DE102004058087A1 - Method for burner start-up in gas heating device involves burner which is supplied with initial value of gas mass which is so small that gas-air mixture cannot ignite and is less than mass of gas corresponding to minimum gas mass - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Brennerstart eines Gasheizgeräts, wobei in Abhängigkeit von einer Wärmeanforderung eine Brenner-Zündeinrichtung aktiviert und der Brenner durch anschließende Zufuhr von Gas und Erzeugen eines Gas-Luft-Gemisches am Ort des Einwirkens der Zündeinrichtung gezündet wird.The The invention relates to a method for starting a burner Gas heater, depending on from a heat request a burner ignition device activated and the burner by subsequent supply of gas and generating a gas-air mixture at the location of the action of the ignition device ignited becomes.
Bei bekannten Verfahren dieser Art wird bereits herstellerseitig eine Startleistung fest vorgegeben. Dies bedeutet, daß das Gasventil des Brenners zum Brennerstartvorgang sprunghaft auf einen vorgegebenen Wert geöffnet wird und eine vorgegebene Gasmenge (Gasvolumenstromstärke) nahezu schlagartig in einen Verbrennungsraum einströmt, die mit einer zuströmenden Luftmenge ein zündfähiges Gemisch ergibt, so daß eine Zündung erfolgen kann. Im Lastbetrieb wird die Gasmenge zwischen einem oberen Grenzwert maximaler Heizleistung (Maximallast; Gasmenge 100%) und einem unteren Grenzwert minimaler Heizleistung (Minimallast; typ. Gasmenge 35–50%) variiert. Der beim Start des Brenners sprunghaft vorgegebene Wert liegt oberhalb der Minimallast, d.h. oberhalb des für den Betrieb vorgesehenen unteren Grenzwerts der Gasmenge, so daß die Zündung einen Sprung in den Lastbetrieb hinein darstellt. Dies führt zu unerwünschten Druckstößen im Brennraum und damit verbundenen lauten Geräuschen.at known method of this type is already a manufacturer side Starting power fixed. This means that the gas valve of the burner for Burner starting process is suddenly opened to a predetermined value and a predetermined amount of gas (gas volume flow) almost abruptly in enters a combustion chamber, the with an inflowing Air quantity an ignitable mixture yields, so that a ignition can be done. In load mode, the amount of gas between an upper Maximum heating power limit (maximum load, gas volume 100%) and a lower limit of minimum heat output (minimum load, typ 35-50%) varied. The value set at the start of the burner is above the minimum load, i. above the for the operation provided lower limit of the amount of gas, so that the ignition a Jump into the load operation represents. This leads to undesirable Pressure surges in the combustion chamber and associated loud noises.
Die Erfindung geht von der Überlegung aus, daß der Zündpunkt und der Brennerstartvorgang wesentlich von den Umgebungsbedingungen abhängig sind. Zu den für den Brennerstartvorgang maßgeblichen Umgebungsbedingungen gehören insbesondere der Gegendruck im Abgassystem, (z.B. auch auf das Abgasrohr wirkende Windeinflüsse, die einen Gegendruck oder eine Saugwirkung hervorrufen können) und die Temperatur der zugeführten Luftmenge.The Invention goes from consideration from that the ignition point and the burner startup process significantly from ambient conditions are dependent. To the for the burner start process relevant Environmental conditions include in particular the backpressure in the exhaust system, (for example also on the exhaust pipe acting wind influences, which can cause a back pressure or a suction effect) and the temperature of the supplied Air volume.
Eine vorgegebene Startleistung, wie sie der Stand der Technik vorsieht, stellt immer nur eine Kompromißlösung dar, da sich die Umgebungsbedingungen sowohl zwischen den Brenner-Einsatzorten als auch durch äußerer Einflüsse (Wind) stark ändern können.A predetermined starting power, as provided by the prior art, always represents only a compromise solution because Ambient conditions vary between burner locations also by external influences (wind) can change greatly.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, das eingangs genannte Verfahren so zu verbessern, daß eine einfache Anpassung der Startleistung an die jeweiligen Umgebungsbedingungen möglich wird.Of the Invention is therefore the object of the aforementioned Process to improve so that a easy adjustment of the starting power to the respective ambient conditions is possible.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Ausgehend von dem eingangs genannten Verfahren wird die dem Brenner zugeführte Gasmenge (Gasvolumenstromstärke) zunächst auf einen Anfangswert unterhalb einer Gasmenge, die einer vorgegebenen Minimallast entspricht, eingestellt, wobei der Anfangswert so gering gewählt wird, daß das Gas-Luft-Gemisch noch nicht zünden kann. Anschließend wird die Gasmenge solange über die der Minimallast entsprechende Gasmenge hinaus gesteigert, bis eine vorgegebene Ziel-Gasmenge, die größer als die der Minimallast entsprechende Gasmenge ist, erreicht ist, wobei die Steigerungsrate während der Steigerung so gewählt wird, daß jederzeit eine ausreichende Durchmischung des Gas-Luft-Gemisches gewährleistet ist.These The object is achieved by a method having the features of the claim 1 solved. Starting from the above-mentioned method is the burner supplied Gas volume (gas volume flow rate) first to an initial value below a gas amount that is a predetermined Minimum load corresponds, adjusted, whereby the initial value so small chosen that will Do not ignite gas-air mixture yet can. Subsequently the amount of gas is over the amount of gas corresponding to the minimum load is increased until a predetermined target gas quantity, the bigger than is the minimum load corresponding amount of gas is reached, wherein the rate of increase during the increase is chosen so that anytime Ensures adequate mixing of the gas-air mixture is.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die Gasmenge zunächst auf einen Anfangswert eingestellt, vorzugsweise sprunghaft auf diesen angehoben. In diesem Zustand liegt ein Luftüberschuß vor. Der Anfangswert der Gasmenge wird so gewählt, daß das Gas-Luft-Gemisch am Ort des Einwirkens der Zündeinrichtung (beispielsweise am Ort eines Zündfunkens) noch nicht in einem zündfähigen Mischungsverhältnis vorliegt, die Gaskonzentration also zu gering für eine Zündung ist. Ausgehend von diesem Anfangswert wird die Gasmenge solange erhöht, bis ein zündfähiges Gas-Luft-Gemisch am Ort des Einwirkens der Zündeinrichtung vorliegt. Die Erhöhung der Gasmenge pro Zeit wird dabei derart gewählt, daß jederzeit eine ausreichende Durchmischung von Gas und Luft im Brennraum vorliegt. Sobald ein zündfähiges Gemisch vorliegt, wird dieses mit Hilfe der Zündeinrichtung, beispielsweise einer generierten Zündfunkenfolge gezündet, wobei es zu einem weichen bzw. sanften Zünden ohne übermäßigen Druckstoß kommt. Anschließend wird die Gasmenge bis zum Zielwert langsam weiter gesteigert. Einerseits ist mit dem erfindungsgemäßen Verfahren eine dynamische Anpassung der Startleistung an die jeweiligen Umgebungsbedingungen möglich und andererseits können die bisher als unvermeidbar erscheinenden Druckstöße im Brennraum und somit ein lautes Zünden des Brenners ausgeschlossen werden. Ein Zünden des Gasheizgerätes kann mit Hilfe einer geeigneten Erfassungseinrichtung erkannt werden (z.B. Ionisations-Sensor oder Temperatur-Sensor).at the method according to the invention the amount of gas is first set to an initial value, preferably leaps to this raised. In this condition there is an excess of air. The initial value of Gas quantity is chosen so that the gas-air mixture at the location of the action of the ignition device (for example, at the location of a spark) not yet present in an ignitable mixture ratio, the gas concentration is therefore too low for ignition. Starting from this Initial value, the amount of gas is increased until an ignitable gas-air mixture at the location of the action of the ignition device is present. The increase The amount of gas per time is chosen such that at any time a sufficient Mixing of gas and air in the combustion chamber is present. Once a ignitable mixture is present, this is using the ignition device, for example a generated spark sequence ignited which leads to a soft or gentle ignition without excessive pressure surge. Subsequently the gas quantity is slowly increased up to the target value. On the one hand is one with the inventive method dynamic adaptation of the starting power to the respective ambient conditions possible and on the other hand the previously considered unavoidable pressure surges in the combustion chamber and thus a loud ignition be excluded from the burner. An ignition of the gas heater can be detected by means of a suitable detection device (e.g., ionization sensor or temperature sensor).
Vorzugsweise wird die dem Brenner zugeführte Gasmenge zunächst sprunghaft auf den Anfangswert eingestellt, bevor sie, einer Rampenfunktion folgend, langsam gesteigert wird. Der Zündvorgang findet innerhalb der Änderung der Gasmenge entlang der Rampenfunktion statt. Die anfängliche sprunghafte Erhöhung der Gasmenge findet mit der maximal möglichen Stellgeschwindigkeit eines verwendeten Ventils einer Armatur statt. Üblicherweise öffnet das Ventil in einer Zeit von etwa 100ms bis zum vorgegebenen Anfangswert. In der zweiten Phase wird die Gasmenge gesteigert, wobei eine vorgegebene Gasmengenerhöhung pro Zeit eingehalten wird. Bezogen auf eine maximale Öffnung des Ventils im Brennerbetrieb mit 100% Gasmenge (Maximallast) wird die Gasmenge in dieser Phase (Rampe) z.B. um 5% pro Sekunde gesteigert.Preferably, the amount of gas supplied to the burner is initially set abruptly to the initial value, before, following a ramp function, it is slowly increased. Ignition occurs within the change in gas flow along the ramp function. The initial sudden increase in the amount of gas takes place with the maximum possible actuating speed of a valve used in a valve. Normally, the valve opens in a time of about 100 ms to the predetermined initial value. In the second phase, the amount of gas is increased, with a predetermined increase in gas quantity is maintained per time. Based on a maximum opening of the valve in burner operation with 100% gas volume (max load), the amount of gas in this phase (ramp), for example, increased by 5% per second.
Die Steigung der Rampenfunktion wird vorzugsweise so eingestellt, daß das Gas-Luft-Gemisch unter Berücksichtigung von Umgebungsbedingungen des Brennereinsatzorts innerhalb einer vorgegebenen Sicherheitszeit zum Zünden gebracht wird. Durch diese Maßnahmen wird sichergestellt, daß ein Zünden des Brenners stattfindet, bevor eine unerwünscht große Gasmenge in den Brennraum eingeströmt ist. Beträgt z.B. der Anfangswert 35% und wird das Ventil mit einer Steigerungsrate von 5% pro Sekunde verstellt, so beträgt die Gasmenge nach zwei Sekunden 45% und nach einer Sicherheitszeit von 5 Sekunden 60%.The Slope of the ramp function is preferably adjusted so that the gas-air mixture under consideration ambient conditions of the burner use location within a predetermined safety time is ignited. Through this activities it is ensured that ignition of the Burner takes place before an undesirably large amount of gas in the combustion chamber flown is. is e.g. the initial value is 35% and becomes the valve at an increase rate adjusted by 5% per second, the amount of gas is after two seconds 45% and 60% after a 5 second safety period.
Zum Zwecke der zeitlichen Änderung des Zündpunkts innerhalb der Sicherheitszeit kann sowohl der Grenzwert als auch die Steigung der Rampenfunktion oder beide variiert werden.To the Purpose of temporal change of the ignition point within the safety period can be both the limit value as well the slope of the ramp function or both can be varied.
In Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Temperatur der dem Brenner zugeführten Luft erfaßt und als Einflußgröße zur Variation des Grenzwerts und/oder der Steigung der Rampenfunktion verwendet wird. Die Lufttemperatur kann so als Einflußgröße regelungstechnisch in das Verfahren zum Brennerstart eines Gasheizgeräts eingebunden werden. Die anderen Umgebungsbedingungen, insbesondere der Abgasdruck, können beispielsweise im Verlauf eines Probestarts des Brenners durch nachfolgende Korrektur der Steigung der Rampenfunktion berücksichtigt werden.In Further development of the invention is provided that the temperature of the burner supplied Air detected and as a predictor of variation the limit and / or slope of the ramp function becomes. The air temperature can thus as a predictor control technology in the Process for burner start of a gas heater are involved. The Other ambient conditions, in particular the exhaust gas pressure, for example, in Course of a test of the burner by subsequent correction the slope of the ramp function are taken into account.
Eine besonders einfache Verfahrensführung läßt sich in Weiterbildung der Erfindung dadurch erreichen, daß eine im wesentlichen lineare Rampenfunktion eingestellt wird.A a particularly simple procedure can be achieve in development of the invention in that an im essential linear ramp function is set.
Geht man beispielsweise davon aus, daß bei Maximallast des Brenners eine Gasmenge von 100% und bei Minimallast eine Gasmenge von 35%–50% zugeführt wird, so wird beispielsweise als Anfangswert eine Gasmenge eingestellt, die 3%–15%, vorzugsweise 5%, unterhalb der der Minimallast entsprechenden Gasmenge liegt, wobei die Gasmenge anschließend um 2%–20% pro Sekunde, vorzugsweise 5% pro Sekunde, gesteigert wird und wobei die Steigerung der Gasmenge beim Brennerstart auf eine Ziel-Gasmenge von 5%–20%, vorzugsweise 10%, über der der Minimallast entsprechenden Gasmenge begrenzt wird.going For example, assume that at maximum load of the burner a gas quantity of 100% and at minimum load a gas quantity of 35% -50% is supplied, For example, as an initial value, a gas volume is set. the 3% -15%, preferably 5%, below the amount of gas corresponding to the minimum load with the amount of gas subsequently being 2% -20% per second, preferably 5% per second, increasing and increasing the amount of gas at the burner start on a target gas quantity from 5% to 20%, preferably 10%, over the minimum load corresponding amount of gas is limited.
Die Zündeinrichtung kann beispielsweise aktiviert werden, indem eine Zündflamme gezündet oder ein Glühdraht zum Glühen gebracht wird. Die Zündflamme kann nach dem Zünden auch dauerhaft weiterbrennen. Vorzugsweise wird jedoch die Zündeinrichtung aktiviert, indem eine Zündfunkenfolge gestartet wird, wobei das Gas-Luft-Gemisch am Ort der Zündfunken zündet. Die Zündfunkenfolge kann danach bei Erfassen des Zündens beendet werden.The ignition device For example, it can be activated by a pilot flame ignited or a glow wire to glow is brought. The pilot flame can after the ignition continue to burn permanently. Preferably, however, the ignition device activated by a spark sequence is started, with the gas-air mixture at the location of the spark ignites. The spark sequence can then after detecting the ignition to be ended.
Im
folgenden wird die Erfindung anhand eines in
In
Aus
dem Diagramm gemäß
Diese Verfahrensführung ermöglicht einerseits eine Berücksichtigung der Umgebungseinflüsse und andererseits einen sehr leisen Startvorgang ohne Druckstöße.These process management allows on the one hand, a consideration the environmental influences and on the other hand a very quiet start without pressure surges.
Zum Zweck der Anpassung der Startleistung an die Umgebungsbedingungen können sowohl die Amplitude des Gasmengenanfangswerts C2 als auch die Steigung der Rampenfunktion, d.h. die Dauer der relativ langsamen Gasmengenzunahme, geändert werden. Im Extremfall kann die Amplitude der sprunghaften Öffnung des Gasventils in der ersten Startphase, d.h. die Gasmenge C2, auf Null oder nahe Null eingestellt werden.To the Purpose of adapting the starting power to the ambient conditions can both the amplitude of the initial gas value C2 and the slope the ramp function, i. the duration of the relatively slow increase in gas volume, be changed. In extreme cases, the amplitude of the sudden opening of the Gas valve in the first start phase, i. the gas quantity C2, to zero or set close to zero.
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