EP1863661A1 - Kraftfahrzeugheizung - Google Patents

Kraftfahrzeugheizung

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Publication number
EP1863661A1
EP1863661A1 EP06722731A EP06722731A EP1863661A1 EP 1863661 A1 EP1863661 A1 EP 1863661A1 EP 06722731 A EP06722731 A EP 06722731A EP 06722731 A EP06722731 A EP 06722731A EP 1863661 A1 EP1863661 A1 EP 1863661A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
fuel
elastomer
heating
motor vehicle
valve
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP06722731A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Vitali Schmidt
Michael Keppler
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Webasto SE
Original Assignee
Webasto SE
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Filing date
Publication date
Application filed by Webasto SE filed Critical Webasto SE
Publication of EP1863661A1 publication Critical patent/EP1863661A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/22—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices the heat being derived otherwise than from the propulsion plant
    • B60H1/2203—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices the heat being derived otherwise than from the propulsion plant the heat being derived from burners
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B60H1/2206—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices the heat being derived otherwise than from the propulsion plant the heat being derived from burners controlling the operation of burners
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F23K—FEEDING FUEL TO COMBUSTION APPARATUS
    • F23K5/00—Feeding or distributing other fuel to combustion apparatus
    • F23K5/02—Liquid fuel
    • F23K5/14—Details thereof
    • F23K5/147—Valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23K—FEEDING FUEL TO COMBUSTION APPARATUS
    • F23K5/00—Feeding or distributing other fuel to combustion apparatus
    • F23K5/02—Liquid fuel
    • F23K5/14—Details thereof
    • F23K5/20—Preheating devices
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N1/00—Regulating fuel supply
    • F23N1/005—Regulating fuel supply using electrical or electromechanical means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B60H2001/2284—Fuel supply
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    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23K—FEEDING FUEL TO COMBUSTION APPARATUS
    • F23K2300/00—Pretreatment and supply of liquid fuel
    • F23K2300/20—Supply line arrangements
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23R—GENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
    • F23R2900/00—Special features of, or arrangements for continuous combustion chambers; Combustion processes therefor
    • F23R2900/00001—Arrangements using bellows, e.g. to adjust volumes or reduce thermal stresses

Definitions

  • the invention relates to a motor vehicle heater which is designed to be operated with liquid fuel and which comprises a fuel pump and a damping element comprising an elastomer for damping pulsations generated by the fuel pump.
  • a reciprocating fuel pump which generates pulsations in the fuel system during operation, is known, for example, from the publicationmai- und scholartechnik, Technische Mitteilungen 97 (2004) Heft 1, pages 9 to 11, and is shown as a schematic sectional view in FIG.
  • the reciprocating fuel pump 16 'shown in FIG. 1 is intended to deliver liquid fuel in the direction illustrated by the arrows, namely from a fuel inlet 18 to a fuel outlet 20.
  • a damping element 34 which comprises a bellows-type elastomer 36.
  • the elastomer 36 expands into an adjacent chamber 38 provided in a damper housing formed by a plastic molding 44.
  • a prerequisite for this is a certain back pressure in the fuel system, which ensures the "stretching" of the elastomer 36.
  • a problem of the Hubkolbenbrenn- fuel pump 16 'shown in Figure 1 is that the damping element 34 in extreme ambient cold, for example, less than -23 0 C, only a slight or even no function, because the elastomer 36 hardens or glazed ( a typical elastomer point of the elastomer 36 is, for example -23 0 C).
  • Another problem is that so-called Artikdiesel, the only released for temperatures below -20 0 C fuel for diesel burners, produced at temperatures below -20 0 C due to the lower viscosity significantly less back pressure than winter diesel at room temperature. The functionality of the damping element 34 is therefore reduced even before reaching the elastomer point of the elastomer 36. This results in "moderate" cold Temperaraturen of examples game, more than -20 0 C may be one of
  • the object of the invention is to develop the generic motor vehicle heating systems such that the above-mentioned problems and avoiding possible even at temperatures of, for example, less than -20 0 C a pulsation-poor Brennstofff ⁇ rd réelle.
  • the vehicle heating system builds on the generic state of the art in that means for heating the elastomer are provided.
  • a heating of the elastomer by ⁇ x 0 C until reaching the full load point corresponds to a direct extension / reduction of the effective operating range of the damping element and thus in particular the map of the burner of a motor vehicle heating by these ⁇ x 0 C in the negative temperature range inside.
  • a preferred refinement of the motor vehicle heater according to the invention provides that it has an electromagnetically actuated fuel valve and that the damping element is provided in the region of the electromagnetically actuated fuel valve.
  • Such an electromagnetically operated fuel valve is often provided between the fuel pump and a burner / heat exchanger unit, in particular to shut off the fuel supply.
  • the damping element can in principle be arranged at any point, an arrangement in the vicinity of the electromagnetically actuated Brennstoffven- tils preferred because then the supply voltage of the fuel valve can be used in parallel to the heating of the elastomer.
  • the damping element in the electromagnetically actuated fuel valve is integrated.
  • An integration of the damping element in the fuel valve reduces the number of required components and is therefore particularly cost.
  • a likewise preferred development of the motor vehicle heater according to the invention provides that the means for heating the elastomer are integrated into the electromagnetically actuated fuel valve.
  • the electrical control for heating the elastomer can be combined in a particularly simple manner with the control of the fuel valve.
  • the means for heating the elastomer comprise an electric heater.
  • the electric heater can be done both directly and indirectly.
  • a heating wire introduced into the elastomer material may be provided, as is known, for example, for heating vehicle windows but also for ski and other equipment.
  • the heating wire is preferably energized before the start of the actual fuel delivery in such a way that the limit temperature for the required minimum elasticity at the beginning of the fuel delivery is exceeded.
  • the electric heater may also include heating elements, such as PTC heating elements, which are provided for heating liquid fuel within the fuel valve.
  • One or more such heating elements can be connected, for example, parallel to the winding of the electromagnet.
  • a separate control is also possible.
  • PTC heating elements have a very large resistance-temperature coefficient.
  • the small amount of fuel in the fuel valve is quickly heated to a maximum temperature of, for example, 50 ° C. during a cold start.
  • a temperature level of the resistance of the heating element is so large that no significant heating power is delivered more.
  • the heated fuel then heats the elastomer and thus increases its elasticity.
  • corresponding heating elements are provided adjacent to the elastomer in order to heat it.
  • the means for heating the elastomer comprise a winding of the e-magnetically operated fuel valve.
  • the power consumed by the windings or magnetic coils of known fuel valves is predominantly converted into heat and, in particular at low temperatures, is in many cases sufficient to heat the elastomer.
  • a material having high heat conductivity is provided in a region between a coil of the electromagnetically operated fuel valve and the elastomer.
  • a material with high thermal conductivity in particular metals into consideration, such as aluminum. It is possible that metal ribs or metal housing components with contact with the damping element form one or more thermal bridges.
  • a likewise preferred embodiment of the invention provides that in a region between the elastomer and the environment, a material with a low heat conductivity , - V -
  • any heat insulating material known to the person skilled in the art for example foamed plastics and / or metals, can be used as the material with low thermal conductivity.
  • waste heat of the fuel valve can be used advantageously for heating the E- lastomers.
  • the electromagnetic fuel valve is designed to preheat fuel. Fuel heating leads to an increase in the enthalpy of the fuel and a reduction in viscosity, which has a positive effect on the combustion operation.
  • the preheated fuel can be used to heat the elastomer.
  • Figure 1 is a schematic sectional view of a known reciprocating fuel pump, which has already been explained above;
  • FIG. 2 shows a schematic block diagram of an embodiment of the motor vehicle heating according to the invention
  • Figure 3 is a schematic sectional view of a first
  • the loading can be part of the motor vehicle heating of Figure 2 according to the invention.
  • Figure 4 is a schematic sectional view of a second embodiment of a fuel valve, which may be part of the motor vehicle heater of Figure 2 according to the invention.
  • Figure 5 is a schematic sectional view of a third embodiment of a fuel valve, which may be part of the inventive vehicle heating of Figure 2.
  • FIG. 2 shows a schematic block diagram which illustrates an embodiment of the motor vehicle heating according to the invention.
  • the motor vehicle heater 10 shown comprises a reciprocating fuel pump 16, with the aid of which liquid fuel can be conveyed from a fuel tank 12 to a burner / heat exchanger unit 14.
  • the burner / heat exchanger unit 14 communicates with further air and / or water lines, not shown, as is well known to those skilled in the art.
  • the burner / heat exchanger unit 14 further comprises a fuel valve 52 with which the fuel supply can be completely or partially switched off. This fuel valve 52 need not necessarily be integrated into the combustion / heat exchanger unit 14, but it can also be arranged between the reciprocating fuel pump 16 and the burner / heat exchanger unit 14.
  • the damping element 66 and its associated means for heating the elastomer in the electrical romagnetisch operated fuel valve 52 integrated.
  • the damping element 66 can be arranged at any point of a fuel line and formed analogous to the embodiments described below.
  • FIG. 3 shows a schematic sectional view of a first one
  • Embodiment of a fuel valve 52 which may be part of the motor vehicle heater 10 of Figure 2.
  • the fuel valve 52 is an electromagnetically actuated coaxial valve having a fuel inlet 54 and a fuel outlet 56.
  • a winding 58 is energized, whereby a valve piston 60 is moved to the right relative to the illustration of FIG. 3, so that the fuel valve 52 opens and fuel from the fuel inlet 54 can flow to the fuel outlet 56.
  • a return spring 62 pushes the valve piston 60 in relation to the illustration of Figure 3 to the left so that the valve piston 60 cooperates with a valve seat 64 to close the fuel valve 52.
  • the damping element 66 which is provided for suppressing pulsations in the fuel system, is integrated into the fuel valve 52.
  • the damping element 66 includes a bellows elastomer 68.
  • a prerequisite for this is a certain back pressure in the fuel system, which ensures the "expansion" of the elastomer 68.
  • the damping element is associated with an electric heater 78 66th
  • the electric heater 78 includes a plurality of PTC heating elements 78a disposed proximate to the elastomer 68, at least one heating wire 78b integrated with the elastomer 68, and two PTC heating elements 78c provided for heating the fuel are.
  • heating elements 78a it is advantageous if between the region to be heated, that is the elastomer 36 and the respective PTC heating element, a material with high thermal conductivity is provided, for example a metal.
  • the most direct heating of the elastomer 68 is achieved by the heating wires 78b.
  • the PTC heaters 78a heat both material that contacts the elastomer 68 and material that contacts liquid fuel.
  • the PTC heating elements 78c serve predominantly for heating the fuel.
  • a preheating of the fuel serves on the one hand to an indirect heating of the elastomer 68 and on the other hand leads to a better combustion.
  • Some or all of the heating elements shown te 78a and 78b may be connected in parallel to the winding 58 or be controlled separately. Although a separate control is more expensive, but it allows a preheating regardless of the valve position.
  • the fuel valve 52 shown in FIG. 4 differs from the embodiment according to FIG. 3 in that no heating elements are provided there, but that the elastomer 68 is heated by the waste heat of the fuel valve 52.
  • the area of the damping element 66 is surrounded by a material 82 having a low thermal conductivity, that is to say any heat insulation known to the person skilled in the art, for example metal foams and / or plastic foams.
  • the low thermal conductivity material 82 may optionally have a layered construction. It is clear that in the opened state of the fuel valve 52 due to the corresponding energization of the winding 58, sufficient waste heat is generated to heat the elastomer 68.
  • the fuel valve 52 may also be designed so that a lower energization of the winding 58, which does not yet lead to the opening of the fuel valve 52 d, for heating the elastomer 68 is sufficient.
  • the embodiment of the fuel valve 52 shown in FIG. 5 differs from the embodiment according to FIG. 3 in that no heating elements are provided there, but rather that the heating of the elastomer 68 is effected by the heat generated in the winding 58 and via at least one thermal bridge Elastomer 68 guided heat occurs.
  • a material 80 with high thermal conductivity between the winding 58 and the elastomer 68 is provided.
  • the high thermal conductivity material 80 may be a metal such as aluminum, where the shape may be rib-like, for example, to provide a suitable thermal bridge.
  • the material 80 with high thermal conductivity is integrated in the form of metal ribs into the plastic molding 76 and at least predominantly heats only the elastomer 68.
  • the invention makes it possible to ensure the drive Brennerbe- even at very low temperatures, for example less than -20 0 C.
  • a favorable elastomer are chosen because its vitrification may be due to the heating reliably avoided.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kraftfahrzeugheizung (10) , die dazu ausgelegt ist, mit flüssigem Brennstoff betrieben zu werden, und die eine Brennstoffpumpe (16 '; 16) und ein ein Elastomer (36; 68) umfassendes Dämpfungselement (34; 66) zur Dämpfung von durch die Brennstoffpumpe (16'; 16) erzeugten Pulsationen aufweist. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass Mittel (58, 78a, 78b, 78c, 80, 82) zur Beheizung des Elastomers (68) vorgesehen sind. Dabei wird besonders bevorzugt, dass die Kraftfahrzeugheizung ein elektromagnetisch betätigtes Brennstoffventil (52) aufweist und dass das Dämpfungselement (66) im Bereich des elektromagnetisch betätigten Brennstoffventils (52) vorgesehen und insbesondere in dieses integriert ist.

Description

Kraftfahrzeugheizung
Die Erfindung betrifft eine Kraftfahrzeugheizung, die dazu ausgelegt ist, mit flüssigem Brennstoff betrieben zu werden, und die eine Brennstoffpumpe und ein ein Elastomer umfassendes Dämpfungselement zur Dämpfung von durch die Brennstoffpumpe erzeugten Pulsationen aufweist.
Eine Hubkolbenbrennstoffpumpe, die im Betrieb Pulsationen im BrennstoffSystem erzeugt, ist beispielsweise aus der Veröffentlichung Fahrzeug- und Verkehrstechnik, technische Mitteilungen 97 (2004) Heft 1, Seiten 9 bis 11, bekannt und als schematische Schnittansicht in Figur 1 dargestellt.
Die in Figur 1 dargestellte Hubkolbenbrennstoffpumpe 16 ' ist dazu vorgesehen, flüssigen Brennstoff in der durch die Pfeile veranschaulichten Richtung zu fördern, nämlich von einem Brennstoffeinlass 18 zu einem Brennstoffauslass 20.
Sobald an einen elektrischen Anschluss 42 eine geeignete Spannung angelegt wird, wird eine Wicklung 22 beströmt, wodurch ein Hubkolben 24 elektromagnetisch in Bewegung versetzt wird. Dabei wird zunächst über ein Rückschlagventil 28 in einer Fδrderkammer 30 befindlicher flüssiger Brennstoff gegen den hydraulischen Widerstand der Ausgangsleitung ausgestoßen. Im Anschluss daran wird die Bestromung der Wicklung 22 beendet. Eine Rückstellfeder 26 drückt den Hubkolben 24 nach links in seine Ruhestellung. Dabei wird über ein Nachsaugventil 32 flüssiger Brennstoff angesaugt und die Förderkammer 30 mit diesem gefüllt. Mit diesem Förderprinzip lassen sich auch sehr niederviskose Brennstoffe volumetrisch präzise fördern. Über die Frequenz der AnstauerSpannungsimpulse kann die Fördermenge genau gesteuert werden. Durch die Hin- und Herbewegung des Hubkolbens 24 entstehen jedoch unerwünschte Pulsationen im KraftstoffSystem. Um diese Pulsationen zumindest teilweise zu unterdrücken ist es bereits bekannt, ein Dämpfungselement 34 vorzusehen, das ein balgartiges Elastomer 36 umfasst. Wenn flüssiger Brennstoff durch eine Bohrung 40 tritt und in Kontakt mit dem Elastomer 36 gelangt, dehnt sich das Elastomer 36 in eine benachbarte Kammer 38 aus, die in einem durch ein Kunstoff- formteil 44 gebildeten Dämpfergehäuse vorgesehen ist. Vorraussetzung hierfür ist ein gewisser Gegendruck im BrennstoffSystem, der für das "Aufspannen" des Elastomers 36 sorgt .
Ein Problem der in Figur 1 dargestellten Hubkolbenbrenn- stoffpumpe 16 ' besteht darin, dass das Dämpfungselement 34 bei extremer Umgebungskälte, beispielsweise bei weniger als -23 0C, nur noch eine geringe oder sogar keine Funktion aufweist, weil das Elastomer 36 verhärtet beziehungsweise verglast (ein typischer Elastomerpunkt des Elastomers 36 beträgt beispielsweise -23 0C) . Ein weiteres Problem besteht darin, dass sogenannter Artikdiesel, der einzig für Temperaturen unter -20 0C freigegebene Brennstoff für Dieselbrenner, bei Temperaturen unter -20 0C aufgrund der ge- ringeren Viskosität deutlich weniger Gegendruck produziert als Winterdiesel bei Raumtemperatur. Die Funktionalität des Dämpfungselements 34 wird daher auch schon vor dem Erreichen des Elastomerpunktes des Elastomers 36 herabgesetzt. Dies führt bei "moderat" kalten Temperaraturen von bei- spielsweise mehr als -20 0C unter Umständen zu einem durch
Pulsationen im BrennstoffSystem hervorgerufenen Anstieg der CO-Emissionen der Fahrzeugheizung. Bei extrem tiefen Temperaturen von beispielsweise weniger als -30 0C kann sogar das Problem auftreten, dass eine Stabilisierung des Brennbetriebs durch die Pulsationen im BrennstoffSystem verhindert wird. In derartigen Fällen kann zwar ein Start des Brenners erfolgen, mit dem Ausgehen des Glühstiftes, also ohne Stützenergie für die Flammenwurzel, destabilisiert der Brenner jedoch mit zunehmender Zeit bis hin zum Verlöschen. Ein derartiges unerwünschtes Verlöschen kann beispielsweise innerhalb von 0 bis 5 Minuten nach dem Abschalten des Glühstiftes auftreten.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, die gattungsgemäßen Kraftfahrzeugheizungen derart weiterzubilden, dass die vorstehend erläuterten Probleme vermieden und auch bei Temperaturen von beispielsweise weniger als -20 0C eine pulsa- tionsarme Brennstofffδrderung möglich wird.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst .
Vorteilhafte Ausgestaltung und Weiterbildung der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Die erfindungsgemäße Kraftfahrzeugheizung baut auf den gattungsgemäßen Stand der Technik dadurch auf, dass Mittel zur Beheizung des Elastomers vorgesehen sind. Eine Aufwärmung des Elastomers um Δx 0C bis zum Erreichen des Volllastpunktes entspricht einer direkten Erweiterung/Absenkung des wirksamen Betriebsbereichs des Dämpfungselementes und damit insbesondere des Kennfeldes des Brenners einer Kraftfahr- zeugheizung um diese Δx 0C in den negativen Temperaturbereich hinein. Durch die erfindungsgemäße Lösung ist beispielsweise der Betrieb einer Kraftfahrzeugheizung mit Ar- tikdiesel bei -30 0C möglich. Durch das erwärmte und da- durch weichere Elastomer ergeben sich geringere Pulsations- intensitäten im BrennstoffSystem, wodurch beispielsweise der Brenner einer Kraftfahrzeugheizung bei moderat tiefen Temperaturen von beispielsweise mehr als -20 0C stabiler und mit gleichmäßigerem und ruhigerem Brenngeräusch betrieben werden kann (Pulsationen erzeugen ein "raues" Brenngeräusch) . Beispielsweise im Zusammenhang mit Kraftfahrzeugheizungen wird die Neigung zu Flammabrissen beim Unterschreiten einer bestimmten Grenztemperatur von beispiels- weise -25 0C aufgrund der geringeren Pulsationen zu tieferen Temperaturen verschoben. Bei "höheren" Temperaturen von beispielsweise 0 0C bis -20 0C lässt sich bei Kraftfahrzeugheizungen sowohl für Artikdiesel als auch für Winterdiesel aufgrund geringerer Pulsationen eine Minderung der CO-Emissionen erreichen.
Eine bevorzugte Weiterbildung der erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugheizung sieht vor, dass sie ein elektromagnetisch betätigtes Brennstoffventil aufweist und dass das Dämp- fungselement im Bereich des elektromagnetisch betätigten Brennstoffventils vorgesehen ist. Ein derartiges elektromagnetisch betätigtes Brennstoffventil ist häufig zwischen der Brennstoffpumpe und einer Brenner-/Wärmetauschereinheit vorgesehen, insbesondere um die Brennstoffzufuhr abzuschal- ten. Obwohl das Dämpfungselement prinzipiell an einer beliebigen Stelle angeordnet sein kann, wird eine Anordnung in der Nähe des elektromagnetisch betätigten Brennstoffven- tils bevorzugt, da dann die VersorgungsSpannung des Brennstoffventils parallel zum Beheizen des Elastomers verwendet werden kann.
In diesem Zusammenhang wird es als besonders vorteilhaft erachtet, wenn vorgesehen ist, dass das Dämpfungselement in das elektromagnetisch betätigte Brennstoffventil integriert ist. Eine Integration des Dämpfungselementes in das Brennstoffventil verringert die Anzahl der erforderlichen Komponenten und ist daher besonders kostengünstig.
Eine ebenfalls bevorzugte Weiterbildung der erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugheizung sieht vor, dass die Mittel zur Beheizung des Elastomers in das elektromagnetisch betätigte Brennstoffventil integriert sind. In diesem Fall lässt sich die elektrische Ansteuerung zur Beheizung des Elastomers in besonders einfacher Weise mit der Ansteuerung des Brennstoffventils kombinieren.
Bei bestimmten Ausführungen der erfindungsgemäßen Kraft- fahrzeugheizung ist vorgesehen, dass die Mittel zur Beheizung des Elastomers eine elektrische Heizung umfassen. Die elektrische Heizung kann dabei sowohl direkt als auch indirekt erfolgen. Beispielsweise kann ein in den Elastomerwerkstoff eingebrachter Heizdraht vorgesehen sein, wie er beispielsweise zur Beheizung von Fahrzeugscheiben aber auch von Ski- und anderer Ausrüstung bekannt ist. Der Heizdraht wird vorzugsweise vor Beginn der eigentlichen Brennstoffförderung in der Weise bestromt, dass die Grenztemperatur für die erforderliche Mindestelastizität bei Beginn der Brennstoffförderung überschritten ist. Die elektrische Heizung kann jedoch auch Heizelemente, beispielsweise PTC- Heizelemente umfassen, die zur Erwärmung von flüssigem Brennstoff innerhalb des Brennstoffventils vorgesehen sind. Ein oder mehrere derartige Heizelemente können beispiels- weise parallel zur Wicklung des Elektromagneten geschaltet werden. Eine separate Ansteuerung ist selbstverständlich ebenfalls möglich. Beispielsweise PTC-Heizelemente weisen einen sehr großen Widerstand-Temperatur-Koeffizienten auf. Dadurch wird beim Kaltstart die geringe im Brennstoffventil befindliche Brennstoffmenge schnell auf eine Maximaltemperatur von beispielsweise 50 0C erwärmt. Bei einem derartigen Temperaturniveau wird der Widerstand des Heizleiters so groß, dass keine nennenswerte Heizleistung mehr abgegeben wird. Der erwärmte Brennstoff erwärmt dann das Elastomer und erhöht folglich dessen Elastizität. Zusätzlich oder alternativ kann vorgesehen sein, dass entsprechende Heizelemente benachbart zum Elastomer vorgesehen sind, um dieses zu beheizen.
Weiterhin kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass die Mittel zur Beheizung des Elastomers eine Wicklung des e- lektromagnetisch betriebenen Brennstoffventils umfassen. Die von den Wicklungen beziehungsweise Magnetspulen bekannter Brennstoffventile aufgenommene Leistung wird überwiegend in Wärme ungewandelt und ist insbesondere bei tiefen Temperaturen in vielen Fällen zur Beheizung des Elastomers ausreichend.
In diesem Zusammenhang wird weiterhin bevorzugt, dass in einem Bereich zwischen einer Wicklung des elektromagnetisch betätigten Brennstoffventils und dem Elastomer ein Material mit hoher Wärmeleitfähigkeit vorgesehen ist. Als Material mit hoher Wärmeleitfähigkeit kommen insbesondere Metalle in Betracht, beispielsweise Aluminium. Dabei ist es möglich, dass Metallrippen oder Metallgehäusebestandteile mit Kontakt zum Dämpfungselement eine oder mehrere Wärmebrücken bilden.
Eine ebenfalls bevorzugte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass in einem Bereich zwischen dem Elastomer und der Umgebung ein Material mit einer niedrigen Wärmeleitfähig- . - V -
keit vorgesehen ist. Als Material mit niedriger Wärmeleitfähigkeit kann prinzipiell jedes dem Fachmann bekannte Wärmeisolationsmaterial verwendet werden, beispielsweise geschäumte Kunststoffe und/oder Metalle. Durch eine derartige Wärmeisolation gegen die Umgebung kann Abwärme des Brennstoffventils in vorteilhafter Weise zum Beheizen des E- lastomers genutzt werden.
Zumindest bei einigen Ausführungsformen der erfindungsgemä- ßen Kraftfahrzeugheizung kann vorgesehen sein, dass das e- lektromagnetisch betriebene Brennstoffventil dazu ausgelegt ist, Brennstoff vorzuwärmen. Eine Brennstofferwärmung führt zu einer Erhöhung der Enthalpie des Brennstoffs und zu einer Herabsetzung der Viskosität, was sich positiv auf den Brennsbetrieb auswirkt. Darüber hinaus kann der vorgewärme- te Brennstoff dazu verwendet werden, das Elastomer zu erwärmen.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfol- gend anhand der Zeichnungen beispielhaft erläutert.
Es zeigen:
Figur 1 eine schematische Schnittansicht einer bekannten Hubkolbenbrennstoffpumpe, die eingangs bereits erläutert wurde;
Figur 2 ein schematisches Blockschaltbild einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kraftfahrzeughei- zung;
Figur 3 eine schematische Schnittansicht einer ersten
Ausführungsform eines Brennstoffventils, das Be- standteil der erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugheizung von Figur 2 sein kann;
Figur 4 eine schematische Schnittansicht einer zweiten Ausführungsform eines Brennstoffventils, das Bestandteil der erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugheizung von Figur 2 sein kann; und
Figur 5 eine schematische Schnittansicht einer dritten Ausführungsform eines Brennstoffventils, das Bestandteil der erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugheizung von Figur 2 sein kann.
Figur 2 zeigt ein schematisches Blockschaltbild, das eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugheizung veranschaulicht. Bei der dargestellten Kraftfahrzeugheizung 10 kann es sich beispielsweise um eine Zusatz- oder Standheizung handeln. Die dargestellte Kraftfahrzeugheizung 10 umfasst eine Hubkolbenbrennstoffpumpe 16, mit deren Hilfe flüssiger Brennstoff von einem Brennstofftank 12 zu einer Brenner-/Wärmetauschereinheit 14 gefördert werden kann. Je nachdem, ob es sich um eine Luft- oder Wasserheizung handelt, steht die Brenner-/Wärmetauschereinheit 14 mit weiteren nicht dargestellten Luft- und/oder Wasserleitungen in Verbindung, wie dies dem Fachmann gut bekannt ist. Die Brenner-/Wärmetauschereinheit 14 umfasst weiterhin ein Brennstoffventil 52, mit dem die Brennstoffzufuhr ganz oder teilweise abgeschaltet werden kann. Dieses Brennstoffventil 52 muss nicht zwingend in die Brenn-/Wärmetauschereinheit 14 integriert sein, sondern es kann auch zwischen der Hubkolbenbrennstoffpumpe 16 und der Brenner-/Wärmetauscher- Einheit 14 angeordnet sein.
Vorzugsweise sind das Dämpfungselement 66 und die ihm zuge- ordneten Mittel zur Beheizung des Elastomers in das elekt- romagnetisch betriebene Brennstoffventil 52 integriert. Es ist aber auch möglich, das Dämpfungselement 66 und/oder die ihm zugeordneten Mittel zur Beheizung des Elastomers getrennt von dem elektromagnetisch betriebene Brennstoffven- til 52 auszubilden, wie dies gestrichelt angedeutet ist. Das Dämpfungselement 66 kann dabei an jeder beliebigen Stelle einer Brennstoffleitung angeordnet und analog zu den nachstehend beschriebenen Ausführungsformen ausgebildet sein.
Figur 3 zeigt eine schematische Schnittansicht einer ersten
Ausführungsform eines Brennstoffventils 52, das Bestandteil der Kraftfahrzeugheizung 10 von Figur 2 sein kann. Bei dem Brennstoffventil 52 handelt es sich um ein elektromagne- tisch betätigtes Koaxialventil, das einen Brennstoffeinlass 54 und einen Brennstoffauslass 56 aufweist. Sobald an einen elektrischen Anschluss 74 eine geeignete Spannung angelegt wird, wird eine Wicklung 58 bestromt, wodurch ein Ventil- kolben 60 bezogen auf die Darstellung von Figur 3 nach rechts in Bewegung versetzt wird, so dass das Brennstoff- ventil 52 öffnet und Brennstoff vom Brennstoffeinlass 54 zum Brennstoffauslass 56 strömen kann. Im stromlosen Zustand der Wicklung 58 drückt eine Rückstellfeder 62 den Ventilkolben 60 bezogen auf die Darstellung von Figur 3 derart nach links, dass der Ventilkolben 60 mit einem Ventilsitz 64 zusammenwirkt, um das Brennstoffventil 52 zu schließen.
Gemäß der Darstellung von Figur 3 ist das Dämpfungselement 66, das zur Unterdrückung von Pulsationen im Brennstoffsys- tem vorgesehen ist, in das Brennstoffventil 52 integriert. Das Dämpfungselement 66 umfasst ein balgartiges Elastomer 68. Wenn flüssiger Brennstoff durch eine Bohrung 72 tritt und in Kontakt mit dem Elastomer 68 gelangt, dehnt sich das Elastomer 68 in eine benachbarte Kammer 70 aus, die in einem durch ein Kunststoffformteil 76 gebildeten Dämpfergehäuse vorgesehen ist. Vorraussetzung hierfür ist ein gewisser Gegendruck im BrennstoffSystem, der für das "Aufspan- nen" des Elastomers 68 sorgt.
Um eine Verglasung des beispielsweise aus dem Werkstoff FKN gebildeten Elastomers 68 auch bei sehr niedrigen Temperaturen von beispielsweise weniger als -23 0C zu vermeiden, ist dem Dämpfungselement 66 eine elektrische Heizung 78 zugeordnet. Im dargestellten Fall umfasst die elektrische Heizung 78 mehrere PTC-Heizelemente 78a, die in der Nähe des Elastomers 68 angeordnet sind, zumindest einen Heizdraht 78b, der in das Elastomer 68 integriert ist, sowie zwei PTC-Heizelemente 78c, die zur Erwärmung des Brennstoffs vorgesehen sind. Es ist klar, dass nicht alle dargestellten Heizelemente 78a, 78b und 78c vorhanden sein müssen, sondern dass gegebenenfalls das Vorsehen nur einer Art von Heizelementen 78a, 78b oder 78c ausreichen kann, um das E- lastomer 68 geeignet zu erwärmen. Um die Wirkung der PTC-
Heizelemente 78a zu optimieren, ist es vorteilhaft, wenn zwischen dem zu erwärmenden Bereich, das heißt dem Elastomer 36 und dem jeweiligen PTC-Heizelement , ein Material mit hoher Wärmeleitfähigkeit vorgesehen ist, beispielsweise ein Metall. Die direkteste Erwärmung des Elastomers 68 wird durch die Heizdrähte 78b erzielt. Die PTC-Heizelemente 78a erwärmen sowohl Material, das mit dem Elastomer 68 in Kontakt gelangt, als auch Material, das mit flüssigem Brennstoff in Kontakt gelangt. Die PTC-Heizelemente 78c dienen überwiegend zur Erwärmung des Brennstoffs. Eine Vorwärmung des Brennstoffs dient zum einen einer indirekten Erwärmung des Elastomers 68 und führt zum anderen zu einer besseren Verbrennung. Einige oder alle der dargestellten Heizelemen- te 78a und 78b können parallel zu der Wicklung 58 angeschlossen sein oder separat angesteuert werden. Eine separate Ansteuerung ist zwar aufwendiger, sie ermöglicht jedoch eine Vorwärmung unabhängig von der Ventilstellung.
Das in Figur 4 dargestellte Brennstoffventil 52 unterscheidet sich dadurch von der Ausführungsform gemäß Figur 3, dass dort keine Heizelemente vorgesehen sind, sondern dass das Elastomer 68 durch die Abwärme des Brennstoffventils 52 beheizt wird. Um diese Beheizung zu ermöglichen, beziehungsweise zu optimieren, ist der Bereich des Dämpfungselementes 66 von einem Material 82 mit niedriger Wärmeleitfähigkeit umgeben, das heißt von irgendeiner dem Fachmann bekannten Wärmeisolierung wie beispielsweise Metall- und/oder Kunststoffschäumen. Obwohl dies nicht dargestellt ist, kann das Material 82 mit niedriger Wärmeleitfähigkeit gegebenenfalls einen schichtförmigen Aufbau aufweisen. Es ist klar, dass im geöffneten Zustand des BrennstoffventiIs 52 aufgrund der entsprechenden Bestromung der Wicklung 58, ausreichend Abwärme erzeugt wird, um das Elastomer 68 zu beheizen. Das Brennstoffventil 52 kann jedoch auch so ausgelegt sein, dass eine niedrigere Bestromung der Wicklung 58, die noch nicht zum Öffnen des Brennstoffventils 52d führt, zur Beheizung des Elastomers 68 ausreichend ist.
Die in Figur 5 dargestellte Ausführungsform des Brennstoff- ventils 52 unterscheidet sich dadurch von der Ausführungs- form gemäß Figur 3, dass dort keine Heizelement vorgesehen sind, sondern dass die Beheizung des Elastomers 68 durch die in der Wicklung 58 erzeugte und über zumindest eine Wärmebrücke zum Elastomer 68 geführte Wärme erfolgt. Zu diesem Zweck ist ein Material 80 mit hoher Wärmeleitfähigkeit zwischen der Wicklung 58 und dem Elastomer 68 vorgese- hen. Das Material 80 mit hoher Wärmeleitfähigkeit kann insbesondere ein Metall wie Aluminium sein, wobei die Formgebung beispielsweise rippenartig sein kann, um eine geeignete Wärmebrücke zu schaffen. Obwohl dies nicht dargestellt ist, kann es ebenfalls vorteilhaft sein, die Wärmebrücke auch zu Bereichen zu führen, die mit dem flüssigem Brennstoff in Kontakt gelangen, um den Brennstoff zu erwärmen. Im dargestellten Fall ist das Material 80 mit hoher Wärmeleitfähigkeit jedoch in Form von Metallrippen in das Kunst- stoffformteil 76 integriert und beheizt zumindest überwiegend nur das Elastomer 68.
Dem Fachmann ist klar, dass die anhand der Figuren 3 bis 5 erläuterten Ausführungsformen des Brennstoffventils 52 be- liebig untereinander kombiniert werden können, und auch sämtliche dieser möglichen Kombinationen werden hiermit offenbart .
Die Erfindung ermöglicht die Sicherstellung des Brennerbe- triebes auch bei sehr niedrigen Temperaturen von beispielsweise weniger als -20 0C. Gegebenenfalls kann ein günstiges Elastomer gewählt werden, da dessen Verglasung aufgrund der Beheizung sicher vermieden werden kann.
Die in der vorstehenden Beschreibung, in den Zeichnungen sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der Erfindung wesentlich sein. Bezugszeichenliste
10 Kraftfahrzeugheizung
12 Brennstofftank 14 Brenner-/Wärmetauschereinheit
16 Hubkolbenbrennstoffpumpe
18 Brennstoffeinlass
20 Brennstoffauslass
22 Wicklung 24 Hubkolben
26 Rückstellfeder
28 Rückschlagventil
30 Förderkämmer
32 Nachsaugventil 34 Dämpfungselement
36 Elastomer
38 Kammer
40 Bohrung
42 elektrischer Anschluss 44 KunstStoffformteil
52 Brennstoffventil
54 Brennstoffeinlass
56 Brennstoffauslass
58 Wicklung 60 Ventilkolben
62 Rückstellfeder
64 Ventilsitz
66 Dämpfungselement
68 Elastomer 70 Kammer
72 Bohrung
74 elektrischer Anschluss
76 Kunststoffformteil 78 Heizelement
80 Material mit hoher Wärmeleitfähigkeit / Metallrippe
82 Material mit niedriger Wärmeleitfähigkeit / Isolator

Claims

ANSPRUCHE
1. Kraftfahrzeugheizung (10), die dazu ausgelegt ist, mit flüssigem Brennstoff betrieben zu werden, und die eine Brennstoffpumpe (16'; 16) und ein ein Elastomer (36;68) um- fassendes Dämpfungselement (34; 66) zur Dämpfung von durch die Brennstoffpumpe (16'; 16) erzeugten Pulsationen aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel (58, 78a, 78b, 78c, 80, 82) zur Beheizung des Elastomers (68) vorgesehen sind.
2. Kraftfahrzeugheizung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie ein elektromagnetisch betätigtes Brennstoffventil (52) aufweist und dass das Dämpfungselement (66) im Bereich des elektromagnetisch betätigten Brenn- stoffventils (52) vorgesehen ist.
3. Kraftfahrzeugheizung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Dämpfungselement (66) in das e- lektromagnetisch betätigte Brennstoffventil (52) integriert ist.
4. Kraftfahrzeugheizung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (58, 78a, 78b, 78c, 80, 82) zur Beheizung des Elastomers (68) in das elektromagnetisch betätigte Brennstoffventil (52) integriert sind.
5. Kraftfahrzeugheizung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (58, 78a, 78b, 78c, 80, 82) zur Beheizung des Elastomers (68) eine elektrische Heizung (78a, 78b, 78c) umfassen.
6. Kraftfahrzeugheizung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (58, 78a, 78b, 78c, 80, 82) zur Beheizung des Elastomers (68) eine Wicklung (58) des elektromagnetisch betriebenen Brennstoff- ventils (52) umfassen.
7. Kraftfahrzeugheizung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Bereich zwischen einer Wicklung (58) des elektromagnetisch betätigten Brennstoffventils (52) und dem Elastomer (68) ein Material (80) mit hoher Wärmeleitfähigkeit vorgesehen ist.
8. Kraftfahrzeugheizung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Bereich zwischen dem Elasto- mer (68) und der Umgebung ein Material (82) mit einer niedrigen Wärmeleitfähigkeit vorgesehen ist.
9. Kraftfahrzeugheizung nach einem der Ansprüche 2 bis
10. dadurch gekennzeichnet, dass das elektromagnetisch be- triebene Brennstoffventil (52) dazu ausgelegt ist, Brennstoff vorzuwärmen.
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