DE10218900A1

DE10218900A1 - Kraftfahrzeug-Heizgerät

Info

Publication number: DE10218900A1
Application number: DE2002118900
Authority: DE
Inventors: Hansjoerg Kauschke; Markus Renner
Original assignee: Webasto Thermosysteme GmbH; Webasto Thermosysteme International GmbH
Current assignee: Webasto SE
Priority date: 2002-04-26
Filing date: 2002-04-26
Publication date: 2003-11-20
Anticipated expiration: 2022-04-27
Also published as: SE0301037L; JP2003320839A; FR2839018A1; SE524770C2; SE0301037D0; DE10218900B4

Abstract

Das Heizgerät (10) ist mit einem Brenner versehen, dem durch eine Brennstoffzuführung (42) Brennstoff aus einem Reservoir (18) zugeführt werden kann, aus dem mit Hilfe einer Brennstoffpumpe (24) des Kraftfahrzeugs auch Brennstoff durch eine Druckleitung (30) zu einer Brennkraftmaschine (22) des Kraftfahrzeugs zugeführt werden kann. Die Brennstoffzuführung (42) ist an die Druckleitung (30) anschließbar und zum Zuführen von Brennstoff während eines Stand- und/oder Zuheizbetriebes mit Hilfe der Brennstoffpumpe (24) des Kraftfahrzeugs ausgebildet. Um bei einer kostengünstig zu realisierenden Brennstoffzuführung über die Lebensdauer hinweg die Sicherheitsnormen erfüllen zu können, ist in der Brennstoffzuführung (42) ein Druckminderventil (44) angeordnet.

Description

Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug-Heizgerät mit einem Brenner, dem durch eine Brennstoffzuführung Brennstoff bzw. Kraftstoff aus einem Reservoir bzw. Fahrzeugtank zugeführt werden kann, aus dem mit Hilfe einer Brennstoff- bzw. Kraftstoffpumpe des Kraftfahrzeugs auch Brennstoff durch eine Druckleitung zu einer Brennkraftmaschine des Kraftfahrzeugs zugeführt werden kann, wobei die Brennstoffzuführung an die Druckleitung anschließbar und zum Zuführen von Brennstoff während eines Stand- und/oder Zuheizbetriebes mit Hilfe der Brennstoffpumpe des Kraftfahrzeugs angepasst ist. Ferner betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug mit einem Reservoir, aus dem mit Hilfe einer Brennstoffpumpe Brennstoff durch eine Druckleitung zu einer Brennkraftmaschine zugeführt werden kann, und in das ein derartiges Kraftfahrzeug-Heizgerät integriert ist.
Kraftfahrzeug-Heizgeräte der oben genannten Art werden als Luftheizgerät oder Wasserheizgerät bei Kraftfahrzeugen, wie beispielsweise Personenkraftwagen, Nutzfahrzeugen, Bussen oder Schiffen, eingesetzt. Sie dienen in der Regel zum Beheizen eines Fahrzeugraums oder zum Vorwärmen des Kühlwassers eines Verbrennungsmotors in einem Standheiz- oder einem Zuheizbetrieb. Standheizbetrieb bedeutet, dass bei diesem Betriebszustand eine Brennkraftmaschine des Kraftfahrzeugs nicht betrieben wird und daher von dieser keine Wärme abgeführt werden kann. Im Zuheizbetrieb wird während des Betriebs der Brennkraftmaschine durch das Kraftfahrzeug-Heizgerät zusätzlich Wärmeenergie bereitgestellt, um damit beispielsweise einen Fahrgastraum des Kraftfahrzeuges oder das Kühlwasser der Brennkraftmaschine selbst kurzfristig aufheizen zu können.
Bei heutigen Kraftfahrzeugen werden verstärkt verbrauchsoptimierte Brennkraftmaschinen eingesetzt, die vergleichsweise wenig Abwärme erzeugen. Es wird bei solchen Kraftfahrzeugen immer wichtiger, dass bedarfsgerecht zusätzlich Wärmeenergie durch ein Kraftfahrzeug-Heizgerät bereitgestellt werden kann. Dieses Heizgerät soll dabei kostengünstig herzustellen und zu betreiben sein.
Bei herkömmlichen Kraftfahrzeug-Heizgeräten wird durch eine Brennstoffleitung aus einem Tank bzw. Reservoir von einer Brennstoffdosierpumpe Brennstoff angesaugt und einem Brenner des Heizgerätes zugeführt. Ein solches Heizgerät ist beispielsweise aus DE 195 45 677 A1 bekannt.
Aus WO 96/06305 ist ein motorunabhängiges Heizgerät für ein Kraftfahrzeug bekannt, bei dem eine fahrzeugeigene Brennstoff- bzw. Kraftstoffpumpe, z. B. einer Einspritzanlage eines Einspritz-Verbrennungsmotors, zur Erzeugung eines unter Vordruck (typischerweise 0,5 MPa) stehenden Brennstoffvolumenstroms zum Brenner des Heizgerätes verwendet wird. Während des Motorstillstandes wird die Brennstoffpumpe vom Steuergerät des Heizgerätes angesteuert.
Aus DE 196 19 861 A1 ist es bekannt, bei einem solchen Heizgerät in der Brennstoffleitung vor einer Brennstoffdosiereinrichtung einen Druckspeicher anzuordnen, damit auch bei Motorstillstand die Brennstoffpumpe nur zeitweise betrieben werden muss. In der Brennstoffleitung ist in Strömungsrichtung vor dem Druckspeicher ein in Richtung Druckspeicher öffnendes Rückschlagventil angeordnet, welches dafür sorgt, dass Druck im Druckspeicher keinesfalls abgebaut wird, auch dann nicht, wenn eine Leckage in der Brennstoffpumpe vorhanden ist.

Zugrundeliegende Aufgabe

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Kraftfahrzeug mit einem eingangs genannten Heizgerät zur Verfügung zu stellen, bei dem eine kostengünstig zu realisierende Brennstoffzuführung über die Lebensdauer hinweg die Sicherheitsnormen erfüllt und zuverlässig funktioniert.

Erfindungsgemäße Lösung

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß mit einem eingangs genannten Kraftfahrzeug- Heizgerät gelöst, bei dem in der Brennstoffzuführung ein Druckminderventil angeordnet ist. Ferner ist die Aufgabe mit einem Kraftfahrzeug mit einem Reservoir gelöst, aus dem mit Hilfe einer Brennstoffpumpe Brennstoff durch eine Druckleitung zu einer Brennkraftmaschine zugeführt werden kann, und in dem ein derartiges erfindungsgemäßes Heizgerät integriert ist.
Bei dem erfindungsgemäßen Heizgerät wird mit Hilfe eines einfachen Druckminderventils der Druck des Brennstoffes verringert, der dem Heizgerät zugeführt werden soll. Das Druckminderventil verhindert so, dass am Heizgerät ein sicherheitskritischer Druck Höhe ansteht. Ein Druck in dieser Höhe wird für den Betrieb des Heizgerätes nicht benötigt.
Im Gegensatz zu bekannten Heizgeräten, bei denen Brennstoff aus einer Druckleitung einer Brennkraftmaschine zugeführt wird, ist erfindungsgemäß der dem Heizgerät zugeführte Brennstoffdruck begrenzt. Die Begrenzung kann auf einen bestimmten Nenndruck festgelegt sein, oder durch ein verstellbares Druckminderventil auf verschieden große Nenndrücke eingestellt werden. Das Einstellen verschiedener Nenndrücke kann bei der Herstellung des Heizgerätes und bei Wartungsarbeiten manuell zur Anpassung an verschiedene Heizgeräte-, Kraftfahrzeug- oder Brennkraftmaschinentypen erfolgen oder es kann fremd- bzw. ferngesteuert erfolgen, beispielsweise durch ein Magnet-Druckminderventil. Das Druckminderventil kann dabei von einem Steuergerät des Heizgerätes angesteuert bzw. auf seine Funktionsfähigkeit überwacht werden.
Das erfindungsgemäße Druckminderventil hat darüber hinaus den Vorteil, dass es den Nenndruck im Heizgerät unter Umständen derart festlegen kann, dass an diesem ein nur zu öffnendes und zu schließendes Dosierventil verwendet werden kann. Das Dosierventil muss in diesem Fall nicht getaktet werden, wie es bei bekannten Dosierventilen oder Dosiereinrichtungen der Fall ist.
Es kann auch möglich sein, dass das Dosierventil für den Brennbetrieb des Heizgerätes allein am Anfang öffnen und am Ende schließen muss. Diese Funktion kann gegebenenfalls auch mit einem nicht fremdsteuerbaren Ventil, beispielsweise einem Überdruckventil, gewährleistet werden.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung

Bei einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeug- Heizgerätes ist die Brennstoffzuführung mit einem Dosierventil versehen, durch das dem Brenner unter Nutzung des in der Druckleitung vorhandenen Druckes Brennstoff zugeteilt werden kann. Das Dosierventil kann mit dem erfindungsgemäßen Druckminderventil vorteilhaft kombiniert werden, wie oben bereits erläutert worden ist. Das Dosierventil ist kostengünstig als Magnetventil gestaltet.
Die Brennstoffzuführung des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeug-Heizgerätes ist ferner vorteilhaft mit einem Speicher und/oder einem Dämpfer für Brennstoff versehen. Dieser Speicher bzw. Dämpfer glättet den Druckverlauf in der Brennstoffzuführung und kann unter Umständen dazu beitragen, dass die einzelnen Phasen des Betriebs der Brennstoffpumpe verhältnismäßig kurz sind.
Das erfindungsgemäße Druckminderventil ist vorteilhaft in Strömungsrichtung vor dem Dosierventil und/oder dem Dämpfer bzw. dem Speicher angeordnet, so dass diese gegen den hohen Druck in der Druckleitung der Brennkraftmaschine abgeschirmt sind. Dieser Umstand stellt ein wichtiges Sicherheitsmerkmal des erfindungsgemäßen Heizgerätes dar.
Die Brennstoffversorgung des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeug-Heizgerätes wird vorteilhaft mit einem Steuergerät gesteuert, insbesondere zum Steuern des Dosierventils, das auch zum Steuern des Druckes in der Druckleitung angepasst ist.
Das Steuergerät kann dazu mit der Brennstoffpumpe betrieblich gekoppelt sein und diese insbesondere auch dann steuern, wenn die Brennkraftmaschine nicht betrieben wird. Die Ansteuerung kann getaktet erfolgen, so dass für einen minimalen Verbrauch an elektrischer Energie durch die Brennstoffpumpe gesorgt ist.
Um einen Regelkreis aus Brennstoffpumpe und/oder Dosierventil sowie dem erfindungsgemäßen Druckminderventil aufzubauen, kann vorteilhaft in der Brennstoffzuführung, insbesondere in Strömungsrichtung vor dem Dosierventil, ein Drucksensor angeordnet sein. Dieser ist mit dem Steuergerät gekoppelt und in diesem sind in einem Speicherbaustein Ansteuerzeiten in einem Kennfeld hinterlegt, um die gewünschte Kraftstoffmenge gleichmäßig zu dosieren.
Als Eingangssignal für einen Regelkreis kann zusätzlich oder alternativ auch das Signal eines Volumenstromsensors und/oder eines Massenstromsensors (z. B. eines kalorimetrischen Sensors) dienen, der vorteilhaft an der Brennstoffzuführung angeordnet ist.
Bei einem getaktet betriebenen Dosierventil kann es vorteilhaft sein, wenn in der Brennstoffzuführung, insbesondere in Strömungsrichtung vor dem Dosierventil eine Drossel angeordnet ist. Die Drossel glättet den Druckverlauf und bremst den von der Brennstoffpumpe geförderten Volumenstrom.
Bei dem erfindungsgemäßen Kraftfahrzeug kann die Koppelung zwischen dem Steuergerät des Heizgerätes und der Brennstoffpumpe des Kraftfahrzeugs vorteilhaft über einen Datenbus, insbesondere einen CAN-Bus, geschaffen sein. Das Steuergerät steuert die Brennstoffzuführung des Heizgerätes mit der Brennstoffpumpe des Kraftfahrzeugs insbesondere dann, wenn die Brennkraftmaschine nicht betrieben wird. Alternativ kann auch eine direkte Ansteuerung bzw. Verbindung zwischen dem Steuergerät des Heizgerätes und der Brennstoffpumpe des Kraftfahrzeugs vorgesehen sein.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeug-Heizgerätes anhand der beigefügten schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 eine Prinzipskizze eines in einem Fahrzeug angeordneten Heizgerätes gemäß dem Stand der Technik und
Fig. 2 eine Prinzipskizze eines erfindungsgemäßen Heizgerätes, wie es in ein Kraftfahrzeug integriert ist.

Detaillierte Beschreibung des Ausführungsbeispiels

In Fig. 1 ist ein herkömmliches Kraftfahrzeug-Heizgerät 10 mit seiner Brennstoffzuführung 12 veranschaulicht, bei dem ein im Heizgerät 10 angeordneter nicht dargestellter Brenner mit Brennstoff versorgt wird.
Die Brennstoffzuführung 12 weist eine Saugleitung 14 auf, durch die eine Brennstoffpumpe 16 des Heizgerätes 10 Brennstoff aus einem Tank bzw. Reservoir 18 ansaugt. Die Brennstoffpumpe 16 fördert den Brennstoff unter gleichzeitiger geringfügiger Druckerhöhung und Mengendosierung in eine Druckleitung 20. Die Druckleitung 20 führt zum Brenner des Heizgerätes 10, wo der dosierte Brennstoff an einer nicht veranschaulichten Zerstäuberdüse austritt. Ein solches Heizgerät 10 gemäß Fig. 1 ist beispielsweise aus DE 195 45 677 A1 bekannt.
In Fig. 2 ist ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug-Heizgerät 10 veranschaulicht, so wie es in ein Kraftfahrzeug mit einer Brennkraftmaschine 22 in Gestalt eines Verbrennungsmotors integriert ist.
Der Brennkraftmaschine 22 wird flüssiger Brennstoff aus einem Tank bzw. Reservoir 18 von einer Brennstoffpumpe 24 des Kraftfahrzeuges zugeführt. Die Brennstoffpumpe 24 wird auch als elektrische Kraftstoffpumpe (EKP) bezeichnet. Sie fördert den Brennstoff durch einen Druckregler 26 und ein Rückschlagventil 28 in eine Druckleitung 30. Diese Druckleitung 30 führt zu einer Kraftstoffeinspritzanlage 34 der Brennkraftmaschine 22, welche die nicht veranschaulichten Komponenten einer Hochdruckpumpe und eines Drucksensors aufweist. Der Druckregler 26 regelt den Druck in der Druckleitung 30 angepasst an die Bedürfnisse der Kraftstoffeinspritzanlage 34.
Die Brennkraftmaschine 22 ist über eine Signalleitung 36 mit einem Motorsteuergerät 38 betrieblich gekoppelt, dass über eine Signalleitung 40 mit der Brennstoffpumpe 24 verbunden ist.
An der Druckleitung 30 ist in Strömungsrichtung hinter dem Rückschlagventil 28 eine Zuleitung 42 einer Brennstoffversorgung des Heizgerätes 10 angeschlossen. In der Zuleitung 42 ist im Heizgerät 10 integriert ein Druckminderventil 44 angeordnet, welches den aus der Druckleitung 30 stammenden Druck auf einen Nenndruck für den Betrieb des Heizgerätes 10 verringert.
In Strömungsrichtung hinter dem Druckminderventil 44 ist an der Zuleitung 42 ein Rückschlagventil 46 und ein Drucksensor 48 angeordnet. Die Zuleitung 42 kann an ihrem Ende von einem elektrisch betätigbaren Dosierventil 50 verschlossen werden. Das Dosierventil 50 ist in unmittelbarer Nähe eines nicht dargestellten Brenners des Heizgerätes 10 angeordnet.
Der Drucksensor 48 und das Dosierventil 50 sind über Signalleitungen 52 und 54 mit einem Steuergerät 56 des Heizgerätes verbunden. Das Steuergerät 56 ist seinerseits über eine Signalleitung 58 mit der Brennstoffpumpe 24 betrieblich gekoppelt.
Das Steuergerät 56 ist dazu eingerichtet, dass es dem Brenner des Heizgerätes 10 mit Hilfe der Brennstoffpumpe 24 des Kraftfahrzeugs und mit Hilfe des Dosierventils 50 Brennstoff in der erforderlichen Menge zuteilt, dessen maximaler Nenndruck durch das Druckminderventil 44 begrenzt ist. Bezugszeichenliste 10 Heizgerät
12 Brennstoffzuführung
14 Saugleitung
16 Brennstoffpumpe des Heizgerätes
18 Tank bzw. Reservoir
20 Druckleitung
22 Brennkraftmaschine
24 Brennstoffpumpe des Kraftfahrzeugs
26 Druckregler
28 Rückschlagventil
30 Druckleitung
32 Rückschlagventil
34 Kraftstoffeinspritzanlage
36 Signalleitung
38 Motorsteuergerät
40 Signalleitung
42 Zuleitung
44 Druckminderventil
46 Rückschlagventil
48 Drucksensor
50 Dosierventil
52 Signalleitung
54 Signalleitung
56 Steuergerät
58 Signalleitung

Claims

1. Kraftfahrzeug-Heizgerät (10) mit einem Brenner, dem durch eine Brennstoffzuführung (12, 42) Brennstoff aus einem Reservoir (18) zugeführt werden kann, aus dem mit Hilfe einer Brennstoffpumpe (24) des Kraftfahrzeugs auch Brennstoff durch eine Druckleitung (30) zu einer Brennkraftmaschine (22) des Kraftfahrzeugs zugeführt werden kann, wobei die Brennstoffzuführung (42) an die Druckleitung (30) anschließbar und zum Zuführen von Brennstoff während eines Stand- und/oder Zuheizbetriebes mit Hilfe der Brennstoffpumpe (24) des Kraftfahrzeugs ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass in der Brennstoffzuführung (42) ein Druckminderventil (44) angeordnet ist.

2. Kraftfahrzeug-Heizgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennstoffzuführung (42) mit einem Dosierventil (50) versehen ist, durch das dem Brenner unter Nutzung des in der Druckleitung (30) vorhandenen Druckes Brennstoff zugeteilt werden kann.

3. Kraftfahrzeug-Heizgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennstoffzuführung (42) mit einem Speicher und/oder einem Dämpfer für Brennstoff versehen ist.

4. Kraftfahrzeug-Heizgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckminderventil (44) in Strömungsrichtung vor dem Dosierventil (50) und/oder dem Dämpfer bzw. dem Speicher angeordnet ist.

5. Kraftfahrzeug-Heizgerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Steuergerät (56) zum Steuern der Brennstoffzuführung, insbesondere zum Steuern des Dosierventils (50), vorgesehen ist, das auch zum Steuern des Druckes in der Druckleitung (30) angepasst ist.

6. Kraftfahrzeug-Heizgerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät (56) mit der Brennstoffpumpe (24) betrieblich gekoppelt ist und diese insbesondere dann steuern kann, wenn die Brennkraftmaschine (22) nicht betrieben wird.

7. Kraftfahrzeug-Heizgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass in der Brennstoffzuführung (42), insbesondere in Strömungsrichtung vor dem Dosierventil (50), ein Drucksensor (48) angeordnet ist.

8. Kraftfahrzeug-Heizgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass in der Brennstoffzuführung (42) ein Volumenstromsensor und/oder ein Massenstromsensor angeordnet ist.

9. Kraftfahrzeug-Heizgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass in der Brennstoffzuführung (42), insbesondere in Strömungsrichtung vor dem Dosierventil (50) eine Drossel angeordnet ist.

10. Kraftfahrzeug mit einem Reservoir, aus dem mit Hilfe einer Brennstoffpumpe (24) Brennstoff durch eine Druckleitung (30) zu einer Brennkraftmaschine (22) zugeführt werden kann, und mit einem Heizgerät (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 9.

11. Kraftfahrzeug nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein Datenbus, insbesondere ein CAN-Bus, vorgesehen ist, über den ein Steuergerät (56) zum Steuern der Brennstoffzuführung des Heizgerätes (10) mit der Brennstoffpumpe (24) des Kraftfahrzeugs betrieblich gekoppelt ist und diese insbesondere dann steuern kann, wenn die Brennkraftmaschine (22) nicht betrieben wird.