Verfahren zum Betreiben eines Brenners und zum Luftzahl-geregelten Modulieren einer Brennerleistung

Abstract

 Die Erfindung betrifft Verfahren zum Betreiben eines Brenners mit Luftzahl-geregelter Verbrennung eines Brennstoffs und zum Luftzahl-geregelten Modulieren einer Brennerleistung.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist durch zwei Schritte gekennzeichnet. In einem ersten Schritt wird ein erster Parameter P1 des Parameterpaares Verbrennungsluftmenge V und Brennstoffmenge B bei konstant gehaltenem zweiten Parameter P2 desselben Parameterpaares variiert und auf einen Wert P1_MAX eingestellt, bei dem das lonisationssignal l ein Maximum l_MAX aufweist. In einem folgenden zweiten Schritt wird der zweite Parameter P2 bei konstant gehaltenem ersten Parameter P1_MAX variiert und auf einen Wert P2_SOLL eingestellt, bei dem das lonisationssignal l ein Bruchteil l_SOLL des Maximums l_MAX beträgt, wobei l_SOLL ein Produkt aus l_MAX und einem vorgebbaren Faktor F ist, wobei F kleiner 1 ist. Mit diesem neuen kalibrierten Betriebspunkt P1_MAX, P2_SOLL ist ein modulierter Betriebspunkt bei kontrolliert eingestellter Luftzahl λ_SOLL eingestellt.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft Verfahren zum Betreiben eines Brenners mit Luftzahl-geregelter Verbrennung eines Brennstoffs und zum Luftzahl-geregelten Modulieren einer Brennerleistung Q. Solche Brenner sind häufig in Heizgeräten oder Heizkesseln eingebaut und dienen beispielsweise der Wärmeerzeugung zur Wohnraumbeheizung und Trinkwarmwasserbereitung.

[0002] Bei gattungsgemäßen Verfahren führt ein modulierbares und/oder schaltbares, z.B. Drehzahl-variables Gebläse eine Verbrennungsluftmenge V zu und dosiert ein modulierbares und/oder schaltbares Brennstoffregelventil eine Brennstoffmenge B. In einer Mischvorrichtung werden Verbrennungsluft und Brennstoff zusammengeführt und zu einem homogenen Brennstoff-Luft-Gemisch aufbereitet. An einer Brennermündung, z.B. eine ebene Brenneraustrittsfläche, tritt das Brennstoff-Luft-Gemisch aus dem Brenner aus, wird gezündet und verbrennt unter Wärmeentwicklung. Eine lonisationselektrode erfasst ein aufgrund einer an einer Brennerflamme angelegten Spannung entstehendes lonisationssignal 1. Ein Regelgerät beeinflusst eine Zufuhr von Verbrennungsluft und/oder Brennstoff aufgrund von Betriebsdaten und/oder Sollvorgaben.

[0003] Bei der Brennerkonstruktion und dem Brennerbetrieb besteht eine wichtige Anforderung, dass nämlich die Flamme stabil bleibt. Das bedeutet, dass die Flamme bzw. die Flammen nicht in die Brennermündung zurückschlagen noch von der Brennermündung abheben. Beides wären gefährliche Zustände mit dem potentiellen Risiko der Verpuffung oder sonstigen Störung. Flammen eines mageren Brennstoff-Luft-Gemischs neigen zum Abheben, Flammen eines fetten Gemisches neigen zum Rückschlag.

[0004] Das Mengenverhältnis von Brennstoff zu Verbrennungsluft ist also von großer Bedeutung für einen störungsfreien, aber auch für einen effizienten Brennerbetrieb. Im Hinblick auf eine optimierte Verbrennung mit stabiler Flamme, minimalem Schadstoffausstoß und hohem feuerungstechnischen Wirkungsgrad auch bei wechselnden Brennstoff-Beschaffenheiten (Brennstoffarten, -qualitäten, -zusammensetzungen) werden moderne Brenner mit Luftzahl-geregelter Verbrennung betrieben, wobei ein Brennstoff-Luft-Gemisch gewünschter Zusammensetzung im mageren Bereich mit etwa 10 % bis 30 % Luftüberschuss gegenüber einem stöchiometrischen Gemisch liegt, also eine Luftzahl λ = λ_SOLL = 1,10...1,30 aufweist.

[0005] Die Luftzahlregelung basiert häufig auf einem Signal aus der Verbrennung, dem sogenannten lonisationssignal. Eine geeignete Auswerteschaltung macht sich den Umstand zu Nutze, dass Flammen bei Anlegen einer elektrischen Spannung Strom leiten. Der Verlauf des lonisationssignales zeigt eine klare Abhängigkeit von der Luftzahl λ des Brennstoff-Luft-Gemischs mit einem Signalmaximum bei λ = 1,0 (stöchiometrische Reaktion, Fig. 1).

[0006] Eine unter dem Namen SCOT (System Control Technology) bekannte Auswerteschaltung zur Luftzahlregelung ist in der DE 44 33 425 C2 offenbart. Bei dem entsprechenden Regelungsverfahren wird das in einer Flamme eines Brennstoff-Luft-Gemischs gemessene lonisationssignal 1 an einem vorgegebenen Betriebspunkt durch Beeinflussung der Brennstoffmenge B bzw. der Verbrennungsluftmenge V auf sein Signalmaximum l_MAX gefahren. Bei der sich daran anschließenden Kalibrierung der Mischvorrichtung wird die Brennstoff-Luft-Gemischzusammensetzung kontrolliert um einen bestimmten Betrag in den Luftüberschuss gebracht, bis das sich einstellende lonisationssignal l_SOLL um einen vorgebbaren Faktor kleiner als das gemessene Signalmaximum l_MAx ist. Diese SOLL-Einstellung bestimmt dann das Leistungsmodulationsverhalten des Brenners bis zur nächsten Kalibrierung. Für einen Luftzahl-geregelten Betrieb über einen weiteren Leistungsmodulationsbereich sind mehrere Korrekturfaktoren erforderlich, die die Einflüsse aus der Brennerleistungsabhängigkeit, dem realisierbaren Brennstoffdurchsatz und der Brennerkonstruktion berücksichtigen.

[0007] Diese Art des Brennerbetriebes ist zuverlässig nur bei Volllast (Nennleistung) Q_NENN oder in einem eingeschränkten Leistungsmodulationsbereich Minimalleistung Q_MIN zu Nennleistung Q_NENN von etwa 1 : 3 bis 1 : 4 möglich. Darunter bei kleineren Brennerleistungen nimmt das lonisationssignal l in seiner Intensität stark ab und verliert seine eindeutige Zuordnung zur Luftzahl λ (Fig. 2). Dies liegt an den geringen flächenbezogenen Brennerleistungen, den geringeren Flammenlängen und der stärkeren Interaktion der Flammen mit der Brennermündung.

[0008] Heute werden bevorzugt Brenner mit hohen Leistungsmodulationsbereichen verwendet, die ganz unterschiedliche Wärmeanforderungen befriedigen können, wie sie zum Beispiel aus der Wohnraumbeheizung bei verschiedenen Außentemperaturen oder aus der Trinkwarmwasserbereitung für kleine und große Zapfmengen entstehen. Gesucht sind solche Brenner, die bis hinunter zu niedrigen Wärmeanforderungen in einem niedrig modulierenden Dauerbetrieb und ohne Ein- und Austaktungen arbeiten können.

[0009] Die DE 199 36 696 A1 offenbart ein Verfahren, mit dem eine Luftzahlregelung im niedrigeren Teillastbereich möglich ist. Auch hier wird in der Flamme ein lonisationssignal erzeugt und daraus die aktuelle Luftzahl abgeleitet, die dann mit einer vorgegebenen Luftzahl verglichen wird und, sofern die aktuelle Luftzahl von der vorgegebenen Luftzahl abweicht, die aktuelle Luftzahl auf den Wert der vorgegebenen Luftzahl eingestellt wird. Die aktuelle Luftzahl wird allerdings bei Volllast ermittelt, da hier ein Bereich mit eindeutiger Zuordnung zwischen lonisationssignal und Luftzahl vorliegt. Im Teillastbereich wird der Brenner nur gesteuert, d.h. ungeregelt, betrieben.

[0010] Der genannte Stand der Technik zeigt den Nachteil, dass ein Luftzahl-geregelter Brennerbetrieb über einen weiten Leistungsmodulationsbereich nicht oder nur unzureichend möglich ist. Zudem bedarf das Regelungsverfahren etlicher Korrekturfaktoren, die an jeden neuen Brennertyp angepasst werden müssen.

[0011] Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Betreiben eines Brenners mit Luftzahl-geregelter Verbrennung eines Brennstoffs und zum Luftzahl-geregelten Modulieren einer Brennerleistung Q zu schaffen, das über einen weiten Leistungsmodulationsbereich eine echte Regelung der Luftzahl darstellt und ohne eine Mehrzahl an individuell anzupassenden Korrekturfaktoren auskommt.

[0012] Erfindungsgemäß wird dies durch die Gegenstände mit den Merkmalen der Patentansprüche 1 und 2 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

[0013] Das erfindungsgemäße Verfahren gemäß Patentanspruch 1 zum Betreiben eines Brenners mit Luftzahl-geregelter Verbrennung eines Brennstoffs und zum Luftzahl-geregelten Modulieren einer Brennerleistung Q, bei dem ein modulierbares und/oder schaltbares Gebläse eine Verbrennungsluftmenge V zuführt, ein modulierbares und/oder schaltbares Brennstoffregelventil eine Brennstoffmenge B dosiert, eine lonisationselektrode ein aufgrund einer an einer Brennerflamme angelegten Spannung entstehendes lonisationssignal l erfasst, und ein Regelgerät eine Zufuhr von Brennstoff und/oder Verbrennungsluft aufgrund von Betriebsdaten und/oder Sollvorgaben beeinflusst, ist durch zwei Schritte gekennzeichnet. In einem ersten Schritt wird ein erster Parameter P1 des Parameterpaares Verbrennungsluftmenge V und Brennstoffmenge B bei konstant gehaltenem zweiten Parameter P2 desselben Parameterpaares variiert und auf einen Wert P1 _MAX eingestellt, bei dem das lonisationssignal l sein Maximum l_MAX aufweist (Kalibrierpunkt). In einem folgenden zweiten Schritt wird der zweite Parameter P2 bei konstant gehaltenem ersten Parameter P1 MAX variiert und auf einen Wert P2_SOLL eingestellt, bei dem das lonisationssignal l ein Bruchteil l_SOLL des Maximums l_MAX beträgt, wobei l_SOLL ein Produkt (Multiplikation) aus l_MAX und einem vorgebbaren Faktor F ist, wobei F kleiner 1 ist (Luftzahl-geregelt angefahrener Betriebspunkt). Der erste Parameter P1 des genannten, aus der Verbrennungsluftmenge V und der Brennstoffmenge B gebildeten Parameterpaares kann also entweder die Verbrennungsluftmenge V oder die Brennstoffmenge B sein. Dementsprechend ist der zweite Parameter P2 dann die Brennstoffmenge B oder die Verbrennungsluftmenge V. Mit diesem neuen kalibrierten Betriebspunkt P1_MAX, P2_SOLL (z.B. V_MAX, B_SOLL bzw. B_MAX, V_SOLL) ist ein modulierter Betriebspunkt bei kontrolliert eingestellter Luftzahl λ_SOLL eingestellt.

[0014] Ein zweites erfindungsgemäßes Verfahren gemäß Patentanspruch 2 ist dadurch gekennzeichnet, dass nach einem optionalen Schritt entsprechend dem ersten Schritt aus Anspruch 1 in einem ersten Folgeschritt die Brennstoffmenge B bei konstant gehaltener Verbrennungsluftmenge V auf einen gewünschten Wert B_ZIEL eingestellt wird. B_ZIEL ist die Brennstoffmenge, die der gewünschten Brennerleistung (Wärmeleistung) entspricht, die zur Erfüllung einer vorliegenden Wärmeanforderung erforderlich ist. Bei konstant gehaltener Brennstoffmenge B_ZIEL wird dann in einem zweiten Folgeschritt die Verbrennungsluftmenge V zunächst verringert und auf einen Wert V_MAX eingestellt wird, bei dem das lonisationssignal l ein Maximum I_MAX aufweist (Kalibrierpunkt). Anschließend wird die Verbrennungsluftmenge V erhöht und auf einen Wert V_ZIEL eingestellt wird, bei dem das lonisationssignal l sein Bruchteil l_ZIEL des Maximums l_MAX beträgt, wobei l_ZIEL ein Produkt (Multiplikation) aus l_MAX und einem vorgebbaren Faktor F ist, wobei F kleiner 1 ist (Luftzahl-geregelt angefahrener Betriebspunkt). Mit diesem kalibrierten Betriebspunkt B_ZIEL, V_ZIEL wird die vorliegende Wärmeanforderung bei kontrolliert eingestellter Luftzahl λ_ZIEL erfüllt. Auf diese Weise kann jeder mögliche Betriebspunkt innerhalb des verfügbaren Leistungsmodulationsbereiches kalibriert und Luftzahl-geregelt angefahren werden.

[0015] Eine geeignete Ausgestaltung des Verfahrens nach Anspruch 1 ist dadurch gekennzeichnet, dass die Variation des zweiten Parameters P2 im zweiten Schritt dann, wenn P2 identisch mit der Brennstoffmenge B ist, eine Verringerung der Brennstoffmenge B darstellt. Wenn P2 identisch mit der Verbrennungsluftmenge V ist, stellt die Variation des zweiten Parameters P2 eine Erhöhung der Verbrennungsluftmenge V dar. Somit ist gewährleistet, dass ein aus Brennstoff und Verbrennungsluft sich bildendes Brennstoff-Luft-Gemisch eine überstöchiometrische Zusammensetzung mit einer Luftzahl λ = λ_SOLL aufweist, wobei λ_SOLL größer 1 ist.

[0016] Eine vorteilhafte Ausgestaltung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche ist dadurch gekennzeichnet, dass der erste Schritt, der zweite Schritt, der erste Folgeschritt und/oder der zweite Folgeschritt wiederholt werden, bis eine gewünschte Brennerleistung Q_ZIEL erreicht wird.

[0017] Die Faktoren F ergeben sich aus vorgebbaren Grenz- und/oder Sollwerten, Daten eines aktuellen Betriebspunktes und/oder zurückliegender Betriebspunkte, einer Richtung und/oder einem Betrag einer Modulation der Brennerleistung Q hin zu höheren oder niedrigeren Werten und/oder einem Wert des lonisationssignals l und/oder einer dem lonisationssignal l überlagerten Frequenz.

[0018] Mit der hier beschriebenen Erfindung ist es nun möglich, den Betrieb eines Brenners in einem weiten Leistungsmodulationsbereich Luftzahl-geregelt durchzuführen. Das Regelungsverfahren braucht keine weiteren Korrekturfaktoren, da beispielsweise der Einfluss der Brennerleistung auf das lonisationssignal bei der Luftzahl-geregelten Modulation kompensiert wird. Durch die bei jeder Modulation neu angefahrenen Kalibrierpunkte mit daraus abgeleiteten Luftzahl-geregelt angefahrenen Betriebspunkten kann der Modulationsbereich sehr weit ausgedehnt werden, da der Luftzahl-geregelte Zustand in jedem Betriebspunkt eine sehr stabile Flammenbildung bewirkt.

[0019] Die Zeichnungen stellen den Stand der Technik sowie mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung dar und zeigen in den Figuren:

Fig. 1

den charakteristischen parabelförmigen Zusammenhang zwischen dem lonisationssignal l und der Luftzahl λ,

Fig. 2

den beispielhaften Zusammenhang zwischen dem lonisationssignal l und der Brennerleistung Q für verschiedene Luftzahlen λ,

Fig. 3a

die allgemeine Vorgehensweise beim Heruntermodulieren der Brennerleistung (hier: Reduzieren der Brennstoffmenge B),

Fig. 3b

das Detail aus Fig. 3a zum Anfahren des ZIEL-Betriebspunktes,

Fig. 4a

die allgemeine Vorgehensweise beim Hochmodulieren der Brennerleistung (hier: Erhöhen der Brennstoffmenge B),

Fig. 4b

das Detail aus Fig. 4a zum Anfahren des ZIEL-Betriebspunktes.

[0020] Fig. 1 zeigt schematisch den typischen parabelförmigen Verlauf eines lonisationssignales l in Abhängigkeit von der Luftzahl λ. Das lonisationssignal l ist als ein Signal aus der Verbrennung oft die Basis für eine Luftzahlregelung. Eine geeignete Auswerteschaltung macht sich den Umstand zu Nutze, dass Flammen bei Anlegen einer elektrischen Spannung Strom leiten. Der Verlauf des lonisationssignales zeigt eine klare Abhängigkeit von der Luftzahl λ des Brennstoff-Luft-Gemischs mit einem Signalmaximum bei λ = 1,0 (stöchiometrische Reaktion). In Richtung fetterer Gemische (λ < 1) und magerer Gemische (λ > 1) fällt das lonisationssignal.

[0021] Fig. 2 zeigt schematisch den typischen Verlauf dreier lonisationssignale l bei verschiedenen Luftzahlen λ in Abhängigkeit einer Brennerleistung Q. Wiederzuerkennen ist, dass die lonisationssignale l bei stöchiometrischer Verbrennung (λ = 1) am höchsten sind und zum mageren Gemischbereich (λ > 1) hin abfallen. Auffällig ist der in etwa konstante lonisationssignalverlauf bei höheren Brennerleistungen Q und der an Intensität abnehmende Verlauf bei kleineren Brennerleistungen Q - hier verliert das lonisationssignal l seine eindeutige Zuordnung zur Luftzahl λ.

[0022] Fig. 3a zeigt die allgemeine Vorgehensweise beim Heruntermodulieren der Brennerleistung. Zur Erläuterung des ersten Schrittes aus Patentanspruch 1 wird zum Beispiel die Verbrennungsluftmenge V bei unveränderter Brennstoffmenge B solange variiert, bis das lonisationssignal l maximal wird. Beispielsweise wird die Verbrennungsluftmenge V reduziert. Nach diesem Beispiel steigt dabei der Wert des lonisationssignales l, da das Brennstoff-Luft-Gemisch fetter wird. Das Erreichen des Maximums l_MAX,₁ wird genau genommen am geringfügigen Überschreiten des Maximums und dabei fallenden l-Werten erkannt. Die Verbrennungsluftmenge V wird auf den Wert V_MAX,₁ eingestellt, bei dem das lonisationssignal den Maximalwert l_MAX,₁ annimmt. An diesem Betriebspunkt eines maximalen lonisationssignales weist das Brennstoff-Luft-Gemisch die Luftzahl λ = 1,0 auf. Im zweiten Schritt wird nun die Brennstoffmenge B bei unveränderter Verbrennungsluftmenge V_MAX,₁ variiert und auf einen Wert B_SOLL eingestellt unter der Vorgabe, dass das sich dabei ändernde lonisationssignal einen Wert l_som annimmt, der sich aus der Multiplikation von l_MAX,₁ mit einem vorgebbaren Faktor F ergibt. Beispielsweise wird die Brennstoffmenge B reduziert. Nach diesem Beispiel fällt dabei der Wert des lonisationssignales 1, da das Brennstoff-Luft-Gemisch magerer wird. Das Erreichen des SOLL-Betriebspunktes B_SOLL wird am Erreichen des berechneten lonisationswertes l_SOLL erkannt, der das Erreichen eines Betriebspunktes mit der Luftzahl λ_SOLL bedeutet. Die gewünschte Luftzahl λ_SOLL beträgt beispielsweise λ_SOLL = 1,2.

[0023] Fig. 3a zeigt daneben auch die vorteilhafte Ausgestaltung des Verfahrens nach Anspruch 4, wonach ein erster Schritt, ein zweiter Schritt, ein weiterer (wiederholter) erster Schritt, ein erster Folgeschritt und ein zweiter Folgeschritt durchlaufen werden, bis eine gewünschte Brennerleistung Q_ZIEL erreicht wird.

[0024] Die weitere Vorgehensweise zum Anfahren des ZIEL-Betriebspunktes ist detaillierter der Fig. 3b zu entnehmen. Zunächst wird ein Schritt gemäß dem oben erläuterten ersten Schritt durchgeführt mit einer Reduzierung der Verbrennungsluftmenge auf V_MAX,₂. Nach diesem Beispiel steigt dabei der Wert des lonisationssignales l auf einen Wert l_MAx,2. Die Verbrennungsluftmenge V wird auf den Wert V_MAX,₂ eingestellt, bei dem das lonisationssignal den Maximalwert l_MAX,₂ annimmt. An diesem Betriebspunkt eines maximalen lonisationssignales weist das Brennstoff-Luft-Gemisch wieder die Luftzahl λ = 1,0 auf. In einem ersten Folgeschritt wird die Brennstoffmenge B bei konstant gehaltener Verbrennungsluftmenge V_MAX,₂ auf einen gewünschten Wert B_ZIEL eingestellt. Bei konstant gehaltener Brennstoffmenge B_ZIEL wird die Verbrennungsluftmenge V dann in einem zweiten Folgeschritt zunächst verringert und auf einen Wert V_MAX,₃ eingestellt, bei dem das lonisationssignal l ein Maximum I_MAX,3 aufweist (λ = 1). Anschließend wird die Verbrennungsluftmenge V erhöht und auf einen Wert V_ZIEL eingestellt, bei dem das lonisationssignal l ein Bruchteil I_ZIEL des Maximums l_MAX,3 beträgt, wobei l_ZIEL ein Produkt aus l_MAX,3 und einem vorgebbaren Faktor F ist, wobei F kleiner 1 ist. Die gewünschte Luftzahl λ_ZIEL beträgt beispielsweise λ_ZIEL =1,2.

[0025] Fig. 4a zeigt die allgemeine Vorgehensweise beim Hochmodulieren der Brennerleistung Q. Zur Erläuterung des ersten Schrittes aus Patentanspruch 1 wird zum Beispiel die Brennstoffmenge B bei unveränderter Verbrennungsluftmenge V solange variiert, bis das lonisationssignal 1 maximal wird. Beispielsweise wird die Brennstoffmenge B erhöht. Nach diesem Beispiel steigt dabei der Wert des lonisationssignales 1, da das Brennstoff-Luft-Gemisch fetter wird. Das Erreichen des Maximums l_MAX,1 wird genau genommen am geringfügigen Überschreiten des Maximums und dabei fallenden l-Werten erkannt. Die Brennstoffmenge B wird auf den Wert B_MAX eingestellt, bei dem das lonisationssignal den Maximalwert l_MAX,1 annimmt. An diesem Betriebspunkt eines maximalen lonisationssignales weist das Brennstoff-Luft-Gemisch die Luftzahl λ = 1,0 auf. Im zweiten Schritt wird nun die Verbrennungsluftmenge V bei unveränderter Brennstoffmenge B_MAX variiert und auf einen Wert V_SOLL eingestellt unter der Vorgabe, dass das sich dabei ändernde lonisationssignal einen Wert l_SOLL annimmt, der sich aus der Multiplikation von I_MAX,1 mit einem vorgebbaren Faktor F ergibt. Beispielsweise wird die Verbrennungsluftmenge V erhöht. Nach diesem Beispiel fällt dabei der Wert des lonisationssignales l, da das Brennstoff-Luft-Gemisch magerer wird. Das Erreichen des SOLL-Betriebspunktes V_SOLL wird am Erreichen des berechneten lonisationswertes l_SOLL erkannt, der das Erreichen eines Betriebspunktes mit der Luftzahl λ_SOLL bedeutet. Die gewünschte Luftzahl λ_SOLL beträgt beispielsweise λ_SOLL =1,2.

[0026] Die weitere Vorgehensweise zum Anfahren des ZIEL-Betriebspunktes ist detaillierter der Fig. 4b zu entnehmen. Ausgehend von dem Betriebspunkt V_SOLL / B_MAX wird die Brennstoffmenge B bei konstant gehaltener Verbrennungsluftmenge V_SOLL auf einen gewünschten Wert B_ZIEL eingestellt. Bei konstant gehaltener Brennstoffmenge B_ZIEL wird die Verbrennungsluftmenge V dann zunächst verringert und auf einen Wert V_MAX eingestellt, bei dem das lonisationssignal l ein Maximum l_MAX,2 aufweist (λ = 1,0). Anschließend wird die Verbrennungsluftmenge V erhöht und auf einen Wert V_ZIEL eingestellt, bei dem das lonisationssignal 1 ein Bruchteil I_ZIEL des Maximums I_MAX,2 beträgt, wobei I_ZIEL ein Produkt aus l_MAX,2 und einem vorgebbaren Faktor F ist, wobei F kleiner 1 ist. Die gewünschte Luftzahl λ_ZIEL beträgt beispielsweise λ_ZIEL = 1,2.

[0027] Die Luftzahlen λ_SOLL und λ_ZIEL müssen nicht notwendigerweise miteinander übereinstimmen. Ebenso können die Faktoren F bei den einzelnen Rechenschritten voneinander abweichen.

Ansprüche

1. Verfahren zum Betreiben eines Brenners mit Luftzahl-geregelter Verbrennung eines Brennstoffs und zum Luftzahl-geregelten Modulieren einer Brennerleistung Q, bei dem ein modulierbares und/oder schaltbares Gebläse eine Verbrennungsluftmenge V zuführt, ein modulierbares und/oder schaltbares Brennstoffregelventil eine Brennstoffmenge B zuführt, eine lonisationselektrode ein aufgrund einer an einer Brennerflamme angelegten Spannung entstehendes lonisationssignal l erfasst, und ein Regelgerät eine Zufuhr von Brennstoff und/oder Verbrennungsluft aufgrund von Betriebsdaten und/oder Sollvorgaben beeinflusst,
dadurch gekennzeichnet, dass

• in einem ersten Schritt ein erster Parameter P1 des Parameterpaares Verbrennungsluftmenge V und Brennstoffmenge B bei konstant gehaltenem zweiten Parameter P2 desselben Parameterpaares variiert und auf einen Wert P1_MAXeingestellt wird, bei dem das lonisationssignal l ein Maximum l_MAX aufweist, und

• in einem zweiten Schritt der zweite Parameter P2 bei konstant gehaltenem ersten Parameter P1_MAX variiert und auf einen Wert P2_S0LL eingestellt wird, bei dem das lonisationssignal l ein Bruchteil l_SOLL des Maximums l_MAX beträgt, wobei l_SOLL ein Produkt aus l_MAX und einem vorgebbaren Faktor F ist, wobei F kleiner 1 ist.

2. Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1,
dadurch gekennzeichnet, dass nach einem optionalen Schritt entsprechend dem ersten Schritt aus Anspruch 1

• in einem ersten Folgeschritt die Brennstoffmenge B bei konstant gehaltener Verbrennungsluftmenge V auf einen gewünschten Wert B_ZIEL eingestellt wird, und

• in einem zweiten Folgeschritt bei konstant gehaltener Brennstoffmenge B_ZIEL die Verbrennungsluftmenge V zunächst verringert und auf einen Wert V_MAX eingestellt wird, bei dem das lonisationssignal l ein Maximum l_MAX aufweist, und anschließend erhöht und auf einen Wert V_ZIEL eingestellt wird, bei dem das lonisationssignal l ein Bruchteil l_ZIEL des Maximums l_MAX beträgt, wobei l_ZIEL ein Produkt aus l_MAX und einem vorgebbaren Faktor F ist, wobei F kleiner 1 ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass die Variation des zweiten Parameters P2 im zweiten Schritt,

• wenn P2 identisch mit der Brennstoffmenge B ist, eine Verringerung der Brennstoffmenge B darstellt, und

• wenn P2 identisch mit der Verbrennungsluftmenge V ist, eine Erhöhung der Verbrennungsluftmenge V darstellt,

sodass ein aus Brennstoff und Verbrennungsluft sich bildendes Brennstoff-Luft-Gemisch eine überstöchiometrische Zusammensetzung mit einer Luftzahl λ_SOLL aufweist, wobei λ_SOLL größer 1 ist.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass der erste Schritt, der zweite Schritt, der erste Folgeschritt und/oder der zweite Folgeschritt wiederholt werden, bis eine gewünschte Brennerleistung Q_ZIEL erreicht wird.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass sich die Faktoren F aus vorgebbaren Grenz- und/oder Sollwerten, Daten eines aktuellen Betriebspunktes und/oder zurückliegender Betriebspunkte, einer Richtung und/oder einem Betrag einer Modulation der Brennerleistung Q hin zu höheren oder niedrigeren Werten und/oder einem Wert des lonisationssignals l und/oder einer dem lonisationssignal l überlagerten Frequenz ergibt.

Zeichnung