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DE2831030A1 - Oil fired heater electronic control system - controls combustion air blower and fuel pump pulse generator (OE 15.10.78) - Google Patents

Oil fired heater electronic control system - controls combustion air blower and fuel pump pulse generator (OE 15.10.78)

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Publication number
DE2831030A1
DE2831030A1 DE19782831030 DE2831030A DE2831030A1 DE 2831030 A1 DE2831030 A1 DE 2831030A1 DE 19782831030 DE19782831030 DE 19782831030 DE 2831030 A DE2831030 A DE 2831030A DE 2831030 A1 DE2831030 A1 DE 2831030A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
control
heating
mineral oil
regulating
gas
Prior art date
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Withdrawn
Application number
DE19782831030
Other languages
German (de)
Inventor
Helmut Ing Leinfellner
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Individual
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Individual
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Publication date
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
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Abstract

The control and regulating instrument is used for heating regulation of mineral oil or gas fired heaters. The safety limiting values are monitored and the ignition phase is controlled. The heating performance is regulated steplessly with wide regulating range also when supply voltage fluctuates to marked extent. A regulating circuit is provided for controlling the rotating speed of the combustion air blower (M). A voltage control oscillator (VCO) generates the actuating pulses for the fuel pump (P) by means of a pulse divider (TL). A combustion temp. limiting value switching circuit (TS) and a reference and actual value comparison circuits (RV) are provided together with connection network (VN) for actuating the blower regulator. They also control the voltage control oscillator and the reference value of the temps. limiter (TS). A control logic system (SL) controls the heating up phase and disconnects system in case of defects.

Description

" Elektronische Steuer- und Regeleinrichtung für mineralöl-"Electronic control and regulation device for mineral oil

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. or gas-burning heaters II claimed priority: Austria, July 15, 1977, A 5114/77 The invention relates to an electronic control and regulating device for heating power control of heating devices that burn mineral oil or gas, primarily for mobile operation in motor vehicles. The basic problem of heating power control or regulation lies in one, adapted to each performance level, of environmental influences, Supply voltage or temperature independent optimal fuel-air mixture. The main factor for a fluctuating heating power in known devices is usually formed the widely variable supply voltage for the auxiliary units, e.g. the combustion air fan and the fuel pump. There are devices known at where the fuel is conveyed by pumps, they are controlled by electrical impulses be, the För4Lerrezlenro pulse constant is. Furthermore is known, this type of pumps via interrupter contacts coupled to the combustion air fan to be controlled, whereby at least in the lower speed range a sufficiently constant Air-fuel mixture is achieved.

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.But there is no linear relationship between speed and conveyed If there is an amount of air, this method cannot regulate over a larger one Heating power range can be used. Known devices are electromechanical or electronic control or control devices operated.

Bekannte Steuerregelgeräte steuern den Zündvorgang, überwachen den Brennvorgang bezüglich der durch Sicherheitsvorschriften bestimmten Funktion und regeln die Heizleistung als Zweipunktregler.Known control units control and monitor the ignition process Burning process with regard to the function determined by safety regulations and regulate the heating output as a two-point controller.

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.This operating mode has the known disadvantages of a two-point control yet another disadvantage, since with each ignition phase there is a lot more electrical Auxiliary energy, especially for the glow plugs, is absorbed as in steady Heating mode, which is not insignificant, especially in motor vehicles More load on the vehicle battery leads.

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.The object of the invention is to provide a control and regulating device for controlling the ignition phase, for monitoring the safety-related limit operating values, as well as for stepless control of the heating output with a sufficiently large. Control range, too to create with highly variable supply voltage.

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.A generic control and regulating device is used to solve this problem constructed as indicated in the characterizing part of claim 1. Instead of one Several oscillators can also be provided.

Die erfindungsgemäße Schaltung wird nun anhand der Figuren 1 bis 4 erläutert.The circuit according to the invention will now be illustrated with reference to FIGS explained.

Zunächst wird anhand von Fig. 1 ein Überblick über die einzelnen Funktionsgruppen der erfindungsgemäßen Schaltung gegeben.First, an overview of the individual functional groups is given with reference to FIG. 1 given the circuit according to the invention.

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.The fuel pump P is powered by pulses from the voltage-regulated Oscillator (s) VCO are divided via the pulse divider TL, controlled. The combustion air fan M is connected to the speed controller MR. The glow plug GK is controlled by the control logic SL. The control logic is based on the combustion temperature threshold switch TS connected. This compares the actual temperature value T2, formed by the combustion temperature sensor 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.with the limit value T2S and controls the connection of the aggregates GK direct, M via the speed control stage MR and the fuel pump P via VCO or TL. The actual temperature value T1 IST is set in the control amplifier RV with the setpoint T1 SHOULD be compared.

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.The output of the control amplifier RV is connected to the input of the logic network VN connected. This linking network now correctly derives the control voltage from the control voltage weighted control voltages for the motor or speed control MR, the voltage-controlled Oscillator VCO as well as the combustion temperature threshold switch TS (signals RM, RO and T2S). By using non-linear switching elements can the non-linear relationship between engine speed and air volume is balanced will. The limit temperature threshold T2S is also influenced depending on the heating output, in order to be able to maintain the safety function in every operating case.

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.2 shows one possible structure of a motor control circuit shown. The motor M with the internal resistance R7 is connected to a ground potential connected, the other connection leads via a series resistor R6 and a switching transistor Trl to battery voltage U Bat. The emitter of a transistor Tr2 is through a Resistor R3 connected to connecting line R6-M. The base of this transistor Tr2 is via a resistor R1 with the connection of R6 ZuliL collector Trl and connected to ground potential via a resistor R2. From the collector of this transistor Tr2 leads an RC parallel combination R4, C1 against ground potential. A hysteresis afflicted comparator K1 is with its non-inverting bz \ ti. positive input connected to the collector of Tr2. The inverting input of this comparator K1 is connected to the speed control voltage N-Soll. The output of this comparator Kl controls the base of the switching transistor Trl via a resistor R5.

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.The following applies to the electromotive force EM of the motor: EM = C. N, i.e. the electromotive force EM is proportional to the speed N. The following also apply according to Fig. 2 the following equations, where V1 is the collector voltage at Trl to ground, 11 is the motor current and I2 is the current through the resistor K4 or 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.1. V1 = EM + I1 * (R7 + R6); (I2 negligible compared to I1) provided that R2 = R6, R2 R7 applies to the voltage drop at R4 VK4c'N, ie a voltage proportional to the speed is applied to R4, which switches the switching transistor Trl on or off compared with the setpoint N-Soll in the comparator K1. turns off.

Fig. 3 gibt eine mögliche Schaltungsanordnung zur Realisierung der Gesamtfunktion wieder.Fig. 3 gives a possible circuit arrangement for realizing the Overall function again.

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.The control voltage UR generated by the control amplifier RV is the input of the distribution network VN. Via resistor combinations or iodenistor combinations the individual control voltages Rn, RO and RT or T2S are now derived.

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.In Fig. 4, for example, three possible voltage curves are shown. RM forms the setpoint of the speed control of the fan motor; Ro the control voltage of the inverters J1, J2, the controllable resistor T3 and the resistor R8 and the capacitor C2 formed voltage-controlled oscillator VCO and RT or T2S the threshold for the temperature limit value circuit, consisting of the temperature sensor TK and the comparator KT with hysteresis With the outcome of the Oscillator VCO is the input of a pulse divider TL, for example 1 out of 10, tied together. The output of this divider is with one input of a NAND gate G1 connected. The second input of this gate G1 is controlled by the control logic SL. The output of this gate controls the switching transistor T4 via the resistor R9 which switches the fuel pump P.

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.The control logic SL has two inputs, the command input on-off and a second input which is connected to the output of the temperature limit switch TS (Fig. 1) is connected. The control logic is connected to the input of the comparator K1, which can be used to set the setpoint to 0 and thus stop the MotDr will. The control pulses of the pump are released or blocked via G1, i.e. the fuel supply is switched on or off.

L e e r s e i t eL e r s e i t e

Claims (5)

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. P a t e n t a n s p r u c h e Control and regulation device for heating output regulation of heating devices that burn mineral oil or gas, therefore not indicated n e t that on the one hand a control loop is provided which controls the speed of the combustion air fan (M) regulates; that on the other hand a voltage controlled oscillator (VCO) is provided from which the actuation pulses for the fuel pump (P) via a pulse divider (TL) can be derived that also a combustion temperature limit value circuit (TS), as well as a setpoint / actual value comparison circuit (RV) with associated linking network (VN) to control the fan control, the voltage-controlled oscillator - (Vco), as well as the threshold value (T2S) of the temperature limit indicator (TS), and that a control logic (SL) intended to control the heating-up phase and shutdown in the event of a malfunction is. 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.2. Control and regulating device for regulating the heating output of mineral oil or gas-burning heating devices according to claim 1, characterized in that the linking network (VN) non-linear elements for correcting the device-specific Includes characteristics. 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.3. Control and regulating device for heating output regulation of mineral oil or gas-burning heating devices according to claim 1 or 2, characterized in that that a second or more additional inputs of the linking network (VN) with Control signal outputs of the control logic (SL) are connected. 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.4. Control and regulating device for regulating the heating output of mineral oil or gas-burning heating devices according to one of claims 1 to 3, characterized in that that -additional outputs of the linking network (VN) with inputs of the control logic (SL) are connected. 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.5. Control and regulating device for heating output regulation of mineral oil or gas-burning heating devices according to one of claims 1 to 4, characterized in that that the speed-proportional voltage (vor4) of the speed control unit with a Input of the connection network (VN) is connected.
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AT350409B (en) 1979-05-25

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Date Code Title Description
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