DE19810000A1 - Glühelement mit einem elektrischen Heizdraht zum Zünden eines Brennstoffes zu einer Flamme - Google Patents

Abstract

Ein Glühelement (1) mit einem elektrischen Heizdraht zum Zünden eines Brennstoff-Luftgemisches zu einer Flamme soll auf einfache Weise auf eine bestimmte Zündtemperatur erhitzt und auf dieser gehalten werden können. DOLLAR A Zu diesem Zweck wird der Heizdraht (2) in der Form eines Thermoelementes ausgebildet. DOLLAR A Bei einer zeitgetakteten Strombeaufschlagung des Drahtes (2) kann in den Zeitintervallen, in denen der Heizdraht (2) stromlos ist, mittels der Thermoelementfunktion des Heizdrahtes (2) dessen Glühtemperatur ermittelt werden. In Abhängigkeit der ermittelten Glühtemperatur kann die Stromversorgung zur Einhaltung einer vorgegebenen Zündtemperatur verändert werden. Die Veränderung erfolgt zweckmäßigerweise durch eine Veränderung der Strombeaufschlagungs-Zeittakte.

Description

Die Erfindung betrifft ein Glühelement mit einem elektri­ schen Heizdraht zum Zünden eines Brennstoff-Luftgemisches zu einer Flamme.

Bei einem solchen Glühelement beschäftigt sich die Erfindung mit dem Problem, dessen Glühtemperatur auf einfache Weise messen und regeln zu können.

Die erfindungsgemäße Lösung dieses Problems besteht darin, den Heizdraht in der Form eines Thermoelementes auszubilden. Eine Stromversorgung mit konstanter Leistung erfolgt in der Regel spannungsunabhängig in getakteten Zeitintervallen mit beispielsweise einer Takt-Frequenz von 10 Hz. Durch ein sol­ ches Takten können von dem Heizdraht die erforderlichen Zündtemperaturen ohne die Gefahr eines Durchbrennens des Heizdrahtes, der üblicherweise die Form einer Glüh- bzw. Heizwendel besitzt, erzeugt werden.

Nach der Erfindung kann die Heizdrahttemperatur dadurch ex­ akt auf eine erforderliche von dem Material dauerhaft er­ tragbare Zündtemperatur eingestellt werden, daß der Heizdraht in den Zeitintervallen, in denen er jeweils strom­ los ist, als Thermoelement die Temperatur des Glühelementes mißt und daß die Stromversorgung in Abhängigkeit der jeweils gemessenen Temperatur erfolgt. Die erforderliche Veränderung der Stromversorgung an etwaige Abweichungen der gemessenen Temperatur von der vorgegebenen Soll-Zündtemperatur kann durch ausschließlich ein Variieren des Verhältnisses zwi­ schen den Zeiten eines stromlosen und strombeaufschlagten Zustandes des Heizdrahtes erreicht werden. Es wird demnach in den Intervallen, in denen der Heizdraht stromlos ist, die Thermospannung des als Thermoelement dienenden Heizdrahtes gemessen, ausgewertet und einem elektronischen Regler zuge­ führt, um für eine Anpassung der Zündtemperatur an den vor­ gegebenen Sollwert gegebenenfalls die Taktfrequenz für die Strombeaufschlagung zu verändern.

Der Aufbau und die Wirkungsweise eines Thermoelementes ist allgemein bekannt, so daß es hier keiner weiteren Ausführun­ gen mit Bezug auf die Verwendung eines solchen Thermoelemen­ tes als Heizdraht für ein gattungsgemäßes Glühelement be­ darf. Wichtig ist lediglich, daß die für die elektrisch leitfähigen Drähte des Thermoelementes eingesetzten Legie­ rungsmaterialien einerseits eine ausreichende Thermospannung zur Temperaturmessung ermöglichen und andererseits ausrei­ chend hitzebeständig mit Bezug auf ihre Funktion als Heizdrähte sind.

Ein erfindungsgemäßes Glühelement kann während der Zeit, in der es nicht zum Zünden einer Flamme benötigt wird, als Meß­ instrument zur Bestimmung der Flammentemperatur verwendet werden.

Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht darin, Zündeinrichtungen vor Temperaturüberlastung schützen zu kön­ nen. Dadurch läßt sich eine Erhöhung der Lebensdauer solcher Einrichtungen erreichen. Darüber hinaus lassen sich optimal kurze Zündzeiten durch ein genaues Einstellen der Zündtempe­ ratur erzielen. Durch die Verwendung des Glühelementes als Temperaturmeßelement lassen sich insbesondere Sensoren zur Flammenerkennung und Überwachung einsparen und dadurch Bau­ volumen reduzieren.

Die erfindungsgemäßen Glühelemente eignen sich insbesondere für kraftstoffbetriebene Heizanlagen in Kraftfahrzeugen.

Ein nachfolgend noch näher beschriebenes Ausführungsbeispiel ist in der Zeichnung dargestellt.

In dieser zeigt

Fig. 1 ein schematisch dargestelltes Glühelement mit einem Steuerdiagramm für dessen Stromversorgung.

Ein Glühstift 1 ist mit einem Heizdraht 2 in der Form einer Heizwendel ausgerüstet. Der Heizdraht besteht dabei aus zwei Teilbereichen 3 und 4, die in der vorderen Spitze des Glüh­ stiftes 1 zur Bildung eines Thermoelementes miteinander ver­ bunden sind. Die Teilbereiche 3 und 4 bestehen aus für die Bildung eines Thermoelementes notwendigem unterschiedlichem Legierungsmaterial.

Der Glühstift wird von einer Stromquelle 5 aus mit Strom versorgt. Die Leistungsaufnahme des Glühstiftes erfolgt zeitgetaktet über einen Taktgeber 6, der Bestandteil einer Steuereinrichtung 7 ist. In dieser Steuereinrichtung 7 wird die Thermospannung an dem Heizdraht 2 in denjenigen Zeitab­ schnitten gemessen und ausgewertet, in denen der Heizdraht 2 wegen der zeitgetakteten Leistungsaufnahme jeweils stromlos ist, das heißt in denen der Heizdraht 2 nicht mit einem Heizstrom versorgt wird. In diesen Zeitabschnitten wirkt der Heizdraht 2 wegen seines erfindungsgemäßen Aufbaus als Ther­ moelement. In der Steuereinrichtung 7 wird die Thermospan­ nung einem Verstärker 8 aufgegeben, von dem aus sie einem Analogwandler 9 zugeführt wird. Das dort erzeugte Digitalsi­ gnal wird an einen beispielsweise Proportional-Inte­ gral-Regler 10 weiter geleitet, in dem dieses Signal mit einem vorgegebenen Temperatursollwertsignal verglichen wird. Die Differenz dieser beiden Signale bestimmt die Taktfrequenz für die Leistungsaufnahme des Heizdrahtes 2, wozu der in dem Regler 10 ermittelte Differenzwert dem Taktgeber 6 zugelei­ tet wird.

Mit der vorstehend beschriebenen Einrichtung ist es möglich, die Glühtemperatur des Glühstiftes 1 exakt auf einen vorge­ gebenen Temperaturwert einzustellen und auf diesem Wert zu halten. Dadurch wird eine materialschädliche Überhitzung si­ cher vermieden, wodurch wiederum die Lebensdauer des Glüh­ elementes erhöht wird.

In Zeitabschnitten, in denen der Glühstift 1 nicht zum Zün­ den einer Flamme dient, kann dieser durch seine Funktion als Thermoelement zur Flammtemperaturmeßung verwendet werden. Der Glühstift 1 hat damit nicht nur eine Zündfunktion, son­ dern darüber hinaus auch noch die Funktion eines Sensors für die Flammenüberwachung, wodurch ein getrennter Flammenüber­ wachungssensor entfallen kann.

Durch die erfindungsgemäße Einrichtung kann eine exakte Zündtemperatur durch eine entsprechende Zeittaktung der Lei­ stungsaufnahme des Heizdrahtes 2 erreicht und eingehalten werden.

Bezugszeichenliste

1

Glühstift

2

Heizdraht

3

Teilbereich

4

Teilbereich

5

Stromquelle

6

Taktgeber

7

Steuereinrichtung

8

Verstärker

9

Analog/Digital-Wandler

10

Regler

Claims (5)

1. Glühelement (1) mit einem elektrischen Heizdraht (2) zum Zünden eines Brennstoff-Luftgemisches zu einer Flamme, dadurch gekennzeichnet, daß der Heizdraht als Thermoelement ausgebildet ist.

2. Glühelement (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Glühelement als ein Glühstift (1) mit an dessen freiem Ende (Glühstiftspitze) liegender Meßstelle des Ther­ moelementes ausgebildet ist.

3. Verfahren zum Betreiben eines Glühelementes (1) nach An­ spruch 1 oder 2 mit einem zeitgetaktet strombeaufschlagten Heizdraht (2), dadurch gekennzeichnet, daß der Heizdraht (2) in denjenigen Zeitintervallen, in de­ nen er jeweils stromlos ist, als Thermoelement die Tempera­ tur des Glühelementes (1) mißt.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromversorgung des Heizdrahtes (2) in Abhängigkeit der von dem Thermoelement ermittelten Temperatur des Glühe­ lementes (1) erfolgt.

5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromversorgung ausschließlich durch Variieren des Verhältnisses zwischen den Zeiten eines stromlosen und eines strombeaufschlagten Zustandes des Heizdrahtes (2) verändert wird.