DE19625823C2 - Verfahren zur Flammüberwachung für ein Fahrzeugheizgerät - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Flammüberwachung bei einem Fahrzeugheizgerät mit einem mit wenigstens einer Glühwendel ausgestatteten Glühstift, dessen Widerstandswert von einem Steuergerät in Glühpausen zur Erkennung einer Flamme in einer Brennkammer ausgewertet wird.

Ein derartiges Verfahren ist aus der DE 40 15 097 C1 bekannt. Ein vorzugsweise getaktetes Anlegen eines Stromsignales an eine mit einem PTC-Verhalten ausgestattete Keramik-Glüheinrichtung ermöglicht eine Flammerkennung in der Startphase und auch eine ständige Flammüberwachung während des Betriebes des Heizgerätes. In neueren Glüheinrichtungen werden zur Erhöhung der Heizleistung teilweise mehrere in den Keramikkörper eingebettete mäanderförmige Glühwendeln parallel betrieben. Ein Ausfall einer dieser Glühwendel führt zu einer Verfälschung des Widerstandssignals und dadurch zu möglichen Fehlreaktionen des Steuergerätes.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gattungsgemäßes Verfahren derart weiterzuentwickeln, daß dieses auch für eine zuverlässige Flammerkennung bei Glüheinrichtungen mit mehreren Glühwendeln geeignet ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß bei einem Glühstift mit wenigstens zwei parallel geschalteten Glühwendeln der am Glühstift gemessene Widerstandswert zyklisch mit einem Vergleichswert verglichen wird, der sich mittels einer Bewertungsroutine aus einem während eines vorhergehenden Meßzyklus ermittelten Widerstandswert ergibt. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Durch den in relativ kurzen Zyklen erfolgenden kontinuierlichen Überwachungsvorgang können die für einen Ausfall einer Glüheinrichtung signifikanten abrupten Widerstandsänderungen von denen unterschieden werden, die während der Aufheizung und Abkühlung in den Start- und Betriebsphasen des Heizgerätes normalerweise auftreten.

Die Bewertungsroutine prüft vorzugsweise, ob der gemessene Widerstandswert größer ist als das X-fache des Vergleichswertes aus dem vorhergehenden Meßzyklus, wobei der Faktor X etwa 1,2 bis 1,8, vorzugsweise etwa 1,5 beträgt.

Der Abstand zwischen zwei benachbarten Meßzyklen beträgt vorzugsweise etwa 100 ms.

Wird ein Überschreiten des X-fachen des Vergleichswertes durch den gemessenen Widerstandswert bei einem Meßzyklus festgestellt, so wird dadurch vorteilhaft ein Störzähler um 1 erhöht. In weiterer Ausgestaltung ist vorgesehen, daß das Steuergerät bei einem Überschreiten eines Störzählerstandes von beispielsweise 3 das Fahrzeugheizgerät in einen Störverriegelungszustand schaltet, in dem ein Neustart erst nach Aufsuchen einer Fachwerkstatt möglich ist.

Zum Abfangen von Meßfehlern ist vorzugsweise vorgesehen, daß die Bewertungsroutine prüft, ob der Vergleichswert größer ist als der gemessene Widerstandswert und bei einem bei diesem Vergleich positiven Ergebnis der Prüfung den Vergleichswert stufenweise reduziert.

Nachfolgend ist ein Ausführungsbeispiel für die Erfindung anhand der Zeichnungen beschrieben. Es zeigt:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Brennerkopfes eines Fahrzeugheizgerätes,

Fig. 2 einen Verlauf des zum Glühstift korrespondierenden Widerstandes beim Aufheizen und Abkühlen der Glüheinrichtung und

Fig. 3 ein Ablaufdiagram der Glühstiftüberwachung.

Der in Fig. 1 dargestellte Ausschnitt eines Fahrzeugheizgerätes zeigt lediglich den Kopf des in diesem enthaltenen Brenners. Dieser weist an einer Stirnseite eines eine Brennkammer 4 umschließenden Brennrohres 3 einen saugfähigen Körper 2 auf, dem flüssiger Brennstoff durch eine Brennstoffzuleitung 5 hinzugeführt wird.

Eine insgesamt mit 6 bezeichnete Zündeinrichtung weist einen stabförmigen Glühstift 7 auf, der im Ausführungsbeispiel achsparallel zur Achse der Brennkammer 4 angeordnet ist, jedoch auch parallel zur Haupterstreckungsrichtung des saugfähigen Körpers 2 vor oder hinter diesem angeordnet sein kann.

Der Glühstift 7 ist in den in die Brennkammer 4 hineinragenden Teil als Keramikglühstift ausgebildet, wobei in eine Keramikmasse 9 mehrere als Glühwendeln 8A bzw. 8B fungierende mäanderförmige gedruckte Schaltungen eingebracht sind. Die Glühwendeln 8A, 8B weisen in Verbindung mit dem umgebenden Keramikmaterial eine PTC-Charakteristik auf, d. h., daß bei steigender Temperatur ein erhöhter Widerstandswert an den Glühwendeldrähten gemessen werden kann. Die Zündeinrichtung 6 dient nicht nur zur Verdampfung und Entzündung des im saugfähigen Körper 2 befindlichen flüssigen Brennstoffes in der Startphase des Heizgerätes, sondern auch zur Überwachung des Startvorganges und ggfs. zur kontinuierlichen Überwachung des Betriebs des Heizgerätes.

Hierzu wird an die Zündeinrichtung 6 eine Konstantstromquelle angeschlossen, die über eine Ansteuerschaltung 11 mit einem Glühtaktrelais 10 oder einer entsprechenden äquivalenten elektronischen Ausführungsform, wie einem Feldeffekttransistor, einen Meßstrom zyklisch getaktet in Glühpausen an die Glühwendeln 8A, 8B angelegt. Es werden somit unterschiedliche Leistungen zum Aufheizen der Glühwendeln und für den eigentlichen Meßvorgang zum Ermitteln eines die Temperatur der Glüheinrichtung charakterisierenden Widerstandswertes verwendet. Die Ansteuerschaltung und die Konstantstromquelle sind in einem Meßpfad mit einem nicht dargestellten Steuergerät des Heizgerätes verbunden, welches als Auswerteeinrichtung fungiert. Soweit vorstehend beschrieben, ist ein solches Fahrzeugheizgerät aus dem eingangs genannten Stand der Technik bekannt, mit Ausnahme des Vorsehens von zwei parallel zueinander geschalteten Glühwendeln 8A und 8B.

In Fig. 2 sind über der Zeitachse t charakteristische Widerstandswerte R aufgezeichnet, welche zu bestimmten Temperaturen T korrespondieren. Mit R_G ist ein Glühwiderstand bezeichnet, den die Glüheinrichtung annimmt, wenn sie beim Startvorgang für eine Zeitdauer mit voller Leistung betrieben wird. Dabei wird zu einem Zeitpunkt t₁ der Widerstand R_G gemessen. Ein folgendes Intervall zwischen den Zeitpunkten t₁ und t₂ ist in der Figur verkürzt dargestellt. In diesem Zeitraum wird üblicherweise die Leistung der Glüheinrichtung auf einem konstanten oder leicht variierenden Niveau gehalten, so daß für die jeweiligen Startbedingungen eine adäquate Glühleistung bereitgestellt wird.

Nach Ablauf eines bestimmten Zeitintervalles, bei dem üblicherweise beim Start ein Zünden einer Flamme in der Brennkammer 4 stattgefunden hat, wird die Glüheinrichtung 7 typischerweise abgeschaltet und die Glühwendeln 8A und 8B kühlen sich entsprechend einer mit B bezeichneten, strichpunktiert gezeichneten Kurve auf ein Niveau eines Widerstandes R_K ab, welches dem Abkühlwiderstand entspricht. Sollte nun bei der gezeigten Glüheinrichtung mit zwei parallel geschalteten Glühwendeln 8A und 8B eine der beiden Glühwendeln 8A oder 8B durchbrennen, so würde der an der Glüheinrichtung 7 gemessene Widerstand nicht dem Wert R_K entsprechen, sondern entsprechend der darüberliegenden Kurve C einen Widerstandswert R_F annehmen, der bei zwei Glühwendeln etwa doppelt so hoch liegt wie der Widerstand R_K.

Nun entspricht aber die Kurve B dem Zustand, bei dem die Flamme erloschen ist und bei dem ein niedrigerer Widerstand R_K zur Auswerteeinrichtung signalisiert wird. Bei einer defekten Glüheinrichtung 7, bei der nur noch eines der Glühwendeln 8A oder 8B intakt ist, würde nun jedoch bei einem Zustand, in dem die Flamme erloschen ist, Start dem Niveau der Kurve B_B zu einem Zeitpunkt t₃ ein Zustand signalisiert, der der Kurve C und somit dem Widerstandsniveau R_F entspräche, daß im Normalfall das Vorhandensein einer Flamme signalisiert.

Dem Steuergerät als Auswerteeinrichtung würde somit in diesem Falle ein Zustand signalisiert, der nicht existiert. Es würde ein Vorhandensein einer Flamme angenommen, wo diese bereits erloschen ist. Dies könnte beispielsweise dazu führen, daß eine mit der Brennstoffzuleitung 5 verbundene, nicht dargestellte Brennstoff- Fördereinrichtung kontinuierlich weiterbetrieben wird, wodurch sich die Brennkammer nach und nach vollständig mit Brennstoff füllt, so daß ein Wiederstart unmöglich ist. Eine zu große Brennstoffmenge in Verbindung mit aufgeheizten Wänden des Fahrzeugheizgerätes stellt zudem eine Gefahrenquelle für eine Verpuffung und bei einem Überlauf eine Umweltgefährdung dar.

Zur Vermeidung solcher Fehler wird gemäß der vorliegenden Erfindung eine Glühstiftüberwachung vorgenommen, die entsprechend dem Ablaufdiagramm der Fig. 3 mit dem Verfahrensschritt S1 startet. Dem Verfahrensschritt S1 geht voraus, daß bei einem Start der Glüheinrichtung ein anfänglich gemessener Widerstandswert R_FW und ein diesem am Anfang entsprechender Vergleichswiderstand R_V jeweils in einem Speicher abgelegt wurden. In einer Glühpause werden in einem Verfahrensschritt S2 ein erneut gemessener Widerstandswert R_FW und der bis dahin abgespeicherte Vergleichswert R_V daraufhin miteinander verglichen, ob ersterer größer oder gleich dem zweiten ist. Ist dies nicht der Fall, verzweigt sich das Ablaufdiagramm zum linken Pfad. Dort wird in einem Verfahrensschritt S3 geprüft, ob der Vergleichswiderstand R_V den Wert Null hat. Ist dies der Fall, so liegt kein Betrieb der Glüheinrichtung vor und der Pfad verzweigt sich direkt zum Verfahrensschritt S11, dem Ende der Glühstiftüberwachung.

Wird im Verfahrensschritt S3 festgestellt, daß der Vergleichswert R_V ungleich Null ist, so wird im folgenden Verfahrensschritt S4 der Vergleichswert R_V um 1 reduziert. Somit führt ein als abfallend erkannter Meßwert R_FW zu einem langsamen Abfallen des zugeordneten Vergleichswertes R_V. An den Verfahrensschritt S4 anschließend führt der Pfad ebenfalls zum Ende der Glühstiftüberwachung, die im Verfahrensschritt S11 erfolgt.

Wird ausgehend vom Verfahrensschritt S2 festgestellt, daß der gemessene Widerstandswert R_FW größer oder gleich dem vorhergehenden Vergleichswert R_V ist, so wird anschließend im folgenden Verfahrensschritt S5 geprüft, ob der gemessene Widerstandswert R_FW größer oder gleich einem Vielfachen X des vorhergehenden Vergleichswertes R_V ist. Das Vielfache X beträgt im Ausführungsbeispiel 1,5, es liegt vorzugsweise im Bereich zwischen 1,2 und 1,8. Wird die Abfrage im Verfahrensschritt S5 mit nein beantwortet, so wird ein für einen Betrieb des Heizgerätes normaler Temperaturanstieg oder -abfall angenommen, was im Verfahrensschritt S6 dazu führt, daß der Vergleichswert R_V für den nächsten Meßzyklus den Wert des gemessenen Widerstandswertes R_FW annimmt. Eventuell im vorherigen Meßzyklen festgestellte Fehler in einem Störzähler werden im Verfahrensschritt S7 zu Null gesetzt und der Pfad führt anschließend zum Ende der Glühstiftüberwachung beim Schritt S11.

Wird im Verfahrensschritt S5 festgestellt, daß der gemessene Widerstandswert R_FW größer oder gleich dem früheren Vergleichswert R_V multipliziert mit dem Faktor X von beispielsweise 1,5 ist, so wird ein überproportional großer Anstieg des Widerstandswertes an der Glüheinrichtung 7 festgestellt, der im normalen Betrieb nicht erreicht wird und der typisch für den Ausfall einer Glühwendel 8A bzw. 8B ist. Im folgenden Verfahrensschritt S8 wird demgemäß ein Störzähler um das Inkrement 1 erhöht. Wird im Verfahrensschritt S9 daran anschließend festgestellt, daß der Störzähler bereits 3 oder mehr Störungen festgestellt hat, so erfolgt eine Umschaltung des Steuergerätes in einen Störverriegelungszustand, bei dem der Betreiber des Fahrzeuges das Heizgerät nicht mehr in Gang nehmen kann. Er ist dann gezwungen, eine Fachwerkstatt aufzusuchen, die die Fehlerursache ermittelt und behebt. Sollte im Verfahrensschritt S9 ein Störzählerstand von kleiner 3 festgestellt werden, so führt der Pfad wiederum zum Verfahrensschritt S11, dem Ende der Glühstiftüberwachung.

Das Ende der Glühstiftüberwachung im Schritt S11 bedeutet nicht, daß die Überwachung damit definitiv beendet wäre. Vielmehr ist in Fig. 3 nur eine Unterroutine des gesamten Steuerungsablaufes im Steuergerät dargestellt, die sich in einem Abstand von etwa 100 ms wiederholt, so daß in relativ kurzen Zeitabständen, wiederum beginnend im Verfahrensschritt S1, die gesamte Prozedur erneut durchlaufen wird.

Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens ist eine zuverlässige Überwachung eines Fahrzeugheizgerätes in allen Glüh- und Betriebsphasen mittels einer integrierten Glüh- und Flammüberwachungseinrichtung 6 gewährleistet.

Claims (7)

1. Verfahren zur Flammüberwachung bei einem Fahrzeugheizgerät mit einem mit wenigstens einer Glühwendel (8) ausgestatteten Glühstift (7), dessen Widerstandswert von einem Steuergerät in Glühpausen zur Erkennung einer Flamme in einer Brennkammer (4) ausgewertet wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Glühstift wenigstens zwei parallel geschaltete Glühwendeln 8A, 8B aufweist und daß der am Glühstift (7) gemessene Widerstandswert (R_FW) zyklisch mit einem Vergleichswert R_V) verglichen wird, der sich mittels einer Bewertungsroutine aus einem während eines vorhergehenden Meßzyklus ermittelten Widerstandswert (R_FW) ergibt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewertungsroutine prüft, ob der gemessene Widerstandswert (R_FW) größer ist, als das X-fache des Vergleichswertes (R_V) aus dem vorhergehenden Meßzyklus, wobei der Faktor X etwa 1,2 bis 1,8, vorzugsweise etwa 1,5 beträgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen zwei Meßzyklen etwa 100 ms beträgt.

4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei Überschreiten des X-fachen des Vergleichswertes (R_V) durch den gemessenen Widerstandswert (R_FW) ein Störzähler um 1 erhöht wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuergerät bei einem Überschreiten eines Grenzwertes eines Störzählerstandes das Fahrzeugheizgerät in einen Störverriegelungszustand schaltet.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Grenzwert 3 beträgt.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewertungsroutine prüft, ob der Vergleichswert (R_V) größer ist als der gemessene Widerstandswert R_FW und bei einem positiven Ergebnis der Prüfung den Vergleichswert stufenweise reduziert.