steigerung der Motortemperatur und hierüber auch auf eine allmähliche Steigerung der Kabinenheizleistung, allerdings verbunden mit starken Wärmeverlusten an die Umgebung.

Wird nun erfindungsgemäß ein Kabinenwärmetauscher in Gegenstrombauart eingesetzt und der Kühlmitteldurchsatz durch den Kabinenwärmetauscher in Situationen mit Zusatzheizung z. B. von 10 auf 2 l/min reduziert, so bedeutet eine Anhebung der am Kabinenwärmetauscher geforderten Wärmeleistung von 5 auf 6 kW eine kühlmittelseitige Temperaturdifferenz von beispielsweise 52,5 K im Vergleich zu 8,7 K beim Querstromkabinenwärmetauscher. Die mindestens erforderliche Kühlmitteltemperatur am Eintritt in den Kabinenwärmetauscher beläuft sich auf 52,3°C, was gleichzeitig eine Motoreintrittstemperatur von lediglich -0,2°C bedetuet.

Wie bereits angedeutet, bewirkt dies eine Reduktion der Wärmeverluste an die Umgebung und eine Anhebung der Motoraustrittstemperatur, wodurch letztendlich trotz der unveränderten Kabinenheizleistung von 6 kW gleichzeitig die Leistung der Zusatzheizung zurückgenommen werden kann.

Auch bei Motoren mit Bypass im kleinen Kühlmittelkreislauf ergibt die erfindungsgemäße Reduktion des Kühlmitteldurchsatzes durch Zusatzheizung und Kabinenwärmetauscher eine signifikante Verbesserung. Da sich jedoch aufgrund der Mischung zwischen dem durch die Bypassleitung geförderten Kühlmittelstrom mit dem aus dem Kabinenwärmetauscherzweig stammenden Kühlmittelstrom eine Mischtemperatur am Motoreintritt auf erhöhtem Niveau einstellt, sind die Vorteile bei dieser Variante allerdings etwas geringer.

Wie bereits mehrfach beschrieben, basiert das erfindungsgemäße Verfahren auf einer signifikanten Reduktion der Wärmeverluste an die Umgebung. Hiervon sind insbesondere auch die Wärmeverluste auf dem Strömungsweg vom Kabinenwärmetauscher-Austritt zum Motor betroffen, wobei das erfindungsgemäße Verfahren bereits bei unveränderten Kühlmittelleitungen wirksam ist. Wird die vom Motor zum Kabinenwärmetauscher führende Kühlmittelleitung zusätzlich mit einer besseren Isolation ausgestattet und/oder deren Querschnitt reduziert, was bei dem reduzierten Kühlmitteldurchsatz in vielen Anwendungen problemlos möglich ist, so führt dies zu einer weiteren Reduktion der Wärmeverluste an die Umgebung. Die zum Motor zurückführende Kühlmittelleitung ist in diesem Zusammenhang aufgrund des reduzierten Temperaturniveaus von untergeordneter Bedeutung.

Negative Auswirkungen des erfindungsgemäßen Verfahrens auf den Verbrennungsprozeß bzw. die Schadstoffemissionen des Motors sind nicht zu erwarten. Im Gegenteil, bei allen vorgeschlagenen Varianten liegt in unmittelbarer Nähe der Brennraumwände eine höhere Kühlmitteltemperatur als bei der Ausgangsanordnung vor.

Es dürfte einleuchten, daß das erfindungsgemäße Verfahren nicht nur zur Steigerung der maximalen Heizleistung unter extremer Winterkälte geeignet ist, sondern in vielen Fahrsituationen mit Kabinenbeheizung auch zur Verkürzung der Aufheizdauer des Motors.

Dennoch ist zu beachten, daß es nicht immer zweckmäßig ist, möglichst viel Heizleistung auf die Kabine zu konzentrieren, so wie es das erfindungsgemäße Verfahren in der Standardanwendung tut. Bei geringem Heizleistungsbedarf kann es bei der erfindungsgemäßen Reduktion des Kühlmitteldurchsatzes vorkommen, daß die Kühlmittelaustrittstemperatur aus dem Motor oder der Zusatzheizung zu hoch ist.

Dies kann u. a. die folgenden unerwünschten Effekte nach sich ziehen:

• - Gefahr der lokalen Überhitzung innerhalb des Motors, oder der Zusatzheizung, Dampfblasenbildung
• - überhöhte Wärmeverluste an die Umgebung durch hohe Kühlmitteltemperatur im gesamten Kühlmittelkreislauf (Vor- und Rücklauf)
• - drastisch erhöhte Wärmeverluste an die Umgebung durch Öffnen des Thermostaten für den großen Kühlmittelkreislauf
• - unnötige Erhöhung der Pumpleistung der Kühlmittelpumpe.

In derartigen Betriebszuständen ist es vielfach zweckmäßig, die Reduktion des Kühlmitteldurchsatzes ganz oder zumindest teilweise aufzuheben.

Für das erfindungsgemäße Verfahren ist es vorteilhaft, wenn die Reduktion des Kühlmitteldurchsatzes schaltbar ist, so daß die verfügbare Wärme wahlweise auf die Kabine oder auf den Motor konzentriert werden kann.

Am einfachsten dient hierzu ein manueller Schalter, der im Winter die Option "Maximale Heizleistung" über ein Ventil im Kühlmittelkreislauf schaltet.

Statt dieser manuellen Betätigung kann aber auch eine automatische Festlegung des Kühlmitteldurchsatzes durch Schalt- oder Regelventile erfolgen, die beispielsweise beim Überschreiten einer bestimmten Umgebungstemperatur aktiviert werden.

Effektiver, aber auch etwas aufwendiger sind für diesen Anwendungszweck Schaltungen, die den Lastzustand des Motors erfassen und die Reduktion des Kühlmitteldurchsatzes beim Überschreiten einer Grenzlast oder einer Grenzdrehzahl aufheben. Diese Maßnahme wird zweckmäßigerweise parallel zur Erfassung des Heizbedarfs, beispielsweise über die Kühlmitteltemperatur oder die Umgebungstemperatur, angewandt. Da die angesprochenen Meß- bzw. Regelgrößen für die Motorregelung ohnehin erfaßt werden müssen, bietet sich hier eine Einbindung ins Motormanagement an.

Eine weitere Regelstrategie ist z. B. die Erfassung der Temperaturdifferenz des Kühlmittels zwischen Motoraus- und -eintritt, wobei natürlich auch die Spitzentemperatur des Kühlmittels hinter der Zusatzheizung berücksichtigt werden muß. Durch die Erfassung dieser Größe kann beispielsweise vermieden werden, daß durch eine zu große Temperaturdifferenz überhöhte mechanische Spannungen durch Temperaturgradienten im Motorblock oder -kopf entstehen. Indirekt kann durch das Abschalten ab einer Temperaturdifferenz auch eine zu hohe Temperatur im Motor verhindert werden.

Als Einfachst-Lösungen zur Vermeidung des Überhitzens des Motors bzw. des Öffnens des Thermostaten für den großen Kühlmittelkreislauf bieten sich die Messung der Kühlmitteltemperatur am Motoraustritt, der Dampfdruck im Kühlmittel oder die Erfassung der Druckpulsation im kleinen Kühlkreislauf an. In der einfachsten Ausgestaltung genügt es hierbei, die Reduktion des Kühlmitteldurchsatzes aufzuheben, sobald die angesprochenen Meßgrößen einen Grenzwert überschreiten. Es sind aber auch feinfühligere Anwendungen mit Regelung des Kühlmitteldurchsatzes denkbar.

Sollen auch die letzten Prozentpunkte an Heizleistungssteigerung gewonnen werden, so ist es zweckmäßig, den Kühlmitteldurchsatz möglichst stark zu reduzieren. Hierbei kann im Extremfall die Austrittstemperatur des Kühlmittels aus dem Gegenstrom- Kabinenwärmetauscher nahe der Umgebungstemperatur liegen, wodurch sich die geringsten Wärmeverluste an die Umgebung ergeben. In diesem Zusammenhang ist es zweckmäßig, den Kühlmitteldurchsatz in Abhängigkeit von der Kühlmitteltemperatur am Wärmetauscheraustritt oder der Differenz zur Umgebungstemperatur zu regeln. Wie groß diese Temperaturdifferenz zur Umgebungstemperatur oder das absolute Temperaturniveau letztendlich ist hängt davon ab, ob eine zusätzliche Kontrolleinheit zur Überwachung des Motors bzw. der Zusatzheizung auf lokale Überhitzung vorhanden ist. Bei Einhalten eines gewissen Sicherheitsabstandes kann u. U. auf diese verzichtet werden, so daß sich entsprechende Kosten einsparen lassen.

Mit dem Absenken der Kühlmitteltemperatur am Motoreintritt ist neben den thermischen Spannungen auch auf die erforderliche Öltemperatur zu achten. Dies ist aus energetischen Gründen von Bedeutung und auch um erhöhten Verschleiß zu vermeiden. Deshalb kann es vorteilhaft sein, einen Teil der erhöhten Kühlmitteltemperatur am Motoraustritt gezielt zur Beheizung des Motoröls einzusetzen. Hierzu ist ein Ölwärmetauscher im Bereich des Kühlmittelaustritts vor oder hinter der Zusatzheizung zweckmäßig.

Wie eine vollständige Energiebilanz am Kraftfahrzeug zeigt, ist die erfindungsgemäße Reduktion des Kühlmitteldurchsatzes durch Zusatzheizung und Kabinenwärmetauscher bzw. durch Motor, Zusatzheizung und Kabinenwärmetauscher eine sehr effektive Maßnahme, um die Heizleistung in der Kabine - auf dem Umweg über die Reduktion der Wärmeverluste an die Umgebung - zu steigern. Insbesondere wird hierbei die Wärmeleistung der Zusatzheizung bei Bedarf auf die Fahrgastzelle konzentriert, was sich letztendlich in einer Erhöhung der Temperatur der ins Fahrzeuginnere geförderten Frischluft bzw. Mischung aus Frischluft und Umluft äußert.

Die bisher beschriebenen Maßnahmen zur Reduktion der Wärmeverluste im kleinen Kühlmittelkreislauf und im Motor öffnen den Weg zu weiteren Maßnahmen, um die Wärmeverluste an die Umgebung zu reduzieren. Wie bereits mehrfach beschrieben, befindet sich beim erfindungsgemäßen Verfahren die Lufttemperatur am Austritt aus dem Kabinenwärmetauscher auf einem erhöhten Niveau. Dies ist gleichzusetzen mit einer Steigerung der Heizleistung des Kabinenwärmetauschers.

Maßgeblich für den Komfort in der Kabine ist aber nicht die Heizleistung des Kabinenwärmetauschers, sondern die Temperatur und die Luftfeuchtigkeit in der Kabine. Als Zielwert für die Lufttemperatur in der Kabine sind bei winterlichen Temperaturen etwa 20-30°C anzusehen. Für Fahrzeuge ohne Umluft bedeutet dies wiederum, daß der gesamte Luftmassenstrom die Kabine mit dieser Temperatur verläßt.

Bei einer Umgebungstemperatur von -20°C und unverändertem Luftmassenstrom bedeutet z.. B. die mit Hilfe der erfindungsgemäßen Reduktion der Wärmeverluste sicher mögliche Anhebung der Lufttemperatur am Kabinenwärmetauscheraustritt von 50°C auf 60°C nicht nur eine Steigerung der Heizleistung des Kabinenwärmetauschers um 14,3%, sondern es eröffnet sich durch die entsprechende Reduktion des Frischluftmassenstroms zusätzlich ein Verbesserungspotential des Wärmenutzungsgrades in der Kabine von 35,7% auf 43,8%.

Der Spielraum für derartige Maßnahmen ist jedoch nicht nur durch die maximal zulässige Kühlmitteltemperatur begrenzt, sondern durch den erforderlichen Mindestluftdurchsatz durch die Kabine. Diese richtet sich bei heutigen Kraftfahrzeugen in erster Linie nach der erforderlichen Geschwindigkeit bzw. dem Austrittsimpuls der Luft an den Düsen um die Fenster vor dem Beschlagen zu schützen, dem erforderlichen Massenstrom, um die Luftfeuchtigkeit abzutransportieren, die von den Fahrgästen herrührt, sowie dem Luftmassenstrom, um dem Kühlmittel hinreichend Wärme für die Kabine zu entziehen.

Die potentielle Reduktion des Frischluftmassenstroms in Verbindung mit der erfindungsgemäßen Reduktion des Kühlmitteldurchsatzes durch den Motor bzw. durch den Gegenstromwärmetauscher ist unter der Berücksichtigung dieser Randbedingungen in erster Linie durch die Gefahr des Beschlagens der Windschutzscheibe begrenzt. Speziell durch die hohen Temperaturen der Luft am Düsenaustritt der Windschutzscheibendefrostung wird der Effekt der geringeren Luftgeschwindigkeit bzw. des geringeren Luftmassenstroms aber weitgehend kompensiert.

Bei Systemen mit Umluft kann in diesem Zusammenhang auch eine Anpassung der Austrittsgeschwindigkeit der Luft zur Vermeidung des Beschlagens der Windschutzscheibe erfolgen.

Unter Berücksichtigung der im praktischen Fahrbetrieb zu erwartenden Bereiche für Temperatur und Feuchte der Umgebungsluft und unter Berücksichtigung des Anteils der Luftfeuchtigkeit, der von den Fahrzeuginsassen stammt, läßt sich zeigen, daß die kritischen Zustände "zu hohe Feuchtigkeit der Kabinenluft" und "zu geringe Temperatur der Kabinenluft" zumindest bei warmem Motor normalerweise nicht gleichzeitig auftreten.

Bei extrem tiefen Temperaturen, wo bereits heute manche Fahrzeuge Heizprobleme haben, ist die Feuchtigkeit der Umgebungsluft so gering, daß nach deren Aufheizen auf eine Temperatur von +25°C in der Kabine auch bei Reduktion des Frischluftmassenstroms nicht mit dem Beschlagen der Scheiben zu rechnen ist.

Umgekehrt ist für Umgebungstemperaturen in der Nähe von 0°C zwar die Gefahr des Beschlagens deutlich größer, doch reicht dort i. a. die verfügbare Heizleistung ohne besondere Maßnahmen aus, um eine angenehme Kabinentemperatur sicherzustellen. Ausgehend von den obigen Ausführungen wird klar, daß es zur Erfüllung extremer Wärmeanforderungen in der Kabine bei tiefen Umgebungstemperaturen zweckmäßig ist, dem Frischluftdurchsatz durch den Kabinenwärmetauscher zu reduzieren.

Außer manuellen Betätigungseinrichtungen sind hierzu automatische Stellglieder besonders geeignet, die den Frischluftdurchsatz bei Unterschreiten einer bestimmten Umgebungstemperatur oder beim Unterschreiten einer bestimmten Feuchtigkeit der Umgebungsluft reduzieren. Ebenso kann natürlich auch die relative Luftfeuchtigkeit in der Kabine als Signal für die Reduktion des Frischluftdurchsatzes Verwendung finden.

Wie bereits beschrieben, ergänzen sich hier die einzelnen Maßnahmen zur Reduktion des Kühlmitteldurchsatzes und zur Reduktion des Frischluftdurchsatzes in Verbindung mit einem Gegenstromkabinenwärmetauscher in idealer Weise.

Ausgehend vom heutigen Stand der Technik (Fig. 2-5) sollen nachfolgend einige besonders zweckmäßige Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens beschrieben werden.

Eine ebenso einfache wie verbreitete Standardschaltung zur Beheizung der Kabine mit einer Zusatzheizung unter Nutzung der Abwärme aus dem Motor zeigt Fig. 5. Hier wird das i. a. flüssige Kühlmittel vom Motor 1 über die Vorlaufleitung 2 und die Zusatzheizung 20 zum Kabinenwärmetauscher 3 und dann über die Rücklaufleitung 4, den Thermostaten 5 und die Kühlmittelpumpe 6 zurück zum Motor 1 gefördert. Hierbei ist zu beachten, daß der Thermostat 5 den großen Kühlkreislauf - hier angedeutet durch die Leitungen 7 und 8 - weitgehend verschließt, solange keine überschüssige Abwärme vorhanden ist. Die Zusatzheizung 20 kann hierbei z. B. aus einer mit flüssigem Kraftstoff betriebenen Einheit, einer elektrischen Heizwicklung oder aus einem Wärmespeicher bestehen.

Die Regelung der an die Kabine abgegebenen Wärme erfolgt in dieser Standardschaltung durch das Ein- bzw. Ausschalten der Zusatzheizung sowie über die Anpassung der mit Hilfe des Gebläses 9 von der Leitung 10 durch die Leitung 11 über den Kabinenwärmetauscher 3 und die Leitung 13 in die Kabine geförderten Luftmasse. Hierbei ergibt sich die Temperatur der i. a. über zahlreiche Düsen in die Kabine geförderten Luft als Mischtemperatur der über die Regelklappe 14 auf die Leitungen 11 und 12 verteilten Luftmassen. Bei manchen Anwendungen sitzt die Regelklappe auch hinter dem Kabinenwärmetauscher.

Alternativ zur in Fig. 5 dargestellten luftseitigen Regelung der Kabinentemperatur zeigt Fig. 2 einen entsprechenden Kreislauf mit kühlmittelseitiger Regelung. Hier öffnet die Regelklappe 14 den wasserseitigen Bypass 15, um die an die Kabine abgegebene Wärmemenge zu reduzieren.

Bei manchen Motoren (z. B. Fig. 3) wird innerhalb des kleinen Kühlkreislaufs zusätzlich zur in Fig. 5 dargestellten Schaltung ein wasserseitiger Bypass 15 vorgesehen, so daß nur ein Teil des im kleinen Kreislauf geförderten Kühlmittels über den Kabinenwärmetauscher strömt. Dies wird vorwiegend bei temperaturempfindlichen Motoren verwandt, um eine möglichst homogene Temperaturverteilung im Motorblock und im Zylinderkopf zu gewährleisten.

Abschließend ist in Fig. 4 noch eine seltener anzutreffende Schaltung dargestellt, die sich vorwiegend bei temperaturunempfindlichen Motoren mit entsprechender Ausgestaltung der motorseitigen Kühlmittelkanäle findet. Um die Heizleistung herabzusetzen, wird hier, neben der Reduzierung bzw. dem Abschalten der Wärmezufuhr über die Zusatzheizung, einfach der Kühlmitteldurchsatz durch den Kabinenwärmetauscher reduziert und im Extremfall sogar blockiert.

Für Fig. 2, 3 und 5 bleibt hier noch zu ergänzen, daß der Thermostat 5 natürlich auch an der Abzweigung des großen Kühlkreislaufes (Leitung 8) am Motoraustritt sitzen kann.

Allen bisher beschriebenen Schaltungen ist gemeinsam, daß ein Querstromkabinenwärmetauscher Verwendung findet, und daß zumindest bei stationärem Motobetrieb eine Reduktion des Kühlmittel- oder des Luftdurchsatzes durch den Kabinenwärmetauscher im Gegensatz zum erfindungsgemäßen Verfahren mit der Zielsetzung erfolgt, eine Reduktion der vom Kabinenwärmetauscher abgegebenen Wärmeleistung zu erzielen. Die Anpassung der Wärmeabgabe in der Kabine erfolgt über die Anpassung der Leistungsabgabe der Zusatzheizung bzw. bei ausgeschalteter Zusatzheizung über die Anpassung der Luft- und/oder Kühlmitteldurchsätze. Auch bei Systemen mit Ein/Aus-Regelung der Zusatzheizung wird die Reduktion des Luft- bzw. Kühlmittelmassenstroms durch den Kabinenwärmetauscher zur Reduktion der Leistungsabgabe in der Kabine eingesetzt.

Insbesondere ist bei diesen bekannten Anwendungen nicht vorgesehen, bei betriebswarmem Motor und eingeschalteter Zusatzheizung gleichzeitig eine Reduktion des Kühlmitteldurchsatzes durch Zusatzheizung und Kabinenwärmetauscher vorzunehmen, um die Heizleistung in der Kabine zu steigern.

Speziell bei Systemen bei denen die Zusatzheizung 20 nur einen relativ kleinen Anteil der Heizleistung liefert, wäre dies ohne die erfindungsgemäßen Veränderungen i. a. auch nicht sehr effektiv, da sich die Luftaustrittstemperatur in diesem Fall auch bei voller Zusatzheizleistung aufgrund des üblicherweise eingesetzten Querstromkabinenwärmetauschers nur wenig steigern ließe.

Auch Systeme, bei denen gleichzeitig die Durchsätze durch den Motor, die eingeschaltete Zusatzheizung und den Kabinenwärmetauscher reduziert werden, um die Heizleistung des Kabinenwärmetauschers zu steigern, sind nicht bekannt.

Dies entspricht dem Stand der Technik und ist aus den bereits beschriebenen Gründen anhand der bekannten Zusammenhänge der Wärmeübertragungslehre zunächst auch naheliegend.

In Fig. 1 sind nun als erfindungsgemäße Verbesserung des Heizungskreislaufs in Fig. 5 ein Gegenstromkabinenwärmetauscher sowie eine schalt- oder regelbare Drossel 19 in den Kühlmittelkreislauf eingebaut. Hierbei kann die Betätigung der Drosselstelle manuell oder automatisch bzw. schaltbar oder regelbar sein. Zu diesem Zweck kann beispielsweise der Sensor 17 in Verbindung mit der Elektronik 16 verwendet werden. Wesentlich ist nun, daß die Drosselung des Kühlmitteldurchsatzes mit Hilfe der Drosselstelle 19 bei eingeschalteter wie bei ausgeschalteter Zusatzheizung 20 nicht mit der Zielsetzung vorgenommen wird, die Heizleistung in der Kabine zu reduzieren, sondern daß die Drosselung zur Steigerung der in der Kabine wirksamen Heizleistung verwendet wird.

Mit anderen Worten: Drossel geöffnet bedeutet reduzierte Heizleistung in der Kabine aber wärmerer Motorblock und Drosselung wirksam bedeutet erhöhte Heizleistung in der Kabine aber kälterer Motorblock. Wie bereits beschrieben, bleibt der Bereich der Brennraumwände dennoch für beide Stellungen der Drossel warm.

Die Feinregulierung bei reduziertem Heizleistungsbedarf muß hierbei berücksichtigen, daß der Thermostat für den großen Kühlmittelkreislauf nicht durch einen zu starken Anstieg der Kühlmitteltemperatur geöffnet wird. Deshalb setzt die Regelung in einer besonders zweckmäßigen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens bei Erreichen einer genau definierten Obergrenze der Kühlmitteltemperatur die Drosselung des Kühlmitteldurchsatzes zurück.

In Fällen, in denen nur das Heizleistungsdefizit in der Kabine unter extremen klimatischen Bedingungen behoben werden soll und ansonsten ein möglichst effizienter Umgang mit der verfügbaren Abwärme nicht erforderlich ist, kann auf die Schaltbarkeit der Drosselstelle 19 verzichtet werden und eine feste Drosselstelle eingebaut werden. Dabei kann auch die Dimensionierung der kühlmittelseitigen Strömungsquerschnitte des Kabinenwärmetauschers die Drosselfunktion übernehmen.

In diesem Anwendungsfall ohne schaltbare Drossel muß der Thermostat des großen Kühlmittelkreislaufs geöffnet werden, wenn die Kühlmittelenergie nicht vom Kabinenwärmetauscher abgeführt wird. Im Gegensatz zur oben beschriebenen Optimalvariante mit schaltbarer Drossel bedeutet dies, daß die Abwärme nicht wahlweise auf die Kabine oder den Motor konzentriert und nur in einigen seltenen Situationen unmittelbar an die Umgebung abgegeben wird. Aus Kostengründen kann es jedoch vorteilhaft sein, auf die Vorteile eines möglichst warmen Motorblocks zu verzichten.

Je nach Bauart des Thermostaten 5 kann es erforderlich sein, diesen nicht in der in Fig. 1 eingezeichneten Position zu belassen, sondern ihn an den Kühlmittelaustritt aus dem Motor zu setzen. Besonders bei extremer Reduktion des Kühlmitteldurchsatzes durch den Kabinenwärmetauscher ist dann auch ohne zusätzlichen Temperatursensor sichergestellt, daß ein Überhitzen des Motors nicht auftritt.

Statt der Drosselstelle 19 zur Anpassung des Kühlmitteldurchsatzes durch den Kabinenwärmetauscher kann auch eine Drehzahlvariation der Kühlmittelpumpe verwendet werden. Alternativ kann auch eine elektrische Pumpe hinzugezogen werden, bei der der Kühlmitteldurchsatz beispielsweise durch Ein- und Ausschalten sowie durch Umpolung oder Regelung angepaßt wird.

Auch für die in Fig. 2-4 dargestellten Kabinenheizungen lassen sich geeignete Positionen für das Einbringen einer Drossel zur Reduktion des Kühlmitteldurchsatzes durch Motor bzw. Kabinenwärmetauscher angeben. Exemplarisch sind diese in Fig. 6-8 eingezeichnet.

Speziell für Fig. 6 und Fig. 8 ist hier anzumerken, daß die Drosselstelle 19 durch eine entsprechende Ausgestaltung in die Regelklappe 14 integriert werden kann.

Eine andere Variante (Fig. 9) reduziert nur den Kühlmitteldurchsatz durch den Motor indem der Bypass 15 über die Drosselstelle 19 teilweise oder ganz verschlossen wird. Bei geeigneter Baugröße des Kabinenwärmetauschers reduziert sich hierbei der Kühlmittelmassenstrom durch den Motor, während sich der Kühlmittelmassenstrom durch den Kabinenwärmetauscher erhöht. Damit steigt die Kühlmitteltemperatur am Motoraustritt, aber auch die Wärmeverluste der Vorlaufleitung an die Umgebung. Weiterhin liegt die Kühlmittelaustrittstemperatur aus dem Kabinenwärmetauscher auf einem im Vergleich zur Optimalvariante erhöhten Niveau, was zusätzliche Wärmeverluste über Rücklaufleitung und Motorblock bedeutet. Wird jedoch der Kühlmitteldurchsatz durch den Kabinenwärmetauscher z. B. durch einen entsprechenden Druckverlust a priori auf einen wesentlich niedrigeren Wert festgelegt als bei den heute üblichen Systemen mit Querstromkabinenwärmetauscher, so liegt die Kühlmitteltemperatur am Kabinenwärmetauscheraustritt auch nach der Erhöhung des Durchsatzes über das Schließen des Ventils 19 noch auf einem im Vergleich zum heutigen Serienstandard reduzierten Niveau. In Verbindung mit dem besseren Wärmenutzungsgrad in der Kabine, welche wie bereits beschrieben aus der Erhöhung der Lufttemperatur am Kabinenwärmetauscheraustritt resultiert, bedeutet dies immer noch eine signifikante Steigerung der effektiven Heizleistung in der Kabine.

Umgekehrt ist es speziell bei Motoren, bei denen der Bypass 15 sehr motornah oder gar motorintern angeordnet ist, manchmal auch günstiger, die Drosselstelle 19 nicht wie in Fig. 9 in den Bypass 15 zu legen, sondern diese direkt in den durch den Kabinenwärmetauscher 3a führenden Leitungszweig, d. h. hinter die Regeldrossel 14, anzuordnen. Hierdurch ergibt sich eine unverändert gleichmäßige Temperaturverteilung innerhalb des Motors, was insbesondere bei hochbelasteten Motoren vorteilhaft ist, bei gleichzeitiger Reduktion der Wärmeverluste an die Umgebung. Wie bereits beschrieben betrifft diese Aussage die Kühlmittelleitungen ebenso wie die Vorteile bezüglich des Temperaturniveaus der in die Kabine geförderten Luft. Bei dieser Variante kann ganz besonders einfach auf eine nicht verstellbare Drosselung, insbesondere durch den Kabinenwärmetauscher bzw. die Kühlmittelleitungen. übergegangen werden.

Generell dürfte es bei den vorgestellten Schaltbeispielen in vielen Anwendungsfällen genügen, statt der schaltbaren Drosselstelle eine selbstregelnde Drosselstelle zu verwenden, die bei geringem Kühlmitteldurchsatz, d. h. auch bei geringer Motordrehzahl, einen stärkeren relativen Druckabfall erzeugt als bei großer Drehzahl. Als Beispiel sei hier eine federbelastete Rückschlagklappe erwähnt, am besten mit degressiver Federkennlinie.

Wärmetauscher in Gegenstrombauart zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens können der einschlägigen Literatur entnommen werden, wobei auch für eine genaue Dimensionierung genügend Datenmaterial zur Verfügung steht.

Für den Einbau in Kraftfahrzeuge eignet sich jedoch aus geometrischen Gründen und aufgrund der spezifischen Vorteile beim Einbau eine von der üblichen Gegenstromwärmetauscherbauweise abweichende Variante:

Durch die Reihenschaltung einer größeren Anzahl von Querstromwärmetauschern läßt sich nahezu die gleiche Wirkung erzielen, wie mit einem konventionellen Gegenstromwärmetauscher.

Fig. 10a und 10b zeigen, wie ein konventioneller Kabinenwärmetauscher von der Querstrombauart in einen Wärmetauscher mit Gegenstromcharakteristik zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens modifiziert werden kann.

Hierbei zeigt Fig. 10a einen Wärmetauscher für hohe Wärmeübertragungsraten, wie er bereits bekannt ist. Bei richtigem Anschluß der Wasserzu- und abfuhr 1 bzw. 2 ins Kühlmittelsystem ist zwar bereits ein gewisser Gegenstromeffekt erzielbar, speziell die zweiflutige Führung der die beiden Wasserkästen 3 und 6 verbindenden Kühlmittelrohre 4, welche die Wärme über die Kühlrippen 5 an die in die Kabine geförderte Luft übertragen, zeigt jedoch, daß auch hier in Richtung möglichst hoher Kühlmitteldurchsätze optimiert wird. In Verbindung mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist dies jedoch nicht mehr zweckmäßig, so daß durch eine einfache Modifikation des Gehäuses auf die Ausgestaltung gemäß Fig. 10b übergegangen werden kann. Hierzu ist lediglich die Anzahl der Trennwände 7 innerhalb der Wasserkästen 3 und 6 von einer Trennwand auf drei zu erhöhen.

Ganz optimal ist der Wärmetauscher nach Fig. 10b zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens allerdings noch nicht. Da alle 4 Fluten des Kabinenwärmetauschers über gemeinsame Wärmeübertragungsrippen verbunden sind, wird ein gewisser Anteil an Wärme durch Wärmeleitung in der Rippe entgegen der Luftströmung transportiert. Deshalb ist es zweckmäßig, die Wärmeübertragungsrippen zumindest lokal zu unterbrechen oder lokal die Wandstärke dieser Rippen zu reduzieren. Hierbei kann die Beschränkung auf eine lokale Unterbrechung bzw. die Beschränkung auf eine lokale Reduktion der Wandstärke aus fertigungstechnischen Gründen vorteilhaft sein gegenüber einer Unterbrechung über die gesamte Rippenbreite.

Die angesprochenen maßnahmen zur Verhinderung der Wärmeleitung entgegen der Luftströmung sind bevorzugt in der Mitte zwischen den einzelnen Fluten vorzunehmen. Als positive Begleiterscheinung wird durch diese Maßnahmen auch die Turbulenz der Luftströmung und damit der Wärmeübergang erhöht.

Liegen verminderte Anforderungen bezüglich der Baugröße vor, so kann die Wärmeleitung natürlich auch durch eine Vergrößerung der Abstände zwischen den einzelnen Fluten eingedämmt werden.

Claims (31)

1. Verfahren zur Beheizung der Kabine von Kraftfahrzeugen mit der als Wärmequelle 1 bezeichneten Abwärme des Antriebsmotors über das flüssige oder gasförmige Kühlmittel, welches zur Erwärmung der Fahrgastzelle über eine weitere Wärmequelle 2 zum Kabinenwärmetauscher und dann zurück zum Motor geleitet wird, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kabinenwärmetauscher mit Gegenstromcharakteristik verwendet wird, und daß der Kühlmittelmassenstrom durch den Kabinenwärmetauscher zur Steigerung der an die Kabine abgegebenen Heizleistung zumindest zeitweise auf ein durch die zulässigen Grenzwerte der Motorkühlung bestimmtes Minimum reduziert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühlmittelmassenstrom durch Kabinenwärmetauscher und Motor reduziert wird.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß in Fahrsituationen maximalen Heizleistungsbedarfs in der Kabine die Abwärme der Antriebsmaschine und die von der Wärmequelle 2 eingespeiste Wärme durch Reduzierung des Kühlmittelmassenstroms auf die Fahrzeugkabine konzentriert wird, und daß in Fahrsituationen mit reduziertem Heizleistungsbedarf auf die Reduzierung des Kühlmittelmassenstroms verzichtet wird, so daß ein erhöhter Anteil der Wärme der Aufheizung des Motors zugute kommt.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß die Reduktion des Kühlmittelmassenstroms außer Betrieb genommen wird, sobald die Umgebungstemperatur einen bestimmten Grenzwert überschreitet.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß die Reduktion des Kühlmitteldurchsatzes nur im unteren bis mittleren Kennfeldbereich des Motors verwendet wird und beispielsweise bei Überschreiten von ²/₃ der Nenndrehzahl oder ²/₃ des Nenndrehmoments ausgeschaltet wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß die Reduktion des Kühlmitteldurchsatzes teilweise oder vollständig aufgehoben wird, sobald die Temperaturdifferenz des Kühlmittels zwischen Motoraustritt und Motoreintritt eine vorgegebene Obergrenze überschreitet.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß die Reduktion des Kühlmitteldurchsatzes teilweise oder vollständig aufgehoben wird, sobald die Temperatur des Kühlmittels am Motoraustritt oder am Austritt aus der Zusatzheizung eine vorgegebene Obergrenze überschreitet.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß die Reduktion des Kühlmitteldurchsatzes teilweise oder vollständig aufgehoben wird, sobald der Dampfdruck oder die Druckpulsation des Kühlmittels eine vorgegebene Obergrenze überschreitet.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-8, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühlmitteldurchsatz solange reduziert wird, bis die Kühlmitteltemperatur am Austritt aus dem Kabinenwärmetauscher eine vorgegebene Untergrenze erreicht.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-8, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühlmitteldurchsatz solange reduziert wird, bis das Kühlmittel am Austritt aus dem Kabinenwärmetauscher eine vorgegebene Temperaturdifferenz zur Motoraustrittstemperatur erreicht.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-10, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zur Reduktion des Kühlmitteldurchsatzes auch der Frischluftdurchsatz durch den Kabinenwärmetauscher reduziert wird.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Reduktion des Frischluftdurchsatzes durch den Kabinenwärmetauscher nur dann vorgenommen wird, wenn die Temperatur oder die Feuchtigkeit der Umgebungsluft einen bestimmten Grenzwert unterschreitet.

13. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Reduktion des Frischluftdurchsatzes durch den Kabinenwärmetauscher nur dann vorgenommen wird, wenn die Temperatur des Kühlmittels am Kabinenwärmetauschereintritt einen bestimmten Grenzwert überschreitet.

14. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Reduktion des Frischluftdurchsatzes durch den Kabinenwärmetauscher nur dann vorgenommen wird, wenn die Feuchtigkeit der Kabinenluft einen bestimmten Grenzwert unterschreitet.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß die Reduktion des Kühlmittelmassenstroms außer Betrieb genommen wird, sobald die Umgebungstemperatur einen bestimmten Grenzwert überschreitet.

16. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß die Reduktion des Kühlmittelmassenstroms manuell außer Betrieb genommen wird.

17. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-16, dadurch gekennzeichnet, daß die Reduktion des Kühlmitteldurchsatzes genau dann vorgenommen wird, wenn die zusätzliche Wärmequelle 2 Wärme an das Kühlmittel abgibt.

18. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-17 für Kraftfahrzeuge mit Elektromotor als Antrieb, dadurch gekennzeichnet, daß die Abwärme der Regelung der Antriebsleistung zumindest teilweise zur Deckung der Grund-Heizleistung, d. h. als Wärmequelle 1, dient.

19. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1-18, dadurch gekennzeichnet, daß als Gegenstromwärmetauscheranordnung eine Reihenschaltung von mindestens 3 Querstromwärmetauschern verwendet wird, wobei die Kabinenluft kontinuierlich oder mindestens in 3 Stufen erwärmt und das Kühlmittel entsprechend abgekühlt wird.

20. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die in Reihe geschalteten Querstromwärmetauscher in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sind, wobei das Kühlmittel durch das Rohrsystem des Querstromwärmetauschers strömt und die Kabinenluft über mit diesem Rohrsystem in Kontakt stehende Wärmeübertragungsrippen beheizt wird.

21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 19 und 20, dadurch gekennzeichnet, daß für alle in Reihe geschalteten Querstromwärmetauscher gemeinsame Wärmeübertragungsrippen zur Beheizung der Kabinenluft verwendet werden.

22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 19-21, dadurch gekennzeichnet, daß Maßnahmen zur Vermeidung der Wärmeleitung entlang der Wärmeübertragungsrippen entgegen der Strömungsrichtung der durch den Wärmetauscher geförderten Kabinenluft getroffen werden.

23. Vorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß in die Wärmeübertragungsrippen im Bereich zwischen den Kühlmittelrohren Aussparungen zur Unterbrechung der Wärmeleitung entgegen der Luftströmungsrichtung vorgesehen werden.

24. Vorrichtung nach den Ansprüchen 22 und 23, dadurch gekennzeichnet, daß anstelle der Aussparungen lokal eine starke Reduktion der Dicke der Wärmeübertragungsrippen vorgesehen wird.

25. Vorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß der Rohrabstand so groß gewählt wird, daß die Wärmeleitung stromauf zur Strömungsrichtung der durch den Wärmetauscher geförderten Kabinenluft vernachlässigt werden kann.

26. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 19-25, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlmittelleitung zwischen Motor und Kabinenwärmetauscher zumindest teilweise einen wesentlich geringeren Strömungsquerschnitt aufweist, als die die vom Kabinenwärmetauscher zum Motor führende Kühlmittelleitung.

27. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 19-25, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlmittelleitungen zwischen Motor zum Kabinenwärmetauscher zumindest teilweise wesentlich besser gegenüber der Umgebung isoliert ist, als die vom Kabinenwärmetauscher zum Motor führende Kühlmittelleitung.

28. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 19-27, dadurch gekennzeichnet, daß aus der vom Motor zum Kabinenwärmetauscher führenden Kühlmittelleitung zur Thermostatisierung des Motoröls Wärme mit einem Ölwärmetauscher entnommen wird.

29. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-28, dadurch gekennzeichnet, daß als Wärmequelle 2 ein Abgas/Kühlmittelwärmetauscher Verwendung findet.

30. Vorrichtung nach Anspruch 29 an einem Fahrzeug mit Verbrennungsmotor mit externer Abgasrückführung, dadurch gekennzeichnet, daß als Wärmequelle 2 ein Abgas/Kühlmittelwärmetauscher in der externen Abgasrückführung Verwendung findet.

31. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 19-28, dadurch gekennzeichnet, daß als Wärmequelle 2 ein kraftstoffbeheizter Brenner, eine elektrische Heizung oder ein Wärmespeicher Verwendung findet.