DE10233049A1 - Heizgerät mit einem Glühstift/Flammwächter - Google Patents
Heizgerät mit einem Glühstift/Flammwächter Download PDFInfo
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Abstract
Bei einem Heizgerät ist während eines Glühstiftrampen-Zeitintervalls die einem Glühstift/Flammwächter pro Zeiteinheit zugeführte Energiemenge sukzessiv zu verändern, und es ist ein Steuergerät vorgesehen, das mit dem Glühstift/Flammwächter betrieblich gekoppelt ist. Um auch während einer Startphase des Heizgeräts eine durchgängige Flammüberwachung zu ermöglichen, wird mit dem Steuergerät der Widerstandswert (30) des Glühstiftes/Flammwächters während des Glühstiftrampen-Zeitintervalls ermittelt und mit einem Schwellenwert R¶GS¶ (20) verglichen und bei Unterschreiten des Schwellenwertes R¶GS¶ (20) ein Flamme-Aus-Signal generiert.
Description
- Hintergrund der Erfindung
- Die Erfindung betrifft ein Heizgerät mit einem Glühstift/Flammwächter, bei dem während eines Glühstiftrampen-Zeitintervalls die pro Zeiteinheit zugeführte Energiemenge sukzessiv zu verändern, insbesondere zu reduzieren ist, und mit einem Steuergerät, das mit dem Glühstift/Flammwächter betrieblich gekoppelt ist. Ferner betrifft die Erfindung ein Fahrzeug, das mit einem derartigen Heizgerät versehen ist.
- Aus
DE 198 22 140 C1 ist ein Verfahren zur Flammübennrachung bei einem Fahrzeugheizgerät bekannt, bei dem der Widerstandswert eines Glühstifts von einem Steuergerät in Glühpausen, in welchen am Glühstift keine Versorgungsspannung anliegt, zur Erkennung einer Flamme in einer Brennkammer ausgewertet wird. Die Überwachung erfolgt durch Prüfung, ob Glühwendeln des Glühstifts einen vorbestimmten Widerstandswert innerhalb eines vorgegebenen Zeitintervalls einnehmen. - Aus
DE 199 03 305 A1 ist ein Verfahren zum Überwachen der Flamme in einem Fahrzeugheizgerät bekannt, das mit einem in einer Brennkammer hinein ragenden Temperatursensor bzw. Flammwächter versehen ist. Das Messsignal des Flammwächters wird einem Steuergerät zugeführt und zur Flammerkennung in Abhängigkeit von vorgegebenen Temperatur-Schwellenwerten sowie zusätzlich von Temperatur-Gradienten ausgewertet. Mit diesem Verfahren ist die Flamme-Aus-Erkennung möglich, nachdem das Startelement in Gestalt des Flammwächters bzw. Glühstiftes vollständig ausgeschaltet worden ist. - Bisher bekannte Verfahren der Flammüberwachung mittels eines Glühstifts/Flammwächters weisen den Nachteil auf, dass während der Startphase, d.h. während des Glühbetriebs des Glühstifts keine durchgängige Überwachung der Flamme möglich ist. Dieses Problem tritt insbesondere bei kleinen Heizgeräten bis zu 5 kW Heizleistung auf. Durch einen Flammabriss während der gegenwärtig nicht überwachten Startphase kann es teilweise zu extremen Qualmemissionen kommen.
- Zugrundeliegende Aufgabe
- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Fahrzeug mit einem Heizgerät bereitzustellen, bei dem auch während einer Startphase des Heizgerätes eine durchgängige Flammüberwachung möglich ist.
- Erfindungsgemäße Lösung
- Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß mit einem Heizgerät der eingangs genannten Art gelöst, bei dem mit dem Steuergerät der Widerstandswert des Glühstiftes/Flammwächters während des Glühstiftrampen-Zeitintervalls ermittelt und mit einem Schwellenwert RGS verglichen werden kann, und bei Unterschreiten des Schwellenwertes RGS ein Flamme-Aus-Signal generierbar ist. Ferner ist die Aufgabe mit einem Fahrzeug gelöst, das mit einem derartigen erfindungsgemäßen Heizgerät versehen ist.
- Die Erfindung basiert auf der Erkenntnis, dass während der Startphase und damit während des Glühstiftrampen-Zeitintervalls die dem Glühstift/Flammwächter zugeführte elektrische Leistung sukzessive verändert, insbesondere reduziert wird und dass diese Veränderung bzw. Reduzierung zu einer Änderung des Widerstandswerts des Glühstifts/Flammwächters führt. Indem man die Änderung des Widerstandswerts aufgrund der dem Glühstift/Flammwächter zugeführten elektrischen Leistung bei der Flammerkennung mittels eines Steuergeräts berücksichtigt, kann erfindungsgemäß auch während des Glühstiftrampen-Zeitintervalls eine Flammerkennung sicher gewährleistet werden. Dabei wird gemäß der Erfindung ein entsprechend angepasster Schwellenwert verwendet, um ein Flamme-Aus-Signal zu generieren.
- Die Erfindung kann grundsätzlich bei einem Glühstiftrampen-Zeitintervall zur Anwendung kommen, bei dem die dem Glühstift zugeführte elektrische Leistung sukzessive reduziert und/oder erhöht wird. Die nachfolgende Erläuterung ist hinsichtlich der zeitabhängigen Veränderung von Werten bzgl. einer Reduzierung und/oder einer Erhöhung mit entsprechend angepassten Vorzeichen zu verstehen. Besonders geeignet ist die erfindungsgemäße Vorrichtung und das zugehörige Verfahren für ein Glühstiftrampen-Zeitintervall, bei dem die zugeführte elektrische Leistung sukzessive reduziert wird.
- Erfindungsgemäß ist eine Flammüberwachung während einer Glühstiftrampe möglich, so dass auch in diesem Betriebszustand des Heizgerätes schnell auf einen Flammabriss reagiert werden kann.
- Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung
- Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist der Schwellenwert RGS durch eine Funktion als RGS = f(t) in Abhängigkeit der Zeit über das Glühstiftrampen-Zeitintervall hinweg veränderlich. Es wird bei dieser Weiterbildung also mit einem zeitabhängig veränderlichen Schwellenwert gearbeitet, wodurch eine besonders genaue und schnelle Flamme-Aus-Erkennung möglich ist.
- Die genannte zeitabhängige Funktion ist vorteilhaft zumindest in Abhängigkeit des Widerstandswerts RAnfang des Glühstiftes am Anfang des Glühstiftrampen-Zeitintervalls bestimmt. Der Widerstandswert am Anfang eines Glühstiftrampen-Zeitintervalls bildet sozusagen den Ausgangspunkt für die nachfolgende Reduzierung bzw. Erhöhung, die durch eine entsprechende Abschätzung für die weitere Betrachtung mit ausreichender Genauigkeit vorweggenommen werden kann.
- Die Änderung des Widerstandswertes kann auf einfache und zugleich ausreichend genaue Weise als ein Verlauf, insbesondere ein linearer Verlauf, zwischen dem Widerstandswert RAnfang des Glühstifts am Anfang und dem Widerstandswert REnde des Glühstifts am Ende des Glühstiftrampen-Zeitintervalls angenommen werden. Die genannte Funktion bestimmt sich dann als RGS = f(t; RAnfang; REnde), insbesondere als RGS = t*(RAnfang – REnde)/tges wobei t die verstrichene Zeit und tges die Gesamtzeit des Glühstiftrampen-Zeitintervalls bedeutet.
- Um einen Schwellenwert für die Flamme-Aus-Erkennung festzulegen, kann die letztgenannte Funktion vorteilhaft mit einem Offset versehen sein, der den Bereich der gerade noch zulässigen Änderung des Widerstandswertes festlegt. Eine darüber hinausgehende Änderung des Widerstandswertes führt dann zu einem entsprechenden Flamme-Aus-Signal.
- Der Offset kann als über das gesamte Glühstiftrampen-Zeitintervall gleich bleibender Offset, als ein so genannter Funktionsoffset y, festgelegt werden. Die genannte Funktion ist dann als RGS = f(t; RAnfang; REnde) – y, insbesondere als RGS = t *(RAnfang – REnde)/tges – y, bestimmt. Diese Funktion kann auf kostengünstige Art in einem Steuergerät realisiert und zum Bestimmen des Schwellenwerts verwendet werden.
- Alternativ oder zusätzlich kann als Offset je ein Offset A und B der funktionsbestimmenden Widerstandswerte verwendet werden, derart, dass die Funktion als RGS = f(t; A*RAnfang; B*REnde, insbesondere als RGS = t*(A*RAnfang – B*REnde)/tges, bestimmt ist.
- Die Änderung des Widerstandswerts aufgrund der zugeführten elektrischen Leistung kann darüber hinaus bestimmt werden, indem der Widerstandswertes REnde des Glühstiftes am Ende im Glühstiftrampen-Zeitintervall experimentell ermittelt und in Abhängigkeit des Widerstandswertes RAnfang des Glühstiftes am Anfang als REnde = f(RAnfang), insbesondere als REnde = x*RAnfang, bestimmt Wird.
- Diese Bestimmung kann in die genannte Funktion einfließen, so dass sie insgesamt als RGS = f(t; A*RAnfang; B*REnde) mit REnde = f(RAnfang), insbesondere als RGS = t*(A*RAnfang – B*x*RAnfang)/tges, bestimmt ist. Ein zeitabhängige Festlegung des genannten Schwellenwerts auf der Grundlage dieser Funktion und eine entsprechende vergleichende Überwachung des real auftretenden Widerstandswerts des Glühstifts/Flammwächters führt zu einer besonders sicheren Flammerkennung während einer Glühphase des Glühstifts/Flammwächters.
- Alternativ oder zusätzlich kann bei der erfindungsgemäßen Flammüberwachung eine Gradientenauswertung des Verlaufs des Widerstandswerts zur Anwendung kommen, wobei wiederum der Einfluss der dem Glühstift/Flammwächter zugeführten elektrischen Leistung während des Überwachungsintervalls berücksichtigt wird.
- Kurzbeschreibung der Zeichnung
- Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Heizgeräts anhand der beigefügten schematischen Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:
-
1 ein Diagramm der Verläufe eines erfindungsgemäßen Schwellenwerts zur Flammerkennung über der Zeit während eines Glühstiftrampen- Zeitintervalls, sowie je einen Verlauf eines Widerstandswerts eines Glühstifts über der Zeit bei Flamme-Ein und bei Flamme-Aus. - Detaillierte Beschreibung des Ausführungsbeispiels
- In
1 ist ein Diagramm mit einer horizontalen X-Achse und einer vertikalen Y-Achse dargestellt. Auf der X-Achse ist der Verlauf über der Zeit in der Einheit Sekunden (sec) aufgetragen. Die Y-Achse veranschaulicht Widerstandswerte in der Einheit Milliohm (mΩ). - Mit einer Linie bzw. Kurve
10 ist in1 der Verlauf eines Widerstandswertes eines Glühstifts an einem Brenner eines Heizgerätes während eines Glühstiftrampen-Zeitintervalls (d.h. während des Glühvorgangs) bei einer Flamme-Ein-Situation veranschaulicht. Eine Linie bzw. Kurve20 zeigt den Verlauf eines zeitlich veränderlichen Schwellenwerts der auf der Grundlage einer Funktion RGS = f(t) erfindungsgemäß ermittelt wird. Eine Linie bzw. Kurve30 zeigt schließlich den Verlauf eines Widerstandswerts an dem Glühstift, bei Vorliegen einer Flamme-Aus-Situation. - Die Funktion RGS bestimmt sich ausgehend von einem Widerstandswert RAnfang des Glühstiftes am Anfang des Glühstiftrampen-Zeitintervalls von 1000 mΩ. Nachfolgend wird ein linearer Verlauf zwischen dem Widerstandswert RAnfang des Glühstifts am Anfang und dem Widerstandswert REnde des Glühstifts am Ende des Glühstiftrampen-Zeitintervalls angenommen. Der Widerstandswert REnde ist experimentell mit etwas über 600 mΩ ermittelt worden.
- Die sich ergebenden Funktion RGS = f(t; RAnfang; REnde), insbesondere RGS = t (RAnfang – REnde)/tges, wobei t die verstrichene Zeit und tges die Gesamtzeit des Glühstiftrampen-Zeitintervalls bedeutet, ist weiter mit einem Offset y von 200 mΩ belegt worden, so dass der Verlauf der Linie
20 durch die Funktion RGS = f(t; RAnfang; REnde) – y, insbesondere RGS = t*(RAnfang – REnde)/tges – y bestimmt ist. Die se Funktion ist in einem Steuergerät des Heizgerätes nachgebildet und dient zum Bestimmen des zeitlich veränderlichen Schwellenwerts bei der Flamme-Aus-Erkennung. - Während des Glühstiftrampen-Zeitintervalls wird der tatsächliche Verlauf des Widerstandswerts am Glühstift mit dem zeitlich veränderlichen Schwellenwert gemäß der oben genannten Funktion verglichen. Tritt eine Flamme-Aus-Situation ein, so sinkt der tatsächliche Widerstandswert unter den Schwellenwert, was in
1 beim Bezugszeichen40 veranschaulicht ist. Dieses Unterschreiten des Schwellenwerts wird vom Steuergerät des Heizgerätes erkannt und das Heizgerät entsprechend der vorliegenden Flamme-Aus-Situation gesteuert. Dabei werden beispielsweise ein Ausblasen der Brennkammer, eine Veränderung der Brennstoffförderung und/oder ein erneutes Zünden des Brennstoffs vom Steuergerät angeregt. - Mit dieser Art der Flammerkennung ist somit auch während eines Glühstiftrampen-Zeitintervalls eine schnelle Reaktion auf einen Flammabriss möglich.
-
- 10
- Verlauf eines Widerstandswertes bei einer Flamme-Ein-Situation
- 20
- Verlauf eines Schwellenwerts gemäß RGS = f(t)
- 30
- Verlauf eines Widerstandswerts bei einer Flamme-Aus-Situation
- 40
- Schnittpunkt bei Unterschreiten des Schwellenwertes
- X-Achse
- Zeit in Sekunden
- Y-Achse
- Widerstandswert in Milliohm
Claims (10)
- Heizgerät mit einem Glühstift/Flammwächter, bei dem während eines Glühstiftrampen-Zeitintervalls die pro Zeiteinheit zugeführte Energiemenge sukzessiv zu verändern ist, und mit einem Steuergerät, das mit dem Glühstift/Flammwächter betrieblich gekoppelt ist, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem Steuergerät der Widerstandswert (
30 ) des Glühstiftes/Flammwächters während des Glühstiftrampen-Zeitintervalls ermittelt und mit einem Schwellenwert RGS (20 ) verglichen werden kann, und bei Unterschreiten des Schwellenwertes RGS (20 ) ein Flamme-Aus-Signal generierbar ist. - Heizgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwellenwert RGS (
20 ) durch eine Funktion als RGS = f(t) in Abhängigkeit der Zeit über das Glühstiftrampen-Zeitintervall hinweg veränderlich ist. - Heizgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Funktion in Abhängigkeit des Widerstandswertes RAnfang des Glühstiftes am Anfang des Glühstiftrampen-Zeitintervalls bestimmt ist.
- Heizgerät nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Funktion durch einen als linear angenommen Verlauf des Widerstandswertes zwischen dem Widerstandswert RAnfang des Glühstifts am Anfang und dem Widerstandswert REnde des Glühstifts am Ende des Glühstiftrampen-Zeitintervalls als RGS = f(t; RAnfang; REnde), insbesondere als RGS = t*(RAnfang – REnde)/tges, bestimmt ist.
- Heizgerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Funktion durch einen Offset bestimmt ist, mit dem der als linear angenommene Verlauf versehen ist.
- Heizgerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Offset ein Funktionsoffset y ist, derart, dass die Funktion als RGS = f(t; RAnfang; REnde) – y, insbesondere als RGS = t*(RAnfang – REnde)/tges – y, bestimmt ist.
- Heizgerät nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Offset je ein Offset A und B der funktionsbestimmenden Widerstandswerte ist, derart, dass die Funktion als RGS = t*(A*RAnfang *REnde) bestimmt ist.
- Heizgerät nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Widerstandswertes REnde des Glühstiftes am Ende im Glühstiftrampen-Zeitintervall experimentell ermittelt und in Abhängigkeit des Widerstandswertes RAnfang des Glühstiftes am Anfang REnde = f(RAnfang), insbesondere als REnde = x*RAnfang, bestimmt ist.
- Heizgerät nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Funktion als RGS = f(t; A*RAnfang; B*REnde) mit REnde = f(RAnfang), insbesondere als RGS = t*(A*R *(A* RAnfang – B*x*RAnfang)/tges, bestimmt ist.
- Fahrzeug mit einem Heizgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 9.
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