DE19945562B4

DE19945562B4 - Verfahren zur Überwachung und/oder Regelung eines Fahrzeugheizgerätes

Info

Publication number: DE19945562B4
Application number: DE19945562.7A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Pfister; Dieter Götz; Heinrich Wacker
Original assignee: Eberspaecher Climate Control Systems GmbH and Co KG
Current assignee: Eberspaecher Climate Control Systems GmbH and Co KG
Priority date: 1999-09-23
Filing date: 1999-09-23
Publication date: 2014-01-16
Anticipated expiration: 2019-09-24
Also published as: DE19945562A1

Abstract

Bei einem Verfahren zur Überwachung und/oder Gebläsedrehzahl-Regelung eines Heizgerätes, insbesondere eines mit Brennstoff betriebenen Wasser- oder Luft-Heizgeräts eines Kraftfahrzeuges in Form eines Zuheizers oder einer Standheizung, mit einer Brennkammer (1) und einem Gebläse (2) für die Zuführung von Verbrennungsluft (L), sowie mit einem Steuergerät (8), wobei mittels Sensor(en) das Heizgerät überwacht und/oder die Drehzahl des Gebläses geregelt wird, wird vorgeschlagen, durch einen Druck- oder Schalldrucksensor (3) die Flamme (F) in der Brennkammer (1) und/oder die Gebläsedrehzahl zu überwachen und gegebenenfalls das überwachte Signal zur Steuerung oder Gebläsedrehzahl-Regelung des Heizgerätes weiter zu verwenden bzw. weiter zu verarbeiten.

Description

Die Erfindung betrifft ein Heizgerät sowie ein Verfahren zur Überwachung und/oder Gebläsedrehzahl-Regelung des Heizgerätes, insbesondere eines mit Brennstoff betriebenen Wasser- oder Luft-Heizgeräts eines Kraftfahrzeuges in Form eines Zuheizers oder einer Standheizung, mit einer Brennkammer und einem Gebläse für die Zuführung von Verbrennungsluft, sowie mit einem Steuergerät, wobei mittels Sensor das Heizgerät überwacht und/oder die Drehzahl des Gebläses geregelt wird.
Nach dem Stand der Technik wird die Flamme des Heizgeräts überwacht.
Die Flammenerkennung und -überwachung erfolgt bei derzeit ausgeführten Fahrzeugheizgeräten nach folgenden Methoden bzw.
mit folgenden Sensoren;
mit Temperaturfühler
mit Fotoauge mit Auswertung der Helligkeit
mit Fotoauge mit Auswertung des Wechselanteils (Flackersensor)
mit Ionisiationssonde mit Widerstandsmessung und mittels Diodeneffekt
Werden Temperaturfühler verwendet, sind diese Fühler in der Flamme, im Abgas oder auf dem Wärmetauscher (als Bauteilfühler mit einer bestimmten Auswertroutine) angeordnet. Die Temperaturfühler müssen mit einem Stecker versehen und zum Steuergerät kontaktiert werden.
Werden Fotoaugen verwendet, ist eine Positionierung außerhalb des Feuerraumes möglich. Es ist jedoch ein optischer Zugang zur Verbrennung erforderlich, der die Luftverteilung und damit das Flammenbild beeinflussen kann. Das Fotoauge kann auf dem Steuergerät angeordnet sein. Insofern entfällt eine externe Kontaktierung zum Steuergerät.
Finden Ionisationssonden Verwendung, müssen diese direkt im Feuerraum angeordnet und entsprechend feuerfest ausgeführt sein, um den hohen Betriebstemperaturen standzuhalten. Ionisationssonden müssen grundsätzlich mit einem Stecker zum Steuergerät kontaktiert werden.
Aus der Druckschrift DE 196 36 430 A1 ist beispielsweise ein Verfahren zur Überwachung oder zur Gebläsedrehzahlregelung eines Heizgeräts bekannt, bei dem ein im Abgasstrom des Heizgeräts angeordneter CO₂- oder O₂-Sensor einen Abgaswert überwacht, und diesen Wert zur Einstellung eines Dosierpumpentakts der Brennstoffpumpe oder der Brennluftgebläsedrehzahl an ein Steuergerät weiterleitet.
Aufgabe der Erfindung ist die Bereicherung des Stands der Technik durch Schaffung eines weiteren einfachen und sicheren, gegebenenfalls kombinierten Heizgeräte-Überwachungs- und/oder -Gebläsedrehzahl-Regelverfahrens.
Gelöst wird die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe dadurch, daß durch einen Druck- oder Schalldrucksensor die Flamme in der Brennkammer und/oder die Gebläsedrehzahl überwacht wird, und daß gegebenenfalls das überwachte Signal zur Steuerung oder Drehzahlgebläse-Regelung des Heizgerätes weiterverwendet, insbesondere weiterverarbeitet wird. Der Drucksensor ist hierbei vornehmlich ein Differenzdrucksensor, und der Schalldrucksensor ist vornehmlich ein Mikrofon.
Vorteilhaft weitergebildet wird der Erfindungsgegenstand durch die Verfahrensmerkmale und die gegenständlichen Merkmale nach den Ansprüchen 2 bis 13.
Zur Erfassung, ob eine Flamme oder ob keine Flamme in der Brennkammer vorhanden ist, wird erfindungsgemäß die Verwendung eines Druck- oder Schalldrucksensors vorgeschlagen, der vorzugsweise zwischen Gebläse und Brennraum der Brennkammer des Heizgerätes angeordnet ist, bzw. die Signalentnahmestelle für den Druck- oder Schalldrucksensor zwischen Gebläse und Brennraum der Brennkammer angeordnet ist.
Insbesondere hat sich gezeigt, daß die Frequenz des Drucksignals signifikant unterschiedlich zwischen Flamme ”EIN” und Flamme ”AUS” ist. Läuft das Gebläse und ist keine Brennstofförderung vorhanden und ist mithin keine Verbrennung gegeben, ergeben sich hinsichtlich der Frequenz signifikant unterschiedliche Signalverläufe zu den Signalverläufen bei einem Brennbetrieb.
Die vorgenannten Signalunterschiede sind unabhängig vom Verbrennungsverfahren, insbesondere unabhängig davon, ob ein Zerstäuberbrenner oder ein Verdampferbrenner verwendet wird.
Die Signalunterschiede sind auch unabhängig vom vorhandenen CO2-Wert bei einem Brennbetrieb.
Insbesondere sind die Signalunterschiede auch unabhängig von der konstruktiven Detailausführung einer Brennkammer.
Mit Vorzug kann das Drucksignal längs vorhandener Luftführungskanäle abgegriffen werden.
Besonderer Vorzug der Erfindung ist, daß kein optischer Zugang zur Verbrennung erforderlich und somit keine Beeinflussung der Luftverteilung und des Flammenbildes gegeben ist.
Der Drucksensor kann insbesondere im Steuergerät des Heizgerätes positioniert werden und ist wesentlich unempfindlicher bezüglich Verschmutzung als bekannte eingangs genannte Sensoren.
Weiterer Vorteil ist, daß der Druckfühler keine Zeitkonstanten wie beispielsweise ein Temperaturfühler hat.
Auch kann der erfindungsgemäße Drucksensor im kalten Bereich des Heizgerätes entfernt von der Brennkammer angeordnet werden und ist mithin bezüglich Temperatur normalen Belastungen ausgesetzt.
Das erfindungsgemäße Verfahren kennzeichnet sich in besonders vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung dadurch, daß das für eine Flammenerkennung erfaßte Signal zur Drehzahlerkennung des Verbrennungsluftgebläses weiterverarbeitet wird, und daß insbesondere das zur Drehzahlerkennung weiterverarbeitete Signal zur Drehzahlregelung des Gebläses verwendet wird.
Aus dem Signalverlauf des Flammenerkennungsverfahrens mittels Drucksensor können durch geeignete Auswertung Informationen über die Gebläsedrehzahl gewonnen werden, und zwar unabhängig davon, ob das Gebläse mit oder ohne Verbrennung betrieben wird.
Wird die Anordnung zur Flammenerkennung an einem Heizgerät verwendet, dann ist ohne weiteren Sensor gleichzeitig eine Drehzahlerfassung und somit auch eine Drehzahlregelung des Gebläsemotors möglich.
Da eine Flammenerkennung und -überwachung für ein Heizgerät praktisch in allen Fällen notwendig ist, bietet die erfindungsgemäße Weiterbildung ohne zusätzlichen sensortechnischen Aufwand die Möglichkeit einer einfachen Drehzahlregelung.
Die Drehzahlregelung eines Gebläses mittels Drucksensor kann aber auch isoliert ohne vorherige Flammenerkennung und Flammenüberwachung bei einem Heizgerät durchgeführt werden, selbst bei einem Nichtbrennbetrieb eines Heizgerätes nur bei laufendem Gebläse.
Bei bekannten Heizgeräten mit Drehzahlregelung erfolgt demgegenüber die Erfassung des IST-Wertes z. T. mittels Sensoren im Motor und auch mittels Magneten in laufenden Teilen, die ein Signal an einen Sensor geben, der beispielsweise im Steuergerät des Gerätes sitzt. Es ist dann in jedem Falle eine separate Meßkette erforderlich. Zum Teil wird nach dem Stand der Technik auch die Generatorspannung des Motors und die Stromwelligkeit als Drehzahlinformation benutzt.
Die Verwendung eines erfindungsgemäßen Druck- oder Schalldrucksensors zur Flammen- und Drehzahlerkennung/-regelung bei Heizgeräten wurde bisher in der Fachwelt nicht erkannt, ins besondere deshalb, weil die Signalunterschiede zwischen Lüfter- und Brennbetrieb nicht erkannt wurden. Darüber hinaus hielt man nach dem Stand der Technik zwei Sensoren für die Flammenerkennung und für die Drehzahlregelung für erforderlich.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher beschrieben.
In der einzigen Figur der Zeichnung ist schematisch ein Teil eines Heizgerätes mit einer Überwachung und einer Regelung gezeigt, insbesondere eines mit Flüssigbrennstoff betriebenen Wasser- oder Luft-Heizgeräts eines Kraftfahrzeuges in Form eines Zuheizers oder einer Standheizung, mit einer Brennkammer (1) und einem Gebläse (2) für die Zuführung von Verbrennungsluft (L), sowie mit einem Steuergerät (8), wobei mittels Sensor das Heizgerät überwacht und Drehzahl-geregelt wird.
Der Sensor ist insbesondere ein Drucksensor oder Schalldrucksensor (auch Mikrofon), mit dessen Hilfe zum einen die Flamme (F) in der Brennkammer (1) und zum anderen die Drehzahl des Gebläses (2) überwacht wird, wobei das überwachte Signal zur Steuerung oder Gebläsedrehzahl-Regelung des Heizgerätes weiterverwendet, insbesondere weiterverarbeitet wird.
Durch den Druck- oder Schalldrucksensor (3) wird vorab das Vorhandensein einer Flamme (F) erkannt.
Das Signal des Druck- oder Schalldrucksensors (3) wird gebläseseitig zwischen Gebläse (2) und Brennraum (5) der Brennkammer (1) abgegriffen, und zwar längs ohnehin eines im Fahrzeugheizgerät vorhandenen Luftzuführungskanals (6).
Insbesondere wird die Frequenz des Signals überwacht.
Das für eine Flammenerkennung erfaßte Signal wird zur Drehzahlerkennung des Verbrennungsluftgebläses weiterverarbeitet, und es wird das zur Drehzahlerkennung weiterverarbeitete Signal zur Drehzahlregelung verwendet.
Das Heizgerät kann eine Zerstäuber- oder Verdampfer-Brennkammer (1) aufweisen.
Wenn auch mit Vorteil ein einziger Sensor (Drucksensor oder Schalldrucksensor) sowohl für die Flammenerkennung und -überwachung als auch für die Drehzahlüberwachung und -regelung verwendet wird, so können im Heizgerät mehrere Drucksensoren oder auch andere aus dem Stand der Technik bekannte Sensoren vorgesehen sein.
Die Entnahmestelle (7) des Signals für den Druck- oder Schalldrucksensor (3) liegt also gebläseseitig zwischen Gebläse (2) und Brennraum (5) der Brennkammer (1), während der eigentliche Druck- oder Schalldrucksensor (3) in einem kalten, vom Brennraum (5) der Brennkammer (1) entfernten Bereich des Heizgeräts angeordnet ist, und zwar im Steuergerät (8) des Heizgerätes.
Von der Signal-Entnahmestelle (7) zum Druck- oder Schalldrucksensor (3) ist ein druckdichter Leitungszweig (9) verlegt.

Claims

Verfahren zur Überwachung und/oder Gebläsedrehzahl-Regelung eines Heizgerätes, insbesondere eines mit Brennstoff betriebenen Wasser- oder Luft-Heizgeräts eines Kraftfahrzeuges in Form eines Zuheizers oder einer Standheizung, mit einer Brennkammer (1) und einem Gebläse (2) für die Zuführung von Verbrennungsluft (L), sowie mit einem Steuergerät, wobei mittels Sensor(en) das Heizgerät überwacht und/oder die Drehzahl des Gebläses geregelt wird, dadurch gekennzeichnet, daß durch einen Druck- oder Schalldrucksensor (3) die Flamme (F) in der Brennkammer (1) und/oder die Gebläsedrehzahl überwacht, und daß gegebenenfalls das überwachte Signal zur Steuerung oder Gebläsedrehzahl-Regelung des Heizgerätes weiterverwendet, insbesondere weiterverarbeitet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch den Druck- oder Schalldrucksensor (3) das Vorhandensein einer Flammte (F) erkannt und/oder der Flammenverlauf einer Verbrennung in der Brennkammer (1) überwacht wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Signal des Druck- oder Schalldrucksensors (3) gebläseseitig zwischen Gebläse (2) und Brennraum (5) der Brennkammer (1) abgegriffen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz des Signals überwacht wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Signal längs vorhandener Luftführungskanäle (6) des Heizgeräts abgegriffen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das für eine Flammenerkennung erfaßte Signal zur Drehzahlerkennung des Verbrennungsluftgebläses weiterverarbeitet wird.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das zur Drehzahlerkennung weiterverarbeitete Signal zur Drehzahlregelung verwendet wird.
Heizgerät, insbesondere mit Brennstoff betriebenen Wasser- oder Luft-Heizgeräts eines Kraftfahrzeuges in Form eines Zuheizers oder einer Standheizung, mit einer Zerstäuber- oder Verdampfer-Brennkammer (1) und einem Gebläse (2) für die Zuführung von Verbrennungsluft (L), mit einer Überwachung und/oder Regelung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Drucksensor und/oder zumindest ein Schalldrucksensor zur Flammenerkennung und/oder Drehzahlregelung vorgesehen ist.
Heizgerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Entnahmestelle (7) des Signals für den Druck- oder Schalldrucksensor (3) gebläseseitig zwischen Gebläse (2) und Brennraum (5) der Brennkammer (1) liegt.
Heizgerät nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Entnahmestelle (7) des Signals für den Druck- oder Schalldrucksensor (3) in ohnehin im Heizgerät vorhandenen Luftzuführungskanälen (6) liegt.
Heizgerät nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck- oder Schalldrucksensor (3) in einem kalten, vom Brennraum (5) der Brennkammer (1) entfernten Bereich des Heizgeräts angeordnet ist.
Heizgerät nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck- oder Schalldrucksensor (3) im Steuergerät (8) des Heizgerätes angeordnet ist.
Heizgerät nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß von der Signal-Entnahmestelle (7) zum Druck- oder Schalldrucksensor (3) ein druckdichter Leitungszweig (9) verlegt ist.