DE4205212A1

DE4205212A1 - Vehicle heater with burner - injects fuel intermittently and at regular intervals at part-load

Info

Publication number: DE4205212A1
Application number: DE4205212A
Authority: DE
Inventors: Bernd Dr Evers; Jan Dr Korcian
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 1992-02-20
Filing date: 1992-02-20
Publication date: 1993-08-26

Abstract

The heater comprises a burner (1) and an injection system (4) delivering fuel at a variable rate. At least under part-load the fuel is injected intermittently and at regular intervals. Injection can be by pressure pulses, whose frequency is varied by a stop valve (8). There can be a non-return valve (10) between the stop valve and the injector (2), and whose closing pressure is variable. Upstream of the stop valve a low-pressure accumulator (7) can be connected to the fuel feed pipe (5). A high-pressure accumulator (12) can be connected to the high-pressure fuel pipe (11) between the injector and the stop valve or non-return one. USE/ADVANTAGE - More accurate fuel metering to vehicle heater without the danger of the burner going out.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Fahrzeug-Heizgerätes mit einem Brenner und einer Brenn stoffeinspritzvorrichtung, wobei die eingespritzte Brenn stoffmenge veränderbar ist, um die Heizleistung zu beein flussen. Ferner betrifft die Erfindung ein Fahrzeug-Heiz gerät zur Durchführung dieses Verfahrens.The invention relates to a method for operating a Vehicle heater with a burner and a burner fuel injection device, wherein the injected fuel Amount of substance is changeable to affect the heating output rivers. The invention further relates to a vehicle heater device to perform this procedure.

Fahrzeug-Heizgeräte mit einem eigenen Brenner werden zu meist als Standheizung eingesetzt, können jedoch auch als Zusatzheizung zum Einsatz kommen, wenn das eigentliche Fahrzeug-Heizgerät, das die Abwärme einer das Fahrzeug antreibenden Antriebsmaschine nutzt, keine ausreichende Heizleistung bereitstellen kann. Derartige Zusatz- oder Standheizgeräte werden beispielsweise bei von Brennkraft maschinen angetriebenen Kraftfahrzeugen mit dem gleichen flüssigen Brennstoff betrieben, der auch für die Brenn kraftmaschine Verwendung findet.Vehicle heaters with their own burner become too mostly used as auxiliary heating, but can also be used as Additional heating can be used when the actual Vehicle heater that emits the waste heat from the vehicle driving driving machine uses, not sufficient Can provide heating power. Such additional or Parking heaters are used, for example, by internal combustion machine-driven motor vehicles with the same liquid fuel, which is also used for burning engine is used.

Derartige Fahrzeug-Heizgeräte mit einem Brenner sollen in ihrem Aufbau möglichst einfach sein und dennoch zuverläs sig funktionieren. Zusätzlich soll die Heizleistung durch Veränderung der eingespritzten Brennstoffmenge beeinfluß bar sein. Eine Möglichkeit zur Veränderung der in den Brenner eingespritzten Brennstoffmenge besteht darin, die Fördermenge einer Brennstoff-Förderpumpe zu verändern, wie dies beispielsweise in der DE 40 07 699 A1 beschrie ben ist. Hierbei sind jedoch der Kraftstoffdosierung im Teillastbetrieb Grenzen gesetzt, da bei verringerter För dermenge auch lediglich ein verringerter Brennstoffdruck anliegt, so daß die Gefahr des Erlöschens der Flamme im Brenner gegeben ist. Auch läßt die Regelbarkeit insbeson dere im unteren Teillastbereich bei dem bekannten takten den Betrieb der Brennstoff-Förderpumpe zu wünschen übrig.Such vehicle heaters with a burner are said to their structure should be as simple as possible and still reliable sig work. In addition, the heating output should Change in the amount of fuel injected be cash. One way to change the The amount of fuel injected by the burner is that Change the delivery rate of a fuel delivery pump, as described for example in DE 40 07 699 A1 ben is. Here, however, the fuel metering in Part load operation limits, because with reduced För amount only a reduced fuel pressure is present, so that the danger of extinguishing the flame in the Burner is given. The controllability also leaves in particular in the lower part-load range with the known clocking the operation of the fuel feed pump left something to be desired.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, Maßnahmen aufzuzei gen, mit Hilfe derer auf einfache Weise die veränderbare Brennstoffmenge genauer dosierbar ist, ohne daß hierbei die Gefahr des Erlöschens des Brenners besteht.The object of the invention is therefore to record measures with the help of which the changeable in a simple manner The amount of fuel can be metered more precisely without this there is a risk of the burner going out.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist vorgesehen, daß der Brenn stoff zumindest im Teillastbetrieb intermittie rend/getaktet eingespritzt wird.To solve this problem it is provided that the focal intermittent at least in part-load operation rend / clocked is injected.

Eine Lösung der weiteren Aufgabe, ein besonders vorteil haftes Fahrzeug-Heizgerät zur Durchführung dieses Be triebsverfahrens aufzuzeigen, ist dadurch gegeben, daß die Brennstoffeinspritzvorrichtung als Druckstoß-Ein spritzvorrichtung ausgebildet ist.A solution to the further task, a particularly advantageous one vehicle heater for carrying out this loading drive method is given by the fact that the fuel injector as a pressure surge on spraying device is formed.

Mit einer intermittierenden bzw. getakteten Brenn stoffeinspritzung läßt sich jeder mögliche Teillastbetriebspunkt eines Fahrzeug-Heizgerätes optimal einstellen. Selbstverständlich ist auch ein optimaler Vollastbetrieb möglich. Individuell kann unter Einhaltung der erforderlichen Einspritzdrücke nur die jeweils ge wünschte Brennstoffmenge zugeführt werden, wenn die Brennstoffzufuhr nicht mehr kontinuierlich, sondern je weils kurzzeitig unterbrochen erfolgt. Dabei ist es mög lich, die tatsächlich zugeführte Brennstoffmenge ver schiedenartig zu beeinflussen. So kann nicht nur die Taktzeit verändert werden, sondern auch die während jeder Einspritzung tatsächlich eingespritzte Brennstoffmenge. Besonders vorteilhaft ist es dabei, auf die im Zusammen hang mit der Kraftstoffversorgung von Brennkraftmaschinen an sich bekannte Druckstoßeinspritzung zurückzugreifen.With an intermittent or clocked focal Any injection can be made Part load operating point of a vehicle heater is optimal to adjust. Of course, is also an optimal one Full load operation possible. Individually can be followed of the required injection pressures only the ge desired amount of fuel to be supplied when the Fuel supply no longer continuously, but ever because it is briefly interrupted. It is possible Lich, the amount of fuel actually supplied ver to influence variously. Not only that Cycle time can be changed, but also during each Injection amount of fuel actually injected. It is particularly advantageous to work together hang with the fuel supply of internal combustion engines to use known pressure surge injection.

Hiermit ist eine getaktete/intermittierende Brenn stoffeinspritzung realisierbar, ohne daß hierzu eine re lativ aufwendige Ansteuerung oder Ausbildung des Brenn stoff-Einspritzorganes erforderlich ist. Ein weiterer Vorteil der Druckstoß-Brennstoffeinspritzung, die im üb rigen beispielsweise in der DE-OS 20 09 322 beschrieben ist, liegt in der relativ geringen erforderlichen Förder leistung der Brennstoff-Förderpumpe. Vorteilhafterweise verbessert eine intermittierende und insbesondere nach dem Druckstoßprinzip arbeitende Brennstoffeinspritzung darüber hinaus das Startverhalten eines Fahrzeug-Heizge rätes. Auch ist ein derartiges Fahrzeug-Heizgerät bei spielsweise im Hinblick auf Verrußen weniger störanfäl lig.This is a clocked / intermittent focal fabric injection can be realized without this a right relatively complex control or training of the burning substance injector is required. Another Advantage of the pressure surge fuel injection, which in the ex Rigen described for example in DE-OS 20 09 322 is in the relatively low funding required performance of the fuel feed pump. Advantageously improves an intermittent and especially after fuel injection working according to the surge principle in addition, the starting behavior of a vehicle heater advises. Such a vehicle heater is also included for example, less susceptible to soot with regard to soot lig.

Bei der Druckstoßeinspritzung wird durch Schließen eines Absperrorganes ein Druckstoß erzeugt, der für den Brenn stoff den Weg zu einem oder über ein Brennstoff-Ein spritzorgan freigibt, so daß ausgelöst durch diesen Druckstoß eine kurzzeitige Brennstoffeinspritzung erfol gen kann. Durch Variation der Betätigungsfrequenz dieses Absperrorganes läßt sich somit auch die Einspritzfrequenz verändern, so daß hierüber die eingespritzte Brennstoff menge steuerbar ist. Insbesondere ist es auch möglich, das Absperrorgan überhaupt nicht zu betätigen. Dann kann eine kontinuierliche Brennstoffeinspritzung erfolgen, so daß dann der Brenner sowie das Heizgerät seine maximale Heizleistung entfaltet. Es ist jedoch auch möglich, die Betätigungsfrequenz des Absperrorganes konstant zu halten und zur Beeinflussung der Heizleistung die je Einspritz vorgang eingebrachte Brennstoffmenge zu verändern. Auch dies ist ohne aufwendigen Eingriff auf das Brennstoff- Einspritzorgan oder die Brennstoff-Förderpumpe möglich, wenn in der Brennstoffleitung zwischen dem Brennstoff- Einspritzorgan und dem den Druckstoß hervorrufenden Ab sperrorgan ein zum Einspritzorgan hin öffnendes Rück schlagventil mit veränderbarer Schließkraft vorgesehen ist. Unabhängig von der Einspritzfrequenz läßt somit die ses Rückschlagventil durch Veränderung der Schließkraft eine größere oder kleinere Brennstoffmenge je Ein spritzung passieren. Die Schließkraft kann dabei mecha nisch, hydraulisch, elektrisch oder pneumatisch variiert werden.In the case of pressure surge injection, by closing a Shut-off device generates a pressure surge that is necessary for the burning fabric the way to or via a fuel input sprayer releases so that triggered by this Short-time fuel injection is successful can. By varying the operating frequency of this The injection frequency can also be shut off change so that the injected fuel quantity is controllable. In particular, it is also possible not to operate the shut-off device at all. Then can continuous fuel injection take place, so that the burner and the heater then reach their maximum Heating output unfolded. However, it is also possible that To keep the actuation frequency of the shut-off device constant and to influence the heating output per injection to change the amount of fuel introduced. Also this is without expensive intervention on the fuel Injector or the fuel feed pump possible, if in the fuel line between the fuel Injector and the pressure surge causing Ab locking member a back opening towards the injection member check valve with variable closing force provided is. Regardless of the injection frequency, the check valve by changing the closing force a larger or smaller amount of fuel per one injection happen. The closing force can be mecha nically, hydraulically, electrically or pneumatically varied will.

Druckspeicher bzw. Vorratsbehälter im Niederdruckteil und/oder im Hochdruckteil der Druckstoß-Brennstoffein spritzung können sich vorteilhaft auf die Einspritzkonti nuität auswirken. Dies sowie weitere Vorteile werden auch aus der folgenden Beschreibung eines lediglich in einer Prinzipskizze dargestellten bevorzugten Ausführungsbei spieles der Erfindung ersichtlich.Pressure accumulator or storage container in the low pressure part and / or in the high pressure part of the surge fuel Injection can be beneficial to the injection accounts impact nuance. This as well as other advantages will also from the following description one in only one Principle sketch shown preferred embodiment game of the invention can be seen.

In einen lediglich abstrakt dargestellten Brenner 1 eines nicht näher gezeigten Fahrzeug-Heizgerätes ragt ein Brennstoff-Einspritzorgan 2 hinein, über das Brennstoff zugeführt wird. Mit Brennstoff versorgt wird dieses Brennstoff-Einspritzorgan 2 aus einem Brennstoff-Vorrats behälter 3 über eine in ihrer Gesamtheit mit 4 bezeich nete Druckstoß-Brennstoffeinspritzvorrichtung.A fuel injector 2 , through which fuel is supplied, projects into a burner 1 of a vehicle heater (not shown in detail ) . This fuel injector 2 is supplied with fuel from a fuel supply container 3 via a pressure surge fuel injection device, designated in its entirety by 4 .

Im einzelnen besteht diese Druckstoß-Brennstoffeinspritz vorrichtung 4 aus einer Vorlaufleitung 5, in der eine bei Betrieb des Fahrzeug-Heizgerätes kontinuierlich betrie bene Förderpumpe 6 vorgesehen ist. Stromab der Förder pumpe 6 ist an die Vorlaufleitung 5 ein Niederdruckspei cher 7 angekoppelt. Stromab des Niederdruckspeichers 7 zweigt von der Vorlaufleitung 5 unter Zwischenschaltung eines Absperrorganes 8 eine im Vorratsbehälter 3 mündende Rücklaufleitung 9 ab.In particular, this pressure surge fuel injection device 4 consists of a flow line 5 , in which a continuously operated during operation of the vehicle heater operated feed pump 6 is provided. Downstream of the feed pump 6 , a low-pressure accumulator 7 is coupled to the feed line 5 . Downstream of the low-pressure accumulator 7 , a return line 9 opening into the storage container 3 branches off from the supply line 5 with the interposition of a shut-off element 8 .

Die Vorlaufleitung 5 setzt sich unter Umgehung des Ab sperrorganes 8 fort und mündet unter Passieren eines Rückschlagventiles 10 in einer Hochdruckleitung 11, an die sich letztendlich das Einspritzorgan 2 anschließt. Die Schließkraft des Rückschlagventiles 10 ist auf nicht näher dargestellte Weise veränderbar; symbolisch ist dies durch den das ebenfalls nur symbolisch dargestellte Rück schlagventil kreuzenden Pfeil dargestellt. Auch an die Hochdruckleitung 11 ist ein Hochdruckspeicher 12 angekop pelt; dabei ist sowohl der Hochdruckspeicher 12 als auch der Niederdruckspeicher 7 als ein von der eigentlichen Brennstoffleitung (Vorlaufleitung 5 bzw. Hochdruckleitung 11) abzweigendes, druckbelastetes Speichervolumen ausge bildet.The flow line 5 continues by bypassing the shut-off element 8 and ends by passing a check valve 10 in a high-pressure line 11 , to which the injection element 2 is ultimately connected. The closing force of the check valve 10 can be changed in a manner not shown; This is symbolically represented by the arrow crossing the check valve, which is also only symbolically represented. A high-pressure accumulator 12 is also coupled to the high-pressure line 11 ; both the high-pressure accumulator 12 and the low-pressure accumulator 7 are formed as a pressure-loaded storage volume branching off from the actual fuel line (flow line 5 or high-pressure line 11 ).

Wie bereits erläutert, arbeitet die Förderpumpe 6 konti nuierlich und muß dabei lediglich auf ein relativ niedri ges Druckniveau ausgelegt sein, da bei der Druckstoßein spritzung ein sich stromab der Förderpumpe 6 einstellen der Druckstoß genutzt wird. Aufgebaut wird dieser Druck stoß durch ein schlagartiges Schließen des Absperrorganes 8, wie im folgenden kurz erläutert wird. Dabei befinden sich zunächst das Absperrorgan 8 in einer die Rücklauf leitung 9 freigebenden Position. Der von der Förderpumpe 6 geförderte Brennstoffstrom fließt damit kontinuierlich über die Rücklaufleitung 10 in den Vorratsbehälter zu rück, ohne in die Hochdruckleitung 11 zu gelangen, da der Förderdruck der Förderpumpe 6 nicht ausreicht, die Schließkraft des Rückschlagventiles 10 zu überwinden. Wird nun schlagartig das Absperrorgan 8 geschlossen, so baut sich in der Vorlaufleitung 5 stromab der Förderpumpe 6 kurzzeitig ein erhöhter Brennstoffdruck auf. Dieser er höhte Druck reicht aus, um die Schließkraft des Rück schlagventiles 10 zu überwinden, so daß nunmehr Brenn stoff druckstoßartig in die Hochdruckleitung 11 gelangen kann. Nach Abbau der sich mit Schließen des Absperrorga nes 8 einstellenden Druckspitze schließt wiederum das Rückschlagventil 10. Wird nun das Absperrorgan 8 geöff net, so kann der geschilderte Prozeß von neuem beginnen, d. h. mit neuerlichem Schließen des Absperrorganes 8 wird ein neuer Druckstoß erzeugt, der sich über das Rück schlagventil 10 bis zum Brennstoff-Einspritzorgan 2 fort pflanzen kann und somit eine kurzzeitige Brennstoffein spritzung in den Brenner 1 bewirkt. Durch kontinuierli ches Öffnen und Schließen des Absperrorganes 8 kann somit eine intermittierende, d. h. getaktete Brennstoffein spritzung in den Brenner 1 erzielt werden.As already explained, the feed pump 6 works continuously and only has to be designed for a relatively low pressure level, since an injection downstream of the feed pump 6 adjusts the pressure surge. This pressure is built up by a sudden closing of the shut-off element 8 , as will be briefly explained below. In this case, the shut-off element 8 is first in a position in which the return line 9 is released. The fuel flow conveyed by the feed pump 6 thus flows continuously via the return line 10 back into the storage container without getting into the high-pressure line 11 , since the feed pressure of the feed pump 6 is not sufficient to overcome the closing force of the check valve 10 . If the shut-off element 8 is suddenly closed, an increased fuel pressure builds up briefly in the feed line 5 downstream of the feed pump 6 . This he increased pressure is sufficient to overcome the closing force of the return check valve 10 , so that now fuel can reach the high pressure line 11 like a surge. After removal of the pressure peak which occurs when the shut-off valve 8 closes, the check valve 10 closes again. If the shut-off element 8 is now opened, the process described can begin again, that is to say with a new closing of the shut-off element 8 a new pressure surge is generated which can continue to plant via the check valve 10 to the fuel injector 2 and thus for a short time Fuel injection causes in the burner 1 . By continuously opening and closing the shut-off element 8 , an intermittent, ie clocked Fuel injection can thus be achieved in the burner 1 .

Bevorzugt ist die Schließkraft des Rückschlagventiles 10 einstellbar. Diese Veränderung der Schließkraft kann durch Verschiebung des Abstützpunktes eines im Rück schlagventil 10 angeordneten Federelementes umgesetzt werden. Durch diese Schließkraft-Variation läßt sich so mit die je Druckimpuls über das Rückschlagventil 10 in die Hochdruckleitung 11 gelangende Brennstoffmenge beein flussen. Ohne die Taktfrequenz der Druckstoßeinspritzung zu verändern - diese Taktfrequenz ist durch die Betäti gungsfrequenz des Absperrorganes 8 bestimmt - kann somit durch Veränderung der Schließkraft des Rückschlagventiles 10 die je Einspritzvorgang in den Brenner 1 gelangende Brennstoffmenge geändert werden. Auf einfache Weise kann somit hierdurch die Heizleistung des Fahrzeug-Heizgerätes gesteuert werden. Dabei ist es auch möglich, eine maxi male Heizleistung durch kontinuierliche Brennstoffzufuhr zu erzielen. Hierzu muß die Schließkraft am Rückschlag ventil 10 so weit herabgesetzt werden, daß der Förder druck der Förderpumpe 6 ausreicht, um das Rückschlagven til 10 zu öffnen. Selbstverständlich bleibt bei dieser kontinuierlichen Einspritzung das Absperrorgan 8 in der die Rücklaufleitung 9 verschließenden Position.The closing force of the check valve 10 is preferably adjustable. This change in the closing force can be implemented by shifting the support point of a check valve 10 arranged in the return spring element. This closing force variation can thus influence the amount of fuel reaching the high pressure line 11 per pressure pulse via the check valve 10 . Without changing the clock frequency of the pressure surge injection - this clock frequency is determined by the frequency of actuation of the shut-off element 8 - the change in the closing force of the check valve 10 can thus change the amount of fuel reaching the burner 1 per injection process. The heating power of the vehicle heater can thus be controlled in a simple manner. It is also possible to achieve maximum heating power by continuously supplying fuel. For this purpose, the closing force on the check valve 10 must be reduced so far that the feed pressure of the feed pump 6 is sufficient to open the Rückschlagven valve 10 . Of course, with this continuous injection, the shut-off element 8 remains in the position closing the return line 9 .

Mit der beschriebenen, zumindest im Teillastbetrieb des Heizgerätes intermittierenden bzw. getakteten Brennstoff- Einspritzung stellt sich stets eine optimale Verbrennung im Brenner 1 ein. Die Heizleistung kann in einem weiten Bereich genau dosiert werden. Inbesondere unter Zuhilfe nahme der Druckstoßeinspritzung kommen dennoch äußerst einfache und zuverlässige Bauteile zum Einsatz. Auch muß die Förderpumpe 6 lediglich einen relativ niedrigen För derdruck bereitstellen, um dennoch eine intermittierende Hochdruckeinspritzung in den Brenner 1 zu erzielen. Je doch können Details, die im Zusammenhang mit dem bevor zugten Ausführungsbeispiel beschrieben wurden, durchaus anderweitig gestaltet sein, ohne den Inhalt der Pa tentansprüche zu verlassen.With the described fuel injection, which is intermittent or clocked at least in the part-load operation of the heater, optimum combustion is always established in the burner 1 . The heating output can be precisely metered over a wide range. Particularly with the help of pressure surge injection, extremely simple and reliable components are nevertheless used. Also, the feed pump 6 only has to provide a relatively low pressure in order to nevertheless achieve an intermittent high-pressure injection into the burner 1 . However, details that have been described in connection with the preferred embodiment may be designed otherwise without leaving the content of the claims.

Claims

1. A method of operating a vehicle heater with a burner ( 1 ) and a fuel injection device ( 4 ), the amount of fuel injected is variable to influence the heating power, characterized in that the fuel is intermittent at least in part-load operation / clocked is injected.

2. Vehicle heater with a burner ( 1 ) and a fuel injector, the amount of fuel injected can be changed to influence the heating power, characterized by a pressure surge fuel injector ( 4 ).

3. A vehicle heater according to claim 2, characterized in that the actuation frequency of a shut-off device ( 8 ) causing the pressure surge can be changed.

4. Vehicle heater according to claim 2 or 3, characterized by a between the fuel injector ( 2 ) and the pressure surge causing shut-off element ( 8 ) arranged check valve ( 10 ) with variable closing force.

5. Vehicle heater according to one of claims 2 to 4, characterized by an upstream of the Absperrorga nes ( 8 ) to the fuel line (supply line 5 ) coupled low-pressure accumulator ( 7 ) and / or one between the fuel injector ( 2 ) and the shut-off device ( 8 ) or the check valve ( 10 ) on the fuel line (high-pressure line 11 ) coupled high-pressure accumulator ( 12 ).