WO1995002790A1 - Heizeinrichtung für fahrzeuge - Google Patents

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Definitions

  • the invention relates to a heating device for vehicles, with a burner, which has a fuel supply device and a combustion air blower, and a heating power control device, it being possible to switch between different power levels, in which the combustion air blower runs in each case mix at a predetermined speed.
  • the heating power is regulated in accordance with one or different parameters, for example the temperature of the heating medium (air or water).
  • a more comfortable version of such heating devices provides several, for example two, power levels. In normal operation, there is then a constant change between, for example, full load and partial load, depending on the state of the parameter parameters which are decisive for the regeneration process.
  • ERSATZBL ⁇ I7 (RULE 26) When switching from one to the other power level, there is in particular a change in the speed of the combustion air blower, and accordingly also a change in the fuel supply via the fuel pump.
  • the speed changeover of the combustion blower now brings not only considerable switching noise with devices controlled by means of relays, but also when using semiconductor switching elements and the like.
  • the rapid change in speed of the combustion air blower is usually accompanied by clearly audible and possibly unpleasant noises, which are caused, for example, by vibrations in the housing or the like.
  • the present invention is intended to remedy this.
  • the object of the invention is to develop a heating device of the type mentioned at the outset in such a way that the transition between different power levels is practically silent.
  • This object is achieved in that a smooth transition is provided in the case of a transition from one power level to another.
  • “Sliding transition” here means in particular the departure from the sudden change in the speed of the combustion air fan. If the speed of the combustion air blower decreases, for example, from a high Wen at full load to a half of Wen at partial load, the "smooth transition" takes place within a time interval of, for example, one minute. A correspondingly long transition area is also provided when the speed increases.
  • SPARE BLADE (RULE 26)
  • the transition from one speed to the other of the combustion air blower is extended so long that the desired power level (speed of the combustion air blower) is not reached at all, but before that there is yet another switchover so that after a downshift, for example gradual decrease in the speed of the combustion air fan, a subsequent gradual increase in the speed of the fan takes place, and vice versa.
  • Fig. 1 is a block diagram of a heater for vehicles
  • Fig. 2 different speed curves in a combustion air fan of a heating device.
  • FIG. 1 The construction of a heating device for vehicles shown in FIG. 1 is known per se.
  • a burner 2 In order to generate a flame in a combustion chamber 4, a burner 2 contains a fuel feed line 6 with a fuel pump 8 for supplying fuel to an evaporator, atomizer or other comparable device (not shown here).
  • a combustion air blower 10 serves to supply combustion air in accordance with the direction of the arrow shown.
  • the fuel / air mixture is ignited by an ignition device 12 at the beginning of an operating cycle, so that a flame is produced in a flame tube 14 of the combustion chamber 4.
  • the exhaust gases escape through an exhaust duct 16.
  • the flame tube 14 is surrounded by a water jacket 18, in which the water serving as heat carrier is circulated by a pump 20.
  • the temperature of the water is detected by a temperature sensor 24 in the area of a water outlet 22.
  • the temperature sensor sends corresponding signals to a heating power control circuit 26.
  • the arrangement of the flame tube 14 and the water jacket 18 forms a heat exchanger 18 which ensures the heat transfer from the combustion gases to the water in the water jacket 18.
  • the water flowing in the direction of the arrow is cooled by a water / air heat exchanger 28 shown on the right in FIG. 1. That one- when warm air coming from the heat exchanger 28 reaches a passenger compartment shown here in dash-dotted lines.
  • FIG. 2 shows at "A" the time course of the fan speed of the combustion air fan 10 shown at the bottom left in FIG. 1.
  • VL full load
  • TL part load
  • Fig. 2 "B” the transition of the fan speed from full load (VL) to partial load (TL) takes place gradually, e.g. within a period of more than about a minute. Conversely, the transition between partial load (TL) and full load (VL) also takes place gradually, e.g. within a period of about a minute.
  • the heating power control circuit shown in FIG. 1 contains corresponding circuit elements with which the gradual transitions shown in FIGS. 2B and 2C are implemented.
  • a microprocessor is provided in the heating power circuit 26, which adjusts the desired course of the speed of the combustion air blower.

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Abstract

Eine Fahrzeug-Heizeinrichtung besitzt mehrere Leistungsstufen. Bei der Umschaltung zwischen den Leistungsstufen entstanden bislang störende Geräusche durch den eigentlichen Umschaltvorgang und durch den schnellen Übergang der Drehzahl des Verbrennungsluftgebläses (10) des Brenners (2) der Heizeinrichtung. Um dies zu vermeiden, wird ein gleitender, allmählicher Übergang der Gebläsedrehzahl des Verbrennungsluftgebläses bei jeder Umschaltung von einer Leistungsstufe auf die andere Leistungsstufe vorgesehen.

Description

HEIZEINRICHTUNG FÜR FAHRZEUGE
Die Erfindung betrifft eine Heizeinrichtung für Fahrzeuge, mit einem Brenner, der eine BrennstoSzuführeinrichtung und ein Verbrennungsluftgebläse aufweist, und eine Heizleistungs-Regelvorrichtung, wobei eine Umschaltung zwischen verschiedenen Lei¬ stungsstufen möglich ist, bei denen das Verbrennungsluftgebläse jeweils mix einer vorbe¬ stimmten Drehzahl läuft.
Derartige Heizeiπrichtungen sind in verschiedensten Varianten bekannt. Die Regelung der Heizleistung erfolgt nach Maßgabe eines oder verschiedener Parameter, zum Bei¬ spiel der Temperatur des Heizmediums (Luft oder Wasser).
Früher war es üblich, lediglich eine einzige Leistungsstufe bei derartigen Geräten vorzu¬ sehen, wobei dann, abhängig von einer vorgegebenen Temperatur, der Brenner einge¬ schaltet oder ausgeschaltet wurde. Dies kann unter anderem starke Temperturschwan- kungen in dem zu beheizenden Bereich zur Folge haben.
Eine komfortablere Version derartiger Heizeinrichtungen sieht mehrere, beispielsweise zwei, Leistungsstufen vor. Im normalen Betrieb erfolgt dann ein stetiger Wechsel zwi¬ schen beispielsweise Vollast und Teillast, je nach Zustand der für den Regeivorgang maßgeblichen Parametergrößen.
ERSATZBLÄI7 (REGEL 26) Bei einem Umschalten von der einen auf die andere Leistungsstufe erfolgt insbesondere eine Änderung der Drehzahl des Verbrennungsluflgebläses, und dementsprechend auch eine Änderung der Brennstofeufuhr über die Brennstofipumpe.
Insbesondere die Drehzahlumschaltung des Verbrennungsgebläses bringt aber nun nicht nur bei mittels Relais gesteuerten Einrichtungen ein beträchtliches Umschaltgeräusch mit sich, sondern auch bei Verwendung von Halbleiter-Schaltelementen und dergleichen. Die rasche Drehzahländerung des Verbrennungsluflgebläses geht in der Regel mit deut¬ lich hörbaren und unter Umständen unangenehm empfundenen Geräuschen einher, die zum Beispiel durch Vibrationen des Gehäuses oder dergleichen hervorgerufen werden.
Die vorliegende Erfindung soll hier Abhilfe schaffen. Aufgabe der Erfindung ist es, eine Heizeinrichtung der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, daß der Übergang zwischen verschiedenen Leistungsstufen praktisch geräuschlos vonstatten geht.
Gelöst wird diese Aufgabe dadurch, daß bei einem Übergang von einer Leistungsstufe auf eine andere ein gleitender Übergang vorgesehen ist.
"Gleitender Übergang" bedeutet hier insbesondere die Abkehr von der sprunghaften Än¬ derung der Drehzahl des Verbrennungsluflgebläses. Nimmt die Drehzahl des Verbren¬ nungsluflgebläses beispielsweise von einem hohen Wen bei Vollast auf einen nur etwa halb so großen Wen bei Teillast ab, so geschieht der "gleitende Übergang" innerhalb ei¬ nes Zeitintervalls von beispielsweise einer Minute. Auch bei einer Drehzahlzunahme ist ein entsprechend zeitlich langer Übergangsbereich vorgesehen.
Es hat sich überraschenderweise gezeigt, daß durch einen solchen allmählichen Über¬ gang von einer Leistungsstufe auf die andere die Drehzahländerung des Verbrennungs¬ luflgebläses praktisch geräuschlos und unbemerkt vonstatten geht. Mit dem gleitenden Übergang der Drehzahl des Verbrennungsluflgebläses von einem Wert auf einen anderen kann auch der Übergang der Leistung der Brennstofipumpe nicht - wie bisher üblich - abrupt, sondern allmählich erfolgen.
ERSATZBLÄΓT (REGEL 26) In einem Grenzfall ist der Übergang von einer Drehzahl zur anderen des Verbrennungs¬ luflgebläses derart lang ausgedehnt, daß die angestrebte Leistungsstufe (Drehzahl des Verbrennungsluflgebläses) gar nicht erreicht wird, sondern vorher noch ein erneutes Umschalten im Sine eines Rückschaltens erfolgt, so daß nach beispielsweise einer all¬ mählichen Abnahme der Drehzahl des Verbrennungsluflgebläses eine nachfolgende all¬ mähliche Zunahme der Drehzahl des Gebläses stattfindet, und umgekehrt.
Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 ein Blockschaltbild einer Heizeinrichtung für Fahrzeuge, und
Fig. 2 verschiedene Drehzahlverläufe bei einem Verbrennungsluflgebläse einer Heizein¬ richtung.
Der in Fig. 1 dargestellte Aufbau einer Heizeinrichtung für Fahrzeuge ist an sich be¬ kannt.
Ein Brenner 2 enthält zum Erzeugen einer Flamme in einer Brennkammer 4 eine Brenn- stofizuleitung 6 mit einer Brennstoffpumpe 8 zum Zuführen von Brennstoff zu einem hier nicht dargestellten Verdampfer, Zerstäuber oder einer anderen vergleichbaren Ein¬ richtung. Ein Verbrennungsluflgebläse 10 dient zum Zuführen von Verbrennungslufl entsprechend der dargestellten Pfeilrichtung. Von einer Zündvorrichtung 12 wird am Anfang eines Betriebszyklus das Brennstoff-/Lufl-Gemisch entzündet, so daß in einem Flammrohr 14 der Brennkammer 4 eine Flamme entsteht. Die Abgase entweichen über einen Abgaskanal 16.
Das Flammrohr 14 ist von einem Wassermantel 18 umgeben, in welchem das als Wärme¬ träger dienende Wasser von einer Pumpe 20 umgewälzt wird. Im Bereich eines Was¬ seraustritts 22 wird die Temperatur des Wassers von einem Temperaturfühler 24 erfaßt. Der Temperaturfühler gibt entsprechende Signale an eine Heizleistungs-Regelschaltung 26.
Die Anordnung des Flammrohrs 14 und des Wassermantels 18 bildet einen Wärmetau¬ scher 18, der für den Wärmeübergang von den Verbrennungsgasen auf das in dem Was¬ sermantel 18 befindliche Wasser sorgt. Das in Pfeilrichtung strömende Wasser wird von einem rechts in Fig. 1 dargestellten Wasser/Luft- Wärmetauscher 28 abgekühlt. Die da- bei von dem Wärmetauscher 28 kommende warme Luft gelangt in einen hier strichpunk¬ tiert dargestellten Fahrgastraum.
Fig. 2 zeigt bei " A" den zeitlichen Verlauf der Gebläsedrehzahl des links unten in Fig. 1 dargestellten Verbrennungsluflgebläses 10. Es erfolgt ein ständiger Wechsel zwischen Vollast (VL) und Teillast (TL). Dieser Verlauf entspricht dem Stand der Technik, weil das Umschalten innerhalb der Heizieistungsregelschaltung 26 entweder über ein Relais oder über einen Halbleiterschalter erfolgt. Die dabei auftretenden Schaltgeräusche sowie die Geräusche bei der relativ schnellen Drehzahländerung des Verbrennungsluflgebläses sollen erfindungsgemäß beseitigt werden.
Gemäß Fig. 2 "B" erfolgt der Übergang der Gebläsedrehzahl von Vollast (VL) auf Teil¬ last (TL) allmählich, z.B. innerhalb einer Zeitspanne von mehr als etwa einer Minute. Umgekehrt erfolgt auch der Übergang zwischen Teillast (TL) und Vollast (VL) allmäh¬ lich, z.B. innerhalb eines Zeitraums von etwa einer Minute.
Außer der Drehzahl des Verbrennungsluflgebläses 10 erfolgt eine Leistungsänderung bei der Brennstofipumpe 8; da diese jedoch hinsichtlich der Betriebsgeräusche unkritisch ist, spielt sie hier keine besondere Rolle.
Fig. 2 zeigt bei "C" einen Spezialfall der erfindungsgemäßen Heizeinrichtung bzw. des Betriebs der Heizeinrichtung. Der "allmähliche Übergang" der Gebläsedrehzahl von ei¬ nem der Vollast entsprechenden Wert auf einen der Teillast entsprechenden Wert ist derart flach, das heißt, die "Zeitkonstante" für den Abfall der Drehzahl ist derart groß, daß möglicherweise ein erneutes Umschalten im Sinne einer Erhöhung der Leistung stattfindet, bevor die untere Leistungsstufe überhaupt erreicht wird. Durch entsprechen¬ de Einstellung der Zeitkonstanten, die für die Länge des Übergangs zwischen den ver¬ schiedenen Leistungsstufen maßgeblich ist, kann man also einen quasi-anaiogen Regel¬ betrieb erreichen. Die in Fig. 1 dargestellte Heizieistungsregelschaltung enthält entsprechende Schal¬ tungselemente, mit denen die in Fig. 2B und Fig. 2C dargestellten allmählichen Über¬ gänge realisiert werden. Insbesondere ist in der Heizleistungsschaltung 26 ein Mikropro¬ zessor vorgesehen, der den gewünschten Verlauf der Drehzahl des Verbrennungsluflge¬ bläses einstellt.

Claims

Patentansprüche
1. Heizeinrichtung für Fahrzeuge, mit einem Brenner (2), der eine BrennstoSzufüh¬ reinrichtung (6,8) und ein Verbrennungsluflgebläse (10) aufweist, und einer Heizleistungs-Regelvorrichtung (26), wobei eine Umschaltung zwischen ver¬ schiedenen Leistungsstufen (VL,TL) möglich ist, bei denen das Verbrennungs¬ luflgebläse (10) jeweils mit einer vorbestimmten Drehzahl läuft, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Übergang von einer Leistungsstufe auf eine andere ein gleitender
Übergang vorgesehen ist.
2. Heizeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelvorrichtung (26) eine Mikroprozessorsteuerung aufweist, und daß der Übergang von einer Leistungsstufe auf die andere zeitlich linear erfolgt.
J . Heizeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Übergang in einem Intervall der Größenordnung von mehr als einer Mi¬ nute erfolgt.
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