DE19901807C1 - Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeug-Zusatzheitzgeräts - Google Patents
Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeug-ZusatzheitzgerätsInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeug-Zusatzheizgeräts (1) zusammen mit einem Wärmetauscher (2) in einem ersten Wasserkreislauf unter Ausschluß des Fahrzeugmotors (4) oder einem zweiten Wasserkreislauf unter Einschluß des Fahrzeugmotors (4) mit Hilfe einer die Wasserkreisläufe bestimmenden Ventileinrichtung (3). Um eine Fahrzeuginnenraumerwärmung mit erhöhtem Komfort sowie ohne zusätzlichen Bedienaufwand durch den Benutzer zu erzielen, ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß der Öffnungszustand der Ventileinrichtung (3) zur Mischung der beiden Wasserkreisläufe abhängig von der Wassertemperatur im geschlossen betriebenen ersten Wasserkreislauf und der Wassertemperatur im zweiten Wasserkreislauf geregelt wird.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeug-Zusatzheizgeräts
zusammen mit einem Wärmetauscher in einem ersten Wasserkreislauf unter Ausschluß des
Fahrzeugmotors oder einem zweiten Wasserkreislauf unter Einschluß des Fahrzeugmotors mit
Hilfe einer die Wasserkreisläufe bestimmenden Ventileinrichtung, wobei der Öffnungszustand
der Ventileinrichtung zur Mischung der beiden Wasserkreisläufe abhängig von der
Wassertemperatur im zweiten Wasserkreislauf geregelt wird.
Ein Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeug Zusatzheizgeräts ist aus der US 4 700 888
bekannt. Um mit dem Fahrzeug-Zusatzheizgerät eine schnellstmögliche Erwärmung des
Fahrzeuginnenraums bei stehendem Fahrzeug zu erzielen, wird manuell per Schalter ein
Mehrwegeventil so geschaltet, daß der erste Wasserkreislauf, enthaltend das Zusatzheizgerät
und den Wärmetauscher, vom zweiten Wasserkreislauf unter Einschluß des Fahrzeugmotors
getrennt wird. Dadurch kommt die gesamte vom Zusatzheizgerät erzeugte Wärme über den
geschlossenen ersten Wasserkreislauf dem Fahrzeuginnenraum zugute. Im Fahrbetrieb wird
das Mehrwegeventil dann derart geschaltet, daß der erste Wasserkreislauf ohne den
Fahrzeugmotor mit dem zweiten Wasserkreislauf, enthaltend den Fahrzeugmotor, verbunden
ist. Alternativ zu der manuellen Umschaltung zwischen erstem Wasserkreislauf und zweitem
Wasserkreislauf wird ein Zeitgeber genutzt, um den geschlossenen ersten Wasserkreislauf
nach Ablauf einer vorbestimmten Zeitdauer mit dem zweiten Wasserkreislauf zu verbinden.
Das Entscheidungskriterium zum Umschalten zwischen erstem und zweitem Wasserkreislauf
ist demnach die Unterscheidung zwischen "Betriebsmodi" und "Fahrbetrieb", wobei zwischen
den Betriebsmodi entweder manuell oder per Zeitgeber umgeschaltet wird. Dieses bekannte
Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeug Zusatzheizgeräts hat jedoch den Nachteil, daß ein
noch betriebswarmer Motor als Restwärmequelle außer Betracht gelassen wird, und daß bei
Überschreiten einer vorbestimmten Temperaturschwelle das Zusatzheizgerät in Teillast oder
Regelpause betrieben wird, anstatt die erzeugbare Wärme zur Vorwärmung des
Fahrzeugmotors zu nutzen.
Dieser Nachteil wird durch ein aus der DE 44 46 152 A1 bekanntes Verfahren überwunden,
indem die in beiden Wasserkreisläufen aktuell herrschende Temperatur berücksichtigt wird.
Dies kann beispielsweise erfolgen, indem der Erwärmungszustand des Motors berücksichtigt
und das Wasser in den beiden Wasserkreisläufen derart gemischt wird, daß Motorrestwärme
zu Heizzwecken genutzt wird. Andernfalls, d. h. bei kaltem Motor, erfolgt die Mischung der
beiden Wasserkreisläufe nach anfänglich vollständig betriebenem ersten Wasserkreislauf
beispielsweise derart, daß der zunächst betriebene erste Wasserkreislauf zunehmend mit dem
zweiten, den Motor umfassenden Wasserkreislauf gemischt wird.
Angesichts dieses Standes der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, das
eingangs genannte Verfahren bezüglich der Wassertemperaturermittlung kostengünstig zu
gestalten.
Gelöst wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Erfindungsgemäß wird demnach die Wassertemperatur im geschlossenen ersten
Wasserkreislauf direkt ermittelt während die Ermittlung der Wassertemperatur im zweiten
Wasserkreislauf vorteilhafterweise indirekt erfolgt, indem über die Ventileinrichtung
kurzzeitig Wasser aus dem zweiten Wasserkreislauf entsprechend einem vorgegebenen
Mischverhältnis zugemischt wird, wobei ein Temperatursensor in diesem Fall die
Temperaturänderung durch Hinzumischen von Wasser aus dem zweiten Kreislauf ermittelt.
Aufgrund dieses bei der Temperaturmessung in den Wasserkreisläufen ermittelten
Systemzustands werden erfindungsgemäß Regelparameter ihr die Ventileinrichtung zum
Umschalten zwischen den beiden Wasserkreisläufen definiert, und zwar bevorzugt von einer
Ansteuerung der Ventileinrichtung zwischen "vollständig geöffnet" über beliebige
Mischverhältnisse bis hin zu "vollständig geschlossen".
Die Berechnung der Regelparameter unterliegt bevorzugt einer speziellen Regelungsstrategie,
die beispielsweise einen minimalen Brennstoffverbrauch des Zusatzheizgeräts zum Ziel haben
kann. Alternativ liegt der Regelungsstrategie vorteilhafterweise eine maximale
Heizleistungsausbeute des Heizgeräts oder eine schnellstmögliche Innenraumerwärmung
gegebenenfalls optional mit einer Motorerwärmung bei Stand- oder Zuheizen zugrunde. Die
Regelungsstrategie für den Fall einer maximalen Heizleistungsausbeute des Heizgeräts ist
nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert.
Vorteilhafterweise wird die Wassertemperatur im ersten Wasserkreislauf und im zweiten
Wasserkreislauf durch einen einzigen Temperatursensor ermittelt. Vorteilhafterweise wird
dabei aus Kostengründen als Temperatursensor derjenige Sensor eingesetzt, der üblicherweise
standardmäßig im Zusatzheizgerät integriert ist.
Als Ventileinrichtungen kommen grundsätzlich unterschiedliche Ventilaufbauten in Betracht,
beispielsweise ein Dreiwege-Ventil oder ein 3/2-Wege-Ventil oder auch zwei miteinander
gekoppelte Zweiwegeventile.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnung beispielhaft näher erläutert; es zeigt:
Fig. 1 schematisch die beiden Wasserkreisläufe, auf welche sich das erfindungsgemäße
Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeug-Zusatzheizgeräts bezieht,
Fig. 2 den Temperaturverlauf am im Zusatzheizgerät integrierten
Temperatursensor bei der Regelstrategie einer maximalen
Heizleistungsausbeute des Heizgeräts, und
Fig. 3 eine Variante zur Fig. 1.
Wie in Fig. 1 gezeigt, befinden sich in einem mittels durchgezogener Pfeile dargestellten
ersten Wasserkreislauf A ein Fahrzeug-Zusatzheizgerät 1 und ein Wärmetauscher 2,
während sich in einem zweiten Wasserkreislauf B, der schematisch durch strichlierte Pfeile
dargestellt ist, zusätzlich ein Fahrzeugmotor 4 befindet. Die Umschaltung zwischen den
beiden Wasserkreisläufen erfolgt mittels einer Ventileinrichtung, im dargestellten Fall
mittels eines Dreiwege-Ventils 3, das in der Wasserkreislaufstrecke zwischen dem
Fahrzeugmotor 4 und dem Zusatzheizgerät 1 angeordnet ist, und dessen dritter Weg mit
einer Umgehungsleitung 5 für den Motor 4 verbunden ist, welche Umgehungsleitung 5 mit
dem Auslaß des Wärmetauschers 2 verbunden ist. In Übereinstimmung mit dem Stand der
Technik erlaubt demnach das Dreiwege-Ventil 3 die Realisierung eines ersten
geschlossenen Wasserkreislaufs A unter Ausschluß des Fahrzeugmotors 4 sowie die
Realisierung eines zweiten größeren Wasserkreislaufs B unter Einschluß des
Fahrzeugmotors 4. Erfindungsgemäß wird demgegenüber auch eine Mischung der beiden
Wasserkreisläufe in beliebigem Verhältnis zum optimalen Betreiben des Fahrzeug-
Zusatzheizgeräts vorgesehen, wobei mittels eines Temperatursensors 6, der bevorzugt im
Zusatzheizgerät 1 eingebaut ist, das Dreiwege-Ventil 3 angesteuert wird zur Mischung der
beiden Wasserkreisläufe in beliebigen Mischverhältnissen.
Anhand von Fig. 2 wird beispielhaft die eingangs angeführte Regelstrategie einer
maximalen Heizleistungsausbeute des Zusatzheizgeräts 1 beim Standheizen nunmehr näher
erläutert.
Mit Beginn des Starts des Zusatzheizgeräts 1 ist der erste Kreislauf A, der auch als innerer
Kreislauf bezeichnet wird, geschaltet, wobei das Wasser durch das Zusatzheizgerät 1 und
den Wärmetauscher 2 unter Ausschluß des Wassermotors 4 zirkuliert. Erfolgt nun durch
den Heizbetrieb eine Temperaturerhöhung in diesem geschlossenen Wasserkreislauf, so
wird bei Erreichen eines vorbestimmten Temperaturwerts T1, erfaßt durch den
Temperatursensor 6, im Zusatzheizgerät 1 zum Zeitpunkt t1 das Dreiwege-Ventil 3 für
einen Zeitraum Δt = t1 - t2 geöffnet und die Veränderung des Meßwerts des
Temperatursensors während dieser Zeitspanne wird ermittelt.
Aus der Temperatur zum Zeitpunkt t2 können nunmehr Regelparameter abgeleitet werden,
mit denen das Dreiwege-Ventil 3 unter Mischung des Wassers in den beiden
Wasserkreisläufen derart gesteuert wird, daß zum einen ein unkomfortabler
Temperatureinbruch auf einem Temperaturniveau T2 vermieden wird, während
andererseits ein Temperaturanstieg über das Temperaturniveau T1 hinaus vermieden wird,
um das Abregeln der Heizleistung des Zusatzheizgeräts 3 bei Überschreiten dieses
Temperaturniveaus T1 zu vermeiden. Durch geeignete Ansteuerung wird folgend auf den
Zeitpunkt t2 ein weiterer Verlauf der Temperaturkurve knapp unterhalb des
Temperaturniveaus T1 erzielt.
Die durch die Erfindung erreichbaren Vorteile erschließen sich damit unmittelbar. Zum
einen wird ein erhöhter Komfort bei der Innenraumerwärmung im Stand- und Zusatzheizen
ohne zusätzlichen Bedienaufwand für den Benutzer gewährleistet. Ferner wird eine
optimale Ausnutzung des Heizleistungsangebots des Heizgeräts sichergestellt.
Gegebenenfalls wird auch die Motorerwärmung bei gleichzeitig optimaler
Innenraumerwärmung ermöglicht. Schließlich werden schädliche Betriebszustände des
Zusatzheizgeräts 1 zuverlässig vermieden, weil sich die Temperaturregelung für das
Zusatzheizgerät in einem sicheren Regelungsbereich abspielt.
Wie in Fig. 3 dargestellt, können auch zwei separate Zweiwegeventile 3A, 3B anstelle des
3/2-Wegeventils 3 vorgesehen sein, die wirkungsmäßig gegenläufig gekoppelt sind. Beim
Schließen des Ventils 3A öffnet sich gleichzeitig das Ventil 3B, sodaß ebenfalls eine
Umschaltung zwischen großem Kreislauf B und kleinem Kreislauf A erreicht wird.
1
Fahrzeug-Zusatzheizgerät
2
Wärmetauscher
3
3-Wege-Ventil
3
A, B Zweiwege-Ventil
4
Fahrzeugmotor
5
Umgehungsleitung
6
Temperatursensor
Claims (12)
1. Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeug-Zusatzheizgeräts (1) zusammen mit einem
Wärmetauscher (2) in einem ersten Wasserkreislauf (A) unter Ausschluß des
Fahrzeugmotors (4) oder einem zweiten Wasserkreislauf (B) unter Einschluß des
Fahrzeugmotors (4) mit Hilfe einer die Wasserkreisläufe bestimmenden
Ventileinrichtung (3; 3A, 3B), wobei der Öffnungszustand der Ventileinrichtung (3;
3A, 3B) zur Mischung der beiden Wasserkreisläufe (A, B) abhängig von der
Wassertemperatur im zweiten Wasserkreislauf (B) geregelt wird, dadurch
gekennzeichnet, daß zur indirekten Ermittlung der Wassertemperatur im zweiten
Wasserkreislauf (B) periodisch kurzzeitig Wasser aus dem zweiten Wasserkreislauf (B)
entsprechend einem vorgegebenen Mischverhältnis dem ersten Wasserkreislauf (A)
zugemischt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventileinrichtung
(3) zwischen beliebigen Mischverhältnissen für die beiden Wasserkreisläufe (A,
B) regelbar ist.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Mischverhältnis
die Extremwerte einer vollständigen Öffnung und eines vollständigen Schließens
der Ventileinrichtung (3; 3A, 3B) umschließt.
4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die
Wassertemperatur im ersten Wasserkreislauf (A) durch einen Temperatursensor
(6) ermittelt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Temperatur
sensor (6) im Zusatzheizgerät (1) integriert ist.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die
Regelung der Mischung der beiden Wasserkreisläufe auf Grundlage einer
Regelstrategie erfolgt, die auf einen minimalen Brennstoffverbrauch des
Zusatzheizgeräts (1) abzielt.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die
Regelung der Mischung der beiden Wasserkreisläufe auf Grundlage einer
Regelstrategie erfolgt, die auf eine maximale Heizleistungsausbeute des
Zusatzheizgeräts (1) abzielt.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die
Regelung der Mischung der beiden Wasserkreisläufe auf Grundlage einer
Regelstrategie erfolgt, die auf eine schnellst mögliche Fahrzeug-
Innenraumerwärmung abzielt.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die
Regelung der Mischung der beiden Wasserkreisläufe auf Grundlage einer
Regelstrategie erfolgt, die auf eine optionale Erwärmung des Fahrzeugmotors
beim Stand- oder Zuheizen abzielt.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die
Ventileinrichtung (3) ein Dreiwege-Ventil umfaßt.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die
Ventileinrichtung (3) ein 3/2-Wege-Ventil umfaßt.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die
Ventileinrichtung (3) aus zwei 2/2-Wege-Ventilen (3A, 3B) besteht.
Priority Applications (1)
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DE19901807A DE19901807C1 (de) | 1999-01-19 | 1999-01-19 | Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeug-Zusatzheitzgeräts |
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- 1999-01-19 DE DE19901807A patent/DE19901807C1/de not_active Expired - Fee Related
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