DE19618573C1 - Gas burner regulating method controlled by ionisation electrode signal - Google Patents

Gas burner regulating method controlled by ionisation electrode signal

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DE19618573C1
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Abstract

The regulation method uses an ionisation electrode (5) providing an ionisation signal (Ui) dependent on the temp. or lambda value of the combustion, supplied to an air supply regulator circuit (9), responsive to gas pressure monitor (11), with safety valve (10), for comparison with a reference value, for adjustment of the air/fuel ratio for the burner (1). The gas flow to the burner is adjusted by the digital proportional-integral controller (7) of the magnetic valve (4). A calibration cycle is initiated at regular intervals or after a defined operating time, with the lambda value reduced and the corresponding ionisation signal measured. The max. values of the ionisation signal are stored for correction of the required value for the regulation.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zum Betrieb eines Gasbrenners mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1.The invention relates to a method and a device for operation a gas burner with the features of the preamble of Claim 1.

Ein derartiges Verfahren ist in der DE 39 37 290 A1 beschrieben. Dort liegt die Ionisationselektrode in einem Gleichstromkreis. Die Auswertung des Ionisationsstroms ist dabei problematisch.Such a method is described in DE 39 37 290 A1. There the ionization electrode is in a DC circuit. The evaluation the ionization current is problematic.

In der DE 44 33 425 A1 ist zur Verbesserung der Auswertbarkeit des über die Ionisationselektrode fließenden Stromes auf diese eine Wechselspannung aufgeschaltet, der sich ein vom Strom der Ionisationselektrode abhängiger Gleichspannungsanteil überlagert. Es wird daraus eine Ionisationsspannung abgeleitet, die ein ausreichend genaues Abbild der jeweiligen Flammentemperatur und der Luftzahl Lambda (Gas-Luftverhältnis) ist.DE 44 33 425 A1 is to improve the Evaluation of the current flowing through the ionization electrode an alternating voltage is applied to this, which is one of the current superimposed on the ionization electrode-dependent DC voltage component. From this an ionization voltage is derived, the one sufficiently accurate representation of the respective flame temperature and the Air ratio is lambda (gas-air ratio).

Aufgabe der Erfindung ist es, ein verbessertes Verfahren und eine Einrichtung der eingangs genannten Art vorzuschlagen, um eine emissionsarme Verbrennung bei verschiedenen Betriebszuständen zu gewährleisten.The object of the invention is to provide an improved method and To propose establishment of the type mentioned at the beginning in order to low-emission combustion in various operating states guarantee.

Erfindungsgemäß ist obige Aufgabe durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1 gelöst. Es ist dadurch erreicht, daß der Gasbrenner zumindest im Wobbezahlbereich von Erdgas (10 kWh/m³ bis 15,6 kWh/m³) emissionsarm betrieben werden kann.According to the invention, the above object is characterized by the features of characterizing part of claim 1 solved. It is achieved  that the gas burner at least in the Wobbezahl range of natural gas (10 kWh / m³ to 15.6 kWh / m³) can be operated with low emissions.

Außerdem ist erreicht, daß die Regelung die vom mit dem Gasbrenner arbeitenden Gasheizgerät zu erbringende Soll-Wärmeleistung nicht unerwünscht beeinflußt so daß das Gasheizgerät den Wärmebedarf mit der angeforderten Wärmeleistung decken kann.It is also achieved that the regulation of the gas burner target heating output to be provided working gas heater undesirably affects so that the gas heater with the heat demand can meet the requested heat output.

Die Merkmale der Unteransprüche betreffen weitere Verbesserungen des Betriebsverfahrens bei verschiedenen Betriebszuständen und eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens. Sie sind in der folgenden Beschreibung erläutert. In der Zeichnung zeigen:The features of the subclaims concern further improvements of the operating procedure in different operating states and a Facility to carry out the procedure. They are in the following Description explained. The drawing shows:

Fig. 1 einen Regelkreis eines Gasgebläsebrenners für ein Gasheizgerät schematisch, Fig. 1 shows a control circuit of a gas blower burner for a gas heater schematically

Fig. 2a eine Schaltung zur Gewinnung der Ionisationsspannung mit Ersatzschaltbild der Ionisationselektrode, Fig. 2a shows a circuit for obtaining the ionization voltage of the equivalent circuit diagram of the ionization electrode,

Fig. 2b zugehörige Spannungsverläufe, Fig. 2b associated voltage gradients,

Fig. 3 die Ionisationsspannung in Abhängigkeit von der Luftzahl Lambda, Fig. 3, the ionization voltage in function of the air ratio lambda,

Fig. 4 ein Gas-Zeitdiagramm beim Brennerstart, Fig. 4 is a time chart gas at burner start,

Fig. 5a ein Regeldiagramm für ein höher- und niederkalorisches Gas, Fig. 5a shows a control diagram for a high-strength and low calorific gas,

Fig. 5b ein Regeldiagramm bei einer niederen und höheren Heizleistung, Fig. 5b shows a control diagram at a lower and higher heating power,

Fig. 6 eine Regelkennlinie, Fig. 6 is a control characteristic curve,

Fig. 7 ein Diagramm einer Luftzahlsteuerung bei einem sehr niederkalorischen Gas, Fig. 7 is a diagram of an air ratio control in a very low caloric gas,

Fig. 8 Zeitdiagramme beim Start eines Kalibriervorgangs. Fig. 8 time diagrams at the start of a calibration process.

An einen Brenner (1) eines Gasheizgeräts sind ein Gebläse (2) und eine Gasleitung (3) angeschlossen, in der ein Gasmagnetventil (4) oder ein anderes Gasregelventil liegt. Im Flammenbereich des Brenners (1) ist eine Ionisationselektrode (5) angeordnet, die an einer Auswerteschaltung (6) für den im Brennerbetrieb zwischen dem Brenner (1) und der Ionisationselektrode (5) fließenden Strom angeschlossen ist. Die Auswerteschaltung (6) weist insbesondere einen an der Netzwechselspannung liegenden Kondensator (C) und einen Widerstand (R) auf. Die Auswerteschaltung (6) bildet aus dem von der Verbrennung abhängigen Ionisationsstrom eine Ionisationsspannung (Ui), die an eine Regelschaltung (7) gelegt ist. Die Auswerteschaltung (6) kann auch in die Regelschaltung (7) integriert sein.A blower ( 2 ) and a gas line ( 3 ) in which a gas solenoid valve ( 4 ) or another gas control valve is located are connected to a burner ( 1 ) of a gas heating device. An ionization electrode ( 5 ) is arranged in the flame area of the burner ( 1 ) and is connected to an evaluation circuit ( 6 ) for the current flowing between the burner ( 1 ) and the ionization electrode ( 5 ) during burner operation. The evaluation circuit ( 6 ) has in particular a capacitor (C) connected to the AC line voltage and a resistor (R). The evaluation circuit ( 6 ) forms an ionization voltage (Ui) from the ionization current, which is dependent on the combustion, and is applied to a control circuit ( 7 ). The evaluation circuit ( 6 ) can also be integrated in the control circuit ( 7 ).

Die Regelschaltung (7) steuert mittels eines Steuersignals (J), speziell Steuerstroms, den Öffnungsgrad des Gasmagnetventils (4). Zur Spannungsversorgung liegt an der Regelschaltung (7) die Netzwechselspannung. Sie erfaßt auch die Netzfrequenz und die Netzamplitude. Die Regelschaltung (7) ist beispielsweise durch einen digitalen PI-Regler, z. B. Mikroprozessor, verwirklicht.The control circuit ( 7 ) controls the degree of opening of the gas solenoid valve ( 4 ) by means of a control signal (J), in particular control current. The mains AC voltage is applied to the control circuit ( 7 ) for the voltage supply. It also records the network frequency and the network amplitude. The control circuit ( 7 ) is, for example, by a digital PI controller, e.g. B. microprocessor realized.

Zur zwei- oder mehrstufigen Steuerung der Gebläsedrehzahl ist ein Steuerautomat (9) vorgesehen, wie er beispielsweise unter dem Handelsnamen "Furimat" marktbekannt ist. Mittels des Steuerautomaten (9) ist ein Sicherheitsventil (10) ein- und ausschaltbar, wogegen mit dem Gasmagnetventil (4) der Gasvolumenstrom stufenlos einstellbar ist. An den Steuerautomaten (9) ist ein Sollwertgeber (8) angeschlossen, der ein von einer Soll-Raumtemperatur und/oder einer Heizungsvorlauftemperatur und/oder einer Heizungsrücklauftemperatur und einer Außentemperatur abhängiges Signal an den Steuerautomaten (9) legt.An automatic control unit ( 9 ) is provided for two-stage or multi-stage control of the fan speed, as is known on the market, for example, under the trade name "Furimat". A safety valve ( 10 ) can be switched on and off by means of the automatic control unit ( 9 ), whereas the gas solenoid valve ( 4 ) allows the gas volume flow to be set continuously. To the control machine (9) a desired-value transmitter (8) is connected, the sets one of a desired room temperature and / or heating flow temperature and / or a heating return temperature and an outside temperature-dependent signal to the control machine (9).

In der Gasleitung (3) liegt ein Gasdruckwächter (11), der über den Steuerautomaten (9) den Brennbetrieb bei ungenügendem Gasdruck abschaltet. In Reihe zum Gasdruckwächter (11) ist in die Regelschaltung (7) ein Abschalter (12) integriert, der im Falle der unten näher beschriebenen Regelabschaltungen und der Störabschaltungen den Brennbetrieb über den Steuerautomaten (9) unterbricht. In the gas line ( 3 ) there is a gas pressure switch ( 11 ) which switches off the combustion mode when the gas pressure is insufficient via the control unit ( 9 ). In series with the gas pressure switch (11) in the control circuit (7), a disconnector (12) is integrated, which interrupts the burning operation on the control machine (9) in the case of rule shutdowns and described in more detail below the shut-downs.

Über eine Leitung (13) gibt der Steuerautomat (9) bei jedem Einschalten einen Zündimpuls an eine Zündelektrode (14) des Brenners (1). Zur Flammenüberwachung ist die Ionisationselektrode (5) an den Steuerautomaten (9) gelegt (Leitung 15). Am mit der Netzspannung betriebenen Sicherheitsventil (10) ist diese abgegriffen und an die Regelschaltung (7) gelegt (Leitung 16). Ein Drehzahlkontrollsignal des Gebläses (2) liegt über eine Leitung (17) an dem Steuerautomaten (9) und der Regelschaltung (7).Via a line ( 13 ), the control unit ( 9 ) sends an ignition pulse to an ignition electrode ( 14 ) of the burner ( 1 ) each time it is switched on. For flame monitoring, the ionization electrode ( 5 ) is connected to the control unit ( 9 ) (line 15 ). This is tapped at the safety valve ( 10 ) operated with the mains voltage and connected to the control circuit ( 7 ) (line 16 ). A speed control signal of the blower ( 2 ) is connected to the control unit ( 9 ) and the control circuit ( 7 ) via a line ( 17 ).

Die Auswerteschaltung (6), die Regelschaltung (7) und der Steuerautomat (9) können auch in einem einzigen Schaltgerät integriert sein.The evaluation circuit ( 6 ), the control circuit ( 7 ) and the automatic control unit ( 9 ) can also be integrated in a single switching device.

Die Einrichtung nach Fig. 1 ist vorteilhaft, weil der bewährte Steuerautomat (9) mit seinen Steuer- und Sicherheitsfunktionen für den Brenner (1) und das Gebläse (2) weiterverwendet werden kann. Die Regelschaltung (7) braucht nur das Gasmagnetventil (4) zu steuern. Die von ihr erzeugten Abschaltsignale werden von dem Steuerautomaten (9) ausgewertet. Es ist dabei möglich, schon bestehende, den Steuerautomaten (9) aufweisende Gasheizgeräte mit der Regelschaltung (7) nachzurüsten.The device according to FIG. 1 is advantageous because the proven automatic control unit ( 9 ) with its control and safety functions for the burner ( 1 ) and the blower ( 2 ) can continue to be used. The control circuit ( 7 ) only needs to control the gas solenoid valve ( 4 ). The switch-off signals generated by it are evaluated by the automatic control unit ( 9 ). It is possible to retrofit existing gas heaters with the control automats ( 9 ) with the control circuit ( 7 ).

Fig. 2a zeigt die Auswerteschaltung (6), wobei die Ionisationselektrode (5) mit ihrem Ersatzschaltbild als Widerstand (Ri) und Diode (D) dargestellt ist. Parallel zu Ionisationselektrode (5 bzw. Ri, D) liegt ein Spannungsteiler aus Widerständen (R1, R2). Zwischen dem Netzanschluß (N) und dem Spannungsteiler (R1, R2) sowie der Ionisationselektrode (5; Ri, D) liegt der Kondensator (C). Infolge der Gleichrichterwirkung der Diode (D) verschiebt sich die Netzwechselspannung (Un) um einen Gleichspannungsanteil (Ug) zur Spannung (Ub) (vgl. Fig. 2b), die über den Spannungsteiler (R1, R2) als Uc erfaßt wird. Der Gleichspannungsanteil (Ug) wird danach mittels eines Tiefpasses bzw. durch Mittelwertbildung ausgefiltert und bildet die Ionisationsspannung (Ui) (Fig. 3). Der Tiefpaß bzw. Einrichtungen zur Mittelwertbildung sind in den Figuren nicht dargestellt. Sie können in der Auswerteschaltung (6) oder in der Regelschaltung (7) vorgesehen sein. Zusätzlich kann vorgesehen sein, die Ionisationsspannung (Ui) entsprechend einer eventuellen Abweichung der Netzwechselspannung vom Normwert (230 V) zu korrigieren. Die Verwendung der Netzwechselspannung an der Auswerteschaltung (6) ist günstig, weil die Netzwechselspannung ohnehin vorliegt. Es könnte jedoch auch eine andere ausreichend große Wechselspannung verwendet werden. Fig. 2a shows the evaluation circuit ( 6 ), the ionization electrode ( 5 ) with its equivalent circuit diagram being shown as a resistor (Ri) and diode (D). A voltage divider made up of resistors (R1, R2) lies parallel to the ionization electrode ( 5 or Ri, D). The capacitor (C) is located between the mains connection (N) and the voltage divider (R1, R2) and the ionization electrode ( 5 ; Ri, D). As a result of the rectifier effect of the diode (D), the AC line voltage (Un) shifts by a DC voltage component (Ug) to the voltage (Ub) (cf. FIG. 2b), which is detected as Uc via the voltage divider (R1, R2). The DC voltage component (Ug) is then filtered out by means of a low-pass filter or by averaging and forms the ionization voltage (Ui) ( FIG. 3). The low pass or devices for averaging are not shown in the figures. They can be provided in the evaluation circuit ( 6 ) or in the control circuit ( 7 ). In addition, provision can be made to correct the ionization voltage (Ui) in accordance with a possible deviation of the AC line voltage from the standard value (230 V). The use of the AC line voltage at the evaluation circuit ( 6 ) is favorable because the AC line voltage is present anyway. However, another sufficiently large AC voltage could also be used.

Fig. 3 zeigt den Verlauf der Ionisationsspannung in Abhängigkeit von der Luftzahl Lambda (l) des Verbrennungszustandes. Bei stöchiometrischer Verbrennung (l = 1) tritt ein Maximum (Uim) der Ionisationsspannung (Ui) auf. Bei unterstöchiometrischer Verbrennung (l < 1) und bei überstöchiometrischer Verbrennung (l < 1) sinkt die Ionisationsspannung (Ui) ab. Für eine emissionsarme Verbrennung ist ein Lambda-Sollwert (ls < 1) zwischen 1,1 und 1,35, beispielsweise 1,15, erwünscht. Dem entspricht ein Ionisationsspannungs-Sollwert (Uis) (vgl. Fig. 3). Fig. 3 shows the course of the ionisation voltage in function of the air ratio lambda (L) of the combustion state. With stoichiometric combustion (l = 1), a maximum (Uim) of the ionization voltage (Ui) occurs. With substoichiometric combustion (l <1) and with stoichiometric combustion (l <1), the ionization voltage (Ui) drops. For low-emission combustion, a lambda target value (ls <1) between 1.1 and 1.35, for example 1.15, is desirable. This corresponds to an ionization voltage setpoint (Uis) (see FIG. 3).

Es wird in der Regelschaltung (7) ein zugelassener Regelbereich (RB) für die Ionisationsspannung (Ui) mit einem oberen Grenzwert (Uio) und einem unteren Grenzwert (Uiu) vorgegeben. Der obere Grenzwert (Uio) liegt unterhalb des Maximalwerts (Uim). Der untere Grenzwert (Uiu) liegt oberhalb des Endwertes (Uie), welcher sich einstellt, wenn der Lambdawert (l) sehr viel kleiner als 1 ist, das Luft- Gasgemisch also wegen maximaler Gaszufuhr bzw. minimaler Luftzufuhr so fett ist, daß die Verbrennung nicht mehr emissionsarm ist.It is given an authorized control range (RB) for the ionization voltage (Ui) with an upper limit value (UIO) and a lower limit value (Uiu) in the control circuit (7). The upper limit (Uio) is below the maximum value (Uim). The lower limit value (Uiu) lies above the final value (Uie), which occurs when the lambda value (l) is very much less than 1, i.e. the air / gas mixture is so rich due to the maximum gas supply or minimum air supply that the combustion is no longer low in emissions.

Die Ionisationsspannung (Ui) wird in sehr kurzen Zeitabständen, beispielsweise alle 50 bis 1000 ms, vorzugsweise etwa 100 ms, neu erfaßt. Es ist damit erreicht, daß die Ionisationsspannung (Ui) nie lange außerhalb des Regelbereichs (RB) liegen kann, wodurch über jeden Verbrennungsvorgang gesehen eine emissionsarme Verbrennung gewährleistet ist. Im Normalbetrieb bewegen sich die Werte der Ionisationsspannung (Ui) im zugelassenen Regelbereich, also zwischen Uio und Uiu, so daß der Lambdawert (l) entsprechend im Bereich (lo bis lu) auf den Lambdasollwert (ls) geregelt wird.The ionization voltage (Ui) is in very short time intervals, for example every 50 to 1000 ms, preferably about 100 ms, new detected. It is achieved that the ionization voltage (Ui) never lasts long may lie outside the control range (RB), which means that everyone The combustion process seen low-emission combustion is guaranteed. The values of move in normal operation Ionization voltage (Ui) in the permitted control range, i.e. between Uio and Uiu, so that the lambda value (l) accordingly in the range (lo to lu) is regulated to the lambda setpoint (ls).

Wird der Ionisationsspannungs-Sollwert (Uis) unterschritten, dann öffnet die Regelschaltung (7) über das Steuersignal (J) das Gasmagnetventil (4) weiter, wodurch die Verbrennung in Richtung des Lambdasollwerts (ls) gesteuert wird. Wird der Ionisationsspannungs-Sollwert (Uis) überschritten, dann steuert die Regelschaltung (7) das Gasmagnetventil (4) so an, daß die Gaszufuhr reduziert wird, wodurch der Lambdawert wieder zum Lambdasollwert (ls) geregelt wird. Dies gilt für den Regelbereich (RB) und auch für Verbrennungszustände außerhalb des Regelbereichs (RB).If the ionization voltage setpoint (Uis) is undershot, then the control circuit ( 7 ) opens the gas solenoid valve ( 4 ) further via the control signal (J), whereby the combustion is controlled in the direction of the lambda setpoint (ls). If the ionization voltage setpoint (Uis) is exceeded, then the control circuit ( 7 ) controls the gas solenoid valve ( 4 ) so that the gas supply is reduced, whereby the lambda value is regulated back to the lambda setpoint (ls). This applies to the control range (RB) and also to combustion conditions outside the control range (RB).

Wird der untere Grenzwert (Uiu) der Ionisationsspannung (Ui) infolge eines Lambdawertes, der größer ist als lo, unterschritten, dann wird von der Regelschaltung (7) ein Zeitgeber aktiviert, der auch in der Regelschaltung selbst verwirklicht sein kann. In diesem Bereich I in Fig. 3 wird das Gasmagnetventil (4) weiter geöffnet, um wieder den Lambdasollwert (ls) zu erreichen. Kommt die Ionisationsspannung (Ui) innerhalb der vom Zeitgeber vorgegebenen Zeitdauer, beispielsweise 3 s bis 10 s, insbesondere 5 s, wieder in den Regelbereich (RB), dann geschieht nichts weiteres. Der Brenner (1) läuft weiter und der Zeitgeber wird zurückgesetzt. Erreicht jedoch die Ionisationsspannung (Ui) in dieser Zeitdauer den Regelbereich nicht wieder, dann wird durch Öffnen des Abschalters (12) ein Abschaltsignal für den Brenner (1) erzeugt. Es erfolgt eine Regelabschaltung des Brenners (1). Der Brenner (1) wird eine kurze Zeit nach der Regelabschaltung, beispielsweise 5 bis 50 s, erneut gestartet. Tritt dann mehrmals, beispielsweise dreimal nacheinander, eine solche Regelabschaltung auf, dann wird der Brenner (1) nicht mehr automatisch neu gestartet, sondern es wird eine Störabschaltung durch Offenhalten des Abschalters (12) durchgeführt und angezeigt, die sich nur durch einen besonderen Eingriff von außen aufheben läßt.If the value falls below the lower limit (Uiu) of the ionization voltage (Ui) as a result of a lambda value that is greater than lo, then the control circuit ( 7 ) activates a timer, which can also be implemented in the control circuit itself. In this area I in FIG. 3, the gas solenoid valve ( 4 ) is opened further in order to again reach the lambda setpoint (ls). If the ionization voltage (Ui) returns to the control range (RB) within the time period specified by the timer, for example 3 s to 10 s, in particular 5 s, then nothing else happens. The burner ( 1 ) continues to run and the timer is reset. However, if the ionization voltage (Ui) does not reach the control range again during this period, then a switch-off signal for the burner ( 1 ) is generated by opening the switch ( 12 ). The burner ( 1 ) is switched off as a rule. The burner ( 1 ) is restarted a short time after the control shutdown, for example 5 to 50 s. If such a control shutdown then occurs several times, for example three times in succession, the burner ( 1 ) is no longer restarted automatically, but instead a fault lockout is carried out and displayed by keeping the switch ( 12 ) open, which can only be achieved by a special intervention by can be picked up outside.

Sinkt die Luftzahl Lambda (l) so weit ab, daß die Ionisationsspannung (Ui) größer wird als der obere Grenzwert (Uio) des Regelbereichs (RB), dann wird wieder der Zeitgeber aktiviert und das Steuersignal (J) (Modulationsstrom) für das Gasmagnetventil (4) so verändert, daß der Gasvolumenstrom bzw. der Gasdruck reduziert wird, um wieder den Lambdasollwert (ls) zu erreichen. Dies geschieht im Bereich II und III der Fig. 3. Die Ausregelung bei Ui < Uis erfolgt aufgrund der weiter unten näher beschriebenen Regelkennlinie (vgl. Fig. 6) schneller als bei Ui < Uis. Bei Uim liegt die höchste Empfindlichkeit und damit schnellste Ausregelgeschwindigkeit. Die Luftzahl kann also nur kurz <lu bzw. <1 sein. If the air ratio lambda (l) drops so far that the ionization voltage (Ui) becomes greater than the upper limit value (Uio) of the control range (RB), then the timer is activated again and the control signal (J) (modulation current) for the gas solenoid valve ( 4 ) changed so that the gas volume flow or the gas pressure is reduced in order to reach the lambda setpoint (ls) again. This takes place in areas II and III of FIG. 3. The regulation at Ui <Uis takes place faster than with Ui <Uis due to the control characteristic described in more detail below (see FIG. 6). Uim has the highest sensitivity and therefore the fastest adjustment speed. The air ratio can therefore only be briefly <lu or <1.

Wird jedoch die vom Zeitgeber vorgegebene Zeitdauer überschritten, dann tritt wieder ein Abschaltsignal für den Brenner auf. Dieser wird nach einer Verzögerungszeit erneut gestartet und wie oben beschrieben erfolgt wenn das Abschaltsignal dann wieder auftritt, eine Störabschaltung.However, if the time specified by the timer is exceeded, then the burner shuts down again. This will restarted after a delay and as described above if the switch-off signal occurs again, a Lockout.

Wird aufgrund irgendwelcher Verhältnisse die Luftzahl l soviel <1, daß im Bereich IV die Ionisationsspannung (Ui) den Sollwert (Uis) unterschreitet, dann hat dies - wie im Bereich I - eine Änderung des Steuersignals (J) zur Folge, durch die das Gasmagnetventil (4) weiter geöffnet wird, so daß die Luftzahl noch kleiner wird. Die Regelschaltung arbeitet nun mitkoppelnd (vgl. Bereich IV in Fig. 3). Aufgrund der hohen Abtastperiode (100 ms) und der regelungstechnischen Mitkopplung der Erfassung der Ionisationsspannung wird sehr schnell der Endwert (le) der Luftzahl (l) bzw. der Endwert (Uie) der Ionisationsspannung bzw. der Maximalwert des Steuersignals (J) erreicht, wobei das Gasmagnetventil (4) voll geöffnet ist. Ist der Maximalwert des Steuersignals erreicht, dann erfaßt dies die Regelschaltung (7) und aktiviert ein Abschaltsignal für den Brenner. Dieses muß den Brenner nicht sofort abschalten. Es genügt auch, wenn der Brenner erst mit einer durch einen weiteren Zeitgeber vorgegebenen Verzögerungszeit, beispielsweise 5 s, abgeschaltet wird. Dies ist aus folgendem Grunde günstig:
Es ist nicht ausgeschlossen, daß das Gasmagnetventil (4) bei der Erhöhung des Modulationsstroms (J), der das Steuersignal ist, zunächst klemmt, so daß zwar der Modulationsstrom seinen Maximalwert annimmt, jedoch das Gasmagnetventil noch nicht weiter öffnet.If, due to any circumstances, the air ratio l is so much <1 that the ionization voltage (Ui) falls below the setpoint (Uis) in area IV, then this - as in area I - results in a change in the control signal (J) by which the gas solenoid valve ( 4 ) is opened further so that the air ratio becomes even smaller. The control circuit now works with feedback (cf. area IV in FIG. 3). Due to the high sampling period (100 ms) and the feedback control of the detection of the ionization voltage, the end value (le) of the air ratio (l) or the end value (Uie) of the ionization voltage or the maximum value of the control signal (J) is reached very quickly, whereby the gas solenoid valve ( 4 ) is fully open. If the maximum value of the control signal is reached, this is detected by the control circuit ( 7 ) and activates a shutdown signal for the burner. This does not have to switch off the burner immediately. It is also sufficient if the burner is only switched off with a delay time predetermined by a further timer, for example 5 s. This is cheap for the following reason:
It is not excluded that the gas solenoid valve ( 4 ) initially jams when the modulation current (J), which is the control signal, increases, so that the modulation current adopts its maximum value, but the gas solenoid valve does not open any further.

Innerhalb der Verzögerungszeit hat das Gasmagnetventil (4) Zeit, anzulaufen, wobei, wenn es dies tut, ein unnötiges Abschalten des Brenners vermieden ist.The gas solenoid valve ( 4 ) has time to start up within the delay time, and if it does so, unnecessary shutdown of the burner is avoided.

Entsprechend wird auch das Auftreten des Minimalwerts des Steuersignals (J) elektronisch erfaßt und für eine Regelabschaltung ausgewertet. Dadurch wird ein Abschalten des Brenners (1) gewährleistet, wenn zwar der Minimalwert des Steuersignals (J) erreicht ist, jedoch das Gasmagnetventil (4) aus irgendwelchen Gründen nicht schließt. Accordingly, the occurrence of the minimum value of the control signal (J) is also recorded electronically and evaluated for a control shutdown. This ensures that the burner ( 1 ) is switched off when the minimum value of the control signal (J) has been reached, but the gas solenoid valve ( 4 ) does not close for some reason.

In der Regelschaltung (7) ist eine Startgas-Rampe vorgegeben (vgl. Fig. 4), nach der in einer Sicherheitszeit (T) durch Ansteuerung des Gasmengenventils (4) bei jedem Start des Brenners (1) der Gasdruck bzw. der Gasvolumenstrom von pmin stetig auf pmax erhöht wird. pmin und pmax sind so bemessen, daß bei jeder Wobbezahl der betreffenden Gasfamilie, beispielsweise Erdgas, der Brenner sicher startet.In the control circuit ( 7 ), a starting gas ramp is specified (see FIG. 4), after which the gas pressure or gas volume flow of each time the burner ( 1 ) is started in a safety time (T) by actuating the gas quantity valve ( 4 ) pmin is steadily increased to pmax. pmin and pmax are dimensioned so that the burner starts reliably with every Wobbe number of the gas family in question, for example natural gas.

Bei jedem Brennerstart läuft zunächst das Gebläse (2) auf eine konstante Drehzahl an. Nach einer Vorspülzeit für den Brennraum wird zum Zeitpunkt (t0) das Gasmagnetventil (4) zunehmend geöffnet. Bei einem höherkalorischen Gas ist zum Zeitpunkt (t1) (Gas 1) das optimale Gas-Luftgemisch erreicht, so daß die Zündung erfolgt. Die entsprechende Gasmagnetventilstellung bleibt zum Ende der Sicherheitszeit (T) aufrechterhalten. Erst danach setzt die oben beschriebene Regelung ein. Bei einem niederkalorischen Gas ist das zündfähige Gemisch beispielsweise erst zum Zeitpunkt (t2) erreicht. Es erfolgt dann die Zündung und diese Gasmagnetventilstellung wird bis zum Ende der Sicherheitszeit (T) beibehalten. Bei jeder Wobbezahl des jeweiligen Gases ist also die Zündung gewährleistet.Each time the burner is started, the fan ( 2 ) starts up at a constant speed. After a purging time for the combustion chamber, the gas solenoid valve ( 4 ) is increasingly opened at time (t0). In the case of a higher calorific gas, the optimum gas-air mixture is reached at time (t1) (gas 1), so that the ignition takes place. The corresponding gas solenoid valve position is maintained at the end of the safety time (T). Only then does the regulation described above apply. In the case of a low-calorific gas, the ignitable mixture is only reached, for example, at time (t2). The ignition then takes place and this gas solenoid valve position is maintained until the end of the safety time (T). With each Wobbe number of the respective gas, the ignition is guaranteed.

Die Regelschaltung (7) arbeitet als, vorzugsweise digitaler, PI-Regler, der die Ionisationsspannung mit einer Abtastperiode von beispielsweise den oben genannten 100 ms erfaßt und mit gleicher Frequenz den jeweils neuen Wert für das Steuersignal (J) berechnet. Die jeweilige Steuersignaländerung (dJ) setzt sich aus der durch den I-Regelteil verursachten Änderungen und dem gegenüber dem jeweils letzten Stellwert geänderten P-Regelanteil zusammen.The control circuit ( 7 ) works as a, preferably digital, PI controller which detects the ionization voltage with a sampling period of, for example, the above-mentioned 100 ms and calculates the new value for the control signal (J) at the same frequency. The respective control signal change (dJ) is made up of the changes caused by the I control part and the P control part changed compared to the last control value.

Bei einer bestimmten gewünschten Leistung des Brenners wird bei einem höherkalorischen Gas bei gleichem Ionisationsspannungs-Sollwert (Uis) (Gas 1 in Fig. 5a) ein kleineres Stellsignal (J1) erforderlich als bei einem niederkalorischen Gas (Gas 2 in Fig. 5a). Beim niederkalorischen Gas ist für Uis das höhere Steuersignal (J2) nötig (vgl. Fig. 5a). Dies berücksichtigt die Regelschaltung.For a specific desired burner output, a smaller control signal (J1) is required for a higher calorific gas with the same ionization voltage setpoint (Uis) (gas 1 in FIG. 5a) than for a low calorific gas (gas 2 in FIG. 5a). In the case of low calorific gas, the higher control signal (J2) is required for Uis (cf. Fig. 5a). The control circuit takes this into account.

Ähnlich liegen die Verhältnisse auch, wenn der Brenner (1) in einer Leistungsstufe (S1) höherer Leistung und in einer Leistungsstufe (S2) kleinerer Leistung durch entsprechende Einstellung der Gebläsedrehzahl betrieben werden soll (vgl. Fig. 5b). Die Regelschaltung (7) erfaßt die Gebläsedrehzahl oder ermittelt die Last aus der Stellung des angeschlossenen Gasmagnetventils (4) über die Leitung (17) und stellt bei gleichem Ionisationsspannungs-Sollwert (Uis) in der größeren Leistungsstufe (S1) höhere Werte des Stellsignals (J) ein als in der niedrigeren Leistungsstufe (S2) (vgl. Fig. 5b).The situation is similar if the burner ( 1 ) is to be operated in a power stage (S1) of higher power and in a power stage (S2) of lower power by appropriately setting the fan speed (cf. FIG. 5b). The control circuit ( 7 ) detects the fan speed or determines the load from the position of the connected gas solenoid valve ( 4 ) via line ( 17 ) and, with the same ionization voltage setpoint (Uis), sets higher values of the control signal (J ) than in the lower power level (S2) (see Fig. 5b).

Fig. 6 zeigt die Steuersignaländerung (dJ) in Abhängigkeit von der Regelabweichung (d) der jeweiligen Ionisationsspannung (Ui) von der Ionisationssollspannung (Uis). Es ist ersichtlich, daß bei gleich großen positiven und negativen Regelabweichungen (d) die Steuersignaländerung (dJ) bei positiven Regelabweichungen (oberhalb dp1) größer ist als bei gleichen negativen Regelabweichungen (unterhalb dn1). Fig. 6 zeigt auch, daß der P-Regelanteil erst ab einer bestimmten positiven bzw. negativen Regelabweichung (dp1, dn1) aktiv wird. Zwischen den Regelabweichungen (dn1 und dp1) erfolgt keine Steuersignaländerung (dJ). Dadurch ist gewährleistet, daß das Steuersignal (J) bei den unumgänglichen Streuungen der Meßwerte der Ionisationsspannung (Ui) nicht ständig geändert wird und damit auch das Gasmagnetventil (4) nicht bei jeder auch noch so kleinen oder noch so kurzen Regelabweichung, die auf den emissionsarmen Betrieb des Brenners praktisch ohne Einfluß ist, verstellt wird. Fig. 6 shows the change control signal (DJ) in dependence on the control deviation (d) of the respective ionization voltage (Ui) of the Ionisationssollspannung (Uis). It can be seen that with positive and negative control deviations (d) of the same size, the control signal change (dJ) with positive control deviations (above dp1) is greater than with the same negative control deviations (below dn1). Fig. 6 also shows that the P-regulating component is active only above a certain positive and negative control error (DP1, DN1). There is no control signal change (dJ) between the control deviations (dn1 and dp1). This ensures that the control signal (J) is not constantly changed in the inevitable scatter of the measured values of the ionization voltage (Ui) and thus also the gas solenoid valve ( 4 ) not with every control deviation, however small or short, due to the low-emission Operation of the burner is practically without influence, is adjusted.

Der P-Regelanteil ist in Fig. 6 punktiert dargestellt. Der I-Regelanteil ist mit durchgezogener Linie angedeutet. Bei negativen Regelabweichungen führt der I-Regelanteil zu einer längeren Nachstellzeit als bei positiven Regelabweichungen.The P control component is shown in dotted lines in FIG. 6. The I control component is indicated by a solid line. With negative control deviations, the I control component leads to a longer readjustment time than with positive control deviations.

Dem Modulationsstrom (J) wird ein Wechselstrom, beispielsweise mit der Netzfrequenz von der Regelschaltung (7) überlagert. Die Amplitude des überlagerten Wechselstromanteils ist wesentlich kleiner als das Steuersignal (J) als solches, das beispielsweise zwischen 30 mA und 150 mA liegt. Durch den überlagerten Wechselstromanteil wird die durch den mechanischen Aufbau des Gasmagnetventils (4) bedingte Ventil-Hysterese verringert, so daß das Gasmagnetventil (4) auf Steuersignaländerungen (dJ) in beiden Richtungen schnell anspricht.An alternating current, for example with the mains frequency, is superimposed on the modulation current (J) by the control circuit ( 7 ). The amplitude of the superimposed AC component is substantially smaller than the control signal (J) as such, which is between 30 mA and 150 mA, for example. The superimposed AC component reduces the valve hysteresis caused by the mechanical structure of the gas solenoid valve ( 4 ), so that the gas solenoid valve ( 4 ) responds quickly to control signal changes (dJ) in both directions.

Wird dem Brenner ein nur sehr niederkalorisches Gas geliefert und läßt sich die Gebläsedrehzahl nicht absenken, um den Vollastbetrieb aufrechtzuerhalten, dann kann es selbst bei maximaler Öffnung des Gasmagnetventils (4) bzw. maximalem Steuersignal (J) dazu kommen, daß die Verbrennung abgeschaltet wird. Um dies zu vermeiden, also den Heizbetrieb aufrechtzuerhalten, wird für eine begrenzte Zeit ein höherer Wert der Luftzahl zugelassen. Dementsprechend erniedrigt die Regelschaltung für begrenzte Zeit den Ionisationsspannungs-Sollwert (Uis). Die Verhältnisse sind in der Fig. 7 dargestellt. In der Regelschaltung (7) sind Schwellwerte (J1, J2) für das Steuersignal (J) vorgegeben. Tritt beim Ionisationsspannungs-Sollwert (Uis) niederkalorisches Gas auf, das zu einer Regelabschaltung der Verbrennung führen kann, dann vergrößert die Regelschaltung (7) zunächst das Steuersignal (J) in der beschriebenen Weise, um die Gaszufuhr entsprechend zu erhöhen. Wird jedoch der obere Schwellwert (J1) erreicht, dann erniedrigt die Regelschaltung (7) den Ionisationsspannungs-Sollwert auf Uisn (a in Fig. 7). Damit ist zwar eine geringfügige Erhöhung des Lambda-Werts verbunden, es ist jedoch sichergestellt, daß der Brenner (1) weiterbrennt. Das Steuersignal (J) wird sich dann wieder in Richtung des unteren Schwellwerts (J2) verkleinern, wenn das Gas nicht noch niederkalorischer wird (Pfeil b in Fig. 7), was zu einer Regelabschaltung oder zu einer Störabschaltung führen würde. Wird dann der untere Schwellwert (J2) erreicht, dann schaltet die Regelschaltung (7) (vgl. c in Fig. 7) wieder auf den ursprünglichen Ionisationsspannungs-Sollwert (Uis) zurück.If the burner is supplied with only very low calorific gas and the fan speed cannot be reduced in order to maintain full load operation, then even when the gas solenoid valve ( 4 ) is opened or the control signal (J) is opened to the maximum, the combustion can be switched off. In order to avoid this, i.e. to maintain heating operation, a higher value of the air ratio is permitted for a limited time. Accordingly, the control circuit lowers the ionization voltage setpoint (Uis) for a limited time. The relationships are shown in FIG. 7. Threshold values (J1, J2) for the control signal (J) are specified in the control circuit ( 7 ). If low-calorific gas occurs at the ionization voltage setpoint (Uis), which can lead to a control shutdown of the combustion, the control circuit ( 7 ) first increases the control signal (J) in the manner described to increase the gas supply accordingly. However, if the upper threshold value (J1) is reached, then the control circuit ( 7 ) lowers the ionization voltage setpoint to Uisn (a in FIG. 7). Although this involves a slight increase in the lambda value, it is ensured that the burner ( 1 ) continues to burn. The control signal (J) will then decrease again in the direction of the lower threshold value (J2) if the gas does not become even lower calorific (arrow b in FIG. 7), which would lead to a control shutdown or to a lockout. If the lower threshold value (J2) is then reached, the control circuit ( 7 ) (cf. c in FIG. 7) switches back to the original ionization voltage setpoint (Uis).

Im Betrieb können sich die Zusammenhänge zwischen der Ionisationselektrode (5) und dem vom Gasmagnetventil (4) eingestellten Gasstrom, beispielsweise durch Verbrennungsrückstände an der Ionisationselektrode (5) und/oder deren Verbiegen und/oder Verschleiß oder Ablagerungen im Gasmengenventil (4), verschieben. Es ist deshalb in die Regelschaltung (7) eine Kalibrierfunktion integriert. Die Kalibrierfunktion wird in regelmäßigen Intervallen, durch einen Ereigniszähler, beispielsweise Zähler der Ein- oder Abschaltvorgänge, oder durch einen Betriebsstundenzähler aktiviert. Während der Kalibrierung ist die beschriebene Regelfunktion abgeschaltet. Die Kalibrierung erfolgt vorzugsweise bei sich nicht ändernder Drehzahl des Gebläses (2), um den Einfluß des Gebläses (2) auf die Verbrennung zu unterdrücken. Günstig ist es, die Kalibrierung bei einer mittleren Drehzahl durchzuführen, um während der Kalibrierung nicht an Modulationsgrenzen des Steuersignals (J) zu stoßen. Die Kalibrierung kann auch während des Umschaltens des Gebläses (2) von der einen Leistungsstufe auf die andere Leistungsstufe erfolgen, da die Drehzahländerung im Vergleich zum Kalibriervorgang langsam ist, so daß die Drehzahl während des Kalibriervorgangs quasi konstant ist.During operation, the relationships between the ionization electrode ( 5 ) and the gas flow set by the gas solenoid valve ( 4 ) can shift, for example due to combustion residues on the ionization electrode ( 5 ) and / or their bending and / or wear or deposits in the gas quantity valve ( 4 ). A calibration function is therefore integrated in the control circuit ( 7 ). The calibration function is activated at regular intervals, by an event counter, for example a counter of the switch-on or switch-off processes, or by an operating hours counter. The described control function is switched off during calibration. The calibration is preferably carried out when the speed of the fan ( 2 ) does not change in order to suppress the influence of the fan ( 2 ) on the combustion. It is expedient to carry out the calibration at a medium speed, in order not to encounter modulation limits of the control signal (J) during the calibration. The calibration can also take place during the switching of the fan ( 2 ) from one power level to the other power level, since the change in speed is slow compared to the calibration process, so that the speed during the calibration process is quasi constant.

Der Kalibriervorgang wird zum Zeitpunkt (t1) (vgl. Fig. 8) vom Ereignis- oder Betriebsstundenzähler beim Übergang von der Vollaststufe auf die Teillaststufe des Gebläses (2) gestartet, wenn der abnehmende Modulationsstrom (J) einen niedrigen Wert (Jk) erreicht. Dieser Wert wird von der Regelschaltung abgespeichert; Es wird dann von der Regelschaltung (7) der Modulationsstrom (J) und damit über das Gasmagnetventil (4) die Gaszufuhr erhöht, wodurch die Ionisationsspannung (Ui) entsprechend ansteigt. Zum Zeitpunkt (t2) erreicht die Ionisationsspannung (Ui) einen vorbestimmten Wert, beispielsweise 0,9 Uimax. Die Zeitspanne (t1 bis t2) dient dem Anfahren der Vorerwärmung der Ionisationselektrode (5). Ab dem Zeitpunkt (t2) wird bis zum Zeitpunkt (t3) der Modulationsstrom (J) konstant gehalten. In dieser Zeitspanne (t2 bis t3) erhitzt sich die Ionisationselektrode (5) auf eine stabile Temperatur und gewährleistet dadurch reproduzierbare Meßwerte.The calibration process is started at time (t1) (see FIG. 8) by the event or operating hours counter during the transition from the full load stage to the partial load stage of the blower ( 2 ) when the decreasing modulation current (J) reaches a low value (Jk). This value is saved by the control circuit; The control circuit ( 7 ) then increases the modulation current (J) and thus the gas supply via the gas solenoid valve ( 4 ), as a result of which the ionization voltage (Ui) increases accordingly. At time (t2), the ionization voltage (Ui) reaches a predetermined value, for example 0.9 Uimax. The time period (t1 to t2) serves to start the preheating of the ionization electrode ( 5 ). From time (t2) up to time (t3) the modulation current (J) is kept constant. During this period (t2 to t3), the ionization electrode ( 5 ) heats up to a stable temperature and thus ensures reproducible measured values.

Nach dem Zeitpunkt (t3) wird der Modulationsstrom (J) von der Regelschaltung (7) so weiter erhöht, daß der Maximalwert (Uimax) der Ionisationsspannung (Ui) überfahren wird. Dieser - neue - Maximalwert (Uimax) und/oder die sich in der Zeitspanne (t3 bis t4) ergebenden Meßwerte wird/werden zur Weiterverarbeitung im Kalibriervorgang gespeichert.After the time (t3), the modulation current (J) is increased further by the control circuit ( 7 ) in such a way that the maximum value (Uimax) of the ionization voltage (Ui) is exceeded. This - new - maximum value (Uimax) and / or the measured values resulting in the time period (t3 to t4) is / are stored for further processing in the calibration process.

Der Modulationsstrom (J) wird weiter erhöht bis die Ionisationsspannung (Ui) wieder um etwa 10% unter dem Uimax-Wert liegt, was in Fig. 8 zum Zeitpunkt (t4) der Fall ist. In der Zeitspanne (t3 bis t4) ist der Lambdawert der Verbrennung an sich ungünstig, was jedoch nicht ins Gewicht fällt, da diese Zeitspanne höchstens wenige Sekunden dauert.The modulation current (J) is increased further until the ionization voltage (Ui) is again approximately 10% below the Uimax value, which is the case in FIG. 8 at time (t4). In the period (t3 to t4), the lambda value of the combustion itself is unfavorable, but this is not important since this period lasts at most a few seconds.

Nach dem Zeitpunkt (t4) schaltet die Regelschaltung (7) unter Einbeziehung des zuvor gespeicherten Modulationsstromes (JK) wieder auf den oben beschriebenen Regelvorgang zurück. Dieser setzt ein, wenn sich beim Zeitpunkt (t5) die Ionisationsspannung (Ui), der Modulationsstrom (J) und der Gasdruck (p) stabilisiert haben.After time (t4), the control circuit ( 7 ) switches back to the control process described above, taking into account the previously stored modulation current (JK). This starts when the ionization voltage (Ui), the modulation current (J) and the gas pressure (p) have stabilized at time (t5).

Aus dem gespeicherten - neuen - Maximalwert der Ionisationsspannung bzw. aus den in der Zeitspanne (t3 bis t4) gewonnenen Meßwerten leitet die Regelschaltung (7) einen entsprechend angepaßten neuen Sollwert für die Ionisationsspannung (Uis) ab.The control circuit ( 7 ) derives a correspondingly adapted new setpoint for the ionization voltage (Uis) from the stored - new - maximum value of the ionization voltage or from the measured values obtained in the period (t3 to t4).

Aufgrund der genannten kurzen Abtastperiode der Regelschaltung (7) wird sich auch in der Zeitspanne (t3 bis t4) eine Serie von Meßwerten ergeben. Gegenüber den übrigen Meßwerten der Serie stark abweichende Meßwerte werden unterdrückt, weil sie auf externen elektrischen Störimpulsen beruhen können.Due to the short sampling period of the control circuit ( 7 ) mentioned, a series of measured values will also result in the time span (t3 to t4). Measured values that differ greatly from the other measured values in the series are suppressed because they can be based on external electrical interference pulses.

Um den Einfluß von nur vorübergehend auftretenden, zwar ungewöhnlichen, aber noch tolerierbaren Kalibrier- Meßwertserien zu vermindern, kann eine Mittelwertbildung zwischen der neuen Meßwertserie und den Meßwertserien vorhergehender Kalibriervorgänge vorgenommen werden.To the influence of only temporarily occurring, though unusual, but still tolerable calibration measurement series can decrease, averaging between the new Measured value series and the measured value series of previous calibration processes be made.

Bevor mit dem neuen Kalibrierwert, der aus dem neuen Maximalwert der Ionisationsspannung oder aus der Meßwertserie abgeleitet sein kann, tatsächlich eine Neukalibrierung des Sollwertes der Ionisationsspannung (Uis) vorgenommen wird, werden zwei Übergabekriterien von der Regelschaltung (7) geprüft.Before the new calibration value, which can be derived from the new maximum value of the ionization voltage or from the measured value series, is actually used to recalibrate the setpoint value of the ionization voltage (Uis), two transfer criteria are checked by the control circuit ( 7 ).

Das erste Übergabekriterium erfaßt eine plötzliche Veränderung aller Komponenten des Regelkreises. Es ist erfüllt, wenn die Abweichung des neuen Kalibrierwertes von den früheren Kalibrierwerten ausreichend klein ist.The first handover criterion detects a sudden change in all Components of the control loop. It is fulfilled if the deviation of the new calibration value from the previous calibration values is sufficient is small.

Das zweite Übergabekriterium erfaßt eine "schleichende Drift" des Systems (Brenner-Regelung), das bei Abweichung von den herstellerseitig vorgesehenen Werten ausreichend klein ist.The second handover criterion records a "creeping drift" of the Systems (burner control), which deviates from the values provided by the manufacturer is sufficiently small.

Nur wenn beide Übergabekriterien erfüllt sind, wird der Brennerbetrieb mit der Neukalibrierung fortgesetzt. Ist eines der Übergabekriterien nicht erfüllt, dann wird der Brennerbetrieb zunächst durch eine Regelabschaltung und nach mehrmaliger Wiederholung durch eine Störabschaltung unterbrochen.The burner will only operate if both handover criteria are met  continued with recalibration. Is one of the handover criteria is not satisfied, the burner operation is initially Control shutdown and after repeated repetition by a Lockout interrupted.

Die Abschaltvorgänge des Brenners (1) sind zusammenfassend folgende:
Der Steuerautomat (9) schaltet das Sicherheitsventil (10) und das Gebläse (2) in Abhängigkeit vom Wärmebedarf und dem Gasdruck in üblicher Weise ("normale Regelabschaltung").The burner ( 1 ) shutdowns are summarized as follows:
The control unit ( 9 ) switches the safety valve ( 10 ) and the blower ( 2 ) in the usual way depending on the heat requirement and the gas pressure ("normal control shutdown").

Die Regelschaltung (7) führt durch zeitbeschränktes Öffnen des Abschalters (12) eine Regelabschaltung durch, wennThe control circuit ( 7 ) carries out a control shutdown by opening the switch ( 12 ) for a limited time, if

  • a) im Regelvorgang der Regelbereich (RB) bei positiven oder negativen Regelabweichungen länger als eine vorbestimmte Zeit, beispielsweise 5 s, verlassen wird odera) in the control process the control range (RB) for positive or negative Control deviations longer than a predetermined time, for example 5 s, is left or
  • b) im Regelvorgang der Maximalwert oder der Minimalwert des Steuersignals (J) länger als eine vorbestimmte Zeit, beispielsweise 5 s, erreicht ist oderb) in the control process the maximum value or the minimum value of the Control signal (J) longer than a predetermined time, for example 5 s, is reached or
  • c) sich im Kalibriervorgang die Ionisationsspannung (Ui) während der Vorwärmzeit (t2 bis t3) der Ionisationselektrode (5) stark ändert oderc) the ionization voltage (Ui) changes significantly during the preheating time (t2 to t3) of the ionization electrode ( 5 ) or
  • d) im Kalibriervorgang der Maximalwert des Steuersignals (J) erreicht wird oderd) the maximum value of the control signal (J) is reached in the calibration process will or
  • e) im Kalibriervorgang das erste oder zweite Übergabekriterium nicht erfüllt wird.e) the first or second transfer criterion is not in the calibration process is fulfilled.

Nach einer Regelabschaltung schaltet der Steuerautomat (9) den Brenner (1) erneut ein.After a control shutdown, the automatic control unit ( 9 ) switches the burner ( 1 ) on again.

Die Regelschaltung (7) führt zu einer nur durch besondere Maßnahmen behebbaren Störabschaltung, beispielsweise durch dauerhaftes Öffnen des Abschalters (12), wennThe control circuit ( 7 ) leads to a lockout that can only be remedied by special measures, for example by permanently opening the switch ( 12 ), if

  • f) eine mehrmalige, beispielsweise dreimalige Regelabschaltung nach a erfolgte oderf) a repeated, for example three, control shutdown according to a took place or
  • g) eine mehrmalige, beispielsweise dreimalige Regelabschaltung nach b erfolgte oderg) a repeated, for example three, control shutdown according to b took place or
  • h) eine mehrmalige, beispielsweise dreimalige Regelabschaltung nach c, d, e erfolgte.h) a repeated, for example three, control shutdown after c, d, e took place.

Die mehrmaligen Regelabschaltungen werden durch Zähler erfaßt. Die Zähler für die Regelabschaltung a, b, bzw. Störabschaltungen f, g, werden durch jede "normale Regelabschaltung" des Steuerautomaten (9) zurückgesetzt. Der Zähler für die Regelabschaltungen c, d, e, bzw. Störabschaltung h, wird bei einer gültigen Kalibrierung zurückgesetzt.The repeated shutdowns are recorded by counters. The counters for the control shutdown a, b, or fault shutdowns f, g, are reset by each "normal control shutdown" of the control unit ( 9 ). The counter for the control shutdowns c, d, e, or lockout h, is reset when the calibration is valid.

Die Störabschaltung kann auch dadurch eingeleitet werden, daß die Regelschaltung (7) das Gasmagnetventil (4) mittels des Minimalwerts des Steuersignals (J) schließt. Der Kontakt des Gasdruckwächters (11) bleibt dabei zunächst geschlossen. Der Steuerautomat (9) stellt dann über die Leitung (15) ein Erlöschen der Brennerflamme fest, worauf er das Sicherheitsventil (10) schließt. Der Steuerautomat (9) versucht dann den Brenner (1) erneut zu zünden, wobei das Sicherheitsventil (10) an Netzspannung gelegt wird, die dadurch über die Leitung (16) auch der Regelschaltung (7) übermittelt wird. Der Zündversuch kann jedoch nicht gelingen, weil das Gasmagnetventil (4) geschlossen ist. Nach mehreren, beispielsweise vier, vergeblichen Zündversuchen, geht der Steuerautomat (9) auf "Störung" und meldet "keine Zündung möglich".The lockout can also be initiated by the control circuit ( 7 ) closing the gas solenoid valve ( 4 ) by means of the minimum value of the control signal (J). The contact of the gas pressure switch ( 11 ) initially remains closed. The automatic control unit ( 9 ) then determines that the burner flame is extinguished via the line ( 15 ), whereupon it closes the safety valve ( 10 ). The automatic control unit ( 9 ) then tries to ignite the burner ( 1 ) again, the safety valve ( 10 ) being connected to the mains voltage, which is thereby also transmitted to the control circuit ( 7 ) via the line ( 16 ). However, the ignition attempt cannot succeed because the gas solenoid valve ( 4 ) is closed. After several, for example four, unsuccessful ignition attempts, the automatic control unit ( 9 ) goes to "fault" and reports "no ignition possible".

Die Regelschaltung (7) zählt die Zündversuche des Steuerautomaten (9) und öffnet dann nach einer gewissen Zeit, beispielsweise 10 s nach dem Ende des vierten Versuchs, den Abschalter (12), so daß der Steuerautomat (9) nun zur Sicherheit auch das Sicherheitsventil (10) schließt. Es ist damit eine hohe Betriebssicherheit erreicht, wobei die im Steuerautomaten (9) vorhandenen Sicherheitsmerkmale ausgenutzt werden.The control circuit ( 7 ) counts the ignition attempts of the automatic control unit ( 9 ) and then opens the switch ( 12 ) after a certain time, for example 10 seconds after the end of the fourth attempt, so that the automatic control unit ( 9 ) now also safety valve for safety ( 10 ) closes. A high level of operational reliability is thus achieved, the security features present in the automatic control unit ( 9 ) being used.

Claims (14)

1. Verfahren zum Betrieb eines Gasbrenners, insbesondere Gasgebläsebrenners (1), wobei von einer Regelschaltung (7) ein von einer im Flammenbereich angeordneten Ionisationselektrode (5) abgeleitetes Ionisationssignal (Ui) erfaßt wird, und das Gas-Luftverhältnis (Lambda l) durch Änderung des dem Brenner (1) zugeführten Gas- und/oder Luftvolumenstroms auf einen Lambdasollwert <1 geregelt wird, dem ein Sollwert bis) des Ionisationssignals entspricht, dadurch gekennzeichnet, daß ein zugelassener Regelbereich (RB) des Ionisationssignals (Ui) festgelegt wird, dessen oberer Grenzwert (Uio) kleiner als der Maximalwert (Uim) des Ionisationssignals (Ui) ist, und dessen unterer, noch einen emissionsarmen Betrieb gewährleistender Grenzwert (Uiu) über einem Endwert (Uie) liegt, bei welchem die Verbrennung nicht mehr emissionsarm ist, und daß von der Regelschaltung (7) ein Abschaltsignal für den Brenner erzeugt wird, wenn das Ionisationssignal (Ui) länger als eine vorgegebene Zeitdauer den zugelassenen Regelbereich (RB) verläßt, und daß beim Unterschreiten des unteren Grenzwerts (Uiu) des Ionisationssignals (Ui) und beim Unterschreiten des Sollwerts (Uis) des Ionisationssignals (Ui) bei einem Lambdawert <1 infolge Mitkopplung der Regelschaltung (7) der Gasvolumenstrom erhöht bzw. der Luftvolumenstrom gedrosselt wird, und zwar bis zu dem Endwert (le bzw. Uie), bei welchem die Verbrennung nicht mehr emissionsarm ist und bei dessen Erreichen ein weiteres Abschaltsignal von der Regelschaltung (7) für den Brenner (1) erzeugt wird.1. A method for operating a gas burner, in particular gas-blown burner ( 1 ), an ionization signal (Ui) derived from an ionization electrode ( 5 ) arranged in the flame region being detected by a control circuit ( 7 ), and the gas-air ratio (Lambda l) by change of the gas and / or air volume flow supplied to the burner ( 1 ) is regulated to a lambda setpoint <1, which corresponds to a setpoint to) of the ionization signal, characterized in that an approved control range (RB) of the ionization signal (Ui) is determined, the upper one Limit value (Uio) is less than the maximum value (Uim) of the ionization signal (Ui), and the lower limit value (Uiu), which still ensures low-emission operation, is above a final value (Uie) at which the combustion is no longer low-emission, and that a shutdown signal for the burner is generated by the control circuit ( 7 ) when the ionization signal (Ui) is longer than a predetermined time it duration leaves the permitted control range (RB), and that when the ionization signal (Ui) falls below the lower limit (Uiu) and falls below the setpoint (Uis) of the ionization signal (Ui) at a lambda value <1 as a result of the feedback of the control circuit ( 7 ) Gas volume flow is increased or the air volume flow is throttled, to the end value (le or Uie), at which the combustion is no longer low in emissions and when reached, generates a further shutdown signal from the control circuit ( 7 ) for the burner ( 1 ) becomes. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Abschaltsignal die Regelschaltung (7) den Brenner (1) erneut startet und daß dann, wenn mehrmals nacheinander eine solche Regelabschaltung erfolgt, die Regelschaltung (7) eine Störabschaltung vornimmt. 2. The method according to claim 1, characterized in that after the switch-off signal, the control circuit ( 7 ), the burner ( 1 ) starts again and that, if such a control shutdown occurs several times in succession, the control circuit ( 7 ) performs a lockout. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das die vorgegebene Zeitdauer bestimmende Zeitglied zurückgesetzt wird, wenn das Ionisationssignal (Ui) innerhalb der vorgesehenen Zeitdauer in den Regelbereich (RB) zurückkommt.3. The method according to claim 1 or 2, characterized, that the time element determining the predetermined period of time is reset when the ionization signal (Ui) within the scheduled time period comes back into the control range (RB). 4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das weitere Abschaltsignal den Brenner (1) nach einer Verzögerungszeit abschaltet.4. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the further shutdown signal turns off the burner ( 1 ) after a delay time. 5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Endwert ein Maximalwert und/oder Minimalwert des Steuersignals (J) für das Gasmagnetventil (4) ist.5. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the final value is a maximum value and / or minimum value of the control signal (J) for the gas solenoid valve ( 4 ). 6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei Erreichen des Maximal- und Minimalwertes des Steuersignals (J) des Gasmagnetventils (4) dies elektronisch erfaßt, und der Brenner (1) durch Schließen eines Sicherheits-Gasventils (10) abgeschaltet wird.6. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that when the maximum and minimum values of the control signal (J) of the gas solenoid valve ( 4 ) are reached, this is detected electronically, and the burner ( 1 ) is switched off by closing a safety gas valve ( 10 ) becomes. 7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Startsignal für den Brenner (1) der Gasvolumenstrom bei konstanter Gebläsedrehzahl rampenförmig erhöht wird, bis der Brenner zündet und danach bis zum Ablauf einer vorgegebenen Sicherheitszeit (T) der Gasvolumenstrom konstant gehalten wird.7. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that at a start signal for the burner ( 1 ) the gas volume flow is ramped at a constant fan speed until the burner ignites and then the gas volume flow is kept constant until a predetermined safety time (T) becomes. 8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelschaltung (7) Regelabweichungen (d) oberhalb des Sollwerts des Ionisationssignals (Uis) stärker ausregelt als Regelabweichungen unterhalb des Sollwerts des Ionisationssignals.8. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the control circuit ( 7 ) regulates deviations (d) above the setpoint of the ionization signal (Uis) more than control deviations below the setpoint of the ionization signal. 9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelschaltung (7) Regelabweichungen (d) erst ab einer bestimmten Größe weiterverarbeitet.9. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the control circuit ( 7 ) process deviations (d) only further processed from a certain size. 10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dem Steuersignal (J) für das Gasmagnetventil (4) ein Wechselanteil überlagert ist.10. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that an alternating component is superimposed on the control signal (J) for the gas solenoid valve ( 4 ). 11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß beim Erreichen eines oberen Schwellwerts (J1) des Steuersignals (J) die Regelschaltung (7) auf einen niedrigen Sollwert (Uisn) des Ionisationssignals (Ui) umschaltet und danach bei Erreichen eines unteren Schwellwerts (J2) des Steuersignals (J) auf den vorherigen Sollwert (Uis) des Ionisationssignals (Ui) zurückschaltet.11. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that when an upper threshold value (J1) of the control signal (J) is reached, the control circuit ( 7 ) switches to a low setpoint (Uisn) of the ionization signal (Ui) and then when a lower one is reached Threshold value (J2) of the control signal (J) switches back to the previous setpoint (Uis) of the ionization signal (Ui). 12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelschaltung (7) in regelmäßigen Intervallen auf einen Kalibriervorgang für das Ionisationssignal (Ui) umschaltet.12. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the control circuit ( 7 ) switches at regular intervals to a calibration process for the ionization signal (Ui). 13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß in jedem Kalibriervorgang das Steuersignal (J) für das Gasmagnetventil (4) zunächst auf einen für eine Vorerhitzung der Ionisationselektrode (5) geeigneten Wert gebracht wird und danach das Steuersignal (J) erhöht wird, bis der Maximalwert des Ionisationssignals (Ui) durchfahren ist und der sich ergebende Wert zur Kalibrierung ausgewertet wird.13. The method according to claim 12, characterized in that in each calibration process the control signal (J) for the gas solenoid valve ( 4 ) is first brought to a value suitable for preheating the ionization electrode ( 5 ) and then the control signal (J) is increased, until the maximum value of the ionization signal (Ui) has been passed through and the resulting value is evaluated for calibration. 14. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Steuerung des Gasbrenners (1) ein an sich bekannter Steuerautomat (9) mit Sicherheitsventil (10) und Gasdruckwächter (11) vorgesehen ist, und daß die Regelschaltung (7) ein Gasmagnetventil (4) steuert und das von ihr erzeugte Abschaltsignal an den Steuerungsautomaten (9) gelegt ist.14. Device for carrying out the method according to any one of the preceding claims, characterized in that for the control of the gas burner ( 1 ) a known automatic control unit ( 9 ) with a safety valve ( 10 ) and gas pressure switch ( 11 ) is provided, and that the control circuit ( 7 ) controls a gas solenoid valve ( 4 ) and the shutdown signal generated by it is applied to the automatic control unit ( 9 ).
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