DE10208634B4 - Vehicle heater with a gas bubble detector - Google Patents
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Abstract
Fahrzeug-Heizgerät gemäß
Description
Hintergrund der Erfindungbackground the invention
Die
Erfindung betrifft ein Fahrzeug-Heizgerät nach der deutschen Patentanmeldung
Aus
Aus
Aus
der
In
dem nicht vorveröffentlichten
deutschen Patent
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Fahrzeug-Heizgerät und ein Fahrzeug mit einem derartigen Heizgerät funktional weiter zu verbessern, ohne dass dadurch wesentlich höhere Herstellungs- und/oder Wartungskosten entstehen.The The invention has for its object a vehicle heater and a Functionally improve vehicle with such a heater without that this makes it much higher Manufacturing and / or maintenance costs arise.
Erfindungsgemäße LösungSolution according to the invention
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß mit einem Heizgerät der eingangs genannten Art gelöst, bei dem das Steuergerät dazu eingerichtet ist, dass es anhand eines Signals des Drucksensors eine leere Brennstoffleitung der Brennstoffzuführung erkennen und einen Betriebsmodus „Leitungsbefüllung" der Brennstoffzuführung starten kann, und/oder bei dem eine Temperaturmesseinrichtung vorgesehen ist, die mit dem Steuergerät betrieblich gekoppelt ist und mittels der die Temperatur des Brennstoffs in der Brennstoffleitung ermittelt werden kann. Die Aufgabe ist ferner mit einem Fahrzeug gelöst, in das ein derartiges erfindungsgemäßes Heizgerät eingebaut ist.This The task is according to the invention with a heater solved the type mentioned at which the control unit is set up so that it is based on a signal from the pressure sensor Detect an empty fuel line of the fuel supply and start an operating mode "line filling" of the fuel supply can, and / or in which a temperature measuring device is provided, the one with the control unit operationally coupled and by means of which the temperature of the fuel can be determined in the fuel line. The task is further solved with a vehicle, in which such a heater according to the invention is installed.
Die Erfindung basiert auf der Erkenntnis, dass mit einem an einer Brennstoffleitung einer Brennstoffzuführung angeordneten Drucksensor außer einem Erkennen von einer in der Brennstoffleitung strömenden Gasblase noch weitere Funktionen erfüllt werden können, ohne das erheblicher Mehraufwand entsteht.The Invention is based on the finding that with a fuel line a fuel supply arranged pressure sensor except detection of a gas bubble flowing in the fuel line still fulfills other functions can be without the significant additional effort.
Durch eine entsprechende Gestaltung und Programmierung des ohnehin vorhandenen Steuergerätes kann eine entgaste bzw. leere Brennstoffleitung erkannt und entsprechend ein Betriebsmodus „Erstbefüllung" oder „Wiederbefüllung" der Brennstoffleitung angefahren werden.By appropriate design and programming of what is already there control unit a degassed or empty fuel line can be recognized and accordingly an operating mode "initial filling" or "refilling" of the fuel line be approached.
Ferner kann durch eine entsprechende Auswertung des Anstiegs des Druckverlaufes die in der Brennstoffleitung vorhanden Brennstoffart erkannt und mögliche Fehler können dadurch vermieden werden. Das erfindungsgemäße Heizgerät kann in Abhängigkeit der ermittelten Brennstoffart in verschiedenen Modi betrieben werden. Das Druckniveau in der Brennstoffleitung ist stark von der Dichte und der Viskosität des Brennstoffs abhängig. Bei Biodiesel ist das Druckniveau beispielsweise höher als bei herkömmlichem Diesel. Das erfindungsgemäße Heizgerät kann entsprechend der ermittelten Dieselart betrieben werden. Dabei kann beispielsweise der Startablauf und die Pumpenförderleistung angepasst werden, damit eine vorgegebene Heizleistung erreicht wird. Ferner können Ausbrennabläufe an den jeweiligen Brennstoff angepasst sein.Further can by an appropriate evaluation of the increase in the pressure curve the type of fuel present in the fuel line is recognized and possible Mistakes can can be avoided. The heater according to the invention can be dependent of the determined fuel type can be operated in different modes. The pressure level in the fuel line is strongly dependent on the density and the viscosity depending on the fuel. With biodiesel, for example, the pressure level is higher than with conventional Diesel. The heater according to the invention can accordingly of the diesel type determined. For example, the Starting sequence and the pump delivery rate be adjusted so that a specified heating output is achieved. Can also Ausbrennabläufe be adapted to the respective fuel.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindungadvantageous Developments of the invention
Der erfindungsgemäße Drucksensor kann direkt in einer Brennstoffleitung integriert sein und vorzugsweise in direktem Kontakt mit dem Brennstoff stehen, so dass kurze Reaktionszeiten erreicht werden können. Der Drucksensor kann in ein Bauteil des Heizgerätes integriert sein oder als „fliegend" verbaubare Einheit gestaltet sein, die beispielsweise mit Schlauchanschlüssen auch in ein bereits im Fahrzeug verbautes Heizgerät nachträglich montiert werden kann.The pressure sensor according to the invention can be integrated directly in a fuel line and preferably are in direct contact with the fuel, so that short reaction times can be achieved. The pressure sensor can be integrated in a component of the heater or as a "flying" installable unit be designed, for example, with hose connections can be retrofitted in a heater already installed in the vehicle.
Die Ansteuer- und Auswerteelektronik des Drucksensors kann entweder im Drucksensor selbst integriert sein oder in einem separaten Steuergerät. Ferner kann sie in einem Steuergerät für das gesamte Heizgerät integriert sein.The Control and evaluation electronics of the pressure sensor can either be integrated in the pressure sensor itself or in a separate control unit. Further can it in a control unit for the entire heater be integrated.
Die Drosselstelle kann nahe der Brenneinrichtung angeordnet und insbesondere durch einen Verdrängerdraht an der Brennstoffdüse ausgebildet sein. Ferner kann die Drosselstelle durch eine sich radial nach innen verengende Brennstoffleitung gestaltet sein. Alternativ kann in der Brennstoffzuführung bzw. einer Brennstoffleitung eine zusätzliche Drosselstelle ausgebildet sein.The Throttle point can be arranged near the combustion device and in particular through a displacement wire on the fuel nozzle be trained. Furthermore, the throttle point can be radial fuel line narrowing inwards. alternative can in the fuel supply or a fuel line formed an additional throttle point his.
Der Drucksensor kann dazu eingerichtet sein, dass er als Absolutdrucksensor den absoluten Druck in der Brennstoffzuführung stromaufwärts von der Drosselstelle ermittelt. Mit einem derartigen Drucksensor können Druckschwankungen in der Brennstoffzuführung erfasst und darüber hinaus auch weitere Funktion bewältigt werden. Z.B. lassen sich Störungen der Brennstoffpumpe erkennen. Ferner kann aus dem zeitlichen Verlauf des Drucksignals während eines Pumpenhubs die korrekte Funktion eines an der Brennstoffleitung angeordneten Brennstoffdämpfers überwacht und ein defekter Dämpfer erkannt werden. Mit dem Drucksensor kann auch eine Leitungsundichtigkeit oder eine zugesetzte Brennstoffübergabe (Filter) am Heizgerät erkannt werden.The Pressure sensor can be set up to act as an absolute pressure sensor the absolute pressure in the fuel supply upstream of the Throttle point determined. With such a pressure sensor, pressure fluctuations can in the fuel supply captured and above also managed other functions become. For example, can be interference the fuel pump. Furthermore, from the course of time of the pressure signal during of a pump stroke the correct function of one on the fuel line arranged fuel damper monitors and a defective damper detected become. The pressure sensor can also cause a line leak or an added fuel handover (Filter) on the heater be recognized.
Bei einer Erstbefüllung der Brennstoffleitung kann unter bekannten Umgebungsbedingungen ein zeitlicher Verlauf des Drucksignals in einem Speicher des Steuergerätes abgelegt werden. Das bei einem Start des Heizgerätes tatsächlich anstehende Drucksignal kann zur Erkennung einer leeren Brennstoffleitung mit dem gespeicherten Signalverlauf verglichen werden. Vor einem eigentlichen Start kann dann falls erforderlich ein Betriebsmodus „Leitungsbefüllung" gestartet werden.at an initial filling the fuel line can operate under known environmental conditions a time course of the pressure signal is stored in a memory of the control device become. The pressure signal actually present when the heater is started can be used to detect an empty fuel line with the stored Waveform can be compared. Before an actual start can then, if necessary, an operating mode "line filling" can be started.
Zusätzlich oder alternativ kann der Drucksensor dazu eingerichtet sein, den Druck in der Brennstoffzuführung stromaufwärts von der Drosselstelle relativ zum Umgebungsdruck zu ermitteln. Mit einem derartigen Drucksensor kann z.B. auch ein unzulässiger Überdruck in der Brennstoffzuführung erkannt werden. Ist das erfindungsgemäße Heizgerät mit einem Ventil (z.B. einem Magnetventil) gegen Überdruck abgesichert, so kann das Signal des Drucksensors genutzt werden, um das Ventil bei Überschreiten eines Grenzdruckes zu öffnen und einem zu starken Druckanstieg in der ansonsten abgeschlossenen Brennstoffleitung zu verhindern.In addition or alternatively, the pressure sensor can be set up to measure the pressure in the fuel supply upstream determined from the throttle point relative to the ambient pressure. With a such a pressure sensor can e.g. an impermissible overpressure in the fuel supply was also detected become. Is the heater according to the invention with a Valve (e.g. a solenoid valve) secured against overpressure, so can the signal from the pressure sensor can be used to control the valve when exceeded to open a limit pressure and an excessive increase in pressure in the otherwise closed To prevent fuel line.
Schließlich kann der Drucksensor zugleich oder alternativ dazu eingerichtet sein, den Druck in der Brennstoffzuführung stromaufwärts von der Drosselstelle relativ zum Druck in der Brennstoffzuführung stromabwärts von der Drosselstelle zu ermitteln. Mit einer solchen Relativmessung können Gasblasen besonders präzise erkannt werden, denn eine durch die Drosselstelle strömende Gasblase führt an beiden Seiten der Drosselstelle zu Druckschwankungen. Für eine präzise und vor allem störungsunanfällige Erkennung einer Gasblase im Brennstoff können zwei Drucksensoren an der Brennstoffzuführung verwendet werden. Von diesen Drucksensoren kann insbesondere einer stromaufwärts von der Drosselstelle und der andere stromabwärts davon angeordnet sein.Finally, can the pressure sensor can be set up simultaneously or alternatively, the pressure in the fuel supply upstream from the throttle point relative to the pressure in the fuel supply downstream of the throttle point. With such a relative measurement can Gas bubbles particularly precise be recognized because a gas bubble flowing through the throttle point leads both sides of the throttle point to pressure fluctuations. For a precise and above all, interference-free detection a gas bubble in the fuel can two Pressure sensors are used on the fuel supply. Of one of these pressure sensors can be upstream of the throttle and the other downstream thereof.
Mit den erfindungsgemäßen Drucksensoren können auch Differenzmessungen vor und nach Beginn der Brennstoffförderung durchgeführt werden. Die ermittelten Druckverläufe können mit Schwellenwerten und/oder Gradientenwerten verglichen und das Heizgerät entsprechend gesteuert werden.With the pressure sensors according to the invention can also Differential measurements before and after the start of fuel delivery carried out become. The determined pressure profiles can be with threshold values and / or Gradient values are compared and the heater is controlled accordingly.
Mit dem Drucksensor kann vor dem Start des Heizgerätes der aktuelle Umgebungsdruck gemessen werden. Auf der Grundlage des tatsächlichen Umgebungsdruckes können Rückschlüsse auf die aktuelle Höhe des Fahrzeugs über der Meereshöhe gezogen werden. Davon abhängig kann z.B. die Pumpenförderleistung bzw. die Brennluftgebläsedrehzahl angepasst werden. Über die Information der Ansteuerung der Brennstoffpumpe bzw. des Brennluftgebläses kann der Sollmassenstrom an Brennstoff und Brennluft ermittelt werden. Mit Hilfe des Drucksensors können diese Größen kontrolliert und gegebenenfalls automatisch nachgeregelt werden.The current ambient pressure can be measured with the pressure sensor before the heater is started. Based on the actual ambient pressure, conclusions can be drawn about the current height of the vehicle above sea level. Depending on this, the pump delivery rate or the combustion air fan speed can be adjusted. About the information of the Control of the fuel pump or the combustion air blower, the target mass flow of fuel and combustion air can be determined. With the help of the pressure sensor, these quantities can be checked and, if necessary, automatically readjusted.
Vorteilhaft ist in Verbindung mit dem Drucksensor eine Temperaturmesseinrichtung vorgesehen. Auf der Grundlage des aktuellen Temperaturmesswertes des Heizgerätes, von dessen Brennstoffzuführung und insbesondere vom strömenden Brennstoff kann die Genauigkeit bei der Ermittlung der Brennstoffart erheblich gesteigert werden. Alternativ oder zusätzlich können weitere Informationen über die aktuellen Randbedingungen (z.B. Wassertemperatur oder Heizgerätelaufzeit) abgefragt werden. Die Temperaturmesseinrichtung ist besonders kompakt und kostengünstig in den Drucksensor selbst integriert.Advantageous is a temperature measuring device in connection with the pressure sensor intended. Based on the current temperature reading the heater, from its fuel supply and especially from the flowing fuel the accuracy in determining the fuel type can be significant be increased. Alternatively or additionally, more information about the current boundary conditions (e.g. water temperature or heater runtime) be queried. The temperature measuring device is particularly compact and inexpensive integrated into the pressure sensor itself.
Bei einer besonders einfachen Weiterbildung des erfindungsgemäßen Heizgerätes ist der Drucksensor als Druckschalter ausgebildet, wobei das Steuergerät dazu eingerichtet ist, den Schaltzustand des Druckschalters abzufragen. In dem Moment, in dem eine Gasblase durch die Drosselstelle strömt, fällt der Druck am erfindungsgemäßen Drucksensor kurzeitig ab und steigt anschließend in der Regel wieder auf seinen vorhergehenden Wert an. Der Druckabfall wird durch den Druckschalter erkannt und an das Steuergerät gemeldet.at a particularly simple development of the heater according to the invention the pressure sensor is designed as a pressure switch, the control device being set up for this purpose is to query the switching status of the pressure switch. In that moment, in which a gas bubble flows through the throttle point, the pressure at the pressure sensor according to the invention drops briefly then descends usually return to its previous value. The pressure drop is recognized by the pressure switch and reported to the control unit.
Wenn bei einer erfindungsgemäßen Brennstoffzuführung die genaue Länge einer Brennstoffleitung zwischen der Drosselstelle und dem Austritt an der Brenneinrichtung bekannt ist, kann aufgrund der im allgemeinen ebenfalls bekannten Fördergeschwindigkeit des Brennstoffs bei bestimmten Betriebszuständen (Volllast oder Teillast) auch der Zeitpunkt vorherbestimmt werden, an dem die detektierte Gasblase an der Brenneinrichtung austreten wird. Das Heizgerät kann daher "vorausschauend" gesteuert werden. Bei einer Weiterbildung der Erfindung ist es alternativ möglich, das Heizgerät "selbstlernend" auszubilden, wenn die genannte Länge der Brennstoffleitung nicht bekannt ist. Dazu ist das erfindungsgemäße Heizgerät an der Brenneinrichtung mit einem Flammwächter versehen, der mit dem Steuergerät betrieblich gekoppelt ist. Das Steuergerät ist dabei dazu eingerichtet, dass es aufgrund einer Änderung des Flammenwächtersignals die Gasblase auch erkennt, wenn sie an der Brenneinrichtung austritt. Das Steuergerät ermittelt anschließend die Zeitspanne, die zwischen dem Erkennen der Gasblase an der Drosselstelle in der Brennstoffzuführung und deren Austritt an der Brenneinrichtung liegt. Diese Zeitspanne wird verwendet, um bei einem erneuten Erkennen einer Gasblase in der Brennstoffzuführung den Zeitpunkt des Austritts der Gasblase an der Brenneinrichtung vorherzubestimmen.If in a fuel supply according to the invention exact length a fuel line between the throttle and the outlet is known on the burner, due to the general also known conveyor speed the fuel under certain operating conditions (full load or partial load) the time at which the detected gas bubble can also be predetermined will leak from the burner. The heater can therefore be controlled "with foresight". In a development of the invention, it is alternatively possible that Train heater "self-learning" if the stated length the fuel line is not known. For this purpose, the heater according to the invention is on the Provide the burner with a flame detector that matches the control unit is operationally linked. The control unit is set up to that it's due to a change of the flame guard signal the gas bubble also detects when it exits the burner. The control unit then determines the time span between the detection of the gas bubble at the throttle point in the fuel supply and whose exit is due to the burning device. That period of time is used to detect a gas bubble in the fuel supply Predetermine the time at which the gas bubble emerges from the combustion device.
Um das Heizgerät vorausschauend zu steuern und rauchfrei sowie geräuscharm zu betreiben, ist es besonders vorteilhaft, wenn das Steuergerät bei Erkennen einer Gasblase in der Brennstoffzuführung eine Zündeinrichtung aktivieren, und/oder die Fördermenge eines Brennluftgebläses absenken, und/oder die Fördermenge einer Brennstoffpumpe erhöhen kann. Dies geschieht insbesondere jeweils kurz bevor und/oder während die Gasblase an der Brenneinrichtung austritt. Bei dem erfindungsgemäßen Erkennen der Gasblase kann auch deren Größe ermittelt werden. Eine große Gasblase in der Brennstoffzuführung wird um ein größeres Volumen komprimiert und dekomprimiert, als eine kleine Gasblase. Dies führt zu einem größeren bzw. kleineren Druckabfall in der Brennstoffzuführung. Die Änderung des Drucks hält fern länger bzw. kürzer an. Das erfindungsgemäß weitergebildete Heizgerät kann daher nicht nur zeitlich vorrausschauend gesteuert werden, sondern es kann auch der Steuerumfang angepasst werden. Es kann beispielsweise im Voraus ermittelt werden, ob die durch die Brennstoffzuführung strömende Gasblase die Flamme an der Brenneinrichtung voraussichtlich zum Erlöschen bringen wird. Besteht diese Gefahr, kann entsprechend die Zündeinrichtung ausreichend früh aktiviert werden. Wird hingegen ermittelt, dass die Gasblase voraussichtlich nur das Brennstoff/Brennluft-Verhältnis negativ beeinflusst, kann entsprechend die Fördermenge eines Brennluftgebläses abgesenkt und/oder die Fördermenge der Brennstoffpumpe erhöht werden.Around the heater Forward-looking control and smoke-free and low-noise to operate, it is particularly advantageous if the control unit on detection an ignition device of a gas bubble in the fuel supply activate, and / or the delivery rate a combustion air blower lower, and / or the flow rate a fuel pump can. This happens in particular just before and / or during the Gas bubble escapes from the burner. In the recognition according to the invention the size of the gas bubble can also be determined become. A big Gas bubble in the fuel supply becomes a larger volume compressed and decompressed as a small gas bubble. This leads to one larger or smaller pressure drop in the fuel supply. The change in pressure keeps you away longer or shorter on. The further developed according to the invention heater can therefore not only be controlled in advance, but also the tax scope can also be adjusted. For example, it can be determined in advance whether the gas bubble flowing through the fuel supply the flame on the burner is expected to go out becomes. If there is a danger, the ignition device can accordingly early enough to be activated. However, it is determined that the gas bubble is likely to only the fuel / combustion air ratio negatively influenced, the flow rate of a combustion air fan can be reduced accordingly and / or the delivery rate the fuel pump increases become.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Fahrzeug-Heizgerätes anhand der beigefügten schematischen Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:following is an embodiment of a vehicle heater according to the invention the attached schematic drawing closer explained. It shows:
Beschreibung des Ausführungsbeispielsdescription of the embodiment
Das
in
Die
Brennstoffzuführung
Als
Brennluftversorgung
Neben
der Brennstoffdüse
An
der Brennstoffdüse
Der
Drucksensor
Beim
Betrieb des Heizgerätes
wird versucht, das Gemisch aus Brennstoff und Brennluft in einem vorbestimmten
Verhältnis
zu halten, um eine schadstoffarme und leise Verbrennung zu gewährleisten.
In der Brennstoffzuführung
Um
diese Gasblasen frühzeitig
zu erkennen und entsprechend das Heizgerät vorrausschauend gegensteuern
zu können,
wird bei dem dargestellten Heizgerät mittels des Drucksensors
Eine
Gasblase bildet sich innerhalb der Brennstoffzuführung
Das
Steuergerät
Das
Steuergerät
Wird
nun eine "große" Gasblase detektiert, so
besteht die Gefahr, dass diese Gasblase die Flamme zum Erlöschen bringt.
Das Steuergerät
Bei
einer detektierten "kleinen" Gasblase, erhöht das Steuergerät
Die Störung des Brennstoff/Brennluft-Verhältnisses durch die austretende Gasblase kann somit gemildert und Rauchbildung sowie Knallgeräusche können vermieden werden.The disorder the fuel / combustion air ratio The escaping gas bubble can thus alleviate and smoke formation as well as bangs can be avoided.
Mit
dem Drucksensor
Ferner
kann durch eine entsprechende Auswertung des Anstiegs des Druckverlaufes
mit dem Steuergerät
Der
Drucksensor
Bei
einer Erstbefüllung
der Brennstoffleitung ist bei dem Heizgerät unter bekannten Umgebungsbedingungen
ein zeitlicher Verlauf des Drucksignals am Drucksensor
Mit
dem Drucksensor
Mit
dem Drucksensor
Im
Drucksensor
- 1010
- Brenner des Fahrzeug-Heizgerätesburner of the vehicle heater
- 1212
- Brennstoffzuführungfuel supply
- 1414
- BrennluftversorgungCombustion air supply
- 1616
- Brennstofftankfuel tank
- 1818
- Saugleitungsuction
- 2020
- Brennstoffpumpefuel pump
- 2222
- Druckleitungpressure line
- 2424
- Brenneinrichtung, insbesondere BrennstoffdüseBurning device, especially fuel nozzle
- 2626
- Brennkammercombustion chamber
- 2828
- Pfeile-Austrittsrichtung des BrennstoffsArrows exit direction of fuel
- 3030
- BrennluftgebläseCombustion air fan
- 3232
- BrennluftkanalCombustion air duct
- 3434
- Dralleinrichtungswirl device
- 3636
- Pfeile-Einströmrichtung der BrennluftArrows inflow the combustion air
- 3838
- Zündeinrichtungignition device
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- Flammenwächterflame detector
- 4242
- Drosselstelle, insbesondere VerdrängerdrahtThrottle point, especially displacement wire
- 4444
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- 4646
- Steuergerätcontrol unit
- 4848
- Brennstoffdämpferfuel damper
- 5050
- Magnetventilmagnetic valve
- 5252
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DE102011052324A1 (en) * | 2011-08-01 | 2013-02-07 | Webasto Ag | Vehicle heater for multi-fuel operation |
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DE10208634A1 (en) | 2003-09-25 |
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