WO2013017127A1

WO2013017127A1 - Verfahren zum betreiben eines mobilen heizgeräts mit verschiedenen brennstoffarten

Info

Publication number: WO2013017127A1
Application number: PCT/DE2012/100220
Authority: WO
Inventors: Andreas Rutsche; Isabella Walter; Igor PRIBICEVIC
Original assignee: Webasto SE
Priority date: 2011-08-01
Filing date: 2012-07-23
Publication date: 2013-02-07
Also published as: DE102011052332A1

Abstract

Es wird ein Verfahren zum Betreiben eines mobilen Heizgeräts (1) mit verschiedenen Brennstoffarten bereitgestellt, mit den Schritten: Aktivieren eines im Bereich einer Brennstoffzuführung (3) zu dem Heizgerät (1) angeordneten elektrischen Heizelements (14) und Überwachen zumindest eines die elektrische Leistungsaufnahme des elektrischen Heizelements (14) repräsentierenden Signals; Zuordnen des Signals zu einem Betriebsparametersatz von einer Mehrzahl von Betriebsparametersätzen des mobilen Heizgeräts (1), und Ansteuern des mobilen Heizgeräts (1) mit dem ausgewählten Betriebsparametersatz.

Description

VERFAHREN ZUM BETREIBEN EINES MOBILEN HEIZGERÄTS MIT VERSCHIEDENEN BRENNSTOFFARTEN

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines mobilen Heizgeräts mit verschiedenen Brennstoffarten und ein mobiles Heizgerät.

Heizgeräte für einen mobilen Einsatz bzw. für mobile Anwendungen (im Folgenden: mobile Heizgeräte) werden insbesondere im Kraftfahrzeugbereich als Stand- oder Zuheizer eingesetzt. Standheizer (bzw. Standheizungen) sind sowohl bei ruhendem als auch bei laufendem Fahrzeugmotor betreibbar, während Zuheizer nur bei laufendem Fahrzeugmotor betreibbar sind.

In derartigen Heizgeräten wird üblicherweise Brennstoff mit Brennluft zur Erzeugung von Wärme umgesetzt. Hierfür weisen solche mobilen Heizgeräte eine Brennkammer auf, in der die Umsetzung in der Regel in einer flammenden Verbrennung erfolgt. Es ist bekannt, derar- tige mobile Heizgeräte mit flüssigen Brennstoffen, wie z.B. Diesel, Benzin oder Ethanol, oder mit gasförmigen Brennstoffen zu betreiben. Bei mobilen Heizgeräten, die für einen Einsatz in einem Fahrzeug mit Verbrennungsmotor ausgelegt sind, wird als Brennstoff in vielen Fällen der Kraftstoff verwendet, der auch zum Betreiben des Verbrennungsmotors des Fahrzeugs zum Einsatz kommt. Je nach Jahreszeit, geographischem Ort und sonstigen Bedingungen kommen bei Fahrzeugen allerdings unterschiedliche Kraftstoffe bzw. Kraftstoffe mit unterschiedlichen Zusammensetzungen zum Einsatz, sodass in diesen Fällen auch unterschiedliche Brennstoffarten für ein mobiles Heizgerät zur Verfügung stehen. Beispiele für diese verschiedenen Brennstoffarten sind Benzin, Ethanol, Benzin mit Ethanolbeimischung (z.B. E10, E85), Diesel (B7), Biodiesel (PME), Winterdiesel, Arcticdiesel, etc.

Um diesen Voraussetzungen gerecht zu werden, werden heutzutage mobile Heizgeräte üblicherweise für einen Betrieb mit mehreren Brennstoffarten konstruiert und eine Steuereinheit des mobilen Heizgerät wird softwareseitig mit einem Betriebsparametersatz versehen, der für die verschiedenen vorgesehenen Brennstoffarten jeweils zu möglichst zufriedenstellenden Ergebnissen führt. Die Auslegung eines solchen einzigen Betriebsparametersatzes für die

Verbrennung verschiedener Brennstoffarten stellt jedoch zwangsläufig einen Kompromiss dar und verhindert einen optimalen Brennbetrieb des Heizgeräts für die jeweils gerade zur Verfügung stehende Brennstoffart. Diese Auslegung von mobilen Heizgeräten geht somit sowohl zu Lasten der Lebensdauer des Heizgeräts und der erzielten Emissionswerte als auch der er- reichten Heizleistungs spreizung und des Verhaltens des mobilen Heizgeräts beim Starten des Brennbetriebs sowie bei dessen Beendigung.

DE 10 2007 014 966 AI beschreibt ein Fahrzeugheizsystem mit einem Ethanolsensor zum Erfassen des Ethanolgehalts in dem zu einem Brennerbereich bzw. einer Brennkammer zu speisenden Brennstoff. Es ist eine Ansteuervorrichtung vorgesehen, die basierend auf einem Signal des Ethanolsensors die Brennstoffzufuhrmenge verändert. Das Vorsehen eines separaten Ethanolsensors für ein Fahrzeugheizgerät ist sehr kostspielig und aufwändig und das Signal eines für einen Fahrzeugmotor vorgesehenen Ethanolsensors kann für die Zwecke eines Fahrzeugheizgeräts ungeeignet sein.

DE 101 25 588 Cl beschreibt ein Zusatzheizgerät für ein Fahrzeug. Das Zusatzheizgerät weist ein Steuergerät zum Steuern des Betriebs des Zusatzheizgeräts auf. Das Steuergerät ist dazu eingerichtet, ein Signal zu empfangen, mittels dem eine Aussage über die Qualität des zuge- führten Brennstoffs möglich ist, und den Betrieb des Zusatzheizgeräts in Abhängigkeit dieses Signals zu steuern. Es ist z.B. beschrieben, als Signal das Ausgangssignal eines Klopfsensors zu verwenden.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Verfahren zum Betreiben eines mobilen Heizgeräts mit verschiedenen Brennstoffarten und ein verbessertes mobiles Heizgerät bereitzustellen. Insbesondere soll ein optimierter Betrieb mit verschiedenen Brennstoffen in kostengünstiger Weise erreicht werden.

Die Aufgabe wird durch ein Verfahren zum Betreiben eines mobilen Heizgeräts mit verschie- denen Brennstoffarten nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.

Das Verfahren weist die Schritte auf: Aktivieren eines im Bereich einer Brennstoffzuführung zu dem Heizgerät angeordneten elektrischen Heizelements und Überwachen zumindest eines die elektrische Leistungsaufnahme des elektrischen Heizelements repräsentierenden Signals; Zuordnen des Signals zu einem Betriebsparametersatz von einer Mehrzahl von Betriebsparametersätzen des mobilen Heizgeräts und Ansteuern des mobilen Heizgeräts mit dem ausgewählten Betriebsparametersatz. Es kann dabei insbesondere der zeitliche Verlauf der elektrischen Leistungsaufnahme des elektrischen Heizelements überwacht werden.

Unter einem„mobilen Heizgerät" wird in diesem Zusammenhang ein Heizgerät verstanden, das für den Einsatz in mobilen Anwendungen ausgelegt und dementsprechend angepasst ist. Dies bedeutet insbesondere, dass es transportabel ist (ggf. in einem Fahrzeug fest eingebaut oder lediglich für den Transport darin untergebracht) und nicht ausschließlich für einen dauerhaften, stationären Einsatz, wie es beispielsweise bei der Beheizung eines Gebäudes der Fall ist, ausgelegt ist. Dabei kann das mobile Heizgerät auch fest in einem Fahrzeug (Landfahr- zeug, Schiff, etc.), insbesondere in einem Landfahrzeug, installiert sein. Insbesondere ist es zur Beheizung eines Fahrzeug-Innenraums, wie beispielsweise eines Land-, Wasser- oder Luftfahrzeugs, sowie eines teiloffenen Raumes, wie er beispielsweise auf Schiffen, insbesondere Yachten, aufzufinden ist, ausgelegt. Das mobile Heizgerät kann auch vorübergehend stationär eingesetzt werden, wie beispielsweise in großen Zelten, Containern (zum Beispiel Baucontainern), etc.. Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung ist das mobile Heizgerät als Stand- oder Zuheizer für ein Landfahrzeug, wie beispielsweise für einen Wohnwagen, ein Wohnmobil, einen Bus, einen Pkw, etc., ausgelegt. Unter einer„Mehrzahl" wird vorliegend zwei oder mehr verstanden. Obwohl in der folgenden Beschreibung an einigen Stellen von einer Brennkammer gesprochen wird, ist es nicht zwingend, dass in dieser eine flammende Verbrennung erfolgt, sondern es kann z.B. auch eine flammlose Umsetzung von Brennstoff mit Brennluft erfolgen, insbesondere in einer vollkatalytischen Reaktion unter Freisetzung von Wärme.

Als verschiedene Brennstoffarten werden insbesondere die eingangs erwähnten verschiedenen Kraftstoffe Benzin, Ethanol, Benzin mit Ethanolbeimischung (z.B. E10, E85, etc.), Diesel (B7), Biodiesel (PME), Winterdiesel, Arcticdiesel, etc. betrachtet, wobei insbesondere ein Einsatz in Bezug auf die Kraftstoffe Benzin, Ethanol und Benzin mit Ethanolbeimischungen bevorzugt ist. Es handelt sich dabei bevorzugt um flüssige Brennstoffarten. Das Überwachen des die elektrische Leistungsaufnahme des elektrischen Heizelements repräsentierenden Signals kann dabei kontinuierlich erfolgen oder bevorzugt durch ein wiederholtes Auslesen eines Signals (z.B. der Spannung, der Stromstärke, der elektrischen Leistungsaufnahme, etc.) mit einer vorgegebenen Auslesefrequenz. Bevorzugt kann der zeitliche Verlauf des Signals ausgewertet werden. Die Auslesefrequenz sollte dabei hoch genug sein, um den zeitlichen Verlauf des Signals mit der nötigen Genauigkeit bestimmen zu können. Das Auswerten und das Zuordnen überwachten Signals zu einem Betriebsparametersatz können dabei z.B. durch Auswerten von ausgewählten Eigenschaften des zeitlichen Verlaufs, wie z.B. charakteristischen Zeitpunkten, charakteristischen Änderungen (z.B. bestimmte Strom- oder Spannungsänderungen, etc.) und Vergleichen dieser Eigenschaften mit gespeicherten Sollwerten für jeweilige Betriebsparametersätze erfolgen. Unter einem Betriebsparametersatz werden dabei vorgegebene Betriebsparameter für den Betrieb des mobilen Heizgeräts verstanden, wie z.B. die Brennstoffzuführrate (z.B. Frequenz einer Dosierpumpe) und die Brennluftzuführrate (z.B. die Drehzahl eines Brennluftgebläses) bei verschiedenen Heizleistungsstufen und ver- schiedenen äußeren Bedingungen (wie z.B. geodätischer Höhe oder Luftdichte, Außen- bzw. Brennlufttemperatur, etc.), Startabläufe bei einem Start des Verbrennungsprozesses, Ausschaltabläufe bei einem Beenden des Verbrennungsprozesses, etc. Die Mehrzahl von Betriebsparametersätzen kann dabei insbesondere verschiedene Betriebsparametersätze für verschiedene Brennstoffarten aufweisen, insbesondere für Benzin und Ethanol sowie Benzin- Ethanol-Gemische. Die verschiedenen Betriebsparametersätze können in einer Steuereinheit des mobilen Heizgeräts hinterlegt sein.

Durch das Auswählen eines Betriebsparametersatzes von einer Mehrzahl von Betriebsparametersätzen basierend auf dem überwachten Signal, kann ein entsprechender speziell angepasster Betriebsparametersatz für die verwendete Brennstoffart verwendet werden, sodass der Brennbetrieb in Bezug auf die verwendete Brennstoffart optimiert erfolgen kann. Da das elektrische Heizelement im Bereich der Brennstoffzuführung zu dem Heizgerät als Basis für die Auswahl des geeigneten Betriebsparametersatzes genutzt wird, muss z.B. nicht ein separates Bauteil vorgesehen werden, sondern das elektrische Heizelement kann eine Mehrfachfunktion erfül- len, z.B. auch zur Brennstoffvorwärmung vor einem Start des Heizgeräts oder zur Unterstützung einer Brennstoffverdampfung bei der Verwendung bestimmter Brennstoffe und/oder in bestimmten Heizleistungsbereichen dienen. Es werden somit eine erhöhte Funktionalität, eine erhöhte Brennstabilität und eine Verbesserung des Startverhaltens erreicht. Es können brennstoffspezifisch optimierte Heizleistungsrampen durch das mobile Heizgerät bereitgestellt werden. Es wird ferner ein verbessertes Emissionsverhalten beim Starten, im Dauerbetrieb und beim Ausschalten (Ausbrand) erreicht. Durch die spezifische Anpassung an die verwendete Brennstoffart wird eine Erhöhung der Lebensdauer (Anzahl möglicher Brennstunden) des mobilen Heizgeräts erreicht, da Verkokung und Crackung verringert werden können. Mit der beschriebenen Lösung kann auch ein Erkennen von unzulässigen Brennstoffarten erfol- gen, sodass ein Betrieb des mobilen Heizgeräts unterbunden werden kann, um Beschädigungen zu vermeiden

Gemäß einer Ausgestaltung wird das Signal einer Brennstoffart von einer Mehrzahl von Brennstoffarten zugeordnet und ein der Brennstoffart entsprechender Betriebsparametersatz wird ausgewählt. In diesem Fall wird anhand des überwachten Signals zuverlässig ein der vorliegenden Brennstoffart entsprechender Betriebsparametersatz ausgewählt, sodass das Heizgerät in optimierter Weise betrieben werden kann. Gemäß einer Ausgestaltung wird der zeitliche Verlauf des Signals überwacht und einem Betriebsparametersatz zugeordnet, sodass eine besonders zuverlässige Zuordnung erfolgen kann.

Gemäß einer Ausgestaltung wird das Verfahren durchgeführt, bevor eine Umsetzung von Brennstoff mit Brennluft in einer Brennkammer erfolgt. In diesem Fall kann das Heizgerät unmittelbar von Beginn des Betriebs an mit dem optimierten Betriebsparametersatz betrieben werden und es erfolgt nicht erst nach dem Beginn eine Erkennung des geeigneten Betriebsparametersatzes. Es ist daher ein optimierter Betrieb unmittelbar beim Starten des Heizgeräts ermöglicht. Neben dem Durchführen des Verfahrens vor dem Beginn der Umsetzung von Brennstoff mit Brennluft kann das Verfahren z.B. auch (zusätzlich) in vorgegebenen Zeitintervallen oder in Reaktion auf bestimmte Vorgaben (z.B. ein Betätigen der Zündung, etc.) während eines Betriebs des Heizgeräts durchgeführt werden. In dieser Weise kann eine optimierte Auswahl von Betriebsparametersätzen erfolgen, z.B. wenn sich die Brennstoffart oder -Zusammensetzung ändert.

Gemäß einer Ausgestaltung ist das mobile Heizgerät für einen Betrieb mit zumindest einer ersten Brennstoffart und einer zweiten Brennstoffart ausgelegt und das elektrische Heizelement wird beim Aktivieren auf eine Temperatur erwärmt, die oberhalb einer Siedetemperatur zumindest einer Komponente der ersten Brennstoffart liegt und unterhalb der Siedetemperatur zumindest einer der Komponenten der zweiten Brennstoffart. Z.B. kann die erste Brennstoffart durch Benzin gebildet sein und die zweite Brennstoffart kann durch Ethanol oder ein Ben- zin-Ethanol-Gemisch gebildet sein. Durch das Erwärmen des elektrischen Heizelements auf eine Temperatur, die oberhalb einer Siedetemperatur zumindest einer Komponente der ersten Brennstoffart liegt, kann anhand einer Überwachung der elektrischen Leistungsaufnahme des elektrischen Heizelements in einfacher Weise und besonders zuverlässig erkannt werden, ob die erste Brennstoffart vorliegt. Gemäß einer Ausgestaltung wird das elektrische Heizelement bei dem Aktivieren auf eine vorgegebene Betriebstemperatur geregelt. In diesem Fall ergibt die überwachte elektrische Leistungsaufnahme des elektrischen Heizelements einen Signalverlauf, der in besonders effi- zienter und einfacher Weise einem bestimmten Betriebsparametersatz zugeordnet werden kann.

Gemäß einer Ausgestaltung ist das mobile Heizgerät für einen Betrieb mit zumindest einer ersten Brennstoffart und einer zweiten Brennstoffart, die eine höhere Siedetemperatur bzw. einen höheren Siedetemperaturbereich als die erste Brennstoff art aufweist, ausgelegt und das elektrische Heizelement wird bei einem Betrieb zumindest in einer höchsten vorgesehenen Heizleistungsstufe mit der zweiten Brennstoffart aktiviert. Insbesondere kann dabei das Aktivieren dauerhaft erfolgen, wobei in diesem Zusammenhang sowohl eine kontinuierliche als auch eine gegebenenfalls getaktete Aktivierung als dauerhaft angesehen wird. Das Aktivieren kann dabei bevorzugt zur Unterstützung der Brennstoffverdampfung erfolgen. In diesem Fall kann das elektrische Heizelement bei einem Betrieb mit der zweiten Brennstoffart in einer hohen Heizleistungs stufe zusätzlich eine Brennstoffverdampfung unterstützen. Insbesondere bei einer Realisierung des mobilen Heizgeräts als Verdampferbrenner, bei dem der Brennstoff im Bereich eines Verdampferkörpers verdampft wird, kann in diesem Fall eine thermische Ankopplung des Verdampferkörpers an die Brennkammer in Bezug auf die erste Brennstoffart optimiert werden und gleichzeitig auch bei einem Betrieb mit der zweiten Brennstoffart in allen Heizleistungsbereichen eine zufriedenstellende Verdampfung bereitgestellt werden.

Die Aufgabe wird auch durch ein mobiles Heizgerät nach Anspruch 8 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.

Das mobile Heizgerät weist auf: eine Brennkammer zum Umsetzen von Brennstoff mit Brennluft zur Bereitstellung von Wärme; eine Brennstoffzuführung zum Zuführen von Brennstoff zu der Brennkammer; eine Brennluftfördereinrichtung zum Zuführen von Brennluft zu der Brennkammer; ein im Bereich der Brennstoffzuführung angeordnetes elektrisches Heizelement und eine Steuereinheit zum Steuern eines Betriebs des Heizgeräts. Es ist eine Mehrzahl von Betriebsparametersätzen des Heizgeräts hinterlegt und die Steuereinheit ist dazu ausgebildet, das elektrische Heizelement zu aktivieren, ein dessen elektrische Leistungsaufnahme repräsentierendes Signal zu überwachen, auszuwerten, einem Betriebsparametersatz der Mehrzahl von Betriebsparametersätzen zuzuordnen und das Heizgerät mit diesem Betriebsparametersatz zu betreiben. Mit dem mobilen Heizgerät werden die zuvor in Bezug auf das Verfahren zum Betreiben eines mobilen Heizgeräts beschriebenen Vorteile erzielt. Da die Mehrzahl von Betriebsparametersätzen hinterlegt ist, die in Abhängigkeit von dem Signal ausgewählt werden, das die elektrische Leistungsaufnahme des elektrischen Heizelements repräsentiert, kann in besonders einfacher und effizienter Weise ein Betriebsparametersatz ausgewählt werden, der für die vorliegende Brennstoffart am geeignetsten ist. Die Mehrzahl von Betriebsparametersätzen kann z.B. in der Steuereinheit des mobilen Heizgeräts hinterlegt sein (z.B. in einem geeigneten Speicher) oder aber z.B. auch in einem externen Speicher. Da die Auswahl des geeigneten Betriebsparametersatzes über die Leistungsaufnahme des elektrischen Heizelements erfolgt, kann die Auswahl des geeigneten Betriebsparametersatzes erfolgen, ohne dass ein spezielles weiteres Sensorelement vorgesehen zu werden braucht. Es ist z.B. zudem möglich, den geeigneten Betriebsparametersatz bereits zu bestimmen, bevor eine Umsetzung von Brennstoff mit Brennluft in der Brennkammer erfolgt. Die Brennkammer kann insbesondere zu einer flammenden Verbrennung ausgelegt sein. Es ist z.B. aber auch möglich, dass eine Umsetzung von Brennstoff mit Brennluft in einer flammlosen Reaktion erfolgt, z.B. als teil- oder vollkatalytische Umsetzung. Das mobile Heizgerät kann z.B. als sogenannter Verdampferbrenner ausgelegt sein, bei dem der Brennstoff im Bereich eines porösen Verdampferkörpers verdampft wird. Es ist z.B. jedoch auch möglich, das mobile Heiz- gerät als Zerstäuberbrenner auszugestalten, bei dem der Brennstoff in einer Düse zerstäubt wird.

Gemäß einer Ausgestaltung ist die Steuereinheit dazu ausgebildet, das Signal einer Brennstoffart von einer Mehrzahl von Brennstoffarten zuzuordnen und einen der Brennstoffart ent- sprechenden Betriebsparametersatz zu wählen. In diesem Fall kann das mobile Heizgerät effizient mit verschiedenen Brennstoffarten betrieben werden. Wenn die Steuereinheit dazu ausgebildet ist, den zeitlichen Verlauf des Signals zu überwachen und auszuwerten, kann eine besonders zuverlässige Zuordnung des geeigneten Betriebsparametersatzes erfolgen. Gemäß einer Ausgestaltung ist das elektrische Heizelement in der Brennstoffzuführung angeordnet. Das elektrische Heizelement kann dabei z.B. insbesondere derart angeordnet sein, dass es von dem Brennstoff umspült wird, wobei geeignete Strömungsleitelemente vorgesehen sein können, die eine Wärmeübertragung von dem elektrischen Heizelement auf den Brennstoff verbessern, indem sie die Kontaktdauer zwischen dem Brennstoff und dem elektrischen Heizelement verlängern. Bevorzugt kann das elektrische Heizelement in einem Bereich in unmittelbarer Nähe zu dem Heizgerät angeordnet sein, insbesondere zwischen einer dem Heizgerät zugeordneten Brennstoffdosierpumpe und der Brennkammer. Bei einem

Verdampferbrenner ist das elektrische Heizelement stromaufwärts des Verdampferkörpers angeordnet.

Weitere Vorteile und Weiterbildungen ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen.

Fig. 1 ist eine schematische Darstellung eines mobilen Heizgeräts;

Fig. 2 ist eine graphische Darstellung zur Erläuterung eines Signalverlaufs bei Vorliegen einer ersten Brennstoffart;

Fig. 3 ist eine graphische Darstellung zur Erläuterung eines Signalverlaufs bei Vorliegen einer zweiten Brennstoffart; und

Fig. 4 ist ein schematisches Flussdiagramm zur Erläuterung des Verfahrens gemäß der Aus- führungsform.

Eine Ausführungsform wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bis Fig. 4 beschrieben. Zunächst wird unter Bezugnahme auf Fig. 1 der Aufbau des mobilen Heizgeräts beschrieben.

Bei der beispielhaften Ausführungsform ist das mobile Heizgerät 1 für einen Einsatz in einem Fahrzeug, insbesondere in einem mit einem Verbrennungsmotor versehenen Fahrzeug, wie z.B. einem Straßenfahrzeug, ausgelegt. Das mobile Heizgerät 1 kann dabei z.B. als Standheizer oder Zuheizer ausgelegt sein.

Das mobile Heizgerät 1 weist in bekannter Weise eine Brennkammer 2 auf, in der unter Umsetzung von Brennstoff und Brennluft, z.B. in einem Verbrennungsprozess, Heizwärme bereitgestellt wird. Das mobile Heizgerät kann dabei z.B. insbesondere als ein

Verdampferbrenner ausgelegt sein, bei dem flüssiger Brennstoff, wie insbesondere Benzin, Ethanol oder Benzin-Ethanol-Gemisch, in und/oder an einem porösen Verdampferkörper 11 verdampft wird. Der Verdampferkörper 11 kann z.B. in an sich bekannter Weise durch ein Metallfaservlies gebildet sein. Der flüssige Brennstoff wird durch eine Brennstoffzuführung 3 zu der Brennkammer 2 zugeführt, wie in Fig. 1 schematisch dargestellt ist. Es ist eine Brenn- Stofffördereinrichtung 4 vorgesehen, mittels der der Brennstoff mit einer vorgebbaren Brennstoffzufuhrrate zu der Brennkammer 2 zugeführt werden kann. Die Brennstofffördereinrichtung 4 kann dabei z.B. durch eine Dosierpumpe, insbesondere eine Hubkolben-Dosierpumpe gebildet sein. Die Brennstofffördereinrichtung 4 ist mit einer Steuereinheit 10 verbunden, die den Betrieb des mobilen Heizgeräts 1 steuert. Die Steuereinheit 10 ist dabei derart ausgelegt, dass sie die Brennstofffördereinrichtung 4 so ansteuern kann, dass vorgegeben wird, mit welcher Brennstoffzufuhrrate Brennstoff zu der Brennkammer 2 bzw. dem Verdampferkörper 11 gefördert wird. In dem Fall einer Dosierpumpe, die als Hubkolben-Dosierpumpe ausgebildet ist, kann die Steuereinheit 10 z.B. die Taktfrequenz der Dosierpumpe steuern.

Die Brennluft wird der Brennkammer 2 über eine Brennluftfördereinrichtung 5 zugeführt, wie schematisch durch einen Pfeil 6 dargestellt ist. Die Brennluftfördereinrichtung 5 kann z.B. durch ein Brennluftgebläse gebildet sein, dessen Drehzahl die Brennluftzufuhrrate bestimmt. Die Brennluftfördereinrichtung 5 ist ebenfalls mit der Steuereinheit 10 verbunden. Die Steu- ereinheit 10 ist dazu ausgelegt, die Brennluftzufuhrrate der Brennluftzuführung 5 zu steuern. In dem Fall eines Brennluftgebläses kann die Steuereinheit 10 z.B. die Drehzahl des Brennluftgebläses steuern.

Stromabwärts der Brennkammer 2 schließt sich in bekannter Weise ein Brennrohr 7 an. Das Brennrohr 7 ist bei der dargestellten Ausführungsform durch einen Wärmetauscher 8 umgeben, der dazu ausgebildet ist, zumindest einen Großteil der freigesetzten Heizwärme auf ein zu erwärmendes Medium zu übertragen. Das zu erwärmende Medium kann beispielsweise durch zu beheizende Luft oder durch eine zu beheizende Flüssigkeit, wie z.B. die Kühlflüssigkeit des Fahrzeugs, gebildet sein. Die heißen Verbrennungsabgase werden dabei am stromabwärtigen Ende des Brennrohres 7 in dem Wärmetauscher 8 umgelenkt und strömen entlang eines Strömungswegs im Inneren des Wärmetauschers 8 zu einem Abgasauslass 9, der einen Bereich bildet, in dem die Verbrennungsabgase von dem mobilen Heizgerät 1 abgeführt werden. Die Strömung der Verbrennungsabgase ist in Fig. 1 schematisch durch Pfeile dargestellt.

In dem Wärmetauscher 8 ist ferner ein Strömungspfad in Form eines Mantels für das zu erwärmende Medium gebildet. Das zu erwärmende Medium wird über einen Einlass 12 zu dem Wärmetauscher 8 zugeführt und nach dem Erwärmen über einen Auslas s 13 abgeführt, wie schematisch durch Pfeile dargestellt ist. Bei der Strömung durch den Wärmetauscher 8 wird zumindest ein Teil der Wärme von den heißen Verbrennungsabgasen auf das zu erwärmende Medium übertragen. Bei der in Fig. 1 beispielhaft dargestellten Ausführung ist die Strömungsrichtung des zu erwärmenden Mediums entgegengesetzt zu der Strömungsrichtung der heißen Verbrennungsabgase in dem Wärmetauscher 8 realisiert.

In der Brennstoffzuführung 3, die z.B. durch ein Metallrohr gebildet sein kann, ist ein elektrisches Heizelement 14 angeordnet. Das elektrische Heizelement 14 ist dabei derart in der Brennstoffzuführung 3 angeordnet, dass es von dem zugeführten Brennstoff umspült wird. Das elektrische Heizelement 14 ist in einem Bereich zwischen der Brennstofffördereinrich- tung 4 und dem Verdampferkörper 11 in der Brennstoffzuführung 3 angeordnet. Das elektrische Heizelement 14 ist derart mit der Steuereinheit 10 verbunden, dass dessen Betrieb ebenfalls von der Steuereinheit 10 gesteuert werden kann. Bei der dargestellten Ausführungsform ist das elektrische Heizelement 14 als ein ohmscher Widerstandsheizer ausgelegt, der eine bestimmte Widerstands-Temperatur-Charakteristik aufweist, sodass ein vorgegebener Wider- standswert des elektrischen Heizelements 14 einer bestimmten vorgegebenen Temperatur entspricht. Das elektrische Heizelement 14 ist derart mit der Steuereinheit 10 verbunden, dass die Steuerung 10 die Heizleistung des elektrischen Heizelements 14 vorgeben kann. Die Steuerung ist dabei insbesondere dazu ausgelegt, das elektrische Heizelement 14 auf einen vorgegebenen Widerstandswert zu regeln (der einer vorgegebenen Temperatur entspricht) und da- bei den zeitlichen Verlauf der elektrischen Leistungsaufnahme des elektrischen Heizelements 14 zu überwachen. Bei der Ausführungsform sind die Steuereinheit 10 und das elektrische Heizelement 14 insbesondere derart ausgelegt, dass das elektrische Heizelement 14 auf eine Temperatur regelbar ist, die oberhalb der Verdampfungstemperatur von zumindest einer Komponente von Benzin liegt und die unterhalb der Verdampfungstemperatur von Ethanol liegt. Die Überwachung des zeitlichen Verlaufs der elektrischen Leistungsaufnahme des elektrischen Heizelements 14 kann z.B. kontinuierlich oder getaktet mit einer bestimmten Abtastfrequenz erfolgen. Anstelle einer Überwachung der elektrischen Leistung kann z.B. bei einer Ansteuerung mit konstanter Spannung eine Überwachung der elektrischen Stromstärke erfolgen, die in diesem Fall die elektrische Leistungsaufnahme repräsentiert. Ebenso kann z.B. bei einer Ansteuerung mit konstanter Stromstärke eine Überwachung der elektrischen Spannung erfolgen, die in diesem Fall die elektrische Leistungsaufnahme repräsentiert.

Ein Verfahren zum Betreiben des mobilen Heizgeräts 1 mit verschiedenen Brennstoffarten wird im Folgenden beschrieben. Auch wenn dies im Folgenden nicht immer ausdrücklich erwähnt wird, ist die Steuereinheit 10 derart eingerichtet, dass diese die beschriebenen Verfahrensschritte ausführt. Die Realisierung kann dabei durch ein Programm erfolgen, das durch einen Prozessor in der Steuereinheit 10 ausgeführt wird. Es wird anhand der Fig. 2 und Fig. 3 ein Verfahren zur Auswahl eines geeigneten Betriebsparametersatzes beschrieben.

In Fig. 2 und Fig. 3 sind jeweils schematisch der Widerstandsverlauf des elektrischen Widerstands R des elektrischen Heizelements 14, die Brennstoffförderrate f (repräsentiert durch die Taktfrequenz einer Dosierpumpe als Brennstofffördereinrichtung 4, und die elektrische Leistungsaufnahme P des elektrischen Heizelements 14 als Funktion der Zeit t in derselben Grafik aufgetragen. Fig. 2 stellt dabei den Signalverlauf im Fall einer ersten Brennstoffart dar, die bei dem Ausführungsbeispiel durch ein Benzin-Ethanol-Gemisch E10 gebildet ist. Fig. 3 stellt den entsprechenden Signalverlauf im Fall einer zweiten Brennstoffart dar, die bei dem Aus- führungsbeispiel durch ein anderes Benzin-Ethanol-Gemisch E85 gebildet ist.

Wie in Fig. 2 und Fig. 3 zu sehen ist, beginnt zu einem Zeitpunkt tl eine Regelung des elektrischen Widerstands R des elektrischen Heizelements 14 auf einen vorgegebenen Soll- Widerstandswert (der einer vorgegebenen Temperatur entspricht). Der Widerstand R steigt dabei zunächst an und verläuft anschließend leicht schwankend im Bereich des Soll- Wider Stands werts. Ebenso beginnt mit dem Zeitpunkt tl eine Inbetriebnahme der Brennstofffördereinrichtung 4, um den Brennstoff in den Bereich des elektrischen Heizelements 14 zu fördern, und die Brennstoffförderrate f wird zu einem späteren Zeitpunkt t2, ab dem ein eigentliches Starten des mobilen Heizgeräts mit einer Umsetzung von Brennstoff und Brennluft in der Brennkammer erfolgt, weiter erhöht. Bei der dargestellten Ausführungsform beträgt das Zeitintervall zwischen den Zeitpunkten tl und t2 z.B. ca. 10 bis 20 Sekunden. Zu einem Zeitpunkt t3 wird die Regelung des Widerstands R des elektrischen Heizelements 14 auf den vorgegebenen Soll- Widerstandswert beendet, sodass die elektrische Leistungsaufnahme P abrupt endet und der Widerstand R langsam abnimmt.

Wie anhand eines Vergleichs der Fig. 2 und Fig. 3 ersichtlich ist, unterscheidet sich der in Fig. 2 ersichtliche zeitliche Verlauf der elektrischen Leistungsaufnahme P in dem Fall der ersten Brennstoff art deutlich von dem in Fig. 3 ersichtlichen zeitlichen Verlauf der elektrischen Leistungsaufnahme P in dem Fall der zweiten Brennstoffart, insbesondere in dem Zeit- Intervall zwischen den Zeitpunkten tl und t2, welches unmittelbar vor dem Zeitpunkt liegt, zu dem eine Umsetzung von Brennluft mit Brennstoff in der Brennkammer beginnt, sodass anhand der Überwachung des zeitlichen Verlaufs eines die elektrische Leistungsaufnahme des elektrischen Heizelements 14 repräsentierenden Signals darauf geschlossen werden kann, welche Brennstoffart vorliegt, insbesondere welche Mischung z.B. von Benzin-Ethanol-

Gemischen. Wie in den Fig. 2 und Fig. 3 zu erkennen ist, unterscheiden sich die Signalverläufe insbesondere in dem Zeitpunkt, wann ein Abfall des Signals auftritt und darin, ob ein Minimum auftritt oder nicht. Folglich kann ein dieser erkannten Brennstoffart zugeordneter Betriebsparametersatz für den folgenden Betrieb des mobilen Heizgeräts 1 ausgewählt werden und das mobile Heizgerät 1 mit einem für die vorliegende Brennstoffart optimierten Betriebsparametersatz betrieben werden.

Der unterschiedliche zeitliche Verlauf der elektrischen Leistungsaufnahme des elektrischen Heizelements 14 lässt sich damit erklären, dass durch die bereitgestellte Heizleistung selektiv bei niedrigeren Temperaturen siedende Bestandteile des Brennstoffs im Bereich des elektrischen Heizelements 14 verdampft werden, was zu einer Änderung der Wärmeabfuhr von dem elektrischen Heizelement 14 führt, die zu einem charakteristischen Signal in dem zeitlichen Verlauf der elektrischen Leistungsaufnahme P des elektrischen Heizelements 14 führt. Der Ablauf des Verfahrens wird im Folgenden noch anhand des schematischen Flussdiagramms von Fig. 4 kurz erläutert.

In einem Schritt Sl wird zu dem Zeitpunkt tl das elektrische Heizelement 14 aktiviert und der zeitliche Verlauf der elektrischen Leistungsaufnahme wird durch Überwachen eines Signals, das diese repräsentiert, überwacht. In einem darauf folgenden Schritt S2 ordnet die Steuereinheit 10 das Signal basierend auf dessen charakteristischem Verlauf einem Betriebsparametersatz aus einer Mehrzahl von Betriebsparametersätzen zu, z.B. einem für die erkannte Brennstoffart zugeordneten Betriebsparametersatz. In einem Schritt S3, bei dem Beginn einer Umsetzung von Brennstoff und Brennluft in der Brennkammer 2 des mobilen Heizgeräts 1 steuert die Steuereinheit 10 das mobile Heizgerät 1 mit dem ausgewählten Betriebsparametersatz an, zu dem die Zuordnung erfolgt ist. WEITERBILDUNGEN

Bei einer Weiterbildung wird das elektrische Heizelement 14 nicht nur zur Ermittlung eines geeigneten Betriebsparametersatzes von einer Mehrzahl von Betriebsparametersätzen bzw. zur Erkennung des vorliegenden Brennstoffs genutzt, sondern es wird auch in zumindest einer weiteren Funktion genutzt.

Bei einer ersten Realisierung wird das elektrische Heizelement 14 auch vor dem eigentlichen Starten des mobilen Heizgeräts, d.h. vor einem Beginn der Umsetzung von Brennstoff mit Brennluft zur Freisetzung von Wärme in der Brennkammer 2 in Betrieb genommen, um bei einer Inbetriebnahme, wenn noch nicht ausreichend Wärmeeintrag von der Brennkammer 2 in den Verdampferkörper 11 erfolgt, eine Verdampfung des zugeführten Brennstoffs zu fördern und somit einen Betrieb mit besonders niedrigen Schadstoffemissionen bereits zu Beginn des Betriebs zu ermöglichen. Es kann z.B. auch vorgesehen sein, dass eine derartige

Brennstoffvorwärmung nur dann erfolgt, wenn niedrige Temperaturen dies erfordern. Die Brennstoffvorwärmung kann dabei z.B. in Abhängigkeit von einem Signal erfolgen, dass die Außentemperatur oder die Temperatur des zugeführten Brennstoffs repräsentiert. Bei einer zweiten Realisierung, die alternativ oder zusätzlich vorgesehen sein kann, wird das elektrische Heizelement 14 durch die Steuereinheit 10 auch während eines laufenden Betriebs des mobilen Heizgeräts (d.h. nicht nur bei der Startphase) bei vorgegebenen Betriebszustän- den aktiviert. Z.B. kann das mobile Heizgerät 1 für einen Betrieb in mehreren Heizleistungsstufen ausgelegt sein, die sich über verschiedene Brennstoff- und Brennluftzuführraten und somit die bereitgestellte Heizleistung voneinander unterscheiden. Dabei kann es wünschenswert sein, sowohl die Möglichkeit niedriger Heizleistung als auch die Möglichkeit einer hohen Heizleistung vorzusehen, also eine möglichst große Heizleistungs spreizung bereitzustellen. Das mobile Heizgerät 1 kann ferner daraufhin optimiert ausgelegt sein, dass in einem Betrieb nach einer Startphase ein Wärmeeintrag von der Brennkammer 2 in den Verdampfer- körper 11 einen möglichst optimalen Verdampfungsprozess im Bereich des

Verdampferkörpers 11 zur Folge hat.

Wenn das mobile Heizgerät 1 für einen Betrieb mit verschiedenen Brennstoffarten ausgelegt werden soll, bestehen in Bezug auf das Maß der thermischen Ankopplung des Verdampferkörpers 11 an die Brennkammer allerdings unterschiedliche Anforderungen bei den verschiedenen Brennstoffarten, da diese unterschiedliche Siedetemperaturen bzw. Siedetemperaturbereiche aufweisen. In diesen Fällen besteht, wenn eine große Heizleistungssprei- zung erreicht werden soll, das Problem, dass zwar für eine erste Brennstoffart eine optimierte thermische Ankopplung des Verdampferkörpers 11 an die Brennkammer 2 derart erfolgen kann, dass eine große Heizleistungs spreizung gegeben ist, aber diese Optimierung in Bezug auf eine zweite Brennstoffart nicht in gleicher Weise geeignet ist. Insbesondere kann zur Erreichung einer großen Heizleistungs spreizung bei der zweiten Brennstoff art eine bessere thermische Ankopplung erforderlich sein. Wenn z.B. ein als Verdampferbrenner ausgelegtes mobiles Heizgerät 1 in Bezug auf die thermische Ankopplung des Verdampferkörpers 11 an die Brennkammer 2 für einen Betrieb mit Benzin als Brennstoff optimiert ist, sodass eine möglichst große Heizleistungsspreizung gegeben ist, so ist die thermische Ankopplung für einen Betrieb mit z.B. Ethanol als zweite Brennstoffart zu gering, um ebenfalls eine entsprechend gute Heizleistungsspreizung bei gleichzeitig niedrigem Verbrauch und niedrigen Schadstoffemissionen zu erzielen. Insbesondere kann es in diesem Fall sein, dass der Wärmeeintrag in den Verdampfer 11 bei einer hohen Heizleistung (d.h. einer hohen Brennstoffförderrate) nicht ausreicht, um eine zufriedenstellende Verdampfung zu erzielen.

Bei der Ausführungsform wird das elektrische Heizelement 14 derart betrieben, dass es auch im Betrieb des mobilen Heizgeräts 1 nach einer Startphase in Betriebssituationen aktiviert wird, in denen der Wärmeeintrag aus der Brennkammer 2 in den Verdampferkörper 11 nicht ausreichend ist, um einen optimalen Verdampfungsprozess zu erzielen. Insbesondere kann das mobile Heizgerät 1 dabei derart ausgelegt sein, dass das elektrische Heizelement 14 bei einem Betrieb in einer hohen Heizleistungs stufe und mit einer Brennstoffart, die eine hohe Siede- temperatur oder einen hohen Siedetemperaturbereich aufweist, wie es z.B. bei Ethanol oder einer Brennstoffmischung mit hohem Ethanolanteil der Fall ist, zur Unterstützung des Verdampfungsprozesses aktiviert wird. In dieser Weise wird auch bei einer Auslegung des mobilen Heizgeräts 1 für eine Mehrzahl von Brennstoffarten eine hohe Heizleistungsspreizung ermöglicht.

Obwohl in Bezug auf die Ausführungsform ein Verdampferbrenner als mobiles Heizgerät beschrieben wurde, kann die Ermittlung eines geeigneten Betriebsparametersatzes aus einer Mehrzahl von Betriebsparametersätzen in der beschriebenen Weise auch bei anderen Typen von Heizgeräten zum Einsatz kommen, insbesondere auch bei sogenannten Zerstäuberbrennern, bei denen der Brennstoff in einer Düse zerstäubt wird und auch bei kata- lytischen Brennern, bei denen eine flammlose Umsetzung erfolgt.

Obwohl in Bezug auf die Ausführungsform ein Betrieb des elektrischen Heizelements 14 zur Auswahl des geeigneten Betriebsparametersatzes vor dem Beginn der Umsetzung von Brennstoff mit Brennluft zur Freisetzung von Wärme beschrieben wurde, kann das Verfahren auch während eines laufenden Betriebs des mobilen Heizgeräts durchgeführt werden, z.B. in vorgegebenen Intervallen.

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zum Betreiben eines mobilen Heizgeräts (1) mit verschiedenen Brennstoff arten, mit den Schritten

Aktivieren eines im Bereich einer Brennstoffzuführung (3) zu dem Heizgerät (1) angeordneten elektrischen Heizelements (14) und Überwachen zumindest eines die elektrische Leistungsaufnahme des elektrischen Heizelements (14) repräsentierenden Signals

(P);

Zuordnen des Signals zu einem Betriebsparametersatz von einer Mehrzahl von Betriebsparametersätzen des mobilen Heizgeräts (1), und

Ansteuern des mobilen Heizgeräts (1) mit dem ausgewählten Betriebsparametersatz.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Signal einer Brennstoffart von einer Mehrzahl von Brennstoffarten zugeordnet wird und ein der Brennstoffart entsprechender Betriebsparametersatz ausgewählt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der zeitliche Verlauf des Signals überwacht und einem Betriebsparametersatz zugeordnet wird.

4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren durchgeführt wird, bevor eine Umsetzung von Brennstoff mit Brennluft in einer Brennkammer (2) erfolgt.

5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das mobile Heizgerät (1) für einen Betrieb mit zumindest einer ersten Brennstoff art und einer zweiten Brennstoffart ausgelegt ist und das elektrische Heizelement (14) beim Aktivieren auf eine Temperatur erwärmt wird, die oberhalb einer Siedetemperatur zumindest einer Komponente der ersten Brennstoffart liegt und unterhalb zumindest einer Siedetemperatur der Komponenten der zweiten Brennstoffart.

6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das elektrische Heizelement (14) bei dem Aktivieren auf eine vorgegebene Betriebstemperatur geregelt wird.

7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das mobile Heizgerät (1) für einen Betrieb mit zumindest einer ersten Brennstoff art und einer zweiten Brennstoffart, die einen höhere Siedetemperatur bzw. einen höheren Siedetemperaturbereich als die erste Brennstoffart aufweist, ausgelegt ist,

wobei das elektrische Heizelement (14) bei einem Betrieb zumindest in einer höchsten vorgesehenen Heizleistungsstufe mit der zweiten Brennstoffart aktiviert wird.

8. Mobiles Heizgerät (1) mit:

einer Brennkammer (2) zum Umsetzen von Brennstoff mit Brennluft zur Bereitstellung von Wärme,

einer Brennstoffzuführung (3) zum Zuführen von Brennstoff zu der Brennkammer (2), einer Brennluftfördereinrichtung (5) zum Zuführen von Brennluft zu der Brennkammer (2),

einem im Bereich der Brennstoffzuführung (3) angeordneten elektrischen Heizelement (14), und

einer Steuereinheit (10) zum Steuern eines Betriebs des Heizgeräts (1),

wobei eine Mehrzahl von Betriebsparametersätzen des Heizgeräts hinterlegt ist und die Steuereinheit (10) dazu ausgebildet ist, das elektrische Heizelement (14) zu aktivieren, ein dessen elektrische Leistungsaufnahme repräsentierendes Signal (P) zu überwachen, auszuwerten, einem Betriebsparametersatz der Mehrzahl von Betriebsparametersätzen zuzuordnen und das Heizgerät (1) mit diesem Betriebsparametersatz zu betreiben.

9. Mobiles Heizgerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (10) dazu ausgebildet ist, das Signal (P) einer Brennstoffart von einer Mehrzahl von Brennstoffarten zuzuordnen und einen der Brennstoffart entsprechenden Betriebsparametersatz zu wählen.

10. Mobiles Heizgerät nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (10) dazu ausgebildet ist, den zeitlichen Verlauf des Signals (P) zu überwachen und auszuwerten.

11. Mobiles Heizgerät nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das elektrische Heizelement (14) in der Brennstoffzuführung (3) angeordnet ist.