DE19507556B4

DE19507556B4 - Verfahren zum Starten eines Brenners für ein Fahrzeugheizgerät oder einen Partikelfilter-Regenerator

Info

Publication number: DE19507556B4
Application number: DE19507556A
Authority: DE
Inventors: Dirk Dipl.-Ing. Brenner; Erwin Dipl.-Ing. Burner; Jürgen Dipl.-Phys. Epple; Stefan Dipl.-Ing. Ottenbacher; Jürgen Peschke; Wolfgang Dipl.-Ing. Pfister; Monika Dipl.-Ing. Sigle; Peter Dipl.-Ing. Steiner
Original assignee: J Eberspaecher GmbH and Co KG
Current assignee: Epple Juergen Dipl Phys 72135 Dettenhausen De; Ottenbacher Stefan Dipl-Ing 72124 Pliezhausen
Priority date: 1994-10-20
Filing date: 1995-03-03
Publication date: 2004-12-30
Anticipated expiration: 2015-03-04
Also published as: US5894988A; CZ115397A3; CZ292968B6; WO1996012916A1; JP3112091B2; DE19507556A1; JPH10506702A

Abstract

Verfahren zum Erststarten eines Verdampferbrenners für ein Fahrzeugheizgerät oder einen Partikelfilter-Regenerator aus der Betriebsruhe, mit:
(a) einem Verbrennungsluftgebläse (8),
(b) einer Brennkammer (2) mit einer Brennstoff-Verdampfereinrichtung (24),
(c) einer mit einer Brennstoffdosierpumpe (56) ausgestatteten Brennstoffzuführung (6), mit der der Verdampfereinrichtung (24) Brennstoff zugemessen wird,
(d) einer Glühkerze (4) zum Zünden eines Gemisches aus Verbrennungsluft und verdampftem Brennstoff, und
(e) einem Steuergerät (60) zur Steuerung der Drehzahl des Verbrennungsluftgebläses (8),
dadurch gekennzeichnet,
(f) daß das Verbrennungsluftgebläse (8) für eine Anfangsbetriebsphase (VG1) in Betrieb genommen wird, in der es mit mindestens mittlerer Gebläsedrehzahl betrieben und danach entweder zu niedriger Gebläsedrehzahl oder zum Stillstand gebracht wird;
(g) daß das Verbrennungsluftgebläse (8) für eine zweite Betriebsphase (VG2) entweder mit niedriger Gebläsedrehzahl betrieben oder auf Stillstand belassen wird,
(h) wobei die Glühkerze (4) entweder am Anfang der Anfangsbetriebsphase (VG1) oder zu einem Zeitpunkt in der Anfangsbetriebsphase...

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Fahrzeugheizgeräte, die im Fall der Verwendung bei einem PKW auch als "Standheizung" oder "Zusatzheizung" bezeichnet werden, finden außer in PKW's auch in Lastkraftwagen, Omnibussen, Campingfahrzeugen, Booten, aber auch in Baumaschinen Anwendung.

Betrieben werden diese Fahrzeugheizgeräte mit Benzin oder Diesel, wobei ein Brenner einen Wärmeträger (Luft oder Wasser) erwärmt.

Es gibt unterschiedliche Arten von Fahrzeugheizgeräten, die – außer nach der Art des Wärmeträgers – nach Art des Brennstoffs (Benzin/Diesel) und nach Art des Brenners sowie weiterer baulicher Besonderheiten unterschieden werden. Es gibt neben Brennern mit Druckzerstäubern und Drehverteilern insbesondere noch Brenner mit Verdampfer. Diese Verdampferbrenner sind für. die vorliegende Erfindung von speziellem Interesse.

Verdampferbrenner werden nicht nur bei Fahrzeugheizungen eingesetzt, sondern auch in Regeneratoren für Partikelfilter, welche in zunehmenden Maße bei Dieselmotoren eingesetzt werden. Das Reinigen oder Regenerieren des Partikelfilters erfolgt durch Ausbrennen.

Der mit dem erfindungsgemäßen Verfahren arbeitende Brenner kann gleichermaßen für Fahrzeugheizungen und derartige Partikelfilter-Regeneratoren eingesetzt werden.

Verdampfer-Brenner enthalten neben dem auch bei anderen Brennertypen übliche Verbrennungsluftgebläse und der ebenfalls üblichen Brennstoffdosierpumpe eine Brennstoff-Verdampfereinrichtung, typischerweise in Form einer porösen Auskleidung im Inneren der Brennkammer. In diese poröse Auskleidung wird von der Brennstoffdosierpumpe Brennstoff eingepumpt, so daß der flüssige Brennstoff von dem porösen, eine große Oberfläche aufweisenden Material des Verdampfers verdampft wird. Durch Zufuhr von Verbrennungsluft durch das Verbrennungsluftgebläse entsteht ein Brennstoff/Luft-Gemisch, welches mit Hilfe einer Glühkerze gezündet wird. Die neuerdings typischerweise als Glühstiftkerze ausgebildete, an eine Stromquelle angeschlossene Glühkerze wird zum Einleiten der Verbrennung eingeschaltet, sie wird nach erfolgter Zündung wieder ausgeschaltet.

Es ist bekannt, daß zum Zünden, das heißt zur Bildung einer Flamme, eines Brennstoff/Luft-Gemisches letzteres "zündfähig" sein muß. Neben der durch die Glühkerze bereitgestellten, naturgemäß immer benötigten Mindest-Zündtemperatur muß ein bestimmtes Verhältnis von Luft und Brennstoff vorliegen, damit die Zündung stattfinden kann.

Es hat sich nun gezeigt, daß bei dem hier in Rede stehenden Verdampferbrenner das Starten des Brenners, insbesondere das Zünden des Brennstoff/Luft-Gemisches nicht immer mit der gewünschten Zuverlässigkeit erfolgt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, bei dem eine zuverlässige Zündung des Brennstoff/Luft-Gemisches innerhalb eines vorhersagbaren Zeitraums erfolgt.

Zur Lösung dieser Aufgabe weist erfindungsgemäß das Verfahren die Merkmale des Anspruchs 1 auf.

Ein Verfahren gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1 ist aus GB 2 243 904 A bekannt. Dort wird anfangs die Glühkerze eingeschaltet, dann das Verbrennungsluftgebläse mit einer ersten Drehzahl in Betrieb genommen, dann die Brennstoffdosierpumpe gestartet. Eine Anfangsbetriebsphase mit Drehzahlabsenkung des Verbrennungsluftgebläses am Ende existiert nicht. Eine Steigerung der Drehzahl des Verbrennungsluftgebläses auf die Betriebsdrehzahl und eine Steigerung der Förderleistung der Brennstoffdosierpumpe auf Betriebsförderleistung werden erst nach erfolgter Zündung vorgenommen.

Aus EP 0 384 280 A1 ist ein Fahrzeugheizgerät mit einem Druckzerstäuberbrenner bekannt. Dort wird bei Startbeginn das Verbrennungsluftgebläse auf volle Betriebsdrehzahl gebracht und dann nach kurzer Zeit abgeschaltet. Während das jetzt antriebslose Verbrennungsluftgebläse Drehzahl verliert, werden die elektrische Zündung und die Brennstoffzufuhr eingeschaltet. Sobald eine Einrichtung zur Flammenerkennung die erfolgreiche Zündung feststellt, wird das Verbrennungsluftgebläse wieder auf volle Betriebsdrehzahl gebracht.

DE 43 23 221 C1 hat einen Anmeldetag vom 12.7.1993 und – ohne vorherige Offenlegung – einen Veröffentlichungstag der Patenterteilung vom 15.12.1994; es handelt sich um ein gegenüber dem vorliegenden Patent zeitrangälteres, aber nicht vor den Prioritätstagen des vorliegenden Patents veröffentlichtes Schutzrecht. Der Schutzgegenstand des vorliegenden Patents ist ein Verfahren zum Erststarten des Verdampfungsbrenners aus der Betriebsruhe und ein Verdampfungsbrenner mit entsprechend ausgebildetem Steuergerät. Der in DE 43 23 221 C1 beschriebene Verfahrensablauf für den Erststart (siehe 2, Zeitraum T1, und zugehörige Beschreibung) beinhaltet keine Anfangsbetriebsphase wie beim vorliegenden Patent. In DE 43 23 221 C1 ist außerdem ein Verfahrensablauf für einen Zweitstart nach erfolglosem Erststart beschrieben (siehe 2, Zeitraum T2, und zugehörige Beschreibung), und dieser Verfahrensablauf beinhaltet eine erste Phase, in der das Verbrennungsluftgebläse zunächst mit voller Drehzahl rotiert und dann sprunghaft auf 25 % der vollen Drehzahl zurückgenommen wird. Es ist nicht offenbart, diesen Verfahrensablauf für den Erststart vorzusehen.

Durch die erfindungsgemäße Anfangsbetriebsphase des Verbrennungsluftgebläses werden im Winter etwaige am Gebläserad haftende Reif- oder Eispartikel gelöst, wodurch sichergestellt ist, daß das Gebläse bei den späteren Phasen auch planmäßig anläuft. Außerdem werden Brennstoffdämpfe aus einem früheren Betrieb des Brenners, die sich in der Brennkammer möglicherweise befinden, ausgetrieben.

Infolge der allmählichen Drehzahlsteigerung des Verbrennungsluftgebläses ändert sich in dieser Phase das Verhältnis von Verbrennungsluft zu Brennstoff laufend, so daß sichergestellt ist, daß zu irgendeinem Zeitpunkt ein gut zündfähiges Brennstoff/Luft-Gemisch zur Verfügung steht, welches dann von der Glühkerze gezündet wird, die ja bereits für die genannte Zeitspanne eingeschaltet war und deshalb genügend Wärmeenergie bereitstellt. Nach dem Zündzeitpunkt weitergehende Drehzahlsteigerung des Verbrennungsluftgebläses fördert die ordnungsgemäße Ausbreitung der Flamme in der Brennkammer ohne Gefahr des Ausblasens. Wenn die Phase der Drehzahlsteigerung des Verbrennungsluftgebläses von mit niedriger Drehzahl laufendem Gebläse ausgeht, entsteht die gezündete Flamme normalerweise bereits vor dem Hochfahren des Gebläses, besonders wenn die Phase der Drehzahlsteigerung erst eine Zeitspanne nach dem Starten der Brennstoffdosierpumpe einsetzt. Das Hochfahren des Gebläses dient dann der Sicherung der ordnungsgemäßen und stabilen Flammenausbreitung in der Brennkammer. Insofern ist das Arbeiten mit einer solchen Zeitspanne bis zum Beginn des Hochfahrens des Gebläses sogar bevorzugt. In diese Zeitspanne fällt die sogenannte Vortränkphase der Verdampfereinrichtung bzw. der Brennkammerauskleidung. Sobald der Brennstoff die Auskleidung in Kerzennähe erreicht hat und besonders dort verdampft, findet die Zündung statt.

Die Ausdrucksweise "allmähliche Drehzahlsteigerung" soll zum Ausdruck bringen, daß die Gebläsedrehzahl nicht mit einem großen Drehzahlsprung innerhalb kurzer Zeit erhöht wird, sondern daß sich die Drehzahlsteigerung über einen Zeitraum hinzieht. Im einzelnen kann dabei die Drehzahlsteigerung vorzugsweise rampenförmig (praktisch geradlinig), treppenförmig bzw. stufenförmig, aber auch mit einem kurvenförmigen Drehzahl/Zeit-Verlauf erfolgen.

Der vorstehend verwendete Begriff "niedrige Drehzahl des Verbrennungsluftgebläses" (vor der allmählichen Drehzahlsteigerung) bedeutet vorzugsweise die Minimaldrehzahl, mit der das betreffende Gebläse betreibbar ist. Gängige Minimaldrehzahlen liegen im Bereich von 300 bis 1000 min^–1.

Vorzugsweise wird die Brennstoffdosierpumpe nach ihrem Start zunächst mit reduzierter Förderleistung betrieben und wird die Förderleistung später, wenn die Drehzahl des Verbrennungsluftgebläses erheblich zugenommen hat, erhöht.

Vorzugsweise wird die Brennstoffdosierpumpe nach ihrem Starten mit in einem Zeitintervall allmählich zunehmender Förderleistung betrieben, wobei die Förderleistungszunahme von stehender Brennstoffdosierpumpe oder von bereits auf eine Anfangsförderleistung gebrachter Brennstoffdosierpumpe ausgeht. Vorzugsweise fällt mindestens ein Teil des Zeitintervalls mit allmählich zunehmender Förderleistung in denjenigen Zeitraum, in dem das Verbrennungsluftgebläse allmählich in seiner Drehzahl gesteigert wird. Aufgrund der Förderleistungszunahme nimmt die in der Brennkammer pro Zeiteinheit verdampfende Brennstoffmenge zu, was im Verein mit der Drehzahlsteigerung des Verbrennungsluftgebläses zu einer ganz besonders sicheren Zündung des Brenners führt.

Die Ausdrucksweise "allmählich zunehmende Förderleistung" soll zum Ausdruck bringen, daß die Förderleistung der Brennstoffdosierpumpe nicht sprunghaft innerhalb kurzer Zeit erhöht wird, sondern daß sich die Förderleistungszunahme über einen Zeitraum hinzieht. Im einzelnen kann dabei die Förderleistungszunahme vorzugsweise praktisch geradlinig oder mit einem kurvenförmigen Förderleistung/Zeit-Verlauf erfolgen. Wenn die Förderleistungszunahme von auf eine Anfangsförderleistung gebrachter Brennstoffdosierpumpe ausgeht, kann die Förderleistungszunahme sofort nach sprunghaftem Bringen auf die Anfangsförderleistung einsetzen oder kann die Brennstoffdosierpumpe schon eine gewisse Zeitspanne mit der Anfangsförderleistung betrieben worden sein.

Man kann auch mehrere Drehzahlsteigerungsphasen nacheinander vorsehen, die sich durch die Steilheit der Drehzahlsteigerung unterscheiden und/oder durch ein Drehzahlplateau getrennt sind. Weiter unten beschriebene Ausführungsbeispiele werden dies noch plastischer verdeutlichen.

Vorzugsweise schaltet das Steuergerät die Glühkerze ab, sobald ein Flammenwächter eine stabile Verbrennungsflamme in der Brennkammer feststellt oder sobald eine bestimmte Zeit nach dem Einschalten der Glühkerze verstrichen ist. Mit der verstrichenen Zeit hängt das dann erreichte Drehzahlniveau des Verbrennungsluftgebläses zusammen, und man weiß aus Erfahrung, daß bei höheren Drehzahlen des Gebläses normalerweise keine Zündung mehr stattfindet.

Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich dadurch aus, daß mit geringem Stromverbrauch ein besonders sicherer Zündvorgang von der ersten Flamme bis zur Ausbildung der stationären Flammenverhältnisse erreicht wird. Dies gilt gerade auch für prinzipiell schwerer entzündliche Brennstoffe wie Diesel.

Wenn der Brenner beim ersten Startversuch nicht zündet, ist es bevorzugt, bei einem anschließenden zweiten Startversuch (ebenso ggf. bei noch weiteren Startversuchen) die Glühkerze mit etwas erhöhter Spannung (Spannungserhöhung vorzugsweise 0,2 bis 0,5 V) zu betreiben. Dabei kann man nach einem ersten Startversuch mit Startablauf gemäß Anspruch 1 auch den zweiten Startversuch mit Startablauf gemäß Anspruch 1 machen. Eine mit erhöhter Spannung betriebene Glühkerze zündet sicherer, und wenn diese Spannungserhöhung nur bei zweiten Startversuchen eingesetzt wird, leidet auch die Lebensdauer der Glühkerze nicht.

Im folgenden werden Ausführungsformen der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
1 in einem horizontalen Längsschnitt entlang der Linie I-I in
2 den Brennerbereich eines Fahrzeugheizgeräts;
2 im Querschnitt längs der Linie II-II in 1 denjenigen Bereich des Brenners, in welchem sich die Glühkerze befindet;
3 eine graphische Darstellung des zeitlichen Verlaufs der Drehzahl des Verbrennungsluftgebläses, der Förderleistung der Brennstoffdosierpumpe und der Einschaltzeit der Glühkerze für den in 1 und 2 dargestellten Brenner;
4 bis 6 graphische Darstellungen des zeitlichen Verlaufs wie bei 3 angegeben, aber mit anderen Arten des Verlaufs.
In den 3 bis 6 ist die Glühkerzenspannung in gestrichelter Linie, die Drehzahl des Verbrennungsluftgebläses in durchgezogener Linie, und die Förderleistung der Brennstoffpumpe (gefördertes Brennstoffvolumen oder Brennstoffmasse pro Zeiteinheit) in strichpunktierter Linie eingezeichnet.
In 1 und 2 ist der Brennerbereich eines Fahrzeugheizgeräts dargestellt, der eine Brennkammer 2 mit einer Glühkerze 4 und mit einer später noch zu beschreibenden Brennstoffzuführung 6, sowie ein Verbrennungsluftgebläse 8 aufweist. Das Gehäuse des Fahrzeugheizgeräts ist aus Gründen der besseren Übersicht nicht dargestellt. Außerdem enthält das Fahrzeugheizgerät – in 1 rechts an die Brennkammer 2 an schließend – einen Wärmetauscher zur Übertragung von Wärme von den heißen Verbrennungsgasen auf einen Wärmeträger.
Das Verbrennungsluftgebläse 8 besteht aus einem Elektromotor 10 und einem Gebläserad 12.
Die Brennkammer 2 ist im wesentlichen zylindrisch. Links in 1 ist der Brennkammer 2 eine Luftzuführungs-Vorkammer 14 vorgelagert, welche die Gestalt eines Zylinders hat, dessen axiale Länge erheblich geringer als sein Durchmesser ist. Ausgehend von der Vorkammer 14 erstreckt sich ein rohrförmiger Brennkammereinsatz 16 in die Brennkammer 2 hinein. Der Brennkammereinsatz 16 ist links in 1 zu der Vorkammer 14 hin offen und ist auch rechts in 1 zur Brennkammer 2 hin offen, wobei dort allerdings ein kreisscheibenförmiges, aus seiner Ebene heraus gekrümmtes Strömungsleitblech 18 vorgesetzt ist, das die aus dem Einsatz 16 austretende Strömung radial nach außen umlenkt.
Zwischen dem Einsatz 16 und einer Umfangswand 20 der Brennkammer 2 befindet sich eine quer zur Längsachse des Brenners verlaufende, kreisringförmige Trennwand 22. Brennkammerseitig an die Brennwand 22 anschließend ist eine poröse, topfförmige Auskleidung 24 mit einem Boden 26 und einem Mantel 28 angeordnet. Der Boden 26 hat eine zentrale Öffnung, die den Einsatz 16 aufnimmt. Die in 1 linke Seite des Boden 26 liegt an der Trennwand 22 an. Die Außenumfangsfläche des Mantels 28 liegt an der Innenumfangsfläche der Brennkammer 2 an. In axialer Richtung ist die Auskleidung 24 kürzer als der Einsatz 16.
Die poröse Auskleidung 24 besteht aus Metallgespinst und ist als ganzheitlich gefertigtes Einbauteil ausgebildet.
Seitlich an den Außenumfang der Umfangswand 20 der Brennkammer 2 ist ein tangentialer Glühkerzenstutzen 30 angesetzt, welcher vertikal verläuft. Die als Glühstiftkerze ausgebildete Glühkerze 4 ist in den Stutzen 30 eingeschraubt und besitzt einen Glühbereich 32. Die Längsachse der Glühkerze verläuft in tangentialer Richtung relativ zu der Brennkammer-Umfangswand 20, wie in 2 deutlich zu erkennen ist. An derjenigen Stelle, wo der Stutzen 30 in die Umfangswand 20 übergeht, ist letztere durchbrochen. An dieser Stelle weist auch die Auskleidung 24 eine Öffnung auf, die allerdings etwas kleiner als die Durchbrechung der Umfangswand 20 ist. Somit ist eine Öffnung 34 als Übergang zwischen dem Innenraum des Stutzens 30 und dem Innenraum der Brennkammer 20 gebildet.
Ein erster Teil der von dem Verbrennungsluftgebläse 8 geförderten Verbrennungsluft tritt über zwei Rohre 36, von denen in 1 nur eines dargestellt ist, in die Vorkammer 14 ein, wobei die beiden Rohre 36 tangential zur Umfangswand der Vorkammer 14 verlaufen und an diametral gegenüberliegenden Stellen in sie einmünden. Aus der Vorkammer 14 strömt die Verbrennungsluft in den Einsatz 16 und strömt von dort, teils durch radiale Öffnungen 38 in den Raum zwischen dem Einsatz 16 und der Umfangwand 20 der Brennkammer 2, und teils aus dem rechten Ende des Einsatzes 16 aus.
Ein weiterer Teil der geförderten Verbrennungsluft strömt der Brennkammer 2 durch radiale Öffnungen 40 zu, die stromab von dem Einsatz 16 in der Umfangswand 20 der Brennkammer 2 ausgebildet sind.
Außerdem sind noch weitere Öffnungen für das Hindurchströmen von Verbrennungsluft vorhanden. Es handelt sich einerseits um Öffnungen 42 in der Trennwand 22. Durch diese Öffnungen 42 können relativ kleine Mengen Verbrennungsluft in den Boden 26 der Auskleidung 24 einströmen und von dort aus fein verteilt in die Brennkammer 2 übertreten. Die Auskleidung 24 weist an diesen Stellen, abgesehen von ihrer Porosität, keine weiteren Öffnungen auf. Andererseits handelt es sich um Öffnungen 44 in der Umfangswand 20 der Brennkammer 2 an solchen Stellen, wo die Auskleidung 24 mit ihrem Mantel 28 hinreicht, wobei diese Öffnungen 44 durch die Auskleidung 24 hindurchführen. Schließlich ist noch eine Zuströmöffnung 46 in dem Stutzen 30 vorhanden.
An dem in 1 rechten Ende der Brennkammer 2 befindet sich eine Flammenblende 48, die mittig eine große Öffnung 50 aufweist. An die Flammenblende 48 schließt sich nach rechts in 1 ein Flammrohr 52 an, in dem die Verbrennung des Brennstoffs zu Ende abläuft.
In 2 erkennt man, daß der Auskleidung 24 Brennstoff von einer Brennstoffdosierpumpe 56 über die Brennstoffleitung 6 zugeführt wird. Die Brennstoffleitung 6 durchsetzt die Umfangswand 20 der Brennkammer 2, ihre Ausmündungsstelle liegt in der gleichen Querschnittsebene wie der Glühbereich 32 der Glühkerze 4 und hat zu der Mittelachse der oben beschriebenen Öffnung 34 einen Winkelabstand von 45 Grad.
Wenn zum Zünden des Brenners die Glühkerze 4 eingeschaltet wird, verdampft – gefördert durch die von dem Glühbereich 32 der Glühkerze 4 ausgehenden Erwärmung – Brennstoff aus der Auskleidung 24 sowohl in das Innere der Brennkammer 2 hinein, als auch in das Innere des Stutzens 30 hinein, wobei ein dem Inneren des Stutzens 30 zugewandter Oberflächenbereich 54 der Auskleidung 24 zusätzlich förderlich ist. Wenn ein zündfähiges Brennstoff/Luft-Gemisch vorhanden ist, erfolgt dessen Zündung im Glühbereich 32 der Glühkerze 4. Die Zündung setzt sich durch die Öffnung 34 in das Innere der Brennkammer 2 fort.
Um eine sichere Zündung innerhalb eines relativ eingeschränkten Zeitbereichs zu erreichen, erfolgt die Steuerung der an der Zündung und am Betrieb des Brenners beteiligten Komponenten durch das links oben in 2 angedeutete Steuergerät in einer vorbestimmten Weise, wie es im folgenden anhand der 3 erläutert wird.
Das Steuergerät 60 empfängt von verschiedenen, hier nicht näher interessierenden Sensoren Zustandssignale, beispielsweise bezüglich der Temperatur des Wärmeträgers, der Existenz einer Flamme innerhalb des Brenners und dergleichen. Das Steuergerät 60 liefert Steuersignale an die Brennstoffdosierpumpe 56, das Verbrennungsluftgebläse 8 und einen in der Zeichnung nicht dargestellten Schalter für die Glühkerze 4.
Gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel entspricht das Einschalten und Ausschalten der Glühkerze 4 sowie das Einschalten und Ausschalten ebenso wie das Steuern der Drehzahl beziehungsweise Fördermenge des Verbrennungsluftgebläses 8 und der Brennstoffdosierpumpe 56 einem zeitlichen Ablauf, wie er in 3 dargestellt ist.
Auf der Abszisse in 3 ist die Zeit t in Sekunden aufgetragen. Links auf der Ordinate ist die Drehzahl des Motors 10 des Verbrennungsluftgebläses 8 aufgetragen. Rechts auf der zusätzlichen Ordinate ist die auf die maximale Förderleistung V_max normierte Förderleistung V der Brennstoffdosierpumpe 56 aufgetragen. Die Förderleistung der Brennstoffpumpe ist durch eine strichpunktierte Linie dargestellt, die Drehzahl des Motors des Verbrennungsluftgebläses ist durch eine ausgezogene Linie dargestellt. Gestrichelt dargestellt ist die Einschaltszeit der Glühkerze 4.
Zunächst wird in einem kurzen Zeitraum von beispielsweise 5 Sekunden der Motor des Verbrennungsluftgebläses 8 bei einer mittleren Drehzahl von zum Beispiel 2300 min^–1 betrieben. Diese Kaltblasphase dient zum Losbrechen von Eispartikeln, die in kalter Umgebung möglicherweise an dem Gebläserad 12 des Verbrennungsluftgebläses 8 haften.
Anschließend wird die Drehzahl des Verbrennungsluftgebläses auf eine minimale Drehzahl von 500 min^–1 abgesenkt. Damit ist die Anfangsbetriebsphase VG1 des Gebläses abgeschlossen. Bis zu diesem Zeitpunkt sind etwa 20 Sekunden verstrichen.
Während der nun folgenden Vorglühphase VG2, die 35 Sekunden dauert, läuft das Verbrennungsluftgebläse mit konstanter, minimaler Drehzahl.
In der Vorglühphase VG2 ist die Glühkerze 4 bereits eingeschaltet, was durch die gestrichelte Linie angedeutet ist. Die Glühkerze kann eingeschaltet werden, wenn auch das Verbrennungsluftgebläse für die Anfangssphase eingeschaltet wird, sie kann auch etwas später eingeschaltet werden, wie durch die gestrichelte Linie parallel zu der linken Ordinate angedeutet ist.
Etwa in der Mitte der Vorglühphase VG2 erfolgt dann die Einschaltung der Brennstoffdosierpumpe durch das Steuergerät 60. Die Brennstoffdosierpumpe wird von diesem Zeitpunkt an zunächst mit reduzierter Förderleistung betrieben, hier etwa den 0,4-fachen der maximalen Förderleistung V_max.
Nach der Vorglühphase VG2 wird zu einem Zeitpunkt, der etwa bei 55 Sekunden nach dem Einschalten des Verbrennungsluftgebläses im Zeitpunkt 0 liegt, die Drehzahl des Verbrennungsluftgebläses linear gesteigert, bis die Drehzahl 5000 min^–1 beträgt. Die Zündung erfolgt entweder zu einem Zeitpunkt Z1, d.h vor Beginn der Drehzahlsteigerung des Gebläses, oder zu einem Zeitpunkt Z2, d.h. während der Phase der Drehzahlsteigerung des Gebläses. Eine gewisse Zeit danach wird auch die Förderleistung der Brennstoffdosierpumpe hochgefahren. Das Steigern der Förderleistung der Brennstoffdosierpumpe 56 erfolgt gemäß Darstellung in 3 rampenförmig, ähnlich verhält es sich bei der Steigerung der Drehzahl des Verbrennungsluftgebläses. Nach etwa 180 Sekunden werden die Drehzahl des Gebläses und die Förderleistung der Brennstoffpumpe nochmals gesteigert. Dann arbeiten Verbrennungsgebläse und Brennstoffdosierpumpe jeweils bei ihrer vollen Nennleistung. Alternativ kann man ohne die gezeichneten Plateaus in der Gesamt-Drehzahlsteigerung des Gebläses und der Gesamt-Förderleistungssteigerung der Brennstoffdosierpumpe arbeiten.
Beim Ausführungsbeispiel gemäß 4 gibt es wiederum eine Anfangsbetriebsphase VG1 des Gebläses, jetzt allerdings mit voller Nenndrehzahl des Gebläses und ohne Einschalten der Glühkerze in dieser Phase. Zeitgleich mit dem Ende der Anfangsbetriebsphase des Gebläses wird zur Zeit T2 die Glühkerze eingeschaltet. Zu einem Zeitpunkt T3, der hier 40 s nach T2 liegt, wird die Brennstoffdosierpumpe mit halber Förderleistung gestartet. Von T2 bis T3 läuft also die weiter vorn angesprochene Zeitspanne zwischen dem Einschalten der Glühkerze und dem Starten der Brennstoffdosierpumpe. Bei diesem Ausführungsbeispiel steht das Verbrennungsluftgebläse während dieser Zeitspanne still.
Ebenfalls zum Zeitpunkt T3 wird durch das Steuergerät eine allmähliche Drehzahlsteigerung des Verbrennungsluftgebläses eingeleitet, und zwar in einem ersten Rampenbereich mit geringerer Steigung und einem anschließenden zweiten Rampenbereich größerer Steigung bis hinauf zur Nenndrehzahl. Etwa zeitgleich mit dem Übergang von dem ersten Rampenbereich in den zweiten Rampenbereich oder, wie eingezeichnet, etwas später wird die Brennstoffdosierpumpe von der halben Förderleistung auf die volle Nennförderleistung umgeschaltet.
Während des ersten Rampenbereichs erfolgt die Zündung und während des zweiten Rampenbereichs erfolgt die Ausbildung stabiler Flammenverhältnisse in der gesamten Brennkammer. Letzteres wird durch den steileren zweiten Rampenbereich beschleunigt.
Die Ausführungsbeispiele gemäß 5 und 6 entsprechen hinsichtlich des zeitlichen Verlaufs der Glühkerzeneinschaltung und der Drehzahl des Verbrennungsluftgebläses im wesentlichen dem Ausführungsbeispiel gemäß 3 bis zur Zeit 150 s. Beim Ausführungsbeispiel gemäß 5 wird jedoch die Brennstoffdosierpumpe nicht sprunghaft auf die "reduzierte Förderleistung" gebracht, sondern mit in einem Zeitintervall allmählich zunehmender Förderleistung hochgefahren. Dieses Hochfahren beginnt etwas vor dem Hochfahren des Gebläses (wahlweise auch gleichzeitig) und erstreckt sich über einen Großteil der Hochfahrphase des Gebläses (wahlweise auch über die gesamte Hochfahrphase des Gebläses). Wie eingezeichnet, kann das Hochfahren der Brennstoffdosierpumpe insbesondere mit linear oder degressiv oder progressiv zunehmender Fördermenge erfolgen.
Das Ausführungsbeispiel von 6 unterscheidet sich vom Ausführungsbeispiel gemäß 5 dadurch, daß die Förderleistungszunahme der Brennstoffdosierpumpe nicht von der Förderleistung Null losgeht, sondern von einer Anfangsförderleistung, auf welche die Brennstoffdosierpumpe beim Starten sprunghaft gebracht worden ist.
In 4 ist jeweils eine obere Einschaltlinie der Glühkerze eingezeichnet, welche den Betrieb mit erhöhter Spannung für den zweiten Startversuch repräsentiert. Derartiger Betrieb mit erhöhter Spannung kann auch bei den anderen Ausführungsbeispielen vorgesehen sein.
Es versteht sich ferner, daß die anhand der 5 und 6 veranschaulichte, allmählich zunehmende Förderleistung der Brennstoffdosierpumpe auch bei den Ausführungsbeispielen gemäß 4 nach dem Starten der Brennstoffdosierpumpe vorgesehen sein kann.
Wie oben erwähnt, ist die Glühkerze 4 hier speziell als Glühstiftkerze ausgebildet. In jüngster Zeit macht man von derartigen Glühstiftkerzen insbesondere deshalb gern Gebrauch, weil diese Art von Glühkerze eine stromsparende Zündung des Verdampferbrenners gestattet. Besonders bei solchen Glühstiftkerzen ist eine sorgfältige Abstimmung des Betriebs der Glühkerze, des Verbrennungsluftgebläses und der Brennstoffdosierpumpe einer zuverlässigen Zündung förderlich.
Anhand der 1 und 2 wurde ein Fahrzeugheizgerät mit einem speziellen Brenner beschrieben. Wie aus der Erläuterung der 3 hervorgeht, geht es hier speziell um das Zünden des Brenners. Ein solcher Brenner kann auch bei einem ansonsten in üblicher Weise ausgestalteten Regenerator für Partikelfilter für Dieselmotoren eingesetzt werden.

Claims

Verfahren zum Erststarten eines Verdampferbrenners für ein Fahrzeugheizgerät oder einen Partikelfilter-Regenerator aus der Betriebsruhe, mit: (a) einem Verbrennungsluftgebläse (8), (b) einer Brennkammer (2) mit einer Brennstoff-Verdampfereinrichtung (24), (c) einer mit einer Brennstoffdosierpumpe (56) ausgestatteten Brennstoffzuführung (6), mit der der Verdampfereinrichtung (24) Brennstoff zugemessen wird, (d) einer Glühkerze (4) zum Zünden eines Gemisches aus Verbrennungsluft und verdampftem Brennstoff, und (e) einem Steuergerät (60) zur Steuerung der Drehzahl des Verbrennungsluftgebläses (8), dadurch gekennzeichnet, (f) daß das Verbrennungsluftgebläse (8) für eine Anfangsbetriebsphase (VG1) in Betrieb genommen wird, in der es mit mindestens mittlerer Gebläsedrehzahl betrieben und danach entweder zu niedriger Gebläsedrehzahl oder zum Stillstand gebracht wird; (g) daß das Verbrennungsluftgebläse (8) für eine zweite Betriebsphase (VG2) entweder mit niedriger Gebläsedrehzahl betrieben oder auf Stillstand belassen wird, (h) wobei die Glühkerze (4) entweder am Anfang der Anfangsbetriebsphase (VG1) oder zu einem Zeitpunkt in der Anfangsbetriebsphase (VG1) oder am Ende der Anfangsbetriebsphase (VG1) oder zu einem Zeitpunkt in der zweiten Betriebsphase (VG2) eingeschaltet wird, (i) und wobei die Brennstoffdosierpumpe (56) entweder zu einem Zeitpunkt in der zweiten Betriebsphase (VG2), aber eine Zeitspanne nach dem Einschalten der Glühkerze (4), oder im wesentlichen gleichzeitig mit dem Ende der zweiten Betriebsphase (VG2) gestartet wird; (k) und daß das Verbrennungsluftgebläse (8) dann allmählich in seiner Drehzahl gesteigert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennstoffdosierpumpe (56) zunächst mit reduzierter Förderleistung betrieben wird, und die Förderleistung später erhöht wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennstoffdosierpumpe (56) nach ihrem Starten mit in einem Zeitintervall allmählich zunehmender Förderleistung betrieben wird, wobei die Förderleistungszunahme von stehender Brennstoffdosierpumpe (56) oder von bereits auf eine Anfangsförderleistung gebrachter Brennstoffdosierpumpe (56) ausgeht.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweites Zeitintervall mit allmählich zunehmender Förderleistung der Brennstoffdosierpumpe (56) vorgesehen ist, das von einem Förderleistungsplateau nach dem ersten Zeitintervall ausgeht.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehzahlsteigerung des Verbrennungsluftgebläses (8) rampenförmig, treppenförmig und/oder kurvenförmig erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Drehzahlsteigerungsphasen nacheinander vorgesehen sind, die sich durch die Steilheit der Drehzahlsteigerung unterscheiden und/oder durch ein Drehzahlplateau getrennt sind.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuergerät (60) die Glühkerze (4) abschaltet, sobald ein Flammenwächter eine stabile Verbrennungsflamme in der Brennkammer (2) feststellt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuergerät (60) die Glühkerze (4) abschaltet, wenn eine bestimmte Zeit nach deren Einschalten verstrichen ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Glühkerze (4) bei einem zweiten Startversuch mit erhöhter Spannung betrieben wird.