DE4015097C1 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung befaßt sich mit einer Zündeinrichtung für ein brennstoffbetriebenes Heizgerät, insbesondere Fahrzeugzusatzheizgerät, in Form einer Stabglühkerze mit wenigstens einer in eine Keramikmasse eingebetteten und als Glühelement dienenden Glühwendel, wobei die Glühwendel zugleich als Flammüberwachungseinrichtung dient.The invention relates to an ignition device for a fuel-operated heating device, in particular vehicle auxiliary heating device, in the form of a rod glow plug with at least one embedded in a ceramic mass and serving as a glow element Incandescent filament, the filament being also used as a flame monitoring device serves.
Aus DE-OS 37 06 555 ist eine Zündeinrichtung für ein brennstoffbetriebenes Heizgerät der vorstehend genannten Art bekannt. Bei einer dort gezeigten Ausführungsform ist als Zündeinrichtung eine Stabglühkerze vorgesehen, bei der der als Glühelektrode dienende Glühstab zugleich eine Ionisationselektrode bildet, die zur Flammüberwachung dient. Hierdurch erhält man eine Flammüberwachungseinrichtung, welche thermisch unempfindlich ist, schnell anspricht und kostengünstig hinsichtlich der Herstellung ist. Hierzu ist bei einer Stabglühkerze ein Schutzrohr vorgesehen, welches die Ionisationselektrode bildet. Wenn man die Stabglühkerze zur Flammüberwachung unter Ausnutzung des Ionisationsprinzips nutzt, müssen zusätzliche Einrichtungen an der Stabglühkerze vorgesehen werden, welche als Ionisationselektrode zur Flammüberwachung wirken. Daher muß die sonst übliche Auslegungsform einer Stabglühkerze abgeändert werden und es muß eine speziell für die Ionisationsflammüberwachung geeignete Stabglühkerze hergestellt werden.DE-OS 37 06 555 is an ignition device for a fuel-operated one Heater of the type mentioned above. In one embodiment shown there is an ignition device a glow plug provided in which the as Glow electrode serving glow rod also an ionization electrode forms, which is used for flame monitoring. This gives a flame monitoring device, which is thermally insensitive is responsive and inexpensive the manufacture is. This is the case with a glow plug a protective tube is provided, which the ionization electrode forms. If you look at the glow plug for flame monitoring using the ionization principle, additional must Facilities are provided on the glow plug, which act as an ionization electrode for flame monitoring. Therefore, the usual design of a glow plug must be changed and there must be a specially for the ionization flame monitoring suitable glow plug manufactured will.
Aus DE-OS 32 31 781 ist eine Glühkerze für Brennkraftmaschinen bekannt, welche als Stabglühkerze ausgebildet ist. Diese Glühkerze besitzt einen Keramikträger, auf welchem ein leiterbahnähnliches Heizelement aufgebracht ist. Die dort beschriebene Ausführungsform einer Glühkerze eignet sich auch vorzüglich für ein Anordnen eines Überhitzungsschutzes (PTC-Widerstand) und/oder eines Spannungsbegrenzers (Varistor) in den Anschlußleitern des Heizelements. Eine Flammüberwachung erfolgt hierbei nicht.DE-OS 32 31 781 is a glow plug for internal combustion engines known, which is designed as a glow plug. These Glow plug has a ceramic carrier on which a conductor-like Heating element is applied. The one described there Embodiment of a glow plug is also excellent for arranging overheating protection (PTC resistor) and / or a voltage limiter (varistor) in the Connection leads of the heating element. Flame monitoring is carried out not here.
Ferner ist es bei brennstoffbetriebenen Heizgeräten, insbesondere Fahrzeugzusatzheizgeräten, üblich, zusätzlich zu einer Zündeinrichtung, wie einer Stabglühkerze, einen Flammwächter als Flammwächtereinrichtung vorzusehen, welcher in die Brennkammer des Heizgeräts ragt. Derartige Flammwächter stören nicht nur die Flammenbildung in der Brennkammer, sondern sind auch sehr störungsempfindlich, da sie im Brennbetrieb sich immer in der Flammzone befinden müssen.It is also the case with fuel operated heaters, in particular Vehicle auxiliary heaters, common, in addition to one Ignition device, such as a glow plug, a flame detector to be provided as a flame guard device, which in the combustion chamber of the heater protrudes. Such flame monitors do not interfere only the flame formation in the combustion chamber, but are also very sensitive to faults, since they are always the flame zone.
In den DE-OS′en 28 02 625 und 26 41 274 sind Glühzündeinrichtungen angegeben, bei denen PTC-Widerstände als Überhitzungsschutz eingesetzt werden, wobei in der zweitgenannten Druckschrift der Betriebszustand über das optische Glühbild bei einer Glühdrahtzündeinrichtung mit PTC-Widerstand erfaßt werden kann.In DE-OS's 28 02 625 and 26 41 274 are glow ignition devices specified, where PTC resistors as overheating protection are used, the second mentioned publication of Operating state via the optical glow pattern at a Glow wire ignition device with PTC resistor can be detected.
Aus DE-OS 27 43 325 läßt sich ein Kanalheizer entnehmen, der eine Temperatursteuerung bzw. Temperaturbegrenzung unter Verwendung von Heißleitern hat.From DE-OS 27 43 325 a duct heater can be seen that a temperature control or temperature limitation under Has use of thermistors.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Zündeinrichtung für ein brennstoffbetriebenes Heizgerät der gattungsgemäßen Art bereitzustellen, bei welchem eine zuverlässige Flammüberwachung ohne zusätzliches Flammwächterbauteil zur Vereinfachung der Auslegung eines derartigen brennstoffbetriebenen Heizgeräts ermöglicht wird.The invention has for its object an ignition device for a fuel-operated heater of the generic type to provide, in which a reliable flame monitoring without additional flame detector component to simplify the Design of such a fuel-operated heater is made possible.
Die Erfindung zielt darauf ab, unter Überwindung der zuvor beschriebenen Schwierigkeiten eine Zündeinrichtung für ein brennstoffbetriebenes Heizgerät der gattungsgemäßen Art bereitzustellen, bei welchem eine zuverlässige Flammüberwachung ohne zusätzliches Flammwächterbauteil zur Vereinfachung der Auslegung eines derartigen brennstoffbetriebenen Heizgeräts ermöglicht wird.The invention aims to overcome the previously Difficulties described an ignition device for a to provide fuel-operated heating devices of the generic type, where reliable flame monitoring without additional flame detector component to simplify the Design of such a fuel-operated heater is made possible.
Nach der Erfindung zeichnet sich eine Zündeinrichtung für ein brennstoffbetriebenes Heizgerät, insbesondere Fahrzeugzusatzheizgerät, in Form einer Stabglühkerze mit wenigstens einer in eine Keramikmasse eingebettetet und als Glühelement dienenden Glühwendel, wobei die Zündeinrichtung zugleich als Flammüberwachungseinrichtung dient, dadurch aus, daß die Flammüberwachungseinrichtung von der Glühwendel mit einem PTC-Verhalten gebildet wird, deren Widerstand sich zusätzlich bei der Flammbildung erhöht.According to the invention, an ignition device for fuel-operated heating device, in particular vehicle auxiliary heating device, in the form of a rod glow plug with at least one embedded in a ceramic mass and serving as a glow element Incandescent filament, the ignition device also being used as Flame monitoring device is used in that the flame monitoring device from the filament with a PTC behavior is formed, the resistance of which is also found in the Flame formation increased.
Bei der erfindungsgemäßen Zündeinrichtung für ein brennstoffbetriebenes Heizgerät wird somit das PTC-Verhalten der Glühwendel, wie beispielsweise einer Wolframglühwendel, genutzt, um eine Flammüberwachung während des Glühvorgangs und auch später vorzunehmen. Bei einem Material mit PTC-Verhalten nimmt der Widerstand mit steigender Temperatur des Materials zu.In the ignition device according to the invention for a fuel-operated one Heater becomes the PTC behavior of the filament, such as a tungsten filament, around flame monitoring during the annealing process and also make later. For a material with PTC behavior the resistance increases with increasing temperature of the material.
Dieser Temperaturbereich ist bei der erfindungsgemäßen Zündeinrichtung so gewählt, daß dann, wenn sich eine Flamme in der Brennkammer des Heizgeräts bildet, der Glühstab und die Glühwendel gegenüber dem Glühvorgang der Stabglühkerze ansteigt und hierbei ein steiler Anstieg des Widerstands der Glühwendel zu verzeichnen ist. Als bevorzugtes Material für die Glühwendel hat sich Wolfram erwiesen, welches ein PTC-Verhalten hat. Somit kann bei der erfindungsgemäßen Zündeinrichtung die Flammüberwachung ohne zusätzliche Maßnahmen an der Stabglühkerze oder einem zusätzlichen Bauteil, wie einem Flammwächter, erfolgen, so daß die Flammenkammer in der Brennkammer nicht durch in die Brennkammer ragende zusätzliche Bauteile gestört wird. Zum anderen entfällt auch ein Bauteil bei einem Brenner eines brennstoffbetriebenen Heizgeräts, wodurch sich die Herstellung desselben vereinfacht und sich die Brennerabmessungen des Heizgeräts verkürzen lassen.This temperature range is selected in the ignition device according to the invention so that if there is a flame in the combustion chamber of the heater forms, the glow stick and the filament opposite that Glow process of the rod glow plug rises and thereby a steeper Increase in the resistance of the filament can be observed. Tungsten has proven to be the preferred material for the filament proven which has a PTC behavior. Thus, at Ignition device according to the invention the flame monitoring without additional measures on the glow plug or an additional one Component, such as a flame detector, so that the Flame chamber in the combustion chamber not through into the combustion chamber protruding additional components is disturbed. Secondly, there is no need also a component in a burner of a fuel-operated Heater, which makes the manufacture of the same simplified and the burner dimensions of the heater have it shortened.
Vorzugsweise wird zur Erfassung des Spannungsabfalls aufgrund der bei der Flammenbildung zusätzlich auftretenden Widerstandserhöhung an die Glühwendel der Stabglühkerze ein konstanter Strom angelegt. Mittels einer solchen Schaltung kann beispielsweise eine Flammüberwachung erfolgen, da bei einer Flammenbildung durch die erhöhte Temperatur an der Glühwendel der Widerstand derselben plötzlich ansteigt und hierdurch ein Spannungsabfall beim Anliegen eines konstanten Stroms auftritt, der dann zur Auswertung bei einer Steuereinrichtung des Heizgeräts über entsprechende Signalverarbeitungseinrichtungen genutzt werden kann, um entsprechende Schaltvorgänge auszulösen, wenn sich eine Flamme in der Brennkammer des Heizgeräts gebildet hat. Dieser konstante Strom wird in den Glühpausen der Stabglühkerze angelegt, die man beispielsweise dann erhält, wenn man die Stabglühkerze mittels eines Glühtaktrelais ansteuert. Daher sind bei der erfindungsgemäßen Auslegung der Zündeinrichtung im wesentlichen nur schaltungstechnische Maßnahmen im Hinblick auf die Verwirklichung einer Flammüberwachung zu treffen, welche sich in die Steuereinrichtung des Heizgeräts integrieren lassen. Hierdurch verringert sich der Bauteilaufwand bei der Herstellung eines solchen Heizgeräts.Is preferably used to detect the voltage drop the additional increase in resistance that occurs during flame formation a constant at the filament of the glow plug Electricity applied. By means of such a circuit, for example Flame monitoring is carried out as there is a flame due to the increased temperature at the filament the resistance the same suddenly rises and thereby a voltage drop occurs when a constant current is applied, which then for evaluation at a control device of the heater used via appropriate signal processing devices can be used to trigger appropriate switching operations, if a flame forms in the combustion chamber of the heater Has. This constant current is in the glow breaks Glow plug, which you get, for example, if you control the glow plug by means of a glow contact relay. Therefore, in the design of the ignition device according to the invention essentially only circuitry measures with regard to the implementation of flame monitoring to meet, which is in the control device of the heater let integrated. This reduces the component effort in the manufacture of such a heater.
Vorzugsweise kann nach der Erfindung die Zündeinrichtung so ausgelegt werden, daß beim Auftreten eines zusätzlichen Widerstandsanstiegs der Glühwendel, d. h. während der Flammüberwachung mittels der Stabglühkerze, eine Abschaltung des Glühbetriebs der Stabglühkerze ausgelöst wird, da nunmehr eine Flamme in der Brennkammer zur Aufnahme des Brennbetriebs des Heizgeräts vorhanden ist. Somit kann man unter Ausnutzung des PTC-Verhaltens der Glühwendel auch die Stabglühkerze selbsttätig abschalten.According to the invention, the ignition device can preferably do so be interpreted that when an additional increase in resistance occurs the filament, d. H. during flame monitoring by means of the glow plug, the glow mode is switched off the glow plug is triggered because now a Flame in the combustion chamber to start burning the Heater is present. So you can take advantage of the PTC behavior of the filament also the glow plug automatically switch off.
Auch gestattet die erfindungsgemäße Auslegung der Zündeinrichtung eine ständige Überwachung des Brennbetriebs, wenn man das Stromsignal an die Stabglühkerze konstant oder getaktet anlegt, so daß man eine ständige Flammüberwachung auch während des Betriebs des Heizgeräts vornehmen kann.The design of the ignition device according to the invention also permits constant monitoring of the burning operation when one applies the current signal to the glow plug at a constant or clocked rate, so that you can have a constant flame monitoring during operation of the heater.
Bei der erfindungsgemäßen Zündeinrichtung kann somit die Flammüberwachung sowohl in der Glühphase der Stabglühkerze, wenn sie ihren bestimmungsgemäßen Zweck als Zündeinrichtung verfolgt, als auch beim Brennbetrieb genutzt werden, so daß das Brennverhalten mittels entsprechenden Auswertungen erfaßt und überwacht werden kann.In the ignition device according to the invention, flame monitoring can thus be carried out both in the glow phase of the glow plug if it pursues its intended purpose as an ignition device, as well as be used in the burning operation, so that the burning behavior recorded and monitored by means of appropriate evaluations can be.
Die Erfindung wird nachstehend anhand einer bevorzugten Ausführungsform unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.The invention is described below based on a preferred embodiment explained in more detail with reference to the drawing.
Die einzige Figur der Zeichnung zeigt eine schematische Ansicht einer bevorzugten Ausführungsform einer Zündeinrichtung für ein brennstoffbetriebenes Heizgerät.The only figure in the drawing shows a schematic view a preferred embodiment of an ignition device for a fuel-operated heater.
Zur Verdeutlichung der Erfindung ist in der einzigen Figur nur ein Brennerbereich des Heizgeräts gezeigt. Bei dem dargestellten Beispiel wird der Brenner von einem Verdampfungsbrenner 1 gebildet, der einen saugfähigen Körper 2, wie ein Vlies, auf einem Träger hat, der in einem Brennrohr 3 angeordnet ist, das eine Brennkammer 4 begrenzt. Über eine Brennstoffzuleitung 5 wird dem Verdampfungsbrenner 1 flüssiger Brennstoff zugeführt. Als eine insgesamt mit 6 bezeichnete Zündeinrichtung ist eine Stabglühkerze 7 vorgesehen, die durch den Träger und den saugfähigen Körper 2 des Verdampfungsbrenners 1 geht und in die Brennkammer 4 ragt. Die Stabglühkerze 7 hat eine Glühwendel 8, die vorzugsweise aus Wolfram besteht und die in eine Keramikmasse 9 eingebettet ist. Mittels eines Glühtaktrelais oder Transistors wird die Stabglühkerze 7 in der Glühphase so betrieben, daß die in die Keramikmasse 9 eingebettet Glühwendel 8 als Glühelement dient, so daß die Stabglühkerze 7 auf eine für die Zündung des am Verdampfungsbrenner 1 aufbereiteten Luft/Brennstoff-Gemischs geeignete Temperatur erwärmt wird. Diese geeignete Temperatur oder Soll-Temperatur liegt etwa in der Größenordnung von 1100°C. Während der Glühphasen, d. h., der Taktpausen eines Glühtaktrelais 10, wird ein konstanter Strom I an die Glühwendel 8 der Stabglühkerze 7 angelegt. Wenn in der Brennkammer 4 sich eine Flamme ausgebildet hat, wird die Stabglühkerze 7 und somit die Glühwendel 8 derselben zusätzlich durch die Flammentemperatur erwärmt, und aufgrund des PTC-Verhaltens der Glühwendel 8 steigt deren Widerstand zusätzlich an. Durch diesen zusätzlichen Widerstandsanstieg wird ein Spannungsabfall in dem Leitungsabschnitt mit konstantem Strom erzeugt, der zur Flammüberwachung genutzt wird. Über eine nicht näher dargestellte Auswerteeinrichtung kann dann dieser Spannungsabfall genutzt werden, um über eine nicht näher dargestellte Steuereinrichtung des Heizgeräts entsprechende Schaltvorgänge auszulösen. Auch wenn dieser Spannungsabfall nicht auftritt und sich daher keine Flamme in der Brennkammer 4 ausgebildet hat, können entsprechende Schaltvorgänge wie bei einem üblichen zusätzlichen Flammwächter ausgelöst werden.To illustrate the invention, only one burner area of the heater is shown in the single figure. In the example shown, the burner is formed by an evaporation burner 1 , which has an absorbent body 2 , such as a fleece, on a carrier, which is arranged in a combustion tube 3 , which delimits a combustion chamber 4 . Liquid fuel is supplied to the evaporative burner 1 via a fuel feed line 5 . A rod glow plug 7 is provided as an ignition device designated overall by 6 , which goes through the carrier and the absorbent body 2 of the evaporative burner 1 and projects into the combustion chamber 4 . The rod glow plug 7 has a filament 8 , which preferably consists of tungsten and which is embedded in a ceramic mass 9 . By means of a Glühtaktrelais or transistor, the glow plug 7 is operated in the glow phase so that the embedded filament 8 is used in the ceramic mass 9 as a glow element, so that the glow plug 7 in a form suitable for the ignition of the prepared on evaporation burner 1 air / fuel mixture temperature is heated. This suitable temperature or target temperature is approximately in the order of 1100 ° C. A constant current I is applied to the filament 8 of the glow plug 7 during the glow phases, ie, the clock pauses of a glow clock relay 10 . If a flame has formed in the combustion chamber 4 , the rod glow plug 7 and thus the filament 8 thereof are additionally heated by the flame temperature, and the resistance of the filament 8 increases due to the PTC behavior of the filament. This additional increase in resistance generates a voltage drop in the line section with constant current, which is used for flame monitoring. This voltage drop can then be used via an evaluation device (not shown) in order to trigger corresponding switching operations via a control device (not shown) of the heater. Even if this voltage drop does not occur and therefore no flame has formed in the combustion chamber 4 , corresponding switching operations can be triggered as in the case of a conventional additional flame monitor.
Eine Ansteuerschaltung 11 der Stabglühkerze 7 bei dem dargestellten Beispiel kann so ausgelegt werden, daß bei einer Flammerkennung und eines steilen Anstiegs des Widerstands der Glühwendel 8 der Stabglühkerze aufgrund des PTC-Verhaltens der Glühbetrieb der Stabglühkerze 7 gestoppt werden kann, um weitere Energie zum Aufheizen der Glühwendel 8 einzusparen, da nämlich bereits die Zündeinrichtung 6 das am Verdampfungsbrenner 1 aufbereitete Brenngemisch gezündet hat. Selbst wenn die Stabglühkerze 7 dann abgeschaltet ist, kann die Flammüberwachung, basierend auf dem PTC-Verhalten der Glühwendel 8 auch während des Brennbetriebs des Heizgeräts fortgesetzt werden, indem das an die Stabglühkerze 7 anzulegende Stromsignal ständig oder getaktet aufrechterhalten wird. Somit kann man über die Ansteuerschaltung und einer nachgeordneten Auswerteeinrichtung die Flammbildung in der Brennkammer 4 auch während des Brennbetriebs erfassen.A control circuit 11 of the glow plug 7 in the example shown can be designed so that in the event of flame detection and a steep increase in the resistance of the filament 8 of the glow plug due to the PTC behavior, the glow operation of the glow plug 7 can be stopped in order to heat the Saving filament 8 , since the ignition device 6 has already ignited the fuel mixture prepared on the evaporative burner 1 . Even if the glow plug 7 is then switched off, the flame monitoring, based on the PTC behavior of the incandescent filament 8, can also be continued during the firing operation of the heater, in that the current signal to be applied to the glow plug 7 is maintained continuously or clocked. Thus, the flame formation in the combustion chamber 4 can also be detected during the combustion operation via the control circuit and a downstream evaluation device.
Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf das dargestellte Beispiel beschränkt, sondern die Zündeinrichtung 6 und die bei der Erfindung hiermit verwirklichten Flammüberwachung können auch bei anderen Ausbildungsformen von Brennern eines brennstoffbetriebenen Heizgeräts eingesetzt werden. Auch kann eine andere Brennerbauform als ein dargestellter Verdampfungsbrenner 1 bei einem solchen Heizgerät verwendet werden.Of course, the invention is not limited to the example shown, but the ignition device 6 and the flame monitoring implemented with it in the invention can also be used in other designs of burners of a fuel-operated heating device. A burner design other than the evaporation burner 1 shown can also be used in such a heater.
BezugszeichenReference numerals
1 Verdampfungsbrenner insgesamt
2 Saugfähiger Körper
3 Brennrohr
4 Brennkammer
5 Brennstoffzuleitung
6 Zündeinrichtung insgesamt
7 Stabglühkerze
8 Glühwendel
9 Keramikmasse
10 Glühtaktrelais
11 Ansteuerschaltung insgesamt der Stabglühkerze 7 1 total evaporative burner
2 Absorbent body
3 fuel tube
4 combustion chamber
5 fuel supply
6 ignition devices in total
7 glow plug
8 filament
9 ceramic mass
10 glow contact relays
11 Total control circuit of the glow plug 7
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Legal Events
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