DE102011005511A1

DE102011005511A1 - Verfahren zur Steuerung eines Gasventil-Systems für einen Gasbrenner und Gaskochgerät mit einem Gasbrenner mit einem solchen Gasventil-System

Info

Publication number: DE102011005511A1
Application number: DE102011005511A
Authority: DE
Inventors: Dipl.-Ing. Friedrichs Jörn
Original assignee: EGO Elektro Geratebau GmbH
Current assignee: EGO Elektro Geratebau GmbH
Priority date: 2011-03-14
Filing date: 2011-03-14
Publication date: 2012-09-20
Anticipated expiration: 2031-03-15
Also published as: DE102011005511B4; EP2500651A2; EP2500651A3; JP2012193947A

Abstract

Bei einem Verfahren zur Steuerung eines Gasdurchflusses zu einem Gasbrenner (101) mittels eines Gasventil-Systems (100) werden die folgenden Schritte durchgeführt: Ermitteln und Erkennen eines Stellventil-Fehlers als Stellventil-Fehlerzustand und Schließen eines Absperrventils (104) in diesem Fall. Das Gasventil-System weist dazu eine Steuereinrichtung (102), ein Stellventil (103) und ein Absperrventil (104) auf. Das Stellventil ist ein Schrittmotorventil mit Stellglied (106) und Schrittmotor (107). Der Stellventil-Fehlerzustand liegt vor, wenn der Schrittmotor innerhalb eines Normalstellbereiches (110) des Stellventils blockiert oder wenn ein Positions-Istwert-Fehler vorliegt. Dieser Positions-Istwert-Fehler liegt vor, wenn sich das Stellglied in einer Referenz-Position (POSReferenz) befindet und der Schrittmotor bei deren Erreichen mit einem Positions-Istwert (WIst) blockiert, der um mehr als einen vordefinierten Toleranzwert vom Positions-Referenzwert (WReferenz) abweicht.

Description

Anwendungsgebiet und Stand der Technik
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung eines Gasventil-Systems für einen Gasbrenner und ein Gaskochgerät mit einem solchen Gasventil-System.
Für eine präzise und fein abgestufte Einstellung einer Brennerleistung bzw. eines Gasdurchflusses zu einem Gasbrenner eines Gaskochgeräten werden Gasventil-Systeme eingesetzt. Dabei ist dem Gasbrenner jeweils ein Gasventil-System mit einem Stellventil und mindestens einem Absperrventil zugeordnet, wobei das Stellventil ein Stellglied zur Einstellung des Gasdurchflusses aufweist. Insbesondere sind solche Stellventile geeignet, bei denen das Stellglied durch einen von einer Steuereinrichtung angesteuerten Schrittmotor angetrieben wird. Mit diesen Stellventilen kann der Gasdurchfluss zur Einstellung der Brennerleistung in einem großen Bereich mit einer hohen Genauigkeit eingestellt werden.
Um die Sicherheitsanforderungen für das Gaskochgerät zu erfüllen, werden automatisch schließende Absperrventile eingesetzt, die jeweils mit dem Stellventil und dem Gasbrenner in Reihe geschaltet sind und die im Fehlerfall zuverlässig schließen. Um die Sicherheit auch im Falle eines defekten bzw. nicht schließenden Absperrventils zu gewährleisten und auch in diesem Fall ein sicheres Sperren des Gasdurchflusses zu ermöglichen, werden jeweils zwei Absperrventile in Reihe geschaltet, während das Stellventil sicherheitstechnisch nicht berücksichtigt wird. Dies ist jedoch kostenintensiv und erfordert einen entsprechenden Bauraum. Außerdem kann am Ende eines Kochvorgangs nur bei einem der beiden Absperrventile mit Hilfe einer Flammenerkennungsvorrichtung überprüft werden, ob es korrekt geschlossen hat. Eine entsprechende Fehlfunktion des anderen Absperrventils bleibt unerkannt.
Aus der JP 2003 254534 ist bekannt, Sensoren einzusetzen, die den Gasdurchfluss durch das Stellventil messen. Mit Hilfe eines Sensors kann der tatsächlich eingestellte Gasdurchfluss gemessen und ein sicheres Sperren des Gasdurchflusses überprüft werden.
Aufgabe und Lösung
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Steuerung eines Gasventil-Systems für einen Gasbrenner und ein Gaskochgerät mit einem Gasventil-System zu schaffen, mit denen Probleme des Standes der Technik beseitigt werden können und insbesondere ein kostengünstiges Gaskochgerät geschaffen werden kann, das den Sicherheitsanforderungen genügt und eine zuverlässige Aussage darüber ermöglicht, ob die Gaszufuhr zum Gasbrenner vollständig gesperrt ist oder nicht.
Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und durch ein Gaskochgerät mit den Merkmalen des Anspruchs 13. Vorteilhafte und bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der weiteren Ansprüche und werden im Folgenden näher erläutert. Der Wortlaut der Ansprüche wird durch ausdrückliche Bezugnahme zum Inhalt der Beschreibung gemacht. Manche der nachfolgenden Merkmale und Eigenschaften treffen sowohl auf das Verfahren als auch auf das Gaskochgerät zu. Sie werden teilweise nur einmal beschrieben, können jedoch unabhängig voneinander sowohl für das Verfahren als auch für das Gaskochgerät gelten.
Ein Gasventil-System für mindestens einen Gasbrenner, insbesondere ein elektronisch gesteuertes Gasventil-System, weist eine Steuereinrichtung, ein von der Steuereinrichtung ansteuerbares Stellventil je Gasbrenner und ein von der Steuereinrichtung ansteuerbares Absperrventil je Gasbrenner auf, wobei es jeweils auch mehr Ventile sein könnten je Gasbrenner. Diese beiden Ventile, das Stellventil und das Absperrventil, sind in Gasdurchflussrichtung in Reihe geschaltet, wobei das Stellventil vorzugsweise in Gasdurchflussrichtung nach dem Absperrventil angeordnet ist, und können unabhängig voneinander eine Geschlossenstellung einnehmen, um die Gaszufuhr zum Gasbrenner zu sperren. Dabei ist das Stellventil ein Schrittmotorventil mit einem von einem Schrittmotor angetriebenen Stellglied. Das Stellglied kann dabei entweder direkt vom Schrittmotor angetrieben werden oder indirekt mittels eines Getriebes. Das Stellventil ist vorzugsweise ein Rotorscheibenventil mit einer Rotorscheibe als Stellglied, insbesondere ein indirekt angetriebenes Rotorscheibenventil, bei dem die Rotorscheibe mittels eines Getriebes mit der Abtriebswelle des Schrittmotors verbunden ist. Als Absperrventile sind insbesondere Magnetventile geeignet, da diese eine hohe Dynamik aufweisen und schnell geschlossen werden können.
Das Stellventil weist ferner einen Gesamtstellbereich auf, der durch mindestens einen mechanischen Stellglied-Anschlag begrenzt ist. innerhalb dieses Gesamtstellbereichs liegt ein Normalstellbereich zur Einstellung des Gasdurchflusses. Dabei liegt der mindestens eine mechanische Stellglied-Anschlag außerhalb des Normalstellbereichs.
Dabei wird der Schrittmotor des Stellventils im Normalbetrieb von der Steuereinrichtung derart angesteuert, dass das Stellglied nur in Stellglied-Positionen innerhalb des Normalstellbereichs gebracht wird und nicht an einen mechanischen Stellglied-Anschlag, der den Gesamtstellbereich begrenzt. Auf diese Weise kann verhindert werden, dass das Stellglied im Normalbetrieb gegen einen mechanischen Stellglied-Anschlag bewegt wird und das Blockieren im Normalbetrieb auf ein Anfahren des Endanschlags zurückzuführen ist. Somit muss es sich bei einem erkannten Blockieren um einen Fehler handeln. Um zu vermeiden, dass das Stellglied Stellglied-Positionen außerhalb des Normalstellbereichs einnimmt, sind unterschiedliche Möglichkeiten zur Ansteuerung denkbar. Zum einen kann eine Positionswertvorgabe, die einer Stellglied-Position außerhalb des Normalstellbereichs entspricht, von der Steuereinrichtung ignoriert werden. Zum anderen kann eine solche Positionsvorgabe auch als Fehler ausgegeben werden. Ferner ist es möglich, bei einer Positionswertvorgabe außerhalb des Normalstellbereichs die nächstliegende Grenze des Normalstellbereichs anzufahren.
Der Schrittmotor kann von der Steuereinrichtung mit Ansteuerimpulsen angesteuert werden und sich jeweils pro Ansteuerimpuls um einen definierten Differenzwert in einer durch den Ansteuerimpuls vorgegebenen Richtung bewegen und so auch das Stellglied in diese Richtung bewegen. Ein definierter Differenzwert bedeutet in diesem Zusammenhang, dass das Stellglied bzw. der Schrittmotor pro Ansteuerimpuls einen definierten Weg zurücklegt. Der zurückgelegte Weg bzw. der definierte Differenzwert ist vorzugsweise für alle Ansteuerimpulse betragsmäßig jeweils gleich lang bzw. äquidistant, so dass der Differenzwert auch als Schrittweite bezeichnet werden kann.
Mittels des Stellventils kann ein Gasdurchfluss bzw. ein Gasvolumenstrom und damit eine Brennerleistung eines dem Gasventil-System zugeordneten und in Reihe nachgeschalteten Gasbrenners eingestellt werden. Der Gasdurchfluss wird dabei entsprechend einer Vorgabe von der Steuereinrichtung, beispielsweise in Abhängigkeit eines Bedienerwunsches, eingestellt. In Abhängigkeit davon steuert die Steuereinrichtung den Schrittmotor derart an, dass dieser sich und damit auch das Stellglied so bewegt, dass es eine zur Einstellung der Brennerleistung zugehörige Stellglied-Position einnimmt bzw. die Stellglied-Position entsprechend der einzustellenden Brennerleistung verändert wird.
Die Steuereinrichtung des Gasventil-Systems ist ferner dazu ausgebildet, ohne einen kostenintensiven Positionssensor einen Positions-Istwert des Schrittmotors zu ermitteln und damit eine dem Positions-Istwert zugeordnete Stellglied-Position. Das Stellglied ist dabei mit dem Schrittmotor zwangsgekoppelt derart, dass eine Positionsveränderung des Schrittmotors zu einer eindeutig zugeordneten Positionsveränderung des Stellglieds führt. Der Positions-Istwert gibt dabei an, in welcher Position sich der Schrittmotor gerade befindet, so dass dann auch bekannt ist, in welcher Position sich das Stellglied gerade befindet.
Der Positions-Istwert wird dabei in Abhängigkeit von einer Differenzwert-Summe und einem vordefinierten Positions-Reerenzwert ermittelt. Die Differenzwert-Summe wird ermittelt aus der Anzahl der Ansteuerimpulse, die seit einer letzten Initialisierung des Positions-Istwertes von der Steuereinrichtung an den Schrittmotor abgegeben worden sind, und dem Differenzwert, also der pro Ansteuerimpuls zurückgelegten Schrittweite. Dabei entspricht die Differenzwert-Summe den zu einem Gesamtweg aufaddierten zurückgelegten Schrittweiten, wobei die Anzahl der Summanden der Anzahl der abgegebenen Ansteuerimpulse entspricht. Die Differenzwert-Summe ergibt sich also aus dem Produkt aus der Anzahl der abgegebenen Ansteuerimpulse und dem Differenzwert bzw. der pro Ansteuerimpuls zurückgelegten Schrittweite.
Folglich entspricht die Differenzwert-Summe einer Positionsveränderung des Schrittmotors seit der letzten Initialisierung. Der Positions-Referenzwert hingegen definiert die Position, in der sich der Schrittmotor zum Zeitpunkt der letzten Initialisierung befand, und somit eine Referenz-Position bzw. eine Ausgangs-Position. Ist die Referenz-Position bekannt, und damit der zugehörige Positions-Referenzwert, kann in Verbindung mit der Positionsveränderung, also der Differenzwert-Summe, die aktuelle Position des Schrittmotors, nämlich der Positions-Istwert, bestimmt werden. Aufgrund der Zuordnung der Stellglied-Position zur Position des Schrittmotors ist somit auch die Stellglied-Position bekannt.
Unter dem Begriff „Initialisierung” wird die Zuordnung des Positions-Referenzwertes zum Positions-Istwert verstanden bzw. das Zurücksetzen des Positions-Istwertes auf den Positions-Referenzwert. Dabei befindet sich der Schrittmotor, und damit auch das Stellglied, während der Initialisierung bzw. des Zurücksetzens in der zugehörigen Referenz-Position an einem mechanischen Stellglied-Anschlag. Der Positions-Referenzwert ist dabei vorzugsweise ein vordefinierter Initialisierungswert, beispielsweise Null. Unter dem Begriff Initialisierung” wird ferner nicht nur das erste Aufsetzen des Positions-Istwerts nach dem Starten des Gasventil-Systems verstanden, sondern auch eine Korrektur des Positions-Istwerts bzw. eine Genauigkeitsverbesserung, die während des Betriebes erfolgen kann.
Zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Steuerung des Gasventil-Systems, insbesondere zum Einstellen und sicheren Sperren bzw. Schließen des Gasdurchflusses, wird in einem ersten Schritt zunächst ein Stellventil-Zustand ermittelt. Wird der Stellventil-Zustand als Stellventil-Fehlerzustand erkannt, wird das Absperrventil geschlossen. Mit Hilfe des Absperrventils wird die Gaszufuhr zum Gasbrenner verriegelt und der Gasbrenner abgeschaltet.
Ein Stellventil-Fehlerzustand wird einerseits erkannt, wenn ein Blockieren des Schrittmotors bzw. des Stellgliedes erkannt wird und sich das Stellglied in einer Stellglied-Position innerhalb des Normalstellbereichs befindet, also wenn das Blockieren des Schrittmotors während des Normalbetriebs erkannt wird. Dabei wird das Blockieren in den Situationen erkannt, in denen das Moment des Schrittmotors nicht mehr ausreicht, diesen weiter zu bewegen bzw. in der es einen vordefinierten Grenzwert erreicht bzw. überschreitet. Das Blockieren des Schrittmotors kann durch unterschiedliche Ursachen hervorgerufen werden. Dabei können der Schrittmotor selbst, das Stellglied oder die Momentenübertragung bzw. ein Getriebe zwischen Schrittmotor und Stellglied blockiert sein. Da sich der mechanische Stellglied-Anschlag außerhalb des Normalstellbereichs befindet, kann ein Blockieren aufgrund des Erreichens des Stellglied-Anschlags ausgeschlossen werden, wenn sich das Stellglied innerhalb des Normalstellbereichs befindet. Somit kann eine zuverlässige Aussage über den Stellventil-Zustand getroffen werden und der Stellventil-Fehlerzustand sicher erkannt werden.
Ein Stellventil-Fehlerzustand liegt andererseits vor, wenn ein Positions-Istwert-Fehler vorliegt bzw. erkannt wird. Dies ist der Fall, wenn sich das Stellglied in der Referenz-Position am mechanischen Stellglied-Anschlag befindet und der Schrittmotor bei Erreichen dieser Referenz-Position mit einem Positions-Istwert blockiert, der um mehr als einen vordefinierten Toleranzwert von einem vordefinierten Positions-Referenzwert abweicht, beispielsweise um mehr als zwei oder drei Schrittweiten. Dabei ist der Positions-Referenzwert des Schrittmotors der Referenz-Position des Stellglieds zugeordnet. Beim Positions-Istwert-Fehler handelt es sich also um einen Fehler in der Zuordnung der wahren Stellglied-Position zum aktuellen Positions-Istwert.
Dies bedeutet mit anderen Worten, dass ein Positions-Istwert-Fehler vorliegt, wenn sich das Stellglied des Stellventils am mechanischen Endanschlag des Stellventils befindet und der für diese Stellglied-Position ermittelte Positions-Istwert um mehr als eine zulässige Abweichung von dem zugehörigen Positions-Referenzwert, welcher der Endanschlagsposition entspricht, abweicht. Dabei wird der Positions-Istwert, der in dem Moment anliegt, wenn der Schrittmotor blockiert, nachdem das Stellglied gegen den mechanischen Stellglied-Anschlag gefahren ist, mit dem Positions-Reerenzwert verglichen.
Eine fehlerhafte Zuordnung des Positions-Istwertes zur Position des Schrittmotors bzw. des Stellglieds bedeutet, dass keine zuverlässige Aussage über die Stellglied-Position mehr möglich ist und damit auch keine zuverlässige Aussage mehr über den tatsächlich vorhandenen Gasdurchfluss. In diesem Fall muss das Gasventil-System aus Sicherheitsgründen in jedem Fall abgeschaltet werden. Solche Fehler in der Zuordnung können unter anderem durch falsch gezählte Ansteuerimpulse entstehen oder durch Schlupf zwischen Stellglied und Schrittmotor um mehr als einen Differenzwert bzw. eine Schrittweite.
In einer Ausgestaltung der Erfindung wird das Blockieren des Schrittmotors mittels einer Blockiererkennungseinrichtung in Abhängigkeit von einer Stromaufnahme des Schrittmotors erkannt, kann aber auch in Abhängigkeit anderer Rückmeldeinformationen vom Schrittmotor erkannt werden, vorzugsweise jedoch in Abhängigkeit einer elektrischen Größe. Als Rückmeldeinformation geeignet sind unter anderem Gradient der Stromaufnahme, Eingangsspannung, Motormoment sowie Drehzahl des Schrittmotors.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kann somit ohne kostenintensive oder fehleranfällige Positionssensoren oder Mikroschalter in jedem Betriebszustand zuverlässig die Stellglied-Position bestimmt werden bzw. ein eventueller Stellventil-Fehlerzustand aufgrund des Blockierens des Schrittmotors oder wegen eines Positions-Istwert-Fehlers erkannt werden. So kann die Sicherheit eines schrittmotorgetriebenen Stellventils deutlich erhöht werden, und zwar derart, dass das Stellventil entsprechend dem Absperrventil ebenfalls eine entsprechende Sicherheitsfunktionalität aufweist. Somit kann ein Gasventil-System realisiert werden, das nur noch ein Absperrventil aufweist anstatt zwei in Reihe geschaltete Absperrventile, da die Sicherheitsfunktionalität des entfallenen Absperrventils mit dem erfindungsgemäßen Verfahren in das Stellventil integriert werden kann.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung kann das Gasventil-System in mindestens zwei Betriebszuständen betrieben werden, wobei ein erster Betriebszustand ein Normalbetrieb und ein zweiter Betriebszustand ein Initialisierungs- und Prüfbetrieb ist. Der Normalbetrieb ist zur Einstellung des Gasdurchflusses und damit der Brennerleistung vorgesehen. Der Initialisierungs- und Prüfbetrieb ist für die Initialisierung bzw. Überprüfung des Gasventil-Systems vorgesehen und dabei kann dann die Initialisierung des Positions-Istwerts durchgeführt werden und/oder geprüft werden, ob der Positions-Istwert-Fehler vorliegt.
Da das Gasventil-System einen mechanischen Stellglied-Anschlag nur außerhalb des Normalstellbereichs aufweist, ist es vorteilhaft, wenn das Stellglied im Normalbetrieb nur innerhalb des Normalstellbereichs bewegt wird. Entsprechend ist es vorteilhaft, die Initialisierung und Prüfung des Positions-Istwertes nur im Initialisierungs- und Prüfbetrieb vorzunehmen, in welchem das Stellglied über den Gesamtstellbereich bis zu dem mechanischen Stellglied-Anschlag bewegt werden kann. Auf diese Weise kann unterschieden werden, ob das Stellventil aufgrund eines Stellventil-Fehlers blockiert, oder ob sich das Stellglied bzw. der Schrittmotor am mechanischen Stellglied-Anschlag befindet. Dies ist insbesondere entscheidend für die Sicherheitsfunktion des Stellventils.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird die Initialisierung bzw. Zuweisung des Positions-Istwertes durchgeführt, indem zunächst das Gasventil-System gegebenenfalls in den Initialisierungs- und Prüfbetrieb wechselt. Anschließend wird die vordefinierte Referenz-Position mit dem Schrittmotor angefahren, wobei dazu der Schrittmotor in Richtung der Referenz-Position bewegt wird, bis der Schrittmotor blockiert und dies erkannt wird. Dann wird die Ansteuerung des Schrittmotors und damit das Bewegen gegen den Stellglied-Anschlag insbesondere sofort beendet zum Schutz des Schrittmotors bzw. dessen Leistungselektronik. Ist die Referenz-Position angefahren, befindet sich also das Stellglied am mechanischen Stellglied-Anschlag, wird der der Referenz-Position zugeordnete Positions-Referenzwert dem Positions-Istwert des Schrittmotors zugewiesen. Der Positions-Istwert kann also durch die Initialisierung auf den Positions-Referenzwert zurückgesetzt werden bzw. er kann erstmalig aufgesetzt und damit initialisiert werden. Im nächsten Schritt kann das Zurücksetzen der Differenzwert-Summe auf einen vordefinierten Startwert erfolgen, insbesondere auf einen Startwert von Null. Dann kann der Initialisierungs- und Prüfbetrieb beendet werden.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird zur Prüfung, ob der Positions-Istwert-Fehler des Schrittmotors vorliegt, ggf. zunächst in den Initialisierungs- und Prüfbetrieb gewechselt. Dies kann erforderlich sein, um den mechanischen Stellglied-Anschlag überhaupt anfahren zu können und um die Referenz-Position einnehmen zu können. Im nächsten Schritt, der bevorzugt nur im Initialisierungs- und Prüfbetrieb erfolgt, wird der Schrittmotor in Richtung der Referenz-Position bewegt, bis sein Blockieren erkannt wird. Daraufhin wird die Ansteuerung unterbrochen und/oder beendet. Anschließend wird der Positions-Istwert des Schrittmotors in der Position bestimmt, in der das Blockieren erkannt worden ist. Diese Position entspricht dabei im Idealfall der Referenz-Position am mechanischen Stellglied-Anschlag und das Stellglied befindet sich an diesem Anschlag. Anschließend wird eine Abweichung des Positions-Istwerts des Schrittmotors vom vordefinierten Positions-Reerenzwert ermittelt und geprüft, ob die Abweichung des Positions-Istwerts um mehr oder weniger als einen vordefinierten Toleranzwert vom Positions-Referenzwert abweicht. Bevorzugt wird dann der Positions-Istwert korrigiert, falls die ermittelte Abweichung des Positions-Istwerts um weniger als den vordefinierten Toleranzwert vom Positions-Referenzwert abweicht. Dazu wird wie bei der Initialisierung dem Positions-Istwert der Positions-Referenzwert zugewiesen, während sich der Schrittmotor in der Referenz-Position befindet. Anschließend wird die Differenzwert-Summe auf einen vordefinierten Startwert zurückgesetzt. Bevorzugt wird dann der Initialisierungs- und Prüfbetrieb beendet.
In einer Weiterbildung der Erfindung wird ein Stellventil-Fehler bzw. ein Stellventil-Fehler-Zustand auch dann erkannt, wenn beim Bewegen des Schrittmotors in Richtung der Referenz-Position eine vordefinierte maximale Anzahl an abgegebenen Ansteuerimpulsen überschritten wird oder eine vordefinierte Zeit abgelaufen ist, ohne dass ein Blockieren des Schrittmotors erkannt worden ist. Auf diese Weise ist es möglich, auch einen „Leerlauffehler” zu erkennen, d. h. wenn die mechanische Kopplung zwischen Schrittmotor und Stellglied fehlerhaft ist und der Schrittmotor leer läuft, ohne das Stellglied mitzubewegen, z. B. in Folge eines Materialbruchs.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird eine Ansteuerung des Schrittmotors unterbrochen, vorzugsweise beendet, wenn der Schrittmotor blockiert. Dabei kommt es insbesondere darauf an, das Blockieren des Schrittmotors gut, zuverlässig und schnell zu erkennen, d. h. mit einer exakten Erfassung des beim Blockieren vorliegenden Positions-Istwertes, bei gleichzeitiger schneller Unterbrechung der Ansteuerung, um die Bauteilbelastung und insbesondere die Temperaturbelastung durch hohe Stromaufnahme in der Leistungselektronik gering zu halten.
In einer Weiterbildung der Erfindung wird in einem weiteren Verfahrensschritt zusätzlich ein Absperrventil-Zustand ermittelt, indem geprüft wird, ob nach einem abgeschlossenen Ansteuervorgang zum Schließen des Absperrventils weiterhin ein Gasdurchfluss durch dieses erkannt wird. Dazu wird geprüft, beispielsweise mittels eines Gassensors oder einer Flammenerkennungseinrichtung am Gasbrenner, ob nach der Durchführung des Befehls zum Schließen noch ein Gasdurchfluss vorhanden ist. Ist dies der Fall, wird der Absperrventil-Zustand als Absperrventil-Fehlerzustand erkannt und das Stellventil geschlossen. Dazu weist das Stellventil einen Geschlossenstellbereich auf.
Der Geschlossenstellbereich des Stellventils erstreckt sich vorzugsweise von einem Bereich innerhalb des Normalstellbereichs bis zu dem mindestens einen mechanischen Stellglied-Anschlag. Es ist vorteilhaft, wenn ein Teil des Geschlossenstellbereichs innerhalb des Normalstellbereichs liegt, während sich ein anderer Teil über die Grenzen des Normalstellbereichs hinaus bis zum Stellglied-Anschlag erstreckt. Auf diese Weise ist es zum einen noch möglich, innerhalb des Normalstellbereichs das Stellventil vollständig zu schließen und die Gaszufuhr zum Brenner vollständig zu sperren. Zum anderen kann somit die Geschlossenstellung auch während des Initialisierungs- und Prüfbetriebs sichergestellt bzw. beibehalten werden. Bei dieser Anordnung bzw. Ausbildung des Geschlossenstellbereichs wird die Geschlossenstellung eingenommen bzw. der Geschlossenstellbereich durchfahren, wenn das Stellglied den mechanischen Stellglied-Anschlag anfährt. Vorzugsweise beginnt dabei der Geschlossenstellbereich bereits innerhalb des Normalstellbereichs bzw. überlappt mit diesem.
Die Überprüfung, ob Gas durch das Gasventil-System bzw. eines der Ventile hindurch strömt und damit der Gasdurchfluss nicht vollständig gesperrt ist, kann mittels einer Flammenerkennungsvorrichtung erfolgen. Diese prüft, ob am Gasbrenner eine Flamme brennt.
In einer Weiterbildung der Erfindung wird in einem weiteren Verfahrensschritt geprüft, ob eine vom Stellventil-Fehlerzustand und/oder vom Absperrventil-Fehlerzustand unabhängige Abschaltinformation vorliegt, beispielsweise eine Abschaltaufforderung des Bedieners. Wenn diese Abschaltinformation vorliegt, wird erst das Absperrventil und danach das Stellventil geschlossen. Diese Reihenfolge ermöglicht beim Beenden eines Kochvorgangs erstens die Überprüfung der Schließfunktion des Absperrventils mit Hilfe einer Flammenerkennungsvorrichtung und zweitens auch die Überprüfung der Schließfunktion des Stellventils bzw. das Erkennen eines möglichen Stellventil-Fehlerzustands. Dazu wird das Gasventil-System nach dem Schließen des Absperrventils im Initialisierungs- und Prüfbetrieb betrieben bzw. es wird in diesen Betrieb gewechselt. Dabei erfolgt dieser Wechsel vorzugsweise unmittelbar nach dem Schließen des Absperrventils. Bevorzugt wird das Gasventil-System jedes Mal, nachdem es abgeschaltet oder das Absperrventil geschlossen worden ist, im Initialisierungs- und Prüfbetrieb betrieben.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wechselt das Gasventil-System in den Initialisierungs- und Prüfbetrieb, sobald seit dem letzten Initialisierungs- und Prüfbetrieb eine vorgegebene Anzahl an Stellvorgängen des Stellventils überschritten worden ist, also an Bewegungen des Stellmotors.
In einer Ausgestaltung der Erfindung wird nach jedem Wechsel in den Initialisierungs- und Prüfbetrieb geprüft, ob der Positions-Istwert-Fehler vorliegt. Das bedeutet, dass nach jedem Schließen des Absperrventils geprüft wird, ob der ermittelte Positions-Istwert, der sich in Abhängigkeit der Anzahl der Ansteuerimpulse seit der letzten Initialisierung ergibt, mit der tatsächlichen Schrittmotorposition bzw. der tatsächlichen Stellglied-Position übereinstimmt.
In einer bevorzugten Ausgestaltung wechselt das Gasventil-System nach einer Unterbrechung seiner Netzspannungsversorgung in den Initialisierungs- und Prüfbetrieb und führt vorzugsweise anschließend eine Initialisierung durch.
Des weiteren ist ein erfindungsgemäßes Gaskochgerät vorgesehen, insbesondere ein elektronisch gesteuertes Gaskochgerät bzw. Gaskochfeld, das zur Durchführung des vorgenannten Verfahrens ausgebildet ist. Es weist mindestens einen Gasbrenner mit mindestens einem Gasventil-System auf zur Steuerung bzw. Einstellung einer Gaszufuhr des Gasbrenners bzw. des Gasdurchflusses zum Gasbrenner und damit dessen Brennerleistung, wie oben beschrieben worden ist.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist das Gaskochgerät eine Positionsermittlungseinrichtung zur Ermittlung des Positions-Istwerts des Schrittmotors des mindestens einen Stellventils auf.
In einer Ausgestaltung der Erfindung weist das Gaskochgerät eine Blockiererkennungseinrichtung auf, um ein Blockieren des Schrittmotors und/oder des Stellglieds zu erkennen.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung weist das Gaskochgerät eine automatische Zündvorrichtung auf, die von der Steuereinrichtung ansteuerbar ist zur automatischen Zündung des Gasbrenners.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist das Gaskochgerät eine Flammenerkennungsvorrichtung auf, die dazu ausgebildet ist, einen Flammenausfall und/oder eine brennende Flamme am Gasbrenner zu erkennen und eine Flammenausfall-Information und/oder eine Flammenbrenn-Information an die Steuereinrichtung zu übermitteln. Dies ist insbesondere vorteilhaft bei einem Gaskochgerät, dessen Steuerungseinrichtung als Gasfeuerungsautomat ausgebildet ist, da bei einem erkannten Flammenausfall mittels der automatischen Zündvorrichtung der Gasbrenner wieder gezündet werden kann. Das Gaskochgerät kann dabei nahezu vollautomatisch betrieben werden. Dabei ist es besonders vorteilhaft, sämtliche sicherheitsrelevanten Steuerungsfunktionen in einem Bauteil bzw. einer Baueinheit zusammenzufassen und die Steuereinrichtung mit der kompletten Funktionalität für den Gasfeuerungsautomaten auszustatten und die Zündvorrichtung und die Flammenerkennungsvorrichtung mit der Steuereinrichtung zu koppeln.
Diese und weitere Merkmale gehen außer aus den Ansprüchen auch aus der Beschreibung und den Zeichnungen hervor, wobei die einzelnen Merkmale jeweils für sich allein oder zu mehreren in Form von Unterkombinationen über eine Ausführungsform der Erfindung und auf anderen Gebieten verwirklicht sein und vorteilhafte sowie für sich schutzfähige Ausführungen darstellen können, für die hier Schutz beansprucht wird. Die Unterteilung der Anmeldung in einzelne Abschnitte sowie Zwischenüberschriften beschränken die unter diesen gemachten Aussagen nicht in ihrer Allgemeingültigkeit.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Ausführungsformen der Erfindung sind in den Zeichnungen schematisch dargestellt und werden im Folgenden näher erläutert. Die in den einzelnen Figuren gezeigten Ausführungsformen weisen teilweise Merkmale auf, welche die anderen dargestellten Ausführungsformen der Erfindung nicht aufweisen. Die Merkmale können jedoch, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen, beliebig miteinander kombiniert werden. In den Zeichnungen zeigen:
1 ein Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen Gaskochgeräts,
2 einen beispielhaften Verlauf für den Gasdurchfluss über dem Stellbereich eines Stellventils und
3 ein Flussdiagramm eines beispielhaften erfindungsgemäßen Verfahrens zur Steuerung eines Gasventil-Systems des Gaskochgeräts aus 1.
Detaillierte Beschreibung der Ausführungsbeispiele
In 1 ist ein schematisches Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen Gaskochgerätes als Gaskochfeld mit einem Gasventil-System 100 mit einem Gasbrenner 101 dargestellt. Das Gasventil-System 100 ist zum Einstellen und sicheren Sperren eines Gasdurchflusses zum Gasbrenner 101 ausgebildet und in das Gaskochfeld integriert. Es weist neben dem Gasbrenner 101 ein Absperrventil 104 sowie ein Stellventil 103 auf, die in einer Gasdurchflussrichtung 105 in Reihe dem Gasbrenner 101 vorgeschaltet sind. Auf diese Weise kann durch das Schließen eines der beiden Ventile 103, 104 die Gaszufuhr zum Gasbrenner 101 gesperrt werden.
Das Stellventil 103 weist ein Stellglied 106 sowie einen Schrittmotor 107 zu dessen Antrieb auf. Das Stellventil 103 kann beispielsweise ein Rotorscheibenventil sein, wie es aus der DE 10 2009 047 914 A1 bekannt ist, und bei dem das Stellglied des Stellventils eine Rotorscheibe ist, die mittels des Schrittmotors angetrieben wird. Mittels des Stellventils 103 kann der Gasdurchfluss zum Gasbrenner 101 eingestellt bzw. entsprechend gesteuert werden. Dazu wird der Schrittmotor 107 von einer Steuereinrichtung 102 so angesteuert, dass er das Stellglied 106 derart positioniert, dass sich eine von einem Anwender über eine Bedieneinrichtung 117 eingestellte bzw. vorgegebene Brennerleistung des zugehörigen Gasbrenners 101 ergibt. Das Absperrventil 104 ist vorteilhaft ein automatisches bzw. selbstschließendes Magnetventil, das von der Steuereinrichtung 102 angesteuert wird.
Es ist ferner eine Flammenerkennungsvorrichtung 115 vorgesehen, die dazu ausgebildet ist, das Brennen einer Flamme bzw. einen Flammenausfall am zugehörigen Gasbrenner 101 zu erkennen. Sie ist ebenfalls mit der Steuereinrichtung 102 verbunden, die auch deren Signale auswerten kann. Des Weiteren ist dem Gasbrenner 101 eine automatische Zündvorrichtung 116 zugeordnet, die ebenfalls von der Steuereinrichtung 102 angesteuert werden kann, und mittels der bei einem Flammenausfall von der Steuereinrichtung 102 ein automatisches Wiederzünden eingeleitet werden kann. Des Weiteren ist es auch möglich, auf diese Weise das erfindungsgemäße Gaskochgerät als Gasfeuerungsautomaten auszubilden. Ferner kann die Zündvorrichtung 116 in Abhängigkeit einer Bedieneraufforderung zum Einschalten des Gasbrenners 101, die von einem Bediener über die Bedieneinrichtung 117 über die Steuereinrichtung 102 an die Zündvorrichtung 116 eingegeben worden ist, den Gasbrenner 101 automatisch zünden. Dies setzt allerdings voraus, dass auch der Gasdurchfluss geöffnet ist. Dazu können das Absperrventil 104 und das Stellventil 103 von der Steuereinrichtung 102 entsprechend angesteuert werden. Entsprechend kann die Gaszufuhr bei einer vorliegenden Abschaltinformation, beispielsweise aufgrund einer Abschalteingabe des Bedieners oder weil ein Fehlerzustand des Gasventil-Systems 100 erkannt worden ist, vollständig gesperrt werden.
Des weiteren weist das Gasventil-System 100 eine Blockiererkennungseinrichtung 114 auf, mit der ein Blockieren des Schrittmotors 107 erkannt werden kann wie es zuvor beschrieben worden ist. Ferner weist das Gasventil-System 100 eine Positionsermittlungseinrichtung 113 auf, um die Position des Stellgliedes 106 des Stellventils 103 ermitteln und den Gasdurchfluss steuern zu können. Um mittels der Positionsermittlungseinrichtung 113 die Stellglied-Position Pos_Ist zu erfassen, werden die von der Steuereinrichtung 102 an den Schrittmotor 107 abgegebenen Ansteuerimpulse ermittelt, die seit einer letzten Initialisierung bzw. einem letzten Zurücksetzen abgegeben worden sind. Der Schrittmotor 107 ist dabei so ausgebildet, dass er in Abhängigkeit eines Ansteuerimpulses um einen Differenzwert 108 bzw. einen Schrittwert 108 bewegt wird, siehe 2. Die Blockiererkennungseinrichtung 114 wird zudem genutzt, um die durch die Positionsermittlungseinrichtung 113 ermittelte Position des Stellglieds 106 im Rahmen eines Initialisierungs- und Prüfbetriebs zu überprüfen.
In 2 ist zum besseren Verständnis ein beispielhafter Verlauf für den Gasdurchfluss in Abhängigkeit einer Stellglied-Position Pos_Ist dargestellt. Dabei kann das Stellglied 106 nur Stellgliedpositionen Pos_Ist innerhalb eines Gesamtstellbereiches 109 einnehmen, der bei diesem gezeigten Ausführungsbeispiel durch zwei mechanische Stellglied-Anschläge 119a und 119b begrenzt ist. Eine Bewegungsrichtung des Schrittmotors 107 und damit des Stellglieds 106 wird über das Vorzeichen des Ansteuerimpulses vorgegeben. Wurden beispielsweise zehn Ansteuerimpulse zum Bewegen des Schrittmotors in die gleiche Richtung abgegeben, so hat sich der Schrittmotor zehnmal jeweils um den definierten Differenzwert 108 bzw. die Schrittweite 108 bewegt und insgesamt um die „Differenzwert-Summe”. Als Referenzgröße bzw. als Ausgangs-Position zur Ermittlung des Positions-Istwertes in Abhängigkeit der Differenzwert-Summe wird ein Positions-Referenzwert W_Referenz verwendet, der einer Referenz-Position Pos_Referenz zugeordnet ist, in der sich das Stellglied 106 bei der letzten Initialisierung befand. In dem in 2 gezeigten Ausführungsbeispiel befindet sich die Referenz-Position Pos_Referenz am linken mechanischen Stellglied-Anschlag 119a bzw. wird durch diesen definiert. Mit der Differenzwert-Summe, die dem zurückgelegten Weg des Stellglieds 106 entspricht, und dem Positions-Reerenzwert W_Referenz als Startwert, kann dann die aktuelle Stellglied-Position Pos_Ist mit dem zugehörigen Positions-Istwert W_Ist bestimmt werden. Dabei ist jeweils die Richtung des Ansteuerimpulses abhängig vom Vorzeichen des Ansteuerimpulses zu berücksichtigen. Ein positiver Ansteuerimpuls kann beispielsweise eine Bewegung des Stellglieds 106 nach rechts und eine Erhöhung des Gasdurchflusses bedeuten und ein negativer Ansteuerimpuls eine Bewegung nach links und eine Verringerung des Gasdurchflusses, siehe 2. Auf diese Weise kann der Positions-Istwert W_Ist ermittelt werden ohne einen Positionssensor zu benötigen.
Das Stellventil 103 ist ferner so ausgebildet, dass es innerhalb eines Gesamtstellbereiches 109 einen als Normalstellbereich 110 bezeichneten Bereich aufweist, der sich nicht bis an die mechanischen Stellgliedanschläge 119a und 119b erstreckt. Das Gasventil-System 100 kann in zwei Betriebszuständen betrieben werden, nämlich im Normalbetrieb und im Initialisierungs- und Prüfbetrieb, wobei das Stellglied 106 im Normalbetrieb nur innerhalb des Normalstellbereiches 110 bewegt werden kann. Dies bedeutet, dass die Stellglied-Anschläge 119a und 119b im Normalbetrieb nicht angefahren werden können, so dass ein Blockieren im Normalbetrieb immer auf einen Fehler zurückzuführen ist.
Des weiteren weist das Stellventil 103 einen Geschlossenstellbereich 111 auf. Wird das Stellglied 106 in diesen Geschlossenstellbereich 111 gefahren, ist die Gaszufuhr vollständig gesperrt. Ist der Geschlossenstellbereich 111 wie in dem gezeigten Ausführungsbeispiel derart ausgebildet, dass er zumindest teilweise mit dem Normalstellbereich 110 überlappt, ist es möglich, das Stellventil 103 während des Normalbetriebs, in dem das Stellglied nur innerhalb des Normalstellbereichs 110 bewegt werden kann, in eine Geschlossenstellung zu bringen und den Gasdurchfluss zum Gasbrenner 101 vollständig zu sperren.
Es ist auch möglich, dass das Stellventil nur an einem Ende des Gesamtstellbereiches 109 einen mechanischen Stellglied-Anschlag 119a aufweist, wobei dieser vorzugsweise zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens am Ende des Geschlossenstellbereiches 111 angeordnet ist. So ist beim Anfahren der Referenz-Position Pos_Referenz, die durch den mechanischen Stellglied-Anschlag 119a gebildet wird, der Gasdurchfluss gesperrt. Besonders vorteilhaft ist der mechanische Stellglied-Anschlag 119a bzw. die Referenz-Position Pos_Referenz im oder am Ende des Geschlossenstellbereichs 111 angeordnet.
Um das Stellglied 106 bis an einen der Stellglied-Anschläge 119a oder 119b zu bewegen bzw. die Referenz-Position Pos_Referenz anzufahren, ist es erforderlich in den Initialisierungs- und Prüfbetrieb zu wechseln. Auf diese Weise kann sichergestellt werden, dass ein Blockieren des Schrittmotors 107 im Normalbetrieb grundsätzlich zuverlässig als Stellventil-Fehlerzustand erkannt werden kann, da im Normalbetrieb ausgeschlossen ist, dass das Stellglied 106 gegen einen der mechanischen Stellgliedanschläge 119a bzw. 119b gefahren wird.
3 zeigt ein Flussdiagramm mit den Verfahrensschritten S0 bis S13 eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Steuerung des Gasventil-Systems 100. Nach dem Einschalten des Gasbrenners 101 gemäß Schritt S1 aus dem Standby-Zustand S0 wird der Normalbetrieb im Schritt S2 gestartet. Der Normalbetrieb ist durch den gestrichelten Kasten dargestellt und läuft ab mit unterschiedlichen Einstellungen durch einen Bediener und entsprechendem Arbeiten des Stellventils 103.
Tritt entsprechend dem nachfolgenden Verfahrensschritt S3 ein Blockieren auf, was zuvor beschrieben ist und mittels der Ansteuerung des Schrittmotors 107 bzw. der Blockiererkennungseinrichtung 114 immer überwacht wird, so wird im Schritt S4 das Absperrventil 104 geschlossen. Auch das ist beschrieben worden. Darauf folgt eine Verriegelung des Gasbrenners 101 im Schritt S9, da dann ein gravierender Fehler vorliegt, wie er zuvor beschrieben worden ist. Gegebenenfalls kann auch ein Alarm ausgegeben werden.
Tritt im Normalbetrieb kein Blockieren auf, so läuft der Normalbetrieb weiter. Irgendwann wird der Gasbrenner 101 durch den Bediener ausgeschaltet nach Beendigung des Kochvorgangs, das ist der Schritt S5. Im Schritt S6 erfolgt dann das Schließen des Absperrventils 104 und auch das Schließen des Stellventils 103, da keine Brennertätigkeit mehr erfolgen soll.
Nun kann gemäß dem nach links gehenden gepunktet dargestellten Pfeil in den Standby-Zustand S0 gewechselt werden. Alternativ und bevorzugt erfolgt im Schritt S7 der Start des Initialisierungs- und Prüfbetriebs zur Initialisierung des Positions-Istwertes W_Ist, was auch als Aufsetzen des Positions-Istwertes W_Ist bezeichnet wird. Dazu wird das Stellglied 106 an den mechanischen Stellglied-Anschlag 119a gefahren. Es wird also die vordefinierte Referenz-Position Pos_Referenz vom Schrittmotor 107 angefahren durch Bewegen des Schrittmotors 107 in Richtung der Referenz-Position Pos_Referenz bzw. des mechanischen Stellglied-Anschlags 119a, und zwar so lange, bis das Stellglied 106 sie erreicht hat und dieses Blockieren des Schrittmotors 107 von der Blockiererkennungseinrichtung 114 erkannt wird. Dann wird die Ansteuerung des Schrittmotors 107 beendet. Anschließend wird der vordefinierte Positions-Referenzwert W_Referenz dem Positions-Istwert W_Ist zugewiesen. Der Positions-Istwert W_Ist wird also quasi neu aufgesetzt bzw. initialisiert, indem ihm der Positions-Referenzwert W_Referenz zugewiesen wird, wenn sich das Stellglied 106 in der Referenz-Position Pos_Referenz befindet. Nach dem Initialisieren des Positions-Istwertes W_Ist kann die Differenzwert-Summe auf einen vordefinierten Startwert zurückgesetzt werden, vorzugsweise auf Null.
Zur Prüfung, ob ein Positions-lstwert-Fehler vorliegt, wird beim Erreichen des mechanischen Stellglied-Anschlags 119a die Ansteuerung des Schrittmotors 107 unterbrochen. Es wird der zugehörige Positions-Istwert W_Ist des Schrittmotors 107 bestimmt, also der Positions-Istwert, bei dem das Blockieren erkannt worden ist. Dieser Positions-Istwert W_Ist wird mit dem vordefinierten Positions-Referenzwert W_Referenz, der der Referenz-Position Pos_Referenz zugeordnet ist, verglichen und eine Abweichung Δ zwischen diesen beiden Werten ermittelt im Schritt S8 zur Bestimmung eines Positions-Istwert-Fehlers. Arbeitet das Stellventil 103 fehlerfrei, blockiert der Schrittmotor 107 mit dem Positions-Istwert W_Ist, der dem Positions-Referenzwert W_Referenz entspricht. Blockiert der Schrittmotor 107 aufgrund eines Fehler innerhalb des Normalstellbereichs 110 oder mit einem Positions-lstwert W_Ist, der außerhalb einer zulässigen Toleranz um den Positions-Referenzwert W_Referenz liegt, führt dies zu einem Stellventil-Fehlerzustand.
Ist die Abweichung Δ großer als ein vordefinierter Toleranzwert, beispielsweise größer als zwei oder drei Schrittweiten 108 als maximal zulässiges Δ, so liegt ein Positions-lstwert-Fehler vor und der Stellventil-Zustand wird als Stellventil-Fehlerzustand erkannt. In diesem Fall wird ebenfalls wie nach dem Verfahrensschritt S3 das Absperrventil 104 geschlossen und der Gasbrenner 101 verriegelt als Schritt S9. Wird kein Positions-Istwert-Fehler erkannt, weil die ermittelte Abweichung Δ kleiner ist als der vordefinierte Toleranzwert, so gibt es wiederum zwei Möglichkeiten.
Ist bei der weiteren Prüfung von Δ im Schritt S10 keine Abweichung vorhanden, also Δ = 0, so wird in den Standby-Zustand S0 gewechselt.
Andernfalls wird im Falle einer vorhandenen Abweichung der Positions-Istwert W_Ist gemäß Schritt S11 initialisiert bzw. neu aufgesetzt, was in diesem Fall einer Korrektur entspricht und zu einer Genauigkeitsverbesserung des Positions-Istwertes W_Ist führt. Die Initialisierung ist oben beschrieben worden, so dass darauf verwiesen wird. Danach beträgt der Positions-Istwert W_Ist am Stellglied-Anschlag 119a vorzugsweise genau Null, wenn der Positions-Referenzwert W_Referenz Null ist. Nun kann mit initialisiertem Positions-Istwert W_Ist in den Schritt S0 gewechselt werden.
Des weiteren ist dargestellt, dass nach dem Erkennen eines Netzausfalls im Schritt S12, was auf übliche Art und Weise erfolgen kann, ebenfalls eine Initialisierung S13 durchgeführt werden kann. Die Gefahr nach einem Netzausfall besteht nämlich darin, dass der Positions-Istwert W_Ist verloren gegangen ist oder nicht mehr korrekt ist. Durch eine Initialisierung im Schritt S13 entsprechend dem vorbeschriebenen Verfahren gemäß Schritt S11 kann dies wieder richtig eingestellt werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2003254534 [0004]
DE 102009047914 A1 [0047]

Claims

Verfahren zur Steuerung eines Gasventil-Systems (100) für einen Gasbrenner (101) in einem elektronisch gesteuerten Gaskochgerät, wobei das Gasventil-System (100) eine Steuereinrichtung (102), mindestens ein von der Steuereinrichtung (102) ansteuerbares Stellventil (103) und mindestens ein von der Steuereinrichtung (102) ansteuerbares Absperrventil (104) aufweist, wobei das Stellventil (103) und das Absperrventil (104) in Gasdurchflussrichtung (105) in Reihe geschaltet sind, wobei das Stellventil (103) ein Schrittmotorventil ist mit einem Stellglied (106) und mit einem Schrittmotor (107) zum Antrieb des Stellglieds (106), wobei der Schrittmotor (107) von der Steuereinrichtung (102) mit Ansteuerimpulsen ansteuerbar ist und sich pro Ansteuerimpuls jeweils um einen definierten Differenzwert (108) in eine durch den Ansteuerimpuls vorgegebene Richtung bewegt und damit auch das Stellglied (106), wobei die Steuereinrichtung (102) dazu ausgebildet ist, einen Positions-Istwert (W_Ist) des Schrittmotors, und damit eine dem Positions-Istwert (W_Ist) zugeordnete Stellglied-Position (Pos_Ist) zu ermitteln, wobei eine Initialisierung des Positions-Istwertes (W_Ist) in einer vordefinierten Referenz-Position (Pos_Referenz) des Stellglieds (106) an einem mechanischen Stellglied-Anschlag (119a, 119b) erfolgt und der Positions-Istwert (W_Ist) bei jedem Ansteuerimpuls abhängig von einer Differenzwert-Summe und einem vordefinierten Positions-Referenzwert (W_Referenz) fortlaufend berechnet wird, wobei das Stellventil (103) einen Gesamtstellbereich (109) aufweist, der durch mindestens den mechanischen Stellglied-Anschlag (119a, 119b) begrenzt ist und innerhalb des Gesamtstellbereichs (109) einen Normalstellbereich (110) zur Einstellung des Gasdurchflusses aufweist, und wobei der mindestens eine mechanische Stellglied-Anschlag (119a, 119b) außerhalb des Normalstellbereichs (110) liegt, und wobei die Steuereinrichtung (102) in einem Normalbetrieb nur Stellgliedpositionen innerhalb des Normalstellbereichs (110) ansteuert, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (102) einen Stellventil-Fehlerzustand erkennt, 1a. wenn ein Blockieren des Schrittmotors (107) bzw. des Stellgliedes (106) während des Normalbetriebs erkannt wird, oder 1b. wenn ein Positions-Istwert-Fehler vorliegt, wobei der Positions-Istwert-Fehler vorliegt, wenn sich das Stellglied (106) in der Referenz-Position (Pos_Referenz) an dem mechanischen Stellglied-Anschlag (119a, 119b) befindet und der Schrittmotor (107) bei Erreichen dieser Referenz-Position mit einem Positions-Istwert (W_Ist) blockiert, der um mehr als einen vordefinierten Toleranzwert von einem vordefinierten Positions-Referenzwert (W_Referenz) abweicht, wobei der Positions-Referenzwert des Schrittmotors der Referenz-Position des Stellgliedes zugeordnet ist, und daraufhin die Gaszufuhr mit Hilfe des Absperrventils (104) verriegelt bzw. schließt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gasventil-System (100) neben dem Normalbetrieb als erstem Betriebszustand auch in einem Initialisierungs- und Prüfbetrieb als zweitem Betriebszustand betreibbar ist, wobei im Initialisierungs- und Prüfbetrieb die Steuereinrichtung (102) das Stellglied (106) bis zu einem mechanischen Anschlag (119a, 119b) bewegt und an diesem mechanischen Anschlag (119a, 119b) eine Initialisierung des Positions-Istwertes (W_Ist) durchführbar ist und/oder prüfbar ist, ob der Positions-Istwert-Fehler vorliegt.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Initialisierung (S11, S13) bzw. Zuweisung des Positions-Istwertes (W_Ist) durch die folgenden Schritte durchgeführt wird: 3a. gegebenenfalls Wechseln des Betriebszustandes in den Initialisierungs- und Prüfbetrieb, 3b. Anfahren der vordefinierten Referenz-Position (Pos_Referenz) mit dem Schrittmotor (107), wobei die Referenz-Position angefahren wird durch Bewegen des Schrittmotors (107) in Richtung der Referenz-Position bis zum Blockieren des Schrittmotors, 3c. vorzugsweise Unterbrechen und/oder Beenden der Ansteuerung des Schrittmotors (107), wenn der Schrittmotor blockiert, 3d. Zuweisen des der Referenz-Position (Pos_Referenz) zugeordneten Positions-Referenzwerts (W_Referenz) zu dem Positions-Istwert (W_Ist) des Schrittmotors (107), während sich der Schrittmotor in der Referenz-Position befindet, 3e. vorzugsweise Zurücksetzen der Differenzwert-Summe auf einen vordefinierten Startwert, insbesondere auf einen Startwert von Null.
Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Prüfung, ob der Positions-Istwert-Fehler vorliegt, die folgenden Schritte durchgeführt werden: 4a. gegebenenfalls Wechseln des Betriebszustandes in den Initialisierungs- und Prüfbetrieb, 4b. Bewegen des Schrittmotors (107) in Richtung der Referenz-Position (Pos_Referenz) bis zum Blockieren des Schrittmotors, 4c. Bestimmen des Positions-Istwerts (W_Ist) des Schrittmotors (107) in der Position, in der das Blockieren erkannt worden ist, 4d. Ermitteln einer Abweichung des Positions-Istwerts (W_Ist) des Schrittmotors (107) vom vordefinierten Positions-Reerenzwert (W_Referenz), 4e. Prüfen, ob die Abweichung des Positions-Istwertes (W_Ist) um mehr oder weniger als einen vordefinierten Toleranzwert vom Positions-Referenzwert (W_Referenz) abweicht, und 4f. vorzugsweise, falls die ermittelte Abweichung des Positions-Istwertes (W_Ist) um weniger als den Toleranzwert vom Positions-Referenzwert (W_Referenz) abweicht, Durchführen der Verfahrensschritte 3d bis 3e gemäß Anspruch 3 zur Initialisierung des Position-Istwertes.
Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Stellventil-Fehlerzustand auch dann erkannt wird, wenn in Verfahrensschritt 3b oder 4b eine vordefinierte maximale Anzahl von an den Schrittmotor (107) durch die Steuereinrichtung (102) abgegebenen Ansteuerimpulsen überschritten wird oder eine vordefinierte Zeit abgelaufen ist und kein Blockieren des Schrittmotors (107) erkannt worden ist.
Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zum Ermitteln eines Absperrventil-Zustands (S7) geprüft wird, ob nach einem abgeschlossenen Ansteuervorgang zum Schließen des Absperrventils (104) von der Steuereinrichtung (102) ein Gasdurchfluss durch das Absperrventil (104) hindurch erkannt wird, wobei der Absperrventil-Zustand im Falle eines erkannten Gasdurchflusses als Absperrventil-Fehlerzustand erkannt wird und dann das Stellventil (103) geschlossen wird.
Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einem weiteren Verfahrensschritt geprüft wird, ob eine vom Stellventil-Fehlerzustand und/oder vom Absperrventil-Fehlerzustand unabhängige Abschaltinformation vorliegt, wobei vorzugsweise das Absperrventil (104) geschlossen wird, wenn diese Abschaltinformation vorliegt, und wobei insbesondere nach dem Schließen des Absperrventils (104) auch das Stellventil (103) geschlossen wird.
Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für den Fall, dass das Absperrventil (104) aufgrund eines zuvor erkannten Stellventil-Fehlerzustands und/oder einer zuvor vorliegenden Abschaltinformation geschlossen worden ist, das Gasventil-System (100) nach diesem Schließen in den Initialisierungs- und Prüfbetrieb gemäß Anspruch 2 wechselt, vorzugsweise unmittelbar nach diesem Schließen.
Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gasventil-System (100) in den Initialisierungs- und Prüfbetrieb gemäß Anspruch 2 wechselt, sobald seit dem letzten Initialisierungs- und Prüfbetrieb eine vorgegebene Anzahl an Stellvorgängen bzw. Bewegungen des Stellventils überschritten worden ist.
Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gasventil-System (100) nur dann im Initialisierungs- und Prüfbetrieb gemäß Anspruch 2 betrieben wird, wenn das Absperrventil (104) geschlossen ist.
Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach jedem Wechsel in den Initialisierungs- und Prüfbetrieb gemäß Anspruch 2 geprüft wird, ob der Positions-Istwert-Fehler vorliegt.
Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gasventil-System (100) nach einer Unterbrechung seiner Netzspannungsversorgung in den Initialisierungs- und Prüfbetrieb gemäß Anspruch 2 wechselt und anschließend die Initialisierung (S11, S13) durchgeführt wird.
Elektronisch gesteuertes Gaskochgerät, insbesondere Gaskochfeld, mit mindestens einem Gasbrenner (101) und mindestens einem Gasventil-System (100) zur Steuerung einer Gaszufuhr des Gasbrenners (101), wobei das Gasventil-System (100) eine Steuereinrichtung (102), mindestens ein Stellventil (103) und mindestens ein Absperrventil (104) aufweist, wobei die Ventile (103, 104) von der Steuereinrichtung (102) ansteuerbar sind, wobei das Stellventil (103), das Absperrventil (104) und der Gasbrenner (101) in Reihe geschaltet sind, wobei das Stellventil (103) ein Schrittmotorventil ist mit einem Stellglied (106) und einem Schrittmotor (107) als Antrieb des Stellglieds (106), wobei der Schrittmotor (107) von der Steuereinrichtung (102) mit Ansteuerimpulsen ansteuerbar ist und pro Ansteuerimpuls jeweils um einen definierten Differenzwert (108) in eine durch den Ansteuerimpuls vorgegebene Richtung bewegbar ist, wobei die Steuereinrichtung (102) dazu ausgebildet ist, einen Positions-Istwert (W_Ist) des Schrittmotors (107) und damit eine dem Positions-Istwert (W_Ist) zugeordnete Stellglied-Position (Pos_Ist), abhängig von einer Differenzwert-Summe und einem vordefinierten Positions-Referenzwert (Pos_Referenz), zu ermitteln, wobei das Stellventil (103) mindestens einen mechanischen Stellglied-Anschlag (119a, 119b) aufweist, der einen Gesamtstellbereich (109) begrenzt, wobei innerhalb des Gesamtstellbereichs (109) ein Normalstellbereich (110) zur Einstellung des Gasdurchflusses vorgesehen ist, und wobei der mindestens eine mechanische Stellglied-Anschlag (119a, 119b) außerhalb des Normalstellbereichs (110) liegt, dadurch gekennzeichnet, dass das Gasventil-System (110) zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 12 ausgebildet ist.
Gaskochgerät nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Stellventil (103) einen Geschlossenstellbereich (111) aufweist derart, dass eine Geschlossenstellung einstellbar ist, in der das Stellventil (103) vollständig sperrt, wobei vorzugsweise der Geschlossenstellbereich (111) an einem Ende des Normalstellbereichs (110) und teilweise außerhalb davon angeordnet ist, insbesondere an dem dem mechanischen Stellglied-Anschlag (119a) zugewandten Ende des Normalstellbereichs (110).
Gaskochgerät nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Stellventil (103) derart ausgebildet ist, dass es vollständig geschlossen ist, wenn sich dass Stellglied (106) in einer Stellglied-Position (Pos_geschlossen) außerhalb des Normalstellbereichs (110) befindet.
Gaskochgerät nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass es eine Positionsermittlungseinrichtung (113) zur Ermittlung des Positions-Istwerts (W_Ist) des Schrittmotors (107) des mindestens einen Stellventils (103) aufweist, wobei die Positionsermittlungseinrichtung (113) dazu ausgebildet ist, den Positions-Istwert (W_Ist) des Schrittmotors (107) in Abhängigkeit der seit der letzten Initialisierung des Positions-Istwertes (W_Ist) von der Steuereinrichtung (102) an den Schrittmotor (107) abgegebenen Ansteuerimpulse zu ermitteln.
Gaskochgerät nach einem der Ansprüche 13 bis 16, gekennzeichnet durch eine Blockiererkennungseinrichtung (114) zum Erkennen eines Blockierens des Schrittmotors (107) und/oder des Stellglieds (106), wobei vorzugsweise die Blockiererkennungseinrichtung (114) dazu ausgebildet ist, das Blockieren des Schrittmotors (107) in Abhängigkeit der Stromaufnahme des Schrittmotors (107) zu erkennen.
Gaskochgerät nach einem der Ansprüche 13 bis 17, gekennzeichnet durch eine automatische Zündvorrichtung (116), die von der Steuereinrichtung (102) ansteuerbar ist und zur automatischen Zündung des Gasbrenners (101) ausgebildet ist.
Gaskochgerät nach einem der Ansprüche 13 bis 18, gekennzeichnet durch eine Flammenerkennungsvorrichtung (115), die dazu ausgebildet ist, einen Flammenausfall und/oder eine brennende Flamme am Gasbrenner (101) zu erkennen und eine Flammenausfall-Information und/oder eine Flammenbrenn-Information an die Steuereinrichtung (102) zu übermitteln.