DE19903767A1 - Fahrzeug-Heizgerät mit Gasblasendetektor - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Heizgerät, insbesondere ein Fahrzeug-Stand- bzw. Zusatzheizgerät mit einem Brenner (1), dessen Brennkammer (2) über eine Brennstoffzuleitung (4) und eine Brennstoffdüse (3) Brennstoff zugeführt wird, mit einer Zündeinrichtung (6) zum Zünden einer Flamme in der Brennkammer (2) und mit einer Steuereinrichtung (7), die u. a. die Zündeinrichtung (6) zum Zünden der Flamme aktiviert. Erfindungsgemäß ist für einen ruhigen und rauschfreien Betrieb des Brenners auch bei Vorliegen einer Gasblase in der Brennstoffleitung vorgesehen, daß in der Brennstoffzuleitung (4) zur Gasblasenermittlung ein Gasblasendetektor (8) angeordnet ist, der zur Aktivierung der Zündeinrichtung (6) bei positivem Ermittlungsergebnis an die Steuereinrichtung (7) angeschlossen ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Heizgerät, insbesondere ein Fahrzeug-Stand- bzw. Zusatzheizgerät mit einem Brenner, dessen Brennkammer über eine Brennstoffzuleitung und eine Brennstoffdüse Brennstoff zugeführt wird, mit einer Zündeinrichtung zum Zünden einer Flamme in der Brennkammer und mit einer Steuereinrichtung, die u. a. die Zündeinrichtung zum Zünden der Flamme aktiviert.

Ein derartiges Heizgerät ist beispielsweise aus der DE 39 10 241 C1 bekannt. Bei diesem Heizgerät wird der zuzuführende Brennstoff unter Ausnutzung der Wärmeenergie der Verbrennungsabgase im Auslaßbereich des Heizgeräts vorgewärmt, um ein zuverlässiges Arbeiten des Heizgeräts auch bei niedrigen Temperaturen zu gewährleisten. Zu diesem Zweck ist ein Brennstoffvorwärm-Leitungsabschnitt vorgesehen, der zweckmäßigerweise als spiralförmige Rohrschleife ausgelegt und im Bereich des Verbrennungsgasabstroms angeordnet ist. In diesem Brennstoffvorwärm-Leitungsabschnitt wird der Brennstoff in der Brennstoffvorlaufleitung vor dem Durchgang durch eine Filtereinrichtung aufgewärmt. Falls bei diesem bekannten Heizgerät jedoch Gasblasen zur Brennstoffdüse gelangen, werden diese Gasblasen erst dann erkannt, wenn sich die Flamme in der Brennkammer bezüglich ihrer Lage, Temperatur und Strahlung verändert, oder wenn diese Flamme verlischt, was durch eine Flammüberwachungseinheit erkannt und verarbeitet wird. Verlischt die Flamme, wird die Zündeinrichtung je nach Flammerkennung erst verzögert eingeschaltet, so daß Rauchbildung nicht vermieden werden kann und gegebenenfalls mit Knallgeräuschen gerechnet werden muß.

Eine weitere Maßnahme zur Brennstoff-Vorwärmung ist aus der DE-A1-1 5 51 752 bekannt. Demnach ist ein elektrischer Heizkörper zur Brennstoffvorwärmung vorgesehen, der in Reihe mit der Zündeinrichtung des Heizgeräts geschaltet ist. Im übrigen verhält sich dieses bekannte Heizgerät wie das vorstehend erläuterte bezüglich Gasblasen.

Aus der DE-A2-26 26 204 ist im Zusammenhang mit einem Fahrzeug-Heizgerät eine Maßnahme bekannt, die Entstehung von Dampfblasen bei der Förderung von Benzin zu vermeiden. Zu diesem Zweck ist in der Druckleitung der Kraftstoff-Förderpumpe ein Kanal einmündend gebildet, der mit der Druckleitung des Brennluftgebläses des Heizgeräts verbindbar ist, wobei die Druckleitung der Pumpe in wärmeleitender Verbindung mit Saugleitung de Pumpe steht. Durch diese Maßnahme wird im Betrieb des Heizgeräts in die Druckleitung der Pumpe Luft gefördert, die nach Art eines Obenflächen-Vergasers eine zumindest teilweise Verdampfung des Brennstoffs in der Druckleitung der Pumpe bewirkt. Dabei wird der Saugleitung der Pumpe Wärme entzogen, was eine gute Kühlung der Brennstoffpumpe zur Folge hat, und zwar entweder direkt, wenn die Luftzuführung innerhalb der Pumpe folgt, oder indirekt über den Brennstoff, wenn die Luftzuführung außerhalb der Pumpe erfolgt und der Abschnitt der Druckleitung, in welchem die Verdampfung stattfindet, mit der Saugleitung außerhalb der Pumpe in wärmeleitender Verbindung steht. Die Bildung von Dampfblasen auf der Saugseite der Pumpe, welche für die Störung der Förderung verantwortlich ist, wird dadurch vermieden. Diese Maßnahme zur Verhinderung der Ausbildung von Dampfblasen ist relativ aufwendig und teuer.

Angesichts dieses Standes der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Heizgerät der eingangs genannten Art zu schaffen, die einen ruhigen und rauchfreien Betrieb des Brenners auch dann gewährleistet, wenn in der Brennstoffzuleitung eine Gasblase gefördert wird.

Gelöst wird diese Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Demnach ist erfindungsgemäß vorgesehen, eine in Richtung auf die Brennstoffdüse geförderte Gasblase bereits in der Brennstoffzuleitung zu ermitteln und die Zündeinrichtung einzuschalten, bevor die Gasblase die Brennstoffdüse erreicht. Das heißt, die Gasblase gelangt dann bei bereits eingeschalteter Zündeinrichtung in den Brenner und tritt dort aus der Brennstoffdüse aus, so daß kein Zündverzug in Kauf genommen werden muß, welcher das vorstehend erläuterte Problem einer Rauchbildung unter anderem zur Folge hat. Damit wird erfindungsgemäß ein ruhiger rauchfreier Betrieb des Brenner im stationären Betrieb gewährleistet.

Vorteilhafterweise ist der Gasblasendetektor soweit stromaufwärts von der Brennstoffdüse angeordnet, daß die Aktivierung der Zündeinrichtung bereits abgeschlossen ist, wenn die Gasblase die Brennstoffdüse erreicht.

Als Gasblasendetektor kommt grundsätzlich ein beliebiger hierfür geeigneter Detektor in Betracht. Vorteilhafterweise wird als Gasblasendetektor jedoch ein fremdbeheizter Kaltleiter, insbesondere ein PTC-Thermistor vorgeschlagen, der in der Brennstoffzuleitung angeordnet ist bzw. in diese hineinragt. Die Wärme des Kaltleiters wird dabei unmittelbar an den Brennstoff abgegeben, wodurch dieser unmittelbar vor der Düse vorgewärmt wird, was zu einer Starterleichterung des Brennstoffs führt. Hierbei handelt es sich um eine kostengünstige Maßnahme zur Vorheizung des Brennstoffs zur Starterleichterung als Alternative zu den eingangs erläuterten diesbezüglichen Maßnahmen. Außerdem ist diese Maßnahme energetisch günstig, weil nur eine relativ geringe elektrische Leistung erforderlich ist, um den Brennstoff unmittelbar vor der Brennstoffdüse zugunsten eines besseren Starts des Heizgeräts zu erwärmen.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnung beispielhaft näher erläutert; es zeigen:

Fig. 1 schematisch einen Längsschnitt des erfindungsgemäßen Heizgeräts im Bereich der Brennstoffdüse, und

Fig. 2 ein Kennliniendiagramm eines PTC-Thermistors.

Das in Fig. 1 bezeichnete Heizgerät, das insbesondere als Fahrzeug-Heizgerät zum Einsatz gelangt, umfaßt eine Brennkammer, in welche stirnseitig, parallel zur Längsmittenachse der Brennkammer 2 verlaufend eine Brennstoffdüse 3 mündet, welcher über eine Brennstoffzuleitung 4 durch eine nicht gezeigte Förderpumpe Brennstoff zugeführt wird. Drehsymmetrisch um die Längsmittenachse der Brennkammer 2 ausgebildet, befindet sich, die Brennstoffdüse 3 umgebend, in der Brennkammer 2 eine Dralleinrichtung 5. In die Brennkammer 2 ragt eine Zündeinrichtung 6 zum Zünden einer Flamme in der Brennkammer 2 durch Verbrennen von über die Brennstoffdüse 3 in die Brennkammer 2 zerstäubten Brennstoff. Die Steuerung der Zündeinrichtung 6 erfolgt mittels einer Steuereinrichtung 7. An die Steuereinrichtung 7 ist erfindungsgemäß ein Gasblasendetektor 8 angeschlossen, der in die Brennstoffzuleitung unmittelbar vor der Brennstoffdüse 3 eingesetzt ist, um das Vorliegen einer Gasblase zu erkennen, bevor diese in die Brennstoffdüse 3 eintritt. Bevorzugt hat der Gasblasendetektor 8 einen vorgegebenen stromaufwärtigen Abstand von der Brennstoffdüse 3, um mit Sicherheit zu gewährleisten, daß die Steuereinrichtung 7 die Zündeinrichtung 6 aktiviert, bevor die Gasblase in die Brennstoffdüse 3 eintritt.

Außerdem umfaßt das Heizgerät 1 in an sich bekannter Weise ein Flammüberwachungselement 9. Durch den Pfeil 10 ist der Strömungsverlauf von primärer Brennluft in der Brennkammer 2 bezeichnet, während die Pfeile 11 und 12 den von der Drallrichtung 5 bewirkten Strömungsverlauf der sekundären Brennluft in der Brennkammer 2 bezeichnen.

Wie bereits angesprochen, dient der Gasblasendetektor 8 dazu, die Aktivierung der Zündeinrichtung 6 mittels der Steuereinrichtung 7 bei positivem Gasblasen- Ermittlungsergebnis zu aktivieren, um eine ruhigen und rauchfreien Betrieb des Brenners 1 auch bei Vorliegen einer Gasblase in der Brennstoffzuleitung 4 zu gewährleisten. Außerdem wird als Gasblasendetektor bevorzugt ein fremdbeheizter Kaltleiter genutzt, dessen Fremdheizungswärme in der Startphase des Heizgeräts dazu dient, den Start zu erleichtern, wodurch diese dem Brennstoff unmittelbar vor der Brennstoffdüse 3 zugeführter Wärmemenge der Brennstoff vorgewärmt wird.

Bevorzugt handelt es sich bei dem Kaltleiter um einen PTC-Thermistor. Eine typische Kennlinie eines PTC-Thermistors ist in Fig. 2 gezeigt. Diese Kennlinie zeichnet sich dadurch aus, daß der Widerstand des PTC-Thermistors in einem engen Temperaturbereich sprunghaft ansteigt. Damit ist dieser Kaltleiter zur Ermittlung einer festgelegten Temperatur besonders gut geeignet.

Wenn der PTC-Thermistor, der als Gasblasendetektor 8 dient, wie in Fig. 1 gezeigt, in der Brennstoffzuleitung 4 angeordnet ist, erwärmt er sich aufgrund seiner elektrischen Beheizung. Diese elektrische Leistung wird direkt in Wärme umgesetzt und bestimmt damit Temperatur und Widerstandswert des Kaltleiters. Hieraus ergibt sich unmittelbar das Meßprinzip der Gasblasenerkennung. Der Wärmeleitwert einer Gasblase ist nämlich wesentlich geringer als derjenige des Brennstoffs. Wird der Kaltleiter ausschließlich von einer Gasblase umgeben, wird relativ wenig Wärme von diesem abgeführt. Der Kaltleiter ist damit heiß und relativ hochohmig. Ist der Kaltleiter hingegen von Brennstoff umgeben, wird aufgrund einer besseren Wärmeleitfähigkeit in der Flüssigkeit im Vergleich zu dem Gas an die Flüssigkeit bzw. an den Brennstoff mehr Wärme abgeführt. Der Kaltleiter kühlt damit ab und sein Widerstandswert sinkt bei steigendem Stromwert. Die unterschiedlichen Stromwerte werden von der Steuereinrichtung 7 erkannt und ausgewertet und bei Vorliegen einer Gasblase am Ort des Kaltleiters zur Aktivierung der Zündeinrichtung 6 genutzt.

Da bei normalem Betrieb, d. h. bei Nichtvorliegen einer Gasblase der Kaltleiter seine Wärme unmittelbar an den Brennstoff abgibt, wird dieser erwärmt, was dem Startvorgang des Heizgeräts zugute kommt, wie vorstehend erläutert.

Bezugszeichenliste

1

Brenner

2

Brennkammer

3

Brennstoffdüse

4

Brennstoffzuleitung

5

Dralleinrichtung

6

Zündeinrichtung

7

Steuereinrichtung

8

Gasblasendetektor

9

Flammüberwachungselement

10

,

11

,

12

Pfeile für Primärluft bzw. Sekundärluft

Claims (5)

1. Heizgerät, insbesondere Fahrzeug-Stand- bzw. Zusatzheizgerät mit einem Brenner (1), dessen Brennkammer (2) über eine Brennstoffzuleitung (4) und eine Brennstoffdüse (3) Brennstoff zugeführt wird, mit einer Zündeinrichtung (6) zum Zünden einer Flamme in der Brennkammer (2) und mit einer Steuereinrichtung (7), die u. a. die Zündeinrichtung (6) zum Zünden der Flamme aktiviert, dadurch gekennzeichnet, daß in der Brennstoffzuleitung (4) zur Gasblasenermittlung ein Gasblasendetektor (8) angeordnet ist, der zur Aktivierung der Zündeinrichtung (6) bei positivem Ermittlungsergebnis an die Steuereinrichtung (7) angeschlossen ist.

2. Heizgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand des Gasblasendetektors (8) von der Brennstoffdüse (3) so gewählt ist, daß die Aktivierung der Zündeinrichtung (6) abgeschlossen ist, bevor die Gasblase die Brennstoffdüse (3) erreicht.

3. Heizgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasblasendetektor (8) einen fremdbeheizten Kaltleiter umfaßt.

4. Heizgerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kaltleiter in der Brennstoffzuleitung (4) angeordnet ist.

5. Heizgerät nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasblasendetektor (8) als PTC-Thermistor ausgebildet ist.