DE3812299A1 - Verdampferbrenner und verfahren zum betreiben eines verdampferbrenners - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Verdampferbrenner für zum Beispiel Standheizungen in Kraftfahrzeugen, mit einem Verbrennungsluftgebläse, einer Brennstoffdosierpumpe, die in einen eine zum Starten des Brenners dienende Glühkerze zumindest teilweise umgebenden, beispielsweise eine Faserpackung oder dgl. enthaltenden Verdampferbrenn­ stoff eingibt, der im verdampften Zustand zusammen mit Verbrennungsluft verbrennt. Außerdem betrifft die Erfin­ dung ein Verfahren zum Betreiben eines motorunabhängigen, mit flüssigem Brennstoff gespeisten Verdampferbrenners, zum Beispiel einer Standheizung, für ein Kraftfahrzeug, bei dem zum Starten des Verdampferbrenners eine Glühkerze zum Entzünden eines Brennstoff-/Luft-Gemisches in einer Brennkammer des Brenners für eine bestimmte Zeit mit Strom gespeist wird.

Verdampferbrenner der oben genannten Art werden vornehm­ lich in Heizgeräten für Kraftfahrzeuge verwendet, also in sogenannten Stand- oder Zusatzheizungen für Busse, Lastkraftwagen und auch Personenkraftwagen.

Die Erfindung betrifft allgemein Verdampferbrenner, nicht nur solche für Standheizgeräte, sondern auch zum Beispiel für Rußfilterbrenner, die zum Beseitigen von Ruß-Rück­ ständen dienen. Im folgenden soll jedoch speziell auf das Gebiet der Standheizungen Bezug genommen werden, um die Erfindung zu erläutern.

Speziell bei motorunabhängigen, mit flüssigem Brennstoff arbeitenden Standheizgeräten für Kraftfahrzeuge gibt es verschiedene Typen von Brennern, zum Beispiel Brenner, die mit einem Druckzerstäuber oder einem Rotationszer­ stäuber arbeiten. Außerdem gibt es Verdampferbrenner, bei dem der Brennstoff zur Bildung eines Brennstoff-/Luft- Gemisches nicht zerstäubt, sondern verdampft wird. Die verschiedenen Brennertypen haben jeweils gewisse Vorteile und gewisse Nachteile. Bei Verdampferbrennern wird von einer Brennstoffdosierpumpe Brennstoff einer Verdampfer­ anordnung einer Brennkammer zugeführt. Diese Verdampfer­ anordnung besteht zum Beispiel aus einer Art Faserpackung oder Netz, die - zum Starten des Brenners -einen Bereich in der Nähe einer Glühkerze ausfüllt. Der von der Dosier­ pumpe kommende Brennstoff wird von der Faserpackung auf­ genommen und gelangt durch kapillarische Wirkung in den Flammbereich einer Brennkammer. Um den Verbrennungsvor­ gang einzuleiten, wird die Glühkerze eine bestimmte Zeit mit einer Spannungsquelle verbunden. Außerdem wird von einem Verbrennungsluftgebläse Luft in die Brennkammer geblasen. Grundsätzlich können das Einschalten der Glüh­ kerze, das Zuführen von Verbrennungsluft und das Zumes­ sen von Brennstoff gleichzeitig eingeleitet werden, üblicherweise wird jedoch erst bei Verbrennungsluftzufuhr vorgeglüht, und dann wird Brennstoff zugemessen. Durch die Glühkerze erreicht der verdampfte Brennstoff im Bei­ sein von Luft die Zündungstemperatur, so daß der Ver­ brennungsvorgang in Gang kommt. Nach diesem Startvorgang wird die Glühkerze ausgeschaltet.

Es ist nun festgestellt worden, daß nach dem Abschalten solcher Verdampferbrenner und bei einem späteren Neustart des Heizgeräts Blaurauch entsteht. Das Nachhauchen beim Abschalten des Verdampferbrenners ist darauf zurückzu­ führen, daß, da kein Brennstoff mehr zugeführt wird, nach einer gewissen Zeit die Flamme abreißt und der in der Verdampferanordnung befindliche Brennstoff lediglich erwärmt wird, ggf. noch unter Zuführung von Verbrennungs­ luft während der üblichen Nachlaufphase des Verbrennungs­ luftgebläses. Beim Abschalten der Brennstoffzufuhr be­ findet sich noch eine gewisse Menge Brennstoff in der Faserpackung des Verdampfers, und von dieser Menge wird eine Teilmenge nach Abreißen der Flamme verraucht.

Beim nächsten Start des Heizgeräts, insbesondere beim Vorglühen unter gleichzeitiger Zufuhr von Verbrennungs­ luft wird dann der von dem früheren Brennvorgang noch in der Faserpackung oder dem Netz verbliebene Brennstoff verraucht, bevor neuer Brennstoff zugeführt wird und das Brennstoff-/Luft-Gemisch entzündet wird.

Die Bildung von Blaurauch ist aus Gründen des Umwelt­ schutzes unerwünscht. Ein weiterer Nachteil ist darin zu sehen, daß sich im Bereich der Glühkerze und der Brennkammer Rückstände bilden, die mit der Zeit den ordnungsgemäßen Betrieb des Heizgeräts beeinträchtigen können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Verdamp­ ferbrenner und ein Verfahren zum Betreiben eines Ver­ dampferbrenners der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem das Bilden von Rauch nach Abschalten des Brenners und/oder beim erneuten Einschalten des Brenners weitest­ gehend vermieden wird, und darüber hinaus eine Verun­ reinigung der Brenneranordnung weitestgehend vorgebeugt ist.

Bei einem Verdampfer der eingangs genannten Art wird diese Aufgabe gelöst durch eine Nachglühsteuerung, die die Glühkerze nach dem Abschalten der Brennstoffdosier­ pumpe eine vorbestimmte Zeitspanne einschaltet. Die Nachglühsteuerung kann durch einen Mikroprozessor reali­ siert sein, der auch anderweitige Steuerungsaufgaben übernimmt.

Bei einem Verfahren gemäß der Erfindung ist vorgesehen, daß nach dem Abschalten des Verdampferbrenners die Glüh­ kerze während einer vorbestimmten Zeitspanne eingeschal­ tet wird. Das Einschalten der Glühkerze kann gleichzeitig mit dem Abschalten des Brenners, vorzugsweise nach Be­ endigung der Brennstofförderung geschehen. Man kann auch das Einschalten der Glühkerze durch den Abschaltvorgang des Verdampferbrenners veranlassen.

Üblicherweise werden Verdampferbrenner so betrieben, daß nach Beendigung der Brennstoffzufuhr das Verbrennungs­ luftgebläse eine Zeit lang nachläuft, um den Brennvorgang so lange aufrecht zu halten, bis die Flamme aufgrund des zu mageren Gemisches abreißt.

Durch die erfindungsgemäße Maßnahme werden die oben auf­ gezeigten Nachteile bei Verdampferbrennern weitestgehend vermieden. Die Verdampferbrenner erreichen insoweit ähnlich gutes Betriebsverhalten wie beispielsweise Brenner mit Rotationszerstäuber oder Druckzerstäuber.

Durch das Einschalten der Glühkerze nach dem Abschalten des Brenners wird erreicht, daß die Temperatur des nach Beendigen der Brennstoffzufuhr im Bereich des Kerzen­ stutzens und möglicherweise auch im Bereich der Brenn­ kammer verbleibenden Restbrennstoffs derart erhöht wird, daß der Restbrennstoff praktisch rückstandsfrei ver­ brennt. Im Vergleich mit den herkömmlichen Verdampfer­ brennern reißt die Flamme erst wesentlich später ab, da die Glühkerze die Verdampfung des Brennstoffs fördert und eine ausreichend hohe Temperatur des verdampften Brennstoffs gewährleistet. Damit erhält man während der gleichzeitigen Zufuhr von Verbrennungsluft ein ausrei­ chend fettes Brennstoff-/Luft-Gemisch.

Da nach Abschalten der Brennstoffzufuhr der dann noch verbleibende Restbrennstoff praktisch restlos verbrannt wird, wird nicht nur beim Abschalten des Brenners eine Blaurauchentwicklung vermieden, sondern auch beim später erfolgenden Wiedereinschalten des Geräts entsteht kein Blaurauch, da sich im Kerzenstutzen und in sonstigen Bereichen keinerlei Restbrennstoffe mehr vom früheren Verbrennungszyklus befinden.

Da praktisch der gesamte Restbrennstoff nach Abschalten des Brenners verbrannt wird, kommt es auch nicht zu bleibenden Rückständen im Bereich des Kerzenstutzens und/ oder in der Brennkammer.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine stark schematisierte Teilansicht eines Ver­ dampferbrenners, und

Fig. 2 ein Flußdiagramm, welches ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens veranschaulicht.

Im folgenden soll als Beispiel der Erfindung einer Ver­ dampferbrenner für ein Standheizgerät eines Kraftfahr­ zeugs beschrieben werden. Der Aufbau des Heizgeräts mit dem Verdampferbrenner ist an sich bekannt. Neu ist hier die Steuerung des Betriebs.

Wie in Fig. 1 schematisch dargestellt ist, besitzt ein Standheizgerät für ein Kraftfahrzeug ein Gehäuse 1 mit einer innerhalb des Gehäuses gelagerten Brennkammer 2, der zum Beispiel stirnseitig von einem (nicht gezeigten) Verbrennungsluftgebläse Verbrennungsluft VL zugeführt wird. In der Brennkammer 2 vermischt sich die Verbren­ nungsluft VL mit verdampften Brennstoff.

Der Brennstoff wird von einer (ebenfalls nicht gezeigten) Brennstoffdosierpumpe in Pfeilrichtung (B) zugeführt. Die von der Brennstoffdosierpumpe kommende Leitung mündet in einem Bereich einer Glühkerze 3. Die Glühkerze 3 ist in einem Kerzenstutzen montiert, der eine Netzstruktur oder eine Faserpackung aufnimmt, die sich bis in den Bereich der Brennkammer 2 hinein erstrecken kann. Der in den Be­ reich des Kerzenstutzens eintretende Brennstoff B wird von der Faserpackung aufgenommen und gelangt durch kapil­ larische Wirkung in den Bereich der Brennkammer 2, wobei der Brennstoff an der Innen-Oberfläche des Kerzenstutzens und der Brennkammer verdampft. Der verdampfte Brennstoff vermischt sich mit der zugeführten Verbrennungsluft VL.

Zum Starten des Verdampferbrenners wird die Glühkerze 3 eine vorbestimmte Zeit mit Strom gespeist, so daß sie eine relativ hohe Temperatur annimmt, die ausreicht, um eine Entzündung des Brennstoff-/Luft-Gemisches innerhalb der Brennkammer zu bewirken. Die Flamme und die heißen Abgase gelangen in Richtung der gestrichelten Pfeile (in Fig. 1 nach rechts) durch das nur teilweise darge­ stellte Innere des Gehäuses, werden am nicht dargestell­ ten Ende des Geräts umgelenkt und gelangen in der Höhe der Brennkammer 2 als Abgase A zu einem Auspuff.

Während des genannten Wegs erwärmen die heißen Verbren­ nungsgase das in einem Warmetauscher fließende Wasser. Das Wasser tritt als kaltes Wasser in Richtung des Pfeils WE in eine Wasserpumpe 5 ein und wird von der Wasserpumpe 5 etwa spiralförmig durch den Ringraum des Wärmetauschers 4 zwischen einer inneren und einer äußeren Gehäusewand gepumpt, bevor es erwärmt bei einem Pfeil WA austritt. Von dort gelangt das erwärmte Wasser beispielsweise zu einem Heizkörper, der an einer geeigneten Stelle des Fahrzeugs angeordnet ist.

Zum Starten des Heizgeräts wird zunächst das Verbren­ nungsluftgebläse sowie die Glühkerze 3 eingeschaltet. Nach einer Vorglühphase wird dann durch Einschalten der Brennstoffdosierpumpe Brennstoff zugeführt, so daß das Brennstoff-/Luft-Gemisch alsbald verdampft wird. Wenn eine bestimmte Soll- oder Höchsttemperatur erreicht ist (dies wird von einer hier nicht dargestellten Sensor- und Steueranordnung festgestellt), wird die Brennstoffzufuhr durch Abschalten der Brennstoffdosierpumpe gesperrt. Das Verbrennungsluftgebläse bleibt noch während einer Nach­ laufphase eingeschaltet. Mit dem Abschalten des Brenners, d.h. mit dem Ausschalten der Brennstoffdosierpumpe wird die Glühkerze 3 eingeschaltet. Dadurch wird der restliche Brennstoff innerhalb des Kerzenstutzens und im Bereich der Brennkammer 2 erwärmt, und es wird seine Verdampfung gefördert. Dadurch läuft der Brenner eine Zeit lang nach, bis schließlich praktisch der gesamte Restbrennstoff aus dem Kerzenstutzen verdampft und verbrannt ist. Erst dann wird das Gemisch aus Brennstoff und Verbrennungsluft so mager, daß die Flamme abreißt.

Dieser Vorgang ist in Fig. 2 schematisch dargestellt. Im Schritt S 1 wird der Brenner ausgeschaltet, im Schritt S 2 wird daraufhin die Glühkerze 3 eingeschaltet. Dann wird in einer (hier nicht näher dargestellten, zum Beispiel als Mikroprozessor ausgebildeten) Steuerung ein Zähler auf einen bestimmten Zählerstand eingestellt, und der Zäher beginnt rückwärts zu zählen. Im Schritt S 4 wird abgefragt, ob bereits der Zählerstand "0" erreicht ist. Falls ja, ist die Phase des Nachbrennens abgeschlossen. Dann wird im Schritt S 5 die Glühkerze ausgeschaltet. Außerdem wird das Luftgebläse ausgeschaltet.

In diesem Zustand ist praktisch sämtlicher Rest-Brenn­ stoff im Inneren des Verbrenners verbrannt. Beim späteren Neustart des Brenners kann es also nicht zu einer Bildung von Blaurauch kommen. Erst wenn frischer Brennstoff ver­ dampft wird, kommt es zur Entzündung des Brennstoff-/ Luft-Gemisches.

Claims (7)

1. Verdampferbrenner für z.B. Standheizungen in Kraftfahrzeugen, mit einem Verbrennungsluftgebläse, einer Brennstoffdosierpumpe, die in einen eine zum Starten des Brenners dienende Glühkerze (3) zumindest teilweise um­ gebenden, zum Beispiel eine Faserpackung oder dgl. ent­ haltenden Verdampfer Brennstoff eingibt, der im ver­ dampften Zustand zusammen mit Verbrennungsluft verbrennt, gekennzeichnet durch eine Nachglühsteue­ rung, die die Glühkerze (3) nach dem Abschalten der Brennstoffdosierpumpe eine vorbestimmte Zeitspanne ein­ schaltet.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Nachglühsteuerung durch einen Mikroprozessor gebildet wird, in welchem eine Zeitzähler für die vorbe­ stimmte Zeitspanne vorhanden ist.

3. Verfahren zum Betreiben eines motorunabhängigen, mit flüssigem Brennstoff gespeisten Verdampferbrenners, zum Beispiel einer Standheizung, für ein Kraftfahrzeug, bei dem zum Starten des Verdampferbrenners eine Glüh­ kerze zum Entzünden eines Brennstoff-/Luft-Gemisches in einer Brennkammer (2) des Brenners für eine bestimmte Zeit mit Strom gespeist wird, dadurch gekennzeichet, daß nach dem Abschalten des Verdampferbrenners die Glüh­ kerze (3) während einer vorbestimmten Zeitspanne einge­ schaltet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Abschalten des Brenners zeitgleich mit dem Ein­ schalten der Glühkerze erfolgt.

5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Einschalten der Glühkerze durch das Abschalten des Verdampferbrenners veranlaßt wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, bei dem die Zeitspanne, innerhalb welcher die Glühkerze (3) nach Abschalten des Verdampferbrenners eingeschaltet ist, etwa der Nachlaufphase des Verbrennungsluftgebläses entspricht.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Glühkerze (3) nach Beenden der Brennstofförderung eingeschaltet wird.