WO2024200624A1 - Zündeinrichtung - Google Patents

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WO2024200624A1
WO2024200624A1 PCT/EP2024/058439 EP2024058439W WO2024200624A1 WO 2024200624 A1 WO2024200624 A1 WO 2024200624A1 EP 2024058439 W EP2024058439 W EP 2024058439W WO 2024200624 A1 WO2024200624 A1 WO 2024200624A1
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electrode
burner
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probe
electrode probe
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PCT/EP2024/058439
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French (fr)
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Daniel Koenig
Guenter Palmer
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Tenneco GmbH
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Tenneco GmbH
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    • F23N2231/00—Fail safe
    • F23N2231/12—Fail safe for ignition failures

Definitions

  • the invention relates to an ignition device for a burner with a first electrode, the first electrode having a first receiving means for fastening to a burner housing, a first insulation element being provided by means of which the first receiving means can be electrically insulated from the burner housing, a first electrode probe having a first electrical connection piece for connecting to a connecting line being provided, the first electrode probe protruding from the first receiving means by a dimension e1, a second electrode having a second receiving means for fastening to a burner housing being provided, the second electrode having a second insulation element by means of which the second receiving means can be electrically insulated from the burner housing, a second electrode probe having a second electrical connection piece for connecting to a connecting line being provided, the second electrode probe protruding from the receiving means by a dimension e2.
  • An ignition device is already known from US 2020/0408404 A1. Depending on the embodiment, this has an ignition electrode 11, wherein one ignition electrode has a tubular or a rod-shaped electrode probe.
  • a burner is already known from KR 19990029465 U, which has two electrodes 100, 200 with an electrode probe of equal length.
  • the invention is based on the object of designing and arranging an ignition device in such a way that improved use is ensured.
  • the object is achieved according to the invention in that the dimension e1 deviates from the dimension e2 by at least 10% or by at least 5 mm.
  • the dimensions e1, e2 are measured in a direction normal to the burner housing 2.1. When measuring, the focus is on the zone of the burner housing 2.1 in which the respective receiving means 3.1, 5.1 is arranged.
  • Dimensions e1, e2 refer to the length of the electrode.
  • the length of the central axis is to be taken into account. This ensures that the two electrode tips can be positioned at different points in the burner housing so that at least one electrode probe, or the longer electrode, is positioned with its end within the flame to be generated. This position is chosen so that the electrode probe is positioned with its end within the flame to be generated, even despite the different expansion of the flame in the burner chamber. This means that at any operating point of the burner, it can be determined by measuring the ion current whether the burner is active.
  • the second electrode tip and the spark zone of the first electrode remain largely unwetted or dry until the flame is ignited. Electrical insulation is prevented. This ensures that a spark gap is created by the spark jumping from the second electrode tip to the spark zone of the first electrode for the purpose of igniting the spray cone.
  • An insulated attachment of both electrodes to the burner housing is advantageous, because otherwise the housing would be live. This would entail a corresponding risk and no spark would jump between the electrodes. A simple earth pin on the burner housing would therefore be inadequate. This would put the housing under voltage. This poses a risk of injury. With electrodes, the ignition spark jumps from one electrode to the other. If a ground point is closer to the electrode than the corresponding electrode tip, the spark jumps to ground and does not form between the two electrodes. This means that the ignition spark is not in the area of the ignitable mixture.
  • the electrode tip of the second electrode probe can be different from the electrode tip of the first electrode. roden probe.
  • the spark does not jump from one electrode tip to the other electrode tip, but from the electrode tip of the second electrode probe and the spark zone of the first electrode probe. This ensures that the ignition spark is spread over a larger area.
  • the distance a of the spark zone is based on the center of the spark zone.
  • the object is also achieved by a burner consisting of a burner housing and an ignition device.
  • the burner housing has an injection nozzle for a combustible additive, wherein a spray cone can be generated in the burner housing via the injection nozzle, which takes up a central volume within the burner housing, wherein at least the electrode tip of the first electrode probe, thus the first electrode probe, is positioned within the central volume.
  • the additive is usually fuel.
  • the central volume corresponds to the spray cone to be generated, which contains the majority of the injected fuel. In this central volume there is also an ignitable air/fuel mixture.
  • edge zone of the spray cone there is a very low fuel concentration, thus no ignitable air/fuel mixture.
  • This edge zone is not taken into account when determining the central volume and its edge.
  • An ignitable air/fuel mixture is usually present for lambda values of 1.8 or less.
  • the object is also achieved according to the invention by a system consisting of an exhaust system of an internal combustion engine with a burner as described above.
  • the object is achieved by a method for detecting an operating state of a burner as described above, wherein an ion current of a burner flame is detected by means of the first electrode during burner operation.
  • the ion current is measured via a second voltage circuit in the ignition coil.
  • the first electrode probe is always positioned within the central volume or within the burner flame to be generated.
  • the first electrode probe is long enough that its electrode tip is positioned within the burner flame to be generated even if the flame moves upstream or downstream due to variation in the operating point of the burner or internal combustion engine. This ensures that it is possible to detect whether the burner flame is present, and thus to measure the ion current of the flame.
  • the second electrode probe is positioned at least with its electrode tip outside the central volume.
  • this does not include the edge area outside the spray cone defined above, in which there is a very low fuel concentration.
  • wetting, contamination or sooting of the electrode probes by the additive or the fuel is sufficiently prevented.
  • Wetting, contamination or sooting of the electrode probe leads to electrical insulation, which would be associated with ignition problems.
  • Both the second electrode tip and the spark zone of the first electrode thus remain largely unwetted or dry until the flame is ignited. This ensures that a spark gap is created by the spark jumping from the second electrode tip to the spark zone of the first electrode for the purpose of igniting the spray cone.
  • Figure 1 is a schematic diagram of the ignition device on the burner
  • FIG. 1 a is a schematic diagram of the ignition device
  • Figure 2 is a schematic diagram of an exhaust system
  • Figure 3 is a schematic diagram of a spray cone
  • Figure 4 is a schematic diagram of the burner flame.
  • the ignition device 1 is for a burner 2. It has a first electrode 3 with a first receiving means 3.1 for fastening to a burner housing 2.1.
  • a first insulation element 3.2 is provided, via which the first receiving means 3.1 is electrically insulated from the burner housing 2.1.
  • a first electrode probe 3.3 is provided with a first electrical connection piece 3.4 for connection to a connecting line 4a.
  • a second electrode 5 with a second receiving means 5.1 for fastening to a burner housing 2.1 is provided.
  • the second electrode 5 also has a second insulation element 5.2, via which the second receiving means 5.1 is electrically insulated from the burner housing 2.1. Accordingly, the second electrode probe 5.3 is connected to a connecting line 4b via a second electrical connection piece 5.4.
  • a spray cone 6.1 of an additive 7 is generated in the burner housing 2.1 via an injection nozzle 6, which occupies a central volume 6.2.
  • the central volume 6.2 has an edge 6.3, which forms a boundary of the spray cone 6.1.
  • the first electrode probe 3.3 protrudes from the first receiving means 3.1 by a dimension e1 and the second electrode probe 5.3 protrudes from the second receiving means 5.1 by a dimension e2.
  • a first electrode tip 3.5 can be positioned within the central volume 6.2 or within the spray cone 6.1 and a second electrode tip 5.5 outside the central volume 6.2 or outside of the spray cone 6.1 . There, wetting with fuel takes place only very slowly.
  • the different lengths of the two electrode probes 3.3, 5.3 mean that there is a minimum distance not between the two electrode tips, but between the electrode tip 5.5 of the second electrode probe 5.3 and a spark zone 3.6 of the first electrode probe 3.3.
  • the spark zone 3.6 of the first electrode probe 3.3 is therefore arranged at a distance a from the first electrode tip 3.5, whereby the distance a corresponds to approximately 70% of the length of the first electrode 3.3 of the dimension e1.
  • the minimum distance for a "good" ignition between the electrode tip 5.5 of the second electrode probe 5.3 and the spark zone 3.6 of the first electrode probe 3.3 is 2.5 mm to 3 mm.
  • the maximum distance for a usable spark jump or a "reasonable” ignition would be 5 mm to 6 mm.
  • both distance vectors V1, V2 have the same amount v1, v2, but are oriented in opposite directions.
  • the ignition device 1 is part of a burner 2 that is integrated into an exhaust system 8 of an internal combustion engine.
  • the exhaust system 8 has a particle filter 8.2 and a catalyst 8.1, with the burner 2 being placed directly upstream of the catalyst 8.1.
  • the internal combustion engine 9, the particle filter 8.2 and the burner 2 are each connected via an exhaust pipe 8.3.
  • the exhaust gas flow is directed into the environment via another exhaust pipe 8.3.
  • a spray cone 6.1 as shown in simplified form in Fig. 3, extends over a central volume 6.2, which is delimited by an edge 6.3. Within the central volume 6.2 there is an outer zone 6.4 and an inner zone 6.5. Both have an ignitable air/fuel mixture. Outside the edge 6.3 there is an edge area 6.6 in which there is no ignitable air/fuel mixture due to a lack of fuel. Wetting of an electrode here only takes place very slowly at best.
  • the air/fuel mixture is ignited and a burner flame 2.2 exists in the burner housing 2.1.
  • the first electrode tip 3.5 is positioned sufficiently far into the flame 2.2 to detect its existence.

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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Zündeinrichtung (1) für einen Brenner (2) mit einer ersten Elektrode (3), wobei die erste Elektrode (3) ein erstes Aufnahmemittel (3.1) zum Befestigen an einem Brennergehäuse (2.1), wobei ein erstes Isolations-element (3.2) vorgesehen ist, über das das erste Aufnahmemittel (3.1) gegenüber dem Brennergehäuse (2.1) elektrisch isolierbar ist, wobei eine erste Elektroden-sonde (3.3) mit einem ersten elektrischen Anschlussstück (3.4) zum Verbinden mit einer Anschlussleitung (4a) vorgesehen ist, wobei die erste Elektrodensonde (3.3) gegenüber dem ersten Aufnahmemittel (3.1) um ein Maß (e1) hervorsteht, wobei eine zweite Elektrode (5) mit einem zweiten Aufnahmemittel (5.1) zum Befestigen an einem Brennergehäuse (2.1) vorgesehen ist, wobei die zweite Elektrode (5) ein zweites Isolationselement (5.2) aufweist, über das das zweite Aufnahmemittel (5.1) gegenüber dem Brennergehäuse (2.1) elektrisch isolierbar ist, wobei eine zweite Elektrodensonde (5.3) mit einem zweiten elektrischen Anschlussstück (5.4) zum Verbinden mit einer Anschlussleitung (4b) vorgesehen ist, wobei die zweite Elektrodensonde (5.3) gegenüber dem zweiten Aufnahmemittel (5.1) um ein Maß (e2) hervorsteht, wobei das Maß (e1) von dem Maß (e2) um mindestens 10 % oder um mindestens 5 mm abweicht.

Description

Zündeinrichtung
Die Erfindung bezieht sich auf eine Zündeinrichtung für einen Brenner mit einer ersten Elektrode, wobei die erste Elektrode ein erstes Aufnahmemittel zum Befestigen an einem Brennergehäuse aufweist, wobei ein erstes Isolationselement vorgesehen ist, über das das erste Aufnahmemittel gegenüber dem Brennergehäuse elektrisch isolierbar ist, wobei eine erste Elektrodensonde mit einem ersten elektrischen Anschlussstück zum Verbinden mit einer Anschlussleitung vorgesehen ist, wobei die erste Elektrodensonde gegenüber dem ersten Aufnahmemittel um ein Maß e1 hervorsteht, wobei eine zweite Elektrode mit einem zweiten Aufnahmemittel zum Befestigen an einem Brennergehäuse vorgesehen ist, wobei die zweite Elektrode ein zweites Isolationselement aufweist, über das das zweite Aufnahmemittel gegenüber dem Brennergehäuse elektrisch isolierbar ist, wobei eine zweite Elektrodensonde mit einem zweiten elektrischen Anschlussstück zum Verbinden mit einer Anschlussleitung vorgesehen ist, wobei die zweite Elektrodensonde gegenüber dem Aufnahmemittel um ein Maß e2 hervorsteht.
Es ist bereits eine Zündeinrichtung aus der US 2020/0408404 A1 bekannt. Dies weist je nach Ausführungsbeispiel eine Zündelektrode 11 auf, wobei die eine Zündelektrode eine rohrförmige odereine stabförmige Elektrodensonde aufweist.
Aus der KR 19990029465 U ist bereits ein Brenner bekannt, der zwei Elektroden 100, 200 mit gleich langer Elektrodensonde aufweist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Zündeinrichtung derart auszubilden und anzuordnen, dass ein verbesserter Einsatz gewährleistet ist.
Gelöst wird die Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, dass das Maß e1 von dem Maß e2 um mindestens 10 % oder um mindestens 5 mm abweicht. Die Maße e1 , e2 werden dabei in eine Richtung normal zum Brennergehäuse 2.1 gemessen. Abzustellen ist beim Messen auf die Zone des Brennergehäuses 2.1 , in der das jeweilige Aufnahmemittel 3.1 , 5.1 angeordnet ist. Die
Maße e1 , e2 beziehen sich auf die Länge der Elektrode. Bei gekrümmten Elektroden ist auf die Länge der Mittelachse abzustellen. Hierdurch wird erreicht, dass die beiden Elektrodenspitzen an unterschiedlichen Stellen im Brennergehäuse positionierbar sind, so dass zumindest eine Elektrodensonde, bzw. die längere Elektrode mit ihrem Ende innerhalb der zu erzeugenden Flamme positioniert ist. Diese Position ist so gewählt, dass die Elektrodensonde mit ihrem Ende auch trotz unterschiedlicher Ausdehnung der Flamme im Brennerraum innerhalb der zu erzeugenden Flamme positioniert ist. Somit kann in jedem Betriebspunkt des Brenners durch Messung des lonenstroms ermittelt werden, ob der Brenner aktiv ist. Gleichzeitig bleiben die zweite Elektrodenspitze als auch die Funkenzone der ersten Elektrode weitestgehend unbenetzt bzw. trocken bis die Flamme gezündet ist. Eine elektrische Isolierung wird verhindert. Damit ist das Entstehen einer die Funkenstrecke durch Überspringen des Funkens von der zweiten Elektrodenspitze auf die Funkenzone der ersten Elektrode zwecks Zündung des Sprühkegels gewährleistet.
Die Abweichung A, mit A = (1 - e2/e1 ) kann auch zwischen 20 % und 40 % oder etwa 30 % groß sein. Eine isolierte Befestigung beider Elektroden am Brennergehäuse ist vorteilhaft, denn sonst würde das Gehäuse auf Spannung liegen. Damit ginge eine entsprechende Gefahr einher und es würde kein Funken zwischen den Elektroden überspringen. Ein einfacher Massestift am Brennergehäuse wäre demnach unzureichend. Damit würde man das Gehäuse unter Spannung setzen. Dies birgt eine Verletzungsgefahr. Bei Elektroden springt der Zündfunke von einer Elektrode auf die andere über. Wenn ein Massepunkt näher an der Elektrode ist als die korrespondierende Elektrodenspitze, springt der Funke auf Masse über und bildet sich nicht zwischen den beiden Elektroden aus. Dadurch ist der Zündfunke nicht im Bereich des zündfähigen Gemisches.
Vorteilhaft ist es hierzu, wenn zwischen beiden Elektrodensonden eine minimale Distanz vorgesehen ist, wobei die minimale Distanz im Bereich zwischen einer Elektrodenspitze der zweiten Elektrodensonde und einer Funkenzone der ersten Elektrodensonde herrscht, wobei die Funkenzone mit einem Abstand a zu der ersten Elektrodenspitze angeordnet ist, mit 0,1 e1 <= a <= 0,9 e1 oder 0,5 e1 <= a <= 0,7 e1 oder 0,25 e1 <= a <= 0,35 e1. Somit kann die Elektrodenspitze der zweiten Elektrodensonde abweichend von der Elektrodenspitze der ersten Elekt- rodensonde positioniert werden. Zudem springt der Funke nicht von einer Elektrodenspitze zu der anderen Elektrodenspitze, sondern von der Elektrodenspitze der zweiten Elektrodensonde und der Funkenzone der ersten Elektrodensonde. Dadurch wird eine Auffächerung des Zündfunkens auf eine größere Fläche gewährleistet. Bei dem Abstand a der Funkenzone ist auf die Mitte der Funkenzone abzustellen.
Gelöst wird die Aufgabe erfindungsgemäß auch durch einen Brenner, bestehend aus einem Brennergehäuse und einer Zündeinrichtung.
Gelöst wird die Aufgabe zudem erfindungsgemäß dadurch, dass das Brennergehäuse eine Einspritzdüse für ein brennbares Additiv aufweist, wobei über die Einspritzdüse ein Sprühkegel im Brennergehäuse erzeugbar ist, der ein Zentralvolumen innerhalb des Brennergehäuses einnimmt, wobei zumindest die Elektrodenspitze der ersten Elektrodensonde, mithin die erste Elektrodensonde innerhalb des Zentralvolumens positioniert ist. Somit ist gewährleistet, dass die Elektrodenspitze der ersten Elektrodensonde stets in der zu erzeugenden Brennerflamme positioniert ist. Bei dem Additiv handelt es sich in der Regel um Kraftstoff. Das Zentralvolumen entspricht dem zu erzeugenden Sprühkegel, der den wesentlichen Teil des eingespritzten Kraftstoffs enthält. In diesem Zentralvolumen liegt zudem ein zündfähiges Luft-/Kraftstoffgemisch vor. Außerhalb eines Randes des Zentralvolumens, in einer sog. Randzone des Sprühkegels, liegt eine sehr geringe Kraftstoffkonzentration vor, mithin kein zündfähiges Luft- /Kraftstoffgemisch. Diese Randzone bleibt bei der Bestimmung des Zentralvolumens und dessen Rand unberücksichtigt. Ein zündfähiges Luft-/Kraftstoffge- misch liegt in der Regel vor für Lambda Werte von höchstens 1 ,8.
Gelöst wird die Aufgabe erfindungsgemäß auch durch ein System, bestehend aus einer Abgasanlage einer Brennkraftmaschine mit einem Brenner wie vorgehend beschrieben.
Zudem wird die Aufgabe durch ein Verfahren zum Detektieren eines Betriebszustands eines Brenners wie vorgehend beschrieben gelöst, wobei mittels der ersten Elektrode im Brennerbetrieb ein lonenstrom einer Brennerflamme gemessen wird. Die Messung des lonenstroms erfolgt über einen zweiten Spannungskreis in der Zündspule.
Vorteilhaft kann es hierzu auch sein, wenn die erste Elektrodensonde stets innerhalb des Zentralvolumens oder innerhalb der zu erzeugenden Brennerflamme positioniert ist. Die erste Elektrodensonde ist so lang, dass ihre Elektrodenspitze auch dann innerhalb der zu erzeugenden Brennerflamme positioniert ist, wenn die Flamme durch Variation des Betriebspunkts des Brenners bzw. der Brennkraftmaschine stromab oder stromauf wandert. Dies gewährleistet das Detektie- ren, ob die Brennerflamme vorliegt, mithin die Messung des lonenstroms der Flamme.
Ferner kann es vorteilhaft sein, wenn die zweite Elektrodensonde zumindest mit ihrer Elektrodenspitze außerhalb des Zentralvolumens positioniert ist. Dazu zählt jedoch nicht der vorstehend definierte Randbereich außerhalb des Sprühkegels, in dem eine sehr geringe Kraftstoffkonzentration vorliegt. Auch in diesem Randbereich wird ein Benetzen, Verschmutzen oder Versotten der Elektrodensonden durch das Additiv bzw. den Kraftstoff ausreichend verhindert. Das Benetzen, Verschmutzen oder Versotten der Elektrodensonde führt zu einer elektrischen Isolierung, was mit Zündproblemen einher gehen würde. Sowohl die zweite Elektrodenspitze als auch die Funkenzone der ersten Elektrode bleiben somit weitestgehend unbenetzt bzw. trocken bis die Flamme gezündet ist. Damit ist das Entstehen einer Funkenstrecke durch Überspringen des Funkens von der zweiten Elektrodenspitze auf die Funkenzone der ersten Elektrode zwecks Zündung des Sprühkegels gewährleistet.
Vorteilhaft kann es auch sein, wenn das Zentralvolumen einen Rand aufweist, wobei die erste Elektrodensonde ausgehend von dem Rand um ein Maß v1 nach innen in das Zentralvolumen hinein versetzt angeordnet ist und die zweite Elektrodensonde ausgehend von dem Rand um ein Maß v2 nach außen aus dem Zentralvolumen heraus versetzt angeordnet ist, mit 0,5 V1 <= V2 <= 2 V1. Hierdurch wird ebenfalls ein Benetzen, Verschmutzen oder Versotten der Elektrodensonden durch das Additiv verhindert. Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung sind in den Patentansprüchen und in der Beschreibung erläutert und in den Figuren dargestellt. Es zeigen:
Figur 1 eine Prinzipskizze der Zündeinrichtung am Brenner;
Figur 1 a eine Prinzipskizze der Zündeinrichtung;
Figur 2 eine Prinzipskizze einer Abgasanlage;
Figur 3 eine Prinzipskizze eines Sprühkegels und
Figur 4 eine Prinzipskizze der Brennerflamme.
Die Zündeinrichtung 1 nach Fig. 1 ist für einen Brenner 2. Sie weist eine erste Elektrode 3 mit einem ersten Aufnahmemittel 3.1 zum Befestigen an einem Brennergehäuse 2.1 auf. Zudem ist ein erstes Isolationselement 3.2 vorgesehen, über das das erste Aufnahmemittel 3.1 gegenüber dem Brennergehäuse 2.1 elektrisch isoliert ist. Eine erste Elektrodensonde 3.3 ist mit einem ersten elektrischen Anschlussstück 3.4 zum Verbinden mit einer Anschlussleitung 4a versehen. Zudem ist eine zweite Elektrode 5 mit einem zweiten Aufnahmemittel 5.1 zum Befestigen an einem Brennergehäuse 2.1 vorgesehen. Auch die zweite Elektrode 5 weist ein zweites Isolationselement 5.2 auf, über das das zweite Aufnahmemittel 5.1 gegenüber dem Brennergehäuse 2.1 elektrisch isoliert ist. Entsprechend ist die zweite Elektrodensonde 5.3 über ein zweites elektrisches Anschlussstück 5.4 mit einer Anschlussleitung 4b verbunden.
Über eine Einspritzdüse 6 wird im Brennergehäuse 2.1 ein Sprühkegel 6.1 eines Additivs 7 erzeugt, der ein Zentralvolumen 6.2 einnimmt. Das Zentralvolumen 6.2 weist einen Rand 6.3 auf, der eine Grenze des Sprühkegels 6.1 abbildet.
Nach Darstellung Fig. 1 a steht die erste Elektrodensonde 3.3 gegenüber dem ersten Aufnahmemittel 3.1 um ein Maß e1 hervor und die zweite Elektrodensonde 5.3 steht gegenüber dem zweiten Aufnahmemittel 5.1 um ein Maß e2 hervor. Somit kann eine erste Elektrodenspitze 3.5 innerhalb des Zentralvolumens 6.2 bzw. innerhalb des Sprühkegels 6.1 positioniert werden und eine zweite Elektrodenspitze 5.5 außerhalb des Zentralvolumens 6.2 bzw. außerhalb des Sprühkegels 6.1 . Dort findet allenfalls nur sehr langsam eine Benetzung mit Kraftstoff statt.
Die unterschiedliche Länge der beiden Elektrodensonden 3.3, 5.3 hat zur Folge, dass eine minimale Distanz nicht zwischen beiden Elektrodenspitzen herrscht, sondern zwischen der Elektrodenspitze 5.5 der zweiten Elektrodensonde 5.3 und einer Funkenzone 3.6 der ersten Elektrodensonde 3.3. Die Funkenzone 3.6 der ersten Elektrodensonde 3.3 ist demnach mit einem Abstand a zu der ersten Elektrodenspitze 3.5 angeordnet, wobei der Abstand a etwa 70% der Länge von der erste Elektrode 3.3 des Maßes e1 entspricht. Die minimale Distanz für eine „gute“ Zündung zwischen der Elektrodenspitze 5.5 der zweiten Elektrodensonde 5.3 und der Funkenzone 3.6 der ersten Elektrodensonde 3.3 beträgt 2,5 mm bis 3 mm. Als maximale Distanz für einen brauchbaren Funkenübersprung bzw. eine „vertretbare“ Zündung wären 5 mm bis 6 mm zu nennen.
Mit Bezug zu einer Richtung rechtwinklig zu dem Rand 6.3 des Zentralvolumens 6.2 weist die erste Elektrodenspitze 3.5 einen Abstandsvektor V1 auf, während die zweite Elektrodenspitze 5.5 einen Abstandsvektor V2 aufweist. Beide Abstandsvektoren V1 , V2 haben nach Ausführungsbeispiel Fig. 1 den gleichen Betrag v1 , v2, sind aber entgegengesetzt ausgerichtet.
Nach Ausführungsbeispiel Fig. 2 ist die Zündeinrichtung 1 Teil eines Brenners 2, der in eine Abgasanlage 8 einer Brennkraftmaschine integriert ist. Die Abgasanlage 8 weist einen Partikelfilter 8.2 und einen Katalysator 8.1 auf, wobei der Brenner 2 unmittelbar stromauf des Katalysators 8.1 platziert ist. Die Brennkraftmaschine 9, der Partikelfilter 8.2 und der Brenner 2 sind jeweils über ein Abgasrohr 8.3 verbunden. Über ein weiteres Abgasrohr 8.3 wird der Abgasstrom in die Umgebung geleitet.
Ein Sprühkegel 6.1 , wie in Fig. 3 vereinfacht dargestellt, erstreckt sich über ein Zentralvolumen 6.2, welches durch einen Rand 6.3 begrenzt wird. Innerhalb des Zentralvolumens 6.2 herrscht eine Außenzone 6.4 und eine Innenenzone 6.5. Beide weisen ein zündfähiges Luft-/Kraftstoffgemisch auf. Außerhalb des Randes 6.3 liegt ein Randbereich 6.6 vor, in dem mangels Kraftstoffs kein zündfähiges Luft-/Kraftstoffgemisch vorliegt. Ein Benetzen einer Elektrode findet hier allenfalls nur sehr langsam statt.
Nach Fig. 4 ist das Luft-/Kraftstoffgemisch gezündet und es herrscht eine Bren- nerflamme 2.2 im Brennergehäuse 2.1 . Die erste Elektrodenspitze 3.5 ist ausreichend weit in der Flamme 2.2 positioniert, um deren Existenz zu detektieren.
Bezugszeichenliste Zündeinrichtung Brenner .1 Brennergehäuse .2 Brennerflamme, Flamme erste Elektrode .1 erstes Aufnahmemittel .2 erstes Isolationselement .3 erste Elektrodensonde .4 erstes elektrisches Anschlussstück .5 erste Elektrodenspitze .6 Funkenzone a erste Anschlussleitung b zweite Anschlussleitung zweite Elektrode .1 zweites Aufnahmemittel .2 zweites Isolationselement .3 zweite Elektrodensonde .4 zweites elektrisches Anschlussstück .5 zweite Elektrodenspitze Einspritzdüse .1 Sprühkegel .2 Zentralvolumen .3 Rand .4 Außenzone .5 Innenenzone .6 Randbereich Additiv Abgasanlage .1 Katalysator .2 Partikelfilter .3 Abgasrohr Brennkraftmaschine

Claims

Patentansprüche
1. Zündeinrichtung (1 ) für einen Brenner (2) mit einer ersten Elektrode (3), wobei die erste Elektrode (3) ein erstes Aufnahmemittel (3.1) zum Befestigen an einem Brennergehäuse (2.1) aufweist, wobei ein erstes Isolationselement (3.2) vorgesehen ist, über das das erste Aufnahmemittel (3.1) gegenüber dem Brennergehäuse (2.1) elektrisch isolierbar ist, wobei eine erste Elektrodensonde (3.3) mit einem ersten elektrischen Anschlussstück (3.4) zum Verbinden mit einer Anschlussleitung (4a) vorgesehen ist, wobei die erste Elektrodensonde (3.3) gegenüber dem ersten Aufnahmemittel (3.1) um ein Maß e1 hervorsteht, wobei eine zweite Elektrode (5) mit einem zweiten Aufnahmemittel (5.1) zum Befestigen an einem Brennergehäuse (2.1) vorgesehen ist, wobei die zweite Elektrode (5) ein zweites Isolationselement (5.2) aufweist, über das das zweite Aufnahmemittel (5.1) gegenüber dem Brennergehäuse (2.1) elektrisch isolierbar ist, wobei eine zweite Elektrodensonde (5.3) mit einem zweiten elektrischen Anschlussstück (5.4) zum Verbinden mit einer Anschlussleitung (4b) vorgesehen ist, wobei die zweite Elektrodensonde (5.3) gegenüber dem zweiten Aufnahmemittel (5.1) um ein Maß e2 hervorsteht, dadurch gekennzeichnet, dass das Maß e1 von dem Maß e2 um mindestens 10 % oder um mindestens 5 mm abweicht.
2. Zündeinrichtung (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass zwischen beiden Elektrodensonden (3.3, 5.3) eine minimale Distanz vorgesehen ist, wobei die minimale Distanz zwischen einer Elektrodenspitze (5.5) der zweiten Elektrodensonde (5.3) und einer Funkenzone (3.6) der ersten Elektrodensonde (3.3) herrscht, wobei die Funkenzone (3.6) mit einem Abstand a zu der ersten Elektrodenspitze (3.5) angeordnet ist, mit 0,1 e1 <= a <= 0,9 e1 oder 0,5 e1 <= a <= 0,7 e1 oder 0,25 e1 <= a <= 0,35 e1.
3. Brenner (2) bestehend aus einem Brennergehäuse (2.1 ) und einer Zündeinrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
4. Brenner (2) bestehend aus einem Brennergehäuse (2.1 ) und einer Zündeinrichtung (1) für den Brenner (2) mit einer ersten Elektrode (3), wobei die erste Elektrode (3) ein erstes Aufnahmemittel (3.1) zum Befestigen an einem Brennergehäuse (2.1) aufweist, wobei ein erstes Isolationselement (3.2) vorgesehen ist, über das das erste Aufnahmemittel (3.1) gegenüber dem Brennergehäuse (2.1) elektrisch isolierbar ist, wobei eine erste Elektrodensonde (3.3) mit einem ersten elektrischen Anschlussstück (3.4) zum Verbinden mit einer Anschlussleitung (4a) vorgesehen ist, wobei eine zweite Elektrode (5) mit einem zweiten Aufnahmemittel (5.1) zum Befestigen an einem Brennergehäuse (2.1) vorgesehen ist, wobei die zweite Elektrode (5) ein zweites Isolationselement (5.2) aufweist, über das das zweite Aufnahmemittel (5.1) gegenüber dem Brennergehäuse (2.1) elektrisch isolierbar ist, wobei eine zweite Elektrodensonde (5.3) mit einem zweiten elektrischen Anschlussstück (5.4) zum Verbinden mit einer Anschlussleitung (4b) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Brennergehäuse (2.1) eine Einspritzdüse (6) für ein brennbares Additiv (7) aufweist, wobei über die Einspritzdüse (6) ein Sprühkegel (6.1) im Brennergehäuse (2.1) erzeugbar ist, der ein Zentralvolumen (6.2) innerhalb des Brennergehäuses (2.1) einnimmt, wobei zumindest die Elektrodenspitze (3.5) der ersten Elektrodensonde (3.3) innerhalb des Zentralvolumens (6.2) positioniert ist.
5. Brenner (2) nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Elektrodensonde (3.3) unabhängig vom Betriebspunkt des Brenners innerhalb des Zentralvolumens (6.2) oder innerhalb einer zu erzeugenden Brennerflamme positioniert ist.
6. Brenner (2) nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Elektrodensonde (5.3) außerhalb des Zentralvolumens (6.2) positioniert ist.
7. Brenner (2) nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Zentralvolumen (6.2) einen Rand (6.3) aufweist, wobei die erste Elektrodensonde (3.3) ausgehend von dem Rand (6.3) um ein Maß v1 nach innen in das Zentralvolumen (6.2) hinein versetzt angeordnet ist und die zweite Elektrodensonde (5.3) ausgehend von dem Rand (6.3) um ein Maß v2 nach außen aus dem Zentralvolumen (6.2) heraus versetzt angeordnet ist, mit 0,5 V1 <= V2 <= 2 V1.
8. System bestehend aus einer Abgasanlage (8) einer Brennkraftmaschine (9) mit einem Brenner (2) nach einem der Ansprüche 3 bis 7.
9. Verfahren zum Detektieren eines Betriebszustands eines Brenners (2) nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der ersten Elektrode (3) im Brennerbetrieb ein lonenstrom einer Brennerflamme (2.2) gemessen wird.
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3904022A1 (de) * 1988-02-10 1989-08-24 T F Trading A S Vorrichtung fuer die zuendung und ueberwachung der verbrennung eines brennbaren gases und elektrodenvorrichtung fuer eine solche vorrichtung
KR19990029465U (ko) 1997-12-29 1999-07-26 오상수 디젤 엔진의 매연 정화장치
DE202007017682U1 (de) * 2007-12-18 2009-04-23 Robert Bosch Gmbh Zündeinrichtung
EP1898152B1 (de) * 2006-09-07 2010-03-10 MEKU Metallverarbeitungs GmbH & Co. KG Mischeinrichtung für einen Brenner
US20200408404A1 (en) 2019-06-27 2020-12-31 Das Environmental Expert Gmbh Burner for generating a flame for the combustion of process gas and exhaust gas treatment device with a burner

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3904022A1 (de) * 1988-02-10 1989-08-24 T F Trading A S Vorrichtung fuer die zuendung und ueberwachung der verbrennung eines brennbaren gases und elektrodenvorrichtung fuer eine solche vorrichtung
KR19990029465U (ko) 1997-12-29 1999-07-26 오상수 디젤 엔진의 매연 정화장치
EP1898152B1 (de) * 2006-09-07 2010-03-10 MEKU Metallverarbeitungs GmbH & Co. KG Mischeinrichtung für einen Brenner
DE202007017682U1 (de) * 2007-12-18 2009-04-23 Robert Bosch Gmbh Zündeinrichtung
US20200408404A1 (en) 2019-06-27 2020-12-31 Das Environmental Expert Gmbh Burner for generating a flame for the combustion of process gas and exhaust gas treatment device with a burner

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