[0001] Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Brennerstart eines Gasheizgeräts,
wobei in Abhängigkeit von einer Wärmeanforderung eine Brenner-Zündeinrichtung aktiviert
und der Brenner durch anschließende Zufuhr von Gas und Erzeugen eines Gas-Luft-Gemisches
am Ort des Einwirkens der Zündeinrichtung gezündet wird.
[0002] Bei bekannten Verfahren dieser Art wird bereits herstellerseitig eine Startleistung
fest vorgegeben. Dies bedeutet, daß das Gasventil des Brenners zum Brennerstartvorgang
sprunghaft auf einen vorgegebenen Wert geöffnet wird und eine vorgegebene Gasmenge
(Gasvolumenstromstärke) nahezu schlagartig in einen Verbrennungsraum einströmt, die
mit einer zuströmenden Luftmenge ein zündfähiges Gemisch ergibt, so daß eine Zündung
erfolgen kann. Im Lastbetrieb wird die Gasmenge zwischen einem oberen Grenzwert maximaler
Heizleistung (Maximallast; Gasmenge 100%) und einem unteren Grenzwert minimaler Heizleistung
(Minimallast; typ. Gasmenge 35-50%) variiert. Der beim Start des Brenners sprunghaft
vorgegebene Wert liegt oberhalb der Minimallast, d.h. oberhalb des für den Betrieb
vorgesehenen unteren Grenzwerts der Gasmenge, so daß die Zündung einen Sprung in den
Lastbetrieb hinein darstellt. Dies führt zu unerwünschten Druckstößen im Brennraum
und damit verbundenen lauten Geräuschen.
[0003] Die Erfindung geht von der Überlegung aus, daß der Zündpunkt und der Brennerstartvorgang
wesentlich von den Umgebungsbedingungen abhängig sind. Zu den für den Brennerstartvorgang
maßgeblichen Umgebungsbedingungen gehören insbesondere der Gegendruck im Abgassystem
(z.B. auch auf das Abgasrohr wirkende Windeinflüsse, die einen Gegendruck oder eine
Saugwirkung hervorrufen können) und die Temperatur der zugeführten Luft.
[0004] Eine vorgegebene Startleistung, wie sie der Stand der Technik vorsieht, stellt immer
nur eine Kompromißlösung dar, da sich die Umgebungsbedingungen sowohl zwischen den
Brenner-Einsatzorten als auch durch äußerer Einflüsse (Wind) stark ändern können.
[0005] Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, das eingangs genannte Verfahren so
zu verbessern, daß eine einfache Anpassung der Startleistung an die jeweiligen Umgebungsbedingungen
möglich wird.
[0006] Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Ausgehend von dem eingangs genannten Verfahren wird die dem Brenner zugeführte Gasmenge
(Gasvolumenstromstärke) zunächst auf einen Anfangswert unterhalb einer Gasmenge, die
einer vorgegebenen Minimallast entspricht, eingestellt, wobei der Anfangswert so gering
gewählt wird, daß das Gas-Luft-Gemisch noch nicht zünden kann. Anschließend wird die
Gasmenge solange über die der Minimallast entsprechende Gasmenge hinaus gesteigert,
bis eine vorgegebene Ziel-Gasmenge, die größer als die der Minimallast entsprechende
Gasmenge ist, erreicht ist, wobei die Steigerungsrate während der Steigerung so gewählt
wird, daß jederzeit eine ausreichende Durchmischung des Gas-Luft-Gemisches gewährleistet
ist.
[0007] Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die Gasmenge zunächst auf einen Anfangswert
eingestellt, vorzugsweise sprunghaft auf diesen angehoben. In diesem Zustand liegt
ein Luftüberschuß vor. Der Anfangswert der Gasmenge wird so gewählt, daß das Gas-Luft-Gemisch
am Ort des Einwirkens der Zündeinrichtung (beispielsweise am Ort eines Zündfunkens)
noch nicht in einem zündfähigen Mischungsverhältnis vorliegt, die Gaskonzentration
also zu gering für eine Zündung ist. Ausgehend von diesem Anfangswert wird die Gasmenge
solange erhöht, bis ein zündfähiges Gas-Luft-Gemisch am Ort des Einwirkens der Zündeinrichtung
vorliegt. Die Erhöhung der Gasmenge pro Zeit wird dabei derart gewählt, daß jederzeit
eine ausreichende Durchmischung von Gas und Luft im Brennraum vorliegt. Sobald ein
zündfähiges Gemisch vorliegt, wird dieses mit Hilfe der Zündeinrichtung, beispielsweise
einer generierten Zündfunkenfolge, gezündet, wobei es zu einem weichen bzw. sanften
Zünden ohne übermäßigen Druckstoß kommt. Anschließend wird die Gasmenge bis zum Zielwert
langsam weiter gesteigert. Einerseits ist mit dem erfindungsgemäßen Verfahren eine
dynamische Anpassung der Startleistung an die jeweiligen Umgebungsbedingungen möglich
und andererseits können die bisher als unvermeidbar erscheinenden Druckstöße im Brennraum
und somit ein lautes Zünden des Brenners ausgeschlossen werden. Ein Zünden des Gasheizgerätes
kann mit Hilfe einer geeigneten Erfassungseinrichtung erkannt werden (z.B. Ionisations-Sensor
oder Temperatur-Sensor).
[0008] Vorzugsweise wird die dem Brenner zugeführte Gasmenge zunächst sprunghaft auf den
Anfangswert eingestellt, bevor sie, einer Rampenfunktion folgend, langsam gesteigert
wird. Der Zündvorgang findet innerhalb der Änderung der Gasmenge entlang der Rampenfunktion
statt. Die anfängliche sprunghafte Erhöhung der Gasmenge findet mit der maximal möglichen
Stellgeschwindigkeit eines verwendeten Ventils einer Armatur statt. Üblicherweise
öffnet das Ventil in einer Zeit von etwa 100ms bis zum vorgegebenen Anfangswert. In
der zweiten Phase wird die Gasmenge gesteigert, wobei eine vorgegebene Gasmengenerhöhung
pro Zeit eingehalten wird. Bezogen auf eine maximale Öffnung des Ventils im Brennerbetrieb
mit 100% Gasmenge (Maximallast) wird die Gasmenge in dieser Phase (Rampe) z.B. um
5% pro Sekunde gesteigert.
[0009] Die Steigung der Rampenfunktion wird vorzugsweise so eingestellt, daß das Gas-Luft-Gemisch
unter Berücksichtigung von Umgebungsbedingungen des Brennereinsatzorts innerhalb einer
vorgegebenen Sicherheitszeit zum Zünden gebracht wird. Durch diese Maßnahmen wird
sichergestellt, daß ein Zünden des Brenners stattfindet, bevor eine unerwünscht große
Gasmenge in den Brennraum eingeströmt ist. Beträgt z.B. der Anfangswert 35% und wird
das Ventil mit einer Steigerungsrate von 5% pro Sekunde verstellt, so beträgt die
Gasmenge nach zwei Sekunden 45% und nach einer Sicherheitszeit von 5 Sekunden 60%.
[0010] Zum Zwecke der zeitlichen Änderung des Zündpunkts innerhalb der Sicherheitszeit kann
sowohl der Grenzwert als auch die Steigung der Rampenfunktion oder beide variiert
werden.
[0011] In Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Temperatur der dem Brenner
zugeführten Luft erfaßt und als Einflußgröße zur Variation des Grenzwerts und/oder
der Steigung der Rampenfunktion verwendet wird. Die Lufttemperatur kann so als Einflußgröße
regelungstechnisch in das Verfahren zum Brennerstart eines Gasheizgeräts eingebunden
werden. Die anderen Umgebungsbedingungen, insbesondere der Abgasdruck, können beispielsweise
im Verlauf eines Probestarts des Brenners durch nachfolgende Korrektur der Steigung
der Rampenfunktion berücksichtigt werden.
[0012] Eine besonders einfache Verfahrensführung läßt sich in Weiterbildung der Erfindung
dadurch erreichen, daß eine im wesentlichen lineare Rampenfunktion eingestellt wird.
[0013] Geht man beispielsweise davon aus, daß bei Maximallast des Brenners eine Gasmenge
von 100% und bei Minimallast eine Gasmenge von 35%-50% zugeführt wird, so wird beispielsweise
als Anfangswert eine Gasmenge eingestellt, die 3%-15%, vorzugsweise 5%, unterhalb
der der Minimallast entsprechenden Gasmenge liegt, wobei die Gasmenge anschließend
um 2%-20% pro Sekunde, vorzugsweise 5% pro Sekunde, gesteigert wird und wobei die
Steigerung der Gasmenge beim Brennerstart auf eine Ziel-Gasmenge von 5%-20%, vorzugsweise
10%, über der der Minimallast entsprechenden Gasmenge begrenzt wird.
[0014] Die Zündeinrichtung kann beispielsweise aktiviert werden, indem eine Zündflamme gezündet
oder ein Glühdraht zum Glühen gebracht wird. Die Zündflamme kann nach dem Zünden auch
dauerhaft weiterbrennen. Vorzugsweise wird jedoch die Zündeinrichtung aktiviert, indem
eine Zündfunkenfolge gestartet wird, wobei das Gas-Luft-Gemisch am Ort der Zündfunken
zündet. Die Zündfunkenfolge kann danach bei Erfassen des Zündens beendet werden.
[0015] Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in Figur 1 dargestellten Kurvendiagramms
näher erläutert.
[0016] In Fig. 1 sind über einer Zeitachse t schematisch vier Kurven dargestellt, von denen
die Kurve A eine wärmeanforderung, die Kurve B die beim Brennerstart erzeugte Zündfunkenfolge,
die Kurve C die Modulator-Ansteuerung, d.h. die dem Brenner zugeführte Gasmenge und
die Kurve D das eine Flamme anzeigende Ionisationssignal eines Ionisations-Sensors
darstellt.
[0017] Aus dem Diagramm gemäß Fig. 1 ist zu sehen, daß bei Erkennen einer Wärmeanforderung
(Kurve A) zum Zeitpunkt t1 sofort die zündfunkenfolge (Kurve B) generiert wird. Zu
einem gegenüber t1 zeitverschobenen Punkt t2 wird die Gasmenge sprunghaft auf einen
Anfangswert C2 erhöht, der unterhalb der Minimallast liegt. Danach wird das Gasventil
relativ langsam entsprechend einer Rampenfunktion weiter gebffnet. Bei dem in Fig.
1 dargestellten Verfahrensbeispiel findet die Zündung zum Zeitpunkt t3 bei der Gasmenge
C3 statt, was sich durch eine sprunghafte Änderung des Ionisationssignals (Kurve D)
erkennen läßt. Hinter dem Zündpunkt C3 wird das Gasventil weiter entlang der Rampenfunktion
geöffnet, bis C4 oberhalb der Minimallast erreicht ist.
[0018] Diese Verfahrensführung ermöglicht einerseits eine Berücksichtigung der Umgebungseinflüsse
und andererseits einen sehr leisen Startvorgang ohne Druckstöße.
[0019] Zum Zweck der Anpassung der Startleistung an die Umgebungsbedingungen können sowohl
die Amplitude des Gasmengenanfangswerts C2 als auch die Steigung der Rampenfunktion,
d.h. die Dauer der relativ langsamen Gasmengenzunahme, geändert werden. Im Extremfall
kann die Amplitude der sprunghaften Öffnung des Gasventils in der ersten Startphase,
d.h. die Gasmenge C2, auf Null oder nahe Null eingestellt werden.
1. Verfahren zum Brennerstart eines Gasheizgeräts, wobei in Abhängigkeit von einer Wärmeanforderung
eine Brenner-Zündeinrichtung aktiviert und der Brenner durch anschließende Zufuhr
von Gas und Erzeugen eines Gas-Luft-Gemisches am Ort des Einwirkens der Zündeinrichtung
gezündet wird,
dadurch gekennzeichnet,
daß die dem Brenner dabei zugeführte Gasmenge
zunächst auf einen Anfangswert (C2) unterhalb einer Gasmenge, die einer vorgegebenen
Minimallast entspricht, eingestellt wird, wobei der Anfangswert(C2) so gering gewählt
wird, daß das Gas-Luft-Gemisch noch nicht zünden kann, und
anschließend solange über die der Minimallast entsprechende Gasmenge hinaus gesteigert
wird, bis eine vorgegebene Ziel-Gasmenge (C4), die größer als die der Minimallast
entsprechenden Gasmenge ist, erreicht ist, wobei die Steigerungsrate während der Steigerung
so gewählt wird, daß jederzeit eine ausreichende Durchmischung des Gas-Luft-Gemisches
gewährleistet ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Brenner zugeführte Gasmenge zunächst sprunghaft auf den Anfangswert (C2)
eingestellt wird, bevor sie, einer Rampenfunktion folgend, langsam gesteigert wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Rampenfunktion so gewählt wird, daß das Gas-Luft-Gemisch unter Berücksichtigung
von Umgebungsbedingungen des BrennerEinsatzorts innerhalb einer vorgegebenen Sicherheitszeit
zum Zünden gebracht wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur zeitlichen Änderung des Zündpunkts innerhalb der Sicherheitszeit der Anfangswert
(C2) und/oder die Steigung der Rampenfunktion variiert werden.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur der dem Brenner zugeführten Luft erfaßt und als Einflußgräße zur Variation
des Grenzwerts und/oder der Steigung der Rampenfunktion verwendet wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine lineare Rampenfunktion eingestellt wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die einer Maximallast des Brenners
entsprechende Gasmenge 100% und die der Minimallast entsprechende Gasmenge 35%-50%
entspricht, dadurch gekennzeichnet, daß als Anfangswert (C2) eine Gasmenge eingestellt wird, die 3%-15%, vorzugsweise 5%,
unterhalb der der Minimallast entsprechenden Gasmenge liegt,
daß die Gasmenge anschließend um 1%-20% pro Sekunde, vorzugsweise 5% pro Sekunde,
gesteigert wird, und
daß die vorgegebene Ziel-Gasmenge 5%-20%, vorzugsweise 10%, über der der Minimallast
entsprechenden Gasmenge liegt.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Zündeinrichtung aktiviert wird, indem eine Zündfunkenfolge gestartet wird, wobei
das Gas-Luft-Gemisch am Ort der Zündfunken gezündet wird.