WO2006063560A1 - Verfahren zur ansteuerung eines heizgerätes in einem kraftfahrzeug - Google Patents

Verfahren zur ansteuerung eines heizgerätes in einem kraftfahrzeug Download PDF

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WO2006063560A1
WO2006063560A1 PCT/DE2005/002203 DE2005002203W WO2006063560A1 WO 2006063560 A1 WO2006063560 A1 WO 2006063560A1 DE 2005002203 W DE2005002203 W DE 2005002203W WO 2006063560 A1 WO2006063560 A1 WO 2006063560A1
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heater
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combustion chamber
temperature
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Andreas Rutsche
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    • 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
    • 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
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D3/00—Burners using capillary action
    • F23D3/40—Burners using capillary action the capillary action taking place in one or more rigid porous bodies
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
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    • F23N5/02—Systems for controlling combustion using devices responsive to thermal changes or to thermal expansion of a medium
    • F23N5/022—Systems for controlling combustion using devices responsive to thermal changes or to thermal expansion of a medium using electronic means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N2241/00—Applications
    • F23N2241/14—Vehicle heating, the heat being derived otherwise than from the propulsion plant

Definitions

  • the invention relates to a method for controlling a heater in a motor vehicle, wherein the heater has a combustion chamber, which is in thermal contact with a heat exchanger, which is actively flowed through by a heat exchange fluid during normal operation of the heater.
  • Such a heater is known for example from DE 195 24 261 Al.
  • Another embodiment of such a heater is known from DE 199 24 329 Al.
  • a generic method for controlling such a heater is disclosed.
  • a fundamental problem of heaters in motor vehicles is that they are exposed to significant temperature fluctuations, so that each start of the heater different starting conditions may be present.
  • a very precise coordination of the individual components of the heating device and the operating parameters involved in the starting process is required. It is therefore common, for example, to set up the starting process for a relatively high starting temperature and to achieve this starting temperature by preheating certain areas of the heater before starting. Nevertheless, a preheating of the entire heater before starting for energy and technical reasons is not possible.
  • components in the rear region of the combustion chamber and in the region of the exhaust outlet are comparatively cold, so that the exhaust gases are cooled below their dew point.
  • a special starting scheme is selected, after which the starting process is then carried out.
  • the different starting schemes differ in particular in the length of the preheating, the preheating, the time course of the fuel flow rate and the time course of the combustion air supply. Although this achieves an improvement over a temperature-independent standard start-up, the achieved start times are often perceived as too long. It is the object of the present invention to develop a generic method such that the problems of the prior art are overcome, and in particular to provide a method with which the required starting time of the heater can be further reduced.
  • This invention is based on the finding that the heat exchanger is involved to a considerable extent in the heat balance of the heater. Although this was already known before the invention and is for example the subject of a process in which the heater is used to preheat the coolant circuit of the internal combustion engine of a motor vehicle. In contrast to all known methods, however, it is provided in the present invention to minimize the influence of the heat exchanger in the fault-prone start phase of the heater by reducing the fluid flow through the heat exchanger compared to the normal operation. As a result, little or no heat is withdrawn from the heater by the heat exchanger during the starting phase, so that the heater and the components connected thereto, such as the exhaust gas outlet, reach an operating temperature faster, which prevents the exhaust gases from cooling below the dew point.
  • the changeover to normal operation ie the increase of the fluid flow through the heat exchanger to the normal operating flow rate, can take place as soon as it is ensured that the exhaust gas temperature no longer falls below the dew point.
  • the temperature of the exhaust gases is monitored during the starting process by means of a temperature sensor. It is not necessary to measure the temperature of the exhaust gases directly. Rather, any temperature value that is relevant in relation to the
  • Temperature of the exhaust gases is.
  • a temperature sensor provided in the combustion chamber for flame monitoring could also perform this task.
  • the flow through the heat exchanger is reduced to zero before reaching the first threshold value. This corresponds to a complete shutdown of the heat exchanger during the starting process.
  • the specification of the first threshold value can be fixed in a simple embodiment of the invention. Alternatively, however, it can also be provided that the specification of the first threshold value depends on
  • Measured values of other environmental parameters take place. These could be, for example, outside temperature, humidity or similar parameters that have an effect on the position of the dew point and thus the misting of the delivery.
  • the specification can be carried out, for example, within the scope of a calculation or by retrieving values from a look-up table which is stored, for example, in a control unit of the heating appliance.
  • the conversion of the Durphströmung of the heat exchanger by controlling a sauherfluidpumpe takes place.
  • the pump is switched off or reduced to a low pumping capacity.
  • the heat exchanger fluid pump can then be raised to normal operating power.
  • the heat exchanger is connected to the cooling circuit of the internal combustion engine of the motor vehicle, it may be that requirements are imposed on the pump, which are independent of the heater.
  • the changeover of the flow through the heat exchanger takes place by driving a valve of a heat exchanger fluid circuit.
  • the pump power can be designed independently of the operating state of the heater, the flow through the heat exchanger but still be controlled according to the invention by a heat exchanger comprehensive Operanik the heat exchange fluid circuit is decoupled from the pump by means of the valve or coupled to this.
  • Figure 1 is a schematic representation of a heater with a connected heat exchanger
  • FIG. 2 shows a flow chart of an embodiment of the control method according to the invention.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a heater 10, which can be used as a motor-independent heater in a motor vehicle.
  • the heater 10 is shown in the embodiment specifically shown as a so-called evaporation burner. However, other burner types can likewise be used in the context of the present invention.
  • the heater 10 liquid fuel or combustion air is supplied.
  • an evaporation element 18 arranged in an evaporation zone 16 is wetted, which is preferably preheatable.
  • the liquid fuel evaporates and forms an ignitable mixture with the supplied combustion air.
  • the ignitable mixture is ignited in the combustion chamber 20 by means of an ignition device 22.
  • the combustion chamber 20 is filled in its front part with a porous solid 24 for flame stabilization.
  • this is not relevant to the invention.
  • the combustion chamber 20 is in thermal contact with a heat exchanger 26.
  • the heat exchanger is part of a heat exchanger fluid circuit, which is symbolized by the fluid inlet line 28 and the fluid outlet 30.
  • an exhaust gas discharge line 32 is provided for discharging the exhaust gases produced during combustion.
  • a temperature sensor 34 is arranged at the exhaust gas outlet in the embodiment shown. As already mentioned, however, the exhaust gas temperature measurement can also be made at another location of the heater.
  • FIG. 2 shows a flow chart of an exemplary embodiment of the method according to the invention, which is suitable, for example, for controlling a heater according to FIG.
  • the process begins at step 102.
  • the launch may For example, be triggered by a manually entered start command or automatically, eg when falling below a certain ambient temperature.
  • step 104 it is first checked whether the heat exchanger 26 is turned off. This should usually be the case after a longer service life and with the engine off the motor vehicle. However, for example, in cases where the heat exchanger is part of the coolant circuit of the motor vehicle internal combustion engine and in which the start command for the heater after engine start takes place, it may be that the heat exchanger is already flowing through the heat exchanger. In this case, the heat exchanger is turned off in step 106, which can be done for example by switching off a corresponding pump or control of a corresponding valve. If it is ascertained that the heat exchanger is not turned on, the process in step 108 begins with the ignition preparation.
  • Step 108 Fuel and
  • step 110 Combustion air, so that a stable combustion in the combustion chamber 20 begins to adjust.
  • the adjustment of the combustion is monitored by appropriate temperature measurement in step 110.
  • the thermosensor 34 which detects the exhaust gas temperature
  • other temperature readings related to exhaust gas temperature may be used.
  • step 112 it is checked whether the measured temperature has exceeded a first threshold value S 1 . If this is not the case, the process returns to a new temperature measurement 110 which, for example, can be performed periodically. If the threshold value S 1 is exceeded in step 112, however, this is interpreted as an indication that the exhaust gases and the exhaust gas discharge have warmed up so far that the exhaust gases are not cooled below their dew point. This means that the heater 10 has entered a state in which the mist formation of the exhaust gases is sufficiently reduced or completely avoided. At this time, the heat exchanger 26 can be switched on (again), which happens in step 114.
  • the method ends in step 116.
  • Step 118 represents a corresponding temperature measurement.
  • the measured value which is preferably taken by the same temperature sensor 34, which is also responsible for the temperature measurement in step 110, is compared in step 120 with a second threshold value S 2 . If the temperature value is below the threshold value S 2 , which represents a critical temperature, the heater operates as intended and the process periodically returns to step 118.
  • step 120 if it is determined in step 120 that the threshold value S 2 is exceeded, this means a safety-critical condition of the heater, so that in step 122 superheat is detected, which can be used to initiate appropriate security measures. This can be done for example by increasing the heat dissipation through the heat exchanger by increasing the fluid flow or by an emergency shutdown of the heater. In Figure 2, these measures, since they are not relevant to the invention, not shown in detail. Rather, the process in FIG. 2 is terminated after the overheating has been determined at step 116.

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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Ansteue- rung eines Heizgerätes (10) in einem Kraftfahrzeug, wobei das Heizgerät eine Brennkammer (20) aufweist, die in thermischem Kontakt zu einem Wärmetauscher (26) steht, der im Normalbetrieb des Heizgerätes (10) von einem Wärmetauscherfluid aktiv durchströmt wird. Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass ein Startvorgang des Heizgerätes (10) bei reduzierter Durchströmung des Wärmetauschers (26) eingeleitet wird und eine Umstellung auf die höhere Normalbetriebs-Durchströmung erfolgt, sobald ein für eine Temperatur von Abgasen aus der Brennkammer (20) repräsentativer Temperaturmesswert einen vorgegebenen ersten Schwellenwert überschreitet.

Description

Verfahren zur Ansteuerung eines Heizgerätes in einem Kraftfahrzeug
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Ansteue- rung eines Heizgerätes in einem Kraftfahrzeug, wobei das Heizgerät eine Brennkammer aufweist, die in thermischem Kontakt zu einem Wärmetauscher steht, der im Normalbetrieb des Heizgerätes von einem Wärmetauscherfluid aktiv durchströmt wird.
Ein derartiges Heizgerät ist beispielsweise aus DE 195 24 261 Al bekannt. Eine weitere Ausführungsform eines derartigen Heizgerätes ist aus DE 199 24 329 Al bekannt. In dieser Druckschrift wird auch ein gattungsgemäßes Verfahren zur Ansteuerung eines derartigen Heizgerätes offenbart.
Ein grundsätzliches Problem von Heizgeräten in Kraftfahrzeugen ist, dass diese erheblichen Temperaturschwankungen ausgesetzt sind, so dass bei jedem Start des Heizgerätes verschiedene Startbedingungen vorliegen können. Andererseits ist zur Optimierung des Startvorgangs eine sehr genaue Abstimmung der einzelnen, am Startvorgang beteiligten Bauteile des Heizgerätes und der Betriebsparameter erfor- derlich. Es ist daher beispielsweise üblich, den Startvorgang für eine relativ hohe--Starttemperatur optimiert einzurichten und diese Starttemperatur durch Vorwärmen bestimmter Bereiche des Heizgerätes vor dem Start zu erreichen. Gleichwohl ist eine Vorwärmung des gesamten Heizgerätes vor dem Start aus energetischen und technischen Gründen nicht möglich. Insbesondere sind während der Startphase Bauteile im hinteren Bereich der Brennkammer und im Bereich der Abgasabführung vergleichsweise kalt, so dass die Abgase unter ihren Taupunkt abgekühlt werden. Dies führt zur Kondensation und damit zu einer unerwünschten Nebelbildung beim Austritt der Abgase. Es ist ein allgemeines Ziel, diese Start- phase, d.h. die Zeit von der Ausgabe des Startbefehls bis zur Herstellung einer stabilen Normalbetriebs-Verbrennung so kurz wie möglich zu halten. Die vorgenannte DE 199 24 329 Al offenbart ein diffiziles Verfahren zur Steuerung der Startphase, um diese nach Möglichkeit zu ver- kürzen und möglichst schnell zu optimalen Verbrennungs- und Abgasbedingungen zu gelangen. Hierzu sind mehrere Temperatursensoren vorgesehen, welche die Temperaturen bestimmter Bereiche des Heizgerätes vor und während des Startvorgangs des Heizgerätes messen und überwachen. Die erfassten Tempe- raturwerte werden einem Steuergerät zugeführt, in welchem eine Mehrzahl von StartSchemata abgelegt sind. Je nach Konstellation der erfassten Temperaturbedingungen wird ein spezielles Startschema ausgewählt, nach welchem der Startvorgang dann durchgeführt wird. Die unterschiedlichen Startschemata unterscheiden sich insbesondere in der Länge der Vorwärmzeit, der Vorwärmleistung, dem zeitlichen Verlauf der Brennstofffördermenge und dem zeitlichen Verlauf der VerbrennungsluftZuführung. Obgleich hierdurch eine Verbesserung gegenüber einem temperaturunabhängigen Standard- startlauf erzielt wird, werden die erreichten Startzeiten vielfach als zu lang empfunden. Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein gattungsgemäßes Verfahren derart weiter zu entwickeln, dass die Probleme des Standes der Technik überwunden werden, und insbesondere ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, mit dem die benötigte Startzeit des Heizgerätes weiter reduziert werden kann.
Diese Aufgabe wird in Verbindung mit den Merkmalen des O- berbegriffes von Anspruches 1 dadurch gelöst, dass der Startvorgang des Heizgerätes bei reduzierter Durchstrδmung des Wärmetauschers eingeleitet wird und eine Umstellung auf die höhere Normalbetriebs-Durchströmung erfolgt, sobald ein für eine Temperatur von Abgasen aus der Brennkammer repräsentativer Temperaturmesswert einen vorgegebenen ersten Schwellenwert überschreitet.
Dieser Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass der Wärmetauscher in einem erheblichen Maße am Wärmehaushalt des Heizgerätes beteiligt ist. Dies war zwar bereits vor der Erfindung bekannt und ist beispielsweise Gegenstand von Verfahren, bei denen das Heizgerät zur Vorwärmung des Kühlmittelkreislaufes der Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeuges genutzt wird. Im Gegensatz zu allen bekannten Verfahren ist jedoch bei der vorliegenden Erfindung vorgese- hen, den Einfluss des Wärmetauschers in der für Störungen anfälligen Startphase des Heizgerätes zu minimieren, indem der Fluiddurchfluss durch den Wärmetauscher gegenüber dem Normalbetrieb reduziert wird. Damit wird dem Heizgerät während der Startphase durch den Wärmetauscher wenig oder kei- ne Wärme entzogen, so dass das Heizgerät und die daran angeschlossenen Bauteile, wie beispielsweise die Abgasabführung, schneller eine Betriebstemperatur erreichen, die eine Abkühlung der Abgase unter den Taupunkt verhindert. Auf diese Weise wird die Nebelbildung verhindert oder zumindest reduziert. Die Umschaltung auf den Normalbetrieb, d.h. die Erhöhung des Fluiddurchflusses durch den Wärmetauscher auf die Normalbetriebs-Durchflussmenge, kann erfolgen, sobald sichergestellt ist, dass die Abgastemperatur den Taupunkt nicht mehr unterschreitet. Hierzu wird die Temperatur der Abgase während des Startvorganges mittels eines Temperatursensors überwacht. Dabei ist es nicht erforderlich, die Temperatur der Abgase direkt zu messen. Vielmehr ist hier- für jeder Temperaturwert geeignet, der in Beziehung zur
Temperatur der Abgase steht. So könnte beispielsweise ein in der Brennkammer zur Flammüberwachung vorgesehener Temperatursensor ebenfalls diese Aufgabe übernehmen.
Zur optimalen Reduzierung der Startzeit ist bei einer besonders günstigen Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass die Durchströmung des Wärmetauschers vor Erreichen des ersten Schwellenwertes auf Null reduziert wird. Dies entspricht einer völligen Abschaltung des Wärmetauschers wäh- rend des Startvorganges.
Die Vorgabe des ersten Schwellenwertes kann bei einer einfachen Ausführungsform der Erfindung fest eingestellt sein. Es kann alternativ jedoch auch vorgesehen sein, dass die Vorgabe des ersten Schwellenwertes in Abhängigkeit von
Messwerten weiterer Umgebungsparameter erfolgt. Diese könnten beispielsweise Außentemperatur, Luftfeuchte oder ähnliche Parameter sein, die Auswirkung auf die Lage des Taupunktes und damit die Nebelbildung der Abgabe haben. Die Vorgabe kann etwa im Rahmen einer Berechnung oder durch Abruf von Werten aus einer Look-up-Tabelle erfolgen, die etwa in einem Steuergerät des Heizgerätes abgelegt ist. Bei einer Ausführungsform der Erfindung erfolgt die Umstellung der Durphströmung des Wärmetauschers durch Ansteuerung einer Wärmetauseherfluidpumpe. Während des StartVorganges ist die Pumpe abgeschaltet oder auf eine geringe Pumpleis- tung reduziert. Nach Abschluss des Startvorgangs, d.h. nach Erreichen des ersten Schwellenwertes kann dann die Wärme- tauscherfluidpumpe auf Normalbetriebsleistung hochgefahren werden.
Eine Steuerung der Wärmetauscherdurchströmung mittels der Fluidpumpenleistung ist jedoch nicht in allen Fällen möglich. Ist beispielsweise der Wärmetauscher mit dem Kühlkreislauf der Brennkraftmaschine des Kraftfahrzeuges verbunden, kann es sein, dass an die Pumpe Anforderungen ge- stellt werden, die von dem Heizgerät unabhängig sind. Bei einer Weiterbildung der Erfindung ist daher vorgesehen, dass die Umstellung der Durchströmung des Wärmetauschers (alternativ oder zusätzlich) durch Ansteuerung eines Ventils eines Wärmetauscherfluidkreislaufs erfolgt. In diesem Fall kann die Pumpenleistung unabhängig vom Betriebszustand des Heizgerätes gestaltet werden, die Durchströmung des Wärmetauschers aber dennoch erfindungsgemäß angesteuert werden, indem ein den Wärmetauscher umfassender Teilkreis des Wärmetauscherfluidkreislaufs mittels des Ventils von der Pumpe abgekoppelt bzw. an diese angekoppelt wird.
Bei einer besonders günstigen Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, bei weiterem Anstieg des Temperaturmesswertes über einen zweiten Schwellenwert eine Sicherheitsab- Schaltung des Heizgerätes erfolgt. Das bedeutet, dass der zur Überwachung der Abgastemperatur verwendete-Sensor gleichzeitig als Sicherheitselement gegen Überhitzung dient. Umgekehrt kann auch ein in üblichen Heizgeräten oh- nehin vorhandener Sicherheits-Temperaturfühler zur erfindungsgemäßen Temperaturüberwachung eingesetzt werden, wobei er nicht nur den zweiten, sicherheitsrelevanten Schwellenwert, sondern darüber hinaus den ersten, für die Optimie- rung des Startvorganges entscheidenden ersten Schwellenwert überwacht.
Um den Startvorgang weiter zu verkürzen, kann bei einer Weiterbildung der Erfindung vorgesehen sein, dass nach Zün- düng des Heizgerätes und vor Umstellung der Durchströmung auf Normalbetriebs-Durchstrδmung der Brennkammer eine gegenüber dem Normalbetrieb erhöhte Brennstoffmenge zugeführt wird. Parallel hierzu kann vorgesehen sein, dass zugleich mit der erhöhten Brennstoffmenge der Brennkammer eine ge- genüber dem Normalbetrieb erhöhte Verbrennungsluftmenge zugeführt wird. Dies bedeutet eine zeitweilige Leistungsüber- hδhung des Heizgerätes im Vergleich zum Normalbetrieb.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden, speziellen Beschreibung und den Zeichnungen.
Es zeigen:
Figur 1 eine schematische Darstellung eines Heizgerätes mit angeschlossenem Wärmetauscher;
Figur 2 ein Flussdiagramm einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Steuerungsverfahrens.
Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Heizgerätes 10, welches als motorunabhängiges Heizgerät in einem Kraftfahrzeug eingesetzt werden kann. Das Heizgerät 10 ist in der speziell dargestellten Ausführungsform als sogenannter Verdampfungsbrenner gezeigt. Andere Brennertypen sind im Rahmen der vorliegenden Erfindung jedoch ebenso einsetz- bar. Über Zuleitungen 12 bzw. 14 wird dem Heizgerät 10 flüssiger Brennstoff bzw. Verbrennungsluft zugeführt. Mit dem flüssigen Brennstoff wird zunächst ein in einer Verdampfungszone 16 angeordnetes Verdampfungselement 18 benetzt, welches vorzugsweise vorwärmbar ist. An der Oberfläche des Verdampfungselementes 18 verdampft der flüssige Brennstoff und bildet mit der zugeführten Verbrennungsluft ein zündfähiges Gemisch. Das zündfähige Gemisch wird in der Brennkammer 20 mittels einer Zündeinrichtung 22 gezündet. Bei der gezeigten Ausführungsform ist die Brennkammer 20 in ihrem vorderen Teil mit einem porösen Festkörper 24 zur Flammenstabilisierung ausgefüllt. Dies ist jedoch nicht erfindungsrelevant.
Im hinteren Teil steht die Brennkammer 20 mit einem Wärmetauscher 26 in thermischem Kontakt. Der Wärmetauscher ist Teil eines Wärmetauscherfluidkreislaufs, was durch die FIu- idzuleitung 28 und die Fluidableitung 30 symbolisiert ist. Im räumlichen Anschluss an die Brennkammer ist eine Abgasableitung 32 zur Ableitung der bei der Verbrennung entstehenden Abgase vorgesehen. Zur Messung der Abgastemperatur ist bei der gezeigten Ausführungsform am Abgasauslass ein Thermofühler 34 angeordnet. Wie bereits erwähnt, kann die Abgastemperaturmessung jedoch auch an einer anderen Stelle des Heizgerätes vorgenommen werden.
Figur 2 zeigt ein Flussdiagramm eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens, welches beispielsweise zur Ansteuerung eines Heizgerätes gemäß Figur 1 geeignet ist. Das Verfahren beginnt bei Schritt 102. Der Start kann beispielsweise durch einen manuell eingegebenen Startbefehl oder automatisch, z.B. bei Unterschreiten einer bestimmten Umgebungstemperatur ausgelöst werden.
In Schritt 104 wird zunächst geprüft, ob der Wärmetauscher 26 ausgeschaltet ist. Dies dürfte nach einer längeren Standzeit und bei ausgeschaltetem Motor des Kraftfahrzeuges üblicherweise der Fall sein. Beispielsweise in Fällen jedoch, in denen der Wärmetauscher Teil des Kühlmittelkreis- laufs der Kraftfahrzeug-Brennkraftmaschine ist und in denen der Startbefehl für das Heizgerät nach Motorstart erfolgt, kann es sein, dass der Wärmetauscher bereits von Wärmetau- scherfluid durchströmt wird. In diesem Fall wird der Wärmetauscher in Schritt 106 ausgeschaltet, was beispielsweise über eine Ausschaltung einer entsprechenden Pumpe oder Ansteuerung eines entsprechenden Ventils erfolgen kann. Wenn sichergestellt ist, dass der Wärmetauscher nicht eingeschaltet ist, beginnt das Verfahren in Schritt 108 mit der Zündungsvorbereitung. Zur Vorbereitung der Zündung kann beispielsweise vorgesehen sein, das Verdampfungselement 18 vorzuheizen, die Brennstoff- und VerbrennungsluftZuführung durch Schaltung von Ventilen, Pumpen und / oder Gebläsen einzurichten etc.. Sind die Zündungsvorbereitungen getroffen, erfolgt in Schritt 108 die eigentliche Zündung des zündfähigen Gemischs aus verdampftem Brennstoff und
Verbrennungsluft, so dass sich eine stabile Verbrennung in der Brennkammer 20 einzustellen beginnt. Die Einstellung der Verbrennung wird durch geeignete Temperaturmessung in Schritt 110 überwacht. Hierzu kann beispielsweise der Ther- mosensor 34, der die Abgastemperatur erfasst, verwendet werden. Es können jedoch auch andere mit der Abgastemperatur in Beziehung stehende Temperaturmesswerte verwendet werden. In Schritt 112 wird überprüft, ob die gemessene Temperatur einen ersten Schwellenwert S1 überschritten hat. Ist dies nicht der Fall, kehrt der Prozess zu einer erneuten Tempe- raturmessung 110 zurück, die beispielsweise zeitlich periodisch durchgeführt werden kann. Ist in Schritt 112 der Schwellenwert S1 jedoch überschritten, wird dies als Indiz dafür gewertet, dass sich die Abgase und die Abgasableitung soweit erwärmt haben, dass die Abgase nicht unter ihren Taupunkt abgekühlt werden. Dies bedeutet, dass das Heizgerät 10 in einen Zustand übergegangen ist, in dem die Nebelbildung der Abgase ausreichend reduziert bzw. vollständig vermieden wird. Zu diesem Zeitpunkt kann der Wärmetauscher 26 (wieder) zugeschaltet werden, was in Schritt 114 ge- schieht.
Bei der einfachsten Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens endet das Verfahren im Anschluss mit Schritt 116.
Bei einer komplexeren Variante des ' erfindungsgemäßen Verfahrens schließt sich eine erweiternde Sicherheitsschleife an, die in Figur 2 gestrichelt dargestellt ist. So wird die Temperaturüberwachung auch nach Einschaltung des Wärmetauschers in Schritt 114 aufrechterhalten. Schritt 118 stellt eine entsprechende Temperaturmessung dar. Der gemessene Wert, der vorzugsweise von demselben Temperaturfühler 34 aufgenommen wird, der auch für die Temperaturmessung in Schritt 110 verantwortlich ist, wird in Schritt 120 mit einem zweiten Schwellenwert S2 verglichen. Liegt der Tempera- turwert unterhalb des Schwellenwertes S2, der für eine kritische-Temperatur steht, arbeitet das Heizgerät bestimmungsgemäß und der Prozess kehrt periodisch zu Schritt 118 zurück. Wird in Schritt 120 jedoch festgestellt, dass der Schwellenwert S2 überschritten ist, bedeutet dies einen sicherheitskritischen Zustand des Heizgerätes, so dass in Schritt 122 Überhitze festgestellt wird, was zur Einleitung geeigneter Sicherheitsmaßnahmen genutzt werden kann. Dies kann beispielsweise durch eine Verstärkung der Wärmeabfuhr über den Wärmetauscher durch Erhöhung der Fluid-Durchströmung oder durch eine Notabschaltung des Heizgerätes erfolgen. In Figur 2 sind diese Maßnahmen, da sie nicht erfindungsrelevant sind, nicht näher dargestellt. Vielmehr wird der Pro- zess in Figur 2 nach Feststellung der Überhitze mit Schritt 116 beendet.
Natürlich stellen die in der speziellen Beschreibung erläuterten und in den Figuren illustrierten Ausführungsformen der Erfindung lediglich illustrative Beispiele der Erfindung dar. Dem Fachmann stehen im Rahmen der Erfindung weite Variationsmöglichkeiten zur Verfügung. Insbesondere ist der spezielle Typ des verwendeten Heizgerätes für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens nicht relevant.
Bezugszeichenliste
10 Heizgerät 12 BrennstoffZuleitung
14 Verbrennungsluftzuleitung
16 Verdampfungskammer
18 Verdampfungselement
20 Brennkammer 22 Zündeinrichtung
24 Porenkörper
26 Wärmetauscher
28 Fluidzuleitung
30 Fluidableitung 32 Abgasabführung
34 Temperatursensor
100 Steuerungsverfahren
102-122 Verfahrensschritte von 100

Claims

ANSPRUCHE
1. Verfahren zur Ansteuerung eines Heizgerätes (10) in einem Kraftfahrzeug, wobei das Heizgerät (10) eine Brenn- kammer (20) aufweist, die in thermischem Kontakt zu einem Wärmetauscher (26) steht, der im Normalbetrieb des Heizgerätes (10) von einem Wärmetauscherfluid aktiv durchströmt wird, dadurch gekennzeichnet, dass ein Startvorgang des Heizgerätes (10) bei reduzierter Durchströmung des Wärme- tauschers (26) eingeleitet wird und eine Umstellung auf die höhere Normalbetriebs-Durchströmung erfolgt, sobald ein für eine Temperatur von Abgasen aus der Brennkammer (20) repräsentativer Temperaturmesswert einen vorgegebenen ersten Schwellenwert überschreitet.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchstrδmung des Wärmetauschers (26) vor Erreichen des ersten Schwellenwertes auf Null reduziert ist.
3. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorgabe des ersten Schwellenwertes in Abhängigkeit von Messwerten weiterer Umgebungsparameter erfolgt.
4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,' dass die Umstellung der Durchströmung des Wärmetauschers (26) durch Ansteuerung einer Wärmetauscherfluidpumpe erfolgt.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, dass die Umstellung der Durchströmung des Wärmetauschers (26) durch Ansteuerung eines Ventils eines Wärmetauscherfluidkreislaufs erfolgt.
6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei weiterem Anstieg des Temperaturmesswertes über einen zweiten Schwellenwert eine Si- cherheitsabschaltung des Heizgerätes (10) erfolgt.
7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach Zündung des Heizgerätes (10) und vor Umstellung der Durchstrδmung auf Normalbe- triebs-Durchströmung der Brennkammer (20) eine gegenüber dem Normalbetrieb erhöhte Brennstoffmenge zugeführt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass zugleich mit der erhöhten Brennstoffmenge der Brenn- kammer (20) eine gegenüber dem Normalbetrieb erhöhte Verbrennungsluftmenge zugeführt wird.
PCT/DE2005/002203 2004-12-15 2005-12-06 Verfahren zur ansteuerung eines heizgerätes in einem kraftfahrzeug WO2006063560A1 (de)

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