CN107816733A - 使馈送到移动加热装置的燃烧室的燃烧空气质量流保持恒定的方法及其加热装置 - Google Patents

Abstract

为了使通过由永磁体激励的燃烧空气风扇电动机馈送到移动加热装置的所述燃烧室的所述燃烧空气质量流以确保最佳燃烧的预定值保持恒定，可由所述燃烧空气风扇电动机(1)递送的所述扭矩由所述燃烧空气风扇电动机(1)的所述电动机电流控制为可预定值，所述燃烧空气风扇电动机通过闭环控制装置(3)控制为可预定目标电动机电流I_M目标，所述目标电动机电流可用控制参数的方式根据所述燃烧空气风扇电动机(1)的所述温度T_磁体更改，所述温度通过测量检测。

Description

使馈送到移动加热装置的燃烧室的燃烧空气质量流保持恒定 的方法及其加热装置

本发明涉及如权利要求1的分类部分中所阐述的使馈送到移动加热装置的燃烧室的燃烧空气质量流保持恒定的方法，以及如权利要求4中所阐述的根据所述方法操作的移动加热装置。

已知移动加热装置，其利用在上述第一种情况下直接地馈送到燃烧室或在第二种情况下通过雾化器单元馈送到燃烧室的气态或液态燃料操作。在那个方面中，每单位时间引入燃烧室的燃料的量根据所需热输出量预定。为了实现尽可能低排放的燃烧，然后希望通过燃烧空气风扇递送到加热装置的燃烧室的燃烧空气质量流以结合每单位时间供应的燃料的量引起最佳燃烧的值保持恒定(λ＝1)。

在静止的情况下，可由风扇的转速大致地影响的加热装置保持恒定，所述转速被设置或调节为由测试以及因此由馈送到燃烧室的空气的体积查明的固定预定值。

然而，在这种情况下，对于燃烧的质量决定性的燃烧空气质量流仅在空气压力或空气温度或空气湿度不变化时保持大致恒定。对于如车辆，尤其是客车、卡车或公共汽车中使用的移动加热装置，以及在以高于海面的频繁波动的高度操作的那种情况下，那些条件不可通过任何方法被满足。

DE 101 44 404 A1公开一种移动辅助加热装置，其具有适用于根据由装置供应的信号控制燃烧空气馈送装置和/或燃料馈送装置的控制装置，辅助加热装置的环境中的空气密度在车辆专用冷却器或换气扇的转速和功率消耗的基础上通过所述装置查明。为那个目的，那些风扇电动机中的不属于辅助加热装置的一个必须具有分别供应表征所讨论风扇电动机的电功率消耗的信号和再现其相关联转速的信号的转速传感器和控制装置。那个过程的缺点是其不仅对加热装置的结构设计，而且对冷却或换气扇安排提出要求。另外，还需要作用于测量所讨论风扇电动机的转速的至少一个额外传感器。也不保证冷却或换气扇电动机的区域中的空气密度条件与加热装置的燃烧空气风扇的区域中的空气密度条件恒定地处于可再现关系中。

根据本发明的目的是提供一种如权利要求1的分类部分中所阐述种类的方法和根据如权利要求4的分类部分中所阐述的方法操作的加热装置，其使得在不具有额外测量传感器的情况下，馈送到加热装置的燃烧室的燃烧空气质量流可调整为可预定恒定值，所述恒定值独立于瞬时主导的空气压力、空气湿度和/或空气温度条件并且利用每单位时间供应的燃料的固定预定量提供最佳燃烧(λ＝1)。

为了达到那个目标，本发明提供分别如权利要求1和4中所述的特征。

那个过程基于以下考虑：

在燃烧空气风扇电动机的情况下，扭矩要求与由风扇递送的燃烧空气质量流m成比例。为了以预定值保持那个恒定，燃烧空气风扇电动机的扭矩M足以被调整为对应恒定值。

在永磁电动机的情况下，扭矩M根据以下等式与电动机电流IM成比例：

(1)M＝I_M*k_M

其中k_M是电动机电流常数，以下等式应用于其：

(2)k_M＝B_M*l*r。

在那个方面中，B_M是磁通量密度，l是电动机绕组的导体的长度，并且r是其相对于电动机的旋转轴线的半径。为了实现恒定燃烧空气质量流m，因此电动机电流I_M必须以适合的值保持恒定。

然而，将注意，在永磁电动机的情况下，磁通量密度B_M极大地取决于永磁体的温度。例如，已知铁氧体磁铁，其中磁通量密度B_M改变约20％每100K(开尔文)；温度系数k_M因此在此是2*10^-3/K。在那个方面中，在此-40℃至120℃的感兴趣的温度范围中，温度相关性是线性的，其具有良好准确度。在也可根据本发明使用的其他磁体材料的情况下，对应地应用不同温度系数，本领域技术人员可在永磁体的制造商的数据单中容易地发现所述温度系数。

为了实现恒定扭矩M，根据本发明提供，为控制燃烧空气风扇电动机的电动机电流的闭合控制环路预定的目标电动机电流I_M目标不保持恒定但根据以下等式变化：

(3)I_M目标＝I_M目标0*(1–T_磁体–T₀)*k_M)^-1

其中I_M目标0是将由测试查明并以参考温度T₀递送所需燃烧空气质量流m的电动机电流，所述燃烧空气质量流结合每单位时间馈送到燃烧室的燃料的量提供最佳燃烧(λ-值＝1)。

根据本发明，因此检测永磁体的温度T_磁体或与其密切相关的温度，随着温度T_磁体变化的目标电动机电流I_M目标通过计算单元根据等式(3)从所述温度计算，然后作用为用于电动机电流调节的控制参数。

由于永磁体的温度T_磁体一般不可直接测量，优选地假设替代其使用温度传感器，由于电子装置的安全原因在任何情况下提供温度传感器，所述电子装置靠近燃烧空气风扇电动机设置或整合在其外壳中。然后在稳态条件下，以下等式应用于由那个温度传感器测量的温度T_电子装置：

(4)T_磁体＝T_电子装置+ΔT_磁体。

在加热装置的开发过程中针对单独加热输出水平以及因此单独额定转速查明温度差ΔT_磁体并作为参数存储在微处理器存储器中。

那个近似不关键，因为在加热装置的情况下，燃烧空气风扇电动机不在原则上可能的整个转速范围内，但仅在较窄的转速限制内使用。

本发明此后通过凭借参考附图的实例的实施方案进行描述；在附图中，单个图示出根据本发明的方法操作的用于移动加热装置的燃烧空气风扇电动机的闭环控制安排的极大简化的示意图。

图1示出燃烧空气风扇电动机1，其电流I_M由闭环控制装置3以这种方式控制使得由燃烧空气风扇电动机1递送的扭矩M以及因此还有由燃烧空气风扇电动机1递送的燃烧空气质量流m以一个值保持恒定，利用每单位时间馈送到加热装置的燃烧室(未示出)的固定预定量的燃料引起尽可能完全的燃烧(λ＝1)。

为了那个目的，以极大地简化的形式示出的控制装置3包括单元5，所述单元5包括控制器和调整构件并且在其输出端处将所馈送的电动机电流I_M递送到燃烧空气风扇电动机1。其值由测量构件6测量，所述测量构件6的输出信号以已知方式利用负号馈送回到控制装置3的目标值/实际值比较装置8。

根据本发明，馈送到目标值/实际值比较装置8的另一输入端的信号不涉及恒定值，但由计算机存储器单元10作为控制参数I_M目标根据由温度传感器12测量的温度T_电子装置，根据等式(3)和(4)产生的等式改变：

(5)I_M目标＝I_M目标0*(1–(T_电子装置+ΔT_磁体–T₀)*k_M)^-1

使得实现电动机电流I_M对燃烧空气风扇电动机1的激励机磁体的随环境条件改变的温度T_磁体的所需适应。

对于具有对应温度系数k_M的铁氧体磁铁，给出例如以下等式：

(6)I_M目标0＝I_M目标0*(1–(T_电子装置+ΔT_磁体–T₀)*2*10^-3/K)^-1,

其中K表示开尔文。

Claims (5)

1.一种使馈送到移动加热装置的燃烧室的燃烧空气质量流保持恒定的方法，其中所述加热装置包括由永磁体激励的燃烧空气风扇电动机，

其特征在于

能够由所述燃烧空气风扇电动机(1)递送的扭矩由所述燃烧空气风扇电动机(1)的电动机电流以预定值保持恒定，所述电动机电流由闭环控制装置(3)调节为可预定目标电动机电流IM目标，所述目标电动机电流能够以控制参数的方式根据燃烧空气风扇电动机(1)的由永磁体的测量检测的温度T磁体更改。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述目标电动机电流IM目标根据由永磁体的测量检测的所述温度T磁体，根据以下等式更改：

I_M目标＝I_M目标0(1–(T_磁体–T₀)k_M)^-1，

其中T₀是参考温度，用于所讨论的所述加热装置的所述电动机电流I_M目标0引起最佳燃烧混合比以所述参考温度被查明，并且k_M是所述燃烧空气风扇电动机(1)的所述永磁体的磁通量密度的温度系数。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述永磁体的所述温度T_磁体由紧接着被测量的所述燃烧空气风扇电动机(1)安排的电子装置的所述温度T_电子装置并通过根据以下等式从其计算用于所述永磁体的所述温度T_磁体的近似值大致查明，T_磁体＝T_电子装置+ΔT_磁体，其中ΔT_磁体是针对单独加热输出水平查明并存储在微处理器存储器中的参数。

4.一种利用燃料操作的移动加热装置，其包括由永磁体激励并作用于将燃烧空气馈送到所述加热装置的燃烧室的燃烧空气风扇电动机(1)，

其特征在于

提供温度传感器(12)，其用于检测所述燃烧空气风扇电动机(1)和闭环控制装置(3)的永磁体的温度T_磁体，其中后者被适配成通过控制参数I_M目标将馈送到所述加热装置的所述燃烧室的燃烧空气质量流调整为目标值，所述控制参数根据由永磁体的测量检测的所述温度T_磁体可变。

5.根据权利要求4所述的加热装置，其特征在于，所述燃烧空气风扇电动机(1)包括电子装置，其紧接着所述永磁体安排并具有温度传感器(12)，所述温度传感器的输出信号T_电子装置能够馈送到计算机存储器单元(10)，使用存储在其所述存储器中的参数从其计算相应控制参数I_M目标。