DE4446829B4

DE4446829B4 - Fahrzeugheizgerät mit Überhitzungs-Überwachungseinrichtung

Info

Publication number: DE4446829B4
Application number: DE19944446829
Authority: DE
Inventors: Erwin Dipl.-Ing. Burner; Jürgen Dipl.-Phys. Epple; Michael Dipl.-Ing. Humburg; Johannes Koch
Original assignee: J Eberspaecher GmbH and Co KG
Current assignee: Eberspaecher Climate Control Systems GmbH and Co KG
Priority date: 1993-12-31
Filing date: 1994-12-27
Publication date: 2005-01-13
Anticipated expiration: 2014-12-28
Also published as: WO1995018023A1; CN1139407A; US5788148A; DE4446829A1; CA2180273A1; EP0737135A1

Abstract

Fahrzeugheizgerät, mit
(a) einem Brenner, der in einem Flammrohr (8) eine Flamme erzeugt;
(b) einem Verbrennungsluftgebläse (4) und einer Brennstoffdosiereinrichtung (6), die dem Brenner Verbrennungsluft und Brennstoff zuführen;
(c) einem Wärmetauscher (10), der durch einen Gasmantel (7) von dem das Flammrohr (8) aufnehmenden Raum getrennt ist und durch den ein Wärmeträger, z.B. Wasser, gepumpt wird;
(d) einem Wärmeträger-Temperaturfühler (20; 20'), der die Wärmeträgertemperatur mißt;
(e) einem weiteren Temperaturfühler;
(f) und einem Steuergerät (14), an das der Wärmeträger-Temperaturfühler (20; 20') und der weitere Temperaturfühler angeschlossen sind, wobei das Steuergerät (14) einerseits den Betrieb des Fahrzeugheizgeräts in Abhängigkeit zumindest von der gemessenen Wärmeträgertemperatur regelt und andererseits den Differenzwert zwischen dem Ausgangssignal des Wärmeträger-Temperaturfühlers (20; 20') und dem Ausgangssignal des weiteren Temperaturfühlers bildet, den Differenzwert mit einem Differenz-Schwellenwert vergleicht, und bei Überschreiten des Differenz-Schwellenwerts den Betrieb des Fahrzeugheizgeräts durch Sperren der Brennstoffzufuhr stillsetzt oder andere Gegenmaßnahmen einleitet,...

Description

Gegenstand der Erfindung ist, nach einem ersten Aspekt, ein Fahrzeugheizgerät, mit

(a) einem Brenner, der, in einem Flammrohr eine Flamme erzeugt;
(b) einem Verbrennungsluftgebläse und einer Brennstoffdosiereinrichtung, die dem Brenner Verbrennungsluft und Brennstoff zuführen;
(c) einem Wärmetauscher, der durch einen Gasmantel von dem das Flammrohr aufnehmenden Raum getrennt ist und durch den ein Wärmeträger, z.B. Wasser, gepumpt wird;
(d) einem Wärmeträger-Temperaturfühler, der die Wärmeträgertemperatur mißt;
(e) einem weiteren Temperaturfühler;
(f) und einem Steuergerät, an das der Wärmeträger-Temperaturfühler und der weitere Temperaturfühler angeschlossen sind, wobei das Steuergerät einerseits den Betrieb des Fahrzeugheizgeräts in Abhängigkeit zumindest von der gemessenen Wärmeträgertemperatur regelt und andererseits den Differenzwert zwischen dem Ausgangssignal des Wärmeträger-Temperaturfühlers und dem Ausgangssignal des weiteren Temperaturfühlers bildet, den Differenzwert mit einem Differenz-Schwellenwert vergleicht, und bei Überschreiten des Differenz-Schwellenwerts den Betrieb des Fahrzeugheizgeräts durch Sperren der Brennstoffzufuhr stillsetzt oder andere Gegenmaßnahmen einleitet,

(g) daß der weitere Temperaturfühler ein Überhitzungs-Temperaturfühler ist und in der Nähe des Flammrohrendes in Berührung mit dem Gasmantel angeordnet ist;
(h) und daß der Wärmeträger-Temperaturfühler in der Nähe des Wärmeträgereintritts angeordnet ist oder mit dem Überhitzungs-Temperaturfühler zu einem gemeinsamen Kombinations-Fühlelement zusammengefaßt ist oder in der Nähe des Wärmeträgeraustritts angeordnet ist.

Ein Fahrzeugheizgerät mit den Merkmalen (a) bis (f) ist aus DE 35 17 954 A1 bekannt. Diese Druckschrift zeigt ferner von dem Merkmal (h) die erste Alternative und die dritte Alternative. Bei dem bekannten Fahrzeugheizgerät befindet sich ein erster Wärmeträger-Temperaturfühler in der Nähe des Wärmeträgereintritts und ein zweiter Wärmeträger-Temperaturfühler in der Nähe des Wärmeträgeraustritts. Durch Vergleich der an den beiden genannten Stellen erfaßten Temperaturen soll ein Überhitzungsschutz unabhängig von der Ursache für die Überhitzung geschaffen werden.

Demgegenüber wird bei dem erfindungsgemäßen Fahrzeugheizgerät der Weg der Erfassung der Temperaturdifferenz zwischen der Temperatur des Wärmeträger-Temperaturfühlers, der in der Nähe des Flammrohrendes in Berührung mit dem Gasmantel angeordnet ist, und der Temperatur des Wärmeträger-Temperaturfühlers beschritten.

Es ist für sich gesehen bekannt, bei einem Fahrzeugheizgerät einen Überhitzungs-Temperaturfühler in der Nähe des Flammrohrendes in Berührung mit dem Gasmantel vorzusehen ( DE 39 42 732 A1 ).

Durch die erfindungsgemäße Lösung wird bei dem Fahrzeugheizgerät erreicht, daß insbesondere bei geringem Wärmeträgerdurchsatz im Wärmetauscher eine Überhitzung mit Sicherheit ausgeschlossen wird. Es wird eine "Früherkennung" eines mit hoher Wahrscheinlichkeit zu erwartenden Überhitzungszustands realisiert.

Besonders vorteilhaft ist diese Früherkennung dann, wenn erfindungsgemäß der Wärmeträger-Temperaturfühler – wie auch im Stand der Technik an sich bekannt – in der Nähe des Wärmeträgereintritts, d.h. bei einem Gerät mit Wasser als Wärmeträger wassereintrittsseitig bezüglich des Wärmetauschers des Fahrzeugheizgeräts angeordnet ist. Dadurch, daß der für die Regelung zuständige Wärmeträger-Temperaturfühler wassereintrittsseitig am Wärmetauscher angeordnet ist, ist eine komfortable Regelung der gewünschten, durch das Fahrzeugheizgerät bereitgestellten Temperatur möglich. Die wassereintrittsseitige Temperatur im Wärmetauscher ist deutlich besser repräsentativ für die Verhältnisse am fahrzeugseitigen Wärmetauscher (Heizkörper) als die Temperatur am Wasseraustrittsende des Fahrzeugheizgerät-Wärmetauschers. Die Regelung ist folglich stabiler.

Bei dem erfindungsgemäßen Fahrzeugheizgerät besteht außerdem die Möglichkeit, daß das Steuergerät die Funktion des Wärmeträger-Temperaturfühlers einerseits und die Funktion des Überhitzungs-Temperaturfühlers andererseits überwacht, in dem der von dem Wärmeträger-Tempertaurfühler gelieferte Temperaturwert mit dem von dem Überhitzungs-Temperaturfühler gelieferten Temperaturwert verglichen wird, um bei Feststellen einer Überschreitung eines vorgegebenen Differenzbetrags d.h. eine Störabschaltung zu veranlassen. Diese Überprüfung der Funktionstüchtigkeit der beiden Temperaturfühler wird vorzugsweise im Normalbetrieb durchgeführt, d.h. bei zirkulierendem Wärmeträger. In diesem Fall ist die Differenz zwischen dem von dem Überhitzungs-Temperaturfühler gelieferten Temperaturwert und dem von dem Wärmeträger-Temperaturfühler gelieferten Temperaturwert in relativ engen Grenzen konstant, wobei der von dem Überhitzungs-Temperaturfühler gelieferte Wert etwas höher liegt als der andere Wert. Ergibt sich nun eine extrem starke Abweichung zwischen diesen beiden Werten (der vom Überhitzungs-Temperaturfühler gelieferte Wert ist z.B. sehr viel höher oder sehr viel niedriger als der vom Wärmeträger-Temperaturfühler gelieferte Wert), so bedeutet dies, daß einer der beiden Temperaturfühler defekt ist, oder daß ein Überhitzungsfall vorliegt oder kurz bevorsteht, z.B. aufgrund fehlenden Wassers oder behinderten Wasserdurchsatzes.

Aus Sicherheitsgründen erfolgt dann eine Störabschaltung

Weiterer Gegenstand der Erfindung ist, nach einem zweiten Aspekt, ein Fahrzeugheizgerät, mit

(a) einem Brenner, der in einer Brennkammer eine Flamme erzeugt;
(b) einem Verbrennungsluftgebläse und einer Brennstoffdosiereinrichtung, die dem Brenner Verbrennungsluft und Brennstoff zuführen;
(c) einem Wärmetauscher, der die Brennkammer umgibt und durch den ein Wärmeträger, z.B. Wasser, gepumpt wird;
(d) einem Wärmeträger-Temperaturfühler, der die Wärmeträgertemperatur mißt;
(e) einem weiteren Temperaturfühler;
(f) und einem Steuergerät mit einem Mikroprozessor, dem die Meßsignale des Wärmeträger-Temperaturfühlers und des weiteren Temperaturfühlers zur Auswertung zugeführt werden, wobei das Steuergerät einerseits den Betrieb des Fahrzeugheizgeräts in Abhängigkeit zumindest von der gemessenen Wärmeträgertemperatur regelt und andererseits unter Berücksichtigung des Ausgangssignals des weiteren Temperaturfühlers einen etwaigen, am Wärmetauscher auftretenden Überhitzungszustand ermittelt und in diesem Fall den Betrieb des Fahrzeugheizgeräts durch Sperren der Brennstoffzufuhr stillsetzt oder andere Gegenmaßnahmen einleitet,

dadurch gekennzeichnet,

(g) daß der weitere Temperaturfühler ein Überhitzungs-Temperaturfühler ist;
(h) und daß als zweiweg-redundante Einrichtungen zum Ermitteln eines etwaigen, am Wärmetauscher auftretenden Überhitzungszustands vorgesehen sind; – der Mikroprozessor, dem die Meßsignale des Wärmeträger-Temperaturfühlers und des Überhitzungs-Temperaturfühlers zur Auswertung zugeführt werden, – und parallel zu dem Mikroprozessor ein Stromkreis, der einen Schwellenwertschalter enthält.

Ein Fahrzeugheizgerät mit den Merkmalen (a) bis (f) des vorhergehenden Absatzes ist aus DE 35 17 954 A1 bekannt. Das bekannte Fahrzeugheizgerät weist einen ersten Wärmeträger-Temperaturfühler in der Nähe des Wärmeträgereintritts und einen zweiten Wärmeträger-Temperaturfühler in der Nähe des Wärmeträgeraustritts auf, wobei der Temperaturvergleich der zwei Wärmeträger-Temperaturfühler einen Überhitzungsschutz unabhängig von der Ursache der Überhitzung schafft.

Durch die erfindungsgemäße Ausbildung wird eine wesentlich erhöhte Zuverlässigkeit gegenüber der bloßen Auswertung des von dem Überhitzungs-Temperaturfühler kommenden Signals durch das Steuergerät erreicht. Da durch, daß der Schwellenwertschalter parallel zu dem die Auswertung des Signals von dem Überhitzungs-Temperaturfühler vornehmenden Mikroprozessors geschaltet ist, ist eine erhöhte Sicherheit deshalb gegeben, weil die Abschaltung des Heizgeräts entweder aufgrund der Auswertung der Signale durch den Mikroprozessor oder durch den Schwellenwertschalter stattfindet.

Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung, zweiter Aspekt, sind in den Ansprüchen 3 und 4 angegeben.

Weiterer Gegenstand der Erfindung ist, nach einem dritten Aspekt, eine Temperaturfühleranordnung für ein Fahrzeugheizgerät, das einen Wärmeträger-Temperaturfühler und einen Überhitzungs-Temperaturfühler aufweist, dadurch gekennzeichnet,
daß der Wärmeträger-Temperaturfühler und der Überhitzungs-Temperaturfühler zu einem gemeinsamen Kombinations-Fühlelement zusammengefaßt sind.

Die Temperaturfühleranordnung ist vorzugsweise für ein Fahrzeugheizgerät gemäß erstem Aspekt der Erfindung oder für ein Fahrzeugheizgerät gemäß zweitem Aspekt der Erfindung vorgesehen.

Die erfindungsgemäße Temperaturfühleranordnung besitzt eine einfache Konstruktion und läßt insbesondere eine einfache Montage an dem Fahrzeugheizgerät zu. Es ist nur ein einzelner Montageschritt notwendig, um beide Fühler an dem Gerät anzubringen.

Bevorzugte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Temperaturfühleranordnung sind in den Ansprüchen 9 und 10 angegeben. Das von außen in das Gehäuse eingeschraubte oder anderweitig befestigte Fühlelement hält den Wärmeträger-Temperaturfühler in einigem Abstand von dem Gasmantel, während der Überhitzungs-Temperaturfühler in direktem Kontakt mit dem Gasmantel oder zumindest in sehr großer Nähe zu dem Gasmantel steht, so daß eine Überhitzung im Endbereich des Flammrohrs von dem Überhitzungs-Temperaturfühler schnell erfaßt werden kann, während von dieser Überhitzung der Wärmeträger-Temperaturfühler nicht oder nur wenig beeinflußt wird. Damit kann Letzterer ein Ist-Wärmeträger-Temperatursignal liefern, welches eine stabile Regelung der Temperatur des Fahrzeugheizgeräts ermöglicht. Die beiden Fühler können entweder in einem gemeinsamen Gehäuse oder in getrennten Gehäusen untergebracht sein.

Weitere bevorzugte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Fahrzeugheizgeräts, und zwar sowohl des Fahrzeugheizgeräts gemäß erstem Aspekt als auch des Fahrzeugheizgeräts gemäß zweitem Aspekt, sind in den Ansprüchen 5, 6, 7 angegeben. PTC-Elemente haben einen positiven Temperaturkoeffizienten und erhöhen ihren elektrischen Widerstand bei zunehmender Temperatur. NTC-Elemente haben einen negativen Temperaturkoeffizienten und verringern ihren elektrischen Widerstand bei zunehmender Temperatur.

Im Fall einer drohenden Überhitzung besteht die in den meisten Fällen wirksamste Gegenmaßnahme in der Abschaltung des Brenners. Alternativ und zusätzlich können aber auch noch andere Gegenmaßnahmen im Fall einer drohenden Überhitzung ergriffen werden: Man kann die Brennerleistung herunterfahren, um dann zu überprüfen, ob sich aufgrund der verringerten Brennerleistung der Temperaturanstieg am Überhitzungs-Temperaturfühler stoppen oder gar rückgängig machen läßt. Man kann auch eine Warnmeldung erzeugen, so daß z.B. im Fall einer Fahrzeugheizung dem Fahrer akustisch oder optisch eine Betriebsstörung signalisiert wird. Der Fahrer kann dann entscheiden, ob er das Fahrzeugheizgerät von Hand ausschaltet und/oder nach der Ursache der Störung sucht. Da es sich jedoch bei den Gegenmaßnahmen um eine Sicherheitsmaßnahme handelt, wird eine Warnmeldung in aller Regel zusätzlich zu dem Herunterfahren der Brennerleistung bzw. zu der Störabschaltung des Brenners erzeugt. Ist z.B. die Zirkulation des Wärmeträgers durch teilweises Verstopfen oder Knicken einer Leitung behindert, so erhöht sich die Temperatur am Wärmetauscher relativ schnell. Dennoch kann möglicherweise das Fahrzeugheizgerät weiter genutzt werden, wenn auch nur mit verminderter Leistung. Eine vollständige Abschaltung des Brenners wäre dann eine übertriebene Maßnahme; eine Verringerung der Brennerleistung hat demgegenüber den Vorteil, daß zumindest noch eine Notbeheizung des Fahrgastraums stattfinden kann.

Fahrzeugheizgeräte, häufig auch als Standheizung oder Zusatzheizung bezeichnet, finden in Personenkraftwagen, Lastkraftwagen, Omnibussen, Motoryachten, Kleinflugzeugen, Wohnwagen, Baumaschinen und dergleichen Anwendung. Als Brennstoff dient Benzin oder Diesel, welches dem Kraftstoffvorrat des Fahrzeugs oder einem Zusatztank entnommen wird. Als Wärmeträger dient üblicherweise Wasser, welches von einer Wasserpumpe durch den Wärmetauscher und einen Heizkreislauf gepumpt wird, um einem oder mehreren Heizkörpern (Fahrzeug-Wärmetauschern) Wärmeenergie zuzuführen. Man kann auch Luft als Wärmeträger verwenden.

Bei diesen Fahrzeugheizgeräten dient der Wärmeträger-Temperaturfühler als Meßwertaufnehmer zum Ermitteln der Ist-Temperatur des Wärmeträgers, welche in dem Steuergerät mit einer Solltemperatur verglichen wird, um den Betrieb des Fahrzeugheizgeräts zu regeln. Das üblicherweise mit einem Mikroprozessor ausgestattete Steuergerät regelt die Wärmeträgertemperatur auf einen konstanten Wert ein, indem es den Brenner ein- und ausschaltet. Dies geschieht durch Ein- und Ausschalten der üblicherweise als Brennstoffdosierpumpe ausgebildeten Brennstoffdosiereinrichtung und des Verbrennungsluftgebläses und/oder durch eine solche Ansteuerung der Brennstoffdosierpumpe, daß eine bestimmte Brennerleistung erreicht wird. Aus Sicherheitsgründen können Fahrzeugheizgeräte eine Überhitzungs-Überwachungseinrichtung besitzen, die unabhängig von der Temperatur am Wärmetauscher arbeitet.

Wird ein Fahrzeugheizgerät in einem Kraftfahrzeug, beispielsweise einem PKW, installiert, so wird das Gerät in den Kühl-/Heiz-Wasserkreislauf des Fahrzeugs integriert. Häufig hat man bisher zu dem Fahrzeugheizgerät eine Bypass-Leitung gelegt, um bei abgeschaltetem Fahrzeug-Wärmetauscher (Heizkörper), also dann, wenn keine Wärmeabnahme erfolgt, ein Zirkulieren des Wärmeträgers in dem Wärmetauscher des Fahrzeugheizgeräts zu gewährleisten. Die Wassereintrittstemperatur entspricht dann nahezu der Wasseraustrittstemperatur am Fahrzeugheizgerät. Wenn der Brenner in Betrieb ist, steigt diese Tem peratur relativ schnell an, so daß bei dem kurze Zeit später erfolgenden Überschreiten eines für den Regelbetrieb eingerichteten Schwellenwerts eine Abschaltung des Heizgeräts erfolgt.

Will man – aus Kostengründen – auf die Bypass-Leitung verzichten, so geht, wenn keine Wärmeabfuhr aus dem Wärmeträger-Kreislauf erfolgt, weil z.B. die Fahrzeugheizung abgeschaltet ist, der Wärmeträgerdurchsatz im Heizgerät praktisch auf Null zurück. In dieser Situation steigt die Temperatur in dem im Wärmetauscher des Fahrzeugheizgeräts befindlichen Wärmeträger rasch an, außerdem steigt die Temperatur an dem den Brennerraum im Bereich des Flammrohrs umgebenden Gasmantel relativ schnell an.

Dieses extrem schnelle Ansteigen der Temperatur am Gasmantel muß zur Vermeidung einer gefährlichen Überhitzung auf jeden Fall vermieden werden. Deshalb ist es notwendig, die Gefahr einer solchen Überhitzung möglichst früh zu erkennen, um Gegenmaßnahmen einleiten zu können.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert.
1 eine schematische Ansicht eines Fahrzeugheizgeräts,
2 eine Schaltungsskizze der Steuerung des Heizgeräts mit Überhitzungs-Überwachungseinrichtung,
3 eine grafische Darstellung des Verlaufs des Widerstands in Abhängigkeit der Temperatur bei einem PTC-Element,
4 eine schematische Darstellung eines Wärmeträger-Kreislaufs mit Fahrzeugheizgerät, Fahrzeug-Wärmetauscher und Verbrennungsmotor;
5 eine grafische Darstellung verschiedener Schwellenwerte für die Temperaturregelung des Fahrzeugheizgeräts und für die Überhitzungsüberwachung;
6 eine vereinfachte Darstellung eines Teils eines Wärmetauschers des Fahrzeugheizgeräts mit der Stelle, wo ein Kombinations-Fühlelement angeordnet ist,
7 eine erste Variante einer Temperaturfühleranordnung in Form des in 6 vereinfacht dargestellten Fühlerelements;
8a und 8b eine Längsschnittansicht bzw. eine Querschnittsansicht einer weiteren Variante des in 6 schematisch dargestellten Fühlelements, und
9 eine weitere Variante des schematisch in 6 dargestellten Fühlelements.
In 1 ist ein Fahrzeugheizgerät dargestellt, dessen Hauptmerkmale bekannt sind.
In einer an einen Brennerkopf 9 anschließenden Brennkammer 2 wird eine Flamme erzeugt, wozu dem Brennerkopf von einem Verbrennungsluftgebläse 4 Verbrennungsluft und über eine Brennstoffdosierpumpe 6 Brennstoff zugeführt wird. Der Brennstoff wird in dem hier als Verdampferbrenner ausgebildeten Brennerkopf 9 verdampft. Die Flamme breitet sich in 1 nach rechts im Bereich eines Flammrohr 8 aus. Das Flammrohr ist von einem Wärmetauscher 10 umgeben, bei dem es sich um ein metallisches Doppelwandgehäuse mit einem inneren Gasmantel 7 und einem äußeren Wassermantel 13 handelt.
Als Wärmeträger gelangt Wasser in Pfeilrichtung P2 über einen Einlaß 11 in den Wärmetauscher 10, um den Wärmetauscher 10 über eine Wasserpumpe 12 in Pfeilrichtung P1 zu verlassen. Zwischen dem Gasmantel 7 und dem Wassermantel 13 besitzt der Wärmetauscher 10 spiralförmige Gänge, in denen sich das durch den Wärmetauscher 10 strömende Wasser durch die heißen Gase erwärmt, welche auf der rechten Seite des Flammrohrs 8 auftreten, auf die innere Stirnfläche des Gasmantels 7 gelangen, um von dort zwischen der Außenseite des Flammrohrs 8 und dem Gasmantel 7 über einen Auspuff 5 auszutreten.
Die Funktionen der einzelnen Elemente des Fahrzeugheizgeräts werden von einem einen Mikroprozessor aufweisenden Steuergerät 14 gesteuert und geregelt. In der Nähe des Einlasses 11 befindet sich als Wärmeträger-Temperaturfühler ein Wassertemperaturfühler 20, dessen Ausgangssignal auf das Steuergerät 14 gegeben wird. Am rechten Ende des Wärmetauschers 10 befindet sich ein Überhitzungs-Temperaturfühler 22, dessen Ausgangssignal ebenfalls auf das Steuergerät 14 gegeben wird. Im vorliegenden Fall befindet sich der Überhitzungs-Temperaturfühler 22 in Berührung mit dem Gasmantel 7, so daß ein guter und rascher Wärmeübergang von der Innenseite des Gasmantels 7 zu dem Überhitzungs-Temperaturfühler 22 erfolgt.
Der Wassertemperaturfühler 20 befindet sich in einer Ausführungsform der Erfindung in einem gewissen Abstand von dem Gasmantel 7, er kann aber in einer anderen Ausführungsform auch mit dem Gasmantel 7 in Berührung stehen.
Der Überhitzungs-Temperaturfühler 22 ist im wesentlichen ähnlich wie der zur Regelung dienende Wassertemperaturfühler 20 ausgebildet. In beiden Fällen handelt es sich hier um ein PTC-Element.
Das Steuergerät 14 besitzt einen Mikroprozessor zur Auswertung verschiedener Signale, von denen hier die Signale von den beiden Temperaturfühlern 20 und 22 interessieren. Außerdem ist in dem Steuergerät 14 noch eine von der Mikroprozessorsteuerung unabhängige Schaltung vorgesehen, die im Fall eines Ausfalls des Mikroprozessors oder im Falle eines Programmfehlers gegebenenfalls dennoch eine Sperrung der Brennstoffzufuhr zu dem Brenner gewährleistet. Wie in 2 gezeigt ist, geben die beiden Temperaturfühler 20 und 22 an einen Mikroprozessor 30 ein Signal "WRT" bzw. "ÜFT" . Bei dem Signal WRT auf der Leitung 32 handelt es sich um einen Spannungswert, welcher der Wassertemperatur entspricht. Bei dem Signal ÜFT auf der Leitung 34 handelt es sich um einen Spannungswert, welcher der Temperatur am Wärmetauscher entspricht.
Die Signale auf den Leitungen 32 und 34 werden einer Analog-Digitalumsetzung unterzogen und von dem Mikroprozessor 30 nach bestimmten Kriterien ausgewertet. Sinkt z.B. die Temperatur an dem Wasser-Temperaturfühler 20, d.h. nimmt die Spannung des Signals WRT ab, während die Temperatur am Überhitzungs-Temperaturfühler 22 ansteigt, d.h. während die Signalspannung des Signals ÜFT ansteigt, so droht ein Überhitzungszustand. Über einen Ausgang BPT (Brennstoffpumpentreiber) gibt der Mikroprozessor 30 Treiberimpulse über ein Verknüpfungsgatter 40, hier ein UND-Glied 38, an einen Transistor-Treiber Tr der Brennstoffdosierpumpe 6, so daß diese abhängig von den Treiberimpulsen am Ausgang BPT des Mikroprozessors 30 betrieben wird. Im Fall der möglichen Überhitzung wird das Ausgangssignal am Ausgang BPT gesperrt. Das Tastverhältnis der Impulse am Ausgang BPT, d.h. die auf eine bestimmte Impulsperiodendauer bezogene Öffnungszeit des Treiber-Transistor Tr wird von dem Mikroprozessor 30 unter anderem in Abhängigkeit von der von dem Wassertemperaturfühler 20 in Form des Signals WRT gelieferten Temperatur eingestellt. Die Regelung ist derart programmiert, daß am Ausgang BPT ein intermittierendes Signal zum Öffnen des Treiber-Transistors Tr geliefert wird, bis der Mikroprozessor 30 bei Erreichen eines oberen Regel-Schwellenwerts des Signals WRT den Treiber-Transistor Tr ausschaltet, während er ihn einschaltet, wenn das für die Wassertemperatur maßgebliche Signal WRT unter einen unteren Regel-Schwellenwert absinkt.
Es könnte nun sein, daß ein Softwarefehler den oben geschilderten Vorgang des Sperrens des Ausgangssignals am Ausgang BPT des Mikroprozessors 30 verhindert, sowohl im normalen Regelbetrieb, d.h., wenn bei Erreichen des oberen Regel-Schwellenwerts die Brennstoffzufuhr gesperrt wird, als auch im Fall einer drohenden Überhitzung. Dies kann durch eine Störung im Mikroprozessor 30 bedingt sein, aber auch durch einen Programmfehler. In diesem Fall ist aber hier dennoch gewährleistet, daß vor einer schädlichen Überhitzung des Fahrzeugheizgeräts die Brennstoffdosierpumpe 6 stillgesetzt wird.
Von der Leitung 34 geht eine Zweigleitung 36 ab, die zu einem Schwellenwertschalter 38 führt, dessen Ausgang mit einem Eingang des UND-Glieds 40 verbunden ist, dessen anderem Eingang das Ausgangssignal vom Ausgang BPT des Mikroprozessors 30 zugeführt wird. Wenn die Spannung auf der Leitung 34 über einen bestimmten Wert entsprechend einer relativ hohen Temperatur am Überhitzungs-Temperaturfühler 22 ansteigt, so spricht der Schwellenwertschalter 38 hierauf an und erzeugt an seinem Ausgang ein Signal mit niedrigem Pegel, wodurch das UND-Gatter 40 gesperrt wird, so daß die Ausgangssignale vom Ausgang BPT des Mikroprozessors 30 nicht an den Treibertransistor Tr gelangen können. Die Brennstoffdosierpumpe 6 wird hierdurch stillgesetzt.
Wie aus 2 ersichtlich ist, ist die Überhitzungs-Überwachungsschaltung redundant ausgelegt. Der eine Weg zum Stillsetzen der Brennstoffdosierpumpe führt über den Mikroprozessor, welcher die beiden Signale auf den Leitungen 32 und 34 vergleicht und auswertet. Der andere Weg führt parallel zu dem Mikroprozessor 30 über den Schwellenwertschalter 38.
3 zeigt das Verhalten jedes der beiden Temperaturfühler 20 und 22, die jeweils als PTC-Element ausgeführt sind. In einem Bereich zwischen 30° und 80°C ergibt sich ein linearer Zusammenhang zwischen der erfaßten Temperatur und dem Widerstand des PTC-Elements. Der Schwellenwertschalter 38 wird auf einen geeigneten Wert eingestellt.
Nachdem der Zustand der Überhitzung festgestellt ist, wird die Brennstoffzufuhr zu dem Brenner durch Stoppen der Brennstoffdosierpumpe 6 gesperrt. Wenn der Überhitzungszustand nicht mehr vorliegt, kann der Betrieb des Brenners fortgesetzt werden, ohne daß irgendeine besondere Manipulation erforderlich ist. Zweckmäßigerweise wird im Fall einer Überhitzung ein Warnsignal erzeugt, welches dem Benutzer des Geräts signalisiert, daß eine Überhitzung am Wärmetauscher stattgefunden hat. Der Benutzer hat dann die Möglichkeit, das Gerät zu überprüfen und gegebenenfalls etwaige Störungen zu beseitigen.
Im folgenden wird eine weitere Ausführungsform der Erfindung erläutert. Bei dieser Ausführungsform erfolgt das Erkennen eines drohenden Überhitzungszustands ebenfalls anhand des von dem Überhitzungs-Temperaturfühlers 22 gelieferten Signals ÜFT durch geeignete Auswertung seitens des Mikroprozessors 30.
Zunächst soll jedoch erläutert werden, wie und warum es unter anderem zu einer Überhitzung am Wärmetauscher kommen kann.
4 zeigt schematisch das in 1 dargestellte Heizgerät mit Brennerkopf 9, Flammrohr 8 und Wärmetauscher 10. Schematisch angedeutet sind auch der Wassertemperaturfühler 20 im Bereich des Einlasses des Wärmetauschers 10 und der Überhitzungs-Temperaturfühler 22 im Endbereich des Flammrohres 8.
Üblicherweise ist das Fahrzeugheizgerät in den Kühlkreislauf des Motors des Kraftfahrzeugs integriert. Wie in 4 zu ersehen ist, steht der in üblicher Weise mit dem Fahrzeugkühler verbundene Motor 100 mit dem Einlaß des Wärmetauschers 10 in Verbindung. Der Auslaß des Wärmetauschers 10 steht mit dem Eintritt eines Wärmetauschers (WT) 50 des Fahrzeugs in Verbindung. Der Austritt des Wärmetauschers 50 ist wieder mit dem Motor 100 verbunden. Bei dem Wärmetauscher 50 handelt es sich um den oder die "Heizkörper", mit denen z.B. der Fahrzeuginnenraum beheizt wird. Über Schieber oder Ventile läßt sich die Wärmezufuhr zu dem Wärmetauscher 50 sperren oder drosseln. Die Umwälzung des Wärmeträgers (hier: Wasser) erfolgt mit Hilfe einer Wasserpumpe 12.
Außerdem ist in 4 eine Bypass-Leitung BP dargestellt, deren Zweck darin besteht, bei gesperrtem Wärmetauscher 50 ein Zirkulieren des Wassers durch den Wärmetauscher 10 zu ermöglichen. Wie bekannt, wird das Fahrzeugheizgerät derart geregelt, daß bei Einstellung einer bestimmten Solltemperatur abhängig von der gefühlten Wassertemperatur der Brenner ein- und ausgeschaltet wird. Liegt die von dem Wassertemperaturfühler 20 ermittelte Wassertemperatur unterhalb eines für den eingestellten Temperaturwert repräsentativen oberen Schwellenwerts, so läuft der Brenner. Wird dieser Schwellenwert überschritten, so schaltet die Regelung den Brenner aus. Entsprechendes gilt für einen unteren Schwellenwert. Wenn nun der Wärmetauscher 50 gesperrt wird, weil keine Heizleistung benötigt wird, so läuft der Brenner zunächst noch weiter, weil und während die von dem Wassertemperaturfühler 20 ermittelte Wassertemperatur noch unterhalb des oberen Schwellenwerts liegt. Die Wasserpumpe 12 pumpt das Wasser über die Bypass-Leitung BP durch den Wärmetauscher 10, so daß sich die Temperatur des Wassers langsam erhöht, bis schließlich der obere Schwellenwert erreicht ist und das Gerät abgeschaltet wird.
Aus verschiedenen Gründen möchte man auf die zusätzlichen Material- und Arbeitsaufwand erfordernde Bypass-Leitung BP verzichten. Wird ohne Bypass-Leitung BP der Wärmetauscher des Fahrzeugs 50 gesperrt, so steht das Wasser in dem Wärmetauscher 10 praktisch still. Wenn der Brenner läuft, erwärmt sich der Gasmantel und mithin das Wasser im Endbereich des Flammrohrs 8 sehr schnell, während die Temperatur am anderen Ende des Flammrohrs 8, d.h. im Bereich des Wassertemperaturfühlers 20 sich zunächst kaum ändert. Dies bedingt die Gefahr einer Überhitzung, so daß man entsprechende Gegenmaßnahmen ergreifen muß.
In einer speziellen Ausführungsform der Erfindung ist nun vorgesehen, daß das von dem Überhitzungs-Temperaturfühler 22 gelieferte Signal ÜFT von dem Mikroprozessor 30 (2) zu einem Gradientensignal ausgewertet wird, d.h. der Mikroprozessor 30 bildet in regelmäßigen kurzen Zeitabständen den Quotienten aus Temperatur und Zeitspanne.
In 5 ist in einer grafischen Darstellung die Wassertemperatur T über der Zeit t aufgetragen. Dargestellt sind eine obere und eine untere Schwelle für das Heizgerät, wobei das Heizgerät ausschaltet, wenn die von dem Wassertemperaturfühler 20 gefühlte Wassertemperatur die obere Schwelle übersteigt, während das Gerät eingeschaltet wird, wenn die Wassertemperatur die untere Schwelle unterschreitet. Anstelle des Aus- und Einschaltens kann auch vorgesehen sein, daß der Brenner von großer auf kleine Leistung umschaltet, und umgekehrt.
Oberhalb der oberen Schwelle ist noch eine Überhitzungsschwelle dargestellt. Wenn das von dem Überhitzungs-Temperaturfühler 22 gelieferte Signal ÜFT diesen Schwellenwert überschreitet, erfolgt ein Sperren des Treibertransistors Tr, wie dies in 2 dargestellt ist.
Bei der vorliegnden Ausführungsform bildet der Mikroprozessor 30 aus dem Signal ÜFT ein Gradientensignal, also ein Signal, welches den Temperaturanstieg des Gasmantels 7 am Ende des Flammrohrs 8 kennzeichnet. Wenn man nun annimmt, daß in 4 der Fahrzeugwärmetauscher (WT) 50 gesperrt wird, während der Brenner noch in Betrieb ist, so erfolgt keine Wasserzirkulation durch den Wasserwärmetauscher 50, und dementsprechend praktisch keine Wasserbewegung innerhalb des Wärmetauschers 10 des Fahrzeugheizgerät. Deshalb steigt in diesem Fall die Temperatur am Ende des Flammrohrs 8, also die von dem Überhitzungs-Temperaturfühler 22 gefühlte Temperatur stärker an, als wenn z.B. der Fahrzeugwärmetauscher 50 nur etwas gedrosselt würde. Letzterer Fall ist in 5 als "Normal" bezeichnet. Im Fall der vollständigen Sperrung des Fahrzeugwärmetauschers 50 ist das Gradientensignal dT/dt jedoch steiler als das mit "Normal" bezeichnete Signal. Wenn diese Steilheit einen Gradienten-Schwellenwert SG (= maximal zulässiger Wert von dT/dt) übersteigt, wird dies als drohender Überhitzungszustand interpretiert, so daß der Mikroprozessor 30 die Brennstoffzufuhr in der oben beschriebenen Weise sperrt. Die Regelung im Normalfall, also ohne Überhitzung bei geöffnetem Fahrzeugwärmetauscher 50 erfolgt anhand des von dem Wassertemperaturfühlers 20 gelieferten Signals so, wie es oben in Verbindung mit 1 und 2 beschrieben wurde.
Anstelle der Bildung eines Gradientensignals aus dem von dem Überhitzungs-Temperaturfühler gelieferten Ausgangssignal wird in einer besonders bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ein Differenzwert aus den von dem Überhitzungs-Temperaturfühler 22 und dem von dem Wärmeträger-Temperaturfühler 20 gelieferten Meßwerten gebildet, der Mikroprozessor 30 vergleicht diesen Differenzwert mit einem vorher festgelegten Differenz-Schwellenwert. Die von den beiden Temperaturfühlern 20 und 22 gelieferten Meßwerte dürfen bei ordnungsgemäßem Betrieb des Geräts nur um einen bestimmten Betrag voneinander abweichen. Ist die Abweichung größer, so bedeutet dies mit hoher Wahrscheinlichkeit einen Überhitzungszustand oder einen bevorstehenden Überhitzungszustand.
Die Ausgangssignale der beiden Temperaturfühler 20 und 22 können noch für eine weitere Funktion genutzt werden: Im Normalbetrieb stehen die von den beiden Temperaturfühlern gelieferten Meßsignale in einer gewissen Beziehung, beispielsweise ist das von dem Überhitzungs-Temperturfühler 22 gelieferte Meßsignal stets etwas höher als das von dem Wassertemperaturfühler 20 gelieferte Signal. Weichen die beiden Werte um mehr als einen bestimmten Differenzbetrag voneinander ab, so kann dies bedeuten, daß einer der beiden Temperaturfühler nicht ordnungsgemäß funktioniert. In diesem Fall ist vorgesehen, daß zumindest eine Warnmeldung erzeugt wird, sicherheitshalber erfolgt auch eine Störabschaltung, so daß der defekte Temperaturfühler erst ersetzt werden muß, bevor der Betrieb des Fahrzeugheizgeräts wieder aufgenommen werden kann.
Im folgenden wird eine weitere Ausführungsform der Erfindung anhand der 4 und 5 erläutert, die gegenüber der zuletzt beschriebenen Ausführungsform Kostenvorteile ermöglicht, jedoch in dem Regelkomfort nicht ganz so günstig ist.
Wie rechts unten in 4 an dem Fahrzeugheizgerät angedeutet, kann sich am Wasserauslaß des Wärmetauschers 10 ein Wassertemperaturfühler 20' befinden, der den wassereintrittsseitigen Temperaturfühler ersetzt. Der Wassertemperaturfühler 20' am Wasseraustrittsende des Wärmetauschers 10 befindet sich in Berührung mit dem Gasmantel 7, ähnlich wie der Überhitzungs-Temperatur 22. Letzterer kann ebenfalls als Temperaturfühler ausgebildet sein, wie es oben erläutert wurde, es kann sich aber auch einfach um eine Schalter- oder um eine Schmelzsicherung handeln, wie es früher üblich war, um einen Schutz gegen eine mögliche Überhitzung zu erreichen. Dadurch, daß der Wassertemperaturfühler 20' sich am Wasseraustrittsende des Wärmetauschers 10 befindet, liefert er ein Signal, welches sehr stark von den Temperaturverhältnissen am Endbereich des Flammrohrs 8 abhängt. Kommt es zu einem Stillstand oder Fast-Stillstand der Wasserbewegung in dem Wärmetauscher 10, so erfaßt der mit dem Gasmantel 7 in Berührung stehende Wassertemperaturfühler 20' sehr schnell eine Temperaturerhöhung. Der Mikroprozessor 30 kann diese Temperaturerhöhung des Signals WRT des Wassertemperaturfühlers 20' in ähnlicher Weise auswerten, wie es bei der zuletzt beschriebenen Ausführungsform mit dem Signal ÜFT geschieht. Das heißt: der Mikroprozessor 30 bildet aus dem von dem Wassertemperaturfühler 20' gelieferten Signal WRT in bestimmten Zeitabständen ein Gradientensignal dT/dt, und wenn dieses Gradientensignal einen Gradienten-Schwellenwert übersteigt, schaltet der Mikroprozessor den Treibertransistor Tr der Brennstoffdosierpumpe ab.
Ein gewisser Nachteil bei dieser Ausführungsform besteht darin, daß die Regelung des Fahrzeugheizgeräts auf der Grundlage der am wasseraustrittseitigen Ende des Wärmetauschers 10 gefühlten Wärmeträgertempe ratur erfolgt. Dieser Temperaturwert ist kurzfristigeren Schwankungen durch den Betrieb des Brenners unterlegen, und diese Schwankungen führen zu einem weniger stabilen Regelbetrieb, so daß die Temperaturen am Fahrzeugwärmetauscher 50 nicht ganz so gleichmässig geregelt werden wie bei der oben beschriebenen Ausführungsform.
Wie oben erwähnt, wird bei der Ausführungsform, bei der der Wärmeträger-Temperaturfühler 20 wassereintrittsseitig angeordnet ist, außer dem Gradientenwert alternativ oder zusätzlich doch ein Differenzwert aus den von den beiden Temperaturfühlern 20, 22 gelieferten Signalen gebildet, und dieser Differenzwert wird mit einem Differenz-Schwellenwert verglichen, um einen (drohenden) Überhitzungszustand zu erkennen. Diese Differenzwert-Bildung eignet sich besonders gut für die oben angesprochene Variante des Geräts, bei der der Wärmeträger-Temperaturfühler 20' wasseraustrittsseitig angeordnet ist. Die von den Temperaturfühlern 20' und 22 an den Mikroprozessor 30 gelieferten Meßsignale werden von dem Mikroprozessor zu einem Differenzwert verarbeitet. Dies kann in bestimmten zeitlichen Abständen erfolgen. Der jeweils gebildete Differenzwert wird mit einem im Speicher des Mikroprozessors 30 abgelegten Differenz-Schwellenwert verglichen. Bei Überschreitung des Schwellenwerts erfolgt eine Abschaltung der Brennstoffzufuhr, oder es werden andere Gegenmaßnahmen eingeleitet.
Bei sämtlichen oben beschriebenen Varianten sind der Wassertemperaturfühler 20 einerseits und der Überhitzungs-Temperaturfühler 22 andererseits räumlich voneinander getrennt, wobei sich der Wassertemperaturfühler 20 an der Wassereintrittsseite des Wärmetauschers 10 mit oder ohne Berührung des Gasmantels 10 befindet, während sich der Überhitzungs-Temperaturfühler 22 stets in Berührung mit dem Gasmantel 7 am Ende des Flammrohrs 8 befindet.
Man kann gemäß einem speziellen Aspekt der vorliegenden Erfindung die beiden Temperaturfühler zu einem einzigen Bauteil F zusammenfassen, wie dies in 6 dargestellt ist.
6 zeigt schematisch den (inneren) Gasmantel 7 und den (äußeren) Wassermantel 13 des Wärmetauschers, wobei in einer Öffnung des Wassermantels 17 ein Kombinations-Fühlelement F angeordnet ist, welches mit einer Fühlfläche auf der Außenseite des Gasmantels 7 anliegt, etwa im Bereich des rechten Endes des Flammrohrs 8.
7 zeigt eine erste spezielle Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kombinations-Fühlelements F. Mit einem Trägerabschnitt 110 sitzt das Fühlelement F in dem äußeren Wassermantel 13, wobei ein Kopf 111 des Fühlelements F etwas über die Außenfläche des Wassermantels 13 vorsteht. Durch das Fühlelement F erstrecken sich zwei Leitungspaare (+) und (–) zu einem Wassertemperaturfühler 20a bzw. einem Überhitzungs-Temperaturfühler 22a. Die Unterseite beider Temperaturfühler 20a, 22a steht mit der Außenseite des Gasmantels 7 in Berührung, wobei die Breite des von Wasser durchströmten Zwischenraums zwischen den Mänteln 7 und 13 mit 1 bezeichnet ist. Bei diesem Kombinations-Fühlelement F stehen beide Temperaturfühler 20a und 22a mit dem Gasmantel 7 in Berührung.
8a und 8b zeigen eine Längsschnittansicht bzw. eine Querschnittansicht einer weiteren Ausführungsform eines Kombinations-Fühlelements. Das Kombinations-Fühlelement gemäß 8a, 8b unterscheidet sich von dem Fühlelement nach 7 dadurch, daß der Überhitzungs-Temperaturfühler 20b auf einer anderen Höhe liegt als der Wassertemperaturfühler 20b. Die Stirnfläche des Überhitzungs-Temperaturfühlers 22b kann somit an der Außenseite des Gasmantels 7 anliegen, während der Wassertemperaturfühler 20b keinen Kontakt mit dem Gasmantel hat. Um eine gegenseitige Beeinflussung weitestgehend auszuschließen, sind die beiden Temperaturfühler 20b, 22b an einer Trennwand 113 getrennt. Beide Temperaturfühler sind in einem gemeinsamen, abgestuft ausgebildeten Gehäuse 112 aufgenommen.
9 zeigt eine ähnliche Ausführungsform wie 8a, 8b, wobei in 9 jedoch der Wassertemperaturfühler 20c, in einem eigenen Gehäuse 112b und der Überhitzungs-Temperaturfühler 22c in einem eigenen Gehäuse 112a untergebracht sind. Der Überhitzungs-Temperaturfühler 22c ist länger als der Wassertemperaturfühler ausgebildet und kann deshalb mit dem Gasmantel 7 in Berührung stehen.
Dem Fachmann ist klar, daß die oben beschriebenen Ausführungsformen jeweils für sich in einem Fahrzeugheizgerät realisiert werden können, daß aber auch mehrere sinnvolle Kombinationen möglich sind. So zum Beispiel läßt sich die in 2 dargestellte redundante Schaltung mit dem Schwellenwertschalter 38 bei praktisch sämtlichen beschriebenen Ausführungsformen vorsehen, so daß die Abschaltung des Brenners nicht nur von dem Betriebs des Mikroprozessors 30, sondern auch von dem redundanten Schaltungszweig abhängt. Dies erhöht die Sicherheit. Während bei der als erstes beschriebenen Ausführungsform der Absolutwert des von dem Überhitzungs-Temperaturfühlers 22 gelieferten Signals ÜFT ausgewertet wird, und bei der als zweites beschriebenen Ausführungsform aus dem Signal ÜFT ein Gradientenwert gebildet wird, ist eine Kombination dieser Varianten äußerst sinnvoll, weil eine Überhitzung auch dann stattfinden kann, wenn sich die Temperatur am Überhitzungs-Temperaturfühler 22, d.h. am Gasmantel 7 in der Nähe des Flammrohrendes, nur relativ langsam erhöht (niedriger Gradientenwert), schließlich aber doch einen Absolutwert aufweist, der eine (kurz bevorstehende) Überhitzung kennzeichnet. Auch in diesem Fall muß natürlich sofort eine Gegenmaßnahme eingeleitet werden.
Entsprechende Betrachtungen gelten auch für die Variante mit am Wasseraustrittsende des Wärmetauschers angeordneten (Regel)-Wassertemperaturfühler 20'. Unabhängig davon, wie schnell die Temperatur im Bereich des Wassertemperaturfühlers 20' ansteigt, muß eine Abschaltung bei einer absoluten Temperatur erfolgen, welche einen Überhitzungszustand kennzeichnet. Wenn also die Überhitzungs-Überwachungseinrichtung anstelle eines Schalters einen Temperaturfühler aufweist, muß die Abschaltung erfolgen, wenn das von diesem Temperaturfühler gelieferte Signal über dem Schwellenwert liegt, der in 5 oben mit "Überhitzung" bezeichnet ist.
Das in den 7 bis 9 dargestellte Kombinations-Fühlelement läßt sich grundsätzlich bei sämtlichen oben beschriebenen Fahrzeugheizgeräten einsetzen, wobei aber insbesondere die Varianten nach 8a, 8b und 9 deshalb günstig sind, weil sich der Überhitzungs-Temperaturfühler in Berührung mit dem Gasmantel befindet, der Wassertemperaturfühler hingegen nicht.
Bei den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen werden als Temperaturfühler PTC-Elemente verwendet. Statt dieser PTC-Elemente können aber auch NTC-Elemente eingesetzt werden. Anstelle der oben angesprochenen Störabschaltung des Brenners durch Sperren der Brennstoffzufuhr zu dem Brenner kann es in gewissen Fällen ausreichen, wenn der Brenner nicht stillgesetzt, sondern lediglich die Brennerleistung heruntergefahren wird. Dies kann zum Beispiel sinnvoll sein, wenn die Wärmeträgerzirkulation beispielsweise durch ein abgeknicktes Rohr oder dergleichen behindert wird. Zusätzlich zu der Störabschaltung oder der Verringerung der Brennerleistung sollte aber im Fall eines Ansprechens der Überhitzungs-Überwachungseinrichtung zweckmäßigerweise eine Warnmeldung erzeugt werden, so daß der Benutzer durch einen optischen oder akustischen Signalgeber darüber informiert wird, daß das Fahrzeugheizgerät nicht ordnungsgemäß arbeitet.

Claims

Fahrzeugheizgerät, mit (a) einem Brenner, der in einem Flammrohr (8) eine Flamme erzeugt; (b) einem Verbrennungsluftgebläse (4) und einer Brennstoffdosiereinrichtung (6), die dem Brenner Verbrennungsluft und Brennstoff zuführen; (c) einem Wärmetauscher (10), der durch einen Gasmantel (7) von dem das Flammrohr (8) aufnehmenden Raum getrennt ist und durch den ein Wärmeträger, z.B. Wasser, gepumpt wird; (d) einem Wärmeträger-Temperaturfühler (20; 20'), der die Wärmeträgertemperatur mißt; (e) einem weiteren Temperaturfühler; (f) und einem Steuergerät (14), an das der Wärmeträger-Temperaturfühler (20; 20') und der weitere Temperaturfühler angeschlossen sind, wobei das Steuergerät (14) einerseits den Betrieb des Fahrzeugheizgeräts in Abhängigkeit zumindest von der gemessenen Wärmeträgertemperatur regelt und andererseits den Differenzwert zwischen dem Ausgangssignal des Wärmeträger-Temperaturfühlers (20; 20') und dem Ausgangssignal des weiteren Temperaturfühlers bildet, den Differenzwert mit einem Differenz-Schwellenwert vergleicht, und bei Überschreiten des Differenz-Schwellenwerts den Betrieb des Fahrzeugheizgeräts durch Sperren der Brennstoffzufuhr stillsetzt oder andere Gegenmaßnahmen einleitet, dadurch gekennzeichnet, (g) daß der weitere Temperaturfühler ein Überhitzungs-Temperaturfühler (22) ist und in der Nähe des Flammrohrendes in Berührung mit dem Gasmantel (7) angeordnet ist; (h) und daß der Wärmeträger-Temperaturfühler (20; 20') in der Nähe des Wärmeträgereintritts angeordnet ist oder mit dem Überhitzungs-Temperaturfühler (22) zu einem gemeinsamen Kombinations-Fühlelement (F) zusammengefaßt ist oder in der Nähe des Wärmeträgeraustritts angeordnet ist.
Fahrzeugheizgerät, mit (a) einem Brenner, der in einer Brennkammer (2) eine Flamme erzeugt; (b) einem Verbrennungsluftgebläse (4) und einer Brennstoffdosiereinrichtung (6), die dem Brenner Verbrennungsluft und Brennstoff zuführen; (c) einem Wärmetauscher (10), der die Brennkammer (2) umgibt und durch den ein Wärmeträger, z.B. Wasser, gepumpt wird; (d) einem Wärmeträger-Temperaturfühler (20; 20'), der die Wärmeträgertemperatur mißt; (e) einem weiteren Temperaturfühler; (f) und einem Steuergerät (14) mit einem Mikroprozessor (30), dem die Meßsignale des Wärmeträger-Temperaturfühlers (20; 20') und des weiteren Temperaturfühlers zur Auswertung zugeführt werden, wobei das Steuergerät (14) einerseits den Betrieb des Fahrzeugheizgeräts in Abhängigkeit zumindest von der gemessenen Wärmeträgertemperatur regelt und andererseits unter Berücksichtigung des Ausgangssignals des weiteren Temperaturfühlers einen etwaigen, am Wärmetauscher (10) auftretenden Überhitzungszustand ermittelt und in diesem Fall den Betrieb des Fahrzeugheizgeräts durch Sperren der Brennstoffzufuhr stillsetzt oder andere Gegenmaßnahmen einleitet, dadurch gekennzeichnet, (g) daß der weitere Temperaturfühler ein Überhitzungs-Temperaturfühler (22) ist; (h) und daß als zweiweg-redundante Einrichtungen zum Ermitteln eines etwaigen, am Wärmetauscher (10) auftretenden Überhitzungszustands vorgesehen sind: – der Mikroprozessor (30), dem die Meßsignale des Wärmeträger-Temperaturfühlers (20; 20') und des Überhitzungs-Temperaturfühlers (22) zur Auswertung zugeführt werden, – und parallel zu dem Mikroprozessor (30) ein Stromkreis, der einen Schwellenwertschalter (38) enthält.
Fahrzeugheizgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Mikroprozessor (30) zum Ermitteln eines etwaigen Überhitzungszustands feststellt, ob sich die beiden Temperaturwerte gleichsinnig ändern, ob ein Mindesttemperaturabstand beider Fühler gegeben ist, und/oder ob der Wärmeträger-Temperaturfühler (20) nicht einen höheren Temperaturwert liefert als der Überhitzungs-Temperaturfühler (22).
Fahrzeugheizgerät nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß für die Brennstoffdosiereinrichtung (6) eine Treiberschaltung (tr), vorgesehen ist, der von dem Steuergerät (14) Treiberimpulse für den getakteten Betrieb der Brennstoffdosiereinrichtung (6) zugeführt werden, und daß der Ausgang des Schwellenwertschalters (38) mit einem Eingang eines logischen Verknüpfungsglieds (40) verbunden ist, dessen anderem Eingang die Treiberimpulse zugeführt werden.
Fahrzeugheizgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß beide Temperaturfühler (20) als PTC-Elemente oder als NTC-Elemente ausgebildet sind.
Fahrzeugheizgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Gegenmaßnahme im Fall einer drohenden Überhitzung – die Brennerleistung verringert wird, oder – eine Störabschaltung vorgenommen, und/oder – eine Warnmeldung erzeugt wird.
Fahrzeugheizgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß durch Vergleich der von den beiden Temperaturfühlern (20; 22) gelieferten Temperaturwerte eine Funktionsprüfung der Temperaturfühler (20, 22) vorgenommen wird.
Temperaturfühleranordnung für ein Fahrzeugheizgerät, das einen Wärmeträger-Temperaturfühler (20a; 20b; 20c) und einen Überhitzungs-Temperaturfühler (22a; 22b; 22c) aufweist, insbesondere für ein Fahrzeugheizgerät gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmeträger-Temperaturfühler (20a; 20b; 20c) und der Überhitzungs-Temperaturfühler (22a; 22b; 22c) zu einem gemeinsamen Kombinations-Fühlelement (F) zusammengefaßt sind.
Temperaturfühleranordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein gemeinsamer Trägerabschnitt (110) vorgesehen ist; daß der Überhitzungs-Temperaturfühler (22b; 22c) so weit von dem Trägerabschnitt (110) vorsteht, daß er im Einbauzustand mit der Innenwand eines Wärmetauschers (10) des Fahrzeugheizgeräts in Berührung ist; und daß der Wärmeträger-Temperaturfühler (20b; 20c) weniger weit von dem Trägerabschnitt (110) vorsteht, so daß er im Einbauzustand nicht mit der Innenwand des Wärmetauschers (10) in Berührung ist.
Temperaturfühleranordnung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmeträger-Temperaturfühler (20a; 20b) und der Überhitzungs-Temperaturfühler (22a; 22b) in einem gemeinsamen Gehäuse (112) aufgenommen sind.