DE19507556A1

DE19507556A1 - Brenner für ein Fahrzeugheizgerät oder einen Partikelfilter-Regenerator

Info

Publication number: DE19507556A1
Application number: DE19507556A
Authority: DE
Inventors: Dirk Dipl Ing Brenner; Erwin Dipl Ing Burner; Juergen Dipl Phys Epple; Stefan Dipl Ing Ottenbacher; Juergen Peschke; Wolfgang Dipl Ing Pfister; Monika Dipl Ing Sigle; Peter Dipl Ing Steiner
Original assignee: J Eberspaecher GmbH and Co KG
Current assignee: EPPLE, JUERGEN, DIPL.-PHYS., 72135 DETTENHAUSEN, DE; Ottenbacher Stefan Dipl-Ing 72124 Pliezhausen
Priority date: 1994-10-20
Filing date: 1995-03-03
Publication date: 1996-04-25
Anticipated expiration: 2015-03-04
Also published as: CZ115397A3; JP3112091B2; CZ292968B6; JPH10506702A; DE19507556B4; US5894988A; WO1996012916A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Brenner für ein Fahrzeugheizgerät oder einen Partikelfilter-Regenerator nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Fahrzeugheizgeräte, die im Fall der Verwendung bei einem PKW auch als "Standheizung" oder "Zusatzheizung" bezeichnet werden, finden außer in PKW′s auch in Lastkraftwagen, Omnibussen, Campingfahr zeugen, Booten, aber auch in Baumaschinen Anwendung.

Betrieben werden diese Fahrzeugheizgeräte mit Benzin oder Diesel, wobei ein Brenner einen Wärmeträger (Luft oder Wasser) erwärmt.

Es gibt unterschiedliche Arten von Fahrzeugheizgeräten, die - außer nach der Art des Wärmeträgers - nach Art des Brennstoffs (Benzin/Diesel) und nach Art des Brenners sowie weiterer baulicher Besonderheiten unterschieden werden. Es gibt neben Brennern mit Druckzerstäubern und Drehverteilern insbesondere noch Brenner mit Verdampfer. Diese Verdampferbrenner sind für die vorliegende Erfindung von speziellem Interesse.

Verdampferbrenner werden nicht nur bei Fahrzeugheizungen eingesetzt, sondern auch in Regeneratoren für Partikelfilter, welche in zunehmenden Maße bei Dieselmotoren eingesetzt werden. Das Reinigen oder Regenerieren des Partikelfilters erfolgt durch Ausbrennen.

Der hier offenbarte Brenner kann gleichermaßen für Fahrzeugheizungen und derartige Partikelfilter-Regeneratoren eingesetzt werden.

Verdampfer-Brenner enthalten neben dem auch bei anderen Brennertypen übliche Verbrennungsluftgebläse und der ebenfalls üblichen Brennstoff dosierpumpe eine Brennstoff-Verdampfereinrichtung, typischerweise in Form einer porösen Auskleidung im Inneren der Brennkammer. In diese poröse Auskleidung wird von der Brennstoffdosierpumpe Brennstoff eingepumpt, so daß der flüssige Brennstoff von dem porösen, eine große Oberfläche aufweisenden Material des Verdampfers verdampft wird. Durch Zufuhr von Verbrennungsluft durch das Verbrennungsluftgebläse entsteht ein Brennstoff/Luft-Gemisch, welches mit Hilfe einer Glühkerze gezündet wird. Die neuerdings typischerweise als Glühstiftkerze ausgebildete, an eine Stromquelle angeschlossene, Glühkerze wird zum Einleiten der Verbrennung eingeschaltet, sie wird nach erfolgter Zün dung wieder ausgeschaltet.

Es ist bekannt, daß zum Zünden, das heißt zur Bildung einer Flamme, eines Brennstoff/Luft-Gemisches letzteres "zündfähig" sein muß. Neben der durch die Glühkerze bereitgestellten, naturgemäß immer benötigten Mindest-Zündtemperatur muß ein bestimmtes Verhältnis von Luft und Brennstoff vorliegen, damit die Zündung stattfinden kann.

Es hat sich nun gezeigt, daß bei dem hier in Rede stehenden Verdampferbrenner das Starten des Brenners, insbesondere das Zünden des Brennstoff/Luft-Gemisches nicht immer mit der gewünschten Zu verlässigkeit erfolgt.

Es ist üblich, zum Starten des Brenners die Brennstoffdosierpumpe und das Verbrennungsluftgebläse in Gang zu setzen und die Glühkerze ein zuschalten. Gebläse und Dosierpumpe werden so betrieben, daß maximaler Luft- und Brennstoffdurchsatz erreicht wird. Während der Anlaufphase erwärmt sich die Umgebung der Glühkerze zunehmend, und wenn die Zündtemperatur erreicht ist, erfolgt die Flammenbildung unter der Voraussetzung, daß das Brennstoff/Luft-Gemisch tatsächlich zünd fähig ist. Diese Bedingung ist aber nicht immer ohne weiteres innerhalb einer relativ kurzen Zeitspanne nach dem Einschalten des Brenners erfüllbar.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Brenner der eingangs genannten Art anzugeben, bei dem eine zuverlässige Zündung des Brennstoff/Luft-Gemisches innerhalb eines vorhersagbaren Zeitraums erfolgt.

Gelöst wird diese Aufgabe speziell bei einem Brenner für ein Fahrzeug heizgerät oder einen Partikel-Regenerator, welcher folgende Merkmale umfaßt:

a) ein Verbrennungsluftgebläse,
b) eine Brennkammer mit einer Brennstoff-Verdampfereinrichtung;
c) eine mit einer Brennstoffdosierpumpe ausgestattete Brennstoffzu führung, mit der der Verdampfereinrichtung Brennstoff zugemessen wird;
d) eine Glühkerze zum Zünden eines Gemisches aus Verbrennungsluft und verdampften Brennstoff, und
e) ein Steuergerät.

Bei einem solchen Brenner wird die obige Aufgabe gemäß dem Kenn zeichnungsteil des Anspruchs 1 dadurch gelöst, daß das Steuergerät zum Zünden des Gemisches

- die Glühkerze einschaltet;
- eine erste Zeitspanne nach dem Einschalten der Glühkerze die Brennstoffdosierpumpe startet;
- und im wesentlichen gleichzeitig mit dem Starten der Brennstoff dosierpumpe oder eine zweite Zeitspanne danach eine allmähliche Drehzahlsteigerung des Verbrennungsluftgebläses einleitet, die von stillstehendem oder von mit niedriger Drehzahl laufendem Verbren nungsluftgebläse ausgeht.

Infolge der allmählichen Drehzahlsteigerung des Verbrennungsluftge bläses ändert sich in dieser Phase das Verhältnis von Verbrennungsluft zu Brennstoff laufend, so daß sichergestellt ist, daß zu irgendeinem Zeitpunkt ein gut zündfähiges Brennstoff/Luft-Gemisch zur Verfügung steht, welches dann von der Glühkerze gezündet wird, die ja bereits für mindestens die erste Zeitspanne eingeschaltet war und deshalb genügend Wärmeenergie bereitstellt. Nach dem Zündzeitpunkt weitergehende Drehzahlsteigerung des Verbrennungsluftgebläses fördert die ordnungs gemäße Ausbreitung der Flamme in der Brennkammer ohne Gefahr des Ausblasens. Wenn die Phase der Drehzahlsteigerung des Verbrennungs luftgebläses von mit niedriger Drehzahl laufendem Gebläse ausgeht, entsteht die gezündete Flamme normalerweise bereits vor dem Hoch fahren des Gebläses, besonders wenn die Phase der Drehzahlsteigerung erst die zweite Zeitspanne nach dem Starten der Brennstoffdosierpumpe einsetzt. Das Hochfahren des Gebläses dient dann der Sicherung der ordnungsgemäßen und stabilen Flammenausbreitung in der Brennkam mer. Insofern ist das Arbeiten mit einer zweiten Zeitspanne bis zum Beginn des Hochfahrens des Gebläses sogar bevorzugt. In die zweite Zeitspanne fällt die sogenannte Vortränkphase der Verdampfereinrich tung bzw. der Brennkammerauskleidung. Sobald der Brennstoff die Auskleidung in Kerzennähe erreicht hat und besonders dort verdampft, findet die Zündung statt.

Die Ausdrucksweise "allmähliche Drehzahlsteigerung" soll zum Aus druck bringen, daß die Gebläsedrehzahl nicht mit einem großen Dreh zahlsprung innerhalb kurzer Zeit erhöht wird, sondern daß sich die Drehzahlsteigerung über einen Zeitraum hinzieht. Im einzelnen kann dabei die Drehzahlsteigerung vorzugsweise rampenförmig (praktisch geradlinig), treppenförmig bzw. stufenförmig, aber auch mit einem kurvenförmigen Drehzahl/Zeit-Verlauf erfolgen.

Nach einem zweiten Aspekt der Erfindung wird bei einem Brenner der weiter vorn genannten Art die genannte Aufgabe gemäß dem Kennzeich nungsteil des selbständigen Anspruchs 2 dadurch gelöst, daß das Steuer gerät zum Zünden des Gemisches

- die Glühkerze einschaltet;
- eine erste Zeitspanne nach dem Einschalten der Glühkerze die Brennstoffdosierpumpe startet;
- und im wesentlichen gleichzeitig mit dem Starten der Brennstoff dosierpumpe oder eine zweite Zeitspanne danach einen inter mittierenden Betriebsmodus des Verbrennungsluftgebläses einleitet.

Infolge des intermittierenden Betriebsmodus des Verbrennungsluftge bläses kommte es zu pulsierenden Strömungsverhältnissen in der Brenn kammer und zu variierenden Brennstoff/Verbrennungsluft-Verhältnissen, was für ein sicheres Zünden günstig ist.

Der einfachste, bevorzugte Fall eines intermittierenden Betriebsmodus ist wechselndes Ein- und Ausschalten des Gebläsemotors in kurzen Zeit abständen. Zwischen den "Drehzahlspitzen" des Gebläses muß dessen Drehzahl allerdings nicht zwingend bis auf Null abfallen. Auch müssen die "Drehzahlspitzen" nicht zwingend alle im wesentlichen gleich hoch sein.

Der intermittierende Betriebsmodus kann von stillstehendem Verbren nungsluftgebläse oder von mit niedriger Drehzahl laufenden Verbren nungsluftgebläse ausgehen. Nach dem intermittierenden Betriebsmodus kann, wie bei dem Brenner gemäß Anspruch 1, eine Phase mit all mählicher Drehzahlsteigerung des Verbrennungsluftgebläses ablaufen.

Das Arbeiten mit einem intermittierenden Betriebsmodus ist dann beson ders bevorzugt, wenn besonders schwierige Bedingungen für das Zünden vorliegen, z. B. eine Brennkammer mit stark getränkter Verdampferein richtung bzw. Brennkammerauskleidung nach einem oder gar mehreren vergeblichen Startversuchen. Insofern ist es besonders optimal und erfin dungsgemäß bevorzugt, den ersten Startversuch des Brenners mit dem Ablauf gemäß Anspruch 1 und den nachfolgenden, zweiten Startversuch des Brenners mit dem Ablauf des Anspruchs 2 bzw. des Anspruchs 2 mit Anspruch 3 durchzuführen. Es versteht sich, daß der Übergang von einem ersten Startablauf zu einem zweiten, abweichenden Startablauf vorzugsweise selbsttätig von dem Steuergerät vorgenommen wird.

Der vorstehend verwendete Begriff "niedrige Drehzahl des Verbren nungsluftgebläses" (vor der allmählichen Drehzahlsteigerung oder vor dem intermittierenden Betriebsmodus) bedeutet vorzugsweise die Minimaldrehzahl, mit der das betreffende Gebläse betreibbar ist. Gän gige Minimaldrehzahlen liegen im Bereich von 300 bis 1000 min^-1.

Vorzugsweise wird die Brennstoffdosierpumpe nach ihrem Start zunächst mit reduzierter Förderleistung betrieben und wird die Förderleistung später, wenn die Drehzahl des Verbrennungsluftgebläses erheblich zu genommen hat, erhöht.

Vorzugsweise wird die Brennstoffdosierpumpe nach ihrem Starten mit in einem Zeitintervall allmählich zunehmender Förderleistung betrieben, wobei die Förderleistungszunahme von stehender Brennstoffdosierpumpe oder von bereits auf eine Anfangsförderleistung gebrachter Brennstoffdosierpumpe ausgeht. Vorzugsweise fällt mindestens ein Teil des Zeitintervalls mit allmählich zunehmender Förderleistung in denjenigen Zeitraum, in dem das Verbrennungsluftgebläse allmählich in seiner Drehzahl gesteigert wird oder in dem intermittierenden Betriebsmodus betrieben wird. Aufgrund der Förderleistungszunahme nimmt die in der Brennkammer pro Zeiteinheit verdampfende Brennstoffmenge zu, was im Verein mit der Drehzahlsteigerung bzw. dem intermittierenden Betriebsmodus des Verbrennungsluftgebläses zu einer ganz besonders sicheren Zündung des Brenners führt.

Die Ausdrucksweise "allmählich zunehmende Förderleistung" soll zum Ausdruck bringen, daß die Förderleistung der Brennstoffdosierpumpe nicht sprunghaft innerhalb kurzer Zeit erhöht wird, sondern daß sich die Förderleistungszunahme über einen Zeitraum hinzieht. Im einzelnen kann dabei die Förderleistungszunahme vorzugsweise praktisch geradlinig oder mit einem kurvenförmigen Förderleistung/Zeit-Verlauf erfolgen. Wenn die Förderleistungszunahme von auf eine Anfangsförderleistung gebrachter Brennstoffdosierpumpe ausgeht, kann die Förderleistungszunahme sofort nach sprunghaftem Bringen auf die Anfangsförderleistung einsetzen oder kann die Brennstoffdosierpumpe schon eine gewisse Zeitspanne mit der Anfangsförderleistung betrieben worden sein.

Vorzugsweise läuft am Anfang das Verbrennungsluftgebläse für eine dritte Zeitspanne, ehe es auf die in Anspruch 1 genannte niedrige Dreh zahl bzw. den in Anspruch 1 genannten Stillstand gebracht wird, wobei die Glühkerze mindestens während eines Teils der dritten Zeitspanne eingeschaltet ist oder erst danach eingeschaltet wird. Diese "Anfangs betriebsphase" des Verbrennungsluftgebläses werden im Winter etwaige am Gebläserad haftende Reif- oder Eispartikel gelöst, wodurch sicherge stellt ist, daß das Gebläse bei den späteren Phasen auch planmäßig an läuft. Außerdem werden Brennstoffdämpfe aus einem früheren Betrieb des Brenners, die sich in der Brennkammer möglicherweise befinden, ausgetrieben.

Man kann auch mehrere Drehzahlsteigerungsphasen nacheinander vor sehen, die sieh durch die Steilheit der Drehzahlsteigerung unterscheiden und/oder durch ein Drehzahlplateau getrennt sind. Weiter unten be schriebene Ausführungsbeispiele werden dies noch plastischer verdeutli chen.

Vorzugsweise schaltet das Steuergerät die Glühkerze ab, sobald ein Flammenwächter eine stabile Verbrennungsflamme in der Brennkammer feststellt oder sobald eine bestimmte Zeit nach dem Einschalten der Glühkerze verstrichen ist. Mit der verstrichenen Zeit hängt das dann erreichte Drehzahlniveau des Verbrennungsluftgebläses zusammen, und man weis aus Erfahrung, daß bei höheren Drehzahlen des Gebläses normalerweise keine Zündung mehr stattfindet.

Der erfindungsgemäße Brenner zeichnet sich dadurch aus, daß mit gerin gem Stromverbrauch ein besonders sicherer Zündvorgang von der ersten Flamme bis zur Ausbildung der stationären Flammenverhältnisse erreicht wird. Dies gilt gerade auch für prinzipiell schwerer entzündliche Brenn stoffe wie Diesel.

Wenn der Brenner beim ersten Startversuch nicht zündet, ist es bevorzugt, bei einem anschließenden zweiten Startversuch (ebenso ggf. bei noch weiteren Startversuchen) die Glühkerze mit etwas erhöhter Spannung (Spannungserhöhung vorzugsweise 0,2 bis 0,5 V) zu betreiben. Dabei kann man nach einem ersten Startversuch mit Startablauf gemäß Anspruch 1 auch den zweiten Startversuch mit Startablauf gemäß Anspruch 1 machen. Nach einem ersten Startversuch mit Startablauf gemäß Anspruch 2 kann man auch den zweiten Startversuch mit Startablauf gemäß Anspruch 2 machen. Eine mit er höhter Spannung betriebene Glühkerze zündet sicherer, und wenn diese Spannungserhöhung nur bei zweiten Startversuchen eingesetzt wird, leidet auch die Lebensdauer der Glühkerze nicht.

Im folgenden werden Ausführungsformen der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 in einem horizontalen Längsschnitt entlang der Linie I-I in Fig. 2 den Brennerbereich eines Fahrzeugheizgeräts;

Fig. 2 im Querschnitt längs der Linie II-II in Fig. 1 denjenigen Bereich des Brenners, in welchem sich die Glühkerze befindet;

Fig. 3 eine graphische Darstellung des zeitlichen Verlaufs der Dreh zahl des Verbrennungsluftgebläses, der Förderleistung der Brennstoffdosierpumpe und der Einschaltzeit der Glühkerze für den in Fig. 1 und 2 dargestellten Brenner;

Fig. 4 bis 7 graphische Darstellungen des zeitlichen Verlaufs wie bei Fig. 3 angegeben, aber mit anderen Arten des Verlaufs.

In den Fig. 3 bis 7 ist die Glühkerzenspannung in gestrichelter Linie, die Drehzahl des Verbrennungsluftgebläses in durchgezogener Linie, und die Förderleistung der Brennstoffpumpe (gefördertes Brennstoffvolumen oder Brennstoffmasse pro Zeiteinheit) in strichpunktierter Linie eingezeichnet.

In Fig. 1 und 2 ist der Brennerbereich eines Fahrzeugheizgeräts darge stellt, der eine Brennkammer 2 mit einer Glühkerze 4 und mit einer später noch zu beschreibenden Brennstoffzuführung 6, sowie ein Ver brennungsluftgebläse 8 aufweist. Das Gehäuse des Fahrzeugheizgeräts ist aus Gründen der besseren Übersicht nicht dargestellt. Außerdem enthält das Fahrzeugheizgerät - in Fig. 1 rechts an die Brennkammer 2 an schließend - einen Wärmetauscher zur Übertragung von Wärme von den heißen Verbrennungsgasen auf einen Wärmeträger.

Das Verbrennungsluftgebläse 8 besteht aus einem Elektromotor 10 und einem Gebläserad 12.

Die Brennkammer 2 ist im wesentlichen zylindrisch. Links in Fig. 1 ist der Brennkammer 2 eine Luftzuführungs-Vorkammer 14 vorgelagert, welche die Gestalt eines Zylinders hat, dessen axiale Länge erheblich geringer als sein Durchmesser ist. Ausgehend von der Vorkammer 14 erstreckt sich ein rohrförmiger Brennkammereinsatz 16 in die Brennkammer 2 hinein. Der Brennkammereinsatz 16 ist links in Fig. 1 zu der Vorkammer 14 hin offen und ist auch rechts in Fig. 1 zur Brenn kammer 2 hin offen, wobei dort allerdings ein kreisscheibenförmiges, aus seiner Ebene heraus gekrümmtes Strömungsleitblech 18 vorgesetzt ist, das die aus dem Einsatz 16 austretende Strömung radial nach außen umlenkt.

Zwischen dem Einsatz 16 und einer Umfangswand 20 der Brennkammer 2 befindet sich eine quer zur Längsachse des Brenners verlaufende, kreisringförmige Trennwand 22. Brennkammerseitig an die Brennwand 22 anschließend ist eine poröse, topfförmige Auskleidung 24 mit einem Boden 26 und einem Mantel 28 angeordnet. Der Boden 26 hat eine zentrale Öffnung, die den Einsatz 16 aufnimmt. Die in Fig. 1 linke Seite des Boden 26 liegt an der Trennwand 22 an. Die Außenumfangsfläche des Mantels 28 liegt an der Innenumfangsfläche der Brennkammer 2 an. In axialer Richtung ist die Auskleidung 24 kürzer als der Einsatz 16.

Die poröse Auskleidung 24 besteht aus Metallgespinst und ist als ganzheitlich gefertigtes Einbauteil ausgebildet.

Seitlich an den Außenumfang der Umfangswand 20 der Brennkammer 2 ist ein tangentialer Glühkerzenstutzen 30 angesetzt, welcher vertikal verläuft. Die als Glühstiftkerze ausgebildete Glühkerze 4 ist in den Stutzen 30 eingeschraubt und besitzt einen Glühbereich 32. Die Längsachse der Glühkerze verläuft in tangentialer Richtung relativ zu der Brennkammer-Umfangswand 20, wie in Fig. 2 deutlich zu erkennen ist. An derjenigen Stelle, wo der Stutzen 30 in die Umfangswand 20 übergeht, ist letztere durchbrochen. An dieser Stelle weist auch die Auskleidung 24 eine Öffnung auf, die allerdings etwas kleiner als die Durchbrechung der Umfangswand 20 ist. Somit ist eine Öffnung 34 als Übergang zwischen dem Innenraum des Stutzens 30 und dem Innenraum der Brennkammer 20 gebildet.

Ein erster Teil der von dem Verbrennungsluftgebläse 8 geförderten Verbrennungsluft tritt über zwei Rohre 36, von denen in Fig. 1 nur eines dargestellt ist, in die Vorkammer 14 ein, wobei die beiden Rohre 36 tangential zur Umfangswand der Vorkammer 14 verlaufen und an diametral gegenüberliegenden Stellen in sie einmünden. Aus der Vor kammer 14 strömt die Verbrennungsluft in den Einsatz 16 und strömt von dort, teils durch radiale Öffnungen 38 in den Raum zwischen dem Einsatz 16 und der Umfangwand 20 der Brennkammer 2, und teils aus dem rechten Ende des Einsatzes 16 aus.

Ein weiterer Teil der geförderten Verbrennungsluft strömt der Brenn kammer 2 durch radiale Öffnungen 40 zu, die stromab von dem Einsatz 16 in der Umfangswand 20 der Brennkammer 2 ausgebildet sind. Außerdem sind noch weitere Öffnungen für das Hindurchströmen von Verbrennungsluft vorhanden. Es handelt sich einerseits um Öffnungen 42 in der Trennwand 22. Durch diese Öffnungen 42 können relativ kleine Mengen Verbrennungsluft in den Boden 26 der Auskleidung 24 einströmen und von dort aus fein verteilt in die Brennkammer 2 übertreten. Die Auskleidung 24 weist an diesen Stellen, abgesehen von ihrer Porosität, keine weiteren Öffnungen auf. Andererseits handelt es sich um Öffnungen 44 in der Umfangswand 20 der Brennkammer 2 an solchen Stellen, wo die Auskleidung 24 mit ihrem Mantel 28 hinreicht, wobei diese Öffnungen 44 durch die Auskleidung 24 hindurchführen. Schließlich ist noch eine Zuströmöffnung 46 in dem Stutzen 30 vorhanden.

An dem in Fig. 1 rechten Ende der Brennkammer 2 befindet sich eine Flammenblende 48, die mittig eine große Öffnung 50 aufweist. An die Flammenblende 48 schließt sich nach rechts in Fig. 1 ein Flammrohr 52 an, in dem die Verbrennung des Brennstoffs zu Ende abläuft.

In Fig. 2 erkennt man, daß der Auskleidung 24 Brennstoff von einer Brennstoffdosierpumpe 56 über die Brennstoffleitung 6 zugeführt wird.

Die Brennstoffleitung 6 durchsetzt die Umfangswand 20 der Brennkammer 2, ihre Ausmündungsstelle liegt in der gleichen Quer schnittsebene wie der Glühbereich 32 der Glühkerze 4 und hat zu der Mittelachse der oben beschriebenen Öffnung 34 einen Winkelabstand von 45 Grad.

Wenn zum Zünden des Brenners die Glühkerze 4 eingeschaltet wird, verdampft - gefördert durch die von dem Glühbereich 32 der Glühkerze 4 ausgehenden Erwärmung - Brennstoff aus der Auskleidung 24 sowohl in das Innere der Brennkammer 2 hinein, als auch in das Innere des Stutzens 30 hinein, wobei ein dem Inneren des Stutzens 30 zugewandter Oberflächenbereich 54 der Auskleidung 24 zusätzlich förderlich ist. Wenn ein zündfähiges Brennstoff/Luft-Gemisch vorhanden ist, erfolgt dessen Zündung im Glühbereich 32 der Glühkerze 4. Die Zündung setzt sich durch die Öffnung 34 in das Innere der Brennkammer 2 fort.

Um eine sichere Zündung innerhalb eines relativ eingeschränkten Zeitbe reichs zu erreichen, erfolgt die Steuerung der an der Zündung und am Betrieb des Brenners beteiligten Komponenten durch das links oben in Fig. 2 angedeutete Steuergerät in einer vorbestimmten Weise, wie es im folgenden anhand der Fig. 3 erläutert wird.

Das Steuergerät 60 empfängt von verschiedenen, hier nicht näher inter essierenden Sensoren Zustandssignale, beispielsweise bezüglich der Temperatur des Wärmeträgers, der Existenz einer Flamme innerhalb des Brenners und dergleichen. Das Steuergerät 60 liefert Steuersignale an die Brennstoffdosierpumpe 56, das Verbrennungsluftgebläse 8 und einen in der Zeichnung nicht dargestellten Schalter für die Glühkerze 4.

Gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel entspricht das Einschalten und Ausschalten der Glühkerze 4 sowie das Einschalten und Ausschalten ebenso wie das Steuern der Drehzahl beziehungsweise Fördermenge des Verbrennungsluftgebläses 8 und der Brennstoffdosierpumpe 56 einem zeitlichen Ablauf, wie er in Fig. 3 dargestellt ist.

Auf der Abszisse in Fig 3 ist die Zeit t in Sekunden aufgetragen. Links auf der Ordinate ist die Drehzahl des Motors 10 des Verbrennungsluft gebläses 8 aufgetragen. Rechts auf der zusätzlichen Ordinate ist die auf die maximale Förderleistung V_max normierte Förderleistung V der Brenn stoffdosierpumpe 56 aufgetragen. Die Förderleistung der Brennstoffpumpe ist durch eine strichpunktierte Linie dargestellt, die Drehzahl des Motors des Verbrennungsluftgebläses ist durch eine ausge zogene Linie dargestellt. Gestrichelt dargestellt ist die Einschaltszeit der Glühkerze 4.

Zunächst wird in einem kurzen Zeitraum von beispielsweise 5 Sekunden der Motor des Verbrennungsluftgebläses 8 bei einer mittleren Drehzahl von zum Beispiel 2300 U/min betrieben. Diese Kaltblasphase dient zum Losbrechen von Eispartikeln, die in kalter Umgebung möglicherweise an dem Gebläserad 12 des Verbrennungsluftgebläses 8 haften.

Anschließend wird die Drehzahl des Verbrennungsluftgebläses auf eine minimale Drehzahl von 500 U/min abgesenkt. Damit ist die Anfangs betriebsphase VG1 des Gebläses abgeschlossen. Bis zu diesem Zeit punkt sind etwa 20 Sekunden verstrichen.

Während der nun folgenden Vorglühphase VG2, die 35 Sekunden dauert, läuft das Verbrennungsluftgebläse mit konstanter, minimaler Drehzahl.

In der Vorglühphase VG2 ist die Glühkerze 4 bereits eingeschaltet, was durch die gestrichelte Linie angedeutet ist. Die Glühkerze kann einge schaltet werden, wenn auch das Verbrennungsluftgebläse für die An fangssphase eingeschaltet wird, sie kann auch etwas später eingeschaltet werden, wie durch die gestrichelte Linie parallel zu der linken Ordinate angedeutet ist.

Etwa in der Mitte der Vorglühphase VG2 erfolgt dann die Einschaltung der Brennstoffdosierpumpe durch das Steuergerät 60. Die Brennstoff dosierpumpe wird von diesem Zeitpunkt an zunächst mit reduzierter Förderleistung betrieben, hier etwa den 0,4-fachen der maximalen Förderleistung V_max.

Nach der Vorglühphase VG2 wird zu einem Zeitpunkt, der etwa bei 55 Sekunden nach dem Einschalten des Verbrennungsluftgebläses im Zeit punkt 0 liegt die Drehzahl des Verbrennungsluftgebläses linear gestei gert, bis die Drehzahl 5000 Upm beträgt. Die Zündung erfolgt entweder zu einem Zeitpunkt Z1, d.h vor Beginn der Drehzählsteigerung des Gebläses, oder zu einem Zeitpunkt Z2, d. h. während der Phase der Drehzahlsteigerung des Gebläses. Eine gewisse Zeit danach wird auch die Förderleistung der Brennstoffdosierpumpe hochgefahren. Das Stei gern der Förderleistung der Brennstoffdosierpumpe 56 erfolgt gemäß Darstellung in Fig. 3 rampenförmig, ähnlich verhält es sich bei der Steigerung der Drehzahl des Verbrennungsluftgebläses. Nach etwa 180 Sekunden werden die Drehzahl des Gebläses und die Förderleistung der Brennstoffpumpe nochmals gesteigert. Dann arbeiten Verbrennungs gebläse und Brennstoffdosierpumpe jeweils bei ihrer vollen Nenn leistung. Alternativ kann man ohne die gezeichneten Plateaus in der Gesamt-Drehzahlsteigerung des Gebläses und der Gesamt- Förderleistungssteigerung der Brennstoffdosierpumpe arbeiten.

Beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 4 gibt es wiederum eine Anfangs betriebsphase VG1 des Gebläses, jetzt allerdings mit voller Nenndreh zahl des Gebläses und ohne Einschalten der Glühkerze in dieser Phase. Zeitgleich mit dem Ende der Anfangsbetriebsphase des Gebläses wird zur Zeit T2 die Glühkerze eingeschaltet. Zu einem Zeitpunkt T3, der hier 40 s nach T2 liegt, wird die Brennstoffdosierpumpe mit halber Förderleistung gestartet. Von T2 bis T3 läuft also die weiter vorn ange sprochene, erste Zeitspanne. Bei diesem Ausführungsbeispiel steht das Verbrennungsluftgebläse während der ersten Zeitspanne still.

Ebenfalls zum Zeitpunkt T3 wird durch das Steuergerät eine allmähliche Drehzahlsteigerung des Verbrennungsluftgebläses eingeleitet, und zwar in einem ersten Rampenbereich mit geringerer Steigung und einem anschließenden zweiten Rampenbereich größerer Steigung bis hinauf zur Nenndrehzahl. Etwa zeitgleich mit dem Übergang von dem ersten Ram penbereich in den zweiten Rampenbereich oder, wie eingezeichnet, etwas später wird die Brennstoffdosierpumpe von der halben Förderleistung auf die volle Nennförderleistung umgeschaltet.

Während des ersten Rampenbereichs erfolgt die Zündung und während des zweiten Rampenbereichs erfolgt die Ausbildung stabiler Flammen verhältnisse in der gesamten Brennkammer. Letzteres wird durch den steileren zweiten Rampenbereich beschleunigt.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 5 wird zum Zeitpunkt T3 ein intermittierender Betriebsmodus des Verbrennungsluftgebläses eingelei tet, bestehend aus drei Einschaltungen für jeweils 2 s und jeweils danach einer abgeschalteten Zeit von ebenfalls 2 s. Erst hiernach findet die Phase der allmählichen Drehzahlsteigerung des Verbrennungsluftgebläses statt. Die Zündung erfolgt in der Phase des intermittierenden Betriebs modus. Vor dem intermittierenden Betriebsmodus ist der zeitliche Verlauf der Gebläsedrehzahl wie beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 4, auch der zeitliche Verlauf der Einschaltung der Glühkerze. Anders als beim Ausführungsbeispiel von Fig. 4 wird die Brennstoffdosierpumpe etwa 5 s vor Einleitung des intermittierenden Betriebsmodus gestartet.

Die Ausführungsbeispiele gemäß Fig. 6 und 7 entsprechen hinsichtlich des zeitlichen Verlaufs der Glühkerzeneinschaltung und der Drehzahl des Verbrennungsluftgebläses im wesentlichen dem Ausführungsbeispiel gemaß Fig. 3 bis zur Zeit 150 s. Beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 6 wird jedoch die Brennstoffdosierpumpe nicht sprunghaft auf die "reduzierte Förderleistung" gebracht, sondern mit in einem Zeitintervall allmählich zunehmender Förderleistung hochgefahren. Dieses Hochfahren beginnt etwas vor dem Hochfahren des Gebläses (wahlweise auch gleichzeitig) und erstreckt sich über einen Großteil der Hochfahrphase des Gebläses (wahlweise auch über die gesamte Hochfahrphase des Gebläses). Wie eingezeichnet, kann das Hochfahren der Brennstoffdosierpumpe insbesondere mit linear oder degressiv oder progressiv zunehmender Fördermenge erfolgen.

Das Ausführungsbeispiel von Fig. 7 unterscheidet sich vom Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 6 dadurch, daß die Förderleistungszunahme der Brennstoffdosierpumpe nicht von der Förderleistung Null losgeht, sondern von einer Anfangsförderleistung, auf welche die Brennstoffdosierpumpe beim Starten sprunghaft gebracht worden ist.

In den Fig. 4 und 5 ist jeweils eine obere Einschaltlinie der Glühkerze eingezeichnet, welche den Betrieb mit erhöhter Spannung für den zweiten Startversuch repräsentiert. Derartiger Betrieb mit erhöhter Spannung kann auch bei den anderen Ausführungsbeispielen vorgesehen sein.

Es versteht sich ferner, daß die anhand der Fig. 6 und 7 veranschaulichte, allmählich zunehmende Förderleistung der Brennstoffdosierpumpe auch bei den Ausführungsbeispielen gemäß Fig. 4 und 5 nach dem Starten der Brennstoffdosierpumpe vorgesehen sein kann.

Wie oben erwähnt, ist die Glühkerze 4 hier speziell als Glühstiftkerze ausgebildet. In jüngster Zeit macht man von derartigen Glühstiftkerzen insbesondere deshalb gern Gebrauch, weil diese Art von Glühkerze eine stromsparende Zündung des Verdampferbrenners gestattet. Besonders bei solchen Glühstiftkerzen ist eine sorgfältige Abstimmung des Betriebs der Glühkerze, des Verbrennungsluftgebläses und der Brennstoffdosierpumpe einer zuverlässigen Zündung förderlich.

Anhand der Fig. 1 und 2 wurde ein Fahrzeugheizgerät mit einem speziellen Brenner beschrieben. Wie aus der Erläuterung der Fig. 3 hervorgeht, geht es hier speziell um das Zünden des Brenners. Ein solcher Brenner kann auch bei einem ansonsten in üblicher Weise ausge stalteten Regenerator für Partikelfilter für Dieselmotoren eingesetzt werden.

Claims

1. Brenner für ein Fahrzeugheizgerät oder einen Partikelfilter-Regene rator, umfassend:

a) ein Verbrennungsluftgebläse (8);
b) eine Brennkammer (2) mit einer Brennstoff-Verdampferein richtung (24);
c) eine mit einer Brennstoffdosierpumpe (56) ausgestattete Brenn stoffzuführung (6), mit der der Verdampfereinrichtung (24) Brennstoff zugemessen wird,
d) eine Glühkerze (4) zum Zünden eines Gemisches aus Ver brennungsluft und verdampftem Brennstoff, und
e) ein Steuergerät (60), dadurch gekennzeichnet, daß das Steuergerät (60), zum Zünden des Gemisches,
- die Glühkerze (4) einschaltet;
- eine erste Zeitspanne nach dem Einschalten der Glühkerze (4) die Brennstoffdosierpumpe (56) startet;
- und im wesentlichen gleichzeitig mit dem Starten der Brenn stoffdosierpumpe (56) oder eine zweite Zeitspanne danach eine allmähliche Drehzahlsteigerung des Verbrennungsluftgebläses (8) einleitet, die von stillstehendem oder von mit niedriger Drehzahl laufendem Verbrennungsluftgebläse (8) ausgeht.

2. Brenner für ein Fahrzeugheizgerät oder einen Partikelfilter-Regenra tor, umfassend:

a) ein Verbrennungsluftgebläse (8);
b) eine Brennkammer (2) mit einer Brennstoff-Verdampfereinrich tung (24);
c) eine mit einer Brennstoffdosierpumpe (56) ausgestattete Brenn stoffzuführung (6), mit der der Verdampereinrichtung (24) Brennstoff zugemessen wird,
d) eine Glühkerze (4) zum Zünden eines Gemisches aus Verbren nungsluft und verdampftem Brennstoff, und
e) ein Steuergerät (60), dadurch gekennzeichnet, daß das Steuergerät (60), zum Zünden des Gemisches,
- die Glühkerze (4) einschaltet;
- eine erste Zeitspanne nach dem Einschalten der Glühkerze (4) die Brennstoffdosierpumpe (56) startet;
- und im wesentlichen gleichzeitig mit dem Starten der Brenn stoffdosierpumpe (56) oder eine zweite Zeitspanne danach einen intermittierenden Betriebsmodus des Verbrennungsluftgebläses (8) einleitet.

3. Brenner nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuergerät (60) im Anschluß an den intermittierenden Betriebsmodus eine allmähliche Drehzahlsteigerung des Verbrennungsluftgebläses (8) einleitet.

4. Brenner nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennstoffdosierpumpe (56) zunächst mit reduzierter Förderleistung betrieben wird, und die Förderleistung später erhöht wird.

5. Brenner nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennstoffdosierpumpe (56) nach ihrem Starten mit in einem Zeitintervall allmählich zunehmender Förderleistung betrieben wird, wobei die Förderleistungszunahme von stehender Brennstoffdosierpumpe (56) oder von bereits auf eine Anfangsförderleistung gebrachter Brennstoffdosierpumpe (56) ausgeht.

6. Brenner nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß am Anfang das Verbrennungsluftgebläse (8) für eine dritte Zeitspanne läuft, ehe es auf die (den) in Anspruch 1 genannte(n) niedrige Drehzahl bzw. Stillstand gebracht wird, wobei die Glühkerze (4) mindestens während eines Teils der dritten Zeitspanne eingeschaltet ist oder erst danach eingeschaltet wird.

7. Brenner nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehzahlsteigerung des Verbrennungsluftgebläses (8) rampenförmig, treppenförmig und/oder kurvenförmig erfolgt.

8. Brenner nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Drehzahlsteigerungsphasen nacheinander vorgesehen sind, die sich durch die Steilheit der Drehzahlsteigerung unterscheiden und/oder durch ein Drehzahlplateau getrennt sind.

9. Brenner nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuergerät (60) die Glühkerze (4) abschaltet, sobald ein Flam menwächter eine stabile Verbrennungsflamme in der Brennkammer (2) feststellt.

10. Brenner nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuergerät (60) die Glühkerze (4) abschaltet, wenn eine bestimmte Zeit nach deren Einschalten verstrichen ist.

11. Brenner nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Glühkerze (4) bei einem zweiten Startversuch mit erhöhter Spannung betrieben wird.