(57)【要約】  本発明は、燃料式車両用ヒータ（１０）の動作方法（１００）に関する。この方法では、燃料式車両用ヒータ（１０）の制御ユニット（１６）がスイッチ・オフ信号（３４）を受信すると、燃料式車両用ヒータ（１０）内に存在する残留燃料が燃焼される停止フェーズが開始され、停止フェーズ中にスイッチ・オン信号（３６）を受信すると、残留燃料の完全燃焼後に停止フェーズが終了されることなく、制御ユニット（１６）によって再起動フェーズが開始される。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料式車両用ヒータ（１０）の動作方法（１００）であって、
前記燃料式車両用ヒータ（１０）の制御ユニット（１６）がスイッチ・オフ信号（３４）を受信すると、前記燃料式車両用ヒータ（１０）内に存在する残留燃料が燃焼される停止フェーズが開始され、
前記停止フェーズ中にスイッチ・オン信号（３６）を受信すると、前記残留燃料の完全燃焼後に前記停止フェーズが終了されることなく、前記制御ユニット（１６）によって再起動フェーズが開始される、方法。
【請求項２】
前記停止フェーズ中に、新たな燃料を前記燃料式車両用ヒータのバーナ（３２）に供給せずに、燃焼用空気を前記バーナ（３２）に供給する、請求項１に記載の方法（１００）。
【請求項３】
前記再起動フェーズ中に、燃焼用空気及び新たな燃料が前記バーナ（３２）に供給される、請求項１又は２に記載の方法（１００）。
【請求項４】
前記スイッチ・オン信号の受信時に前記停止フェーズが所定の期間Δｔ１未満しか持続しない場合、前記再起動フェーズの開始時に前記バーナに供給される燃料量Ｖｒｅｓｔａｒｔは、前記停止フェーズの開始時に供給される燃料量Ｖｓｈｕｔｄｏｗｎに相当する、請求項３に記載の方法（１００）。
【請求項５】
前記停止フェーズが前記スイッチ・オン信号（３６）の受信時に所定の期間Δｔ１を超えて継続する場合、前記再起動フェーズの開始時に前記バーナ（３２）に供給される燃料量Ｖｒｅｓｔａｒｔは、前記停止フェーズが開始する直前に供給された燃料量Ｖｓｈｕｔｄｏｗｎの一部に相当する、請求項３又は４に記載の方法（１００）。
【請求項６】
更なる期間Δｔ２の間、前記再起動フェーズの開始時に前記バーナ（３２）に供給される前記燃料量Ｖｒｅｓｔａｒｔを、前記停止フェーズが開始する直前に供給された前記燃料量Ｖｓｈｕｔｄｏｗｎの前記一部から、前記停止フェーズの開始時に供給される燃料量Ｖｓｈｕｔｄｏｗｎまで増加する、請求項５に記載の方法（１００）。
【請求項７】
前記再起動フェーズ全体の間、時間に対して空気数λが一定に維持される、又は、所定の時間経過に従うように、前記再起動フェーズ中に前記バーナ（３２）に供給される燃焼用空気量Ｖａｉｒを、前記バーナ（３２）に供給される前記燃料量Ｖｒｅｓｔａｒｔに合わせる、請求項３乃至６のいずれか一項に記載の方法（１００）。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれか一項に記載の方法（１００）を実行するように構成された制御ユニット（１６）を有する燃料式車両用ヒータ（１０）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料式車両用ヒータ及びその動作方法に関する。
【発明の概要】
【０００２】
燃料式車両用ヒータの動作方法が開示されており、この方法では、燃料式車両用ヒータの制御ユニットがスイッチ・オフ信号を受信すると、燃料式車両用ヒータに存在する残留燃料を燃焼する停止フェーズが開始され、停止フェーズ中にスイッチ・オン信号を受信すると、制御ユニットは、残留燃料の完全燃焼後に停止フェーズを終了させることなく、再起動フェーズを開始する。これにより、燃料式車両用ヒータがスイッチ・オフされた後、すなわち、停止フェーズを開始するスイッチ・オフ信号の受信後に、車両用ヒータが再びスイッチ・オンされた場合に、燃料式車両用ヒータが所望の加熱力に再び達するまでの期間を短縮することができる。通常、停止フェーズはスイッチ・オフ信号を受信すると開始され、燃料式車両用ヒータ内に燃料が残留しないようにする。残留燃料、すなわち既にバーナに到達した燃料は、停止フェーズ中に燃料式車両用ヒータ内で制御下で完全に燃焼される。これにより、有害な排気ガス、不快な臭い、及び、燃料式車両用ヒータの内部への堆積物を防止する。停止フェーズ中にこの残留燃料の燃焼をしないと、残留燃料は燃料式車両用ヒータの残留熱によって暖められるだけとなり、一部はコークスや紫煙に変換される。停止フェーズがないと、燃料式車両用ヒータからの有害物質の排出が増加する。更に、燃料式車両用ヒータが再起動される際に部分的に低温のままであるため、堆積物の形成、紫煙、及び有害物質の排出量の増加が、車両用ヒータ内にそのまま存在する残留燃料によって促進される。この問題は、停止フェーズが完全に実行される場合、すなわち残留燃料の燃焼が完全に実行される場合に回避され得る。
【０００３】
停止フェーズを行う結果、停止フェーズ中に燃料式車両用ヒータを再起動することは不可能である。停止フェーズが完了したときにのみ、燃料式車両用ヒータは動作状態になり、再びスイッチ・オンすることが可能になる。
【０００４】
本発明は、停止フェーズ中に残留燃料を完全に燃焼させために使用される既存の炎をそのまま利用すれば、停止フェーズ中であっても燃料式車両用ヒータを再びスイッチ・オンすることが可能であるという洞察に基づく。停止フェーズの早期終了にも関わらず、すなわち、燃料式車両用ヒータ内の残留燃料が完全に燃焼されていないにも関わらず、堆積物、排気放出値の増加、及び不快な臭いを効率的に防止する。このような取り組みは、短時間で連続して多数回の短距離駆動を行う車両において経済的理由から特に有利であり、車両は、部分的に最善に加熱するように、個々の駆動装置間で車両エンジンと燃料式車両用ヒータとを短時間スイッチ・オフする。本明細書に記載の方法は、望ましくない副作用が生じることなく、快適さを大幅に向上させる。残留燃料の完全燃焼とは、残留燃料が二酸化炭素と水へ実質的に完全に変換されることを意味する。
【０００５】
有効的には、停止フェーズ中に新たな燃料をバーナに供給せず、燃焼用空気を燃料式車両用ヒータのバーナに供給するようにできる。これにより、燃料式車両用ヒータ内に既にあり、且つ、現在はバーナ内にある残留燃料を、十分な量の燃焼用空気で燃焼させることができる。
【０００６】
再起動フェーズ中に燃焼用空気及び新たな燃料がバーナに供給されるようにしてもよい。これにより、最初に燃料式車両用ヒータを完全に停止しなくとも、バーナに新たに供給された燃料を燃焼させることによって、燃料式車両用ヒータの加熱力を迅速に所望の加熱力値まで高めることができる。点火デバイス、たとえば、グロー・プラグによって燃焼を更に促進させることを不要にできる。なぜなら、燃料式車両用ヒータ内の残留熱と、停止フェーズ中にそのまま存在する炎とで、十分に通常の加熱動作を再開することができるからである。しかしながら、動作条件がよくない場合に点火デバイスによって燃焼を促進させることは有効であり、又は必要でさえあり得る。
【０００７】
更に、スイッチ・オン信号の受信時に、停止フェーズが所定の期間未満Δｔ１しか持続しない場合、再起動フェーズの開始時にバーナに供給される燃料量Ｖｒｅｓｔａｒｔが、停止フェーズの開始時に供給される燃料量Ｖｓｈｕｔｄｏｗｎに相当するようにしてもよい。燃料式車両用ヒータは停止フェーズの開始時に存在するあらゆる残留燃料を蒸発させるのに十分な熱エネルギを含んでいるので、十分な量の燃焼用空気を供給することによって燃料式車両用ヒータ内の炎は自律的に持続する。停止フェーズ中はバーナに新たな燃料が供給されないので、燃料式車両用ヒータの加熱力は連続的に減少し、現存する炎はより小さくなる。燃料式車両用ヒータ内に存在する炎は十分大きいので、初期の所定の期間Δｔ１中に炎を消すことなく、停止フェーズの開始直前に供給された量の燃料を直ちに蒸発させ燃焼させることができる。期間Δｔ１は、たとえば１５秒から４５秒の間とすることができ、期間Δｔ１は３０秒の長さを有することが好ましい。
【０００８】
また、スイッチ・オン信号の受信時点で、停止フェーズが所定の期間Δｔ１を超えて継続していた場合、再起動フェーズの開始時にバーナに供給される燃料量Ｖｒｅｓｔａｒｔを、停止フェーズが始まる直前に供給された燃料量Ｖｓｈｕｔｄｏｗｎの一部に相当するようにしてもよい。これにより、期間Δｔ１が経過した後であっても、燃料式車両用ヒータ内にそのまま存在する炎が消火しないようにすることができる。供給される燃料量Ｖｒｅｓｔａｒｔは、停止フェーズの開始直前に供給される燃料量Ｖｓｈｕｔｄｏｗｎの半分、３分の１、又は４分の１でもよい。
【０００９】
これに関して、更なる期間Δｔ２中に、再起動フェーズの開始時にバーナに供給される燃料量Ｖｒｅｓｔａｒｔを、停止フェーズが開始する直前に供給される燃料量Ｖｓｈｕｔｄｏｗｎの一部から、停止フェーズの開始時に供給される燃料量Ｖｓｈｕｔｄｏｗｎまで増加してもよい。更なる期間Δｔ２の長さは、たとえば１０秒から２０秒の間でもよい。更なる期間Δｔ２の長さは、１５秒であることが好ましい。再起動フェーズの開始時に供給される燃料量Ｖｒｅｓｔａｒｔから停止フェーズの開始時における燃料量Ｖｓｈｕｔｄｏｗｎへの増加は、更なる期間Δｔ２中に、たとえば線形的に、漸進的に、又は累進的である。すなわち、最初はゆっくり、そしてその後速く、増加してもよい。停止フェーズの開始前に供給される燃料量Ｖｓｈｕｔｄｏｗｎの増加は、その逆、すなわち、次第にゆっくりでもよいし、又は、上記の選択肢の組み合わせでもよい。
【００１０】
有効的には、再起動フェーズ全体の間、時間に対して空気数λが一定に維持される、又は所定の時間経過に従うように、再起動フェーズ中にバーナに供給される燃焼用空気量Ｖａｉｒをバーナに供給される燃料量Ｖｒｅｓｔａｒｔに合わせてよい。これにより、効率的な燃焼が可能になり、再起動フェーズ中、有害物質の排出量が少なくなる。空気数λは、空気比又は燃焼用空気比とも呼ばれ、供給された燃焼用空気と供給された燃料との間の質量比の無次元の比である。燃焼用空気比λ＝１は、現在の燃料と燃焼用空気中の現在の酸素との理論混合気、すなわち完全な燃焼を意味する。λ＞１の値は希薄混合気を意味し、この場合、同じ期間中に供給された燃料の完全燃焼に必要な量よりも多くの燃焼用空気が供給される。特定の空気数λを、一時的に一定に保つ、又は、所定の時間的経過において一定に保つことによって、有害物質の排出を最小化することができ、且つ、煙及び臭いを最適化した動作を実現することができる。
【００１１】
上述の方法を実行するように構成された制御ユニットを有する燃料式車両用ヒータもまた開示される。
【００１２】
上述の本発明は、例として好ましい実施形態を用いて添付の図面を参照しながら説明される。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】燃料式車両用ヒータの動作方法のフロー図である。
【図２】燃料式車両用ヒータの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図１は、燃料式車両用ヒータの動作方法１００のフロー図を示す。開示される方法１００は、たとえば通常動作１１０で開始する。それから、ステップ１２０において、スイッチ・オフ信号が受信されたか否かがチェックされる。チェックは、たとえば、燃料式車両用ヒータの制御ユニットにおいて行うことができる。スイッチ・オフ信号が受信されない場合（ステップ１２０−Ｎｏ）、通常動作が維持される。一方、スイッチ・オフ信号が受信された場合（ステップ１２０−Ｙｅｓ）、停止フェーズが開始され、続くステップ１３０において停止フェーズが完了したか否かがチェックされる。停止フェーズは、制御ユニットによっても制御され得る。あらゆる現在の燃料、すなわち残留燃料は、停止フェーズ中に燃料式車両用ヒータのバーナ内で制御下で燃焼され得る。停止フェーズが完了すると（ステップ１３０−Ｙｅｓ）、燃料式車両用ヒータがスイッチ・オフされる（ステップ１４０）。一方、停止フェーズが完了していない場合（ステップ１３０−Ｎｏ）、次のステップ１５０において、スイッチ・オン信号が受信されたか否かがチェックされる。スイッチ・オン信号が受信されない場合（ステップ１５０−Ｎｏ）、ステップ１３０において停止フェーズが終了したか否かが再度チェックされる。一方、スイッチ・オン信号が受信された場合（ステップ１５０−Ｙｅｓ）、燃料式車両用ヒータの再起動フェーズが次のステップ１６０において開始され、再起動フェーズの完了後は、通常動作１１０が維持される。再起動フェーズは、たとえば、停止フェーズの開始直前において通常動作状態としていた動作状態と同一の動作状態に到達することによって特徴付けられる。
【００１５】
停止フェーズは特に、燃焼用空気がバーナに供給される一方で、新たな燃料がバーナに供給されない点によって特徴付けられる。再起動フェーズは、特に、燃焼用空気に加えて、新たな燃料がバーナに供給される点によって特徴付けられる。
【００１６】
図２は、燃料式車両用ヒータ１０の概略図を示す。図２に示す燃料式車両用ヒータ１０には、燃料ライン１２を介して燃料が供給され、燃焼用空気ライン１４を介して燃焼用空気が供給される。供給された燃焼用空気は燃焼用空気供給デバイス１８を介してバーナ３２に送られる。供給された燃料は燃料供給デバイス２０を介してバーナ３２に送られる。バーナ３２に供給された燃料は、たとえば、燃料蒸発器３０内で熱的に蒸発される。燃料蒸発器３０は蒸発器フリースを含んでもよく、一定量の供給燃料が通常動作中に貯蔵されるので、残留燃料とされる燃料は、燃料供給デバイス２０のスイッチ・オフ後も、そのままバーナ３２内に存在することになる。燃焼用空気供給デバイス１８を、たとえばスロットル及び／又はブロワとして設計することができる。燃料供給デバイス２０を、たとえば投与ポンプとして設計することができる。燃焼用空気供給デバイス１８及び燃料供給デバイス２０は、それぞれ制御ライン２２及び別の制御ライン２４を介して制御ユニット１６に接続することができる。制御ユニット１６は、たとえば二つの制御ライン２２、２４を介して燃焼用空気供給デバイス１８及び燃料供給デバイス２０を制御して、たとえば燃料式車両用ヒータ１０の動作中に特定の空気数λを維持することができる。更に、燃料式車両用ヒータ１０は点火デバイス２６を含んでもよく、点火デバイス２６も制御ユニット１６によって制御され得る。点火デバイス２６は、たとえば、グロー・プラグでもよい。グロー・プラグは、たとえば、燃料式車両用ヒータ１０の起動フェーズ中に燃料蒸発器３０内での燃料の熱蒸発を促進することができる。通常動作条件が回復するまで燃料式車両用ヒータ１０内の残留炎が消えないようにするため、点火デバイス２６は燃料式車両用ヒータ１０の再起動フェーズ中に任意に動作させることができる。しかしながら、点火デバイス２６は再起動フェーズ中に動作されないことが好ましい。たとえば、再起動フェーズ中に点火デバイス２６を起動することが必要な場合、点火デバイス２６を、その時間のうち約７０％の間停止し、約３０％の間起動することにしてもよい。また、センサ・デバイス２８も図示されており、センサ・デバイス２８を介して制御ユニット１６は、たとえば温度及び排気ガスに関する測定値を記録することができる。これらは、たとえば、燃料式車両用ヒータの動作中に所望の空気数λを正確に調整するために有効である。制御ユニット１６は、スイッチ・オフ信号３４及びスイッチ・オン信号３６を受信することができる。スイッチ・オフ信号３４の受信に基づいてバーナ３２内に存在する残留燃料が制御下で完全に燃焼されている一方、制御ユニット１６によって停止フェーズが開始され得る。制御ユニット１６がスイッチ・オン信号３６を受信すると、スイッチ・オフされた燃料式車両用ヒータ１０が、通常の方式でスイッチ・オンされ、あるいは、スイッチ・オン信号３６が停止フェーズ中に受信されると、再起動フェーズが開始される。
【００１７】
上記の説明、図面及び特許請求の範囲に開示された本発明の特徴は、本発明を実現するために個々に又は任意の組み合わせの両方で不可欠であり得る。
【符号の説明】
【００１８】
１０  燃料式車両用ヒータ
１２  燃料ライン
１４  燃焼用空気ライン
１６  制御ユニット
１８  燃焼用空気供給デバイス
２０  燃料供給デバイス
２２  制御ライン
２４  更なる制御ライン
２６  点火デバイス
２８  センサ・デバイス
３０  燃料蒸発器
３２  バーナ
３４  スイッチ・オフ信号
３６  スイッチ・オン信号
１００  方法
１１０  通常動作
１２０  停止？
１３０  停止フェーズ完了？
１４０  オフ
１５０  スイッチ・オン信号受信？
１６０  再起動フェーズ開始
【図１】
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【図２】
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【国際調査報告】
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