Hintergrund
[0001] Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf Steuerungen und/oder Regelungen, wie
sie in Verbrennungsvorrichtungen, beispielsweise in Gasbrennern, im Zusammenhang mit
Verbrennungssensoren eingesetzt werden. Verbrennungssensoren in Verbrennungsvorrichtungen
sind beispielsweise Ionisationselektroden und/oder Sauerstoffsensoren. Die vorliegende
Offenbarung bezieht sich insbesondere auf die Regelung und/oder Steuerung von Verbrennungsvorrichtungen
in der Gegenwart von Wasserstoffgas.
[0002] Im Betrieb einer Verbrennungsvorrichtung muss deren Brennleistung bekannt sein und/oder
eingestellt werden. Für eine Verbrennung von Kohlenwasserstoffen oder von reinem Wasserstoff
oder eines Gemisches aus beidem müssen die Luftzufuhr und die Brennstoffzufuhr zueinander
eingestellt werden. Damit wird eine korrekte Luftzahl λ erreicht.
[0003] Ausserdem können äussere Einflüsse auf die Luftzahl und/oder auf die Brennleistung
einwirken. Solche äussere Einflüsse sind beispielsweise der Eingangsdruck des Brennstoffes,
insbesondere des Brenngases, und die Brennstoffzusammensetzung. Weitere Beispiele
für äussere Einflüsse sind die Umgebungstemperatur, der Umgebungsdruck und Änderungen
im Zuluftweg sowie im Abgasweg der Verbrennungsvorrichtung.
[0004] Neben den genannten Sensoren können solche Sensoren, welche sicherheitsgerichtet
die Flamme überwachen, in die Regelung der Brennleistung und/oder der Luftzahl einer
Verbrennungsvorrichtung einbezogen werden. Bislang wird für die Verbrennung reinen
Wasserstoffes in einer Verbrennungsvorrichtung eine optische Flammenüberwachung eingesetzt.
Derweil sind optische Sensoren zur Aufzeichnung von Signalen während einer Verbrennung
aufwändig.
[0006] EP1154202B2 unterscheidet zwischen Brenngasen mit tiefem und hohem kalorischen Brennwert. Zur
Unterscheidung der beiden Brenngase kommen zwei Kennlinien zum Einsatz. Die beiden
Kennlinien betreffen je ein Steuersignal für ein Stellglied der Verbrennungsvorrichtung
über einer Gebläsedrehzahl der Verbrennungsvorrichtung. Für die Regelung der Verbrennungsvorrichtung
werden Steuersignale, welche den Kennlinien entsprechen, gewichtet.
[0007] Weiterhin beansprucht
EP1154202B2 den Einsatz zusätzlicher Sensoren zur Regelung der Verbrennungsvorrichtung. Jene
zusätzlichen Sensoren beeinflussen anhand ihrer Sensorergebnisse die Stellungen von
Stellgliedern der Verbrennungsvorrichtung. Als Beispiel für aus jenen zusätzlichen
Sensoren gewonnene Messdaten nennt
EP1154202B2 eine Änderung der Kesseltemperatur.
[0009] DE102004055716A1 offenbart einen Mischbereich, in welchen eine Luftzufuhr und eine Gaszufuhr münden.
Aus dem Mischbereich heraus führt eine Leitung. Die Leitung endet an einem Brennerteil.
Oberhalb des Brennerteils ist eine Flamme angeordnet. Ein Temperatursensor kann beispielsweise
im Bereich der Flamme, aber auch am Brenner in der Nähe der Flamme angeordnet sein.
Beispielsweise kann auch ein Thermoelement als Temperatursensor verwendet werden.
DE102004055716A1 lehrt die Regelung der von einer Feuerungsreinrichtung erzeugten Temperatur T
ist auf eine Solltemperatur T
soll. Dabei kommt eine Kennlinie zum Einsatz, welche die Solltemperatur T
soll abhängig vom Massenstrom an Luft und/oder der Last der Feuerungseinrichtung angibt.
Als weiterer Parameter bleibt die Luftzahl λ konstant.
[0010] Bei der Verbrennung von reinem Wasserstoff wird an einer lonisationselektrode kein
praktisch nutzbares Signal gebildet. Deshalb eignen sich Ionisationselektroden kaum
zur Aufzeichnung von Signalen bei der Verbrennung reinen Wasserstoffes. Folglich ist
ein anhand eines Flammensignals geregelter elektronischer Verbund bisher nur für kohlenwasserstoffhaltige
Brenngase technisch realisierbar.
[0011] Weiterhin hängen im Falle eines elektronischen Verbundes die Brennleistung und die
Luftzufuhr nur von der Gebläsedrehzahl ab. Im Falle der Brennleistung muss die Luftzahl
λ hierzu konstant gehalten werden. Sofern der Einsatz anderer Sensoren zu aufwändig
ist, ist eine Korrektur von Umgebungseinflüssen kaum möglich. Solche Umgebungseinflüsse
betreffen beispielsweise Lufttemperatur, Luftdruck sowie Änderungen im Zuluftweg oder
Abgasweg der Verbrennungsvorrichtung.
[0013] EP3301362B1 behandelt die Aufzeichnung eines Zuluftstromes anhand eines Massenstromsensors. Der
Massenstromsensor kann dabei in einem Seitenkanal eines Zuluftkanales der Verbrennungsvorrichtung
angeordnet sein. Die Bemessung der Luftzufuhr zum Feuerraum der Verbrennungsvorrichtung
erfolgt dabei anhand zweier in Reihe angeordneter Aktoren. Ein erster Aktor erhält
ein erstes Signal, welches eine Funktion eines angeforderten Durchflusses ist. Ein
zweiter Aktor erhält ein zweites Signal, welches eine Funktion einer Ausgabe des Massenstromsensors
ist. Die kombinierte Steuerung und Regelung gemäss
EP3301362B1 ermöglicht eine Kompensation äusserer Einflüsse auf die Luftzahl und/oder auf die
Brennleistung.
[0015] Gemäss
EP2995861B1 wird ein Massenstromsensor, welcher eine Strömung zwischen 0.1 Meter pro Sekunde
und 5 Metern pro Sekunde erkennt, zur Detektion einer Leckage eingesetzt. Dabei wird
zunächst eines von mindestens zwei in Reihe geschalteten Ventilen geschlossen. Anschliessend
öffnet ein weiteres Ventil. Mit der Öffnung wird ein Fluidstrom zugelassen.
[0017] Der Artikel offenbart einen zweidimensionalen thermischen Massenstromsensor mit Heizelementen
und Thermistoren. Der offenbarte Massenstromsensor umfasst mindestens drei Temperatursensoren
in Form dreier Thermistoren. Dabei sind ein erster und ein zweiter Temperatursensor
in Form eines ersten und zweiten Thermistors auf gegenüberliegenden Seiten des Heizelementes
angeordnet. Eine Verbindung vom ersten zum zweiten Temperatursensor definiert eine
erste Richtung. Ein dritter Temperatursensor in Form eines dritten Thermistors ist
einer zweiten Richtung angeordnet. Die zweite Richtung steht senkrecht auf der ersten
Richtung.
[0019] Ziel der vorliegenden Offenbarung ist es, eine Regelung und/oder Steuerung bereitzustellen,
welche eine Verbrennung von Brenngasen unterschiedlicher Zusammensetzung ermöglicht.
Die Brenngase können dabei Wasserstoffgas enthalten. Insbesondere ist ein Ziel der
vorliegenden Offenbarung, eine Regelung und/oder Steuerung bereitzustellen, welche
einen ausreichenden Modulationsgrad erreicht. Eine solche Regelung ist für kohlenwasserstoffhaltige
Brenngase und/oder für eine Mischung von kohlenwasserstoffhaltigen Brenngasen mit
Wasserstoff und/oder für reinen Wasserstoff und/oder für wasserstoffhaltige Brenngase
mit Inertgasanteil einsetzbar. Wasserstoff bezieht sich dabei auf Wasserstoffgas.
Zusammenfassung
[0020] Vor der Regelung der Luftzufuhr und/oder der Leistung einer Verbrennungsvorrichtung
ist die Art eines Brennstoffes und/oder Brenngases zu schätzen und/oder zu bestimmen
und/oder zu berechnen. Dazu wird ein Massenstromsensor in einem Brennstoffzufuhrkanal
der Verbrennungsvorrichtung eingesetzt. Der Massenstrom verfügt über ein Heizelement.
Es wird nun zunächst eine Heizleistung aus einem Signal des Massenstromsensors ermittelt.
[0021] Weiterhin werden anhand von Widerstandselementen des Massenstromsensors mehrere Temperaturen
ermittelt. Eine Differenz zwischen den ermittelten Temperaturen wird berechnet. Sowohl
die Heizleistung als auch die Differenz werden anschliessend temperaturkompensiert.
[0022] Die temperaturkompensierten Werte können mit Referenzwerten verglichen werden. Dabei
gibt es Referenzwerte beispielsweise für Methan als Brenngas oder für molekularen
Wasserstoff als Brenngas oder für andere Brenngaszusammensetzungen. Aus dem Vergleich
lässt sich die Art des Brennstoffes oder Brenngases abschätzen und/oder bestimmen
und/oder berechnen.
[0023] Die Temperaturkompensation der Heizleistung erfolgt vorzugsweise anhand einer ersten,
empirisch ermittelten Kalibrierkennlinie und/oder anhand einer ersten, empirisch ermittelten
Kalibrierfunktion. Die Temperaturkompensation der Differenz erfolgt vorzugsweise anhand
einer zweiten, empirisch ermittelten Kalibrierkennlinie. Die erste, empirisch ermittelte
Kalibrierkennlinie ist vorteilhaft verschieden von der zweiten, empirisch ermittelten
Kalibrierkennlinie.
[0024] Die Schätzung und/oder Bestimmung und/oder Berechnung der Art des Brenngases und/oder
Brennstoffes erfolgt über eine Abstandsermittlung. Es werden Abstände von Wertepaaren
aus temperaturkompensierter Heizleistung und temperaturkompensierter Differenz zu
den entsprechenden Wertepaaren der Referenzgase ermittelt. Der Brennstoff und/oder
das Brenngas wird entsprechend dem kürzesten Abstand zu einem der Referenzgase wie
beispielsweise Methan, Ethan oder molekularer Wasserstoff geschätzt.
[0025] Basierend auf der Schätzung und/oder Bestimmung und/oder Berechnung der Art des Brenngases
und/oder des Brennstoffes erfolgt die Regelung der Verbrennungsvorrichtung. Dazu kann
einer Art des Brenngases und/oder des Brennstoffes beispielsweise ein Mindestluftbedarf
zugeordnet werden. Mit dem Mindestluftbedarf und der angeforderten Leistung kann der
notwendige Luftdurchsatz ermittelt werden. Die Sollzufuhr an Luft erlaubt die Regelung
der Verbrennungsvorrichtung beispielsweise über mindestens einen Luftaktor derselben.
[0026] Ebenso kann einer Art des Brenngases und/oder Brennstoffes ein Heizwert zugeordnet
werden. Der Heizwert wird mit einem eingestellten Heizwert verglichen. Beispielsweise
kann der eingestellte Heizwert derjenige Heizwert sein, welcher vor der Schätzung
und/oder Bestimmung und/oder Berechnung der Art des Brenngases und/oder Brennstoffes
an der Verbrennungsvorrichtung eingestellt ist. Es wird ein Korrekturfaktor ermittelt,
indem der zugeordnete Heizwert auf den eingestellten Heizwert bezogen oder normiert
wird. Damit wird eine Änderung beispielsweise der Luftzufuhr zur Verbrennungsvorrichtung
im Verhältnis des Korrekturfaktors ermöglicht.
[0027] Es ist weiterhin ein wesentliches Ziel der Erfindung, anhand der geschätzten oder
bestimmten Art des Brenngases oder Brennstoffes die korrekte Zuordnung zwischen Messwert
und Brennstoffzufuhr zu ermitteln. Anhand des Messwerts wird die aktuellen Brennstoffzufuhr
zu bestimmt. Der Messwert ist dabei die Heizleistung des Massenstromsensors und/oder
eine oder mehrere der Temperaturdifferenzen aus den gemessenen Temperaturen der Temperatursensoren.
Als Brennstoffzufuhr kann dabei der Brennstoffmassenstrom oder der Brennstoffvolumenstrom
oder die Brennstoffgeschwindigkeit verwendet werden. Es kann auch einer dieser Werte
unter Bezug auf bestimmte Umgebungsbedingungen verwendet werden.
[0028] Die Regelung der Verbrennungsvorrichtung kann anhand der bestimmten Grösse für die
aktuelle Brennstoffzufuhr und anhand eines entsprechend vorgegebenen Sollwertes die
Brennstoffzufuhr und/oder Brenngaszufuhr einstellen. Die Einstellung der Brennstoffzufuhr
und/oder Brenngaszufuhr erfolgt mit Hilfe eines Brennstoffaktors.
[0029] Darüber hinaus kann anhand der geschätzten oder bestimmten Art des Brenngases oder
Brennstoffes und dem zugeordneten Heizwert die aktuelle Brennleistung ermittelt werden.
Auch hier kann die Regelung der Verbrennungsvorrichtung anhand der bestimmten Grösse
für die aktuelle Brennleistung und einem vorgegebenen Sollwert die Brennleistung mit
Hilfe mindestens eines Brennstoffaktors einstellen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
[0030] Verschiedene Merkmale werden dem Fachmann aus der folgenden detaillierten Beschreibung
der offenbarten nicht einschränkenden Ausführungsformen ersichtlich. Die Zeichnungen,
die der detaillierten Beschreibung beiliegen, können kurz wie folgt beschrieben werden:
FIG 1 zeigt eine Verbrennungsvorrichtung mit einem Massenstromsensor im Brennstoffzufuhrkanal.
FIG 2 zeigt ein angeströmtes Sensorelement mit verschiedenen Widerstandselementen.
FIG 3 zeigt die Aufbringung der Widerstandselemente des Sensorelementes auf eine dünne
Schicht und/oder Folie.
FIG 4 zeigt eine Sensorkontrolleinheit in kommunikativer Verbindung mit den Widerstandselementen.
FIG 5 zeigt einen Verlauf einer Temperaturdifferenz über der Zufuhr an Brennstoff
und/oder an Brenngas.
FIG 6a bis FIG 6c zeigen Verläufe von Temperaturdifferenzen für verschiedene Brennstoffe
und/oder Brenngase.
FIG 7a bis FIG 7c zeigen Verläufe von Heizleistungen über der Zufuhr an Brennstoff
und/oder Brenngas für verschiedene Brennstoffe und/oder Brenngase.
Detaillierte Beschreibung
[0031] FIG 1 zeigt eine Verbrennungsvorrichtung 1 wie beispielsweise einen wandhängenden
Gasbrenner und/oder einen bodenstehenden Gasbrenner. Im Feuerraum 2 der Verbrennungsvorrichtung
1 brennt im Betrieb eine Flamme eines Wärmeerzeugers. Der Wärmeerzeuger tauscht die
Wärmeenergie der heissen Brenngase in ein anderes Fluid wie beispielsweise Wasser.
Mit dem warmen Wasser wird beispielsweise eine Warmwasserheizungsanlage betrieben
und/oder Trinkwasser erwärmt. Gemäss einer anderen Ausführungsform kann mit der Wärmeenergie
der heissen Brennstoffe und/oder Brenngase ein Gut beispielsweise in einem industriellen
Prozess erhitzt werden. Gemäss einer weiteren Ausführungsform ist der Wärmeerzeuger
Teil einer Anlage mit Kraft-Wärme-Kopplung, beispielsweise ein Motor einer solchen
Anlage. Gemäss einer anderen Ausführungsform ist der Wärmeerzeuger eine Gasturbine.
Ferner kann der Wärmeerzeuger der Erhitzung von Wasser in einer Anlage zur Gewinnung
von Lithium und/oder Lithiumkarbonat dienen. Die Abgase werden aus dem Feuerraum 2
beispielsweise über einen Schornstein 9 abgeführt.
[0032] Die Luftzufuhr 5 zur Verbrennung wird über ein motorisch angetriebenes Gebläse 3
dem Feuerraum 2 über den Luftzufuhrkanal 10 zugeführt. Die notwendige Verbrennungsluftmenge
wird von einer Regel-und/oder Steuereinheit 13 festgelegt. Mit dem Ansteuersignal
15 wird der Wert zum Gebläse 3 übertragen. Es ist hierbei davon auszugehen, dass das
Gebläse 3 auch das festgelegte Luftdurchsatzniveau erreicht. Dies kann beispielsweise
durch eine interne Drehzahlregelung und/oder eine interne Regelung über einen hier
nicht gezeichneten Luftvolumenstrom- oder Luftmassenstromsensor erfolgen. Die entsprechende
Regeleinheit kann auch auf der Regel- und/oder Steuereinheit 13 integriert sein.
[0033] Die Regel- und/oder Steuereinheit 13 umfasst vorteilhaft einen Mikrocontroller und/oder
einen Mikroprozessor. In einer speziellen Ausführungsform ist die Regel- und/oder
Steuereinheit 13 ein Mikrocontroller und/oder ein Mikroprozessor. Die Regel- und/oder
Steuereinheit 13 umfasst vorzugsweise einen Speicher wie beispielsweise einen nicht-flüchtigen
Speicher.
[0034] Alternativ oder zusätzlich kann die Luftzufuhr 5 durch eine Luftklappe 4 eingestellt
und/oder eingeregelt werden. Das angesteuerte Signal 14 wird auch tatsächlich von
der Luftklappe 4 eingestellt. Ferner kann ein angefordertes Signal 14 auch tatsächlich
von der Luftklappe 4 eingeregelt werden. Dies kann beispielsweise durch eine intern
in der Luftklappe 4 realisierte Positionsrückmeldung oder über einen Luftvolumenstrom-
beziehungsweise Luftmassenstromsensor erfolgen. Eine Regelung für zwei Luftaktoren
ist in dem zuvor erwähnten europäischen Patent
EP3301362B1 beschrieben. Es kann aber auch das Gebläse 3 eine feste Drehzahl haben und nur die
Luftklappe 4 verstellbar und/oder regelbar sein. Weiterhin kann die Luftklappe 4 vollständig
entfallen.
[0035] Der Brennstoff 6 wird von der Brennstoffquelle, vorzugsweise ein Gasnetz oder ein
Gastank, über einen Massenstromsensor 11 und mindestens ein motorisch angetriebenes
Brennstoffventil 7, 8 zugeführt. Vorteilhaft wird der Brennstoff 6 über einen Massenstromsensor
11 und zwei motorisch angetriebene Brennstoffventile 7, 8 zugeführt. Anschliessend
wird der Brennstoff 6 mit der zugeführten Luft 5 verbrannt.
[0036] Das mindestens eine Brennstoffventil 7, 8 ist als Sicherheitsabsperrventil ausgelegt.
Folglich kann bei einem Abschaltsignal durch die Regel- und/oder Steuereinheit 13
anhand der Signale 19 und/oder 20 die Zufuhr an Brennstoff 6 vollständig unterbrochen
werden. Mithin wird eine Flamme im Feuerraum 2 abgeschaltet.
[0037] Vorzugsweise sind die zwei Brennstoffventile 7, 8 als Sicherheitsabsperrventile ausgelegt.
Die zwei motorisch angetriebenen Absperrventile 7, 8 sind dabei vorzugsweise in Serie
angeordnet. Folglich kann bei einem Abschaltsignal durch die Regel- und/oder Steuereinheit
13 anhand der Signale 19 und/oder 20 die Zufuhr an Brennstoff 6 vollständig unterbrochen
werden. Mithin wird eine Flamme im Feuerraum 2 abgeschaltet.
[0038] Mindestens ein motorisch angetriebenes Ventil 7, 8 ist zusätzlich vom vollständig
geschlossenen Zustand stufenlos oder mit Zwischenstellungen zu einem vollständig geöffneten
Zustand einstellbar und/oder einregelbar. Mit dem Öffnungsgrad des Brennstoffventiles
7, 8 kann die Zufuhr an Brennstoff 6 anhand der gemessenen Strömungsmenge des Massenstromsensors
11 eingestellt werden. Die Einstellung erfolgt auf einen vorgegebenen Sollwert. Gemäss
einer weiteren Ausführungsform kann mit dem Öffnungsgrad des Brennstoffventiles 7,
8 die Zufuhr an Brennstoff 6 anhand der gemessenen Strömungsmenge des Massenstromsensors
11 eingeregelt werden. Die Einregelung erfolgt auf einen vorgegebenen Sollwert.
[0039] Ferner können zwei motorisch angetriebenes Ventile 7, 8 zusätzlich vom vollständig
geschlossenen Zustand stufenlos oder mit Zwischenstellungen zu einem vollständig geöffneten
Zustand einstellbar und/oder einregelbar sein. Die zwei motorisch angetriebenen Brennstoffventile
7, 8 sind dabei vorzugsweise in Serie angeordnet. Mit den Öffnungsgraden der zwei
Brennstoffventile 7, 8 kann die Zufuhr an Brennstoff 6 anhand der gemessenen Strömungsmenge
des Massenstromsensors 11 eingestellt werden. Die Einstellung erfolgt auf einen vorgegebenen
Sollwert. Gemäss einer weiteren Ausführungsform kann mit den Öffnungsgraden der Brennstoffventile
7, 8 die Zufuhr an Brennstoff 6 anhand der gemessenen Strömungsmenge des Massenstromsensors
11 eingeregelt werden. Die Einregelung erfolgt auf einen vorgegebenen Sollwert.
[0040] Das mindestens eine einstellbare Brennstoffventil 7, 8 muss nicht unbedingt als Sicherheitsabsperrventil
ausgelegt sein. Die Zufuhr an Brennstoff 6 wird dann über ein zusätzliches, einstellbares
Brennstoffventil festgelegt und/oder geregelt. Die Stellung des zusätzlichen, einstellbaren
Brennstoffventiles wird vom Regelkreis in der Regel- und/oder Steuereinheit 13 mit
Hilfe des Signales vom Massenstromsensor 11 ausgeregelt. Mithin wird auch die Zufuhr
an Brennstoff 6 ausgeregelt.
[0041] Gemäss einer Ausführungsform müssen die zwei einstellbaren Brennstoffventile 7, 8
nicht unbedingt als Sicherheitsabsperrventil ausgelegt sein. Es können auch zwei unabhängige
Sicherheitsabsperrventile 7, 8 verwendet werden, die nur vollständig öffnen und schliessen
können. Die Zufuhr an Brennstoff 6 wird dann über ein weiteres einstellbares Brennstoffventil
festgelegt und/oder geregelt. Die Stellung des zusätzlichen, einstellbaren Brennstoffventiles
wird vom Regelkreis in der Regel- und/oder Steuereinheit 13 mit Hilfe des Signales
vom Massenstromsensor 11 ausgeregelt. Mithin wird auch die Zufuhr an Brennstoff 6
ausgeregelt.
[0042] Der Massenstromsensor 11 umfasst vorzugsweise eine Mess- und Steuereinheit 12. In
der Mess-und Steuereinheit 12 werden die aufgenommenen Messsignale verarbeitet. Es
werden drei Signale 16, 17 und 18 an die Regel- und/oder Steuereinheit 13 übermittelt.
Diese Signale beinhalten Informationen über die Durchflussmenge und über die Brennstoffzusammensetzung
und/oder Brenngaszusammensetzung. In einer kompakten Ausführungsform umfasst der Massenstromsensor
11 nicht die Mess- und Steuereinheit 12. Stattdessen kann die Mess- und Steuereinheit
12 teilweise oder ganz in der Regel- und/oder Steuereinheit 13 integriert sein.
[0043] Die Mess- und Steuereinheit 12 des Massenstromsensors 11 umfasst vorteilhaft einen
Mikrocontroller und/oder einen Mikroprozessor. In einer speziellen Ausführungsform
ist die Mess- und Steuereinheit 12 des Massenstromsensors 11 ein Mikrocontroller und/oder
ein Mikroprozessor. Die Mess- und Steuereinheit 12 des Massenstromsensors 11 umfasst
vorzugsweise einen Speicher wie beispielsweise einen nicht-flüchtigen Speicher.
[0044] Der Massenstromsensor 11 umfasst vorzugsweise die Mess- und Steuereinheit 12 und
ein Sensorelement 21. Der Aufbau des Sensorelementes 21 ist in FIG 2 und in FIG 3
dargestellt. Das Sensorelement 21 umfasst ein Sensorsubstrat.
[0045] Auf dem Sensorsubstrat ist eine dünne Schicht und/oder Folie 22 aufgebracht. Unter
den Flächen 23 und 24 ist das Sensorsubstrat oder ein Teil des Sensorsubstrates entfernt.
Folglich liegen die temperaturabhängigen Widerstandselemente 26, 27, 28 und 29 praktisch
nur auf der dünnen Schicht und/oder Folie 22. Dadurch ergibt sich eine thermische
Entkopplung der Widerstandselemente 26, 27, 28 und 29 vom Sensorsubstrat. Vorzugsweise
ergibt sich eine gute thermische Entkopplung der Widerstandselemente 26, 27, 28 und
29 vom Sensorsubstrat. Idealerweise ergibt sich eine sehr gute thermische Entkopplung
der Widerstandselemente 26, 27, 28 und 29 vom Sensorsubstrat.
[0046] Änderungen der Temperaturen der Widerstandselemente 26, 27, 28 und 29 erfolgen aufgrund
der geringen Wärmekapazitäten der Widerstandselemente und der geringen Wärmeableitungen
schnell. Vorzugsweise erfolgen Änderungen der Temperaturen der Widerstandselemente
26, 27, 28 und 29 aufgrund der geringen Wärmekapazitäten der Widerstandselemente und
der geringen Wärmeableitungen sehr schnell. Ein strömendes Medium wie beispielsweise
ein Brenngas 6 strömt über die Flächen 23 und 24 und damit über die Widerstandselemente
26, 27, 28 und 29. Die Widerstandselemente 26, 27, 28 und 29 werden wie in FIG 4 dargestellt
angesteuert von der Mess-und Steuereinheit 12.
[0047] In einer speziellen Ausführungsform umfasst die Mess- und Steuereinheit 12 zur Ansteuerung
der Widerstandselemente 26, 27, 28 und 29 einen oder mehrere Digital/Analog-Wandler.
Der eine oder die mehreren Digital/Analog-Wandler ändert oder ändern digitale Ansteuersignale
an die Widerstandselemente 26, 27, 28 und 29 in analoge Signale. Der eine oder die
mehreren Digital/Analog-Wandler kann oder können beispielsweise verwendet werden,
um einen elektrischen Strom durch eines der Widerstandselemente 26, 27, 28 und 29
zu senden. Der elektrische Strom ist vorzugsweise ein vorgegebener elektrischer Strom.
Der eine oder die mehreren Digital/AnalogWandler kann oder können in einer kompakten
Ausführungsform ganz in die Mess- und Steuereinheit 12 integriert sein. Insbesondere
kann oder können der eine oder die mehreren Digital/Analog-Wandler und die Mess- und
Steuereinheit 12 ein Ein-Chip-System bilden. So können der eine oder die mehreren
Digital/Analog-Wandler und ein Mikrocontroller der Mess- und Steuereinheit 12 ein
Ein-Chip-System bilden. Ferner kann oder können der eine oder die mehreren Digital/Analog-Wandler
und ein Mikroprozessor der Mess- und Steuereinheit 12 ein Ein-Chip-System bilden.
[0048] In einer weiteren speziellen Ausführungsform umfasst die Mess- und Steuereinheit
12 zum Einlesen der Signale der Widerstandselemente 26, 27, 28 und 29 einen oder mehrere
Analog/Digital-Wandler. Der eine oder die mehreren Analog/Digital-Wandler ändert oder
ändern analoge Signale an den Widerstandselemente 26, 27, 28 und 29 in digitale Signale.
Der eine oder die mehreren Analog/Digital-Wandler kann oder können beispielsweise
verwendet werden, um eine elektrische Spannung an einem der Widerstandselemente 26,
27, 28 und 29 einzulesen. Der eine oder die mehreren Analog/Digital-Wandler kann oder
können in einer kompakten Ausführungsform ganz in die Mess- und Steuereinheit 12 integriert
sein. Insbesondere kann oder können der eine oder die mehreren Analog/Digital-Wandler
und die Mess- und Steuereinheit 12 ein Ein-Chip-System bilden. So können der eine
oder die mehreren Analog/Digital-Wandler und ein Mikrocontroller der Mess- und Steuereinheit
12 ein Ein-Chip-System bilden. Ferner kann oder können der eine oder die mehreren
Analog/Digital-Wandler und ein Mikroprozessor der Mess- und Steuereinheit 12 ein Ein-Chip-System
bilden.
[0049] Die Mess- und Steuereinheit 12 des Massenstromsensors11 umfasst eine Sensorkontrolleinheit
32 wie beispielsweise eine zentrale Sensorkontrolleinheit 32. Von der Sensorkontrolleinheit
32 werden die auf dem Sensorelement 21 liegenden Widerstandselemente 27, 28 und 29
mit einem konstanten elektrischen Strom versorgt. Ferner wird von der Sensorkontrolleinheit
32 ein in der Mess- und Steuereinheit 12 liegender Referenzwiderstand 30 mit einem
konstanten elektrischen Strom versorgt.
[0050] Der konstante elektrische Strom wird dabei so klein gewählt, dass die Widerstandselemente
27, 28 und 29 durch diesen Strom praktisch nicht erwärmt werden. Mit Hilfe des bekannten
Wertes des Referenzwiderstandes 30 kann anhand einer gemessenen elektrischen Spannung
37 der elektrische Strom durch die Widerstandselemente 27, 28 und 29 genau ermittelt
werden. Anhand der elektrischen Spannungen 34, 35 und 36 und anhand des ermittelten
elektrischen Stromes können die temperaturabhängigen Werte der Widerstandselemente
27, 28 und 29 berechnet werden. Die Berechnung erfolgt vorzugsweise durch die Sensorkontrolleinheit
32.
[0051] Die Sensorkontrolleinheit 32 umfasst vorteilhaft einen Mikrocontroller und/oder einen
Mikroprozessor. In einer speziellen Ausführungsform ist die Sensorkontrolleinheit
32 ein Mikrocontroller und/oder ein Mikroprozessor. Die Sensorkontrolleinheit 32 umfasst
vorzugsweise einen Speicher wie beispielsweise einen nicht-flüchtigen Speicher. In
einer zentralen Ausführungsform umfasst die zentrale Sensorkontrolleinheit 32 vorteilhaft
einen Mikrocontroller und/oder einen Mikroprozessor. In einer speziellen Ausführungsform
ist die zentrale Sensorkontrolleinheit 32 ein Mikrocontroller und/oder ein Mikroprozessor.
Die zentrale Sensorkontrolleinheit 32 umfasst vorzugsweise einen Speicher wie beispielsweise
einen nicht-flüchtigen Speicher.
Weiterhin ist vorzugsweise der zumindest eine Analog/Digitalwandler zum Einlesen der
Signale der Widerstandselemente 26, 27, 28 und 29 in der Sensorkontrolleinheit 32
integriert.
In einer weiteren bevorzugten Ausführung der zumindest eine Analog/Digitalwandler
zum Einlesen der Signale der Widerstandselemente 26, 27, 28 und 29 von der Sensorkontrolleinheit
32 getrennt ausgeführt. In einer besonders bevorzugten Ausführung wird dann das Signal
von dem zumindest einen Analog/Digitalwandler zur Sensorkontrolleinheit 32 über einen
Bus übertragen. Als Bus kommt beispielsweise einen SPI-Bus oder einen CAN-Bus infrage.
[0052] Mit einer bekannten Widerstandstemperaturkennlinie kann anhand des jeweiligen Widerstandswertes
die Temperatur des jeweiligen Widerstandselementes 27, 28 und 29 bestimmt werden.
Die Widerstandstemperaturkennlinie für jedes der drei Widerstandselementes 27, 28
und 29 wird bevorzugt mittels einer Temperaturkalibrierung ermittelt. Die Widerstandstemperaturkennlinie
für jedes der drei Widerstandselementes 27, 28 und 29 wird vorzugsweise in der Sensorkontrolleinheit
32 hinterlegt. Beispielsweise kann die Widerstandstemperaturkennlinie für jedes der
drei Widerstandselementes 27, 28 und 29 in einem nicht-flüchtigen Speicher der Sensorkontrolleinheit
32 hinterlegt sein.
[0053] Das Widerstandselement 29 ist dabei von den anderen Widerstandselementen 26, 27 und
28 thermisch entkoppelt, da es in einer eigenen thermischen Insel liegt.
[0054] Mit dem Widerstandselement 29 kann somit ein Signal ermittelt und/oder aufgezeichnet
werden, welches praktisch ausschliesslich eine Temperatur des strömenden Brennstoffes
6 angibt. Vorzugsweise kann mit dem Widerstandselement 29 somit ein Signal ermittelt
und/oder aufgezeichnet werden, welches praktisch ausschliesslich eine Temperatur des
strömenden Brenngases 6 angibt. Vorzugsweise kann mit dem Widerstandselement 29 ein
Signal ermittelt und/oder aufgezeichnet werden, welches sehr genau eine Temperatur
des strömenden Brennstoffes 6 angibt. Idealerweise kann mit dem Widerstandselement
29 ein Signal ermittelt und/oder aufgezeichnet werden, welches sehr genau eine Temperatur
des strömenden Brenngases 6 angibt.
[0055] Das Widerstandselement 26 dient als Heizer und Temperaturfühler. Anhand des Widerstandselementes
26 kann ein Signal aufgezeichnet werden, welches die Temperatur TH des als Heizwiderstand
26 ausgebildeten Widerstandselementes 26 angibt. Zum Heizen wird die Spannung über
dem Heizwiderstand 26 und dem Serienwiderstand 31 von der Sensorkontrolleinheit 32
an einen Treiber 33 gelegt. Der Treiber 33 stellt ausreichend Strom und Leistung zur
Verfügung, um das Widerstandselement 26 zu beheizen.
[0056] Mit Hilfe der elektrischen Spannung 39 über dem Serienwiderstand 31 kann der Strom
durch den Heizwiderstand 26 von der Sensorkontrolleinheit 32 bestimmt werden. Mit
dem berechneten Strom und der elektrischen Spannung 38 kann der temperaturabhängige
Wert des Heizwiderstandes 26 berechnet werden. Vorzugsweise wird der temperaturabhängige
Wert des Heizwiderstandes 26 von der Sensorkontrolleinheit 32 berechnet.
[0057] Anhand einer Widerstandstemperaturkennlinie und anhand des temperaturabhängigen Wertes
des Heizwiderstandes 26 kann die Temperatur TH des Heizwiderstandes 26 genau bestimmt
werden. Die Widerstandstemperaturkennlinie für den Heizwiderstand 26 wird ebenfalls
bevorzugt mittels einer Temperaturkalibrierung ermittelt. Die Widerstandstemperaturkennlinie
für den Heizwiderstand 26 wird vorzugsweise in der Sensorkontrolleinheit 32 hinterlegt.
Beispielsweise kann die Widerstandstemperaturkennlinie für den Heizwiderstand 26 in
einem nicht-flüchtigen Speicher der Sensorkontrolleinheit 32 hinterlegt sein.
[0058] Mit der Höhe der Spannung am Ausgang des Treibers 33 kann somit die Temperatur TH
des Heizwiderstandes 26 eingestellt oder eingeregelt werden. Über die Spannungen 38
und 39 kann die Temperatur TH des Heizwiderstandes 26 gemessen und/oder ermittelt
werden.
[0059] Der Heizwiderstand 26 wird im sogenannten CTA-Modus (Constant Temperatur Anemometer-Modus)
betrieben. Das heisst, die Temperatur des Heizwiderstandes 26 wird mittels einer Temperaturregelung
auf eine konstante Übertemperatur von ΔTH ausgeregelt. Mit der Übertemperatur ΔTH
wird eine Differenz zwischen einer Temperatur TH des Heizwiderstandes 26 und einer
Temperatur den Brennstoffes 6 TM bezeichnet:

Dabei wird anhand des Widerstandselementes 29 ein Signal aufgezeichnet, welches eine
Temperatur TM des Brennstoffes 6 angibt. Mit der Übertemperatur ΔTH wird vorteilhaft
eine Differenz zwischen einer Temperatur TH des Heizwiderstandes 26 und einer Temperatur
den Brenngases 6 TM bezeichnet:

Dabei wird anhand des Widerstandselementes 29 ein Signal aufgezeichnet, welches eine
Temperatur TM des Brenngases 6 angibt. Die Temperaturregelung auf eine konstante Übertemperatur
wird vorzugsweise durch die Sensorkontrolleinheit 32 durchgeführt. Die Temperaturregelung
auf eine konstante Übertemperatur wird idealerweise durch einen Regler in der Sensorkontrolleinheit
32 durchgeführt. Die Übertemperatur ΔTH hat typischerweise Werte von 20 Kelvin, 40
Kelvin, 60 Kelvin oder sogar 80 Kelvin.
[0060] Strömt nun der Brennstoff über den Heizwiderstand 26, so wird abhängig von der Strömungsgeschwindigkeit
25 und der Zusammensetzung des Brennstoffes 6 der Heizwiderstand 26 unterschiedlich
stark gekühlt. Vorzugsweise ist der Brennstoff 6 ein Brenngas. In diesem Fall wird
abhängig von der Strömungsgeschwindigkeit 25 und der Zusammensetzung des Brennstoffes
6 der Heizwiderstand 26 unterschiedlich stark gekühlt. Steigt bei gleicher Brennstoffzusammensetzung
und/oder Brenngaszusammensetzung die Strömungsgeschwindigkeit 25, so wird auch der
Heizwiderstand 26 stärker gekühlt.
[0061] Damit die Übertemperatur ΔTH konstant bleibt, muss der Temperaturregler die Heizleistung
PH bei stärkerer Überströmung entsprechend erhöhen. Die Heizleistung PH ist in den
Figuren 7a, 7b und 7c als Signal 48 entlang der vertikalen Achse aufgetragen. Das
Signal 16 ist ein Mass für eine Zufuhr an Brennstoff 6 und/oder für die Zufuhr an
Brenngas 6. Insbesondere ist Signal 16 ein Mass für einen Massenstrom an Brennstoff
6 und/oder an Brenngas 6.
[0062] Die Heizleistung PH ist damit ein Mass für die Strömungsgeschwindigkeit über dem
Massenstromsensor 11. Die Heizleistung PH kann aus den gemessenen Spannungen 38 und
39 mit dem bekannten Serienwiderstand 21 berechnet werden. Die Berechnung von PH erfolgt
vorzugsweise in der Sensorkontrolleinheit 32.
[0063] Die Widerstandselemente 27 und 28 liegen seitlich des Heizwiderstandes 26. Wird der
Heizwiderstand 26 um einen Wert ΔTH über der Brenngastemperatur TM erwärmt, so werden
auch die beiden Widerstandselemente 27 und 28 mit erwärmt. Die Widerstandselemente
27 und 28 werden erwärmt, weil sie über die dünne Schicht und/oder Folie 22 und den
strömenden Brennstoff 6 thermisch an den Heizwiderstand 26 koppeln. Vorzugsweise erfolgt
die thermische Kopplung über die dünne Schicht und/oder Folie 22 und den strömenden
Brennstoff 6 und/oder das strömende Brenngas 6.
[0064] Mittels der jeweiligen Widerstandstemperaturkennlinien der Widerstandselemente 27
und 28 können anhand der gemessenen Widerstandswerte von 27 und 28 die jeweiligen
Widerstandstemperaturen ermittelt werden. Dabei sind die Widerstandstemperaturkennlinien
der Widerstandselemente 27 und 28 vorzugsweise in der Sensorkontrolleinheit 32 hinterlegt.
Die Widerstandstemperaturkennlinien der Widerstandselemente 27 und 28 sind idealerweise
in einem nicht-flüchtigen Speicher der Sensorkontrolleinheit 32 hinterlegt.
[0065] Das Widerstandselement 27 liegt gegenüber dem Heizwiderstand 26 strömungsaufwärts.
Deshalb wird anhand des Widerstandselementes 27 eine aufwärtsliegende Widerstandstemperatur
TU ermittelt. Das Widerstandselement 28 liegt gegenüber dem Heizwiderstand 26 strömungsabwärts.
Deshalb wird anhand des Widerstandselementes 28 eine abwärtsliegende Widerstandstemperatur
TD ermittelt.
[0066] Beide Temperaturen TU und TD sind durch die Übertemperatur ΔTH relativ zur Temperatur
TM des Brennstoffes 6 und oder Brenngases 6 verursacht. Es lassen sich folglich zwei
weitere Differenzen

und

berechnen. Vorzugsweise werden die Berechnungen der Differenzen ΔTU und ΔTD von der
Sensorkontrolleinheit 32 durchgeführt. Es entspricht die Differenz ΔTU dem Signal
16. Die Differenz ΔTD entspricht dem Signal 17. Die Heizleistung PH entspricht dem
Signal 18. Vorteilhaft werden die Differenz ΔTD und die Heizleistung PH von der Regel-
und/oder Steuereinheit 13 temperaturkompensiert.
[0067] Wird bei gleicher Brenngaszusammensetzung die Strömungsgeschwindigkeit erhöht, so
sinkt ΔTU (Signal 16). Der Grund hierfür ist, dass das Widerstandselement 27, mit
dem ΔTU (Signal 16) bestimmt wird, seine Wärme ausschliesslich über die Wärmeleitung
der dünnen Schicht oder Folie 22 erhält. Sobald das Medium über das Sensorelement
21 strömt, wird die Wärme vom Widerstandselement 27 weggeblasen. Folglich findet kein
oder kaum Wärmetransport vom Heizwiderstand 26 zum Widerstandselement 27 über den
Brennstoff 6 und/oder das Brenngas 6 statt.
[0068] Bei steigender Strömungsgeschwindigkeit 25 wird die dem Widerstandselement 27 über
die dünne Schicht und/oder Folie 22 zugeführte Wärme zunehmend vom strömenden Brennstoff
6 und/oder Brenngas 6 weggetragen. Folglich wird das Widerstandselement 27 zunehmend
gekühlt. Die Differenz ΔTU (Signal 16) nimmt daher mit steigender Strömungsgeschwindigkeit
25 ab.
[0069] Hält man nun die Strömungsgeschwindigkeit 25 konstant und ändert die Zusammensetzung
des Brennstoffes 6 und/oder Brenngases 6, so wird zunächst der Heizwiderstand 26 mehr
oder weniger gekühlt. Allerdings wird über die Temperaturregelung der Temperaturwert
des Heizwiderstandes 26 konstant gehalten. Vorzugsweise erfolgt die Temperaturregelung
durch die Sensorkontrolleinheit 32.
[0070] Ebenfalls wird das Widerstandselement 27 um das gleiche Mass mehr oder weniger gekühlt.
Durch die starke thermische Kopplung des Widerstandselementes 27 an den Heizwiderstand
26 über die dünne Schicht und/oder Folie 22 wird dieser Verlust durch die Temperaturregelung
mit ausgeglichen. Folglich ändert sich die Differenz ΔTU (Signal 16) bei einer Variation
des Brennstoffes 6 und/oder Brenngases 6 praktisch nicht.
[0071] Das Medium ist ein Brennstoff 6 und/oder ein Brenngas 6. Die Mediumstemperatur TM
ist eine Temperatur des Brennstoffes 6 und/oder des Brenngases 6. Eine Änderung der
Mediumstemperatur TM hat aufgrund der Differenzbildung zum gemessenen Wert der Mediumstemperatur
TM keine direkte Auswirkung.
[0072] Allerdings hat die Änderung der Mediumstemperatur TM auch eine Auswirkung auf ausgewählte
Stoffkonstanten wie kinematische Viskosität und/oder die Wärmeleitung des Brennstoffes
6 und/oder Brenngases 6. Mithin hat die Änderung der Mediumstemperatur TM einen Einfluss
ähnlich dem einer Änderung der Zusammensetzung des Brennstoffes 6 und/oder Brenngases
6.
[0073] Ähnlich einer Änderung der Brennstoffzusammensetzung und/oder Brenngaszusammensetzung
wirkt sich daher eine Temperaturänderung des Brennstoffes 6 und/oder Brenngases 6
nicht auf die Differenz ΔTU (Signal 41) aus. Die Differenz ΔTU (Signal 16) ist also
weitestgehend unabhängig von der Temperatur des zugeführten Brennstoffes 6 und/oder
Brenngases 6. Die Differenz ΔTU (Signal 16) hängt in weitem Bereich der Brennstoffzusammensetzung
und/oder Brenngaszusammensetzung nur von der Strömungsgeschwindigkeit beziehungsweise
Brennstoffzufuhr 25 über dem Sensorelement 21 ab.
[0074] Der Massenstromsensor 11 mit dem Sensorelement 21 kann in einer festen Geometrie
mit konstanter Querschnittsfläche verbaut werden. Dann ist ΔTU (Signal 16) weitestgehend
unabhängig von Brennstoffzusammensetzung und/oder Brenngaszusammensetzung sowie weitestgehend
unabhängig von Brennstofftemperatur und/oder Brenngastemperatur und nur vom Massenstrom
des Brennstoffes 6 oder Brenngases 6 abhängig.
[0075] Aus ΔTU (Signal 16) wird über die Kennlinie 41 die zugehörige Strömungsgeschwindigkeit
und/oder Brennstoffzufuhr und/oder Brenngaszufuhr bestimmt. Der Verlauf einer typischen
Kennlinie 41 ist in FIG 5 dargestellt. Der Wert 40 repräsentiert dabei die Strömungsgeschwindigkeit
und/oder Brennstoffzufuhr 25 für alle Temperaturen und/oder Brennstoffzusammensetzungen,
berechnet über die Kennlinie 41. Vorzugsweise bestimmt die Sensorkontrolleinheit 32
das Signal 16. Vorzugsweise übermittelt die Sensorkontrolleinheit 32 das Signal 16
an die Regel- und/oder Steuereinheit 13. Vorzugsweise wird das Strömungssignal 40
über die Kennlinie 41 in der Regel- und/oder Steuereinheit 13 berechnet. Das Strömungssignal
40 entspricht der Strömungsgeschwindigkeit 25 und/oder Brennstoffzufuhr 6.
[0076] Die Kennlinie 41 von Signal 16 über Signal 40 wird anhand einer Strömungskalibrierung
einmalig festgelegt. Vorzugsweise ist die Kennlinie von Signal 16 über Signal 40 in
der Regel- und oder Steuereinheit 13hinterlegt. Idealerweise ist die Kennlinie von
Signal 16 über Signal 40 in einem nicht-flüchtigen Speicher der Regel- und oder Steuereinheit
13 hinterlegt.
[0077] FIG 6 zeigt drei verschiedene Diagramme für ΔTD (Signal 17) bei jeweils unterschiedlichen
Temperaturen für unterschiedliche Brennstoffe 6 und/oder Brenngase 6 über dem Signal
42. Das Signal 42 repräsentiert die Strömungsgeschwindigkeit 25 und/oder die Brennstoffzufuhr
6 allerdings gemessen aus dem Wert ΔTD (Signal 17). Die Abhängigkeit von der Brenngaszusammensetzung
rührt daher, dass die Wärme vom Heizwiderstand 26 nicht nur über die dünne Schicht
und/oder Folie 22 auf das Widerstandselement 28 gelangt. Stattdessen gelangt Wärme
vom Heizwiderstand 26 zum Widerstandselement 28 auch über den Brennstoff 6 und/oder
das Brenngas 6. Mithin hängt die Temperatur vom Widerstandselement 28 auch von den
Stoffparametern des Brennstoffes 6 und/oder Brenngases 6 ab.
[0078] Kennlinie 44 zeigt das Verhalten für Methan als Brenngas 6. Dieses Brenngas 6 wurde
hier beispielhaft als Referenz ausgewählt. Kennlinie 45 zeigt das Verhalten für das
Referenzgas Methan mit Beimischungen energiereicherer Brenngase 6, also beispielsweise
Ethan oder Propan. Die Kennlinie 46 zeigt ein Verhalten für ein Brenngas mit Beimischungen
beispielsweise von Stickstoff als inertem Gas. Die Kennlinie 47 zeigt eine Mischung
aus Methan als Brenngas 6 mit Wasserstoff, während die Kennlinie 48 eine Kennlinie
für reinen Wasserstoff und/oder für reines Wasserstoffgas zeigt.
[0079] Weil die Stoffparameter der Brennstoffe 6 und/oder Brenngase 6 temperaturabhängig
sind, ergibt sich insgesamt eine Temperaturabhängigkeit für alle Brennstoffmischungen
und/oder Brenngasmischungen. In FIG 6b sind die Kennlinien der beschriebenen Brennstoffe
6 und/oder Brenngase 6 für eine Referenztemperatur wie beispielsweise 293 Kelvin dargestellt.
[0080] FIG 6a zeigt die entsprechenden Kennlinien für eine tiefere Temperatur, FIG 6c zeigt
die Kennlinien bei einer höheren Temperatur. Bei einer Temperaturkompensation werden
die Kennlinien von einer tieferen Temperatur oder höheren Temperatur auf die entsprechenden
Kennlinien der Referenztemperatur umgerechnet.
[0081] Dies erfolgt im einfachsten Fall durch eine Verschiebung der Kennlinien anhand einer
festen Vorschrift, die zuvor durch Messungen im Labor am Referenzgas ermittelt wurde.
Die feste Vorschrift kann beispielsweise in der Regel- und Steuereinheit 13 hinterlegt
sein. Die feste Vorschrift ist vorteilhaft in einem nicht-flüchtigen Speicher der
Regel- und Steuereinheit 13 hinterlegt.
[0082] Es sind auch komplexere Rechenvorschriften denkbar, beispielsweise die Interpolation
zwischen zwei hinterlegten Kennlinien bei unterschiedlichen Temperaturen für ein Referenzgas.
Die Temperaturkompensation erfolgt, indem auf eine Temperaturdifferenz ΔTD (Signal
17) die Kompensationsvorschrift der Kennlinien angewandt wird. Bei allen Umrechnungen
bleiben die Verhältnisse 44 bis 48 zwischen Brennstoffen 6 und/oder Brenngasen 6 erhalten.
In einer weiteren, bevorzugten Verfahrensweise erfolgt die Umrechnung auf die Kennlinien
der Referenztemperatur durch eine Drehstreckung. Die Parameter der Drehstreckung werden
dabei anhand durch Messungen mit Referenzgasen ermittelt. Sie werden vorzugsweise
in dem nicht-flüchtigen Speicher der Regel- und oder Steuereinheit 13 hinterlegt.
Beispielsweise können die Beziehungen durch empirisch im Labor an Testexemplaren ermittelt
werden und sind dann für alle Sensorexemplare gültig.
[0083] In einem weiteren Schritt wird für verschiedene Brenngase, beispielhaft die Brenngase
44 bis 48, eine Abbildung desjeweiligen temperaturkompensierten Wertes auf den Wert
für das Referenzgas durchgeführt. Auch hier erfolgt dies im einfachsten Fall durch
eine Verschiebung der Kennlinien anhand einer festen Vorschrift, die zuvor durch Messungen
im Labor am Referenzgas ermittelt wurde. Alternativ kann zwischen jeweils zwei Kennlinien
interpoliert werden. Besonders bevorzugt kann eine Drehstreckung durchgeführt werden,
bei der die Kennlinien für jedes ausgewählte Brenngas auf die Kennlinie des Referenzgases
abgebildet wird. Auch hier sind die Vorschriften der für die einzelnen Brenngase beispielsweise
in der Regel- und oder Steuereinheit 13 hinterlegt. Die festen Vorschriften sind vorteilhaft
in einem nicht-flüchtigen Speicher der Regel- und oder Steuereinheit 13 hinterlegt.
Sie können auch hier empirisch im Labor ermittelt werden und sind dann für alle Sensorexemplare
gültig.
[0084] Die letzten beiden Schritte können zusammengefasst in einer Abbildung durchgeführt
werden. Im Fall der Drehstreckung erhält man dann eine Drehstreckung für jedes Brenngas
44 bis 48, die eine Funktion der Brennstofftemperatur ist. Auch hier sind die Vorschriften
vorzugsweise in der Regel- und oder Steuereinheit 13 hinterlegt. Die festen Vorschriften
sind vorteilhaft in einem nicht-flüchtigen Speicher der Regel- und oder Steuereinheit
13 hinterlegt. Auch alle Beziehungen beziehungsweise Abbildungen können durch empirische
Messungen im Labor ermittelt werden und sind dann für alle Sensorexemplare gültig.
[0085] In die Kompensation in Form einer Drehstreckung geht auch eine Kalibrierkennlinie
ein. Ergebnis der Kompensation unter Einbezug einer Kalibrierkennlinie ist der Strömungswert
25 für die Brennstoffzufuhr 6 und/oder für die Brenngaszufuhr 6. Insbesondere kann
Ergebnis der Kompensation unter Einbezug einer Kalibrierkennlinie der Strömungswert
25 der Brennstoffzufuhr 6 und/oder der Brenngaszufuhr 6 sein.
[0086] Die Kalibrierkennlinie gibt die Beziehung des bestimmten Wertes ΔTD zum Strömungswert
25 der Brennstoffzufuhr 6 für das Referenzgas bei Referenztemperatur an. In der Kalibrierkennlinie
sind nicht die brennstoffspezifischen Eigenschaften oder die Temperaturabhängigkeit
enthalten, sondern nur die speziellen Eigenschaften eines Sensorexemplars.
[0087] Diese Vorgehensweise ist vorteilhaft, weil man die Temperaturabhängigkeit des Brenngases
und die Abhängigkeit der Brenngaszusammensetzung als Stoffparameter empirisch im Labor
ermitteln kann. Die empirische Ermittlung im Labor erfolgt unabhängig vom Sensorexemplar
an mehreren Sensoren. Die Abbildung 41 kann als feste Abbildung für jede Brenngaszusammensetzung
und als Funktion der Mediumstemperatur TM hinterlegt werden. Die Kalibierkennlinie
mit den geometrischen Eigenschaften muss somit nur für einen Brennstoff, nämlich für
einen Referenzbrennstoff, ermittelt werden. Die Kalibierkennlinie mit den geometrischen
Eigenschaften muss somit nur für ein Gas, nämlich das Referenzgas, ermittelt werden.
[0088] Als Ergebnis und/oder als Startpunkt erhält man aus Signal 17 das Signal 42. Signal
42 ist temperaturkompensiert. Signal 42 ist vorzugsweise von der Brennstoffzusammensetzung
und/oder von der Brenngaszusammensetzung unabhängig. Signal 42 repräsentiert die auf
den Referenzbrennstoff umgerechnete Strömungsgeschwindigkeit 25, berechnet aus dem
Signal ΔTD (Signal 17). Für jeden Brennstoffkennlinie 44 bis 48 wird hierzu eine Drehstreckung
als Funktion der Brennstofftemperatur vorzugsweise in der Regel- und/oder Steuereinheit
13 hinterlegt. Zusätzlich zur Drehstreckung wird die Kalibrierkennlinie für TD hinterlegt,
vorzugsweise in der Regel- und/oder Steuereinheit 13. Die Kennlinie oder Parameter
für die Drehstreckung oder Abbildung zur Temperatur- und Brenngas-Kompensation sind
vorzugsweise in einem nicht-flüchtigen Speicher der Regel- und oder Steuereinheit
13 hinterlegt. Die Kalibrierkennlinie für jedes Sensorexemplar ist ebenso vorteilhaft
in einem nicht-flüchtigen Speicher der Regel- und oder Steuereinheit 13 hinterlegt.
Signal 17 wird vorzugsweise von der Sensorkontrolleinheit 32 an die Regel- und/oder
Steuereinheit 13 übermittelt.
[0089] Alternativ zur Differenz ΔTD (Signal 17) können auch abgeleitete Werte wie

verwendet werden. Man erhält dann ähnliche Werte wie in Fig 6a,6b und 6c. Die Abbildungen
des Signals 17 auf das Referenzsignal 42 erfolgen auf gleiche Art und Weise. Die Abbildung
erfolgen mittels der beispielsweise empirisch ermittelten Funktionen 44 bis 48 für
jedes Brenngas und die gemessene Brenngastemperatur. Auch hier sind die empirisch
ermittelten Funktionen 44 bis 48 bevorzugt im nicht-flüchtigen Speicher der Regel-
und/oder Steuereinheit 13 hinterlegt. Ferner sind die Kalibrierkennlinie vom Referenzgas
zum Strömungswert 25 der Brennstoffzufuhr 6 bevorzugt im nicht-flüchtigen Speicher
der Regel- und/oder Steuereinheit 13 hinterlegt.
[0090] Der sich durch die Heizungsregelung ergebenden Leistungswert PH (Signal 18) wird
auf gleiche Art und Weise verarbeitet, wie Signal 17 (Signal ΔTD oder Signal ΔTDU).
In FIG 7 sind Verläufe von Leistungswerten PH (Signal 18) über der Zufuhr an Brennstoff
6 und/oder Brenngas 6 für drei verschiedene Brenngastemperaturen dargestellt. Die
Kennlinien gelten für die gleichen Brennstoffzusammensetzungen und/oder Brenngaszusammensetzungen,
wie in FIG 6 beschrieben. FIG 7b zeigt dabei die Kennlinien für eine mittlere Temperatur,
die als Referenztemperatur ausgewählt wurde. Die ausgewählte Referenztemperatur kann
beispielweise 293 Kelvin betragen. FIG 7a zeigt die Kennlinien bei einer tieferen
Brennstofftemperatur und/oder Brenngastemperatur. FIG 7c zeigt die Kennlinien für
eine höhere Brennstofftemperatur und/oder Brenngastemperatur.
[0091] Die Temperaturkompensation auf die Referenztemperatur erfolgt hier am einfachsten
durch eine faktorielle Korrektur. Dabei wird ein Korrekturfaktor für verschiedene
Temperaturen im Labor aufgenommen. Der Korrekturfaktor kann beispielsweise in der
Sensorkontrolleinheit 32 oder bevorzugt in der Regel- und/oder Steuereinheit 13 hinterlegt
sein. Der Korrekturfaktor ist vorteilhaft in einem nicht-flüchtigen Speicher der Sensorkontrolleinheit
32 oder der Regel- und/oder Steuereinheit 13 hinterlegt.
[0092] Es sind auch komplexere Vorschriften zur Temperaturkompensation möglich, etwa durch
lineare Interpolation zwischen zwei Kennlinien für verschiedene Temperaturen des Referenzgases.
Die zwei Kennlinien können beispielsweise in der Regel- und/oder Steuereinheit 13
hinterlegt sein. Die zwei Kennlinien sind vorteilhaft in einem nicht-flüchtigen Speicher
der Regel- und/oder Steuereinheit 13 hinterlegt. Auch andere komplexere Vorschriften
sind möglich, etwa Vorschriften unter Berücksichtigung von Signal 16. Alternativ ist
eine Drehstreckung zur Temperaturkompensation möglich. Im Rahmen der Drehstreckung
erfolgt auch eine Umrechnung anhand einer Kalibrierkennlinie. Die Parameter der Drehstreckung
können durch Messungen mit Referenzgasen 49 bis 53 von Signal 18 zu Signal 43 ermittelt
werden. Sie werden vorzugsweise in dem nicht-flüchtigen Speicher der Regel- und/oder
Steuereinheit 13 hinterlegt. Die Temperaturkompensation erfolgt, indem auf den gemessene
Leistungswert PH (Signal 18) die Kompensationsvorschrift der Kennlinien angewandt
wird. Auch hier können die Beziehungen 49 bis 53 empirisch im Labor an Testexemplaren
ermittelt werden und sind für alle Sensorexemplare gültig.
[0093] Kennlinie 49 zeigt das Verhalten für Methan als Brenngas 6. Dieses Brenngas 6 wurde
hier beispielhaft als Referenz ausgewählt. Kennlinie 50 zeigt das Verhalten für das
Referenzgas Methan mit Beimischungen energiereicherer Brenngase 6, also beispielsweise
Ethan oder Propan. Die Kennlinie 51 zeigt ein Verhalten für ein Brenngas mit Beimischungen
beispielsweise von Stickstoff als inertem Gas. Die Kennlinie 52 zeigt eine Mischung
aus Methan als Brenngas 6 mit Wasserstoff, während die Kennlinie 53 eine Kennlinie
für reinen Wasserstoff zeigt.
[0094] In einem weiteren Schritt wird für verschiedene Brenngase, beispielhaft die Brenngase
49 bis 53, eine Abbildung desjeweiligen temperaturkompensierten Wertes auf den Wert
für das Referenzgas durchgeführt. Auch hier erfolgt dies im einfachsten Fall durch
eine Verschiebung der Kennlinien anhand einer festen Vorschrift, die zuvor durch Messungen
im Labor an den Referenzgasen ermittelt wurde.
Alternativ kann zwischen jeweils zwei Kennlinien interpoliert werden. Besonders bevorzugt
kann eine Drehstreckung durchgeführt werden, bei der die Kennlinien für jedes ausgewählte
Brenngas auf die Kennlinie des Referenzgases abgebildet werden. Diese Kompensation
anhand einer Drehstreckung ist mit dem vorliegenden thermoströmungsdynamischen Modell
des Sensors konform. Auch hier sind die Vorschriften der für die einzelnen Brennstoffe
und/oder Brenngase beispielsweise in der Regel-und/oder Steuereinheit 13 hinterlegt.
Die festen Vorschriften sind vorteilhaft in einem nicht-flüchtigen Speicher der Regel-
und/oder Steuereinheit 13 hinterlegt. Sie können beispielsweise empirisch im Labor
ermittelt werden und sind dann für alle Sensorexemplare gültig.
[0095] Wie beim Signal ΔTU beziehungsweise ΔTDU können für den Leistungswert PH die letzten
beiden Schritte zusammengefasst in einer Abbildung durchgeführt werden. Im Fall der
Drehstreckung erhält man dann eine Drehstreckung als Funktion der Brennstofftemperatur
für jedes Brenngas 49 bis 53. Die Abbildungsvorschriften 49 bis 53 für den Leistungswert
sind bevorzugt in der Regel- und/oder Steuereinheit 13 hinterlegt. Die festen Abbildungsvorschriften
sind vorteilhaft in einem nicht-flüchtigen Speicher der Regel- und/oder Steuereinheit
13. Auch alle Beziehungen beziehungsweise Abbildungen 49 bis 53 können durch empirische
Messungen im Labor ermittelt werden. Sie sind dann für alle Sensorexemplare gültig.
[0096] Damit ein korrekter Brennstoff und/oder ein korrektes Brenngas geschätzt werden kann
müssen die Kennlinien 49 bis 53 den Brenngasen 44 bis 48 entsprechen. Das heisst,
das Brenngas für die Kennlinie 44 ist das gleiche wie für Kennlinie 49 (hier beispielhaft
Methan). Das Brenngas für die Kennlinie 45 ist das gleiche wie für Kennlinie 50 (hier
beispielhaft Methan mit Propan-Anteil). Das Brenngas für die Kennlinie 46 ist das
gleiche wie für Kennlinie 51 (hier beispielhaft Methan mit Stickstoff-Anteil). Das
Brenngas für die Kennlinie 47 ist das gleiche wie für Kennlinie 52 (hier beispielhaft
Methan mit Wasserstoff-Anteil). Das Brenngas für die Kennlinie 48 ist das gleiche
wie für Kennlinie 53 (hier beispielhaft reiner Wasserstoff). Die hier dargestellten
Kennlinien 43 bis 48 und 49 bis 53 können natürlich für andere Brenngaszusammensetzungen
mit anderen Kennlinien erweitert werden.
[0097] Im Rahmen der Kompensation wird auch hier eine Kalibrierkennlinie für die Leistung
PH und/oder den Leistungswert PH für das Referenzgas hinterlegt, vorzugsweise in der
Regel- und/oder Steuereinheit 13. Insbesondere wird Im Rahmen der Drehstreckung eine
Kalibrierkennlinie für die Leistung PH und/oder den Leistungswert PH für das Referenzgas
hinterlegt, vorzugsweise in der Regel- und/oder Steuereinheit 13. Die Kennlinie oder
die Parameter für die Drehstreckung oder Abbildung zur Temperatur- und Brenngas-Kompensation
sind vorzugsweise auch für PH in der Regel- und oder Steuereinheit 13 hinterlegt.
Die Hinterlegung erfolgt beispielsweise in einem nicht-flüchtigen Speicher der Regel-
und oder Steuereinheit 13. Die Kalibrierkennlinie für jedes Sensorexemplar ist ebenso
vorteilhaft in einem nicht-flüchtigen Speicher der Regel- und oder Steuereinheit 13
hinterlegt.
[0098] Man erhält einen Wert aus
- den gemessenen Signalen 16 (für ΔTU), 17 (für ΔTD oder ΔTDU) und 18 (für PH) sowie
- der Mediumstemperatur TM
für jedes Brenngas.
[0099] Jener Wert entspricht der dem jeweiligen Messwert für ΔTU, ΔTD/ΔTDU und PH für das
Referenzgas. Es kann nun für jedes Brenngas die Strömungsgeschwindigkeit / Brenngaszufuhr
40, 42 und 43 ermittelt werden. Der Ermittlung erfolgt anhand je einer Kalibrierkennlinie
des Referenzgases für ΔTU, ΔTD/ΔTDU und PH. Dabei wird die Kalibrierkennlinie oder
werden die Kalibrierkennlinien für jedes Sensorexemplar individuell ermittelt. Strömt
das jeweilige Brenngas tatsächlich über den Sensor 21, so entsprechen alle drei Werte
40, 42 und 43 der Strömungsgeschwindigkeit 25. Jene Werte 40, 42 und 43 entsprechen
auch der Brennstoffzufuhr 6 und/oder der Brenngaszufuhr 6.
[0100] Ist das Brenngas bekannt, so kann eines der Signale 16, 17 oder 18 ausgewählt werden.
Anhand der Mediumstemperatur, der Kalibrierkennlinie und der bekannten Abbildungsvorschrift
41 oder 43 bis 48 oder 49 bis 53 wird der Wert 40 oder 42 oder 43 ermittelt. Die Ermittlung
erfolgt in der Annahme eines bekannten Brenngases und/oder eines bekannten Brennstoffes.
Jener Wert 40 oder 42 oder 43 ist ein Mass für die Strömungsgeschwindigkeit 25. Es
lässt sich so ebenfalls die Brennstoffzufuhr ermitteln.
[0101] Die Signale 16, 17 oder 18 unterscheiden sich hinsichtlich ihrer Qualität, da sie
mit unterschiedlichen Sensoren aufgenommen wurden. Signal 16 (ΔTU) ist weitestgehend
temperaturunabhängig und in weitem Bereich auch unabhängig von der Brenngaszusammensetzung.
Damit kann mittels einer Kennlinie 41 für fast alle Brenngase und alle Brenngastemperaturen
die Strömungsgeschwindigkeit 25 beziehungsweise der Brennstoffzufuhr ermittelt werden.
Sollte eine Abweichung für ein oder mehrere Sondergase existieren, so können auch
hier unterschiedliche Kennlinien in der Regel-und/oder Steuereinheit 13 hinterlegt
und ausgewählt werden. Solches wird oben für ΔTD dargestellt.
[0102] Das Signal 17 (ΔTD oder ΔTDU) ist für kleine Strömungswerte kleiner 0,1 m/s bis 20m/s
sehr genau. Hingegen hat Signal 18 (PH) einen grossen Messbereich, so dass hier Strömungswerte
von 0,5m/s bis 100m/s ausreichend genau erfasst werden können. Es kann ferner abhängig
vom ermittelten Strömungswert beispielsweise Signal 41 , 42 oder 43 gewählt werden.
So kann für kleine Werte, beispielsweise Werte kleiner 5 m/s, Signal 42 gewählt werden.
Für grössere Werte, beispielsweise Werte grösser 5 m/s, kann Signal 43 gewählt werden.
Am Umschaltpunkt ist es üblich, eine Hysterese einzubauen. Also wird beim Anfahren
von unten von Signal 42 auf Signal 43 beispielsweise bei 5,5 m/s oder etwa bei 5,5
m/s umgeschaltet. Beim Anfahren von oben wird von Signal 43 auf Signal 42 beispielsweise
bei oder etwa bei 4,5 m/s umgeschaltet.
[0103] Es ist auch weiterhin besonders vorteilhaft, zusätzlich Luft als weiteres Gas aufzunehmen
und als Referenzgas auszuwählen. Damit kann die Kalibrierkennlinie sehr einfach mit
Luft ermittelt werden und die Strömungsgeschwindigkeit des Brenngases beziehungsweise
der Brennstoffzufuhr für jedes Brenngas anhand der jeweiligen Abbildungsvorschrift
ermittelt werden.
[0104] Möchte man also einen Sensor auf ein Brenngas einstellen, so kann mit der Auswahl
des Brenngases durch das Steuerungsprogramm eine Abbildungsvorschrift ausgewählt werden.
Die Abbildungsvorschrift ist vorzugsweise im nicht-flüchtigen Speicher der Regel-
und/oder Steuereinheit 13 hinterlegt. Aus dem Messwert 16 oder 17 oder 18 und der
Kalibrierkennlinie für das Referenzgas wird der Strömungswert 40 oder 42 oder 43 bestimmt.
Dieser Wert 40 oder 43 oder 43 entspricht dann der korrekten Strömungsgeschwindigkeit
25 beziehungsweise der korrekten Brennstoffzufuhr.
[0105] Darüber hinaus kann aber auch die Gaszusammensetzung für ein unbekanntes Brenngas
geschätzt werden. Dazu bestimmt man ausgehend von den Signalen 16 und/oder 17 und/oder
18 für jede mögliche Brenngaszusammensetzung über die Abbildungsvorschrift 41 und
über die Referenzkennlinie den Strömungswert 40. Dabei ist die Referenzkennlinie eine
solche Kennlinie des Kalibriergases für ΔTU. Ferner bestimmt man über alle Zuordnungen
44 bis 48 und über die Referenzkennlinie des Kalibriergases für ΔTD/ΔTDU alle Strömungswerte
42 für jedes Brenngas. Darüber hinaus bestimmt man über alle Zuordnungen 49 bis 53
und über die Referenzkennlinie des Kalibriergases für PH den Strömungswert 43 für
jedes Brenngas.
[0106] Für jedes Brenngas wir nun die Differenz der ermittelten Strömungswerte (Signal 40
- Signal 42) und (Signal 40 - Signal 43) und (Signal 42 - Signal 43) gebildet. Das
Ergebnis wird jeweils quadriert. Es wird eine Summe der Quadrate σ für jeden Brennstoff
und/oder jedes Brenngas gebildet. Die Summe der Quadrate σ kann als Mass zur Bestimmung
der Gaszusammensetzung verwendet werden, indem die Zusammensetzung mit dem kleinsten
Wert σ gewählt wird. Die Summe der Quadrate kann nicht nur durch ein einfaches Aufaddieren
gebildet werden, sondern die einzelnen Quadrate können jeweils durch einen Faktor
vor der Addition gewichtet werden. Damit können unterschiedliche Einflüsse der Brenngaszusammensetzungen
auf die Signale 40, 42, 43 berücksichtigt werden.
[0107] Mit der gewählten Gaszusammensetzung kann dann Verfahren werden, indem man für die
bekannte Gaszusammensetzung einen der drei gewählten Werte 40, 42 oder 43 auswählt.
Auch hier können abhängig vom ermittelten Wert unterschiedliche Ergebniswerte 40,
42 oder 43 gewählt werden und auch hier ist eine Hysterese beim Umschalten der Werte
möglich.
[0108] Man kann auch das Quadrat aus nur einer Differenz für die Werte aller Gaszusammensetzungen
bilden. Die lediglich eine Differenz ist ausgewählt aus einer der Differenzen:
- Signal 40 - Signal 42,
- Signal 40 - Signal 43,
- Signal 42 - Signal 43.
Das Mass σ für jede Gaszusammensetzung entspricht dann dem quadrierten Differenzwert
jeder Gaszusammensetzung.
[0109] Auch hier wird die Gaszusammensetzung mit dem minimalen Wert von σ ausgewählt. Je
nach Art der Gaszusammensetzung kann eine Schätzung aus nur einer quadratischen Differenz
ausreichend sein. Im Allgemeinen erreicht man aber eine bessere Trennschärfe durch
Verwendung der Differenz der Summe von zwei oder sogar drei quadrierten Differenzen.
[0110] Die Mess- und Steuereinheit 12 übermittelt die Signale 16 und/oder 17 und oder 18
an die Regel-und/oder Steuereinheit 13. Die Mess- und Steuereinheit 12 ist dabei vorteilhaft
Teil des Massenstromsensors 11. In einer weiteren, kompakten Ausführungsform kann
die Mess- und Steuereinheit 12 in die Regel- und/oder Steuereinheit 13 integriert
sein.
[0111] Mit der Menge der Gaszusammensetzungen und damit der Menge der Abbildungsvorschriften
41, 44 bis 48 sowie beziehungsweise 49 bis 53 kann die Feinheit der Gaszusammensetzung
gewählt werden. Um den Einfluss von Rauschen zu unterdrücken, können die Signale 16
und/oder 17 und/oder 18 über einen kürzeren oder längeren Zeitraum gemittelt werden.
Als kurzer Zeitraum kann hierfür 0,2s Sekunden angesehen werden. Als längerer und
empfohlener Zeitraum kann hierfür 5 Sekunden angesehen werden. Als sehr langer Zeitraum
kann hierfür 30 Sekunden oder gar 60 Sekunden angesehen werden.
[0112] Mit der gewählten Gaszusammensetzung sind die Gasmischung und damit die Stoffparameter
des gewählten Brenngases bekannt. Somit ist auch beispielsweise der Heizwert Hu und/oder
der Mindestluftbedarf Lmin des gewählten Brenngases bekannt. Die Stoffparameter, beispielsweise
Hu und/oder Lmin werden wie die Abbildungsvorschriften 41, 44 bis 48, 49 bis 53 vorzugsweise
in der Regel- und/oder Steuereinheit 13 hinterlegt. Sie sind einem Brenngas zugeordnet.
Wurde das Brenngas ausgewählt, können wie die Zuordnung auch die hinterlegten Stoffparameter,
beispielsweise Hu und/oder Lmin ausgewählt werden. Die Stoffparameter, beispielsweise
Hu und/oder Lmin, werden vorzugsweise im nicht-flüchtigen Speicher der Regel- und/oder
Steuereinheit 13 hinterlegt.
[0113] Mit dem aktuell ermittelten Korrekturfaktor von Hu im Verhältnis zum Korrekturfaktor
bei Einstellbedingungen wird die Zufuhr an Brennstoff 6 und/oder an Brenngas 6 korrigiert.
Vorzugsweise erfolgt die Korrektur durch die Regel- und/oder Steuereinheit 13. Dazu
kann das ausgewählte Signal 40, 42 und/oder 43 mit dem Kehrwert des aktuell ermittelten
Korrekturfaktors multipliziert werden. Das ausgewählte Signal ist dabei ein Mass für
die Strömungsgeschwindigkeit 25 und/oder für die zur Zufuhr an Brennstoff 6 und/oder
für die Zufuhr an Brenngas 6. Ebenso kann der Sollwert für die Zufuhr an Brennstoff
6 und/oder an Brenngas 6 mit dem aktuell ermittelten Korrekturfaktor multipliziert
werden. Allgemein wird die Zufuhr an Brennstoff 6 und/oder an Brenngas 6 im Verhältnis
des Korrekturfaktors geändert.
[0114] Damit kann ein Brennstoffregelkreis in der Regel- und/oder Steuereinheit 13 das mindestens
eine Brennstoffventil 7, 8 korrigieren. Infolge der Korrektur wird eine korrekte Zufuhr
an Brennstoff 6 und/oder an Brenngas 6 eingestellt und/oder eingeregelt. Damit wird
auch die Leistung der Verbrennungsvorrichtung 1 korrigiert.
[0115] Mit der bekannten, korrigierten Zufuhr an Brennstoff 6 und/oder an Brenngas 6 und
seinem zugehörigen Signal 16 kann die Luftzufuhr korrigiert werden. Für die Korrektur
wird eine Verbundkurve herangezogen. Die Verbundkurve kann beispielsweise in der Regel-
und/oder Steuereinheit 13 hinterlegt sein. Die Verbundkurve ist vorteilhaft in einem
nicht-flüchtigen Speicher der Regel- und/oder Steuereinheit 13 hinterlegt.
[0116] Die Regel- und/oder Steuereinheit 13 ändert mit dem aktuell ermittelten Korrekturfaktor
von Lmin im Verhältnis zum Korrekturfaktor bei Einstellbedingungen den Sollwert für
die in der Verbundkurve zugeordnete Luftzufuhr 5. Ein Luftregelkreis korrigiert dabei
über das motorisch angetriebene Gebläse 3 und/oder über die motorisch angetriebene
Luftklappe 4 die Luftzufuhr 5.
[0117] Als Alternative kann auch der Messwert für die Luftzufuhr 5 zuerst korrigiert werden.
Danach wird die über den Verbund zugeordnete Zufuhr an Brennstoff 6 und/oder an Brenngas
6 korrigiert, was zum selben Ergebnis führt.
[0118] Im Rahmen der vorliegenden Offenbarung bedeutet eine Kompensation eines ersten Wertes
als Funktion eines zweiten Wertes, dass der Einfluss des zweiten Wertes auf den ersten
Wert vermindert und/oder unterdrückt wird. Mit anderen Worten, der erste Wert wird
vom zweiten Wert kompensiert. Das heisst, dass der erste Wert in Abhängigkeit vom
zweiten Wert kompensiert wird. Entsprechendes gilt im Fall von Abhängigkeiten von
dritten und weiteren Werten.
[0119] Im Rahmen der vorliegenden Offenbarung bedeutet eine Kompensierbarkeit eines ersten
Wertes als Funktion eines zweiten Wertes, dass der Einfluss des zweiten Wertes auf
den ersten Wert vermindert und/oder unterdrückt wird. Mit anderen Worten, der erste
Wert ist vom zweiten Wert kompensierbar.
[0120] Das heisst, dass der erste Wert in Abhängigkeit vom zweiten Wert kompensierbar ist.
Entsprechendes gilt im Fall von Abhängigkeiten von dritten und weiteren Werten.
[0121] Mit anderen Worten, die vorliegende Offenbarung handelt von einem Verfahren zur Schätzung
eines Strömungswertes (25) für Brennstoffe (6) und/oder Brenngase (6) unterschiedlicher
Zusammensetzung, die über einen Brennstoffzufuhrkanal und/oder Brenngaszufuhrkanal
einer Verbrennungsvorrichtung (1) zugeführt werden, wobei die Verbrennungsvorrichtung
(1) einen Massenstromsensor (11) umfasst, wobei der Massenstromsensor (11) in Fluidverbindung
mit dem Brennstoff (6) und/oder mit dem Brenngas (6) ist, das Verfahren umfassend
die Schritte:
Aufzeichnen eines ersten Temperatursignales, welches eine erste Temperatur des Brennstoffes
(6) und/oder des Brenngases (6) angibt, anhand eines ersten Widerstandselementes (29)
des Massenstromsensors (11);
Verarbeiten des ersten Temperatursignales zu einer ersten Temperatur (TM);
Bestimmen eines kompensierbaren Wertes durch
Aufzeichnen eines Heizleistungssignales, welches eine Heizleistung eines Heizelementes
(26) des Massenstromsensors (11) angibt;
Verarbeiten des Heizleistungssignales zu einer Heizleistung;
Bestimmen des kompensierbaren Wertes als Heizleistung; und
Schätzen eines Strömungswertes (25) für die Brennstoffzufuhr und/oder für die Brenngaszufuhr
durch Kompensation des als Funktion der ersten Temperatur (TM) und/oder als Funktion
der Brennstoffzusammensetzung und/oder als Funktion der Brenngaszusammensetzung kompensierbaren
Wertes anhand zumindest einer hinterlegten und von der ersten Temperatur (TM) und/oder
von der Brennstoffzusammensetzung und/oder von der Brenngaszusammensetzung abhängigen
Abbildungsvorschrift und anhand einer für ein Referenzgas hinterlegten Kalibrierkennlinie.
[0122] Die vorliegende Offenbarung handelt weiterhin von einem Verfahren zur Schätzung einer
Art eines Brennstoffes (6) und/oder einer Art eines Brenngases (6) in einer Verbrennungsvorrichtung
(1) mit einem Massenstromsensor (11), wobei der Massenstromsensor (11) in Fluidverbindung
mit dem Brennstoff (6) und/oder mit dem Brenngas (6) ist, das Verfahren umfassend
die Schritte:
Aufzeichnen eines Heizleistungssignales, welches eine Heizleistung eines Heizelementes
(26) des Massenstromsensors (11) angibt;
Aufzeichnen eines ersten Temperatursignales, welches eine erste Temperatur des Brennstoffes
(6) und/oder des Brenngases (6) angibt, anhand eines ersten Widerstandselementes (29)
des Massenstromsensors (11);
Aufzeichnen eines zweiten Temperatursignales, welches eine zweite Temperatur des Brennstoffes
(6) und/oder des Brenngases (6) angibt, anhand eines zweiten Widerstandselementes
(27, 28) des Massenstromsensors (11), wobei das zweite Widerstandselement (27, 28)
verschieden ist vom ersten Widerstandselement (29) und das zweite Widerstandselement
(27, 28) stromaufwärts oder stromabwärts vom Heizelement (26) angeordnet ist;
Verarbeiten des Heizleistungssignales zu einer Heizleistung (PH), des ersten Temperatursignales
zu einer ersten Temperatur (TM) und des zweiten Temperatursignales zu einer zweiten
Temperatur (TD, TU);
Berechnen einer Differenz (ΔTD, ΔTU, ΔTDU) zwischen der ersten und der zweiten Temperatur;
Ermitteln einer temperaturkompensierten Heizleistung aus der verarbeiteten Heizleistung
(PH) und einer temperaturkompensierten Differenz aus der berechneten Differenz (ΔTD,
ΔTU,ΔTDU); und
Schätzen der Art des Brennstoffes (6) und/oder der Art des Brenngases (6) in der Verbrennungsvorrichtung
(1) als Funktion der temperaturkompensierten Heizleistung und der temperaturkompensierten
Differenz.
[0123] Der Massenstromsensor (11) ist vorzugsweise in Kontakt mit dem Brennstoff (6) und/oder
mit dem Brenngas (6).
[0124] Das Verfahren zur Schätzung einer Art eines Brennstoffes (6) und/oder einer Art eines
Brenngases (6) in einer Verbrennungsvorrichtung (1) mit einem Massenstromsensor (11)
ist vorzugsweise ein Verfahren zur Bestimmung einer Art eines Brennstoffes (6) und/oder
einer Art eines Brenngases (6) in einer Verbrennungsvorrichtung (1) mit einem Massenstromsensor
(11). Entsprechend umfasst das Verfahren den Schritt: Bestimmen der Art des Brennstoffes
(6) und/oder der Art des Brenngases (6) in der Verbrennungsvorrichtung (1) als Funktion
der temperaturkompensierten Heizleistung und der temperaturkompensierten Differenz.
Das Verfahren zur Schätzung einer Art eines Brennstoffes (6) und/oder einer Art eines
Brenngases (6) in einer Verbrennungsvorrichtung (1) mit einem Massenstromsensor (11)
ist vorzugsweise ein Verfahren zur Berechnung einer Art eines Brennstoffes (6) und/oder
einer Art eines Brenngases (6) in einer Verbrennungsvorrichtung (1) mit einem Massenstromsensor
(11). Entsprechend umfasst das Verfahren den Schritt: Berechnen der Art des Brennstoffes
(6) und/oder der Art des Brenngases (6) in der Verbrennungsvorrichtung (1) als Funktion
der temperaturkompensierten Heizleistung und der temperaturkompensierten Differenz.
[0125] Die vorliegende Offenbarung behandelt weiterhin eines der vorgenannten Verfahren,
das Verfahren umfassend den Schritt:
Aufzeichnen eines zweiten Temperatursignales, welches eine zweite Temperatur des Brennstoffes
(6) und/oder des Brenngases (6) angibt, anhand eines zweiten Widerstandselementes
(27, 28) des Massenstromsensors (11), wobei das zweite Widerstandselement (27, 28)
stromaufwärts oder stromabwärts vom Heizelement (26) angeordnet ist, wobei eine Zufuhr
des Brennstoffes (6) und/oder des Brenngases (6) zur Verbrennungsvorrichtung (1) eine
Strömungsrichtung definiert.
[0126] Das zweite Temperatursignal wird vorzugsweise zeitgleich oder im Wesentlichen zeitgleich
mit dem ersten Temperatursignal aufgezeichnet.
[0127] Die vorliegende Offenbarung handelt ferner von einem der vorgenannten Verfahren,
das Verfahren umfassend die Schritte:
Ermitteln der temperaturkompensierten Heizleistung aus der verarbeiteten Heizleistung
(PH) anhand einer ersten, empirisch ermittelten Kalibrierkennlinie und/oder anhand
einer ersten, empirisch ermittelten Kalibrierfunktion; und
Ermitteln der temperaturkompensierten Differenz aus der berechneten Differenz (ΔTD,
ΔTU,ΔTDU) anhand einerzweiten, empirisch ermittelten Kalibrierkennlinie.
[0128] Die vorliegende Offenbarung handelt auch von einem der vorgenannten Verfahren, das
Verfahren umfassend die Schritte:
Ermitteln eines ersten Differenzwertes der ermittelten temperaturkompensierten Differenz
von einer für einen ersten Brennstoff (6) und/oder für ein erstes Brenngas (6) vorgegebenen
temperaturkompensierten Differenz;
Ermitteln eines zweiten Differenzwertes der ermittelten temperaturkompensierten Heizleistung
von einer für den ersten Brennstoff (6) und/oder für das erste Brenngas (6) vorgegebenen
temperaturkompensierten Heizleistung;
Ermitteln eines dritten Differenzwertes der ermittelten temperaturkompensierten Differenz
von einer für einen zweiten Brennstoff (6) und/oder für ein zweites Brenngas (6) vorgegebenen
temperaturkompensierten Differenz;
Ermitteln eines vierten Differenzwertes der ermittelten temperaturkompensierten Heizleistung
von einer für den zweiten Brennstoff (6) und/oder für das zweite Brenngas (6) vorgegebenen
temperaturkompensierten Heizleistung;
Ermitteln eines ersten Abstandes zwischen dem ersten und dem zweiten Differenzwert;
Ermitteln eines zweiten Abstandes zwischen dem dritten und dem vierten Differenzwert;
und
wenn der erste Abstand kleiner ist als der zweite Abstand:
Schätzen der Art des Brennstoffes (6) und/oder der Art des Brenngases (6) in der Verbrennungsvorrichtung
(1) als erster Brennstoff (6) und/oder als erstes Brenngas (6).
[0129] Die vorliegende Offenbarung behandelt auch eines der vorgenannten Verfahren unter
Einbezug eines ersten Differenzwertes, das Verfahren umfassend den Schritt:
wenn der erste Abstand kleiner ist als der zweite Abstand:
Bestimmen der Art des Brennstoffes (6) und/oder der Art des Brenngases (6) in der
Verbrennungsvorrichtung (1) als erster Brennstoff (6) und/oder als erstes Brenngas
(6).
[0130] Die vorliegende Offenbarung handelt auch von einem der vorgenannten Verfahren unter
Einbezug eines ersten Differenzwertes, das Verfahren umfassend den Schritt:
wenn der zweite Abstand kleiner ist als der erste Abstand:
Schätzen der Art des Brennstoffes (6) und/oder der Art des Brenngases (6) in der Verbrennungsvorrichtung
(1) als zweiter Brennstoff (6) und/oder als zweites Brenngas (6).
[0131] Die vorliegende Offenbarung handelt weiterhin von einem der vorgenannten Verfahren
unter Einbezug eines ersten Differenzwertes, das Verfahren umfassend die Schritte:
Berechnen eines ersten Differenzwertes der ermittelten temperaturkompensierten Differenz
von einer für einen ersten Brennstoff (6) und/oder für ein erstes Brenngas (6) vorgegebenen
temperaturkompensierten Differenz;
Berechnen eines zweiten Differenzwertes der ermittelten temperaturkompensierten Heizleistung
von einer für den ersten Brennstoff (6) und/oder für das erste Brenngas (6) vorgegebenen
temperaturkompensierten Heizleistung;
Berechnen eines dritten Differenzwertes der ermittelten temperaturkompensierten Differenz
von einer für einen zweiten Brennstoff (6) und/oder für ein zweites Brenngas (6) vorgegebenen
temperaturkompensierten Differenz; und
Berechnen eines vierten Differenzwertes der ermittelten temperaturkompensierten Heizleistung
von einer für den zweiten Brennstoff (6) und/oder für das zweite Brenngas (6) vorgegebenen
temperaturkompensierten Heizleistung.
[0132] Die vorliegende Offenbarung handelt weiterhin von einem der vorgenannten Verfahren
unter Einbezug eines ersten Differenzwertes, das Verfahren zusätzlich umfassend den
Schritt:
Vergleichen des ersten Abstandes mit dem zweiten Abstand.
[0133] Die vorliegende Offenbarung handelt ferner von einem der vorgenannten Verfahren unter
Einbezug eines ersten Differenzwertes, das Verfahren zusätzlich umfassend den Schritt:
numerisches Vergleichen des ersten Abstandes mit dem zweiten Abstand.
[0134] Die vorliegende Offenbarung behandelt auch eines der vorgenannten Verfahren unter
Einbezug eines ersten Differenzwertes, das Verfahren umfassend den Schritt:
wenn der zweite Abstand kleiner ist als der erste Abstand:
Bestimmen der Art des Brennstoffes (6) und/oder der Art des Brenngases (6) in der
Verbrennungsvorrichtung (1) als zweiter Brennstoff (6) und/oder als zweites Brenngas
(6).
[0135] Die vorliegende Offenbarung handelt auch von einem der vorgenannten Verfahren, das
Verfahren umfassend die Schritte:
Zuordnen der geschätzten Art des Brennstoffes (6) und/oder des Brenngases (6) zu einem
Mindestluftbedarf (Lmin); und
Regeln mindestens eines Luftaktors (3, 4) der Verbrennungsvorrichtung (1) in Abhängigkeit
des zugeordneten Mindestluftbedarfes (Lmin).
[0136] Die vorliegende Offenbarung handelt auch von einem der vorgenannten Verfahren, das
Verfahren zusätzlich umfassend den Schritt:
Regeln mindestens eines Luftaktors (3, 4) der Verbrennungsvorrichtung (1) auf den
zugeordneten Mindestluftbedarf (Lmin).
[0137] Die vorliegende Offenbarung handelt ferner von einem der vorgenannten Verfahren,
das Verfahren zusätzlich umfassend die Schritte:
Zuordnen der bestimmten Art des Brennstoffes (6) und/oder des Brenngases (6) zu einem
Mindestluftbedarf (Lmin); und
Regeln mindestens eines Luftaktors (3, 4) der Verbrennungsvorrichtung (1) in Abhängigkeit
des zugeordneten Mindestluftbedarfes (Lmin).
[0138] Die vorliegende Offenbarung handelt weiterhin von einem der vorgenannten Verfahren,
das Verfahren zusätzlich umfassend die Schritte:
Zuordnen der berechneten Art des Brennstoffes (6) und/oder des Brenngases (6) zu einem
Mindestluftbedarf (Lmin); und
Regeln mindestens eines Luftaktors (3, 4) der Verbrennungsvorrichtung (1) in Abhängigkeit
des zugeordneten Mindestluftbedarfes (Lmin).
[0139] Die vorliegende Offenbarung handelt ferner von einem der vorgenannten Verfahren,
das Verfahren zusätzlich umfassend die Schritte:
Zuordnen der bestimmten Art des Brennstoffes (6) und/oder des Brenngases (6) zu einem
Mindestluftbedarf (Lmin); und
Regeln mindestens eines Luftaktors (3, 4) der Verbrennungsvorrichtung (1) auf den
zugeordneten Mindestluftbedarf (Lmin).
[0140] Die vorliegende Offenbarung handelt weiterhin von einem der vorgenannten Verfahren,
das Verfahren zusätzlich umfassend die Schritte:
Zuordnen der berechneten Art des Brennstoffes (6) und/oder des Brenngases (6) zu einem
Mindestluftbedarf (Lmin); und
Regeln mindestens eines Luftaktors (3, 4) der Verbrennungsvorrichtung (1) auf den
zugeordneten Mindestluftbedarf (Lmin).
[0141] Die vorliegende Offenbarung behandelt ferner eines der vorgenannten Verfahren, das
Verfahren umfassend die Schritte:
Zuordnen der geschätzten Art des Brennstoffes (6) und/oder des Brenngases (6) zu einem
Heizwert (Hu);
Ermitteln eines Korrekturfaktors aus dem zugeordneten Heizwert (Hu) und einem eingestellten
Heizwert der Verbrennungsvorrichtung (1); und
Korrigieren einer Luftzufuhr (5) der Verbrennungsvorrichtung (1) anhand mindestens
eines Luftaktors (3, 4) der Verbrennungsvorrichtung (1) oder anhand des mindestens
einen Luftaktors (3, 4) der Verbrennungsvorrichtung (1) im Verhältnis des Korrekturfaktors.
[0142] Die Luftzufuhr (5) ist vorzugsweise eine Luftzufuhr (5) zu einem Feuerraum (2) der
Verbrennungsvorrichtung (1).
[0143] Die vorliegende Offenbarung behandelt auch eines der vorgenannten Verfahren, das
Verfahren umfassend die Schritte:
Zuordnen der bestimmten Art des Brennstoffes (6) und/oder des Brenngases (6) zu einem
Heizwert (Hu);
Ermitteln eines Korrekturfaktors aus dem zugeordneten Heizwert (Hu) und einem eingestellten
Heizwert der Verbrennungsvorrichtung (1); und
Korrigieren einer Luftzufuhr (5) der Verbrennungsvorrichtung (1) anhand mindestens
eines Luftaktors (3, 4) der Verbrennungsvorrichtung (1) oder anhand des mindestens
einen Luftaktors (3, 4) der Verbrennungsvorrichtung (1) im Verhältnis des Korrekturfaktors.
[0144] Die vorliegende Offenbarung behandelt ferner eines der vorgenannten Verfahren, das
Verfahren umfassend die Schritte:
Zuordnen der berechneten Art des Brennstoffes (6) und/oder des Brenngases (6) zu einem
Heizwert (Hu);
Ermitteln eines Korrekturfaktors aus dem zugeordneten Heizwert (Hu) und einem eingestellten
Heizwert der Verbrennungsvorrichtung (1); und
Korrigieren einer Luftzufuhr (5) der Verbrennungsvorrichtung (1) anhand mindestens
eines Luftaktors (3, 4) der Verbrennungsvorrichtung (1) oder anhand des mindestens
einen Luftaktors (3, 4) der Verbrennungsvorrichtung (1) im Verhältnis des Korrekturfaktors.
[0145] Die vorliegende Offenbarung behandelt auch eines der vorgenannten Verfahren, das
Verfahren umfassend die Schritte:
Zuordnen der geschätzten Art des Brennstoffes (6) und/oder des Brenngases (6) zu einem
Heizwert (Hu);
Berechnen eines Korrekturfaktors aus dem zugeordneten Heizwert (Hu) und einem eingestellten
Heizwert der Verbrennungsvorrichtung (1); und
Korrigieren einer Luftzufuhr (5) der Verbrennungsvorrichtung (1) anhand mindestens
eines Luftaktors (3, 4) der Verbrennungsvorrichtung (1) oder anhand des mindestens
einen Luftaktors (3, 4) der Verbrennungsvorrichtung (1) im Verhältnis des Korrekturfaktors.
[0146] Die vorliegende Offenbarung behandelt ferner eines der vorgenannten Verfahren, das
Verfahren umfassend die Schritte:
Zuordnen der bestimmten Art des Brennstoffes (6) und/oder des Brenngases (6) zu einem
Heizwert (Hu);
Berechnen eines Korrekturfaktors aus dem zugeordneten Heizwert (Hu) und einem eingestellten
Heizwert der Verbrennungsvorrichtung (1); und
Korrigieren einer Luftzufuhr (5) der Verbrennungsvorrichtung (1) anhand mindestens
eines Luftaktors (3, 4) der Verbrennungsvorrichtung (1) oder anhand des mindestens
einen Luftaktors (3, 4) der Verbrennungsvorrichtung (1) im Verhältnis des Korrekturfaktors.
[0147] Die vorliegende Offenbarung behandelt ferner eines der vorgenannten Verfahren, das
Verfahren umfassend die Schritte:
Zuordnen der berechneten Art des Brennstoffes (6) und/oder des Brenngases (6) zu einem
Heizwert (Hu);
Berechnen eines Korrekturfaktors aus dem zugeordneten Heizwert (Hu) und einem eingestellten
Heizwert der Verbrennungsvorrichtung (1); und
Korrigieren einer Luftzufuhr (5) der Verbrennungsvorrichtung (1) anhand mindestens
eines Luftaktors (3, 4) der Verbrennungsvorrichtung (1) oder anhand des mindestens
einen Luftaktors (3, 4) der Verbrennungsvorrichtung (1) im Verhältnis des Korrekturfaktors.
[0148] Die vorliegende Offenbarung behandelt ferner eines der vorgenannten Verfahren, das
Verfahren umfassend die Schritte:
Korrigieren einer Betriebskennlinie anhand der geschätzten Art des Brennstoffes (6)
und/oder anhand der geschätzten Art des Brenngases (6), wobei die Betriebskennlinie
ausgewählt ist aus:
- einer ersten Betriebskennlinie zwischen temperaturkompensierter Heizleistung und Brennstoffzufuhr
(16) und/oder Brenngaszufuhr (16), oder
- einer zweiten Betriebskennlinie zwischen temperaturkompensierter Differenz und Brennstoffzufuhr
(16) und/oder Brenngaszufuhr (16);
Bestimmen einer aktuellen Brennstoffzufuhr und/oder einer aktuellen Brenngaszufuhr
anhand der korrigierten Betriebskennlinie und anhand einer weiteren Grösse ausgewählt
aus:
- der temperaturkompensierter Heizleistung, oder
- der temperaturkompensierten Differenz; und
Regeln zumindest eines Brennstoffaktors (7, 8) der Verbrennungsvorrichtung (1) in
Abhängigkeit der aktuellen Brennstoffzufuhr und/oder der aktuellen Brenngaszufuhr.
[0149] Vorzugsweise wird die weitere Grösse ausgewählt aus:
- der temperaturkompensierter Heizleistung im Falle der Auswahl der ersten Betriebskennlinie
als Betriebskennlinie, oder
- der temperaturkompensierten Differenz im Falle der Auswahl der zweiten Betriebskennlinie
als Betriebskennlinie.
[0150] Idealerweise wird die weitere Grösse ausgewählt ausschliesslich aus:
- der temperaturkompensierter Heizleistung im Falle der Auswahl der ersten Betriebskennlinie
als Betriebskennlinie, oder
- der temperaturkompensierten Differenz im Falle der Auswahl der zweiten Betriebskennlinie
als Betriebskennlinie.
[0151] Die vorliegende Offenbarung behandelt ferner eines der vorgenannten Verfahren, das
Verfahren umfassend die Schritte:
Zuordnen der geschätzten Art des Brennstoffes (6) und/oder des Brenngases (6) zu einem
Heizwert (Hu);
Korrigieren einer Betriebskennlinie anhand des zugeordneten Heizwertes (Hu), wobei
die Betriebskennlinie ausgewählt ist aus:
- einer ersten Betriebskennlinie zwischen temperaturkompensierter Heizleistung und Brennstoffzufuhr
(16) und/oder Brenngaszufuhr (16), oder
- einer zweiten Betriebskennlinie zwischen temperaturkompensierter Differenz und Brennstoffzufuhr
(16) und/oder Brenngaszufuhr (16);
Bestimmen einer aktuellen Brennstoffzufuhr und/oder einer aktuellen Brenngaszufuhr
anhand der korrigierten Betriebskennlinie und anhand einer weiteren Grösse ausgewählt
aus:
- der temperaturkompensierter Heizleistung, oder
- der temperaturkompensierten Differenz; und
Regeln zumindest eines Brennstoffaktors (7, 8) der Verbrennungsvorrichtung (1) in
Abhängigkeit der aktuellen Brennstoffzufuhr und/oder der aktuellen Brenngaszufuhr.
[0152] Vorzugsweise wird die weitere Grösse ausgewählt aus:
- der temperaturkompensierter Heizleistung im Falle der Auswahl der ersten Betriebskennlinie
als Betriebskennlinie, oder
- der temperaturkompensierten Differenz im Falle der Auswahl der zweiten Betriebskennlinie
als Betriebskennlinie.
[0153] Idealerweise wird die weitere Grösse ausgewählt ausschliesslich aus:
- der temperaturkompensierter Heizleistung im Falle der Auswahl der ersten Betriebskennlinie
als Betriebskennlinie, oder
- der temperaturkompensierten Differenz im Falle der Auswahl der zweiten Betriebskennlinie
als Betriebskennlinie.
[0154] Die vorliegende Offenbarung handelt ausserdem von einer Verbrennungsvorrichtung (1)
umfassend einen Feuerraum (2), einen Brennstoffzufuhrkanal für die Zufuhr eines Brennstoffes
(6) und/oder Brenngases (6) zum Feuerraum (2), einen Massenstromsensor (11) im oder
am Brennstoffzufuhrkanal und eine Regel- und/oder Steuereinheit (13) in kommunikativer
Verbindung mit dem Massenstromsensor (11), wobei der Massenstromsensor (11) ein Heizelement
(26), ein erstes Widerstandselement (29) und ein zweites Widerstandselement (27, 28)
umfasst, wobei das zweite Widerstandselement (27, 28) verschieden ist vom ersten Widerstandselement
(29), wobei die Regel-und/oder Steuereinheit (13) ausgebildet ist:
ein Heizleistungssignal, welches eine Heizleistung des Heizelementes (26) des Massenstromsensors
(11) angibt, aufzuzeichnen;
ein erstes Temperatursignal, welches eine erste Temperatur des Brennstoffes (6) und/oder
des Brenngases (6) angibt, anhand des ersten Widerstandselementes (29) des Massenstromsensors
(11) aufzuzeichnen;
ein zweites Temperatursignal, welches eine zweite Temperatur des Brennstoffes (6)
und/oder des Brenngases (6) angibt, anhand des zweiten Widerstandselementes (27, 28)
aufzuzeichnen;
das Heizleistungssignal zu einer Heizleistung (PH), das erste Temperatursignal zu
einer ersten Temperatur (TM) und das zweite Temperatursignal zu einer zweiten Temperatur
(TD, TU) zu verarbeiten;
eine Differenz (ΔTD, ΔTU, ΔTDU) aus der ersten und der zweiten Temperatur zu berechnen;
eine temperaturkompensierte Heizleistung aus der verarbeiteten Heizleistung (PH) und
eine temperaturkompensierte Differenz aus der berechneten Differenz (ΔTD, ΔTU, ΔTDU)
zu ermitteln; und
eine Art des Brennstoffes (6) und/oder des Brenngases (6) als Funktion der temperaturkompensierten
Heizleistung und der temperaturkompensierten Differenz zu schätzen.
[0155] Der Massenstromsensor (11) ist vorzugsweise in Kontakt mit dem Brennstoff (6) und/oder
dem Brenngas (6). Der Massenstromsensor (11) ist idealerweise in Fluidverbindung mit
dem Brennstoff (6) und/oder dem Brenngas (6).
[0156] Die vorliegende Offenbarung behandelt weiterhin eine der vorgenannten Verbrennungsvorrichtungen
(1),
wobei eine Zufuhr des Brennstoffes (6) und/oder des Brenngases (6) durch den Brennstoffzufuhrkanal
in Richtung Feuerraum (2) eine Strömungsrichtung definiert; und
wobei das zweite Widerstandselement (27, 28) stromaufwärts oder stromabwärts Heizelement
(26) angeordnet ist.
Das zweite Temperatursignal wird vorzugsweise zeitgleich oder im Wesentlichen zeitgleich
mit dem ersten Temperatursignal aufgezeichnet.
[0157] Es ist angedacht, dass die Art des Brennstoffes (6) und/oder des Brenngases (6) bestimmt
wird. Es ist ferner angedacht, dass die Art des Brennstoffes (6) und/oder des Brenngases
(6) berechnet wird.
[0158] Die vorliegende Offenbarung handelt auch von einer der vorgenannten Verbrennungsvorrichtungen
(1), wobei die Regel- und/oder Steuereinheit (13) einen nicht-flüchtigen Speicher
aufweist und in dem nicht-flüchtigen Speicher der Regel- und/oder Steuereinheit (13)
eine erste, empirisch ermittelte Kalibrierkennlinie hinterlegt ist, wobei die Regel-
und/oder Steuereinheit (13) ausgebildet ist:
die erste, empirisch ermittelte Kalibrierkennlinie aus dem nicht-flüchtigen Speicher
einzulesen; und
die temperaturkompensierte Heizleistung aus der verarbeiteten Heizleistung (PH) anhand
der ersten, empirisch ermittelten Kalibrierkennlinie zu ermitteln.
[0159] Die vorliegende Offenbarung handelt weiterhin von einer der vorgenannten Verbrennungsvorrichtungen
(1), wobei die Regel- und/oder Steuereinheit (13) einen oder den nicht-flüchtigen
Speicher aufweist und in dem nicht-flüchtigen Speicher der Regel- und/oder Steuereinheit
(13) eine zweite, empirisch ermittelte Kalibrierkennlinie hinterlegt ist, wobei die
Regel-und/oder Steuereinheit (13) ausgebildet ist:
die zweite, empirisch ermittelte Kalibrierkennlinie aus dem nicht-flüchtigen Speicher
einzulesen; und
die temperaturkompensierte Differenz aus der berechneten Differenz (ΔTD, ΔTU, ΔTDU)
anhand der zweiten, empirisch ermittelten Kalibrierkennlinie zu ermitteln.
[0160] Die vorliegende Offenbarung handelt darüber hinaus von einer der vorgenannten Verbrennungsvorrichtungen
(1), wobei die Regel- und/oder Steuereinheit (13) einen oder den nicht-flüchtigen
Speicher aufweist und in dem nicht-flüchtigen Speicher der Regel- und/oder Steuereinheit
(13) eine erste, für einen ersten Brennstoff (6) und/oder für ein erstes Brenngas
(6) vorgegebene temperaturkompensierte Differenz hinterlegt ist und in dem nicht-flüchtigen
Speicher der Regel- und/oder Steuereinheit (13) eine zweite, für einen zweiten Brennstoff
(6) und/oder für ein zweites Brenngas (6) vorgegebene temperaturkompensierte Differenz
hinterlegt ist und in dem nicht-flüchtigen Speicher der Regel- und/oder Steuereinheit
(13) eine erste, für den ersten Brennstoff (6) und/oder für das erste Brenngas (6)
vorgegebene temperaturkompensierte Heizleistung hinterlegt ist und in dem nicht-flüchtigen
Speicher der Regel- und/oder Steuereinheit (13) eine zweite, für den zweiten Brennstoff
(6) und/oder für das zweite Brenngas (6) vorgegebene temperaturkompensierte Heizleistung
hinterlegt ist, wobei die Regel- und/oder Steuereinheit (13) ausgebildet ist:
einen ersten Differenzwert der ermittelten temperaturkompensierten Differenz von der
ersten, vorgegebenen temperaturkompensierten Differenz zu ermitteln;
einen zweiten Differenzwert der ermittelten temperaturkompensierten Heizleistung von
der ersten, vorgegebenen temperaturkompensierten Heizleistung zu ermitteln;
einen dritten Differenzwert der ermittelten temperaturkompensierten Differenz von
der zweiten, vorgegebenen temperaturkompensierten Differenz zu ermitteln;
einen vierten Differenzwert der ermittelten temperaturkompensierten Heizleistung von
der zweiten, vorgegebenen temperaturkompensierten Heizleistung zu ermitteln;
einen ersten Abstand zwischen dem ersten und dem zweiten Differenzwert zu ermitteln;
einen zweiten Abstand zwischen dem dritten und dem vierten Differenzwert zu ermitteln;
und
wenn der erste Abstand kleiner ist als der zweite Abstand:
die Art des Brennstoffes (6) und/oder des Brenngases (6) als ersten Brennstoff (6)
und/oder als erstes Brenngas (6) zu schätzen.
[0161] Die vorliegende Offenbarung behandelt auch eine der vorgenannten Verbrennungsvorrichtungen
(1) unter Einbezug eines ersten Differenzwertes, wobei die Regel- und/oder Steuereinheit
(13) ausgebildet ist:
wenn der erste Abstand kleiner ist als der zweite Abstand:
die Art des Brennstoffes (6) und/oder des Brenngases (6) als ersten Brennstoff (6)
und/oder als erstes Brenngas (6) zu bestimmen.
[0162] Die vorliegende Offenbarung behandelt weiterhin eine der vorgenannten Verbrennungsvorrichtungen
(1) unter Einbezug eines ersten Differenzwertes, wobei die Regel-und/oder Steuereinheit
(13) ausgebildet ist:
wenn der zweite Abstand kleiner ist als der erste Abstand:
die Art des Brennstoffes (6) und/oder des Brenngases (6) als zweiten Brennstoff (6)
und/oder als zweites Brenngas (6) zu schätzen.
[0163] Der erste Abstand ist vorzugsweise ein erstes Abstandsmass. Der zweite Abstand ist
vorzugsweise ein zweites Abstandsmass.
[0164] Die vorliegende Offenbarung behandelt weiterhin eine der vorgenannten Verbrennungsvorrichtungen
(1) unter Einbezug eines ersten Differenzwertes, wobei die Regel-und/oder Steuereinheit
(13) ausgebildet ist:
einen ersten Differenzwert der ermittelten temperaturkompensierten Differenz von der
ersten, vorgegebenen temperaturkompensierten Differenz zu berechnen;
einen zweiten Differenzwert der ermittelten temperaturkompensierten Heizleistung von
der ersten, vorgegebenen temperaturkompensierten Heizleistung zu berechnen;
einen dritten Differenzwert der ermittelten temperaturkompensierten Differenz von
der zweiten, vorgegebenen temperaturkompensierten Differenz zu berechnen; und
einen vierten Differenzwert der ermittelten temperaturkompensierten Heizleistung von
der zweiten, vorgegebenen temperaturkompensierten Heizleistung zu berechnen.
[0165] In einer Ausführungsform wird der erste Abstand durch Addition des ersten und zweiten
Differenzwertes ermittelt. Entsprechend wird der zweite Abstand durch Addition des
dritten und vierten Differenzwertes ermittelt. Idealerweise wird der erste Abstand
durch Addition des ersten und zweiten Differenzwertes berechnet. Entsprechend wird
der zweite Abstand durch Addition des dritten und vierten Differenzwertes berechnet.
[0166] In einer weiteren Ausführungsform wird der erste Abstand als Funktion eines quadrierten
ersten Differenzwertes und als Funktion eines quadrierten zweiten Differenzwertes
ermittelt. Entsprechend wird der zweite Abstand als Funktion eines quadrierten dritten
Differenzwertes und als Funktion eines quadrierten vierten Differenzwertes ermittelt.
Idealerweise wird der erste Abstand als Funktion eines quadrierten ersten Differenzwertes
und als Funktion eines quadrierten zweiten Differenzwertes berechnet. Entsprechend
wird der zweite Abstand als Funktion eines quadrierten dritten Differenzwertes und
als Funktion eines quadrierten vierten Differenzwertes berechnet.
[0167] Besonders bevorzugt wird der erste Abstand als Wurzel einer ersten Summe ermittelt,
wobei die erste Summe durch Addition eines quadrierten ersten Differenzwertes und
eines quadrierten zweiten Differenzwertes ermittelt wird. Entsprechend wird der zweite
Abstand als Wurzel einer zweiten Summe ermittelt, wobei die zweite Summe durch Addition
eines quadrierten dritten Differenzwertes und eines quadrierten vierten Differenzwertes
ermittelt wird. Idealerweise wird der erste Abstand als Wurzel einer ersten Summe
berechnet, wobei die erste Summe durch Addition eines quadrierten ersten Differenzwertes
und eines quadrierten zweiten Differenzwertes berechnet wird. Entsprechend wird der
zweite Abstand als Wurzel einer zweiten Summe berechnet, wobei die zweite Summe durch
Addition eines quadrierten dritten Differenzwertes und eines quadrierten vierten Differenzwertes
berechnet wird.
[0168] Der erste Brennstoff (6) und/oder das erste Brenngas (6) ist vorzugsweise ein erster
vorgegebener Brennstoff (6) und/oder ein erstes vorgegebenes Brenngas (6). Der zweite
Brennstoff (6) und/oder das zweite Brenngas (6) ist vorzugsweise ein zweiter vorgegebener
Brennstoff (6) und/oder ein zweites vorgegebenes Brenngas (6).
[0169] Die vorliegende Offenbarung behandelt ferner eine der vorgenannten Verbrennungsvorrichtungen
(1) unter Einbezug eines ersten Differenzwertes, wobei die Regel- und/oder Steuereinheit
(13) ausgebildet ist:
den ersten Abstand mit dem zweiten Abstand zu vergleichen.
[0170] Die vorliegende Offenbarung behandelt ausserdem eine der vorgenannten Verbrennungsvorrichtungen
(1) unter Einbezug eines ersten Differenzwertes, wobei die Regel-und/oder Steuereinheit
(13) ausgebildet ist:
den ersten Abstand mit dem zweiten Abstand numerisch zu vergleichen.
[0171] Die vorliegende Offenbarung behandelt auch eine der vorgenannten Verbrennungsvorrichtungen
(1) unter Einbezug eines ersten Differenzwertes, wobei die Regel- und/oder Steuereinheit
(13) ausgebildet ist:
wenn der zweite Abstand kleiner ist als der erste Abstand:
die Art des Brennstoffes (6) und/oder des Brenngases (6) als zweiten Brennstoff (6)
und/oder als zweites Brenngas (6) zu bestimmen.
[0172] Die vorliegende Offenbarung behandelt weiterhin eine der vorgenannten Verbrennungsvorrichtungen
(1), wobei die Verbrennungsvorrichtung (1) einen Luftzufuhrkanal für eine Luftzufuhr
(5) zum Feuerraum (2) und mindestens einen Luftaktor (3, 4), der auf den Luftzufuhrkanal
wirkt, umfasst, wobei die Regel- und/oder Steuereinheit (13) in kommunikativer Verbindung
mit dem mindestens einen Luftaktor (3, 4) ist und ausgebildet ist:
der geschätzten Art des Brennstoffes (6) und/oder des Brenngases (6) einen Mindestluftbedarf
(Lmin) zuzuordnen; und
den mindestens einen Luftaktor (3, 4) in Abhängigkeit des zugeordneten Mindestluftbedarfes
(Lmin) zu regeln.
[0173] Die vorliegende Offenbarung behandelt auch eine der vorgenannten Verbrennungsvorrichtungen
(1) unter Einbezug eines Luftzufuhrkanales, wobei die Regel- und/oder Steuereinheit
(13) ausgebildet ist:
den mindestens einen Luftaktor (3, 4) auf den zugeordneten Mindestluftbedarf (Lmin)
zu regeln.
[0174] Die vorliegende Offenbarung behandelt ferner eine der vorgenannten Verbrennungsvorrichtungen
(1) unter Einbezug eines Luftzufuhrkanales, wobei die Regel- und/oder Steuereinheit
(13) ausgebildet ist:
der bestimmten Art des Brennstoffes (6) und/oder des Brenngases (6) einen Mindestluftbedarf
(Lmin) zuzuordnen; und
den mindestens einen Luftaktor (3, 4) in Abhängigkeit des zugeordneten Mindestluftbedarfes
(Lmin) zu regeln.
[0175] Die vorliegende Offenbarung behandelt ferner eine der vorgenannten Verbrennungsvorrichtungen
(1) unter Einbezug eines Luftzufuhrkanales, wobei die Regel- und/oder Steuereinheit
(13) ausgebildet ist:
der berechneten Art des Brennstoffes (6) und/oder des Brenngases (6) einen Mindestluftbedarf
(Lmin) zuzuordnen; und
den mindestens einen Luftaktor (3, 4) in Abhängigkeit des zugeordneten Mindestluftbedarfes
(Lmin) zu regeln.
[0176] Die vorliegende Offenbarung behandelt ferner eine der vorgenannten Verbrennungsvorrichtungen
(1) unter Einbezug eines Luftzufuhrkanales, wobei die Regel- und/oder Steuereinheit
(13) ausgebildet ist:
der bestimmten Art des Brennstoffes (6) und/oder des Brenngases (6) einen Mindestluftbedarf
(Lmin) zuzuordnen; und
den mindestens einen Luftaktor (3, 4) auf den zugeordneten Mindestluftbedarf (Lmin)
zu regeln.
[0177] Die vorliegende Offenbarung behandelt ferner eine der vorgenannten Verbrennungsvorrichtungen
(1) unter Einbezug eines Luftzufuhrkanales, wobei die Regel- und/oder Steuereinheit
(13) ausgebildet ist:
der berechneten Art des Brennstoffes (6) und/oder des Brenngases (6) einen Mindestluftbedarf
(Lmin) zuzuordnen; und
den mindestens einen Luftaktor (3, 4) auf den zugeordneten Mindestluftbedarf (Lmin)
zu regeln.
[0178] Die vorliegende Offenbarung behandelt ferner eine der vorgenannten Verbrennungsvorrichtungen
(1), wobei die Verbrennungsvorrichtung (1) einen Brennstoffzufuhrkanal für eine Brennstoffzufuhr
und/oder eine Brenngaszufuhr zum Feuerraum (2) und mindestens einen Brennstoffaktor
(7, 8), der auf den Brennstoffzufuhrkanal wirkt, umfasst, wobei die Regel- und/oder
Steuereinheit (13) in kommunikativer Verbindung mit dem mindestens einen Brennstoffaktor
(7, 8) ist und ausgebildet ist:
eine Betriebskennlinie anhand der geschätzten Art des Brennstoffes (6) und/oder anhand
der geschätzten Art des Brenngases (6) zu korrigieren, wobei die Betriebskennlinie
ausgewählt ist aus:
- einer ersten Betriebskennlinie zwischen temperaturkompensierter Heizleistung und Brennstoffzufuhr
(16) und/oder Brenngaszufuhr (16), oder
- einer zweiten Betriebskennlinie zwischen temperaturkompensierter Differenz und Brennstoffzufuhr
(16) und/oder Brenngaszufuhr (16);
eine aktuelle Brennstoffzufuhr und/oder eine aktuellen Brenngaszufuhr anhand der korrigierten
Betriebskennlinie und anhand einer weiteren Grösse ausgewählt aus:
- der temperaturkompensierter Heizleistung, oder
- der temperaturkompensierten Differenz
zu bestimmen; und
den mindestens einen Brennstoffaktor (7, 8) in Abhängigkeit der aktuellen Brennstoffzufuhr
und/oder der aktuellen Brenngaszufuhr zu regeln.
[0179] Vorzugsweise wird die weitere Grösse ausgewählt aus:
- der temperaturkompensierter Heizleistung im Falle der Auswahl der ersten Betriebskennlinie
als Betriebskennlinie, oder
- der temperaturkompensierten Differenz im Falle der Auswahl der zweiten Betriebskennlinie
als Betriebskennlinie.
[0180] Idealerweise wird die weitere Grösse ausschliesslich ausgewählt aus:
- der temperaturkompensierter Heizleistung im Falle der Auswahl der ersten Betriebskennlinie
als Betriebskennlinie, oder
- der temperaturkompensierten Differenz im Falle der Auswahl der zweiten Betriebskennlinie
als Betriebskennlinie.
[0181] Vorteilhaft umfasst der Brennstoffzufuhrkanal einen Brenngaszufuhrkanal. Idealerweise
ist der Brennstoffzufuhrkanal ein Brenngaszufuhrkanal.
[0182] Die vorliegende Offenbarung behandelt ferner eine der vorgenannten Verbrennungsvorrichtungen
(1), wobei die Verbrennungsvorrichtung (1) einen Brennstoffzufuhrkanal für eine Brennstoffzufuhr
und/oder eine Brenngaszufuhr zum Feuerraum (2) und mindestens einen Brennstoffaktor
(7, 8), der auf den Brennstoffzufuhrkanal wirkt, umfasst, wobei die Regel- und/oder
Steuereinheit (13) in kommunikativer Verbindung mit dem mindestens einen Brennstoffaktor
(7, 8) ist und ausgebildet ist:
der geschätzten Art des Brennstoffes (6) und/oder der geschätzten Art des Brenngases
(6) einen Heizwert (Hu) zuzuordnen;
eine Betriebskennlinie anhand des zugeordneten Heizwertes (Hu) zu korrigieren, wobei
die Betriebskennlinie ausgewählt ist aus:
- einer ersten Betriebskennlinie zwischen temperaturkompensierter Heizleistung und Brennstoffzufuhr
(16) und/oder Brenngaszufuhr (16), oder
- einer zweiten Betriebskennlinie zwischen temperaturkompensierter Differenz und Brennstoffzufuhr
(16) und/oder Brenngaszufuhr (16);
[0183] Bestimmen einer aktuellen Brennstoffzufuhr und/oder einer aktuellen Brenngaszufuhr
anhand der korrigierten Betriebskennlinie und anhand einer weiteren Grösse ausgewählt
aus:
- der temperaturkompensierter Heizleistung, oder
- der temperaturkompensierten Differenz; und
den mindestens einen Brennstoffaktor (7, 8) in Abhängigkeit der aktuellen Brennstoffzufuhr
und/oder der aktuellen Brenngaszufuhr zu regeln.
[0184] Vorzugsweise wird die weitere Grösse ausgewählt aus:
- der temperaturkompensierter Heizleistung im Falle der Auswahl der ersten Betriebskennlinie
als Betriebskennlinie, oder
- der temperaturkompensierten Differenz im Falle der Auswahl der zweiten Betriebskennlinie
als Betriebskennlinie.
[0185] Idealerweise wird die weitere Grösse ausschliesslich ausgewählt aus:
- der temperaturkompensierter Heizleistung im Falle der Auswahl der ersten Betriebskennlinie
als Betriebskennlinie, oder
- der temperaturkompensierten Differenz im Falle der Auswahl der zweiten Betriebskennlinie
als Betriebskennlinie.
[0186] Vorteilhaft umfasst der Brennstoffzufuhrkanal einen Brenngaszufuhrkanal. Idealerweise
ist der Brennstoffzufuhrkanal ein Brenngaszufuhrkanal.
[0187] Die vorliegende Offenbarung behandelt auch ein Computerprogrammprodukt umfassend
Befehle, die bewirken, dass eine der vorgenannten Verbrennungsvorrichtungen (1) eines
der vorgenannten Verfahren ausführt.
[0188] Die vorliegende Offenbarung behandelt ausserdem ein Computerprogrammprodukt umfassend
Befehle, die bewirken, dass eine der vorgenannten Verbrennungsvorrichtungen (1) mit
hinterlegen Heizleistungen für erste und zweite Brennstoffe eines der vorgenannten
Verfahren unter Berücksichtigung eines oder mehrerer Abstände ausführt.
[0189] Die vorliegende Offenbarung lehrt ferner ein Verfahren zur Schätzung eines Strömungswertes
(25) für Brennstoffe (6) und/oder Brenngase (6) unterschiedlicher Zusammensetzung,
die über einen Brennstoffzufuhrkanal und/oder Brenngaszufuhrkanal einer Verbrennungsvorrichtung
(1) zugeführt werden, wobei die Verbrennungsvorrichtung (1) einen Massenstromsensor
(11) umfasst, wobei der Massenstromsensor (11) in Fluidverbindung mit dem Brennstoff
(6) und/oder mit dem Brenngas (6) ist, das Verfahren umfassend die Schritte:
Aufzeichnen eines ersten Temperatursignales, welches eine erste Temperatur des Brennstoffes
(6) und/oder des Brenngases (6) angibt, anhand eines ersten Widerstandselementes (29)
des Massenstromsensors (11);
Verarbeiten des ersten Temperatursignals zu einer ersten Temperatur (TM);
Bestimmen eines kompensierbaren Wertes entweder durch
Aufzeichnen eines Heizleistungssignales, welches eine Heizleistung eines Heizelementes
(26) des Massenstromsensors (11) angibt;
Verarbeiten des Heizleistungssignales zu einer Heizleistung;
Bestimmen des kompensierbaren Wertes als Heizleistung;
oder durch
Aufzeichnen eines zweiten Temperatursignales, welches eine zweite Temperatur des Brennstoffes
(6) und/oder des Brenngases (6) angibt, anhand eines zweiten Widerstandselementes
(27, 28) des Massenstromsensors (11) und/oder Aufzeichnen eines dritten Temperatursignales,
welches eine dritte Temperatur des Brennstoffes (6) und/oder des Brenngases (6) angibt,
anhand eines dritten Widerstandselementes (28, 27) des Massenstromsensors (11), wobei
das zweite und/oder das dritte Widerstandselement verschieden ist vom ersten Widerstandselement
(29);
Verarbeiten des zweiten Temperatursignales zu einer zweiten Temperatur (TD, TU) und/oder
des dritten Temperatursignales zu einer dritten Temperatur (TU, TD);
Bestimmen des kompensierbaren Wertes als erste Temperaturdifferenz (ΔTD, ΔTU,ΔTDU)
zwischen zwei verschiedenen, vorzugsweise paarweise verschiedenen, Temperaturen ausgewählt
aus:
- der ersten Temperatur (TM),
- der zweiten Temperatur (TD, TU),
- der dritten Temperatur (TU, TD);
und
Schätzen eines Strömungswertes (25) für die Brennstoffzufuhr (6) und/oder für die
Brenngaszufuhr (6) durch Kompensation des als Funktion der ersten Temperatur (TM)
und/oder als Funktion der Brennstoffzusammensetzung und/oder als Funktion der Brenngaszusammensetzung
kompensierbaren Wertes anhand zumindest einer hinterlegten und von der ersten Temperatur
(TM) und/oder von der Brennstoffzusammensetzung und/oder von der Brenngaszusammensetzung
abhängigen Abbildungsvorschrift und anhand einer für ein Referenzgas hinterlegten
Kalibrierkennlinie.
[0190] Vorzugsweise ist das zweite und/oder das dritte Widerstandselement stromaufwärts
oder stromabwärts von einem oder von dem Heizelement (26) angeordnet.
[0191] In einer Ausführungsform umfasst das erste Widerstandselement (29) des Massenstromsensors
(11) einen ersten elektrischen Widerstand, beispielsweise einen ersten elektrischen,
ohmschen Widerstand. In einer speziellen Ausführungsform ist das erste Widerstandselement
(29) des Massenstromsensors (11) ein erster elektrischer Widerstand, beispielsweise
ein erster elektrischer, ohmscher Widerstand. In einer Ausführungsform umfasst das
zweite Widerstandselement (27, 28) des Massenstromsensors (11) einen zweiten elektrischen
Widerstand, beispielsweise einen zweiten elektrischen, ohmschen Widerstand. In einer
speziellen Ausführungsform ist das zweite Widerstandselement (27, 28) des Massenstromsensors
(11) ein zweiter elektrischer Widerstand, beispielsweise ein zweiter elektrischer,
ohmscher Widerstand. In einer Ausführungsform umfasst das dritte Widerstandselement
(28, 27) des Massenstromsensors (11) einen dritten elektrischen Widerstand, beispielsweise
einen dritten elektrischen, ohmschen Widerstand. In einer speziellen Ausführungsform
ist das dritte Widerstandselement (28, 27) des Massenstromsensors (11) ein dritter
elektrischer Widerstand, beispielsweise ein dritter elektrischer, ohmscher Widerstand.
[0192] Insbesondere betrifft die vorliegende Offenbarung eine Schätzung eines Strömungswertes
(25) für die Brennstoffzufuhr (6) und/oder für die Brenngaszufuhr (6) durch Kompensation
des als Funktion der ersten Temperatur (TM) und als Funktion mindestens einer ersten
Grösse ausgewählt aus:
- der Brennstoffzusammensetzung,
- der Brenngaszusammensetzung
kompensierbaren Wertes anhand zumindest einer hinterlegten und von der ersten Temperatur
(TM) und von mindestens einer zweiten Grösse ausgewählt aus:
- der Brennstoffzusammensetzung,
- der Brenngaszusammensetzung
abhängigen Abbildungsvorschrift und anhand einer für ein Referenzgas hinterlegten
Kalibrierkennlinie.
[0193] Ferner betrifft die vorliegende Offenbarung eine Schätzung eines Strömungswertes
(25) für die Brennstoffzufuhr (6) und/oder für die Brenngaszufuhr (6) durch Kompensation
des als Funktion der ersten Temperatur (TM) und als Funktion mindestens einer ersten
Grösse ausgewählt ausschliesslich aus:
- der Brennstoffzusammensetzung,
- der Brenngaszusammensetzung
kompensierbaren Wertes anhand zumindest einer hinterlegten und von der ersten Temperatur
(TM) und von mindestens einer zweiten Grösse ausgewählt ausschliesslich aus:
- der Brennstoffzusammensetzung,
- der Brenngaszusammensetzung
abhängigen Abbildungsvorschrift und anhand einer für ein Referenzgas hinterlegten
Kalibrierkennlinie.
[0194] Die vorliegende Offenbarung betrifft ferner eines der vorgenannten Verfahren umfassend
den Schritt:
Bestimmen des kompensierbaren Wertes als erste Temperaturdifferenz (ΔTD, ΔTU,ΔTDU)
zwischen der ersten (TM) und der zweiten Temperatur (TD, TU) oder als Temperaturdifferenz
(ΔTD, ΔTU, ΔTDU) zwischen der zweiten und der dritten Temperatur (TU, TD).
[0195] Die vorliegende Offenbarung behandelt weiterhin eines der vorgenannten Verfahren
umfassend den Schritt:
Bestimmen des kompensierbaren Wertes als erste Temperaturdifferenz (ΔTD, ΔTU,ΔTDU)
zwischen zwei verschiedenen, vorzugsweise paarweise verschiedenen, Temperaturen ausgewählt
ausschliesslich aus:
- der ersten Temperatur (TM),
- der zweiten Temperatur (TD, TU),
- der dritten Temperatur (TU, TD).
[0196] Im Kontext dieser Offenbarung ist eine ausschliessliche Funktion eine solche Funktion,
welche nur von den genannten Argumenten abhängt. Das heisst, dass die jeweils genannte
Liste an Argumenten einer Funktion abschliessend ist. Das gleiche gilt für eine ausschliessliche
Auswahl.
[0197] Die vorliegende Offenbarung lehrt eines der vorgenannten Verfahren, wobei das Referenzgas
für die Kalibrierkennlinie Methangas ist. Vorteilhaft wird ein Strömungswert (25)
der Brennstoffzufuhr (6) und/oder der Brenngaszufuhr (6) geschätzt.
[0198] Die vorliegende Offenbarung lehrt weiterhin eines der vorgenannten Verfahren, wobei
das Referenzgas für die Kalibrierkennlinie Luft ist.
[0199] Die vorliegende Offenbarung lehrt ferner eines der vorgenannten Verfahren, wobei
die Verbrennungsvorrichtung (1) eine Regel- und/oder Steuereinheit (13) umfasst, das
Verfahren umfassend den Schritt:
Hinterlegen der Kalibrierkennlinie in der Regel- und/oder Steuereinheit (13).
[0200] Die vorliegende Offenbarung lehrt ausserdem eines der vorgenannten Verfahren, wobei
die Verbrennungsvorrichtung (1) eine Regel- und/oder Steuereinheit (13) mit einer
Bedieneinheit umfasst und wobei in der Regel- und/oder Steuereinheit (13) eine Vielzahl
von der ersten Temperatur (TM) abhängiger Abbildungsvorschriften (40, 44/49, 45/50,
46/51, 47/52, 48/53) für auswählbare Brennstoffe (6) und/oder für auswählbare Brenngase
(6) hinterlegt ist, das Verfahren umfassend den Schritt:
bei einer Einstellung der Verbrennungsvorrichtung (1), Auswählen bei einer Einstellung
der Verbrennungsvorrichtung (1) der hinterlegten und von der ersten Temperatur (TM)
abhängigen Abbildungsvorschrift aus der Vielzahl von Abbildungsvorschriften (40, 44/49,
45/50, 46/51, 47/52, 48/53) anhand der Bedieneinheit.
[0201] Die vorliegende Offenbarung lehrt zudem eines der vorgenannten Verfahren, wobei die
Verbrennungsvorrichtung (1) eine Regel- und/oder Steuereinheit (13) mit einer Bedieneinheit
umfasst und wobei in der Regel- und/oder Steuereinheit (13) eine Vielzahl von der
ersten Temperatur (TM) abhängiger Abbildungsvorschriften (40, 44/49, 45/50, 46/51,
47/52, 48/53) für auswählbare Brennstoffe (6) und/oder für auswählbare Brenngase (6)
hinterlegt ist, das Verfahren umfassend den Schritt:
bei einer Inbetriebnahme der Verbrennungsvorrichtung (1), Auswählen bei einer Einstellung
der Verbrennungsvorrichtung (1) der hinterlegten und von der ersten Temperatur (TM)
abhängigen Abbildungsvorschrift aus der Vielzahl von Abbildungsvorschriften (40, 44/49,
45/50, 46/51, 47/52, 48/53) anhand der Bedieneinheit.
[0202] Die vorliegende Offenbarung lehrt zudem eines der vorgenannten Verfahren, wobei die
Verbrennungsvorrichtung (1) eine Regel- und/oder Steuereinheit (13) mit einer Bedieneinheit
umfasst und wobei in der Regel- und/oder Steuereinheit (13) eine Vielzahl von der
ersten Temperatur (TM) abhängiger Abbildungsvorschriften (40, 44/49, 45/50, 46/51,
47/52, 48/53) für auswählbare Brennstoffe (6) und/oder für auswählbare Brenngase (6)
hinterlegt ist, das Verfahren umfassend den Schritt:
bei einer Wartung der Verbrennungsvorrichtung (1), Auswählen bei einer Einstellung
der Verbrennungsvorrichtung (1) der hinterlegten und von der ersten Temperatur (TM)
abhängigen Abbildungsvorschrift aus der Vielzahl von Abbildungsvorschriften (40, 44/49,
45/50, 46/51, 47/52, 48/53) anhand der Bedieneinheit.
[0203] Es ist angedacht, dass die abhängigen Abbildungsvorschriften (40, 44/49, 45/50, 46/51,
47/52, 48/53) jeweils eine hinterlegte Kalibrierkennlinie und/oder jeweils eine Modellfunktion
umfassen.
[0204] Die vorliegende Offenbarung lehrt zudem eines der vorgenannten Verfahren,
wobei die Verbrennungsvorrichtung (1) eine Regel- und/oder Steuereinheit (13) umfasst
und in der Regel- und/oder Steuereinheit (13) eine Vielzahl erster von der ersten
Temperatur (TM) abhängiger Abbildungsvorschriften (40, 44/49, 45/50, 46/51, 47/52,
48/53) für auswählbare Brennstoffe (6) und/oder für auswählbare Brenngase (6) hinterlegt
ist und eine Vielzahl zweiter von der ersten Temperatur (TM) abhängiger Abbildungsvorschriften
(40, 44/49, 45/50, 46/51, 47/52, 48/53) für auswählbare Brennstoffe (6) und/oder für
auswählbare Brenngase (6) hinterlegt ist, das Verfahren umfassend die Schritte:
Aufzeichnen des Heizleistungssignales, welches eine Heizleistung eines Heizelementes
(26) des Massenstromsensors (11) angibt;
Verarbeiten des Heizleistungssignales zur Heizleistung;
Ermitteln einer Vielzahl erster geschätzter Strömungswerte (25) für die Brennstoffzufuhr
und/oder für die Brenngaszufuhr durch Kompensation der Heizleistung als Funktion der
ersten Temperatur (TM) und/oder als Funktion der Brennstoffzusammensetzung und/oder
als Funktion der Brenngaszusammensetzung anhand mindestens einer Abbildungsvorschrift
der Vielzahl erster, hinterlegter Abbildungsvorschriften (40, 44/49, 45/50, 46/51,
47/52, 48/53) und anhand einer ersten, hinterlegten Kalibrierkennlinie;
Aufzeichnen eines zweiten Temperatursignales und/oder eines dritten Temperatursignales;
Verarbeiten des zweiten Temperatursignales zu einer zweiten Temperatur (TD, TU) und/oder
des dritten Temperatursignales zu einer dritten Temperatur (TU, TD);
Bestimmen der Temperaturdifferenz (ΔTD, ΔTU, ΔTDU) zwischen zwei verschiedenen Temperaturen
ausgewählt aus:
- der ersten Temperatur (TM),
- der zweiten Temperatur (TD, TU),
- der dritten Temperatur (TU, TD);
Ermitteln einer Vielzahl zweiter geschätzter Strömungswerte (25) für die Brennstoffzufuhr
und/oder für die Brenngaszufuhr durch Kompensation der Temperaturdifferenz (ΔTD, ΔTU,
ΔTDU) als Funktion der ersten Temperatur (TM) und/oder als Funktion der Brennstoffzusammensetzung
und/oder als Funktion der Brenngaszusammensetzung anhand mindestens einer Abbildungsvorschrift
der Vielzahl zweiter, hinterlegter Abbildungsvorschriften (40, 44/49, 45/50, 46/51,
47/52, 48/53) und anhand einer zweiten, hinterlegten Kalibrierkennlinie; und
Schätzen der Art des Brennstoffes (6) und/oder des Brenngases (6) anhand der Vielzahl
erster geschätzter Strömungswerte (25) und anhand der Vielzahl zweiter geschätzter
Strömungswerte (25).
[0205] Die vorliegende Offenbarung lehrt ferner eines der vorgenannten Verfahren, wobei
die Verbrennungsvorrichtung (1) eine Regel- und/oder Steuereinheit (13) umfasst und
in der Regel-und/oder Steuereinheit (13) eine Vielzahl erster von der ersten Temperatur
(TM) abhängiger Abbildungsvorschriften (40, 44/49, 45/50, 46/51, 47/52, 48/53) für
auswählbare Brennstoffe (6) und/oder für auswählbare Brenngase (6) hinterlegt ist
und eine Vielzahl zweiter von der ersten Temperatur (TM) abhängiger Abbildungsvorschriften
(40, 44/49, 45/50, 46/51, 47/52, 48/53) für auswählbare Brennstoffe (6) und/oder für
auswählbare Brenngase (6) hinterlegt ist, das Verfahren umfassend die Schritte:
Aufzeichnen des Heizleistungssignales, welches eine Heizleistung eines Heizelementes
(26) des Massenstromsensors (11) angibt;
Verarbeiten des Heizleistungssignales zur Heizleistung;
Ermitteln einer Vielzahl erster geschätzter Strömungswerte (25) für die Brennstoffzufuhr
(6) und/oder für die Brenngaszufuhr (6) durch Kompensation der Heizleistung als Funktion
der ersten Temperatur (TM) und als Funktion der Brennstoffzusammensetzung und/oder
als Funktion der Brenngaszusammensetzung anhand mindestens einer Abbildungsvorschrift
der Vielzahl erster, hinterlegter Abbildungsvorschriften (40, 44/49, 45/50, 46/51,
47/52, 48/53) und anhand einer ersten, hinterlegten Kalibrierkennlinie;
Aufzeichnen des zweiten Temperatursignales und/oder des dritten Temperatursignales;
Verarbeiten des zweiten Temperatursignales zu einer zweiten Temperatur (TD, TU) und/oder
des dritten Temperatursignales zu einer dritten Temperatur (TU, TD);
Bestimmen der Temperaturdifferenz (ΔTD, ΔTU, ΔTDU) zwischen zwei verschiedenen Temperaturen
ausgewählt aus:
- der ersten Temperatur (TM),
- der zweiten Temperatur (TD, TU),
- der dritten Temperatur (TU, TD);
Ermitteln einer Vielzahl zweiter geschätzter Strömungswerte (25) für die Brennstoffzufuhr
(6) und/oder für die Brenngaszufuhr (6) durch Kompensation der Temperaturdifferenz
(ΔTD, ΔTU, ΔTDU) als Funktion der ersten Temperatur (TM) und/oder als Funktion der
Brennstoffzusammensetzung und/oder als Funktion der Brenngaszusammensetzung anhand
mindestens einer Abbildungsvorschrift der Vielzahl zweiter, hinterlegter Abbildungsvorschriften
(40, 44/49, 45/50, 46/51, 47/52, 48/53) und anhand einer zweiten, hinterlegten Kalibrierkennlinie;
und
Schätzen der Art des Brennstoffes (6) und/oder des Brenngases (6) anhand der Vielzahl
erster geschätzter Strömungswerte (25) und anhand der Vielzahl zweiter geschätzter
Strömungswerte (25).
[0206] Insbesondere kann vorgesehen sein, eine Vielzahl zweiter geschätzter Strömungswerte
(25) für die Brennstoffzufuhr (6) und/oder für die Brenngaszufuhr (6) durch Kompensation
der Temperaturdifferenz (ΔTD, ΔTU, ΔTDU) als Funktion der ersten Temperatur (TM) und
als Funktion einer dritten Grösse ausgewählt aus:
- der Brennstoffzusammensetzung,
- der Brenngaszusammensetzung
anhand mindestens einer Abbildungsvorschrift der Vielzahl zweiter, hinterlegter Abbildungsvorschriften
(40, 44/49, 45/50, 46/51, 47/52, 48/53) und anhand einer zweiten, hinterlegten Kalibrierkennlinie
zu ermitteln.
[0207] Die vorliegende Offenbarung lehrt ferner eines der vorgenannten Verfahren, wobei
die Verbrennungsvorrichtung (1) eine Regel- und/oder Steuereinheit (13) umfasst und
in der Regel-und/oder Steuereinheit (13) eine Vielzahl erster von der ersten Temperatur
(TM) abhängiger Abbildungsvorschriften (40, 44/49, 45/50, 46/51, 47/52, 48/53) für
auswählbare Brennstoffe (6) und/oder für auswählbare Brenngase (6) hinterlegt ist
und eine Vielzahl zweiter von der ersten Temperatur (TM) abhängiger Abbildungsvorschriften
(40, 44/49, 45/50, 46/51, 47/52, 48/53) für auswählbare Brennstoffe (6) und/oder für
auswählbare Brenngase (6) hinterlegt ist, das Verfahren umfassend die Schritte:
Aufzeichnen des Heizleistungssignales, welches eine Heizleistung eines Heizelementes
(26) des Massenstromsensors (11) angibt;
Verarbeiten des Heizleistungssignales zur Heizleistung;
Ermitteln einer Vielzahl erster geschätzter Strömungswerte (25) für die Brennstoffzufuhr
(6) und/oder für die Brenngaszufuhr (6) durch Kompensation der Heizleistung als Funktion
der ersten Temperatur (TM) und/oder als Funktion der Brennstoffzusammensetzung und/oder
als Funktion der Brenngaszusammensetzung anhand jeder Abbildungsvorschrift der Vielzahl
erster, hinterlegter Abbildungsvorschriften (40, 44/49, 45/50, 46/51, 47/52, 48/53)
und anhand einer ersten, hinterlegten Kalibrierkennlinie;
Aufzeichnen des zweiten Temperatursignales und/oder des dritten Temperatursignales;
Verarbeiten des zweiten Temperatursignales zu einer zweiten Temperatur (TD, TU) und/oder
des dritten Temperatursignales zu einer dritten Temperatur (TU, TD);
Bestimmen der Temperaturdifferenz (ΔTD, ΔTU, ΔTDU) zwischen zwei verschiedenen Temperaturen
ausgewählt aus:
- der ersten Temperatur (TM),
- der zweiten Temperatur (TD, TU),
- der dritten Temperatur (TU, TD);
Ermitteln einer Vielzahl zweiter geschätzter Strömungswerte (25) für die Brennstoffzufuhr
(6) und/oder für die Brenngaszufuhr (6) durch Kompensation der Temperaturdifferenz
(ΔTD, ΔTU, ΔTDU) als Funktion der ersten Temperatur (TM) und/oder als Funktion der
Brennstoffzusammensetzung und/oder als Funktion der Brenngaszusammensetzung anhand
jeder Abbildungsvorschrift der Vielzahl zweiter, hinterlegter Abbildungsvorschriften
(40, 44/49, 45/50, 46/51, 47/52, 48/53) und anhand einer zweiten, hinterlegten Kalibrierkennlinie;
und
Schätzen der Art des Brennstoffes (6) und/oder des Brenngases (6) anhand der Vielzahl
erster geschätzter Strömungswerte (25) und anhand der Vielzahl zweiter geschätzter
Strömungswerte (25).
[0208] Vorzugsweise umfasst das vorgenannte Verfahren den Schritt:
Bestimmen der Temperaturdifferenz (ΔTD, ΔTU, ΔTDU) zwischen zwei verschiedenen Temperaturen
ausgewählt ausschliesslich aus:
- der ersten Temperatur (TM),
- der zweiten Temperatur (TD, TU),
- der dritten Temperatur (TU, TD).
[0209] Die vorliegende Offenbarung lehrt zudem eines der vorgenannten Verfahren unter Einbezug
einer Brennstoffschätzung und/oder Brenngasschätzung, das Verfahren umfassend die
Schritte:
Bilden von Abständen zwischen Strömungswerten der Vielzahl erster geschätzter Strömungswerte
(25) und der Vielzahl zweiter geschätzter Strömungswerte (25);
Auswählen eines kleinsten Abstandes aus den gebildeten Abständen; und
Schätzen der Art des Brennstoffes (6) und/oder des Brenngases (6) durch Zuordnen des
kleinsten Abstandes zu einem Brennstoff (6) und/oder zu einem Brenngas (6).
[0210] Vorzugsweise sind die gebildeten Abstände gebildete Differenzen oder gebildete Differenbeträge.
[0211] Die vorliegende Offenbarung lehrt ferner eines der vorgenannten Verfahren unter Einbezug
einer Brennstoffschätzung und/oder Brenngasschätzung, das Verfahren umfassend die
Schritte:
Bilden von Differenzbeträgen zwischen Strömungswerten der Vielzahl erster geschätzter
Strömungswerte (25) und der Vielzahl zweiter geschätzter Strömungswerte (25);
Auswahl des kleinsten Differenzbetrages aus den gebildeten Differenzbeträgen; und
Schätzen der Art des Brennstoffes (6) und/oder des Brenngases (6) durch Zuordnen des
kleinsten Differenzbetrages zu einem Brennstoff (6) und/oder zu einem Brenngas (6).
[0212] Die vorliegende Offenbarung lehrt weiterhin eines der vorgenannten Verfahren unter
Einbezug einer Brennstoffschätzung und/oder Brenngasschätzung, wobei in der Regel-
und/oder Steuereinheit (13) eine Vielzahl dritter von der ersten Temperatur (TM) abhängiger
Abbildungsvorschriften (40, 44/49, 45/50, 46/51, 47/52, 48/53) für auswählbare Brennstoffe
(6) und/oder für auswählbare Brenngase (6) hinterlegt ist, das Verfahren umfassend
die Schritte:
Aufzeichnen eines vierten Temperatursignales, welches eine vierte Temperatur des Brennstoffes
(6) und/oder des Brenngases (6) angibt, anhand eines vierten Widerstandselementes
(28, 27) des Massenstromsensors (11), wobei das vierte Widerstandselement (28, 27)
verschieden ist vom ersten Widerstandselement (29) und vom zweiten Widerstandselement
(27, 28) und wobei das vierte Widerstandselement (28, 27) bezüglich des Heizelementes
(26) entgegengesetzt zum zweiten Widerstandselement (27, 28) stromaufwärts oder stromabwärts
angeordnet ist;
Verarbeiten des vierten Temperatursignales zu einer vierten Temperatur (TU, TD);
Berechnen einer zweiten Temperaturdifferenz (ΔTD, ΔTU, ΔTDU) zwischen zwei verschiedenen,
vorzugsweise paarweise verschiedenen, Temperaturen ausgewählt aus:
der ersten Temperatur (TM),
der zweiten Temperatur (TD, TU),
der vierten Temperatur (TU, TD);
Ermitteln einer Vielzahl dritter geschätzter Strömungswerte (25) für die Brennstoffzufuhr
(6) und/oder für die Brenngaszufuhr (6) durch Kompensation der zweiten Temperaturdifferenz
(ΔTD, ΔTU,ΔTDU) als Funktion der ersten Temperatur (TM) und/oder als Funktion der
Brennstoffzusammensetzung und/oder als Funktion der Brenngaszusammensetzung anhand
mindestens einer Abbildungsvorschrift der Vielzahl dritter, hinterlegter Abbildungsvorschriften
(40, 44/49, 45/50, 46/51, 47/52, 48/53) und anhand einer dritten, hinterlegten Kalibrierkennlinie;
Schätzen der Art des Brennstoffes (6) und/oder des Brenngases (6) anhand der Vielzahl
erster geschätzter Strömungswerte (25) und anhand der Vielzahl zweiter geschätzter
Strömungswerte (25) und/oder anhand der Vielzahl dritter geschätzter Strömungswerte
(25).
[0213] Vorzugsweise umfasst das vorgenannte Verfahren den Schritt:
Berechnen einer zweiten Temperaturdifferenz (ΔTD, ΔTU,ΔTDU) zwischen zwei verschiedenen,
vorzugsweise paarweise verschiedenen, Temperaturen ausgewählt ausschliesslich aus:
der ersten Temperatur (TM),
der zweiten Temperatur (TD, TU),
der vierten Temperatur (TU, TD);
[0214] In einer Ausführungsform umfasst das vierte Widerstandselement (28, 27) des Massenstromsensors
(11) einen vierten elektrischen Widerstand, beispielsweise einen vierten elektrischen,
ohmschen Widerstand. In einer speziellen Ausführungsform ist das vierte Widerstandselement
(28, 27) des Massenstromsensors (11) ein vierter elektrischer Widerstand, beispielsweise
ein vierter elektrischer, ohmscher Widerstand.
[0215] Ferner kann das vierte Temperatursignal gleich dem dritten Temperatursignal sein.
Andrerseits können das vierte Temperatursignal und das dritte Temperatursignal auch
verschieden sein.
[0216] Die vorliegende Offenbarung lehrt weiterhin eines der vorgenannten Verfahren unter
Einbezug einer Brennstoffschätzung und/oder Brenngasschätzung, wobei in der Regel-
und/oder Steuereinheit (13) eine Vielzahl dritter von der ersten Temperatur (TM) abhängiger
Abbildungsvorschriften (40, 44/49, 45/50, 46/51, 47/52, 48/53) für auswählbare Brennstoffe
(6) und/oder für auswählbare Brenngase (6) hinterlegt ist, das Verfahren umfassend
die Schritte:
Aufzeichnen eines vierten Temperatursignales, welches eine vierte Temperatur des Brennstoffes
(6) und/oder des Brenngases (6) angibt, anhand eines vierten Widerstandselementes
(28, 27) des Massenstromsensors (11), wobei das vierte Widerstandselement (28, 27)
verschieden ist vom ersten Widerstandselement (29) und vom zweiten Widerstandselement
(27, 28) und wobei das vierte Widerstandselement (28, 27) bezüglich des Heizelementes
(26) entgegengesetzt zum zweiten Widerstandselement (27, 28) stromaufwärts oder stromabwärts
angeordnet ist;
Verarbeiten des vierten Temperatursignales zu einer vierten Temperatur (TU, TD);
Berechnen einer zweiten Temperaturdifferenz (ΔTD, ΔTU,ΔTDU) zwischen zwei verschiedenen,
vorzugsweise paarweise verschiedenen, Temperaturen ausgewählt aus:
der ersten Temperatur (TM),
der zweiten Temperatur (TD, TU),
der vierten Temperatur (TU, TD);
Ermitteln einer Vielzahl dritter geschätzter Strömungswerte (25) für die Brennstoffzufuhr
(6) und/oder für die Brenngaszufuhr (6) durch Kompensation der zweiten Temperaturdifferenz
(ΔTD, ΔTU, ΔTDU) als Funktion der ersten Temperatur (TM) und/oder von der Brennstoffzusammensetzung
und/oder von der Brenngaszusammensetzung anhand jeder Abbildungsvorschrift der Vielzahl
dritter, hinterlegter Abbildungsvorschriften (40, 44/49, 45/50, 46/51, 47/52, 48/53)
und anhand einer dritten, hinterlegten Kalibrierkennlinie; und
Schätzen der Art des Brennstoffes (6) und/oder des Brenngases (6) anhand der Vielzahl
erster geschätzter Strömungswerte (25) und anhand der Vielzahl zweiter geschätzter
Strömungswerte (25) und anhand der Vielzahl dritter geschätzter Strömungswerte (25).
[0217] Vorzugsweise umfasst das vorgenannte Verfahren den Schritt:
Berechnen einer zweiten Temperaturdifferenz (ΔTD, ΔTU, ΔTDU) zwischen zwei verschiedenen,
vorzugsweise paarweise verschiedenen, Temperaturen ausgewählt ausschliesslich aus:
der ersten Temperatur (TM),
der zweiten Temperatur (TD, TU),
der vierten Temperatur (TU, TD).
[0218] Die vorliegende Offenbarung lehrt ausserdem eines der vorgenannten Verfahren unter
Einbezug einer Brennstoffschätzung und/oder Brenngasschätzung, das Verfahren umfassend
die Schritte:
Bilden von ersten Differenzen zwischen Strömungswerten der Vielzahl erster geschätzter
Strömungswerte (25) und der Vielzahl zweiter geschätzter Strömungswerte (25);
Bilden von ersten quadrierten Differenzen durch Quadrieren der ersten Differenzen;
Bilden von zweiten Differenzen zwischen Strömungswerten der Vielzahl erster geschätzter
Strömungswerte (25) und der Vielzahl dritter geschätzter Strömungswerte (25);
Bilden von zweiten quadrierten Differenzen durch Quadrieren der zweiten Differenzen;
Bilden von dritten Differenzen zwischen Strömungswerten der Vielzahl zweiter geschätzter
Strömungswerte (25) und der Vielzahl dritter geschätzter Strömungswerte (25);
Bilden von dritten quadrierten Differenzen durch Quadrieren der dritten Differenzen;
Bilden von Summenwerten durch Summieren je einer ersten quadrierten Differenz ausgewählt
aus den gebildeten ersten quadrierten Differenzen, je einer zweiten quadrierten Differenz
ausgewählt aus den gebildeten zweiten quadrierten Differenzen und je einer dritten
quadrierten Differenz ausgewählt aus den gebildeten dritten quadrierten Differenzen;
Auswahl des kleinsten Summenwertes aus den gebildeten Summenwerten; und
Schätzen der Art des Brennstoffes (6) und/oder des Brenngases (6) durch Zuordnen des
kleinsten Summenwertes zu einem Brennstoff (6) und/oder zu einem Brenngas (6).
[0219] Die vorliegende Offenbarung lehrt ferner eines der vorgenannten Verfahren unter Einbezug
einer Brennstoffschätzung und/oder Brenngasschätzung, das Verfahren umfassend die
Schritte:
Bilden von ersten Abständen zwischen Strömungswerten der Vielzahl erster geschätzter
Strömungswerte (25) und der Vielzahl zweiter geschätzter Strömungswerte (25);
Bilden von ersten quadrierten Abständen durch Quadrieren der ersten Abstände;
Bilden von zweiten Abständen zwischen Strömungswerten der Vielzahl erster geschätzter
Strömungswerte (25) und der Vielzahl dritter geschätzter Strömungswerte (25);
Bilden von zweiten quadrierten Abständen durch Quadrieren der zweiten Abstände;
Bilden von dritten Abständen zwischen Strömungswerten der Vielzahl zweiter geschätzter
Strömungswerte (25) und der Vielzahl dritter geschätzter Strömungswerte (25);
Bilden von dritten quadrierten Abständen durch Quadrieren der dritten Abstände;
Bilden von Summenwerten durch Summieren je eines ersten quadrierten Abstandes ausgewählt
aus den gebildeten ersten quadrierten Abständen, je eines zweiten quadrierten Abstandes
ausgewählt aus den gebildeten zweiten quadrierten Abständen und je eines dritten quadrierten
Abstandes ausgewählt aus den gebildeten dritten quadrierten Abständen;
Auswahl des kleinsten Summenwertes aus den gebildeten Summenwerten; und
Schätzen der Art des Brennstoffes (6) und/oder des Brenngases (6) durch Zuordnen des
kleinsten Summenwertes zu einem Brennstoff (6) und/oder zu einem Brenngas (6).
[0220] In einer Ausführungsform sind die ersten, zweiten und dritten Abstände erste, zweite
und dritte Differenzen. In einer weiteren Ausführungsform sind die ersten, zweiten
und dritten Abstände erste, zweite und dritte Differenzbeträge.
[0221] Die vorliegende Offenbarung lehrt weiterhin eines der vorgenannten Verfahren unter
Einbezug einer Brennstoffschätzung und/oder Brenngasschätzung, das Verfahren umfassend
den Schritt:
Auswahl eines Wertes als Mass für eine Strömung des Brennstoffes (6) oder Brenngases
(6) aus der Vielzahl erster geschätzter Strömungswerte (25) und aus der Vielzahl zweiter
geschätzter Strömungswerte (25).
[0222] Die vorliegende Offenbarung lehrt weiterhin das vorgenannte Verfahren unter Einbezug
einer Brennstoffschätzung und/oder Brenngasschätzung, das Verfahren umfassend den
Schritt:
Auswahl eines Wertes als Mass für eine Strömung des Brennstoffes (6) oder Brenngases
(6) aus der Vielzahl erster geschätzter Strömungswerte (25) und aus der Vielzahl zweiter
geschätzter Strömungswerte (25) als Funktion numerischer Werte der ersten geschätzten
Strömungswerte (25) aus der Vielzahl erster geschätzter Strömungswerte (25) und als
Funktion numerischer Werte der zweiten geschätzten Strömungswerte (25) aus der Vielzahl
zweiter geschätzter Strömungswerte (25).
[0223] Die vorliegende Offenbarung lehrt eines der vorgenannten Verfahren, wobei die Verbrennungsvorrichtung
(1) eine Regel- und/oder Steuereinheit (13) umfasst, das Verfahren umfassend den Schritt:
Hinterlegen der von der ersten Temperatur (TM) abhängigen Abbildungsvorschrift in
der Regel- und/oder Steuereinheit (13).
[0224] Die vorliegende Offenbarung lehrt ferner eines der vorgenannten Verfahren unter Einbezug
einer Brennstoffschätzung und/oder Brenngasschätzung, das Verfahren umfassend die
Schritte:
Zuordnen der geschätzten Art des Brennstoffes (6) und/oder des Brenngases (6) zu einem
Mindestluftbedarf (Lmin); und
Regeln mindestens eines Luftaktors (3, 4) der Verbrennungsvorrichtung (1) in Abhängigkeit
des zugeordneten Mindestluftbedarfes (Lmin).
[0225] Die vorliegende Offenbarung lehrt ausserdem eines der vorgenannten Verfahren unter
Einbezug einer Brennstoffschätzung und/oder Brenngasschätzung, das Verfahren umfassend
die Schritte:
Zuordnen der geschätzten Art des Brennstoffes (6) und/oder des Brenngases (6) zu einem
Heizwert (Hu);
Ermitteln eines Korrekturfaktors aus dem zugeordneten Heizwert (Hu) und einem eingestellten
Heizwert der Verbrennungsvorrichtung (1); und
Korrigieren einer Luftzufuhr (5) der Verbrennungsvorrichtung (1) anhand mindestens
eines Luftaktors (3, 4) der Verbrennungsvorrichtung (1) oder anhand des mindestens
einen Luftaktors (3, 4) der Verbrennungsvorrichtung (1) im Verhältnis des Korrekturfaktors.
[0226] Eine Korrektur der Luftzufuhr (5) der Verbrennungsvorrichtung (1) anhand des mindestens
einen Luftaktors (3, 4) der Verbrennungsvorrichtung (1) im Verhältnis des Korrekturfaktors
umfasst eine Korrektur der Luftzufuhr (5) der Verbrennungsvorrichtung (1) anhand des
mindestens einen Luftaktors (3, 4) der Verbrennungsvorrichtung (1) durch Bildung eines
Verhältnisses, wobei das der Korrekturfaktor in das Verhältnis eingeht. Das heisst,
dass das gebildete Verhältnis eine Funktion des Korrekturfaktors ist. Das Verhältnis
kann insbesondere ein Quotient sein.
[0227] Die vorliegende Offenbarung lehrt darüber hinaus eines der vorgenannten Verfahren
unter Einbezug einer Brennstoffschätzung und/oder Brenngasschätzung, das Verfahren
umfassend die Schritte:
Korrigieren einer Betriebskennlinie anhand der geschätzten Art des Brennstoffes (6)
und/oder anhand der geschätzten Art des Brenngases (6), wobei die Betriebskennlinie
ausgewählt ist aus:
- einer ersten Betriebskennlinie zwischen temperaturkompensierter Heizleistung und Brennstoffzufuhr
(16) und/oder Brenngaszufuhr (16), oder
- einer zweiten Betriebskennlinie zwischen temperaturkompensierter Differenz und Brennstoffzufuhr
(16) und/oder Brenngaszufuhr (16);
Bestimmen einer aktuellen Brennstoffzufuhr und/oder einer aktuellen Brenngaszufuhr
anhand der korrigierten Betriebskennlinie und anhand einer weiteren Grösse ausgewählt
aus:
- der temperaturkompensierter Heizleistung, oder
- der temperaturkompensierten Differenz; und
Regeln zumindest eines Brennstoffaktors (7, 8) der Verbrennungsvorrichtung (1) in
Abhängigkeit der aktuellen Brennstoffzufuhr und/oder der aktuellen Brenngaszufuhr.
[0228] Die vorliegende Offenbarung lehrt ferner eines der vorgenannten Verfahren unter Einbezug
einer Brennstoffschätzung und/oder Brenngasschätzung, das Verfahren umfassend die
Schritte:
Zuordnen der geschätzten Art des Brennstoffes (6) und/oder des Brenngases (6) zu einem
Heizwert (Hu);
Korrigieren einer Betriebskennlinie anhand des zugeordneten Heizwertes (Hu), wobei
die Betriebskennlinie ausgewählt ist aus:
- einer ersten Betriebskennlinie zwischen temperaturkompensierter Heizleistung und Brennstoffzufuhr
(16) und/oder Brenngaszufuhr (16), oder
- einer zweiten Betriebskennlinie zwischen temperaturkompensierter Differenz und Brennstoffzufuhr
(16) und/oder Brenngaszufuhr (16);
Bestimmen einer aktuellen Brennstoffzufuhr und/oder einer aktuellen Brenngaszufuhr
anhand der korrigierten Betriebskennlinie und anhand einer weiteren Grösse ausgewählt
aus:
- der temperaturkompensierter Heizleistung, oder
- der temperaturkompensierten Differenz; und
Regeln zumindest eines Brennstoffaktors (7, 8) der Verbrennungsvorrichtung (1) in
Abhängigkeit der aktuellen Brennstoffzufuhr und/oder der aktuellen Brenngaszufuhr.
[0229] Die vorliegende Offenbarung lehrt darüber hinaus eine Verbrennungsvorrichtung (1)
umfassend einen Feuerraum (2), einen Brennstoffzufuhrkanal für die Zufuhr eines Brennstoffes
(6) und/oder eines Brenngases (6) zum Feuerraum (2), einen Massenstromsensor (11)
im oder am Brennstoffzufuhrkanal und eine Regel- und/oder Steuereinheit (13) in kommunikativer
Verbindung mit dem Massenstromsensor (11);
wobei der Massenstromsensor (11) ein Heizelement (26), ein erstes Widerstandselement
(29) und ein zweites Widerstandselement (27, 28) und/oder ein drittes Widerstandselement
(28, 27) umfasst, wobei das zweite und/oder das dritte Widerstandselement verschieden
ist vom ersten Widerstandselement (29) und das zweite und/oder das dritte Widerstandselement
stromaufwärts oder stromabwärts vom Heizelement (26) angeordnet ist;
wobei der Massenstromsensor (11) ein viertes Widerstandselement (28, 27) umfasst,
wobei das vierte Widerstandselement (28, 27) verschieden ist vom ersten Widerstandselement
(29) und vom zweiten Widerstandselement (27, 28);
wobei das zweite Widerstandselement (27, 28) und das vierte Widerstandselement (28,
27) in Bezug zum Heizelement (26) entgegengesetzt stromaufwärts oder stromabwärts
angeordnet sind; und
wobei die Regel- und/oder Steuereinheit (13) ausgebildet ist, eines der vorgenannten
Verfahren durchzuführen.
[0230] Die vorliegende Offenbarung lehrt zudem eine Verbrennungsvorrichtung (1) umfassend
einen Feuerraum (2), einen Brennstoffzufuhrkanal für die Zufuhr eines Brennstoffes
(6) und/oder eines Brenngases (6) zum Feuerraum (2), einen Massenstromsensor (11)
im oder am Brennstoffzufuhrkanal und eine Regel- und/oder Steuereinheit (13) in kommunikativer
Verbindung mit dem Massenstromsensor (11);
wobei der Massenstromsensor (11) ein Heizelement (26), ein erstes Widerstandselement
(29) und ein zweites, vom ersten Widerstandselement (29) verschiedenes und vom Heizelement
(26) stromaufwärts oder stromabwärts angeordnetes, Widerstandselement (27, 28) und/oder
ein drittes, vom ersten Widerstandselement (29) verschiedenes und vom Heizelement
(26) stromaufwärts oder stromabwärts angeordnetes Widerstandselement (28, 27) und/oder
ein viertes, vom ersten (29) und vom zweiten (27, 28) Widerstandselement verschiedenes
und vom Heizelement (26) aus dem zweiten Widerstandselement (27, 28) stromaufwärts
oder stromabwärts gegenüberliegendes, Widerstandselement (28, 27) umfasst,
wobei die Regel- und/oder Steuereinheit (13) ausgebildet ist, eines der vorgenannten
Verfahren durchzuführen.
[0231] Die vorliegende Offenbarung lehrt zudem eine Verbrennungsvorrichtung (1) umfassend
einen Feuerraum (2), einen Brennstoffzufuhrkanal für die Zufuhr eines Brennstoffes
(6) und/oder eines Brenngases (6) zum Feuerraum (2), einen Massenstromsensor (11)
im oder am Brennstoffzufuhrkanal und eine Regel- und/oder Steuereinheit (13) in kommunikativer
Verbindung mit dem Massenstromsensor (11);
wobei der Massenstromsensor (11) ein Heizelement (26), ein erstes Widerstandselement
(29) und ein zweites, vom ersten Widerstandselement (29) verschiedenes und vom Heizelement
(26) stromaufwärts oder stromabwärts angeordnetes, Widerstandselement (27, 28) und/oder
ein drittes, vom ersten Widerstandselement (29) verschiedenes und vom Heizelement
(26) stromaufwärts oder stromabwärts angeordnetes Widerstandselement (28, 27) und/oder
ein viertes, vom ersten (29) und vom zweiten (27, 28) Widerstandselement verschiedenes
und bezüglich des Heizelementes (26) entgegengesetzt zum zweiten Widerstandselement
(27, 28) stromaufwärts oder stromabwärts angeordnetes Widerstandselement (28, 27)
umfasst, wobei die Regel- und/oder Steuereinheit (13) ausgebildet ist, eines der vorgenannten
Verfahren durchzuführen.
[0232] Die Regel- und/oder Steuereinheiten (13) der vorgenannten Verbrennungsvorrichtungen
(1) können eine Bedieneinheit, beispielsweise einen Bilschirm und eine Tastatur, umfassen.
Derartige Vorrichtungen (1) eignen sich beispielsweise zur Ausführung eines Verfahrens
unter Einbezug der Bedieneinheit.
[0233] In einer Ausführungsform ist das vierte Widerstandselement (28, 27) gleich dem dritten
Widerstandselement (28, 27). In einer anderen Ausführungsform sind das vierte Widerstandselement
(28, 27) und das dritte Widerstandselement (28, 27) verschieden.
[0234] Die vorliegende Offenbarung lehrt ferner ein Computerprogrammprodukt umfassend Befehle,
die bewirken, dass die vorgenannte Verbrennungsvorrichtung (1) die Verfahrensschritte
gemäss einem vorgenannten Verfahren ausführt.
[0235] Die vorliegende Offenbarung lehrt zudem ein Computerprogrammprodukt umfassend Befehle,
die bewirken, dass die Regel- und/oder Steuereinheit (13) einer der vorgenannten Verbrennungsvorrichtungen
(1) die Verfahrensschritte gemäss einem vorgenannten Verfahren ausführt.
[0236] Die vorliegende Offenbarung lehrt ausserdem ein computerlesbares Medium, auf dem
das vorgenannte Computerprogrammprodukt gespeichert ist.
[0237] Das Genannte bezieht sich auf einzelne Ausführungsformen der Offenbarung. Verschiedene
Änderungen an den Ausführungsformen können vorgenommen werden, ohne von der zu Grunde
liegenden Idee abzuweichen und ohne den Rahmen dieser Offenbarung zu verlassen. Der
Gegenstand der vorliegenden Offenbarung ist definiert über deren Ansprüche. Es können
verschiedenste Änderungen vorgenommen werden, ohne den Schutzbereich der folgenden
Ansprüche zu verlassen.
Bezugszeichen
[0238]
1: Verbrennungsvorrichtung
2: Feuerraum
3: Gebläse
4: Klappe
5: Luftzufuhr
6: Brennstoff und/oder Brenngas
7, 8: Brennstoffventile
9: Schornstein
10: Luftzufuhrkanalkanal
11: Massenstromsensor
12: Mess- und Steuereinheit
13: Regel- und/oder Steuereinheit
14: Steuersignal zur Luftklappe
15: Steuersignal für motorisch angetriebenes Gebläse
16: Differenztemperatur ΔTU
17: Differenztemperatur ΔTD oder ΔTDU
18: Heizleistung PH des Massenstromsensors
19, 20: Steuersignale für motorisch angetriebene Brennstoffventile
21: Sensorelement
22: dünne Schicht und/oder Folie
23, 24: Flächen
25: Strömungsgeschwindigkeit
26 - 29: Widerstandselemente
30: Referenzwiderstand
31: Serienwiderstand
32: Sensorkontrolleinheit
33: Treiber
34 - 39: elektrische Spannungen
40: Strömungssignal, berechnet aus ΔTU
41: Zuordnung, Kennlinie zwischen ΔTU und Brenngas-Strömung
42: Strömungssignal, berechnet aus ΔTD oder ΔTDU
43: Strömungssignal, berechnet aus der Heizleistung PH
44 - 48: Zuordnungen, Kennlinien zwischen ΔTD/ΔTDU und Brenngas-Strömung für verschiedene
Gaszusammensetzungen
49 - 53: Zuordnungen, Kennlinien zwischen ΔTD/ΔTDU und Brenngas-Strömung für verschiedene
Gaszusammensetzungen