DE102006048985A1

DE102006048985A1 - Verfahren zum Starten eines Heizgerätes für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102006048985A1
Application number: DE102006048985A
Authority: DE
Inventors: Elisabeth Dronia; Andreas Rutsche; Dieter Most; Michael PÖHNER
Original assignee: Webasto SE
Current assignee: Webasto SE
Priority date: 2006-10-17
Filing date: 2006-10-17
Publication date: 2008-04-24
Also published as: WO2008046383A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Starten eines Heizgerätes, insbesondere zur Verwendung in Kraftfahrzeugen, wobei das Heizgerät eine Brennkammer (22), eine Brennstoffpumpe und ein Brennluftgebläse zum Zuführen von Brennstoff und Verbrennungsluft in die Brennkammer über eine Gemischbildungsvorrichtung (12) sowie eine in der Brennkammer angeordnete Prallscheibe (36) aufweist, mit den Schritten: - Betreiben des Brennluftgebläses mit einer ersten Drehzahl während einer ersten Betriebsphase, - Betreiben der Brennstoffpumpe mit einer ersten Förderleistung während der ersten Betriebsphase, - Erhöhen der Drehzahl des Brennluftgebläses und der Förderleistung der Brennstoffpumpe während einer zweiten Betriebsphase, - Betreiben des Brennluftgebläses mit einer Dauerbetriebsdrehzahl während einer dritten Betriebsphase, - Betreiben der Brennstoffpumpe mit einer Dauerbetriebsförderleistung während der dritten Betriebsphase. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Erwärmung von Komponenten des Heizgerätes, die sich auf der der Gemischbildungsvorrichtung (12) abgewandten Seite der Prallscheibe (36) befinden, hauptsächlich während der dritten Betriebsphase stattfindet.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Starten eines Heizgerätes, insbesondere zur Verwendung in Kraftfahrzeugen, wobei das Heizgerät eine Brennkammer, eine Brennstoffpumpe und ein Brennluftgebläse zum Zuführen von Brennstoff und Verbrennungsluft in die Brennkammer über eine Gemischbildungsvorrichtung sowie eine in der Brennkammer angeordnete Prallscheibe aufweist, mit den Schritten:

– Betreiben des Brennluftgebläses mit einer ersten Drehzahl während einer ersten Betriebsphase,
– Betreiben der Brennstoffpumpe mit einer ersten Förderleistung während der ersten Betriebsphase,
– Erhöhen der Drehzahl des Brennluftgebläses und der Förderleistung der Brennstoffpumpe während einer zweiten Betriebsphase,
– Betreiben des Brennluftgebläses mit einer Dauerbetriebsdrehzahl während einer dritten Betriebsphase und
– Betreiben der Brennstoffpumpe mit einer Dauerbetriebsförderleistung während der dritten Betriebsphase.

Die Erfindung betrifft weiterhin ein Heizgerät, insbesondere zur Verwendung in Kraftfahrzeugen, wobei das Heizgerät eine Brennkammer, eine Brennstoffpumpe und ein Brennluftgebläse zum Zuführen von Brennstoff und Verbrennungsluft in die Brennkammer über eine Gemischbildungsvorrichtung, eine in der Brennkammer angeordnete Prallscheibe und ein Steuergerät aufweist.
Derartige Heizgeräte kommen in Kraftfahrzeugen zum Einsatz, wo sie als Standheizungen und Zuheizer oder ganz allgemein als Zusatzheizungen bezeichnet und betrieben werden. An das Betriebsverhalten derartiger Heizgeräte sind hohe Anforderungen zu stellen, insbesondere was Emissionen betrifft. Dies gilt sowohl im Hinblick auf die Umweltverträglichkeit als auch den Bedienkomfort. Vielfach beobachtet man beim Start von Heizgeräten eine unvorteilhafte Qualmentwicklung, die sowohl im Hinblick auf die Umwelt als auch im Hinblick auf den Komfort unvorteilhaft ist. Weiterhin sind die Startabläufe von Heizgeräten vielfach im Hinblick auf die Startsicherheit optimiert, was häufig unerwünscht lange Startzeiten zur Folge hat.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Betreiben eines Heizgerätes und ein solches Heizgerät zur Verfügung zu stellen, wobei lästige Qualmentwicklungen vermieden und kurze Startzeiten erreicht werden sollen.
Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst.
Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Die Erfindung baut auf dem gattungsgemäßen Verfahren dadurch auf, dass die Erwärmung von Komponenten des Heizgerätes, die sich auf der der Gemischbildungsvorrichtung abgewandten Seite der Prallscheibe befinden, hauptsächlich während der dritten Betriebsphase stattfindet. Bei bisher üblichen Startabläufen werden die Dosierpumpenfrequenz und die Gebläsespannung sehr langsam schrittweise erhöht. Hierdurch bildet sich während einer ersten Startphase vor der Prallscheibe eines Heizgerätes eine Flamme aus, die dann langsam immer weiter um die Prallscheibe gedrückt wird. Hierdurch wird bei bekannten Heizgeräten eine hohe Startsicherheit erreicht, allerdings kommt es zur Emission von Qualm und erhöhten Schadstoffmengen. Diese entstehen insbesondere dadurch, dass die Flamme zwischen der Zone vor und hinter der Prallscheibe hin und her schlägt. Durch die sehr langsame Erwärmung der Bauteile kommt es zudem zu einer lang anhaltenden Nebelemission. All diese Nachteile werden durch das erfindungsgemäße Verfahren beseitigt. Während der ersten Betriebsphase wird die Flamme in der Zone vor der Prallscheibe bei niedriger Gebläsedrehzahl und niedriger Dosierpumpenfrequenz lediglich stabilisiert, und es erfolgt eine Vorwärmung der Prallscheibe. Anschließend wird die Flamme durch eine sehr rasche Erhöhung der Gebläsespannung und der Dosierpumpenfrequenz schnell hinter die Prallscheibe gezwungen. Ab diesem Zeitpunkt bleibt die Flamme stabil hinter und vor der Prallscheibe, das heißt sie schlägt nicht dauerhaft hin und her. Die Prallscheibe und sonstige Komponenten hinter der Prallscheibe werden dann zügig bei Dauerbetriebsförderleistung der Brennstoffpumpe und Dauerbetriebsdrehzahl des Gebläses vorgewärmt. Außerdem wird die Startzeit des Heizgerätes insgesamt verkürzt.
Nützlicherweise ist vorgesehen, dass die zweite Betriebsphase eine Dauer von 20 bis 50 Sekunden hat. Während gemäß dem Stand der Technik die zweite Betriebsphase durchaus 70 bis 100 Sekunden dauert, werden im Rahmen der vorliegenden Erfindung die angegebenen Dauern zwischen 20 und 50 Sekunden, vorzugsweise etwa 35 Sekunden, bevorzugt.
Nützlicherweise ist vorgesehen, dass während der ersten Betriebsphase die Gebläsedrehzahl kurzzeitig erhöht ist und danach wieder abgesenkt wird. Diese in der ersten Betriebsphase stattfindende kurzzeitige Gebläseaktivierung, die zur Überprüfung der Gebläsefunktion dient und aus dem Stand der Technik bekannt ist, lässt sich auch im Rahmen der Erfindung realisieren.
Gleiches gilt im Hinblick auf die Förderfrequenz der Dosierpumpe, denn auch hier ist vorgesehen, dass während der ersten Betriebsphase die Förderfrequenz der Dosierpumpe kurzzeitig erhöht ist und danach wieder abgesenkt wird.
Die Erfindung betrifft weiterhin ein Heizgerät, insbesondere zur Verwendung in Kraftfahrzeugen, wobei das Heizgerät eine Brennkammer, eine Brennstoffpumpe und ein Brennluftgebläse zum Zuführen von Brennstoff und Verbrennungsluft in die Brennkammer über eine Gemischbildungsvorrichtung, eine in der Brennkammer angeordnete Prallscheibe und ein Steuergerät aufweist, wobei das Steuergerät dazu geeignet ist, das Heizgerät gemäß einem erfindungsgemäßen Verfahren zu betreiben. Hierdurch werden die Vorteile und Besonderheiten des erfindungsgemäßen Verfahrens auch im Rahmen eines Heizgerätes realisiert.
Die Erfindung wird nun mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen anhand bevorzugter Ausführungsformen beispielhaft erläutert.
Dabei zeigt:
1 eine Schnittansicht eines Brenners für ein erfindungsgemäßes Heizgerät und
2 ein Diagramm zur Erläuterung eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
1 zeigt eine Schnittansicht eines Brenners für ein erfindungsgemäßes Heizgerät. Der Brenner 10 weist eine Düse 12 auf, die fest mit einem Hitzeschild 24 verbunden ist. Der mit Öffnungen und Luftleitelementen 28 ausgestatteten Hitzeschild 24 definiert zusammen mit einem mit dem Hitzeschild 24 verbundenen Brennerrohr 40 eine Brennkammer 22. Das Brennkammerrohr 40 ist von einem Außenrohr 42 umgeben, das den Brennerflansch bildet. An diesem Außenrohr 42 ist ein Flammrohr 38 befestigt. Die Verbindungen zwischen Hitzeschild 24 und Brennkammerrohr 40 beziehungsweise zwischen Brennkammerrohr 40, Außenrohr 42 und Flammrohr 38 sind im Allgemeinen Schweißverbindungen. An der Brennstoffdüse 12 ist eine Brennstoffzuführung 50 angeordnet, die ein Metallrohr 52 zum Zuführen von Brennstoff sowie eine Brennstoffnadel 14 zum Einspritzen von Brennstoff in die Brennkammer 22 aufweist. Weiterhin sind im Bereich der Brennstoffdüse 16 Kanäle zum Zuführen von primärer Brennluft in die Brennstoffdüse 20 vorgesehen, welche an der Brennstoffnadel 14 vorbeiströmt, um dann entlang der sich radial erweiternden Luftführung der Brennstoffdüse 12 in Richtung Brennkammer und schließlich in die Brennkammer 22 zu strömen. Durch die radiale Erweiterung der Luftführung wird eine verbesserte Zerstäubung aufgrund des Venturi-Effektes erzielt. Innerhalb der Brennkammer 22 ist weiterhin eine Prallscheibe 36 angeordnet, die eine vorteilhafte Wölbung aufweist. Diese Wölbung in Richtung der Ausbrandzone 32 ist vorteilhaft, da hierdurch hitzebedingte spontane Formveränderungen der Prallscheibe 36 verhindert werden. Durch die Wölbung der Prallscheibe 36 in Richtung der Ausbrandzone 32 steht außerdem ein ausreichender Raum für die Unterbringung der Startkammer 18 zur Verfügung. Die die Startkammer 18 definierende Wandung ist an der Prallscheibe 36 angeschweißt.
2 zeigt ein Diagramm zur Erläuterung eines erfindungsgemäßen Verfahrens. In dem Diagramm sind die Förderfrequenzen ν der Dosierpumpe sowie die Drehzahl N des Brennluftgebläses gegen die Zeit t aufgetragen. Die Strich-Punkt-Linie (für Zeiten < ca. 25 Sekunden von einer durchgezogenen Linie überdeckt) zeigt einen typischen Verlauf der Gebläsedrehzahl eines Startablauf bei einem Heizgerät des Standes der Technik. Die gepunktete Linie zeigt einen typischen Verlauf für die Frequenz einer Dosierpumpe bei einem Heizgerät des Standes der Technik. Die durchgezogene Linie zeigt einen erfindungsgemäßen Drehzahlverlauf. Weiterhin zeigt die gestrichelte Linie einen erfindungsgemäßen Frequenzverlauf für eine Dosierpumpe. Nach anfänglichem kurzzeitigem Erhöhen der Drehzahl wird diese in einer bis zum Zeitpunkt von ca. 25 Sekunden dauernden ersten Betriebsphase bei niedrigen Werten gehalten. Daraufhin steigt die Drehzahl an. Gemäß dem Stand der Technik erreicht diese erst nach insgesamt ca. 140 Sekunden ihren Dauerbetriebszahlwert, während dies gemäß der Erfindung bereits nach ca. 60 Sekunden der Fall ist. Die Erhöhungsphase der Drehzahl dauert gemäß Stand der Technik daher über 100 Sekunden. Bei der Erfindung dauert diese zweite Betriebsphase lediglich ca. 35 Sekunden. Vergleichbar verhält es sich mit den Förderfrequenzen der Dosierpumpe. Nach jeweils anfänglichem optionalem Erhöhen der Dosierpumpenfrequenz und nachfolgendem Erniedrigen während der ersten Betriebsphasen, wodurch ein Pumpendämpfer in Spannung versetzt werden soll, erfolgt die Erhöhung der Pumpenfrequenz gemäß dem Stand der Technik auf den Dauerbetriebsfrequenzwert innerhalb von ca. 100 Sekunden, während bei dem erfindungsgemäßen Heizgerät diese Erhöhung innerhalb von wiederum nur ca. 35 Sekunden er folgt. In der Zeitspanne bis zum Beginn der Dosierpumpenförderung wird das Zündelement (Glühstift) auf Zündtemperatur gebracht.
2 stellt die Frequenz und Drehzahlverläufe kontinuierlich dar. Dies ist eine Möglichkeit für die Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Startverfahrens. Ebenso können die Frequenz und die Drehzahl stufenweise verändert werden.
Die in der vorstehenden Beschreibung, in den Zeichnungen sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der Erfindung wesentlich sein.

10: Brenner
12: Brennerdüse/Gemischbildungsvorrichtung
14: Brennstoffnadel
16: Brennluftzuführung
18: Startzone
20: Zündelement
22: Brennkammer
24: Hitzeschild
28: Luftleitelement
32: Ausbrandzone
34: Öffnung
36: Prallscheibe
38: Flammrohr
40: Brennerrohr
42: Außenrohr
50: Brennstoffzuführung
52: Metallrohr

Claims

Verfahren zum Starten eines Heizgerätes, insbesondere zur Verwendung in Kraftfahrzeugen, wobei das Heizgerät eine Brennkammer (22), eine Brennstoffpumpe und ein Brennluftgebläse zum Zuführen von Brennstoff und Verbrennungsluft in die Brennkammer über eine Gemischbildungsvorrichtung (12) sowie eine in der Brennkammer angeordnete Prallscheibe (36) aufweist, mit den Schritten: – Betreiben des Brennluftgebläses mit einer ersten Drehzahl während einer ersten Betriebsphase, – Betreiben der Brennstoffpumpe mit einer ersten Förderleistung während der ersten Betriebsphase, – Erhöhen der Drehzahl des Brennluftgebläses und der Förderleistung der Brennstoffpumpe während einer zweiten Betriebsphase, – Betreiben des Brennluftgebläses mit einer Dauerbetriebsdrehzahl während einer dritten Betriebsphase, Betreiben der Brennstoffpumpe mit einer Dauerbetriebsförderleistung während der dritten Betriebsphase, dadurch gekennzeichnet, dass die Erwärmung von Komponenten des Heizgerätes, die sich auf der der Gemischbildungsvorrichtung (12) abgewandten Seite der Prallscheibe (36) befinden, hauptsächlich während der dritten Betriebsphase stattfindet.
Verfahren zum Starten eines Heizgerätes gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Betriebsphase eine Dauer von 20 bis 50 Sekunden hat.
Verfahren zum Starten eines Heizgerätes gemäß Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass während der ersten Betriebsphase die Gebläsedrehzahl kurzzeitig erhöht ist und danach wieder abgesenkt wird.
Verfahren zum Starten eines Heizgerätes gemäß allen Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass während der ersten Betriebsphase die Förderfrequenz der Dosierpumpe kurzzeitig erhöht ist und danach wieder abgesenkt wird.
Heizgerät, insbesondere zur Verwendung in Kraftfahrzeugen, wobei das Heizgerät eine Brennkammer (22), eine Brennstoffpumpe und ein Brennluftgebläse zum Zuführen von Brennstoff und Verbrennungsluft in die Brennkammer über eine Gemischbildungsvorrichtung, eine in der Brennkammer angeordnete Prallscheibe (36) und ein Steuergerät aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät dazu geeignet ist, das Heizgerät gemäß einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4 zu betreiben.