(19)
(11) EP 3 734 159 A1

(12) EUROPÄISCHE PATENTANMELDUNG

(43) Veröffentlichungstag:
04.11.2020  Patentblatt  2020/45

(21) Anmeldenummer: 20171903.6

(22) Anmeldetag:  28.04.2020
(51) Internationale Patentklassifikation (IPC): 
F23N 1/02(2006.01)
F23N 5/24(2006.01)
F23N 5/12(2006.01)
(84) Benannte Vertragsstaaten:
AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR
Benannte Erstreckungsstaaten:
BA ME
Benannte Validierungsstaaten:
KH MA MD TN

(30) Priorität: 29.04.2019 DE 102019110977

(71) Anmelder: ebm-papst Landshut GmbH
84030 Landshut (DE)

(72) Erfinder:
  • Henrich, Hartmut
    49076 Osnabrück (DE)
  • Wald, Stephan
    48341 Altenberge (DE)
  • Hermann, Jens
    49084 Osnabrück (DE)

(74) Vertreter: Staeger & Sperling Partnerschaftsgesellschaft mbB 
Sonnenstraße 19
80331 München
80331 München (DE)

   


(54) VERFAHREN ZUR ÜBERPRÜFUNG EINES GASGEMISCHSENSORS BEI EINEM BRENNGASBETRIEBENEN HEIZGERÄT


(57) Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überprüfung eines Gasgemischsensors bezüglich seiner fehlerfreien Funktion bei einem brenngasbetriebenen Heizgerät, wobei ein Gasgemisch erzeugt wird, indem über ein erstes Stellglied (4, 107) eine Gasmenge und über ein zweites Stellglied (3, 102) eine Brenngasmenge bereitgestellt und gemischt werden, wobei der Gasgemischsensor (10, 106) in dem Gasgemisch zur Erfassung einer stofflichen Eigenschaft des Gasgemisches (9, 105) positioniert ist und kontinuierlich ein von dem jeweiligen Gasgemisch abhängiges Sensorsignal an ein Steuergerät (11, 100) übermittelt, wobei durch das Steuergerät (11, 100) ausgehend von einem Sollwert des Sensorsignals des Gasgemischsensors bei einem Soll-Gasgemisch zur Überprüfung des Gasgemischsensors die Brenngasmenge temporär in einer vordefinierten Stellgröße des zweiten Stellglieds verändert wird, so dass sich ein Mischungsverhältnis des Gasgemisches verändert, und anschließend über das erste Stellglied die Gasmenge soweit erhöht wird, bis wieder der Sollwert des Sensorsignals des Gasgemischsensors erreicht ist, und wobei die sich anschließend einstellenden Werte der Brenngasmenge und der Gasmenge erfasst und daraus das Mischungsverhältnis des veränderten Gasgemisches berechnet und mit dem Soll-Gasgemisch verglichen werden.




Beschreibung


[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überprüfung eines Gasgemischsensors bezüglich seiner fehlerfreien Funktion durch Plausibilisieren seiner Messwerte bei einem brenngasbetriebenen Heizgerät.

[0002] Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Regelungsverfahren von Heizgeräten bekannt, beispielsweise aus der Offenbarung gemäß der Druckschrift WO2006/000366A1.

[0003] Stand der Technik ist zudem beispielsweise eine Verbrennungsregelung nach dem sog. SCOT-Verfahren, bei dem die Steuerung der dem Brenner des Heizgerätes zugeführte Luftmenge entsprechend der Brennerleistung erfolgt. Dabei wird eine Flammensignalmessung mittels eines Ionisationssensors durchgeführt und das Gas-Luftgemisch auf einen in einer Kennlinie hinterlegten Soll-Ionisationsmesswert geregelt. Beim SCOT-Verfahren ist jedoch nachteilig, dass bei kleinen Brennerleistungen das Flammensignal stark absinkt und die Regelung damit unzuverlässig wird.

[0004] Auf die Anmelderin geht zudem ein Verfahren zur Regelung eines Gasgemisches gebildet aus einem Gas und einem Brenngas bei einem brenngasbetriebenen Heizgerät zurück, bei dem das Gasgemisch erzeugt wird, indem über ein erstes Stellglied eine Gasmenge und über ein zweites Stellglied eine Brenngasmenge bereitgestellt und gemischt werden. Ein mikrothermischer Gasgemischsensor, der mindestens eine stoffliche Eigenschaft des Gasgemisches erfasst, wird mit dem Gasgemisch beaufschlagt und übermittelt kontinuierlich ein von dem jeweiligen Gasgemisch abhängiges Sensorsignal an ein Steuergerät. Das Steuergerät vergleicht das erfasste Sensorsignal mit einem Sollwert des Sensorsignals und steuert bei einer Abweichung des erfassten Sensorsignals mit dem Sollwert des Sensorsignals mindestens eines der ersten und zweiten Stellglieder an. Dadurch wird das Gasgemisch durch Erhöhung oder Verringerung der Gasmenge und/oder Erhöhung oder Verringerung der Brenngasmenge angepasst, bis der Sollwert des Sensorsignals erreicht ist.

[0005] Die von dem mikrothermischen Gasgemischsensor erfasste stoffliche Eigenschaft des Gasgemisches ist vorzugsweise die Wärmeleitfähigkeit, die Temperaturleitfähigkeit oder die Schallgeschwindigkeit des Gasgemisches. Es können jedoch auch mehrere dieser stofflichen Eigenschaften erfasst werden, so dass eine genauere Zuordnung der Mehrzahl der Eigenschaften auf das Gasgemisch möglich ist.

[0006] Der mikrothermische Gasgemischsensor ist als Gasmassensensor ausgebildet, der sowohl die an den Brenner des Heizgerätes zugeführte Gasgemischmasse als auch weitere stoffliche physikalische Eigenschaften erfasst. Beispielsweise werden hierfür aus dem Stand der Technik bekannte kalorimetrische Mikrosensoren eingesetzt, die neben der Wärmeleitfähigkeit die Temperaturleitfähigkeit des Gasgemisches erfassen. Eine andere Möglichkeit besteht in wenigstens einem Gasmassensensor basierend auf dem Funktionsprinzip der Ultraschallmessung zur Ermittlung der Gasgemischmasse und der jeweils gasgemischabhängig vorliegenden spezifischen Schallgeschwindigkeit.

[0007] Bei dem Verfahren wird ferner der Sollwert des Sensorsignals in Abhängigkeit einer Zusammensetzung des Gases oder des Brenngases durch das Steuergerät angepasst. Ändert sich die Zusammensetzung des Brenngases (z.B. von Propan auf Butan), verändern sich die gemessenen Eigenschaften des Gasgemisches. Zusätzlich benötigen andere Zusammensetzungen an Brenngas für eine optimale Verbrennung auch andere Luftmengen. Es ist somit auch ein neues Mischungsverhältnis zwischen Gas und Brenngas erforderlich.

[0008] Eine derartige Anpassung des Sollwerts des Sensorsignals erfolgt durch einen Kalibrierprozess. Hierfür werden vom Steuergerät das erste Stellglied der Gasmenge oder das zweite Stellglied der Brenngasmenge soweit verändert, bis das gewünschte Ergebnis erreicht wird. Der ursprüngliche Sollwert wird für die weitere Gemischregelung durch das neue gemessene Sensorsignal ersetzt.

[0009] Der Kalibrierprozess erfolgt durch eine Ionisationsstromregelung eines Flammensignals eines Brenners des Heizgerätes, bis ein lonisationssollwert erreicht ist. Hierfür wird zunächst eine stöchiometrische Verbrennung des Brenners des Heizgerätes eingestellt. Über eine Ionisationssonde werden das Flammensignal des Brenners des Heizgerätes und dadurch ein entsprechender Ionisationsstrom erfasst. Bei der stöchiometrischen Verbrennung ist der lonisationsstrom maximal. Aus diesem Wert des Ionisationsstroms wird mit einer labortechnisch ermittelten Prozentzahl ein lonisationssollwert berechnet und als künftiger lonisationsstromsollwert abgespeichert, der bei der gewünschten Verbrennung erreicht werden muss. Anschließend wird ausschließlich die Gasmenge um einen vorbestimmten Faktor reduziert, um den Brenner mit dem gewünschten Gasgemisch bei dem vorbestimmten Ionisationssollwert zu betreiben.

[0010] Beim Erreichen des Ionisationssollwerts wird die mindestens eine stoffliche Eigenschaft des Gasgemisches mittels des Gasgemischsensors gemessen und als neuer Sollwert des Sensorsignals im Steuergerät hinterlegt. Der neue Sollwert wird für die weitere Regelung verwendet und ersetzt den bisherigen Sollwert.

[0011] Das Gas ist vorzugsweise Luft, das Brenngas vorzugsweise Flüssiggas oder Erdgas.

[0012] Bei derartigen Regelungsverfahren soll als Aufgabe der vorliegenden Erfindung der gemessene Sensorwert des Gasgemischsensors auf Plausibilität, d.h. bezüglich seiner fehlerfreien Funktion überprüft werden, um Fehler im Regelungsverfahren erkennen zu können.

[0013] Diese Aufgabe wird durch die Merkmalskombination gemäß Anspruch 1 gelöst.

[0014] Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zur Überprüfung eines Gasgemischsensors bezüglich seiner fehlerfreien Funktion bei einem brenngasbetriebenen Heizgerät vorgeschlagen, wobei ein Gasgemisch erzeugt wird, indem über ein erstes Stellglied eine Gasmenge und über ein zweites Stellglied eine Brenngasmenge bereitgestellt und gemischt werden. Der Gasgemischsensor ist in dem Gasgemisch zur Erfassung einer stofflichen Eigenschaft des Gasgemisches positioniert und übermittelt kontinuierlich ein von dem jeweiligen Gasgemisch abhängiges Sensorsignal an ein Steuergerät. Durch das Steuergerät wird ausgehend von einem Sollwert des Sensorsignals des Gasgemischsensors bei einem Soll-Gasgemisch zur Überprüfung des Gasgemischsensors die Brenngasmenge temporär in einer vordefinierten Stellgröße des zweiten Stellglieds verändert, so dass sich ein Mischungsverhältnis des Gasgemisches verändert. Anschließend wird über das erste Stellglied die Gasmenge soweit erhöht, bis wieder der Sollwert des Sensorsignals des Gasgemischsensors erreicht ist. Bei der Erhöhung der Gasmenge wird die Brenngasmenge vorzugsweise konstant gehalten. Die sich anschließend einstellenden Werte der Brenngasmenge und der Gasmenge werden erfasst, daraus das Mischungsverhältnis des veränderten Gasgemisches berechnet und mit dem Soll-Gasgemisch verglichen. Aus dem Vergleich der Werte und der Größe deren Abweichung lässt sich auf die fehlerfreie oder fehlerbehaftete Funktion des Gasgemischsensors schließen. Weicht das berechnete Ergebnis des Mischungsverhältnisses des veränderten Gasgemisches zu stark von demjenigen des Soll-Gasgemisches ab, liegt bei dem Gasgemischsensor ein Fehler vor. Bei dem Verfahren ist die absolute Größe der Abweichung des Sensorsignals des Gasgemischsensors erfassbar und mit labortechnisch ermittelten oder vorausberechneten Größen vergleichbar, um einen Grad der Abweichung des Signals von dem Sollwert zu bestimmen. Dies ermöglicht es, einen Toleranzbereich für das Sensorsignal festzulegen, welches für den regulären Betrieb als normal gilt. Die Grenze der erlaubten Abweichung ist benutzerdefinierbar und darf beispielsweise eine Abweichung von 10% nicht übersteigen.

[0015] Die Gasmenge wird vorzugsweise über ein Gebläse bereitgestellt. Der sich nach der Erhöhung der Gasmenge einstellende Wert der Gasmenge wird in einer ersten Ausführungsvariante aus einer Drehzahl des Gebläses über eine in dem Steuergerät hinterlegten Drehzahl-Gasmengen-Kennlinie ermittelt. Alternativ wird der sich nach der Erhöhung der Gasmenge einstellende Wert der Gasmenge über einen Gassensor gemessen.

[0016] Das Verfahren ist ferner dadurch gekennzeichnet, dass an einem Brenner des Heizgerätes über den Ionisationssensor ein Flammensignal erfasst, daraus das lonisationssignal bestimmt und an das Steuergerät übermittelt wird. Dem jeweiligen Sensorsignal des Gasgemischsensors wird ein korrespondierendes lonisationssignal des Ionisationssensors zugeordnet, um die beiden Signalwerte vergleichen und somit zusätzlich plausibilisieren zu können. Bei einer zu großen Abweichung kann beispielsweise in einem Display des Heizgeräts eine Fehlerdiagnose angezeigt werden.

[0017] Bei dem Verfahren ist ferner vorteilhaft, dass bei einer über den Grenzwert hinausgehenden Abweichung der verglichenen Werte des Mischungsverhältnisses des veränderten Gasgemisches mit dem Soll-Gasgemisch der Kalibrierprozess durchgeführt wird, der eine Art Nachkalibrierung für das Regelungsverfahren des Gasgemisches darstellt. Diese Nachkalibration erfolgt vorzugsweise innerhalb des Regelbereichs des Ionisationssensors, um die Werte zwischen Gasgemischsensor und Ionisationssensor abgleichen zu können. Sollte anschließend die absolute Größe der Abweichung des Sensorsignals des Gasgemischsensors weiterhin außerhalb des Toleranzbereichs kann das Steuergerät eine Sicherheitsabschaltung des Heizgerätes vollziehen oder das Regelungsverfahren des Gasgemisches ausschließlich über den Ionisationssensor fortsetzen. Der Gasgemischsensor bleibt dann für das Regelungsverfahren bis zur nächsten Wartung des Heizgeräts unberücksichtigt.

[0018] Eine Weiterbildung des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich ein Gassensor und/oder ein Brenngassensor zur Erfassung zumindest einer der stofflichen Eigenschaft des Gases und/oder des Brenngases verwendet wird. Bei einer Lösung mit beiden zusätzlichen Sensoren, d.h. Gassensor und Brenngassensor, wird über den Gassensor die Eigenschaft des Gases und über den Brenngassensor die Eigenschaft des Brenngases gemessen, wobei hierbei vorteilhaft ist, dass aus den Signalen von Gassensor und Brenngassensor die jeweiligen Endpunkte der Sensorkennlinie des Sensorsignals des Gasgemischsensors bestimmt werden. Der erste Endpunkt ist bestimmt durch reines Brenngas, der zweite Endpunkt durch reines Gas, insbesondere Luft. Somit können bei Veränderung des Gases (Luft) oder des Brenngases die Sensorkennlinie des Gasgemischsensor und mithin die Sollwerte der Sensorsignale angepasst werden, ohne dass eine Nachkalibration erforderlich wäre.

[0019] In einer Weiterbildung des Verfahrens werden der Gasgemischsensor, der Gassensor und/oder der Brenngassensor redundant vorgesehen. Jeder der redundant vorgesehenen Gasgemischsensoren, Gassensoren und/oder Brenngassensoren liefert dabei günstigerweise ein eigenes Signal an das Steuergerät, die auf Plausibilität und mithin die Sensoren bezüglich ihrer fehlerfreien Funktion überprüft werden.

[0020] Andere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet bzw. werden nachstehend zusammen mit der Beschreibung der bevorzugten Ausführung der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigen:
Fig. 1
ein prinzipieller Aufbau zur Durchführung der Gemischregelung,
Fig. 2
einen Aufbau eines Heizgerätes zur Durchführung des Verfahrens,
Fig. 3
eine Regelungskennlinie des Sensorsignals des Gasgemischsensors,
Fig. 4
eine Regelungskennlinie des Sensorsignals des Gasgemischsensors,
Fig. 5
eine Kennlinie der Ionisationsstromregelung,
Fig. 6
eine Kennlinie zur Brenngasmengenerhöhung zur Durchführung des Verfahrens;
Fig. 7
eine resultierende Kennlinie des Sensorsignals des Gasgemischsensors bei der Brenngasmengenerhöhung gemäß Fig. 6.


[0021] In den Figur 1 ist ein prinzipieller Aufbau zur Durchführung der Gemischregelung aufgezeigt. In der nachfolgenden Figurenbeschreibung wird als Gas stets Luft angenommen, auch wenn theoretisch auch andere Gase verwendet werden können.

[0022] In Figur 1 werden über das Steuergerät 11 das Stellglied 4 zur Zuführung einer steuerbaren Menge an Luft 2 und das Stellglied 3 zur Zuführung einer steuerbaren Menge an Brenngas 1 in ihren jeweiligen Öffnungsstellungen geregelt, um das Gasgemisch 9 in einem bestimmten Brenngas-Luftgemisch-Verhältnis zu erzeugen. Im Bereich des Gasgemisches 9 ist der Gasgemischsensor 10 positioniert und wird mit dem Gasgemisch 9 beaufschlagt. Im Brenngasweg 5 sind zusätzlich der Brenngassensor 6, im Gasweg 7 der Gassensor 8 positioniert, die ebenfalls Signale an das Steuergerät 11 liefern. Über eine Prozessüberwachungseinheit 12 werden das Steuergerät 11 und die Regelung überwacht.

[0023] Figur 2 zeigt eine konkrete Ausführungsform eines brenngasbetriebenen Heizgerätes 200 mit einem Gassicherheitsventil 101, einem Gasregelventil 102 als Stellglied der Menge an Brenngas 103, einem Mischgebläse 107 zur Ansaugung von Luft 104 und Mischung mit dem Brenngas 103 zur Erzeugung des Gasgemisches 105. Über die Drehzahl des Mischgebläses 107 ist die Luftmenge anpassbar; es stellt mithin das Stellglied für die Luftzufuhr. Das Heizgerät 200 umfasst den mikrothermischen Gasgemischsensor 106, wobei ein zweiter Gasgemischsensor 108 als alternative Einbauposition im Ausblasbereich des Mischgebläses 107 dargestellt ist. Grundsätzlich wird jedoch kein zweiter Gasgemischsensor benötigt. Das Mischgebläse 107 fördert das Gasgemisch 105 zum Brenner 109, an dem der Ionisationssensor 111 mit der lonisationselektrode verbaut ist, um die Brennerflamme zu überwachen. Zudem sind über Pfeile die Signalleitungen zu dem und von dem Steuergerät 100 gezeigt, welches die Regelung des Gasgemisches 105 verarbeitet.

[0024] Im Folgenden wird auf die Bauteile des prinzipiellen Aufbaus gemäß Figur 1 Bezug genommen, die jedoch unmittelbar auf das Heizgerät 200 gemäß Figur 2 übertragbar sind.

[0025] In Figur 3 ist in einem Diagramm 30 ein für die Regelung verwendeter vereinfachter linearer Zusammenhang zwischen dem von dem Gasgemischsensor 10 erfassten Sensorsignal 31 bei reiner Luft 2 (Bezugszeichen 34 entspricht 100% Luft) und dem Sensorsignal 32 bei reinem Brenngas 1 (Bezugszeichen 36 entspricht 100% Brenngas) dargestellt. Für das Gasgemisch 9 (Bezugszeichen 35 entspricht 40% Luft und 60% Brenngas) liegt das Sensorsignal 33 dazwischen. Die Mengen an Luft 2 und Brenngas 1 werden über die jeweiligen Stellglieder 3 und/oder 4 solange angepasst, bis die vom Prozess erforderlichen Gemischeigenschaften des gewünschten Mischungsverhältnisses vom Gasgemischsensor 10 detektiert werden. Figur 3 zeigt einen linearen Verlauf der Kennlinie des Sensorsignals, es sind jedoch auch nicht-lineare Kennlinien möglich, die beispielsweise über Wertetabellen eine Regelung zu den entsprechenden Positionen der Stellglieder 3, 4 ermöglichen.

[0026] Gemäß Figur 3 sinkt das Sensorsignal, je mehr Brenngas 1 zugeführt wird. Das Sensorsignal wird beispielhaft als abhängig von der Wärmeleitfähigkeit als stoffliche Eigenschaft des Gasgemisches 9 dargestellt, wobei das Brenngas beispielsweise Flüssiggas ist und die Wärmeleitfähigkeit von Flüssiggas niedriger ist als diejenige von Luft. Es gibt jedoch auch Gasarten, bei denen die Wirkrichtung der Regelung umgekehrt ist, wie in Figur 4 gezeigt. Hier ist das Brenngas 1 Erdgas, dessen Wärmeleitfähigkeit höher ist als diejenige von Luft. Im Diagramm 40 gemäß Figur 4 ein für die Regelung verwendeter vereinfachter linearer Zusammenhang zwischen dem von dem Gasgemischsensor 10 erfassten Sensorsignal 41 bei reiner Luft 2 (Bezugszeichen 44 entspricht 100% Luft) und dem Sensorsignal 42 bei reinem Brenngasas 1 (Bezugszeichen 46 entspricht 100% Brenngas/Erdgas) dargestellt. Für das Gasgemisch 9 (Bezugszeichen 45 entspricht 75% Luft und 25% Brenngas/Erdgas) liegt das Sensorsignal 43 dazwischen, jedoch nahe dem Sensorsignal 41 reinen Brenngases 1. Für eine Regelung mit Erdgas wird vom Steuergerät 11 aus der Signaländerung des Gasgemischsensors 10 bei der Erhöhung der Brenngasmenge die Wirkungsrichtung der Regelung bestimmt und für die weitere Gemischregelung zu Grunde gelegt.

[0027] Figur 5 zeigt ein Diagramm 20 zur Kalibrierung mittels Ionisationsstromregelung mit einer Kennlinie des von der lonisationselektrode in der Brennerflamme erfassten lonisationssignals (lo-Signal) gegenüber dem Brenngas-Luftverhältnis λ. Da der prinzipielle Aufbau gemäß Figur 1 keine lonisationselektrode zeigt, wird nachfolgend auf das Heizgerät 200 gemäß Figur 2 verwiesen. Vom Steuergerät 100 wird während des Brennerbetriebes die Menge an Luft 104 auf einen vorgegebenen Wert gesteuert, das lonisationssignal an der Ionisationselektrode des Ionisationssensor 111 am Brenner 109 gemessen und die Menge an Brenngas 103 soweit erhöht, bis das lonisationssignal von dem ursprünglich vorhandenen Ionisationswert 21 bei einem Brenngas-Luftverhältnis 24 auf das Maximum 22 angestiegen ist. Aus diesem Wert wird mit einer labortechnisch ermittelten Prozentzahl der Ionisationssollwert 23 berechnet und als künftiger lonisationsstrom-Sollwert abgespeichert, der das gewünschte Brenngas-Luftverhältnis 25 mit beispielhaft höherem Luftüberschuss erreicht werden muss. Gleichzeitig wird zu jedem Wert des lonisationssignals ein korrespondierendes Sensorsignal des Gasgemischsensors 108 gespeichert.

[0028] In den Figur 6 ist die Kennlinie 80 der Brenngasmengenerhöhung bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt. Die Abszisse bestimmt die Öffnungsstellung P des Stellglieds 3 des Brenngases, die Ordinate die Durchflussmenge F an Brenngas, das den Brenngasanteil des Gasgemisch bildet. Bei konstanter Gasmenge bzw. Luftmenge wird die Brenngasmenge erhöht. Die Erhöhung erfolgt in der gezeigten Ausführung in Schritten 82 von den Punkten a, b, c, d, e, wobei die Brenngasmenge F jeweils im Wesentlichen konstant über einen festgelegten Betrag 81 ansteigt.

[0029] Die Veränderung der Brenngasmenge verursacht bei unveränderter Luftmenge eine Verschiebung der Gemischzusammensetzung in % aus Brenngas und Luft und mithin ein sich änderndes Sensorsignal S des Gasgemischsensors 108, wie in Figur 7 gezeigt. Die beiden Endpunkte 61, 65 der Sensorkennlinie 60 bestimmen bei der Gemischzusammensetzung in % bei Bezugszeichen 68 reine Luft bzw. bei Bezugszeichen 66 reines Brenngas. Ausgehend von der Soll-Gemischzusammensetzung bei Punkt a aus Figur 6, gekennzeichnet in Figur 7 mit Bezugszeichen 69 wird in Teilschritten a-b-c-d die Brennstoffmenge auf die Prüf-Gemischzusammensetzung 67, gekennzeichnet in Figur 7 mit Bezugszeichen 67, erhöht, wobei sich das Sensorsignal S im fehlerfreien Betrieb um eine Signaldifferenz 72 verändert.

[0030] Nach der Erhöhung der Brenngasmenge beispielsweise von dem Punkt a auf den Punkt b oder c wird die Luftmenge durch Erhöhung der Drehzahl des Mischgebläses 107 gesteigert, bis wieder der Sollwert des Sensorsignals des Gasgemischsensors 108 erreicht ist. Die dann vorliegenden Werte der Brenngasmenge und der Luftmenge werden über die Gassensoren 104 und Brenngassensoren 103 gemessen und daraus das Mischungsverhältnis des neu eingestellten Gasgemisches berechnet. Das berechnete Mischungsverhältnis des sich neu eingestellten Gasgemisches wird mit dem Soll-Gasgemisch verglichen und die Abweichung bestimmt, welche einen vorbestimmten Toleranzrahmen nicht übersteigen darf, da sonst bei dem Gasgemischsensor keine fehlerfreie Funktion vorliegt und beispielsweise die beschriebene Nachkalibration und erneute Plausibilitätsprüfung der fehlerfreien Funktion des Gasgemischsensors durchgeführt wird.


Ansprüche

1. Verfahren zur Überprüfung eines Gasgemischsensors bezüglich seiner fehlerfreien Funktion bei einem brenngasbetriebenen Heizgerät,
wobei ein Gasgemisch erzeugt wird, indem über ein erstes Stellglied (4, 107) eine Gasmenge und über ein zweites Stellglied (3, 102) eine Brenngasmenge bereitgestellt und gemischt werden,
wobei der Gasgemischsensor (10, 106) in dem Gasgemisch zur Erfassung einer stofflichen Eigenschaft des Gasgemisches (5, 105) positioniert ist und kontinuierlich ein von dem jeweiligen Gasgemisch abhängiges Sensorsignal an ein Steuergerät (11, 100) übermittelt,
wobei durch das Steuergerät (11, 100) ausgehend von einem Sollwert des Sensorsignals des Gasgemischsensors bei einem Soll-Gasgemisch zur Überprüfung des Gasgemischsensors die Brenngasmenge temporär in einer vordefinierten Stellgröße des zweiten Stellglieds verändert wird, so dass sich ein Mischungsverhältnis des Gasgemisches verändert, und anschließend über das erste Stellglied die Gasmenge soweit erhöht wird, bis wieder der Sollwert des Sensorsignals des Gasgemischsensors erreicht ist,
und wobei die sich anschließend einstellenden Werte der Brenngasmenge und der Gasmenge erfasst und daraus das Mischungsverhältnis des veränderten Gasgemisches berechnet und mit dem Soll-Gasgemisch verglichen werden.
 
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Gasmenge über ein Gebläse bereitgestellt wird und der sich nach der Erhöhung der Gasmenge einstellende Wert der Gasmenge aus einer Drehzahl des Gebläses über eine in dem Steuergerät hinterlegten Drehzahl-Gasmengen-Kennlinie ermittelt wird.
 
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der sich nach der Erhöhung der Gasmenge einstellende Wert der Gasmenge über einen Gassensor gemessen wird.
 
4. Verfahren nach einem der Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an einem Brenner (109) des Heizgerätes (200) über den Ionisationssensor (111) ein Flammensignal erfasst und daraus ein lonisationssignal bestimmt und an das Steuergerät (11, 100) übermittelt wird,
wobei dem jeweiligen Sensorsignal des Gasgemischsensors (10, 106) ein korrespondierendes lonisationssignal des Ionisationssensors (111) zugeordnet wird.
 
5. Verfahren nach Anspruch 4, ferner umfassend einen Kalibrierprozess erfolgend durch eine Ionisationsstromregelung des Flammensignals des Brenners (109) des Heizgerätes (200), bis ein Sollwert des Ionisationssignals erreicht ist.
 
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer über einen Grenzwert hinausgehenden Abweichung der verglichenen Werte des Mischungsverhältnisses des veränderten Gasgemisches mit dem Soll-Gasgemisch der Kalibrierprozess durchgeführt wird.
 
7. Verfahren nach dem vorigen Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Heizgerät (200) anschließend abgeschaltet wird, wenn der Grenzwert nach dem Kalibrierprozess erneut überstiegen wird.
 
8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Heizgerät (200) ausschließlich über den Ionisationssensor (111) geregelt wird, wenn der Grenzwert nach dem Kalibrierprozess erneut überstiegen wird.
 
9. Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Gassensor (8) und/oder ein Brenngassensor (6) zur Erfassung zumindest einer der stofflichen Eigenschaft des Gases oder Brenngases vorgesehen ist/sind.
 
10. Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche 1 - 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein Gassensor (8) die stoffliche Eigenschaft des Gases und ein Brenngassensor (6) die stoffliche Eigenschaft des Brenngases erfassen und daraus Endpunkte einer Sensorkennlinie des Sensorsignals des Gasgemischsensors (10, 106) bestimmt werden.
 
11. Verfahren nach dem vorigen Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Sollwert des Sensorsignals des Gasgemischsensors in Abhängigkeit von den Endpunkten der Sensorkennlinie des Sensorsignals des Gasgemischsensors (10, 106) angepasst wird.
 
12. Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Gasgemischsensor, der Gassensor und/oder der Brenngassensor redundant vorgesehen sind.
 
13. Heizgerät (200) ausgebildet zur Durchführen des Verfahrens nach einem der vorigen Ansprüche.
 




Zeichnung
















Recherchenbericht









Recherchenbericht




Angeführte Verweise

IN DER BESCHREIBUNG AUFGEFÜHRTE DOKUMENTE



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In der Beschreibung aufgeführte Patentdokumente