DE2831030A1

DE2831030A1 - Elektronische steuer- und regeleinrichtung fuer mineraloel- oder gasverbrennende heizgeraete

Info

Publication number: DE2831030A1
Application number: DE19782831030
Authority: DE
Inventors: Helmut Ing Leinfellner
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1977-07-15
Filing date: 1978-07-14
Publication date: 1979-02-01
Also published as: ATA511477A; AT350409B

Description

" Elektronische Steuer- und Regeleinrichtung für mineralöl-
oder gasverbrennende Heizgeräte II beanspruchte Priorität: Österreich, 15.7.1977, A 5114/77 Die Erfindung betrifft eine elektronische Steuer- und Regeleinrichtung zur Heizleistungsregelung von Mineralöl oder Gas verbrennendenden Heizgeräten, vornehmlich für den mobilen Betrieb in Kraftfanrzeugen. Das grundsätzliche Problem einer Heizleistungssteuerung bzw. Regelung liegt in einem, jeder Leistungsstufe angepaßten, von Umwelteinflüssen, Versorgungsspannung oder Temperatur unabhängigen optimalen Kraftstoff-Luftgemisch. Den Hauptfaktor für eine schwankende Heizleistung bei bekannten Geräten bildet meist die in weiten Bereichen variable Versorgungsspannung für die Hilfsaggregate, z.B. das Verbrennungsluftgebläse und die Kraftstoffpumpe. Es sind Geräte bekannt, bei denen der Kraftstoff über Pumpen gefördert wird, 4ie durch elektrische Impulse angesteuert werden, wobei die För4Lerrezlenro Impuls konstant ist. Ferner ist bekannt, diese Art von Pumpen über mit dem Verbrennungsluftgebläse gekoppelte Unterbrecherkontakte anzusteuern, wodurch zumindest im kleineren Drehzahlbereich ein ausreichend konstantes Luft-Kraftstoffgemisch erzielt wird.
Da aber kein linearer Zusammenhang zwischen Drehzahl und geförderter Luftmenge besteht, kann dieses Verfahren nicht zur Regelung über einen größeren Heizleistungsbereich verwendet werden. Bekannte Geräte werden mit elektromechanischen oder elektronischen Steuer- bzw. Steuerregelgeräten betrieben.
Bekannte Steuerregelgeräte steuern den Zündvorgang, überwachen den Brennvorgang bezüglich der durch Sicherheitsvorschriften bestimmten Funktion und regeln die Heizleistung als Zweipunktregler.
Diese Betriebsart hat außer den bekannten Nachteilen einer Zweipunktregelung noch einen weiteren Nachteil, da bei jeder Zündphase wesentlich mehr elektrische Hilfsenergie, insbesondere für die Glühkerzen, aufgenommen wird als in stetigem Heizbetrieb, was vor allem bei Kraftfahrzeugen zu einer nicht un---wesentlichen Mehrbelastung der Fahrzeugbatterie führt.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Steuer- und Regelgerät zur Steuerung der Zündphase, zur Uberwachung der sicherheitsbestimmten Grenzbetriebswerte, sowie zur stufenlosen Regelung der HeizleiStung mit genügend großem. Regelbereich, auch bei stark variabler Versorgungsspannung zu schaffen.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist ein gattungsgemäßes Steuer- und Regelgerät so aufgebaut, wie im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegeben. Statt eines Oszillators können auch mehrere vorgesehen sein.
Die erfindungsgemäße Schaltung wird nun anhand der Figuren 1 bis 4 erläutert.
Zunächst wird anhand von Fig. 1 ein Überblick über die einzelnen Funktionsgruppen der erfindungsgemäßen Schaltung gegeben.
Die Kraftstoffpumpe P wird mit Impulsen, die aus dem bzw. den spannungsgeregelten Oszillator(en) VCO über den Impulsteiler TL geteilt werden, angesteuert. Das Verbrennungsluftgebläse M ist mit dem Drehzahlregler MR verbunden. Die Glühkerze GK wird während der Anheizphasevon der Steuerlogik SL angesteuert. Die Steuerlogik ist mit dem Verbrennungstempera£urschwellwertschalter TS verbunden. Diese vergleicht den Temperatur-Istwert T2, gebildet durch den Verbrennungstemperaturgeber TK.
mit-dem Grenzwert T2S und steuert die Anschaltung der Aggregate GK direkt, M über die Drehzahlregelstufe MR und der Kraftstoffpumpe P über VCO bzw. TL. Der Temperatur-Istwert T1 IST wird im Regelverstärker RV mit dem Sollwert T1 SOLL verglichen.
Der Ausgang des Regelverstärkers RV ist mit dem Eingang des Verknüpfungsnetzwerkes VN verbunden. Dieses Verknüpfungsnetzwerk leitet aus der Regelspannung nun die richtig gewichteten Steuerspannungen für die Motor- bzw. Drehzahlregelung MR, den spannungsgesteuerten Oszillator VCO sowie den Verbrennungstemperaturschwellwertschalter TS ab (Signale RM, RO und T2S). Durch Verwendung nichtlinearer Schaltelemente kann der nichtlineare Zusammenhang zwischen Motordrehzahl- und Luftmenge ausgeglichen werden. Die Grenztemperaturschwelle T2S wird ebenfalls heizieistungsabhängig beeinflußt, um in jedem Betriebsfall die Sicherheitsfunktion aufrechterhalten zu können.
In Fig. 2 wird ein möglicher Aufbau einer Motorregelungsschaltung dargestellt. Der Motor M mit dem Innenwiderstand R7 ist mit einem Anschluß mit Massepotential verbunden, der andere Anschluß führt über einen Vorwiderstand R6 und einen Schalttransistor Trl an Batteriespannung U Bat. Der Emitter eines Transistors Tr2 ist über einen Widerstand R3 mit der Verbindungsleitung R6-M angeschlossen. Die Basis-dieses Transistors Tr2 ist über einen Widerstand R1 mit der Verbindung von R6 ZuliL Kollektor Trl und über einen Widerstand R2 mit Massepotential verbunden. Vom Kollektor dieses Transistors Tr2 führt eine RC-Parallelkombination R4, C1 gegen Massepotential. Ein Hysterese behafteter Komparator K1 ist mit seinem nicht invertierenden bz\ti. positiven Eingang mit dem Kollektor von Tr2 verbunden. Der invertierende Eingang dieses Komparators K1 ist mit der Drehzahlregelspannung N-Soll verbunden. Der Ausgang dieses Komparators Kl steuert über einen Widerstand R5 die Basis des Schalttransistors Trl an.
Für die elektromotorische Kraft EM des Motors gilt: EM = C . N, d.h. die elektromotorische Kraft EM ist proportional der Drehzahl N. Des weiteren gelten nach Fig. 2 die nachstehenden Gleichungen, wobei V1 die Kollektorspannung an Trl gegen Masse ist, 11 der Motorstrom und I2 der Strom über den Widerstand K4 bzw. R3.
1. V1 = EM + I1*(R7 + R6); (I2 vernachlässigbar gegenüber I1) unter der Voraussetzung, daß R2 = R6 ist, R2 R7 gilt für den Spannungsabfall an R4 VK4c'N, d.h. an R4 liegt eine der Drehzahl proportionale Spannung, die mit dem Sollwert N-Soll im Komparator K1 verglichen den Schalttransistor Trl ein- bzw. abschaltet.
Fig. 3 gibt eine mögliche Schaltungsanordnung zur Realisierung der Gesamtfunktion wieder.
Die vom Regelverstärker RV erzeugte Regelspannung UR wird dem Eingang des Verteilernetzwerkes VN zugeführt. Über Widerstandst kombinationen bzw. iodenwiderstandskombinationen werden nun die einzelnen Regelspannungen Rn, RO und RT bzw. T2S abgeleitet.
In Fig. 4 sind beispielsweise drei mögliche Spannungsverläufe dargestellt. RM bildet den Sollwert der Drehzahlregelung des Gebläsemotors;Ro die Steuerspannung des aus den Invertern J1, J2, dem steuerbaren Widerstand T3 sowie dem Widerstand R8 und dem Kondensator C2 gebildeten spannungsgesteuerten Oszillator VCO und RT bzw. T2S die Schwelle für die Temperaturgrenzwertschaltung, bestehend aus Temperaturfühler TK und dem Hysterese behafteten Komparator KT Mit dem Ausgang des Oszillators VCO ist der Eingang eines Impulsteilers TL, beispielsweise 1 aus 10, verbunden. Der Ausgang dieses Teilers ist mit dem einen Eingang eines NAND-Gatters G1 verbunden. Der zweite Eingang dieses Gatters G1 wird von der SteuerlogikSL angesteuert. Der Ausgang dieses Gatters steuert über den Widerstand R9 den Schalttransistor T4 an, der die Kraftstoffpumpe P schaltet.
Die Steuerlogik SLbesitzt zwei Eingänge, den Befehlseingang Ein-Aus und einen zweiten Eingang, der mit dem Ausgang des Temperaturgrenzwertschalters-TS (Fig. 1) verbunden ist. Die Steuerlogik ist mit dem Eingang des Komparators K1 verbunden, über den der Sollwert auf 0 gesetzt werden kann und damit der MotDr stillgesetzt wird. Über G1 werden die Steuerimpulse der Pumpe freigegeben, bzw. gesperrt,-d.h. die Kraftstoffzufuhr wird an- bzw. abgeschaltet.
L e e r s e i t e

Claims

P a t e n t a n s p r u c h e Steuer- und Regelgerät zur Heizleistungsregelung von Mineralöl oder Gas verbrennenden Heizgeräten, dadurch g e k e n n z e i c h n e t daß einerseits ein Regelkreis vorgesehen ist, der die Drehzahl des Verbrennungsluftgebläses (M) regelt; daß andererseits ein spannungsgesteuerter Oszillator (VCO) vorgesehen ist, aus dem die Betätigungsimpulse für die Kraftstoffpumpe (P) über einen Impulsteiler (TL) abgeleitet werden, daß ferner eine Verbrennungstemperaturgrenzwertschaltung (TS), sowie eine Sollwert-Istwert Vergleichsschaltung (RV) mit angehörigem Verknüpfungsnetzwerk (VN) zur Ansteuerung der Gebläseregelung, des spannungsgesteuerten Oszillators -(Vco), sowie des Schwellwertes (T2S) des Temperaturgrenzwertgebers (TS), und daß eine Steuerungslogik (SL) zur Steuerung der Anheizphase, sowie der Abschaltung im Störungsfalle vorgesehen ist.
2. Steuer- und Regelgerät zur Heizleistungsregelung von Mineralöl oder Gas verbrennenden Heizgeräten nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verknüpfungsnetzwerk (VN) nichtlineare Elemente zur Korrektur der gerätespezifischen Kennlinien beinhaltet.
3. Steuer- und Regelgerät zur Heizleistungsregelung von Mineralöl oder Gas verbrennenden Heizgeräten nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweiter oder mehrere weitere Eingänge des Verknüpfungsnetzwerkes (VN) mit Steuersignalausgängen der Steuerlogik (SL) verbunden sind.
4. Steuer- und Regelgerät zur Heizleistungsregelung von Mineralol oder Gas verbrennenden Heizgeräten nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß -zusätzliche Ausgänge des Verknüpfungsnetzwerkes (VN) mit Eingängen der Steuer logik (SL) verbunden sind.
5. Steuer- und Regelgerät zur Heizleistungsregelung von Mineralöl oder Gas verbrennenden Heizgeräten nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die drehzahlproportionale Spannung (vor4) der Drehzahlregelungseinheit mit einem Eingang des Verknpüfungsnetzwerkes (VN) verbunden ist.