DE4433210A1 - Fahrzeugzusatzheizgerät - Google Patents
FahrzeugzusatzheizgerätInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Fahrzeugzusatzheizgerät mit einem Brennstoff und Brennluft
in einer Brennkammer verbrennenden Brenner, mit einem die Brennkammer
umgebenden Wärmetauscher, mit einem Flammwächter, einem
Überhitzungsschutzsensor und mit einem Steuergerät.
Ein derartiges Fahrzeugzusatzheizgerät ist aus der DE-A1 30 25 283 bekannt. Bei einem
derartigen Fahrzeugzusatzheizgerät werden der Flammwächter und der
Überhitzungsschutzsensor von separaten voneinander beabstandeten Bauteilen gebildet,
zu deren Montage das Außengehäuse bzw. teilweise der Wärmetauscher an mehreren
Stellen durchbrochen sein muß. Herstellung und Montage eines derartigen
Fahrzeugzusatzheizgerätes werden dadurch kompliziert und kostspielig.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Fahrzeugzusatzheizgerät in
seinem Aufbau zu vereinfachen.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß der Flammwächter und
der Überhitzungsschutzsensor von einem einzigen Temperatursensor gebildet werden,
der einen in Abhängigkeit von der Temperatur veränderlichen, mit dem Steuergerät
verbundenen Widerstand aufweist, der über wenigstens einen unteren
Temperaturschwellwert das Bestehen einer Flamme in der Brennkammer und der über
wenigstens einen oberen Temperaturschwellwert einen drohenden Überhitzungszustand
signalisiert. Durch die Integration der bei herkömmlichen Fahrzeugzusatzheizgeräten
von zwei getrennten Komponenten gebildeten Bauteile in einem einzigen
Temperatursensor mit wenigstens zwei Temperaturschwellwerten wird der Aufwand bei
der Herstellung und bei der Montage deutlich reduziert. Vorteilhafte Ausgestaltungen
der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung ist der Temperatursensor in einer Wand des
Wärmetauschers angeordnet. Insbesondere bei einem mit Luft als Wärmeträger
betriebenen Fahrzeugzusatzheizgerätes ist es vorteilhaft, wenn der Temperatursensor
im Boden des Wärmetauschers angeordnet ist, der gegenüber dem Brenner stirnseitig
die Brennkammer begrenzt. Dieser Bereich wird von der im Brenner gebildeten
Flamme am stärksten erwärmt und gleichzeitig durch die außen vorbeistreichende
bereits erhitzte Luft am wenigsten gekühlt. Er stellt somit das temperaturkritische
Bauteil eines solchen Fahrzeugzusatzheizgerätes dar, an dem ein eine Überhitzung
signalisierendes Bauteil am günstigsten angeordnet wird. Durch das unmittelbare
Auftreffen der Flammenspitze in diesem Bereich ist auch ein sehr schnelles Erkennen
einer Flammbildung infolge eines raschen Temperaturanstieges gewährleistet.
Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführung weist der Wärmetauscher eine zur
Brennkammer hin vorspringende Anformung auf, in deren Inneren der
Temperatursensor angeordnet ist. Durch eine solche Anformung liegt der
Temperatursensor vor einer unmittelbaren Beaufschlagung durch die Flamme oder die
heißen Rauchgase geschützt hinter einer Wand des Wärmetauschers. Dadurch werden
zu plötzliche Temperatursprünge am Temperatursensor in Folge der
wärmeausgleichenden Wirkung der vor ihm liegenden Wandung vermieden, wodurch
insgesamt die Lebensdauer des Temperatursensors deutlich erhöht wird.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist zwischen unterem
Temperaturschwellwert und oberem Temperaturschwellwert wenigstens ein weiterer
Temperaturschwellwert vorgesehen, bei dem das Steuergerät das
Fahrzeugzusatzheizgerät in einen Teillastbetrieb oder in eine Regelpause schaltet.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung ist vorgesehen, daß der Temperatursensor
zwischen unterem Temperaturschwellwert und oberem Temperaturschwellwert
kontinuierlich ein Signal an das Steuergerät für eine stufenlose Heizleistungsregelung
abgibt. Durch mehrere zwischen dem unteren Temperaturschwellwert und dem oberen
Temperaturschwellwert liegende Zwischenwerte kann der für eine Flammerkennung
und einem Überhitzungsschutz verwendete Temperatursensor zusätzlich in idealer
Weise ohne vermehrten Aufwand für eine Heizleistungsregelung verwendet werden.
Nachfolgend sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung
beschrieben. Es zeigt:
Fig. 1 einen Teillängsschnitt durch ein mit Luft als Wärmeträger betriebenes
Fahrzeugzusatzheizgerät,
Fig. 2 einen Längsschnitt durch ein mit Wasser als Wärmeträger betriebenes
Fahrzeugzusatzheizgerät, und
Fig. 3 ein Diagramm, bei dem verschiedene Temperaturschwellwerte über einer
Zeitachse aufgetragen sind.
In Fig. 1 ist mit 1 insgesamt ein mit Luft als Wärmeträger betriebenes
Fahrzeugzusatzheizgerät ausschnittsweise dargestellt. Die Fördereinrichtungen für
Brennluft und Heizluft wurden, da sie für die vorliegende Erfindung unwesentlich sind,
weggelassen. In einem Brenner 2 wird in bekannter Weise Brennstoff, der einem
saugfähigen Körper 3 über eine Brennstoffleitung 4 zugeführt wird, mit von einem nicht
dargestellten Brennluftgebläse geförderter Brennluft gemischt und mittels einer
Zündeinrichtung 5 entzündet. Die sich dabei bildende Flamme erstreckt sich in einer
Brennkammer 6, welche von einem Wärmetauscher 7 umgeben wird. Der
Wärmetauscher 7 weist gegenüber dem Brenner 2 einen die Brennkammer 6 stirnseitig
begrenzenden Boden 8 auf. Dieser Boden dient zur Umlenkung der heißen Brenngase
nach außen, wo sie anschließend über nach innen gerichtete Rippen 9 des
Wärmetauschers 7 Wärme abgeben und auf einen außen an die Wandung des
Wärmetauschers 7 anschließenden Heizluftkanal 10 übertragen, der ebenfalls
vorzugsweise mit Rippen versehen ist und durch welchen Heizluft im Gegenstrom zu
den in der Zeichnung nach links strömenden Brenngasen zu einem Heizluftauslaß 11
gefördert wird. Die Brenngase verlassen nach Passieren des Wärmetauschers 7 das
Fahrzeugzusatzheizgerät 1 über einen Abgasstutzen 12 an der Unterseite.
Der Boden 8 des Wärmetauschers 7 weist eine nach innen gerichtete Anformung 13 auf,
die bei der üblichen Herstellung des Wärmetauschers 7 als Gußkörper gleich mit an
diesen angegossen wird. Die Anformung 13 weist im Inneren einen Hohlraum auf, der
von der Außenseite, d. h. vom Heizluftauslaß 11 her zugänglich ist, und in den ein
Temperatursensor 14 eingebracht ist, der gemäß der vorliegenden Erfindung alle bei
einem herkömmlichen Heizgerät als getrennte Bauteile ausgebildeten Temperatur- bzw.
Flammsensoren in einem einzigen Bauteil vereinigt. Der Temperatursensor 14 weist
einen in Abhängigkeit von der Temperatur veränderlichen elektrischen Widerstand,
beispielsweise mit PTC-Charakteristik, auf, der über Leitungen 15, 16 mit einem
Steuergerät 17 verbunden ist, das in bekannter Weise alle Betriebsabläufe des
Fahrzeugzusatzheizgerätes 1 steuert. Ein Außengehäuse 18 begrenzt schließlich den
Heizluftkanal 10 von außen.
Bei einer alternativen Ausgestaltung gemäß Fig. 2 ist ein mit Wasser als Wärmeträger
operierendes Fahrzeugzusatzheizgerät 1′ dargestellt. Bei diesem sind alle zur Fig. 1
analogen Bauteile mit der gleichen Bezugszahl ergänzt durch ein Hochkomma
bezeichnet. Zwischen dem Wärmetauscher 7′ und dem Außengehäuse 18′ ist bei diesem
Gerät ein Wassermantel 21′ gebildet, in den Wasser als Wärmeträger über einen
Wassereintrittsstutzen 22 hineingeführt und über einen in der Zeichnung verdeckt
liegenden und daher nicht dargestellten Wasseraustrittsstutzen wieder herausgeführt
wird. Der Wärmetauscher 7′ weist bei diesem Gerät an seiner Außenseite nahe dem
Boden 8′ eine Anformung 20 auf, in die ein wärmeleitender Körper 19 eingebettet ist.
Dieser wärmeleitende Körper 19 liegt zum anderen mit der Wand des Außengehäuses
18′ in wärmeleitender Verbindung, so daß ein an der Außenseite des Gehäuses 18′
angeordneter Temperatursensor 14′ mit relativ geringen Wärmeleitungsverlusten die an
der Innenseite des Wärmetauschers 7 anstehende Temperatur mißt. Die Leitungen 15′
bzw. 16′ sind auch bei der Alternative gemäß Fig. 2 mit einem Steuergerät verbunden,
welches hier nicht dargestellt ist.
In Verbindung mit dem Diagramm gemäß Fig. 3 soll nun beschrieben werden, wie der
Temperatursensor 14 bzw. 14′ über verschiedene Schaltschwellen in Verbindung mit
dem Steuergerät 17 den Betriebsablauf eines Fahrzeugzusatzheizgerätes 1 bzw. 1′
steuert. In dem auf der Abzisse aufgetragenen Zeitintervall 0-1 wird das
Fahrzeugzusatzheizgerät 1 bzw. 1′ durch Fördern von Brennstoff und Brennluft bei
gleichzeitigem Betrieb der Zündeinrichtung 5 bzw. 5′ gestartet. Erfolgt dabei planmäßig
eine Flammbildung, so steigt die Temperatur im Intervall t1-2 rasch bis auf einen
unteren Temperaturschwellwert TU an, bei welchem der Temperatursensor 14 bzw. 14′
dem Steuergerät 17 eine erfolgreiche Flammbildung signalisiert, wobei dieses das
Startablaufprogramm, wie beispielsweise den Betrieb der Zündeinrichtung 5 bzw. 5′
beendet. Je nach Wärmebedarf im Fahrzeug stellt sich im Intervall t2-3 ein mehr oder
weniger rascher Anstieg der vom Temperatursensor 14 bzw. 14′ gemessenen
Temperatur ein. Bei Erreichen einer Teillast-Schaltschwelle TTL im Zeitpunkt t₃ wird
das Fahrzeugzusatzheizgerät 1 bzw. 1′ in eine Teillaststufe, d. h. in einen Betrieb mit
verminderter Brennstoff- und Brennluftförderung geschaltet. Je nach den äußeren
Verhältnissen, d. h. nach der Wärmeabnahme, erfolgt nun entweder - wie in
durchgezogener Linie dargestellt - im Intervall t3-5 auch in der Teillaststufe ein weiterer
Anstieg der Temperatur am Temperatursensor 14 bzw. 14′, wobei dann bei Erreichen
der Schaltschwelle TRP das Fahrzeugzusatzheizgerät 1, 1′ in eine Regelpause geschaltet
wird. In dieser Regelpause sinkt die Temperatur am Temperatursensor 14, 14′ im
Intervall t5-7 bis auf eine untere Schaltschwelle TS ab, bei der dann ein erneuter Start
des Fahrzeugzusatzheizgerätes erfolgt. Diese durchgezogene Linie zwischen den
Punkten t₃ bis t₇ entspricht einem Betrieb mit einer Wärmeabnahme durch den
Fahrzeugmotor oder den Fahrzeuginnenraum, die so gering ist, daß sie die Leistung des
Fahrzeugzusatzheizgeräts 1, 1′ im Teillast-Bereich unterschreitet.
Ausgehend vom Punkt t₃ wird in gestrichelten Linien ein Betriebsverlauf dargestellt, der
einer großen Wärmeabnahme, d. h. bei einer Teillaststufe, die etwa 50% der
Vollaststufe beträgt, einer Wärmeabnahme von mehr als 50% entspricht. Hierbei sinkt
nach Umschaltung in den Teillastbetrieb im Zeitpunkt t₃ die Temperatur am
Temperatursensor 14 ab, da das Fahrzeugzusatzheizgerät im Teillastbereich nicht die
abgenommene Wärmemenge bereitstellen kann. Bei Erreichen der Schaltschwelle TS
im Zeitpunkt t₄ wird daher das Fahrzeugzusatzheizgerät 1 bzw. 1′ wieder in den
Vollastbetrieb umgeschaltet, bis es im Zeitpunkt t₆ erneut die Schaltschwelle TTL
erreicht. Dieser Rythmus setzt sich bei unveränderter Wärmeabnahme, wie in der
gestrichelten Linie über die Zeitpunkte t₈ und t₉ dargestellt, fort.
Sollte durch irgendeine Betriebsstörung eine Temperatur auftreten, die oberhalb der
Schaltschwelle TRP liegt, so ist mit dem oberen Temperaturschwellwert TO eine letzte
Sicherheit eingebaut, die, wie durch den Verlauf der strichpunktierten Linie dargestellt,
im Zeitpunkt t₁₀ zu einem völligen Abschalten des Fahrzeugzusatzheizgerätes führt.
Eine solche Betriebsstörung kann beispielsweise bei dem in Fig. 1 dargestellten, mit
Luft als Wärmeträger betriebenen Fahrzeugzusatzheizgerät 1 durch ein Verschließen
der Heizluftführung oder durch ein Blockieren des Heizluftgebläses entstehen, das zu
einer Überhitzung des Wärmetauschers 7 infolge der nicht mehr abgeführten Wärme
führen kann.
Für die in Fig. 2 dargestellte Variante mit Wasser als Wärmeträger kann sich ein solcher
Fall analog durch ein ungenügendes Befüllen des Kühlkreislaufes mit Kühlmitter oder
durch einen Ausfall der Umwälzpumpe für den Wärmeträger ergeben.
Durch die erfindungsgemäße Auslegung eines Fahrzeugzusatzheizgerätes lassen sich in
baulich und schaltungstechnisch einfacher Weise durch ein einziges integriertes Bauteil
die Funktionen eines Flammwächters, eines Überhitzungsschutzsensors sowie optional
eines weiteren, verschiedene Betriebsbereiche steuernden Temperatursensors,
zusammenfassen. Dadurch ergibt sich ein wesentlich vereinfachter und
kostengünstigerer Aufbau eines solchen Fahrzeugzusatzheizgerätes.
Bezugszeichenliste
1 Fahrzeugzusatzheizgerät
2 Brenner
3 saugfähiger Körper
4 Brennstoffleitung
5 Zündeinrichtung
6 Brennkammer
7 Wärmetauscher
8 Boden des Wärmetauschers
9 Rippen
10 Heizluftkanal
11 Heizluftauslaß
12 Abgasstutzen
13 Anformung
14 Temperatursensor
15 Leitung
16 Leitung
17 Steuergerät
18 Außengehäuse
19 wärmeleitender Körper
20 Anformung
21 Wassermantel
22 Wassereintrittsstutzen
TU unterer Temperaturschwellwert
TO oberer Temperaturschwellwert
TRP Schaltschwelle für Regelpause
TTL Schaltschwelle für Teillastbetrieb
TS Schaltschwelle für erneuten Start
2 Brenner
3 saugfähiger Körper
4 Brennstoffleitung
5 Zündeinrichtung
6 Brennkammer
7 Wärmetauscher
8 Boden des Wärmetauschers
9 Rippen
10 Heizluftkanal
11 Heizluftauslaß
12 Abgasstutzen
13 Anformung
14 Temperatursensor
15 Leitung
16 Leitung
17 Steuergerät
18 Außengehäuse
19 wärmeleitender Körper
20 Anformung
21 Wassermantel
22 Wassereintrittsstutzen
TU unterer Temperaturschwellwert
TO oberer Temperaturschwellwert
TRP Schaltschwelle für Regelpause
TTL Schaltschwelle für Teillastbetrieb
TS Schaltschwelle für erneuten Start
Claims (6)
1. Fahrzeugzusatzheizgerät (1, 1′) mit einem Brennstoff und Brennluft in einer
Brennkammer (6, 6′) verbrennenden Brenner (2, 2′), mit einem die
Brennkammer (6, 6′) umgebenden Wärmetauscher (7, 7′), mit einem
Flammwächter, einem Überhitzungsschutzsensor und mit einem Steuergerät
(17), dadurch gekennzeichnet, daß der Flammwächter und der
Überhitzungsschutzsensor von einem einzigen Temperatursensor (14, 14′)
gebildet werden, der einen in Abhängigkeit von der Temperatur veränderlichen,
mit dem Steuergerät (17) verbundenen Widerstand aufweist, der über wenigstens
einen unteren Temperaturschwellwert (TU) das Bestehen einer Flamme in der
Brennkammer und der über wenigstens einen oberen Temperaturschwellwert
(TO) einen drohenden Überhitzungszustand signalisiert.
2. Fahrzeugzusatzheizgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der
Temperatursensor (14, 14′) in einer Wand des Wärmetauschers (7, 7′) angeordnet
ist.
3. Fahrzeugzusatzheizgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der
Temperatursensor (14, 14′) im Boden (8) des Wärmetauschers (7) angeordnet ist,
der gegenüber dem Brenner (2) stirnseitig die Brennkammer (6) begrenzt.
4. Fahrzeugzusatzheizgerät nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß
der Wärmetauscher (7) eine zur Brennkammer hin vorspringende Anformung
(13) aufweist, in deren Innerem der Temperatursensor (14, 14′) angeordnet ist.
5. Fahrzeugzusatzheizgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß zwischen unterem Temperaturschwellwert (TU) und
oberem Temperaturschwellwert (TO) wenigstens ein weiterer
Temperaturschwellwert (TTL, TRP) vorgesehen ist, bei dem das Steuergerät
(17) das Fahrzeugzusatzheizgerät (1, 1′) in einen Teillastbetrieb (TL) oder in
eine Regelpause (RP) schaltet.
6. Fahrzeugzusatzheizgerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß
zwischen unterem Temperaturschwellwert (TU) und oberem
Temperaturschwellwert (TO) der Temperatursensor (14, 14′) kontinuierlich ein
Signal an das Steuergerät (17) für eine stufenlose Heizleistungsregelung abgibt.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19944433210 DE4433210C2 (de) | 1994-09-17 | 1994-09-17 | Fahrzeugzusatzheizgerät |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19944433210 DE4433210C2 (de) | 1994-09-17 | 1994-09-17 | Fahrzeugzusatzheizgerät |
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DE4433210A1 true DE4433210A1 (de) | 1996-03-21 |
DE4433210C2 DE4433210C2 (de) | 1999-07-01 |
Family
ID=6528507
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19944433210 Revoked DE4433210C2 (de) | 1994-09-17 | 1994-09-17 | Fahrzeugzusatzheizgerät |
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