EP0337408A2 - Verdampferbrenner und Verfahren zum Betreiben eines Verdampferbrenners - Google Patents
Verdampferbrenner und Verfahren zum Betreiben eines Verdampferbrenners Download PDFInfo
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Definitions
- the invention relates to an evaporator burner for, for example, auxiliary heaters in motor vehicles, having a combustion air blower, a fuel metering pump which inputs into an evaporator fuel which at least partially surrounds a glow plug which serves to start the burner, for example contains a fiber pack or the like, and which, in the evaporated state, together with combustion air burns.
- the invention also relates to a method for operating an engine-independent evaporator burner, which is fed with liquid fuel, for example a parking heater, for a motor vehicle, in which a glow plug for igniting a fuel / air mixture in a combustion chamber of the burner is used to start the evaporator burner certain time is supplied with electricity.
- Vaporizer burners of the type mentioned above are primarily used in heaters for motor vehicles, that is to say in so-called auxiliary or auxiliary heaters for buses, trucks and also passenger cars.
- the invention relates generally to evaporator burners, not only those for auxiliary heaters, but also, for example, for soot filter burners, which are used to remove soot back serve stands. In the following, however, reference should be made specifically to the field of parking heaters in order to explain the invention.
- burners for example burners, which work with a pressure atomizer or a rotary atomizer, especially in the case of engine-independent auxiliary heaters for motor vehicles which operate with liquid fuel.
- evaporator burners in which the fuel is not atomized to form a fuel / air mixture, but is vaporized.
- the different types of burners each have certain advantages and disadvantages.
- fuel is supplied from a fuel metering pump to an evaporator arrangement in a combustion chamber.
- This evaporator arrangement consists, for example, of a kind of fiber packing or mesh which - to start the burner - fills an area near a glow plug.
- the fuel coming from the metering pump is taken up by the fiber packing and reaches the flame area of a combustion chamber by capillary action.
- the glow plug is connected to a voltage source for a certain time. Air is also blown into the combustion chamber by a combustion air blower. Basically, switching on the glow plug, supplying combustion air and metering in fuel can be initiated at the same time, but usually it is only preheated when the combustion air is supplied, and then fuel is metered in.
- the glow plug the vaporized fuel in the presence of air reaches the ignition temperature, so that the combustion process starts. After this starting process, the glow plug is switched off.
- the heater is started, in particular when preheating with simultaneous supply of combustion air, the fuel remaining in the fiber pack or the network from the previous burning process is then consumed before new fuel is supplied and the fuel / air mixture is ignited.
- the invention has for its object to provide an evaporator burner and a method for operating an evaporator burner of the type mentioned, in which the formation of smoke after switching off the burner and / or when the burner is switched on again as far as possible is avoided, and furthermore contamination of the burner arrangement is largely prevented.
- this object is achieved by an afterglow control which switches the glow plug on for a predetermined period of time after the fuel metering pump has been switched off.
- the afterglow control can be implemented by a microprocessor, which also takes on other control tasks.
- the glow plug is switched on for a predetermined period of time after the evaporator burner has been switched off.
- the glow plug can be switched on at the same time as the burner is switched off, preferably after the fuel delivery has ended.
- the glow plug can also be switched on by switching off the evaporator burner.
- Evaporator burners are usually operated in such a way that the combustion air fan continues to run for a time after the fuel supply has ended, in order to keep the combustion process going until the flame breaks off due to the mixture being too lean.
- the evaporator burners achieve a similarly good operating behavior to, for example, burners with a rotary atomizer or pressure atomizer.
- the temperature of the residual fuel remaining in the area of the candle socket and possibly also in the area of the combustion chamber after the fuel supply has ended is increased in such a way that the residual fuel burns practically without residue.
- the flame only breaks off much later, since the glow plug promotes the evaporation of the fuel and ensures a sufficiently high temperature of the evaporated fuel. This gives you a sufficiently rich fuel / air mixture while the combustion air is being supplied at the same time.
- An evaporator burner for a parking heater of a motor vehicle will be described below as an example of the invention.
- the structure of the heater with the evaporator burner is known per se. Control of operations is new here.
- a parking heater for a motor vehicle has a housing 1 with a combustion chamber 2 mounted inside the housing, which is supplied, for example, with combustion air VL (not shown) on the front side by a combustion air blower.
- combustion air VL (not shown) on the front side by a combustion air blower.
- the combustion air VL mixes with vaporized fuel.
- the fuel is supplied by a fuel metering pump (also not shown) in the direction of the arrow (B).
- the line coming from the fuel metering pump opens into an area of a glow plug 3.
- the glow plug 3 is mounted in a candle socket which receives a network structure or a fiber packing which can extend into the area of the combustion chamber 2.
- the fuel B entering the area of the candle socket is absorbed by the fiber packing and reaches the area of the combustion chamber 2 by capillary action, whereby the fuel evaporates on the inside surface of the candlestick and the combustion chamber.
- the evaporated fuel mixes with the supplied combustion air VL.
- the glow plug 3 is supplied with current for a predetermined time so that it takes on a relatively high temperature which is sufficient to cause the fuel / air mixture to ignite within the combustion chamber.
- the flame and the hot exhaust gases pass in the direction of the dashed arrows in FIG. 1 to the right) through the interior of the housing, which is only partially shown, are deflected at the end of the device, not shown, and reach the exhaust gas A at the level of the combustion chamber 2 as an exhaust .
- the hot combustion gases heat the water flowing in a heat exchanger.
- the water enters as cold water in the direction of arrow WE in a water pump 5 and is pumped by the water pump 5 approximately in a spiral through the annular space of the heat exchanger 4 between an inner and an outer housing wall before it exits heated at an arrow WA. From there, the heated water reaches a radiator, for example, which is arranged at a suitable point on the vehicle.
- the combustion air blower and the glow plug 3 are first switched on. After a pre-glow phase, fuel is then supplied by switching on the fuel metering pump, so that the fuel / air mixture is evaporated soon. When a certain target or maximum temperature is reached (this is from a sensor and not shown here Control arrangement determined), the fuel supply is blocked by switching off the fuel metering pump. The combustion air fan remains switched on during a run-on phase. When the burner is switched off, ie when the fuel metering pump is switched off, the glow plug 3 is switched on. As a result, the remaining fuel within the candle socket and in the area of the combustion chamber 2 is heated and its evaporation is promoted. As a result, the burner continues to run for a while until practically all of the remaining fuel has evaporated from the candle socket and burned. Only then does the mixture of fuel and combustion air become so lean that the flame breaks off.
- step S2 The burner is switched off in step S1, and the glow plug 3 is then switched on in step S2. Then a counter is set to a certain counter reading in a control (not shown here, for example in the form of a microprocessor) and the counter begins to count down. In step S4 it is queried whether the counter reading "0" has already been reached. If so, the afterburn phase is complete. Then the glow plug is turned off in step S5. The air blower is also switched off.
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Abstract
Description
- Die Erfindung betrifft einen Verdampferbrenner für zum Beispiel Standheizungen in Kraftfahrzeugen, mit einem Verbrennungsluftgebläse, einer Brennstoffdosierpumpe, die in einen eine zum Starten des Brenners dienende Glühkerze zumindest teilweise umgebenden, beispielsweise eine Faserpackung oder dgl. enthaltenden Verdampferbrennstoff eingibt, der im verdampften Zustand zusammen mit Verbrennungsluft verbrennt. Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben eines motorunabhängigen, mit flüssigem Brennstoff gespeisten Verdampferbrenners, zum Beispiel einer Standheizung, für ein Kraftfahrzeug, bei dem zum Starten des Verdampferbrenners eine Glühkerze zum Entzünden eines Brennstoff-/Luft-Gemisches in einer Brennkammer des Brenners für eine bestimmte Zeit mit Strom gespeist wird.
- Verdampferbrenner der oben genannten Art werden vornehmlich in Heizgeräten für Kraftfahrzeuge verwendet, also in sogenannten Stand- oder Zusatzheizungen für Busse, Lastkraftwagen und auch Personenkraftwagen.
- Die Erfindung betrifft allgemein Verdampferbrenner, nicht nur solche für Standheizgeräte, sondern auch zum Beispiel für Rußfilterbrenner, die zum Beseitigen von Ruß-Rück ständen dienen. Im folgenden soll jedoch speziell auf das Gebiet der Standheizungen Bezug genommen werden, um die Erfindung zu erläutern.
- Speziell bei motorunabhängigen, mit flüssigem Brennstoff arbeitenden Standheizgeräten für Kraftfahrzeuge gibt es verschiedene Typen von Brennern, zum Beispiel Brenner, die mit einem Druckzerstäuber oder einem Rotationszerstäuber arbeiten. Außerdem gibt es Verdampferbrenner, bei dem der Brennstoff zur Bildung eines Brennstoff-/Luft-Gemisches nicht zerstäubt, sondern verdampft wird. Die verschiedenen Brennertypen haben jeweils gewisse Vorteile und gewisse Nachteile. Bei Verdampferbrennern wird von einer Brennstoffdosierpumpe Brennstoff einer Verdampferanordnung einer Brennkammer zugeführt. Diese Verdampferanordnung besteht zum Beispiel aus einer Art Faserpackung oder Netz die - zum Starten des Brenners - einen Bereich in der Nähe einer Glühkerze ausfüllt. Der von der Dosierpumpe kommende Brennstoff wird von der Faserpackung aufgenommen und gelangt durch kapillarische Wirkung in den Flammbereich einer Brennkammer. Um den Verbrennungsvorgang einzuleiten, wird die Glühkerze eine bestimmte Zeit mit einer Spannungsquelle verbunden. Außerdem wird von einem Verbrennungsluftgebläse Luft in die Brennkammer geblasen. Grundsätzlich können das Einschalten der Glühkerze, das Zuführen von Verbrennungsluft und das Zumessen von Brennstoff gleichzeitig eingeleitet werden, üblicherweise wird jedoch erst bei Verbrennungsluftzufuhr vorgeglüht, und dann wird Brennstoff zugemessen. Durch die Glühkerze erreicht der verdampfte Brennstoff im Beisein von Luft die Zündungstemperatur, so daß der Verbrennungsvorgang in Gang kommt. Nach diesem Startvorgang wird die Glühkerze ausgeschaltet.
- Es ist nun festgestellt worden, daß nach dem Abschalten solcher Verdampferbrenner und bei einem späteren Neustart des Heizgeräts Blaurauch entsteht. Das Nachhauchen beim Abschalten des Verdampferbrenners ist darauf zurückzuführen, daß, da kein Brennstoff mehr zugeführt wird, nach einer gewissen Zeit die Flamme abreißt und der in der Verdampferanordnung befindliche Brennstoff lediglich erwärmt wird, ggf. noch unter Zuführung von Verbrennungsluft während der üblichen Nachlaufphase des Verbrennungsluftgebläses. Beim Abschalten der Brennstoffzufuhr befindet sich noch eine gewisse Menge Brennstoff in der Faserpackung des Verdampfers, und von dieser Menge wird eine Teilmenge nach Abreißen der Flamme verraucht.
- Beim nächsten Start des Heizgeräts, insbesondere beim Vorglühen unter gleichzeitiger Zufuhr von Verbrennungsluft wird dann der von dem früheren Brennvorgang noch in der Faserpackung oder dem Netz verbliebene Brennstoff verraucht, bevor neuer Brennstoff zugeführt wird und das Brennstoff-/Luft-Gemisch entzündet wird.
- Die Bildung von Blaurauch ist aus Gründen des Umweltschutzes unerwünscht. Ein weiterer Nachteil ist darin zu sehen, daß sich im Bereich der Glühkerze und der Brennkammer Rückstände bilden, die mit der Zeit den ordnungsgemäßen Betrieb des Heizgeräts beeinträchtigen können.
- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Verdampferbrenner und ein Verfahren zum Betreiben eines Verdampferbrenners der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem das Bilden von Rauch nach Abschalten des Brenners und/oder beim erneuten Einschalten des Brenners weitest gehend vermieden wird, und darüber hinaus eine Verunreinigung der Brenneranordnung weitestgehend vorgebeugt ist.
- Bei einem Verdampfer der eingangs genannten Art wird diese Aufgabe gelöst durch eine Nachglühsteuerung, die die Glühkerze nach dem Abschalten der Brennstoffdosierpumpe eine vorbestimmte Zeitspanne einschaltet. Die Nachglühsteuerung kann durch einen Mikroprozessor realisiert sein, der auch anderweitige Steuerungsaufgaben übernimmt.
- Bei einem Verfahren gemäß der Erfindung ist vorgesehen, daß nach dem Abschalten des Verdampferbrenners die Glühkerze während einer vorbestimmten Zeitspanne eingeschaltet wird. Das Einschalten der Glühkerze kann gleichzeitig mit dem Abschalten des Brenners, vorzugsweise nach Beendigung der Brennstofförderung geschehen. Man kann auch das Einschalten der Glühkerze durch den Abschaltvorgang des Verdampferbrenners veranlassen.
- Üblicherweise werden Verdampferbrenner so betrieben, daß nach Beendigung der Brennstoffzufuhr das Verbrennungsluftgebläse eine Zeit lang nachläuft, um den Brennvorgang so lange aufrecht zu halten, bis die Flamme aufgrund des zu mageren Gemisches abreißt.
- Durch die erfindungsgemäße Maßnahme werden die oben aufgezeigten Nachteile bei Verdampferbrennern weitestgehend vermieden. Die Verdampferbrenner erreichen insoweit ähnlich gutes Betriebsverhalten wie beispielsweise Brenner mit Rotationszerstäuber oder Druckzerstäuber.
- Durch das Einschalten der Glühkerze nach dem Abschalten des Brenners wird erreicht, daß die Temperatur des nach Beendigen der Brennstoffzufuhr im Bereich des Kerzenstutzens und möglicherweise auch im Bereich der Brennkammer verbleibenden Restbrennstoffs derart erhöht wird, daß der Restbrennstoff praktisch rückstandsfrei verbrennt. Im Vergleich mit den herkömmlichen Verdampferbrennern reißt die Flamme erst wesentlich später ab, da die Glühkerze die Verdampfung des Brennstoffs fördert und eine ausreichend hohe Temperatur des verdampften Brennstoffs gewährleistet. Damit erhält man während der gleichzeitigen Zufuhr von Verbrennungsluft ein ausreichend fettes Brennstoff-/Luft-Gemisch.
- Da nach Abschalten der Brennstoffzufuhr der dann noch verbleibende Restbrennstoff praktisch restlos verbrannt wird, wird nicht nur beim Abschalten des Brenners eine Blaurauchentwicklung vermieden, sondern auch beim später erfolgenden Wiedereinschalten des Geräts entsteht kein Blaurauch, da sich im Kerzenstutzen und in sonstigen Bereichen keinerlei Restbrennstoffe mehr vom früheren Verbrennungszyklus befinden.
- Da praktisch der gesamte Restbrennstoff nach Abschalten des Brenners verbrannt wird, kommt es auch nicht zu bleibenden Rückständen im Bereich des Kerzenstutzens und/ oder in der Brennkammer.
- Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
- Fig. 1 eine stark schematisierte Teilansicht eines Verdampferbrenners, und
- Fig. 2 ein Flußdiagramm, welches ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens veranschaulicht.
- Im folgenden soll als Beispiel der Erfindung einer Verdampferbrenner für ein Standheizgerät eines Kraftfahrzeugs beschrieben werden. Der Aufbau des Heizgeräts mit dem Verdampferbrenner ist an sich bekannt. Neu ist hier die Steuerung des Betriebs.
- Wie in Fig. 1 schematisch dargestellt ist, besitzt ein Standheizgerät für ein Kraftfahrzeug ein Gehäuse 1 mit einer innerhalb des Gehäuses gelagerten Brennkammer 2, der zum Beispiel stirnseitig von einem (nicht gezeigten) Verbrennungsluftgebläse Verbrennungsluft VL zugeführt wird. In der Brennkammer 2 vermischt sich die Verbrennungsluft VL mit verdampften Brennstoff.
- Der Brennstoff wird von einer (ebenfalls nicht gezeigten) Brennstoffdosierpumpe in Pfeilrichtung (B) zugeführt. Die von der Brennstoffdosierpumpe kommende Leitung mündet in einem Bereich einer Glühkerze 3. Die Glühkerze 3 ist in einem Kerzenstutzen montiert, der eine Netzstruktur oder eine Faserpackung aufnimmt, die sich bis in den Bereich der Brennkammer 2 hinein erstrecken kann. Der in den Bereich des Kerzenstutzens eintretende Brennstoff B wird von der Faserpackung aufgenommen und gelangt durch kapillarische Wirkung in den Bereich der Brennkammer 2, wobei der Brennstoff an der Innen-Oberfläche des Kerzenstutzens und der Brennkammer verdampft. Der verdampfte Brennstoff vermischt sich mit der zugeführten Verbrennungsluft VL.
- Zum Starten des Verdampferbrenners wird die Glühkerze 3 eine vorbestimmte Zeit mit Strom gespeist, so daß sie eine relativ hohe Temperatur annimmt, die ausreicht, um eine Entzündung des Brennstoff-/Luft-Gemisches innerhalb der Brennkammer zu bewirken. Die Flamme und die heißen Abgase gelangen in Richtung der gestrichelten Pfeile in Fig. 1 nach rechts) durch das nur teilweise dargestellte Innere des Gehäuses, werden am nicht dargestellten Ende des Geräts umgelenkt und gelangen in der Höhe der Brennkammer 2 als Abgase A zu einem Auspuff.
- Während des genannten Wegs erwärmen die heißen Verbrennungsgase das in einem Wärmetauscher fließende Wasser. Das Wasser tritt als kaltes Wasser in Richtung des Pfeils WE in eine Wasserpumpe 5 ein und wird von der Wasserpumpe 5 etwa spiralförmig durch den Ringraum des Wärmetauschers 4 zwischen einer inneren und einer äußeren Gehäusewand gepumpt, bevor es erwärmt bei einem Pfeil WA austritt. Von dort gelangt das erwärmte Wasser beispielsweise zu einem Heizkörper, der an einer geeigneten Stelle des Fahrzeugs angeordnet ist.
- Zum Starten des Heizgeräts wird zunächst das Verbrennungsluftgebläse sowie die Glühkerze 3 eingeschaltet. Nach einer Vorglühphase wird dann durch Einschalten der Brennstoffdosierpumpe Brennstoff zugeführt, so daß das Brennstoff-/Luft-Gemisch alsbald verdampft wird. Wenn eine bestimmte Soll- oder Höchsttemperatur erreicht ist (dies wird von einer hier nicht dargestellten Sensor- und Steueranordnung festgestellt), wird die Brennstoffzufuhr durch Abschalten der Brennstoffdosierpumpe gesperrt. Das Verbrennungsluftgebläse bleibt noch während einer Nachlaufphase eingeschaltet. Mit dem Abschalten des Brenners, d.h. mit dem Ausschalten der Brennstoffdosierpumpe wird die Glühkerze 3 eingeschaltet. Dadurch wird der restliche Brennstoff innerhalb des Kerzenstutzens und im Bereich der Brennkammer 2 erwärmt, und es wird seine Verdampfung gefördert. Dadurch läuft der Brenner eine Zeit lang nach, bis schließlich praktisch der gesamte Restbrennstoff aus dem Kerzenstutzen verdampft und verbrannt ist. Erst dann wird das Gemisch aus Brennstoff und Verbrennungsluft so mager, daß die Flamme abreißt.
- Dieser Vorgang ist in Fig. 2 schematisch dargestellt. Im Schritt S1 wird der Brenner ausgeschaltet, im Schritt S2 wird daraufhin die Glühkerze 3 eingeschaltet. Dann wird in einer (hier nicht näher dargestellten, zum Beispiel als Mikroprozessor ausgebildeten) Steuerung ein Zähler auf einen bestimmten Zählerstand eingestellt, und der Zäher beginnt rückwärts zu zählen. Im Schritt S4 wird abgefragt, ob bereits der Zählerstand "0" erreicht ist. Falls ja, ist die Phase des Nachbrennens abgeschlossen. Dann wird im Schritt S5 die Glühkerze ausgeschaltet. Außerdem wird das Luftgebläse ausgeschaltet.
- In diesem Zustand ist praktisch sämtlicher Rest-Brennstoff im Inneren des Verbrenners verbrannt. Beim späteren Neustart des Brenners kann es also nicht zu einer Bildung von Blaurauch kommen. Erst wenn frischer Brennstoff verdampft wird, kommt es zur Entzündung des Brennstoff-/Luft-Gemisches.
Claims (7)
dadurch gekennzeichnet,
daß die Nachglühsteuerung durch einen Mikroprozessor gebildet wird, in welchem eine Zeitzähler für die vorbestimmte Zeitspanne vorhanden ist.
dadurch gekennzeichnet,
daß nach dem Abschalten des Verdampferbrenners die Glühkerze (3) während einer vorbestimmten Zeitspanne eingeschaltet wird.
dadurch gekennzeichnet,
daß das Abschalten des Brenners zeitgleich mit dem Einschalten der Glühkerze erfolgt.
dadurch gekennzeichnet,
daß das Einschalten der Glühkerze durch das Abschalten des Verdampferbrenners veranlaßt wird.
dadurch gekennzeichnet,
daß die Glühkerze (3) nach Beenden der Brennstofförderung eingeschaltet wird.
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