DE3740047A1 - Verfahren und vorrichtung zur steuerung der verbrennungsluft fuer einen brenner - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung der Verbrennungsluft für einen Brenner.

Brenner werden vielseitig verwendet, wie z. B. für Heizungs­ anlagen, für die Verbrennung von in Filtern zurückgehaltenen Rußpartikeln, usw.

Es ist bekannt, daß beim Starten eines kalten Brenners ein großer Teil des im Kraftstoff-Luftgemisch vorhandenen Kraftstoffes sich in den kalten Wänden des Brenners nieder­ schlägt, wodurch die Funktion des Brenners zumindest in der Startphase beeinträchtigt wird. Diese Beeinträchtigung kann bei manchen Anwendungsfällen und insbesondere bei solchen Brennern, bei denen eine Rezirkulation der heißen Gase innerhalb des Brenners erfolgt, unerwünscht sein.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu entwickeln, mit dem eine sichere Funktion des Brenners auch im Kaltstart gewährleistet ist.

Die Aufgabe wird bei einem gattungsgemäßen Verfahren durch die im Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmale gelöst.

Durch die Herabsetzung der Strömungsgeschwindigkeit ist automatisch eine Erniedrigung der Verbrennungsluftmenge ver­ bunden, durch die das Luftverhältnis des Brennstoff-Luft­ gemisches in einen zündfähigen Bereich verschoben wird.

Diese Art der Anfettung des Gemisches hat insbesondere bei Brennern mit Heißgasrezirkulation den Vorteil, daß durch die Herabsetzung der Verbrennungs-Luftgeschwindigkeit die Strömungsgeschwindigkeit im Rezirkulationsraum soweit abge­ senkt wird, daß die Flammenfortpflanzungsgeschwindigkeit größer ist als die Strömungsgeschwindigkeit. Dadurch wird ein Durchzünden mit anschließender Heißgasrezirkulation erst möglich. Dieses Rezirkulationsgas bewirkt schlagartig eine Erhöhung der Temperatur des Brennstoff-Luftgemisches, womit gleichzeitig eine starke Erhöhung der Flammenfortpflanzungs­ geschwindigkeit einhergeht.

Das Verfahren wird erfindungsgemäß mit einer Vorrichtung durchgeführt, bei dem für die Förderung der Verbrennungsluft in den Brenner ein Gebläse vorgesehen ist, dessen Antriebs­ motor in mindestens zwei Drehzahlbereichen betreibbar ist und mittels einer Steuereinheit zwischen diesen Drehzahl­ bereichen umschaltbar ist. Hierbei bleibt der Durchströmquer­ schnitt konstant, so daß bei Verringerung der Drehzahl die Strömungsgeschwindigkeit und damit direkt die Verbrennungs­ luftmenge für den Startbetrieb verringert wird. Bei den konventionellen Methoden dagegen wird durch Verringerung des Strömungsquerschnittes mittels einer sogenannten Starterklappe in der Regel die Luftmenge reduziert, jedoch ohne die Strömungsgeschwindigkeit nennenswert zu verändern.

Die Erfindung ist insbesondere für Brenner mit Rezirkulation des Heizgases geeignet, bei dem die Herabsetzung der Strömungsgeschwindigkeit, abgesehen von der Veränderung des Brennstoff-Luftverhältnisses, die oben erwähnten Vorteile bietet.

Eine schnelle und möglichst akkurate Verbrennung wird bei­ spielsweise bei Fahrzeugen verlangt, die mit einem Partikel­ filter und einem Brenner zur Regenerierung des Filters aus­ gestattet sind. Ein Ausführungsbeispiel dazu ist in der Zeichnung schematisch dargestellt.

In der Zeichnung ist eine Verbrennungsmaschine 10 darge­ stellt, in deren Abgasanlage 11 ein Partikelfilter 12 zwischengeschaltet ist. Bei Betrieb der Verbrennungs­ maschine 10 werden die Abgase 17 durch den Filter 12 geleitet, wobei die Rußpartikel aus den Abgasen 17 festge­ halten werden. Nach Ablauf einer bestimmten Betriebszeit der Verbrennungsmaschine 10 bzw. eines bestimmten Kraftstoff­ durchsatzes wird der Filter 12 soweit beladen, daß er für den weiteren Betrieb regeneriert werden muß. Hierzu ist ein Brenner 13 vorgesehen, dessen heiße Brenngase durch Umschalten eines Dreiwegeventiles 10 durch den Filter 12 leitbar sind, um hierin die Rußpartikel zu verbrennen.

Dem Brenner 13 wird zu diesem Zweck ein Gemisch aus Brenn­ stoff 15 und Verbrennungsluft 16 zugeführt. Je nach Ausge­ staltung der Brenner-Filteranlage 13, 12 wird der Brenner 13 in dessen Betriebspausen mehr oder weniger abkühlen, so daß in vielen Fällen und insbesondere in kühlen Jahreszeiten eine Inbetriebnahme im kalten Zustand des Brenners 13 erfolgen muß. Für solche Fälle ist ein Gebläse 18 zur Zuführung der Verbrennungsluft 16 für den Brenner 13 vorge­ sehen, der mit einem Antriebsmotor 19 betrieben wird, dessen Drehzahl mittels einer Steuereinheit 20 regelbar ist. Wird also der Brenner 13 in einem kalten Zustand in Betrieb ge­ nommen, so registriert die Steuereinheit 20 diesen Zustand mittels eines Temperatursensors 21. Die Steuereinheit 20 schaltet demzufolge den Antriebsmotor 19 mit einer niedrigen Drehzahl ein, so daß über das Gebläse 18 die durch einen Luftfilter 21 geleitete Umgebungsluft mit einer verminderten Strömungsgeschwindigkeit als Verbrennungsluft 16 zusammen mit dem Kraftstoff 15 in den Brenner 13 geleitet wird. Das mit verminderter Verbrennungsluftmenge einströmende Gemisch ist somit auch im kalten Brenner 13 zündfähig. Im Brenner 13 erfolgt durch eine entsprechende Anordnung eines Misch­ rohres 23 eine Rezirkulation 24 der Heißgase. In der Start­ phase des Brenners 13 ist die Strömungsgeschwindigkeit im Rezirkulationsraum aufgrund der niedrigen Strömungsge­ schwindigkeit der Verbrennungsluft 16 entsprechend klein, so daß die Flammenfortpflanzungsgeschwindigkeit größer ist als die Strömungsgeschwindigkeit des rezirkulierenden Gases 24. Damit erfolgt ein rasches Durchzünden des Gemisches mit erst anschließender Rezirkulation dieser bereits heißen Gase 24. Diese rezirkulierende Gas 24 bewirkt somit schlagartig eine Erhöhung der Tempereratur des Brennstoff-Luftgemisches, womit gleichzeitig eine starke Erhöhung der Flammenfortpflanzungsgeschwindigkeit einher­ geht, mit ca. 60-70 m/s. Nun schaltet die Steuereinheit 20 des Antriebsmotors 19 auf eine höhere Drehzahl, so daß nun die volle Verbrennungsluftmenge dem Brenner 13 zugeführt wird.

Claims (2)

1. Verfahren zur Steuerung der Verbrennungsluft für einen Brenner, dadurch gekennzeichnet, daß bei Kaltstart des Brenners (13) die Strömungsgeschwindigkeit der Ver­ brennungsluft (16) verringert wird.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Förderung der Verbrennungsluft (16) in den Brenner (13) ein Gebläse (18) vorgesehen ist, dessen Antriebsmotor (19) in mindestens zwei Drehzahlbereichen betreibbar ist und daß dem Antriebsmotor eine Steuereinheit (20) zugeordnet ist, die den Betrieb des Antriebsmotors in Abhängigkeit der Temperatur (21) des Brenners steuert.