DE102011077437A1

DE102011077437A1 - A vehicle heater and method of operating a vehicle heater

Info

Publication number: DE102011077437A1
Application number: DE102011077437A
Authority: DE
Inventors: Uwe Strecker; Luis Esteban
Original assignee: Webasto SE
Current assignee: Webasto SE
Priority date: 2011-06-10
Filing date: 2011-06-10
Publication date: 2012-12-13
Also published as: WO2012168068A3; WO2012168068A2

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Fahrzeugheizgerät (10) umfassend einen Oxidationsraum (12), eine Zuführeinrichtung (14, 16, 18) für einen einem in dem Oxidationsraum (12) zur Wärmeerzeugung stattfindenden Oxidationsprozess zuzuführenden Stoff, eine optische Sensoreinrichtung (20) und ein mit der optischen Sensoreinrichtung (20) gekoppeltes Steuergerät (22), wobei das Steuergerät (22) dazu eingerichtet ist, den Oxidationsprozess in Abhängigkeit eines von der optischen Sensoreinrichtung (20) erzeugten Signals während des Betriebs der Zuführeinrichtung (14, 16, 18) durch Ändern eines Betriebsparameters der Zuführeinrichtung (14, 16, 18) zu beeinflussen. Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugheizgerätes.The invention relates to a vehicle heater (10) comprising an oxidation chamber (12), a feed device (14, 16, 18) for a substance to be fed to an oxidation process taking place in the oxidation chamber (12) for heat generation, an optical sensor device (20) and a control device (22) coupled to the optical sensor device (20), the control device (22) being set up to change the oxidation process as a function of a signal generated by the optical sensor device (20) during operation of the feed device (14, 16, 18) to influence an operating parameter of the feed device (14, 16, 18). The present invention further relates to a method for operating a vehicle heater.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Fahrzeugheizgerät.The present invention relates to a vehicle heater.

Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugheizgerätes. Fahrzeugheizgeräte, die Wärme aus der Oxidation eines flüssigen oder gasförmigen Brennstoffes erzeugen, müssen über eine aufwendige Sensorik verfügen, um eine geregelte schadstoffarme Umsetzung des Brennstoffs zu gewährleisten. Beispielsweise können Sensoren zur Erfassung der Temperatur und der Abgaszusammensetzung notwendig sein.The invention further relates to a method for operating a vehicle heating device. Vehicle heaters that generate heat from the oxidation of a liquid or gaseous fuel must have a sophisticated sensor to ensure a controlled low-emission conversion of the fuel. For example, sensors may be necessary to detect the temperature and exhaust gas composition.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Fahrzeugheizgerät und ein Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugheizgerätes bereitzustellen, bei denen die für die geregelte Umsetzung notwendige Sensorik vereinfacht werden kann.The present invention has for its object to provide a vehicle heater and a method for operating a vehicle heater, in which the necessary for the controlled implementation sensor can be simplified.

Diese Aufgaben werden mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.These objects are achieved with the features of the independent claims. Advantageous embodiments of the invention are indicated in the dependent claims.

Es wird ein Fahrzeugheizgerät angegeben, umfassend einen Oxidationsraum, eine Zuführeinrichtung für einen einem in dem Oxidationsraum zur Wärmeerzeugung stattfindenden Oxidationsprozess zuzuführenden Stoff, eine optische Sensoreinrichtung und ein mit der optischen Sensoreinrichtung gekoppeltes Steuergerät, wobei das Steuergerät dazu eingerichtet ist, den Oxidationsprozess in Abhängigkeit eines von der optischen Sensoreinrichtung erzeugten Signals während des Betriebs der Zuführeinrichtung durch Ändern eines Betriebsparameters der Zuführeinrichtung zu beeinflussen. Die Formulierung "während des Betriebs" bedeutet während einer fortlaufenden Zufuhr des Stoffes, so dass der Betriebsparameter insbesondere so geändert wird, dass die Zuführeinrichtung nicht außer Betrieb genommen und die Zufuhr des Stoffes nicht gestoppt wird. Unter dem Beeinflussen wird beispielsweise das Steuern oder Regeln der Zuführeinrichtung verstanden. Bei der Beeinflussung der Zuführeinrichtung kann das Steuergerät beispielsweise eine Abweichung eines von dem optischen Flammwächter erzeugten Signals von einem in dem Steuergerät gespeicherten Referenzsignal ermitteln und die Zuführeinrichtung basierend auf der ermittelten Abweichung beeinflussen, um die ermittelte Abweichung zu minimieren. Alternativ oder zusätzlich kann das Steuergerät bei der Beeinflussung der Zuführeinrichtung auch eine zeitliche Ableitung und/oder eine räumliche Ableitung des Signals auswerten. Zeitliche und/oder räumliche Maxima oder Minima des Signals können ebenfalls die Grundlage zur Beeinflussung der Zuführeinrichtung darstellen und von dem Steuergerät aus dem Signal abgeleitet werden. Zuzuführender Stoff kann beispielsweise Brennstoff, Oxidationsmittel und zurückgeführtes Abgas sein. Unter Brennstoff werden flüssige oder gasförmige Stoffe verstanden, die zusammen mit einem Oxidationsmittel unter Wärmeabgabe oxidiert werden können. Brennstoffe können beispielsweise Erdgas, Benzin oder Diesel sein. Oxidationsmittel kann beispielsweise der in der Luft enthaltene Sauerstoff sein. Unter dem Signal der optischen Sensoreinrichtung wird die von der optischen Sensoreinrichtung zu dem Steuergerät übertragene Information verstanden. Diese Information kann komplexe Daten, beispielsweise optische Bilddaten umfassen, wobei die Bilddaten Daten von einer Vielzahl von unterschiedlichen Bildpunkten umfassen können. Die einzelnen Bildpunkte können insbesondere Informationen über die Helligkeit und die Farbe umfassen. Die optische Sensoreinrichtung kann optische Signale aus dem Oxidationsraum erfassen, das heißt insbesondere eine eventuell in dem Oxidationsraum vorhandene Flamme und/oder Objekte sowie den Oxidationsraum begrenzende Wände. Räumlich bezieht sich dabei auf voneinander getrennte Bildpunkte und unter einem räumlichen Abstand kann ein Abstand zwischen einzelnen getrennten Bildpunkten der Bilddaten verstanden werden. Unter dem Referenzsignal werden beispielsweise in dem Steuergerät gespeicherte Informationen verstanden, die ebenfalls optische Bilddaten mit einer Vielzahl von unterschiedlichen Bildpunkten umfassen können. Unter der Bestimmung einer Abweichung kann eine Differenzbildung zwischen den erfassten optischen Bilddaten des erzeugten Signals und optischen Bilddaten des Referenzsignals verstanden werden, die beispielsweise punktweise erfolgen kann. Beispielsweise können die erfassten optischen Bilddaten einen einzigen Bildpunkt umfassen, dessen Farbe und Helligkeit mit dem einzigen optischen Bildpunkt aus den optischen Bilddaten des Referenzsignals durch Differenzbildung verglichen werden kann. Unter einer Zuführeinrichtung wird eine Vorrichtung zur kontrollierten Zufuhr eines Stoffes verstanden, beispielsweise Brennstoff, Oxidationsmittel oder zurückgeführtes Abgas. Beispielsweise kann die Zuführeinrichtung ein Gebläse, eine Düse oder eine Pumpe sein. Unter einer Beeinflussung der Zuführeinrichtung kann beispielsweise eine Veränderung der von der Zuführeinrichtung pro Zeiteinheit geförderten Brennstoff-, Oxidationsmittel- oder Abgasmenge verstanden werden. Der Oxidationsprozess kann beispielsweise ein Verbrennungsprozess mit einer Flamme sein. Zusätzlich oder alternativ kann der Oxidationsprozess auch die Wärmeerzeugung mittels flammloser katalytischer Oxidation eines Brennstoffs mit einem Oxidationsmittel umfassen. Das beschriebene Fahrzeugheizgerät erlaubt eine Regelung des Oxidationsprozesses des Brennstoffs. Durch die Beeinflussung der Zuführeinrichtung kann der in dem Fahrzeugheizgerät stattfindende Oxidationsprozess, beispielsweise die Verbrennung, kontrolliert werden. Beispielsweise können Abweichungen zwischen dem aktuell im Fahrzeugheizgerät stattfindenden Oxidationsprozess, der durch das von der optischen Sensoreinrichtung erzeugte Signal charakterisiert ist, und einem erwünschten Oxidationsprozess, der beispielsweise durch das in dem Steuergerät gespeicherte Referenzsignal charakterisiert sein kann, nach dem Prinzip einer Soll-Ist-Regelung verringert werden. Die Beeinflussung des Oxidationsprozesses, beispielsweise seine dynamische Regelung, kann bei dem beschriebenen Fahrzeugheizgerät in vorteilhafter Weise über eine einzige optische Sensoreinrichtung realisiert werden. Zusätzliche Komponenten, insbesondere weitere Sensoren, sind nicht notwendig. Dies erlaubt eine kostengünstige Realisierung eines kontrollierten Oxidationsprozesses in dem beschriebenen Fahrzeugheizgerät, durch den beispielsweise der Schadstoffausstoß reduzierbar ist.A vehicle heater is provided, comprising an oxidation space, a feed device for a substance to be supplied to an oxidation process taking place in the oxidation space, an optical sensor device and a control device coupled to the optical sensor device, wherein the control device is configured to control the oxidation process as a function of the signal generated by the optical sensor device during operation of the feeder by changing an operating parameter of the feeder. The phrase "during operation" means during a continuous supply of the substance, so that the operating parameter is changed in particular so that the feeder is not taken out of service and the supply of the substance is not stopped. Influencing is understood to mean, for example, controlling or regulating the feed device. When influencing the feed device, the control unit can determine, for example, a deviation of a signal generated by the optical flame detector from a reference signal stored in the control unit and influence the feed device based on the determined deviation in order to minimize the determined deviation. As an alternative or in addition, the control device can also evaluate a time derivative and / or a spatial derivative of the signal when influencing the feed device. Temporal and / or spatial maxima or minima of the signal may also be the basis for influencing the feeder and derived from the signal from the controller. The feedstock may be, for example, fuel, oxidizer and recirculated exhaust gas. Under fuel liquid or gaseous substances are understood, which can be oxidized together with an oxidizing agent with heat release. Fuels can be, for example, natural gas, gasoline or diesel. Oxidizing agent may be, for example, the oxygen contained in the air. The signal of the optical sensor device is understood to be the information transmitted by the optical sensor device to the control device. This information may include complex data, such as optical image data, wherein the image data may include data from a plurality of different pixels. The individual pixels may in particular include information about the brightness and the color. The optical sensor device can detect optical signals from the oxidation space, that is, in particular, a flame and / or objects that may be present in the oxidation space and walls delimiting the oxidation space. Spatially refers to separate pixels and a spatial distance can be understood as a distance between individual separate pixels of the image data. The reference signal is understood, for example, as information stored in the control unit, which may also comprise optical image data having a plurality of different pixels. The determination of a deviation can be understood to mean a difference between the detected optical image data of the generated signal and optical image data of the reference signal, which can be done pointwise, for example. For example, the acquired optical image data may comprise a single pixel whose color and brightness may be compared with the single optical pixel from the optical image data of the reference signal by subtraction. A feeder means a device for the controlled supply of a substance, for example fuel, oxidizing agent or recirculated exhaust gas. For example, the feeder may be a fan, a nozzle or a pump. By influencing the feeding device, it is possible, for example, to understand a change in the quantity of fuel, oxidizing agent or exhaust gas delivered by the feeding device per unit of time. The oxidation process may be, for example, a combustion process with a flame. Additionally or alternatively, the oxidation process may also include heat generation by means of flame-free catalytic oxidation of a fuel with an oxidant. The vehicle heater described allows a control of the oxidation process of the fuel. By influencing the feed device, the oxidation process taking place in the vehicle heater, for example combustion, can be controlled. For example, you can Deviations between the currently occurring in the vehicle heater oxidation process, which is characterized by the signal generated by the optical sensor device, and a desired oxidation process, which may be characterized, for example, by the stored in the control unit reference signal, are reduced according to the principle of a target-actual control , The influencing of the oxidation process, for example its dynamic control, can be realized in the described vehicle heater advantageously via a single optical sensor device. Additional components, in particular other sensors, are not necessary. This allows a cost-effective realization of a controlled oxidation process in the described vehicle heater, through which, for example, the emission of pollutants can be reduced.

Weiterhin kann vorgesehen sein, dass das Fahrzeugheizgerät mehrere Zuführeinrichtungen umfasst, und dass das Steuergerät dazu eingerichtet ist, mindestens eine der mehreren Zuführeinrichtungen in Abhängigkeit des von der optischen Sensoreinrichtung erzeugten Signals während des Betriebs der mindestens einen der mehreren Zuführeinrichtungen durch Ändern eines Betriebsparameters der mindestens einen der mehreren Zuführeinrichtungen zu beeinflussen.Furthermore, it can be provided that the vehicle heater comprises a plurality of feed devices, and that the control device is adapted to at least one of the plurality of feeders in response to the signal generated by the optical sensor means during operation of the at least one of the plurality of feeders by changing an operating parameter of the at least one to influence the multiple feeders.

Nützlicherweise kann vorgesehen sein, dass die optische Sensoreinrichtung einen optischen Sensor umfasst, der den Oxidationsraum und/oder eine in dem Oxidationsraum lokalisierte Flamme im Wesentlichen vollständig optisch erfasst. Das im Wesentlichen vollständige optische Erfassen des Oxidationsraums und/oder der in dem Oxidationsraum eventuell lokalisierten Flamme kann eine genaue Zustandsbestimmung des in dem Oxidationsraum ablaufenden Oxidationsprozesses ermöglichen. Sie kann eine Voraussetzung für eine gezielte Beeinflussung sein, beispielsweise eine Regelung des ablaufenden Oxidationsprozesses. Eine im Wesentlichen vollständige Erfassung bedeutet, dass optische Signale von nahezu jedem Punkt in dem Oxidationsraum durch den optischen Sensor der optischen Sensoreinrichtung detektiert werden können. Eine optische Erfassung des Oxidationsraumes umfasst auch die optische Erfassung eines in dem Oxidationsraum angeordneten Körpers, beispielsweise eines Katalysators. Sowohl der Oxidationsraum als auch ein in dem Oxidationsraum angeordneter Körper können durch ihre Erwärmung als eine Strahlungsquelle wirken, beispielsweise durch Glühen unter Abgabe optisch erfassbaren Lichts.Usefully, it can be provided that the optical sensor device comprises an optical sensor which detects the oxidation space and / or a flame located in the oxidation space substantially completely optically. The essentially complete optical detection of the oxidation space and / or the flame possibly located in the oxidation space can enable a precise determination of the state of the oxidation process taking place in the oxidation space. It may be a prerequisite for a targeted influencing, for example a regulation of the ongoing oxidation process. Substantially complete detection means that optical signals from almost any point in the oxidation space can be detected by the optical sensor of the optical sensor device. An optical detection of the oxidation space also includes the optical detection of a body arranged in the oxidation space, for example a catalyst. Both the oxidation space and a body arranged in the oxidation space can act as a radiation source by their heating, for example by annealing with the delivery of optically detectable light.

Weiterhin kann vorgesehen sein, dass der optische Sensor einen CCD-Sensor und/oder einen CMOS-Sensor umfasst. Sowohl CCD- als auch CMOS-Sensoren sind Standardbauteile zur Detektion optischer Signale, die jeweils mit einer unterschiedlich hohen Anzahl von Sensorflächen zur Erfassung voneinander getrennter Bildpunkte ausgestattet sein können. Die Verwendung solcher standardisierter Bausteine als optischer Sensor kann die Herstellungskosten des beschriebenen Fahrzeugheizgerätes senken.Furthermore, it can be provided that the optical sensor comprises a CCD sensor and / or a CMOS sensor. Both CCD and CMOS sensors are standard components for the detection of optical signals, each of which can be equipped with a different number of sensor surfaces for the detection of separate pixels. The use of such standardized components as an optical sensor can reduce the manufacturing cost of the vehicle heater described.

Es kann vorgesehen sein, dass die optische Sensoreinrichtung eine Glasfiberoptik umfasst, die optische Signale aus dem Oxidationsraum aufnimmt und weiterleitet. Die Glasfiberoptik kann beispielsweise flexible lichtleitende Fasern umfassen, beispielsweise Glasfasern. Durch die Verwendung der Glasfiberoptik kann die Position des optischen Sensors verändert werden, ohne den von dem Sensor optisch erfassten Bereich zu verändern, da die Glasfiberoptik die vorhandenen optischen Signale aufnimmt und zu dem optischen Sensor weiterleitet. Auf diese Weise kann beispielsweise der optische Sensor in einem Bereich mit einer niedrigen Temperatur angeordnet werden, um das thermische Rauschen des optischen Sensors zu senken. Eine zu hohe thermische Belastung kann sogar zu einem Ausfall des optischen Sensors führen und ist daher unbedingt zu vermeiden.It can be provided that the optical sensor device comprises a glass fiber optic, which receives and forwards optical signals from the oxidation space. The glass fiber optics may comprise, for example, flexible light-conducting fibers, for example glass fibers. By using the glass fiber optic, the position of the optical sensor can be changed without changing the area optically detected by the sensor since the glass fiber optic picks up the existing optical signals and passes them on to the optical sensor. In this way, for example, the optical sensor can be disposed in a low-temperature region to lower the thermal noise of the optical sensor. Too high a thermal load can even lead to a failure of the optical sensor and is therefore essential to avoid.

Weiterhin kann vorgesehen sein, dass eine den Oxidationsraum einhüllende innere Mantelfläche zumindest eine Öffnung aufweist, wobei die optische Sensoreinrichtung radial beabstandet von der zumindest einen Öffnung außerhalb des Oxidationsraums angeordnet ist. Dies erlaubt eine Anordnung der optischen Sensoreinrichtung außerhalb des Oxidationsraumes. Eine direkte optische Erfassung des Oxidationsraumes kann durch die gleichzeitig zur Zuführung von zuzuführendem Stoff, beispielsweise Oxidationsmittel und/oder Abgas, nutzbare Öffnung erfolgen. Der durch die Öffnung in den Oxidationsraum einströmende zuzuführende Stoff schirmt die optische Sensoreinrichtung gegen in dem Oxidationsraum herrschende hohe Temperaturen ab und erzeugt zugleich eine die optische Sensoreinrichtung kühlende Wirkung. Dies kann das thermische Rauschen des verwendeten optischen Sensors reduzieren, das mit steigender Temperatur zunimmt.Furthermore, it can be provided that an inner circumferential surface enclosing the oxidation space has at least one opening, wherein the optical sensor device is arranged radially spaced from the at least one opening outside the oxidation space. This allows an arrangement of the optical sensor device outside the oxidation space. A direct optical detection of the oxidation space can be carried out by the simultaneously usable for supplying zuzuführendem substance, such as oxidizing agent and / or exhaust gas opening. The material to be fed in through the opening into the oxidation space shields the optical sensor device against high temperatures prevailing in the oxidation space and at the same time produces an effect which cools the optical sensor device. This can reduce the thermal noise of the optical sensor used, which increases with increasing temperature.

Alternativ kann vorgesehen sein, dass die optische Sensoreinrichtung an einer Stirnseite des Oxidationsraumes angeordnet ist. Als Stirnseite wird insbesondere eine Eingangsseite des Oxidationsraumes bezeichnet, die im Wesentlichen geschlossen oder begrenzt sein kann. Auch auf diese Weise kann die Temperatur begrenzt werden, der die optische Sensoreinrichtung während des Betriebs des Fahrzeugheizgerätes ausgesetzt ist. Alle dem Oxidationsraum zugeführten Stoffe strömen nicht zu der Stirnseite des Oxidationsraumes hin sondern strömen von der Stirnseite des Oxidationsraumes weg, so dass ein kühlender konvektiver Wärmetransport von der optischen Sensoreinrichtung weg erfolgt. Alternatively it can be provided that the optical sensor device is arranged on an end face of the oxidation space. In particular, an input side of the oxidation space, which may be substantially closed or delimited, is referred to as the front side. Also in this way, the temperature may be limited, which is exposed to the optical sensor device during operation of the vehicle heater. All substances supplied to the oxidation space do not flow toward the end face of the oxidation space, but flow away from the end face of the oxidation space, so that cooling, convective heat transport takes place away from the optical sensor device.

Nützlicherweise kann vorgesehen sein, dass das Steuergerät dazu eingerichtet ist, den Betrieb der Zuführeinrichtung zu beenden, wenn das von der optischen Sensoreinrichtung erzeugte Signal eine Unterbrechung des Oxidationsprozesses in dem Oxidationsraum anzeigt. Die optische Sensoreinrichtung kann auf diese Weise zugleich als Oxidationssensor verwendet werden, mit dessen Hilfe ermittelt werden kann, ob der Oxidationsprozess zu Wärmeerzeugung läuft oder ob er beispielsweise unterbrochen wurde. Usefully, it can be provided that the control unit is set up to end the operation of the feed device when the signal generated by the optical sensor device indicates an interruption of the oxidation process in the oxidation space. The optical sensor device can be used in this way at the same time as an oxidation sensor, with the aid of which it can be determined whether the oxidation process is running to generate heat or whether it has been interrupted, for example.

Vorteilhafterweise kann vorgesehen sein, dass das Steuergerät dazu eingerichtet ist, eine Zündeinrichtung zu betätigen, wenn das von der optischen Sensoreinrichtung erzeugte Signal eine Unterbrechung des Oxidationsprozesses in dem Oxidationsraum oder einen instabilen Oxidationsprozess in dem Oxidationsraum anzeigt. Das Betätigen der Zündeinrichtung kann helfen, einen instabilen Oxidationsprozess zu stabilisieren oder eine vollständige Unterbrechung des Oxidationsprozesses zu verhindern. Beispielsweise kann ein vollständiges Verlöschen der Flamme verhindert werden oder eine unbeabsichtigt erloschene Flamme neu entzündet werden. Auf diese Weise kann bei dem beschriebenen Fahrzeugheizgerät ein umständlicher Neustart des Oxidationsprozesses, beispielsweise des Verbrennungsprozesses, verhindert werden, so dass die Wärmeproduktion des beschriebenen Fahrzeugheizgerätes auch während eines zeitweilig instabilen Oxidationsprozesses sicher aufrechterhalten werden kann. Ein instabiler Oxidationsprozess kann beispielsweise durch ein zeitlich periodisch schnell fluktuierendes Signal der optischen Sensoreinrichtung charakterisiert sein. Das Signal kann dann beispielsweise zeitlich periodisch starke Gradienten aufweisen. Große räumliche Gradienten zwischen beabstandeten Bildpunkten sind ebenso zur Charakterisierung eines instabilen Oxidationsprozesses möglich. Advantageously, it can be provided that the control unit is set up to actuate an ignition device when the signal generated by the optical sensor device indicates an interruption of the oxidation process in the oxidation space or an unstable oxidation process in the oxidation space. Actuation of the ignition device may help to stabilize an unstable oxidation process or prevent complete interruption of the oxidation process. For example, a complete extinction of the flame can be prevented or an accidentally extinguished flame can be re-ignited. In this way, in the vehicle heater described a cumbersome restart of the oxidation process, such as the combustion process can be prevented, so that the heat production of the vehicle heater described can be maintained safely even during a temporarily unstable oxidation process. An unstable oxidation process can be characterized, for example, by a signal of the optical sensor device that fluctuates temporally and rapidly fluctuating. The signal may then have periodically strong gradients, for example. Large spatial gradients between spaced pixels are also possible for characterizing an unstable oxidation process.

In diesem Zusammenhang kann vorgesehen sein, dass das Steuergerät dazu eingerichtet ist, die Zuführung des Stoffes über die Zuführeinrichtung auf einen vorgebbaren Startwert einzustellen, wenn das von der optischen Sensoreinrichtung erzeugte Signal eine Unterbrechung des Oxidationsprozesses in dem Oxidationsraum oder einen instabilen Oxidationsprozess in dem Oxidationsraum anzeigt. Somit kann das beschriebene Fahrzeugheizgerät in vorteilhafter Weise selbsttätig den ablaufenden Oxidationsprozess, beispielsweise einen Verbrennungsprozess oder eine flammlose katalytische Umsetzung von Brennstoff und Oxidationsmittel, aufrecht erhalten und/oder stabilisieren. Beispielsweise kann eine instabile Flamme stabilisiert werden. Eine bereits erloschene Flamme kann sofort neu entzündet werden und mit dem vorgegebbaren Startwert ohne einen Austritt von nicht verbranntem Brennstoff realisiert werden. Sinngemäß ist dies auch bei einer flammlosen katalytischen Oxidation möglich. Dies ermöglicht eine kontinuierliche Wärmeerzeugung und einen geringen Schadstoffausstoß durch das Fahrzeugheizgerät. Der vorgebbare Startwert kann beispielsweise im Vorfeld experimentell ermittelt und in einem Speicher des Steuergerätes abgespeichert sein. Der Startwert kann einen temperaturabhängigen stabilen Betriebspunkt des Fahrzeugheizgerätes bezeichnen, wobei beispielsweise die Temperatur in dem Oxidationsraum und/oder die Temperatur des zugeführten Stoffes berücksichtigt werden kann, beispielsweise des Oxidationsmittels, des Brennstoffes und/oder des zurückgeführten Abgases.In this context, it can be provided that the control unit is set up to adjust the supply of the substance via the feed device to a predefinable start value if the signal generated by the optical sensor device indicates an interruption of the oxidation process in the oxidation space or an unstable oxidation process in the oxidation space , Thus, the vehicle heater described can advantageously automatically maintain and / or stabilize the ongoing oxidation process, for example, a combustion process or a flameless catalytic conversion of fuel and oxidant. For example, an unstable flame can be stabilized. An already extinguished flame can be re-ignited immediately and can be realized with the predefinable starting value without an escape of unburned fuel. Analogously, this is also possible with a flame-free catalytic oxidation. This allows for continuous heat generation and low pollutant emissions by the vehicle heater. The predefinable starting value can be determined experimentally in advance, for example, and stored in a memory of the control unit. The starting value may designate a temperature-dependent stable operating point of the vehicle heater, wherein, for example, the temperature in the oxidation space and / or the temperature of the supplied substance may be taken into account, for example the oxidant, the fuel and / or the recirculated exhaust gas.

Nützlicherweise kann vorgesehen sein, dass der dem Oxidationsraum zuzuführende Stoff Brennstoff umfasst, und dass das Steuergerät dazu eingerichtet ist, die Zuführung von Brennstoff in den Oxidationsraum zu verringern, wenn das von der optischen Sensoreinrichtung erzeugte Signal eine gelbliche Färbung einer Flamme anzeigt oder eine zu hohe Temperatur in dem Oxidationsraum anzeigt. Eine gelbliche Färbung entspricht einem optischen Signal mit einem Intensitätsmaximum im Bereich von 575 bis 585 nm Wellenlänge. Eine gelbliche Färbung einer Flamme zeigt einen hohen Anteil an Rußpartikeln in der Flamme an, die durch thermische Anregung gelb leuchten. Der Oxidationsprozess des zugeführten Brennstoffs erfolgt nur unvollständig. Eine Reduzierung der zugeführten Brennstoffmenge kann den Anteil der unverbrannten Rußpartikel in der Flamme reduzieren, da das Verhältnis aus Brennstoff und Oxidationsmittel zugunsten des Oxidationsmittels verschoben wird. Der Oxidationsprozess kann dann vollständiger ablaufen. Durch das Reduzieren der zugeführten Brennstoffmenge kann die in dem Oxidationsraum freigesetzte Wärme pro Zeiteinheit, das heißt die Wärmeleistung des Fahrzeugheizgerätes, reduziert werden, so dass die Temperatur in dem Oxidationsraum reduziert werden kann. Das Signal kann auch die Temperatur des Oxidationsraumes anzeigen, beispielsweise bei einer flammlosen katalytischen Oxidation. Die in dem Oxidationsraum angeordneten Körper und die den Oxidationsraum begrenzenden Oberflächen können beispielsweise Strahlung abgeben, die sich im Wesentlichen nach dem Prinzip der Strahlung eines schwarzen Strahlers bestimmt. Aus der durch die optische Sensoreinrichtung empfangenen Strahlung, das heißt dem empfangenen Strahlungsspektrum, können daher beispielsweise Temperaturen in dem Oxidationsraum ermittelt werden. Beispielsweise kann ein Rotglühen einer ersten Temperatur T₁ zugeordnet sein, während ein Orangeglühen einer zweiten Temperatur T₂ zugeordnet sein kann und ein Gelbglühen einer dritten Temperatur T₃ zugeordnet sein kann, wobei T₁ < T₂ < T₃ gilt. Usefully, it can be provided that the substance to be supplied to the oxidation space comprises fuel, and that the control unit is set up to reduce the supply of fuel into the oxidation space if the signal generated by the optical sensor device indicates a yellowish coloration of a flame or too high Indicates temperature in the oxidation space. A yellowish color corresponds to an optical signal with an intensity maximum in the range of 575 to 585 nm wavelength. A yellowish color of a flame indicates a high proportion of soot particles in the flame, which shine yellow by thermal excitation. The oxidation process of the supplied fuel is incomplete. A reduction in the amount of fuel supplied may reduce the proportion of unburned soot particles in the flame as the ratio of fuel and oxidant is shifted in favor of the oxidant. The oxidation process can then proceed more completely. By reducing the amount of fuel supplied, the heat released in the oxidation space per unit time, that is, the heat output of the vehicle heater, can be reduced, so that the temperature in the oxidation space can be reduced. The signal may also indicate the temperature of the oxidation space, for example in a flameless catalytic oxidation. The bodies arranged in the oxidation space and the surfaces delimiting the oxidation space can emit radiation, for example, which essentially determines the principle of the radiation of a black body. Therefore, for example, temperatures in the oxidation space can be determined from the radiation received by the optical sensor device, that is, the received radiation spectrum. For example, a red glow may be associated with a first temperature T ₁ , while an orange glow may be associated with a second temperature T ₂ and a yellow glow may be associated with a third temperature T ₃ , where T ₁ <T ₂ <T ₃ .

Weiterhin kann vorgesehen sein, dass der dem Oxidationsraum zuzuführende Stoff Oxidationsmittel umfasst, und dass das Steuergerät dazu eingerichtet ist, die Zuführung von Oxidationsmittel in den Oxidationsraum zu erhöhen, wenn das von der optischen Sensoreinrichtung erzeugte Signal eine gelbliche Färbung einer Flamme anzeigt. Zusätzliches Oxidationsmittel kann zur Umsetzung von in der Flamme vorhandenen Rußpartikeln zugeführt werden, um den in dem Oxidationsraum ablaufenden Oxidationsprozess des Brennstoffs zu verbessern. Durch das Verbessern des Oxidationsprozesses in dem Fahrzeugheizgerät kann bei konstanter zugeführter Brennstoffmenge die in dem Fahrzeugheizgerät pro Zeiteinheit freigesetzte Wärmemenge leicht erhöht und zugleich ein Schadstoffausstoß des Fahrzeugheizgerätes in Form von Ruß reduziert werden.Furthermore, it can be provided that the material to be supplied to the oxidation space Oxidizing means comprises, and that the control device is adapted to increase the supply of oxidizing agent in the oxidation space when the signal generated by the optical sensor means indicates a yellowish color of a flame. Additional oxidant may be added to react soot particles present in the flame to improve the oxidation process of the fuel in the oxidation space. By improving the oxidation process in the vehicle heater, the amount of heat released in the vehicle heater per unit time can be increased slightly while reducing pollutant emissions of the vehicle heater in the form of soot at a constant supplied amount of fuel.

Es ist weiterhin möglich, dass der dem Oxidationsraum zuzuführende Stoff zurückgeführtes Abgas umfasst, und dass das Steuergerät dazu eingerichtet ist, die Zurückführung von Abgas in den Oxidationsraum zu reduzieren, wenn das von der optischen Sensoreinrichtung erzeugte Signal eine gelbliche Färbung einer Flamme oder eine zu geringe Temperatur in dem Oxidationsraum anzeigt. Zurückgeführtes Abgas stellt ein für den Oxidationsprozess von Brennstoff in dem Oxidationsraum inertes Gas dar, welches die Reaktionstemperatur senken und gleichzeitig die Bildung von Rußpartikeln begünstigen kann. Das Reduzieren der zurückgeführten Abgasmenge durch eine entsprechende Beeinflussung der Zuführeinrichtung kann daher die Temperatur in dem Oxidationsraum erhöhen und/oder einer gelblichen Färbung der Flamme entgegenwirken.It is also possible for the substance to be supplied to the oxidation space to comprise recirculated exhaust gas, and for the control unit to be arranged to reduce the recirculation of exhaust gas into the oxidation space if the signal generated by the optical sensor device is a yellowish color of a flame or too low Indicates temperature in the oxidation space. Recirculated exhaust gas is an inert gas for the oxidation process of fuel in the oxidation space, which can lower the reaction temperature and at the same time promote the formation of soot particles. Reducing the recirculated exhaust gas amount by influencing the feed device accordingly can therefore increase the temperature in the oxidation space and / or counteract a yellowish coloration of the flame.

Die vorliegende Erfindung umfasst auch ein Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugheizgerätes umfassend einen Oxidationsraum, eine Zuführeinrichtung für einen einem in dem Oxidationsraum stattfindenden Oxidationsprozess zuzuführenden Stoff, eine optische Sensoreinrichtung und ein mit der optischen Sensoreinrichtung gekoppeltes Steuergerät, wobei durch das Steuergerät der Oxidationsprozess in Abhängigkeit eines von der optischen Sensoreinrichtung erzeugten Signals während des Betriebs der Zuführeinrichtung durch Ändern eines Betriebsparameters der Zuführeinrichtung beeinflusst wird.The present invention also encompasses a method for operating a vehicle heating device comprising an oxidation space, a feed device for an oxidation process taking place in the oxidation space, an optical sensor device and a control device coupled to the optical sensor device, wherein the control unit controls the oxidation process as a function of the optical sensor device signal is influenced during operation of the feeder by changing an operating parameter of the feeder.

Insbesondere kann das Verfahren jegliche Fahrzeugheizgeräte, wie vorliegend beschrieben, verwenden.In particular, the method may use any vehicle heater as described herein.

Auf diese Weise werden die Vorteile und Besonderheiten des beschriebnen Fahrzeugheizgerätes auch im Rahmen des beschriebenen Verfahrens umgesetzt.In this way, the advantages and particularities of beschriebnen vehicle heater are also implemented in the context of the described method.

Die Erfindung wird nun mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen anhand einer Ausführungsform beispielhaft erläutert.The invention will now be described by way of example with reference to the accompanying drawings with reference to an embodiment.

Es zeigen:Show it:

1 ein vereinfachtes Schnittbild eines Fahrzeugheizgerätes; 1 a simplified sectional view of a vehicle heater;

2 ein vereinfachtes Schnittbild eines weiteren Fahrzeugheizgerätes; und 2 a simplified sectional view of another vehicle heater; and

3 ein Flussdiagramm eines Regelkreises zur Beeinflussung eines Oxidationsprozesses in einem Fahrzeugheizgerät. 3 a flowchart of a control circuit for influencing an oxidation process in a vehicle heater.

Bei der nachfolgenden Beschreibung der Zeichnungen bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder vergleichbare Komponenten. In the following description of the drawings, like reference characters designate like or similar components.

1 zeigt ein vereinfachtes Schnittbild eines Fahrzeugheizgerätes. Das dargestellte Fahrzeugheizgerät 10 umfasst einen zylindrischen Oxidationsraum 12 mit einer inneren Mantelfläche 26. Der Oxidationsraum 12 kann sich in einer axialen Richtung 60 erstrecken und beispielsweise als eine Brennkammer ausgeführt sein. Weiterhin sind eine erste Zuführeinrichtung 14, eine zweite Zuführeinrichtung 16 und eine dritte Zuführeinrichtung 18 vorgesehen, mit deren Hilfe Brennstoff, Oxidationsmittel und Verbrennungsabgase dem Oxidationsraum 12 zugeführt werden können. Die erste Zuführeinrichtung 14 kann zu diesem Zweck mit einer Brennstoffleitung 38 gekoppelt sein. Die erste Zuführeinrichtung 14 kann Brennstoff aus der Brennstoffleitung 38 über eine in den Oxidationsraum 12 hineinragende Zerstäuberdüse 36 in den Oxidationsraum 12 fördern. Die erste Zuführeinrichtung 14 kann beispielsweise eine Dosiereinrichtung in Form einer Dosierpumpe für flüssigen Brennstoff sein. Anstelle der Zerstäuberdüse 36 kann an einer Stirnseite 64 des Oxidationsraumes 12 auch eine dem Fachmann bekannte Vorrichtung zur Verdampfung von Brennstoff angeordnet sein, zum Beispiel ein Verdampfervlies. Anstelle der Zerstäuberdüse 36 für flüssige Brennstoffe kann auch eine Gasdüse für gasförmige Brennstoffe vorgesehen sein, wobei in diesem Fall die erste Zuführeinrichtung 14 beispielsweise als Drosselventil für gasförmigen Brennstoff ausgeführt sein kann oder zwischen der ersten Zuführeinrichtung 14 und der Gasdüse ein Verdampfer für flüssigen Brennstoff angeordnet sein kann. Die zweite Zuführeinrichtung 16 kann mit einer Oxidationsmittelleitung 40 gekoppelt sein und kann Oxidationsmittel aus der Oxidationsmittelleitung über einen Zwischenraum 44 in den Oxidationsraum 12 fördern. Der Zwischenraum 44 umgibt die innere Mantelfläche 26 und ist in einer radialen Richtung 62 nach außen durch eine äußere Mantelfläche 58 begrenzt. Der Querschnitt des Zwischenraums 44 kann daher kreisringförmig sein. Die innere Mantelfläche 26 weist eine Öffnung 28 und weitere Öffnungen 48 auf, über die unter anderem das Oxidationsmittel aus dem Zwischenraum 44 in den Oxidationsraum 12 eintreten kann. In dem Oxidationsraum 12 kann eine zumindest teilweise Durchmischung von zugeführtem Brennstoff und zugeführtem Oxidationsmittel erfolgen, so dass ein brennbares Gemisch umfassend Brennstoff und Oxidationsmittel entstehen kann. Eine Zündeinrichtung 30, die beispielsweise als ein einfacher Glühstift ausgeführt sein kann, kann beispielsweise ausgehend von der Stirnseite 64 des Oxidationsraumes 12 in den Oxidationsraum 12 hineinragen. Die Zündeinrichtung 30 kann zur Zündung des brennbaren Gemischs umfassend Brennstoff und Oxidationsmittel verwendbar sein. Die Zündeinrichtung 30 kann in üblicher Weise von einem Steuergerät 22 ansteuerbar sein. Durch die Entzündung des Gemischs umfassend Brennstoff und Oxidationsmittel kann sich eine Flamme 32, die eine Flammenfront 34 aufweisen kann, in dem Oxidationsraum 12 ausbilden. Ein flammenloser Oxidationsprozess ist ebenfalls möglich. An einer der Zerstäuberdüse 36 gegenüberliegenden Seite des Oxidationsraumes 12 können die bei dem Oxidationsprozess, beispielsweise der Verbrennung, entstandenen Abgase aus dem Oxidationsraum 12 austreten. Ein Teil der Abgase kann über eine Abgasrückführleitung 42 und die dritte Zuführeinrichtung 18 in den Zwischenraum 44 gefördert werden, um von dort durch die Öffnung 28 und die weiteren Öffnungen 48 erneut in den Oxidationsraum 12 einzutreten. Die zweite Zuführeinrichtung 16 und die dritte Zuführeinrichtung 18 können beispielsweise als einfache Gebläse ausgeführt sein. Als Oxidationsmittel kann beispielsweise Luft verwendet werden, wobei der in der Luft enthaltene Sauerstoff mit dem Brennstoff umgesetzt wird. In dem Zwischenraum 44 kann dementsprechend ein Gemisch aus Oxidationsmittel und Abgasen vorhanden sein. Neben den in der 1 in der inneren Mantelfläche 26 explizit dargestellten Öffnungen 28, 48 können weitere nicht explizit dargestellte Öffnungen in der inneren Mantelfläche 26 vorhanden sein. Der Übertritt des Gemischs umfassend Oxidationsmittel und Abgas aus dem Zwischenraum 44 in den Oxidationsraum 12 kann durch eine Veränderung der Anordnung und der Größe der vorhandenen dargestellten Öffnungen 28, 48 und der weiteren nicht dargestellten Öffnungen beeinflusst und optimiert werden. Beispielsweise kann die Durchmischung mit Brennstoff und/oder die Form und Position der eventuell vorhandenen Flammenfront 34 je nach Bedarf durch Anpassung der Öffnungen im Vorfeld vorbestimmt werden. Die erste Zuführeinrichtung 14, die zweite Zuführeinrichtung 16 und die dritte Zuführeinrichtung 18 können über elektrische Leitungen 46 von dem Steuergerät 22 beeinflusst werden. Die Beeinflussung der ersten Zuführeinrichtung 14 und/oder der zweiten Zuführeinrichtung 16 und/oder der dritten Zuführeinrichtung 18 kann beispielsweise eine oder mehrere Förderraten verändern, das heißt eine von einer der Zuführeinrichtungen 14, 16, 18 pro Zeiteinheit geförderte Brennstoff-, Oxidationsmittel- oder Abgasmenge. Eine optische Sensoreinrichtung 20 kann in der radialen Richtung 62 beabstandet zu der inneren Mantelfläche 26 an der den Zwischenraum 44 begrenzenden äußeren Mantelfläche 58 angeordnet sein. Die optische Sensoreinrichtung 20 kann alternativ auch an der Stirnseite 64 des Oxidationsraumes 12 angeordnet sein. Die optische Sensoreinrichtung 20 kann über eine elektrische Leitung 46' mit dem Steuergerät 22 gekoppelt sein, so dass von der optischen Sensoreinrichtung 20 ermittelte Informationen an das Steuergerät 22 übertragen werden können. Die von der optischen Sensoreinrichtung 20 ermittelten Informationen können beispielsweise optische Bilddaten umfassen, die mithilfe eines der optischen Sensoreinrichtung 20 zugeordneten optischen Sensors 24 erfasst werden können. Die Bilddaten können einen einzigen Bildpunkt oder eine Vielzahl von Bildpunkten umfassen und für jeden Bildpunkt Informationen hinsichtlich der Helligkeit und der Farbe aufweisen. Der optische Sensor 24 kann optische Signale durch die Öffnung 28 aus dem Oxidationsraum 12 empfangen, wobei die Öffnung 28 als Blende wirken kann. Dabei kann ein Sichtkegel des optischen Sensors 24 entstehen, der erfassbare Bereiche des Oxidationsraumes 12 definiert. Dieser Sichtkegel ist in 1 durch eine Begrenzungslinie 50 und eine weitere Begrenzungslinie 52 abstrakt dargestellt. Um eine im Wesentlichen vollständige Erfassung des Oxidationsraumes 12 durch die optische Sensoreinrichtung 24 zu gewährleisten, kann der Sichtkegel beispielsweise durch eine Veränderung der Abmessungen des optischen Sensors 24 sowie der Öffnung 28 und/oder durch eine Veränderung der relativen Positionierung des optischen Sensors 24 zu der Öffnung 28 verändert werden. Weiterhin kann der optische Sensor 24 eine Vielzahl von nicht dargestellten voneinander unabhängigen optischen Sensorelementen umfassen, die voneinander räumlich getrennt angeordnet sein können. Die Vielzahl von optischen Sensorelementen kann beispielsweise radial beabstandet zu Öffnungen in der inneren Mantelfläche 26 angeordnet werden, die nicht mit der Öffnung 28 identisch sind. Auf diese Weise können eine Vielzahl von optischen Sensorelementen hinter einer Vielzahl von verschiedenen Öffnungen angeordnet sein, um den Oxidationsraum 12 vollständig optisch zu erfassen. Der optische Sensor 24 kann beispielsweise direkt oder unter Zuhilfenahme einer flexiblen Fieberglasoptik optische Informationen aus dem Oxidationsraum 12 erfassen. Der optische Sensor 24 kann beispielsweise einen CCD- oder einen CMOS-Sensor umfassen, wodurch je nach Größe und Auflösung des verwendeten Sensors eine optische Erfassung des Oxidationsraumes 12 in unterschiedlicher Auflösung möglich ist. Die Auflösung kann einen einzigen Bildpunkt oder eine Vielzahl von Bildpunkten betragen. Für jeden vorhandenen Bildpunkt können Werte für die Farbe und die Helligkeit oder die Intensität vorgesehen sein. Zwei voneinander getrennte Bildpunkt haben einen räumlichen Abstand, so dass aus den Bilddaten auch räumliche Ableitungen bestimmbar sind. Der räumliche Abstand zwischen zwei Bildpunkten entspricht einem realen Abstand zwischen zwei Punkten in dem Oxidationsraum 12. Das Steuergerät 22 kann die von der optischen Sensoreinrichtung 20 erfasste Information in Form eines Signals empfangen. Das Signal kann Bilddaten umfassen. Das Steuergerät 22 kann mindestens eine der Zuführeinrichtungen 14, 16, 18 in Abhängigkeit des empfangenen Signals der optischen Sensoreinrichtung 20 während des Betriebs beeinflussen. Dabei kann insbesondere die von dem Signal umfasste Farbe bei der Beeinflussung berücksichtigt werden. Das Steuergerät 22 kann beispielsweise das empfangene Signal mit einem in dem Steuergerät 22 hinterlegten Referenzsignal vergleichen. Das Referenzsignal kann genau wie das von der optischen Sensoreinrichtung 20 erzeugte Signal Bilddaten umfassen. Das Referenzsignal kann einen erwünschten stabilen und schadstoffarmen Betriebszustand des Fahrzeugheizgerätes 10 charakterisieren und beispielsweise von einer erwünschten Heizleistung des Fahrzeugheizgerätes 10 abhängen. Das Referenzsignal kann beispielsweise mithilfe eines über eine Steuerleitung 54 mit dem Steuergerät 22 gekoppeltes Bedienelement 56 beeinflusst werden, welches eine gewünschte Heizleistung des Fahrzeugheizgerätes 10 vorgeben kann. Dies kann eine vollständige Steuerung des Fahrzeugheizgerätes 10 über die optische Sensoreinrichtung 20 erlauben. Insbesondere kann daher vorgesehen sein, dass das Betätigen des Bedienelements 56 nur eine Veränderung des Referenzsignals zur Folge hat und nicht direkt die Zuführeinrichtungen 14, 16, 18 beeinflusst. 1 shows a simplified sectional view of a vehicle heater. The illustrated vehicle heater 10 includes a cylindrical oxidation space 12 with an inner lateral surface 26 , The oxidation space 12 can be in an axial direction 60 extend and be designed for example as a combustion chamber. Furthermore, a first feeder 14 , a second feeder 16 and a third feeder 18 provided, with the help of fuel, oxidizing agents and combustion exhaust gases the oxidation space 12 can be supplied. The first feeder 14 can for this purpose with a fuel line 38 be coupled. The first feeder 14 can fuel from the fuel line 38 via one into the oxidation space 12 protruding atomizer nozzle 36 in the oxidation room 12 promote. The first feeder 14 For example, it may be a metering device in the form of a metering pump for liquid fuel. Instead of the atomizer nozzle 36 can on a front side 64 of the oxidation space 12 also be arranged a device known to those skilled in the evaporation of fuel, for example an evaporator fleece. Instead of the atomizer nozzle 36 for liquid fuels may also be provided a gas nozzle for gaseous fuels, in which case the first feeder 14 For example, it may be embodied as a throttle valve for gaseous fuel or between the first feeder 14 and the gas nozzle may be arranged a liquid fuel evaporator. The second feeder 16 can with an oxidizer line 40 be coupled and can oxidant from the oxidant line over a gap 44 in the oxidation room 12 promote. The gap 44 surrounds the inner lateral surface 26 and is in a radial direction 62 to the outside through an outer jacket surface 58 limited. The cross section of the gap 44 can therefore be circular. The inner lateral surface 26 has an opening 28 and more openings 48 on, among other things, the oxidant from the gap 44 in the oxidation room 12 can occur. By doing oxidation room 12 an at least partial mixing of supplied fuel and supplied oxidizing agent can take place, so that a combustible mixture comprising fuel and oxidizing agent can be formed. An ignition device 30 , which may for example be designed as a simple glow plug, for example, starting from the front page 64 of the oxidation space 12 in the oxidation room 12 protrude. The ignition device 30 may be useful for igniting the combustible mixture comprising fuel and oxidizer. The ignition device 30 can in the usual way by a control unit 22 be controllable. Ignition of the mixture comprising fuel and oxidant may cause a flame 32 that have a flame front 34 may be in the oxidation space 12 form. A flameless oxidation process is also possible. At one of the atomizer nozzle 36 opposite side of the oxidation space 12 can the resulting in the oxidation process, such as combustion, exhaust gases from the oxidation space 12 escape. Part of the exhaust gases may be via an exhaust gas recirculation line 42 and the third feeder 18 in the gap 44 be promoted to from there through the opening 28 and the other openings 48 again in the oxidation room 12 enter. The second feeder 16 and the third feeder 18 For example, they can be designed as simple blowers. As the oxidizing agent, for example, air can be used, wherein the oxygen contained in the air is reacted with the fuel. In the gap 44 Accordingly, a mixture of oxidizing agent and exhaust gases may be present. In addition to those in the 1 in the inner lateral surface 26 explicitly shown openings 28 . 48 can not further explicitly shown openings in the inner surface 26 to be available. The passage of the mixture comprising oxidant and exhaust gas from the gap 44 in the oxidation room 12 may be due to a change in the arrangement and size of the existing apertures shown 28 . 48 and the other openings, not shown, are influenced and optimized. For example, the mixing with fuel and / or the shape and position of the possibly existing flame front 34 be predetermined by adjusting the openings in advance as needed. The first feeder 14 , the second feeder 16 and the third feeder 18 can via electrical lines 46 from the controller 22 to be influenced. The influence on the first feeder 14 and / or the second feeder 16 and / or the third feeder 18 For example, it may change one or more delivery rates, that is, one from one of the delivery devices 14 . 16 . 18 per unit time funded fuel, Oxidationsmittel- or exhaust gas amount. An optical sensor device 20 can in the radial direction 62 spaced from the inner surface 26 at the gap 44 limiting outer lateral surface 58 be arranged. The optical sensor device 20 can alternatively also on the front side 64 of the oxidation space 12 be arranged. The optical sensor device 20 can be via an electrical line 46 ' with the control unit 22 be coupled so that from the optical sensor device 20 determined information to the controller 22 can be transmitted. The of the optical sensor device 20 The information obtained can, for example, comprise optical image data which is generated by means of one of the optical sensor devices 20 associated optical sensor 24 can be detected. The image data may comprise a single pixel or a plurality of pixels and may have information regarding brightness and color for each pixel. The optical sensor 24 can make optical signals through the aperture 28 from the oxidation space 12 receive, with the opening 28 can act as a panel. In this case, a sight cone of the optical sensor 24 arise, the detectable areas of the oxidation space 12 Are defined. This view cone is in 1 through a boundary line 50 and another boundary line 52 shown in abstract. To a substantially complete detection of the oxidation space 12 through the optical sensor device 24 To ensure the sight cone, for example, by changing the dimensions of the optical sensor 24 as well as the opening 28 and / or by a change in the relative positioning of the optical sensor 24 to the opening 28 to be changed. Furthermore, the optical sensor 24 comprise a plurality of unrepresented independent optical sensor elements, which may be arranged spatially separated from each other. The multiplicity of optical sensor elements can, for example, be radially spaced apart from openings in the inner circumferential surface 26 be arranged, not with the opening 28 are identical. In this way, a plurality of optical sensor elements may be arranged behind a plurality of different openings to the oxidation space 12 completely optically detect. The optical sensor 24 can, for example, directly or with the aid of a flexible Fieberglasoptik optical information from the oxidation space 12 to capture. The optical sensor 24 For example, it may comprise a CCD or a CMOS sensor, whereby, depending on the size and resolution of the sensor used, an optical detection of the oxidation space 12 in different resolution is possible. The resolution may be a single pixel or a plurality of pixels. For each pixel available, values for color and brightness or intensity may be provided. Two separate pixels have a spatial distance, so that also spatial derivatives can be determined from the image data. The spatial distance between two pixels corresponds to a real distance between two points in the oxidation space 12 , The control unit 22 may be that of the optical sensor device 20 received detected information in the form of a signal. The signal may include image data. The control unit 22 can be at least one of the feeders 14 . 16 . 18 depending on the received signal of the optical sensor device 20 during operation. In particular, the color encompassed by the signal can be taken into account in influencing. The control unit 22 for example, the received signal with a in the control unit 22 compare stored reference signal. The reference signal can be just like that of the optical sensor device 20 generated signal image data include. The reference signal may have a desired stable and low-emission operating condition of the vehicle heater 10 characterize and, for example, a desired heating power of the vehicle heater 10 depend. The reference signal may be, for example, using a via a control line 54 with the control unit 22 coupled control 56 be influenced, which is a desired heat output of the vehicle heater 10 pretend. This can be a complete control of the vehicle heater 10 via the optical sensor device 20 allow. In particular, it can therefore be provided that the actuation of the operating element 56 only a change of the reference signal has the consequence and not directly the feeders 14 . 16 . 18 affected.

Ein Vergleich zwischen dem von der optischen Sensoreinrichtung 20 erzeugten Signal und dem in dem Steuergerät 22 hinterlegten Referenzsignal durch das Steuergerät 22 kann beispielsweise durch eine Differenzbildung erfolgen. Bilddaten können aus einzelne Bildpunkte charakterisierenden Werten zusammengestellt sein, wobei jedem Bildpunkt beispielsweise zwei unabhängige Werte für Farbe und Intensität zugeordnet sein können. Denkbar ist auch, dass die Farbkanäle für die Bildpunkte getrennt sind. Beispielsweise in einen Cyan- einen Magenta- und einen Gelb-Farbkanal. Die Differenzbildung zwischen dem erzeugten Signal und dem Referenzsignal kann beispielsweise punktweise erfolgen. Das in dem Steuergerät 22 abgespeicherte Referenzsignal kann beispielsweise eine stabile bläulich brennende Flamme 32 mit klar abgegrenzter Flammenfront 34 in dem Oxidationsraum 12 beschreiben. Liegt hiervon abweichend eine stark flackernde gelbliche Flamme 32 mit einer entsprechend räumlich wandernden Flammenfront 34 vor, so wird das von der optischen Sensoreinrichtung 20 erzeugte Signal stark von dem Referenzsignal abweichen. Prinzipiell kann beispielsweise ein Farbabstand zwischen einzelnen Bildpunkten des erfassten Signals und des Referenzsignals ermittelt werden. Durch subtraktive Farbmischung kann beispielsweise von dem erzeugten Signal, welches eine gelbliche Flamme 32 in dem Oxidationsraum 12 repräsentieren kann, das Referenzsignal subtrahiert werden, welches eine bläuliche Flamme 32 in dem Oxidationsraum 12 repräsentieren kann. Die Abweichung (oder der Abstand) kann beispielsweise über die Intensität der verbleibenden Grünkomponenten einzelner Bildpunkte ermittelt werden. Experimentell ermittelte Vorgabewerte für die Beeinflussung der einzelnen Zuführeinrichtungen 14, 16, 18 sind möglich. Eine große Abweichung zwischen den beiden Signalen kann beispielsweise zu einer größeren Beeinflussung der ersten Zuführeinrichtung 14 und/oder der zweiten Zuführeinrichtung 16 und/oder der dritten Zuführeinrichtung 18 führen, wobei beispielsweise die jeweilige Fördermenge der einzelnen Zuführeinrichtungen 14, 16, 18 je nach Bedarf erhöht oder verringert werden kann. Die Erfassung einer gelblichen Flamme, das heißt die Erfassung gelblicher Lichtstrahlen durch den optischen Sensor 24 der optischen Sensoreinrichtung 20, kann beispielsweise als Kriterium für einen unvollständigen Oxidationsprozess des zugeführten Brennstoffs dienen, wobei der unvollständig verbrannte Brennstoff in Form von kleinen Rußpartikeln im gelben Wellenlängenbereich Licht aussendet. Dieses Licht kann von dem optischen Sensor 24 erfasst werden. Zur Reduzierung der Rußpartikel kann beispielsweise die zugeführte Brennstoffmenge über die erste Zuführeinrichtung 14 reduziert werden und/oder die über die zweite Zuführeinrichtung 16 zugeführte Menge an Oxidationsmittel erhöht werden und/oder die über die dritte Zuführeinrichtung 18 zurückgeführte Abgasmenge reduziert werden. A comparison between that of the optical sensor device 20 generated signal and in the control unit 22 stored reference signal by the control unit 22 can be done for example by subtraction. Image data may be composed of values characterizing individual pixels, wherein each pixel may for example be associated with two independent values for color and intensity. It is also conceivable that the color channels for the pixels are separated. For example, in a cyan, a magenta and a yellow color channel. The difference between the generated signal and the reference signal can for example be pointwise. That in the control unit 22 stored reference signal, for example, a stable bluish flame burning 32 with clearly delimited flame front 34 in the oxidation space 12 describe. Deviating from this is a strong flickering yellowish flame 32 with a correspondingly spatially wandering flame front 34 This is the case of the optical sensor device 20 generated signal deviate greatly from the reference signal. In principle, for example, a color difference between individual pixels of the detected signal and the reference signal can be determined. By subtractive color mixing, for example, from the generated signal, which is a yellowish flame 32 in the oxidation space 12 can represent, subtracting the reference signal, which is a bluish flame 32 in the oxidation space 12 can represent. The deviation (or the distance) can be determined, for example, via the intensity of the remaining green components of individual pixels. Experimentally determined default values for influencing the individual feeders 14 . 16 . 18 are possible. A large deviation between the two signals can, for example, lead to a greater influence on the first feed device 14 and / or the second feeder 16 and / or the third feeder 18 lead, for example, the respective delivery rate of the individual feeders 14 . 16 . 18 can be increased or decreased as needed. The detection of a yellowish flame, that is the detection of yellowish light rays by the optical sensor 24 the optical sensor device 20 , for example, can serve as a criterion for an incomplete oxidation process of the supplied fuel, wherein the incompletely burned fuel emits light in the form of small soot particles in the yellow wavelength range. This light can be from the optical sensor 24 be recorded. To reduce the soot particles, for example, the amount of fuel supplied via the first feeder 14 be reduced and / or via the second feeder 16 supplied amount of oxidizing agent are increased and / or via the third feed device 18 recirculated exhaust gas quantity can be reduced.

Ein instabiler Betriebszustand der Fahrzeugheizgerätes 10 kann beispielsweise durch ein sich zeitlich schnell veränderndes Signal charakterisiert sein, das das Kennzeichen einer flackernden Flamme 32 sein kann. Die optische Sensoreinrichtung 20 kann dieses Flackern aufgrund seiner sehr kurzen Totzeit zeitlich auflösen. Das Flackern kann beispielsweise durch Differenzbildung der Bilddaten bei zwei zeitlich kurz hintereinander an das Steuergerät übertragenen Signalen erkannt werden. Die geringe Totzeit der optischen Sensoreinrichtung 20 erlaubt insgesamt auch eine sehr schnelle Erfassung des Erlöschens der Flamme 32.An unstable operating condition of the vehicle heater 10 may be characterized, for example, by a rapidly changing signal, which is the characteristic of a flickering flame 32 can be. The optical sensor device 20 This time flicker can be resolved due to its very short dead time. The flickering can be detected, for example, by subtraction of the image data in the case of two signals transmitted to the control unit in short time in succession. The small dead time of the optical sensor device 20 Overall, it also allows a very fast detection of the extinction of the flame 32 ,

Wenn das Signal der optischen Sensoreinrichtung 20 eine Unterbrechung des Oxidationsprozesses in dem Oxidationsraum 12 anzeigt, kann das Steuergerät 22 dazu ausgelegt sein, die Zufuhr des Stoffes über beinflusste Zuführeinrichtungen 14, 16, 18 zu beenden. Somit kann die optische Sensoreinrichtung 20 auch die Funktion eines Flamm- oder Oxidationswächters wahrnehmen. When the signal of the optical sensor device 20 an interruption of the oxidation process in the oxidation space 12 indicates the controller can 22 be adapted to the supply of the substance via influent feeders 14 . 16 . 18 to end. Thus, the optical sensor device 20 also perceive the function of a flame or oxidation guard.

Durch die Verwendung mehrerer voneinander getrennter optischer Sensorelemente als Teil des optischen Sensors 24 kann die Flamme 32 in dem Oxidationsraum 12 aus verschiedenen Richtungen optisch erfasst werden. Auf diese Weise kann eine räumliche Erfassung der Flammenfront 34 der Flamme 32 in dem Oxidationsraum 12 erfolgen, so dass ebenfalls eine zeitabhängige Verschiebung der Flammenfront 34, die beispielsweise periodisch oder quasi-periodisch sein kann, erfassbar sein kann. Auch derartige räumliche Bilddaten können als erzeugtes Signal mit einem gespeicherten Referenzsignal verglichen und die Abweichung zwischen beiden Signalen zur Beeinflussung der ersten Zuführeinrichtung 14, der zweiten Zuführeinrichtung 16 und der dritten Zuführeinrichtung 18 herangezogen werden.By using a plurality of separate optical sensor elements as part of the optical sensor 24 can the flame 32 by doing oxidation room 12 be detected optically from different directions. In this way, a spatial detection of the flame front 34 the flame 32 in the oxidation space 12 so that also a time-dependent displacement of the flame front 34 , which may be, for example, periodic or quasi-periodic, can be detectable. Also, such spatial image data can be compared as a generated signal with a stored reference signal and the deviation between the two signals to influence the first feeder 14 , the second feeder 16 and the third feeder 18 be used.

Das räumliche Wandern der Flammenfront 34 mit der Zeit kann ein Anzeichen für einen instabilen Betriebszustand des Fahrzeugheizgerätes 10 sein, dem durch eine entsprechende Beeinflussung der ersten Zuführeinrichtung 14 und/oder der zweiten Zuführeinrichtung 16 und/oder der dritten Zuführeinrichtung 18 entgegengewirkt werden kann. Zu diesem Zweck können beispielsweise die Förderraten der ersten Zuführeinrichtung 14 und/oder der zweiten Zuführeinrichtung 16 und/oder der dritten Zuführeinrichtung 18 auf vorgebbare Startwerte eingestellt werden, von denen experimentell bekannt sein kann, dass sie einen stabilen Betriebszustand des Fahrzeugheizgerätes 10 charakterisieren.The spatial migration of the flame front 34 Over time, there may be an indication of an unstable operating condition of the vehicle heater 10 be, by a corresponding influence on the first feeder 14 and / or the second feeder 16 and / or the third feeder 18 can be counteracted. For this purpose, for example, the delivery rates of the first feeder 14 and / or the second feeder 16 and / or the third feeder 18 be set to predetermined starting values, which may be experimentally known to be a stable operating condition of the vehicle heater 10 characterize.

Das Steuergerät 22 kann dazu ausgelegt sein, von einer Beeinflussung der ersten Zuführeinrichtung 14, beispielsweise zur Minimierung der ermittelten Abweichung, abzusehen, wenn diese zu einer Erhöhung der zugeführten Brennstoffmenge führt und gleichzeitig der in dem Fahrzeug vorhandene Brennstoffvorrat einen vorgebbaren Mindestwert unterschreitet. Der Brennstoffvorrat kann beispielsweise durch einen entsprechenden Füllstandssensor bestimmbar sein. Durch den Verzicht auf die Erhöhung der zugeführten Brennstoffmenge kann eine mögliche Restbetriebszeit des Fahrzeugheizgerätes 10 durch eine Streckung des vorhandenen Brennstoffvorrats erzielt werden. The control unit 22 may be configured to interfere with the first feeder 14 , For example, to minimize the determined deviation, foresee, if this leads to an increase in the amount of fuel supplied and at the same time the existing fuel supply in the vehicle falls below a predetermined minimum value. The fuel supply can be determined for example by a corresponding level sensor. By dispensing with the increase in the amount of fuel supplied, a possible residual operating time of the vehicle heater 10 be achieved by stretching the existing fuel supply.

Das Steuergerät 22 kann weiterhin dazu ausgelegt sein, von einer Beeinflussung zumindest einer der Zuführeinrichtungen 14, 16, 18 abzusehen, die zu einem erhöhten Energieverbrauch der Zuführeinrichtung 14, 16, 18 führt, wenn eine ermittelte Betriebsspannung einer versorgenden Fahrzeugbatterie einen vorgebbaren Schwellenwert unterschreitet. Auf diese Weise kann der Energieverbrauch des Fahrzeugheizgerätes 10 reduziert werden, so dass eine mögliche Restlaufzeit des Fahrzeugheizgerätes 10 erhöht werden kann. The control unit 22 may further be adapted to influence at least one of the feeders 14 . 16 . 18 foreseeable, leading to increased energy consumption of the feeder 14 . 16 . 18 leads, if a determined operating voltage of a supplying vehicle battery falls below a predefinable threshold. In this way, the energy consumption of the vehicle heater 10 be reduced, leaving a possible remaining time of the vehicle heater 10 can be increased.

2 zeigt ein vereinfachtes Schnittbild eines weiteren Fahrzeugheizgerätes. Das in 2 dargestellte Fahrzeugheizgerät 10 umfasst im Unterschied zu dem aus 1 bekannten Fahrzeugheizgerät 10 einen Verdampfer 66 für zugeführten Brennstoff, der an der Stirnseite 64 des Oxidationsraumes 12 angeordnet ist. Weiterhin kann ein Katalysator 68 in dem Oxidationsraum 12 angeordnet sein und diesen zumindest teilweise ausfüllen. Der in dem Oxidationsraum 12 ablaufende Oxidationsprozess kann bei dem dargestellten Fahrzeugheizgerät 10 flammlos ablaufen, wobei eine katalytische Umsetzung von zugeführtem Brennstoff und Oxidationsmittel im Wesentlichen an der Oberfläche des dargestellten Katalysators 68 ablaufen kann. Der Verdampfer 66 kann ein nicht näher bezeichnetes Verdampfervlies umfassen. Dem Verfampfervlies zugeführter Brennstoff kann in dem Fachmann bekannter Weise mit Oxidationsmittel vermischt werden, das beispielsweise über die exemplarisch dargestellten Öffnungen 48 zuführbar ist. Über die Öffnungen 48 ist weiterhin auch zurückgeführtes Abgas dem Oxidationsraum 12 zuführbar. Ein flammloser Oxidationsprozess kann auch durch eine geeignete Zuführung des zurückgeführten Abgases ohne den Katalysator 68 möglich sein. Die optische Sensoreinrichtung 20 mit dem optischen Sensor 20 kann an der Stirnseite 64 des Oxidationsraumes 12 angeordnet sein und eine Glasfiberoptik 70 umfassen. Die Glasfiberoptik 70 kann optische Signale aus dem Oxidationsraum 12 aufnehmen und sie an den optischen Sensor 24 weiterleiten. Durch die Glasfiberoptik 70 kann der optische Sensor 24 mit einem größeren Abstand zu dem Oxidationsraum 12 angeordnet sein, ohne den optisch erfassbaren Bereich des Oxidationsraumes 12 zu beschränken. Somit kann der Verdampfer 66 eine größere Fläche der Stirnseite 62 des Oxidationsraumes 12 einnehmen und gleichzeitig die Temperatur des optischen Sensors 24 gesenkt werden. Der optische Sensor 24 kann über die Glasfiberoptik 70 insbesondere den Katalysator 68 und/oder einen Ausschnitt der inneren Mantelfläche 26 des Oxidationsraumes optisch erfassen oder wahrnehmen. Das Vorsehen der Glasfiberoptik 70 ist optional. Im Betrieb des dargestellten Fahrzeugheizgerätes 10 wird zugeführter Brennstoff auf der Oberfläche der Katalysators 68 unter Abgabe von Wärme mit zugeführtem Oxidationsmittel umgesetzt. Dabei wird der Katalysator 68 stark erwärmt, so dass dieser anfängt zu glühen. Aus der spektralen Zusammensetzung des optisch wahrnehmbaren Glühens kann die Temperatur des Katalysators 68 bestimmt werden. Der Zusammenhang zwischen Temperatur und wahrnehmbarem Glühen kann dem eines schwarzen Strahlers entsprechen, wobei eine zusätzliche Abhängigkeit von dem Material des Katalysators 68 bestehen kann. In jedem Fall ist eine experimentelle Bestimmung des Zusammenhangs zwischen dem erfassbaren Spektrum und der Temperatur möglich. Da die Temperatur des Katalysators 68 als Größe zur Beeinflussung der Zuführeinrichtungen 14, 16, 18 geeignet ist, gilt dies in gleicher Weise für das von dem optischen Sensor 24 erfassbare Signal, so dass das Steuergerät 22 basierend auf einer optischen Erfassung des Katalysators 68 eine Beeinflussung der Zuführeinrichtungen 14, 16, 18 vornehmen kann. Bei dem Oxidationsprozess kann neben dem Katalysator 68 auch die innere Mantelfläche 26 erwärmt werden, so dass sie beispielsweise ebenfalls anfängt zu glühen. In analoger Weise kann daher auch eine optische Erfassung des Glühens der inneren Mantelfläche 26 zur Beeinflussung der Zuführeinrichtungen 14, 16, 18 herangezogen werden, da auch deren Farbe mit der Temperatur des Oxidationsraumes 12 in Zusammenhang steht. 2 shows a simplified sectional view of another vehicle heater. This in 2 illustrated vehicle heater 10 unlike that 1 known vehicle heater 10 an evaporator 66 for fuel supplied to the front 64 of the oxidation space 12 is arranged. Furthermore, a catalyst 68 in the oxidation space 12 be arranged and at least partially fill this. The one in the oxidation room 12 ongoing oxidation process can in the illustrated vehicle heater 10 flammable, wherein a catalytic conversion of supplied fuel and oxidant substantially at the surface of the catalyst shown 68 can expire. The evaporator 66 may include an unspecified evaporator fleece. The fuel supplied to the scrubber fleece can be mixed with oxidizing agent in a manner known to those skilled in the art, for example via the openings shown by way of example 48 can be fed. About the openings 48 is also also recirculated exhaust the oxidation space 12 fed. A flameless oxidation process can also be achieved by a suitable supply of recirculated exhaust gas without the catalyst 68 to be possible. The optical sensor device 20 with the optical sensor 20 can on the front side 64 of the oxidation space 12 be arranged and a Glasfiberoptik 70 include. The glass fiber optics 70 can optical signals from the oxidation space 12 pick it up and attach it to the optical sensor 24 hand off. Through the glass fiber optics 70 can the optical sensor 24 with a greater distance to the oxidation space 12 be arranged without the optically detectable area of the oxidation space 12 to restrict. Thus, the evaporator 66 a larger area of the front side 62 of the oxidation space 12 take and at the same time the temperature of the optical sensor 24 be lowered. The optical sensor 24 can via the fiberglass optics 70 in particular the catalyst 68 and / or a section of the inner lateral surface 26 optically detect or perceive the oxidation space. The provision of glass fiber optics 70 is optional. During operation of the illustrated vehicle heater 10 is supplied fuel on the surface of the catalyst 68 reacted with the delivery of heat with supplied oxidant. This is the catalyst 68 warmed up so much that it starts to glow. From the spectral composition of the optically perceivable annealing, the temperature of the catalyst 68 be determined. The relationship between temperature and perceptible annealing may be that of a blackbody, with additional dependence on the material of the catalyst 68 can exist. In any case, an experimental determination of the relationship between the detectable spectrum and the temperature is possible. As the temperature of the catalyst 68 as a size to Influencing the feeders 14 . 16 . 18 is suitable, this applies equally to that of the optical sensor 24 detectable signal, allowing the control unit 22 based on an optical detection of the catalyst 68 an influence on the feeders 14 . 16 . 18 can make. In the oxidation process, in addition to the catalyst 68 also the inner lateral surface 26 are heated so that it, for example, also begins to glow. In an analogous manner, therefore, an optical detection of the annealing of the inner circumferential surface 26 for influencing the feeders 14 . 16 . 18 are used, as well as their color with the temperature of the oxidation space 12 is related.

Das grundsätzliche Funktionsprinzip der in den 1 und 2 beschriebenen Fahrzeugheizgeräte 10, dass ein durch eine optische Sensoreinrichtung erzeugtes Signal zur Beeinflussung einer Zuführeinrichtung herangezogen wird, ist prinzipiell auch bei stationären Heizungen, Verbrennungsmotoren, Gasturbinen und sonstigen technischen Prozessen zur Erkennung/Beeinflussung von Oxidationsprozessen, anwendbar. Eine Voraussetzung kann allerdings sein, dass Wärme freigesetzt wird, die zumindest teilweise optisch erfassbare Körper erwärmt.The basic principle of operation in the 1 and 2 described vehicle heaters 10 in that a signal generated by an optical sensor device is used for influencing a feed device, is in principle also applicable to stationary heaters, internal combustion engines, gas turbines and other technical processes for detecting / influencing oxidation processes. One prerequisite, however, may be that heat is released which heats at least partially optically detectable body.

3 zeigt ein Flussdiagramm des Regelkreises zur Beeinflussung eines Oxidationsprozesses in einem Fahrzeugheizgerät. In Schritt 100 werden Daten erfasst. Beispielsweise können Bilddaten optisch von einem optischen Sensor einer optischen Sensoreinrichtung ermittelt werden. Das so erzeugte Signal kann daher beispielsweise Bilddaten umfassen. Die Bilddaten können einzelne Bildpunkte umfassen, die jeweils durch die notwendigen Werte für Farbe und Helligkeit charakterisiert sein können. Die einzelnen Bildpunkte können die von dem optischen Sensor aus sichtbaren Bereiche des Oxidationsraumes des Fahrzeugheizgerätes, der beispielsweise als Brennkammer ausgeführt sein kann, mit einer bestimmten vorgebbaren Auflösung optisch erfassen. Die erfassten Daten können als Signal an das Steuergerät des Fahrzeugheizgerätes übertragen werden. In Schritt 102 kann die Abweichung der erfassten Daten, das heißt die Abweichung des ermittelten Signals, das Bilddaten umfassen kann, von einem Referenzsignal ermittelt werden, welches ebenfalls Bilddaten umfassen kann. Die Ermittlung der Abweichung kann beispielsweise durch das Steuergerät des Fahrzeugheizgerätes erfolgen. Die Bestimmung der Abweichung kann beispielsweise mit dem Fachmann bekannten Methoden der Bildverarbeitung erfolgen, die durch das Steuergerät ausgeführt werden können. Das Referenzsignal kann im Vorfeld experimentell ermittelt und beispielsweise in einem Speicher des Fahrzeugheizgerätes hinterlegt sein. Die Bestimmung der Abweichung kann beispielsweise für jeden Bildpunkt einzeln durch eine Differenzbildung zwischen den den jeweiligen Bildpunkt charakterisierenden Werten und den den entsprechenden Bildpunkt in dem Referenzsignal darstellenden Werten erfolgen. Zur Vereinfachung der Berechnung können die die Bildpunkte charakterisierenden Werte über mehrere Bildpunkte gemittelt werden, was einer geringen Auflösung entspricht. Das Referenzsignal kann hinsichtlich der Auflösung der umfassten Bilddaten angepasst sein. Das ermittelte Signal und das Referenzsignal können auch jeweils nur einen einzigen Bildpunkt umfassen. Die ermittelte Abweichung kann wiederum Bilddaten umfassen, die beispielsweise aus der Differenz zwischen dem ermittelten Signal und dem Referenzsignal gebildet sein kann. Gemäß der subtraktiven Farbmischung kann die ermittelte Abweichung eine sehr geringe Intensität aufweisen, wenn das ermittelte Signal dem Referenzsignal stark ähnelt. Beispielsweise können das ermittelte Signal und das Referenzsignal jeweils bläuliche Flammen in der Brennkammer charakterisieren. Die Differenz kann dann sehr gering sein, wobei die ermittelte Abweichung Bilddaten umfassen kann, die beispielsweise im Wesentlichen Schwarz zeigen, da die bläuliche Flamme des Referenzsignals die bläuliche Flamme aus dem ermittelten Signal gemäß der subtraktiven Farbmischung ausgelöscht hat. Charakterisiert hingegen das ermittelte Signal eine gelbliche Flamme während das Referenzsignal eine bläuliche Flamme charakterisiert, kann die ermittelte Abweichung beispielsweise Bilddaten umfassen, die gemäß der subtraktiven Farbmischung eine Flamme mit starken Grünanteilen charakterisiert. Schritt 102 kann bei Bedarf auch entfallen und aus dem ermittelten Signal die Beeinflussung direkt bestimmt werden. 3 shows a flowchart of the control loop for influencing an oxidation process in a vehicle heater. In step 100 data is collected. For example, image data can be determined optically by an optical sensor of an optical sensor device. The signal thus generated may therefore comprise, for example, image data. The image data may include individual pixels, each of which may be characterized by the necessary values for color and brightness. The individual pixels can optically detect the regions of the oxidation space of the vehicle heater that can be realized, for example, as a combustion chamber, from the optical sensor, with a specific predefinable resolution. The acquired data can be transmitted as a signal to the control unit of the vehicle heater. In step 102 For example, the deviation of the detected data, that is to say the deviation of the detected signal, which may comprise image data, can be determined by a reference signal, which may also comprise image data. The determination of the deviation can be done for example by the control unit of the vehicle heater. The determination of the deviation can be carried out, for example, with methods of image processing known to the person skilled in the art, which can be carried out by the control unit. The reference signal can be determined experimentally in advance and stored, for example, in a memory of the vehicle heater. The determination of the deviation can be done, for example, for each pixel individually by a difference between the values characterizing the respective pixel and the values representing the corresponding pixel in the reference signal. To simplify the calculation, the values characterizing the pixels can be averaged over several pixels, which corresponds to a low resolution. The reference signal may be adjusted in terms of the resolution of the image data included. The determined signal and the reference signal can also each comprise only a single pixel. The determined deviation can in turn comprise image data, which can be formed, for example, from the difference between the detected signal and the reference signal. According to the subtractive color mixing, the detected deviation may have a very low intensity if the detected signal is very similar to the reference signal. For example, the detected signal and the reference signal may each characterize bluish flames in the combustion chamber. The difference may then be very small, and the detected deviation may include image data that is substantially black, for example, because the bluish flame of the reference signal has canceled the bluish flame from the detected signal according to the subtractive color mixture. If, on the other hand, the detected signal characterizes a yellowish flame while the reference signal characterizes a bluish flame, the determined deviation can comprise, for example, image data which, according to the subtractive color mixture, characterizes a flame with strong green fractions. step 102 If necessary, it can also be dispensed with and the influence can be directly determined from the signal determined.

Aus der Farbe der Bilddaten kann auch auf die Temperatur des abgebildeten Gegenstandes geschlossen werden. Wenn beispielsweise die erfassten Bilddaten einen Teil des Oxidationsraumes darstellen und/oder der Oxidationsprozess als eine flammlose Umsetzung von Brennstoff und Oxidationsmittel stattfindet, ist die Temperatur oder die Temperaturverteilung in dem Oxidationsraum durch die erfassten Farben und Helligkeiten in den Bilddaten ermittelbar. Beispielsweise kann ein Rotglühen einer Temperatur T₁ entsprechen während ein Orangeglühen einer Temperatur T₂ und ein Gelbglühen einer Temperatur T₃ entsprechen kann, wobei T₁ < T₂ < T₃ gilt. Die exakten Temperaturen sind von dem genauen erfassten Farbspektrum sowie von dem erfassten glühenden Material des Oxidationsraumes abhängig. Eine experimentelle Ermittlung des genauen Zusammenhangs zwischen den von dem optischen Sensor empfangenen Bilddaten und der Temperatur kann beispielsweise im Vorfeld experimentell vorgenommen werden. Die Farbe der Bilddaten kann daher auch bei einer flammlosen Oxidation zur Beeinflussung der Zuführeinrichtungen verwendet werden, beispielsweise zur Realisierung einer Temperatursteuerung. Auch hier kann eine Abweichung von einem Referenzwert ermittelt und minimiert werden. Eine direkte Beeinflussung basierend auf dem ermittelten Signal ist jedoch ebenfalls möglich. From the color of the image data can also be concluded on the temperature of the imaged object. If, for example, the captured image data represent part of the oxidation space and / or the oxidation process takes place as a flameless conversion of fuel and oxidant, the temperature or the temperature distribution in the oxidation space can be determined by the detected colors and brightnesses in the image data. For example, a red glow may correspond to a temperature T ₁ , while an orange glow may correspond to a temperature T ₂ and a yellow glow may correspond to a temperature T ₃ , where T ₁ <T ₂ <T ₃ . The exact temperatures depend on the exact color spectrum detected as well as on the detected glowing material of the oxidation space. An experimental determination of the exact relationship between the image data received by the optical sensor and the temperature can be carried out experimentally in advance, for example. The color of the image data can therefore also be used in a flameless oxidation for influencing the feed devices, for example for realizing a temperature control. Again, a deviation from a reference value can be determined and minimized. However, a direct influence based on the detected signal is also possible.

In Schritt 104 können eine oder mehrere der vorhandenen Zuführeinrichtungen des Fahrzeugheizgerätes entsprechend der ermittelten Abweichung beeinflusst werden. Dies kann beispielsweise durch das Steuergerät des Fahrzeugheizgerätes erfolgen. Beispielsweise kann keine oder nur eine sehr geringe Beeinflussung der Zuführeinrichtungen erfolgen, wenn die ermittelte Abweichung Bilddaten umfasst, die im Wesentlichen ein schwarzes Bild charakterisieren. Umfasst die ermittelte Abweichung hingegen Bilddaten, die beispielsweise eine grünliche Flamme charakterisieren, kann eine Beeinflussung der Zuführeinrichtungen beispielsweise in Abhängigkeit von der gemittelten mittleren Helligkeit der durch die Abweichung charakterisierten Flamme vorgenommen werden. In Abhängigkeit von der gewünschten Heizleistung des Fahrzeugheizgerätes und der Farbe und der gemittelten Intensität der ermittelten Abweichung können Vorgaben für die einzustellenden Förderraten einzelner oder aller Zuführeinrichtungen in einem Speicher des Steuergerätes des Fahrzeugheizgerätes hinterlegt sein. Die einzustellenden Werte können beispielsweise im Vorfeld experimentell ermittelt worden sein. Wenn Schritt 102 entfallen ist, kann die Beeinflussung der Zuführeinrichtungen auch direkt basierend auf dem empfangenen Signal erfolgen. Beispielsweise kann eine zeitliche Ableitung des Signals oder zeitliche Minima und/oder Maxima ermittelt und herangezogen werden. Wird beispielsweise die Farbe und Intensität des Signals ein Maßstab für die Temperatur in dem Oxidationsraum herangezogen, kann eine Regelung der Temperatur in dem Oxidationsraum realisiert werden. Anstelle von zeitlichen Veränderungen der Bilddaten können auch räumliche Veränderungen berücksichtigt werden, die beispielsweise die Homogenität des Oxidationsprozesses in dem Oxidationsraum charakterisieren können. In step 104 One or more of the existing feeders of the vehicle heater can be influenced according to the determined deviation. This can be done for example by the control unit of the vehicle heater. For example, no or only a very small influence on the feed devices can take place if the determined deviation comprises image data which essentially characterize a black image. On the other hand, if the determined deviation comprises image data which, for example, characterize a greenish flame, influencing of the feed devices can be carried out, for example, as a function of the average mean brightness of the flame characterized by the deviation. Depending on the desired heating power of the vehicle heater and the color and the averaged intensity of the determined deviation specifications for the delivery rates to be set individual or all feeders can be stored in a memory of the control unit of the vehicle heater. The values to be set, for example, may have been determined experimentally in advance. When step 102 omitted, the influence of the feeders can also be made directly based on the received signal. For example, a time derivative of the signal or time minima and / or maxima can be determined and used. If, for example, the color and intensity of the signal is a measure of the temperature in the oxidation space, regulation of the temperature in the oxidation space can be realized. Instead of temporal changes of the image data and spatial changes can be considered, which can characterize, for example, the homogeneity of the oxidation process in the oxidation space.

Das Verfahren kann anschließend in Schritt 100 fortgesetzt werden. Dies schließt den Regelzyklus, der mit dem Erfassen von Daten aus dem Oxidationsraum des Fahrzeugheizgerätes erneut beginnt. Das in 3 dargestellte Verfahren kann durch die in den 1 und 2 dargestellten Fahrzeugheizgeräte ausgeführt werden.The procedure can then be followed in step 100 to be continued. This completes the control cycle, which begins again with the collection of data from the oxidation space of the vehicle heater. This in 3 illustrated method can by the in the 1 and 2 shown vehicle heaters are running.

Das beschriebene Verfahren kann weiterhin zusammen mit beliebigen Oxidationsprozessen verwendet werden, bei denen während der Oxidation Wärme produziert wird. Beispielsweise bei stationären Heizungen, Verbrennungsmotoren, Gasturbinen oder ganz allgemein, bei technischen Prozessen zur Erkennung und/oder Beeinflussung von Oxidationszuständen oder -prozessen. The method described can also be used in conjunction with any oxidation processes in which heat is produced during the oxidation. For example, in stationary heaters, internal combustion engines, gas turbines or in general, in technical processes for the detection and / or influence of oxidation states or processes.

Die in der vorstehenden Beschreibung, in den Zeichnungen sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der Erfindung wesentlich sein.The features of the invention disclosed in the foregoing description, in the drawings and in the claims may be essential to the realization of the invention both individually and in any combination.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1010: Fahrzeugheizgerät vehicle heater
1212: Oxidationsraum oxidation room
1414: erste Zuführeinrichtung first feeder
1616: zweite Zuführeinrichtung second feeder
1818: dritte Zuführeinrichtung third feeder
2020: optische Sensoreinrichtung optical sensor device
2222: Steuergerät control unit
2424: optischer Sensor optical sensor
2626: innere Mantelfläche inner jacket surface
2828: Öffnung opening
3030: Zündeinrichtung ignition device
3232: Flamme flame
3434: Flammenfront flame front
3636: Zerstäuberdüse atomizer
3838: Brennstoffleitung fuel line
4040: Oxidationsmittelleitung Oxidant conduit
4242: Abgasrückführleitung Exhaust gas recirculation line
4444: Zwischenraum gap
4646: elektrische Leitung electrical line
46'46 ': weitere elektrische Leitung further electrical line
4848: weitere Öffnungen more openings
5050: Begrenzungslinie boundary line
5252: weitere Begrenzungslinie further boundary line
5454: Steuerleitung control line
5656: Bedienelement operating element
5858: äußere Mantelfläche outer jacket surface
6060: axiale Richtung axial direction
6262: radiale Richtung radial direction
6464: Stirnseite front
6666: Verdampfer Evaporator
6868: Katalysator catalyst
7070: Glasfiberoptik Glass Fiber Optics
100100: Daten erfassen collect data
102102: Abweichung bestimmen Determine deviation
104104: Dosiereinrichtung beeinflussen Influence dosing device

Claims

Vehicle heater ( 10 ) comprising - an oxidation space ( 12 ), - a feeding device ( 14 . 16 . 18 ) for a person in the oxidation space ( 12 ) material to be supplied for the heat-generating oxidation process, - an optical sensor device ( 20 ) and - one with the optical sensor device ( 20 ) coupled control device ( 22 ), - whereby the control unit ( 22 ) is adapted to the oxidation process in dependence on a of the optical sensor device ( 20 ) during operation of the feeder ( 14 . 16 . 18 ) by changing an operating parameter of the feeder ( 14 . 16 . 18 ) to influence.

Vehicle heater ( 10 ) according to claim 1, characterized in that the vehicle heater ( 10 ) several feeders ( 14 . 16 . 18 ), and that the control unit ( 22 ) is adapted to at least one of the plurality of feeders ( 14 . 16 . 18 ) as a function of the optical sensor device ( 20 ) during operation of the at least one of the plurality of feeders ( 14 . 16 . 18 ) by changing an operating parameter of the at least one of the plurality of feeders ( 14 . 16 . 18 ) to influence.

Vehicle heater ( 10 ) according to claim 1 or 2, characterized in that the optical sensor device ( 20 ) an optical sensor ( 24 ) comprising the oxidation space ( 12 ) and / or one in the oxidation space ( 12 ) localized flame ( 32 ) is detected substantially completely optically.

Vehicle heater ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the optical sensor ( 24 ) comprises a CCD sensor and / or a CMOS sensor.

Vehicle heater ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the optical sensor device ( 20 ) a glass fiber optic ( 70 ), the optical signals from the oxidation space ( 12 ) receives and forwards.

Vehicle heater ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that one of the oxidation space ( 12 ) enveloping inner lateral surface ( 26 ) at least one opening ( 28 ), wherein the optical sensor device ( 20 ) radially spaced from the at least one opening ( 28 ) outside the oxidation space ( 12 ) is arranged.

Vehicle heater ( 10 ) according to one of claims 1 to 5, characterized in that the optical sensor device ( 20 ) on a front side ( 64 ) of the oxidation space ( 12 ) is arranged.

Vehicle heater ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the control unit ( 22 ) is adapted to control the operation of the feeder ( 14 . 16 . 18 ) when the signal from the optical sensor device ( 20 ) signal an interruption of the oxidation process in the oxidation space ( 12 ).

Vehicle heater ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the control unit ( 22 ) is adapted to an ignition device ( 30 ), if that of the optical sensor device ( 20 ) signal an interruption of the oxidation process in the oxidation space ( 12 ) or an unstable oxidation process in the oxidation space ( 12 ).

Vehicle heater ( 10 ) according to claim 9, characterized in that the control unit ( 22 ) is arranged, the supply of the substance via the feeder ( 14 . 16 . 18 ) to a presettable starting value, if that of the optical sensor device ( 20 ) signal an interruption of the oxidation process in the oxidation space ( 12 ) or an unstable oxidation process in the oxidation space ( 12 ).

Vehicle heater ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the oxidation space ( 12 ) fuel comprises fuel, and that the control unit ( 22 ) is adapted to the supply of fuel into the oxidation space ( 12 ), when that of the optical sensor device ( 20 ) produced a yellowish coloration of a flame ( 32 ) or too high a temperature in the oxidation space ( 12 ).

Vehicle heater ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the oxidation space ( 12 ) substance comprises oxidizing agent, and that the control unit ( 22 ) is adapted to the supply of oxidizing agent in the oxidation space ( 12 ), if that of the optical sensor device ( 20 ) produced a yellowish coloration of a flame ( 32 ).

Vehicle heater ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the oxidation space ( 12 ) supplied substance comprises recirculated exhaust gas, and that the control unit ( 22 ) is adapted to the recirculation of exhaust gas into the oxidation space ( 12 ), if that of the optical sensor device ( 20 ) produced a yellowish coloration of a flame ( 32 ) or too low a temperature in the oxidation space ( 12 ).

Method for operating a vehicle heating device ( 10 ) comprising an oxidation space ( 12 ), a feeder ( 14 . 16 . 18 ) for a person in the oxidation space ( 12 ) occurring oxidation process substance, an optical sensor device ( 20 ) and one with the optical sensor device ( 20 ) coupled control device ( 22 ), whereby by the control unit ( 22 ) the oxidation process as a function of one of the optical sensor device ( 20 ) during operation of the feeder ( 14 . 16 . 18 ) by changing an operating parameter of the feeder ( 14 . 16 . 18 ) being affected.