WO1996006305A1

WO1996006305A1 - Heizgerät für ein von einem verbrennungsmotor angetriebenen fahrzeug

Info

Publication number: WO1996006305A1
Application number: PCT/DE1995/001019
Authority: WO
Inventors: Herbert Langen; Peter Reiser; Dirk Brenner; Wolfgang Pfister; Walter Blaschke; Erwin Burner
Original assignee: J Eberspaecher GmbH and Co KG
Current assignee: Eberspaecher Climate Control Systems GmbH and Co KG
Priority date: 1994-08-18
Filing date: 1995-08-01
Publication date: 1996-02-29
Anticipated expiration: 1997-02-18
Also published as: CZ42797A3; CZ292967B6; US5732880A

Abstract

Bei einem Fahrzeugheizgerät wird der Brenner aus einem Tank über eine Brennstoffleitung gespeist, in die eine druckgesteuerte Brennstoffpumpe (2) und ein Magnetventil (24) eingefügt sind. Das Magnetventil bildet für den Brennstoff einen relativ hohen Strömungswiderstand. Dementsprechend verringert sich der Druck in der Auslaßleitung der Pumpe relativ langsam. Hat sich durch Überhitzung in der Brennstoffleitung (L2, L3, L4) Dampf/Gas gebildet, so muß dieses relativ schnell aus der Leitung ausgetrieben werden, wenn das Heizgerät wieder eingeschaltet wird. Das Magnetventil (24) bildet für Luft/Dampf/Gas nur einen geringen Widerstand, so daß aufgrund des dadurch bedingten raschen Druckabfalls am Ausgang der Pumpe (2) diese zu verstärkter Pumpleistung (erhöhte Pumpfrequenz) angeregt wird. Dadurch wird das Gas sehr rasch aus der Leitung zwischen Pumpe und Brenner ausgetrieben, so daß Betriebsstörungen durch in der Brennstoffleitung angesammeltes Gas/Dampf vermieden werden.

Description

HEIZGERÄT FÜR EIN VON EINEM VERBRENNUNGSMOTOR ANGETRIEBENES FAHRZEUG

Gegenstand der Erfindung ist ein Heizgerät, insbesondere für ein von einem Verbrennungsmotor angetriebenes Fahrzeug, mit einem Brenner, dem aus einem Tank über eine Brennstoffleitung Brennstoff zugeführt wird.

Derartige Heizgeräte sind in verschiedenen Varianten bekannt. In den meisten Fällen dienen sie als Zusatzheizung für PKW's, LKW's, Busse und dergleichen, weshalb sie häufig auch nicht ganz korrekt als "Standheizung" bezeichnet werden. Weitere wichtige Einsatzgebiete sind Wohnmobile, Wohnanhänger, Boote und Schiffe und insbesondere auch

Baumaschinen.

In Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor wird das Heizgerät zweckmäßi¬ gerweise im Bereich des Motorraums angeordnet, weil dort einerseits eine Brennstoffleitung zur Anzapfung verfügbar ist, andererseits relativ leicht zugänglicher Raum zur Unterbringung der Einzelteile des Heiz¬ geräts vorhanden ist.

Das Heizgerät enthält eine einem Brenner räumlich nachgeordnete Brennkammer, die von einem durch einen Wärmeträger durchströmten

Raum umgeben ist. Dem Brenner wird einerseits über ein Verbrennungs¬ luftgebläse Verbrennungsluft und andererseits von einer Brennstoffpumpe aus einem Tank Brennstoff zugemessen.

Während Brennkammer, Brenner, Verbrennungsluftgebläse und weitere

Teile des Heizgeräts in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sind, befindet sich die Brennstoffpumpe üblicherweise an einer von diesem Gehäuse entfernten Stelle, wobei sie über eine Brennstoffleitung einer¬ seits mit dem Tank oder einer Anzapfstelle der Kraftstoffleitung für den Verbrennungsmotor und andererseits mit dem Brenner verbunden ist. Je nach eingestellter Brennerleistung fördert die Brennstoffpumpe eine mehr oder weniger große Menge Brennstoff pro Zeiteinheit zu dem Brenner. Als Brennstoffpumpe wurden eigengesteuerte, auf Druck in der Ablaufleitung ansprechende Druckpumpen (druckgesteuerte Pumpen) in Verbindung mit einem Druckregler eingesetzt. Der grundsätzliche Auf¬ bau derartiger druckgesteuerter Pumpen wird weiter unten noch näher erläutert.

Nach dem Ausschalten des Heizgeräts, insbesondere beim Abstellen des Fahrzeugs, verbleibt in der Brennstoffleitung zwischen der druckge¬ steuerten Pumpe und dem Brenner eine Restmenge Brennstoff. Ist die Umgebung der Brennstoffleitung warm oder gar heiß, wie es im Motor¬ raum eines Kraftfahrzeugs üblicherweise der Fall ist, so heizt sich der Brennstoff in dem Brennstoffleitungs-Abschnitt auf, und es kommt zu einem Verdampfen des Rest-Brennstoffs in dem genannten Abschnitt der

Brennstoffleitung. Da die Brennstoffpumpe stillsteht, wobei ein Zurück¬ weichen von sich ausdehnendem Brennstoff durch die Brennstoffpumpe beispielsweise durch ein Rückschlagventil ausgeschlossen wird, wird aufgrund des verdampfenden Brennstoffs und des dabei entstehenden Überdrucks in dem genannten Abschnitt der Brennstoffleitung Brennstoff in den Brenner gedrückt. Dieser Brennstoffanteil wird später bei einem Zünden des Brenners mitverbrannt. Es müssen Maßnahmen getroffen werden, damit diese in den Brenner gedrückte Menge Brennstoff nicht eine solche Menge erreicht, daß es zu einer gefährlichen Explosion bei einem späteren Zündvorgang kommt.

Das Verdampfen von Brennstoff nach dem Abstellen des Heizgeräts in dem Leitungsabschnitt zwischen Brennstoffpumpe und Brenner führt zu Problemen bei einem späteren Einschalten des Heizgeräts. Dann nämlich fördert die Brennstoffpumpe nach ihrem Einschalten keinen Brennstoff, sondern zunächst einmal nur Luft bzw. Gas/Dampf aus dem Abschnitt der Brennstoffleitung zwischen der Brennstoffpumpe und dem Brenner. Enthält der Brenner beispielsweise eine Düse zur Zersträubung des Brennstoffs, so tritt aus der Düse lediglich ein Gemisch aus Luft, Gas und Brennstoffdampf aus, welches in keinem Fall mit der dann gleich¬ zeitig zugeführten Verbrennungsluft ein brennbares Gemisch ergeben kann. Erfolgt nicht innerhalb einer bestimmten Zeitspanne eine aus¬ reichende Brennstoffzufuhr mit anschließender Flammenbildung, so wird das Gerät durch den mit einem Flammenwächter in Verbindung stehen¬ den Sicherheitsschalter ausgeschaltet.

Durch die oben geschilderten Vorgänge kann es also zu beträchtlichen Betriebsstörungen des Heizgeräts insbesondere dann kommen, wenn der Teil der Brennstoffleitung, der zwischen der Brennstoffpumpe und dem Brenner liegt, an einer solchen Stelle im Motorraum des Fahrzeugs angeordnet ist, wo beträchtlich hohe Temperaturen herrschen. Derartige, auf erhöhte Temperaturen eines Teils der Brennstoffleitung zurückzu¬ führende Probleme können auch andere Ursachen haben.

Man könnte nun daran denken, direkt nach jedem Einschaltvorgang des Heizgeräts die Förderleistung der Brennstoffpumpe für eine bestimmte

Zeitspanne auf den Maximalwert einzustellen, damit möglichst viel Luft sehr rasch aus dem Brennstoffleitungsabschnitt ausgetrieben wird. Allerdings ist dies bei druckgesteuerten Pumpen, also eigengesteuerten Pumpen nicht direkt möglich.

Bei der vorliegenden Anmeldung geht es in erster Linie um mit Benzin betriebene Heizgeräte, wobei jedoch anzumerken ist, daß die Erfindung auch bei mit Diesel betriebenen Fahrzeugheizgeräten ebenso wie bei Brennern zum Regenerieren von Partikelfiltern für Dieselmotoren eingesetzt werden kann.

Die Entwicklung der Kraftfahrzeugtechnik hat es mit sich gebracht, daß moderne Pkw in zunehmendem Maß Einspritz- anstatt Vergasermotoren besitzen. Bei Fahrzeugen mit Einspritzmotor befindet sich - üblicherweise in der Nähe des Tanks - eine Kraftstoffpumpe, die

Kraftstoff aus dem Tank fördert und ihn über eine Vorlaufleitung dem Einspritzsystem des Verbrennungsmotors zuführt. Je nach Betriebszustand des Verbrennungsmotors wird von dieser mit relativ hohem Durchsatz zugeführten Menge Kraftstoff ein Teil von dem Einspritzsystem verbraucht, der Rest wird über eine Rücklaufleitung wieder in den Tank zurückgeleitet. Ein besonderes Merkmal der Erfindung ist es, daß in die Brennstoffleitung ein Magnetventil eingefügt ist.

Ein Aspekt der Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß bei einem

Heizgerät mit eigener, druckgesteuerter Brennstoffpumpe ein in die Brennstoffleitung eingefügtes, als Drosselstelle wirkendes Magnetventil dem Brennstoff einen erheblichen Widerstand entgegensetzt, welcher bei zunehmender Durchflußmenge überproportional ansteigt, daß hingegen eine solche Drosselstelle Luft bzw. Gas oder Dampf nur sehr geringen

Widerstand entgegensetzt. Im Normalbetrieb fällt der Druck in der Auslaßleitung der druckgesteuerten Pumpe allmählich ab, und bei Erreichen eines bestimmten Werts wird ein druckabhängig betätigter Schalter geschlossen, so daß ein Elektromagnet der Pumpe mit Strom gespeist wird und einen Pumphub verursacht. Fällt der Druck in der

Ausgangsleitung der Pumpe relativ schnell ab, so erfolgen die Pumphübe mit relativ hoher Frequenz, und entsprechend hoch ist die Förder¬ leistung. Bei relativ langsamem Druckabfall in der Ausgangsleitung der Pumpe ist die Förderleistung entsprechend gering.

Wenn sich nun Gas, Dampf und/oder Luft in der Brennstoffleitung stromab bezüglich der Brennstoffpumpe befindet, so fällt der Druck dieses Gases trotz der Drosselstelle relativ schnell ab, so daß die eigen¬ gesteuerte Druckpumpe automatisch ihre Förderleistung schnell hochfährt und dadurch alsbald eine große Gasmenge aus der Brennstoff¬ leitung herausdrückt. Wird dann schließlich wieder Brennstoff gefördert und steht dieser Brennstoff an der Drosselstelle an, so kehrt die Pumpe wieder in den Normalbetrieb zurück. Dieser Effekt läßt sich auch - in einer nicht ganz so günstigen Ausführungsfoim - mit einer anderen Ausgestaltung der Drosselstelle (ggf. üblich aufgehauen

Leitungsdrosseln) erreichen.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist die Drosselstelle als

Magnetventil ausgebildet. Das Magnetventil wird entsprechend der ange- forderten Brennerleistung mit einer definierten Frequenz angesteuert.

Wenn man von einem konstanten Tastverhältnis (Verhältnis von Öffnungszeit zur Schließzeit des Magnetventils) ausgeht, so entspricht die Frequenz des das Magnetventil steuernden Signals der Durchflußmenge. Abhängig von der Durchflußmenge ändert sich der Druck in dem Leitungsabschnitt zwischen dem Magnetventil und der Druckpumpe, so daß die Druckpumpe mit einer Hubfrequenz arbeitet, die proportional zur Betätigungsfrequenz des Magnetventils ist.

Abhängig von der Förderleistung der druckgesteuerten Pumpe und der Drosselwirkung im Magnetventil kann es bei sehr hohen, durch die angeforderte Brennerleistung bedingten Pumpen-Durchflußmengen zweckmäßig sein, das Magnetventil - vorübergehend - kontinuierlich zu öffnen, wenn die Druckpumpe mit einer einen bestimmten Schwellen¬ wert überschreitenden Pumpfrequenz arbeitet.

Wie oben bereits angedeutet, soll darauf geachtet werden, daß nicht allzuviel Brennstoff nach Abschalten des Heizgeräts durch den Verdampfungsvorgang in die Brennkammer gedrückt wird. Erfindungs¬ gemäß ist deshalb vorgesehen, daß die Brennstoffpumpe und die Drosselstelle möglichst nahe bei dem Brenner angeordnet sind.

In einem weiteren Anspekt der Erfindung ist die Brennstoffleitung für den Brenner an die Vorlaufleitung gekoppelt, über die dem Verbrennungsmotor mit Hilfe der Kraftstoffpumpe Kraftstoff zugeleitet wird. Diese Maßnahme ist auch ohne das Magnetventil in der Brennstoffleitung möglich.

Durch diese Maßnahme wird eine Reihe von Vorteilen erzielt:

die relativ teuere Brennstoffdosierpumpe im Fahrzeugheizgerät kann entfallen. Stattdessen werden vorhandene Bauteile der

Kraftstoffördereinrichtung des Motors zum Teil mitbenutzt (diese werden unten noch näher erläutert);

in der Vorlaufleitung eines mit einem Einspritz-Ottomotor ausgestatteten Kraftfahrzeuges herrscht ein Druck in der

Größenordnung von bis zu 0,5 MPa. Dieser Vordruck steht - gegebenenfalls über einem in der Kraftstoffleitung vorhandenen Druckregler etwas verringert - an dem Brenner des Heizgeräts an. Aufgrund dieses Vordrucks kommt es - im Gegensatz zu den gewöhnlichen Dosierpumpen - auch bei Temperturen von oberhalb 20° nicht zu der unangenehmen Dampfblasenbildung in der Kraftstoffleitung;

durch Wegfall der Dosierpumpe läßt sich das gesamte Fahrzeugheizgerät kompakter bauen;

das Fahrzeugheizgerät läßt sich schneller zusammenbauen, weil durch den Wegfall der Kraftstoffdosierpumpe erhebliche Bauzeit eingespart wird;

- der Anschluß der zu dem Brenner führenden Kraftstoffleitung an einer Vorlaufleitung ist wesentlich einfacher und mithin billiger als die Verlegung einer separaten Kraftstoffleitung zwischen dem Tank und dem Fahrzeugheizgerät.

Wie oben bereits angedeutet, ist zum dosierten Zumessen von Kraftstoff zu dem Brenner als Ersatz für die Kraftstoff dosierpumpe eine Einrichtung im Brenner vorgesehen. Hierbei handelt es sich gemäß der Erfindung um das Magnetventil, welches in der Brennstoffleitung angeordnet ist und das von dem Steuergerät des Fahrzeugheizgeräts mit einem Steuersignal angesteuert wird. Dieses Steuersignal ist vorzugsweise ein Pulsbreitenmodulations-Signal (PWM-Signal), welches das Magnetventil mit einer Impulsfolge einer bestimmten Frequenz auf- und zusteuert, wobei der Impulszug ein bestimmtes Tastverhältnis aufweist, welches den mittleren Durchsatz durch das Magnetventil bestimmt.

Die Bereitstellung des PWM-Signals erfolgt in dem Steuergerät, ohne daß hierzu nennenswerter zusätzlicher Aufwand erforderlich ist. Das

Magnetventil selbst ist ein relativ kleines Bauteil, welches wesentlich weniger Platz beansprucht als die früher notwendige Kraftstoffdosierpumpe. Außerdem ist das Magnetventil vergleichsweise billig.

Einem Einspritz-Ottomotor wird eine wesentlich höhere Kraftstoffmenge zugeführt, als dieser selbst im höchsten Leistungsbereich verbraucht. Im

Vergleich dazu ist die von dem Heizgerät benötigte Menge Kraftstoff gering, so daß die "Anzapfung" der Vorlaufleitung den Betrieb des Motors in keiner Weise beeinträchtigt. Wenn der Verbrennungsmotor läuft, steht genügend Kraftstoff für den Betrieb des Fahrzeugheizgeräts auch in der höchsten Leistungsstufe zur Verfügung. Soll das

Fahrzeugheizgerät auch bei stillstehendem Verbrennungsmotor (wenn auch die Kraftstoffpumpe des Fahrzeugs stillsteht) betrieben werden, so muß mangels vorhandener Kraftstoffdosierpumpe im Fahrzeugheizgerät die Kraftstoffpumpe des Fahrzeugs in Betrieb gesetzt werden. Hierzu sieht die Erfindung vor, daß die Kraftstoffpumpe bei Motorstillstand seitens des Fahrzeugheizgeräts betrieben wird, insbesondere dadurch, daß das Steuergerät des Fahrzeugheizgeräts ein PWM-Signal zum Betreiben der Kraftstoffpumpe liefert. Dieses PWM-Signal ist dann derart auf den Betrieb des Fahrzeugheizgeräts abgestimmt, daß die Kraftstoffpumpe des Fahrzeugs nur diejenige Menge Kraftstoff liefert, die von dem Heizgerät maximal benötigt wird. Hierdurch wird erreicht, daß die Kraftstoffpumpe nicht mit voller Last arbeitet, was eine beträchtliche Einsparung elektrischer Energie bedeutet.

Wie eingangs erwähnt, ist die vorliegende Erfindung speziell für solche

Kraftfahrzeuge gedacht, die einen Einspritz-Ottomotor besitzen. Dennoch ist die Erfindung auch bei Dieselmotoren einsetzbar. Bei Einsatz entsprechender Druckregelmaßnahmen läßt sich erreichen, daß der Vordruck am Fahrzeugheizgerät auf einen geeignet geringen Wert herabgesetzt ist.

Der Begriff "Fahrzeugheizgerät" betrifft die eingangs erläuterten Heizgeräte, die hauptsächlich dazu dienen, den Fahrgastraum eines Fahrzeugs aufzuheizen, die aber auch dazu eingesetzt werden, Wärmeenergie in den Kühlmittelkreislauf von Dieselmotoren, insbesondere Turbodieselmotoren, einzuspeisen, wenn diese Motoren mit einem derart hohen Wirkungsgrad betrieben werden, daß die Kühlmitteltemperatur nicht oder nur sehr langsam auf den optimalen Wert ansteigt.

Eine spezielle Einsatzmöglichkeit der Erfindung ist aber auch der

Brenner einer Vorrichtung zum Regenerieren von Partikelfiltern von Dieselmotoren. Solche Partikelfilter werden in bestimmten Intervallen mit Hilfe eines Brenners gereinigt oder regeneriert, wobei dieser Brenner ebenfalls mit Benzin oder Diesel als Brennstoff betrieben wird. Anstelle einer dem Brenner Kraftstoff zuführenden

Kraftstoffdosierpumpe kann die Kraftstoffzufuhr auch durch Verbinden des Brenners mit der Vorlaufleitung der Kraftfahrzeug-Einspritzanlage zugeführt werden und die Kraftstoffzufuhr mit einem oben beschriebenen Taktventil und entsprechender Ansteuerung erfolgen.

Im Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 ein schematisches Diagramm einer druckgesteuerten Brennstoff¬ pumpe in Verbindung mit einem nachgeschalteten Magnetventil gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung,

Fig. 2 den zeitabhängigen Druckverlauf am Ausgang der Pumpe nach Fig. 1,

Fig. 3 die sich zeitlich ändernde Frequenz des Magnetventils nach Fig. 1,

Fig. 4 die Beziehung zwischen dem Druck am Ausgang der Pumpe und der Durchflußmenge,

Fig. 5 eine teilweise schematische Ansicht einzelner Elemente eines

Kraftfahrzeugantriebs und eines Heizgeräts für ein Kraftfahrzeug, gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung.

Nach Fig. 1 ist eine druckgesteuerte Brennstoffpumpe 2 in die hier abschnittsweise mit Ll , L2, L3 und L4 bezeichnete Brennstoffleitung zwischen einem (nicht dargestellten) Tank und einem (ebenfalls nicht dargestellten) Brenner eingefügt.

Über einen durch einen Leitungsabschnitt Ll gebildeten und ein erstes Rückschlagventil 4 aufweisenden Zulauf gelangt Brennstoff in eine

Pumpenkammer 6, wo ein gewisser Druck herrscht. Die Pumpenkammer 6 wird einerseits durch einen Teil eines Pumpengehäuses 12 gebildet, andererseits durch einen Membran 8, deren Mittelbereich an einer Platte 28 anliegt, die ihrerseits mit einem Anker 16 eines Elektromagneten 14 gekoppelt ist. Die Platte 28 ist am hinteren Teil des Pumpengehäuses 12 durch eine Feder 10 abgestützt. Der Anker 16 trägt einen Stift 18, der auf eine Kontaktfeder 20 eines Schalters einwirkt, der im Stromkreis des Elektromagneten 14 liegt.

Aus der Pumpenkammer 6 kann unter Druck stehender Brennstoff über ein zweites Rückschlagventil 22 in den Leitungsabschnitt L2 strömen. Mit dem Abströmen des Brennstoffs aus der Pumpenkammer 6 sinkt der Druck in der Pumpenkammer 6, so daß sich die Membran 8 unter der Vorspannung der Feder 10 in Fig. 1 nach rechts bewegt. Mit dieser Bewegung bewegt sich auch der mit der Platte 28 gekoppelte Stift 18 des Ankers 16, bis die äußere Spitze des Stifts 18 schließlich so weit nach rechts gewandert ist, daß die Kontaktfeder 20 mit dem feststehen¬ den Kontakt 30 in Berührung gelangt und den Stromkreis des Elektroma¬ gneten 14 schließt.

Der erregte Elektromagnet 14 bewegt den Anker 16 in Fig. 1 nach links entgegen der Vorspannkraft der Feder 16, so daß weiterer Brennstoff über den Leitungsabschnitt Ll und das erste Rückschlagventil 4 in die Pumpenkammer 6 strömen kann. Anschließend wiederholt sich der oben geschilderte Vorgang.

Aus dem den Ablauf der druckgesteuerten Pumpe 2 bildenden Leitungs¬ abschnitt L2 gelangt der Brennstoff schließlich in den Leitungsabschnitt L3 vor einer Drosselstelle 26, die hier mit Hilfe eines Magnetventils 24 ausgebildet ist.

Über eine Steuerleitung S wird auf das Magnetventil ein Steuersignal einer bestimmten Frequenz gegeben, so daß das Magnetventil 24 die Verbindung zwischen den beiden Brennstoffleitungsabschnitten L3 und L4 öffnet und schließt bzw. erweitert und verengt. Je nach angeforderter

Brennerleistung (Wärmebedarf) erfolgt die Ansteuerung des Magnetventils 24 mit einem Signal geringer oder hoher Frequenz.

Dies ist in den Fig. 2 und 3 schematisch dargestellt. Gemäß Fig. 3 ist die Betätigungsfrequenz F_M für das Magnetventil 24 zunächst relativ hoch, was einer relativ großen Durchflußmenge V_M entspricht. Entsprechend ist in Fig. 2 in der linken Hälfte der Druckverlauf in der Pumpenkammer dargestellt. Aufgrund der relativ hohen Durchflußmenge durch das Magnetventil macht die Pumpe 2 relativ viel Förderhübe. Die Druckschwankungen in der Pumpe sind relativ gering, so daß sie kaum Einfluß auf den Durchsatz an der Stelle des Magnetventils haben.

Wenn dann die Betätigungsfrequenz f_M des Magnetventils gesenkt wird, wie dies rechts in Fig. 3 dargestellt ist, so ist die Fördermenge entsprechend gering, und dementsprechend niederfrequent ist auch die Pumpfrequenz der Pumpe. Rechts in Fig. 2 ist lediglich ein einziger

Vorgang der oben beschriebenen Art für eine relativ lange Zeitspanne dargestellt.

Wenn man unter Bezugnahme auf Fig. 1 nun annimmt, daß sich in den Leitungsabschnitten L2, L3 und L4 eine große Menge Gas und Dampf angesammelt hat, bedingt durch die große Nähe der durch die Abschnitte L2, L3 und L4 gebildeten Brennstoffleitung zu dem Motor des Fahrzeugs, so erfolgt an der Drosselstelle 26 beim Einschalten des Heiz¬ geräts nur eine relativ geringe Hemmung der durchströmenden Luft. Mit anderen Worten: der Strömungswiderstand der Drosselstelle gegenüber

Luft ist extrem niedrig im Vergleich zum Strömungswiderstand gegenüber Brennstoff.

Wegen des geringen Strömungswiderstands gegenüber Gas/Luft/Dampf erfolgt im Bereich des Leitungsabschnitts L2, das heißt am Ablauf der druckgesteuerten Pumpe 2 ein relativ schneller Druckabfall, so daß der oben beschriebene Pump Vorgang, gekennzeichnet durch das nach-rechts-

Wandern des Ankers 16 und das anschließende elektromagnetisch bedingte Zurückschnellen des Ankers 16 nach links, sich sehr rasch wiederholt, und zwar so lange, bis der Druckabfall in der Ablaufleitung

L2 der Pumpe 2 wieder langsamer wird. Dies ist der Fall, wenn praktisch die gesamte Luft aus den Leitungsabschnitten L2, L3 ausgetrieben ist und wieder Brennstoff an der Drosselstelle 26 ansteht.

Die Drosselstelle 26 mit dem Magnetventil 24 wird vorzugsweise in enger Nachbarschaft zu dem Brenner bzw. der Brennkammer angeordnet, und auch die Pumpe 2 wird möglichst nahe bei dem Brenner angeordnet, damit möglichst wenig Brennstoff durch den Verdampfungs¬ vorgang aus dem Leitungsabschnitt zwischen der Pumpe und dem Brenner in letzteren gedrängt werden kann.

Fig. 4 zeigt die Druckverhältnisse an der Pumpe in Abhängigkeit von der Durchflußmenge. Die ausgezogene Kurve zeigt den durch das Magnetventil 24 gebildeten Widerstand R9B gegenüber dem Brennstoff, während die gestrichelte Linie den Widerstand R_L gegenüber Luft darstellt. Wie man sieht, steigt der Widerstand R_B gegenüber dem Brennstoff mit zunehmender Durchflußmenge stark und überproportional an. Da die Druckdifferenz Δp an der Pumpe während eines Förder¬ pumpenhubs relativ gering ist, ergeben sich nur sehr geringe Durch¬ flußmengenschwankungen, die für die hier interessierenden Betrachtungen vernachlässigbar sind.

Anhand der Fig. 5 soll nun der zweite Aspekt der Erfindung erläutert werden.

In der Fig. 5 ist unten schematisch ein an sich in üblicher Weise ausgebildetes Fahrzeugheizgerät 32 dargestellt. Ein Gehäuse des

Fahrzeugheizgeräts 32 nimmt einen allgemein als Funktionsblock dargestellten Brenner 34 auf. Dem Brenner 34 werden für den Betrieb

Kraftstoff und - über ein nicht gezeigtes Verbrennungsluftgebläse -

Verbrennungsluft zugeführt. Der Flammraum des Brenners ist von einem Wärmetauscher umgeben, der die von dem Brenner erzeugte

Wärme auf einen Wärmeträger (Wasser oder Luft) überträgt. Die in dem

Wärmeträger enthaltene Wärmeenergie wird dann über ein hier nicht dargestelltes Leitungssystem einem Wärmetauscher zugeführt, der sich zum Beispiel im Belüftungssystem eines Fahrgastraums eines Fahrezugs befindet.

Das Fahrzeugheizgerät besitzt eine Heizgerätsteuerung 36, die in der Figur ebenfalls schematisch angedeutet ist. Das Steuergerät 36 empfängt von verschiedenen, hier nicht dargestellten Sensoren Zustandssignale und steuert verschiedene Funktionen des Fahrzeugheizgeräts 32. Die Kraftstoffzufuhr zu dem Brenner 34 erfolgt über eine Kraftstoffleitung 38, in die ein Druckregler 40 und ein elektrisches Magnetventil 42 eingefügt sind.

In der Kraftstoffleitung 38 steht Benzin als Kraftstoff mit einem bestimmten Vordruck von zum Beispiel 3 bar an. Das elektrische Magnetventil 42 wird von einem PWM-Signal, welches eine bestimmte Frequenz und ein bestimmtes Tastverhältnis besitzt, intermittierend geöffnet. Das PWM-Signal wird von dem Steuergerät 36 erzeugt und hängt unter anderem von der eingestellten Soll-Brennerleistung ab.

Im Gegensatz zu herkömmlichen Fahrzeugheizgeräten mit in dem Gehäuse des Geräts eingebauter Kraftstoffdosierpumpe erfolgt hier die Kraftstoffzufuhr dadurch, daß die Kraftstoffleitung 38 an eine Vorlaufleitung 108 an einer Verbindungsstelle V angekoppelt ist.

Die in der oberen Hälfte der Fig. 5 funktionell dargestellten Elemente gehören zu dem Kraftfahrzeug und sind unabhängig davon vorhanden, ob das Fahrzeug mit einem Fahrzeugheizgerät der oben beschriebenen Art ausgestattet ist oder nicht.

Bei dem Antriebsmotor des Fahrzeugs handelt es sich um einen Einspritz-Ottomotor 100, dem von einem Einspritzsystem 102 für jeden Zylinder separat die benötigte Menge Kraftstoff zugeführt wird. Das Einspritzsystem 102 erhält das Benzin aus einem Kraftstofftank 104, indem eine Kraftstoffpumpe 106 Benzin über eine Saugleitung 110 aus dem Kraftstofftank 104 ansaugt und das Benzin über die Vorlaufleitung 108 mit einem bestimmten Druck (typischerweise 0,5 MPa) dem Einspritzsystem 102 zufuhrt.

Selbst dann, wenn der Einspritz-Ottomotor 100 mit höchster Leistung arbeitet, wird nur ein Teil des über die Vorlaufleitung 108 dem Einspritzsystem 102 zugeführten Benzins verbraucht. Der Rest läuft über eine Rücklaufleitung 114 in den Kraftstofftank 104 zurück. Beim Betrieb des Motors herrscht in der Vorlaufleitung 108 und mithin auch in der zu dem Fahrzeugheizgerät 32 führenden Kraftstoffleitung 38 stets ein Druck, der für den Betrieb nicht nur des Verbrennungsmotors, sondern auch des Brenners 34 in dem Fahrzeugheizgerät ausreicht. Die rechts in der Figur als Block angedeutete Kfz-Elektrik 100 liefert ein

Treibersignal "Pumpe EIN" auf der Steuerleitung Stl . Diese Steuerleitung Stl könnte direkt auf die Kraftstoffpumpe 106 gegeben werden. Hier wird die Steuerleitung Stl auf ein ODER-Gatter 44 gegeben, dessen Ausgang über eine Steuerleitung St3 zu der Kraftstoffpumpe 106 geführt ist. Ein zweiter Eingang des ODER-Gatters

44 empfängt ein Signal "Pumpe EIN" über eine Steuerleitung St 2 von dem Steuergerät 36. Das Steuergerät 36 spricht auf den einen Stillstand des Motors und der Kraftstoffpumpe 106 kennzeichnenden Zustand des Signals auf der Steuerleitung St 1 von der Kfz-Elektrik 120 an, indem es auf die Steuerleitung St 2 ein Signal gibt, wleches über das ODER-

Gatter 44 und die Steuerleitung St 3 auf die Kraftstoffpumpe 106 gegeben wird.

Das von dem Steuergerät 36 gelieferte Signal "EIN" ist ein PWM-Signal mit einer solchen Frequenz und einem solchen Tastverhältnis, daß die

Kraftstoffpumpe 106 gerade soviel Benzin in die Vorlaufleitung 108 fördert, wie von dem Heizgerät 32 in der höchsten Leistungsstufe verbraucht wird.

Es ist denkbar, die Kraftstoffpumpe 106 auch bei stillstehendem Motor über die Kfz-Elektrik 120 auch dann zu betreiben, wenn der Verbrennungsmotor stillsteht, wobei die Kraftstoffpumpe 106 dann aber Energie verschwenden würde, weil über die Kraftstoffleitung 38 nur ein sehr kleiner Bruchteil der Fördermenge abgezogen würde, der größte Teil der Fördermenge also über die Rücklaufleitung 112 wieder in den

Tank zurückgeleitet würde.

Anstelle der Steuerung des elektrischen Magnetventils 42 durch ein

PWM-Signal kann auch eine andere Regelung zum Dosieren der Kraftstoffmenge für den Brenner vorgesehen werden. Entsprechendes gilt für die Ansteuerung der Kraftstoffpumpe 106 bei stillstehendem Verbrennungsmotor. Anstelle eines PWM-Signals auf der Leitung St 3 kann mit Hilfe eines Vorwiderstands die Leistung der Kraftstoffpumpe vermindert werden.

Claims

PATENTANSPRUCHE

1. Heizgerät, insbesondere für ein von einem Verbrennungsmotor (100) angetriebenes Fahrzeug, mit einem Brenner (34), dem aus einem Tank (104) über eine Brennstoffleitung (38;21-24) Brennstoff zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß in die Brennstoffleitung (38;) (Ll.... L4) ein Magnetventil (24;42) eingefügt ist.

2. Heizgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennstoffzufuhr über eine druckgesteuerte Brennstoffpumpe (2) erfolgt.

3. Heizgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Magnetventil (24;42) von einem eine definierte Frequenz aufweisenden Steuersignal betätigt wird.

4. Heizgerät nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Magnetventil (24) vorübergehend vollständig geöffnet wird, falls die Förderfrequenz der druckgesteuerten Brennstoffpumpe (2) einen Schwellenwert (z.B. 1 Hz) übersteigt.

5. Heizgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennstoffpumpe (2) und das Magnetventil in der Nähe des

Brenners angeordnet sind.

6. Heizgerät nach Anspruch 1 für ein Kraftfahrzeug, dessen Verbrennungsmotor (100) aus dem Kraftstofftank (104) durch eine Kraftstoffpumpe (106) über eine Vorlaufleitung (108) Kraftstoff zugeführt wird, - 17 - dadurch gekennzeichnet, daß die Brennstoffleitung (38) für den Brenner (34) an die Vorlaufleitung angekoppelt ist.

7. Heizgerät nach Anspruch 6 mit einem Steuergerät (36), dadurch gekennzeichnet, daß das Magnetventil (12) von dem Steuergerät (6) mit einem Pulsbreitenmodulations-Signal (PWM-Signal) angesteuert wird.

8. Heizgerät nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß in der Brennstoffleitung (38) ein Druckregler (40) angeordnet ist.

9. Heizgerät nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftstoffpumpe (106) bei Stillstand des Verbrennungsmotors (100) seitens des Fahrzeugheizgeräts (32) betrieben wird.

10. Heizgerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuergerät (6) ein PWM-Signal zum Betreiben der Kraftstoffpumpe (106) liefert.