-
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines brennstoffbetriebenen Fahrzeugheizgerätes.
-
Bei brennstoffbetriebenen Fahrzeugheizgeräten wird der Verbrennungsbetrieb im Allgemeinen dadurch gestartet, dass Brennstoff und Verbrennungsluft in eine Brennkammer gespeist werden und das in der Brennkammer bereitgestellte Gemisch aus Brennstoff und Verbrennungsluft durch ein elektrisch erregbares Zündorgan, beispielsweise einen Glühstift, gezündet wird. Da in derartigen brennstoffbetriebenen Fahrzeugheizgeräten Zündorgane verschiedenen Typs, beispielsweise Zündorgane von verschiedenen Herstellern, eingesetzt werden können, die im Allgemeinen sich deutlich unterscheidende Temperatur-Widerstand-Kennlinien aufweisen, ist im Betrieb eines derartigen Fahrzeugheizgerätes eine Kenntnis über den eingesetzten Zündorgantyp und somit über dessen temperaturabhängigen Widerstand für einen definierten Betrieb des Zündorgans insbesondere in der Startphase des Verbrennungsbetriebs von wesentlichem Vorteil.
-
Aus der
DE 10 2011 017 814 A1 ist ein Verfahren bekannt, mit welchem bei einer Glühstiftkerze einen Temperatur-Widerstands-Referenzkorrelation bestimmt werden kann. Da derartige beispielsweise in Brennkraftmaschinen oder Standheizungen eingesetzte Glühstiftkerzen fertigungsbedingt eine Toleranz der bei Anlegen einer Nominalspannung sich einstellenden Temperatur aufweisen, wird mit diesem bekannten Verfahren in Zuordnung zu jeder einzelnen Glühstiftkerze beruhend auf den in Zuordnung zu zwei verschiedenen angelegten Spannungen ermittelten Temperaturen eine glühkerzenspezifische Temperatur-Widerstands-Korrelation ermittelt, auf der Grundlage welcher eine derartige Glühstiftkerze im Betrieb einer Brennkraftmaschine oder einer Standheizung angesteuert wird.
-
Die
DE 10 2010 029 047 A1 offenbart ein Verfahren zur Reduzierung der Temperaturtoleranz von Glühstiftkerzen. Auch dieses Verfahren beruht auf der Erkenntnis, dass Glühstiftkerzen eine fertigungsbedingte Temperaturtoleranz aufweisen, die bei einer Betriebstemperatur einer derartigen Glühstiftkerze im Bereich von 800°C bis 1300°C eine Temperaturabweichung von +/-50°C bedeuten kann. Um eine derartige Abweichung möglichst gering zu halten bzw. durch ansteuerungstechnische Maßnahmen kompensieren zu können, wird bei stillstehendem Fahrzeug die Glühstiftkerze in definierter Art und Weise mit einer sich ändernden Spannung beaufschlagt, um auf der Grundlage von das statische und das dynamische Verhalten der Glühstiftkerze charakterisierenden Parametern die grundsätzlich baugleichen Glühstiftkerzen verschiedenen Temperaturklassen zuzuordnen.
-
Die
DE 10 2006 010 194 A1 offenbart ein Verfahren zum Betreiben der Glühkerzen einer selbstzündenden Brennkraftmaschine. Zum Bestimmen des Typs von in einer selbstzündenden Brennkraftmaschine eingesetzten Glühkerzen werden kerzenspezifische Parameter, wie zum Beispiel der Widerstand im kalten Zustand oder/und im heißen Zustand oder ein Widerstandsgradient im Glühbetrieb, ermittelt und mit in einer Motorsteuerung hinterlegten Parametern verglichen. Sind in der Motorsteuerung entsprechende Parameter hinterlegt, erfolgt die Ansteuerung der Glühkerze auf der Grundlage des dazugehörigen Glühkerzentyps.
-
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Betreiben eines brennstoffbetriebenen Fahrzeugheizgerätes bereitzustellen, mit welchem in einfacher und zuverlässiger Weise ein definierter Betrieb eines Zündorgans gewährleistet werden kann.
-
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zum Betreiben eines brennstoffbetriebenen Fahrzeugheizgerätes, umfassend die Maßnahmen:
- a) Überprüfen, ob ein in dem Fahrzeugheizgerät eingesetztes Zündorgan in einem Kaltzustand ist,
- b) dann, wenn die Überprüfung der Maßnahme a) ergibt, dass das Zündorgan in einem Kaltzustand ist, Ermitteln des elektrischen Widerstandes des Zündorgans,
- c) Vergleichen des bei der Maßnahme b) ermittelten elektrischen Widerstandes des Zündorgans mit einer Widerstandsreferenz, wobei die Widerstandsreferenz Information über den elektrischen Widerstand einer Mehrzahl verschiedener bei dem Fahrzeugheizgerät einsetzbarer bekannter Zündorgantypen enthält,
- d) beruhend auf dem bei der Maßnahme c) durchgeführten Vergleich, Bestimmen welchem bekannten Zündorgantyp das bei dem Fahrzeugheizgerät eingesetzte Zündorgan zuzuordnen ist.
-
Durch das Bereitstellen der Information darüber, welcher Zündorgantyp in einem zu betreibenden Fahrzeugheizgerät eingesetzt wird, wird es möglich, insbesondere in der Startphase des Verbrennungsbetriebs das eingesetzte Zündorgan unter Kenntnis dessen Typs und somit auch dessen temperaturabhängigen Widerstandsverhaltens in definierter Art und Weise anzusteuern, um somit für einen zuverlässigen Start der Verbrennung sorgen zu können.
-
Erfindungsgemäß umfasst die Widerstandsreferenz einen Referenzwiderstandswert, und bei der Maßnahme c) wird überprüft, ob der Widerstand des in dem Fahrzeugheizgerät eingesetzten Zündorgans über dem Referenzwiderstandswert oder unter dem Referenzwiderstandswert liegt. Diese Maßnahme ist besonders dann vorteilhaft und einfach durchzuführen, wenn nur zwei verschiedene Typen von Zündorganen zu unterscheiden sind.
-
Da bei Inbetriebnahme eines Fahrzeugheizgerätes grundsätzlich die Temperatur des Zündorgans nicht bekannt ist und auch nicht unterstellt werden kann, dass grundsätzlich bekannt ist, welcher Zündorgantyp im Fahrzeugheizgerät eingesetzt ist, beispielsweise nach Durchführung einer Reparatur bzw. eines Austauschs des Zündorgans, ist es von wesentlicher Bedeutung, dass die Ermittlung des Zündorgantyps dann durchgeführt wird, wenn unterstellt werden kann, dass das Zündorgan in einem eine Diskriminierung verschiedener Typen zulassenden Zustand ist. Hierzu kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass bei der Maßnahme a) eine zeitliche Änderung des elektrischen Widerstandes des Zündorgans ermittelt wird, und dass bestimmt wird, dass das Zündorgan in einem Kaltzustand ist, wenn der Betrag der zeitlichen Änderung des elektrischen Widerstandes des Zündorgans unter einer Widerstandsänderungsschwelle liegt.
-
Um die Sicherheit bei der Erfassung des Zustands des Zündorgans weiter zu erhöhen, kann ferner vorgesehen sein, dass bei der Maßnahme a) der elektrische Widerstand des Zündorgans ermittelt wird, und dass bestimmt wird, dass das Zündorgan in einem Kaltzustand ist, wenn der elektrische Widerstand des Zündorgans unter einer Widerstandsschwelle liegt.
-
Da dann, wenn ein Fahrzeugheizgerät in einem Verbrennungsbetrieb ist, das Zündorgan auch in einem Zustand, in welchem es nicht erregt ist, eine deutlich erhöhte Temperatur aufweisen wird, wird vorgeschlagen, dass die Maßnahmen a) bis d) nur dann durchgeführt werden, wenn das Fahrzeugheizgerät nicht in einem Verbrennungsbetrieb ist. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass die Maßnahmen a) bis d) vor dem Starten des Verbrennungsbetriebs des Fahrzeugheizgeräts durchgeführt werden.
-
Um verschiedene Zündorgantypen zuverlässig unterscheiden zu können, wird vorgeschlagen, dass die Widerstandsreferenz in Zuordnung zu jedem Zündorgantyp der Mehrzahl von in dem Fahrzeugheizgerät einsetzbaren bekannten Zündorgantypen einen Widerstandswertebereich für den Kaltzustand enthält. Bei der Maßnahme c) kann dann überprüft werden, in welchem Widerstandswertebereich der Widerstand des in dem Fahrzeugheizgerät eingesetzten Zündorgans liegt. Auf diese Art und Weise kann zuverlässig eine Zuordnung eines eingesetzten Zündorgans zu einem bestimmten Typ vorgenommen werden, insbesondere auch dann, wenn die Widerstandsreferenz Informationen über mehr als zwei verschiedene Zündorgantypen enthält.
-
Um die mit der erfindungsgemäßen Vorgehensweise ermittelte Information für den nachfolgenden Betrieb eines Fahrzeugheizgeräts nutzen zu können, wird vorgeschlagen, dass der bei der Maßnahme d) ermittelte Zündorgantyp abgespeichert wird oder/und für einen Verbrennungsbetrieb des Fahrzeugheizgeräts als Grundlage für die Ansteuerung des Zündorgans verwendet wird.
-
Für die Ansteuerung eines Zündorgans zum Starten der Verbrennung eines in einer Brennkammer vorhandenen Gemisches aus Verbrennungsluft und Brennstoff ist es vorteilhaft, wenn die Widerstandsreferenz in Zuordnung zu jedem Zündorgantyp der Mehrzahl von in dem Fahrzeugheizgerät einsetzbaren bekannten Zündorgantypen eine Referenzkennlinie enthält. Unter Verwendung einer derartigen Referenzkennlinie kann bei einem Verbrennungsbetrieb des Fahrzeugheizgeräts das Zündorgan auf der Grundlage der in Zuordnung zu dem bei der Maßnahme d) bestimmten Zündorgantyp in der Widerstandsreferenz enthaltenen Referenzkennlinie angesteuert werden.
-
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf die beiliegenden Figuren detailliert beschrieben. Es zeigt:
- 1 in prinzipartiger Darstellung ein brennstoffbetriebenes Fahrzeugheizgerät;
- 2 ein Diagramm, welches, aufgetragen über der Temperatur, den elektrischen Widerstand verschiedener Zündorgantypen darstellt.
-
Die 1 zeigt in prinzipartiger Darstellung ein brennstoffbetriebenes Fahrzeugheizgerät 10. Das Fahrzeugheizgerät 10 umfasst eine Brennkammerbaugruppe 12 mit einem Brennkammergehäuse 14. In einem Bodenbereich 16 des Brennkammergehäuses 14 ist poröses Verdampfermedium 18 vorgesehen, in welches über eine Brennstoffförderanordnung 20, beispielsweise eine Dosierpumpe, flüssiger Brennstoff B eingespeist wird. Vermittels einer Verbrennungsluftzuführanordnung 22, beispielsweise ein Seitenkanalgebläse, wird Verbrennungsluft L in eine im Brennkammergehäuse 14 vorgesehene Brennkammer 24 gespeist. Im Verbrennungsbetrieb wird das in der Brennkammer 24 vorhandene Gemisch aus Verbrennungsluft L und Brennstoff B verbrannt. Die dabei entstehenden Abgase A verlassen die Brennkammer 24 beispielsweise über eine Flammblende 26 und strömen in ein Flammrohr 28 ein.
-
Um die Verbrennung des in der Brennkammer 24 bereitgestellten Gemisches aus Verbrennungsluft L und Brennstoff B zu starten, ist an einer Umfangswandung 30 des Brennkammergehäuses 14 ein Zündorgan 32, beispielsweise ein Glühstift, getragen. Ferner kann in einer Startphase eines Verbrennungsbetriebs eine im Bodenbereich vorgesehene Heizeinrichtung 34 in Betrieb gesetzt werden, um in diesem Zustand, in welchem die Brennkammerbaugruppe 12 eine vergleichsweise niedrige Temperatur aufweisen wird, die Brennstoffabdampfung zu unterstützen.
-
Die für den Betrieb zu erregenden Systembereiche, also die Brennstoffzuführanordnung 20, die Verbrennungsluftzuführanordnung 22, das Zündorgan 32 und die Heizeinrichtung 34 stehen unter der Ansteuerung einer allgemein mit 36 bezeichneten Ansteuereinrichtung. Insbesondere in der Startphase des Verbrennungsbetriebs steuert die Ansteuereinrichtung 36 das Zündorgan 32 derart an, dass eine zuverlässige Zündung des in der Brennkammer 24 bereitgestellten Gemisches aus Verbrennungsluft L und Brennstoff B gewährleistet ist. Beispielsweise kann in dieser Phase eine Heizleistungssteuerung bzw. eine Heizleistungsregelung des Zündorgans 32 vorgenommen werden. Da das Zündorgan 32 einen stark von der Temperatur des Zündorgans 32 abhängigen elektrischen Widerstand aufweist, ist es für diese Ansteuerung des Zündorgans 32 vorteilhaft, Kenntnis über dessen Temperatur-Widerstand-Charakteristik zur Verfügung zu haben und als Grundlage für die Ansteuerung verwenden zu können. Derartige Information, beispielsweise in Form einer Temperatur-Widerstand-Kennlinie, kann in der Ansteuereinrichtung 36 abgespeichert sein.
-
Beim Aufbau derartiger Fahrzeugheizgeräte 10 können grundsätzlich Zündorgane 32 verschiedenen Typs, insbesondere verschiedener Hersteller, zum Einsatz kommen. Auch bei Durchführung von Reparaturen, beispielsweise nach einem Defekt eines Zündorgans 32, kann ein zuvor verwendeter Zündorgantyp durch einen anderen Zündorgantyp ersetzt werden. Insbesondere die Zündorgane verschiedener Hersteller unterscheiden sich dadurch, dass sie deutlich verschiedene Temperatur-Widerstand-Charakteristiken aufweisen. Um dies bei der Ansteuerung des Zündogans 32 berücksichtigen zu können, wird, wie nachfolgend mit Bezug auf die 2 beschrieben, beispielsweise immer dann, wenn das Fahrzeugheizgerät 10 zur Durchführung eines Verbrennungsbetriebs in Betrieb genommen werden soll, zunächst überprüft bzw. festgestellt, welcher Zündorgantyp bei dem Fahrzeugheizgerät 10 eingesetzt ist, um unter Berücksichtigung dieser Information das Zündorgan 32 in geeigneter Weise ansteuern zu können.
-
Die 2 zeigt für zwei verschiedene Zündorgantypen, aufgetragen über der Temperatur T, den für diese Zündorgane verschiedenen Typs zu erwartenden elektrischen Widerstand R. So kann der elektrische Widerstand R eines ersten Zündorgantyps in einem durch zwei Grenzlinien L1 und L2 begrenzten Bereich liegen. In dem durch die beiden Grenzlinien L1 und L2 begrenzten Bereich liegen die auch fertigungsbedingt streuenden Widerstandswerte eines Zündorgans eines Typs. In Zuordnung zu diesem Zündorgantyp kann eine Referenzkennlinie K1 definiert werden, die unter Berücksichtigung der beispielsweise fertigungsbedingt auftretenden Streuungen einen Mittelwert einer zu erwartenden Kennlinie wiederspiegeln kann.
-
In entsprechender Weise ist für einen zweiten Zündorgantyp ein zu erwartender Bereich des elektrischen Widerstands R desselben durch zwei Grenzlinien L3 und L4 begrenzt. In Zuordnung zu diesem Zündorgantyp kann eine Referenzkennlinie K4 definiert sein. Man erkennt in 2, dass für jede Temperatur der zu erwartende elektrische Widerstand des zweiten Zündorgantyps deutlich über dem zu erwartenden elektrischen Widerstand des ersten Zündorgantyps liegt. Dabei nimmt der Abstand der durch die Grenzlinien L1, L2 bzw. L3, L4 eingegrenzten Wertebereiche für die zu erwartenden elektrischen Widerstände der beiden Zündorgantypen zu niedrigeren Temperaturen hin zu.
-
Bei der erfindungsgemäß vorzunehmenden Ermittlung des in dem Fahrzeugheizgerät 10 eingesetzten Zündorgans 32 wird zunächst festgestellt, ob das Zündorgan 32 in einem Kaltzustand ist. Hierzu kann beispielsweise der elektrische Widerstand des Zündorgans 32 über eine vorgegebene Zeitdauer, beispielsweise eine oder mehrere Sekunden, überprüft werden. Ist der elektrische Widerstand in diesem berücksichtigten Zeitfenster im Wesentlichen konstant, was letztendlich bedeutet, dass der Betrag des Gradienten des elektrischen Widerstands unter einer Widerstandsänderungsschwelle liegt, kann unterstellt werden, dass das Zündorgan 32 in einem Kaltzustand ist, in welchem dessen Temperatur im Wesentlichen der Umgebungstemperatur entsprechen kann. Auch in diesem Zustand kann eine deutliche Temperaturspreizung auftreten, beispielsweise kann im Winterbetrieb das Zündorgan 32 eine Temperatur von bis zu - 40°C aufweisen, während im Sommerbetrieb das Zündorgan 32 eine Temperatur von bis zu 20°C oder mehr aufweisen kann. Unabhängig davon, auf welchem Temperaturniveau das Zündorgan 32 sich befindet, indiziert eine im Wesentlichen konstante Temperatur des Zündorgans 32, dass dieses beispielsweise nicht in einer Abkühlphase nach einem zuvor durchgeführten Verbrennungsbetrieb ist. Eine derartige Abkühlphase wird dadurch erkennbar, dass der Gradient des elektrischen Widerstands einen deutlich negativen Wert aufweist, der hinsichtlich seines Betrags insbesondere die vorangehend angesprochene Widerstandsschwelle überschreitet.
-
Um die Erfassungssicherheit hinsichtlich des Kaltzustands zu erhöhen, kann zusätzlich überprüft werden, ob der elektrische Widerstand R des Zündorgans 32 unter einer Widerstandsschwelle Rs liegt. Diese Widerstandsschwelle Rs kann so gesetzt werden, dass unter der Annahme, dass die Temperatur des Zündorgans 32 unter einer Schwellentemperatur Ts liegt, nicht höher sein kann, als die Widerstandsreferenz Rs, unabhängig davon, welcher Zündorgantyp eingesetzt wird. Dabei kann die Schwellentemperatur Ts diejenige Temperatur sein, welche den Übergang von einem Kaltzustand zu einem Zustand, der nicht mehr als Kaltzustand betrachtet wird, repräsentiert.
-
Wird unter Heranziehung des Widerstandsgradienten oder/und des Absolutwerts des Widerstands erkannt, dass das Zündorgan 32 in einem Kaltzustand ist, wird in diesem Zustand der elektrische Widerstand des Zündorgans ermittelt. Hierzu kann beispielsweise auf einen zuvor bei der Überprüfung hinsichtlich des Kaltzustandes bereits ermittelten Widerstandswert zugegriffen werden, oder es kann erneut der Widerstand des Zündorgans beispielsweise durch Anlegen einer definierten Spannung und Messung des fließenden elektrischen Stroms bestimmt werden. Auf der Grundlage dieses Widerstandswertes des Zündorgans 32 für den Kaltzustand wird nachfolgend eine Zuordnung des Zündorgans 32 zu den verschiedenen grundsätzlich bekannten Zündorgantypen vorgenommen. Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass dieser elektrische Widerstand des Zündorgans 32 verglichen wird mit einem Referenzwiderstand RR. Dieser in 2 auch dargestellte Referenzwiderstand RR repräsentiert einen Widerstandswert, der für den Kaltzustand des Zündorgans 32 so gewählt ist, dass er über dem für die Zündorgane des ersten Typs maximal zu erwartenden Widerstandswert, also über der Grenzlinie L1 liegt, jedoch unter dem für die Zündorgane des zweiten Typs minimal zu erwartenden Widerstandswert liegt, also unter der Grenzlinie L4 liegt. Wird beispielsweise festgestellt, dass der Widerstandswert kleiner ist als der Referenzwiderstand RR, was letztendlich bedeutet, dass der Widerstandswert in dem durch die Grenzlinien L1, L2 eingegrenzten Bereich unter der Temperaturschwelle Ts liegt, kann bestimmt werden, dass das eingesetzte Zündorgan 32 ein Zündorgan des ersten Typs ist. Liegt der Widerstandswert über dem Referenzwiderstand RR, bedeutet dies in dem dargestellten Beispiel, bei welchem grundsätzlich nur zwei Zündorgantypen zur Auswahl stehen, dass das Zündorgan 32 ein Zündorgan des zweiten Typs ist. Beruhend auf dieser Information kann dann für den durchzuführenden Verbrennungsbetrieb bzw. in der Startphase das Zündorgan 32 unter Berücksichtigung der in Zuordnung zu dem zuvor bestimmten Zündorgantyp abgespeicherten Referenzkennlinie K1 oder K4 angesteuert werden. Dabei kann selbstverständlich der so ermittelte Zündorgantyp in der Ansteuervorrichtung 36 abgespeichert werden, um diese Information für den nachfolgenden Verbrennungsbetrieb bereitzuhalten.
-
Insbesondere dann, wenn in dem Fahrzeugheizgerät 10 mehr als zwei verschiedene Typen von Zündorganen 32 zum Einsatz kommen können, kann eine zuverlässige Diskriminierung unter Einsatz nur eines durch den Referenzwiderstand RR definierten Widerstandswertes im Allgemeinen nicht zuverlässig vorgenommen werden. Es kann daher erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass in Zuordnung zu jedem Zündorgantyp ein Widerstandswertebereich B1 bzw. B2 definiert wird, welcher denjenigen Wertebereich des elektrischen Widerstands eines jeweiligen Zündorgantyps abdeckt, der unter Berücksichtigung der auch für den Kaltzustand zu erwartenden Temperaturspreizung und der innerhalb eines Zündorgantyps beispielsweise fertigungsbedingt zu erwartenden Streuung alle für den Kaltzustand zu erwartenden Widerstandswerte abdeckt. Das Beispiel der 2 zeigt deutlich, dass die für die beiden Zündorgantypen definierten Widerstandswertebereich B1 und B2 im Kaltzustand, also bei unter der Temperaturschwelle Ts liegender Temperatur des Zündogans 32, sich nicht überlappen. Durch Vergleich des für das Zündorgan 32 im Kaltzustand ermittelten Temperaturwertes mit diesen Widerstandswertebereichen B1 bzw. B2 kann ermittelt werden, in welchem dieser Wertebereiche B1, B2 der Widerstandswert liegt, und auf diese Art und Weise kann eine Zuordnung des im Fahrzeugheizgerät 10 eingesetzten Zündorgans 32 zu einem bestimmten Zündorgantyp vorgenommen werden.
-
Die für diesen Vergleich erforderlichen Informationen, also beispielsweise die Widerstandswertebereiche B1, B2, der Referenzwiderstandswert RR, die Widerstandsschwelle Rs, die Schwellentemperatur Ts bzw. auch die Widerstandsänderungsschwelle können, ebenso wie die Referenzkennlinien K1 und K4, als Widerstandsreferenz in der Ansteuervorrichtung 36 hinterlegt sein, um bei der vorangehend beschriebenen Bestimmung des im Fahrzeugheizgerät 10 eingesetzten Typs des Zündorgans 32 auf diese Informationen zugreifen zu können bzw. nach erfolgter Bestimmung beispielsweise unter Verwendung von einer Referenzkennlinien K1, K4 das Zündorgan 32 ansteuern zu können.
