DE4217150C2

DE4217150C2 - Motorunabhängig betreibbares Fahrzeugheizgerät

Info

Publication number: DE4217150C2
Application number: DE4217150A
Authority: DE
Inventors: Christian Wenhart
Original assignee: Webasto Thermosysteme GmbH
Current assignee: Webasto SE
Priority date: 1992-05-23
Filing date: 1992-05-23
Publication date: 1996-02-15
Anticipated expiration: 2012-05-24
Also published as: DE4217150C1

Description

Die Erfindung betrifft ein motorunabhängig betreibbares Fahrzeugheizgerät nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Bei derartigen Heizgeräten, die zu Standheizzwecken oder dergleichen genutzt werden können, wird die Brennluftmenge meist werksseitig einmal einge stellt und wird dann nicht mehr verändert. Da ein Fahrzeug mit einem derartig eingebauten motorunabhängig betreibbaren Fahrzeugheizgerät aber unter unterschiedlichen Umgebungsbedingungen eingesetzt wird, wobei sich der atmosphärische Druck, die Temperatur, die geodätische Höhe und dergleichen ändern können, sind starke Schwankungen beim CO₂-Gehalt im Betrieb des Heizgerätes bei wechselnden Einsatzbedingungen zu beobachten. Hierdurch werden die Brennwerte eines derartigen Heizgerätes ungünstiger, die Lebensdauer desselben kann sich verkürzen, die Starteigenschaften verschlechtern sich, die Heizleistung wird reduziert und der Betrieb kann zu stärkeren Umweltbelastungen führen.

Aus DE 39 40 011 A1 ist ein Ölheizgerät mit einem Verdampfungsbrenner bekannt, bei dem eine kaminabzugabhängige bzw. differenzdruckabhängige Regelung der Brennluftzufuhr über einen drehzahlgeregelten Antriebsmotor für ein Brennluftgebläse durchgeführt werden, um den Brennstoffverbrauch und die Emmissionen bei Ölheizgeräten mit Verdampfungsbrennern soweit wie möglich herabzusetzen.

Aus DE 29 50 689 A1 und DE 29 50 690 A1 sind Vorrichtungen zur Regelung der Verbrennungsluftmenge einer Feuerstätte mit einer Einrichtung zur Veränderung der Verbrennungsluftmenge bekannt. Hierbei sind aufeinander abgestimmte, gleichzeitig durch eine Regeleinheit beeinflußbare Einrichtung zur zuluftseitigen und abgasseitigen Beeinflussung der Verbrennungsluftmenge vorgesehen, um in allen Lastbereichen des Brenners einen besseren feuerungstechnischen Wirkungsgrad als bei üblichen Vorrichtungen zu erzielen.

Aus DE 25 16 266 C2 ist ein Brenner für fließfähigen Brennstoff bekannt, bei dem der Austrittsquerschnitt der als Brennluftdüse ausgebildeten Zuführung für Verbren nungsluft stufenlos derart veränderbar ist, daß die Geschwindigkeit des aus der Brennluftdüse austretenden Verbrennungsluftstrahls konstant bleibt, um zu erzielen, daß über einen weiten Regelbereich gleichbleibende Druckverhältnisse für die Abgasrückführung gegeben sind.

In der DE-AS 10 14 265 ist eine Vorrichtung zur automatischen Regulierung der Verbrennungsluftmenge bei Ölverdampfungsbrennern beschrieben, bei dem eine vom Kaminzug abhängige Regelung und eine von der Ölzufuhrmenge abhängige aber von der erstgenannten unabhängige Regelung verwirklicht werden.

Abgesehen von der Druckschrift DE 25 16 266 C2 befassen sich alle anderen vorstehend genannten Dokumente mit stationären Feuerungsanlagen, bei welchen keine sich wesentlich ändernden Einsatzbedingungen aufgrund der stationären Anordnung zu berücksichtigen sind, so daß sich hierbei die eingangs im Zusammenhang mit den motorunabhängig betreibbaren Fahrzeugheizgeräten geschilderten Schwierigkeiten nicht ergeben können. Bei der Druckschrift DE 25 16 266 C2 werden zur Brennluftversorgung eines Brenners Brennluftdüsen eingesetzt, wobei man gleichbleibende Druckverhältnisse für die Abgasrückführung einhalten möchte.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein motorunabhängig betreibbares Fahrzeugheizgerät bereitzustellen, bei welchem die sich ändernden Einsatzbedingungen weder zu Be triebsstörungen noch zu einer verstärkten Umweltbelastung führen, sondern immer ein weitgehend optimaler Betrieb unter Berücksichtigung von sich ändernden Einsatzbedingungen ermöglicht wird.

Nach der Erfindung wird diese Aufgabe durch ein Heizgerät mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.

Durch die Absolutdruckmeßeinrichtung beim erfindungsgemäßen Heizgerät können sich ändernde Einsatzbedingungen, wie Druck, Temperatur, geodätische Höhe oder dergleichen in der Form berücksichtigt werden, daß der Brennluftvolumenstrom in entsprechender Weise reguliert bzw. verändert wird, welcher dem Brenner beim Betrieb desselben zugeleitet wird. Hierdurch läßt sich ein stabiler, optimaler CO₂-Wert bei dem Heizgerät der gattungsgemäßen Art unabhängig von den Einsatzbedingungen im wesentlichen automatisch einregeln, wodurch sich unter anderem die Betriebszuver lässigkeit eines derartigen Heizgerätes und die Lebensdauer desselben verbessern lassen, und sich insbesondere die Umweltbelastungen durch Abgase so stark wie möglich reduzieren lassen.

Vorzugsweise ist die Absolutdruck-Meßeinrichtung beim erfindungsgemäßen Heizgerät derart ausgelegt, daß sie zugleich einen Temperaturabgleich vornimmt, so daß sich auch die Temperaturbedingungen berücksichtigen lassen, unter denen das Heizgerät betrieben wird.

Zur Veränderung des Brennluftvolumenstroms in Abhängigkeit von der Meßgröße der Absolutdruck-Meßeinrichtung kann eine mechanische Übertragungseinrichtung, wie ein Getriebe, eine Welle, ein Gestänge oder dergleichen in Betracht kommen. Alternativ kann der Meßwert der Absolutdruck-Meßeinrichtung in eine elektrische Größe analog oder digital umgewandelt werden, so daß sich der Brennluftvolumenstrom über ein elektrisches Steuersignal beeinflussen läßt. Selbstverständlich kann die Meßgröße direkt als Stellgröße genutzt werden, so daß eine Übertragungseinrichtung entfallen kann.

Im Hinblick auf die Lage der Absolutdruck-Meßeinrichtung sind verschiedene Anordnungen einzeln oder in Kombination möglich. So kann die Absolutdruck- Meßeinrichtung im brennluftführenden Bereich saugseitig, oder druckseitig oder in einem die Saugseite mit der Druckseite verbindenden Bypass oder abgasseitig angeordnet sein.

Wenn wenigstens zwei Absolutdruck-Meßeinrichtungen vorhanden sind, so können diese in Serie oder parallel geschaltet werden.

Alternativ ist die Auslegung nach der Erfindung derart getroffen, daß in Abhängigkeit von der Meßgröße des oder der Absolutdruck-Meßeinrichtung(en) zur Brennluftvolumenstromveränderung das Spaltmaß bei einem an sich bekannten, zur Brennluftförderung dienenden Brennluftgebläse verändert wird, wozu die wenigstens eine Absolutdruck-Meßeinrichtung über eine Welle mit dem Brennluftgebläse derart gekoppelt ist, daß sich das Laufrad des Gebläses hinsichtlich seiner Lage in axialer Richtung gegenüber dem Gebläsegehäuse verändern läßt. Bei einem derartigen Brennluftfördergebläse kann es sich beispielsweise um ein Seitenkanalgebläse handeln. Hierdurch läßt sich dann der Brennluftvolumenstrom verändern.

Vorzugsweise ist oder sind die Absolutdruck-Meßeinrichtung(en) als Druckmeßdose ausgelegt, welche durch den atmosphären Druck beaufschlagt ist. Hierbei dient als Meßgröße zweckmäßigerweise der Hub der Druckmeßdose, welcher über eine Getriebeeinrichtung zur Veränderung des Brennluftvolumenstroms genutzt werden kann. Alternativ kann der Hub in eine analoge oder digitale Größe umgewandelt wer den, über welche ein Stellmotor oder ein Magnetventil zur Querschnittsveränderung des brennluftführenden Bereiches und zur Veränderung des Brennluftvolumenstroms beispielsweise ansteuerbar ist.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher erläutert. Darin zeigt:

Fig. 1 eine schematische Ansicht eines motorunabhängig betreibbaren Fahrzeugheizgerätes als eine bevorzugte Ausführungsform eines Heizgerätes mit der erfindungsgemäßen Auslegung,

Fig. 2 eine schematische Ansicht eines Heizgerätes mit einer weiteren bevorzugten Anordnung einer Absolutdruck-Meßeinrichtung,

Fig. 3 eine schematische Ansicht einer Ausführungsvariante eines Heizgerätes mit einer weiteren Anordnung einer Absolutdruck- Meßeinrichtung nach der Erfindung,

Fig. 4 eine schematische Ansicht eines Heizgerätes mit einer Anordnungsvariante einer Absolutdruck-Meßeinrichtung bei einem Heizgerät nach der Erfindung, und

Fig. 5 eine schematische Ansicht einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Auslegung in Verbindung mit einem Seitenkanalgebläse, welches zur Brennluftförderung bei einem Heizgerät nach der Erfindung dient.

In den Figuren der Zeichnung sind gleiche oder ähnliche Teile mit denselben Bezugszeichen versehen.

In den Fig. 1 bis 4 ist schematisch ein Heizgerät angedeutet, welches insgesamt mit 1 bezeichnet ist. Wie aus Fig. 1 zu ersehen ist, ist in einem brennluftführenden Bereich 2 des Heizgerätes 1 eine Absolutdruck-Meßeinrichtung 3 angeordnet, welche vorzugsweise als eine Druckmeßdose 4 ausgelegt ist. Auf diese Druckmeßdose 4 wirkt einerseits der Atmosphärendruck der Außenumgebung; der Innendruck der Dose ist konstant. Wenn sich der Atmosphärendruck der Außenumgebung ändert, erhält man als Meßgröße an der Druckmeßdose 4 einen mit x bezeichneten Hub. Diese Meßgröße (Hub x) wird dann genutzt, um den Brennluftvolumenstrom _L zu verändern.

Bei dem Beispiel nach Fig. 1 ist die Absolutdruck-Meßeinrichtung 3 saugseitig angeordnet, d. h. sie liegt im brennluftführenden Bereich 3 vor oder im Einlaßbereich eines zur Brennluftförderung dienenden Gebläses 5, welches die Brennluft zu einem Brenner 6 des Heizgerätes 1 fördert, welchem - wie schematisch dargestellt - zusätzlich Brennstoff, wie flüssiger Brennstoff, zugeführt wird.

Bei der Auslegungsform nach Fig. 2 ist in Abweichung zu Fig. 1 eine Absolutdruck- Meßeinrichtung 3a druckseitig im brennluftführenden Bereich 2, d. h. im oder nach dem Auslaß eines Brennluftgebläses 5 angeordnet.

Bei der Auslegung nach Fig. 3 ist ein Bypass 8 vorgesehen, welcher im brennluftführenden Bereich 2 die Saugseite und die Druckseite des Brennluftgebläses 5 verbindet. In diesem Bypass 8 ist eine Absolutdruck-Meßeinrichtung 3b angeordnet.

Bei der Ausführungsvariante nach Fig. 4 ist eine Absolutdruck-Meßeinrichtung 3c im Abgasbereich des Heizgerätes 1 angeordnet.

Obgleich nicht näher dargestellt ist, können natürlich bei einem erfindungsgemäßen Heizgerät auch zwei oder mehrere Absolutdruck-Meßeinrichtungen 3 bis 3c an verschiedenen Stellen des brennluftführenden Bereiches 2 angeordnet sein. Wenn mehrere derartige Absolutdruck-Meßeinrichtungen 3 bis 3c beim Heizgerät 1 vorhanden sind, so können diese hinsichtlich ihrer Wirkungsverknüpfung untereinander in Serie oder parallel geschaltet sein. Hierdurch läßt sich die Meßgröße (Hub x) in entsprechender Weise in eine aussagekräftige und nutzbare Stellgröße umwandeln.

Gemäß einer weiteren Umwandlungs- und Nutzungsform der Meßgröße, welche man von einer oder mehreren der Absolutdruck-Meßeinrichtung(en) 3 bis 3c erhält, läßt sich diese Meßgröße analog oder digital in ein elektrisches Signal umsetzen, welches sich dann zur Brennluftvolumenstromänderung über einen Stellmotor, ein Magnetventil oder dergleichen in der Form nutzen läßt, daß die Querschnitte des brennluftführenden Bereiches 2 des Heizgerätes 1 verändert werden.

In Fig. 5 ist ein weiteres Anwendungsbeispiel gezeigt, bei dem das schematisch in den Fig. 1 bis 4 dargestellte Brennluftgebläse 5 als ein an sich bekanntes Sei tenkanalgebläse 10 ausgelegt ist. Hierbei ist schematisch eine Absolutdruck- Meßeinrichtung 3d, welche beispielsweise als eine Druckmeßdose 4d ausgelegt sein kann, angedeutet, welche entsprechend den voranstehenden Ausführungen im Zu sammenhang mit den Fig. 1 bis 4 jeweils an einer aussagekräftigen Stelle des brennluftführenden Bereiches 2 des Heizgerätes 1 angeordnet ist. Die Meßgröße der Absolutdruck-Meßeinrichtung 3d (Hub x) wird über eine Welle 11 auf die Achse des Seitenkanalgebläses 10 in der Form übertragen, daß sich ein Spaltmaß s zwischen einem Gehäuse 12 des Seitenkanalgebläses 10 und einem Laufrad 13 desselben derart verändern läßt, daß sich der Brennluftvolumenstrom _L variieren läßt.

Obgleich voranstehend lediglich Absolutdruck-Meßeinrichtungen 3 bis 3d gezeigt und beschrieben wurden, welche Veränderungen des Atmosphärendrucks der Außenumgebung berücksichtigen, können diese Absolutdruck-Meßeinrichtungen 3 bis 3d auch derart ausgelegt werden, daß eine Temperaturabhängigkeit berücksichtigt werden kann, so daß zugleich auch ein Temperaturabgleich möglich ist. Hierzu können entsprechend nicht gezeigte Temperaturfühler vorgesehen sein, welche wirkungsmäßig mit der Absolutdruck-Meßeinrichtung 3 bis 3d zusammenarbeiten.

Bei den voranstehend beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen ermöglicht die vorgesehene Absolutdruck-Meßeinrichtung 3 bis 3d einzeln oder in Kombination eine Veränderung des Brennluftvolumenstroms _L im brennluftführenden Bereich 2 des Heizgerätes 1 in der Form, daß man unter Berücksichtigung der Einsatzbedingungen stabile Betriebsverhältnisse des Heizgerätes 1 mit günstigen CO₂-Werten auf möglichst kostengünstige Weise erhält, so daß sich unter anderem auch Umweltbelastungen durch Abgasemmissionen derartiger Heizgeräte reduzieren lassen. Insbesondere werden beim erfindungsgemäßen Heizgerät 1 die sich ändernden Umgebungsbedingungen, wie insbesondere der Luftdruck, die geodätische Höhe, die Temperatur oder dergleichen automatisch auf eine möglichst kostengünstige Weise berücksichtigt, welche sich auch noch nachträglich bei bereits vorhandenen und eingebauten Heizgeräten vorsehen läßt.

Obgleich voranstehend bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert wurden, ist die Erfindung natürlich nicht auf die dort beschriebenen Einzelheiten beschränkt, sondern es sind zahlreiche Abänderungen und Modifikationen möglich, die der Fachmann im Bedarfsfall treffen wird, um den nach der Erfindung wesentlichen Lösungsgedanken zu verwirklichen. Hiernach wird der Brennluftvolumenstrom _L entsprechend den jeweils herrschenden Umgebungsbedingungen am Einsatzort des Heizgerätes 1 zur Optimierung des Betriebes des Heizgerätes 1 verändert.

Bezugszeichen

1 Heizgerät insgesamt
2 brennluftführender Bereich
3, 3a, 3b, 3c, 3d Absolutdruck-Meßeinrichtung
4, 4d Druckmeßdose
5 Gebläse
6 Brenner
8 Bypass
10 Seitenkanalgebläse insgesamt
11 Welle
12 Gehäuse
13 Laufrad
x Hub
_L Brennluftvolumenstrom im brennluft führenden Bereich 2
s Spaltmaß beim Seitenkanalgebläse 10

Claims

1. Motorunabhängig betreibbares Fahrzeugheiz gerät, mit einem Brenner, welcher mit Brennstoff und Brennluft versorgt wird, und bei dem die heißen Verbrennungsgase nach dem Durchgang durch einen Wärmeübertrager als Abgase zur Umgebung nach außen abgeleitet werden, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine Absolutdruck-Meßeinrichtung (3 bis 3d) im brennluftführenden Bereich (2) des Heizgerätes (1) angeordnet ist, welche den Brennluftvolumenstrom (_L) absolutdruckabhängig verändert.

2. Heizgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Absolutdruck-Meßeinrichtung (3 bis 3d) zugleich einen Temperatur abgleich vornimmt.

3. Heizgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in Abhängigkeit von der Meßgröße der Absolutdruck-Meßeinrichtung (3 bis 3d) der Brennluftvolumenstrom (_L) über eine mechanische Überset zungseinrichtung veränderbar ist.

4. Heizgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in Abhängigkeit vom Meßwert der Absolutdruck-Meßeinrichtung (3 bis 3d) der Brennluftvolumenstrom (_L) mittels einer elektrischen Größe veränderbar ist.

5. Heizgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Absolutdruck-Meßeinrichtung (3) im brennluftführenden Bereich (2) saugseitig angeordnet ist.

6. Heizgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Absolutdruck-Meßeinrichtung (3a) druckseitig angeordnet ist.

7. Heizgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Absolutdruck-Meßeinrichtung (3b) in einem die Saugseite mit der Druckseite verbindenden Bypass (8) angeordnet ist.

8. Heizgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Absolutdruck-Meßeinrichtung (3c) abgasseitig angeordnet ist.

9. Heizgerät nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens zwei Absolutdruck-Meßeinrichtungen (3 bis 3d) in Serie geschaltet sind.

10. Heizgerät nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens zwei Absolutdruck-Meßeinrichtungen (3 bis 3d) parallel geschaltet sind.

11. Heizgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß in Abhängigkeit von der Meßgröße des oder der Absolutdruck- Meßeinrichtung(en) (3 bis 3d) zur Brennluftvolumenstromveränderung (_L) das Spaltmaß (s) bei einem zur Brenn luftförderung dienenden Brennluftgebläse (5; 10) veränderbar ist.

12. Heizgerät nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Absolutdruck-Meßeinrichtung (3 bis 3d) als Druckmeßdose (4, 4d) ausgelegt ist, welche durch den Atmosphärendruck beaufschlagt ist.

13. Heizgerät nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßgröße der Hub (x) der Druckmeßdose (4, 4d) ist.

14. Heizgerät nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Hub (x) über eine Getriebeeinrichtung zur Veränderung des Brennluftvolumen stroms (_L) genutzt wird.

15. Heizgerät nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Hub (x) in eine analoge oder digitale Größe zur Ansteuerung eines Stellmotors oder eines Magnetventils zur Querschnittsveränderung des brennluftführenden Bereiches (2) und zur Veränderung des Brennluftvolumenstroms (_L) umgewandelt wird.