EP1950495B1 - Verfahren zum Betreiben eines brennstoffbetriebenen Fahrzeugheizgerätes - Google Patents

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EP1950495B1
EP1950495B1 EP08000301A EP08000301A EP1950495B1 EP 1950495 B1 EP1950495 B1 EP 1950495B1 EP 08000301 A EP08000301 A EP 08000301A EP 08000301 A EP08000301 A EP 08000301A EP 1950495 B1 EP1950495 B1 EP 1950495B1
Authority
EP
European Patent Office
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altitude
fuel
conveying arrangement
combustion air
dependent
Prior art date
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Active
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EP08000301A
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English (en)
French (fr)
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EP1950495A2 (de
EP1950495A3 (de
Inventor
Jürgen Mack
Patric Schlecht
Oliver Sauter
Oliver Schmidt
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Eberspaecher Climate Control Systems GmbH and Co KG
Original Assignee
J Eberspaecher GmbH and Co KG
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Publication date
Application filed by J Eberspaecher GmbH and Co KG filed Critical J Eberspaecher GmbH and Co KG
Publication of EP1950495A2 publication Critical patent/EP1950495A2/de
Publication of EP1950495A3 publication Critical patent/EP1950495A3/de
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Publication of EP1950495B1 publication Critical patent/EP1950495B1/de
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N1/00—Regulating fuel supply
    • F23N1/02—Regulating fuel supply conjointly with air supply
    • F23N1/022—Regulating fuel supply conjointly with air supply using electronic means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N2241/00—Applications
    • F23N2241/14—Vehicle heating, the heat being derived otherwise than from the propulsion plant

Definitions

  • the present invention relates to a method of operating a fuel-powered vehicle heater.
  • Fuel-powered vehicle heaters such as those used as auxiliary heaters or heaters in automobiles, generally include a combustor area with a combustor. In this combustion chamber, fuel is fed through a fuel delivery assembly. A combustion air conveying arrangement conveys the combustion air required for combustion into the combustion chamber. A mixture of fuel and combustion air generated in the combustion chamber is ignited, and the resulting heat is transferred to a medium to be heated in a heat exchanger area, for example, the air to be taken into a vehicle interior or an engine coolant or the like.
  • the fuel delivery assembly and the combustion air delivery assembly are under the control of a drive device that controls the operation of the combustion air delivery assembly and the fuel delivery assembly based on various operating parameters and specifications.
  • the vehicle heater can be operated in different heating power levels. For example, operation in a small heating power stage, operation in an intermediate heating power stage and operation in a high heating power stage may be provided.
  • operation in a small heating power stage operation in an intermediate heating power stage and operation in a high heating power stage may be provided.
  • the combustion air conveyor assembly and the fuel delivery arrangement ensured that in each case a suitable amount of fuel and a suitable amount of combustion air are conveyed into the combustion chamber.
  • the CO content and the soot number do not exceed certain limit values. This requires, above all, that the correct quantity of combustion air and thus a corresponding proportion of oxygen be provided in association with the fuel quantities provided or required for the various heating power levels. If this is not the case, for example, the combustion becomes too rich, which means combustion in the case of lack of oxygen, then the CO value and the smoke number increase.
  • such vehicle heaters are designed to be optimized for pollutant emissions at ambient or slightly above ambient conditions. If a vehicle heater designed in this way is then brought to a higher altitude, for example when crossing a mountain pass, this results from the decreasing air pressure as the altitude increases, so that, with unchanged activation of the combustion air conveying arrangement, for example, with a rotational speed of a delivery wheel specified for a certain heating power level, actually less air or oxygen is conveyed into the combustion chamber and thus the previously described state can occur to fat combustion.
  • such a vehicle heating device may furthermore be equipped with a height-sensing arrangement which provides height information representing the altitude of a vehicle heater or a vehicle equipped therewith. Based on this height information can then be taken at the various Thompson advantageouss syndromen ensure that an adjustment of the fuel delivery and / or the Verbrennungs Kunststoff devisan Aunt takes place, so that, for example, at a greater altitude when crossing a mountain pass, the fuel quantity fed into the combustion chamber is reduced and the decrease in air pressure or the air density and Thus, the promoted in the combustion chamber oxygen content is taken into account.
  • a procedure is over DE 19 906 285 A1 known.
  • this object is achieved by a method for operating a fuel-operated vehicle heater, which vehicle heater comprises: a burner area with a combustion chamber, a fuel delivery arrangement for conveying fuel into the combustion chamber, a combustion air delivery arrangement for conveying combustion air into the combustion chamber, a drive device for actuating the fuel delivery arrangement and the combustion air conveying assembly to convey fuel and combustion air into the combustion chamber, a height sensing arrangement for detecting height information representing altitude of the vehicle heater, the driving device driving the fuel delivery assembly and the combustion air delivery assembly such that for a plurality of different selectable heating power stages the fuel delivery assembly and the combustion air delivery assembly in FIG for each given way we operated wherein the drive device further adjusts the operation of the fuel delivery assembly and / or the combustion air delivery assembly based on the altitude information, and wherein the driver locks one or more heater power levels against selection depending on the altitude information.
  • the altitude information used to carry out an operating adjustment that is to say, for example, to adjust the fuel delivery rate or to adjust the combustion air delivery rate. Rather, it is also ensured in dependence on the altitude information that heating power levels, which in certain Altitudes at their selection can cause problems, be locked against selection, ie can not be set. For example, if the vehicle heater to be operated due to low heat demand in the lowest heating power level and should continue the height-dependent operating adjustment done by reducing the fuel flow, when the vehicle moves to a higher altitude, so there could be a problem that due to the then reduced Fuel supply for the already required low heating power generated in the combustion chamber amount of air / fuel mixture is no longer sufficient to reliably ensure maintenance of the combustion operation. This means that the combustion can suspend or parts of the air / fuel mixture are discharged unburned, which has a detrimental effect on the emission levels.
  • the problem is counteracted by the fact that such a critical heating power stage is also locked in critical altitudes and therefore this problem can not occur.
  • the altitude-dependent operating adaptation comprises the activation of the fuel delivery arrangement for reducing the fuel delivery rate, at least the heating power stage with the lowest heating power is blocked against selection.
  • the altitude-dependent operating adjustment comprises the activation of the combustion air conveying arrangement for increasing the combustion air delivery rate, at least the heating power stage with the highest heating power is disabled against selection.
  • the blocking against selection takes place only when the height-dependent operating adaptation reaches or exceeds a predetermined limit.
  • the invention further proposes that first the change in the heating power level is made and then only the height-dependent operating adjustment is changed. This can be done, for example, by changing the height-dependent operating adaptation by selecting the height-dependent operating adaptation provided in association with the newly selected heat output stage. This means, therefore, that the previously set or predetermined operating adaptation for the previously selected heating power stage is deleted or no longer taken into account during the transition to a new heating power stage, and an operating adjustment measure predetermined for the newly selected heating power stage is undertaken.
  • a height-dependent operating adjustment of the combustion air conveyor arrangement takes place at substantially unchanged operation of the fuel delivery system. It can then be further provided that a height-dependent operating adjustment of the fuel delivery arrangement takes place when the combustion air conveying arrangement reaches a limit operating state.
  • This limit operating state can be represented by a limiting rotational speed of, for example, a drive motor of the combustion air conveying arrangement or of a delivery wheel of the same.
  • the height-dependent operating adjustment of the fuel delivery arrangement may comprise a height-dependent correction of the delivery frequency of a fuel pump of the fuel delivery arrangement.
  • a height-dependent operating adaptation of the combustion air conveying arrangement may comprise a height-dependent correction of the delivery speed of a delivery wheel of the combustion air delivery arrangement.
  • Such a height-dependent correction can be carried out, for example, by multiplying a height correction factor by a desired delivery frequency or nominal delivery rate specified in association with a respective heat output stage. In this way, a corrected nominal delivery frequency or a corrected nominal delivery rate is obtained, on the basis of which the respective system assembly, that is to say the combustion air delivery arrangement or the fuel delivery arrangement, can then be actuated.
  • a vehicle heater is generally designated 10.
  • the vehicle heater 10 includes a burner section 12 having a combustion chamber 14 formed in a combustion chamber housing
  • Fuel delivery assembly 16 effective metering pump liquid fuel is generally conveyed from a fuel reservoir 18 into the combustion chamber 14.
  • the combustion chamber 14 may be lined with porous evaporator medium, into which the liquid fuel is fed. By capillary action, the liquid fuel is distributed in the inner volume region of the porous evaporator medium and is then evaporated at its surface exposed to the combustion chamber 14.
  • a combustion air delivery system generally designated 20, includes a delivery wheel 22 which, driven by an electric motor 24, injects combustion air required for mixing with the fuel vapor into the combustion chamber 14.
  • the combustion air delivery device 20 may be formed, for example, as a so-called side channel blower.
  • heat is generated, which is transferred in a heat exchanger area designated generally by 26 to a medium flowing around the burner area 12 and to be heated.
  • This medium may for example be the air to be introduced into a vehicle interior, but may also comprise the coolant circulating in a coolant circuit of an internal combustion engine.
  • Combustion in the combustion chamber produces combustion exhaust gases which, after transferring at least most of the heat transported therein in the heat exchanger region 26 to the medium to be heated, exit at an exhaust gas outlet 28 and are then discharged to the outside, for example via an exhaust system of a vehicle.
  • the combustion air conveying arrangement 20 and also the fuel delivery arrangement 16 are under the control of a drive device, generally designated 30.
  • This controls the operation of the two assemblies 20, 16 by generating corresponding drive commands on the basis various specifications or parameters.
  • the temperature of the medium to be heated at the inlet region of the heat exchanger assembly 26 can be an indicator that we strongly this medium is to heat and how much accordingly the heating power of the vehicle heater 10 must be set.
  • the drive device 30 is generally designed so that it can specify for the operation of the vehicle heater 10 more, for example, three different heating power levels, ie, for example, a small heat output stage, a medium heat output stage and a high heat output stage. This simplifies the driving effort. In association with each of the predetermined Schussn certain control measures for the combustion air conveyor assembly 20 and the fuel delivery assembly 16 are then given.
  • the fuel delivery arrangement 16 is designed as a metering pump with a piston that moves periodically, a specific operating frequency of this metering pump can be predetermined in association with a respective heating power stage due to the fact that the fuel quantity delivered per stroke or operating cycle is basically known.
  • a specific operating frequency of this metering pump can be predetermined in association with a respective heating power stage due to the fact that the fuel quantity delivered per stroke or operating cycle is basically known.
  • the required amount of combustion air can be set or specified by also specifying speeds for the feed wheel 22 and the electric motor 24 in association with certain heating power levels and, for example, using them be monitored by a sensor.
  • a speed control to take place in the predetermined in the Schutschn target speeds.
  • the drive device 30 is further associated with a height detection arrangement 32, which is designed, for example, in the form of an air pressure sensor.
  • This altitude detection arrangement 32 provides information about the altitude of the vehicle heater 10 or a vehicle containing this vehicle heater 10. Under altitude here is the height above or compared to a given basic height, for example, the sea level, understood. It should be noted here that, of course, the height sensing assemblies 32 may be formed in other ways or may use other sizes to determine the altitude.
  • this altitude sensing assembly 32 may represent the coupling of the driver 30 to a vehicle navigation system, which generally not only senses the positioning of the vehicle in latitude and longitude, but also provides information about altitude above sea level through communication with, for example, the global positioning system.
  • a height sensing arrangement provides height information to the drive device 30 that may be used in the manner described below to optimize the operation of the vehicle heater 10.
  • the various heat output levels it is necessary for the various heat output levels to also provide an appropriate amount of combustion air associated with a particular amount of fuel to run the combustion at conditions optimized for emissions.
  • the assignment of fuel quantity and amount of combustion air is based on ambient conditions in which, for example, the vehicle is at or near the sea level. Taking into account the environmental parameters generally present at this level or altitude, As in particular the air pressure, an optimized amount of oxygen or amount of combustion air can then be determined for each fuel delivery and directed into the vehicle heater 10 and the combustion chamber 14.
  • Fig. 2 Plotted above a certain altitude, ie the height above sea level, various correction factors K A , K B , K C and K D. It further recognizes a division of the plotted on the x-axis altitude in five areas.
  • An altitude range up to an altitude of 500 m is the base altitude range, ie, for example, that altitude range which is used as the default setting.
  • altitude range A covering altitudes of 500 m to 1,000 m
  • altitude B comprising altitudes of 1,000 m to 1,500 m
  • altitude C comprising altitudes of 1,500 m up to 2,000 m
  • altitude range D covers altitudes over 2,000 m.
  • the vehicle If the vehicle then moves to greater heights, it first enters the altitude range A, which represents a first adaptation range.
  • the information that the vehicle is in altitude range A is provided by height sensing assembly 32 as set forth above.
  • a correction factor K A provided for this height range A is set, for example an increase in the speed of the feed wheel 22 represented by 5% or can also represent a reduction in the delivery frequency of the fuel delivery assembly 16 and a metering pump.
  • corresponding correction factors K B , K C and K D are set, which indicate an increase in the rotational speed of the delivery wheel 22 or a corresponding reduction in the delivery rate indicated by the respective percentages mean the fuel delivery assembly 16. It goes without saying that both measures, ie increasing the rotational speed of the delivery wheel 22 and reducing the delivery rate or delivery frequency of the fuel delivery arrangement 16, can also be taken simultaneously in order to reestablish suitable combustion conditions. In this case, would not necessarily be necessary for the fuel delivery assembly 16 on the one hand and the combustion air conveyor assembly On the other hand provided correction factors be the same. For example, increasing the speed of the delivery wheel 22, expressed as a percentage, may be greater than decreasing the fuel delivery rate.
  • the correction factor K B of 10% can be set, ie the fuel delivery rate can be reduced by 10%. If the vehicle heating device 10 is in an average load state, ie if it is operated with the average heating power L m , a somewhat reduced correction factor K B 'can be selected.
  • a further reduced correction factor K B can be selected.
  • the selection or adaptation of the correction factors to different heating power levels can, of course, take place depending on the structural design of a respective vehicle heater and, for example, one with Furthermore, it goes without saying that a corresponding variation of the respective correction factors can also be provided for the other adjustment ranges A, C and D as a function of the respectively selected heat output stage.
  • the vehicle heater 10 is located in one of its most extreme heating power stages, that is to say when three heating power stages L h , L m and L k are set either in the highest heating power stage L h or in the lowest heating power stage L k , then the height-dependent adaptation as described above has been shown to cause problems in the stability of combustion. It is assumed, for example, that the vehicle heater 10 is to be operated with the lowest heating power level L k , ie in principle a comparatively small amount of fuel is already conveyed into the combustion chamber 14 and a correspondingly small amount of combustion air in the combustion chamber 14 is conveyed.
  • the height-dependent correction would then mean, for example, a comparatively large reduction in the fuel delivery rate.
  • this was basically already very low it is then no longer possible to provide sufficient mixture in the combustion chamber 14 in order to ensure stable combustion, in particular in the entire volume range of the combustion chamber 14. This means that there is a risk that the combustion comes to a standstill or that parts of the mixture are not burned and discharged unburned.
  • the heating power level L H is disabled against selection, so that the vehicle heater only can be operated with the small heating power L k or the average heating power L m and thus ensures that over-rotation of the electric motor 24 is avoided.
  • the two adaptation measures that is to say an adjustment of the fuel delivery arrangement 16 as well as an adjustment of the operation of the combustion air delivery arrangement 20, can be disabled, both the uppermost and the lowest heating power stage can be disabled.
  • more than the three illustrated or described heating power stages for example four or five heating power stages are provided, not only the uppermost or the lowermost, but for example the two upper or the two lower heating power stages can be blocked.
  • this measure is intended to ensure that unfavorable operating conditions in the vehicle heater 10 are avoided.
  • the risk of such unfavorable operating conditions in principle but only if the height-dependent to be taken corrective measures exceed a certain extent.
  • the above-stated blocking certain heat output levels advantageously only be made if conditionally, would be required by a comparatively large height above the sea level also correspondingly large corrections.
  • the two uppermost or the two lowest heating power levels could be blocked. If the vehicle heating device 10 is in the height range C, then, for example, the blocking of heating power levels can basically be dispensed with, or in fact, only the uppermost or lowest heating power level can actually be used be locked. In the height ranges A and B, the blocking of heating power levels can basically be dispensed with. This means that, of course, depending on the number of selectable heating power levels, the number of those who are locked against selection may increase as the altitude increases.
  • the heating power is continuously variable, so could also be selected in accordance with a continuous relationship with the altitude.
  • the transition between a step-like adjustment of the heating power and a continuous variability of the heating power is fluent and, in particular, equivalent with regard to the procedure according to the invention.
  • the heating power is first changed, that is, another heating power level is set, and only then is the height adjustment made. This can be done so that, for example, in the transition from altitude range A to height range B and the transition from the heating power level L h to the heating power level L m first the vehicle heater 10 is operated so that the principle provided for the heating power level L m base driving measures are given, ie those control measures for the fuel delivery assembly 16 and the combustion air conveyor assembly 20 are given, which are also applicable in the altitude range up to 500 m. Then, based on the height information provided by the height detection arrangement 32, the correction factor for the power level L m provided for the height range B, ie the correction factor K B ', is selected and the height adjustment made accordingly.
  • the vehicle heater 10 when information about the altitude is not provided, for example, due to a defect in the altitude detection system 32, the vehicle heater 10 is basically operated with the base drive measures provided for the altitude range up to 500 m, ie in principle no correction takes place .
  • a continuous transition takes place when changing between different height ranges or different height-related adaptation measures, ie not spontaneously, for example, from a correction factor of 15% to a correction factor of 20%, but instead gradual continuous or quasi-continuous transition with several small stages takes place.
  • an additional module can be integrated into an existing system, which on the one hand is capable of detecting the height information and on the other hand is able to change the driving measures for the fuel delivery assembly 16 and the combustion air conveyor assembly 20 so that the foregoing described height adjustment and blocking of different heating power levels can be done.
  • such an additional module for example, in the line connection between the drive device 30 and the system areas to be controlled, ie the fuel delivery assembly 16 and the combustion air conveyor 20 are integrated and vary the output from the drive device 30 drive signals depending on the height or supply to the drive device 30 information, that certain heating power levels are not selected be allowed to.

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines brennstoffbetriebenen Fahrzeugheizgerätes.
  • Brennstoffbetriebene Fahrzeugheizgeräte, wie sie beispielsweise als Standheizung oder Zuheizer in Kraftfahrzeugen eingesetzt werden, umfassen im Allgemeinen einen Brennerbereich mit einer Brennkammer. In diese Brennkammer wird durch eine Brennstoffförderanordnung Brennstoff eingespeist. Eine Verbrennungsluftförderanordnung fördert die zur Verbrennung erforderliche Verbrennungsluft in die Brennkammer. Ein in der Brennkammer erzeugtes Gemisch aus Brennstoff und Verbrennungsluft wird gezündet bzw. verbrannt, und die dabei entstehende Wärme wird in einem Wärmetauscherbereich auf zu erwärmendes Medium, beispielsweise die in einen Fahrzeuginnenraum einzuleitende Luft oder ein Motorkühlmittel oder dergleichen, übertragen. Die Brennstoffförderanordnung und die Verbrennungsluftförderanordnung stehen unter der Ansteuerung einer Ansteuervorrichtung, welche beruhend auf verschiedenen Betriebsparametern bzw. Vorgaben den Betrieb der Verbrennungsluftförderanordnung und der Brennstoffförderanordnung steuert bzw. regelt.
  • Da der Wärmebedarf sich beispielsweise abhängig von der Außentemperatur verändert, ist im Allgemeinen dafür gesorgt, dass das Fahrzeugheizgerät in verschiedenen Heizleistungsstufen betrieben werden kann. So können beispielsweise ein Betrieb in einer kleinen Heizleistungsstufe, ein Betrieb in einer mittleren Heizleistungsstufe und ein Betrieb in einer hohen Heizleistungsstufe vorgesehen sein. In Zuordnung zu jeder dieser Heizleistungsstufen wird durch entsprechende Ansteuermaßnahmen für die Verbrennungsluftförderanordnung und die Brennstoffförderanordnung dafür gesorgt, dass jeweils eine geeignete Brennstoffmenge und eine geeignete Verbrennungsluftmenge in die Brennkammer gefördert werden. Dabei wird vor allem dafür gesorgt, dass der CO-Gehalt und die Rußzahl bestimmte Grenzwerte nicht überschreiten. Dies bedingt vor allem, dass in Zuordnung zu den für die verschiedenen Heizleistungsstufen vorgesehenen bzw. erforderlichen Brennstoffmengen auch die korrekte Verbrennungsluftmenge und somit ein entsprechender Sauerstoffanteil bereitgestellt wird. Ist dies nicht der Fall, wird beispielsweise die Verbrennung zu fett, was eine Verbrennung bei Sauerstoffmangel bedeutet, so steigen der CO-Wert und die Rußzahl an.
  • Im Allgemeinen werden derartige Fahrzeugheizgeräte so ausgelegt, dass sie bei den auf Seehöhe oder geringfügig darüber vorhandenen Umgebungsbedingungen hinsichtlich der Schadstoffemission optimiert sind. Wird ein so ausgestaltetes Fahrzeugheizgerät dann in eine höhere Höhenlage gebracht, beispielsweise beim Überqueren eines Gebirgspasses, hat dies durch den mit zunehmender Höhe sinkenden Luftdruck zur Folge, dass bei unveränderter Ansteuerung der Verbrennungsluftförderanordnung beispielsweise mit einer für eine bestimmte Heizleistungsstufe vorgegebene Drehzahl eines Förderrads tatsächlich weniger Luft bzw. Sauerstoff in die Brennkammer gefördert wird und somit der vorangehend beschriebene Zustand zu fetter Verbrennung eintreten kann.
  • Um dieser Problematik entgegenzutreten, kann ein derartiges Fahrzeugheizgerät weiterhin mit einer Höhenerfassungsanordnung ausgestattet sein, welche Höheninformation liefert, die die Höhenlage eines Fahrzeugheizgerätes bzw. eines damit ausgestatteten Fahrzeugs repräsentiert. Beruhend auf dieser Höheninformation kann dann bei den verschiedenen Heizleistungsstufen dafür gesorgt werden, dass eine Betriebsanpassung der Brennstoffförderanordnung oder/und der Verbrennungsluftförderanordnung erfolgt, so dass beispielsweise in einer größeren Höhe beim Überqueren eines Gebirgspasses die in die Brennkammer eingespeiste Brennstoffmenge verringert wird und der Abnahme des Luftdrucks bzw. der Luftdichte und somit des in die Brennkammer geförderten Sauerstoffanteils Rechnung getragen wird. Ein derartiges Verfahren ist aus DE 19 906 285 A1 bekannt.
  • Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Betreiben eines brennstoffbetriebenen Fahrzeugheizgerätes vorzusehen, mit welchem Verfahren in verbesserter Art und Weise auf eine Variation der Höhenlage reagiert wird.
  • Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zum Betreiben eines brennstoffbetriebenen Fahrzeugheizgerätes, welches Fahrzeugheizgerät umfasst: einen Brennerbereich mit einer Brennkammer, eine Brennstoffförderanordnung zum Fördern von Brennstoff in die Brennkammer, eine Verbrennungsluftförderanordnung zum Fördern von Verbrennungsluft in die Brennkammer, eine Ansteuervorrichtung zum Ansteuern der Brennstoffförderanordnung und der Verbrennungsluftförderanordnung, um Brennstoff und Verbrennungsluft in die Brennkammer zu fördern, eine Höhenerfassungsanordnung zur Erfassung von die Höhenlage des Fahrzeugheizgerätes repräsentierender Höheninformation, wobei die Ansteuervorrichtung die Brennstoffförderanordnung und die Verbrennungsluftförderanordnung derart ansteuert, dass für eine Mehrzahl verschiedener auswählbarer Heizleistungsstufen die Brennstoffförderanordnung und die Verbrennungsluftförderanordnung in dafür jeweils vorgegebener Weise betrieben werden, wobei die Ansteuervorrichtung ferner den Betrieb der Brennstoffförderanordnung oder/und der Verbrennungsluftförderanordnung beruhend auf der Höheninformation anpasst, und wobei die Ansteuervorrichtung in Abhängigkeit von der Höheninformation eine oder mehrere Heizleistungsstufen gegen Auswahl sperrt.
  • Bei der erfindungsgemäßen Vorgehensweise wird also nicht nur die Höheninformation dazu genutzt, eine Betriebsanpassung vorzunehmen, also beispielsweise die Brennstofffördermenge anzupassen oder die Verbrennungsluftfördermenge anzupassen. Vielmehr wird auch in Abhängigkeit von der Höheninformation dafür gesorgt, dass Heizleistungsstufen, welche in bestimmten Höhenlagen bei ihrer Auswahl zu Problemen führen können, gegen Auswahl gesperrt werden, d.h. nicht eingestellt werden können. Soll beispielsweise das Fahrzeugheizgerät auf Grund nur geringen Wärmebedarfs in der niedrigsten Heizleistungsstufe betrieben werden und soll weiterhin die höhenabhängige Betriebsanpassung durch Verringerung der Brennstofffördermenge erfolgen, wenn das Fahrzeug sich in eine größere Höhe bewegt, so könnte ein Problem dahingehend entstehen, dass auf Grund der dann reduzierten Brennstofffördermenge für die ohnehin geforderte geringe Heizleistung die in der Brennkammer erzeugte Menge des Luft/Brennstoff-Gemisches nicht mehr ausreicht, um zuverlässig eine Aufrechterhaltung des Verbrennungsbetriebs zu gewährleisten. Dies bedeutet, dass die Verbrennung aussetzen kann bzw. Teile des Luft/Brennstoff-Gemisches unverbrannt ausgestoßen werden, was eine nachteilhafte Auswirkung auf die Emissionswerte hat.
  • Erfindungsgemäß wird dem Problem dadurch entgegengetreten, dass eine solche kritische Heizleistungsstufe in ebenfalls kritischen Höhenlagen gesperrt wird und mithin dieses Problem nicht auftreten kann.
  • Beispielsweise kann also vorgesehen sein, dass dann, wenn die höhenabhängige Betriebsanpassung die Ansteuerung der Brennstoffförderanordnung zum Verringern der Brennstofffördermenge umfasst, wenigstens die Heizleistungsstufe mit der niedrigsten Heizleistung gegen Auswahl gesperrt wird.
  • Alternativ oder zusätzlich ist es möglich, dass dann, wenn die höhenabhängige Betriebsanpassung die Ansteuerung der Verbrennungsluftförderanordnung zum Erhöhen der Verbrennungsluftfördermenge umfasst, wenigstens die Heizleistungsstufe mit der höchsten Heizleistung gegen Auswahl gesperrt wird.
  • Da die Auswahl der Heizleistungsstufe mit der höchsten Heizleistung ohnehin das Betreiben der Verbrennungsluftörderanordnung in einem Zustand vergleichsweise großer Belastung bedeutet, wird auf diese Art und Weise eine weitere Belastung bzw. Überlastung durch beispielsweise weiteres Anheben der Drehzahl eines Förderrads vermieden.
  • Gemäß einem weiteren besonders vorteilhaften Aspekt wird vorgeschlagen, dass die Sperrung gegen Auswahl nur dann erfolgt, wenn die höhenabhängige Betriebsanpassung eine vorgegebene Grenze erreicht oder/und überschreitet. Dies bedeutet, dass, wenn ein Fahrzeug bzw. ein darin vorgesehenes Fahrzeugheizgerät sich zwar bei erhöhter Höhenlage, jedoch noch nicht in extremer Höhenlage befindet, so dass zwar grundsätzlich eine Betriebsanpassung erforderlich ist, diese jedoch nur in moderatem Ausmaß stattfinden wird, auch dann, wenn beispielsweise in der Heizleistungsstufe mit geringster erforderlicher Heizleistung eine Reduzierung der Brennstofffördermenge erfolgen würde, diese Reduzierung nur so moderat ist, dass die Gefahr des Erlöschens der Flamme nicht besteht. Auch im Falle der höchsten Heizleistungsstufe würde eine dann möglicherweise nur geringfügige Anhebung der Drehzahl eines Förderrads für die Verbrennungsluft keine übermäßige Belastung der Verbrennungsluftförderanordnung bedeuten. In diesem Falle ist es also nicht erforderlich, auf derartige Heizleistungsstufen zu verzichten.
  • Um die Betriebsanpassung in optimierter Art und Weise vornehmen zu können, wird weiterhin vorgeschlagen, dass eine Mehrzahl von Höhenbereichen vorgegeben ist und in Zuordnung zu jedem Höhenbereich eine Betriebsanpassung für die Brennstoffförderanordnung oder/und für die Vebrennungsluftförderanordnung vorgegeben ist, wobei die höhenabhängig vorzunehmende Betriebsanpassung in Abhängigkeit davon ausgewählt wird, in welchem Höhenbereich die durch die Höheninformation repräsentierte Höhenlage liegt.
  • Dabei ist es dann weiterhin vorteilhaft, wenn in Zuordnung zu wenigstens einem Höhenbereich für verschiedene Heizleistungsstufen verschiedene Betriebsanpassungen vorgegeben sind.
  • Insbesondere dann, wenn mehrere Höhenbereiche vorgegeben sind und in verschiedenen Höhenbereichen verschiedene Betriebsanpassungsmaßnahmen vorgegeben sind, ist es vorteilhaft, wenn bei Veränderung der Höhenlage eine Veränderung der Betriebsanpassung in im Wesentlichen kontinuierlicher Weise erfolgt. Auf diese Art und Weise können abrupte Änderungen der Verbrennungsbedingungen vermieden werden.
  • Grundsätzlich kann auch der Fall eintreten, dass einerseits ein Fahrzeug sich in eine Höhenlage bewegt, die eine Veränderung der Betriebsanpassung erforderlich macht, und dass gleichzeitig auch beispielsweise durch höheren Heizleistungsbedarf eine Änderung in der Auswahl der Heizleistungsstufe vorgenommen werden soll. In diesem Falle wird erfindungsgemäß weiter vorgeschlagen, dass zunächst die Veränderung der Heizleistungsstufe vorgenommen wird und danach erst die höhenabhängige Betriebsanpassung verändert wird. Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass die Veränderung der höhenabhängigen Betriebsanpassung durch Auswahl der in Zuordnung zu der neu ausgewählten Heizleistungsstufe vorgesehenen höhenabhängigen Betriebsanpassung erfolgt. Dies bedeutet also, dass beim Übergang zu einer neuen Heizleistungsstufe die zuvor gesetzte bzw. vorgegebene Betriebsanpassung für die vorher ausgewählte Heizsleistungsstufe gelöscht bzw. nicht mehr berücksichtigt wird und eine für die neu ausgewählte Heizleistungsstufe vorgegebene Betriebsanpassungsmaßnahme vorgenommen wird.
  • Um bei einer durch Veränderung der Höhenlage erforderlich werdenden Betriebsanpassung so weit als möglich die Heizleistung unverändert zu belassen, wird vorgeschlagen, dass bei zunehmender Höhenlage zunächst eine höhenabhängige Betriebsanpassung der Verbrennungsluftförderanordnung bei im Wesentlichen unverändertem Betrieb der Brennstoffförderanordnung erfolgt. Dabei kann dann weiter vorgesehen sein, dass eine höhenabhängige Betriebsanpassung der Brennstoffförderanordnung dann erfolgt, wenn die Verbrennungsluftförderanordnung einen Grenzbetriebszustand erreicht. Dieser Grenzbetriebszustand kann durch eine Grenzdrehzahl beispielsweise eines Antriebsmotors der Verbrennungsluftförderanordnung bzw. eines Förderrads derselben repräsentiert sein.
  • Die höhenabhängige Betriebsanpassung der Brennstoffförderanordnung kann eine höhenabhängige Korrektur der Förderfrequenz einer Brennstoffpumpe der Brennstoffförderanordnung umfassen. In entsprechender Weise kann eine höhenabhängige Betriebsanpassung der Verbrennungsluftförderanordnung eine höhenabhängige Korrektur der Förderdrehzahl eines Förderrads der Verbrennungsluftförderanordnung umfassen.
  • Eine derartige höhenabhängige Korrektur kann beispielsweise dadurch vorgenommen werden, dass ein Höhenkorrekturfaktor mit einer in Zuordnung zu einer jeweiligen Heizleistungsstufe vorgegebenen Soll-Förderfrequenz bzw. Soll-Förderzahl multipliziert wird. Auf diese Art und Weise wird eine korrigierte Soll-Förderfrequenz bzw. eine korrigierte Soll-Förderzahl erhalten, auf deren Grundlage dann die jeweilige Systembaugruppe, also die Verbrennungsluftförderanordnung bzw. die Brennstoffförderanordnug angesteuert werden kann.
  • Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen detailliert erläutert. Es zeigt:
    • Fig. 1
    eine Prinzipdarstellung eines Fahrzeugheizgerätes, bei welchem die erfindungsgemäße Vorgehensweise implementiert sein kann;
    Fig. 2
    ein Diagramm, welches die höhenabhängige Auswahl von für die Betriebsanpassung vorgesehenen Korrekturfaktoren veranschaulicht.
  • In Fig. 1 ist ein Fahrzeugheizgerät allgemein mit 10 bezeichnet. Das Fahrzeugheizgerät 10 umfasst einen Brennerbereich 12, mit einer in einem Brennkammergehäuse gebildeten Brennkammer 14. Durch eine hier als Brennstoffförderanordnung 16 wirksame Dosierpumpe wird im Allgemeinen flüssiger Brennstoff aus einem Brennstoffreservoir 18 in die Brennkammer 14 gefördert. Beispielsweise kann die Brennkammer 14 mit porösem Verdampfermedium ausgekleidet sein, in welches der flüssige Brennstoff eingespeist wird. Durch Kapillarförderwirkung verteilt sich der flüssige Brennstoff im Innenvolumenbereich des porösen Verdampfermediums und wird an dessen zur Brennkammer 14 frei liegender Oberfläche dann abgedampft.
  • Eine allgemein mit 20 bezeichnete Verbrennungsluftförderanordnung umfasst ein Förderrad 22, das, angetrieben durch einen Elektromotor 24, die zur Durchmischung mit dem Brennstoff bzw. Brennstoffdampf erforderliche Verbrennungsluft in die Brennkammer 14 einspeist. Die Verbrennungsluftförderanordnung 20 kann beispielsweise als so genanntes Seitenkanalgebläse ausgebildet sein.
  • Bei der Verbrennung des in der Brennkammer 14 bereitgestellten Luft/Brennstoff-Gemisches entsteht Wärme, die in einem allgemein mit 26 bezeichneten Wärmetauscherbereich auf ein den Brennerbereich 12 umströmendes und zu erwärmendes Medium übertragen wird. Dieses Medium kann beispielsweise die in einen Fahrzeuginnenraum einzuleitende Luft sein, kann jedoch auch das in einem Kühlmittelkreislauf einer Brennkraftmaschine zirkulierende Kühlmittel umfassen.
  • Bei der Verbrennung in der Brennkammer entstehen Verbrennungsabgase, die, nachdem sie zumindest den größten Teil der darin transportierten Wärme im Wärmetauscherbereich 26 auf das zu erwärmende Medium übertragen haben, an einem Abgasauslass 28 austreten und beispielsweise über ein Auspuffsystem eines Fahrzeugs dann nach außen abgegeben werden.
  • Die Verbrennungsluftförderanordnung 20 bzw. auch die Brennstoffförderanordnung 16 stehen unter der Ansteuerung einer allgemein mit 30 bezeichneten Ansteuervorrichtung. Diese steuert den Betrieb der beiden Anordnungen 20, 16 durch Erzeugung entsprechender Ansteuerbefehle auf der Grundlage verschiedener Vorgaben bzw. Parameter. So kann beispielsweise die Temperatur des zu erwärmenden Mediums am Eintrittsbereich der Wärmetauscheranordnung 26 ein Indikator dafür sein, wir stark dieses Medium zu erwärmen ist und wie groß dementsprechend die Heizleistung des Fahrzeugheizgerätes 10 eingestellt werden muss. Zu diesem Zwecke ist im Allgemeinen die Ansteuervorrichtung 30 so ausgebildet, dass sie für den Betrieb des Fahrzeugheizgerätes 10 mehrere, beispielsweise drei verschiedene, Heizleistungsstufen vorgeben kann, also beispielsweise eine Stufe kleiner Heizleistung, eine Stufe mittlerer Heizleistung und eine Stufe hoher Heizleistung. Dies vereinfacht den Ansteueraufwand. In Zuordnung zu jeder der vorgegebenen Heizleistungsstufen sind dann bestimmte Ansteuermaßnahmen für die Verbrennungsluftförderanordnung 20 und die Brennstoffförderanordnung 16 vorgegeben.
  • Somit wird dafür gesorgt, dass für jede der Heizleistungsstufen die erforderliche Brennstoffmenge in die Brennkammer 14 eingeleitet wird und in Zuordnung zu dieser Brennstoffmenge dann auch die geeignete Verbrennungsluftmenge eingeleitet wird, um bei der dann ablaufenden Verbrennung eine Optimierung auch hinsichtlich der entstehenden Schadstoffe, insbesondere des CO-Gehalts und der Rußzahl zu erlangen.
  • Ist beispielsweise die Brennstoffförderanordnung 16 als Dosierpumpe mit einem sich periodisch bewegenden Kolben ausgebildet, so kann auf Grund der Tatsache, dass die pro Hub bzw. Arbeitstakt geförderte Brennstoffmenge grundsätzlich bekannt ist, in Zuordnung zu einer jeweiligen Heizleistungsstufe eine bestimmte Arbeitsfrequenz dieser Dosierpumpe vorgegeben werden. Entsprechendes trifft selbstverständlich zu, wenn beispielsweise eine derartige Brennstoffförderanordnung als Drehschieberpumpe oder dergleichen ausgestaltet ist. Im Falle der Verbrennungsluftförderanordnung 20 kann die erforderliche Verbrennungsluftmenge dadurch eingestellt bzw. vorgegeben werden, dass in Zuordnung zu bestimmten Heizleistungsstufen entsprechend auch Drehzahlen für das Förderrad 22 bzw. den Elektromotor 24 vorgegeben werden und diese beispielsweise unter Einsatz eines Sensors überwacht werden. Hier kann also beispielsweise dann eine Drehzahlregelung auf die in den Heizleistungsstufen vorgegebenen Soll-Drehzahlen stattfinden.
  • Der Ansteuervorrichtung 30 ist ferner eine beispielsweise in Form eines Luftdrucksensors ausgebildete Höhenerfassungsanordnung 32 zugeordnet. Diese Höhenerfassungsanordnung 32 stellt Information über die Höhenlage des Fahrzeugheizgerätes 10 bzw. eines dieses Fahrzeugheizgerät 10 enthaltenden Fahrzeugs bereit. Unter Höhenlage sei hier die Höhe über bzw. im Vergleich zu einer vorgegebenen Grundhöhe, beispielsweise dem Meeresniveau, verstanden. Es wird hier darauf hingewiesen, dass selbstverständlich die Höhenerfassungsanordnungen 32 auch in anderer Art und Weise ausgebildet sein kann bzw. andere Größen zur Bestimmung der Höhenlage nutzen kann. Beispielsweise kann diese Höhenerfassungsanordnung 32 die Kopplung der Ansteuervorrichtung 30 mit einem Fahrzeugnavigationssystem repräsentieren, das im Allgemeinen nicht nur die Positionierung des Fahrzeugs in Längen- bzw. Breitengradrichtung erfasst, sondern auch durch Kommunikation beispielsweise mit dem globalen Positionierungssystem Information über die Höhe über dem Meeresspiegel liefert. Von Bedeutung ist, dass durch eine derartige Höhenerfassungsanordnung Höheninformation für die Ansteuervorrichtung 30 bereitgestellt wird, die in der nachfolgend beschriebenen Art und Weise dazu genutzt werden kann, den Betrieb des Fahrzeugheizgerätes 10 zu optimieren.
  • Wie vorangehend bereits dargelegt, ist es für die verschiedenen Heizleistungsstufen erforderlich, in Zuordnung zu einer bestimmten Brennstoffmenge auch eine geeignete Verbrennungsluftmenge bereitzustellen, um die Verbrennung bei hinsichtlich der Emissionen optimierten Bedingungen ablaufen zu lassen. Dabei wird im Allgemeinen bei der Zuordnung von Brennstoffmenge und Verbrennungsluftmenge ausgegangen von Grundumgebungsbedingungen, bei welchen beispielsweise das Fahrzeug bei oder nahe dem Meeresniveau ist. Unter Berücksichtigung der im Allgemeinen auf diesem Niveau bzw. bei dieser Höhenlage vorhandenen Umgebungsparameter, wie insbesondere dem Luftdruck, kann dann für jede Brennstofffördermenge eine optimierte Sauerstoffmenge bzw. Verbrennungsluftmenge ermittelt und in das Fahrzeugheizgerät 10 bzw. die Brennkammer 14 geleitet werden.
  • Wird ein mit einem so aufgebauten Fahrzeugheizgerät 10 ausgestattetes Fahrzeug dann in höhere Höhenlagen, beispielsweise ins Gebirge, bewegt, so besteht grundsätzlich das Problem, dass bei Verwenden der für eine bestimmte Heizleistungsstufe vorgesehenen Ansteuermaßnahmen, insbesondere Drehzahl des Förderrads 22, auf Grund des geringeren Luftdrucks bzw. der geringeren Luftdichte eine an sich zu geringe Luftmenge in die Brennkammer 14 eingeleitet wird und mithin die Verbrennung unter Sauerstoffmangel ablaufen wird. Dies führt zu einem deutlichen Anstieg der Rußzahl und des CO-Gehalts in den Verbrennungsabgasen. Um dem entgegenzutreten, kann, wie nachfolgend mit Bezug auf die Fig. 2 dargelegt, eine Betriebsanpassung bei der Verbrennungsluftförderanordnung 20 bzw. Brennstoffförderanordnung 16 vorgenommen werden.
  • Man erkennt in Fig. 2 aufgetragen über einer bestimmten Höhenlage, also der Höhe über dem Meeresspiegel, verschiedene Korrekturfaktoren KA, KB, KC und KD. Man erkennt weiterhin eine Einteilung der auf der x-Achse aufgetragenen Höhenlage in fünf Bereiche. Ein Höhenbereich bis zu einer Höhenlage von 500 m ist der Basis-Höhenbereich, also beispielsweise derjenige Höhenbereich, der als Grundeinstellung verwendet wird. Daran schließen vier Anpassungs-Höhenbereiche A, B, C und D an, wobei der Höhenbereich A die Höhenlagen von 500 m bis 1.000 m umfasst, der Höhenbereich B die Höhenlagen von 1.000 m bis 1.500 m umfasst, der Höhenbereich C die Höhenlagen von 1.500 m bis 2.000 m umfasst und der Höhenbereich D die Höhenlagen über 2.000 m umfasst.
  • Bewegt sich nun ein Fahrzeug mit dem in Fig. 1 gezeigten Fahrzeugheizgerät 10 in dem Basis-Höhenbereich, also in einer Höhenlage unter bzw. bis zu 500 m, so werden für die Verbrennungsluftförderanordnung 20 und die Brennstoffförderanordnung 16 beispielsweise bei der Auswahl der höchsten Heizleistungsstufe bestimmte Ansteuermaßnahmen vorgegeben, also beispielsweise das Betreiben einer Dosierpumpe mit einer dafür vorgesehenen Förderfrequenz und das Betreiben des Förderrads 22 mit einer entsprechend vorgegebenen Drehzahl. Bewegt sich das Fahrzeug dann in größere Höhen, so gelangt es zunächst in den Höhenbereich A, der einen ersten Anpassungsbereich darstellt. Die information, dass das Fahrzeug sich im Höhenbereich A befindet, wird, wie vorangehend dargelegt, durch die Höhenerfassungsanordnung 32 bereitgestellt.
  • Erkennt die die Ansteuervorrichtung 30, dass das Fahrzeug im Höhenbereich A ist, das Fahrzeugheizgerät 10 aber beispielsweise weiterhin mit der höchsten Heizleistungsstufe zu betreiben ist, so wird ein für diesen Höhenbereich A vorgesehener Korrekturfaktor KA gesetzt, der beispielsweise eine Erhöhung der Drehzahl des Förderrads 22 um 5 % repräsentiert oder aber auch eine Verringerung der Förderfrequenz der Brennstoffförderanordnung 16 bzw. einer Dosierpumpe repräsentieren kann. Im Allgemeinen ist es dabei vorteilhaft, die Fördermenge der Brennstoffförderanordnung 16 so weit als möglich unverändert zu belassen und die Höhenanpassung durch veränderte Ansteuermaßnahmen im Bereich der Verbrennungsluftförderanordnung 20 vorzunehmen, um eine Beeinflussung der Heizleistung so weit als möglich zu vermeiden.
  • Bewegt sich dann das Fahrzeug weiter in die Höhenbereiche B, C oder D, so werden entsprechend Korrekturfaktoren KB, KC bzw. KD gesetzt, die eine durch die jeweiligen Prozentzahlen angegebene Erhöhung der Drehzahl des Förderrads 22 bzw. eine entsprechende Verringerung der Fördermenge der Brennstoffförderanordnung 16 bedeuten. Es ist selbstverständlich, dass auch beide Maßnahmen, also Erhöhen der Drehzahl des Förderrads 22 und Verringern der Fördermenge bzw. Förderfrequenz der Brennstoffförderanordnung 16, gleichzeitig ergriffen werden können, um wieder geeignete Verbrennungsbedingungen herzustellen. In diesem Falle müssten nicht notwendigerweise die für die Brennstoffförderanordnung 16 einerseits und die Verbrennungsluftförderanordnung 20 andererseits vorgesehenen Korrekturfaktoren gleich sein. Es kann beispielsweise die Erhöhung der Drehzahl des Förderrads 22, ausgedrückt in Prozenten, größer sein, als die Verminderung der Brennstofffördermenge.
  • Weiterhin ist es, wie in Zuordnung zum Höhenbereich B in Fig. 2 veranschaulicht, vorteilhaft, für verschiedene Heizleistungsstufen verschiedene Anpassungsmaßnahmen vorzusehen. So kann für den Höhenbereich B dann, wenn die größte Heizleistungsstufe Lh ausgewählt ist, beispielsweise der Korrekturfaktor KB von 10% gesetzt werden, also die Brennstofffördermenge um 10% verringert werden. Ist das Fahrzeugheizgerät 10 in einem mittleren Lastzustand, wird es also mit der mittleren Heizleistung Lm betrieben, kann ein etwas verringerter Korrekturfaktor KB' gewählt werden. Wird das Fahrzeugheizgerät in der kleinsten Heizleistungsstufe Lk betrieben, kann ein weiter verringerter Korrekturfaktor KB" gewählt werden. Die Auswahl bzw. Anpassung der Korrekturfaktoren an verschiedene Heizleistungsstufen kann dabei selbstverständlich in Abhängigkeit von der konstruktiven Auslegung eines jeweiligen Fahrzeugheizgerätes erfolgen und beispielsweise auch eine mit zunehmender geforderter Heizleistung abnehmende Größe der prozentualen Korrektur mit sich bringen. Weiterhin ist es selbstverständlich, dass auch für die anderen Anpassungsbereiche A, C und D eine entsprechende Variation der jeweiligen Korrekturfaktoren in Abhängigkeit von der jeweils gewählten Heizleistungsstufe vorgesehen sein kann.
  • Befindet sich das Fahrzeugheizgerät 10 in einer seiner extremsten Heizleistungsstufen, also bei der Vorgabe von drei Heizleistungsstufen Lh, Lm und Lk entweder in der höchsten Heizleistungsstufe Lh oder in der niedrigsten Heizleistungsstufe Lk, so kann die höhenabhängige Anpassung, wie sie vorangehend dargelegt wurde, zu Problemen bei der Stabilität der Verbrennung führen. Es sei beispielsweise angenommen, dass das Fahrzeugheizgerät 10 mit der niedrigsten Heizleistungsstufe Lk zu betreiben ist, also grundsätzlich bereits eine vergleichsweise geringe Brennstoffmenge in die Brennkammer 14 gefördert wird und eine entsprechend geringe Verbrennungsluftmenge in die Brennkammer 14 gefördert wird. Bewegt sich das Fahrzeug in diesem Zustand in große Höhen, also beispielsweise in einen der Höhenbereiche C oder D, so würde die höhenabhängig vorzunehmende Korrektur dann beispielsweise eine vergleichsweise starke Reduzierung der Brennstofffördermenge bedeuten. Da diese jedoch grundsätzlich bereits sehr gering war, kann in der Brennkammer 14 dann nicht mehr ausreichend Gemisch bereitgestellt werden, um eine stabile Verbrennung insbesondere im gesamten Volumenbereich der Brennkammer 14 sicherzustellen. Dies bedeutet, dass die Gefahr besteht, dass die Verbrennung zum Erliegen kommt bzw. dass Teile des Gemisches nicht verbrannt werden und unverbrannt ausgestoßen werden.
  • Gleichermaßen besteht, wenn eine höhenabhängige Anpassung darin liegt, die Drehzahl des Förderrads 22 bzw. des Elektromotors 24 zu erhöhen, dann, wenn das Fahrzeugheizgerät bereits in der höchsten Heizleistungsstufe Lh betrieben wird, die Gefahr, dass beispielsweise im Höhenbereich D eine vergleichsweise starke Erhöhung der Drehzahl erforderlich wäre und die Verbrennungsluftförderanordnung 20, insbesondere deren Elektromotor 24, in einen Zustand übermäßig hoher Drehzahl bzw. einen Überlastungszustand gelangt.
  • Um dieses Problem zu vermeiden, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass, jeweils abhängig davon, welche höhenabhängig zu wählenden Anpassungsmaßnahmen erfolgen, extreme Heizleistungsstufen nicht mehr freigegeben werden. Wird also zur Anpassung die Brennstofffördermenge reduziert, so wird in dem dargestellten Beispiel die niedrigste Heizleistungsstufe Lk gegen Auswahl gesperrt. Das bedeutet, dass das Fahrzeugheizgerät nur noch in den beiden Heizleistungsstufen Lm und Lh betrieben werden kann, in welchen grundsätzlich ausreichend Brennstoff eingespeist wird, so dass auch eine Verringerung der Brennstofffördermenge nicht zu unstabilen Verbrennungsverhältnissen führen kann. Liegt die Anpassungsmaßnahme darin, die Drehzahl des Förderrads 23 zu erhöhen, so wird die Heizleistungsstufe LH gegen Auswahl gesperrt, so dass das Fahrzeugheizgerät nur noch mit der kleinen Heizleistung Lk bzw. der mittleren Heizleistung Lm betrieben werden kann und somit sichergestellt ist, dass ein Überdrehen des Elektromotors 24 vermieden wird. Es ist selbstverständlich, dass dann, wenn die beiden Anpassungsmaßnahmen, also sowohl eine Betriebsanpassung der Brennstoffförderanordnung 16, als auch eine Betriebsanpassung der Verbrennungsluftförderanordnung 20 vorzunehmen sind, sowohl die oberste, als auch die unterste Heizleistungsstufe gegen Auswahl gesperrt werden können. Weiterhin ist es selbstverständlich, dass dann, wenn mehr als die drei dargestellten bzw. beschriebenen Heizleistungsstufen, beispielsweise vier oder fünf Heizleistungsstufen vorgesehen sind, nicht nur die oberste bzw. die unterste, sondern beispielsweise die beiden oberen oder die beiden unteren Heizleistungsstufen gesperrt werden können.
  • Wir vorangehend dargelegt, soll durch diese Maßnahme dafür gesorgt werden, dass ungünstige Betriebszustände im Fahrzeugheizgerät 10 vermieden werden. Bei Aufteilung der Höhenlage in die dargestellten bzw. mehrere Höhenbereiche und entsprechend angepasste Korrekturmaßnahmen besteht die Gefahr derartiger ungünstiger Betriebszustände grundsätzlich aber nur, wenn auch die höhenabhängig vorzunehmenden Korrekturmaßnahmen ein bestimmtes Ausmaß überschreiten. Dies bedeutet, dass das vorangehend angegebene Sperren bestimmter Heizleistungsstufen vorteilhafterweise auch nur dann vorgenommen wird, wenn bedingt, durch eine vergleichsweise große Höhe über dem Meeresspiegel auch entsprechend starke Korrekturen erforderlich wären. Dies bedeutet, dass beispielsweise nur dann, wenn das Fahrzeugheizgerät 10 sich im Höhenbereich D befindet, und mithin eine sehr starke höhenabhängige Korrektur vorzunehmen wäre, die oberste bzw. die unterste Heizleistungsstufe zu sperren wäre. Sind beispielsweise fünf Heizleistungsstufen vorhanden, so könnten die beiden obersten bzw. die beiden untersten Heizleistungsstufen gesperrt werden. Ist das Fahrzeugheizgerät 10 im Höhenbereich C, so kann beispielsweise auf das Sperren von Heizleistungsstufen grundsätzlich verzichtet werden, oder es kann dann tatsächlich nur die oberste bzw. unterste Heizleistungsstufe gesperrt werden. In den Höhenbereichen A und B kann auf das Sperren von Heizleistungsstufen grundsätzlich verzichtet werden. Dies bedeutet also, dass selbstverständlich abhängig von der Anzahl der auswählbaren Heizleistungsstufen die Anzahl derjenigen, die gegen Auswahl gesperrt werden, auch mit Zunahme der Höhenlage ansteigen kann.
  • Sind für ein Fahrzeugheizgerät 10 nicht diskrete Heizleistungsstufen vorhanden, sondern ist die Heizleistung kontinuierlich variierbar, so könnte hier auch ein entsprechend kontinuierlicher Zusammenhang mit der Höhenlage gewählt werden. Insofern ist also im Sinne der vorliegenden Erfindung der Übergang zwischen einer stufenartigen Einstellung der Heizleistung und einer kontinuierlichen Variabilität der Heizleistung fließend und vor allem hinsichtlich der erfindungsgemäßen Vorgehensweise gleichwertig.
  • Grundsätzlich kann auch der Falle eintreten, dass bei der Veränderung der Höhenlage, also dem Übergang in einen anderen Höhenbereich, auch eine Anpassung der Heizleistung erforderlich wird, also eine andere Heizleistungsstufe ausgewählt werden soll. Um hier eine gewisse Priorität zu schaffen, wird erfindungsgemäß dann zunächst die Heizleistung verändert, also eine andere Heizleistungsstufe eingestellt wird, und danach erst die Höhenanpassung vorgenommen wird. Dies kann so erfolgen, dass beispielsweise beim Übergang vom Höhenbereich A zum Höhenbereich B und beim Übergang von der Heizleistungsstufe Lh zur Heizleistungsstufe Lm zunächst das Fahrzeugheizgerät 10 so betrieben wird, dass die für die Heizleistungsstufe Lm grundsätzlich vorgesehene Basis Ansteuermaßnahmen vorgegeben werden, also diejenigen Ansteuermaßnahmen für die Brennstoffförderanordnung 16 und die Verbrennungsluftförderanordnung 20 vorgegeben werden, die auch im Höhenbereich bis zu 500 m anzuwenden sind. Daraufhin wird dann beruhend auf der durch die Höhenerfassungsanordnung 32 bereitgestellten Höheninformation der für den Höhenbereich B vorgesehene Korrekturfaktor für die Leistungsstufe Lm, also der Korrekturfaktor KB', gewählt und entsprechend die Höhenanpassung vorgenommen.
  • Selbstverständlich ist es möglich, für den Übergang zwischen den verschiedenen Höhenbereichen Hysteresen vorzusehen, so dass nicht ein zu häufiger Wechsel zwischen den einzelnen Höhenbereiche und den dafür vorgesehenen Anspassungsmaßnahmen erfolgt, wenn beispielsweise ein Fahrzeug in dem Grenzbereich zwischen zwei Höhenbereichen betrieben wird. Weiterhin kann vorgesehen sein, dass dann, wenn beispielsweise auf Grund eines Defekts der Höhenerfassungssnordnung 32 information über die Höhenlage nicht bereitgestellt wird, das Fahrzeugheizgerät 10 grundsätzlich mit den für den Höhenbereich bis zu 500 m vorgesehenen Basis-Ansteuermaßnahmen betrieben wird, also grundsätzlich keine Korrektur erfolgt. Um spontane Veränderungen der Verbrennungsbedingungen zu vermeiden, kann weiterhin vorgesehen sein, dass beim Wechsel zwischen verschiedenen Höhenbereichen bzw. verschiedenen höhenbedingten Anpassungsmaßnahmen ein kontinuierlicher Übergang stattfindet, also nicht spontan beispielsweise von einem Korrekturfaktor von 15% auf einen Korrekturfaktor von 20% übergegangen wird, sondern ein allmählicher kontinuierlicher bzw. quasi kontinuierlicher Übergang mit mehreren kleinen Stufen erfolgt.
  • Die Prinzipien der vorliegenden Erfindung lassen sich auch dann anwenden, wenn das Fahrzeugheizgerät 10 grundsätzlich nicht für die Erfassung und Auswertung der Höheninformation ausgebildet ist. Es kann also ein Zusatzmodul in ein bestehendes System integriert werden, das einerseits dazu in der Lage ist, die Höheninformation zu erfassen und das andererseits dazu in der Lage ist, die Ansteuermaßnahmen für die Brennstoffförderanordnung 16 und die Verbrennungsluftförderanordnung 20 so zu verändern, dass die vorangehend beschriebene Höhenanpassung und Sperrung verschiedener Heizleistungsstufen erfolgen kann. Zu diesem Zwecke kann ein derartiges Zusatzmodul beispielsweise in die Leitungsverbindung zwischen der Ansteuervorrichtung 30 und den anzusteuernden Systembereichen, also der Brennstoffförderanordnung 16 bzw. der Verbrennungsluftförderanordnung 20 integriert werden und die von der Ansteuervorrichtung 30 ausgegebenen Ansteuersignale höhenabhängig variieren bzw. an die Ansteuervorrichtung 30 Information liefern, dass bestimmte Heizleistungsstufen nicht ausgewählt werden dürfen.
  • Es sei abschließend noch darauf hingewiesen, dass selbstverständlich die in der Fig. 2 gezeigten Zahlenwerte bzw. Stufeneinteilungen nur als Beispiel zu verstehen sind und beispielsweise in Abhängigkeit von den baulichen Gegebenheiten eines Fahrzeugheizgerätes variiert werden können.

Claims (15)

  1. Verfahren zum Betreiben eines brennstoffbetriebenen Fahrzeugheizgerätes, welches Fahrzeugheizgerät (10) umfasst:
    - einen Brennerbereich (12) mit einer Brennkammer (14),
    - eine Brennstoffförderanordnung (16) zum Fördern von Brennstoff in die Brennkammer (14),
    - eine Verbrennungsluftförderanordnung (20) zum Fördern von Verbrennungsluft in die Brennkammer (14),
    - eine Ansteuervorrichtung (30) zum Ansteuern der Brennstoffförderanordnung (16) und der Verbrennungsluftförderanordnung (20), um Brennstoff und Verbrennungsluft in die Brennkammer (12) zu fördern,
    - eine Höhenerfassungsanordnung (32) zur Erfassung von die Höhenlage (H) des Fahrzeugheizgerätes (10) repräsentierender Höheninformation,
    wobei die Ansteuervorrichtung (30) die Brennstoffförderanordnung (16) und die Verbrennungsluftförderanordnung (20) derart ansteuert, dass für eine Mehrzahl verschiedener auswählbarer Heizleistungsstufen (Lh, Lm, Lk) die Brennstoffförderanordnung (16) und die Verbrennungsluftförderanordnung (20) in dafür jeweils vorgegebener Weise betrieben werden, wobei die Ansteuervorrichtung (30) ferner den Betrieb der Brennstoffförderanordnung (16) oder/und der Verbrennungsluftförderanordnung (20) beruhend auf der Höheninformation anpasst, und wobei die Ansteuervorrichtung (30) in Abhängigkeit von der Höheninformation eine oder mehrere Heizleistungsstufen (Lh, Lm, Lk) gegen Auswahl sperrt.
  2. Verfahren nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass dann, wenn die höhenabhängige Betriebsanpassung die Ansteuerung der Brennstoffförderanordnung (16) zum Verringern der Brennstofffördermenge umfasst, wenigstens die Heizleistungsstufe (Lk) mit der niedrigsten Heizleistung gegen Auswahl gesperrt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass dann, wenn die höhenabhängige Betriebsanpassung die Ansteuerung der Verbrennungsluftförderanordnung (20) zum Erhöhen der Verbrennungsluftfördermenge umfasst, wenigstens die Heizleistungsstufe (Lh) mit der höchsten Heizleistung gegen Auswahl gesperrt wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Sperrung gegen Auswahl nur dann erfolgt, wenn die höhenabhängige Betriebsanpassung eine vorgegebene Grenze erreicht oder/und überschreitet.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
    dadurch gekennzeichnet, dass eine Mehrzahl von Höhenbereichen (A, B, C, D) vorgegeben ist und in Zuordnung zu jedem Höhenbereich (A, B, C, D) eine Betriebsanpassung für die Brennstoffförderanordnung (16) oder/und für die Vebrennungsluftförderanordnung (20) vorgegeben ist, wobei die höhenabhängig vorzunehmende Betriebsanpassung in Abhängigkeit davon ausgewählt wird, in welchem Höhenbereich (A, B, C, D) die durch die Höheninformation repräsentierte Höhenlage (H) liegt.
  6. Verfahren nach Anspruch 5,
    dadurch gekennzeichnet, dass in Zuordnung zu wenigstens einem Höhenbereich (A, B, C, D) für verschiedene Heizleistungsstufen verschiedene Betriebsanpassungen vorgegeben sind.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
    dadurch gekennzeichnet, dass bei Veränderung der Höhenlage (H) eine Veränderung der Betriebsanpassung in im Wesentlichen kontinuierlicher Weise erfolgt.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
    dadurch gekennzeichnet, dass bei durch Veränderung der Höhenlage (H) vorzunehmender Veränderung der Betriebsanpassung und gleichzeitiger Änderung der Auswahl der Heizleistungsstufe (Lh, Lm, Lk) zunächst die Veränderung der Heizleistungsstufe (Lh, Lm, Lk) erfolgt und danach die Veränderung der höhenabhängigen Betriebsanpassung erfolgt.
  9. Verfahren nach Anspruch 8,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Veränderung der höhenabhängigen Betriebsanpassung durch Auswahl der in Zuordnung zu der neu ausgewählten Heizleistungsstufe (Lh, Lm, Lk) vorgesehenen höhenabhängigen Betriebsanpassung erfolgt.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
    dadurch gekennzeichnet, dass bei zunehmender Höhenlage (H) zunächst eine höhenabhängige Betriebsanpassung der Verbrennungsluftförderanordnung (20) bei im Wesentlichen unverändertem Betrieb der Brennstoffförderanordnung (16) erfolgt.
  11. Verfahren nach Anspruch 10,
    dadurch gekennzeichnet, dass eine höhenabhängige Betriebsanpassung der Brennstofförderanordnung (16) dann erfolgt, wenn die Verbrennungsluftförderanordnung (20) einen Grenzbetriebszustand erreicht.
  12. Verfahren nach Anspruch 11,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Grenzbetriebszustand durch eine Grenzdrehzahl repräsentiert ist.
  13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12,
    dadurch gekennzeichnet, dass die höhenabhängige Betriebsanpassung der Brennstoffförderanordnung (16) eine höhenabhängige Korrektur der Förderfrequenz einer Brennstoffpumpe der Brennstoffförderanordnung (16) umfasst.
  14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13,
    dadurch gekennzeichnet, dass eine höhenabhängige Betriebsanpassung der Verbrennungsluftförderanordnung (20) eine höhenabhängige Korrektur der Förderdrehzahl eines Förderrades (22) der Verbrennungsluftförderanordnung (20) umfasst.
  15. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14,
    dadurch gekennzeichnet, dass die höhenabhängige Korrektur das Multiplizieren eines Höhenkorrekturfaktors (KA, KB, KC, KD) mit einer in Zuordnung zu einer jeweiligen Heizleistungsstufe vorgegebenen Soll-Förderfrequenz beziehungsweise Soll-Förderdrehzahl zum Erhalt einer korrigierten Soll-Förderfrequenz beziehungsweise Soll-Förderdrehzahl umfasst.
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