DE19822140C1 - Verfahren zur Flammüberwachung bei einem Fahrzeugheizgerät - Google Patents
Verfahren zur Flammüberwachung bei einem FahrzeugheizgerätInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Flammüberwachung bei einem
Fahrzeugheizgerät mit einem mit wenigstens zwei parallel geschalteten Glühwendeln
ausgestatteten Glühstift, dessen Widerstandswert von einem Steuergerät in Glühpausen,
in welchen am Glühstift keine Versorgungsspannung anliegt, zur Erkennung einer
Flamme in einer Brennkammer ausgewertet wird, wobei die Glühwendeln in den
Glühpausen einen vorbestimmten Kaltwiderstandswert innerhalb eines vorgegebenen
Zeitintervalls abhängig davon einnehmen, ob eine Flamme vorliegt oder nicht.
Ein Verfahren dieser Art ist aus der DE 196 25 823 A1 bekannt. Dieser Glühstift wird
als Flammwächter genutzt, indem nach Ende jeder Glühphase der elektrische
Widerstand des Glühstifts auf Flammbildung ausgewertet wird. Demnach wird
insbesondere in der Glühpause der Widerstandswert des Glühstifts ermittelt und aus
diesem auf Brennen einer Flamme oder Nichtvorliegen einer Flamme erkannt.
Problematisch ist dabei, wie in dieser Druckschrift ausgeführt, daß in dem Fall, daß
unmittelbar zu Beginn der Glühpause eine der Glühwendeln des Glühstifts bricht, dieser
Bruch nicht mit Sicherheit erkannt werden kann, da zwischen einer
Widerstandsänderung aufgrund von Flammeinwirkung und aufgrund des Bruchs eines
der Glühwendeln nicht unterschieden werden kann. Um diese Problematik in Griff zu
bekommen, ist in dieser Druckschrift vorgeschlagen, den am Glühstift gemessenen
Widerstand zyklisch mit einem Vergleichswert zu vergleichen, der sich mittels einer
Bewertungsroutine aus einem während eines vorhergehenden Meßzyklus ermittelten
Widerstandswerts ergibt.
Eine weitere Möglichkeit, zwischen einem Glühwendelbruch zu Glühpausenbeginn und
Erlöschen der Flamme zu unterscheiden, besteht darin, die Temperaturerhöhung des
Kühlmittels für das Fahrzeugheizgerät innerhalb eines vorgegebenen Zeitfensters
auszuwerten. Die Temperaturerfassung des Kühlmittels ist jedoch ungenau und führt in
der Praxis häufig zu einem fälschlichen Schluß auf Erlöschen der Flamme.
Angesichts dieses Standes der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein
Verfahren zur Flammüberwachung bei einem Fahrzeugheizgerät der eingangs
genannten Art zu schaffen, das mit einfachen Mitteln eine zuverlässige Unterscheidung
zwischen Glühwendelbruch bei Glühpausenbeginn und Erlöschen der Flamme
gewährleistet.
Gelöst wird diese Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Demnach wird mit anderen Worten vorgeschlagen, die Bestromung des Glühstifts bei
Ende der Glühphase nicht abrupt zu beenden, sondern die Spannungsversorgung
allmählich innerhalb eines Zeitintervalls zurückzunehmen, das größer ist als das
Zeitintervall, innerhalb welchem der Kaltwiderstandswert bei schlagartigem Abschalten
der Spannungsversorgung herkömmlicherweise erreicht wird. Auf diese Weise wird der
Glühpausenbeginn gewissermaßen zeitlich gespreizt, und zwar unter genau definierten
Bedingungen, die durch den Kurvenverlauf der abnehmenden Versorgungsspannung
festgelegt sind. In diesem gespreizten Zeitbereich bzw. Zeitintervall kann der Bruch
einer Glühwendel in Gestalt einer schlagartigen Widerstandserhöhung problemlos erfaßt
und ausgewertet werden.
Vorteilhafterweise wird die Versorgungsspannung zu Glühpausenbeginn kontinuierlich
zurückgefahren. Alternativ kann ein gestuftes Zurückfahren der Versorgungsspannung
vorgesehen sein. Besonders bevorzugt erfolgt das Rückfahren der Versorgungsspannung
in Gestalt einer abfallenden Rampe. Typischerweise beträgt das auf Glühwendelbruch
überwachte Zeitintervall etwa 15 sec.
Um die Energiebilanz aufgrund eines allmählichen Zurückfahrens der
Versorgungsspannung nicht negativ zu beeinflussen, wird erfindungsgemäß der
Zeitpunkt des allmählichen Zurückfahrens der Versorgungsspannung und damit der
Glühpausenbeginn vorverlegt im Vergleich zum Stand der Technik, bei dem eine
schlagartige Abschaltung der Versorgungsspannung bei Glühpausenbeginn erfolgt.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnung beispielhaft näher erläutert; es
zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Brennerkopfes eines
Fahrzeugheizgeräts,
Fig. 2 einen Verlauf des zum Glühstift korrespondierenden Widerstandes
beim Aufheizen und Abkühlen der Glüheinrichtung gemäß dem
Stand der Technik, und
Fig. 3A bis 3C eine ähnliche Darstellung wie Fig. 2, wobei Fig. 3A dem Stand der
Technik gemäß Fig. 2 entspricht, und wobei Fig. 3B und 3C das
erfindungsgemäße Verfahren verdeutlichen, wobei in Fig. 3C der
Fall eines Glühwendelbruchs dargestellt ist.
Der in Fig. 1 dargestellte Ausschnitt eines Fahrzeugheizgeräts zeigt lediglich den Kopf
eines in diesem enthaltenen Brenners. Dieser weist an einer Stirnseite eines eine
Brennkammer 4 umschließenden Brennrohres 3 einen saugfähigen Körper 2 auf, dem
flüssiger Brennstoff durch eine Brennstoffzuleitung 5 zugeführt wird.
Eine insgesamt mit 6 bezeichnete Zündeinrichtung weist einen stabförmigen Glühstift 7
auf, der im Ausführungsbeispiel achsparallel zur Längsmittenachse der Brennkammer 4
angeordnet ist, jedoch auch parallel zur Haupterstreckungsrichtung des saugfähigen
Körpers 2 vor oder hinter diesem angeordnet sein kann.
Der Glühstift 7 ist in den in die Brennkammer 4 hineinragenden Teil als
Keramikglühstift gebildet, wobei in eine Keramikmasse 9 mehrere als Glühwendeln 8A
und 8B fungierende mäanderförmig gedruckte Schaltungen untergebracht sind. Die
Glühwendeln 8A, 8B weisen in Verbindung mit dem umgebenden Keramikmaterial eine
PTC-Charakteristik auf, d. h. bei steigender Temperatur wird ein erhöhter
Widerstandswert an den Glühwendeldrähten gemessen. Die Zündeinrichtung 6 dient
nicht nur zur Verdampfung und Entzündung des im saugfähigen Körper 2 befindlichen
flüssigen Brennstoffs in der Startphase des Heizgeräts, sondern auch zur Überwachung
des Startvorgangs und gegebenenfalls zur kontinuierlichen Überwachung des
Heizgerätebetriebs.
Hierzu ist an die Zündeinrichtung 6 eine Konstantstromquelle angeschlossen, die über
eine Ansteuerschaltung 11 mit einem Glühtaktrelais 10 oder einer entsprechenden
äquivalenten elektronischen Ausführungsform, wie etwa einem Feldeffekttransistor,
einen Meßstrom zyklisch getaktet in Glühpausen an die Glühwendeln 8A, 8B anlegt. Es
werden somit unterschiedliche Leistungen zum Aufheizen der Glühwendeln und für den
eigentlichen Meßvorgang zum Ermitteln eines die Temperatur der Glüheinrichtung
charakterisierenden Widerstandswerts verwendet. Die Ansteuerschaltung und die
Konstantstromquelle sind in einem Meßpfad mit einem nicht dargestellten Steuergerät
des Heizgeräts verbunden, welches als Auswerteeinrichtung fungiert.
In Fig. 2 sind über die Zeitachse t charakteristische Widerstandswerte R aufgetragen,
welche zu bestimmten Temperaturen T korrespondieren. Mit RG ist ein Glühwiderstand
bezeichnet, den die Glüheinrichtung annimmt, wenn sie beim Startvorgang für eine
Zeitdauer mit voller Leistung betrieben wird. Zu einem Zeitpunkt t1 wird dabei der
Widerstand RG gemessen. Ein folgendes Intervall zwischen den Zeitpunkten t1 und t2 ist
in Fig. 2 verkürzt dargestellt. In diesem Zeitraum wird üblicherweise die Leistung der
Glüheinrichtung auf einem konstanten oder leicht variierenden Niveau gehalten, so daß
für die jeweiligen Startbedingungen eine adäquate Glühleistung bereitgestellt wird.
Nach Ablauf einer bestimmten Zeitdauer, bei welcher üblicherweise beim Starten ein
Zünden einer Flamme in der Brennkammer 4 stattgefunden hat, wird der Glühstift 7
herkömmlicherweise schlagartig abgeschaltet, und die Glühwendeln 8A und 8B kühlen
bei einer nicht vorhandenen Flamme entsprechend einer mit B bezeichneten,
strichpunktiert gezeichneten Kurve auf ein Niveau eines Widerstands RK ab, welches
dem Abkühlwiderstand entspricht. Bei Ausbildung einer Flamme erfolgt hingegen eine
Absenkung des gemessenen Widerstands gemäß der Kurve C auf einen Wert RF, der
dem Flammwiderstand des Glühstiftes 7 bei zwei intakten Glühwendeln 8A, 8B
entspricht. Sollte hingegen bei einem schlagartigen Abschalten der Stromzufuhr bzw.
Spannungsversorgung des Glühstifts 7 mit zwei parallel geschalteten Glühwendeln 8A
und 8B eine der beiden Glühwendeln 8A oder 8B durchbrennen, würde der an der
Glühstift 7 gemessene Widerstand nicht dem Wert RK entsprechen, sondern
entsprechend der darüberliegenden Kurve C einen Widerstandswert RF annehmen, der
bei zwei gleichen Glühwendeln etwa doppelt so hoch liegt wie der Widerstand RK. Bei
einem defekten Glühstift 7, bei welchem nur eine der Glühwendeln 8A oder 8B intakt
ist, würde deshalb bei einem Zustand, in welchem die Flamme erloschen ist, statt dem
Niveau der Kurve RB zu einem Zeitpunkt t3 ein Zustand signalisiert, welcher der Kurve
C und somit dem Widerstandsniveau RF entspräche, daß im Normalfall das
Vorhandensein einer Flamme signalisiert.
Um diese beim Stand der Technik auftretende Problematik zu überwinden, sieht die
Erfindung kein schlagartiges Abschalten der Stromversorgung des Glühstifts 7 vor,
sondern ein allmähliches Rückfahren der dem Glühstift 7 zugeführten Energie innerhalb
eines Zeitintervalls, das größer ist als das Zeitintervall, innerhalb welchem bei
schlagartigem Abschalten der Strom- bzw. Spannungsversorgung ein vorbestimmter
Kaltwiderstand der Glühwendeln 8A, 8B erreicht wird. Dieser Sachverhalt wird anhand
Fig. 3A bis 3B im Vergleich zum Stand der Technik erläutert.
In Fig. 3A ist der Verlauf der Kurve C dargestellt, bei dem eine der beiden
Glühwendeln 8A oder 8B durchgebrannt ist, wobei dieser Vorgang zu Beginn der
Glühpause stattfindet, wie durch die strichlierte Linie in Fig. 3A gezeigt, nämlich zum
Zeitpunkt t4. Der Auswerteeinrichtung würde somit fälschlicherweise das
Vorhandensein einer Flamme signalisiert. Wie vorstehend erläutert, vermag die
Auswerteschaltung diesen Störungsfall nicht von dem Fall zu unterscheiden, daß die
Flamme erloschen ist. Um eine zuverlässige Unterscheidung dieses Störfalls vom
Regelfall einer erloschenen Flamme vornehmen zu können, wird erfindungsgemäß die
Stromzufuhr zum Glühstift 7 bzw. dessen Spannungsversorgung nicht schlagartig
abgeschaltet, sondern die Spannungsversorgung bzw. Stromversorgung wird innerhalb
eines Zeitintervalls t5-t6 zurückgeregelt. Mit anderen Worten wird die
Versorgungsspannung allmählich zurückgefahren, wobei diesem allmählichen
Zurückfahren der Versorgungsspannung z. B. ein kontinuierlicher rampenförmiger oder
in sehr feinen Stufen erfolgender Kurvenverlauf des Glühstift-Widerstands entspricht,
wie in Fig. 3B mit D bezeichnet. Fig. 3B zeigt den Fall, daß beide Wendeln 8A, 8B des
Glühstifts 7 funktionsfähig sind und die Flamme brennt.
Fig. 3C zeigt den Fall des Bruchs einer Glühwendel 8A oder 8B des Glühstifts 7, wobei
in diesem Fall ausgehend von der Darstellung von Fig. 3B eine sprunghafte Erhöhung
des Glühstiftwiderstands auftritt, der von der Auswerteeinrichtung problemlos erkannt
und einem Störfall zugeordnet werden kann. Dem rampenartigen Kurventeil D von Fig.
3B entspricht damit in Fig. 3C bei einem Glühwendelbruch der Kurvenverlauf E, der
aus dem Kurvenverlauf D dadurch hervorgeht, daß dem rampenförmigen Kurventeil D
zu einem beliebigen Zeitpunkt t4 des Glühwendelbruchs ein nahezu nadelförmiger
Impuls aufgeprägt ist, der eine im wesentlichen vertikal verlaufende Einstiegsflanke und
eine E-funktionsförmig abfallende Flanke umfaßt. Damit unterscheidet sich bezüglich
des zeitlichen Verlaufs der Störfall eines Glühwendelbruchs deutlich vom Fall des
Erlöschens der Flamme.
Wie aus Fig. 3B und 3C hervorgeht, ist der Glühpausenbeginn gegenüber dem Stand der
Technik, der in Fig. 3A dargestellt ist, auf den Zeitpunkt t5 vorgezogen, so daß trotz
flacheren Abfalls der Widerstandskurve des Glühstifts 7 dessen Flammwiderstandswert
RF in etwa zum gleichen Zeitpunkt t6 erreicht wie beim Stand der Technik. Durch diese
Maßnahme wird außerdem erreicht, daß der Energieverbrauch bei der
erfindungsgemäßen Maßnahme eines allmählichen Zurückfahrens der
Spannungsversorgung im wesentlichen demjenigen entspricht beim Stand der Technik,
bei welchem die Spannungsversorgung schlagartig, jedoch zu einem späteren Zeitpunkt,
abgeschaltet wird.
1
Brennerkopf
2
saugfähiger Körper
3
Brennrohr
4
Brennkammer
5
Brennstoffzuleitung
6
Zündeinrichtung
7
Glühstift
8
AGlühwendel
8
BGlühwendel
9
Keramikmasse
10
Glühtaktrelais
11
Ansteuerschaltung
Claims (6)
1. Verfahren zur Flammüberwachung bei einem Fahrzeugheizgerät mit einem mit
wenigstens zwei parallel geschalteten Glühwendeln (8A, 8B) ausgestatteten
Glühstift (7), dessen Widerstandswert von einem Steuergerät in Glühpausen, in
welchen am Glühstift (7) keine Versorgungsspannung (U) anliegt, zur Erkennung
einer Flamme in einer Brennkammer (4) ausgewertet wird, wobei die
Glühwendeln (8A, 8B) in den Glühpausen einen vorbestimmten Widerstandswert
(RF) innerhalb eines vorgegebenen Zeitintervalls abhängig davon einnehmen, ob
eine Flamme vorliegt oder nicht, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Glühstift
(7) zugeführte Energie zu Beginn der Glühpausen innerhalb eines Zeitintervalls (t5-
t6) zurückgefahren wird, das größer ist als das Zeitintervall (t4-t6), innerhalb
dessen die Glühwendeln (8A, 8B) den Widerstandswert RF erreichen, und daß ein
Glühwendelbruch zu Glühpausenbeginn in Gestalt einer sprunghaften Erhöhung
des Glühstift-Widerstandswerts innerhalb dieses vergrößerten Zeitintervalls (t5-
t6) ermittelt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
Versorgungsspannung (U) im Zeitintervall (t5-t6) kontinuierlich zurückgefahren
wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die
Versorgungsspannung (U) im Zeitintervall (t5-t6) gestuft zurückgefahren wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die
Versorgungsspannung (U) im Zeitintervall (t5-t6) rampenförmig zurückgefahren
wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das
auf Glühwendelbruch überwachte Zeitintervall (t5-t6) etwa 15 sec beträgt.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der
Glühpausenbeginn im Vergleich zum Fall eines schlagartigen Abschaltens der
Versorgungsspannung zu Glühpausenbeginn vorverlegt ist.
Priority Applications (1)
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DE19822140A DE19822140C1 (de) | 1998-05-16 | 1998-05-16 | Verfahren zur Flammüberwachung bei einem Fahrzeugheizgerät |
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Publications (1)
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Legal Events
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