DE10129206C2 - Heizsystem, Verfahren zum Beeinflussen von Luftströmungen in einem Heizsystem und strömungsmechanisches System - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Heizsystem zum Erwärmen von Luft, insbesondere zum Beheizen des Innenraums eines Kraftfahrzeugs, mit mindestens einer ersten Hei­ zung, mindestens einer zweiten Heizung und mindestens einem Strömungsweg, der die erste Heizung und die zweite Heizung in Parallelschaltung verbindet. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Beeinflussen von Luftströmungen in einem Heizsystem zum Erwärmen von Luft, insbesondere zum Beheizen des Innenraums eines Kraftfahrzeugs, mit mindestens einer ersten Heizung, minde­ stens einer zweiten Heizung und mindestens einem Strömungsweg, der die erste Heizung und die zweite Heizung in Parallelschaltung verbindet. Weiterhin betrifft die Erfindung ein strömungsmechanisches System mit einem ersten Strömungs­ weg, einem zweiten Strömungsweg und einer Umschaltklappe, die in einem er­ sten Zustand den ersten Strömungsweg freigibt und den zweiten Strömungsweg blockiert und in einem zweiten Zustand den ersten Strömungsweg in mindestens einer Richtung blockiert und den zweiten Strömungsweg freigibt.

Ein gattungsgemäßes Heizsystem ist aus der DE 15 30 687 B bekannt geworden.

Insbesondere im Kraftfahrzeugbereich ist es bekannt, gattungsgemäße Heizsy­ steme und gattungsgemäße Verfahren einzusetzen. Diese zeichnen sich durch das Zusammenwirken einer ersten Heizung - der Fahrzeugheizung beziehungs­ weise einer Kombination aus Fahrzeugheizung und Klimaanlage - und einer zweiten Heizung - der Luftzusatzheizung - aus. Die Fahrzeugheizung bezie­ hungsweise die Kombination aus Fahrzeugheizung und Klimaanlage wird auch als "Frontbox" bezeichnet. Die Kombination aus Fahrzeugheizung und Klimaan­ lage ist auch als HVAC ("Heat Ventilation Air Condition") bekannt. Wenn im Fol­ genden bei der Beschreibung des Standes der Technik und bei der Beschreibung der Erfindung von einer Fahrzeugheizung die Rede ist, so sind stets auch Kombi­ nationen einer Fahrzeugheizung mit einer Klimaanlage gemeint.

Fig. 11 zeigt schematisch den Aufbau eines Systems des Standes der Technik. Eine Fahrzeugheizung 110 mit einem Lufteintritt 138, der nicht näher dargestellt ist, steht mit einer Mischkammer 114 in Verbindung. Weiterhin ist eine Zusatzhei­ zung 112 vorgesehen, die einen Lufteintritt 136 aufweist. Auch die Zusatzheizung 112 steht mit der Mischkammer 114 in Verbindung. Die Mischkammer 114 weist mehrere Luftkanäle 140 für den Austritt von Luft auf. Im Allgemeinen besteht in der Mischkammer 114 die Möglichkeit, den dort eintretenden Volumenstrom über Klappen in die unterschiedlichen Luftkanäle 140 umzuleiten oder Luftkanäle 140 abzuschließen. Auf diese Weise wird dem Benutzer die Möglichkeit gegeben, umfangreiche Einstellungen zur Klimatisierung des Innenraums eines Kraftfahr­ zeugs vorzunehmen.

Beim normalen Betrieb des Heizsystems gemäß Fig. 11 tritt ein Luftstrom 142 aus der Fahrzeugheizung 110 aus und in die Mischkammer 114 ein. Ebenso tritt ein Luftstrom 144 aus der Zusatzheizung 112 aus und in die Mischkammer 114 ein. Aufgrund dieser an sich voneinander unabhängigen Luftströmungen 142, 144 kann eine Gegenkopplung resultieren, die beispielsweise zu dem Gegendruck 146 gegen die Strömung 144 der Zusatzheizung 112 führen kann. In Fig. 11 hat der Gegendruck 146 einen geringen Betrag, so dass ein ordnungsgemäßes Ar­ beiten des Heizsystems möglich ist.

In Fig. 12 ist ein System dargestellt, welches vom Aufbau her demjenigen aus Fig. 11 entspricht. Im Unterschied zu dem in Fig. 11 schematisch dargestellten Betriebszustand arbeitet das Heizsystem gemäß Fig. 12 nicht ordnungsgemäß. Dies resultiert aus dem erhöhten Gegendruck 146, der im dargestellten Fall so groß ist, dass er eine Umkehr der Luftströmung 144 bewirkt.

Das Entstehen der in Fig. 11 beziehungsweise in Fig. 12 schematisch darge­ stellten Betriebszustände und die daraus resultierende Problematik wird nachfol­ gend erläutert.

Die Fahrzeugheizung besitzt ein Gebläse, das mit hohem Volumenstrom und re­ lativ geringer Drucksteifigkeit Luft in die Mischkammer einbläst. Unter dem Begriff Drucksteifigkeit ist das Potential eines Druckaufbaus zu verstehen. Eine hohe Drucksteifigkeit steht beispielsweise für das Potential, einen hohen Druck aufzu­ bringen. Das Gebläse der Fahrzeugheizung kann stufenlos oder in Stufen gere­ gelt werden, wobei diese Regelung insbesondere unabhängig von den thermody­ namischen Zuständen in dem Heizsystem vorgenommen werden kann.

Auch die Zusatzheizung besitzt ein Gebläse. Dieses ist im Gegensatz zu dem Gebläse der Fahrzeugheizung relativ drucksteif, wobei jedoch ein geringerer Vo­ lumenstrom erzeugt wird. Bei gängigen Zusatzheizungen kann das Gebläse der Zusatzheizung prinzipbedingt nicht unabhängig von der Heizleistung der Zusatz­ heizung geregelt werden. Wenn mehr Heizleistung benötigt wird, so steigt auch der Volumenstrom an und umgekehrt. Aufgrund der Änderung des Volumen­ stroms der Zusatzheizung ändert sich aber auch die Drucksteifigkeit. Die Aus­ blastemperatur an der Zusatzheizung ist unter anderem abhängig von den der Zusatzheizung entgegenwirkenden Widerständen. Dies kann bei hohem Wider­ stand zu einer erhöhten Ausblastemperatur führen, die durch Herunterregeln oder Abschalten der Zusatzheizung begrenzt wird.

Für den Betrieb der Zusatzheizung ist es daher ideal, wenn sie bei niedrigen Aus­ sentemperaturen mit hohen Heizleistungen, das heißt hohen Volumenströmen und somit hoher Drucksteifigkeit laufen kann. Die Zusatzheizung kann dann dem Gebläse der Fahrzeugheizung entgegenwirken, insbesondere wenn letzteres mit niedrigen Gebläsestufen betrieben wird beziehungsweise wenn nur wenige Klap­ pen in der Mischkammer geschlossen sind.

Problematisch ist allerdings, wenn die Zusatzheizung aufgrund steigender Tem­ peraturen die Heizleistung absenken muss. Aufgrund der vorstehend erläuterten Gesetzmäßigkeiten sinkt dann auch die Drucksteifigkeit und mithin die Möglich­ keit, dem Fahrzeuggebläse ausreichend entgegenzuwirken. Ein solcher Zustand hat wiederum zur Folge, dass der Widerstand für die Zusatzheizung immer höher wird und die Zusatzheizung immer weiter die Heizleistung herunterregelt. Dies kann dazu führen, dass der Gegendruck, der durch das Fahrzeugheizungsgeblä­ se erzeugt wird, höher ist als der Druck der Zusatzheizung. Dieser Zustand wird auch als Überdrückung bezeichnet. Die Wärme der Zusatzheizung kann dann nicht mehr abgefördert werden. Im Extremfall wird sie in die umgekehrte Richtung transportiert. Dies kann dazu führen, dass ein im Allgemeinen im Auslassbereich der Zusatzheizung angeordneter Überhitzungsschutz außer Kraft gesetzt werden kann. Weiterhin kann es zu gravierenden Schäden am gesamten System kom­ men, beispielsweise im Einlassbereich beziehungsweise am Steuergerät der Zu­ satzheizung.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Heizsystem und ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, welche die genannten Nachteile ausräumen und welche insbesondere eine Überdrückung in dem Heizsystem vermeiden.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprü­ chen angegeben.

Durch die erfindungsgemäße Gestaltung des Heizsystems mit den Merkmalen des Anspruchs 1 ist es möglich, eine Überdrückung des Heizsystems zu vermei­ den. Im normalen Betrieb ist vorgesehen, dass sich die Mittel zum Umschalten in dem ersten Zustand befinden. Dann ist die Abluftöffnung verschlossen, und es existiert eine Verbindung zwischen der ersten Heizung und der zweiten Heizung, die eine Operation des Heizsystems gestattet, wie sie aus dem Stand der Technik bekannt ist. Kommt es allerdings zu der problematischen Überdrückung, so kann die Verbindung zwischen der ersten Heizung und der zweiten Heizung unterbro­ chen werden, wobei weiterhin eine Verbindung zwischen der zweiten Heizung und einer Abluftöffnung hergestellt wird. Die zweite Heizung wird dann nicht mehr durch den Gegendruck der ersten Heizung beeinflusst. Ferner kann die zweite Heizung durch die Verbindung zur Abluftöffnung auskühlen. Sobald ein Gesamt­ zustand erreicht ist, in dem damit zu rechnen ist, dass die erste Heizung und die zweite Heizung wieder parallel arbeiten können, können die Mittel zum Umschal­ ten wieder die normale Verbindung zwischen der ersten Heizung und der zweiten Heizung freigeben, während die Verbindung der zweiten Heizung zur Abluftöff­ nung wieder geschlossen wird.

Die Erfindung entfaltet ihre Vorteile besonders dadurch, dass die erste Heizung eine Fahrzeugheizung ist und dass die zweiten Heizung eine Zusatzheizung ist. Die Erfindung ist in vorteilhafter Weise für das Zusammenspiel von Heizungen in beliebigen Umgebungen einsetzbar. Besondere Vorzüge ergeben sich aber beim Einsatz in einem Kraftfahrzeug. Dort werden Zusatzheizungen häufig mit Fahr­ zeugheizungen beziehungsweise mit Fahrzeugheizungssystemen kombiniert, die sich bereits in der Anwendung befinden. Die Erfindung ermöglicht durch die Ent­ kopplung der einzubindenden Zusatzheizung von der Fahrzeugheizung eine pro­ blemlose Integration.

Vorzugsweise ist mindestens eine Mischkammer vorgesehen, in die aus der min­ destens einen ersten Heizung und aus der mindestens einen zweiten Heizung ausgeströmte Luft eintreten kann. Eine solche Mischkammer ist nützlich, um Luft mit einer einheitlichen Temperatur in den Innenraum des Kraftfahrzeugs einzu­ leiten. Die Verbindung der Fahrzeugheizung mit der Zusatzheizung besteht dann im Allgemeinen über diese Mischkammer, wobei es auch dann zu der Problema­ tik der Überdrückung kommen kann. Insbesondere weist eine Mischkammer häu­ fig Klappen auf, mit denen Kanäle ganz oder teilweise verschlossen werden kön­ nen, so dass der Gegendruck gegen die Strömung aus der Zusatzheizung sehr hoch werden kann.

Es ist besonders vorteilhaft, dass die Mittel zum Umschalten als Umschaltklappe realisiert sind. Eine Umschaltklappe kann in einfacher Weise realisiert werden, und sie kann durch verschiedenste Mittel bedient werden. Daher bietet eine Um­ schaltklappe eine Vielzahl von Möglichkeiten, die vorliegende Erfindung zu ver­ wirklichen.

Beispielsweise kann es besonders nützlich sein, dass die Umschaltklappe durch Betätigungsmittel betätigbar ist. Derartige Betätigungsmittel können beispielswei­ se dadurch verwirklicht sein, dass ein Nutzer eines Kraftfahrzeugs die Umschalt­ klappe manuell umschaltet. Dies kann beispielsweise dann erfolgen, wenn eine Warnlampe im Fahrzeuginnenraum anzeigt, dass die Gefahr einer Überdrückung im Heizsystem besteht. Es sind aber auch beliebige andere Betätigungen neben der manuellen Betätigung denkbar.

Beispielsweise ist es besonders nützlich, dass die Betätigungsmittel elektrisch aktivierbar sind und dass die elektrische Aktivierung in Abhängigkeit von Aus­ gangssignalen eines Steuergerätes erfolgt. In diesem Fall wird die Umschaltklap­ pe durch einen elektrischen Stellmotor betätigt. Sobald ein Heizungssteuergerät eine Überdrückung erkennt, kann über ein Signal die Umschaltklappe von dem ersten Zustand in den zweiten Zustand überführt werden. Umgekehrt kann nach dem ausreichenden Abkühlen der Zusatzheizung von dem zweiten in den ersten Zustand umgeschaltet werden. Ebenfalls ist es möglich, eine elektrische Betäti­ gung unabhängig von einem Heizungssteuergerät zu realisieren. In diesem Fall kann beispielsweise ein Bimetallelement beim Erreichen einer bestimmten Tem­ peratur einen Motor ansteuern.

Im vorgenannten Zusammenhang einer elektrischen Betätigung der Umschalt­ klappe ist es von besonderem Vorteil, dass zum Erfassen von Druckzuständen in dem Heizsystem mindestens ein Drucksensor zum Erzeugen eines Eingangs­ signals für ein Steuergerät vorgesehen ist. Ein solcher Drucksensor kann bei­ spielsweise als Differenzdrucksensor ausgelegt sein, wobei die Differenz zwi­ schen dem Druck vor dem Zusatzheizgerät und dem Druck im beziehungsweise nach dem Zusatzheizgerät gemessen wird. Bei zu hoher Differenz liegt mit hoher Wahrscheinlichkeit eine Überdrückung vor, so dass von dem Steuergerät Maß­ nahmen eingeleitet werden können, beispielsweise das Umschalten der Um­ schaltklappe. In diesem Zusammenhang ist zu erwähnen, dass das Steuergerät bei der Entscheidung, ob Gegenmaßnahmen gegen eine Überdrückung zu treffen sind, verschiedenste Eingangssignale einbeziehen kann, beispielsweise CAN- Bus-Signale.

Im gleichen Sinne ist es zu bevorzugen, dass zum Erfassen von Temperaturzu­ ständen in dem Heizsystem mindestens ein Temperatursensor zum Erzeugen eines Eingangssignals für ein Steuergerät vorgesehen ist. Die Auswertung der Temperatursignale kann beispielsweise durch eine Gradientenauswertung erfol­ gen. Ist ein Temperatursensor zum Beispiel in den Nähe des Ausgangs der Zu­ satzheizung installiert, so kann es bei einer Überdrückung zu einem schlagartigen Temperaturabfall im Bereich dieses Temperatursensors kommen. Da ein solcher Temperaturabfall bei einer gleichbleibenden oder steigenden Heizleistung ohne das Vorliegen einer Überdrückung nicht vorliegen könnte, kann aus dem Tempe­ raturabfall auf eine Überdrückung geschlossen werden. Ebenfalls ist es möglich, mehrere Temperatursensoren im Bereich der Zusatzheizung zu installieren und aus dem räumlichen Temperaturverlauf auf eine eventuell vorliegende Überdrüc­ kung zu schließen.

In einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform ist das erfindungsge­ mäße Heizsystem dadurch weitergebildet, dass die Umschaltklappe strömungs­ mechanisch betätigbar ist. Dies ist von besonderem Vorteil, da auf diese Weise Betätigungsmittel entbehrlich sind. Beispielsweise kann auf einen Stellmotor zur elektrischen Betätigung der Umschaltklappe verzichtet werden. Die strömungs­ mechanische Betätigung basiert darauf, dass die Strömungen in dem Heizungs­ system zunächst dazu verwendet werden, das Vorliegen oder die Gefahr einer Überdrückung zu erkennen, und anschließend auch noch als Energielieferant dienen, um die Umschaltklappe in einen der Überdrückung entgegenwirkenden Zustand zu überführen.

Das erfindungsgemäße Heizsystem ist in diesem Zusammenhang dadurch be­ sonders vorteilhaft, dass die Umschaltklappe einen ersten Bereich aufweist, der in einen Strömungsbereich zwischen der ersten Heizung und der zweiten Hei­ zung hineinragt, dass die Umschaltklappe durch die Wechselwirkung des ersten Bereiches mit der Strömung zwischen dem ersten Zustand und dem zweiten Zu­ stand umschaltbar ist, wobei bei einer Strömung von der zweiten Heizung zu der ersten Heizung der erste Zustand angenommen wird und bei Strömungsumkehr der zweite Zustand angenommen wird, dass der erste Bereich in dem ersten Zu­ stand eine Strömung von der zweiten Heizung zu der ersten Heizung zulässt und bei Strömungsumkehr eine Strömung von der ersten Heizung zu der zweiten Hei­ zung im Wesentlichen verhindert und dass die Umschaltklappe einen zweiten Bereich aufweist, der in dem ersten Zustand die Abluftöffnung verschließt und in dem zweiten Zustand die Abluftöffnung freigibt. Der erste Bereich dient also zu­ nächst dazu, strömungsabhängig die Umschaltklappe zu betätigen. Nach der Überführung von dem ersten in den zweiten Zustand dient der erste Bereich dann weiterhin dazu, die Verbindung zwischen der ersten Heizung und der zweiten Heizung zu unterbrechen. Der zweite Bereich wird zusammen mit dem ersten Bereich der Umschalklappe bewegt, da die Bereiche vorzugsweise starr mitein­ ander verbunden sind. Im ersten Zutand blockiert der zweite Bereich die Ab­ luftöffnung, während er im zweiten Zustand die Abluftöffnung freigibt. Durch eine derartige Umschaltklappe lässt sich somit automatisch eine Überdrückung ver­ meiden.

Im Zusammenhang mit der strömungsmechanisch betätigten Umschaltklappe ist es besonders bevorzugt, dass der erste Bereich eine Öffnung mit einer Abdec­ kung aufweist, wobei die Abdeckung die Öffnung bei einer Strömung von der zweiten Heizung zu der ersten Heizung freigibt und bei einer Strömungsumkehr im Wesentlichen verschließt. Auf diese Weise kann die grundsätzliche Funktion der Umschaltklappe realisiert werden. Eine Strömung von der zweiten Heizung in Richtung der Mischkammer kann stets erfolgen. Eine Strömung von der ersten Heizung zur zweiten Heizung wird durch das Verschließen der Öffnung mit der Abdeckung verhindert. Gleichzeitig kann die Abluft aus der zweiten Heizung durch die Abluftöffnung austreten.

In diesem Zusammenhang ist es von besonderem Vorteil, dass die Abdeckung elastisch ist. Beispielsweise kann die Abdeckung aus einem Elastomer bestehen, so dass sie den Luftstrom von der zweiten Heizung zur ersten Heizung praktisch ungehindert durchlassen kann. Bei Strömungsumkehr schmiegt sich das Elasto­ mer abdichtend an den Rand der Öffnung an, so dass die erfindungsgemäße Betätigung der Umschaltklappe erfolgen kann.

Weiterhin ist es im Zusammenhang mit der strömungsmechanisch betätigten Umschaltklappe von besonderem Vorteil, dass die den Strömungswiderstand bil­ dende wirksame Fläche des ersten Bereiches bei einer Strömung von der zweiten Heizung zu der ersten Heizung und die wirksame Fläche des zweiten Bereiches so gewählt sind, dass bei einer ersten Strömung von der zweiten Heizung zu der ersten Heizung der erste Zustand angenommen wird. Durch eine derartige Aus­ legung der Flächenverhältnisse des ersten Bereiches und des zweiten Bereiches wird sichergestellt, dass der Druck auf den zweiten Bereich nicht so groß werden kann, dass er bei an sich zu verschließender Abluftöffnung die Abluftöffnung frei­ gibt. Die angegebenen Flächen sind also im Sinne eines zuverlässigen ersten Zustandes der Umschaltklappe in der angegebenen Weise zu wählen.

Die strömungsmechanisch betätigte Umschaltklappe ist in besonders vorteilhafter Weise dadurch weitergebildet, dass der erste Bereich und der zweite Bereich ei­ nen Winkel größer 90° einschließen und dass im Verbindungsbereich zwischen dem ersten Bereich und dem zweiten Bereich eine Achse vorgesehen ist, mit der die Umschaltklappe gelenkig im Heizsystem gelagert ist. Es gibt zahlreiche Mög­ lichkeiten, die Umschaltklappe im Heizsystem zu befestigen. Um eine besonders gute Beweglichkeit und eine besonders langlebige Anordnung zu erhalten, ist eine gelenkige Befestigung mit einer Achse jedoch zu bevorzugen.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 15 werden die im Zusammenhang mit dem Heizsystem erläuterten Eigenschaften und Vorzüge der Erfindung auch im Rahmen eines Verfahrens realisiert. Dies gilt ebenso für die nachfolgend genannten Ausführungsformen des Verfahrens.

Die Erfindung entfaltet ihre Vorteile besonders dadurch, dass die erste Heizung eine Fahrzeugheizung ist und dass die zweiten Heizung eine Zusatzheizung ist.

Vorzugsweise ist mindestens eine Mischkammer vorgesehen, in die aus der min­ destens einen ersten Heizung und aus der mindestens einen zweiten Heizung ausgeströmte Luft eintreten kann.

Es ist besonders vorteilhaft, dass das Umschalten durch eine Umschaltklappe erfolgt.

Zum Beispiel kann es besonders vorteilhaft sein, dass die Umschaltklappe durch Betätigungsmittel betätigt wird.

Beispielsweise ist es besonders nützlich, dass die Betätigungsmittel elektrisch aktiviert werden und dass die elektrische Aktivierung in Abhängigkeit von Aus­ gangssignalen eines Steuergerätes erfolgt.

Im vorgenannten Zusammenhang einer elektrischen Betätigung der Umschalt­ klappe ist es von besonderem Vorteil, dass Druckzustände in dem Heizsystem von mindestens einem Drucksensor erfasst werden und dass ein druckabhängi­ ges Eingangssignal für ein Steuergerät erzeugt wird.

Im gleichen Sinne ist es zu bevorzugen, dass Temperaturzustände in dem Heiz­ system von mindestens einem Temperatursensor erfasst werden und dass ein temperaturabhängiges Eingangssignal für ein Steuergerät erzeugt wird.

In einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform ist das erfindungsge­ mäße Verfahren dadurch weitergebildet, dass die Umschaltklappe strömungsme­ chanisch betätigt wird.

Durch das erfindungsgemäße strömungsmechanische System mit den Merkma­ len des Anspruchs 24 werden die anhand des Heizsystems erläuterten Vorteile der strömungsmechanisch betätigten Umschaltklappe auch in beliebigen strö­ mungsmechanischen Systemen umgesetzt. Dies gilt auch für die nachfolgend angegebenen bevorzugten Ausführungsformen strömungsmechanischer Syste­ me.

Das strömungsmechanische System ist in besonders vorteilhafter Weise dadurch weitergebildet, dass der erste Bereich der Umschaltklappe eine Öffnung mit einer Abdeckung aufweist, wobei die Abdeckung die Öffnung bei einer Strömung von der zweiten Heizung zu der ersten Heizung freigibt und bei einer Strömungsum­ kehr im Wesentlichen verschließt.

Es ist besonders zu bevorzugen, dass die Abdeckung an dem ersten Bereich der Umschaltklappe elastisch ist.

Weiterhin ist bevorzugt, dass die den Strömungswiderstand bildende wirksame Fläche des ersten Bereiches der Umschaltklappe bei einer Strömung in der er­ sten Richtung und die wirksame Fläche des zweiten Bereiches so gewählt sind, dass bei einer Strömung in der ersten Richtung der erste Zustand angenommen wird.

Weiterhin ist das strömungsmechanische System vorteilhafterweise so gestaltet, dass der erste Bereich und der zweite Bereich der Umschaltklappe einen Winkel größer 90° einschließen und dass im Verbindungsbereich zwischen dem ersten Bereich und dem zweiten Bereich eine Achse vorgesehen ist, mit der die Um­ schaltklappe gelenkig im strömungsmechanischen System gelagert ist.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass eine Überdrückung und die damit verbundenen Probleme im Bereich einer Luftzusatzheizung durch das Be­ reitstellen einer Umschaltklappe überwunden werden können. Die Umschaltklap­ pe kann in vielfältiger Weise ausgelegt sein. Insbesondere können unterschiedli­ che Betätigungsmechanismen für die Umschaltklappe verwendet werden. Als besonders nützliche Ausführungsform ist eine strömungsmechanisch betätigte Umschaltklappe zu nennen, da auf dieser Grundlage Betätigungsmittel, wie zum Beispiel elektrische Stellmotoren, entbehrlich sind. Aber auch elektrisch betätigte Umschaltklappen können von Vorteil sein, da auf diese Weise zahlreiche Infor­ mationen, beispielsweise unter Mitwirkung eines Steuergerätes, verarbeitet wer­ den können, um den Überdrückungszustand zu erkennen und zum richtigen Zeit­ punkt geeignete Gegenmaßnahmen zu ergreifen.

Die Erfindung wird nun mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen anhand be­ vorzugter Ausführungsformen beispielhaft erläutert.

Dabei zeigt:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Heizsystems mit einer ersten Ausführungsform einer Umschaltklappe;

Fig. 2 eine schematische Darstellung eines Teils eines Heizsystems mit einer zweiten Ausführungsform einer Umschaltklappe;

Fig. 3 eine perspektivische Darstellung der zweiten Ausführungsform einer Umschaltklappe;

Fig. 4 eine schematische Darstellung eines Teils eines Heizsystems mit einer zweiten Ausführungsform einer Umschaltklappe während ei­ nes ersten Strömungszustandes;

Fig. 5 eine schematische Darstellung eines Teils eines Heizsystems mit einer zweiten Ausführungsform einer Umschaltklappe während ei­ nes zweiten Strömungszustandes;

Fig. 6 ein Diagramm, bei dem Druckdifferenzen von Drücken vor und hin­ ter einer Luftzusatzheizung beziehungsweise einer Fahrzeughei­ zung gegen den Volumenstrom aufgetragen sind;

Fig. 7 eine schematische Darstellung eines Heizsystems mit einer Rück­ schlagklappe;

Fig. 8 drei perspektivische Darstellungen einer Rückschlagklappe in ver­ schiedenen Perspektiven beziehungsweise Montagezuständen;

Fig. 9 eine schematische Darstellung einer Luftzusatzheizung mit einem Druckdifferenzsensor;

Fig. 10 eine schematische Darstellung einer Luftzusatzheizung mit Tempe­ ratursensoren;

Fig. 11 eine schematische Darstellung eines Heizsystems des Standes der Technik mit einem unkritischen Strömungszustand; und

Fig. 12 eine schematische Darstellung eines Heizsystems des Standes der Technik mit einem kritischen Strömungszustand.

Bei der nachfolgenden Beschreibung der Zeichnungsfiguren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder vergleichbare Elemente.

Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Heizsystems mit einer ersten Ausführungsform einer Umschaltklappe 18. Eine Fahrzeugheizung 10 mit einem Lufteintritt 38, der nicht näher dargestellt ist, steht mit einer Mischkammer 14 in Verbindung. Weiterhin ist eine Zusatzheizung 12 vorgesehen, die einen Luftein­ tritt 36 aufweist. Auch die Zusatzheizung 12 kann mit der Mischkammer 14 ver­ bunden sein. Die Mischkammer 14 weist mehrere Luftkanäle 40 für den Austritt von Luft auf. Im Allgemeinen besteht in der Mischkammer 14 die Möglichkeit, den dort eintretenden Volumenstrom über Klappen in die unterschiedlichen Luftkanäle 40 umzuleiten oder Luftkanäle 40 abzuschließen. Auf diese Weise wird dem Be­ nutzer die Möglichkeit gegeben, umfangreiche Einstellungen zur Klimatisierung des Innenraums des Kraftfahrzeugs vorzunehmen.

Weiterhin ist in dem Verbindungsbereich zwischen Zusatzheizung 12 und Misch­ kammer 14, der auch der Verbindungsbereich zwischen Zusatzheizung 12 und Fahrzeugheizung 10 ist, eine Abluftöffnung 16 vorgesehen. Im Bereich dieser Abluftöffnung 16 ist eine Umschaltklappe 18 gelenkig angeordnet.

Die Umschaltklappe 18 ist in zwei Zuständen gezeigt und daher mit unterbroche­ nen Linien dargestellt. Im ersten Schaltzustand verschließt die Umschaltklappe 18 die Abluftöffnung 16, und es besteht eine Verbindung zwischen der Zusatzhei­ zung 12 und der Mischkammer 14 beziehungsweise der Fahrzeugheizung 10. In einem zweiten Schaltzustand verschließt die Umschaltklappe 18 diese Verbin­ dung zwischen Zusatzheizung 12 und Mischkammer 14; die Abluftöffnung 16 wird hingegen freigegeben. Das Heizsystem mit dem ersten Zustand der Umschalt­ klappe 16 entspricht also strömungstechnisch vom Prinzip her dem Heizsystem des Standes der Technik, das anhand der Fig. 11 und 12 erläutert wurde. Dieser erste Zustand der Umschaltklappe kann also dann eingenommen werden, wenn ein zulässiger Strömungszustand vorliegt, wie er anhand von Fig. 11 er­ läutert wurde, insbesondere also dann, wenn keine Überdrückung durch einen Gegendruck 46 vorliegt, der letztlich aus der ausströmenden Luft 42 aus der Fahrzeugheizung 10 resultiert. In dem Fall hat die Strömung 44 aus der Zusatz­ heizung 12 eine ausreichende Drucksteifigkeit, um in die Mischkammer 14 zu gelangen. Erhöht sich der Gegendruck 46 jedoch, so dass es letztlich zu einer Strömungsumkehr der Strömung 44 aus der Zusatzheizung 12 kommen könnte, so verschließt die Umschaltklappe 18 die Verbindung zwischen der Zusatzhei­ zung 12 und der Mischkammer 14 beziehungsweise der Fahrzeugheizung 10 und gibt die Abluftöffnung 16 frei. Die Strömung 44 aus der Zusatzheizung 12 kann dann durch die Abluftöffnung 16 austreten. Somit kann die mitunter stark aufge­ heizte Zusatzheizung 12 abkühlen.

Das Umschalten der Umschaltklappe 18 kann beispielsweise durch einen (nicht dargestellten) elektrischen Stellmotor erfolgen, der von einem Ausgangssignal eines (nicht dargestellten) Steuergerätes aktiviert wird. Dieses Steuergerät kann eine Vielzahl von Eingangssignalen verarbeiten, beispielsweise Druck bezie­ hungsweise Temperatur an verschiedenen Positionen des Heizsystems. Wenn nach einer gewissen Zeit des Abströmens der Strömung 44 aus der Zusatzhei­ zung 12 durch die Abluftöffnung 16 davon auszugehen ist, dass die Zusatzhei­ zung 12 ausreichend abgekühlt ist, kann die Umschaltklappe 18 wieder in den ersten Zustand überführt werden, da dann mit einer gewissen Wahrscheinlichkeit die Drucksteifigkeit der Strömung 44 wieder ausreicht, so dass sie den Gegen­ druck 46 überwinden kann.

Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung eines Teils eines Heizsystems mit einer zweiten Ausführungsform einer Umschaltklappe 20. Die strömungsmecha­ nisch betätigte Umschaltklappe 20 ist im vorliegenden Beispiel in der Verbin­ dungsleitung zwischen der Fahrzeugheizung 10 beziehungsweise der Misch­ kammer 14 und der Zusatzheizung 12 angeordnet. Sie befindet sich daher im Bereich der Strömung 44, die von der Zusatzheizung erzeugt wird, und des Ge­ gendruckes 46, der von dem Gebläse der Fahrzeugheizung 10 erzeugt wird. Die Umschaltklappe 20 hat einen ersten Bereich 26, der in den Strömungsbereich hineinragt. Ein zweiter Bereich 28 dient dem Verschließen beziehungsweise dem Freigeben einer Abluftöffnung 16. Die Umschaltklappe 20 ist weiterhin mit einer Abdeckung 32 an ihrem ersten Bereich 26 ausgestattet, die vorliegend als Ela­ stomerlappen realisiert ist. Die Umschaltklappe 20 ist mittels einer Achse 34 ge­ lenkig gelagert.

Fig. 3 zeigt eine perspektivische Darstellung der zweiten Ausführungsform einer Umschaltklappe 20. Eine mögliche Gestaltung der Umschaltklappe 20 ist zu er­ kennen. Dabei bilden der erste Bereich 26 und der zweite Bereich 28 im Quer­ schnitt eine L-förmige Struktur, wobei der von dem ersten Bereich 26 und dem zweiten Bereich 28 eingeschlossene Winkel größer ist als 90°. Der erste Bereich 26 hat weiterhin eine Öffnung 30. Diese Öffnung kann von der Abdeckung 32 freigegeben beziehungsweise verschlossen werden. Aufgrund der Kräfte, die strömungsmechanisch auf die Umschaltklappe 20 wirken, kann die Umschalt­ klappe 20 durch gelenkige Lagerung um die Achse 34 geschwenkt werden.

Fig. 4 zeigt eine schematische Darstellung eines Teils eines Heizsystems mit einer zweiten Ausführungsform einer Umschaltklappe 20 während eines ersten Strömungszustandes. In dem hier dargestellten Strömungszustand ist der Ge­ gendruck 46 der Fahrzeugheizung 10 gering. Somit kann die Zusatzheizung 12 eine Strömung 44 in die richtige Richtung ausbilden. Die Umschaltklappe 20 wird hierdurch in Richtung der Fahrzeugheizung 10 beziehungsweise der Mischkam­ mer 14 gedrückt, und die als Rückschlagklappe wirkende Abdeckung 32 öffnet sich. Der zweite Bereich 28 der Umschaltklappe 20 verschließt die Abluftöffnung 16. Damit es nicht zu einem unbeabsichtigten Öffnen der Abluftöffnung 16 kommt, obwohl an sich ein korrekter Betrieb erfolgen kann, sind die an der Strö­ mungsmechanik beteiligten Flächen, das heißt der erste Bereich 26, der zweite Bereich 28 und die Abdeckung 32 entsprechend aufeinander abgestimmt.

Fig. 5 zeigt eine schematische Darstellung eines Teils eines Heizsystems mit einer zweiten Ausführungsform einer Umschaltklappe 20 während eines zweiten Strömungszustandes. Dieser Strömungszustand wird erreicht, wenn der Gegen­ druck 46, der aus der Richtung der Fahrzeugheizung 10 beziehungsweise der Mischkammer 14 kommt, ansteigt. Ist dies der Fall, so schließt sich die Abdec­ kung bzw. Rückschlagklappe 32 in zunehmendem Maße. Wird der Gegendruck 46 so stark, dass die Strömung 44 von der Zusatzheizung 12 nicht mehr in die richtige Richtung erfolgen kann, so wird die Rückschlagklappe 32 komplett ge­ schlossen. Der sich aufbauende Staudruck zwingt die Umschaltklappe 20 zum Umkippen. Ebenfalls verschließt die als Rückschlagklappe wirkende Abdeckung 32 die Öffnung 30 (Fig. 3) des ersten Bereiches 26 der Umschaltklappe 20. Ver­ ringert sich der Druck 46 der Fahrzeugheizung 10, so wird durch die Strömung 44 beziehungsweise durch den hierdurch entstehenden Überdruck an der Umschalt­ klappe 20 diese wieder zum Umkippen in die andere Richtung gezwungen.

Die Fig. 1, 2, 4 und 5 zeigen die Umschaltklappen 18, 20 stets im Verbin­ dungsbereich zwischen der Mischkammer 14 und der Zusatzheizung 12. Dies ist eine bevorzugte Position der Umschaltklappen 18, 20. Es sind allerdings auch andere Positionierungen möglich, etwa direkt am Ausgang der Zusatzheizung 12 oder im Bereich von Mischkammer 14 beziehungsweise Fahrzeugheizung 10.

Fig. 6 zeigt ein Diagramm, bei dem Druckdifferenzen von Drücken vor und hinter einer Luftzusatzheizung beziehungsweise einer Fahrzeugheizung gegen den Volumenstrom aufgetragen sind. Die dargestellten Gebläsekennlinien sind teil­ weise nur qualitativ zu betrachten. Kurve a zeigt die Kennlinie eines Gebläses einer Fahrzeugheizung auf hoher Stufe. Kurve b zeigt die Kennlinie eines ver­ gleichsweise kleinen Gebläses einer Zusatzheizung bei relativ geringer Drehzahl; Kurve c zeigt die Kennlinie desselben Gebläses bei erhöhter Drehzahl. Kurve d zeigt die Kennlinie eines größeren Gebläses bei relativ geringer Drehzahl; Kurve e zeigt die Kennlinie desselben Gebläses bei erhöhter Drehzahl.

Die Kennlinien b, c, d von Zusatzheizungsgebläsen, die die Kennlinie a des Fahr­ zeugheizungsgebläses nicht schneiden, zeigen an, dass die Gebläse der Zusatz­ heizungen bei den jeweiligen Drehzahlen den Gegendruck der Fahrzeugheizung nicht überwinden können. Dies führt zu einer Überdrückung des Heizgerätes.

Die Kennlinie e des Zusatzheizungsgebläses schneidet die Kennlinie a des Fahr­ zeugheizungsgebläses. Dies bedeutet, dass bei der angegebenen Drehzahl das Zusatzheizungsgebläse einen höheren Druck aufbringen kann als das Fahrzeug­ heizungsgebläse und dabei weiterhin Heizluft in die richtige Richtung fördern kann. Es kommt also nicht zu einer Überdrückung des Heizsystems. Das kleinere Zusatzheizungsgebläse kann gemäß den Kennlinien b und c weder bei niedriger noch bei hoher Drehzahl dem Fahrzeugheizungsgebläse entgegenwirken. Es erfolgt unabhängig von der Drehzahl eine Überdrückung des Heizsystems. Bei dem größeren Gebläse findet eine solche Überdrückung nur bei der geringen Drehzahl gemäß Kennlinie d statt.

Allerdings ist zu beachten, dass die angegebenen Kennlinien Kaltkennlinien sind, so dass auch beim Einsatz eines großen Zusatzheizungsgebläses der Einsatz eines Zusatzgebläses sinnvoll ist. Dies hat den Grund, dass im Heizbetrieb der Aufbau der angegebenen hohen Drücke zwischen 6 und 7 Millibar nicht möglich ist, da mit steigendem Gegendruck auch der Volumenstrom abnimmt und somit die Heizlufttemperatur ansteigt. Bei maximalen Druck kann somit die Wärme des Wärmeübertragers nicht mehr abgeführt werden, es kommt zur Überhitzung und damit zur Überhitzungsabschaltung. Außerdem ist zu beachten, dass ein Ab­ schalten oder ein Herunterregeln des Zusatzheizgerätes mitunter auch schon bei geringeren Gegendrücken erfolgt, was mit einer Absenkung der Drehzahl des Zusatzheizungsgebläses einhergeht. Auch dies birgt die Gefahr einer Überdrüc­ kung des Heizsystems. Auch im Startbetrieb kann das Gebläse einer Zusatzhei­ zung im Allgemeinen nicht mit Volllast betrieben werden, so dass im Hinblick dar­ auf ebenfalls ein Zusatzgebläse nützlich ist, um eine Überdrückung des Heizsy­ stems zu vermeiden.

Fig. 7 zeigt eine schematische Darstellung eines Heizsystems mit einer Rück­ schlagklappe. Das dargestellte Heizsystem entspricht in weiten Teilen dem Heiz­ system des Standes der Technik gemäß den Fig. 11 und 12 beziehungsweise den Heizsystemen, die im Zusammenhang mit den Fig. 1 bis 5 erläutert wur­ den. In der dargestellten Ausführungsform sind jedoch keine Abluftöffnung (16, Fig. 1) sowie keine Umschaltklappe (18, Fig. 1) vorgesehen. Als zusätzliche Komponenten sind eine Rückschlagklappe 56 zwischen der Zusatzheizung 12 und der Mischkammer 14 beziehungsweise der Fahrzeugheizung 10 sowie ein zusätzlicher Temperatursensor 58 am Eingangsbereich der Zusatzheizung 12 vorgesehen. Der zusätzliche Temperatursensor 58 kann direkt am Steuergerät der Luftzusatzheizung 12 angebracht werden. Vorzugsweise sollte der Sensor frei im Luftstrom liegen, um so eine möglichst geringe Trägheit zu realisieren. Die Anschlüsse und ein eventuell vorgesehener Stecker am Temperatursensor soll­ ten jedoch wasserdicht ausgeführt sein.

Bei dem in Fig. 7 dargestellten Heizsystem wird der Überdrückung des Heizsy­ stems auf die folgende Weise entgegengewirkt. Die Rückschlagklappe 56 lässt eine Strömung 44 von der Zusatzheizung 12 in die Mischkammer 14 zu, wenn die Druckverhältnisse einen normalen Betrieb erlauben. Kommt es zu einer Über­ drückung des Heizsystems durch erhöhten Gegendruck 46, so erfolgt durch die Rückschlagklappe 56 eine totale Verdämmung der Zusatzheizung 12. Ein in der Zusatzheizung 12 ohnehin in der Regel vorgesehener Temperatursensor (nicht dargestellt) erkennt diese totale Verdämmung aufgrund des erfolgenden Tempe­ raturanstiegs und schaltet die Zusatzheizung 12 ab. Der zusätzliche Tempera­ turfühler 58 der Zusatzheizung 12 dient als redundantes Sicherheitselement. Ist nämlich die Rückschlagklappe 56 defekt und kommt es somit zu einer Überdrüc­ kung des Heizsystems, so kann mitunter ein beispielsweise im Ausgangsbereich der Zusatzheizung 12 angeordneter Temperaturfühler keinen Temperaturanstieg feststellen. Im Bereich des Temperaturfühlers 58 am Eingangsbereich der Zu­ satzheizung 12 wird jedoch die rückströmende Luft durch die Zusatzheizung 12 ausreichend erhitzt sein, so dass der Temperaturanstieg als zuverlässiges Indiz für eine Überdrückung verwendet werden kann. Abhängig von den Zuständen sonstiger Fahrzeugkomponenten können im Steuergerät der Zusatzheizung 12 unterschiedliche Programmabläufe abgearbeitet werden. Wenn beispielsweise die Zündung des Fahrzeugs beziehungsweise die Fahrzeugheizung 10 einge­ schaltet sind, so können bei einem Abschalten des Brenners die Drehzahlen der Zusatzheizung 12 so weit erhöht werden, dass in jedem Fall eine ausreichende Luftmenge zum Abkühlen der Bauteile in die vorgesehene Richtung zur Verfü­ gung gestellt werden kann. Mit anderen Worten: eine Regelpausendrehzahl der Zusatzheizung 12 wird von einem an sich geringen Wert hochgesetzt, vorzugs­ weise auf 100%. Sind hingegen die Zündung des Kraftfahrzeugs beziehungswei­ se die Fahrzeugheizung 10 ausgeschaltet, so wird auf die besonders starke Drehzahlerhöhung der Zusatzheizung 12 verzichtet, was mit einer geringeren Ge­ räuschentwicklung verbunden ist. Mit anderen Worten: es findet eine "normale" Regelpause mit einer Regelpausendrehzahl von zirka 15 bis 30% der Voll­ lastdrehzahl statt. Das Überführen des Zusatzheizgerätes 12 in die Regelpause kann anstelle einer ebenfalls einsetzbaren Störverriegelung stattfinden. Dabei ist bevorzugt, dass das Heizgerät 12 nur eine begrenzte Anzahl aufeinanderfolgen­ der Übergänge in eine Regelpause durchführen kann. Danach wird das Heizgerät in einen Zustand mit Störverriegelung überführt.

Bei dem System gemäß Fig. 7 kann zusätzlich vorgesehen sein, das an der Ausblasseite der Luftzusatzheizung 12 eine Auskühlöffnung vorgesehen ist, die vorzugsweise mit einem sogenannten Entenschnabel verschlossen ist. Dies er­ möglicht, dass bei einer totalen Verdämmung des Zusatzheizgerätes 12 und dem daraus resultierenden hohen Druck im System zumindest ein kleiner Lufttransport stattfinden kann und die erhitzte Luft von den empfindlichen Bauteilen abgehalten wird. Bringt man gleichzeitig die Öffnung als Bohrung an der richtigen Stelle an, so kann sie als Ablauf für Kondenswasser verwendet werden.

Fig. 8 zeigt drei perspektivische Darstellungen einer Rückschlagklappe in ver­ schiedenen Perspektiven beziehungsweise Montagezuständen. Es sind drei Bei­ spiele von Rückschlagklappen 56 gezeigt, wobei diesen gemeinsam ist, dass ein gitterförmiger Träger mit einem oder mehreren darauf angeordneten elastischen Lappen vorgesehen ist. Die Lappen können den gitterförmigen Träger vollständig überdecken.

Fig. 9 zeigt eine schematische Darstellung einer Luftzusatzheizung 12 mit einem Druckdifferenzsensor 22. Es sind weiterhin ein Steuergerät 60, ein Gebläse 62 und ein Wärmeübertrager 70 dargestellt. Auf dem Steuergerät 60 ist ein Druck­ differenzsensor 22 angebracht, der über eine Druckleitung 64 mit dem Bereich vor der Luftzusatzheizung 12, das heißt dem Zuströmbereich, verbunden ist. Der Druckdifferenzsensor 22 ist somit in der Lage, eine Differenz eines Drucks 66 vor und eines Drucks 68 hinter der Luftzusatzheizung 12 zu messen. Dieses Signal kann dann direkt dem Steuergerät 60 eingegeben werden. Wird eine zu große Druckdifferenz festgestellt, so wird je nach Ausführungsform des restlichen Heiz­ systems auf eine Überdrückung beziehungsweise eine Verdämmung geschlos­ sen. Die Zusatzheizung 12 wird dann ausgeschaltet beziehungsweise in einen anderen Betriebsmodus überführt.

Weitere Möglichkeiten zum Erkennen einer Überdrückung bestehen darin, einen Windrichtungssensor beziehungsweise einen Strömungssensor zu verwenden. Dieser ist in der Lage, eine Strömungsrichtung zu erkennen, wobei Verfahren verwendet werden können, die auf einem Flügelrad, einer kaloriemetrischen Be­ stimmung über einen Heizdraht oder auf Ultraschall beruhen. Weiterhin kann die Drehzahländerung eines Gebläses als Indiz für eine Überdrückung herangezogen werden, da die Drehzahl ansteigt, sobald das Heizgerät verdämmt beziehungs­ weise überdrückt wird. Dieser Anstieg der Gebläsedrehzahl kann über das Hei­ zungssteuergerät 60 erkannt und ausgewertet werden.

Fig. 10 zeigt eine schematische Darstellung einer Luftzusatzheizung 12 mit mehreren Temperatursensoren 24, wobei ansonsten ein ähnlicher Aufbau wie in Fig. 9 erkannt werden kann. Diese Temperatursensoren 24 sind an unterschied­ lichen Positionen der Luftzusatzheizung 12 angeordnet. Die Informationen der unterschiedlichen Temperaturfühler 24 können in unterschiedlicher Weise genutzt werden. Es gibt beispielsweise Betriebsbedingungen, bei denen im Falle einer Überdrückung die Temperaturen des Temperatursensors 24 im Bereich des Steuergerätes 60 und des mittleren Temperatursensors 24 ansteigen, während die Temperatur des Temperatursensors 24 im Bereich des Eingangs der Zusatz­ heizung 12 abfällt. Dieser Zustand kann beispielsweise als Indiz für eine Über­ drückung herangezogen werden. Ebenfalls kann die zeitliche Änderung der Tem­ peratur an den Temperaturfühlern im Rahmen einer Gradientenauswertung ge­ nutzt werden. Dabei kann eine positive Gradientenauswertung in Frage kommen, nämlich im Hinblick auf solche Temperatursensoren 24, bei denen im Falle einer Überdrückung eine Temperaturerhöhung zu erwarten ist. Bei anderen Tempera­ tursensoren 24, bei denen eine Erniedrigung der Temperatur im Falle einer Über­ drückung zu erwarten ist, kann eine negative Gradientenauswertung verwendet werden. Es ist zu berücksichtigen, dass bei besonderen Betriebszuständen des Heizgerätes, beispielsweise am Anfang des Betriebs im ausgekühlten Zustand, gewisse Nebenbedingungen vorliegen. Beispielsweise kann beim Betriebsbeginn einem durchgekühlten Heizgerät schlagartig warme Luft aus dem Innenraum zu­ geführt werden, wodurch ein hoher Temperaturgradient ermittelt wird. Es wäre fehlerhaft, diesen als Indiz für eine Überdrückung zu verwenden. Ebenfalls sollten erste Anzeichen einer Temperaturerhöhung am Überdrückungssensor nicht un­ mittelbar in Maßnahmen gegen eine Überdrückung umgesetzt werden. Vielmehr sollten wiederholte Messungen der Messwerte herangezogen werden bezie­ hungsweise unterschiedliche Messwerte, die an sich redundant sind, und als Kri­ terium für eine Gegenmaßnahme gegen eine Überdrückung verwendet werden.

Je nach dem eingesetzten System zur Vermeidung einer Überdrückung können äußere Einflussfaktoren eine große Rolle spielen. Insbesondere bei einer Tempe­ raturauswertung kann es sinnvoll sein, die Außentemperatur, die Ansaugtempe­ ratur, den Einschaltzustand der Fahrzeugheizung, den Verdämmungsgrad der Ansaugheizung und/oder den Vorzustand der Fahrzeugheizung bei der Erwä­ gung von Maßnahmen einzubeziehen. Aus beliebigen Kombinationen dieser Ein­ flussfaktoren resultieren dann unterschiedliche Betriebsarten des Systems.

Die vorhergehende Beschreibung der Ausführungsbeispiele gemäß der vorlie­ genden Erfindung dient nur zu illustrativen Zwecken und nicht zum Zwecke der Beschränkung der Erfindung. Im Rahmen der Erfindung sind verschiedene Ände­ rungen und Modifikationen möglich, ohne den Umfang der Erfindung sowie ihre Äquivalente zu verlassen.

Bezugszeichenliste

10

Fahrzeugheizung

12

Zusatzheizung

14

Mischkammer

16

Abluftöffnung

18

Umschaltklappe

20

Umschaltklappe

22

Druckdifferenzsensor

24

Temperatursensor

26

erster Bereich der Umschaltklappe

28

zweiter Bereich der Umschaltklappe

30

Öffnung

32

Abdeckung

34

Achse

36

Lufteintritt

38

Lufteintritt

40

Luftkanäle

42

Strömung

44

Strömung

46

Gegendruck

56

Rückschlagklappe

58

Temperaturfühler

60

Steuergerät

62

Gebläse

64

Druckleitung

66

Druck vor der Luftzusatzheizung

68

Druck hinter der Luftzusatzheizung

70

Wärmeübertrager

110

Fahrzeugheizung

112

Zusatzheizung

114

Mischkammer

136

Lufteintritt

138

Lufteintritt

140

Luftkanäle

142

Strömung

144

Strömung

146

Gegendruck

Claims (28)

1. Heizsystem zum Erwärmen von Luft, insbesondere zum Beheizen des In­ nenraums eines Kraftfahrzeugs, mit mindestens einer ersten Heizung (10), mindestens einer zweiten Heizung (12) und mindestens einem Strö­ mungsweg, der die erste Heizung (10) und die zweite Heizung (12) in Par­ allelschaltung verbindet, dadurch gekennzeichnet,
dass in einem Verbindungsbereich zwischen der mindestens einen ersten Heizung (10) und der mindestens einen zweiten Heizung (12) mindestens eine Abluftöffnung (16) vorgesehen ist,
dass Mittei (18, 20) zum Umschalten zwischen einem ersten Zustand und einem zweiten Zustand vorgesehen sind,
dass in dem ersten Zustand eine Strömungsverbindung zwischen der min­ destens einen ersten Heizung (10) und der mindestens einen zweiten Hei­ zung (12) besteht,
dass in dem zweiten Zustand eine Strömungsverbindung von der minde­ stens einen ersten Heizung (10) zu der mindestens einen zweiten Heizung (12) zumindest teilweise blockiert ist und
dass in dem zweiten Zustand eine Strömungsverbindung zwischen der mindestens einen zweiten Heizung (12) und der mindestens einen Ab­ luftöffnung (16) besteht.

2. Heizsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Heizung eine Fahrzeugheizung (10) ist und dass die zweite Heizung eine Zusatzheizung (12) ist.

3. Heizsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Mischkammer (14) vor­ gesehen ist, in die aus der mindestens einen ersten Heizung (10) und aus der mindestens einen zweiten Heizung (12) ausgeströmte Luft eintreten kann.

4. Heizsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zum Umschalten als Umschalt­ klappe realisiert sind.

5. Heizsystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Umschaltklappe (18) durch Betäti­ gungsmittel betätigbar ist.

6. Heizsystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigungsmittel elektrisch aktivier­ bar sind und dass die elektrische Aktivierung in Abhängigkeit von Aus­ gangssignalen eines Steuergerätes (60) erfolgt.

7. Heizsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zum Erfassen von Druckzuständen in dem Heizsystem mindestens ein Drucksensor (22) zum Erzeugen eines Eingangssignals für ein Steuergerät (60) vorgesehen ist.

8. Heizsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zum Erfassen von Temperaturzuständen in dem Heizsystem mindestens ein Temperatursensor (24) zum Erzeugen eines Eingangssignals für ein Steuergerät (60) vorgesehen ist.

9. Heizsystem nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Umschaltklappe (20) strömungsme­ chanisch betätigbar ist.

10. Heizsystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Umschaltklappe (20) einen ersten Be­ reich (26) aufweist, der in einen Strömungsbereich zwischen der ersten Heizung (10) und der zweiten Heizung (12) hineinragt,
dass die Umschaltklappe (20) durch die Wechselwirkung des ersten Berei­ ches (26) mit der Strömung zwischen dem ersten Zustand und dem zwei­ ten Zustand umschaltbar ist, wobei bei einer Strömung von der zweiten Heizung (12) zu der ersten Heizung (10) der erste Zustand angenommen wird und bei Strömungsumkehr der zweite Zustand angenommen wird,
dass der erste Bereich (26) in dem ersten Zustand eine Strömung von der zweiten Heizung (12) zu der ersten Heizung (10) zulässt und bei Strö­ mungsumkehr eine Strömung von der ersten Heizung (10) zu der zweiten Heizung (12) im Wesentlichen verhindert, und
dass die Umschaltklappe (20) einen zweiten Bereich (28) aufweist, der in dem ersten Zustand die Abluftöffnung (16) verschließt und in dem zweiten Zustand die Abluftöffnung (16) freigibt.

11. Heizsystem nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Bereich (26) der Umschaltklap­ pe (20) eine Öffnung (30) mit einer Abdeckung (32) aufweist, wobei die Abdeckung (32) die Öffnung (30) bei einer Strömung von der zweiten Hei­ zung (12) zu der ersten Heizung (10) freigibt und bei einer Strömungsum­ kehr im Wesentlichen verschließt.

12. Heizsystem nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdeckung (32) an dem ersten Be­ reich (26) der Umschaltklappe (20) elastisch ist.

13. Heizsystem nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die den Strömungswiderstand bildende wirksame Fläche des ersten Bereiches (26) der Umschaltklappe (20) bei einer Strömung von der zweiten Heizung (12) zu der ersten Heizung (10) und die wirksame Fläche des zweiten Bereiches (28) so gewählt sind, dass bei einer Strömung von der zweiten Heizung (12) zu der ersten Heizung (10) der erste Zustand angenommen wird.

14. Heizsystem nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Bereich (26) und der zweite Be­ reich (28) der Umschaltklappe (20) einen Winkel größer 90° einschließen und dass im Verbindungsbereich zwischen dem ersten Bereich (26) und dem zweiten Bereich (28) eine Achse (34) vorgesehen ist, mit der die Um­ schaltklappe (20) gelenkig im Heizsystem gelagert ist.

15. Verfahren zum Beeinflussen von Luftströmungen in einem Heizsystem zum Erwärmen von Luft, insbesondere zum Beheizen des Innenraums ei­ nes Kraftfahrzeugs, mit mindestens einer ersten Heizung (10), mindestens einer zweiten Heizung (12) und mindestens einem Strömungsweg, der die erste Heizung (10) und die zweite Heizung (12) in Parallelschaltung ver­ bindet, dadurch gekennzeichnet,
dass in einem Verbindungsbereich zwischen der mindestens einen ersten Heizung (10) und der mindestens einen zweiten Heizung (12) mindestens eine Abluftöffnung (16) vorgesehen ist,
dass im Bedarfsfall zwischen einem ersten Zustand und einem zweiten Zustand umgeschaltet wird,
wobei in dem ersten Zustand eine Strömungsverbindung zwischen der mindestens einen ersten Heizung (10) und der mindestens einen zweiten Heizung (12) besteht,
in dem zweiten Zustand eine Strömungsverbindung von der mindestens einen ersten Heizung (10) und der mindestens einen zweiten Heizung (12) teilweise blockiert ist, und
in dem zweiten Zustand eine Strömungsverbindung zwischen der minde­ stens einen zweiten Heizung (12) und der mindestens einen Abluftöffnung (16) besteht.

16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Heizung eine Fahrzeugheizung (10) ist und dass die zweite Heizung eine Zusatzheizung (12) ist.

17. Verfahren nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mischkammer (14) vorgesehen ist, in die aus der mindestens einen ersten Heizung (10) und aus der mindestens einen zweiten Heizung (12) ausgeströmte Luft eintreten kann.

18. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Umschalten durch eine Umschalt­ klappe (18, 20) erfolgt.

19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Umschaltklappe (18) durch Betäti­ gungsmittel betätigt wird.

20. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigungsmittel elektrisch aktiviert werden und dass die elektrische Aktivierung in Abhängigkeit von Aus­ gangssignalen eines Steuergerätes (60) erfolgt.

21. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass Druckzustände in dem Heizsystem von mindestens einem Drucksensor (22) erfasst werden und dass ein druckab­ hängiges Eingangssignal für ein Steuergerät (60) erzeugt wird.

22. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass Temperaturzustände in dem Heizsystem von mindestens einem Temperatursensor erfasst werden und dass ein temperaturabhängiges Eingangssignal für ein Steuergerät (60) erzeugt wird.

23. Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Umschaltklappe (20) strömungsme­ chanisch betätigt wird.

24. Strömungsmechanisches System mit einem ersten Strömungsweg, einem zweiten Strömungsweg und einer Umschaltklappe, die in einem ersten Zu­ stand den ersten Strömungsweg freigibt und den zweiten Strömungsweg blockiert und in einem zweiten Zustand den ersten Strömungsweg in min­ destens einer ersten Richtung blockiert und den zweiten Strömungsweg freigibt, dadurch gekennzeichnet, dass die Umschaltklappe (20) einen in einen Strömungsbereich hineinragenden ersten Bereich (26) aufweist und durch die Wechselwirkung des ersten Bereiches (26) mit der Strömung zwischen dem ersten Zustand und dem zweiten Zustand umschaltbar ist, wobei bei einer Strömung in einer ersten Richtung der erste Zustand angenommen wird und bei Strömungsumkehr der zweite Zustand angenommen wird,
dass der erste Bereich (26) in dem ersten Zustand eine Strömung in der ersten Richtung zulässt und bei Strömungsumkehr eine Strömung in einer zweiten Richtung im Wesentlichen verhindert und
dass die Umschaltklappe (20) einen zweiten Bereich (28) aufweist, der in dem ersten Zustand den zweiten Strömungsweg verschließt und in dem zweiten Zustand den zweiten Strömungsweg freigibt.

25. Strömungsmechanisches System nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Bereich (26) der Umschaltklap­ pe (20) eine Öffnung (30) mit einer Abdeckung (32) aufweist, wobei die Abdeckung (32) die Öffnung (30) bei einer Strömung von der zweiten Hei­ zung (12) zu der ersten Heizung (10) freigibt und bei einer Strömungsum­ kehr im Wesentlichen verschließt.

26. Strömungsmechanisches System nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdeckung (32) an dem ersten Be­ reich (26) der Umschaltklappe (20) elastisch ist.

27. Strömungsmechanisches System nach einem der Ansprüche 24 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass die den Strömungswiderstand bildende wirksame Fläche des ersten Bereiches (26) der Umschaltklappe (20) bei einer Strömung in der ersten Richtung und die wirksame Fläche des zwei­ ten Bereiches (28) so gewählt sind, dass bei einer Strömung in der ersten Richtung der erste Zustand angenommen wird.

28. Strömungsmechanisches System nach einem der Ansprüche 24 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Bereich (26) und der zweite Be­ reich (28) der Umschaltklappe (20) einen Winkel größer 90° einschließen und dass im Verbindungsbereich zwischen dem ersten Bereich (26) und dem zweiten Bereich (28) eine Achse (34) vorgesehen ist, mit der die Um­ schaltklappe (20) gelenkig im strömungsmechanischen System gelagert ist.