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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines
Heizsystems in einem Fahrzeug, das Heizsystem umfassend ein Heizgerät mit einer
ersten elektrischen Heizanordnung, die zum Zünden eines in einer Brennkammer
vorhandenen Luft/Brennstoff-Gemisches betreibbar ist, und mit einer
zweiten elektrischen Heizanordnung, die zum Unterstützen der
Brennstoffabdampfung in die Brennkammer betreibbar ist, eine erste
Startbefehlerzeugungsanordnung, welche durch einen Benutzer zur
Erzeugung eines Startbefehls betätigbar
ist, sowie eine zweite Startbefehlerzeugungsanordnung, welche gemäß einem
Betriebsprogramm einen Startbefehl erzeugt, sowie ein Heizsystem
für ein
Fahrzeug.
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Die
DE 101 30 638 A1 offenbart
ein Heizsystem mit einem so genannten Verdampferbrenner. Bei diesem
Verdampferbrenner ist im Bodenbereich einer Brennkammer ein poröses Verdampfermedium angeordnet,
das in dieses eingespeisten flüssigen Brennstoff
unter Kapillarförderwirkung
verteilt und an seiner zu einer Brennkammer hin frei liegenden Oberseite
den Brennstoff in die Brennkammer verdampft. Um diese Verdampfung
zu unterstützen,
ist dem Verdampfermedium eine elektrisch betreibbare Heizeinrichtung
zugeordnet, so dass durch Erhöhung der
Temperatur im Bereich dieses porösen
Verdampfermediums eine verstärkte
Brennstoffabdampfung erreicht werden kann. Ferner ist eine weitere
elektrische Heizeinrichtung in Form eines Glühzündstifts vorhanden, der lokal
sehr hohe Temperaturen erzeugen kann und somit dazu dient, das in
der Brennkammer erzeugte Brennstoff/Luft-Gemisch zu zünden und
damit die Verbrennung zu starten.
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Bei
diesem bekannten Heizsystem kann die Heizleistung, mit welcher die
dem porösen
Verdampfermedium zugeordnete elektrische Heizanordnung betrieben
wird, in Abhängigkeit
von verschiedenen Bedingungen eingestellt werden. So ist es bekannt, bei
niedrigeren Umgebungstemperaturen eine höhere Heizleistung bereitzustellen,
um somit die Brennstoffabdampfung zu verstärken. Ferner kann in Abhängigkeit
davon, ob ein derartiges Heizgerät
als Standheizung oder als Zuheizer zu betreiben ist, die Heizleistung
dieser Heizanordnung variiert werden, da bei Betreiben als Standheizung
eine längere
Zeitdauer bis zum Start der Verbrennung akzeptierbar ist, während beim
Betrieb als Zuheizer möglichst
rasch hohe Temperaturen erzeugt werden sollen.
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Die
DE 30 31 410 C2 offenbart
ein Steuergerät,
das insbesondere für
Fahrzeugheizvorrichtungen eingesetzt werden kann. Das Steuergerät weist
einen Speicherbereich für
mehrere Steuer- und Regelprogramme sowie eine Programmwähleinrichtung auf.
Zum Betreiben des Heizgeräts
kann das Steuergerät
ein abgespeichertes Betriebsprogramm abarbeiten, bei welchem das
Heizgerät
nach Eingabe einer Abfahrtszeit zur Durchführung einer Vorheizphase rechtzeitig
in Betrieb genommen wird.
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Es
ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Heizsystem in einem
Fahrzeug so zu betreiben und auszugestalten, dass es hinsichtlich
seines Startverhaltens verbessert an die Betriebsbedingungen angepasst
ist.
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Erfindungsgemäß wird diese
Aufgabe gelöst durch
ein Verfahren zum Betreiben eines Heizsystems in einem Fahrzeug,
welches Heizsystem umfasst: ein Heizgerät mit einer ersten elektrischen
Heizanordnung, die zum Zünden
eines in einer Brennkammer vorhandenen Luft/Brennstoff-Gemisches betreibbar
ist, und mit einer zweiten elektrischen Heizanordnung, die zum Unterstützen der
Brennstoffabdampfung in die Brennkammer betreibbar ist, eine erste
Startbefehlerzeugungsanordnung, welche durch einen Benutzer zur
Erzeugung eines Startbefehls betätigbar
ist, eine zweite Startbefehlerzeugungsanordnung, welche gemäß einem
Betriebsprogramm einen Startbefehl erzeugt, bei welchem Verfahren
nach Erzeugung eines Startbefehls vermittels der ersten Startbefehlerzeugungsanordnung
die zweite elektrische Heizanordnung mit höherer Heizleistung betrieben
wird, als nach Erzeugung eines Startbefehls vermittels der zweiten
Start befehlerzeugungsanordnung.
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Bei
dem erfindungsgemäßen Verfahren
wird also in der Startphase dahingehend differenziert, in welcher
Art und Weise ein Startbefehl erzeugt worden ist. Ist der Startbefehl
durch den Benutzer selbst erzeugt worden, also durch Betätigung der
ersten Startbefehlerzeugungsanordnung, so deutet dies darauf hin,
dass der Benutzer sich beispielsweise bereits in einem Fahrzeug
befindet bzw. das Fahrzeug demnächst
in Betrieb setzen will. Dies wiederum heißt aber, dass es wichtig ist,
sehr rasch den Heizbetrieb durchführen zu können, was eine sehr kurze Startzeitdauer
erforderlich macht. In diesem Zustand wird also die zweite elektrische
Heizanordnung mit höherer
Heizleistung betrieben, was zwar das Bordspannungssystem stärker belastet,
durch verstärkte Brennstoffabdampfung
aber zu einer deutlich verkürzten
Startphase des Heizgeräts
beiträgt.
Wird andererseits der Startbefehl programmgemäß erzeugt, dann ist dies ein
Hinweis darauf, dass nicht unmittelbar die Benutzungsaufnahme eines
Fahrzeugs bevorsteht, sondern lediglich ein programmgemäß definierter
Vorheizbetrieb erfolgen soll. Unter diesen Betriebsbedingungen ist
eine längere
Startphase bei dem Heizgerät
akzeptierbar, da im Allgemeinen danach noch eine ausreichende Heizperiode
folgen wird. Auf diese Art und Weise kann vor allem im Standheizmodus,
also einem Heizmodus, der bei niedrigen Umgebungstemperaturen ablaufen
wird, das Bordspannugssystem deutlich entlastet werden.
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Um
bei Erzeugung des Startbefehls vermittels der zweiten Startbefehlerzeugungsanordnung eine
maximal mögliche
Entlastung des Bordspannungssystems erlangen zu können, wird
weiter vorgeschlagen, dass nach Erzeugung des Startbefehls vermittels
der zweiten Startbefehlerzeugungsanordnung die Steueranordnung die
zweite elektrische Heizanordnung nicht in Betrieb setzt.
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Beispielsweise
kann vorgesehen sein, dass in dem Betriebsprogramm wenigstens ein
Startzeitpunkt definiert ist.
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Gemäß einem
weiteren vorteilhaften Aspekt kann ferner vorgesehen sein, dass
das Betriebsprogramm durch einen Benutzer eingebbar ist und dass dann,
wenn eine Zeitdauer zwischen der Eingabe eines Betriebsprogramms
durch einen Benutzer und der im Betriebsprogramm definierten Startzeit
eine vorbestimmte Minimalzeit unterschreitet, nach Erzeugung des
Startbefehls vermittels der zweiten Startbefehlerzeugungsanordnung
die Steueranordnung die zweite elektrische Heizanordnung mit höherer Heizleistung
betreibt, als dann, wenn die Zeitdauer die Minimalzeitdauer nicht
unterschreitet.
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Hier
wird berücksichtigt,
dass selbst dann, wenn der Startbefehl durch ein Betriebsprogramm
erzeugt wird, das zuvor von einem Benutzer definiert bzw. eingegeben
worden ist, der Fall vorliegen kann, dass ein Fahrer nach dem Einsteigen
in ein Fahrzeug diese Programmierung vorgenommen hat, und zwar so,
dass relativ kurz nach dem Programmieren bereits der Betrieb des
Heizgeräts
erforderlich wird. Auch unter diesen Bedingungen ist dann eine zu
lange Startphase des Heizgeräts
nicht akzeptierbar, da davon auszugehen ist, dass der Fahrer demnächst das
Fahrzeug in Betrieb setzen wird.
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Beispielsweise
kann in diesem Fall vorgesehen sein, dass bei Unterschreiten der
Minimalzeitdauer die Steueranordnung nach Erzeugung des Startbefehls
vermittels der zweiten Startbefehlerzeugungsanordnung im Normalfall
die zweite elektrische Heizanordnung mit maximaler Heizleistung
betreibt.
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Erfindungsgemäß wird die
Aufgabe ferner gelöst
durch ein Heizsystem für
ein Fahrzeug, umfassend ein Heizgerät mit einer ersten elektrischen
Heizanordnung, die zum Zünden
eines in einer Brennkammer vorhandenen Luft/Brennstoff Gemisches
betreibbar ist, und mit einer zweiten elektrischen Heizanordnung,
die zum Unterstützen
der Brennstoffabdampfung in die Brennkammer betreibbar ist, eine Ansteueranordnung
für das
Heizgerät,
welche nach Erzeugung eines Startbefehls das Heizgerät in Betrieb
setzt, eine erste Startbefehlerzeugungsanordnung, welche durch einen
Benutzer zur Erzeugung eines Startbefehls betätigbar ist, eine zweite Startbefehlerzeugungsanordnung,
welche gemäß einem
Betriebsprogramm einen Startbefehl erzeugt, wobei die Ansteueranordnung
dafür ausgebildet
ist, nach Erzeugung eines Startbefehls vermittels der zweiten Startbefehlerzeugungsanordnung
die zweite elektrische Heizanordnung mit geringerer Heizleistung
zu betreiben, als nach Erzeugung eines Startbefehls vermittels der
ersten Startbefehlerzeugungsanordnung.
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Nachfolgend
wird die Erfindung mit Bezug auf die beiliegende Figur detailliert
beschrieben. Diese zeigt in prinzipieller Art und Weise ein erfindungsgemäßes Heizsystem.
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In
der Figur ist das Heizsystem allgemein mit 10 bezeichnet.
Als wesentliche Systemkomponente umfasst dieses Heizsystem 10 ein
schematisch dargestelltes Heizgerät 12. Das Heizgerät 12 weist
in einem Brennkammergehäuse 14 eine
Brennkammer 16 auf, in welcher ein Gemisch aus Brennstoff
und Verbrennungsluft gezündet
und verbrannt werden kann. Der im allgemeinen in flüssiger Form
vorliegende Brennstoff wird über
eine Brennstoffzuführung 18 zu
dem Heizgerät 12 geleitet.
Beispielsweise an einem Bodenbereich des Brennkammergehäuses 14 ist
ein poröses
Verdampfermedium 20 vorgesehen. Dieses aus Geflecht, Gewirk,
schaumartigem Material oder dergleichen aufgebaute Verdampfermedium nimmt
den von der Brennstoffzufuhr 18 zugeführten Brennstoff auf und verteilt
diesen durch Kapillarwirkung. An der der Brennkammer 16 zugewandten Oberseite
des porösen
Verdampfermediums dampft dann der Brennstoff in Richtung Brennkammer 16 ab.
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Dem
porösen
Verdampfermedium 20 ist eine Heizeinrichtung 22 zugeordnet.
Diese eine Heizspirale, Heizwendel oder dergleichen umfassende,
elektrisch betreibbare Heizeinrichtung dient dazu, das poröse Verdampfermedium
und somit auch den darin enthaltenen flüssigen Brennstoff zu erwärmen und somit
insbesondere bei niedriger Umgebungstemperatur für eine ausreichende Brennstoffabdampfung
in der Startphase des Heizgeräts 12 zu
sorgen.
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Neben
einer nicht weiter dargestellten Verbrennungsluftzufuhr weist das
Heizgerät 12 eine
weitere elektrisch betreibbare Heizeinrichtung 24 auf. Diese
beispielsweise in Form eines Glühzündstifts ausgestaltete
Heizeinrichtung 24 dient dazu, das in der Brennkammer 16 sich
ansammelnde Gemisch aus Verbrennungsluft und Brennstoffdampf zum Starten
der Verbrennung zu zünden.
Dazu erzeugt diese Heizeinrichtung 24 lokal sehr hohe Temperaturen,
die ausreichen, das Gemisch zu zünden
und somit die Verbrennung zu starten.
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Die
verschiedenen durch entsprechende Ansteuerung zu aktivierenden bzw.
deaktivierenden Systembereiche, also insbesondere die beiden Heizeinrichtungen 22, 24 und
die Brennstoffzuführung 18, ebenso
aber auch die nicht dargestellte Verbrennungsluftzuführung, stehen
unter der Ansteuerung eines allgemein mit 26 bezeichneten
Steuergeräts Dieses
erzeugt die verschiedenen Steuerbefehle bzw. sorgt dafür, dass
an die verschiedenen elektrisch erregbaren Systemkomponenten geeignete Spannungen
angelegt werden.
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Dem
Steuergerät 26 ist
eine Bedieneinheit 28 zugeordnet. Diese beispielsweise
in einem Fahrzeug stationäre
Bedieneinheit 28 dient einem Benutzer dazu, einen gewünschten
Betrieb des Heizgeräts 12 vorgeben
zu können.
So kann beispielsweise die Bedieneinheit 28 eine Starttaste 30 aufweisen,
deren Aktivierung bzw. Drücken
zur Folge hat, dass ein Startbefehl für das Heizgerät 12 generiert
wird und dementsprechend durch das Steuergerät 26 dann die verschiedenen
angesprochenen Systembereiche je nach Bedarf aktiviert werden. Weiter
ist in der Bedieneinheit 28 eine Programmiertaste 32 vorgesehen.
Durch diese Programmiertaste oder ggf. mehrere Programmiertasten,
beispielsweise auch ein nummerisches Zahlenfeld, kann ein Ansteuerprogramm generiert
werden, in welchem beispielsweise ein bestimmter Zeitpunkt festgelegt
ist, zu welchem das Heizgerät 12 in
Betrieb gesetzt werden soll und ggf. auch eine Dauer festgelegt
ist, über
die hinweg dann nach dem vorgegebenen Zeitpunkt das Heizgerät 12 in
Betrieb sein soll. Bei Vorgabe eines festen Startzeitpunkts, also
beispielsweise einer bestimmten Tageszeit, ggf. auch in Zuordnung
zu bestimmten Wochentagen, wird die in einem Ansteuerprogramm dann
definierte Startzeit mit der aktuellen Zeit verglichen, und wenn Übereinstimmung
festgestellt wird, wird wiederum ein Startbefehl generiert, welcher
in dem Steuergerät 26 dann
wieder das entsprechende Ansteuern der verschiedenen Systembereiche
zur Folge hat.
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Man
erkennt in der Figur weiter eine mobile Bedieneinheit 34,
die ebenfalls eine Starttaste 36 und eine oder mehrere
Programmiertasten 38 aufweist. Es kann beispielsweise vorgesehen
sein, dass die Funktionalität
der mobilen Bedieneinheit 34 grundsätzlich der Funktionalität der im
Fahrzeug stationären
Bedieneinheit 28 entspricht, so dass auch von dieser mobilen
Bedieneinheit 34 aus durch Drücken der Starttaste 36 das
Heizgerät 12 unmittelbar
in Betrieb gesetzt werden kann oder ein Programm definiert werden
kann, das wiederum beispielsweise einen Einschaltzeitpunkt bzw.
eine Betriebsdauer definiert. Die mobile Bedieneinheit 34 überträgt die Daten
per Funk an das Steuergerät 26,
so dass dieses beispielsweise das Betätigen der Starttaste 36 erkennen
kann bzw. einen entsprechenden Startbefehl empfangen oder generieren
kann, oder bei Betätigung
der Programmiertaste 38 ein entsprechendes Programm aufnehmen
und in einem überschreibbaren
Speicher speichern kann.
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Wie
bereits erwähnt,
wird durch Erzeugung eines Startbefehls grundsätzlich das Heizgerät 12 in Betrieb
gesetzt. Dies erfordert einerseits die Zufuhr von Brennstoff vermittels
der Brennstoffzufuhr 18 und eine entsprechende Zufuhr von
Verbrennungsluft. Weiter kann die Heizeinrichtung 22 angesteuert
werden, um durch Brennstofferwärmung
eine verstärkte Abdampfung
zu erlangen. Eine vorbestimmte Zeitdauer nach Aktivierung der Brennstoffzufuhr 18 und der
Heizeinrichtung 22 kann beispielsweise dann auch die Heizeinrichtung 24 aktiviert
werden, um das dann bei korrektem Betrieb in der Brennkammer 16 vorhandene
Gemisch aus Luft und Brennstoffdampf zu zünden.
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Da
die verschiedenen unter Ansteuerung der Steueranordnung 26 stehenden
Systembereiche allesamt Verbraucher elektrischer Energie sind, und
da darüber
hinaus insbesondere im Betrieb des Heizgeräts 12 als Standheizung
davon auszugehen ist, dass vergleichsweise niedrige Außentemperaturen
vorliegen, bedeutet das Aktivieren des Heizgeräts 12 immer eine hohe
Belastung des Bordspannungssystems, also beispielsweise einer Fahrzeugbatterie. Um
diese Belastung so gering als möglich
zu halten, wird gemäß der vorliegenden
Erfindung unterschieden, in welcher Art und Weise bzw. auf der Grundlage welcher
Vorgabe der Startbefehl erzeugt worden ist. Ist beispielsweise der
Startbefehl durch Betätigen von
einer der Starttasten 30 oder 36 erzeugt worden, so
ist davon auszugehen, dass ein Fahrer möglicherweise bereits im Fahrzeug
sitzt oder in Kürze
das Fahrzeug in Betrieb nehmen wird. Das heißt, für den Standheizbetrieb steht
vergleichsweise wenig Zeit zur Verfügung, was wiederum die Vorgabe
nach sich zieht, dass das Heizgerät 12 so schnell wie
möglich gestartet
werden muss. In diesem Falle wird dann die Heizeinrichtung 22 mit
vergleichsweise großer
Heizleistung, beispielsweise der maximal möglichen Heizleistung, betrieben,
um möglichst
schnell ein zündbares
Brennstoff/Luft-Gemisch in der Brennkammer 16 zu erzeugen.
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Ist
der Startbefehl nicht unmittelbar durch die Aktivität eines
Benutzers erzeugt worden, sondern durch das routinemäßige Abarbeiten
des vorgegebenen Programms und dabei dem Feststellen, dass die Startzeit
mit der aktuellen Zeit übereinstimmt,
so kann davon ausgegangen werden, dass ein normaler Betrieb vorliegt,
in welchem für
die Heizeinrichtung 12 ausreichend Zeit zur Verfügung ist,
einen Standheizbetrieb durchzuführen,
bevor die Benutzung des Fahrzeugs aufgenommen wird. In diesem Falle
kann dann auf das Aktivieren der Heizeinrichtung 22 verzichtet
werden oder diese nur mit vergleichsweise niedrigerer Heizleistung
als im vorangehend geschilderten Falle betrieben werden. Dies wird
zwar zur Folge haben, dass die Dauer der Startphase verlängert wird,
was unter diesen Umständen
aber grundsätzlich
akzeptierbar ist. Entscheidend ist, dass bei dieser Betriebsart
aufgrund der geringeren Heizleistung der Heizeinrichtung 22 auch
das Bordspannungssystem wesentlich weniger belastet wird und somit
die Gefahr des Entleerens einer Batterie gemindert wird. In dieser
Betriebsart ist es möglich,
entweder auf das Aktivieren der Heizeinrichtung 22 vollständig zu
verzichten oder diese mit geringerer Heizleistung zu betreiben,
als in dem Falle, in dem ein möglichst
schnelles Starten erforderlich ist. Da bei dieser Betriebsart alleine
durch die Heizeinrichtung 24, also beispielsweise ein Glühzündelement,
eine Erwärmung
im Bereich der Brennkammer 16 stattfindet, kann insbesondere
auch in Abhängigkeit
von der Umgebungstemperatur dahingehend differenziert werden, ob
bzw. wie stark in dieser Phase die Heizeinrichtung 22 mitaktiviert
wird. Sind die Umgebungstemperaturen sehr nieder, so kann es vorteilhaft, sein,
die Heizeinrichtung 22 zumindest mit geringerer Heizleistung
zu betreiben, da ansonsten die Gefahr besteht, dass die durch das
Glühzündelement 24 bereitgestellte
Erwärmung
nicht ausreicht bzw. dieses Glühzündelement 24 sehr
lange betrieben werden muss und somit auch sehr viel Energie verbrauchen wird,
bis eine Zündung
erfolgen kann.
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Bei
Betreiben des Heizsystems 10 derart, dass durch einen Benutzer
ein Programm für
den Betrieb vorgegeben wird, ist grundsätzlich auch ein Zustand denkbar,
bei dem der Benutzer in das Fahrzeug einsteigt, welches zunächst eine
vergleichsweise niedrige Temperatur aufweist, und dann ein Programm
mit einem Zündzeitpunkt
vorgibt, der in Kürze erreicht
sein wird. Auch dies kann bedeuten, dass der Fahrer, ähnlich wie
bei Betätigung
der Starttaste 30 oder 36, demnächst die
Benutzungsausnahme wünscht
und insofern dafür
gesorgt werden muss, dass das Heizgerät 12 möglichst
schnell in Betrieb gesetzt wird.
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Um
auch in dieser Phase einen geeigneten Betrieb des Heizgeräts 12 sicherstellen
zu können, kann
gemäß einem
weiteren Erfindungsaspekt vorgesehen sein, dass die Zeitspanne zwischen
dem Eingeben eines Programms und dem nächsten Startzeitpunkt verglichen
wird mit einer Minimalzeitdauer. Wird festgestellt, dass die Minimalzeitdauer überschritten
ist, dass also beispielsweise das Heizgerät 12 erst wieder am
nächsten
Morgen in Betrieb gesetzt werden soll, so kann normal operiert werden,
d. h. das Heizgerät 12 kann
dann in einem Energiesparmodus gestartet werden, bei reduzierter
bzw. nicht vorhandener Aktivierung der Heizeinrichtung 22. Wird
die Minimalzeitdauer, die beispielsweise im Bereich von einigen
Minuten liegen kann, unterschritten, wird dafür gesorgt, dass trotz der dann
vorhandenen Erzeugung des Startbefehls beruhend auf dem Abarbeiten
des vorgegebenen Programms das Heizgerät 12 möglichst
schnell gestartet werden kann, also mit beispielsweise in maximal
möglichem Ausmaß aktivierter
Heizeinrichtung 22.
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Bei
dem Heizsystem 10 bzw. beim Betreiben desselben kann also
in Abhängigkeit
von dem zu erwartenden Betriebsverhalten, also ob ausreichend Zeit
zum Vorwärmen
zur Verfügung
steht oder ggf. nicht, dafür
gesorgt werden, dass das Heizgerät 12 möglichst
energieeffizient, d. h. unter möglichst
geringer Belastung des Bordspannungssystems, betrieben werden kann.
Dies ist von besonderem Vorteil, da derartige Heizgeräte 12 im
Allgemeinen zu betreiben sind, wenn Bordspannungssysteme durch die äußeren klimatischen
Verhältnisse
immerhin stärker belastet
werden.
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Es
wird darauf hingewiesen, dass selbstverständlich beim Vorgeben der Heizleistung
der Heizeinrichtung 22 weitere Parameter, wie z. B. die
Umgebungstemperatur herangezogen werden können, um beispielsweise eine
temperaturabhängige
maximale Heizleistung oder minimale Heizleistung festzulegen, die
dann, je nach Betriebsart, also langsamer Start oder schneller Start,
nicht überschritten
bzw. nicht unterschritten werden darf. Weiter ist es selbstverständlich möglich, dass
die Bedieneinheit 28 Teil des Steuergeräts 26 sein kann. Ob
der Startbefehl in einer der Bedieneinheiten 28 bzw. 34 oder
dem Steuergerät 26 selbst
generiert wird, ist weiter für
die vorliegende Erfindung unerheblich. Von Bedeutung ist, dass erfindungsgemäß zu differenzieren
ist, in welcher Art und Weise bzw. auf der Grundlage welcher Vorgabe
ein derartiger Startbefehl erzeugt worden ist, so dass durch entsprechende
Ansteuerung vermittels der Steueranordnung 26 dann die
eigentlichen Maßnahmen
ergriffen werden können.