DE19535507A1

DE19535507A1 - Speed control

Info

Publication number: DE19535507A1
Application number: DE19535507A
Authority: DE
Inventors: Adrian Zingalik
Original assignee: ERNST-Apparatebau GmbH and Co
Current assignee: ZINGALIK, ADRIAN, 85777 FAHRENZHAUSEN, DE
Priority date: 1995-09-25
Filing date: 1995-09-25
Publication date: 1997-03-27
Also published as: EP0764817A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Gemischaufbereitungssystem für einen Brenner mit einer von einem ersten Elektromotor angetriebenen Brennstofförderpumpe, die den Brennstoff von einem Brennstofftank zu einer Düse oder einem Brennerraum fördert und einer von einem zweiten Elektromotor angetriebenen weiteren Pumpe, die Luft zur Düse oder in den Brennerraum fördert.The invention relates to a mixture preparation system for a burner with one of a first electric motor driven fuel feed pump that draws the fuel from a fuel tank to a nozzle or a burner chamber promotes and one of a second electric motor driven another pump, the air to the nozzle or in promotes the burner chamber.

Bei den heute verwendeten Ölbrennern, wie sie z. B. in Dieselpartikelfiltersystemen Verwendung finden, werden die Pumpen, die den Kraftstoff und die Luft zur Einspritzdüse bzw. in den Verbrennungsraum pumpen, mittels Elektromotoren mit einer konstanten Drehzahl angetrieben. Dies bedeutet, daß, sofern die Elektromotoren eingeschaltet sind, die Pumpen konstante Kraftstoff- bzw. Luftmengen fördern. Die Kraftstoffregelung besteht bei diesen Ölbrennern zumeist aus getakteten oder Proportionalmagnetventilen, welche die Kraftstoff- oder Luftzuleitung je nach Bedarf öffnen oder verschließen.In the oil burners used today, as z. B. in Diesel particle filter systems will be used Pumping the fuel and air to the injector or pump into the combustion chamber, by means of Electric motors driven at a constant speed. This means that provided the electric motors are switched on, the pumps have constant fuel or Promote air volumes. The fuel regulation exists at these oil burners mostly from clocked or Proportional solenoid valves that control the fuel or Open or close the air supply line as required.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Gemischaufbereitungssystem bereitzustellen, welches ohne zusätzliche in der Kraftstoff- oder Luftzuleitung befindliche Regeleinrichtungen auskommt, wodurch weniger mechanische Teile benötigt werden und somit das System zuverlässiger, kleiner, kompakter und billiger herzustellen ist und betriebssicherer und in Steuerung/Regelung genauer wird.The object of the invention is a Provide mixture preparation system, which without additional in the fuel or air supply control devices located, which means less mechanical parts are needed and thus the system more reliable, smaller, more compact and cheaper is to be manufactured and is more reliable and in Control becomes more precise.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Drehzahl des einen und/oder des anderen Elektromotors mittels eines Drehzahlstellers insbesondere stufenlos einstellbar oder regelbar oder steuerbar ist.This object is achieved in that the speed of one and / or the other electric motor steplessly in particular by means of a speed controller is adjustable or controllable.

Ein derartiges Gemischaufbereitungssystem hat den Vorteil, daß der Drehzahlbereich der Pumpen zwischen Stillstand und einer Nenndrehzahl beliebig verstellbar oder einregelbar ist, wodurch sich die von den Pumpen geförderten Kraftstoff- bzw. Luftmengen genaustens einstellen lassen. Hierdurch läßt sich das in den Brennerraum eingespritzte Brennstoff-Luftgemisch beliebig einstellen. Vorteilsmäßig werden dazu die Drehzahlsteller mit einer Steuerung oder Regelung verbunden, wobei diese Steuerung mit Sensoren verbunden ist, die z. B. die Verbrennungstemperatur, das Abgas- bzw. Verbrennungsmischverhältnis oder deren Zusammensetzung vor und/oder nach der Verbrennung, die Drehzahl oder den Drehzahlbereich eines Verbrennungsmotors erfassen. Eine derartige Steuerung kann die mittels der Pumpen geförderten Mengenströme je nach Bedarf und Systemzustand einregeln, wodurch ein optimales Gemischverhältnis bzw. eine optimale Gemischzusammensetzung sowie Gemischmenge einstell- bzw. einregelbar ist. Hierdurch kann vorteilsmäßig eine optimale Verbrennung des Kraftstoffes erreicht werden. Such a mixture preparation system has the Advantage that the speed range of the pumps between Standstill and a nominal speed adjustable or is adjustable, which is different from the pumps delivered fuel or air quantities exactly let set. This allows the Any fuel-air mixture injected into the burner chamber to adjust. The speed controllers are advantageous for this connected with a control or regulation, this Control is connected to sensors that z. B. the Combustion temperature, the exhaust gas or Combustion mixture ratio or its composition before and / or after the combustion, the speed or the Record the speed range of an internal combustion engine. A such control can be by means of the pumps promoted volume flows depending on requirements and system status adjust, whereby an optimal mixture ratio or an optimal mixture composition and mixture quantity is adjustable or adjustable. This can advantageously an optimal combustion of the fuel can be achieved.

Hierzu ist es von Vorteil, wenn ein Sensor die Abgase des Motors analysiert und die Steuerung die Drehzahl bzw. Fördermengen der beiden Pumpen derart einstellt bzw. regelt, daß sich bei einer unvollständigen Verbrennung des Brennstoffs das Mengenverhältnis von Luft zu Brennstoff verändert. Hierdurch kann vorteilsmäßig Kraftstoff eingespart und die Rußbildung vermindert werden.For this purpose, it is advantageous if a sensor detects the exhaust gases of the Motors analyzed and the control system the speed or Sets the delivery rates of the two pumps or regulates that with an incomplete combustion the ratio of air to the fuel Fuel changed. This can be advantageous Saving fuel and reducing soot formation will.

Wird der Brenner z. B. für einen Dieselpartikelfilter eingesetzt, bei dem mittels des Brenners der auf den Filterkerzen befindliche Ruß in zeitlichen Abständen abgebrannt wird, kann durch eine bessere Verbrennung des in den Brenner eingespritzten Kraftstoffgemischs der Ruß effektiver und schneller abgebrannt werden, wodurch die Abbrenn- bzw. Regenerierungsphasen verkürzt werden und zusätzlich weniger Ruß entsteht.If the burner z. B. for a diesel particulate filter used in which by means of the burner on the Soot located in filter candles at regular intervals burned down can be burned by better combustion of the the soot injected into the burner be burned down more effectively and quickly, which means that Burn-off or regeneration phases can be shortened and additionally less soot is created.

Ebenfalls vorteilsmäßig ist es, wenn mindestens ein Sensor die Temperatur im oder am Verbrennungsmotor oder Brenner mißt und ein der Temperatur entsprechendes Signal an die Steuerung übermittelt wird und die Steuerung das Mengenverhältnis von Luft zu Brennstoff verändert, sobald die ermittelte Temperatur eine Temperaturschwelle übersteigt oder untersteigt. Durch die sehr schnell veränderbare Gemischbildung kann somit eine genaue Temperaturregelung der Verbrennungstemperatur realisiert werden.It is also advantageous if at least one Sensor the temperature in or on the internal combustion engine or Burner measures and a signal corresponding to the temperature is transmitted to the controller and the controller the Air to fuel ratio changes as soon as the determined temperature is a temperature threshold exceeds or falls below. Through the very quickly changeable mixture formation can thus be an exact Temperature control of the combustion temperature implemented will.

Beim Einsatz eines derartigen Gemischaufbereitungssystems für einen Brenner in einem Dieselpartikelfiltersystem führt dies zu einem niedrigen Energieverbrauch des Partikelfiltersystems insbesondere im niedrigen Drehzahlbereich der Antriebs-Elektromotoren, wodurch der Energieverbrauch soweit reduziert wird, daß die heute notwendigen größeren Batterien und Generatoren wesentlich kleiner ausgeführt werden können.When using such a mixture preparation system for a burner in a diesel particulate filter system this leads to a low energy consumption of the Particulate filter system especially in the low Speed range of the drive electric motors, whereby energy consumption is reduced to such an extent that today necessary larger batteries and generators significantly can be made smaller.

Ein derartiges Gemischaufbereitungssystem kann ebenfalls vorteilsmäßig zur Düsenreinigung verwendet werden, wobei die Steuerung den die Brennstofförderpumpe antreibenden Elektromotor stillsetzt und die Drehzahl des Elektromotors, der die die Luft fördernde Pumpe antreibt, derart einstellt, daß die geförderte Luftmenge gerade noch ausreicht, die Düse von Verschmutzungen freizuhalten bzw. von Schmutz insbesondere von Ruß zu befreien. Eine derartige Düsenreinigung wird vorteilsmäßig außerhalb der Regenerierungphasen, d. h. während der Zeit, wo der Ruß der Filterkerzen nicht abgebrannt wird, vorgenommen. Die dazu notwendige Luftmenge kann mittels der Drehzahlregelung so gering gehalten werden, daß die Stromaufnahme des Elektromotors vernachlässigbar klein bleibt. Da die Spülluftmenge der Düse nicht mehr vom Fahrzeugluftdrucknetz entnommen wird, erreicht man damit auch eine größere Betriebssicherheit des Fahrzeugs.Such a mixture preparation system can also are advantageously used for nozzle cleaning, where the control that drives the fuel feed pump Electric motor stops and the speed of the Electric motor that drives the air pump so that the amount of air delivered is just is still sufficient to keep the nozzle free of dirt or to remove dirt, especially soot. A such nozzle cleaning is advantageously outside the Phases of regeneration, d. H. during the time when the soot the filter candles are not burned off. The the amount of air required for this can be achieved using the Speed control can be kept so low that the Current consumption of the electric motor is negligible remains. Since the purge air volume of the nozzle no longer comes from Vehicle air pressure network is removed, can be achieved with it also greater operational safety of the vehicle.

Ein weiterer Vorteil einer derartigen Steuerung mittels eines Drehzahlstellers ist, daß die Drehrichtung des betreffenden Elektromotors insbesondere des die Luftpumpe antreibenden Elektromotors umkehrbar ist, wodurch vorteilsmäßig Luft entweder in den Brennerraum gefördert werden kann oder Luft mittels der Pumpe von der Umgebung mittels einer zweiten Ansaugleitung in entgegengesetzte Ansaugrichtung gefördert werden kann, wobei ein in der Luftansaugleitung montierter Ansaugluftfilter von groben Staubpartikeln und/oder Kondenswasser befreit werden kann. Hierdurch können die Wartungsintervalle für den Luftfilter verlängert werden und kann die Betriebssicherheit des gesamten Systems erhöht werden.Another advantage of such a control means a speed controller is that the direction of rotation of the electric motor in particular of the air pump driving electric motor is reversible, whereby advantageously conveyed air either into the burner chamber or air from the environment by means of the pump by means of a second suction line in opposite Intake direction can be promoted, one in the Air intake line mounted intake air filter from coarse Dust particles and / or condensed water are freed can. As a result, the maintenance intervals for the Air filter can be extended and the Operational reliability of the entire system can be increased.

Nachfolgend wird eine mögliche Ausführungsform der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. A possible embodiment of the Invention explained with reference to the drawing.

Die Zeichnung zeigt ein Blockschaltbild des Gemischaufbereitungssystems. Das Gemischaufbereitungssystem besteht aus zwei Pumpen 3, 4, die mittels der Motoren 5, 6 angetrieben sind. Die Pumpen 3, 4 werden von den Motoren 5, 6 über Wellen oder Getriebe 19, 20 angetrieben. Jeder Motor 5, 6 ist mittels der Anschlußleitungen 10, 11 mit einem dazugehörigen Drehzahlsteller 7, 8 in elektrischer Verbindung. Die Drehzahlsteller 7, 8 werden über externe Spannungsversorgungen 22, 23 versorgt. Die Steuerung 9 gibt mittels der Datenleitungen 17, 18 den Drehzahlstellern 7, 8 Sollwerte vor. Je nach Arbeitsweise der Drehzahlsteller wird mittels des Drehzahlstellers eine dem Sollwert entsprechende Drehzahl beim jeweiligen Elektromotor eingeregelt. Die Pumpenansaugseite der den Brennstoff fördernden Pumpe 3 ist mittels einer Brennstoffzufuhrleitung 16 mit einem Brennstofftank 14 verbunden. Der Pumpenauslaß der Pumpe 3 ist mittels einer Zufuhrleitung 12 mit der Brennerdüse bzw. dem Brennerraum 2 in Verbindung. Die Pumpenansaugseite der die Luft fördernden Pumpe 4 ist mit einer Luftansaugleitung 15 verbunden, in der sich ein Luftfilter 24 zur Reinigung der angesaugten Umgebungsluft befindet. Der Pumpenauslaß der Pumpe 4 ist mittels einer Zufuhrleitung 13 mit der Brennerdüse bzw. dem Brennerraum 2 in Verbindung.The drawing shows a block diagram of the mixture preparation system. The mixture preparation system consists of two pumps 3 , 4 , which are driven by the motors 5 , 6 . The pumps 3 , 4 are driven by the motors 5 , 6 via shafts or gears 19 , 20 . Each motor 5 , 6 is electrically connected by means of the connecting lines 10 , 11 to an associated speed controller 7 , 8 . The speed controllers 7 , 8 are supplied via external voltage supplies 22 , 23 . The controller 9 uses the data lines 17 , 18 to specify the speed controllers 7 , 8 setpoints. Depending on the mode of operation of the speed controller, a speed corresponding to the setpoint is adjusted for the respective electric motor using the speed controller. The pump suction side of the pump 3 delivering the fuel is connected to a fuel tank 14 by means of a fuel supply line 16 . The pump outlet of the pump 3 is connected to the burner nozzle or the burner chamber 2 by means of a feed line 12 . The pump suction side of the air-conveying pump 4 is connected to an air suction line 15 , in which there is an air filter 24 for cleaning the sucked-in ambient air. The pump outlet of the pump 4 is connected to the burner nozzle or the burner chamber 2 by means of a feed line 13 .

Zusätzlich kann die Pumpenauslaßseite der Pumpe 4 mittels einer weiteren Zufuhrleitung 26 mit der Umgebungsluft in Verbindung sein. Die Pumpe 4 kann in diesem Fall in beide Richtungen pumpen, wobei zusätzliche Sperrventile 25, 27 notwendig sind, die zum einen während des Normalbetriebs des Gemischaufbereitungssystems verhindern, daß die zum Brennerraum 2 gepumpte Luft über die Zufuhrleitung 26 in die Umgebung gelangt und zum anderen verhindern, daß während der Reinigungsphase des Filters 24 Gase aus dem Brennerraum 2 über die Zufuhrleitung 13 in die Umgebung gepumpt werden. Die Ventile 25, 27 können dabei normale mechanische oder elektronisch gesteuerte Absperrventile sein.In addition, the pump outlet side of the pump 4 can be connected to the ambient air by means of a further supply line 26 . In this case, the pump 4 can pump in both directions, additional blocking valves 25 , 27 being necessary which, on the one hand, prevent the air pumped to the burner chamber 2 from getting into the environment via the supply line 26 during the normal operation of the mixture preparation system and on the other hand prevent it that during the cleaning phase of the filter 24 gases from the burner chamber 2 are pumped into the environment via the supply line 13 . The valves 25 , 27 can be normal mechanical or electronically controlled shut-off valves.

Der Verbrennungsmotor 1 kann ein Rußpartikelfiltersystem haben, welches im Blockschaltbild nicht eingezeichnet ist. Die ebenfalls im Blockschaltbild nicht eingezeichneten Sensoren, die im Brennerraum 2 und/oder dem Verbrennungsmotor 1 bestimmte Temperaturen bzw. den Betriebszustand des Verbrennungsmotors ermitteln, sind mittels Signalleitungen und/oder Datenleitungen 21 mit der Steuerung 9 verbunden.The internal combustion engine 1 can have a soot particle filter system, which is not shown in the block diagram. The sensors, also not shown in the block diagram, which determine certain temperatures or the operating state of the internal combustion engine in the burner chamber 2 and / or the internal combustion engine 1 , are connected to the controller 9 by means of signal lines and / or data lines 21 .

Die Steuerung 9 wertet die von den Sensoren ermittelten Daten aus und überträgt mittels der Daten- bzw. Signalleitungen 17, 18 die jeweils erforderlichen Sollwerte an die Drehzahlsteller 7, 8.The controller 9 evaluates the data determined by the sensors and uses the data or signal lines 17 , 18 to transmit the required values to the speed controllers 7 , 8 .

Somit ist der komplette Regelkreis geschlossen.The complete control loop is thus closed.

Claims

1. Mixture preparation system for a burner with a fuel feed pump ( 3 ) driven by a first electric motor ( 5 ), which pumps the fuel from a fuel tank ( 14 ) to a nozzle or a burner chamber ( 2 ) and one driven by a second electric motor ( 6 ) Another pump ( 4 ), which conveys air to the nozzle or into the burner chamber ( 2 ), characterized in that the speed of the one and / or the other electric motor ( 5 , 6 ) can be adjusted continuously or in particular by means of a speed controller ( 7 , 8 ) is adjustable or controllable.

2. Mixture processing system according to claim 1, characterized in that the / the speed controller ( 7 , 8 ) with a control or regulation ( 9 ) is / are.

3. Mixture preparation system according to claim 1 or 2, characterized in that the mixture preparation system has sensors which, at at least one point, the combustion temperature and / or the combustion mixture ratio before and / or after the combustion and / or the speed and / or the speed range of an internal combustion engine ( 1 ) Detect and transmit associated signals to a controller or regulator ( 9 ) and the controller ( 9 ) controls the speed of at least one electric motor ( 5 , 6 ).

4. Mixture preparation system according to one of the preceding claims, characterized in that by means of the control ( 9 ) a required mixture ratio or a required mixture composition as well as the quantity of mixture can in particular be continuously adjusted or adjusted or optimized.

5. Mixture preparation system according to one of the preceding claims, characterized in that a sensor analyzes the exhaust gases of the internal combustion engine ( 1 ) or burner and the controller ( 9 ) adjusts or regulates the speeds or delivery rates of the two pumps ( 3 , 4 ) that in the event of incomplete combustion of the fuel, the ratio of air to fuel changes independently of one another.

6. Mixture preparation system according to one of the preceding claims, characterized in that at least one sensor measures the temperature in or on the internal combustion engine ( 1 ) and / or burner and transmits a signal corresponding to the measured temperature to the controller ( 9 ) and the controller ( 9 ) the ratio of air to fuel changes as soon as the determined temperature exceeds or falls below a certain temperature.

7. Mixture preparation system according to one of the preceding claims, characterized in that the control ( 9 ) for cleaning the nozzle stops the fuel delivery pump ( 3 ) driving the electric motor ( 5 ) and the speed of the electric motor ( 6 ) which pumps the air-conveying pump ( 4 ) drives, such that the amount of air conveyed is just sufficient to keep the nozzle free of dirt and dirt, in particular soot.

8. Mixture processing system according to one of the preceding claims, characterized in that the direction of rotation of the electric motor ( 6 ) which drives the air-conveying pump ( 4 ) by means of the controller ( 9 ) and the speed controller ( 8 ) is reversible, such that the pump ( 4 ) either conveys the air into the burner chamber ( 2 ) or, in the opposite direction of pumping, air or gas via a further supply line ( 26 ), which connects the pump outlet side of the pump ( 4 ) to the environment or a gas container, through a the intake line ( 15 ) arranged air filter promotes.