DE19860196C1

DE19860196C1 - Fahrzeugheizgerät mit Brennstoffvorerwärmung

Info

Publication number: DE19860196C1
Application number: DE1998160196
Authority: DE
Inventors: Wilfried Goeser; Ruediger Galtz; Ingrid Lanzl; Horst Dedio
Original assignee: Webasto Thermosysteme GmbH
Current assignee: Webasto SE
Priority date: 1998-12-24
Filing date: 1998-12-24
Publication date: 2000-01-27
Anticipated expiration: 2018-12-25

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Fahrzeugheizgerät mit einem Brenner (1), der in eine Brennkammer (7) ragt, welcher über eine Brennstoffzuleitung (2) vorgewärmter flüssiger Brennstoff zugeführt wird. Um eine kosten- und energiegünstige Vorwärmung des Brennstoffs bereitzustellen, ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß die Brennstoffzuleitung (2) in Wärmeübertragungsverbindung mit zumindest einem Abwärme erzeugenden Aggregat bzw. Bauteil des Heizgeräts und/oder des Fahrzeugs angeordnet ist, wobei die Temperatur der Abwärme höher ist als die Temperatur des Brennstoffs in der Brennstoffzuleitung vor der Wärmeübertragung.

Description

Die Erfindung betrifft ein Fahrzeugheizgerät mit einem Brenner, der in eine Brennkammer ragt, welcher über eine Brennstoffzuleitung vorgewärmter flüssiger Brennstoff zugeführt wird.

Heizgeräte mit Diesel-Brenner bzw. mit PME-Brenner (PME steht für Pflanzenölmethyl ester) für Fahrzeugheizungen werden bislang entweder ohne Brennstoffvorwärmung oder mit einem separaten Aggregat zur Brennstoffvorwärmung betrieben. Ein Kaltstart des PME- bzw. Diesel-Brenners ist ohne Vorwärmung entweder nur schwierig oder mit verstärktem Qualm und Schadstoffemission möglich oder es sind höhere Kosten und ein erhöhter Arbeitsaufwand erforderlich, um mit zusätzlichen Bauteilen bzw. Aggregaten die Vorwärmung zu erzielen.

Fahrzeugheizgeräte der eingangs genannten Art, deren Brenner vorgewärmter flüssiger Brennstoff zugeführt wird, sind in unterschiedlichen Ausführungen bekannt, wobei jeweils eine getrennte Einrichtung verwendet wird, um den Brennstoff vorzuwärmen.

Beispielsweise ist aus der DE 391 024 C1 bekannt, den dem Brenner zuzuführenden Brennstoff unter Ausnutzung der Wärmeenergie der Verbrennungsabgase im Auslaßbereich des Heizgeräts vorzuwärmen, um ein zuverlässiges Arbeiten des Heizgeräts auch bei niedrigen Temperaturen zu gewährleisten. Zu diesem Zweck ist ein spezieller Brennstoffvorwärm-Leitungsabschnitt vorgesehen, der zweckmäßigerweise als spiralförmige Rohrschleife ausgelegt und im Bereich des Verbrennungsgasabstroms angeordnet ist. In diesem Brennstoffvorwärm-Leitungsabschnitt wird der Brennstoff in der Brennstoffvorlaufleitung vor dem Durchgang durch eine Filtereinrichtung aufgewärmt.

Aus der EP 42 454 A1 ist ein Brenner für ein Heizgerät bekannt, welcher mit flüssigem Brennstoff betrieben wird und insbesondere ebenfalls die Abgaswärme des Heizgerätes zum Erwärmen des Brennstoffs ausnutzt. Derartige Heizungen sind prinzipiell ohne weiteres auch für Fahrzeuge verwendbar (siehe DE 31 10 502 C2).

Eine weitere Maßnahme zur Brennstoffvorwärmung ist aus der DE-A1-15 51 752 bekannt. Demnach ist ein elektrischer Heizkörper zur Brennstoffvorwärmung vorgesehen, der in Reihe mit der Zündeinrichtung des Heizgeräts geschaltet ist.

Die DE-C2-34 03 972 beschreitet einen anderen Weg der Brennstoffvorwärmung. Bei dieser ist ein mit der Brennstoffzuleitung verbundener Träger in der Brennkammer angeordnet und mit einem saugfähigen Körper verbunden. Von der der Brennkammer zugewandten Fläche des Trägers ragt zur schnellen Aufwärmung dieser Fläche auf Brennstoffverdampfungstemperatur ein Wärmeleitkörper aus hitzebeständigem und gut wärmeleitfähigen Material in die Flammenzone der Brennkammer hinein.

Sämtliche zum Stand der Technik gehörenden Maßnahmen zur Vorwärmung des Brennstoffs sind technisch aufwendig und damit entsprechend teuer.

Schließlich ist aus der DE-A1-38 07 397 bekannt, die Leistungs-Halbleiterbauelemente der Steuereinrichtung eines Kraftfahrzeug-Heizgeräts zur Abführung der Verlustwärme dieser Bauelemente in unmittelbarem Wärmekontakt mit Wänden des Aufnahmeraums der Steuereinrichtung anzuordnen.

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Fahrzeugheizgerät der eingangs genannten Art zu schaffen, das mit einfachen und kostengünstigen Maßnahmen eine zuverlässige Vorwärmung des Brennstoffs gewährleistet.

Gelöst wird diese Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Im Gegensatz zum Stand der Technik beschreitet die Erfindung einen vollständigen neuen Weg, insofern als die Abwärme bereits existierender Aggregate bzw. Bauteile des Fahrzeugheizgeräts und/oder des Fahrzeugs genutzt wird, um die erforderliche Brennstoff- Vorwärmung durchzuführen. Durch diese Vorgehensweise wird ein energetisch sehr vorteilhaftes Vorwärmen des Brennstoffs gewährleistet. Außerdem sind die Maßnahmen, die erforderlich sind, die Abwärme von dem jeweiligen Abwärmeerzeuger auf den Brennstoff in der Brennstoffzuleitung zu übertragen relativ wenig aufwendig, so daß sich das erfindungsgemäße Heizgerät bezüglich der Brennstoffvorwärmung durch einen einfachen Aufbau und eine kostengünstige Realisierbarkeit auszeichnet.

Als Abwärme zur Vorwärmung des Brennstoffs kommt beispielsweise die Abwärme aus Leistungsendstufen des Fahrzeugheizgeräts-Steuergeräts in Betracht. Alternativ oder zusätzlich hierzu kommt Abwärme aus dem Zündtransformator des Fahrzeugs in Betracht oder Motorabwärme des Brennluft- bzw. Heizluftgebläses oder der Wasserpumpe des Fahrzeugs. Die Abwärme kann jedoch auch von einem Heizelement auf den Brennstoff übertragen werden, welches Heizelement zur Beheizung eines Fahrzeugaggregats bzw. des Fahrzeugheizgeräts verwendet wird. Von welchem bereits existierenden Aggregat eines Fahrzeugs bzw. des Fahrzeugheizgeräts auch immer Abwärme zum Vorwärmen des Brennstoffs genutzt wird, diese Vorwärmung kann in jedem Fall mit geringen Zusatzkosten und bei geringem Bauraum erfolgen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung beispielhaft näher erläutert; in dieser zeigen:

Fig. 1 eine Ausschnittsansicht eines Heizgeräts im Bereich seines Brenners,

Fig. 2 eine schematische Ansicht der Wärmekopplung der Brennstoffzuleitung mit dem Steuergerät des Heizgeräts von Fig. 1, und

Fig. 3 eine schematische Ansicht der Wärmekopplung der Brennstoffzuleitung mit einer wärmeabgebenden Wicklung eines Zündtransformators.

In Fig. 1 ist in einer Ausschnittdarstellung ein insgesamt mit 1 bezeichneter Verdampfungsbrenner eines Fahrzeugheizgeräts gezeigt, das im übrigen nicht näher dargestellt ist. Eine Brennstoffzuleitung 2 ist mit einem Träger 3 für einen saugfähigen Körper 4 verbunden. Die Brennstoffzuleitung 2 durchsetzt einen Deckel 5, der zur Halterung des Verdampfungsbrenners 1 in einer von einem Brennrohr 6 begrenzten Brennkammer 7 des Heizgeräts dient. In die Brennkammer 7 ragt eine Zündeinrichtung 8, wie etwa eine Glühkerze. Außerdem ist in Fig. 1 ein in die Brennkammer 7 ragender Brennwächter 9 gezeigt.

Dem Brenner 1 wird über eine Brennstoffzuleitung flüssiger Brennstoff zugeführt, beispielsweise Diesel oder PME-Brennstoff, wobei PME für Pflanzenölethylester steht. Ein Ausschnitt der Brennstoffzuleitung 2 ist in Fig. 2 bzw. 3 schematisch gezeigt. Um den Brennstoff für einen problemlosen Start des Heizgeräts und einen späteren einwandfreien Betrieb desselben in geeigneter Weise vorzuerwärmen, ist erfindungsgemäß vorgesehen, einen Abschnitt der Brennstoffzuleitung 2 mit einem Abwärme erzeugenden Aggregat bzw. Bauteil des Fahrzeugs bzw. des Heizgeräts bzw. der Brennkammer zu verbinden.

Demnach ist gemäß Fig. 2 vorgesehen, den aus Metall bestehenden Abschnitt der Brennstoffzuleitung 2 innig, d. h. im Wärmeübertragungskontakt mit dem Heizkörper 11 eines Steuergeräts 12 zur Steuerung des Heizgeräts zu verbinden. Die innige Verbindung bzw. die Wärmeübertragungsverbindung zwischen der Brennstoffzuleitung 2 und dem Kühlkörper 11 kann in unterschiedlicher Weise erfolgen. Beispielsweise kann die Brennstoffzuleitung 2 in eine Bohrung des Kühlkörpers 11 eingepreßt sein. Alternativ kann die Brennstoffzuleitung mit dem Kühlkörper 11 verlötet sein. Es kommen aber auch andere Verbindungsarten in Betracht, die eine ausreichend gute Wärmeübertragung zwischen Kühlkörper 11 und Brennstoffzuleitung 2 gestatten, so daß der Brennstoffmassenstrom 10 in der Zuleitung 2, welcher in Fig. 2 mit einem Pfeil schematisch dargestellt ist, die Wärme von der derart erwärmten Brennstoffzuleitung übernehmen kann. Voraussetzung für diesen Wärmetransport ist, daß die Temperatur des Kühlkörpers 11 höher ist als diejenige des Brennstoffmassenstroms 10 in der Brennstoffzuleitung 2.

Eine Alternative zu der Anordnung von Fig. 2 bzw. eine zusätzliche Maßnahme zu der in Fig. 2 dargestellten Maßnahme zur Übertragung von Abwärme auf den Brennstoff ist in Fig. 3 gezeigt. Demnach steht dort ein Abschnitt der Brennstoffzuleitung 2 in Wärmeübertragungsverbindung mit einer wärmeabgebenden Wicklung eines Zündtransformators 13 des Fahrzeugs. In diesem Fall kann der Abschnitt der Brennstoffzuleitung 2 in die Wicklung des Zündtransformators 13 integriert bzw. von dieser umgeben sein. Alternativ hierzu kann eine wärm übertragende Klebverbindung zwischen der wärmeabgebenden Wicklung des Zündtransformators 13 und der Außenseite des betreffenden Abschnitts der Brennstoffzuleitung 2 vorgesehen sein.

Als weitere, nicht dargestellte Maßnahme zur Abwärmeübertragung auf den dem Brenner 1 zugeführten Brennstoff kann eine Wärmeübertragungsverbindung zwischen der Brennstoffzuleitung 10 und dem Motor eines nicht dargestellten Brennluftgebläses vorgesehen sein.

Darüber hinaus kommt eine ebenfalls nicht dargestellte Wärmeübertragung mit weiteren Aggregaten beispielsweise des Fahrzeugs in Betracht, die hierfür geeignet sind.

Es kann auch in Betracht gezogen werden, mehrere derartige Abwärmequellen gleichzeitig, d. h. seriell zur Erwärmung des Brennstoffs zu nutzen.

Bezugszeichenliste

1

Verdampfungsbrenner

2

Brennstoffzuleitung

3

Träger

4

Körper

5

Deckel

6

Brennrohr

7

Brennkammer

8

Zündeinrichtung

9

Brennwächter

10

Brennstoffmassenstrom

11

Leistungsendstufe

12

Steuergerät

13

Zündtransformator

Claims

1. Fahrzeugheizgerät mit einem Brenner (1), der in eine Brennkammer (7) ragt, welcher über eine Brennstoffzuleitung (2) vorgewärmter flüssiger Brennstoff zugeführt wird, wobei die Brennstoffzuleitung (2) mit zumindest einem Abwärme erzeugenden Aggregat bzw. Bauteil (12, 13) des Heizgeräts und/oder des Fahrzeugs verbunden ist, und der Brennstoff durch die Abwärme erwärmt wird, dadurch gekennzeichnet, daß zur Brennstofferwärmung die Abwärme eines elektrischen Aggregates des Fahrzeuges verwendet wird.

2. Fahrzeugheizgerät nach Anspruch 1, mit einem Steuergerät (12) zu seiner Steuerung, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennstoffzuleitung (2) in Wärmeübertragungsverbindung mit der bzw. den Leistungsendstufe(n) (11) des Steuergeräts (12) angeordnet ist.

3. Fahrzeugheizgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zum Erwärmen des Brennstoffs die Abwärme der Wicklung eines Zündtransformators (13) angeordnet ist.

4. Fahrzeugheizgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, mit einem Brennluftgebläse, dadurch gekennzeichnet, daß zum Erwärmen des Brennstoffs die Abwärme des Motors eines Brennluftgebläses angeordnet ist.

5. Fahrzeugheizgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, mit einem Heizluftgebläse, dadurch gekennzeichnet, daß zum Erwärmen des Brennstoffs die Abwärme des Motors eines Heizluftgebläses angeordnet ist.

6. Fahrzeugheizgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zum Erwärmen des Brennstoffs die Abwärme des Motors eine Fahrzeug- Wasserpumpe angeordnet ist.