DE19619861C2 - Motorunabhängiges Heizgerät für ein Kraftfahrzeug mit Verbrennungsmotor und Brennstoffpumpe - Google Patents
Motorunabhängiges Heizgerät für ein Kraftfahrzeug mit Verbrennungsmotor und BrennstoffpumpeInfo
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- B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
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Description
Die Erfindung betrifft ein motorunabhängiges Heizgerät für
ein Kraftfahrzeug mit einem Verbrennungsmotor, welchem aus
einem Brennstofftank durch eine Brennstoffpumpe Brennstoff
über eine Vorlaufleitung zugeführt wird, wobei die Vorlauf
leitung über eine eine Brennstoffdosiereinrichtung aufweisen
de Brennstoffleitung mit dem Brenner des Heizgeräts verbun
den ist und die Brennstoffpumpe über ein Steuergerät in ei
ner Steuerverbindung mit der Brennstoffdosiereinrichtung
steht, um den Brenner mit Brennstoff durch die Brennstoff
pumpe auch bei Motorstillstand zu versorgen.
Aus der PCT-Anmeldung WO 96/06305 A1 ist ein Heizgerät der vor
genannten Art bekannt, bei dem die fahrzeugeigene Brenn-
bzw. Kraftstoffpumpe, z. B. einer Einspritzanlage eines Ein
spritz-Verbrennungsmotors, zur Erzeugung eines unter Vor
druck stehenden Brennstoffvolumenstroms zum Brenner des
Heizgeräts verwendet wird. Während des Motorstillstands be
steht die Notwendigkeit, die Brennstoffpumpe vom Steuergerät
des Heizgeräts anzusteuern.
Ein Problem besteht nun darin, daß die Brennstoffpumpe des
Fahrzeugs für Brennstoffvolumenströme ausgelegt ist, welche
um ein Vielfaches über dem Bedarf des Heizgeräts liegt. Würde
man die Brennstoffpumpe vom Heizgeräte-Steuergerät dau
ernd ansteuern, so hätte der Betrieb des Elektromotors der
Brennstoffpumpe einen hohen Stromverbrauch zur Folge. Die
bekannte Erfindung löst das Problem durch Ansteuerung der
Brennstoffpumpe mittels eines PWM-Signals, d. h. mittels ei
nes Pulsbreitenmodulations-Steuersignals mit einer Impulsfol
ge einer bestimmten Frequenz, wobei der Impulszug ein be
stimmtes Tastverhältnis aufweist. Da jedoch davon auszugehen
ist, daß der von der Brennstoffpumpe geförderte Volumenstrom
um zwei Größenordnungen über dem Bedarf des Heizgeräts
liegt, müßte das PWM-Signal ein Tastverhältnis von kleiner
als 1 : 100 haben. Bei derart niedrigen Tastverhältnissen muß
vor allem bei hochfrequenten Impulsfolgen davon ausgegangen
werden, daß der so angesteuerte Elektromotor nicht optimal
arbeitet, da z. B. Lagerreibungsverluste, Brennstoffviskosi
tätseffekte und Leckageverluste stark an Bedeutung gewinnen,
so daß ein lineares Verhalten zwischen Tastverhältnis und
geforderter Brennstoffmenge nicht mehr gegeben ist. Im Ex
tremfall ist sogar damit zu rechnen, daß der Elektromotor
mit dem hochfrequenten PWM-Signal gar nicht läuft.
Aufbauend auf dem vorgenannten Stand der Technik ist es
Aufgabe der Erfindung, ein motorunabhängiges Heizgerät der
eingangs genannten Art zu schaffen, welches mit Hilfe ein
facher Mittel in allen Betriebslagen, auch bei Motorstill
stand, mit geringem Energieverbrauch zuverlässig und effek
tiv betrieben werden kann.
Gelöst wird die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe bei
einem Heizgerät der infragestehenden Art durch einen in der
Brennstoffleitung vor der Brennstoffdosiereinrichtung ange
ordneten Druckspeicher.
Dieser Druckspeicher wirkt erfindungsgemäß als
Brennstoffbevorratungs-Puffer, in welchen Brennstoff bei
eingeschalteter Brennstoffpumpe einspeicherbar und aus welchem
Brennstoff für eine Brennstoffversorgung des Brenners
insbesondere bei abgeschalteter Brennstoffpumpe entnehmbar ist.
Hierbei ist zweckmäßigerweise in der Vorlaufleitung vor dem
Druckspeicher ein in Richtung Druckspeicher öffnendes Rückschlagventil
angeordnet, welches dafür sorgt, daß Druck im
Druckspeicher keinesfalls abgebaut wird, auch dann nicht,
wenn eine Leckage in der Brennstoffpumpe vorhanden ist.
Vorzugsweise wird der Druck des Brennstoffs im Druckspeicher
durch die Brennstoffpumpe innerhalb vorgegebener Druckgrenz
werte gehalten, wobei die Brennstoffpumpe bei einem unteren
Druckgrenzwert zugeschaltet und bei einem oberen Druckgrenz
wert abgeschaltet wird.
Oberer und unterer Druckgrenzwert werden insbesondere durch
zumindest einen Druckschalter oder Drucksensor festgestellt,
welcher in der Brennstoffleitung zwischen Druckspeicher und
Brennstoffdosiereinrichtung angeordnet ist und durch welchen
elektrische Signale an das Steuergerät gegeben werden, wel
ches seinerseits die Brennstoffpumpe zwecks Abschalten bzw.
Einschalten der Brennstoffpumpe ansteuert.
Der obere Druckgrenzwert zum Abschalten der Brennstoffpumpe
liegt unter dem Öffnungsdruck des Druckreglers der Einspritz
anlage des Verbrennungsmotors, so daß bei Motorstillstand
die Brennstoffpumpe Brennstoff nur dem Druckspeicher zur Ver
fügung stellt, und Brennstoff nicht unnötigerweise über die
Einspritzanlage in die Brennstoffrückleitung zum Brennstoff
tank energieaufwendig zurückgeleitet wird.
Zweckmäßigerweise liegt der untere Druckgrenzwert zum Ein
schalten der Brennstoffpumpe über dem Mindestarbeitsdruck
der Brennstoffdosiereinrichtung und des Brenners, so daß die
Brennstoffdosiereinrichtung, insbesondere ein PWM-gesteuer
tes Magnetventil, und das Heizgerät in jeder Betriebslage
zuverlässig arbeiten.
Der Druckspeicher kann beispielsweise ein Blasenspeicher mit
einer Trennmembran und einer Gasfeder sein, wie er grundsätzlich
in der Hydraulik bekannt ist, oder ein Kraftstoffspei
cher mit einer Trennmembran und einer Spiralfeder sein, wie
er bereits in bekannten Einspritzanlagen Verwendung findet.
In der Brennstoffleitung kann zwischen Druckschalter oder
Drucksensor und Brennstoffdosiereinrichtung ein Druckregler
angeordnet sein, welcher die Brennstoffzufuhr zur Brennstoff
dosiereinrichtung konstant hält. Die Einschaltdruckschwelle
liegt hierbei über dem zu regelnden Druck des Druckreglers.
Es kann aber auch auf den Druckregler verzichtet werden. In
diesem Fall wird die untere Druckschwelle so festgelegt, daß
die aus dem Druckabfall resultierende Volumenstromverringe
rung an der Brennstoffdosiereinrichtung (z. B. ein mit einer
leistungsabhängigen, konstanten Frequenz angesteuertes Mag
netventil) innerhalb des Betriebsbereichs des Brenners
liegt. Eine Kompensation des Druckabfalls kann durch eine
über dem Druck oder über der Druckabfalldauer veränderliche
Anzugszeit des Magnetventils erreicht werden. Zu berücksich
tigen bei der Festlegung der Anzugszeit ist der bei Motor
betrieb erhöhte Systemdruck. Ein mögliche technische Lösung
ist die Erkennung des Motorbetriebs, z. B. durch Abfrage der
Klemme W/D+ der Lichtmaschine, zum Zweck der Umschaltung auf
eine andere, kürzere Anzugszeit.
Durch die Erfindung ist also sichergestellt, daß bei Motor
stillstand die Brennstoffpumpe und der die Pumpe antreibende
Elektromotor zumindest eine gewisse Zeit lang laufen und ef
fektiv bei geringem Energiebedarf betrieben werden können.
Die mittlere Stromaufnahme wird auf akzeptablem Niveau gehal
ten, da der Druckregler der Einspritzanlage nicht anspricht.
Der erfindungsmäße in das System integrierte Druckspeicher
wirkt mithin als Puffer, in welchem Brennstoff gespeichert
wird, wobei der Brennstoff durch die für hohe Brennstoffvolu
menströme ausgelegte Brennstoffpumpe zwar angeliefert, jedoch
nicht in gleichem Maße schnell beim Brenner aufgrund
seiner Auslegung für wesentlich kleinere Brennstoffvolumen
strömes verbraucht wird.
Das System ist so konzipiert, daß durch die Hochdruckbrenn
stoff-Förderung keine Dampfblasenbildung in der Brennstoff
leitung gegeben ist. Der Kurzlauf der Brennstoffpumpe erhöht
die Funktionsfähigkeit gegenüber der eingangs genannten be
kannten PWM-Ansteuerung.
Als Heizgeräte kommen grundsätzlich Standheizer und Zuheizer
in Betracht.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbei
spiels unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher
erläutert, deren einzige Figur eine Systemskizze einer Brenn
stoffversorgung eines Kraftfahrzeuges mit einem Verbrennungs
motor zeigt, der ein sogenannter Einspritz-Motor ist.
In der Systemskizze sind fahrzeugeigene Teile wie Verbren
nungsmotor 2, Einspritzanlage 16 mit Druckregler 15, Brenn
stoffpumpe 4 mit Brennstoff-Filter 17, Brennstofftank 3, Mo
torsteuerung 18 bzw. Kfz-Elektrik, Vorlaufleitung 6 sowie
Rücklaufleitung 7 des Brennstoff 5 schematisch veranschau
licht.
Darüberhinaus ist ein Heizgerät 1 mit einem Brenner 10, ei
ner Brennstoffdosiereinrichtung 8 und einem Heizgeräte-Steu
ergerät 11 vorgesehen, wobei das Heizgerät 1 über eine Brenn
stoffleitung 9 an den Hochdruckteil der fahrzeugeigenen Vor
laufleitung 6 angeschlossen und die Brennstoffdosiereinrich
tung 8 über das Steuergerät 11 in einer Steuerverbindung 12
mit der Brennstoffpumpe 4 bzw. mit dem Elektromotor der
Brennstoffpumpe steht.
In der Steuerverbindung 12 befindet sich ein Oder-Gatter 21
mit einer weiteren Steueranschlußleitung 20 in einer Verbin
dung mit der Motorsteuerung 18 und dem Steuergerät 11.
In der Brennstoffleitung 9 ist ein Druckspeicher 13 in Form
eines Blasenspeichers integriert, welchem ein in Richtung
des Druckspeichers 13 öffnendes Rückschlagventil 14 vorge
ordnet und ein Druckschalter oder Drucksensor 22 nachgeord
net ist. Der Druckschalter oder Drucksensor 22 steht in ei
ner Steuerverbindung mit dem Steuergerät 11 zwecks Betäti
gung der Brennstoffpumpe und befindet sich vor der Brenn
stoffdosiereinrichtung 8.
Ersichtlich kann das Heizgerät 1 sowohl bei einem Motorbe
trieb als auch bei Motorstillstand durch die gleiche, im
System ohnehin vorhandene Brennstoffpumpe 4 betrieben wer
den, wobei der Druckspeicher 13 als Puffer verwendet wird
und die für eine hohe Brennstoff-Förderleistung ausgelegte
Brennstoffpumpe 4 auch bei Motorstillstand längere Zeit
intermittierend mit optimalem Wirkungsgrad und geringem
Energieverbrauch laufen kann, ohne daß der Druckregler 15
der Einspritzanlage 16 anspricht.
Es sei noch angemerkt, daß in den Unteransprüchen enthaltene
selbständig schutzfähige Merkmale trotz der vorgenommenen
formalen Rückbeziehung auf den Hauptanspruch entsprechenden
eigenständigen Schutz haben sollen. Im übrigen fallen sämtli
che in den gesamten Anmeldungsunterlagen enthaltenen erfinde
rischen Merkmale in den Schutzumfang der Erfindung.
Claims (10)
1. Motorunabhängiges Heizgerät (1) für ein Kraftfahrzeug
mit einem Verbrennungsmotor (2), welchem aus einem Brenn
stofftank (3) durch eine Brennstoffpumpe (4) Brennstoff
(5) über eine Vorlaufleitung (6) zugeführt wird, wobei
die Vorlaufleitung (6) des Verbrennungsmotors (2) über
eine eine Brennstoffdosiereinrichtung (8) aufweisende
Brennstoffleitung (9) mit dem Brenner (10) des Heizge
räts verbunden ist und die Brennstoffpumpe (4) über ein
Steuergerät (11) in einer Steuerverbindung (12) mit der
Brennstoffdosiereinrichtung (8) steht, um den Brenner
mit Brennstoff durch die Brennstoffpumpe auch bei Motor
stillstand zu versorgen,
dadurch gekennzeichnet,
daß in der Brennstoffleitung (9) vor der Brennstoffdo
siereinrichtung (8) ein Druckspeicher (13) als Brenn
stoffbevorratungs-Puffer angeordnet ist, in welchen
Brennstoff bei eingeschalteter Brennstoffpumpe (4)
einspeicherbar und aus welchem Brennstoff für eine
Brennstoffversorgung des Brenners (10) insbesondere bei
abgeschalteter Brennstoffpumpe (4) entnehmbar ist.
2. Heizgerät nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß in der Vorlaufleitung (6) vor dem Druckspeicher (13)
ein in Richtung Druckspeicher öffnendes Rückschlagventil
(14) angeordnet ist.
3. Heizgerät nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Druck des Brennstoffs im Druckspeicher (13)
durch die Brennstoffpumpe (4) innerhalb vorgegebener
Druckgrenzwerte gehalten wird.
4. Heizgerät nach Anspruch 3
dadurch gekennzeichnet,
daß oberer und unterer Druckgrenzwert durch zumindest
einen Druckschalter oder Drucksensor (22) festgestellt
wird, welcher in der Brennstoffleitung (9) zwischen
Druckspeicher (13) und Brennstoffdosiereinrichtung (8)
angeordnet ist und durch welchen über das Steuergerät
(11) die Brennstoffpumpe (4) zwecks Abschalten bzw. Ein
schalten der Brennstoffpumpe ansteuerbar ist.
5. Heizgerät nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß der obere Druckgrenzwert zum Abschalten der Brenn
stoffpumpe (4) unter dem Öffnungsdruck des Druckreglers
(15) der Einspritzanlage (16) des Verbrennungsmotors (2)
liegt.
6. Heizgerät nach Anspruch 4 oder 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß der untere Druckgrenzwert zum Einschalten der Brenn
stoffpumpe (4) über dem Mindestarbeitsdruck der Brenn
stoffdosiereinrichtung (8) und des Brenners (10) liegt.
7. Heizgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Brennstoffdosiereinrichtung (8) ein PWM-gesteu
ertes Magnetventil ist.
8. Heizgerät nach einem der Ansprüche 4 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß in der Brennstoffleitung (9) zwischen Druckschalter
oder Drucksensor (22) und Brennstoffdosiereinrichtung
(8) ein Druckregler angeordnet ist, welcher die
Brennstoffzufuhr zur Brennstoffdosiereinrichtung
konstant hält.
9. Heizgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Druckspeicher (13) ein Blasenspeicher mit einer
Trennmembran und einer Gasfeder ist.
10. Heizgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Druckspeicher (13) ein Kraftstoffspeicher mit
einer Trennmembran und einer Spiralfeder ist.
Priority Applications (1)
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DE1996119861 DE19619861C2 (de) | 1996-05-17 | 1996-05-17 | Motorunabhängiges Heizgerät für ein Kraftfahrzeug mit Verbrennungsmotor und Brennstoffpumpe |
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DE1996119861 Revoked DE19619861C2 (de) | 1996-05-17 | 1996-05-17 | Motorunabhängiges Heizgerät für ein Kraftfahrzeug mit Verbrennungsmotor und Brennstoffpumpe |
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