DE102008008895A1

DE102008008895A1 - Verfahren zum Wiederholstart des Brennbetriebs in einem brennstoffbetriebenen Heizgerät

Info

Publication number: DE102008008895A1
Application number: DE102008008895A
Authority: DE
Inventors: Thomas Bauer
Original assignee: J Eberspaecher GmbH and Co KG
Current assignee: Eberspaecher Climate Control Systems GmbH and Co KG
Priority date: 2008-02-13
Filing date: 2008-02-13
Publication date: 2009-08-20
Anticipated expiration: 2028-02-14
Also published as: DE102008008895B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Wiederholstart des Brennbetriebs in einem brennstoffbetriebenen Heizgerät, wobei das Heizgerät eine Brennkammer, ein Verdampfermedium zum Einspeisen von Brennstoff in die Brennkammer, eine Verbrennungsluftzuführanordnung, eine Brennstoffzuführanordnung, ein elektrisch erregbares Zündorgan, ein elektrisch erregbares Heizelement und mindestens einen Temperatursensor und/oder eine zur Flammerkennung eingerichtete Sensorik umfasst, wobei nach der Erkennung eines Flammabrisses oder Fehlstarts mittels des mindestens einen Temperatursensors oder der Sensorik in einer Zündvorbereitungsphase (ZV) für eine Zündung günstige Bedingungen in der Brennkammer hergestellt werden und in einer Zündphase (Z) eine Neuzündung stattfindet, bei dem im Wesentlichen während der gesamten Zündvorbereitungsphase (ZV) das Heizelement und die Verbrennungsluftzuführanordnung gleichzeitig betrieben werden oder/und in der Zündphase (Z) die Brennstoffzuführanordnung oder/und die Verbrennungsluftzuführanordnung abhängig von einer vor Beginn der Zündvorbereitungsphase (ZV) vorgegebenen Sollheizleistung des Heizgerätes angesteuert werden. Mit dieser Ausgestaltung eines Verfahrens zum Wiederholstart kann in optimaler Weise auf die Umstände, unter denen ein Flammabriss stattgefunden hat, oder/und die aktuellen Bedingungen im Heizgerät reagiert werden, um einen Neustart in möglichst kurzer Zeit und mit möglichst effizientem Energieeinsatz zu ermöglichen. Das ...

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Wiederholstart des Brennbetriebs in einem brennstoffbetriebenen Heizgerät, wobei das Heizgerät eine Brennkammer, ein Verdampfermedium zum Einspeisen von Brennstoff in die Brennkammer, eine Verbrennungsluftzuführanordnung, eine Brennstoffzuführanordnung, ein elektrisch erregbares Zündorgan, ein elektrisch erregbares Heizelement und mindestens einen Temperatursensor und/oder eine zur Flammerkennung eingerichtete Sensorik umfasst, wobei nach der Erkennung eines Flammabrisses oder Fehlstarts mittels des mindestens einen Temperatursensors oder der Sensorik in einer Zündvorbereitungsphase für eine Zündung günstige Bedingungen in der Brennkammer hergestellt werden und in einer Zündphase eine Neuzündung stattfindet.
Derartige Heizgeräte, in denen ein solches Verfahren angewendet werden kann, werden auch als Verdampferbrenner bezeichnet und beispielsweise in Heizgeräten in Kraftfahrzeugen eingesetzt. Im Falle einer Betriebsstörung, insbesondere bei einem Flammabriss, müssen in der Regel erst wieder geeignete Bedingungen in der Brennkammer für eine erneute Zündung hergestellt werden. Nach der Detektion einer Störung, also beispielsweise eines Flammabrisses, einer Unter- oder Überspannung an einer der Komponenten oder einer Überhitzung wird ein Störnachlauf ausgeführt, in dem versucht wird, eine etwa noch brennende Flamme kontrolliert auszubrennen und/oder den noch im Verdampfermedium, etwa einem Vlies, befindlichen Brennstoff mittels elektrischer Zuheizung und Luftzuführung auszutreiben. Danach findet in der Regel ein Kaltblasen statt, in dem das Verdampfermedium mittels der Verbrennungsluftzuführanordnung auf ein vorher bestimmtes Temperaturniveau heruntergekühlt wird. Im Falle eines Flammabrisses ist allerdings ein Störnachlauf mit Flammausbrand nicht sinnvoll, da ein Wiederentzünden der Flamme meist nicht möglich ist oder es durch eine eventuell vorhandene hohe Reststoffmenge im Vlies zu unerwünschten Schadstoffemissionen oder Verpuffungen kommen kann. Weiterhin werden der Störnachlauf und der daran anschließende Wiederholstart auf Grenzbedingungen, die in etwa dem Zustand eines Flammabrisses oder eines Fehlstarts im Erststart entsprechen, ausgelegt, d. h. es wird davon ausgegangen, dass die Brennkammer kalt ist und sich viel unverbrannter Brennstoff im Verdampfermedium befindet. Wenn die real im Heizgerät vorliegenden Bedingungen diesen nicht entsprechen, so ergibt sich durch den standardisierten Störnachlauf und Wiederholstart häufig eine unnötig lange Pausenzeit zwischen dem Flammabriss und der Wiederaufnahme des Brennbetriebs, in der zudem ein hoher elektrischer Energieverbrauch stattfindet, der wiederum zu einer hohen Thermalbelastung von Brennerkomponenten führen kann. Weiterhin kann das Hochfahren der Brennerleistung auf Grund des standardisierten Wiederholstarts in einen eigentlich nicht erwünschten Betriebszustand erfolgen.
Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Wiederholstart des Brennbetriebs der vorgenannten Art zur Verfügung zu stellen, das nach einem Flammabriss oder Fehlstart eine möglichst schnelle und energieeffiziente Wiederaufnahme des Brennbetriebs ermöglicht.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zum Wiederholstart des Brennbetriebs in einem brennstoffbetriebenen Heizgerät, wobei das Heizgerät eine Brennkammer, ein Verdampfermedium zum Einspeisen von Brennstoff in die Brennkammer, eine Verbrennungsluftzuführanordnung, eine Brennstoffzuführanordnung, ein elektrisch erregbares Zündorgan, ein elektrisch erregbares Heizelement und mindestens einen Temperatursensor und/oder eine zur Flammerkennung eingerichtete Sensorik umfasst, in dem nach der Erkennung eines Flammabrisses oder Fehlstarts mittels des mindestens einen Temperatursensors oder der Sensorik in einer Zündvorbereitungsphase für eine Zündung günstige Bedingungen in der Brennkammer hergestellt werden und in einer Zündphase eine Neuzündung stattfindet, wobei im Wesentlichen während der gesamten Zündvorbereitungsphase das Heizelement und die Verbrennungsluftzuführanordnung gleichzeitig betrieben werden oder/und in der Zündphase die Brennstoffzufuhranordnung oder/und die Verbrennungsluftzuführanordnung abhängig von einer vor Beginn der Zündvorbereitungsphase vorgegebenen Sollheizleistung des Heizgeräts angesteuert werden.
Der Beginn der Zündvorbereitungsphase ist dabei im Wesentlichen durch den Zeitpunkt der Erkennung des Flammabrisses oder Fehlstarts definiert, wobei hier in der Regel noch mit einer gewissen geringen Zeitverzögerung zu rechnen sein wird, bis eine eventuelle Signalverarbeitung erfolgt ist und die entsprechenden Maßnahmen ergriffen werden. Die Dauer der Zündvorbereitungsphase kann entweder nach einer vorherbestimmten festen Zeitdauer bemessen werden oder von Messwerten der Sensorik, die beispielsweise die Temperaturverhältnisse im Heizgerät wiederspiegeln, abhängen. Mit dem Ende der Zündvorbereitungsphase beginnt dann die Zündphase, zu deren Beginn die Brennstoffzuführung wieder aktiviert wird. Die Zündphase endet dann, wenn eine neu entzündete Flamme sich stabilisiert hat, was wiederum entweder nach einer vorherbestimmten Zeitdauer angenommen werden kann oder vorzugsweise anhand von Temperaturmesswerten aus dem Heizgerät ermittelt werden kann.
Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung, dass während der gesamten Zündvorbereitungsphase das Heizelement und die Verbrennungsluftzuführanordnung gleichzeitig betrieben werden, kann auf eine Kaltbiasphase verzichtet werden, wenn diese sich als nicht notwendig erweist, da ohnehin in der Brennkammer bzw. im Verdampfermedium hinreichend niedrige Temperaturen vorliegen. Dies kann beispielsweise auf Grund einer Temperaturmessung festgestellt werden oder abhängig vom Betriebszustand vor dem Flammabriss angenommen werden, etwa wenn es sich um einen Erststart gehandelt hat und somit davon ausgegangen werden kann, dass das Heizgerät noch nicht durch einen vorangegangen Brennbetrieb erwärmt ist. Mit der vorgesehenen Ansteuerung von Komponenten des Heizgeräts abhängig von einer vor Beginn der Zündvorbereitungsphase vorgegebenen Sollheizleistung kann ebenfalls berücksichtigt werden, welcher Betriebszustand vor dem Flammabriss geherrscht hat oder eingestellt war und es kann dieser Betriebszustand auch möglichst unmittelbar wieder hergestellt werden. Dabei kann also ggf. von einem Standardstartablauf abgewichen werden.
Die Zündvorbereitungsphase kann eine Ausdampfphase umfassen, in der das Heizelement mit hoher Leistung und die Verbrennungsluftzuführanordnung mit hoher Förderleistung betrieben werden. Mit einer hohen Leistung ist hier eine Leistung gemeint, die vorzugsweise zumindest nahe an der nominalen Maximalleistung von Heizelement bzw. Verbrennungsluftzuführanordnung liegt oder zumindest etwa 50% davon beträgt. Diese Ausdampfphase dient dazu, eventuell noch im Verdampfermedium enthaltenen unverbrannten Restbrennstoff auszutreiben, um die oben angeführten Schadstoffemissionen oder Verpuffungen zu verhindern. Wiederum kann die Dauer der Ausdampfphase einer vorherbestimmten festen Zeitdauer entsprechen, oder aber vorzugsweise abhängig von einem im Bereich des Heizgeräts gemessenen Temperaturwert eingestellt werden. So kann die Dauer der Ausdampfphase möglichst gut an die Erfordernisse der aktuellen Gegebenheiten im Heizgerät angepasst werden.
Vorzugsweise kann es vorgesehen werden, dass das Heizelement und die Verbrennungsluftzuführanordnung im Wesentlichen während der gesamten Zündvorbereitungsphase gleichzeitig betrieben werden, wenn ein Flammabriss im Erststart oder eine erfolglose Zündung im Erststart stattgefunden hat oder/und wenn ein im Bereich des Heizgeräts gemessener Temperaturwert einen vorherbestimmten Schwellwert unterschreitet. Wie bereits ausgeführt, kann in solchen Fällen auf eine Kaltblasphase verzichtet werden, da zumindest mit hoher Wahrscheinlichkeit ein erwünschtes niedriges Temperaturniveau im Heizgerät bereits vorliegt. In einem solchen Fall kann es dann insbesondere vorgesehen werden, dass in der Zündphase die Brennstoffzuführanordnung und die Verbrennungsluftzuführanordnung jeweils auf eine einer hohen Sollheizleistungsstufe entsprechende Stufe hochgefahren werden. Es kann nämlich auch davon ausgegangen werden, dass in den genannten Fällen auch ein Wärmetauschermedium, welches von dem Heizgerät zu erwärmen ist, eine niedrige Temperatur aufweist und somit zunächst eine hohe Heizleistung erforderlich ist.
Weiterhin kann es vorzugsweise vorgesehen sein, dass in der Zündphase die Brennstoffzuführanordnung oder/und die Verbrennungsluftzuführanordnung abhängig von einer vor Beginn der Zündvorbereitungsphase vorgegebenen Sollheizleistung des Heizgerätes angesteuert werden, wenn ein Flammabriss im Heizbetrieb stattgefunden hat oder/und wenn ein im Bereich des Heizgeräts gemessener Temperaturwert einen vorherbestimmten Schwellwert überschreitet. In diesen Fällen kann davon ausgegangen werden, dass sich das Heizgerät und damit auch das Wärmetauschermedium bereits auf einem gewissen erhöhten Temperaturniveau befinden und somit nicht in jedem Fall eine hohe Heizleistung erforderlich sein wird, sondern es kann das Heizgerät so eingeregelt werden, dass eine bereits vor dem Flammabriss vorgegebene Sollheizleistung eingestellt wird. Dies kann beispielsweise in jedem Fall passieren, wenn ein Flammabriss im Heizbetrieb stattgefunden hat, ggf. aber auch in diesen Fällen nur dann, wenn die Temperaturmessung ein bereits erhöhtes Temperaturniveau ergibt. Dies kann etwa in Fällen sinnvoll sein, wenn der Heizbetrieb vor dem Flammabriss noch nicht lange angedauert hat und somit möglicherweise noch keine wesentliche Erwärmung des Heizbetriebs, etwa bei sehr niedriger Umgebungstemperatur stattgefunden hat. Natürlich kann diese Vorgehensweise auch angewendet werden, ohne den Betriebszustand, in dem der Flammabriss stattgefunden hat, zu berücksichtigen, sondern lediglich auf Basis der gemessenen Temperaturwerte.
Insbesondere in diesen Fällen kann es vorgesehen sein, dass die Zündvorbereitungsphase eine Kaltblasphase umfasst, in der die Verbrennungsluftzuführanordnung mit hoher Förderleistung betrieben wird und das Heizelement inaktiv ist. Dabei gilt für den Begriff der hohen Förderleistung auch hier die bereits oben gegebene Definition. Es kann so das Verdampfermedium auf ein definiertes niedriges Temperaturniveau gebracht werden.
Die Kaltblasphase kann wiederum nach einer vorherbestimmten festen Zeitdauer bemessen sein oder vorzugsweise so lange andauern, bis ein im Bereich des Heizgeräts gemessener Temperaturwert einen vorherbestimmten Schwellwert erreicht oder unterschreitet.
Weiterhin kann die Zündvorbereitungsphase eine Vorglühphase umfassen, in der das Zündorgan mit hoher Leistung betrieben wird und die Förderleistung der Verbrennungsluftzuführanordnung verringert wird. So kann die Brennkammer relativ schnell auf ein hohes, zur späteren Zündung des Brennstoffs günstiges Temperaturniveau gebracht werden, wobei ein übermäßiger Wärmeverlust durch ein Herunterfahren der Verbrennungsluftzuführanordnung verhindert wird. Unterstützend kann in der Vorglühphase auch das Heizelement zusätzlich betrieben werden, wobei dieses mit einer vorherbestimmten, beispielsweise niedrigen Leistung betrieben werden kann, oder auch abhängig von einem im Bereich des Heizgeräts gemessenen Temperaturwert angesteuert werden kann. Eine niedrige Heizleistung bedeutet dabei eine wesentlich geringere Leistung als die nominale Maximalleistung, insbesondere weniger als 50% davon. Durch eine temperaturabhängige Ansteuerung kann wiederum eine Optimierung der aufgewendeten Energie erreicht werden.
Die Vorglühphase wird sich dabei entweder an die Ausdampfphase oder an eine gegebenenfalls vorgesehene Kaltblasphase anschließen und beispielsweise so lange andauern, bis ein im Bereich des Heizgeräts gemessener Temperaturwert einen vorherbestimmten Schwellenwert erreicht oder überschreitet. Alternativ oder zusätzlich kann die Dauer der Vorglühphase aber auch so lange andauern, bis dem Zündorgan eine vorherbestimmte elektrische Energie, die beispielsweise aus der anliegenden Spannung und dem fließenden Strom über die Zeit bestimmt werden kann, zugeführt wurde.
Es wird in der Regel vorzusehen sein, dass das Zündorgan auch in der Zündphase mit hoher, ggf. temperaturabhängig geregelter Leistung betrieben wird, um eine Zündung des nun zugeführten Brennstoffs zu ermöglichen. Unterstützend kann in der Zündphase auch das Heizelement aktiv sein und dabei eventuell abhängig von mindestens einem im Bereich des Heizgeräts gemessenen Temperaturwert angesteuert werden. Es kann so ggf. eine bessere Zündung und eine schnellere Flammstabilisierung erzielt werden.
Es werden nun einige Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens anhand von Figuren eingehender erläutert. Dabei zeigen:
1 einen Verdampferbrenner, der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren betrieben werden kann,
2 einen Satz von Diagrammen, die die Ansteuerung der Komponenten des Verdampferbrenners aus 1 nach einem Flammabriss im Erststart darstellen,
3 einen Satz von Diagrammen, die die Ansteuerung der Komponenten, des Verdampferbrenners aus 1 nach einem Flammabriss im Heizbetrieb bei niedriger Heizleistungsstufe darstellen, und
4 einen Satz von Diagrammen, die die Ansteuerung der Komponenten, des Verdampferbrenners aus 1 nach einem Flammabriss im Heizbetrieb bei hoher Heizleistungsstufe darstellen.
1 zeigt einen Verdampferbrenner 10, der insbesondere eine Brennkammer 52 aufweist, deren eines Ende 44 zu einem Flammrohr 22 hin geöffnet ist und deren unteres Ende durch eine topfförmige Aufnahme 32 abgeschlossen ist.
Die Aufnahme 32 nimmt das Verdampfermedium 34 auf, das hier aus zwei unterschiedlich strukturierten Vlieslagen 36 und 38 besteht. In das Verdampfermedium 34 wird Brennstoff über eine Brennstoffleitung 56 mittels einer nicht dargestellten Brennstoffpumpe zugeführt. Aus dem Verdampfer medium 34 kann der Brennstoff durch Verdampfung in die Brennkammer 52 gelangen, wobei zur Begünstigung der Verdampfung die Aufnahme 32 mit Hilfe eines darin eingebetteten, hier als Heizspirale ausgebildeten Heizelements 88 elektrisch erwärmt werden kann. Zur Vorwärmung der Brennkammer 52 und zur Entzündung des verdampften Brennstoffes dient ein elektrisch angesteuerter Glühzündstift 70, der durch die Aufnahme 32 und das Verdampfermedium 34 hindurch in die Brennkammer ragt. Mittels einer nicht dargestellten Luftzuführanordnung wird Verbrennungsluft durch den Luftzufuhrkanal 18, den ringförmigen Verteilerkanal 48 und die Luftlöcher 50 in die Brennkammer 52 zugeführt, wie durch die mit P1 gekennzeichneten Pfeile angedeutet ist. Die Verbrennungsprodukte treten dann durch den Endbereich 26 des Flammrohrs 22 in den Ringraum 28 ein und von dort durch die Austrittsöffnungen 30 in den Abführbereich 20 aus, wie durch die Pfeile P3 und P2 angedeutet ist. Durch die bei der Verbrennung entstehende Wärme wird insbesondere das Brennergehäuse 16 erhitzt, an dessen Außenseite sich eine nicht dargestellte Wärmetauscherstruktur befinden kann.
Weiterhin enthält der Brenner 10 einen Flammfühler 92, der hier als Temperatursensor ausgebildet ist und die Temperatur der den Abführbereich 20 durchströmenden Abgase misst. Die mit dem Flammfühler 92 gemessene Abgastemperatur kann zur Flammerkennung herangezogen werden. Statt dieser Art von Flammfühler könnte aber auch beispielsweise ein pyrometrischer Messfühler direkt in der Brennkammer 52 oder ein sonstiger zur Flammerkennung geeigneter Sensor eingesetzt werden. Ferner ist am Brennergehäuse 16 nahe des Endbereichs 26 des Flammrohrs 22 ein Überhitzungsfühler 94 angeordnet, der wiederum als Temperatursensor ausgebildet ist und die Temperatur des Brennergehäuses 16 in diesen Bereich bzw. die Temperatur eines eventuell umströmenden Wärmetauscherfluids misst. Der mit dem Überhitzungsfühler 94 gemessene Temperaturwert kann ein Maß für die in der Brennkammer herrschende Temperatur bilden und so beispielsweise als Warneinrichtung bei einer Überhitzung dienen. Seine Temperaturmesswerte können aber auch durch eine entsprechende Steuer- oder Regeleinrichtung ausgewertet werden und im Rahmen der Erfindung als Basis für die Ansteuerung der Komponenten des Brenners 10 durch die Steuer- oder Regeleinrichtung verwendet werden. Daneben kann noch eine beliebige Anzahl weiterer Sensoren, insbesondere Temperatursensoren, im Bereich des Brenners 10 angeordnet sein.
Die in der 2 dargestellten Diagramme zeigen den zeitlichen Verlauf der Ansteuerung von Komponenten des Heizgeräts nach der Erkennung eines Flammabrisses im Erststart. Dabei stellt 2a die Leistung P_HE des Heizelements 88 dar, 2b die Leistung P_ZO des Glühzündstifts 70, 2c den Durchsatz der Verbrennungsluftzuführanordnung, also die pro Zeiteinheit geförderte Luftmenge L, und 2d den Durchsatz der Brennstoffzuführanordnung, also die pro Zeiteinheit geförderte Brennstoffmenge B.
Es wird beispielsweise zum Zeitpunkt t_FA ein Flammabriss erkannt. Vor diesem Zeitpunkt können die dargestellten Komponenten auf verschiedenen Niveaus aktiv gewesen sein, je nachdem in welcher Phase des Erststarts der Flammabriss aufgetreten ist. Die hier vor dem Zeitpunkt t_FA dargestellten Werte sind somit rein beispielhaft zu verstehen. Nach der Erkennung des Flammabrisses beginnt die Ausdampfphase A, in der im Verdampfermedium verbliebener unverbrannter Restbrennstoff ausgetrieben werden soll. Dazu werden das Heizelement 88 mit hoher Leistung und die Verbrennungsluftzuführanordnung mit hohem Luftdurchsatz betrieben, während der Glühzündstift 70 und die Brennstoffzuführanordnung deaktiviert werden. Es versteht sich, dass zwischen dem Zeitpunkt t_FA, an dem der Flammabriss erkannt wird, und dem eigentlichen Beginn der Ausdampfphase A eine gewisse, geringe Zeitspanne verstreichen kann, bis die entsprechende Steuereinrichtung die Sensorsignale verarbeitet hat und ggf. eine von mehreren vorabgelegten Strategien für den Wiederholstart ausgewählt hat und die entsprechenden Komponenten des Heizgeräts angesteuert hat.
Die Dauer der Ausdampfphase A kann beispielsweise einer vorher bestimmten, festen Zeitdauer entsprechen oder abhängig von einem im Bereich des Heizgeräts gemessenen Temperaturwert, beispielsweise von dem Temperatursensor 94, eingestellt werden. Dieser Temperaturmesswert kann somit etwa die vom Heizelement 88 eingebrachte Energie wiederspiegeln. Weiterhin ist es auch denkbar, hier noch weitere Parameter heranzuziehen, etwa die im vorangegangen Startvorgang in das Verdampfermedium 34 eingebrachte Brennstoffmenge, wobei auch berücksichtigt werden könnte, ob bei diesem vorangegangenen Start schon eine Zündung erfolgt war, d. h. sich eine Flamme gebildet hatte, die wieder erloschen ist, oder ob überhaupt keine Zündung stattgefunden hatte.
An die Ausdampfphase A schließt sich die Vorglühphase VG an, in der nunmehr das Heizelement 88 auf eine niedrige Leistung heruntergeregelt wird und der Glühzündstift 70 auf eine hohe Leistung eingestellt wird, während gleichzeitig die Verbrennungsluftzuführanordnung auf einen geringen Luftdurchsatz heruntergefahren wird. Die hier und im Folgenden verwendeten Begriffe „niedrige" und „hohe" Leistung bzw. „niedriger" und „hoher" Durchsatz sind jeweils in Relation zur nominalen Maximalleistung bzw. zum nominalen Maximaldurchsatz der jeweiligen Komponenten zu verstehen, wobei eine hohe Leistung bzw. ein hoher Durchsatz zumindest nahe an dieser Maximalleistung bzw. an dem Maximaldurchsatz liegt, mindestens jedoch ca. 50% davon beträgt, während eine niedrige Leistung bzw. ein niedriger Durchsatz wesentlich geringer ist als die Maximalleistung bzw. als der Maximaldurchsatz und insbesondere weniger als ca. 50% davon beträgt.
In der Vorglühphase VG soll die Brennkammer auf ein für eine Zündung und einen anschließenden Brennbetrieb günstige Temperatur vorgeheizt werden. Die Brennstoffzuführanordnung ist in der Vorglühphase VG nach wie vor inaktiv. Wiederum kann sich die Länge der Vorglühphase VG nach einer vorherbestimmten festen Zeitdauer richten, oder in Abhängigkeit von einem beispielsweise mit dem Sensor 94 gemessenen Temperaturwert, der den durch den Glühzündstift 70 bewirkten Energieeintrag in die Brennkammer 52 wiederspiegelt, eingestellt werden. Die Ausdampfphase A und die Vorglühphase VG bilden zusammen die Zündvorbereitungsphase ZV, deren Ende somit mit dem Ende der Vorglühphase VG zusammenfällt und gleichzeitig den Beginn der Zündphase Z definiert.
In der Zündphase Z werden nun die Verbrennungsluftzuführanordnung und die Brennstoffzuführanordnung auf einen hohen Durchsatz hochgefahren, während das Heizelement 88 und der Glühzündstift 70 vorerst im Wesentlichen auf der gleichen Leistungsstufe wie in der Vorglühphase VG verbleiben, wenn dies auch nicht zwingend der Fall sein muss. Wenn zum Zeitpunkt t_FE eine Flamme erkannt wird, beispielsweise durch den Flammfühler 92 im Abführbereich 20, womit also die Flammerkennung indirekt über die Abgastemperatur bewirkt wird, kann der Glühzündstift 70 um einen gewissen vorherbestimmten Betrag oder auch temperaturabhängig heruntergeregelt werden. Die Zündphase Z an sich ist mit einer Flammerkennung noch nicht zwingend beendet, da in der Regel erst abgewartet werden muss, ob die Flamme sich stabilisiert. Häufig wird nämlich die Flammerkennung nach einer PID- oder ähnlichen Charakteristik mit differenzierendem Anteil vorgenommen, also beispielsweise auf Basis des Anstiegs der mit dem Flammfühler 92 gemessenen Abgastemperatur, so dass bei einer Meldung einer Flammerkennung durch den Flammfühler 92 noch nicht unbedingt eine stabile Flamme vorliegen muss. Die Wartezeit kann entweder wieder auf Basis einer vorherbestimmten festen Zeitdauer eingestellt werden, oder aber beispielsweise auf Grund des zeitlichen Verlaufs der vom Flammfühler 92 gemessenen Temperaturwerte. Am Ende der Zündphase werden dann das Heizelement 88 und der Glühzündstift 70 endgültig abgeschaltet.
Als Vorteil gegenüber der üblichen Vorgehensweise, in der in allen oder fast allen Störfällen ein identischer Störnachlauf mit identischem Wiederholstart durchgeführt wird, kann, wie auch aus den Diagrammen in 2 ersichtlich ist, erfindungsgemäß nun im Falle des Flammabrisses oder Fehlstarts im Erststart auf ein Kaltblasen des Verdampfermediums 34 verzichtet werden, da dieses ohnehin in den meisten Fällen noch kalt ist, und so die Zeitdauer bis zur (Wieder-)Aufnahme des Brennbetriebs verkürzt werden.
Die hier dargestellten zeitlichen Verläufe sind rein qualitativ und beispielhaft zu verstehen, insbesondere müssen Anstiegs- und Abfallzeiten, absolute Werte oder relative Abstufungen nicht mit den realen Werten übereinstimmen. Insbesondere kann beispielsweise auch die Leistung des Glühzündstifts 70 nach der Flammerkennung zum Zeitpunkt t_FE in mehreren Stufen oder einer kontinuierlichen Kurve folgend heruntergefahren werden. Auch müssen beispielsweise die Abfälle bzw. Anstiege der Durchsätze der Verbrennungsluftzuführanordnung und der Brennstoffzuführanordnung keineswegs zwingend linear sein wie in den Fig. dargestellt, sondern können auch anderen Kurvenverläufen folgen und/oder Stufen aufweisen. Ein Startablauf wie in 2 dargestellt kann beispielsweise vom Zeitpunkt t_FA bis zum Ende der Zündphase Z ca. 120 Sekunden umfassen.
Die 3 und 4 zeigen beispielhafte Startabläufe nach einem Flammabriss im Heizbetrieb, wobei die 3a bis 3d bzw. 4a bis 4d wiederum den zeitlichen Verlauf der Leistung des Heizelements 88, der Leistung des Glühzündstifts 70 und der Durchsätze der Verbrennungsluftzuführanordnung und der Brennstoffzuführanordnung darstellen. In beiden Fällen wird zum Zeitpunkt t_FA ein Flammabriss detektiert. Die Einstellungen der Brennerkomponenten vor dem Flammabriss entsprechen den eingestellten Heizleistungsstufen, in dem in 3 dargestellten Fall einer niedrigen Heizleistungsstufe mit niedrigen Durchsätzen L₁ der Verbrennungsluftzuführanordnung und B₁ der Brennstoffzuführanordnung und in dem in 4 dargestellten Fall einer hohen Heizleistungsstufemit höheren Durchsätzen L₂ der Verbrennungsluftzuführanordnung und B₂ der Brennstoffzuführanordnung. Nach der Erkennung des Flammabrisses zum Zeitpunkt t_FA findet jeweils eine Ausdampfphase A statt, in der analog zu dem zur 2 geschilderten im Verdampfermedium 34 verbliebener unverbrannter Restbrennstoff ausgetrieben wird. Die Ausdampfphase A kann hier in der Regel wesentlich kürzer ausfallen als in dem in 2 dargestellten Fall, da auf Grund des vorangegangenen Heizbetriebs in der Regel ein höheres Temperaturniveau in der Brennkammer 52 und im Verdampfermedium 34 vorliegt und somit das Ausdampfen des Restbrennstoffs schneller vonstatten gehen wird als nach einem Flammabriss oder Fehlstart im Erststart, bei dem ein niedrigeres Temperaturniveau vorauszusetzen ist. Dies gilt insbesondere, wenn der Flammabriss aufgrund eines Brennstoffmangels aufgetreten ist, so dass ohnehin weniger Brennstoff im Verdampfermedium 34 vorhanden ist. Auch hier kann die Dauer der Ausdampfphase A einer vorherbestimmten festen Zeitdauer entsprechen, oder abhängig von einer Temperaturmessung, etwa mittels des Überhitzungsfühlers 94 eingestellt werden. Nach Berechnungen der Anmelderin kann die Ausdampfphase im hier geschilderten Fall um bis zu einigen 10 Sekunden gegenüber einem Standardablauf verkürzt werden.
An die Ausdampfphase A schließt sich eine Kaltblasphase KB an, in der das Heizelement 88 wieder abgeschaltet wird und nur die Verbrennungsluftzuführung mit hohem Luftdurchsatz betrieben wird, um das Verdampfermedium 34 herunterzukühlen. Im Gegensatz zum in 2 dargestellten Fall wird diese Kaltblasphase hier erforderlich sein, da auf Grund des vorangegangen Heizbetriebs das Heizgerät 10 noch sehr warm sein dürfte. Auch die Dauer der Kaltblasphase KB kann fest vorherbestimmt sein oder abhängig von einer Temperaturmessung vorzugsweise mit dem Überhitzungsfühler 94 eingestellt werden.
An die Kaltblasphase KB schließt sich eine Vorglühphase VG analog zu der oben anhand 2 beschriebenen an. Wiederum ist mit dem Ende der Vorglühphase VG auch die Zündvorbereitungsphase ZV beendet und es beginnt die Zündphase Z. In der Zündphase Z wird zunächst weiterhin der Glühzündstift 70 mit hoher Leistung betrieben, während die Durchsätze der Verbrennungsluftzuführanordnung und der Brennstoffzuführanordnung hochgefahren werden. Dabei endet dieses Hochfahren in 3 auf einer Einstellung, die einer niedrigen Heizleistungsstufe entspricht, wie sie auch vor dem Flammabriss eingestellt war, während in 4 das Hochfahren weitergeführt wird, bis eine einer hohen Heizleistungsstufe entsprechende Einstellung erreicht ist, wie sie auch hier der Einstellung vor dem Flammabriss entspricht. In beiden Fällen wird zum Zeitpunkt t_FE eine Flamme erkannt, wonach noch analog zu dem zu 2 Erläuterten eine Flammstabilisierung abzuwarten ist, wobei auch die selben Entscheidungskriterien herangezogen werden können. Durch das direkte Einstellen der Brennerkomponenten auf die vorher eingestellte Heizleistungsstufe kann wiederum eine Verkürzung der erforderlichen Zeitdauer gegenüber einem Standardablauf für alle Fälle erzielt werden.
Die Auswahl, welcher der in den 2, 3 und 4 dargestellten Startabläufe angewendet wird, kann nun von einer entsprechenden Steuereinrichtung beispielsweise anhand des Betriebszustands vor dem Flammabriss ausgewählt werden. Die Auswahl kann aber auch anhand von im Bereich des Heizgeräts, insbesondere mit dem Überhitzungsfühler 94 oder/und weiteren, hier nicht aufgeführten Temperatursensoren oder sonstigen Sensoren, bestimmten Temperaturmesswerten stattfinden. Insbesondere kann abhängig von den gemessenen thermischen Gegebenheiten im Heizgerät 10 auch vorgesehen werden, einzelne Bereiche der dargestellten Startabläufe miteinander zu kombinieren, insbesondere etwa eine Zündvorbereitungsphase gemäß 2 mit einer Zündphase gemäß 3 oder umgekehrt.
Es wird deutlich, dass mit einem erfindungsgemäßen Verfahren eine auf die jeweilige Situation angepasste Startstrategie ermöglicht wird, mit der insbesondere die für einen Wiederholstart erforderliche Zeit verringert werden kann und ein möglichst effizienter Energieeinsatz ermöglicht wird.

Claims

Verfahren zum Wiederholstart des Brennbetriebs in einem brennstoffbetriebenen Heizgerät (10), wobei das Heizgerät (10) umfasst: – eine Brennkammer (52), – ein Verdampfermedium (34) zum Einspeisen von Brennstoff in die Brennkammer (52), – eine Verbrennungsluftzuführanordnung, – eine Brennstoffzuführanordnung, – ein elektrisch erregbares Zündorgan (70), – ein elektrisch erregbares Heizelement (88) und – mindestens einen Temperatursensor (92, 94) und/oder eine zur Flammerkennung eingerichtete Sensorik (92), wobei nach der Erkennung eines Flammabrisses oder Fehlstarts mittels des mindestens einen Temperatursensors (92, 94) oder der Sensorik (92) in einer Zündvorbereitungsphase (ZV) für eine Zündung günstige Bedingungen in der Brennkammer (52) hergestellt werden und in einer Zündphase (Z) eine Neuzündung stattfindet, wobei im Wesentlichen während der gesamten Zündvorbereitungsphase (ZV) das Heizelement (88) und die Verbrennungsluftzuführanordnung gleichzeitig betrieben werden oder/und in der Zündphase (Z) die Brennstoffzuführanordnung oder/und die Verbrennungsluftzuführanordnung abhängig von einer vor Beginn der Zündvorbereitungsphase (ZV) vorgegebenen Sollheizleistung des Heizgeräts (10) angesteuert werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zündvorbereitungsphase (ZV) eine Ausdampfphase (A) umfasst, in der das Heizelement (88) mit hoher Leistung und die Verbrennungsluftzuführanordnung mit hoher Förderleistung betrieben werden.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Dauer der Ausdampfphase (A) abhängig von einem im Bereich des Heizgeräts (10) gemessenen Temperaturwert eingestellt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Heizelement (88) und die Verbrennungsluftzuführanordnung im Wesentlichen während der gesamten Zündvorbereitungsphase (ZV) gleichzeitig betrieben werden, wenn ein Flammabriss im Erststart oder eine erfolglose Zündung im Erststart stattgefunden hat oder/und wenn ein im Bereich des Heizgeräts (10) gemessener Temperaturwert einen vorherbestimmten Schwellwert unterschreitet.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass in der Zündphase die Brennstoffzuführanordnung und die Verbrennungsluftzuführanordnung jeweils auf eine einer hohen Sollheizleistungsstufe entsprechende Stufe hochgefahren werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass in der Zündphase (Z) die Brennstoffzuführanordnung oder/und die Verbrennungsluftzuführanordnung abhängig von einer vor Beginn der Zündvorbereitungsphase (ZV) vorgegebenen Sollheizleistung des Heizgeräts (10) angesteuert werden, wenn ein Flammabriss im Heizbetrieb stattgefunden hat oder/und wenn ein im Bereich des Heizgeräts (10) gemessener Temperaturwert einen vorherbestimmten Schwellwert überschreitet.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Zündvorbereitungsphase (ZV) eine Kaltblasphase (KB) umfasst, wobei in der Kaltblasphase (KB) die Verbrennungsluftzuführanordnung mit hoher Förderleistung betrieben wird und das Heizelement (88) inaktiv ist.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Kaltblasphase (KB) so lange andauert, bis ein im Bereich des Heizgeräts (10) gemessener Temperaturwert einen vorherbestimmten Schwellwert erreicht oder unterschreitet.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zündvorbereitungsphase (ZV) eine Vorglühphase (VG) umfasst, in der das Zündorgan mit hoher Leistung betrieben wird und die Förderleistung der Verbrennungsluftzuführanordnung verringert wird.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass in der Vorglühphase (VG) das Heizelement (88) mit niedriger Leistung betrieben wird.
Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass in der Vorglühphase (VG) das Heizelement (88) abhängig von einem im Bereich des Heizgeräts (10) gemessenen Temperaturwert angesteuert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorglühphase (VG) so lange andauert, bis ein im Bereich des Heizgeräts (10) gemessener Temperaturwert einen vorherbestimmten Schwellwert erreicht oder überschreitet.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorglühphase (VG) solange andauert, bis dem Zündorgan eine vorherbestimmte elektrische Energie zugeführt wurde.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Zündphase (Z) das Heizelement (88) abhängig von mindestens einem im Bereich des Heizgeräts (10) gemessenen Temperaturwert angesteuert wird.