DE19645180A1 - Druckzerstäuberbrenner für ein motorunabhängiges Fahrzeugheizgerät - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Druckzerstäuberbrenner für ein motorunabhängiges Fahrzeugheizgerät, mit einer Brennstoffpum­ pe, durch welche der Zerstäuberdüse flüssiger Brennstoff von einer Brennstoffleitung zuführbar ist, einem Gebläse, durch welches Verbrennungsluft ins Brennkammerinnere förderbar ist, einem Elektromotor, durch welchen sowohl die Brennstoff­ pumpe als auch das Gebläse angetrieben wird, und einer Zünd­ einrichtung zum Zünden des Brennstoff-Luft-Gemisches im Brennkammerinnern.

Druckzerstäuberbrenner der vorgenannten Art werden nach dem Stand der Technik mit einer Leistungsstufe betrieben, wobei über die Einschaltdauer die mittlere Heizleistung variiert werden kann. Für ein schnelles Aufheizen ist es erforder­ lich, die Brennerleistung hoch auszulegen. Für ein Warmhal­ ten des Geräts werden aber nur kleine Energiemengen benö­ tigt. Die große Brennerleistung wird dann durch Verringerung der Einschaltdauer ausgeglichen. Liegt die Einschaltdauer je­ doch unter der Mindestbrenndauer, ist ein störungsfreier Be­ trieb des Brenners nicht mehr möglich. Eine schadstoffreiche Verbrennung mit Ablagerungen im Flammrohr bzw. im Heizgerät sind dann die Folge. Mit einstufiger Leistung betriebene Druckzerstäuberbrenner für Fahrzeug-Standheizgeräte sind beispielsweise aus DE 195 34 866 A1 oder aus DE 35 36 143 C2 bekannt. Soll der Brenner mit anderer Leistung betrieben wer­ den, werden Zerstäuberdüse und Antriebsmotor ausgetauscht und durch entsprechend andere Aggregate ersetzt.

Ausgehend vom vorgenannten Stand der Technik ist es Aufgabe der Erfindung, einen Druckzerstäuberbrenner der eingangs ge­ nannten Art zu schaffen, welcher mit einer einzigen Zerstäu­ berdüse und einem einzigen Antriebsmotor auskommt und gleich­ wohl in unterschiedlichen Bereichen wirkungsvoll und zuver­ lässig betrieben werden kann.

Gelöst wird die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe durch einen Druckzerstäuberbrenner der im Patentanspruch 1 angege­ benen Art.

Vorteilhaft weitergebildet wird der Erfindungsgegenstand durch die Merkmale der Ansprüche 2 bis 17.

Ein vorteilhaftes Regelverfahren des Druckzerstäuberbrenners kennzeichnet sich durch die Merkmale des Anspruchs 18.

Wesen der Erfindung ist, den Druckzerstäuberbrenner eines mo­ torunabhängigen Fahrzeugheizgeräts mit einer Regeleinrich­ tung für eine Spannungs- oder Drehzahlregelung des Elektro­ motors sowie eine Druckregelung der Brennstoffpumpe nach Ab­ schluß der Zündphase des Heizgeräts auszubilden.

Die Spannungs- oder Drehzahlregelung des Elektromotors sowie die Druckregelung der Brennstoffpumpe erfolgen zweckmäßiger­ weise in Stufen.

Insbesondere ist die Zahl der Spannungs- oder Drehzahl-Regel­ stufen des Elektromotors gleich der Zahl der Druckregelstu­ fen der Brennstoffpumpe.

Ein besonders einfache und gleichwohl wirkungsvolle sowie zu­ verlässige Erfindungsvariante besitzt zwei Leistungsstufen ei­ ner Regelung des Heizgeräts, nämliche eine niedrige Lei­ stungsstufe und eine hohe Leistungsstufe.

Bei einem Druckzerstäuberbrenner können in der Brennstofflei­ tung zwischen Brennstoffpumpe und Zerstäuberdüse parallel zu­ einander zwei einstellbare Druckbegrenzungsventile mit nach­ geordnetem umschaltbaren Magnetventil im Brennstoffrücklauf angeordnet sein.

Der Brennstoffrücklauf kann an der Saugseite der Brennstoff­ pumpe angeschlossen sein. Die Regelung des Druckzerstäuber­ brenners erfolgt dann in einem geschlossenen 1-Strang-Be­ trieb.

Der Brennstoffrücklauf kann aber auch zum Brennstoffvorrat geführt sein und ein zur Saugseite der Brennstoffpumpe hin öffnendes drittes Druckbegrenzungsventil enthalten, welches als Überdruckventil ausgebildet ist. Die Regelung des Druck­ zerstäuberbrenners erfolgt dann in einem offenen 2-Strang-Be­ trieb.

Anstelle der beiden einstellbaren Druckbegrenzungsventile und des nachgeordneten umschaltbaren Magnetventils können in der Brennstoffleitung zwischen Brennstoffpumpe und Zerstäu­ berdüse auch ein einstellbares Drucksteuerventil in Form ei­ nes einstellbaren vierten Druckbegrenzungsventils mit vor­ ordneter Drossel oder mit nachgeordneter Drossel im Brenn­ stoffrücklauf vorgesehen sein.

Drossel und einstellbares viertes Druckbegrenzungsventil kön­ nen alternativ auch parallel zueinander in der Brennstoff­ leitung zwischen Pumpe und Düse angeordnet sein.

Die Drossel ist in besonders vorteilhafter Ausgestaltung ein­ stellbar ausgebildet.

In vorgenannten Ausführungsvarianten ist ebenfalls ein ge­ schlossener 1-Strang-Regelbetrieb durch einen Anschluß des Brennstoffrücklaufs an der Saugseite der Brennstoffpumpe oder ein offener 2-Strang-Regelbetrieb durch einen Anschluß des Brennstoffrücklaufs zum Brennstoffvorrat mit einem zur Saugseite der Brennstoffpumpe hin öffnenden dritten Druckbe­ grenzungsventil möglich.

Eine besonders zweckmäßige Ausgestaltung ergibt sich, wenn die einstellbare Drossel in einer Hohlschraube integriert ausgebildet ist, wobei die Hohlschraube in einer Brennerge­ häusebohrung des Brennstoffrücklaufs angeordnet ist.

Die einstellbare Drossel kann ein durch einen O-Ring abge­ dichtetes konisches Stellglied im Brennstoffrücklauf aufwei­ sen.

Unmittelbar vor der Zerstäuberdüse befindet sich in der Brennstoffleitung zweckmäßigerweise ein Absperrventil, vor­ zugsweise ein magnetisch betätigbares Absperrventil.

Ein Verfahren zur Regelung eines Druckzerstäuberbrenners ei­ nes Kraftfahrzeugheizgeräts nach einer Inbetriebnahme mit Ab­ schluß der Zündphase, d. h. nach Ausbildung einer stabilen Brennerflamme, kennzeichnet sich insbesondere dadurch, daß die Regeleinrichtung die niedrige Leistungsstufe des Heizge­ räts beim Einschaltkriterium, d. h. nach Abschluß der Zündpha­ se, einschaltet und ein Temperatursignal des Wärmetauscher- Wassers des Heizgeräts auswertet, wobei bei zu niedriger Was­ sertemperatur bezogen auf einen definierten Temperatur-Grenz­ wert, d. h. bei einem ersten Umschaltkriterium, die hohe Lei­ stungsstufe des Heizgeräts eingeschaltet wird, bis die Was­ sertemperatur den definierten Temperatur-Grenzwert erreicht hat,d. h. ein zweites Umschaltkriterium für die niedrige Lei­ stungsstufe erreicht wird und auf die niedrige Leistungs­ stufe wieder umgeschaltet wird, bis das Ausschaltkriterium der Regelung erreicht ist, oder bei zu hoher Wassertempera­ tur bezogen auf den definierten Temperatur-Grenzwert die nie­ drige Leistungsstufe des Heizgeräts fortgesetzt wird, bis das Ausschaltkriterium der Regelung erreicht ist.

Durch die Erfindung wird also ein in Stufen oder stufenlos in der Leistung regelbarer Druckzerstäuberbrenner geschaf­ fen, wobei insbesondere eine zweistufige Leistungsregelung vorgesehen ist, durch welche eine höhere Leistung zum Aufhei­ zen und eine niedrige Leistung zum Warmhalten des Geräts ein­ gerichtet wird, so daß die Wärmeleistung dem Bedarf angepaßt werden kann und sich gleichwohl günstige Brennzeiten im Warm­ haltebetrieb ergeben. Ein einziges erfindungsgemäßes zweistu­ figes leistungsgeregeltes Heizgerät kann damit beispielswei­ se drei bekannte Heizgeräte mit unterschiedlicher (einstufi­ ger) Leistung ersetzen. Beispielsweise kann eine zweistufige Regelung von 24 KW und 35 KW vorgesehen sein. Bevorzugt fin­ det der Druckzerstäuberbrenner Verwendung bei großen Wasser­ heizgeräten.

Die Betriebspunkteinstellung der Luftmenge erfolgt durch ei­ nen spannungsgeregelten Elektromotor.

Der Motor treibt gleichzeitig die Brennstoffpumpe an, welche ihrerseits zwei oder mehrere Druckbegrenzungsventile be­ sitzt, die auf unterschiedliche Druckniveaus eingestellt sind.

Das Abspritzen der Brennstoffmenge erfolgt über eine einzige Zerstäuberdüse, und zwar unabhängig vom Betriebspunkt. Die Brennstoffmenge ist abhängig vom anstehenden Druckniveau.

Alternativ zu einem zwei- oder mehrstufigen Druckregler bzw.

Druckbegrenzer kann mittels eines geeigneten Drucksteuerven­ tils die Brennstoffmengencharakteristik als Funktion der Drehzahl an die Verbrennungsluftcharakteristik als Funktion der Drehzahl angepaßt werden.

Alternativ zum spannungsgeregelten Motor kann ein drehzahlge­ regelter Motor verwendet werden.

Bei der Spannungsregelung des Motors, welche intern im Steu­ ergerät erfolgt, wird die Spannung an den Anschlußkontakten des Brennermotors unabhängig von der Bordnetzspannung auf ei­ nen konstanten Wert geregelt. Dieser Wert kann unterschiedli­ che Niveaus annehmen. Wird an einen Brennermotor eine defi­ nierte Spannung angelegt, stellt sich eine Drehzahl ein, die vom elektrischen Aufbau des Motors, von seinen Reibungsver­ hältnissen, vom Antriebsmoment der Brennstoffpumpe und vom Gebläsegegendruck (Antriebsmoment des Gebläses) beeinflußt wird. Alle diese Parameter können von Exemplar zu Exemplar eines Druckzerstäuberbrenners geringfügig streuen. Dies wirkt sich dann in der resultierenden Drehzahl aus. Bei ei­ nem spannungsgeregelten Motor, welcher synchron das Gebläse­ rad und die Brennstoffpumpe antreibt, stellen sich also ent­ sprechend der Anzahl der Spannungsstufen die Drehzahlstufen des Motors ein und damit verbunden entsprechende Luftmengen. Ein spannungsgeregelter Brennermotor hat den Vorteil, daß man ohne externe Bauteile auskommt. Die Spannungsregelung erfolgt ausschließlich im Steuergerät.

Bei der Drehzahlregelung eines Motors, welche apparativ ei­ nen Drehzahlgeber und elektrische Anschlüsse am Steuergerät erfordert, wird die Spannung an den Anschlußkontakten des Brennermotors unabhängig von der Bordnetzspannung so ge­ wählt, daß ein vorgegebener Drehzahl-Sollwert möglichst ge­ nau eingehalten wird. Externe Einflüsse wie Reibungsverhält­ nisse, Antriebsmoment der Brennstoffpumpe bzw. Gebläsegegen­ druck (Antriebsmoment des Gebläses) können somit die Brenner­ motordrehzahl nicht mehr beeinflussen.

Eine gestufte Leistungsregelung kann auf Basis von mehreren geregelten Spannungswerten erfolgen mit Ansteuerung des ent­ sprechenden Druckbegrenzungsventils oder alternativ auf Ba­ sis von mehreren drehzahlgeregelten Arbeitspunkten ebenfalls mit Ansteuerung des entsprechenden Druckbegrenzungsventils.

Die Drehzahlregelung in diskreten Arbeitspunkten hat gegen­ über der Spannungsregelung den Vorteil, daß die Luftmengen­ toleranzen und damit die Lambda-Streuung der Verbrennung enger gehalten werden kann.

Der maximal mögliche Leistungsregelbereich mit einer einzi­ gen Druckzerstäuberdüse beträgt 1 : 1,5 bis 1 : 2.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispie­ len unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher be­ schrieben; es zeigen:

Fig. 1 einen leistungsgeregelten Druckzerstäuberbrenner mit einer Regeleinrichtung für den Elektromotor und die Brennstoffpumpe schematisch in einem Axialschnitt,

Fig. 2 eine schematische Anordnung einer Regelung mit einem spannungsgeregelten Elektromotor und einer druckge­ regelten Brennstoffpumpe, wobei zwei umschaltbare Druckbegrenzungsventile vorgesehen sind,

Fig. 3 eine schematische Anordnung einer anderen Regelung ähnlich Fig. 2, mit einem vierten Druckbegrenzungs­ ventil und einer einstellbaren nachgeordneten Dros­ sel in Reihe,

Fig. 4 eine Anordnung ähnlich Fig. 4, wobei die Drossel vor dem vierten Druckbegrenzungsventil gelegen ist,

Fig. 5 eine Anordnung ähnlich den Fig. 3 und 4, wobei die Drossel und das vierte Druckbegrenzungsventil paral­ lel zueinander in der Brennstoffleitung angeordnet sind,

Fig. 6 schematische Kennlinien einer Zweistufen-Regelung in Abhängigkeit der Zeit, nämlich einer Spannungsrege­ lung und einer Drehzahlregelung eines Elektromotors sowie einer Druckregelung und mithin einer Brenn­ stoffmengenregelung einer Brennstoffpumpe,

Fig. 7 schematische Kennlinien der Regelanordnungen nach den Fig. 2 und 3, wobei der Brennstoffdruck der Brennstoffpumpe und die Verbrennungsluftmenge des Gebläses über der Drehzahl des Elektromotors aufge­ tragen sind, und

Fig. 8 eine Ausbildung einer einstellbaren Drossel in einer Hohlschraube in einer Brennergehäusebohrung schema­ tisch im Schnitt.

In Fig. 1 ist schematisch ein leistungsgeregelter Druckzer­ stäuberbrenner 1 für ein motorunabhängiges Fahrzeugheizgerät veranschaulicht.

Ein Elektromotor 9 treibt sowohl ein Gebläse 6 als auch eine Brennstoffpumpe 2 synchron an. Die Brennstoffpumpe 2 ist ei­ ne Zahnradpumpe mit einem Zahnräderpaket, welches in einer radialen Trägerplatte des Brennergehäuses 21 integriert aus­ gebildet ist.

Die Trägerplatte dient ferner zur Befestigung einer Regelein­ richtung 11 für eine Spannungsregelung U des Elektromotors 9 sowie eine Druckregelung p der Brennstoffpumpe 2, wie dies nachfolgend noch im einzelnen beschrieben wird.

Durch die druckgeregelte Brennstoffpumpe 2 wird einer Zer­ stäuberdüse 3 flüssiger Brennstoff 4 über eine nachfolgend noch beschriebene Brennstoffleitung 5 zugeführt und von dort unter geregeltem Druck ins Brennkammerinnere 8 gespritzt.

Entsprechend dem eingeregelten Brennstoffdruck p wird eine bestimmte Brennstoffmenge Br ins Brennkammerinnere gelei­ tet.

Durch das spannungsgeregelte Gebläse 6 bzw. den spannungs­ geregelten Elektromotor 9 wird entsprechend der sich einstel­ lenden Drehzahl des Gebläses eine bestimmte Menge L an Ver­ brennungsluft 7 ins Brennkammerinnere 8 gefördert, wo sich die Luft mit dem eingespritzten Brennstoff vermischt, und das Brennstoff-Luft-Gemisch durch eine Zündeinrichtung 10 gezündet wird.

Insbesondere nach Fig. 6 erfolgt die Regelung des Druckzer­ stäuberbrenners 1 mittels der Regeleinrichtung 11 zweistu­ fig: Es sind eine niedrige Leistungsstufe L1 und eine hohe Leistungsstufe L2 eines mit einem vorgenannten Druckzerstäu­ berbrenner 1 versehenen, einen Wasserwärmetauscher aufweisen­ den Heizgeräts grundsätzlich eingerichtet. Je nach Wärmebe­ darf wird nach Stabilisierung der Flamme die eine oder ande­ re Leistungsstufe in Betrieb genommen. In der hohen Lei­ stungsstufe L2 von beispielsweise 35 KW wird das Wasser des Heizgeräts nach Abschluß der Zündphase mit Ausbildung einer stabilen Flamme aufgeheizt. In der niedrigen Leistungsstufe L1 von beispielsweise 24 KW wird das Heizgerät warm gehal­ ten. Die Umschaltung erfolgt aufgrund festgelegter Tempera­ turgrenzwerte TG des Warmwassers, welches im Wärmetauscher des Heizgerätes vorhanden ist.

Wie in Fig. 6 ersichtlich, ist neben der Spannungsregelung U des Elektromotors noch eine Drehzahlregelung n des Elektromo­ tors 9 dargestellt. Sämtliche vier gezeigten Kennlinien der Regelgrößen U, n, p bzw. Br verlaufen innerhalb eines ge­ strichelt dargestellten Toleranzbereiches.

In Fig. 2 ist eine Ausführungsvariante einer zweistufigen Regelung mit Hilfe von Druckbegrenzungsventilen gezeigt, wo­ bei in der Brennstoffleitung 5 zwischen Brennstoffpumpe 2 und Zerstäuberdüse 3 parallel zueinander zwei einstellbare Druckbegrenzungsventile 12, 13 mit einem nachgeordneten um­ schaltbaren Magnetventil 14 im Brennstoffrücklauf 15 vorge­ sehen sind. Das Druckniveau des ersten Druckbegrenzungsven­ tils 12 bzw. des zweiten Druckbegrenzungsventil 13 wird über die Federvorspannung eingestellt und ist nahezu unabhängig vom geförderten Volumenstrom. Der Brennstoffrücklauf 15 ent­ hält zum Brennstoffvorrat 16 ein zur Saugseite S der Brenn­ stoffpumpe 2 hin öffnendes drittes Druckbegrenzungsventil 17 bzw. ein Überdruckventil. Die Brennstoffregelung erfolgt in einem offenen 2-Strang-Betrieb. Unmittelbar vor der Zerstäu­ berdüse 3 befindet sich in der Brennstoffleitung 5 ein mag­ netisch betätigbares Absperrventil 25.

Für einen geschlossenen 1-Strang-Regelbetrieb des zugeführ­ ten Brennstoffs kann der Brennstoffrücklauf 15 auch an der Saugseite S der Brennstoffpumpe 2 angeschlossen sein, ohne das ein druckloser Brennstoffvorratsbehälter vorhanden ist, oder darauf verzichtet werden kann, einen vorhandenen Vor­ ratsbehälter in das Regelsystem zusätzlich einzubinden.

Die in Fig. 3 veranschaulichte Regelvariante eines Druckzer­ stäuberbrenners 1 besitzt in der Brennstoffleitung 5 zwi­ schen Brennstoffpumpe 2 und Zerstäuberdüse 3 ein einstellba­ res Drucksteuerventil in Form eines einstellbaren vierten Druckbegrenzungsventils 18 mit nachgeordneter Drossel 19 im Brennstoffrücklauf 15, wobei die Drossel 19 einstellbar ist. Drossel 19 und Druckbegrenzungsventil 18 sind in Reihe ange­ ordnet, weshalb sich die Funktion eines Drucksteuerventils ergibt. Damit kann die Druckcharakteristik als Funktion der Fördermenge moduliert werden. In diesem Zusammenhang wird auf Fig. 7, insbesondere K1', K2' und K3' verwiesen. Der Un­ terschied zwischen K2' und K3' besteht darin, daß der Durch­ messer der Drossel 19 verändert worden ist.

Wie gemäß Fig. 2, so weist auch diese Ausführungsvariante einen offenen 2-Strang-Regelbetrieb auf, wobei der Brenn­ stoffrücklauf 15 zum Brennstoffvorrat 16 ein zur Saugseite S der Brennstoffpumpe 2 hin öffnendes Überdruckventil in Form eines dritten Druckbegrenzungsventils 17 enthält. Alternativ kann aber auch der vorerwähnte geschlossene 1-Strang-Betrieb einer Brennstoffregelung vorgesehen sein. Die Zerstäuberdüse 3 besitzt ebenfalls ein Absperrventil 25 in Form eines Mag­ netventils.

Durch das einstellbare Drucksteuerventil können beispielswei­ se zwei unterschiedliche Druckniveaus entsprechend dem Ab­ stand b gemäß Fig. 7 eingestellt werden, so daß sich die drehzahlabhängigen Druck-Kennlinien K1' und K2' ergeben. Die Kennlinien K1' und K2' verlaufen mit einer Steigung, welche durch die Drossel 19 charakterisiert ist. Da die Drossel ein­ stellbar ist, kann die Steigung α verändert werden, so daß sich beispielsweise die Kennlinie K3' mit den Arbeitspunkten I, III und II einer Brennstoffregelung gemäß Fig. 7, oben einstellt. Im übrigen ist der Druckverlauf mit einem ein­ stellbaren vierten Druckbegrenzungsventil 18 und einer Dros­ sel 19 gemäß Ausführungsvariante der Fig. 3 in Fig. 6 ge­ strichelt gezeigt.

Bei nicht vorhandener Drossel, entsprechend der Ausführungs­ variante nach Fig. 2, stellen sich beispielsweise mit zwei einstellbaren Druckbegrenzungsventilen 12, 13 die (horizon­ talen) Kennlinien K1 und K2 mit dem Abstand a ein, die die Zweistufigkeit der Regelung charakterisieren.

Wie der Fig. 7, unten, weiter zu entnehmen ist, ergeben sich Arbeitspunkte I, III und II eines Gebläses 6 bzw. entspre­ chende zugeführte Verbrennungsluft-Mengen L, da Gebläse 6 und Brennstoffpumpe 2 synchron mit der gemeinsamen Drehzahl n1, n3 oder n2 betrieben werden und die Drehzahl n des Elek­ tromotors 9 durch Spannungsregelung oder eigentliche Dreh­ zahlregelung veränderbar ist.

Wird also gemäß Fig. 3 anstelle der zwei oder drei Druckregler bzw. Druckbegrenzer, die die Düsendrücke auf einem defi­ nierten einstellbaren Niveau unabhängig von der Pumpendreh­ zahl konstant halten, ein Drucksteuerventil eingesetzt, kann der Düsendruck in Abhängigkeit von der Pumpendrehzahl verän­ dert werden. Pumpe und Gebläse werden vom gleichen Motor an­ getrieben, d. h. mit zunehmender Motordrehzahl wird mehr Ver­ brennungsluft gefördert und entsprechend der Drucksteuercha­ rakteristik mehr Brennstoff eingespritzt. Mit geeigneter Ab­ stimmung von Luft und Brennstoff kann letztlich eine stufen­ lose Brennerleistungsregelung für einen Druckzerstäuberbren­ ner realisiert werden.

Die in Fig. 4 veranschaulichte Ausführungsform entspricht im wesentlichen derjenigen nach Fig. 3. Lediglich die Reihenfol­ ge der Drossel 19 und des vierten Druckbegrenzungsventils 18 ist vertauscht. Damit ist die Funktion der variablen (oder festen) Drossel 19 ohne Rückwirkung auf das Druckbegrenzungs­ ventil 18.

Die in Fig. 5 gezeigte Schaltungsvariante entspricht grund­ sätzlich derjenigen nach den Fig. 3 und 4. Jedoch sind variab­ le (oder feste) Drossel 19 und viertes Druckbegrenzungsven­ til 18 parallel zueinander geschaltet. Damit ergibt sich die Druckcharakteristik K4' gemäß Fig. 7. Nach Überschreiten des Öffnungsdruckes des Druckbegrenzungsventils 18 wird der Druck auf ein eingestelltes maximales Niveau begrenzt, wie dies insbesondere in strichlierter Linie in Fig. 7 gezeigt ist.

Bei einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung einer ein­ stellbaren Drossel 19 ist gemäß Fig. 8 die einstellbare Dros­ sel in einer Hohlschraube 20 integriert ausgebildet ist, wo­ bei die Hohlschraube 20 ihrerseits in einer Bohrung des Bren­ nergehäuses 21 angeordnet ist. Die Bohrung ist hierbei Teil des Brennstoffrücklaufs 15. In der Hohlschraube 20 befindet sich ein durch einen O-Ring 23 abgedichtetes konisches Stell­ glied 22. Ersichtlich kann durch Einsetzen einer einstellba­ ren Drossel im Rücklauf in Verbindung mit einem einstellba­ ren Drucksteuerventil die Brennstoffcharakteristik als Funk­ tion von der Drehzahl geformt werden, wie dies insbesondere durch die Kennlinien K1', K2' und K3' in Fig. 5, oben ge­ zeigt ist.

Bevorzugt startet ein Heizgerät immer in der kleinen Lei­ stungsstufe. Nachdem die Verbrennung in der "Klein"-Stellung stabil läuft, wird beispielsweise ein Wassertemperatursignal ausgewertet. Liegt die Wassertemperatur T unterhalb eines definierten Wertes TG, schaltet das Heizgerät in die "Groß"- Stellung, bis ein Umschaltkriterium für die "Klein"-Stellung erreicht wird. Liegt die Wassertemperatur T oberhalb des vor­ genannten definierten Wertes TG, läuft das Heizgerät in der "Klein"-Stellung, bis das Ausschaltkriterium erreicht wird.

Beispielsweise ergibt sich folgender Funktionsablauf:
Ein Start erfolgt in der Betriebsstellung "klein"

Regelkriterien

Wenn der Start ordnungsgemäß abgeschlossen worden ist, wird überprüft, ob die
Wassertemperatur T am Regelfühler ≦ Grenztemperatur TG ist.
Wenn T < TG → Betriebsstellung "groß";
wenn T ≧ TG → Betriebsstellung "klein".

Das Heizgerat wird abgeschaltet (mit Nachlauf),
wenn T ≧ TA, wobei TA die Ausregeltemperatur ist.

Das Heizgerät wird im Regelbetrieb wieder eingeschaltet,
wenn T < TE, wobei TE die Einregelungstemperatur ist.

Da in der Regel TE < TG, wird die Betriebsstellung "groß" nur im Aufheizvorgang benötigt. Zum Warmhalten läuft das Heizgerät normalerweise in der Betriebsstellung "klein".

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 (18)

1. Druckzerstäuberbrenner (1) für ein motorunabhängiges Fahrzeugheizgerät, mit einer Brennstoffpumpe (2), durch welche der Zerstäuberdüse (3) flüssiger Brennstoff (4) über eine Brennstoffleitung (5) zuführbar ist, einem Ge­ bläse (6), durch welches Verbrennungsluft (7) ins Brenn­ kammerinnere (8) förderbar ist, einem Elektromotor (9), durch welchen sowohl die Brennstoffpumpe (2) als auch das Gebläse (6) angetrieben wird, und einer Zündeinrich­ tung (10) zum Zünden des Brennstoff-Luft-Gemisches im Brennkammerinnern (8), gekennzeichnet durch eine Regeleinrichtung (11) für eine Spannungs- oder Dreh­ zahlregelung des Elektromotors (9) sowie eine Druckrege­ lung der Brennstoffpumpe (2) nach Abschluß der Zündphase des Heizgeräts mit Ausbildung einer stabilen Flamme.

2. Druckzerstäuberbrenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnete daß die Spannungs- oder Drehzahlregelung des Elektromo­ tors (9) sowie die Druckregelung der Brennstoffpumpe (2) in Stufen erfolgt.

3. Druckzerstäuberbrenner nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahl der Spannungs- oder Drehzahl-Regelstufen des Elektromotors (9) gleich der Zahl der Druckregelstu­ fen der Brennstoffpumpe (2) ist.

4. Druckzerstäuberbrenner nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Leistungsstufen (L1, L2) einer Regelung des Heiz­ geräts, d. h. eine niedrige Leistungsstufe (L1) und eine hohe Leistungsstufe (L2), vorgesehen sind.

5. Druckzerstäuberbrenner nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnete daß in der Brennstoffleitung (5) zwischen Brennstoff­ pumpe (2) und Zerstäuberdüse (3) parallel zueinander zwei einstellbare Druckbegrenzungsventile (12, 13) mit nachgeordnetem umschaltbaren Magnetventil (14) im Brenn­ stoffrücklauf (15) angeordnet sind.

6. Druckzerstäuberbrenner nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnete daß der Brennstoffrücklauf (15) an der Saugseite (S) der Brennstoffpumpe (2) angeschlossen ist ("geschlossener 1-Strang-Betrieb").

7. Druckzerstäuberbrenner nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnete daß der Brennstoffrücklauf (15) zum Brennstoffvorrat (16) ein zur Saugseite (S) der Brennstoffpumpe (2) hin öffnendes drittes Druckbegrenzungsventil (17) enthält ("offener 2-Strang-Betrieb").

8. Druckzerstäuberbrenner nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in der Brennstoffleitung (5) zwischen Brennstoff­ pumpe (2) und Zerstäuberdüse (3) ein einstellbares vier­ tes Druckbegrenzungsventil (18) mit nachgeordneter Dros­ sel (19) im Brennstoffrücklauf (15) vorgesehen ist.

9. Druckzerstäuberbrenner nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in der Brennstoffleitung (5) zwischen Brennstoff­ pumpe (2) und Zerstäuberdüse (3) ein einstellbares vier­ tes Druckbegrenzungsventil (18) mit vorgeordneter Dros­ sel (19) vorgesehen ist.

10. Druckzerstäuberbrenner nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in der Brennstoffleitung (5) zwischen Brennstoff­ pumpe (2) und Zerstäuberdüse (3) parallel zueinander eine Drossel (19) und ein einstellbares viertes Druck­ begrenzungsventil (18) vorgesehen sind.

11. Druckzerstäuberbrenner nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Drossel (19) einstellbar ist.

12. Druckzerstäuberbrenner nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Brennstoffrücklauf (15) an der Saugseite (S) der Brennstoffpumpe (2) angeschlossen ist ("geschlossener 1-Strang-Betrieb").

13. Druckzerstäuberbrenner nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Brennstoffrücklauf (15) zum Brennstoffvorrat (16) ein zur Saugseite (S) der Brennstoffpumpe (2) hin öffnendes drittes Druckbegrenzungsventil (17) enthält ("offener 2-Strang-Betrieb").

14. Druckzerstäuberbrenner nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die einstellbare Drossel in einer Hohlschraube (20) integriert ausgebildet ist, welche in einer Brennergehäu­ sebohrung des Brennstoffrücklaufs (15) angeordnet ist.

15. Druckzerstäuberbrenner nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die einstellbare Drossel (19) ein durch einen O-Ring (23) abgedichtetes konisches Stellglied (22) im Brenn­ stoffrücklauf (15) aufweist.

16. Druckzerstäuberbrenner nach einem der Ansprüche 5 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Zerstäuberdüse (3) ein Absperrventil (25) vor­ geordnet ist.

17. Druckzerstäuberbrenner nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Absperrventil (25) ein Magnetventil ist.

18. Verfahren zur Regelung eines Druckzerstäuberbrenners (1) eines Kraftfahrzeugheizgeräts nach einem der Ansprüche 1 bis 17, welcher in Betrieb genommen und die Zündphase mit stabiler Brennerflamme abgeschlossen worden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Regeleinrichtung (11) die niedrige Leistungsstu­ fe (L1) des Heizgeräts beim Einschaltkriterium, d. h. nach Abschluß der Zündphase, einschaltet und ein Tem­ peratursignal (T) des Wärmetauscher-Wassers des Heiz­ geräts auswertet, wobei

• - bei zu niedriger Wassertemperatur (T) bezogen auf einen definierten Temperatur-Grenzwert (TG), d. h. bei einem ersten Umschaltkriterium, die hohe Leistungsstufe (L2) des Heizgeräts eingeschaltet wird, bis die Wasser­ temperatur (T) den definierten Temperatur-Grenzwert (TG) erreicht hat, d. h. ein zweites Umschaltkriterium für die niedrige Leistungsstufe (L1) erreicht wird und auf die niedrige Leistungsstufe (L1) wieder umgeschaltet wird, bis das Ausschaltkriterium der Regelung erreicht ist, oder
• - bei zu hoher Wassertemperatur (T) bezogen auf den definierten Temperatur-Grenzwert (TG) die niedrige Lei­ stungsstufe (L1) des Heizgeräts fortgesetzt wird, bis das Ausschaltkriterium der Regelung erreicht ist.