DE19737191A1

DE19737191A1 - Device to run heating plant

Info

Publication number: DE19737191A1
Application number: DE19737191A
Authority: DE
Inventors: Christian Welte; Arne Deseyve; Herbert Rehfuss; Juergen Schmidt
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1997-08-27
Filing date: 1997-08-27
Publication date: 1998-07-30

Abstract

The device has a burner (10) in whose fuel feed (12) is located at least one valve (14) with signal processing that generates a control variable for the valve. To ignite the burner, the control variable triggers the valve in the sense of an increasing fuel feed. The increase in fuel delivery takes place continuously in steps. The time variation of the control variable is chosen so that the valve is triggered intermittently. During a first time span, it is triggered in the sense of opening and in a second time span, in the sense of closing. With increasing length of the ignition process, the first time span increases and/or the second time span decreases.

Description

State of the art

Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung zum Betreiben einer Heizungsanlage nach der Gattung des unabhängigen Anspruchs. Aus der Installationsanleitung für die Gas-Kesseltherme CERASTAR der Fa. Junkers von 6/94, Seite 5 ist eine Gasarmatur bekannt, die die Gaszufuhr für eine Kesseltherme über ein Regelventil und zwei Magnetventile steuert. Über eine Bypassleitung läßt sich das Regelventil umgehen. Mit Hilfe einer Einstellschraube läßt sich der Durchfluß durch diese Bypassleitung justieren. Zum Zünden der Kesseltherme bleibt das Regelventil geschlossen. Die Startgasmenge wird der Kesseltherme über den Bypass zugeführt. Um beim Brennerstart eine schlagartige Flammenbildung zu vermeiden, muß über die Einstellschraube die Startgasmenge genau auf die jeweilige Kesseltherme abgestimmt werden. Dieser Abgleich ist für jedes Gerät von Hand durchzuführen.The invention is based on a device for operation a heating system of the independent type Claim. From the installation instructions for the CERASTAR gas boiler from Junkers from 6/94, page 5 a gas valve known that the gas supply for a Boiler thermal via a control valve and two solenoid valves controls. The control valve can be connected via a bypass line bypass. With the help of an adjusting screw, the Adjust the flow through this bypass line. To ignite the control valve remains closed. The The boiler gas is started by the bypass fed. To a sudden when starting the burner To avoid flame formation, use the adjusting screw the starting gas quantity exactly to the respective boiler be coordinated. This adjustment is for every device from Hand to perform.

Advantages of the invention

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Betreiben einer Heizungsanlage umfaßt einen Brenner, in dessen Brennstoffzufuhr zumindest ein Ventil angeordnet ist. Eine Signalverarbeitung erzeugt eine Stellgröße für das Ventil. Die Vorrichtung zum Betreiben einer Heizungsanlage zeichnet sich dadurch aus, daß zum Zünden des Brenners die Stellgröße das Ventil im Sinne einer zunehmenden Brennstoffzufuhr ansteuert. Zeitaufwendige mechanische Einstellvorgänge können unterbleiben. Unabhängig von der Art des jeweiligen Brenners lassen sich alle Zündvorgänge in der beschriebenen Weise steuern. Eine brennerabhängige Parametrierung kann unterbleiben. Die die Brennstoffzufuhr steuernde Armatur vereinfacht sich, da eine Bypassleitung zur Einstellung der Zündmenge nicht mehr erforderlich ist. Die einfache Konstruktion der Armatur reduziert sowohl Materialkosten als auch den Aufwand der Herstellung.The device according to the invention for operating a Heating system includes a burner in its Fuel supply is arranged at least one valve. A Signal processing generates a manipulated variable for the valve. The device for operating a heating system draws is characterized in that the actuating variable for igniting the burner the valve in the sense of an increasing fuel supply controls. Time-consuming mechanical adjustment processes can be omitted. Regardless of the type of each All ignition processes can be described in the burner Control wise. A burner-dependent parameterization can remain under. The valve that controls the fuel supply simplified because a bypass line for setting the Ignition quantity is no longer required. The simple one Construction of the valve reduces both material costs and also the effort of manufacturing.

In einer zweckmäßigen Weiterbildung erfolgt die Zunahme der Brennstoffzufuhr kontinuierlich. Damit ist sichergestellt, daß die minimal notwendige Brennstoffmenge dem Brenner zur Verfügung gestellt wird. Ein Überzünden der Flamme läßt sich so vermeiden.In an expedient further education, the increase in Fuel supply continuously. This ensures that the minimum amount of fuel required to the burner Is made available. The flame can be ignited so avoid.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung erfolgt die Zunahme der Brennstoffzufuhr in Stufen. Dank der diskreten Ansteuerung des die Brennstoffzufuhr beeinflussenden Ventils reduzieren sich sowohl Ansteuerschaltungen als auch die Anforderungen an das Ventil.In an advantageous embodiment, the increase in Fuel supply in stages. Thanks to the discrete control of the valve influencing the fuel supply both control circuits and the requirements to the valve.

In einer weiteren Ausführung ist zum Zünden des Brenners der zeitliche Verlauf der Stellgröße so gewählt, daß das Ventil intermittierend angesteuert ist. Bei einer hochfrequenten Ansteuerung eines Magnetventils stellt sich ein mittlerer Öffnungswinkel ein, der von dem Puls-Pausenverhältnis abhängt. Die mittlere Stellung des Ventils läßt sich dadurch kontinuierlich verändern, obwohl die Ansteuerung lediglich binär erfolgt. Während einer ersten Zeitspanne ist das Ventil im Sinne eines Öffnens und während einer zweiten Zeitspanne im Sinne eines Schließens angesteuert. Mit zunehmender Dauer des Zündvorgangs nimmt die erste Zeitspanne zu. Dadurch wird eine kontinuierliche Brennstoffzufuhr auf einfache Weise erreicht. Der gleiche Effekt stellt sich ein, wenn die zweite Zeitspanne mit zunehmender Dauer des Zündvorgangs abnimmt. Es kommt zu keiner schlagartigen Flammenbildung beim Zünden des Brenners. Bleibt die Summe von erster und zweiter Zeitspanne konstant, kommt es zu keinen unerwünschten Pfeifgeräuschen.In a further embodiment, the ignition of the burner is temporal course of the manipulated variable selected so that the valve is controlled intermittently. At a high frequency Activation of a solenoid valve is a medium one Opening angle on that of the pulse-pause ratio depends. The middle position of the valve can be change continuously, although the control only binary. For a first period of time it is Valve in the sense of opening and during a second Time period controlled in the sense of a closing. With the increasing duration of the ignition process takes the first Period of time too. This will be a continuous Fuel supply achieved in a simple manner. The same Effect occurs when the second time period with increasing duration of the ignition process decreases. It comes to no sudden flame formation when igniting the Brenners. The sum of the first and second time period remains constant, there are no unwanted whistling noises.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung endet die Ansteuerung des Ventils im Sinne einer Zunahme der Brennstoffzufuhr mit Zünden des Brenners. Anschließend erfolgt die Regelung der Heizleistung in Abhängigkeit von bestimmten Temperaturparametern. Der Wechsel in den Normalbetrieb erfolgt automatisch.In an advantageous embodiment, the control ends of the valve in the sense of an increase in the fuel supply Igniting the burner. Then the Heating output depending on certain Temperature parameters. The change to normal operation takes place automatically.

In einer vorteilhaften Weiterbildung endet die Ansteuerung des Ventils im Sinne einer Zunahme der Brennstoffzufuhr nach einer dritten Zeitspanne. Damit ist sichergestellt, daß bei einer bekannten Zunahme der Brennstoffzufuhr eine bestimmte Brennstoffmenge nicht überschritten wird, bei der es bekanntermaßen zu einer unerwünschten schlagartigen Flammenbildung kommt.The control ends in an advantageous further development of the valve in the sense of an increase in the fuel supply a third period of time. This ensures that at a known increase in fuel supply a certain Amount of fuel is not exceeded at which it known to cause an unwanted sudden Flame comes.

Weitere zweckmäßige Weiterbildungen aus weiteren abhängigen Ansprüchen ergeben sich aus der Beschreibung.Further appropriate training from other dependent Claims emerge from the description.

drawing

Ausführungsbeispiele einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Betreiben einer Heizungsanlage sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 einen schematischen Aufbau der Vorrichtung, Fig. 2 und 3 mögliche zeitliche Verläufe einer Brennstoffzufuhr sowie Fig. 4 und 5 mögliche zeitliche Verläufe einer Stellgröße.Embodiments of a device according to the invention for operating a heating system are shown in the drawing and explained in more detail in the following description. In the drawings Fig. 1 shows a schematic structure of the apparatus, Fig. 2 and 3 possible time characteristics of fuel supply, as well as FIGS. 4 and 5 possible temporal profiles of a manipulated variable.

Description of the embodiments

Ein Ventil 14 steuert eine Brennstoffzufuhr 12 für einen Brenner 10. Das Ventil 14 wird von einer Stellgröße 18 angesteuert, die von einer Signalverarbeitung 16 bereitgestellt wird.A valve 14 controls a fuel supply 12 for a burner 10 . The valve 14 is controlled by a manipulated variable 18 , which is provided by a signal processing 16 .

Fig. 2 ist der zeitliche Verlauf der Brennstoffzufuhr 12 zu entnehmen. Er nimmt linear bis zu einem dritten Zeitpunkt tmax auf eine maximale Brennstoffzufuhr Pmax zu und bleibt anschließend konstant. Der zeitliche Verlauf der Brennstoffzufuhr 12 gemäß Fig. 3 ist stufenförmig. Fig. 2, the time course of the fuel supply can be found in the 12th It increases linearly up to a third time tmax to a maximum fuel supply Pmax and then remains constant. The time course of the fuel supply 12 according to FIG. 3 is step-like.

Die Stellgröße 18 gemäß Fig. 4 ist binär ausgebildet. Während einer ersten Zeitspanne Ta ist das Ventil 14 im Sinne eines Öffnens angesteuert, während einer zweiten Zeitspanne Tz im Sinne eines Schließens. In Fig. 4 nimmt die erste Zeitspanne Ta erst nach dreimaliger Ansteuerung des Ventils 14 im Sinne eines Öffnens zu, während bei Fig. 5 die Zunahme quasi kontinuierlich erfolgt, wobei die zweite Zeitspanne Tz abnimmt.The manipulated variable 18 shown in FIG. 4 is binary. During a first time period Ta, valve 14 is activated in the sense of opening, during a second time period Tz in the sense of closing. In FIG. 4, the first time period Ta increases only after the valve 14 has been actuated three times in the sense of opening, while in FIG. 5 the increase takes place quasi continuously, the second time period Tz decreasing.

Die Signalverarbeitung generiert für den Zündvorgang eine entsprechende Stellgröße 18, mit der das Ventil 14 angesteuert wird. Als Ventil 14 kommt ein Magnetventil zum Einsatz. Grundsätzlich ist es jedoch ebenso denkbar, als Ventil 14 ein über einen Verstellantrieb kontinuierlich bezüglich des Öffnungsverhaltens veränderbares Steuerventil einzusetzen. Der Signalverarbeitung 16 wird eine Wärmeanforderung an den Brenner 10 mitgeteilt. Daraufhin startet sie den Zündvorgang. Das bislang geschlossene Ventil 14 wird nun von einer Stellgröße 18 im Sinne einer zunehmenden Brennstoffzufuhr 12 beaufschlagt. Das als Regelventil arbeitende Magnetventil wird mit einer Regelgleichspannung beaufschlagt, die proportional ist zu dem Öffnungswinkel des Ventils 14. Der Minimalwert der Regelspannung wird mit einer vorgebbaren Rampe kontinuierlich erhöht. Eine Flammenüberwachung erkennt den Zeitpunkt der Zündung des Brenners 10. Beim Zünden wechselt die Signalverarbeitung 16 die Betriebsart und steuert das Ventil 14 im Normalbetrieb an.The signal processing generates a corresponding manipulated variable 18 for the ignition process, with which the valve 14 is activated. A solenoid valve is used as valve 14 . In principle, however, it is also conceivable to use as the valve 14 a control valve that can be continuously changed with respect to the opening behavior via an adjustment drive. The signal processing 16 is informed of a heat request to the burner 10 . Then it starts the ignition process. The previously closed valve 14 is now acted upon by a manipulated variable 18 in the sense of an increasing fuel supply 12 . The solenoid valve operating as a control valve is subjected to a DC control voltage which is proportional to the opening angle of the valve 14 . The minimum value of the control voltage is continuously increased with a predeterminable ramp. Flame monitoring detects when the burner 10 is ignited. When firing, the signal processing 16 changes the operating mode and controls the valve 14 in normal operation.

Neben einer kontinuierlichen Verstellung der Brennstoffzufuhr 12 läßt sich der Öffnungswinkel des Ventils 14 auch in Stufen beeinflussen, Fig. 3. Für eine bestimmte Dauer ist das Magnetventil mit einer bestimmten Gleichspannung beaufschlagt, die proportional ist zur Brennstoffzufuhr 12. Diese Gleichspannung nimmt erst nach Ablauf einer vorgebbaren Zeitspanne zu.In addition to a continuous adjustment of the fuel supply 12 , the opening angle of the valve 14 can also be influenced in stages, FIG. 3. For a certain duration, the solenoid valve is acted upon by a specific DC voltage which is proportional to the fuel supply 12 . This DC voltage only increases after a predefinable period of time.

Die zunehmende Brennstoffzufuhr 12 kann auch durch eine intermittierende Ansteuerung des Ventils 14 durchführt werden. Die Stellgröße 18 besitzt ein binäres Format, wobei während der ersten Zeitspanne Ta das Ventil 14 im Sinne eines Öffnens, während der zweiten Zeitspanne Tz im Sinne eines Schließens angesteuert ist. Die Stellgröße 18 weist eine Schaltfrequenz beispielsweise von 16 kHz auf. Wegen der Trägheit des Magnetventils stellt sich eine mittlere Ventilstellung ein, die proportional ist zu dem Verhältnis von erster Zeitspanne Ta zu zweiter Zeitspanne Tz. Die Brennstoffzufuhr 12 steigt an, indem die Signalverarbeitung 16 eine Stellgröße 18 mit steigendem Verhältnis von erster Zeitspanne Ta zu zweiter Zeitspanne Tz generiert. Die Zunahme dieses Verhältnisses kann erfolgen, indem entweder bei konstanter zweiter Zeitspanne Tz die erste Zeitspanne Ta kontinuierlich zunimmt, oder bei konstanter erster Zeitspanne Ta die zweite Zeitspanne Tz abnimmt oder die erste Zeitspanne Ta zunimmt und zugleich die zweite Zeitspanne Tz abnimmt. Neben einer kontinuierlichen Veränderung des Verhältnisses von erster Zeitspanne Ta zu zweiter Zeitspanne Tz kann diese auch in Stufen erfolgen. Für eine bestimmte Anzahl von Auf-Zu-Ansteuervorgängen des Ventils 14 bleibt das Verhältnis von erster Zeitspanne Ta zu zweiter Zeitspanne Tz konstant, woran sich eine Zunahme dieses Verhältnisses anschließt. Vorzugsweise werden erste Zeitspanne Ta und zweite Zeitspanne Tz so verändert, daß ihre Summe für eine Ansteuerperiode konstant bleibt, um durch Frequenzänderungen hervorgerufene Pfeifgeräusche zu vermeiden.The increasing fuel supply 12 can also be carried out by intermittent activation of the valve 14 . The manipulated variable 18 has a binary format, the valve 14 being activated in the sense of opening during the first time period Ta and closing in the second time period Tz. The manipulated variable 18 has a switching frequency of 16 kHz, for example. Because of the inertia of the solenoid valve itself is a middle valve position is proportional to the ratio of the first period Ta to the second period of time Tz. The fuel supply 12 is increased by the signal processing 16, a manipulated variable 18 with increasing ratio of the first period Ta to the second time period Tz generated. This ratio can be increased either by continuously increasing the first time period Ta with a constant second time period Tz, or by decreasing the second time period Tz at a constant first time period Ta or by increasing the first time period Ta and simultaneously reducing the second time period Tz. In addition to a continuous change in the ratio of the first time period Ta to the second time period Tz, this can also be done in stages. The ratio of the first time period Ta to the second time period Tz remains constant for a certain number of open-close control processes of the valve 14 , which is followed by an increase in this ratio. The first time period Ta and the second time period Tz are preferably changed such that their sum remains constant for a control period in order to avoid whistling noises caused by frequency changes.

Um eine schlagartige Flammenbildung unabhängig davon zu verhindern, ob die Zündung erfolgt ist, wird die Brennstoffzufuhr 12 auf einen maximal zulässigen Wert Pmax begrenzt. Die Stellgröße 18 ist hierbei entsprechend zu wählen. Im Falle der kontinuierlichen Sollwertvorgabe darf die Stellgröße 18 nicht denjenigen Wert überschreiten, der mit der Ventilstellung korrespondiert, die die maximal zulässige Brennstoffzufuhr Pmax hervorruft. Ist die Rampe der Brennstoffzufuhr 12 bekannt, so genügt eine zeitliche Begrenzung dieses Anstiegs auf den dritten Zeitpunkt tmax. Der maximale dritte Zeitpunkt tmax ist auch bei der intermittierenden Betriebsweise des Ventils 14 realisierbar. Das Verhältnis von erster Zeitspanne Ta zu zweiter Zeitspanne Tz wird nur so lange entweder kontinuierlich oder in Stufen erhöht, solange seit Beginn der Zündansteuerung noch nicht der dritte Zeitpunkt tmax überschritten ist. Das sich zu diesem Zeitpunkt einstellende Verhältnis wird für die folgenden Ansteuervorgänge des Ventils 14 beibehalten, bis eine Zündung des Brenners 10 erreicht ist. In order to prevent a sudden flame formation regardless of whether the ignition has taken place, the fuel supply 12 is limited to a maximum permissible value Pmax. The manipulated variable 18 is to be selected accordingly. In the case of continuous specification of the command value, the manipulated variable 18 must not exceed the value which corresponds to the valve position which causes the maximum permissible fuel supply Pmax. If the ramp of the fuel supply 12 is known, a time limitation of this increase to the third point in time tmax is sufficient. The maximum third time tmax can also be realized in the intermittent mode of operation of the valve 14 . The ratio of the first time period Ta to the second time period Tz is increased either continuously or in stages only as long as the third time tmax has not been exceeded since the start of the ignition control. The ratio which arises at this point in time is maintained for the subsequent actuation processes of the valve 14 until the burner 10 is ignited.

Es ist nicht notwendig, die Brennstoffzufuhr 12 vom Wert Null an kontinuierlich oder in Stufen zu erhöhen. Zu Beginn des gewünschten Zündvorgangs wird das Ventil 14 im Sinne einer von Null verschiedenen Brennstoffzufuhr angesteuert. Von diesem Niveau aus erfolgt die Zunahme. Die Zunahme der Brennstoffzufuhr 12 muß zudem nicht linear erfolgen, denkbar wäre auch beispielsweise ein Verlauf nach einer Exponential- Funktion.It is not necessary to increase the fuel supply 12 continuously or in stages from zero. At the beginning of the desired ignition process, the valve 14 is activated in the sense of a non-zero fuel supply. The increase takes place from this level. The increase in the fuel supply 12 also does not have to be linear, a course according to an exponential function would also be conceivable, for example.

Die Vorrichtung zum Betreiben einer Heizungsanlage findet bevorzugte Verwendung für gasbefeuerte Brenner 10. Sie ist jedoch hierauf nicht eingeschränkt.The device for operating a heating system is preferably used for gas-fired burners 10 . However, it is not restricted to this.

Claims

1. Device for operating a heating system, with a burner ( 10 ), in the fuel supply ( 12 ) of which at least one valve ( 14 ) is arranged, with signal processing ( 16 ) that generates a manipulated variable ( 18 ) for the valve ( 14 ) , characterized in that to ignite the burner ( 10 ), the manipulated variable ( 18 ) controls the valve ( 14 ) in the sense of an increasing fuel supply ( 12 ).

2. Device according to claim 1, characterized in that the increase in the fuel supply ( 12 ) takes place continuously.

3. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the increase in the fuel supply ( 12 ) takes place in stages.

4. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the time course of the manipulated variable ( 18 ) is selected so that the valve ( 14 ) is controlled intermittently.

5. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the manipulated variable ( 18 ) is selected so that the valve ( 14 ) during a first period (Ta) in the sense of an opening and during a second period (Tz) in the sense of a Closing is controlled.

6. Device according to one of the preceding claims, characterized in that with increasing duration of the ignition process of the burner ( 10 ), the first time period (Ta) increases and / or the second time period (Tz) decreases.

7. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the ratio of first Period (Ta) to second period (Tz) continuously or in predefinable levels increases with increasing duration of the ignition process.

8. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the control of the valve ( 14 ) in the sense of an increase in the fuel supply ( 12 ) ends with ignition of the burner ( 10 ).

9. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the control of the valve ( 14 ) in the sense of an increase in the fuel supply ( 12 ) ends after a third period (Tmax).

10. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the manipulated variable ( 18 ) is selected so that a maximum fuel supply (Pmax) is not exceeded.