DE4431041C2 - Method and device for self-adaptive control of a motor vehicle heater - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Beheizung der Kabine von Kraftfahrzeugen nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.The invention relates to a method for heating the cabin of Motor vehicles according to the preamble of claim 1 and a device for carrying them out of the procedure.

Vor dem Hintergrund ständiger Verbesserungen der Wirkungsgrade von Verbrennungs­ motor, 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.Against the background of constant improvements in the efficiency of combustion Engine, drive technology and aerodynamics in motor vehicle construction is easier with the help of thermodynamic considerations very quickly realized that in the future much more efficient when using the waste heat from the drive motor for heating purposes, in particular when heating the passenger compartment, must be dealt with.

So beschreibt z. B. die Patentschrift DE 37 31 435 Maßnahmen zur Verbesserung der Kabinenbeheizung unter aufwendiger Berücksichtigung des je nach Betriebsbedingung optimalen Frischluftmassenstroms. Hierbei wird bereits ersichtlich, daß je nach Wirkungsgrad und Fahrsituation bei extremen klimatischen Bedingungen schon heute am Markt befindliche Fahrzeuge mit effizienten Motoren Pro­ bleme bei der Beheizung der Kabine zeigen. Bei derartigen Fahrzeugen 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.For example, B. the Patent DE 37 31 435 measures to improve the cabin heating under complex Consideration of the optimal fresh air mass flow depending on the operating conditions. It can already be seen here that depending on efficiency and driving situation in extreme climatic conditions Vehicles with efficient Pro engines already on the market today Show problems when heating the cabin. Such vehicles are not only extremely slow heating up of the engine and cabin, but is sufficient when driving with low load the heating output does not mean that the climate is comfortable even after a long journey To reach the cabin.

Deshalb sind bei einigen Kraftfahrzeugherstellern bereits Überlegungen im Gange, die­ ses Heizleistungsdefizit durch eine zusätzliche, kraftstoffbefeuerte bzw. elektrisch be­ heizte Wärmequelle zu beheben. Diese Überlegungen sind das Resultat gescheiterter Bemühungen, über eine Optimierung des Kühlmittelsystems eine hinreichende Heizlei­ stung für die Kabine bereitzustellen. Dies verwundert zunächst nicht, sind doch die derzeit am Markt befindlichen Kühlmittel-Heizsysteme das Resultat langjähriger Op­ timierung unter Variation von Kühlmittel-, Frischluft- und Umluftmassenströmen und unter Variation von Geometrie und Anordnung der Kabinenwärmetauscher und Regel­ ventile.For this reason, considerations are already underway at some motor vehicle manufacturers heating output deficit due to an additional, fuel-fired or electrically to fix heated heat source. These considerations are the result of failed Efforts to optimize the coolant system to ensure adequate heating to provide equipment for the cabin. This is not surprising at first, as they are Coolant heating systems currently on the market are the result of many years of op Timing with variation of coolant, fresh air and circulating air mass flows and with variation of geometry and arrangement of the cabin heat exchanger and rule valves.

Weitere Ansatzpunkte zur Verbesserung der Kabinenbeheizung 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.The thermal encapsulation of the engine, the improvement of Insulation of the cabin, the recovery of heat from the exhaust gas, an increase the circulating air mass flow in the cabin or even the recovery of the amount of heat, which is still contained in the air emerging from the cabin into the environment an exhaust air / fresh air heat exchanger.

Diese Maßnahmen zur Reduzierung der Wärmeverluste sind bekannt. Sie sind jedoch mit erheblichen Zusatzkosten verbunden, was sie speziell für kleine Fahr­ zeuge unattraktiv macht. Durch die geringe Masse hat aber gerade diese Fahrzeugklasse in Verbindung mit hocheffizienten Motoren bereits heute einen sehr geringen Kraftstoff­ verbrauch und somit auch wenig Abwärme für Heizzwecke.These measures for reducing heat losses are known. she are associated with considerable additional costs, however, which make them especially for small driving makes unattractive. Due to the low mass, it is precisely this vehicle class in connection with highly efficient engines, already a very low fuel consumption and therefore also little waste heat for heating purposes.

Die Analyse der bei den heute am Markt erhältlichen Kraftfahrzeugen verwendeten Sy­ steme zur Kabinenbeheizung zeigt, daß insbesondere die Nutzung der in der aus dem Fahrzeug ausströmenden Luft enthaltenen Energie sehr vorteilhaft wäre. Wie das Ange­ botsspektrum von Systemlieferanten für die Fahrzeugklimatisierung zeigt, sind derartige Systeme durchaus realisierbar, doch sind hierzu nicht nur zusätzliche Wärmetauscher, sondern auch umfangreiche Eingriffe in die Luftführung im gesamten Fahrgastraum er­ forderlich.The analysis of the Sy used in the motor vehicles available on the market today Steme for cabin heating shows that in particular the use of the in the  Energy contained in vehicle escaping air would be very beneficial. Like the affair The spectrum of systems suppliers for vehicle air conditioning shows are such Systems are quite feasible, but not only additional heat exchangers, but also extensive interventions in the air flow in the entire passenger compartment conducive.

Deshalb wird aus Kostengründen bei vielen Fahrzeugherstellern diese Variante erst gar nicht erprobt, sondern es werden gleich Versuche mit als kostengünstiger erachteten Zu­ satzheizsystemen unternommen.For this reason, for many vehicle manufacturers, this variant is even made for cost reasons not tested, but there will be tests with Zu considered to be cheaper set heating systems undertaken.

Hieraus läßt sich die Aufgabenstellung ableiten, für Kraftfahrzeuge mit Beheizung der Kabine mit Hilfe von über Wärmetauscher bzw. Heizelemente in die Kabine geförderter Luft ein effizientes und kostengünstiges Verfahren zur Reduzierung der Wärmeverluste an die Umgebung zu schaffen, so daß keine, oder zumindest möglichst wenig, zusätzliche Heizenergie aus Quellen, die nicht dem Fahrzeugantrieb dienen, für die Beheizung der Kabine unter extremen klimatischen Bedingungen erforderlich ist. Dabei soll das angesprochene Verfahren nach Möglichkeit nicht nur die Zusatzheizung unter extremen klimatischen Bedingungen unnötig machen, sondern auch im norma­ len winterlichen Fahrbetrieb Heizenergie sparen, so daß die Aufheizdauer des Motors reduziert wird, und daß beim stationären Fahrbetrieb keine Unterkühlung des Motors auftritt, wobei die Einsparung der Wärmeverluste insbesondere mit möglichst wenig Änderungen an bestehenden Fahrzeugaufbauten erreicht weden soll. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.The task can be derived from this for motor vehicles with heating of the cabin with the help of air conveyed into the cabin via heat exchangers or heating elements an efficient and inexpensive process to reduce the To create heat loss to the environment, so that none, or at least as possible little, additional heating energy from sources that are not used to drive the vehicle for the heating of the cabin is required under extreme climatic conditions. The method mentioned should, if possible, not just the additional heating unnecessary under extreme climatic conditions, but also in norma len winter driving save heating energy, so that the heating time of the engine is reduced, and that no cooling of the engine during stationary driving occurs, saving heat loss especially with as few changes to existing vehicle bodies as possible should be achieved. This object is achieved by the features of claim 1 solved.

Unabhängig davon, ob die Heizleistung für die Erwärmung der in die Kabine geförderten Frischluft aus der Abwärme des Antriebsmotors oder aus einer Zusatzheizung stammt, werden hierdurch die Wärmeverluste des Fahrzeuges an die Umgebung reduziert. Hierzu sind insbesondere die Verluste durch das ungenutzte Aus­ strömen warmer Luft von der Kabine in die Umgebung zu reduzieren. In Verbindung mit den beigeordneten Ansprüchen ergeben sich aber auch Einsparungen an der Motoroberfläche selbst.Regardless of whether the heating power for heating the conveyed into the cabin Fresh air comes from the waste heat of the drive motor or from an additional heater reduces the vehicle's heat loss to the environment. In particular, this includes the losses due to the unused out flow of warm air from the cabin to reduce the environment. In connection with the associated claims, there are also savings on the motor surface itself.

Zur Elimination des Heizleistungsdefizits von Kraftfahrzeugen mit hocheffizienten An­ triebsmaschinen, bei denen die Kabinenluft über die im Kühlmittel enthaltene Abwärme durch einen Kabinenwärmetauscher beheizt wird, wird laut Patentanspruch 1 in Abweichung von den bis­ her im Kraftfahrzeugbau angewandten Kabinenheizsystemen als erfindungsgemäße Lösung der Regelbereich, in welchem der Fahrer die über den Kabinenwärmetauscher in die Fahrgastzelle geförderte Frischluft normalerweise variiert, in Fahrsituationen mit erhöhtem Heiz­ leistungsbedarf bei extremer winterlicher Kälte zu reduzierten Luftmassenströmen hin verschoben. Diese Umschaltung des Regelbereiches wird durch ein automatisches Stellglied bewerkstelligt, welches beispielsweise bei Unterschreiten einer bestimmten Umgebungstemperatur durch Dros­ selung des maximal möglichen Luftdurchsatzes zwangsweise auch den Regelbereich für den Luftdurchsatz zu kleineren Werten hin verschiebt.To eliminate the heating power deficit of motor vehicles with highly efficient An engines where the cabin air uses the waste heat contained in the coolant is heated by a cabin heat exchanger, according to claim 1 in deviation from the to forth cabin heating systems used in motor vehicle construction as inventive Solution of the control range in which the driver uses the cabin heat exchanger in  the fresh air conveyed to the passenger compartment normally varies, in driving situations with increased heating power requirement in extreme winter cold to reduced air mass flows postponed. This switching of the control range is accomplished by an automatic actuator which for example, when Dros drops below a certain ambient temperature selection of the maximum possible air flow also necessarily the control range for the air flow shifts to smaller values.

In diesem Zusammenhang ist die Erkenntnis, daß durch die Reduktion des Frischluft­ massenstroms die Wärmeverluste durch den in die Umgebung austretenden Luftmas­ senstrom reduziert werden können, nicht neu.In this context, the realization is that by reducing the fresh air mass flow the heat losses through the air mass escaping into the environment current can be reduced, not new.

So sind beispielsweise bereits heute manche Fahrzeuge mit Umluftsystemen ausgestattet, bei welchen die Frischluft mit Kabinenluft gemischt und erneut in die Kabine gefördert wird. Derartige Systeme haben eine Reduktion des aus der Kabine austretenden Luft­ massenstroms und damit auch der Energieverluste an die Umgebung zur Folge. Neben den erhöhten Kosten im Vergleich zu konventionellen Systemen weisen derartige Umluft­ systeme den Nachteil auf, daß bei zu hohem Umluftmassenstrom bzw. bei zu geringem Frischluftmassenstrom die Luftfeuchtigkeit in der Kabine zu hoch wird und dadurch die Scheiben beschlagen oder vereisen können. Zur Vermeidung dieses Problems werden bei manchen Kabinenheizsystemen zusätzliche Systeme zur Trocknung der Umluft vorge­ schlagen, welche den Aufwand und die Kosten weiter in die Höhe treiben.For example, some vehicles are already equipped with air recirculation systems, where the fresh air is mixed with cabin air and pumped back into the cabin becomes. Such systems have a reduction in the air emerging from the cabin mass flow and thus also the energy losses to the environment. Next The increased costs compared to conventional systems have such circulating air systems have the disadvantage that if the circulating air mass flow is too high or too low Fresh air mass flow the humidity in the cabin becomes too high and therefore the Mist or freeze windows. To avoid this problem be at Some cabin heating systems featured additional systems for drying the circulating air beat, which further increase the effort and costs.

Andere Kabinenheizsysteme namhafter Hersteller von Kabinenwärmetauschern und Kli­ maanlagen für Kraftfahrzeuge bieten zur Reduzierung der Verluste durch die austretende Warmluft bereits die Möglichkeit, die in der austretenden Luft enthaltene Energie zur Vorwärmung der Frischluft zu nutzen, indem vor dem Kabinenwärmetauscher ein zwei­ ter Wärmetauscher zur Vorwärmung der Kabinenluft mit Hilfe der in die Umgebung austretenden Abluft angeordnet ist. Auch solche Systeme sind mit erheblichen Mehr­ kosten verbunden, die sich nicht nur aus dem Aufwand für den zusätzlichen Wärme­ tauscher ergeben, sondern insbesondere auch aus dem Aufwand für die entsprechenden Strömungskanäle für die Abluft innerhalb und außerhalb der Kabine.Other cabin heating systems from well-known manufacturers of cabin heat exchangers and Kli Ma systems for motor vehicles offer to reduce the losses caused by the exiting Warm air already provides the opportunity to use the energy contained in the exiting air Use preheating the fresh air by placing a two in front of the cabin heat exchanger ter heat exchanger for preheating the cabin air with the help of the environment escaping exhaust air is arranged. Such systems are also considerably more costs associated, not only from the effort for the additional heat Exchanger result, but especially from the effort for the corresponding Flow channels for the exhaust air inside and outside the cabin.

Neu an der erfindungsgemäßen Reduktion des Frischluftmassenstroms ist im Gegensatz zu den eben beschriebenen Systemen die Definition unterschiedlicher Mindestfrischluft­ massenströme bei unterschiedlichen Umgebungstemperaturen. Stark vereinfacht wird hierbei für ein möglichst einfaches System ohne Klimaanlage die folgende Strategie ver­ folgt:What is new about the reduction of the fresh air mass flow according to the invention is in contrast for the systems just described, the definition of different minimum fresh air mass flows at different ambient temperatures. Is greatly simplified the following strategy for the simplest possible system without air conditioning follows:

• - bei hohen Umgebungstemperaturen (z. B. ab 15°C):
  keine Begrenzung des Frischluftmassenstroms
  in der Regel kein Umluftbetrieb- at high ambient temperatures (e.g. from 15 ° C):
  no limitation of the fresh air mass flow
  usually no recirculation mode
• - bei mittlerer bis mäßiger Kabinenheizleistung (z. B. zwischen -5 und +15°C):
  keine Begrenzung des Frischluftmassenstroms
  bei Systemen mit Umluft wird der Umluftmassenstrom durch eine entsprechende Schranke auf einen rel. niedrigen Wert begrenzt- with medium to moderate cabin heating output (e.g. between -5 and + 15 ° C):
  no limitation of the fresh air mass flow
  in systems with circulating air, the circulating air mass flow is restricted to a rel. limited low value
• - bei extremer Kälte (z. B. unter -5°C):
  Begrenzung des Frischluftmassenstroms
  bei Systemen mit Umluft wird der Umluftmassenstrom durch eine entsprechende Schranke auf einen rel. hohen Wert begrenzt.- in extreme cold (e.g. below -5 ° C):
  Limitation of the fresh air mass flow
  in systems with circulating air, the circulating air mass flow is restricted to a rel. limited high value.

Hierbei dürfte klar sein, daß bei dieser schematischen Darstellung nur zum besseren Verständnis feste Zahlenwerte und Schaltpunkte gewählt wurden, und daß es vielfältige Konzepte zur Verwirklichung des erfindungsgemäßen Grundgedankens gibt.It should be clear that this schematic representation is only for the better Understanding fixed numerical values and switching points were chosen and that there were many There are concepts for realizing the basic idea of the invention.

Wesentlich für das erfindungsgemäße Verfahren ist die Erkenntnis, daß für die im prak­ tischen Fahrbetrieb zu erwartenden Bereiche für Temperatur und Feuchte der Umge­ bungsluft unter Berücksichtigung des Anteils der Luftfeuchtigkeit, der von den Fahr­ zeuginsassen stammt, die kritischen Zustände "zu hohe Feuchtigkeit der Kabinenluft" und "zu geringe Temperatur der Kabinenluft" zumindest bei warmem Motor normaler­ weise nicht gleichzeitig auftreten.What is essential for the method according to the invention is the knowledge that for those practically areas for temperature and humidity of the surrounding area exercise air, taking into account the proportion of air humidity caused by the driving occupant comes from, the critical conditions "too high cabin air humidity" and "too low cabin air temperature" more normal at least when the engine is warm wise do not occur simultaneously.

Bei extrem tiefen Temperaturen, wo bereits heute manche Fahrzeuge Heizprobleme ha­ ben, 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. Für Fahrzeuge mit Umluftsyste­ men bedeutet dies im Gegenzug die Möglichkeit, den Umluftmassenstrom zur weiteren Einsparung von Heizleistung relativ hoch einzustellen.At extremely low temperatures, where some vehicles already have heating problems ben, the humidity of the ambient air is so low that after heating it up to a Temperature of + 25 ° C in the cabin even when the fresh air mass flow is reduced fogging of the windows is not to be expected. For vehicles with a recirculation system In return, this means the possibility of further circulating air flow Savings in heating output set relatively high.

Umgekehrt ist für Umgebungstemperaturen in der Nähe von 0°C zwar die Gefahr des Beschlagens der Fahrzeugscheiben deutlich größer, doch reicht dort i.a. die verfügbare Heizleistung ohne besondere Maßnahmen aus, um eine angenehme Kabinentempera­ tur sicherzustellen. Hier ist es daher vorteilhaft, den Frischluftmassenstrom auf einem höheren Wert zu belassen als bei extrem tiefen Temperaturen. Für Fahrzeuge mit Um­ luftsystemen bedeutet dies wiederum, daß es unter diesen Bedingungen vorteilhaft ist, den Umluftmassenstrom möglichst niedrig einzustellen.Conversely, for ambient temperatures near 0 ° C there is a risk of Fogging of the vehicle windows is significantly larger, but is generally sufficient there the available Heating output without special measures to ensure a pleasant cabin temperature ensure. It is therefore advantageous here to have the fresh air mass flow on one leave higher value than at extremely low temperatures. For vehicles with Um air systems this in turn means that it is advantageous under these conditions, set the circulating air mass flow as low as possible.

Ausgehend von den obigen Ausführungen wird klar, daß es zur Erfüllung extremer Wärmeanforderungen in der Kabine bei extrem niedrigen Umgebungstemperaturen zweck­ mäßig ist, den Frischluftdurchsatz durch den Kabinenwärmetauscher zu reduzieren. Dies ist prinzipiell mit den heute eingesetzten Stellgliedern für Belüftung und Beheizung der Kabine möglich, wenn sich der Fahrer über die oben beschriebenen physikalischen Zusammenhänge im Klaren ist, die Dosierung des Frischluftmassenstroms hinreichend feinfühlig einstellbar ist und der Fahrer genügend Geduld hat eine Abwägung zwischen hinreichender Heizleistung und der Gefahr des Beschlagens der Windschutzscheibe vor­ zunehmen.Based on the above, it is clear that it is more extreme Heat requirements in the cabin at extremely low ambient temperatures it is moderate to reduce the fresh air throughput through the cabin heat exchanger. This is basically with the actuators used for ventilation and heating today the cabin is possible if the driver is familiar with the physical It is clear that the dosage of the fresh air mass flow is sufficient is sensitive and the driver has enough patience to weigh it up sufficient heating power and the risk of fogging of the windshield increase.

Im allgemeinen scheitert die erforderliche Abstimmung des Frischluftmassenstroms aber bereits an der zu groben Regelung des Gebläses für die Förderung des Luftmassen­ stroms. So ist es z. B. derzeit gängige Praxis, 3 oder 4 Gebläsestufen zur Anpassung der Gebläseleistung bereitzustellen. Zur Regelung der Heizleistung wird i.a. entweder eine Anpassung des durch den Kabinenwärmetauscher geförderten Kühlmittelmassenstroms vorgenommen und/oder ein Teil der Frischluft wahlweise um den Kabinenwärmetau­ scher herum geleitet.In general, however, the necessary adjustment of the fresh air mass flow fails already on the rough regulation of the fan for the promotion of air masses current. So it is z. B. currently common practice, 3 or 4 fan levels to adjust the  To provide blower power. To regulate the heating output, i.a. either one Adaptation of the coolant mass flow conveyed by the cabin heat exchanger made and / or part of the fresh air optionally around the cabin heat rope sheared around.

In Fahrsituationen bei extremer Kälte tritt daher ein Problem auf, das bei der Ab­ stimmung von Frischluftmassenstrom und Kabinenheizleistung bisher nur ungenügend berücksichtigt wird: Da die vom Kabinenwärmetauscher abgegebene Heizleistung weit­ gehend vom Luftmassenstrom durch den Kabinenwärmetauscher bestimmt wird, wird zur Erzielung einer guten Heizleistung der Frischluftmassenstrom möglichst hoch ein­ gestellt. Daher erfolgt die Erprobung der Heizung in der Regel in der Gebläsestufe 3 d. h. bei hohem bzw. sogar bei maximalem Frischluftmassenstrom. Für Fahrzeuge ohne Umluftsystem bedeutet dies bei als konstant angenommener Kühlmitteltemperatur am Motoraustritt zwar in der Tat einen Betrieb bei maximaler Heizleistungsabgabe des Kabinenwärmetauschers, doch auch einen Betrieb mit maximalem Wärmeverlust durch die aus dem Fahrzeuginnern in die Umgebung austretende Luft. Als Folge der hohen Heizleistung kühlt der Motor in Fahrsituationen mit reduzierter Last immer stärker ab, bzw. er erreicht bei einem Start unter extremer Kälte im Stadtverkehr nicht das not­ wendige Temperaturniveau des Kühlmittels, um eine angenehme Kabinentemperatur zu gewährleisten. Wird bei diesem Fahrzeug nun versucht, durch ein Zurückschalten auf Gebläsestufe 2 die Wärmeverluste durch die in die Umgebung ausströmende Ka­ binenluft zu reduzieren in der Hoffnung, der Einfluß des reduzierten Luftmassenstroms auf die Leistungsabgabe des Kabinenwärmetauschers würde durch eine erhöhte Motor- bzw. Kühlmitteltemperatur kompensiert, so scheitert dies bereits i.a. daran, daß die Abstufung im Luftmassenstrom zu grob ist. Geht man beispielsweise von einer Um­ gebungstemperatur von -20°C, einer Thermostatöffnungstemperatur von 85°C, einer Kühlmitteltemperatur bei Gebläsestufe 3 von 70°C, und einer Luftaustrittstemperatur aus dem Kabinenwärmetauscher von ebenfalls ca. 70°C aus, so bedeutet beim dreistu­ figen Gebläse eine Reduktion des Luftmassenstroms um ein Drittel in erster Näherung eine Abnahme der am Kabinenwärmetauscher übertragenen Heizleistung auf weniger alsIn driving situations in extreme cold, therefore, a problem arises that Fresh air mass flow and cabin heating output have so far been insufficient is taken into account: Because the heat output from the cabin heat exchanger is wide is determined by the air mass flow through the cabin heat exchanger to achieve a good heating output, the fresh air mass flow should be as high as possible posed. Therefore, the heating is usually tested in blower stage 3 d. H. at high or even at maximum fresh air mass flow. For vehicles without Recirculation system means this with the coolant temperature assumed to be constant The engine does indeed operate at maximum heat output from the Cabin heat exchanger, but also an operation with maximum heat loss through the air escaping from the interior of the vehicle. As a result of the high The engine cools the heating power more and more in driving situations with reduced load, or it does not achieve the necessity when starting under extreme cold in city traffic agile temperature level of the coolant to a comfortable cabin temperature to guarantee. Is now tried with this vehicle, by a downshift at blower level 2, the heat losses through the Ka flowing into the environment reduce the air in the hope that the influence of the reduced air mass flow the output of the cabin heat exchanger would be increased by or coolant temperature compensated, this usually already fails that the Gradation in the air mass flow is too coarse. For example, if you start with an order ambient temperature of -20 ° C, a thermostat opening temperature of 85 ° C, one Coolant temperature at fan level 3 of 70 ° C, and an air outlet temperature from the cabin heat exchanger also from approx. 70 ° C, so with the three stage blowers reduce the air mass flow by a third in a first approximation a decrease in the heat output transferred to the cabin heat exchanger to less than

(2 · (85-(-20)))/(3 · (70-(-20)) = 77.8%.(2 · (85 - (- 20))) / (3 · (70 - (- 20)) = 77.8%.

Dieser Abschätzung liegt bereits die optimistische Annahme zugrunde, daß sich die Wärmeverluste des Kühlmittelkreislaufes und des Motors trotz der erhöhten Tempe­ raturen nicht ändern. Wie später noch gezeigt wird, entspricht dies jedoch nicht den physikalischen Gegebenheiten, da in vielen Fällen aufgrund der Erhöhung der Wärme­ verluste des Motors und der Kühlmittelleitungen an die Umgebung die Thermostatöff­ nungstemperatur erst gar nicht erreicht wird. Doch bereits in diesem optimistischen Beispiel würde sich jedenfalls die Reduktion der durch das Ausströmen der Kabinen­ luft in die Umgebung entstehenden Wärmeverluste zu einem erheblichen Teil durch das Öffnen des Thermostaten nicht positiv auf die Kabinenheizleistung auswirken, da durch das teilweise Öffnen des Thermostaten ein großer Teil der eingesparten Energie über den großen Kühlkreislauf verlorengeht.This estimate is based on the optimistic assumption that the Heat losses in the coolant circuit and the engine despite the increased temp Do not change instruments. As will be shown later, however, this is not the case physical conditions, because in many cases due to the increase in heat losses of the engine and the coolant lines to the environment the thermostat opening temperature is not reached at all. But already in this optimistic In any case, an example would be the reduction of the outflow from the cabins A significant proportion of the heat lost to the air through the Opening the thermostat does not have a positive effect on the cabin heating capacity as the partial opening of the thermostat a large part of the energy saved through the large cooling circuit is lost.

Anhand dieser stark vereinfachten Abschätzung wird schnell klar, daß es bei den heute üblichen Regelmöglichkeiten für den in die Kabine geförderten Luftmassenstrom in Fahr­ situationen mit Heizleistungsdefizit nahezu unmöglich ist, eine umgebungstemperatur­ orientierte Anpassung des Luftmassenstroms zur Verbesserung der in der Kabine wirk­ samen Heizleistung vorzunehmen. Auch einfache stufenlose Regelvorrichtungen für den Luftdurchsatz durch den Kabinenwärmetauscher bieten hier kaum Abhilfe, da deren Dosierbarkeit und vor allem die Reproduzierbarkeit bestimmter Einstellungen des Luft­ massenstroms nicht genau genug sind.Based on this greatly simplified estimate, it quickly becomes clear that today 's usual control options for the air mass flow conveyed into the cabin in driving  situations with heating power deficit is almost impossible, an ambient temperature oriented adjustment of the air mass flow to improve the effect in the cabin to carry out the same heating output. Even simple stepless control devices for the Air flow through the cabin heat exchanger hardly offers any remedy here, because of that Dosability and above all the reproducibility of certain settings of the air mass flow are not accurate enough.

Im oben vorgestellten Rechenbeispiel wäre es zur Optimierung zweckmäßig, den Luft­ massenstrom nicht um ein Drittel zu reduzieren, sondern etwa um 10-15%. Ein Fahrzeug, welches für europäische Verhältnisse ausgelegt ist, und beispielsweise einen Luftmassenstrom aufweist, der für den normalen Alltagsbetrieb bei 0°C im Winter ausgelegt ist, hat aber bei Extrembedingungen von -20°C bereits einen um ca. 8 % erhöhten Luftmassenstrom. In the calculation example presented above, it would be useful to optimize the air not to reduce mass flow by a third, but by about 10-15%. On Vehicle that is designed for European conditions, and for example one Air mass flow that is for normal everyday operation at 0 ° C in winter is designed, but already has an approx. 8 in extreme conditions of -20 ° C % increased air mass flow.  

Dies verschärft die Notwendigkeit, den Frischluftmassenstrom bei extremer Kälte zu erhöhen, zusätzlich.This further increases the need to increase the fresh air mass flow in extreme cold.

Eine besonders einfache und kostengünstige Variante zur Realisierung des er­ findungsgemäßen Verfahrens bei Fahrzeugen mit elektrisch betriebenem Gebläse sieht vor, einen Ohm′schen Widerstand in die Stromversorgung des Gebläses zu integrieren, welcher bei Fahrsituationen ohne extremen Heizleistungsbedarf bzw. an Wintertagen mit durchschnittlicher Kälte durch einen Schalter überbrückt ist. Bei Unterschreiten einer Umgebungstemperatur von beispielsweise -10°C öffnet dann der Schalter, so daß die Antriebsleistung des Gebläses aufgrund des Spannungsabfalls am Ohm′schen Widerstand gesenkt wird. Über die Auswahl des richtigen Ohm′schen Widerstandes wird somit eine ebenso feinfühlige wie auch präzise Reduktion des Luftmassenstroms von beispielsweise 15% erzielt, wie es das erfindungsgemäße Verfahren zur Steigerung der in der Kabine wirksamen Heizleistung erfordert.A particularly simple and inexpensive variant for realizing the he method according to the invention in vehicles with an electrically operated fan propose to integrate an ohmic resistor into the power supply of the blower, which in driving situations without extreme heating power requirements or on winter days with average cold is bridged by a switch. When falling short the switch then opens at an ambient temperature of, for example, -10 ° C. that the drive power of the blower due to the voltage drop at Ohm's Resistance is lowered. About choosing the right ohmic resistance becomes a sensitive and precise reduction of the air mass flow achieved, for example, by 15%, as is the method according to the invention for increasing which requires effective heating power in the cabin.

Diese Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens läßt sich durch Verwendung ei­ nes temperaturabhängigen Ohmschen Widerstandes, welcher den Luftmassenstrom mit abnehmender Umgebungstemperatur immer weiter reduziert, für manche Anwendungen noch verfeinern. Hierzu kann aber auch eine temperaturgesteuerte Antriebsleistung des Gebläses Verwendung finden. This embodiment of the method according to the invention can be used by using egg nes temperature-dependent ohmic resistance, which with the air mass flow decreasing ambient temperature, for some applications refine it. However, a temperature-controlled drive power of the Blower use.  

Eine weitere Verbesserung der Kabinenheizleistung bei extremer winterlicher Kälte er­ gibt sich, wenn zusätzlich zur Reduktion des Frischluftmassenstroms die folgenden bei­ den, das erfindungsgemäße Verfahren in idealer Weise ergänzenden, Maßnahmen durch­ geführt werden:A further improvement in the cabin heating capacity in extreme winter cold gives itself if in addition to the reduction of the fresh air mass flow the following the measures which ideally supplement the method according to the invention be led:

• 1. Ersetzen des heute üblichen Querstrom-Kabinenwärmetauschers durch einen Wärme­ tauscher in Gegenstrombauart,1. Replace the current cross-flow cabin heat exchanger with a heat counterflow type exchanger,
• 2. Reduktion des Kühlmitteldurchsatzes durch Motor und Kabinenwärmetauscher.2. Reduction of coolant throughput by the engine and cabin heat exchanger.

Wie nachfolgend noch näher beschrieben wird, helfen gerade diese beiden Maßnahmen in Verbindung mit der erfindungsgemäßen Reduktion des Frischluftmassenstroms bei extremer Kälte, die Wärmeverluste des Motors und des Kühlmittelkreislaufes an die Umgebung zu reduzieren. Dies ist bei der erfindungsgemäßen Reduktion des Frischluft­ durchsatzes durch den Kabinenwärmetauscher von besonderer Bedeutung, da durch diese Maßnahme die Motor- bzw. die Kühlmitteltemperatur im gesamten Kühlmit­ telkreislauf angehoben wird. Während dieser Effekt für die Kühlmitteltemperatur am Motoraustritt erwünscht ist, so ist er zumindest in der vom Kabinenwärmetauscher zum Motor zurückführenden Kühlmittelleitung nicht erwünscht.As will be described in more detail below, these two measures help in connection with the reduction of the fresh air mass flow according to the invention extreme cold, the heat losses of the engine and the coolant circuit to the Reduce environment. This is the case with the reduction of fresh air according to the invention throughput through the cabin heat exchanger is of particular importance since this measure the engine or coolant temperature in the entire coolant telkreislauf is raised. While this effect on the coolant temperature at Engine exit is desired, so it is at least in the from the cabin heat exchanger Engine returning coolant line not desired.

Bei der Anwendung dieser Verbesserung sind die Grenzen der potentiellen Reduktion des Kühlmitteldurchsatzes zunächst durch den maximal zulässigen Druck bzw. die maximal zulässige Temperatur im Kühlsystem, die vom Motor abzuführende Wärmemenge, die Umgebungstemperatur, die Temperatur des Kühlmittels beim Eintritt in den Motor so­ wie die spezifische Wärmekapazität des Kühlmittels festgelegt. Dies gilt für Heizsysteme mit Gegenstrom-Kabinenwärmetauscher in gleicher Weise, wie für Fahrzeuge mit dem heute üblichen Querstrom-Kabinenwärmetauscher.When applying this improvement, the limits of the potential reduction of the Coolant throughput initially by the maximum allowable pressure or the maximum permissible temperature in the cooling system, the amount of heat to be dissipated by the engine, the Ambient temperature, the temperature of the coolant when entering the engine so how the specific heat capacity of the coolant is set. This applies to heating systems with counterflow cabin heat exchanger in the same way as for vehicles with the Cross-flow cabin heat exchangers common today.

Bei Betrachtung der am Markt befindlichen Kabinenheizsysteme fällt jedoch auf, daß der Kühlmitteldurchsatz durch den Motor unabhängig von der in der Kabine erforderlichen Heizleistung in vielen Betriebssituationen ein Vielfaches des für die Motorkühlung erfor­ derlichen 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 Ka­ binenwärmetauscher sind im winterlichen Fahrbetrieb viel höher als zur Kühlung des Motors bei geschlossenem Thermostaten erforderlich. When considering the cabin heating systems on the market, however, it is striking that the Coolant flow through the engine regardless of that required in the cabin Heating output in many operating situations a multiple of that required for engine cooling value. It is not uncommon here that the coolant throughput by the engine more than ten times that for the dissipation of the waste heat from the Motor is the required value. The coolant throughputs through the Ka Bine heat exchangers are much higher in winter driving than for cooling the Motor required when the thermostat is closed.  

Bei den heute eingesetzten Kabinenheizsystemen mit Querstromkabinenwärmetauschern und Wasser-Glycol-Gemischen als Kühlmittel liegen aufgrund der hohen Kühlmittelmassenströme teilweise Differenzen der Kühlmit­ teltemperaturen 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.In the cabin heating systems used today with crossflow cabin heat exchangers and water-glycol mixtures as coolants are partly due to the high coolant mass flow differences in the coolant temperatures at the engine inlet and outlet of less than 10 K. The same applies to warm engine also on the cabin heat exchanger. It should be noted here that the temperature difference between the engine inlet and outlet in coolant systems, where the cabin heat exchanger is parallel to the small coolant circuit, can still be much lower.

Die bei der Optimierung der Kabinenheizung vielerorts experimentell gemachte Erfah­ rung, daß ein Gegenstrom-Kabinenwärmetauscher kaum Vorteile bringt basiert auf die­ sem Sachverhalt: Hier sind der Kühlmittelmassenstrom und die Wärmetauscherfläche des Kabinenwärmetauschers so groß, daß die Lufttemperatur am Austritt aus dem Ka­ binenwärmetauscher nahe der "Sättigung" liegt, d. h. die Lufttemperatur ist fast so hoch wie die Kühlmitteltemperatur.The experience of experimenting with optimizing the cabin heating in many places tion that a counterflow cabin heat exchanger brings hardly any advantages is based on the This fact: Here are the coolant mass flow and the heat exchanger surface of the cabin heat exchanger so large that the air temperature at the outlet from the Ka Binen heat exchanger is close to "saturation", d. H. the air temperature is almost as high like the coolant temperature.

Eine bisher jedoch nicht beachtete Folge derartiger Systeme sind unnötig hohe Wärme­ verluste in den vom Kabinenwärmetauscher zum Motor zurückführenden Kühlmittellei­ tungen, in der Kühlmittelpumpe und im Kurbelgehäuse des Motors. Speziell das Kurbel­ gehäuse gibt nicht nur über eine große Fläche Wärme ab, sondern hat zusätzlich an der Motoraufhängung und den angeflanschten Komponenten noch weitere "Wärmebrücken".A consequence of such systems that has not been noticed so far is unnecessarily high heat losses in the coolant line returning from the cabin heat exchanger to the engine in the coolant pump and in the engine crankcase. Especially the crank Housing not only emits heat over a large area, but also Engine suspension and the flanged components even more "thermal bridges".

Wird anstelle des üblichen Querstrom-Kabinenwärmetauschers ein Gegenstrom-Kabinen­ wärmetauscher eingesetzt, so ändert sich am obigen Sachverhalt zunächst kaum etwas. Ausgehend von einem kühlmittelseitigen Temperaturabfall am Querstrom-Kabinenwärme­ tauscher von 10 K kann beim Einsatz eines Gegenstrom-Kabinenwärmetauschers lediglich mit einer Erhöhung der Lufttemperatur am Wärmetauscheraustritt in der Größenordnung von 5 K gerechnet werden. Dies rechtfertigt die deutlich höheren Kosten der Gegenstrombauart in Kraftfahrzeuganwendungen nicht.Instead of the usual cross-flow cabin heat exchanger, a counter-flow cabin  heat exchanger used, hardly anything changes in the above situation. Starting from a coolant-side temperature drop in the crossflow cabin heat 10 K exchanger can be used when using a counterflow cabin heat exchanger only with an increase in the air temperature at the heat exchanger outlet in the Order of magnitude of 5 K. This justifies the significantly higher costs the counterflow design in automotive applications not.

Wird jedoch neben dieser Maßnahme gleichzeitig der Kühlmittelmassenstrom z. B. um den Faktor 5 reduziert, so erhöht sich der Temperaturabfall am Kabinenwärmetauscher von 10 K auf 50 K, während sich die Luftaustrittstemperatur kaum ändert, d. h. es liegt zunächst eine unveränderte Heizleistung in der Kabine vor. Die Wärmeverluste auf dem Strömungsweg vom Kabinenwärmetauscher-Austritt zum Motor sind hierdurch jedoch drastisch reduziert. Dies trifft bereits bei unveränderten Kühlmittelleitungen zu. Wird die vom Motor zum Kabinenwärmetauscher führende Kühlmittelleitung noch mit einer besseren Isolation ausgestattet und/oder deren Querschnitt reduziert, was bei dem re­ duzierten Kühlmitteldurchsatz problemlos möglich ist, so führt dies zu einer weiteren Reduktion der Wärmeverluste an die Umgebung. Die zum Motor zurückführende Kühl­ mittelleitung ist in diesem Zusammenhang aufgrund des reduzierten Temperaturniveaus von untergeordneter Bedeutung.However, in addition to this measure, the coolant mass flow z. B. um reduced by a factor of 5, the temperature drop at the cabin heat exchanger increases from 10 K to 50 K, while the air outlet temperature hardly changes, d. H. it lies First, there is no change in the heating output in the cabin. The heat loss on the However, this creates a flow path from the cabin heat exchanger outlet to the engine drastically reduced. This already applies to unchanged coolant lines. Becomes the coolant line leading from the engine to the cabin heat exchanger still with a better insulation and / or reduced their cross-section, which in the re reduced coolant throughput is easily possible, this leads to another Reduction of heat losses to the environment. The cooling returning to the engine middle pipe is in this context due to the reduced temperature level of minor importance.

Wesentlich ist nun für das erfindungsgemäße Verfahren, daß diese Reduktion der Wärme­ verluste an die Umgebung in Verbindung mit der unveränderten Abwärme aus dem Verbrennungsprozeß eine Erhöhung der Motoraustrittstemperatur des Kühlmittels nach sich zieht. Dies führt zwar zu einer geringfügigen Erhöhung der Temperatur im Bereich des Zylinderkopfes und in der zum Kabinenwärmetauscher führenden Kühlmittellei­ tung, doch wird dieser Effekt durch die beschriebene Reduktion der Verluste bei weitem überkompensiert. Von besonderer Bedeutung ist weiterhin, daß durch die erhöhte Motor­ austrittstemperatur auch die Heizleistung des Kabinenwärmetauschers deutlich erhöht ist. Für den Gegenstrom-Kabinenwärmetauscher ist diese - unabhängig vom Kühlmit­ telmassenstrom - in erster Näherung direkt proportional zur Kühlmitteleintrittstempe­ ratur, solange Systeme betrachtet werden, bei denen die Kabinenluft temperaturseitig in die "Sättigung" geht.It is now essential for the method according to the invention that this reduction in heat losses to the environment in connection with the unchanged waste heat from the Combustion process after an increase in the engine outlet temperature of the coolant pulls itself. This leads to a slight increase in the temperature in the area of the cylinder head and in the coolant line leading to the cabin heat exchanger tion, but this effect is far from the described reduction of losses overcompensated. It is also of particular importance that due to the increased engine outlet temperature also significantly increases the heating capacity of the cabin heat exchanger is. For the counterflow cabin heat exchanger, this is independent of the coolant tel mass flow - in a first approximation directly proportional to the coolant inlet temperature temperature, as long as systems are considered in which the cabin air is on the temperature side goes into "saturation".

Letztlich ist der Temperaturabfall am Kabinenwärmetauscher durch die Reduktion des Kühlmitteldurchsatzes um den Faktor 5 nicht von 10 auf 50 K angestiegen sondern bei­ spielsweise von 10 auf 60 K. Dies entspricht einer Erhöhung der Kabinenheizleistung um 20%.Ultimately, the temperature drop at the cabin heat exchanger is due to the reduction in Coolant throughput did not increase by a factor of 5 from 10 to 50 K but at for example from 10 to 60 K. This corresponds to an increase in the cabin heating output 20%.

Negative Auswirkungen des erfindungsgemäßen Verfahrens auf den Verbrennungspro­ zeß bzw. die Schadstoffemissionen des Motors sind nicht zu erwarten. Im Gegenteil, in unmittelbarer Nähe der Brennraumwände liegt eine höhere Kühlmitteltemperatur vor als bei der Ausgangsanordnung.Negative effects of the method according to the invention on the combustion pro time or the pollutant emissions of the engine are not expected. On the contrary, in There is a higher coolant temperature in the immediate vicinity of the combustion chamber walls than with the output arrangement.

Es dürfte einleuchten, daß das erfindungsgemäße Verfahren nicht nur zur Steigerung der maximalen Heizleistung unter extremer Winterkälte geeignet ist, sondern in vie­ len Fahrsituationen mit Kabinenbeheizung auch zur Verkürzung der Aufheizdauer des Motors.It should be clear that the method according to the invention is not only for increasing the maximum heating capacity under extreme winter cold is suitable, but in vie len driving situations with cabin heating also to shorten the heating time of the Motors.

Dennoch ist zu beachten, daß es nicht immer zweckmäßig ist, möglichst viel Heizlei­ stung auf die Kabine zu konzentrieren, so wie es das erfindungsgemäße Verfahren in der Standardanwendung tut. Bei geringem Heizleistungsbedarf kann es bei der erfindungs­ gemäßen Reduktion des Kühlmitteldurchsatzes vorkommen, daß die Kühlmittelaustritts­ temperatur aus dem Motor zu hoch ist.However, it should be noted that it is not always advisable to use as much heating as possible to concentrate on the cabin, as is the method according to the invention in the Standard application does. With low heating power requirements, it can be fictional  moderate reduction of the coolant throughput occur that the coolant outlet temperature from the motor is too high.

Dies kann u. a. die folgenden unerwünschten Effekte nach sich ziehen:This can a. the following undesirable effects:

• - Gefahr der lokalen Überhitzung innerhalb des Motors, Dampfblasenbildung- Danger of local overheating inside the engine, vapor bubble formation
• - überhöhte Wärmeverluste an die Umgebung durch hohe Kühlmitteltemperatur im gesamten Kühlmittelkreislauf (Vor- und Rücklauf)- Excessive heat loss to the environment due to high coolant temperature in the entire coolant circuit (supply and return)
• - drastisch erhöhte Wärmeverluste an die Umgebung durch Öffnen des Thermostaten für den großen Kühlmittelkreislauf- drastically increased heat loss to the environment by opening the thermostat for the large coolant circuit
• - unnötige Erhöhung der Pumpleistung der Kühlmittelpumpe.- unnecessary increase in the pump capacity of the coolant pump.

In derartigen Betriebszuständen ist es zweckmäßig, die Reduktion des Kühlmitteldurch­ satzes ganz oder zumindest teilweise aufzuheben.In such operating conditions, it is advisable to reduce the coolant by annul sentence completely or at least partially.

Wie eine vollständige Energiebilanz am Kraftfahrzeug zeigt, ist die erfindungsgemäße Reduktion des Kühlmitteldurchsatzes durch Motor und Kabinenwärmetauscher in Ver­ bindung mit einem Gegenstrom-Kabinenwärmetauscher eine sehr effektive Maßnahme, um die Heizleistung in der Kabine - auf dem Umweg über die Reduktion der Wärme­ verluste an die Umgebung - zu steigern.As a complete energy balance on the motor vehicle shows, the invention is Reduction of coolant throughput by engine and cabin heat exchanger in Ver binding with a counterflow cabin heat exchanger is a very effective measure, about the heating power in the cabin - on the detour via the reduction of heat losses to the environment - to increase.

Aber auch wenn lediglich der Kühlmitteldurchsatz durch den Motor reduziert wird, ist in Verbindung mit dem Gegenstrom-Kabinenwärmetauscher bereits eine deutliche Verbesserung der Kabinenheizleistung unter Reduzierung der Verluste an die Umgebung möglich.But even if only the coolant throughput is reduced by the engine, is already a clear one in connection with the counterflow cabin heat exchanger Improve cabin heating performance while reducing environmental losses possible.

Dies liegt daran, daß die Kühlmitteltemperatur durch die Reduktion des Durchsatzes durch den Motor auf einen erhöhten Wert ansteigt. In Verbindung mit dem Gegenstrom- Kabinenwärmetauscher führt dies, wie bereits beschrieben, zu einem nahezu linearen Anstieg der für das Kraftfahrzeug genutzten Kabinenheizleistung. Eine potentielle Erhöhung der Verluste der Vorlaufleitung zum Kabinenwärmetauscher an die Umge­ bung wird durch den erhöhten Wärmeentzug aus dem Kühlmittel, der sich sowohl aus der Erhöhung der Vorlauftemperatur als auch aus durch die Gegenstromanordnung er­ gibt, deutlich überkompensiert. Hinzu kommt hier die bereits beschriebene Möglichkeit, den Durchmesser der Vorlaufleitung zur Reduktion der Wärmeverluste zu verkleinern.This is because the coolant temperature is reduced by the throughput increases by the engine to a higher value. In connection with the counterflow As already described, this results in an almost linear cabin heat exchanger Increase in cabin heating power used for the motor vehicle. A potential Increase the losses of the supply line to the cabin heat exchanger to the other Exercise is due to the increased heat removal from the coolant, which is both from the increase in the flow temperature as well as from the counterflow arrangement there, clearly overcompensated. Added to this is the possibility already described, reduce the diameter of the flow line to reduce heat loss.

Wesentlich für eine optimales Zusammenwirken der erfindungsgemäßen Reduktion von Kühlmittel- und Frischluftmassenstrom bei extremer Kälte in Verbindung mit der Ge­ genstromanordnung des Kabinenwärmetauschers ist eine sorgfältige Abstimmung, um sicherzustellen, daß sich der Thermostat für den großen Kühlkreislauf nicht durch ein Überschreiten der maximal zulässigen Motortemperatur öffnet. Auch beim Zusammen­ spiel von maximaler Kühlmitteltemperatur, Kühlmittelmassenstrom und Frischluft­ massenstrom ist insbesondere eine sehr feinfühlige Regelbarkeit des Frischluftmassen­ stroms unerläßlich.Essential for an optimal interaction of the reduction of Coolant and fresh air mass flow in extreme cold in connection with the Ge The layout of the cabin heat exchanger is carefully coordinated to ensure that the thermostat for the large cooling circuit is not Exceeding the maximum permissible motor temperature opens. Even together play of maximum coolant temperature, coolant mass flow and fresh air Mass flow is in particular a very sensitive controllability of the fresh air masses electricity indispensable.

Ausgehend von einem dem heutigen Stand der Technik entsprechenden Beispiel für eine Kabinenheizung sollen nachfolgend einige besonders zweckmäßige Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens beschrieben werden.Starting from an example of a state-of-the-art  Cabin heating is said to be some particularly useful embodiments of the described method according to the invention.

Eine ebenso einfache wie verbreitete Standardschaltung zur Beheizung der Kabine mit Abwärme aus dem Motor zeigt Fig. 2. Hier wird das i.a. flüssige Kühlmittel vom Motor 1 über die Vorlaufleitung 2 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.A simple and widespread standard circuit for heating the cabin with waste heat from the engine is shown in FIG. 2. Here, the generally liquid coolant from the engine 1 via the feed line 2 to the cabin heat exchanger 3 and then via the return line 4 , the thermostat 5 and the coolant pump 6 promoted back to engine 1 . It should be noted that the thermostat 5 largely closes the large cooling circuit - indicated here by lines 7 and 8 - as long as there is no excess waste heat.

Die Regelung der an die Kabine abgegebenen Wärme erfolgt in dieser Standardschaltung durch 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 Luft­ masse. 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. Das Gebläse wird hierbei über den Elektromotor 20 angetrieben, welcher je nach Gebläsestufe über den Schalter 22 und die Ohm′schen Widerstände R1, R2 und R3 mit der Fahrzeugbatterie 21 verbunden ist. Die Schalter­ stellung R3 weist hierbei einen vernachlässigbaren Widerstand auf, d. h. hier liegt die maximale Spannung am Gebläsemotor an, was der oben angesprochenen Gebläsestufe 3 mit maximalem Luftdurchsatz entspricht. In Stellung R0 ist der Gebläsemotor ausge­ schaltet. Weiterhin sei an dieser Stelle darauf hingewiesen, daß im Kühlmittelkreislauf nach Fig. 2 ein Kabinenwärmetauscher nach heute üblichem Standard in Querstrom­ bauart eingesetzt wird.The control of the heat given off to the cabin is carried out in this standard circuit by adjusting the air conveyed to the cabin by means of the blower 9 from line 10 through line 11 via the cabin heat exchanger 3 and line 13 . In this case, the temperature of the air which is generally conveyed into the cabin via numerous nozzles is the mixed temperature of the air masses distributed via the control flap 14 to the lines 11 and 12 . In some applications, the control flap is also located behind the cabin heat exchanger. The blower is driven by the electric motor 20 which, depending on the blower stage, is connected to the vehicle battery 21 via the switch 22 and the ohmic resistors R1, R2 and R3. The switch position R3 has a negligible resistance, ie here the maximum voltage is applied to the blower motor, which corresponds to the blower stage 3 mentioned above with maximum air throughput. The blower motor is switched off in position R0. Furthermore, it should be pointed out at this point that a cabin heat exchanger according to today's standard is used in cross-flow design in the coolant circuit according to FIG. 2.

Fig. 1 zeigt nun zwei dem erfindungsgemäßen Verfahren entsprechende Verbesserungen des Kühlmittelkreislaufs nach Fig. 2. Fig. 1 is now two corresponding to the method according to the invention shows improvements of the refrigerant circuit of FIG. 2.

Zum einen ist ein als Thermoschalter funktionierender Schalter 23 eingebaut, der vor­ zugsweise als Bimetallschalter ausgebildet ist und bei einer Umgebungstemperatur von beispielsweise tiefer als -10°C den Strom über den Zusatzwiderstand R4 strömen läßt und somit die feindosierte Reduktion des Frischluftdurchsatzes um beispielsweise 15% gegenüber Gebläsestellung 3 bewerkstelligt. Zweckmäßigerweise ist bei dieser An­ wendung der Luftmassenstrom für Umgebungstemperaturen nahe 0°C auf optimale Heizleistung ausgelegt, so daß ab Umgebungstemperaturen tiefer als -10°C die erfin­ dungsgemäße Reduktion des Luftdurchsatzes erfolgt.On the one hand, a switch 23 that functions as a thermal switch is installed, which is preferably designed as a bimetallic switch and, at an ambient temperature of, for example, less than -10 ° C., allows the current to flow via the additional resistor R4 and thus counteracts the finely metered reduction in fresh air throughput by, for example, 15% Fan position 3 accomplished. Appropriately in this application, the air mass flow for ambient temperatures close to 0 ° C is designed for optimal heating power, so that the ambient air is reduced in accordance with the invention from ambient temperatures below -10 ° C.

Als zweite Verbesserung ist anstelle des Wärmetauschers 3 in Querstrombauart ein Ge­ genstromwärmetauscher 3a eingebaut.As a second improvement, a Ge countercurrent heat exchanger 3 a is installed instead of the heat exchanger 3 in cross-flow design.

Diese beiden Maßnahmen bewirken bei Umgebungstemperaturen unter -10°C eine Re­ duktion des Frischluftmassenstroms zur Kabine bei gleichzeitiger Erhöhung der Frischluft­ temperatur. Hierbei wurde zu einem Kabinenwärmetauscher mit Gegenstromcharak­ teristik übergegangen, weil in Verbindung mit der erfindungsgemäßen Reduktion des Frischluftmassenstroms auch die relativ geringfügige Verbesserung der Luftaustrittstem­ peratur aus dem Kabinenwärmetauscher letztendlich bereits eine signifikante Verbesse­ rung bewirkt.These two measures result in a re at ambient temperatures below -10 ° C Reduction of the fresh air mass flow to the cabin while increasing the fresh air temperature. Here became a cabin heat exchanger with a counterflow character passed over because in connection with the reduction of the invention Fresh air mass flow also the relatively slight improvement in the air outlet temperature from the cabin heat exchanger is already a significant improvement tion.

Je nach Empfindlichkeit des Motors auf starke Temperaturunterschiede des Kühlmittels am Motorein- bzw. -austritt ist es zur weiteren Verbesserung der Effizienz zweckmäßig, den Gegenstromwärmetauscher so auszulegen, daß er im Vergleich zu den heute übli­ chen Querstromwärmetauschern einen deutlich reduzierten Kühlmitteldurchsatz auf­ weist. Aufgrund der Gegenstrombauart führt dies zu einer uneingeschränkten Wärme­ abfuhr an die Kabine und somit auch aus dem Motor. Da die Rücklauftemperatur des Kühlmittels zum Motor bei einer derartigen Ausgestaltung deutlich herabgesetzt ist, sind an diese Maßnahme insbesondere geringere Verluste des Kühlmittels und des Mo­ tors an die Umgebung gekoppelt.Depending on the sensitivity of the engine to large temperature differences in the coolant  at the engine inlet and outlet, it is advisable to further improve efficiency, to design the counterflow heat exchanger so that it is compared to the usual today cross-flow heat exchangers have a significantly reduced coolant throughput points. Due to the counterflow design, this leads to unlimited heat discharge to the cabin and thus also from the engine. Since the return temperature of the Coolant to the engine is significantly reduced in such an embodiment, are lower losses of the coolant and the Mo in particular to this measure tors coupled to the environment.

Um potentielle Probleme bei mäßiger Kabinenheizleistung zu vermeiden, kann es jedoch auch vorteilhaft sein, einen Gegenstromkabinenwärmetauscher ohne erhöhte Druckver­ luste zu verwenden, und bei extremer Kälte eine entsprechende Drosselung des Kühl­ wasserdurchsatzes über ein Zusatzventil vorzunehmen.However, to avoid potential problems with moderate cabin heating, it can also be advantageous, a counterflow cabin heat exchanger without increased Druckver luste to use, and in extreme cold, a corresponding throttling of the cooling water flow through an additional valve.

Bei manchen Motoren (z. B. Fig. 3) wird innerhalb des kleinen Kühlkreislaufs zusätzlich zur in Fig. 1 dargestellten Schaltung ein wasserseitiger Bypaß 24 vorgesehen, so daß nur ein Teil des im kleinen Kreislauf geförderten Kühlmittels über den Kabinenwärmetau­ scher strömt. Dies wird vorwiegend bei temperaturempfindlichen Motoren verwandt, um eine möglichst homogene Temperaturverteilung im Motorblock und im Zylinderkopf zu gewährleisten. Auch bei derartigen Kühlmittelkreisläufen ist eine Anwendung des er­ findungsgemäßen Verfahrens zur Steigerung der Kabinenheizleistung bei extremer Kälte erfolgreich.In some engines (e.g. Fig. 3), a water-side bypass 24 is provided within the small cooling circuit in addition to the circuit shown in Fig. 1, so that only part of the coolant delivered in the small circuit flows shear over the booth heat exchanger. This is mainly used for temperature-sensitive engines in order to ensure that the temperature distribution in the engine block and in the cylinder head is as homogeneous as possible. Even with such coolant circuits, an application of the method according to the invention for increasing the cabin heating power in extreme cold is successful.

Wärmetauscher in Gegenstrombauart zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfah­ rens können der einschlägigen Literatur entnommen werden, wobei auch für eine genaue Dimensionierung genügend Datenmaterial zur Verfügung steht.Heat exchanger in counterflow design for carrying out the method according to the invention  rens can be found in the relevant literature, although for an exact Sizing enough data is available.

Für den Einbau in Kraftfahrzeuge eignet sich jedoch aus geometrischen Gründen und aufgrund der spezifischen Vorteile beim Einbau eine von der üblichen Gegenstromwärme­ tauscherbauweise abweichende Variante:For installation in motor vehicles, however, is suitable for geometric reasons and due to the specific advantages when installing one of the usual countercurrent heat Exchanger design different variant:

Durch die Reihenschaltung einer größeren Anzahl von Querstromwärmetauschern läßt sich nahezu die gleiche Wirkung erzielen wie mit einem konventionellen Gegenstromwärme­ tauscher.By connecting a large number of cross-flow heat exchangers in series achieve almost the same effect as with a conventional countercurrent heat exchanger.

Fig. 4a und 4b zeigen, wie ein konventioneller Kabinenwärmetauscher von der Querstrombauart in einen Wärmetauscher zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens modifiziert werden kann. Hierbei zeigt Fig. 4a einen Wärmetauscher für hohe Wärmeüber­ tragungsraten, wie er bereits bekannt ist. FIGS. 4a and 4b show how a conventional cabin heat exchanger of the cross flow type in a heat exchanger for carrying out the method according to the invention can be modified. Here, Fig. 4a transmission rates a heat exchanger for high heat, such as is already known.

Dabei ist bei richtigem Anschluß ins Kühlmittelsystem bereits ein gewisser Gegenstrom­ effekt erzielbar. Speziell die zweiflutige Führung der Kühlmittelrohre innerhalb des Kabinenwärmetauschers zeigt jedoch, daß auch hier in Richtung möglichst hoher Kühl­ mitteldurchsätze optimiert wurde. In Verbindung mit dem erfindungsgemäßen Verfah­ ren ist dies jedoch nicht mehr zweckmäßig, so daß durch eine einfache Modifikation des Gehäuses auf die Ausgestaltung gemäß Fig. 4b übergegangen werden kann, so daß die gewünschte Gegenstromcharakteristik erreicht wird.With proper connection to the coolant system, a certain countercurrent effect can already be achieved. In particular, the double-flow routing of the coolant pipes inside the cabin heat exchanger shows, however, that here, too, coolant throughputs have been optimized in the direction of the highest possible coolant. In connection with the method according to the invention, however, this is no longer expedient, so that a simple modification of the housing can be used to switch to the configuration according to FIG. 4b, so that the desired countercurrent characteristic is achieved.

Ganz optimal ist der Wärmetauscher nach Fig. 4b zur Durchführung des erfindungs­ gemäßen Verfahrens allerdings noch nicht. Da alle 4 Fluten des Kabinenwärmetau­ schers über gemeinsame Wärmeübertragungsrippen verbunden sind, wird ein gewisser Anteil an Wärme durch Wärmeleitung in der Rippe entgegen der Luftströmung trans­ portiert. 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 Re­ duktion der Wandstärke aus fertigungstechnischen Gründen vorteilhaft sein gegenüber einer Unterbrechung über die gesamte Rippenbreite.However, the heat exchanger according to FIG. 4b for carrying out the method according to the invention is not yet quite optimal. Since all 4 flows of the booth heat exchanger are connected via common heat transfer fins, a certain amount of heat is transported by heat conduction in the fin against the air flow. It is therefore expedient to at least locally interrupt the heat transfer fins or to locally reduce the wall thickness of these fins. In this case, the restriction to a local interruption or the restriction to a local reduction in the wall thickness can be advantageous for manufacturing reasons compared to an interruption over the entire width of the ribs.

Die angesprochenen Maßnahmen zur Verhinderung der Wärmeleitung entgegen der Luft­ strömung sind bevorzugt in der Mitte zwischen den einzelnen Fluten vorzunehmen. Als positive Begleiterscheinung wird durch diese Maßnahmen auch die Turbulenz der Luft­ strömung und damit der Wärmeübergang erhöht.The measures mentioned to prevent heat conduction against the air Flow should preferably be carried out in the middle between the individual floods. As The turbulence of the air is also a positive side effect of these measures flow and thus the heat transfer increases.

Liegen verminderte Anforderungen bezüglich der Baugröße vor, so kann die Wärme­ leitung natürlich auch durch eine Vergrößerung der Abstände zwischen den einzelnen Fluten eingedämmt werden.If there are reduced requirements regarding the size, the heat can line, of course, by increasing the distance between the individual Floods to be contained.

Bei näherer Betrachtung der bisher vorgestellten physikalischen Zusammenhänge für die Wärmeverluste am Kraftfahrzeug in bezug auf eine Minimierung der Verluste bzw. Ma­ ximierung der in der Kabine wirksamen Heizleistung wird klar, daß sich auch bei noch so präzise einstellbarem Frischluftmassenstrom durch den Kabinenwärmetauscher im prak­ tischen Fahrbetrieb nie das volle Einsparpotential realisieren läßt. Durch die variable Fahrgeschwindigkeit wird sich der Luftmassenstrom durch den Kabinenwärmetauscher immer wieder verändern. Da sich i.a. der Luftdurchsatz bei konstanter Einstellung von Gebläse und Belüftungsdüsen aufgrund unterschiedlicher Fahrgeschwindigkeiten nicht in gleicher Weise ändert wie die erforderliche Heizleistung in der Kabine, wird an dieser Stelle ein gewisses Potential verschenkt.Taking a closer look at the physical relationships for the Heat losses on the motor vehicle in relation to minimizing the losses or Ma Maximizing the effective heating power in the cabin, it becomes clear that even with this precisely adjustable fresh air mass flow through the cabin heat exchanger in the prak table driving operation never realizes the full savings potential. Through the variable Driving speed will be the air mass flow through the cabin heat exchanger keep changing. Since i.a. the air flow with constant setting of Blowers and ventilation nozzles are not due to different driving speeds changes in the same way as the required heating capacity in the cabin is on this  Place a certain potential wasted.

So steigt bei den heute eingesetzten Fahrzeugheizsystemen üblicherweise die in der Kabine erforderliche Heizleistung beim Übergang vom Stillstand des Fahrzeuges auf eine relativ geringe Fahrgeschwindigkeit zunächst stark an, um die konvektionsbedingte Erhöhung der Wärmeverluste von der Fahrzeugoberfläche an die Umgebung zu kompen­ sieren. Der Staudruck hat in diesem Geschwindigkeitsbereich noch einen untergeordne­ ten Einfluß auf den Frischluftdurchsatz durch den Kabinenwärmetauscher, doch nimmt dieser bekanntlich quadratisch mit der Fahrgeschwindigkeit zu, so daß sehr schnell der Punkt erreicht ist, wo dessen Einfluß nicht mehr vernachlässigt werden kann.For example, in the vehicle heating systems used today, the in Heating power required when changing from the vehicle to a standstill a relatively low driving speed initially strongly to the convection-related Compensate increase in heat loss from the vehicle surface to the environment sieren. The dynamic pressure has a subordinate in this speed range influence on the fresh air throughput through the cabin heat exchanger, but takes this is known to be square with the driving speed, so that the very quickly Point has been reached where its influence can no longer be neglected.

Bedenkt man weiterhin, daß die Gebläseleistung so ausgelegt sein muß, daß auch bei stehendem Fahrzeug kein Beschlagen der Windschutzscheibe unter den kritischsten Be­ dingungen, d. h. in der Nähe von etwa 0°C erfolgen darf, so kommt man zu der bereits erwähnten Schlußfolgerung, daß sich der minimale Frischluftmassenstrom bei stehendem Fahrzeug und gleichzeitiger Beheizung des Fußraumes und der Windschutzscheiben an diesem Betriebspunkt orientieren muß. Aus diesem Grund ist für den europäischen Test zur Prüfung des Belüftungs- bzw. Trocknungssystems für die Fahrzeugscheiben eine Umgebungstemperatur von -3°C vorgeschrieben.Keeping in mind that the fan power must be designed so that also stationary vehicle no fogging of the windshield under the most critical loading conditions, d. H. close to around 0 ° C, one already comes to that Conclusion mentioned that the minimum fresh air mass flow when standing Vehicle and at the same time heating the footwell and the windshields must orient this operating point. For this reason it is for the European test to test the ventilation or drying system for the vehicle windows Ambient temperature of -3 ° C prescribed.

Die zur Nutzung des vollen Potentials des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgende Reduktion des Frischluftmassenstroms bei tieferen Umgebungstemperaturen wird sich nun zunächst wieder an der Grenze bei der entsprechenden Umgebungstemperatur und bei stehendem Fahrzeug orientieren.The one to use the full potential of the method according to the invention Reduction of the fresh air mass flow at lower ambient temperatures will now again at the limit at the corresponding ambient temperature and Orient when the vehicle is stationary.

Sobald sich das Fahrzeug aber bewegt ist sehr schnell der Punkt erreicht, bei dem sich aufgrund des Staudruckes eine signifikante Erhöhung des Frischluftmassenstroms durch den Kabinenwärmetauscher ergibt. Zur Nutzung des vollen Potentials des er­ findungsgemäßen Verfahrens zur Einsparung von Wärmeverlusten ist es daher ab einer bestimmten Fahrgeschwindigkeit vorteilhaft, die Antriebsleistung des Gebläses weiter herabzusetzen oder die Drosselung in der Frischluftzufuhr etwas zu erhöhen. Ob bis zum Erreichen dieser Fahrgeschwindigkeit diejenige Einstellung der Gebläseleistung bzw. der Drosselklappe beibehalten wird, wie sie beim stehenden Fahrzeug verwendet wird, hängt vom Anwendungsfall ab. Im Normalfall ist es in diesem untersten Fahrgeschwindigkeits­ bereich zweckmäßig, eine leichte Erhöhung des Luftmassenstroms vorzunehmen, um die in diesem Bereich relativ stark zunehmenden konvektionsbedingten Wärmeverluste an der Fahrzeugoberfläche zu kompensieren. Bei Fahrzeugen mit Umluftsystemen ist es hier vorteilhaft, lediglich den Gesamtluftmassenstrom über eine erhöhte Gebläseleistung zu steigern, ohne den Frischluftmassenstrom zu erhöhen.As soon as the vehicle moves, however, the point is reached very quickly a significant increase in fresh air mass flow due to the dynamic pressure results from the cabin heat exchanger. To use the full potential of the The method according to the invention for saving heat losses is therefore from one certain driving speed advantageous, the drive power of the fan continues reduce or slightly increase the restriction in the fresh air supply. Whether by If this driving speed is reached, that setting of the blower output or Throttle valve is retained as it is used when the vehicle is stationary depending on the application. Usually it is at this lowest speed area expedient to make a slight increase in the air mass flow to the in this area, relatively strongly increasing convection-related heat losses to compensate for the vehicle surface. It is here for vehicles with air recirculation systems advantageous to only increase the total air mass flow via an increased fan power increase without increasing the fresh air mass flow.

Bei Kenntnis obiger Zusammenhänge erscheint es als zweckmäßig, zur Realisierung eines Fahrzeuges mit minimalen Wärmeverlusten eine Schaltung vorzusehen, die beispielsweise einen Schalter für die Option "Maximale Kabinenheizleistung" aufweist. Ist diese Option aktiviert, so erfolgt ab einer bestimmten Umgebungstemperatur in der Nähe von 0°C mit weiterer Absenkung der Umgebungstemperatur automatisch eine immer stärkere Reduktion des Frischluftmassenstroms durch den Kabinenwärmetauscher.Knowing the above relationships, it seems appropriate to implement one Vehicle with minimal heat loss to provide a circuit, for example has a switch for the "Maximum cabin heating power" option. Is this option activated, takes place from a certain ambient temperature in the vicinity of 0 ° C with a further decrease in the ambient temperature, an automatically stronger one Reduction of the fresh air mass flow through the cabin heat exchanger.

Neben der Temperatur und der Geschwindigkeit bzw. dem Massenstrom der in den Ka­ binenwärmetauscher geförderten Frischluft wird hierbei in einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung auch die Geschwindigkeit des Fahrzeuges in oben beschriebener Weise in die automatische Regelung des Frischluftmassenstroms miteinbezogen. Optimal wird parallel die richtige Stellung des manuellen Luftmassenstromreglers über LED anzeigt.In addition to the temperature and the speed or the mass flow in the Ka Fresh air conveyed by the heat exchanger is particularly advantageous  Embodiment also the speed of the vehicle in the manner described above in the automatic control of the fresh air mass flow included. The correct position of the manual air mass flow controller is optimally displayed in parallel via LED.

Eine weitere besonders vorteilhafte Ausgestaltung nimmt für die Regelung des Frischluft­ massenstroms durch den Kabinenwärmetauscher ein Meßsignal für die Kühlmitteltem­ peratur am Austritt aus dem Motor bzw. am Kabinenwärmetauschereintritt auf und nimmt die erfindungsgemäße Reduktion des Frischluftmassenstroms in Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur und diesem Meßsignal vor.Another particularly advantageous embodiment takes for the regulation of the fresh air mass flow through the cabin heat exchanger a measurement signal for the coolant temperature at the outlet from the engine or at the cabin heat exchanger inlet on and takes the reduction of the fresh air mass flow according to the invention depending on the ambient temperature and this measurement signal.

Wahlweise kann vorteilhafterweise auch die zusätzliche Verarbeitung der Lufttemperatur am Austritt aus dem Kabinenwärmetauscher in Verbindung mit der Umgebungstempe­ ratur verarbeitet werden, um vor allem bei betriebswarmem Motor und relativ kaltem Kühlmittel möglichst hohe Temperaturen der in die Kabine geförderten Luft zu erzie­ len. Insbesondere ist es bei gleichzeitiger Verwendung je einer Temperaturmeßstelle für die Kühlmitteltemperatur am Kabinenwärmetauschereintritt und die Lufttemperatur am Kabinenwärmetauscheraustritt vorteilhaft, die Anpassung des Luftmassenstroms in Abhängigkeit von der Differenz dieser beiden Temperaturen vorzunehmen, so daß sich eine Lufttemperatur möglichst nahe der Kühlmitteltemperatur ergibt. Dies gilt insbe­ sondere für Betriebszustände, in denen die Thermostatöffnungstemperatur auch nach längerem Motorbetrieb bei weitem noch nicht erreicht ist und ein Unterkühlen des Mo­ tors vermieden werden soll.Optionally, the additional processing of the air temperature can also be advantageous at the exit from the cabin heat exchanger in connection with the ambient temperature rature are processed, especially when the engine is warm and relatively cold Coolant to raise the highest possible temperatures of the air conveyed into the cabin len. In particular, when using a temperature measuring point at the same time the coolant temperature at the cabin heat exchanger inlet and the air temperature at the cabin heat exchanger outlet advantageous, the adjustment of the air mass flow in Depending on the difference between these two temperatures to make, so that results in an air temperature as close as possible to the coolant temperature. This applies in particular especially for operating conditions in which the thermostat opening temperature also after long engine operation is far from being achieved and the Mo tors should be avoided.

Bei dieser Anwendung wird dann vorteilhafterweise zusätzlich zur Regelung auf die Temperaturdifferenz und die Umgebungstemperatur eine Anpassung des Frischluftmas­ senstroms an den Absolutwert der Kabinenwärmetauschereintrittstemperatur des Kühl­ mittels vorgenommen, welche wiederum ein Maß für die in der Kabine wirksame Heiz­ leistung darstellt.In this application, the control is then advantageously added to the control Temperature difference and the ambient temperature an adjustment of the fresh air current to the absolute value of the cabin heat exchanger inlet temperature of the cooling made, which in turn is a measure of the effective heating in the cabin represents performance.

Claims (27)

1. Verfahren zur selbstadaptiven Steuerung einer Kraftfahrzeugheizung mit einem vom aufzuheizenden Frischluftstrom durchsetzten Wärmetauscher und einem Gebläse, dessen Förderleistung zur Erzeugung eines variablen Luftstroms verstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Frischluftmassenstrom automatisch reduziert wird, sobald die Temperatur der Umgebungsluft einen bestimmten Grenzwert unterschreitet.1. A method for self-adaptive control of a motor vehicle heater with a heat exchanger interspersed with the fresh air flow to be heated and a blower whose flow rate is adjustable for generating a variable air flow, characterized in that the fresh air mass flow is automatically reduced as soon as the temperature of the ambient air falls below a certain limit. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Reduktion des Frischluftmassenstroms mit abnehmender Temperatur der Umgebungsluft verstärkt wird.2. The method according to claim 1, characterized in that the reduction of Fresh air mass flow is increased with decreasing temperature of the ambient air. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Reduktion des Frischluftmassenstroms durch eine einfache Schaltfunktion, d. h. ohne Anpassung an eine weitere Temperaturabnahme der Umgebungsluft unter den Schaltpunkt erfolgt.3. The method according to claim 1, characterized in that the reduction of Fresh air mass flow through a simple switching function, d. H. without adjustment to there is a further decrease in the temperature of the ambient air below the switching point. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß die automatische Reduktion des Frischluftmassenstroms manuell deaktiviert werden kann.4. The method according to any one of claims 1-3, characterized in that the automatic Reduction of the fresh air mass flow can be deactivated manually. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß anstelle einer genauen Messung der Umgebungstemperatur eine Referenztemperatur an der Fahrzeugkarosserie oder am Antrieb herangezogen wird, welche den Zustand der Umgebungsluft hinreichend genau charakterisiert.5. The method according to any one of claims 1-3, characterized in that instead a reference temperature for an accurate measurement of the ambient temperature the vehicle body or the drive is used, which the state of Ambient air is characterized with sufficient accuracy. 6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß der über den Kabinenwärmetauscher ins Fahrzeuginnere geförderte Luftmassenstrom durch eine Drosselstelle reduziert wird.6. The method according to any one of claims 1-5, characterized in that the over the cabin heat exchanger is conveyed into the vehicle interior by an air mass flow Throttle point is reduced. 7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß der über den Kabinenwärmetauscher ins Fahrzeuginnere geförderte Frischluftmassenstrom durch eine Regelung des Lüfters reduziert wird.7. The method according to any one of claims 1-6, characterized in that the over the cabin heat exchanger fresh air mass flow conveyed inside the vehicle is reduced by regulating the fan. 8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß als Kriterium für die Reduktion des Frischluftdurchsatzes durch den Kabinenwärmetauscher anstelle eines Grenzwertes für die Umgebungstemperatur ein Grenzwert für die Feuchtigkeit der Umgebungsluft herangezogen wird.8. The method according to any one of claims 1-3, characterized in that as a criterion for the reduction of the fresh air flow through the cabin heat exchanger instead of a limit for the ambient temperature, a limit for the humidity the ambient air is used. 9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-8, dadurch gekennzeichnet, daß die Reduktion des Frischluftdurchsatzes durch den Kabinenwärmetauscher nur dann vorgenommen wird, wenn die Temperatur des Motors einen bestimmten Grenzwert überschreitet.9. The method according to any one of claims 1-8, characterized in that the reduction of the fresh air flow through the cabin heat exchanger only then when the temperature of the motor exceeds a certain limit. 10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-8, dadurch gekennzeichnet, daß die Reduktion des Frischluftdurchsatzes durch den Kabinenwärmetauscher nur dann vorgenommen wird, wenn die Feuchtigkeit der Kabinenluft einen bestimmten Grenzwert unterschreitet.10. The method according to any one of claims 1-8, characterized in that the reduction of the fresh air flow through the cabin heat exchanger only then becomes when the humidity of the cabin air falls below a certain limit. 11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-10 für Kraftfahrzeuge mit Elektromotor als Antrieb, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Teil der Heizleistung aus der Regelung der elektrischen Antriebsleistung stammt. 11. The method according to any one of claims 1-10 for motor vehicles with an electric motor as a drive, characterized in that at least part of the heating power from the Regulation of the electrical drive power comes from.   12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-11, dadurch gekennzeichnet, daß die Maßnahme zur Reduktion bzw. Behinderung des Luftmassenstroms durch den Kabinenwärmetauscher ab einer bestimmten Fahrgeschwindigkeit bei zunehmender Fahrgeschwindigkeit verstärkt wird, um den aus dem erhöhten Staudruck bei erhöhter Fahrgeschwindigkeit resultierenden Einfluß zu verringern.12. The method according to any one of claims 1-11, characterized in that the Measure to reduce or obstruct the air mass flow through the cabin heat exchanger from a certain driving speed with increasing driving speed is reinforced by the resulting from the increased dynamic pressure at increased driving speed to reduce the resulting influence. 13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-12, dadurch gekennzeichnet, daß die Maßnahme zur Reduktion bzw. Behinderung des Luftmassenstroms durch den Kabinenwärmetauscher bei stehendem Fahrzeug einen geringeren Frischluftdurchsatz vorsieht als bei mit geringer Fahrgeschwindigkeit bewegtem Fahrzeug.13. The method according to any one of claims 1-12, characterized in that the Measure to reduce or obstruct the air mass flow through the cabin heat exchanger provides for a lower fresh air flow when the vehicle is stationary than when the vehicle is moving at low speed. 14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-13, dadurch gekennzeichnet, daß mit Hilfe von Sensoren, welche beispielsweise die Umgebungstemperatur und die Kühlmitteltemperatur oder die Differenz zwischen Kühlmitteltemperatur und Lufttemperatur am Kabinenwärmetauscheraustritt erfassen, ein Signal für den Fahrer zur optimalen Einstellung des manuellen Reglers für den Frischluftdurchsatz erstellt und in der Kabine angezeigt wird.14. The method according to any one of claims 1-13, characterized in that with With the help of sensors, which for example the ambient temperature and the coolant temperature or the difference between coolant temperature and air temperature capture at the cabin heat exchanger outlet, a signal for the driver to the optimal Setting the manual controller for fresh air flow created and in the cabin is shown. 15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-14, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Luftmassenstrom durch den Kabinenwärmetauscher aus einem Frischluftmassenstrom und einem Umluftmassenstrom, d. h. einem aus der Kabine entnommenen Luftmassenstrom, zusammensetzt.15. The method according to any one of claims 1-14, characterized in that the Air mass flow through the cabin heat exchanger from a fresh air mass flow and a circulating air mass flow, d. H. an air mass flow taken from the cabin, put together. 16. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1-5 sowie 8-15 an Kraftfahrzeugen mit elektrisch angetriebenem Frischluftgebläse, dadurch gekennzeichnet, daß der über den Kabinenwärmetauscher ins Fahrzeuginnere geförderte Frischluftmassenstrom zur Steigerung der Kabinenbeheizung bei extremer Kälte durch einen zusätzlichen, gegebenenfalls mit den bereits serienüblichen Regelwiderständen in Reihe liegenden, schaltbaren Ohm'schen Widerstand, welcher die Antriebsleistung des Lüfters herabsetzt, reduziert wird.16. An apparatus for performing the method according to any one of claims 1-5 and 8-15 on motor vehicles with electrically driven fresh air blower, thereby characterized in that the conveyed into the vehicle interior via the cabin heat exchanger Fresh air mass flow to increase cabin heating in extreme cold an additional, if necessary with the standard resistors in series Series, switchable ohmic resistance, which the drive power of the Fan is reduced, is reduced. 17. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1-5 sowie 8-16 an Kraftfahrzeugen mit elektrisch angetriebenem Frischluftgebläse, dadurch gekennzeichnet, daß der über den Kabinenwärmetauscher ins Fahrzeuginnere geförderte Frischluftmassenstrom durch einen temperaturabhängigen Ohm'schen Widerstand, welcher die Antriebsleistung des Lüfters mit abnehmender Umgebungstemperatur immer mehr herabsetzt, reduziert wird.17. Device for performing the method according to any one of claims 1-5 and 8-16 on motor vehicles with electrically driven fresh air blower, thereby characterized in that the conveyed into the vehicle interior via the cabin heat exchanger Fresh air mass flow through a temperature-dependent ohmic resistance, which the drive power of the fan with decreasing ambient temperature always more diminishes, is reduced. 18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Ohm'sche Widerstand seine Wärme an die in die Kabine geförderte Frischluft abgibt.18. Device according to one of claims 16 or 17, characterized in that the Ohmic resistance releases its heat to the fresh air that is conveyed into the cabin. 19. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1-18, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kabinenwärmetauscher mit Gegenstromcharakteristik Verwendung findet.19. Device for performing the method according to one of claims 1-18, characterized in that a cabin heat exchanger with counterflow characteristics Is used. 20. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß ein geschlossener Kühlmittelkreislauf zur Übertragung der Abwärme des Motors auf den Kabinenwärmetauscher verwendet wird, und daß zur bedarfsweisen Steigerung der in der Kabine wirksamen Heizleistung bei extremer winterlicher Kälte neben der Reduktion des Frischluft­ massenstroms auch eine Reduktion des Kühlmittelmassenstroms erfolgt.20. The apparatus according to claim 19, characterized in that a closed Coolant circuit for transferring the waste heat from the engine to the cabin heat exchanger  is used, and that to increase the effective in the cabin as needed Heat output in extreme winter cold in addition to the reduction of fresh air mass flow, there is also a reduction in the coolant mass flow. 21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, daß anstelle einer Standard-Gegenstromwärmetauscheranordnung eine Reihenschaltung von mindestens 3 Querstromwärmetauschern eingesetzt wird, wobei die Kabinenluft in mindestens 3 Stufen erwärmt und das Kühlmittel über diese Stufen abgekühlt wird.21. Device according to one of claims 19 or 20, characterized in that that instead of a standard counterflow heat exchanger arrangement, a series connection of at least 3 cross-flow heat exchangers is used, the cabin air in warmed at least 3 stages and the coolant is cooled via these stages. 22. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die in Reihe geschalteten Querstromwärmetauscher in einem ge­ meinsamen 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.22. An apparatus for performing the method according to claim 21, characterized characterized in that the series-connected cross-flow heat exchanger in a ge common housing are arranged, the coolant through the pipe system of the Cross flow heat exchanger flows and the cabin air over with this pipe system Contact standing heat transfer fins is heated. 23. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet, daß für alle in Reihe geschalteten Querstromwärmetauscher gemeinsame Wärmeübertragungsrippen zur Beheizung der Kabinenluft verwendet werden.23. Device according to one of claims 21 or 22, characterized in that for all cross flow heat exchangers connected in series have common heat transfer fins can be used to heat the cabin air. 24. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 21-23, dadurch gekennzeichnet, daß Maßnahmen zur Vermeidung der Wärmeleitung entlang der Wärmeübertragungsrippen entgegen der Strömungsrichtung der durch den Wärmetauscher geförderten Kabinenluft getroffen werden.24. Device according to one of claims 21-23, characterized in that measures to avoid heat conduction along the heat transfer fins the direction of flow of the cabin air conveyed by the heat exchanger will. 25. Vorrichtung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß in die Wärmeüber­ tragungsrippen im Bereich zwischen den Kühlmittelrohren Aussparungen zur Unterbre­ chung der Wärmeleitung entgegen der Luftströmungsrichtung vorgesehen werden.25. The device according to claim 24, characterized in that in the heat transfer Support ribs in the area between the coolant pipes Chung the heat conduction against the air flow direction can be provided. 26. Vorrichtung nach den Ansprüchen 24 und 25, dadurch gekennzeichnet, daß anstelle der Aussparungen lokal eine starke Reduktion der Dicke der Wärmeübertragungsrippen vorgesehen wird.26. Device according to claims 24 and 25, characterized in that instead of the recesses locally a large reduction in the thickness of the heat transfer fins is provided. 27. Vorrichtung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß der Rohrabstand so groß gewählt wird, daß die Wärmeleitung stromauf zur Strömungsrichtung der durch den Wärmetauscher geförderten Kabinenluft vernachlässigt werden kann.27. The apparatus according to claim 24, characterized in that the pipe distance so is chosen large that the heat conduction upstream to the direction of flow through the cabin air conveyed to the heat exchanger can be neglected.