[0001] Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Füllstandsüberwachung eines Flüssiggastanks mittels eines daran angeschlossenen Heizgeräts mit einer Vorrichtung zur Kalibrierung des Flüssiggas-Luft-Gemischs.
[0002] Ein Verfahren zur Kalibrierung des Brenngas-Luft-Gemischs eines Brenners ist beispielsweise aus der EP 1 331 444 A2 bekannt. Hierbei wird ein Brenngas-Luft-Gemisch angefettet, bis die Kohlenmonoxidemissionen im Abgas signifikant ansteigen. Dies ist gleichbedeutend mit einer nahstöchiometrischen Verbrennung. Anschliessend wird das Brenngas-Luft-Gemisch definiert abgemagert, so dass ein ausreichender Luftüberschuss vorliegt.
[0003] Aus der DE 19 539 568 C1 ist ein Verfahren zur Kalibrierung des Brenngas-Luft-Gemischs eines Brenners bekannt, bei dem der lonisationsstrom gemessen wird. Das Gemisch wird angefettet, bis der lonisationsstrom ein Maximum erreicht. Das Maximum stellt sich bei stöchiometrischer Verbrennung ein. Anschliessend wird auch bei diesem Kalibrierungsverfahren das Brenngas-Luft-Gemisch definiert abgemagert, so dass ein ausreichender Luftüberschuss vorliegt.
[0004] Bei den Kalibrierungsverfahren ist gemein, dass am Ende des Vorgangs das Brenngas-Luft-Gemisch optimal eingestellt ist. Es kann und braucht dabei nicht festgestellt werden, ob das Brenngas über die übliche Zusammensetzung verfügt.
[0005] Häufig werden Heizgeräte mit Flüssiggas aus Flüssiggastanks betrieben. Leert sich der Tank, so muss er aufgefüllt werden. Gemäss dem Stand der Technik wird der Füllstand direkt am Tank abgelesen. Vergisst der Betreiber das Ablesen, so droht der Tank entleert zu werden; das Heizgerät kann dann nicht mehr betrieben werden.
[0006] Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist daher die automatische Erkennung eines Zustandes, in dem der Flüssiggastank weitestgehend entleert ist.
[0007] Erfindungsgemäss wird dies zunächst gemäss den Merkmalen des Anspruchs 1 dadurch gelöst, dass bei einem Heizgerät mit einer Vorrichtung zur Kalibrierung des Flüssiggas-Luft-Gemischs Signale für die Einstellung der Mittel zur Regelung des Flüssiggasstroms und des Luftstroms nach einer Kalibrierung ermittelt und mit einem Referenzpaar verglichen werden. Weichen die ermittelten Werte signifikant von den Referenzwerten ab, so ist dies ein Indiz dafür, dass der Tank fast leer ist und aufgefüllt werden muss.
[0008] Die abhängigen Ansprüche schützen vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemässen Verfahrens.
[0009] Flüssiggas besteht in Zentraleuropa aus mindestens 95 Massen-% Propan C3H8 und maximal 5 Massen-% Butan C4H10. Butan ist mit einer Dichte von 2,708 kg/m<3> schwerer als Propan, das 2,011 kg/m<3>wiegt. Aufgrund dieser Dichteunterschiede kommt es zu einer Entmischung im Tank. Butan sammelt sich dabei im unteren Bereich des Flüssiggastanks an. Da das Brenngas oben aus dem Tank flüssig entnommen wird, steigt der Butan-Anteil mit der Entleerung voran. Bei fast leerem Tank ist der Butananteil im Tank sehr hoch.
[0010] Während Propan einen Mindestluftbedarf von 23,81 Liter Luft pro Liter Brenngas aufweist, hat Butan einen Mindestluftbedarf von 30,95 Liter Luft pro Liter Brenngas. Demzufolge wird bei der Verbrennung von Butan bei der gleichen Luftmenge das Gemisch fetter als bei Propan. Bei einer Kalibrierung des Flüssiggas-Luft-Gemischs ändert sich somit die Einstellung der Mittel zur Regelung des Flüssiggasstroms und des Luftstroms signifikant. Dies wird erfindungsgemäss als Indikator für einen fast leeren Flüssiggastank genutzt.
[0011] Die Erfindung wird nun anhand der Figuren detailliert erläutert.
<tb>Fig. 1<sep>eine Heizungsanlage zur Durchführung des erfindungsgemässes Verfahrens,
<tb>Fig. 2<sep>den Zusammenhang zwischen Luftüberschuss und Kohlenmonoxidemission und
<tb>Fig. 3<sep>den Zusammenhang zwischen der Schrittzahl des Drosselelements im Brenngasstrom zu den Kohlenmonoxidemissionen bei unterschiedlichen Flüssiggasen.
[0012] Eine Heizungsanlage gemäss Fig. 1verfügt über einen Brenner 1 mit einem diesen umgebenden Wärmeaustauscher 10, an den sich ein Abgasrohr 9, in dem sich ein Abgassensor 6 befindet, anschliesst. Dem Brenner 1 ist ein Gebläse 2 vorgeschaltet. Auf der Eingangsseite des Gebläses 2 befindet sich eine Luftansaugleitung 13, in die auch eine Brenngasleitung 12, die durch ein Gasventil 4 von der Brenngaszuführung 11 getrennt ist, reicht. Das Gasventil 4 verfügt über einen Stellantrieb 5 mit Schrittmotor und Schritterfassung. Das Gebläse 2 verfügt über einen Antriebsmotor 7 mit Drehzahlerfassung 8. Stellantrieb 5, Antriebsmotor 7, Drehzahlerfassung 8 und Abgassensor 6 sind mit einer Regelung 3, die über ein Speichermodul 31 und Rechenmodul 32 verfügt, verbunden.
Ebenfalls mit der Regelung ist eine lonisationselektrode 14, die knapp oberhalb des Brenners 1 positioniert ist, verbunden.
[0013] Beim Brennerbetrieb wird von der Regelung 3 z.B. aufgrund eines nicht dargestellten Raumthermostaten in Verbindung mit einer ebenfalls nicht dargestellten Vorlauftemperaturerfassung im Rechenmodul 32 eine Sollleistung des Brenners 1 berechnet. Im Speichermodul 31 ist zu der Sollleistung ein Sollsignal für die Brenngas- und Luftmenge hinterlegt. Mit diesen Sollsignalen wird das Gebläse 2 mit seinem Antriebsmotor 7 und seiner Drehzahlerfassung sowie das Gasventil 4 mit seinem Stellantrieb 5 angesteuert, wodurch ein Brenngas-Luft-Gemisch in das Gebläse 2 und von dort zum Brenner 1 strömt. Das Gemisch wird an der äusseren Oberfläche des Brenners 1 verbrannt, durchströmt den Wärmeaustauscher 10 und strömt anschliessend durch das Abgasrohr 9 ins Freie.
[0014] Fig. 2 zeigt den Zusammenhang zwischen Kohlenmoxidkonzentration und Verbrennungsluftverhältnis [lambda]. Um eine vollständige Verbrennung zu erreichen, ist theoretisch ein Verbrennungsluftverhältnis [lambda] von 1,0 notwendig.
<EMI ID=2.1>
[0015] Hierbei ist mL die tatsächliche Luftmenge und mL,mindie stöchiometrische Luftmenge. Bei der Verbrennung von Kohlenwasserstoffen zu Kohlendioxid entsteht stets Kohlenmonoxid als Zwischenprodukt. Aufgrund der begrenzten Reaktionszeit in der wärmebeeinflussten Zone und eine unzureichende Durchmischung von Brenngas und Luft, ist in der Praxis jedoch ein gewisser Luftüberschuss notwendig, um einen vollständigen Ausbrand zu gewährleisten. Daher hat man in der Regel bei knapp überstöchiometrischer Verbrennung einen CO-Wert von weit über 1000 ppm. Erst bei einem Luftüberschuss von ca. 10% fallen die Kohlenmonoxid-Emissionen im ausreagierten Abgas deutlich und erreichen bei üblichen Brennern Werte unter 100 ppm.
Mit Erhöhung der Luftzahl fällt jedoch - aufgrund des Anteils inerter Gase - die Verbrennungstemperatur; die Verbrennungsreaktion wird verlangsamt und es kommt zum Abbruch der Reaktion am Wärmeaustauscher. Daher ist ab einem Luftüberschuss von ca. 80 % ein deutlicher Anstieg der Kohlenmonoxidemissionen zu verzeichnen.
[0016] Da bei stöchiometrischer Verbrennung (theoretisch) der gesamte Brennstoff verbrannt wird und keine überschüssige Luft vorhanden ist, ist hierbei die Verbrennungstemperatur maximal. Mit überschüssiger Luft wird der Anteil der Inertgase erhöht, wodurch die Verbrennungstemperatur sinkt. Dies hat zur Folge, dass die Stickoxidemissionen bei stöchiometrischer Verbrennung maximal sind und bei Erhöhung des Luftüberschusses abnehmen. Auch der Wirkungsgrad einer Heizungsanlage ist bei stöchiometrischer Verbrennung maximal und nimmt bei Erhöhung des Luftüberschusses ab, da die inerten Gase Wärmeverluste aufnehmen und die Verweilzeit des Abgases im Wärmeaustauscher aufgrund der erhöhten Strömungsgeschwindigkeit reduziert wird, was auch durch den verbesserten Wärmeübergang nicht kompensiert wird.
Es ist jedoch zu berücksichtigen, dass es sowohl bei nahstöchiometrischer Verbrennung, als auch bei sehr grossen Luftüberschüssen zu einer Russbildung kommen kann; diese verschlechtert den Wärmeübergang am Wärmeaustauscher.
[0017] Oben genannte Tatsachen haben zur Folge, dass Gasbrenner bevorzugt mit einem definierten Luftüberschuss betrieben werden. Im Ausführungsbeispiel wird daher von einer Sollluftzahl von ca. 1,25 ausgegangen. In Fig. 2entspricht dies dem Punkt D, der in einem Sollbereich C liegt.
[0018] Bei der Verbrennung gilt:
<EMI ID=3.1>
[0019] Hierbei ist lmin der Mindestluftbedarf. Da bei einem realen Brennersystem das Verhältnis von Brenngas zu Luft über den gesamten Modulationsbereich nicht konstant sein muss, ergibt sich eine Abhängigkeit
<EMI ID=4.1>
f(P) ist hierbei die leistungsabhängige Verhältnisfunktion, die fast linear ist, zwischen Brenngas und Luft.
[0020] Zu Beginn der Kalibrierung liegt ein beliebiges Brenngas-Luft-Verhältnis vor. Die Regelung 3 steuert kontinuierlich den Stellantrieb 5 des Gasventils 4 derartig, dass stetig mehr Brenngas bei gleicher Luftmenge in das Gebläse 2 gelangt. Hierdurch wird das Gemisch angefettet; die Luftzahl sinkt. Der Abgassensor 6 misst die Kohlenmonoxidemission im Abgasrohr 9 und leitet das Signal an die Regelung 3 weiter. Registriert die Regelung 3, dass die Kohlenmonoxidemission einen im Speichermodul 31 vorgegebenen Schwellwert von 300 ppm (Punkt A in Fig. 2) überschritten hat, so wird das Gemisch nicht weiter angefettet. Es ist bekannt, dass derartige Kohlenmonoxidemissionen bei einer Luftzahl von ca. 1,08 erreicht werden. Demnach ist es das Ziel die Luftzahl um 0,17 zu erhöhen, um die Sollluftzahl von 1,25 zu erreichen.
Der Regelung 3 ist die Drehzahl des Gebläses 2 von dem Drehzahlsensor 8 des Antriebsmotors 7 und die Stellung des Gasventils 4 (beispielsweise über die Taktung des Stellantriebes 5 in Form der Pulsweitenmodulation) bekannt. Diese Daten werden im Speichermodul abgelegt. Durch den Vergleich dieser Daten mit ebenfalls im Speichermodul 31 abgelegten Referenzwerten im Rechenmodul 32 wird ein Korrekturfaktor k festgelegt. Hieraus ergibt sich, dass die Regelung 3 im folgenden bedarfsabhängigen Betrieb das Brenngas-Luft-Verhältnis gemäss der Beziehung
<EMI ID=5.1>
bestimmt. Dieser Kalibriervorgang wird in festen Zyklen durchfahren.
[0021] Aufgrund des relativ grossen Sollbereichs (C in Fig. 2) muss die Messung und Regelung nicht einer besonderen Genauigkeit genügen. So ist es unproblematisch, wenn beispielsweise statt 200 ppm 500 ppm gemessen werden, da die Differenz beim Luftüberschuss für beide Kohlenmonoxidemissionen minimal sind. Auch die Abmagerung des Gemisches kann in einem relativ grossen Toleranzband erfolgen. Es ist bekannt, dass handelsübliche Brenner, die mit Lambda 1,25 betrieben werden sollen, in einem Bereich zwischen 1,20 und 1,30 problemlos betrieben werden können. Es ist wiederum sehr leicht möglich, das Gemisch derart abzumagern, dass man mit hinreichender Sicherheit diesen Bereich ansteuert.
[0022] Optional kann bei der Kalibrierung zur Veränderung des Gemischs in Richtung brennstoffreicherer Zusammensetzung statt einer Erhöhung der Brenngasmenge auch die Luftmenge reduziert werden, während die Gasmenge konstant bleibt. Auch kann statt eines absoluten Kohlenmonoxidsignals ein Gradient (z.B. CO-Änderung pro Drehzahländerung des Gebläses) gemessen werden. Der Schwellwert muss nicht einem bestimmten CO-äquivalenten Signal entsprechen, sondern kann z.B. auch gemäss Grundrauschen ohne CO (z.B. 20 mV) plus Abschaltwert (z.B. 0,5 V) bestimmt werden. In diesem Fall würde man voraussetzen, dass das Messsignal bei Kohlenmonoxidkonzentrationen im angestrebten Betriebsbereich sich deutlich unter diesem Schwellwert befinden und der Schwellwert ein Indiz dafür ist, dass ein bestimmtes Brenngas-Luft-Verhältnis in Richtung brennstoffreicherem Gemisch unterschritten wurde.
[0023] Eine weitere Variante des Kalibrierungsverfahrens besteht darin, dass die Kalibrierung nicht durch eine Anfettung des Gemischs bis zu einem Schwellwert und anschliessende Abmagerung geschieht, sondern vielmehr durch eine Abmagerung des Gemischs bis zu einem Schwellwert und anschliessende Anfettung. Hierbei wird berücksichtigt, dass - wie aus Fig. 2 ersichtlich - auch bei sehr brennstoffarmen Gemischen die Kohlenmonoxid-Emissionen ansteigen. Während bei dem Kohlenmonoxidanstieg bei brennstoffreichen Gemischen der Beginn des steilen Anstiegs bei nahezu allen Brennern im gleichen [lambda]-Bereich liegt, ist der steile Anstieg bei brennstoffarmen Gemischen sehr brennerspezifisch. Dies gilt sowohl für den Beginn des Anstiegs, als auch für den Gradienten ([Delta]CO/[Delta][lambda]).
[0024] Es ist ferner bekannt, dass sich im Abgas die Emissionen an unverbrannten Kohlenwasserstoffen in der gleicher Art verhalten wie die Kohlenmonoxid-Emissionen. Daher kann bei dem Kalibrierungsverfahren auch ein Sensor verwendet werden, der ein den unverbrannten Kohlenwasserstoffen äquivalentes Signal erzeugt.
[0025] Fig. 3 zeigt je eine Kalibrierungskurve für Propan C3H8 und Butan C4H10. Beim erfindungsgemässen Verfahren zur Füllstandsüberwachung eines Flüssiggastanks wird nach der Erstinbetriebnahme nach einer Flüssiggastankbefüllung inklusive Entlüftung eine Kalibrierung durchlaufen. Da Flüssiggas sich entmischt und dabei Butan sich am Boden des Tanks absetzt, wird zunächst Propan dem Heizgerät zugeführt und verbrannt.
[0026] Zunächst wird erfindungsgemäss bei konstanter Drehzahl nairdes Antriebsmotors 7 des Gebläses 2 der Stellantrieb 5 des Gasventils 4 derart bewegt, dass das Gasventil 4 stetig geöffnet wird. Hierzu wird die Schrittzahl des Schrittmotors erfasst. Hierdurch wird das Gemisch angefettet. Wird die Verbrennung nahstöchiometrisch, so steigen die Kohlenmonoxidemissionen an; dies wird von dem Abgassensor 6 erfasst und an die Regelung 3 weitergegeben. Wird nun Propan C3H8ein vorgegebener Kohlenmonoxidwert CO* erreicht, so wird die dazugehörige Schrittstellung ngas,0,1erfasst. Anschliessend wird der Stellantrieb 5 des Gasventils 4 um eine definierte Schrittzahl [Delta]z geschlossen, so dass sich die Schrittstellung ngas,0,2 einstellt.
Diese Schrittstellung ngas,0,2wird zusammen mit der dazugehörigen Drehzahl nairdes Antriebsmotors 7 des Gebläses 2 als Referenzwerte in der Regelung 3 abgelegt.
[0027] Von Zeit zu Zeit oder zu bestimmten Anlässen (z.B. Gerätestart) wird bei konstanter Drehzahl nair des Antriebsmotors 7 des Gebläses 2 eine erneute Kalibrierung durchgeführt. Wird reines Butan C4H10 angesaugt, so wird bei einer Schrittstellung ngas,1,1der vorgegebene Kohlenmonoxidwert CO* erreicht. Anschliessend wird der Stellantrieb 5 des Gasventils 4 wieder um die definierte Schrittzahl [Delta]z geschlossen, so dass sich die Schrittstellung ngas,1,2einstellt. Die Schrittstellung ngas,1,2wird mit dem Referenzwert ngas,0,2verglichen. Da die beiden Schrittstellungen ngas,1,2 und ngas,0,2 entsprechend weit voneinander abweichen, wird von der Regelung 3 ein Signal zum Befüllen des Flüssiggastanks ausgegeben.
[0028] Das erfindungsgemässe Verfahren kann auch mit einer Kalibrierungsvorrichtung auf der Basis der Erfassung des lonisationsstroms durchgeführt werden.
The invention relates to a method for level monitoring of a liquefied gas tank by means of a heater connected thereto with a device for calibration of the LPG-air mixture.
A method for calibrating the fuel gas-air mixture of a burner is known for example from EP 1 331 444 A2. Here, a fuel gas-air mixture is enriched until the carbon monoxide emissions in the exhaust gas increase significantly. This is equivalent to near-stoichiometric combustion. Subsequently, the fuel gas-air mixture is defined emaciated, so that there is a sufficient excess of air.
From DE 19 539 568 C1 a method for calibrating the fuel gas-air mixture of a burner is known, in which the ionization current is measured. The mixture is enriched until the ionization reaches a maximum. The maximum occurs at stoichiometric combustion. Subsequently, also in this calibration method, the fuel gas-air mixture is defined emaciated, so that there is a sufficient excess of air.
In the calibration process is common that at the end of the process, the fuel gas-air mixture is optimally adjusted. It can and does not need to be determined if the fuel gas has the usual composition.
Frequently heaters are operated with LPG from LPG tanks. If the tank is empty, it must be refilled. According to the prior art, the level is read directly on the tank. If the operator forgets to read, the tank threatens to be emptied; the heater can then no longer be operated.
The object of the present invention is therefore the automatic detection of a state in which the liquefied gas tank is largely emptied.
According to the invention this is first achieved according to the features of claim 1, characterized in that in a heater with a device for calibration of the LPG-air mixture signals for adjusting the means for controlling the liquid gas flow and the air flow determined after calibration and with to be compared to a reference pair. If the values determined deviate significantly from the reference values, this is an indication that the tank is almost empty and has to be refilled.
The dependent claims protect advantageous embodiments of the inventive method.
Liquefied gas consists in Central Europe of at least 95% by mass of propane C3H8 and a maximum of 5% by mass of butane C4H10. Butane, with a density of 2.708 kg / m 3, is heavier than propane, which weighs 2.011 kg / m 3. Due to these differences in density, there is a segregation in the tank. Butane accumulates in the lower part of the LPG tank. Since the fuel gas is taken from the top liquid from the tank, the butane content increases with the emptying. When the tank is almost empty, the amount of butane in the tank is very high.
While propane has a minimum air requirement of 23.81 liters of air per liter of fuel gas, butane has a minimum air requirement of 30.95 liters of air per liter of fuel gas. As a result, when butane is burned at the same amount of air, the mixture becomes richer than propane. Thus, when calibrating the LPG-air mixture, the adjustment of the means for controlling the LPG flow and air flow changes significantly. This is used according to the invention as an indicator for an almost empty liquefied gas tank.
The invention will now be explained in detail with reference to FIGS.
<Tb> FIG. 1 <sep> a heating system for carrying out the method according to the invention,
<Tb> FIG. 2 <sep> the relationship between excess air and carbon monoxide emission and
<Tb> FIG. 3 <sep> the relationship between the number of steps of the throttle element in the fuel gas stream to the carbon monoxide emissions at different liquid gases.
A heating system according to FIG. 1 has a burner 1 with a surrounding heat exchanger 10, to which an exhaust pipe 9, in which an exhaust gas sensor 6 is located, connects. The burner 1, a fan 2 is connected upstream. On the input side of the blower 2 is an air intake line 13, in which also a fuel gas line 12, which is separated by a gas valve 4 from the fuel gas supply 11, extends. The gas valve 4 has an actuator 5 with stepper motor and step detection. The fan 2 has a drive motor 7 with speed detection 8. Actuator 5, drive motor 7, speed detection 8 and exhaust gas sensor 6 are connected to a controller 3, which has a memory module 31 and computing module 32.
Also with the control is an ionization electrode 14, which is positioned just above the burner 1, connected.
In burner operation, the control unit 3, e.g. due to a room thermostat, not shown, in conjunction with a flow temperature detection, also not shown in the computing module 32, a target power of the burner 1 calculated. In the memory module 31, a desired signal for the fuel gas and air quantity is stored to the target power. With these desired signals, the blower 2 is driven with its drive motor 7 and its speed detection and the gas valve 4 with its actuator 5, whereby a fuel gas-air mixture flows into the blower 2 and from there to the burner 1. The mixture is burned on the outer surface of the burner 1, flows through the heat exchanger 10 and then flows through the exhaust pipe 9 into the open air.
Fig. 2 shows the relationship between carbon monoxide concentration and combustion air ratio [lambda]. In order to achieve complete combustion, a combustion air ratio [lambda] of 1.0 is theoretically necessary.
<EMI ID = 2.1>
Here, mL is the actual amount of air and mL, at least stoichiometric amount of air. The combustion of hydrocarbons into carbon dioxide always produces carbon monoxide as an intermediate. Due to the limited reaction time in the heat-affected zone and insufficient mixing of fuel gas and air, however, in practice, a certain excess air is necessary to ensure complete burnout. Therefore, a CO value of well over 1000 ppm is usually reached at just over-stoichiometric combustion. Only when the air surplus is around 10%, the carbon monoxide emissions in the fully reacted exhaust gas fall significantly and reach below 100 ppm in conventional burners.
As the air ratio increases, however, the combustion temperature drops because of the proportion of inert gases; the combustion reaction is slowed down and the reaction at the heat exchanger stops. Therefore, from an air surplus of about 80%, a significant increase in carbon monoxide emissions can be observed.
Since in stoichiometric combustion (theoretically) the entire fuel is burned and no excess air is present, in this case the combustion temperature is maximum. With excess air, the proportion of inert gases is increased, whereby the combustion temperature decreases. This has the consequence that the nitrogen oxide emissions are maximum in stoichiometric combustion and decrease as the excess air is increased. The efficiency of a heating system is maximum in stoichiometric combustion and decreases when increasing the excess air, since the inert gases absorb heat losses and the residence time of the exhaust gas in the heat exchanger is reduced due to the increased flow rate, which is not compensated by the improved heat transfer.
However, it must be taken into account that soot formation can occur both with near-stoichiometric combustion and with very large excess air. this deteriorates the heat transfer at the heat exchanger.
The above facts have the consequence that gas burners are preferably operated with a defined excess air. In the embodiment, therefore, it is assumed that a target air ratio of about 1.25. In Fig. 2, this corresponds to the point D, which is in a target range C.
When burning applies:
<EMI ID = 3.1>
In this case, lmin is the minimum air requirement. Since the ratio of fuel gas to air over the entire modulation range does not have to be constant in a real burner system, a dependency results
<EMI ID = 4.1>
f (P) is the power-dependent ratio function, which is almost linear, between fuel gas and air.
At the beginning of calibration is any fuel gas to air ratio. The control 3 continuously controls the actuator 5 of the gas valve 4 in such a way that more and more fuel gas passes into the blower 2 at the same amount of air. As a result, the mixture is enriched; the air ratio drops. The exhaust gas sensor 6 measures the carbon monoxide emission in the exhaust pipe 9 and forwards the signal to the control 3. If the controller 3 registers that the carbon monoxide emission has exceeded a threshold value of 300 ppm specified in the memory module 31 (point A in FIG. 2), then the mixture is not further enriched. It is known that such carbon monoxide emissions are achieved at an air ratio of about 1.08. Accordingly, the goal is to increase the air ratio by 0.17 to reach the target air ratio of 1.25.
The control 3 is the speed of the fan 2 of the speed sensor 8 of the drive motor 7 and the position of the gas valve 4 (for example, via the timing of the actuator 5 in the form of pulse width modulation) known. These data are stored in the memory module. By comparing these data with reference values likewise stored in the memory module 31 in the calculation module 32, a correction factor k is set. It follows that the control 3 in the following demand-dependent operation, the fuel gas-air ratio according to the relationship
<EMI ID = 5.1>
certainly. This calibration process is run through in fixed cycles.
Due to the relatively large desired range (C in Fig. 2), the measurement and control does not have to satisfy a particular accuracy. For example, 500 ppm is measured instead of 200 ppm, since the difference in excess air for both carbon monoxide emissions is minimal. The emaciation of the mixture can be done in a relatively large tolerance band. It is known that commercially available burners, which are to be operated with lambda 1.25, can be operated without problems in a range between 1.20 and 1.30. Again, it is very easily possible to deposit the mixture in such a way that it controls this area with sufficient certainty.
Optionally, in the calibration for changing the mixture in the direction of fuel-rich composition instead of increasing the fuel gas amount and the amount of air can be reduced, while the amount of gas remains constant. Also, instead of an absolute carbon monoxide signal, a gradient (e.g., CO change per speed change of the blower) may be measured. The threshold does not have to correspond to a certain CO equivalent signal, but may e.g. also according to background noise without CO (e.g., 20 mV) plus cut-off value (e.g., 0.5 V). In this case, one would assume that the measured signal at carbon monoxide concentrations in the desired operating range are well below this threshold and the threshold is an indication that a certain fuel gas to air ratio was exceeded in the direction of fuel-rich mixture.
A further variant of the calibration method is that the calibration does not happen by enrichment of the mixture to a threshold and subsequent leaning, but rather by a leaning of the mixture to a threshold and subsequent enrichment. In this case, it is considered that - as can be seen from FIG. 2 - the carbon monoxide emissions also increase in the case of very low-fuel mixtures. While the increase in carbon monoxide in fuel-rich mixtures is the beginning of the steep rise in almost all burners in the same [lambda] range, the steep increase in fuel-lean mixtures is very burner-specific. This applies both to the beginning of the increase and to the gradient ([Delta] CO / [Delta] [lambda]).
It is also known that behave in the exhaust emissions of unburned hydrocarbons in the same way as the carbon monoxide emissions. Therefore, in the calibration method, a sensor can also be used which generates a signal equivalent to the unburned hydrocarbons.
Fig. 3 shows a calibration curve for each of propane C3H8 and butane C4H10. In the method according to the invention for level monitoring of a liquefied gas tank, a calibration is carried out after the initial startup after a liquefied gas tank filling including venting. Since liquefied petroleum gas separates and butane settles at the bottom of the tank, propane is first fed to the heater and burned.
First, according to the invention at a constant speed nairdes drive motor 7 of the blower 2 of the actuator 5 of the gas valve 4 is moved such that the gas valve 4 is opened continuously. For this purpose, the number of steps of the stepper motor is recorded. As a result, the mixture is enriched. If the combustion becomes near stoichiometric, the carbon monoxide emissions increase; This is detected by the exhaust gas sensor 6 and passed to the controller 3. If now propane C3H8a given carbon monoxide CO * is reached, then the corresponding step position ngas, 0.1 is detected. Subsequently, the actuator 5 of the gas valve 4 is closed by a defined number of steps [delta] z, so that the step position ngas, 0.2 sets.
This step position ngas, 0,2wird stored together with the associated speed nairdes drive motor 7 of the blower 2 as reference values in the control 3.
From time to time or on certain occasions (e.g., start of the machine), at constant speed nair of the drive motor 7 of the blower 2, a new calibration is performed. If pure butane C4H10 is sucked in, then ngas, 1,1the given carbon monoxide value CO * is achieved in a step position. Subsequently, the actuator 5 of the gas valve 4 is again closed by the defined number of steps [Delta] z, so that the step position ngas, 1,2bstellt. The step position ngas, 1,2 is compared with the reference value ngas, 0,2. Since the two step positions ngas, 1,2 and ngas, 0.2 correspondingly widely differ from each other, a signal for filling the liquid gas tank is output by the controller 3.
The inventive method can also be performed with a calibration device on the basis of the detection of the ionization current.