DE3037935C2

DE3037935C2 -

Info

Publication number: DE3037935C2
Application number: DE3037935A
Authority: DE
Inventors: Ferdinand Dipl.-Ing. 7122 Besigheim De Grob; Helmut 7134 Vaihingen De Maurer; Klaus Dr.-Ing. 7146 Tamm De Mueller; Franz Ing.(Grad.) 7080 Aalen De Rieger; Josef 7317 Wendlingen De Schmid; Manfred 7314 Wernau De Seebauer
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1980-10-08
Filing date: 1980-10-08
Publication date: 1988-08-11
Also published as: FR2491590A1; DE3037935A1; JPS5790542A; JPH0456210B2

Description

State of the art

Die Erfindung geht aus von einem Wassererhitzer nach der Gattung des Hauptanspruchs. Die bei Wassererhitzern dieser Gattung verwendeten Sauerstoffsensoren, die beispielsweise aus der DE 26 31 819 A1 be kannt sind, haben gegenüber potentiometrischen Sensoren den Vorteil, daß sie auch im Magerbereich des Brennstoff-Luft-Gemisches, in welchem die Geräte häufig betrieben werden, hoch empfindlich sind und daß das von ihnen abgegebene Signal über einen größeren Bereich hinweg proportional zum Sauerstoffgehalt des Verbrennungsgases ist und sich daher einfach für Regelung auswerten läßt. Durch die Meß gasreferenz beider Elektroden ergibt sich ein einfacher Aufbau der Meßeinrichtung, wobei allerdings die Sondenkennlinie zweideutig ist, weil sie bei λ < 1 mit abnehmendem λ wieder ansteigt und das Son densignal daher für jeweils zwei verschiedene Lambda-Werte die gleiche Größe hat. Daher kann es vorkommen, daß der Regler ein großes Sondensignal als großes λ deutet und das Brennstoff-Luft-Ge misch anfettet, obwohl λ bereits unter dem Wert 1 gefallen war und der Regler die Verbrennungsluftmenge hätte steigern müssen. Durch die Anfettung des Gemisches wird statt dessen das Sondensignal weiter erhöht und die Verbrennungsluftmenge noch stärker gedrosselt, bis schließlich der Regler die Luftzufuhr überhaupt abwürgt.The invention relates to a water heater according to the preamble of the main claim. The oxygen sensors used in water heaters of this type, which are known, for example, from DE 26 31 819 A1, have the advantage over potentiometric sensors that they are also highly sensitive in the lean area of the fuel-air mixture in which the devices are operated frequently and that the signal they emit is proportional to the oxygen content of the combustion gas over a larger area and can therefore be easily evaluated for control. The measurement gas reference of both electrodes results in a simple structure of the measuring device, although the probe characteristic curve is ambiguous because it rises again at λ <1 with decreasing λ and the probe signal therefore has the same size for two different lambda values. Therefore, it can happen that the controller interprets a large probe signal as a large λ and the fuel-air mixture enriches Ge, although λ had already fallen below the value 1 and the controller should have increased the amount of combustion air. Instead, by enriching the mixture, the probe signal is further increased and the amount of combustion air throttled even more until the controller finally chokes off the air supply.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei Wassererhitzern der eingangs genannten Art mit einfachen Mitteln zu verhindern, daß der Regler infolge Falschdeutung des Sondensignals das Brennstoff-Luft gemisch unzulässig stark anfettet.The invention has for its object in the case of water heaters to prevent the kind mentioned at the outset by simple means Regulator due to misinterpretation of the probe signal the fuel-air mixture not permissibly rich.

Advantages of the invention

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe ist durch die kenn zeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Wenn die Luftüber schußzahl λ den Wert 1 unterschreitet, steigt das Sondensignal steil auf den Wert an, bei welchem die Brennstoffzufuhr unterbrochen wird, wodurch die Luftüberschußzahl λ rasch in den über dem Wert 1 liegenden Wertebereich geführt wird, in welchem das Sondensignal die Regelung im richtigen Sinne beeinflußt. Die erfindungsgemäße Lösung hat darüber hinaus den Vorteil, daß auch eine Sicherheitsabschaltung des Gerätes ausgelöst wird, wenn trotz Wärmeanforderung die Brenn stoffzufuhr ausbleibt. Wegen der guten Proportionalität zwischen Sondensignal und Sauerstoffgehalt bei Grenzstromsonden läßt sich der obere Abschaltpunkt der Sonde im Sondensignal einwandfrei bestimmen. Durch die in den Unteransprüchen angegebenen Maßnahmen sind vorteil hafte Weiterbildungen der Anordnung nach dem Hauptanspruch möglich.The object underlying the invention is solved by the characterizing features of claim 1. If the excess air ratio λ falls below the value 1, the probe signal rises steeply to the value at which the fuel supply is interrupted, as a result of which the excess air number λ is rapidly led to the value range above 1, in which the probe signal controls the control correctly Affects the senses. The solution according to the invention also has the advantage that a safety shutdown of the device is triggered if the fuel supply fails to occur despite the heat request. Because of the good proportionality between probe signal and oxygen content in limit current probes, the upper cut-off point of the probe in the probe signal can be determined without any problems. The measures specified in the subclaims allow advantageous further developments of the arrangement according to the main claim.

Ein eindeutiges Sondensignal bei Meßgasreferenz beider Elektroden der Sonde ergibt sich, wenn die Sonde als Doppelsensor mit einer Grenzstromsonde und einer λ = 1-Sonde ausgebildet ist, welche das Ausgangssignal der Grenzstromsonde invertiert, wenn sie bei λ < 1 auf hohe Spannung gesprungen ist.A clear probe signal with reference to the sample gas of both electrodes of the probe results if the probe is designed as a double sensor with a limit current probe and a λ = 1 probe, which inverts the output signal of the limit current probe when it has jumped to high voltage at λ <1.

Doppelsensoren mit einer Grenzstromsonde und einer λ = 1-Sonde sind an sich aus der DE-OS 28 55 012 A1 bekannt.Double sensors with a limit current probe and a λ = 1 probe are known per se from DE-OS 28 55 012 A1.

drawing

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigtAn embodiment of the invention is in the drawing shown and in the description below explained. It shows

Fig. 1 in schematischer Darstellung einen nach dem Durchlaufprinzip arbeitenden gasbeheizten Wassererhitzer mit einer Regeleinrichtung für die Wasser- Auslauftemperatur, Fig. 1, a schematic representation of an operating according to the continuous flow mode gas-fired water heater with a control device for the water outlet temperature

Fig. 2 ein Blockschaltbild der Regel einrichtung des Wassererhitzers nach Fig. 1, und Fig. 2 is a block diagram of the control device of the water heater according to Fig. 1, and

Fig. 3 die Sondenkennlinie eines polarograhischen Meßwertfühlers, dessen beide Elektroden dem Verbrennungsgas ausgesetzt sind. In Fig. 3 shows the characteristic curve of a polarographic sensor, the two electrodes of which are exposed to the combustion gas. In

Fig. 4 ist ein bifunktioneller Meßwertfühler im Längsschnitt dargestellt und Fig. 4 shows a bifunctional sensor in longitudinal section and

Fig. 5 zeigt einen um 90° versetzten Längsschnitt durch den Meßwertfühler nach Fig. 4. Die Fig. 5 shows a 90 ° offset longitudinal section through the sensor according to Fig. 4. Die

Fig. 6 zeigt Einzelteile und die Fig. 6 shows individual parts and

Fig. 7 die Sondenkenn linie des Meßwertfühlers nach den Fig. 4 und 5. Fig. 7 shows the characteristic of the probe Meßwertfühlers of FIGS. 4 and 5.

Description of the embodiment

Der Wassererhitzer nach Fig. 1 hat einen Gasbrenner 10, welchem der Brennstoff über eine Leitung 12 und ein stetig regelndes Magnetventil 14 zugeführt wird. Über dem Gas brenner 10 ist ein Verbrennungsschacht 16 angeordnet, in welchem oben ein Wärmeübertrager 18 sitzt. Dieser ist als Lamellenblock ausgebildet, welcher von einer Rohrschlange 20 durchsetzt ist, die das zu erwärmende Wasser führt. Die Rohrschlange 20 ist mit einer Leitung 22 verbunden, welche in mehreren Windungen um den Verbrennungsschacht 16 herum geführt ist und in ein Zapfventil 24 mündet, an welchem das erhitzte Wasser entnommen werden kann. Über dem Wärmeüber trager 18 ist eine kastenförmige Abgassammelhaube 26 ange ordnet, an deren oberer Stirnwand ein Gebläse 28 befestigt ist. Dieses hat eine zentrale Ansaugöffnung, die mit einer Austrittsöffnung in der oberen Stirnwand der Sammelhaube 26 korrespondiert, und einen tangentialen Ausblasstutzen 30, der bei angebautem Gerät durch die Wand des Raumes ins Freie führt. The water heater of Fig. 1 has a gas burner 10, which the fuel via a line 12 and a continuously regulating solenoid valve 14 is supplied. Above the gas burner 10 , a combustion shaft 16 is arranged, in which a heat exchanger 18 sits at the top. This is designed as a lamella block, which is penetrated by a coil 20 which carries the water to be heated. The pipe coil 20 is connected to a line 22 , which is guided in several turns around the combustion shaft 16 and opens into a nozzle 24 , from which the heated water can be removed. Above the heat exchanger 18 , a box-shaped exhaust gas hood 26 is arranged, on the upper end wall of which a fan 28 is attached. This has a central suction opening, which corresponds to an outlet opening in the upper end wall of the collecting hood 26 , and a tangential outlet nozzle 30 , which leads through the wall of the room into the open when the device is attached.

Der Wassererhitzer ist mit einer stetig wirkenden Regel einrichtung versehen, die aus zwei selbständigen Regel kreisen 31 und 32 besteht. Die Regelgröße des Regelkreises 31 ist die Zapfwassertemperatur x ₁, die ein Wärmefühler 33 am Wasserauslauf erfaßt und die ein elektronischer Regler 34 einem vorgegebenen Sollwert w ₁ angleicht. Der Regler 34 berücksichtigt dabei als Störßgröße z ₁ die Größe des Zapf wasserstroms, die ein Geschwindigkeitsmesser 36 erfaßt. Das Stellglied des Regelkreises 31 ist das Magnetventil 14, über welches der Regler 34 den Wassererhitzer ein- und aus zuschalten und die Leistung des Gasbrennes 10 bis auf einen bei ca. 50% seiner Nennleistung liegenden Wert her unterzudrosseln vermag.The water heater is provided with a constantly acting control device, which consists of two independent control circuits 31 and 32 . The controlled variable of the control circuit 31 is the tap water temperature x ₁ , which a heat sensor 33 detects at the water outlet and which an electronic controller 34 adjusts to a predetermined desired value w ₁ . The controller 34 takes into account the size of the tap water flow as a disturbance variable z ₁ , which a speedometer 36 detects. The actuator of the control circuit 31 is the solenoid valve 14 , via which the controller 34 can switch the water heater on and off and can throttle the output of the gas burner 10 down to a value of approximately 50% of its nominal output.

Die Regelgröße x ₂ des Regelkreises 32 ist die Luftüber schußzahll λ, mit welcher die Verbrennung abläuft, und für die der Sauerstoffgehalt in den Verbrennungsgasen ein kennzeichnendes Merkmal ist. Die Luftüberschußzahl λ wird von einem Sauerstoffsensor 38 erfaßt und an einen elektro nischen Regler 40 gemeldet, welcher die Regelgröße x ₂ mit einem vorgegebenen Sollwert w ₂ vergleicht. Das Stellglied des Regelkreises 32 ist das Gebläse 28, das zum Antrieb einen Spaltmotor hat, dessen Drehzahl durch Phasenan schnittsteuerung stufenlos einstellbar ist. Der Regler 40 bildet aus x ₂ und w ₂ die Stellgröße y ₂, welche die Mittel zur Phasenanschnittsteuerung entsprechend verstellt. Der Sauerstoffsensor 38 ist erfindungsgemäß ein polarogra phischer Feststoff-Meßwertfühler, der mit einer speziellen Diffusionsbarriere und einer auf ca. 600°C eingestellten Eigenheizung versehen ist. Die Sonde ist in Fig. 4 darge stellt und wird später im noch im einzelnen beschrieben.The controlled variable x _{2 of} the control circuit 32 is the air excess number λ with which the combustion takes place and for which the oxygen content in the combustion gases is a characteristic feature. The excess air number λ is detected by an oxygen sensor 38 and reported to an electronic controller 40 , which compares the controlled variable x ₂ with a predetermined target value w ₂ . The actuator of the control circuit 32 is the blower 28 , which has a split motor for driving, the speed of which can be infinitely adjusted by phasing control. The controller 40 forms from x ₂ and w _2, the manipulated variable y _2, which adjusts the means for phase-gating control accordingly. The oxygen sensor 38 is, according to the invention, a polarographic solid measured value sensor which is provided with a special diffusion barrier and a self-heating set at approximately 600 ° C. The probe is shown in Fig. 4 Darge and will be described in detail later.

Die beiden Regelkreise 31 und 32 arbeiten unabhängig von einander, wodurch eine Kopplung der beiden Stellglieder 14 und 28 entfällt. Jedoch ist zusätzlich eine Steuereinrichtung 42 (Fig. 2) vorgesehen, die bei einer plötzlichen Vergröße rung des Wärmebedarfsignals um einen vorgegebenen Schwell wert den Regelkreis 32 für die Luftüberschußzahl vorüber gehend unwirksam macht und das Gebläse 28 auf volle Drehzahl schaltet, um einen Luftmangel bzw. eine Überfettung des Brennstoff-Luftgemisches zu vermeiden. Zu diesem Mangel könnte es anderenfalls wegen der unvermeidlichen Ansprech verzögerung des Regelkreises 32 gegenüber dem Regelkreis 31 kommen, welche zeitlich der Signaldurchlaufzeit durch das Gerät entspricht. Die einzelnen Schaltelemente der Steuereinrichtung 42 sind beispielsweise in den Regler 34 integriert und über eine Steuerleitung 44 (Fig. 1) mit dem Regelkreis 32 verbunden. Beide Regler 34 und 40 und die Steuereinrichtung 42 könnten auch zu einer Baueinheit zu sammengefaßt und in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht sein. Die Wirkungsweise der Steuereinrichtung 42 ist nach stehend anhand des Blockschaltbildes nach Fig. 2 beschrieben.The two control loops 31 and 32 work independently of one another, whereby a coupling of the two actuators 14 and 28 is not necessary. However, a control device 42 ( FIG. 2) is additionally provided which, in the event of a sudden increase in the heat demand signal by a predetermined threshold value, temporarily makes the control circuit 32 for the excess air number ineffective and switches the fan 28 to full speed in order to prevent air shortage or to avoid over-greasing of the fuel-air mixture. This deficiency could otherwise occur because of the inevitable response delay of the control circuit 32 compared to the control circuit 31 , which corresponds in time to the signal throughput time through the device. The individual switching elements of the control device 42 are, for example, integrated in the controller 34 and connected to the control circuit 32 via a control line 44 ( FIG. 1). Both controllers 34 and 40 and the control device 42 could also be combined to form a structural unit and housed in a common housing. The mode of operation of the control device 42 is described in the following with reference to the block diagram in FIG. 2.

Der Regelkreis 32 stellt in dem vorderen Bereich die Ver brennungsluftmenge über den Regler 40 und das Gebläse 28. Am Summenpunkt 10, der mit dem Gasbrenner 10 identisch ist, wird der Gasstrom von oben zugegeben. Das Gemisch verbrennt im Verbrennungsschacht 16 und erscheint nach einer Laufzeit in der Strömungssicherung 26, wo es über den Sauerstoff sensor 38 gegengekoppelt wird. Die Steuereinrichtung 42 erfaßt die Änderung des Stellsignals y ₁ des Reglers 34 und gewichtet es differenzierend im Differenzierglied 42.1. Übersteigt die Änderung des Stellsignals y ₁ nach Größe und Geschwindigkeit einen vorgegebenen Schwellwert, so spricht ein asymetrisches Zweipunktglied 42.2 an, welches über ein nachgebendes Glied 42.3 das Gebläse 28 ansteuert.The control circuit 32 sets the amount of combustion air via the controller 40 and the blower 28 in the front region. At the summing point 10 , which is identical to the gas burner 10 , the gas flow is added from above. The mixture burns in the combustion shaft 16 and appears after a running time in the flow control 26 , where it is fed back via the oxygen sensor 38 . The control device 42 detects the change in the control signal y _{1 of} the controller 34 and weights it differentially in the differentiator 42.1 . If the change in the control signal y ₁ exceeds a predetermined threshold value in terms of size and speed, then an asymmetrical two-point element 42.2 responds , which controls the blower 28 via a compliant element 42.3 .

Anstelle des nachgebenden Gliedes 42.3 kann auch ein Zeit glied in die Steuereinrichtung eingefügt sein, welches das Drehzahl-Stellsignal y ₂ für die Dauer der Signaltransport zeit im Verbrennungsschacht 16 auf den vom Zweipunktglied 42.2 gestellten Wert hält und danach integrierend oder nach gebend abfällt. In beiden Fällen wird das Gebläse 28 auf volle Drehzahl gestellt, so daß der Regler 40 immer aus dem mageren Bereich heraus zu arbeiten beginnt und die Bildung von schädlichen Bestandteilen im Abgas mit Sicherheit ver mieden wird. Instead of the yielding element 42.3 , a time element can also be inserted into the control device, which keeps the speed control signal y ₂ for the duration of the signal transport time in the combustion shaft 16 to the value set by the two-point element 42.2 and then drops integrally or yieldingly . In both cases, the fan 28 is set to full speed, so that the controller 40 always starts to work out of the lean range and the formation of harmful components in the exhaust gas is avoided with certainty ver.

Der polarographische Feststoff-Meßwertfühler 38 kann eine Grenzstromsonde sein, deren eine Elektrode dem Verbrennungsgas und deren andere Elektrode der Umgebungs luft ausgesetzt ist. In diesem Fall ist das Sondensignal eindeutig, weil jedem Wert des Signals nur ein einziger λ-Wert zugeordnet ist. Wenn eine solche Sonde als aktives Element einer Sicherheitseinrichtung dient, welche das Gerät abschaltet, wenn der λ-Wert einen vorgegebenen unteren Grenzwert, z. B. 1,25, unterschreitet, genügt es, wenn die Sicherheitseinrichtung auf das diesem Mindestwert von λ entsprechende Sondensignal reagiert.The polarographic solid-state sensor 38 can be a limit current probe, one electrode of which is exposed to the combustion gas and the other electrode to the ambient air. In this case, the probe signal is unique because only one λ value is assigned to each value of the signal. If such a probe serves as an active element of a safety device which switches off the device when the λ value reaches a predetermined lower limit value, e.g. B. 1.25, it is sufficient if the safety device reacts to the probe signal corresponding to this minimum value of λ .

Ein einfacherer Aufbau eines polarographischen Meßwert fühlers und günstigere Einbauverhältnisse ergeben sich, wenn beide Elektroden der Sonde Meßgasreferenz haben, d. h., dem Verbrennungsgas ausgesetzt sind. In diesem Fall ist jedoch die Sondenkennlinie nicht mehr eindeutig, wie Fig. 3 anschaulich zeigt. Das Sondensignal S nimmt zu nächst mit kleiner werdendem λ ab und erreicht bei λ = 1 den Wert 0. Bei weiterer Abnahme von λ steigt das Sonden signal S jedoch wieder steil an in einem Bereich, der ober halb des kleinsten Sondensignals S _min liegt, welches dem kleinsten zulässigen Wert g _min entspricht. Wenn eine solche Grenztstromsonde zur Sicherheitsabschaltung des Gerätes bei Abfall des λ-Wertes herangezogen wird, läßt sich theoretisch ein Fall konstruieren, bei welchem die Sonde und der von ihr gesteuerte Regler falsch reagieren. Dieser Fall würde dann eintreten, wenn eine Unregelmäßig keit am Gerät oder im Abzug des Verbrennungsgases zu einem raschen Abfall des λ-Wertes der Verbrennung führen, die Sonde jedoch während dieser kurzen Zeit nicht oder nicht rasch genug ansprechen würde. Das Sondensignal würde da nach in den unterhalb von λ = 1 liegenden Bereich geraten, in welchem die Sonde dem Regler fälschlicherweise einen großen λ-Wert signalisieren würde. Der Regler würde darauf hin das Brennstoff-Luft-Gemisch weiter anfetten, was wiederum ein weiteres Ansteigen des Sondensignals und noch stärkeres Drosseln der Verbrennungsluftzufuhr zur Folge hätte. A simpler structure of a polarographic measured value sensor and more favorable installation conditions result if both electrodes of the probe have a reference gas, ie are exposed to the combustion gas. In this case, however, the probe characteristic is no longer clear, as FIG. 3 clearly shows. The probe signal S first decreases with a decreasing λ and reaches the value 0 when λ = 1. With a further decrease in λ , however, the probe signal S rises steeply again in a range which is above the smallest probe signal S _min which corresponds to the smallest permissible value g _min . If such a limit current probe is used to safely switch off the device if the λ value drops, a case can theoretically be constructed in which the probe and the controller controlled by it react incorrectly. This would occur if an irregularity on the device or in the exhaust of the combustion gas leads to a rapid drop in the λ value of the combustion, but the probe would not respond or would not respond quickly enough during this short time. The probe signal would then fall into the range below λ = 1, in which the probe would incorrectly signal the controller a large λ value. The controller would then further enrich the fuel-air mixture, which in turn would result in a further rise in the probe signal and even greater throttling of the combustion air supply.

Um ein solches Abwürgen der Verbrennung auszuschließen, wird vorgeschlagen, daß die Sicherheitseinrichtung auch auf ein vorgegebenes oberes Grenzwertsignal S _max des Meß wertfühlers reagiert, welches so gewählt ist, daß der λ-Wert auch in dem geschilderten Ausnahmefall nicht wesentlich unter 1 fallen kann. Der obere Grenzwert S _max für das Sondensignal kann z. B. einem Sauerstoffgehalt zugeordnet sein, welcher jenem von Luft entspricht. In diesem Fall signalisiert die Sonde auch, daß die Brenn stoffzufuhr ausgefallen ist, was ebenfalls eine Sicher heitsabschaltung des Gerätes rechtfertigt.To rule out such a stalling of the combustion, it is proposed that the safety device also react to a predetermined upper limit value signal S _{max of} the measured value sensor, which is selected such that the λ value cannot fall significantly below 1 even in the exceptional case described. The upper limit value S _max for the probe signal can e.g. B. an oxygen content that corresponds to that of air. In this case, the probe also signals that the fuel supply has failed, which also justifies a safety shutdown of the device.

Eine Möglichkeit, die Zweideutigkeit des Sondensignals eines polarographischen Feststoff-Meßwertfühlers mit Meßgasreferenz beider Elektroden überhaupt zu vermeiden, besteht darin, den Fühler als bifunktionelle Meßsonde gemäß den Fig. 4 bis 6 auszubilden. Diese Sonde ist mit zwei gleichartigen Sensorelementen 50 versehen, von denen ein jedes ein sauerstoffionenleitendes Plättchen 51 aus Keramik als tragenden Grundkörper hat. Auf der einen Stirnseite der Plättchen 51 sind meßgasseitig zwei Meß elektroden 52 und 53 (Fig. 5) aufgedruckt oder aufgedampft, von denen Leiterbahnen 54 bzw. 55 zum kontaktseitigen Ende 56 der Plättchen 51 gelangen. Die Leiterbahnen 54 und 55 können ebenfalls aufgedruckt oder aufgedampft sein. Die Meßelektroden 52 und 53 sind mit einer als Diffusions barriere wirkenden Schicht 58, z. B. einer Spinellschicht, überzogen. Auf der anderen Stirnseite der Plättchen 51 ist unter Zwischenschaltung einer Isolierschicht ein Heizleiter in Form eines dünnwandigen metallischen Bleches 60 be festigt, der ebenfalls mit zwei zum kontaktseitigen Ende 56 der Plättchen 51 führenden Leiterbahnen 61 und 62 versehen ist. Die Heizung ist so ausgelegt, daß sie die meßgasseiti gen Enden der Sensorelemente 50 auf ca. 600°C erwärmt.One way to avoid the ambiguity of the probe signal of a polarographic solid-state measurement sensor with measurement gas reference of both electrodes is to design the sensor as a bifunctional measurement probe according to FIGS . 4 to 6. This probe is provided with two similar sensor elements 50 , each of which has an oxygen-ion-conducting plate 51 made of ceramic as a supporting base body. On one side of the plate 51 two measuring electrodes 52 and 53 ( FIG. 5) are printed or evaporated on the measuring gas side, of which conductor tracks 54 and 55 arrive at the contact-side end 56 of the plate 51 . The conductor tracks 54 and 55 can also be printed or vapor-deposited. The measuring electrodes 52 and 53 are with a layer 58 acting as a diffusion barrier, z. B. a spinel layer coated. On the other end of the plate 51 , with the interposition of an insulating layer, a heating conductor in the form of a thin-walled metal sheet 60 is fastened, which is also provided with two leading to the contact-side end 56 of the plate 51 conductor tracks 61 and 62 . The heater is designed so that it heats the meßgasseiti gene ends of the sensor elements 50 to about 600 ° C.

Die Sensorelemente 50 sind in einem Gehäuse 64 angeordnet, das meßgasseitig einen Schraubstutzen 65 zum Befestigen in einem Wanddurchbruch der Sammelhaube 26 (Fig. 1) hat. The sensor elements 50 are arranged in a housing 64 which has a screw connection 65 on the measuring gas side for fastening in a wall opening of the collecting hood 26 ( FIG. 1).

Zur Halterung der Sensorelemente 50 im Gehäuse 64 dient ein Kunststoffkörper 66, der in das Gehäuse 64 ein- und gleichzeitig um die kontaktseitigen Enden 56 der Sensorelemente 50 herumgespritzt ist. Zwischen dem Kunststoffkörper 66 und Vorsprüngen 68 im Gehäuse 64 liegt ein Keramikkörper 69 fest, der als Wärmeschutz für den Kunststoffkörper 66 dient. Zwischen Gehäuse 64 und Schraubstutzen 65 ist der Flansch eines Schutzmantels 70 eingespannt, der die meßgasseitigen Enden der Sensor elemente 50 mit Abstand umgibt und in seinem Boden ein Loch 71 zum Durchtritt des Verbrennungsgases hat.A plastic body 66 is used to hold the sensor elements 50 in the housing 64 , which is injected into the housing 64 and at the same time molded around the contact-side ends 56 of the sensor elements 50 . A ceramic body 69 is fixed between the plastic body 66 and projections 68 in the housing 64 and serves as heat protection for the plastic body 66 . Between the housing 64 and the screw socket 65 , the flange of a protective jacket 70 is clamped, which surrounds the measuring gas-side ends of the sensor elements 50 at a distance and has a hole 71 in its bottom for the combustion gas to pass through.

Das eine der beiden Sensorelemente 50 arbeitet als λ = 1-Sonde und das andere Sensorelement 50 wird als Grenzstromsonde betrieben. Die Mittel zum Anlegen der äußeren Spannung an die Elektroden des als Grenzstrom sonde betriebenen Elementes und der Abgriff der λ = 1-Sonden spannung sind in einem nicht dargestellten Anschlußteil vorgesehen, welches auf die kontaktseitigen Enden 56 der Elemente 50 aufsteckbar ist. Die λ = 1-Sonde wird als Schalter benützt, der beim Auftreten der positiven Fett spannung, was durch einen Komparator geschieht, das Aus gangssignal der Grenzstromsonde invertiert. Durch diese bifunktionelle Ausbildung des Meßwertfühlers ergibt sich die Sondenkennlinie nach Fig. 7, die weiter nach abwärts tendiert, wenn λ den Wert 1 unterschreitet, und daher eindeutig ist.One of the two sensor elements 50 works as a λ = 1 probe and the other sensor element 50 is operated as a limit current probe. The means for applying the external voltage to the electrodes of the element operated as a limit current probe and the tap of the λ = 1 probe voltage are provided in a connection part, not shown, which can be plugged onto the contact-side ends 56 of the elements 50 . The λ = 1 probe is used as a switch which, when the positive fat voltage occurs, which is done by a comparator, inverts the output signal of the limit current probe. This bifunctional design of the measured value sensor results in the probe characteristic curve according to FIG. 7, which tends further downwards when λ falls below the value 1 and is therefore unambiguous.

Claims

1. Gas or oil-heated, in particular according to the flow principle ar working water heater, with a burner, a combustion gas through or around the heat exchanger and a downstream of the heat exchanger in the flow path of the combustion gas arranged oxygen sensor, which is designed as a polarographic solid measured value sensor , whose two electrodes have sample gas reference and which acts on an actuator of a combustion controller in the sense of keeping the air excess number of the combustion constant, characterized in that the measured value sensor ( 38 ) also forms the active element of a safety circuit which controls the fuel supply to the burner of the The device interrupts when the probe signal reaches a value that is assigned a λ value corresponding to the oxygen content of the air.

2. Water heater according to claim 1, characterized in that the measured value sensor ( 38 ) is designed as a double sensor with a limit current probe and a λ = 1 probe, the electrodes ( 52, 53 ) of which are arranged with respect to one another and / or are electrically connected to one another in such a way that the resulting output signal of the measured value sensor ( 38 ) is inverted when the λ = 1 probe has jumped to high voltage below g = 1.

3. Water heater according to claim 1 or 2, characterized in that the solid measurement sensor ( 38 ) is provided with a diffusion barrier ( 58 ) and a self-heating ( 60 ) set to at least 550 ° C, preferably 600 ° C.