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Die
Erfindung betrifft ein Heizgerät
mit einem Glühstift/Flammwächter, bei
dem während
eines Glühstiftrampen-Zeitintervalls
die pro Zeiteinheit zugeführte
Energiemenge sukzessiv zu verändern,
insbesondere zu reduzieren ist, und mit einem Steuergerät, das mit
dem Glühstift/Flammwächter betrieblich
gekoppelt ist. Ferner betrifft die Erfindung ein Fahrzeug, das mit
einem derartigen Heizgerät
versehen ist.
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Aus
DE 198 22 140 C1 ist
ein Verfahren zur Flammüberwachung
bei einem Fahrzeugheizgerät bekannt,
bei dem der Widerstandswert eines Glühstifts von einem Steuergerät in Glühpausen,
in welchen am Glühstift
keine Versorgungsspannung anliegt, zur Erkennung einer Flamme in
einer Brennkammer ausgewertet wird. Die Überwachung erfolgt durch Prüfung, ob
Glühwendeln
des Glühstifts
einen vorbestimmten Widerstandswert innerhalb eines vorgegebenen
Zeitintervalls einnehmen.
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Aus
DE 199 03 305 A1 ist
ein Verfahren zum Überwachen
der Flamme in einem Fahrzeugheizgerät bekannt, das mit einem in
einer Brennkammer hinein ragenden Temperatursensor bzw. Flammwächter versehen
ist. Das Messsignal des Flamm wächters wird
einem Steuergerät
zugeführt
und zur Flammerkennung in Abhängigkeit
von vorgegebenen Temperatur-Schwellenwerten sowie zusätzlich von
Temperatur-Gradienten ausgewertet. Mit diesem Verfahren ist die
Flamme-Aus-Erkennung
möglich,
nachdem das Startelement in Gestalt des Flammwächters bzw. Glühstiftes
vollständig
ausgeschaltet worden ist.
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Bisher
bekannte Verfahren der Flammüberwachung
mittels eines Glühstifts/Flammwächters weisen
den Nachteil auf, dass während
der Startphase, d.h. während
des Glühbetriebs
des Glühstifts
keine durchgängige Überwachung
der Flamme möglich ist.
Dieses Problem tritt insbesondere bei kleinen Heizgeräten bis
zu 5 kW Heizleistung auf. Durch einen Flammabriss während der
gegenwärtig
nicht überwachten
Startphase kann es teilweise zu extremen Qualmemissionen kommen.
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Zugrundeliegende Aufgabe
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Fahrzeug mit einem Heizgerät bereitzustellen,
bei dem auch während
einer Startphase des Heizgerätes eine
durchgängige
Flammüberwachung
möglich
ist.
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Erfindungsgemäße Lösung
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Diese
Aufgabe ist erfindungsgemäß mit einem
Heizgerät
der eingangs genannten Art gelöst, bei
dem mit dem Steuergerät
der Widerstandswert des Glühstiftes/Flammwächters während des
Glühstiftrampen-Zeitintervalls
ermittelt und mit einem Schwellenwert RGS verglichen
werden kann, und bei Unterschreiten des Schwellenwertes RGS ein Flamme-Aus-Signal generierbar ist.
Ferner ist die Aufgabe mit einem Fahrzeug gelöst, das mit einem derartigen erfindungsgemäßen Heizgerät versehen
ist.
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Die
Erfindung basiert auf der Erkenntnis, dass während der Startphase und damit
während
des Glühstiftrampen-Zeitintervalls
die dem Glühstift/Flammwächter zugeführte elektrische
Leistung sukzessive verändert,
insbesondere reduziert wird und dass diese Veränderung bzw. Reduzierung zu
einer Änderung
des Widerstandswerts des Glühstifts/Flammwächters führt. Indem
man die Änderung des
Widerstandswerts aufgrund der dem Glühstift/Flammwächter zugeführten elektrischen
Leistung bei der Flammerkennung mittels eines Steuergeräts berücksichtigt,
kann erfindungsgemäß auch während des
Glühstiftrampen-Zeitintervalls
eine Flammerkennung sicher gewährleistet
werden. Dabei wird gemäß der Erfindung
ein entsprechend angepasster Schwellenwert verwendet, um ein Flamme-Aus-Signal
zu generieren.
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Die
Erfindung kann grundsätzlich
bei einem Glühstiftrampen-Zeitintervall
zur Anwendung kommen, bei dem die dem Glühstift zugeführte elektrische
Leistung sukzessive reduziert und/oder erhöht wird. Die nachfolgende Erläuterung
ist hinsichtlich der zeitabhängigen
Veränderung
von Werten bzgl. einer Reduzierung und/oder einer Erhöhung mit
entsprechend angepassten Vorzeichen zu verstehen. Besonders geeignet
ist die erfindungsgemäße Vorrichtung
und das zugehörige
Verfahren für
ein Glühstiftrampen-Zeitintervall,
bei dem die zugeführte
elektrische Leistung sukzessive reduziert wird.
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Erfindungsgemäß ist eine
Flammüberwachung
während
einer Glühstiftrampe
möglich,
so dass auch in diesem Betriebszustand des Heizgerätes schnell
auf einen Flammabriss reagiert werden kann.
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Vorteilhafte Weiterbildungen
der Erfindung
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Bei
einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist der Schwellenwert
RGS durch eine Funktion als RGS =
f(t) in Abhängigkeit
der Zeit über
das Glühstiftrampen-Zeitintervall
hinweg veränderlich.
Es wird bei dieser Weiterbildung also mit einem zeitabhängig veränderlichen
Schwellenwert gearbeitet, wodurch eine besonders genaue und schnelle
Flamme-Aus-Erkennung möglich
ist.
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Die
genannte zeitabhängige
Funktion ist vorteilhaft zumindest in Abhängigkeit des Widerstandswerts
RAnfang des Glühstiftes am Anfang des Glühstiftrampen-Zeitintervalls bestimmt.
Der Widerstandswert am Anfang eines Glühstiftrampen-Zeitintervalls bildet
sozusagen den Ausgangspunkt für
die nachfolgende Reduzierung bzw. Erhöhung, die durch eine entsprechende
Abschätzung
für die
weitere Betrachtung mit ausreichender Genauigkeit vorweggenommen
werden kann.
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Die Änderung
des Widerstandswertes kann auf einfache und zugleich ausreichend
genaue Weise als ein Verlauf, insbesondere ein linearer Verlauf, zwischen
dem Widerstandswert RAnfang des Glühstifts am
Anfang und dem Widerstandswert REnde des
Glühstifts
am Ende des Glühstiftrampen-Zeitintervalls
angenommen werden. Die genannte Funktion bestimmt sich dann als
RGS = f(t; RAnfang;
REnde, insbesondere als RGS =
t·(RAnfang – REnde)/tges, wobei
t die verstrichene Zeit und tges die Gesamtzeit
des Glühstiftrampen-Zeitintervalls
bedeutet.
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Um
einen Schwellenwert für
die Flamme-Aus-Erkennung festzulegen, kann die letztgenannte Funktion
vorteilhaft mit einem Offset versehen sein, der den Bereich der
gerade noch zulässigen Änderung
des Widerstandswertes festlegt. Eine darüber hinausgehende Änderung
des Widerstandswertes führt
dann zu einem entsprechenden Flamme-Aus-Signal.
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Der
Offset kann als über
das gesamte Glühstiftrampen-Zeitintervall
gleich bleibender Offset, als ein so genannter Funktionsoffset y,
festgelegt werden. Die genannte Funktion ist dann als RGS =
f(t; RAnfang; REnde) – y, insbesondere
als RGS = t·(RAnfang – REnde)/tges – y, bestimmt.
Diese Funktion kann auf kostengünstige
Art in einem Steuergerät
realisiert und zum Bestimmen des Schwellenwerts verwendet werden.
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Alternativ
oder zusätzlich
kann als Offset je ein Offset A und B der funktionsbestimmenden
Widerstandswerte verwendet werden, derart, dass die Funktion als
RGS = f(t; A·RAnfang;
B·REnde), insbesondere als RGS =
t·(A·RAnfang – B·REnde)/tges, bestimmt
ist.
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Die Änderung
des Widerstandswerts aufgrund der zugeführten elektrischen Leistung
kann darüber
hinaus bestimmt werden, indem der Widerstandswertes REnde des
Glühstiftes
am Ende im Glühstiftrampen-Zeitintervall
experimentell ermittelt und in Abhängigkeit des Widerstandswertes
RAnfang des Glühstiftes am Anfang als REnde = f(RAnfang),
insbesondere als REnde = x·RAnfang, bestimmt wird.
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Diese
Bestimmung kann in die genannte Funktion einfließen, so dass sie insgesamt
als RGS = f(t; A·RAnfang;
B·REnde) mit REnde =
f(RAnfang), insbesondere als RGS =
t·(A·RAnfang – B·x·RAnfang)/tges, bestimmt
ist. Ein zeitabhängige
Festlegung des genannten Schwellenwerts auf der Grundlage dieser
Funktion und eine entsprechende vergleichende Überwachung des real auftretenden
Widerstandswerts des Glühstifts/Flammwächters führt zu einer
besonders sicheren Flammerkennung während einer Glühphase des
Glühstifts/Flammwächters.
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Alternativ
oder zusätzlich
kann bei der erfindungsgemäßen Flammüberwachung
eine Gradientenauswertung des Verlaufs des Widerstandswerts zur
Anwendung kommen, wobei wiederum der Einfluss der dem Glühstift/Flammwächter zugeführten elektrischen
Leistung während
des Überwachungsintervalls
berücksichtigt
wird.
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Kurzbeschreibung der Zeichnung
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Nachfolgend
wird ein Ausführungsbeispiel eines
erfindungsgemäßen Heizgeräts anhand
der beigefügten
schematischen Zeichnung näher
erläutert.
Es zeigt:
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1 ein
Diagramm der Verläufe
eines erfindungsgemäßen Schwellenwerts
zur Flammerkennung über
der Zeit während
eines Glühstiftrampen-Zeitintervalls, sowie
je einen Verlauf eines Widerstandswerts eines Glühstifts über der Zeit bei Flamme-Ein
und bei Flamme-Aus.
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Detaillierte Beschreibung
des Ausführungsbeispiels
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In 1 ist
ein Diagramm mit einer horizontalen X-Achse und einer vertikalen
Y-Achse dargestellt.
Auf der X-Achse ist der Verlauf über
der Zeit in der Einheit Sekunden (sec) aufgetragen. Die Y-Achse
veranschaulicht Widerstandswerte in der Einheit Milliohm (mΩ).
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Mit
einer Linie bzw. Kurve 10 ist in 1 der Verlauf
eines Widerstandswertes eines Glühstifts
an einem Brenner eines Heizgerätes
während
eines Glühstiftrampen-Zeitintervalls
(d.h. während
des Glühvorgangs)
bei einer Flamme-Ein-Situation
veranschaulicht. Eine Linie bzw. Kurve 20 zeigt den Verlauf
eines zeitlich veränderlichen
Schwellenwerts der auf der Grundlage einer Funktion RGS =
f(t) erfindungsgemäß ermittelt
wird. Eine Linie bzw. Kurve 30 zeigt schließlich den
Verlauf eines Widerstandswerts an dem Glühstift, bei Vorliegen einer
Flamme-Aus-Situation.
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Die
Funktion RGS bestimmt sich ausgehend von
einem Widerstandswert RAnfang des Glühstiftes am
Anfang des Glühstiftrampen-Zeitintervalls
von 1000 mΩ.
Nachfolgend wird ein linearer Verlauf zwischen dem Widerstandswert
RAnfang des Glühstifts am Anfang und dem Widerstandswert
REnde des Glühstifts am Ende des Glühstiftrampen-Zeitintervalls
angenommen. Der Widerstandswert REnde ist
experimentell mit etwas über
600 mΩ ermittelt
worden.
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Die
sich ergebenden Funktion RGS = f(t; RAnfang; REnde), insbesondere
RGS = t·(RAnfang – REnde)/tges, wobei
t die verstrichene Zeit und tges die Gesamtzeit des
Glühstiftrampen-Zeitintervalls
bedeutet, ist weiter mit einem Offset y von 200 mΩ belegt
worden, so dass der Verlauf der Linie 20 durch die Funktion
RGS = f(t; RAnfang;
REnde) – y,
insbesondere RGS = t·(RAnfang – REnde)/tges – y, bestimmt
ist. Diese Funktion ist in einem Steuergerät des Heizgerätes nachgebildet
und dient zum Bestimmen des zeitlich veränderlichen Schwellenwerts bei
der Flamme-Aus-Erkennung.
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Während des
Glühstiftrampen-Zeitintervalls wird
der tatsächliche
Verlauf des Widerstandswerts am Glühstift mit dem zeitlich veränderlichen
Schwellenwert gemäß der oben
genannten Funktion verglichen. Tritt eine Flamme-Aus-Situation ein,
so sinkt der tatsächliche
Widerstandswert unter den Schwellenwert, was in 1 beim
Bezugszeichen 40 veranschaulicht ist. Dieses Unterschreiten
des Schwellenwerts wird vom Steuergerät des Heizgerätes erkannt und
das Heizgerät
entsprechend der vorliegenden Flamme-Aus-Situation gesteuert. Dabei
werden beispielsweise ein Ausblasen der Brennkammer, eine Veränderung
der Brennstoffförderung
und/oder ein erneutes Zünden
des Brennstoffs vom Steuergerät angeregt.
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Mit
dieser Art der Flammerkennung ist somit auch während eines Glühstiftrampen-Zeitintervalls eine
schnelle Reaktion auf einen Flammabriss möglich.
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- 10
- Verlauf
eines Widerstandswertes bei einer Flamme-Ein-Situation
- 20
- Verlauf
eines Schwellenwerts gemäß RGS = f(t)
- 30
- Verlauf
eines Widerstandswerts bei einer Flamme-Aus-Situation
- 40
- Schnittpunkt
bei Unterschreiten des Schwellenwertes
- X-Achse
- Zeit
in Sekunden
- Y-Achse
- Widerstandswert
in Milliohm