EP1378710B1 - Brennstoffdruckregler für einen Zerstäuberbrenner eines Fahrzeugheizgeräts - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a fuel pressure regulator z. B. for a Zerstäuberbrenner according to the preamble of claim 1 and claim 2.
- Atomizing burners which are also used primarily in vehicle heaters for heat generation, generally comprise at least one atomizing nozzle through which fuel supplied under pressure is atomized. The atomized fuel is then burned with the added combustion air. The heating power of such a burner is generally adjusted by the amount of fuel supplied. The control is designed such that the heater is switched on or off depending on the temperature of a medium to be heated.
- a fuel pressure regulator according to the preamble of claim 1 and claim 2 is known from US-A 4,936,341 known.
- the volume of a pressure regulating chamber can be changed to regulate the fuel pressure.
- the pressure regulating chamber is closed on one side by a membrane which can shift depending on the pressure. Coupled to the diaphragm is a lever mechanism which moves a valve member toward the closed position as the pressure increases, thereby changing the amount of fuel pressure flowing into the pressure regulating space.
- Such fuel pressure regulators basically serve to set the pressure of the fuel supplied to a spray nozzle in a defined manner, in particular, known fuel pressure regulators ensure that that pressure fluctuations in the range of a fuel pump and thus possibly associated heating power fluctuations are compensated.
- the present invention goes the way to influence on the pressure control member so that, depending on the required heating power, the provision of a correspondingly adapted fuel pressure and thus a correspondingly adapted to an atomizer nozzle guided or atomized through this amount of fuel.
- the required heating power can essentially be determined by the temperature of a medium to be heated.
- the pressure regulating member is acted upon by the fuel pressure prevailing in the fuel against the biasing action of a first reset arrangement, so that adjusts a fuel flow from a space containing fuel.
- the structure may be such that the pressure regulating member comprises a displaceable in a cylinder member and acted upon by the fuel pressure on the one hand and the first return assembly on the other hand piston, through which, depending on the fuel pressure provided in the cylinder element channel arrangement can be covered.
- the pressure regulating member comprises a displaceable in a cylinder member and acted upon by the fuel pressure on the one hand and the first return assembly on the other hand piston, through which, depending on the fuel pressure provided in the cylinder element channel arrangement can be covered.
- a first channel arrangement is provided, which is open to the fuel-containing space region and is open in a first mouth region to an outer peripheral surface of the piston, that in the cylinder member, a second channel arrangement is formed, in a second mouth area too an inner peripheral surface of the cylinder element is open, and that by relative movement between the piston and the cylinder element, an overlap of the first mouth region with the second mouth region is variable.
- the piston can be acted upon by the increasing fuel pressure of the piston in the direction of increasing the overlap of the first mouth region with the second mouth region.
- the prestressing effect of the first return arrangement increases with increasing required heating power and that by increasing the prestressing effect of the first return arrangement of the pistons in the direction of reducing the overlap of the first mouth region with the second mouth region can be acted upon.
- a very simple to implement, mechanically stable working embodiment of the first reset arrangement provides that this comprises a return spring whose bias voltage is variable depending on the required heating power.
- the influence of the biasing effect can be obtained by the fact that the return spring is supported with respect to the piston on the one hand and with respect to a support arrangement on the other hand and that a provided by the support arrangement for the return spring support area in dependence on the required heating power is displaced.
- the support arrangement comprises a variable by temperature change in its outer dimension expansion element.
- the cylinder element can be displaced with respect to a housing as a function of the required heating power.
- the two above-mentioned can be brought into overlap opening areas can be further provided that the cylinder element with increasing required heating power in the direction of reducing the overlap of the first mouth region with the second mouth region is displaced.
- an adjusting element which acts on the cylinder element as a function of the required heating power against the action of a second reset arrangement.
- a dimension of the adjusting element in dependence on the required heating power to be adjustable so that, together with the change in the dimension of the adjusting element and a change in position of the cylinder element in the housing is generated against the biasing action of the second reset arrangement.
- the present invention further relates to a heating device, in particular for a vehicle, comprising a Zerstäuberbrenner with at least one atomizer nozzle, a Brennstoffpumpan extract for conveying fuel from a fuel reservoir to the at least one atomizer nozzle and a fuel pressure regulator according to the invention for pressure adjustment in a line region between the Brennstoffpumpan ever and at least an atomizer nozzle.
- the fuel pressure regulator is thus an influence on the reaching into a combustion chamber in such a comprehensive heating device as a function of the required heating power, for example, depending on the present in a medium to be heated temperature by changing the control characteristic of the pressure regulator Taken fuel quantity.
- the heating device further comprises an air conveying arrangement for conveying Combustion air into the combustion chamber comprises, wherein a delivery rate of the air conveyor assembly in accordance with a change in the control action of the pressure regulating member for adjusting the combustion air quantity introduced into the combustion chamber is variable.
- a heating device 10 that can be used, for example, as a parking heater, as a heater or the like in a vehicle.
- the heating device 10 comprises an atomizer burner 12, shown only schematically, in which fuel is supplied in atomized form by means of at least one atomizing nozzle 14. Combustion air is introduced via an unillustrated blower in association with the fuel fed in, so that combustion can take place in the atomizer burner 12.
- a heat exchanger 16 assigned to the atomizing burner 12 the combustion heat generated in the atomizing burner 12 is transferred to a medium flowing through the heat exchanger 16, for example air to be heated or water to be heated. This medium to be heated enters the heat exchanger 16 via an inlet line 18 and leaves it via an outlet line 20.
- a fuel pump 22 sucks in fuel from a fuel reservoir 28 via a suction line 24 and a screen 26 provided in the inlet area of this suction line 24. Via a pressure line 30, the fuel pump 22 promotes fuel under pressure to the atomizer nozzle 14. In the pressure line 30, a preferably electromagnetically adjustable valve 32 is provided, through which the fuel supply to the atomizer nozzle 14 can be interrupted in terms of quantity.
- a branch line 34 leads from the pressure line 30 to a fuel pressure regulator 36 to be described in more detail below.
- An outlet line 38 leads from the fuel pressure regulator 36 back to the reservoir 28.
- a connecting line 40 between the outlet line 38 and the suction line 24 leading to the fuel pump 22 is a preferably spring-biased Check valve or pressure valve 42 is provided, which prevents an inflow of fuel from the suction line 24 to the outlet 38, but at corresponding pressure conditions, an inflow of fuel from the outlet line 38 into the suction line 24 allows.
- the check valve 42 can be set so that it opens when creating a pressure difference of 3 bar.
- the fuel pressure regulator 36 is associated with a generally designated 44 sensor arrangement. This detects the temperature of the medium to be heated, for example in the inlet line 18, and feeds corresponding information into the fuel pressure regulator 36. This in turn influenced based on this information, the pressure conditions in the pressure line 30 and the associated with this branch line 34 and thus also the pressure of the atomizer nozzle 14 headed fuel.
- the amount of fuel fed into the atomizing burner 12 through the atomizing nozzle 14 essentially depends on the fuel pressure present in the pressure conduit 30, so that by adjusting the same, it can influence the amount of fuel injected into the atomising burner 12.
- the pressure regulator 36 has a housing 46.
- An opening 48 formed in the housing 46 is formed in an inner area 50 having a substantially smooth surface while being formed in an outer area 52 having an internal thread 54.
- a sleeve-like remplibiletes cylinder member 56 is provided, which is in principle displaceable in the direction of an opening axis A.
- an O-ring-like seal member 58 provided on an outer peripheral portion of the cylinder member 56, a fluid-tight seal is formed toward an opening bottom 60.
- the cylinder member 56 has a recess 62 extending over the entire circumference thereof. In the region of this depression 62 opens into the opening 48 and the region 50 thereof a housing 46 passing through line section 64, which is connected to the in Fig. 1 shown outlet line 38 is connected or forms part of the same.
- the screw 72 In the region 52 of the opening 48 two externally threaded 66 and 68 provided screw 70, 72 are screwed.
- the screw 72 By the screw 72, the opening 48 is closed to the outside.
- the screw 72 may have an axially projecting abutment portion 74 which provides by appropriate screwing and tightening of the screw 72 for a fluid-tight closure of the opening 48 in this investment area.
- the screw 72 also carries an adjusting screw 76, which passes through a head portion 78 of the screw 72 and is in threaded engagement therewith. By a lock nut 80, the adjusting screw 76 with respect to the screw 72 can be set.
- a biasing spring 84 is supported on the adjusting screw 76.
- an O-ring-like sealing element 86 is accommodated on the support plate or in an outer circumferential groove of the same and has an inner peripheral surface of a cylinder opening 88 of the screw element 72 produces a fluid-tight seal.
- the support plate 82 provides a support surface 90 for the biasing spring 84, which is changeable by turning the adjusting screw 76 in its axial position.
- the further positioned in the opening 48 screw 70 forms an abutment for an example ring-shaped adjustment 92.
- This adjustment 92 is positioned in the direction of the axis A between the screw 70 and the cylinder member 56.
- Another biasing spring 94 which is supported on the opening bottom 60 on the one hand and the other axial side - based on the positioning of the adjusting 92 - the cylinder member 56 on the other hand, acts on the cylinder member 56 such that it is in fixed contact with the adjusting element 92 and thus this in solid System is held on the screw 70.
- the already mentioned biasing spring 84 passes through a central opening in the screw 70 and a corresponding central opening in the adjusting member 92 and is supported in the axial direction of a slidably received in the cylinder member 56 piston 96 from.
- the piston 96 is biased towards the opening bottom 60 and is in the in Fig. 2 shown state supported on this opening bottom 60.
- In the opening bottom 60 opens another opening or a line section 97, to which the branch line 34 is connected or which forms part of this branch line 34.
- a blind hole-like opening 98 is provided in the piston 96. In these open radially outwardly extending openings or holes 100 a.
- openings or holes 100 are open in a respective first mouth region 102 to an outer peripheral surface of the piston 96.
- openings or holes 104 are provided in the cylinder member 56 corresponding circumferential positions. These are open radially outward to the recessed area 62 and are open radially inward in a second opening area 106 to an inner peripheral surface of the cylinder element 56.
- the mouth regions 102 or / and 106 can also be combined by annular grooves, so that an exact circumferential alignment of the openings 100 and 104 is not required.
- the adjusting element 92 forms part of the in Fig. 1 already schematically addressed sensor arrangement that feeds information about the temperature of the medium to be heated in the fuel pressure regulator 36.
- a heat transfer medium can be brought to a temperature in the inlet line 18 in connection with the temperature of the medium to be heated in the inlet line 18 and fed into the adjusting element 92 via a line connection 108 by using a non-illustrated feed pump or the like. This penetrates the head region 78 of the screw element 72 and extends along the internal thread 54 to the region of the opening 48 in which the adjusting element 92 is positioned.
- the adjusting element 92 may have a circulation region in which the medium flowing through the line 108 is circulated or through which this medium flows.
- the adjusting element 92 may comprise partially or completely material which has a defined thermal expansion behavior in the temperature range occurring. It follows that, for example, when the medium flowing through the conduit 108 has a higher temperature, heat is transferred to these parts or the entire adjusting member 92 and then expands in the direction of the axis A. The consequence of this is that even the cylinder element 56 is displaced towards the biasing action of the biasing spring 94 in the direction of the opening bottom 60, since the screw 70 is held immovable in the direction of the axis A. If the medium is cooled in the line 108, it takes heat from Adjustment 92, with the result that this will contract and thus take a shorter axial length.
- the cylinder member 56 can also move axially again, in the direction of the opening bottom 60 away.
- the consequence of this thermally induced change in length of the adjusting element 92 and the associated displacement of the cylinder element 56 is that the openings 100 provided in the piston 96 with their first mouth regions 102 with respect to the openings provided in the cylinder element 56 openings 104 with their second mouth regions 106 in the direction of the axis A. be moved.
- the overlap of the mouth regions 102, 106 and thus also the throttling effect formed in the region of the mutual connection of these mouth regions 102, 106 changes in the transition region between the pipe sections or openings 97 and 64 and thus in FIG Fig. 1 recognizable lines 34 and 38.
- the fuel pump 22 is operated in such a way that it reaches a plateau region in its delivery characteristic, which means that a further increase in the delivery rate essentially does not occur by increasing the rotational speed of a pump drive motor.
- This drive motor not shown, at the same time also drives a combustion air blower, so that in this working state of the fuel delivery pump 22, a speed change of the drive motor can induce a change in the combustion air flow, but can not induce a change in the fuel delivery.
- the fuel delivery pump operates so that it can provide the maximum possible pressure in the pressure line 30, regardless of the operation of the fuel pressure regulator 36.
- the piston 96 is acted upon in the pressure regulator 36 against the biasing action of the biasing spring 84.
- This equilibrium position may be at a predetermined or initially assumed to be constant fuel pressure by changing the bias of the biasing spring 84, i. be influenced by turning the adjusting screw 76. That is, in an initialization process, a given equilibrium position of the piston 96 can be set at predetermined thermal conditions and given pressure ratios.
- a state is shown in which the medium fed via the inlet line 18 into the heat exchanger 16 has a comparatively high temperature and in this respect only a low heat output of the atomizer burner 12 is required. Due to the existing comparatively large axial extent of the adjusting element 92, a comparatively large axial overlap of the mouth regions 102, 106 is present at a given pressure in the pressure line 30, so that a comparatively large portion of the fuel fed into the pressure line 30 by the fuel feed pump 30 returns gets into the delivery cycle.
- the sensor arrangement 44 detects this by virtue of the fact that the medium passing through the line 108 or contained therein becomes correspondingly colder. As a result, the adjustment member 92 is colder, so that this will take a shorter axial length due to the existing thermal behavior. This condition is in Fig. 3 recognizable.
- the cylinder element 56 follows the axial shortening of the adjusting element 92 under the bias of the biasing spring 94. However, if the piston 96 remains unchanged in its position relative to the housing 46, the overlap between the mouth regions 102 changes, 106 in the direction of reducing the overlap.
- the rotational speed of the drive motor for the fuel delivery pump 22 and the combustion air blower can also be increased in order to provide a correspondingly increased amount of combustion air in association with the increased fuel injection quantity.
- an increased sensor output of the combustion air blower is generated via a further sensor arrangement which detects the temperature of the medium to be heated in the region of the inlet line and corresponding control electronics in association with the action of the fuel pressure regulator 36.
- FIGS. 4 and 5 A modified embodiment of a fuel pressure regulator according to the invention is in the FIGS. 4 and 5 shown.
- Components which correspond to the above-described components in terms of design are denoted by the same reference numeral with the addition of an appendix "a".
- the sleeve-like cylindrical member 56a is held axially fixed between the opening bottom 60a and the screw 70a.
- the piston 96a remains under the bias of the biasing spring 84a at the other end is supported on the adjusting plate 76a in the direction of the axis A via the support plate 82a and an adjusting element 92a.
- the piston 96a acted upon by the line pressure on the one hand and the piston 96a acted on by the biasing spring 84a will assume an equilibrium position in which a certain overlap of the mouth regions 102a, 106a will occur.
- Fig. 4 in that these two mouth regions 102a, 106a or at least one of them can be designed as an annular groove into which the openings or bores 100a or 104a then open.
- Part of the in the pressure line 30 of the Fig. 1 fed fuel is thus derived via the openings or lines 97a, 64a under flow through the throttle point formed in the region of the mouth regions 102a, 106th
- the Fig. 4 represents the state for a comparatively high temperature of the medium to be heated in the inlet pipe 18 and thus a comparatively low required heating power.
- the adjusting element 92a has a comparatively short axial length, so that the support surface 90a for the biasing spring 84a is also moved comparatively far away from the opening bottom 60a, and insofar the biasing spring 84a will only produce a smaller preload effect.
- a comparatively large overlap of the mouth regions 102a, 106a can be achieved if the fuel pressure is present.
- the adjusting element 92a changes, as in the transition to Fig. 5 recognizable, its axial length.
- the support surface 90a of the plate 82a is also axially displaced toward the opening bottom 60a. This means that at a given position of the piston 96a, the spring 84a is compressed more and thus will produce a greater biasing effect.
- the Piston 96a to move further on the opening bottom 60a, whereby the overlap between the mouth areas 102a and 106a is reduced.
- the operating characteristics of the fuel pressure regulator 36a in adaptation for example, to the delivery characteristics of the fuel delivery pump 22 of Fig. 1 can be specified or set. For thermal adjustment of the heating power of the atomizing burner 12 but then no additional manipulation operations are required.
- the adjustment element 92a shown there only in principle for example, as can be configured by fluid supply in its axial length variable pad member, said fluid supply can be effected by a fluid pump provided for this purpose.
- This fluid pump in turn can be driven depending on the temperature present in the region of the inlet line 18, for example detected by a temperature sensor for supplying pressure medium in the cushion or pillow-like adjustment 92a, or it can for example by appropriately opening a valve assembly pressure medium from the Adjustment 92a to be lowered to reduce the axial extent thereof. In this way too, therefore, the temperature of the medium to be heated in the region of the inlet line 18 can be converted into a specific axial length of a setting element.
- Fig. 6 is a further embodiment of a heater according to the invention shown.
- Components which correspond to components described above in terms of structure and function are denoted by the same reference numerals with the addition of an appendix "b".
- the basic structure of in Fig. 6 shown system 10b corresponds to the above with reference to the FIG. 1 described. Attention is therefore given to the differences present above all in the area of the fuel pressure regulator 36b.
- the in Fig. 6 shown fuel pressure regulator 36b again comprises the piston 96b as a pressure regulating member, which is acted upon by the fuel pressure on the one hand and the biasing spring 84b on the other hand.
- the piston 96b so far moved away from the opening bottom 60b that no or only a slight overlap with the or the openings 104b and the channels formed in these areas is present.
- the throttle effect formed in the region of these openings or channels 104b is then small, so that a large amount of fuel will flow out.
- the biasing force of the spring 84b is sufficient to achieve a greater, for example, complete coverage of the openings 104b with the piston 96b. In the case of the preceding embodiment, this corresponds to a reduced overlap of the openings provided in the pistons shown there with the openings present in the outer housing there.
- the outflowing fuel quantity is then lower.
- a permanently open bypass line 150b can be provided in order to allow a defined minimum fuel outflow.
- the support plate 82b is supported on a piston member 152b.
- This piston element 152b is slidably received in an inner housing element 154b, which inner housing element 154b in turn is housed in a housing 36b, for example held by threaded engagement insert member 156b is supported.
- This insert element 156b can simultaneously also form an axial stop for the support plate 82b.
- the piston element 152b with the interposition of a diaphragm 158b, is in contact with an expansion element 160b which is still described with respect to its function.
- the expansion member 160b is in turn in contact with a heater 162b.
- This comprises a heatable by energizing resistance heating element 164b, which is embedded in a support body 166b.
- This support body 166b or the heater 162b is carried in the screw 72b.
- the heater 162b is under control of a drive device 168b, which is also in communication with a temperature sensor 44b at the same time. This can, for example, immerse in the liquid to be heated and detect its temperature, so that information about the liquid to be heated is present in the control device 168b. In accordance with this available information, the heating device 162b can then be energized or heated to a greater or lesser degree by appropriate activation of the drive device 168b.
- the expansion member 160b heated thereby will change its dimension, and due to the outward expansion restriction, a volume change will take place substantially toward the opening bottom 60b toward and away therefrom. Due to such occurring during heating increase in volume or occurring during cooling volume reduction is acted upon by the expansion element 160b piston member 152b to move, which at the same time also the support plate 82b and provided thereon support surface 90b will move.
- the bias of the biasing spring 84b is changed to obtain a defined outflow in adaptation to the temperature of the medium to be heated so that an influence on the pressure control characteristic of the fuel pressure regulator 36b can be taken. If a higher heating power is required, ie if a high fuel pressure is required, an expansion of the expansion element 160b and a concomitant displacement of the piston element 152b are generated by corresponding energization of the heating device 162b. With this displacement, the piston 96b is also displaced toward the opening bottom 60b at the same time, so that a larger overlap of the opening or openings 104b will be present.
- a lower required heating power that is, for example, at a higher temperature of the liquid to be heated, results in a corresponding activation of the heater 162b as a result that the bias of the spring 84b is reduced by contraction of the expansion element 160b or the support surface 90b remote from the piston 60b is withdrawn therefor becomes.
- the driver 168b Since the driver 168b has information about the extent to which the heating power is to be changed or which heating power is required, it can also be used simultaneously to drive the drive motor for the combustion air blower in accordance with the specification of a certain fuel injection quantity to larger Fuel pressure, so at greater required heating power to feed more combustion air into a combustion chamber.
- FIGS. 2 to 5 described embodiments of the piston 96 and 96a shown there may be constructed as in Fig. 6 shown. D. h.
- a corresponding change in the biasing effect is provided by the fact that in the thermally induced displacement of the Zylinderelemets 56 to maintain the relative position of the piston 96 relative to this cylinder member 56 a corresponding change in position of the piston 96 would have to be generated, which then a corresponding change in the bias and thus the force the biasing spring 84 pulls.
- the temperature information required for the operating behavior of the fuel pressure regulator according to the invention does not necessarily have to be tapped off in the region of the inlet line 18.
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Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft einen Brennstoffdruckregler z. B. für einen Zerstäuberbrenner gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und des Anspruchs 2.
- Zerstäuberbrenner, welche vor allem auch in Fahrzeugheizgeräten zur Wärmeerzeugung eingesetzt werden, umfassen im Allgemeinen zumindest eine Zerstäuberdüse, durch welche unter Druck zugeführter Brennstoff zerstäubt wird. Der zerstäubte Brennstoff wird dann mit der beigemengten Verbrennungsluft verbrannt. Die Heizleistung eines derartigen Brenners wird im Allgemeinen über die zugeführte Brennstoffmenge eingestellt. Dabei ist die Regelung derart ausgelegt, dass das Heizgerät abhängig von der Temperatur eines zu erwärmenden Mediums ein- bzw. ausgeschaltet wird.
- Ein Brennstoffdruckregler gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und des Anspruchs 2 ist aus der
US-A 4,936,341 bekannt. Bei diesem bekannten Brennstoffdruckregler kann zur Regulierung des Brennstoffdrucks das Volumen eines Druckregulierungsraums verändert werden. Zu diesem Zweck ist der Druckregulierungsraum einseitig durch eine Membran verschlossen, die druckabhängig sich verlagern kann. Mit der Membran ist ein Hebelmechanismus gekoppelt, welcher bei ansteigendem Druck ein Ventilelement in Richtung Schließstellung bewegt, um auf diese Art und Weise die Menge des in den Druckregulierungsraum einströmenden Brennstoffdrucks zu verändern. - Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen derartigen Brennstoffdruckregler derart weiterzubilden, dass dessen Druckregulierungscharakteristik an den aktuellen Wärmebedarf angepasst werden kann. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch die in den Ansprüchen 1 und 2 definierten Brennstoffdruckregler.
- Derartige Brennstoffdruckregler dienen grundsätzlich dazu, den Druck des zu einer Zerstäuberdüse geleiteten Brennstoffs in definierter Art und Weise einzustellen, insbesondere sorgen bekannte Brennstoffdruckregier dafür, dass Druckschwankungen im Bereich einer Brennstoffpumpe und damit möglicherweise einhergehende Heizleistungsschwankungen ausgeglichen werden. Die vorliegende Erfindung geht den Weg, über das Druckregelorgan so Einfluss zu nehmen, dass je nach geforderter Heizleistung die Bereitstellung eines entsprechend angepassten Brennstoffdrucks und somit einer entsprechend angepassten zu einer Zerstäuberdüse geführten bzw. über diese zerstäubten Brennstoffmenge ermöglicht wird.
- Wie bereits angesprochen, kann die geforderte Heizleistung im Wesentlichen bestimmt sein durch die Temperatur eines zu erwärmenden Mediums.
- Um die Veränderung der Regelwirkung des Druckregelorgans in einfacher Art und Weise erlangen zu können, ist vorgesehen, dass das Druckregelorgan durch den im Brennstoff vorherrschenden Brennstoffdruck gegen die Vorspannwirkung einer ersten Rückstellanordnung beaufschlagt ist, so dass sich eine Brennstoffabflussmenge aus einem Brennstoff enthaltenden Raumbereich einstellt.
- Beispielsweise kann der Aufbau derart sein, dass das Druckregelorgan einen in einem Zylinderelement verlagerbaren und durch den Brennstoffdruck einerseits und von der ersten Rückstellanordnung andererseits beaufschlagten Kolben umfasst, durch welchen in Abhängigkeit vom Brennstoffdruck eine in dem Zylinderelement vorgesehene Kanalanordnung überdeckbar ist. Durch Änderung dieser Überdeckung kann also der offene Querschnitt der Kanalanordnung und somit eine im Bereich des Eintritts in diese Kanalanordnung generierte Drosselwirkung verändert werden, wodruch ein Einfluss auf die Brennstoffabflussmenge genommen wird. Hier kann beispielsweise vorgesehen sein, dass in dem Kolben eine erste Kanalanordnung vorgesehen ist, welche zu dem Brennstoff enthaltenden Raumbereich offen ist und in einem ersten Mündungsbereich zu einer Außenumfangsfläche des Kolbens offen ist, dass in dem Zylinderelement eine zweite Kanalanordnung ausgebildet ist, die in einem zweiten Mündungsbereich zu einer Innenumfangsfläche des Zylinderelements offen ist, und dass durch Relativbewegung zwischen Kolben und Zylinderelement ein Überlapp des ersten Mündungsbereichs mit dem zweiten Mündungsbereich veränderbar ist.
- Bei dem erfindungsgemäßen Brennstoffdruckregler kann weiter vorgesehen sein, dass durch zunehmenden Brennstoffdruck der Kolben in Richtung Vergrößerung des Überlapps des ersten Mündungsbereichs mit dem zweiten Mündungsbereich beaufschlagbar ist. Um weiterhin bei zunehmender geforderter Heizleistung dafür sorgen zu können, dass die über die beiden Mündungsbereiche bei vorhandenem Überlapp derselben abfließende Brennstoffmenge verringert wird, wird vorgeschlagen, dass die Vorspannwirkung der ersten Rückstellanordnung mit zunehmender geforderter Heizleistung zunimmt und dass durch zunehmende Vorspannwirkung der ersten Rückstellanordnung der Kolben in Richtung Verringerung des Überlapps des ersten Mündungsbereichs mit dem zweiten Mündungsbereich beaufschlagbar ist.
- Eine sehr einfach zu realisierende, mechanisch stabil arbeitende Ausgestaltungsform der ersten Rückstellanordnung sieht vor, dass diese eine Rückstellfeder umfasst, deren Vorspannung in Abhängigkeit von der geforderten Heizleistung veränderbar ist. In diesem Falle kann die Beeinflussung der Vorspannwirkung dadurch erlangt werden, dass die Rückstellfeder bezüglich des Kolbens einerseits und bezüglich einer Abstützanordnung andererseits abgestützt ist und dass ein durch die Abstützanordnung für die Rückstellfeder bereitgestellter Abstützbereich in Abhängigkeit von der geforderten Heizleistung verlagerbar ist. Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass die Abstützanordnung ein durch Temperaturänderung in seiner Außenabmessung veränderbares Dehnelement umfasst.
- Bei einer alternativen Lösung ist zur Beeinflussung der Brennstoffabflussmenge vorgesehen, dass das Zylinderelement in Abhängigkeit von der geforderten Heizleistung bezüglich eines Gehäuses verlagerbar ist. Insbesondere bei einer Ausgestaltung mit den beiden vorangehend angesprochenen in Überlapp bringbaren Mündungsbereichen kann dabei weiter vorgesehen sein, dass das Zylinderelement mit zunehmender geforderter Heizleistung in Richtung Verringerung des Überlapps des ersten Mündungsbereichs mit dem zweiten Mündungsbereich verlagerbar ist.
- Um die in Abhängigkeit von der geforderten Heizleistung vorzunehmende Verlagerung des Zylinderelements erlangen zu können, ist ein Einstellelement vorgesehen , welches das Zylinderelement in Abhängigkeit von der geforderten Heizleistung gegen die Wirkung einer zweiten Rückstellanordnung beaufschlagt. Dabei ist eine Abmessung des Einstellelements in Abhängigkeit von der geforderten Heizleistung einstellbar sein, so dass zusammen mit der Veränderung der Abmessung des Einstellelements auch eine Lageveränderung des Zylinderelements im Gehäuse entgegen der Vorspannwirkung der zweiten Rückstellanordnung erzeugt wird.
- Die vorliegende Erfindung betrifft ferner eine Heizeinrichtung, insbesondere für ein Fahrzeug, umfassend einen Zerstäuberbrenner mit wenigstens einer Zerstäuberdüse, eine Brennstoffpumpanordnung zum Fördern von Brennstoff von einem Brennstoffreservoir zu der wenigstens einen Zerstäuberdüse sowie einen erfindungsgemäßen Brennstoffdruckregler zur Druckeinstellung in einem Leitungsbereich zwischen der Brennstoffpumpanordnung und der wenigstens einen Zerstäuberdüse.
- Durch den erfindungsgemäßen Brennstoffdruckregler wird bei einer diesen umfassenden Heizeinrichtung also in Abhängigkeit von der geforderten Heizleistung, beispielsweise in Abhängigkeit von der in einem zu erwärmenden Medium vorhandenen Temperatur, durch Veränderung der Regelcharakteristik des Druckreglers ein Einfluss auf die in eine Brennkammer gelangende Brennstoffmenge genommen. Um dabei sicherzustellen, dass die in der Brennkammer ablaufende Verbrennung unter optimalen Verbrennungsbedingungen erfolgt, also beispielsweise so erfolgt, dass die Schadstoffemission der Verbrennung möglichst gering ist, wird gemäß einem weiteren vorteilhaften Aspekt der vorliegenden Erfindung vorgeschlagen, dass die Heizeinrichtung ferner eine Luftförderanordnung zum Fördern von Verbrennungsluft in den Verbrennungsraum umfasst, wobei eine Förderleistung der Luftförderanordnung in Übereinstimmung mit einer Veränderung der Regelwirkung des Druckregelorgans zur Anpassung der in den Brennraum eingeleiteten Verbrennungsluftmenge veränderbar ist. Somit kann sichergestellt werden, dass das Verhältnis von Verbrennungsluft zu eingespritztem Brennstoff immer in einem geeigneten Bereich liegt.
- Im Folgenden wird die Erfindung mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen anhand bevorzugter Ausgestaltungsformen detailliert beschrieben. Es zeigen:
- Fig. 1
- eine Prinzipansicht einer Heizeinrichtung mit einem erfindungsgemäßen Brennstoffdruckregler;
- Fig. 2
- eine Längsschnittansicht eines erfindungsgemäßen Druckreglers in einem Zustand mit geringerer geforderter Heizleistung;
- Fig. 3
- eine der
Fig. 2 entsprechende Ansicht des Druckreglers in einem Zustand mit größerer geforderter Heizleistung; - Fig. 4
- eine Längsschnittansicht eines weiteren erfindungsgemäßen Druckreglers in einem Zustand mit geringerer geforderter Heizleistung;
- Fig. 5
- den in
Fig. 4 dargestellten Druckregler in einem Zustand mit größerer geforderter Heizleistung; - Fig. 6
- eine der
Fig. 1 entsprechende Ansicht einer Heizeinrichtung mit einem alternativ ausgestalteten Brennstoffdruckregler. - Mit Bezug auf die
Fig. 1 wird zunächst allgemein eine Heizeinrichtung 10 beschrieben,die beispielsweise als Standheizung, als Zuheizer o. dgl. in einem Fahrzeug Einsatz finden kann. Die Heizeinrichtung 10 umfasst einen nur schematisch dargestellten Zerstäuberbrenner 12, in welchen vermittels zumindest einer Zerstäuberdüse 14 Brennstoff in zerstäubter Form eingespeist wird. Über ein nicht dargestelltes Gebläse wird in Zuordnung zu dem eingespeisten Brennstoff Verbrennungsluft eingeleitet, so dass im Zerstäuberbrenner 12 eine Verbrennung ablaufen kann. In einem dem Zerstäuberbrenner 12 zugeordneten Wärmetauscher 16 wird die im Zerstäuberbrenner 12 erzeugte Verbrennungswärme auf ein den Wärmetauscher 16 durchströmendes Medium, beispielsweise zu erwärmende Luft oder zu erwärmendes Wasser, übertragen. Dieses zu erwärmende Medium tritt über eine Einlassleitung 18 in den Wärmetauscher 16 ein und verlässt diesen über eine Auslassleitung 20. - Eine Brennstoffpumpe 22 saugt über eine Ansaugleitung 24 und ein im Eingangsbereich dieser Ansaugleitung 24 vorgesehenes Sieb 26 Brennstoff von einem Brennstoffreservoir 28 an. Über eine Druckleitung 30 fördert die Brennstoffpumpe 22 Brennstoff unter Druck zur Zerstäuberdüse 14. In der Druckleitung 30 ist ein vorzugsweise elektromagnetisch einstellbares Ventil 32 vorgesehen, durch welches die Brennstoffzufuhr zur Zerstäuberdüse 14 mengenmäßig unterbrochen werden kann.
- Eine Abzweigleitung 34 führt von der Druckleitung 30 zu einem nachfolgend noch detaillierter beschriebenen Brennstoffdruckregler 36. Eine Auslassleitung 38 führt von dem Brennstoffdurckregler 36 zurück zum Reservoir 28. In einer Verbindungsleitung 40 zwischen der Auslassleitung 38 und der zur Brennstoffpumpe 22 führenden Saugleitung 24 ist ein vorzugsweise federvorgespanntes Rückschlagventil oder Druckventil 42 vorgesehen, welches ein Einströmen von Brennstoff von der Saugleitung 24 zur Auslassleitung 38 unterbindet, bei entsprechenden Druckverhältnissen jedoch ein Einströmen von Brennstoff aus der Auslassleitung 38 in die Saugleitung 24 zulässt. Die Eingliederung des Rückschlagventils 42 in das in
Fig. 1 dargestellte System ermöglicht es, dieses entweder im dargestellten Zweistrangprinzip einzusetzen, oder in einem Einstrangprinzip, in welchem die Auslassleitung 38 nicht zum Reservoir 28 führt, sondern der vom Brennstoffdruckregler 36 abgegebene Brennstoff über das Rückschlagventil 42 und den Leitungsabschnitt 40 in die Saugleitung 24 zurückgespeist wird. Hier kann beispielsweise das Rückschlagventil 42 so eingestellt werden, dass es bei Anlegen einer Druckdifferenz von 3 bar öffnet. Bei Einsatz im Zweistrangprinzip wird auf Grund der Tatsache, dass die Leitung 38 zum Reservoir 28 im Wesentlichen drucklos ist, ein Zustand, in welchem das Rückschlagventil 42 öffnet, grundsätzlich nicht auftreten. - Dem Brennstoffdruckregler 36 ist eine allgemein mit 44 bezeichnete Sensoranordnung zugeordnet. Diese erfasst die Temperatur des zu erwärmenden Mediums, beispielsweise in der Einlassleitung 18, und speist entsprechende Information in den Brennstoffdruckregler 36 ein. Dieser wiederum beeinflusst beruhend auf dieser Information die Druckverhältnisse in der Druckleitung 30 bzw. der mit dieser in Verbindung stehenden Abzweigleitung 34 und somit auch den Druck des zur Zerstäuberdüse 14 geleiteten Brennstoffs. Die Menge des durch die Zerstäuberdüse 14 in den Zerstäuberbrenner 12 eingespeisten Brennstoffs hängt im Wesentlichen von dem in der Druckleitung 30 vorhandenen Brennstoffdruck ab, so dass durch Einstellung desselben definiert Einfluss auf die Menge des in den Zerstäuberbrenner 12 eingespritzten Brennstoffs genommen werden kann.
- Der Aufbau eines erfindungegemäßen Druckreglers 36 wird nachfolgend mit Bezug auf die beiliegende
Fig. 2 detailliert beschrieben. - Der Druckregler 36 weist ein Gehäuse 46 auf. Eine in dem Gehäuse 46 ausgebildete Öffnung 48 ist in einem inneren Bereich 50 mit im Wesentlichen glatter Oberfläche ausgeführt, während sie in einem äußeren Bereich 52 mit Innengewinde 54 ausgebildet ist. Im Bereich 50 ist ein hülsenartig ausgebiletes Zylinderelement 56 vorgesehen, das grundsätzlich in Richtung einer Öffungsachse A verschiebbar ist. Durch ein an einem Außenumfangsbereich des Zylinderelements 56 vorgesehenes O-ringartiges Dichtungselement 58 wird in Richtung zu einem Öffungsboden 60 hin ein fluiddichter Abschluss gebildet. In einem Außenumfangsbereich weist das Zylinderelement 56 eine sich über den gesamten Umfang desselben erstreckende Einsenkung 62 auf. Im Bereich dieser Einsenkung 62 mündet in die Öffnung 48 bzw. den Bereich 50 derselben ein das Gehäuse 46 durchsetzender Leitungsabschnitt 64, welcher an die in
Fig. 1 dargestellte Auslassleitung 38 angeschlossen ist bzw. einen Teil derselben bildet. - In den Bereich 52 der Öffnung 48 sind zwei mit Außengewinde 66 bzw. 68 versehene Schraubelemente 70, 72 eingeschraubt. Durch das Schraubelement 72 ist die Öffnung 48 nach außen hin abgeschlossen. Zu diesem Zwecke kann das Schraubelement 72 einen in axialer Richtung vorstehenden Anlageabschnitt 74 aufweisen, der durch entsprechendes Einschrauben und Anziehen des Schraubelements 72 für einen fluiddichten Abschluss der Öffnung 48 in diesem Anlagebereich sorgt. Das Schraubelement 72 trägt ferner eine Einstellschraube 76, die einen Kopfbereich 78 des Schraubelements 72 durchsetzt und mit diesem in Gewindeeingriff steht. Durch eine Kontermutter 80 kann die Einstellschraube 76 bezüglich des Schraubelements 72 festgelegt werden.
- Über einen Abstützteller 82 ist an der Einstellschraube 76 eine Vorspannfeder 84 abgestützt. Um hier ebenfalls einen fluiddichten Abschluss nach außen hin zu schaffen, ist an dem Abstützteller bzw. in einer Außenumfangsnut desselben ein O-ringartiges Dichtungselement 86 aufgenommen, das mit einer Innenumfangsfläche einer Zylinderöffnung 88 des Schraubelements 72 einen fluiddichten Abschluss herstellt. Der Abstützteller 82 stellt eine Abstützfläche 90 für die Vorspannfeder 84 bereit, die durch Verdrehen der Einstellschraube 76 in ihrer axialen Lage veränderbar ist.
- Das weiter in der Öffnung 48 positionierte Schraubelement 70 bildet ein Widerlager für ein beispielsweise ringartig ausgebildetes Einstellelement 92. Dieses Einstellelement 92 ist in Richtung der Achse A zwischen dem Schraubelement 70 und dem Zylinderelement 56 positioniert. Eine weitere Vorspannfeder 94, die am Öffnungsboden 60 einerseits und der anderen axialen Seite - bezogen auf die Positionierung des Einstellelements 92 - des Zylinderelements 56 andererseits abgestützt ist, beaufschlagt das Zylinderelement 56 derart, dass es in fester Anlage am Einstellelement 92 und somit dieses in fester Anlage am Schraubelement 70 gehalten ist. Durch Vorgabe der Axialpositionierung des Schraubelements 70 bezüglich des Gehäuses 46 kann grundsätzlich somit auch die axiale Lage des Zylinderelements 56 vorgegeben werden.
- Die bereits angesprochene Vorspannfeder 84 durchsetzt eine zentrale Öffnung im Schraubelement 70 und eine entsprechende zentrale Öffnung im Einstellelement 92 und stützt sich in axialer Richtung an einem in dem Zylinderelement 56 verschiebbar aufgenommenen Kolben 96 ab. Durch die Vorspannwirkung der als Schraubendruckfeder ausgebildeten Vorspannfeder 84 ist der Kolben 96 in Richtung auf den Öffnungsboden 60 zu vorgespannt und ist in dem in
Fig. 2 dargestellten Zustand an diesem Öffnungsboden 60 abgestützt. In den Öffnungsboden 60 mündet eine weitere Öffnung bzw. ein Leitungsabschnitt 97, an welchen die Abzweigleitung 34 angeschlossen ist bzw. welche einen Teil dieser Abzweigleitung 34 bildet. In Zuordnung zu dem Leitungsabschnitt 97 ist in dem Kolben 96 eine sacklochartige Öffnung 98 vorgesehen. In diese münden nach radial außen sich erstreckende Öffnungen oder Bohrungen 100 ein. Diese sind in einem jeweiligen ersten Mündungsbereich 102 zu einer Außenumfangsfläche des Kolbens 96 offen. In dem Zylinderelement 56 sind an den Öffnungen oder Bohrungen 100 entsprechenden Umfangspositionen ebenfalls Öffnungen oder Bohrungen 104 vorgesehen. Diese sind nach radial außen zu dem Vertiefungsbereich 62 offen und sind nach radial innen in einem zweiten Mündungsbereich 106 zu einer Innenumfangsfläche des Zylinderelements 56 offen. Die Mündungsbereiche 102 oder/und 106 können auch durch Ringnuten zusammengefasst sein, so dass eine exakte Umfangsausrichtung der Öffnungen 100 und 104 nicht erforderlich ist. - Das Einstellelement 92 bildet einen Teil der in
Fig. 1 bereits schematisch angesprochenen Sensoranordnung, die Information über die Temperatur des zu erwärmenden Mediums in den Brennstoffdruckregler 36 einspeist. So kann beispielsweise über einen Wärmetauscherbereich ein Wärmeübertragungsmedium auf eine im Zusammenhang mit der Temperatur des zu erwärmenden Mediums in der Einlassleitung 18 stehende Temperatur gebracht werden und durch Einsatz einer nicht dargestellten Förderpumpe o. dgl. in das Einstellelement 92 über eine Leitungsverbindung 108 eingespeist werden. Diese durchsetzt den Kopfbereich 78 des Schraubelements 72 und erstreckt sich entlang des Innengewindes 54 bis zu dem Bereich der Öffnung 48, in welchem das Einstellelement 92 positioniert ist. Das Einstellelement 92 kann einen Zirkulationsbereich aufweisen, in welchem das die Leitung 108 durchströmende Medium zirkuliert bzw. welcher von diesem Medium durchströmt wird. Ferner kann das Einstellelement 92 teilweise oder vollständig Material umfassen, das in dem auftretenden Temperaturbereich ein definiertes Wärmeausdehnungsverhalten aufweist. Daraus folgt, dass beispielsweise dann, wenn das die Leitung 108 durchströmende Medium eine höhere Temperatur aufweist, Wärme auf diese Teile oder das gesamte Einstellelement 92 übertragen wird und dieses sich dann in Richtung der Achse A ausdehnt. Die Folge davon ist, dass auch das Zylinderelement 56 entgegen der Vorspannwirkung der Vorspannfeder 94 in Richtung auf den Öffnungsboden 60 zu verschoben wird, da das Schraubelement 70 in Richtung der Achse A unbeweglich gehalten ist. Wird das Medium in der Leitung 108 abgekühlt, so nimmt es Wärme vom Einstellelement 92 auf, mit der Folge, dass dieses sich zusammenziehen wird und insofern eine kürzere axiale Länge einnehmen wird. Bedingt dadurch kann auch das Zylinderelement 56 sich wieder axial verlagern, und zwar in Richtung vom Öffnungsboden 60 weg. Die Folge dieser thermisch bedingten Längenänderung des Einstellelements 92 und der damit einhergehenden Verschiebung des Zylinderelements 56 ist, dass die im Kolben 96 vorgesehenen Öffnungen 100 mit ihren ersten Mündungsbereichen 102 bezüglich den im Zylinderelement 56 vorgesehenen Öffnungen 104 mit ihren zweiten Mündungsbereichen 106 in Richtung der Achse A verschoben werden. Durch diese Relativverschiebung ändert sich auch der Überlapp der Mündungsbereiche 102, 106 und somit auch die im Bereich des gegenseitigen Anschlusses dieser Mündungsbereiche 102, 106 gebildete Drosselwirkung im Übergangsbereich zwischen den Leitungsabschnitten bzw. Öffnungen 97 und 64 und somit den inFig. 1 erkennbaren Leitungen 34 und 38. - Im Folgenden wird mit Bezug auf die
Figuren 1 bis 3 die Funktionsweise des Brennstoffdruckreglers 36 bzw. des diesen enthaltenden Heizsystems 10 beschrieben. - Es sei hier zunächst erwähnt, dass beispielsweise die Brennstoffpumpe 22 derart betrieben wird, dass sie in ihrer Förderkennlinie einen Plateaubereich erreicht, was bedeutet, dass durch Erhöhung der Drehzahl eines Pumpenantriebsmotors eine weitere Steigerung der Förderleistung im Wesentlichen nicht eintritt. Dieser nicht dargestellte Antriebsmotor treibt gleichzeitig auch ein Verbrennungsluftgebläse an, so dass in diesem Arbeitszustand der Brennstoffförderpumpe 22 eine Drehzahländerung des Antriebsmotors zwar eine Änderung der Verbrennungsluftfördermenge induzieren kann, nicht jedoch eine Änderung der Brennstofffördermenge induzieren kann. Dies hat zur Folge, dass grundsätzlich die Brennstoffförderpumpe so arbeitet, dass sie, ungeachtet vom Betrieb des Brennstoffdruckreglers 36, in der Druckleitung 30 den maximal möglichen Druck bereitstellen kann.
- Durch den in der Druckleitung 30 bzw. der Abzweigungsleitung 34 vorhandenen Brennstoffdruck, wird der Kolben 96 im Druckregler 36 entgegen der Vorspannwirkung der Vorspannfeder 84 beaufschlagt. Es wird sich hier bei gegebenem Druck ein Kräftegleichgewicht und somit eine Gleichgewichtslage des Kolbens 96 im Zylinderelement 56 ergeben. Diese Gleichgewichtslage kann bei vorgegebenem bzw. zunächst als konstant angenommenem Brennstoffdruck durch Veränderung der Vorspannung der Vorspannfeder 84, d.h. durch Drehen der Einstellschraube 76 beeinflusst werden. D.h., in einem Initialisierungsvorgang kann bei vorgegebenen thermischen Verhältnissen und vorgegebenen Druckverhältnissen eine bestimmte Gleichgewichtslage des Kolbens 96 eingestellt werden.
- Bei vorgegebenen thermischen Verhältnissen wird sich also im Betrieb ein Gleichgewichtszustand einstellen, bei welchem auch bedingt durch die axiale Lage des Zylinderelements 56 ein bestimmter Überlapp zwischen den Mündungsbereichen 102, 106 vorhanden sein wird, so dass über die dort generierte Drosselstelle ein bestimmter Anteil des von der Brennstoffförderpumpe 22 in die Druckleitung 30 eingespeisten Brennstoffs nicht zur Zerstäuberdüse 14 strömen wird, sondern durch die Öffnung 97 und die sacklochartige Öffnung 98 und die Bohrungen 100 in die Öffnungen oder Bohrungen 104 und aus diesen über den Vertiefungsbereich 62 und den Leitungsabschnitt 64 in die Leitung 38 und von dieser entweder zurück ins Reservoir oder bei Einsatz des Einstrangprinzips über das Rückschlagventil 42 und den Leitungsabschnitt 40 in die Saugleitung 24 strömen wird. Bei im Wesentlichen konstanten thermischen Verhältnissen im Bereich der Einlassleitung 18 und im Wesentlichen konstanter Förderleistung der Brennstoffförderpumpe 22 wird sich eine bestimmte Heizleistung des Zerstäuberbrenners 12 einstellen.
- Es sei hier beispielsweise angenommen, dass in
Fig. 2 ein Zustand dargestellt ist, in welchem das über die Einlassleitung 18 in den Wärmetauscher 16 gespeiste Medium eine vergleichsweise hohe Temperatur hat und insofern nur eine geringe Heizleistung des Zerstäuberbrenners 12 gefordert ist. Durch die dabei vorhandene vergleichsweise große axiale Ausdehnung des Einstellelements 92 ist bei gegebenem Druck in der Druckleitung 30 ein vergleichsweise großer axialer Überlapp der Mündungsbereiche 102, 106 vorhanden, so dass ein vergleichsweise großer Anteil des durch die Brennstoffförderpumpe 22 in die Druckleitung 30 eingespeisten Brennstoffs wieder zurück in den Förderkreislauf gelangt. - Sinkt nun die Temperatur des die Einlassleitung 18 durchströmenden Mediums, so dedektiert dies die Sensoranordnung 44 dadurch, dass das die Leitung 108 durchlaufende oder darin enthaltene Medium entsprechend kälter wird. Infolgedessen wird auch das Einstellelement 92 kälter, so dass dieses bedingt durch das vorhandene thermische Verhalten eine kürzere axiale Länge einnehmen wird. Dieser Zustand ist in
Fig. 3 erkennbar. Wie bereits vorangehend angesprochen, folgt das Zylinderelement 56 der axialen Verkürzung des Einstellelements 92 unter der Vorspannung der Vorspannfeder 94. Bei durch zunächst noch konstante Druckverhältnisse in seiner Lage bezüglich des Gehäuses 46 unverändert gehaltenem Kolben 96 ändert sich dabei aber der Überlapp zwischen den Mündungsbereichen 102, 106 in Richtung Verringerung des Überlapps. Dies bedeutet aber, dass ein geringerer Anteil des durch die Brennstoffförderpumpe 22 in die Druckleitung 30 eingespeisten Brennstoffs über den Brennstoffdruckregler 36 abströmen kann. Daraus resultiert ein erhöhter Druck in der Druckleitung 30 und eine Erhöhung der Menge des über die Zerstäuberdüse 14 in den Zerstäuberbrenner 12 eingespeisten Brennstoffs. - Auf Grund der vermittels der Sensoranordnung 44 detektierten Absenkung der Temperatur des zu erwärmenden Mediums wird also die eingespeiste Brennstoffmenge im Zerstäuberbrenner 12 erhöht, was eine Erhöhung der Heizleistung desselben zur Folge hat. Einhergehend mit der Erhöhung der Brennstoffeinspeisungsmenge kann auch die Drehzahl des Antriebsmotors für die Brennstoffförderpumpe 22 bzw. das Verbrennungsluftgebläse erhöht werden, um in Zuordnung zur erhöhten Brennstoffeinspritzmenge eine entsprechend erhöhte Verbrennungsluftmenge bereitstellen zu können. Hier kann beispielsweise vorgesehen sein, dass über eine weitere Sensoranordnung, welche die Temperatur des zu erwärmenden Mediums im Bereich der Einlassleitung erfasst, und eine entsprechende Ansteuerelektronik in Zuordnung zur Wirkung des Brennstoffdruckreglers 36 eine erhöhte Förderleistung des Verbrennungsluftgebläses erzeugt wird.
- Das vorangehend mit Bezug auf die
Figuren 1 bis 3 beschriebene System kann völlig selbständig zur Regulierung der über die Zerstäuberdüse 14 eingespritzten Brennstoffmenge arbeiten. Es sind keine manuell in Anpassung an eine entsprechende Änderung der geforderten Heizleistung vorzunehmenden Einstellvorgänge erforderlich. Es ist lediglich erforderlich, die verschiedenen einstellbaren Organe, wie die beiden Schraubelemente 70, 72 und die Einstellschraube 76 einmal beim Zusammenfügen bzw. bei der Initialisierung des Systems in Zuordnung zur Förderleistung der Brennstoffförderpumpe 22 so einzustellen, dass unter Berücksichtigung der verschiedenen Kennlinien, insbesondere Federkraftkennlinien der Vorspannfedern 94, 84, thermische Ausdehnungskennlinie des Einstellelements 92 und Förderkennlinie der Brennstoffförderpumpe 22, sich das gewünschte Betriebsverhalten einstellt. - Eine abgewandelte Ausgestaltungsform eines erfindungsgemäßen Brennstoffdruckreglers ist in den
Figuren 4 und 5 dargestellt. Komponenten, welche vorangehend beschriebenen Komponenten hinsichtlich Aufbau bzw. Funktion entsprechen, sind mit dem gleichen Bezugszeichen unter Hinzufügung eines Anhangs "a" bezeichnet. - Bei der in
Fig. 4 dargestellten Ausgestaltungsform ist das hülsenartig ausgebildete Zylinderelement 56a zwischen dem Öffnungsboden 60a und dem Schraubelement 70a axial feststehend gehalten. Der Kolben 96a steht weiterhin unter der Vorspannung der Vorspannfeder 84a, die sich anderenends über den Abstützteller 82a und ein Einstellelement 92a an der Einstellschraube 76a in Richtung der Achse A abstützt. Je nach den in der Druckleitung 30 bzw. der Abzweigleitung 34 vorherrschenden Druckverhältnissen wird der einerseits von dem Leitungsdruck beaufschlagte Kolben 96a und andererseits von der Vorspannfeder 84a beaufschlagte Kolben 96a eine Gleichgewichtslage einnehmen, bei welcher sich ein bestimmter Überlapp der Mündungsbereiche 102a, 106a einstellen wird. Man erkennt inFig. 4 , dass diese beiden Mündungsbereiche 102a, 106a oder zumindest einer davon als Ringnut ausgebildet sein kann, in welche dann die Öffnungen bzw. Bohrungen 100a bzw. 104a einmünden. Ein Teil des in die Druckleitung 30 derFig. 1 eingespeisten Brennstoffs wird also wieder über die Öffnungen bzw. Leitungen 97a, 64a unter Durchströmung der im Bereich der Mündungsbereiche 102a, 106 gebildeten Drosselstelle abgeleitet werden. Es sei hier zunächst wieder angenommen, dass dieFig. 4 den Zustand für eine vergleichsweise hohe Temperatur des zu erwärmenden Mediums in der Einlassleitung 18 und somit eine vergleichsweise niedrige geforderte Heizleistung darstellt. Das Einstellelement 92a weist dabei eine vergleichsweise kurze axiale Länge auf, so dass auch die Abstützfläche 90a für die Vorspannfeder 84a vom Öffnungsboden 60a vergleichsweise weit weg bewegt ist und insofern die Vorspannfeder 84a nur eine geringere Vorspannwirkung erzeugen wird. Infolgedessen kann bei vorhandenem Brennstoffdruck ein vergleichsweise großer Überlapp der Mündungsbereiche 102a, 106a erlangt werden. - Nimmt die Temperatur des zu erwärmenden Mediums in der Einlassleitung 18 ab, was bedeutet, dass eine höhere Heizleistung des Zerstäuberbrenners 12 gefordert wird, so verändert das Einstellelement 92a, wie im Übergang zur
Fig. 5 erkennbar, seine axiale Länge. Infolgedessen wird auch die Abstützfläche 90a des Tellers 82a axial verschoben, und zwar in Richtung auf den Öffnungsboden 60a zu. Dies bedeutet, dass bei vorgegebener Lage des Kolbens 96a die Feder 84a stärker komprimiert wird und insofern eine größere Vorspannwirkung erzeugen wird. Infolgedessen wird der Kolben 96a sich weiter auf den Öffnungsboden 60a zu bewegen, wodurch der Überlapp zwischen den Mündungsbereichen 102a und 106a verringert wird. Diese Verringerung des Überlapps wiederum hat zur Folge, dass ein geringerer Anteil des in die Druckleitung 30 eingespeisten Brennstoffs über den Brennstoffdruckregler 36a abströmen kann, wodurch der Druck in der Druckleitung 30 ansteigen wird und über die Zerstäuberdüse 14 eine größere Brennstoffmenge in den Zerstäuberbrenner 12 eingespeist wird. - Auch bei der in den
Figuren 4 und 5 dargestellten Ausgestaltungsform kann durch Verändern bzw. Vorgeben der Einbaulage der Einstellschraube 76a und durch Vorgeben des thermischen Verhaltens des Einstellelements 92a die Arbeitscharakteristik des Brennstoffdruckreglers 36a in Anpassung beispielsweise an die Fördercharakteristik der Brennstoffförderpumpe 22 derFig. 1 vorgegeben bzw. eingestellt werden. Zur thermischen Anpassung der Heizleistung des Zerstäuberbrenners 12 sind dann jedoch keine zusätzlichen Manipulationsvorgänge erforderlich. - Mit Bezug auf die
Figuren 4 und 5 sei darauf hingewiesen, dass das dort nur prinzipiell dargestellte Einstellelement 92a beispielsweise als durch Fluidzufuhr in seiner axialen Länge veränderbares Polsterelement ausgestaltet sein kann, wobei diese Fluidzufuhr durch eine hierfür vorgesehene Fluidpumpe erfolgen kann. Diese Fluidpumpe wiederum kann in Abhängigkeit von der im Bereich der Einlassleitung 18 vorhandenen Temperatur, beispielsweise erfasst durch einen Temperatursensor, zur Zufuhr von Druckmedium in das polster- oder kissenartig ausgebildete Einstellelement 92a angetrieben werden, oder es kann beispielsweise durch entsprechendes Öffnen einer Ventilanordnung Druckmedium aus dem Einstellelement 92a zur Verringerung der axialen Ausdehnung desselben abgelassen werden. Auch auf diese Art und Weise kann also die Temperatur des zu erwärmenden Mediums im Bereich der Einlassleitung 18 umgesetzt werden in eine bestimmte axiale Länge eines Einstellelements. - In
Fig. 6 ist eine weitere Ausgestaltungsart einer erfindungsgemäßen Heizeinrichtung dargestellt. Komponenten, welche vorangehend beschriebenen Komponenten hinsichtlich Aufbau bzw. Funktion entsprechen, sind mit den gleichen Bezugszeichen unter Hinzufügung eines Anhangs "b" bezeichnet. - Der Grundaufbau des in
Fig. 6 dargestellten Systems 10b entspricht dem vorangehend mit Bezug auf dieFigur 1 beschriebenen. Es wird daher auf die vor allem im Bereich des Brennstoffdruckreglers 36b vorhandenen Unterschiede eingegangen. Der inFig. 6 dargestellte Brennstoffdruckregler 36b umfasst wieder den Kolben 96b als Druckregelorgan, das durch den Brennstoffdruck einerseits und die Vorspannfeder 84b andererseits beaufschlagt ist. Bei größerem Brennstoffdruck ist, wie inFig. 6 erkennbar, der Kolben 96b so weit vom Öffnungsboden 60b weg verschoben, dass keine oder nur eine geringe Überdeckung mit der oder den Öffnungen 104b bzw. den in diesen Bereichen gebildeten Kanälen vorhanden ist. Die im Bereich dieser Öffnungen bzw. Kanäle 104b gebildete Drosselwirkung ist dann gering, so dass eine große Brennstoffmenge abfließen wird. Ist der Brennstoffdruck relativ gering, so reicht die Vorspannkraft der Feder 84b aus, um eine größere, beispielsweise auch vollständige Überdeckung der Öffnungen 104b mit dem Kolben 96b zu erreichen. Dies entspricht im Falle der vorangehenden Ausgestaltungsform einem verringerten Überlapp der in den dort gezeigten Kolben vorgesehenen Öffnungen mit den im Außengehäuse dort vorhandenen Öffnungen. Die abströmende Brennstoffmenge ist dann geringer. Man erkennt beispielsweise inFig. 6 , dass eine permanent offene Bypassleitung 150b vorgesehen sein kann, um einen definierten Mindestbrennstoffabfluss zu ermöglichen. - Bei der in
Fig. 6 dargestellten Ausgestaltungsform ist der Abstützteller 82b an einem Kolbenelement 152b abgestützt. Dieses Kolbenlement 152b ist in einem Innengehäuseelement 154b verschiebbar aufgenommen, welches Innengehäuseelement 154b wiederum in einem im Gehäuse 36b beispielsweise durch Gewindeeingriff gehaltenen Einsatzelement 156b gehaltert ist. Dieses Einsatzelement 156b kann gleichzeitig auch einen Axialanschlag für den Abstützteller 82b bilden. An seinem anderen Ende ist das Kolbenelement 152b unter Zwischenschaltung einer Membran 158b in Kontakt mit einem hinsichtlich seiner Funktion noch beschriebenen Dehnelement 160b. Das Dehnelement 160b ist wiederum in Kontakt mit einer mit 162b bezeichneten Heizeinrichtung. Diese umfasst ein durch Bestromung erwärmbares Widerstandheizelement 164b, das in einen Trägerkörper 166b eingebettet ist. Dieser Trägerkörper 166b bzw. die Heizeinrichtung 162b ist in dem Schraubelement 72b getragen. Die Heizeinrichtung 162b steht unter Ansteuerung einer Ansteuervorrichtung 168b, die gleichzeitig auch in Verbindung mit einem Temperatursensor 44b steht. Dieser kann beispielsweise in die zu erwärmende Flüssigkeit eintauchen und deren Temperatur erfassen, so dass in der Ansteuervorrichtung 168b Information über die zu erwärmende Flüssigkeit vorliegt. Entsprechend dieser vorliegenden Information dann durch entsprechende Ansteuerung der Ansteuervorrichtung 168b die Heizeinrichtung 162b mehr oder weniger stark erregt bzw. erwärmt werden. Entsprechend der Temperatur der Heizeinrichtung 162b wird das durch diese erwärmte Dehnelement 160b seine Abmessung ändern, wobei auf Grund der nach außen hin vorgesehenen Dehnungsbeschränkung eine Volumenänderung im Wesentlichen in Richtung auf den Öffnungsboden 60b zu bzw. von diesem weg stattfinden wird. Bedingt durch eine derartige bei Erwärmung auftretende Volumenvergrößerung bzw. bei Abkühlung auftretende Volumenverringerung wird das durch das Dehnelement 160b beaufschlagte Kolbenelement 152b sich verschieben, womit gleichzeitig auch der Abstützteller 82b und die daran vorgesehene Abstützfläche 90b sich verschieben werden. - Auch bei dieser Ausgestaltungsform wird also in Anpassung an die Temperatur des zu erwärmenden Mediums die Vorspannung der Vorspannfeder 84b zur Erlangung eines definierten Abflusses verändert, so dass ein Einfluss auf die Druckregelcharakteristik des Brennstoffdruckreglers 36b genommen werden kann. Ist eine höhere Heizleistung gefordert, d. h. ist ein hoher Brennstoffdruck erforderlich, so wird durch entsprechende Bestromung der Heizeinrichtung 162b eine Ausdehnung des Dehnelements 160b und eine damit einhergehende Verschiebung des Kolbenelements 152b erzeugt. Mit dieser Verschiebung wird gleichzeitig auch der Kolben 96b in Richtung auf den Öffnungsboden 60b zu verschoben, so dass eine größere Überdeckung der Öffnung bzw. Öffnungen 104b vorhanden sein wird. Eine geringere geforderte Heizleistung, also beispielsweise bei höherer Temperatur der zu erwärmenden Flüssigkeit, hat eine entsprechende Ansteuerung der Heizeinrichtung 162b zur Folge, dass durch Kontraktion des Dehnelements 160b die Vorspannung der Feder 84b vermindert bzw. die vom Kolben 60b entfernt liegende Abstützfläche 90b für diese zurückgezogen wird.
- Da die Ansteuervorrichtung 168b Information darüber vorliegen hat, in welchem Ausmaß die Heizleistung zu verändern ist bzw. welche Heizleistung gefordert ist, kann sie gleichzeitig auch dazu eingesetzt werden, den Antriebsmotor für das Verbrennungsluftgebläse in Übereinstimmung mit der Vorgabe einer bestimmten Kraftstoffeinspritzmenge anzusteuern, um bei größerem Brennstoffdruck, also bei größerer geforderter Heizleistung, auch mehr Verbrennungsluft in einen Verbrennungsraum einzuspeisen.
- Es sei darauf hingewiesen, dass selbstverständlich auch bei den mit Bezug auf die
Figuren 2 bis 5 beschriebenen Ausgestaltungsformen der dort gezeigte Kolben 96 bzw. 96a so aufgebaut sein kann, wie inFig. 6 gezeigt. D. h., auch dort kann durch einen in dem Außengehäuse verschiebbaren Kolben entsprechend der Vorspannung durch die Vorspannfeder bzw. der Druckbeaufschlagung eine in der Gehäuseanordnung vorgesehene Öffnung bzw. Öffnungsanordnung mit zugeordneten Kanälen mehr oder weniger stark überdeckt bzw. abgeschlossen werden. Selbstverständlich ist es umgekehrt auch möglich, die bei denFiguren 2 bis 5 erkennbare Anordnung mit der im Gehäuse vorgesehenen Hülse bei der Ausgestaltungsform gemäßFig. 6 zu realisieren. - Bei allen vorangehend beschriebenen Ausgestaltungsformen ist erkennbar, dass die Beeinflussung der über den Brennstoffdruckregler abfließenden Brennstoffmenge dadurch erfolgt, dass eine Relativlageänderung zwischen dem unter Druckfluideinfluss stehenden und unter Federvorspannung stehenden Kolben einerseits und dem diesen aufnehmenden hülsenartigen Zylinderelement andererseits erfolgt. Bei beiden Ausgestaltungsformen wird bei zunächst als konstant betrachteter Relativlage des Kolbens und des Zylinderelements eine Änderung des Druckverhaltens dadurch induziert, dass bei dieser als konstant betrachteten Relativlage die Vorspannwirkung der Vorspannfeder 84, 84a bzw. 84b verändert wird. Im Falle der Ausgestaltungsform gemäß den
Figuren 4 und 5 bzw. 6 wird die Vorspannwirkung dadurch verändert, dass eine Abstützfläche für diese Vorspannfeder 84a verschoben wird. Bei der Ausgestaltungsform gemäß denFiguren 2 und3 ist eine entsprechende Änderung der Vorspannwirkung dadurch vorhanden, dass bei der thermisch bedingten Verlagerung des Zylinderelemets 56 zur Konstanthaltung der Relativlage des Kolbens 96 bezüglich dieses Zylinderelements 56 eine entsprechende Lageänderung des Kolbens 96 erzeugt werden müsste, welche dann eine entsprechende Änderung der Vorspannung und somit der Krafteinwirkung der Vorspannfeder 84 nach sich zieht. - Es sei weiter darauf hingewiesen, dass selbstverständlich die für das Betriebsverhalten des erfindungsgemäßen Brennstoffdruckreglers erforderliche Temperaturinformation nicht notwendigerweise im Bereich der Einlassleitung 18 abgegriffen werden muss. Selbstverständlich ist es auch möglich, entsprechende Informationen im Bereich der Auslassleitung 20 oder an einem anderen Bereich des das zu erwärmende bzw. erwärmte Fluid enthaltenden Kreislaufs abzugreifen.
Claims (10)
- Brennstoffdruckregler, insbesondere für einen Zerstäuberbrenner für ein Fahrzeugheizgerät, umfassend ein Druckregelorgan (96), das durch den im Brennstoff vorherrschenden Brennstoffdruck gegen die Vorspannwirkung einer ersten Rückstellanordnung (84) beaufschlagt ist einen in einem Zylinderelement (56) verlagerbaren und durch den Brennstoffdruck einerseits und von der ersten Rückstellanordnung (84) andererseits beaufschlagten Kolben (96) umfasst, durch weichen in Abhängigkeit vom Brennstoffdruck eine in dem Zylinderelement (56) vorgesehene Kanalanordnung (104) überdeckbar ist, so dass sich gemäß der brennstoffdruckabhängig eingestellten Überdeckung eine Brennstoffabflussmenge aus einem Brennstoff enthaltenden Raumbereich (30, 34) einstellt,
dadurch gekennzeichnet, dass das Zylinderelement (56) von einem Einstellelement (92) in Abhängiggkeit von der geforderten Heizleistung gegen die Wirkung einer zweiten Rückstellanordnung (94) beaufschlagbar ist und dadurch bezüglich eines gehäuses (46) verlagerbar ist, wobei
eine Abmessung des Einstellelements (92) in Abhängigkeit von der geforderten Heizleistung einstellbar ist. - Brennstoffdruckregler, insbesondere für einen Zerstäuberbrenner für ein Fahrzeugheizgerät, umfassend ein Druckregelorgan (96; 96a; 96b), das durch den im Brennstoff vorherrschenden Brennstoffdruck gegen die Vorspannwirkung einer ersten Rückstellanordnung (84; 84a; 96b) beaufschlagt ist und einen in einem Zylinderetement (56; 56a; 46b) verlagerbaren und durch den Brennstoffdruck einerseits und von der ersten Rückstellanordnung (84a; 84b) andererseits beaufschlagten Kolben (96a; 96b) umfasst, durch welchen in Abhängigkeit vom Brennstoffdruck eine in dem Zylinderelement (56a; 46b) vorgesehene Kanalanordnung (104; 104a; 104b) überdeckbar ist, so dass sich gemäß der brennstoffdruckabhängig eingestellten Überdeckung eine Brennstoffabflussmenge aus einem Brennstoff enthaltenden Raumbereich einstellt, wobei die erste Rückstellanordnung (84a; 84b) eine Rückstellfeder (84a; 84b) umfasst,
dadurch gekennzeichnet, dass die Rückstellfeder (84a; 84b) bezüglich des Kolbens (96a; 96a) einerseits und bezüglich einer Abstützanordnung (82a, 92a; 82b, 152b, 160b) andererseits abgestützt ist und dass ein durch die Abstützanordnung (82a, 92a; 82b, 152b, 160b) für die Rückstellfeder (84a; 84b) bereitgestellter Abstützbereich (90a; 90b) in Abhängigkeit von der geforderten Heizleistung verlagerbar ist. - Brennstoffdruckregler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstützanordnung (82b, 152b, 1 60b) ein durch Temperaturänderung in seiner Außenabmessung veränderbares Dehnelement (160b) umfasst.
- Brennstoffdruckregler nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorspannwirkung der ersten Rückstellanordnung (84a; 84b) mit zunehmender geforderter Heizleistung zunimmt.
- Brennstoffdruckregler nach einem der Ansprüche 1-4,
dadurch gekennzeichnet, dass in dem Kolben (96; 96a) eine erste Kanalanordnung (100; 100a) vorgesehen ist, welche zu dem Brennstoff enthaltenden Raumbereich (30, 34) offen ist und in einem ersten Mündungsbereich (102; 102a) zu einer Außenumfangsfläche des Kolbens (96; 96a) offen ist, dass in dem Zylinderelement (56; 56a) eine zweite Kanalanordnung (104; 104a) ausgebildet ist, die in einem zweiten Mündungsbereich (106; 106a) zu einer Innenumfangsfläche des Zylinderelements (56; 56a) offen ist, und dass durch Relativbewegung (96; 96a) zwischen Kolben und Zylinderelement (56; 56a) ein Überlapp des ersten Mündungsbereichs (102; 102a) mit dem zweiten Mündungsbereich (106; 106a) veränderbar ist. - Brennstoffdruckregler nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, dass durch zunehmenden Brennstoffdruck der Kolben (96; 96a) in Richtung Vergrößerung des Überlapps des ersten Mündungsbereichs (102; 102a) mit dem zweiten Mündungsbereich (106; 106a) beaufschlagbar ist. - Brennstoffdruckregler nach Anspruch 2 und Anspruch 5 oder 6,
dadurch gekennzeichnet, dass durch zunehmende Vorspannwirkung der ersten Rückstellanordnung (84a) der Kolben (96a) in Richtung Verringerung des Überlapps des ersten Mündungsbereichs (102a) mit dem zweiten Mündungsbereich (106a) beaufschlagbar ist. - Brennstoffdruckregler nach Anspruch 1 und Anspruch 5 oder 6,
dadurch gekennzeichnet, dass das Zylinderelement (56) mit zunehmender geforderter Heizleistung in Richtung Verringerung des Überlapps des ersten Mündungsbereichs (102) mit dem zweiten Mündungsbereich (106) verlagerbar ist. - Heizeinrichtung, insbesondere für ein Fahrzeug, umfassend einen Zerstäuberbrenner (12) mit wenigstens einer Zerstäuberdüse (14), eine Brennstoffpumpanordnung (22) zum Fördern von Brennstoff von einem Brennstoffreservoir (28) zu der wenigstens einen Zerstäuberdüse (14) sowie einen Brennstoffdruckregler (36; 36a; 36b) nach einem der vorangehenden Ansprüche zur Druckeinstellung in einem Leitungsbereich (30) zwischen der Brennstoffpumpanordnung (22) und, der wenigstens einen Zerstäuberdüse (14).
- Heizeinrichtung nach Anspruch 9,
gekennzeichnet durch eine Luftförderanordnung zum Fördern von Verbrennungsluft in einen Verbrennungsraum, wobei eine Förderleistung der Luftförderanordnung in Übereinstimmung mit einer Veränderung der Regelwirkung des Druckregelorgans zur Anpassung der in den Brennraum eingeleiteten Verbrennungsluftmenge veränderbar ist.
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