EP3173699A1 - Heizgerätevorrichtung, insbesondere gas und/oder ölbrennervorrichtung, und verfahren zum betrieb einer heizgerätevorrichtung - Google Patents

Heizgerätevorrichtung, insbesondere gas und/oder ölbrennervorrichtung, und verfahren zum betrieb einer heizgerätevorrichtung Download PDF

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EP3173699A1
EP3173699A1 EP16193484.9A EP16193484A EP3173699A1 EP 3173699 A1 EP3173699 A1 EP 3173699A1 EP 16193484 A EP16193484 A EP 16193484A EP 3173699 A1 EP3173699 A1 EP 3173699A1
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EP
European Patent Office
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combustion air
air flow
control unit
characteristic
flow parameter
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EP16193484.9A
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EP3173699B1 (de
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Ab Snijder
Danny Leerkes
Jan Westra
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Robert Bosch GmbH
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Robert Bosch GmbH
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N1/00—Regulating fuel supply
    • F23N1/02—Regulating fuel supply conjointly with air supply
    • F23N1/022—Regulating fuel supply conjointly with air supply using electronic means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N5/00—Systems for controlling combustion
    • F23N5/02—Systems for controlling combustion using devices responsive to thermal changes or to thermal expansion of a medium
    • F23N5/12—Systems for controlling combustion using devices responsive to thermal changes or to thermal expansion of a medium using ionisation-sensitive elements, i.e. flame rods
    • F23N5/123—Systems for controlling combustion using devices responsive to thermal changes or to thermal expansion of a medium using ionisation-sensitive elements, i.e. flame rods using electronic means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N2233/00—Ventilators
    • F23N2233/06—Ventilators at the air intake
    • F23N2233/08—Ventilators at the air intake with variable speed

Definitions

  • a method for operating a heater device is already known from the prior art, in which a combustion air flow is determined to set a number of air to a desired air ratio.
  • the invention relates to a heater device, in particular a gas and / or oil burner device, preferably for combustion air-fuel mixture combustion, with at least one control unit, which is provided depending on at least one Heilierekennaki and at least one combustion air flow parameter, in particular a virtual combustion air flow parameter and / or an effective combustion air flow parameter to set an air ratio to a desired air ratio, with at least one sensor unit which is provided for measuring the Heilierekenntained with at least one Verbrennungs Kunststoffdosierer which is provided, at least depending on an effective combustion air flow parameter at least one combustion air flow and preferably at least partially to promote a fuel flow and more preferably a combustion air-fuel mixture stream.
  • control unit for setting the air ratio to the desired air number is intended to determine a virtual combustion air flow parameter, in particular at regular, preferably periodic, time intervals and in particular during fault operation.
  • the heater device may be changes in a fuel and / or combustion air path of a heater, for example, by deviations in an obstruction, by impurities and / or by external Influences such as pressure differences, recognize and compensate, which in particular improves reliability and service life can be increased.
  • a "heater device” is to be understood as meaning, in particular, at least one part, in particular a subassembly, of a heating device, in particular of a gas and / or oil burner.
  • the heater device may also include the entire heater, in particular the entire gas and / or oil burner.
  • the heater device in particular additionally, at least one combustion unit, at least one supply unit and / or at least have a fuel meter.
  • a "combustion unit” should be understood to mean, in particular, a unit which is intended, in particular, to burn a combustion air / fuel mixture and in particular generates at least one heating flame.
  • “provided” is intended to be understood in particular specially programmed, designed and / or equipped.
  • the fact that an object is intended for a specific function should in particular mean that the object fulfills and / or executes this specific function in at least one application and / or operating state.
  • a “supply unit” is to be understood in particular as a unit which is provided in particular for supplying a combustion air flow, a fuel flow and / or a combustion air-fuel mixture flow to the combustion unit.
  • the supply unit in particular has at least one combustion air path, a fuel path and / or a combustion air / fuel mixture path.
  • a "fuel metering device” is to be understood as meaning in particular a unit, in particular electrical and / or electronic unit, in particular an actuator unit, preferably a metering unit, which is intended to promote a fuel flow, in particular a fuel quantity and / or a fuel quality, and in particular to influence, create, adjust, and / or regulate.
  • the fuel meter is designed as an actuator.
  • the fuel metering device can be designed, in particular, as any unit, in particular a metering unit, which appears expedient to a person skilled in the art, for example as a fuel pump, in particular throughput variable.
  • the fuel meter is designed as a, in particular variable throughput, fuel valve.
  • the Brennstoffdosierer at least one, advantageously designed as a mass flow sensor, fuel measuring unit, which is intended to the fuel flow precisely to eat.
  • a "Verbrennungs Kunststoffdosierer” should be understood to mean a, in particular electrical and / or electronic, unit, in particular an actuator unit, preferably a metering unit, which is at least provided to promote a combustion air flow, in particular quantity and / or a speed in particular to influence, adjust, regulate and / or generate.
  • the combustion air meter in particular depending on the positioning of the combustion air meter along the supply unit and in particular relative to the fuel meter, intended to promote at least partially a fuel flow, in particular amount and / or speed, and in particular to influence, generate, adjust and / or to regulate.
  • the combustion air meter in particular depending on the positioning of the combustion air meter along the supply unit and in particular relative to the fuel meter, intended to promote a combustion air-fuel mixture flow, in particular - quantity and / or speed, and in particular to produce, adjust and / or regulate.
  • the combustion air meter is designed as an actuator.
  • the combustion air metering device can be designed, in particular, as any unit that appears expedient to a person skilled in the art, in particular a metering unit, such as, for example, a compressor, in particular a variable-capacity compressor.
  • the combustion air meter is designed as a, in particular variable-speed fan, in particular as a fan and / or as a fan.
  • the combustion air metering device and / or the fuel metering device are provided to modulate an air ratio parameter and, in particular, a heating capacity of the heater device.
  • a "control unit” is to be understood as meaning a unit which is at least provided to control and / or regulate at least one operation of the heater device.
  • the control unit is in particular an electrical and / or electronic unit which has at least one control electronics.
  • a "control electronics” is to be understood as meaning a unit having a computing unit and a memory unit as well as an operating, control and / or regulating program stored in the memory unit, which is provided in particular for execution by the computing unit.
  • the memory unit is formed separately from the control unit.
  • the control unit is provided to provide control and / or control signals for adjusting and / or adjusting the combustion air meter and / or the fuel meter.
  • control unit is to provided, at least by adjusting and / or adjusting the Verbrennungs Kunststoffdosierers and / or the fuel meter to provide a requested heating power. Furthermore, the control unit is provided to adjust the air ratio to the desired air ratio by adjusting and / or adjusting the combustion air meter and / or the fuel meter.
  • an "air number" in this context should be understood to mean, in particular, a factor which determines a quality of combustion and / or by means of which a quality of a combustion can be deduced.
  • the air ratio corresponds to a ratio of an amount of combustion air actually contained in a mixture, in particular the combustion air-fuel mixture, to a stoichiometrically required amount of combustion air, which is required in particular for complete combustion.
  • An air ratio which has the value 1 corresponds in particular to a stoichiometric combustion air ratio.
  • An air ratio greater than 1 corresponds in particular to a lean combustion air-fuel mixture and accordingly has, in particular, a combustion air excess.
  • An air ratio less than 1 corresponds in particular to a rich combustion air-fuel mixture and accordingly has, in particular, a lack of combustion air.
  • the air ratio corresponds to one, in particular indirect, control and / or controlled variable.
  • a "desired air ratio" in this context should be understood to mean, in particular, an air number below which combustion is to take place and / or which leads to optimized combustion, advantageously a stable heating flame, a minimum pollutant emission and / or a maximum efficiency.
  • the desired air ratio is in a slightly lean combustion air-fuel mixture range, and in particular between 1.15 and 1.45, preferably between 1.2 and 1.4 and particularly preferably between 1.25 and 1.35.
  • the desired air ratio is constant in an operating state in which a requested heat output is constant and / or unchanged.
  • an "air ratio" in this context is to be understood in particular to mean a parameter which is correlated with an air number.
  • the control and / or regulating unit can at least close the air ratio based on the number of air figures and / or determine the air ratio. It is conceivable that the air ratio is identical to the air ratio.
  • the air number characteristic corresponds to a value representing the air number.
  • the air number characteristic corresponds to a, in particular direct, control and / or controlled variable.
  • the air-number parameter is a combustion signal, in particular that measured by the sensor unit, preferably an electrical and / or electronic ionization signal. This may in particular be a voltage and / or a current signal.
  • the sensor unit is in particular provided to monitor a combustion of the combustion air-fuel mixture.
  • the sensor unit comprises, in particular for the measurement of the effective air number characteristic, at least one sensor, which is preferably designed as an ionization sensor, advantageously as an ionization electrode and / or particularly preferably as a flame ionization electrode.
  • the sensor unit in particular for the measurement of the air-number characteristic, comprises any sensor that appears sensible to a person skilled in the art, which may be designed in particular as an electrical, optical and / or chemical sensor, such as a temperature sensor, thermoelectric sensor , Lambda probe, gas sensor, in particular carbon monoxide sensor and / or carbon dioxide sensor, radiation sensor, in particular infrared radiation sensor and / or ultraviolet radiation sensor.
  • the sensor unit could, for example, be arranged inside the feed unit, in particular in a combustion air path, a fuel path and / or a combustion air-fuel mixture flow path.
  • the sensor unit is arranged in a vicinity of the combustion unit, in particular the heating flame of the combustion unit, and in particular in a combustion chamber of the heater device.
  • a "near zone” should be understood to mean, in particular, a spatial area which is formed by points which each have a distance of at most 50 cm, advantageously at most 30 cm, preferably at most 10 cm and particularly preferably at most 5 cm have a reference point and / or a reference component.
  • combustion air flow parameter should in particular be understood to mean a parameter which is correlated in particular with a combustion air flow, in particular a quantity and / or a velocity.
  • the combustion air flow parameter is at least partially correlated with a fuel flow, in particular a quantity and / or a velocity.
  • the combustion air flow parameter with a combustion air-fuel mixture flow, in particular a quantity and / or a speed, correlated.
  • the combustion flow parameter corresponds to the combustion air flow, in particular the amount and / or the velocity, preferably at least partially the fuel flow, in particular amount and / or velocity and particularly preferably the combustion air-fuel mixture flow, in particular amount and / or speed, imaging value.
  • the control unit is provided, in particular, at least on the basis of the combustion air flow parameter, the combustion air flow, in particular the amount and / or speed, preferably at least partially to the fuel flow, in particular amount and / or speed and more preferably to the combustion air fuel mixture stream, in particular amount and / or speed to close and / or determine this.
  • the combustion air flow parameter corresponds to one, in particular direct, control and / or controlled variable.
  • a "virtual combustion air flow parameter” should be understood in particular to mean a combustion air flow parameter which can be measured indirectly, preferably detectable by means of the sensor unit and, in particular, determinable by means of the control unit.
  • an effective combustion air flow parameter is to be understood in particular to mean a combustion air flow parameter which can be measured directly, in particular by means of a further sensor unit.
  • the combustion air flow parameter corresponds to a rotational speed of the combustion air meter.
  • a “rotational speed of the combustion air meter” is to be understood in particular as a rotational speed of at least one rotatable component, preferably a rotor, relative to at least one further solid component, in particular a stator, of the combustion air meter.
  • the combustion air flow parameter of a speed at least “corresponds” should be understood in particular that the effective combustion air flow characteristic of a directly measurable speed of the Verbrennungs Kunststoffdosierers and the virtual combustion air flow parameter represents only one speed of the combustion air.
  • the combustion air flow parameter can be assigned to an operating parameter of the heater device in a simple manner.
  • control unit is provided, in particular via a measurement of the air ratio characteristic, to determine the virtual combustion air flow parameter by means of the sensor unit.
  • the control and / or regulating unit is provided, in particular, for the air ratio characteristic, advantageously by imposing a temporary change, in particular the combustion air flow, in particular quantity and / or speed, preferably at least partially of the fuel flow, in particular amount and / or speed and most preferably, the combustion air-fuel mixture flow, in particular amount and / or speed to vary.
  • the heater device in particular on an embossing unit.
  • the control and / or regulating unit is provided, in particular, to determine the temporary change in the air ratio by means of the measurement of the air ratio by the sensor unit, in particular at least two different times, and in particular to determine a time delay between the impact and the measurement of the temporary change in the air figure.
  • the control unit may be provided to determine the virtual combustion air flow parameter and in particular the combustion air flow based on the determined time delay and with knowledge of constructive dimensions of the supply unit. As a result, the heater device can be checked for normal operation.
  • the control unit comprise at least one deterministic characteristic by means of which the control unit is provided to determine the virtual combustion air flow parameter .
  • a "characteristic curve" is to be understood as meaning, in particular, at least one reference curve and / or a reference table with reference values, which is intended to associate at least two variables with one another.
  • the characteristic is stored in the memory unit as a value table and / or as a mathematical function. In this way, in particular, regardless of changes in dimensions of the supply unit, such as by impurities, a correct operation of the heater device are made possible.
  • the deterministic characteristic is a time delay heating power characteristic.
  • time delay heating power characteristic should be understood in particular a characteristic which is intended to assign the time delay of Luftierekennashi and the heating power of the heater device each other.
  • the control unit is provided, in particular, for determining a heating output assigned to the determined time delay by means of the time delay heating power characteristic curve. As a result, the time delay of a heating power can be assigned in a simple manner.
  • the deterministic characteristic is a time delay combustion air flow characteristic curve.
  • a "time delay combustion air flow characteristic curve" is to be understood, in particular, as a characteristic curve which is intended to associate the time delay and the virtual combustion air flow parameter with one another.
  • the control unit is provided, in particular, for determining by means of the time delay combustion air flow characteristic curve a, in particular virtual, combustion air flow parameter assigned to the determined time delay.
  • the control unit comprise at least one further deterministic characteristic, by means of which the control unit is provided to determine the virtual combustion air flow parameter.
  • the further deterministic characteristic is different from the deterministic characteristic and, however, advantageously has at least one quantity which also includes the deterministic characteristic.
  • the further deterministic characteristic curve is a heating power combustion air flow characteristic curve.
  • a "heating power combustion air flow characteristic curve” is to be understood in particular as a characteristic which is intended to associate the heating power and the virtual combustion air flow parameter to one another.
  • the control unit is provided, in particular, for determining the assigned virtual combustion air flow parameter by means of the heating power combustion air flow characteristic curve of the determinable heating power. As a result, the combustion air flow parameter can be assigned in a simple manner to the heating power.
  • the heater device comprises a further sensor unit, by means of which the control unit is provided to determine the effective combustion air flow parameter.
  • the control unit is provided to determine the effective combustion air flow parameter.
  • the other sensor unit acts it is in particular a sensor unit which is provided to measure the speed of the combustion air meter, advantageously directly.
  • the further sensor unit for detecting the effective combustion air flow parameter at least one sensor, which is designed in particular as a Hall sensor.
  • control unit is provided to determine a deviation of the virtual combustion air flow parameter from the effective combustion air flow parameter and to take into account when setting the air ratio to the desired air ratio.
  • control unit has an evaluation program, which is stored in particular in the memory unit and which is provided to determine a deviation of the virtual combustion air flow parameter from the effective combustion air flow parameter.
  • control unit is provided to detect a deviation of the virtual combustion air flow parameter from the effective combustion air flow parameter, if these are at least 1%, advantageously at least 5%, preferably at least 10% and particularly preferably at least 30% at most differ from each other.
  • control unit is in particular provided to use the virtual combustion air flow parameter to set the air number to the desired air number and / or to take the deviation into account.
  • an operation of the heater device can be achieved, which is at least substantially independent of changing operating and / or boundary conditions.
  • control unit for setting the air ratio to the setpoint air ratio has at least one control characteristic which is designed as an air ratio characteristic combustion air flow characteristic curve.
  • air ratio characteristic combustion air flow characteristic curve Under a Beerierekennieren-combustion air flow characteristic curve, should in particular be understood a characteristic which is intended to assign the combustion air flow parameter, in particular the virtual combustion air flow parameter and / or the effective combustion air flow parameter, and the air figure parameter to each other.
  • control unit is provided for the air-fuel ratio parameter in at least one operating state, in particular a control and / or control operating state, in the manner of a control and / or regulation and in particular based on at least the control characteristic, in particular such that the air ratio characteristic at least substantially corresponds to the desired Heilhoffkennlie and and thereby in particular the air ratio at least substantially equal to the desired air ratio.
  • the air ratio and / or the air-fuel ratio in a normal operating state at least substantially corresponds to the desired air-fuel ratio and / or the desired air-fuel-ratio characteristic.
  • a relative deviation of the air ratio and / or Luftierekennuccin of the desired air ratio and / or the desired air ratio is at most 10%, preferably at most 5% and particularly preferably at most 2%.
  • a "normal operating state” should in particular be understood as an operating state in which, in particular, an advantageous, in particular most efficient and / or constant operation of the heater device is provided.
  • a normal operating state should be understood to mean a control operating state in which the air ratio is regulated in particular to the desired air ratio and, in particular, corresponds at least substantially to the desired air ratio.
  • the control unit is preferably provided to correct the control characteristic, in particular at regular, preferably periodic, time intervals in order to correct the deviation between the virtual and the effective combustion air flow parameter.
  • a method for operating a heater device is proposed in which a virtual combustion air flow parameter is determined for setting an air number to a desired air number. This can increase energy efficiency.
  • the heater device should not be limited to the above-described application and embodiment.
  • the heater device may have a number different from a number of individual elements, components and units mentioned herein.
  • FIG. 1 shows an exemplary designed as a gas burner heater 32a in a schematic representation.
  • the heater 32a has a heater device.
  • the heater apparatus includes a combustion air meter 20a.
  • the combustion air meter 20a is designed as an actuator.
  • the combustion air meter 20a is designed as a variable-speed fan and in particular as a fan.
  • the combustion air meter 20a is provided to convey a combustion air flow 22a.
  • the heater device has an embossing unit 34a.
  • the embossing unit 34a is intended to impose a temporary change on the combustion air flow 22a in at least one operating state.
  • the heater apparatus includes a fuel feeder 36a.
  • the fuel meter 36a is designed as an actuator.
  • the fuel metering device 36a is designed as a throughput variable and in particular electronic fuel valve.
  • the fuel meter 36a is designed as a control valve.
  • the fuel doser 36a is provided to generate and / or convey a fuel stream 38a.
  • the fuel is a gas.
  • the fuel meter 36a is provided to adjust an amount of fuel.
  • a fuel metering device may comprise a fuel metering unit, whereby the fuel metering device is in particular provided to precisely measure a quantity of fuel.
  • the heater device has a supply unit 40a.
  • the supply unit 40a comprises a combustion air path.
  • the combustion air path is intended to guide the combustion air flow 22a.
  • the supply unit 40a further includes a fuel path.
  • the fuel path is intended to guide the fuel flow 38a.
  • the supply unit 40a comprises a combustion air-fuel mixture path.
  • the combustion air-fuel mixture passage is provided to mix the combustion air flow 22a with the fuel flow 38a.
  • the combustion air-fuel mixture flow path is further provided to guide a combustion air-fuel mixture stream 42.
  • the heater apparatus includes a combustion unit 44a.
  • the combustion unit 44a is provided to combust a combustion air-fuel mixture of the combustion air-fuel mixture flow 42a.
  • the combustion unit 44a is provided to generate a heating flame 46a.
  • the combustion unit 44a is provided to generate the heating flame 46a in a combustion chamber of the heater apparatus.
  • the heater device further comprises a sensor unit 18a.
  • the sensor unit 18a has exactly one sensor.
  • the sensor unit 18a is arranged in the combustion chamber of the heater device. In the present case, the sensor unit 18a is arranged in a vicinity of the heating flame 46a of the combustion unit 44a.
  • the sensor of the sensor unit 18a is formed as a flame ionization electrode.
  • the sensor unit 18a is provided in the present case to detect an air-fuel ratio parameter 12a of the combustion.
  • the air ratio characteristic 12a corresponds to a control and / or controlled variable. In the present case, the air ratio 12a corresponds to one Ionization value of the combustion.
  • the sensor unit 18a makes use of the fact that flames conduct electricity when an electrical voltage is applied.
  • the sensor units could in particular be designed differently from a flame ionization electrode and / or arranged in another area of the heater device.
  • the heater device has a further sensor unit 28a.
  • the further sensor unit 28a has exactly one sensor.
  • the sensor unit 28a is disposed on the combustion air meter 20a. It is conceivable that the further sensor unit 28a is a part of the combustion air meter 20a.
  • the sensor of the further sensor unit 28a is designed as a Hall sensor.
  • the further sensor unit 28a is provided in the present case to measure an effective combustion air flow parameter 14a directly.
  • the effective combustion air flow parameter 14a corresponds to a rotational speed of the combustion air meter 20a.
  • the further sensor unit 28a is provided to directly measure a rotational speed of the combustion air meter 20a.
  • the further sensor units could be designed differently in particular by a Hall sensor and / or be arranged in and / or at another area and / or component of the heater device.
  • the heater device has a control unit 10a.
  • the control unit 10a is provided to control an operation of the heater apparatus.
  • the control unit 10a has an arithmetic unit, a memory unit and an operating program stored in the computer memory unit, which is intended to be executed by the arithmetic unit.
  • the control unit 10a is provided to provide a requested heating power.
  • the control unit 10a has an electrical connection to the combustion air meter 20a.
  • the control unit 10a has an electrical connection to the fuel meter 36a.
  • the control unit 10a has an electrical connection to the sensor unit 18a.
  • the control unit 10a has an electrical connection with the embossing unit 34a.
  • control unit 10a has an electrical connection with the further sensor unit 28a.
  • a control unit has a wireless connection to a combustion air meter, a fuel meter and / or a sensor unit.
  • a control unit could and a memory unit may be formed separately.
  • the control unit 10a is provided to provide control signals for adjusting the combustion air meter 20a and the fuel meter 36a.
  • the control unit 10a is provided to detect current operating values of the heater device.
  • the control unit 10a is provided to detect a fuel metering signal of the fuel meter 36a, a combustion air metering signal of the combustion air meter 20a and a sensor signal of the sensor unit 18a.
  • the control unit 10a is provided to control and / or regulate the air number characteristic 13a to a desired air-figure characteristic 12a, so that the air number corresponds to the desired air number. Accordingly, the control unit 10a is provided to directly control and / or regulate the air ratio characteristic 13a and indirectly control and regulate the air ratio. In the present case, the control unit 10a is provided to set the air ratio in the manner of a control to the desired air ratio in a control operating state and to set the air ratio in the manner of a control to the desired air ratio in a control operating state and / or a normal operating state , The control unit 10a is provided to adjust the air ratio based on characteristics 24a, 26a, 30a to the desired air ratio. The characteristic curves 24a, 26a, 30a are stored as value tables in the memory unit.
  • FIG. 12 is a diagram of a determinating characteristic 24a of the heater apparatus.
  • the deterministic characteristic 24a is stored in the memory unit.
  • the deterministic characteristic 24a is formed as a time delay heating power characteristic.
  • the time delay is shown on an ordinate axis 48a.
  • On an abscissa axis 50a, the heating power is shown.
  • the exemplary course of the reference curve of the characteristic 24a assigns the time delay and the heating power to each other.
  • the control unit 10a is provided to determine a virtual combustion air flow parameter 16a by means of the determination characteristic curve 24a.
  • the control unit 10a is provided to determine a heating power 54a by means of the deterministic characteristic curve 24a, by means of the determining characteristic 24 of a determined time delay 52a, the heating power 54a assigns.
  • FIG. 3 shows a graph of the further deterministic characteristic 26 a of the heater device.
  • the control unit 10a comprises the further deterministic characteristic 26a.
  • the further deterministic characteristic 26a is stored in the memory unit.
  • the further deterministic characteristic 26a is as a heating power combustion air flow characteristic educated. On an ordinate axis 56a, the heating power is shown.
  • the combustion air flow parameter is shown on an abscissa axis 58a.
  • the exemplary course of a reference curve of the further deterministic characteristic 26a assigns the heating power and the combustion air flow parameter to one another.
  • the control unit 10a is provided to determine the virtual combustion air flow parameter 16a by means of the further determination characteristic curve 26a.
  • the control unit 10a is provided to determine the virtual combustion air flow parameter 16a by assigning the determined heating power 54a to the virtual combustion air flow parameter 16a by means of the further determination characteristic 26a.
  • FIG. 4 shows a diagram of the control characteristic 30 a of the heater device.
  • the control unit 10a has the control characteristic 30a.
  • the control characteristic 30a is stored in the memory unit.
  • the control characteristic 30a is used by the control unit 10a for setting the air ratio to the desired air ratio.
  • the control characteristic curve 30a is designed as an air ratio characteristic combustion air flow characteristic curve. On an ordinate axis 60a, the air ratio is shown.
  • the combustion air flow parameter is shown on an abscissa axis 62a.
  • the exemplary course of the reference curve of the control characteristic assigns the air ratio and the combustion air flow parameter to each other.
  • the control characteristic 30a shows the assignment for the target air ratio of 1.2. Furthermore, in FIG.
  • the control characteristic curve 30a "shows an assignment of the air ratio and the combustion air flow parameter for an air number of 1.
  • the control characteristic 30a ' shows an assignment of the air ratio and the combustion air flow parameter for an air ratio of 1 ; 4.
  • the control unit 10a is provided to set the air ratio characteristic 13a in at least one operating state, in particular a control and / or control operating state, in the manner of a control and / or regulation and in particular based on at least the control characteristic, in particular such that the air figure characteristic 13a at least substantially corresponds to the desired air-fuel ratio parameter 12a and thereby in particular the air ratio at least substantially corresponds to the desired air ratio.
  • FIG. 5 shows a diagram of another control characteristic 64a, which in particular may be included by the control unit 10a.
  • the further control characteristic 64a is designed as an air-number-characteristic heating-power characteristic. On an ordinate axis 66a, the air ratio is shown. The heating power is shown on an abscissa axis 68a.
  • the further control characteristic 30a may be the control unit 10a in particular to adjust the air ratio to the desired air ratio.
  • the exemplary course of the reference curves of the control characteristic assigns the air ratio and the heat output to each other.
  • the control characteristic 64a shows an assignment of the air ratio and the heating power for the target air ratio of 1.2. Furthermore, in FIG. 5 for comparison, further alternative control characteristic curves 64a ', 64a "are shown.
  • Control characteristic 64a" shows an allocation of the air ratio parameter and the heating power for an air number of 1.
  • the control characteristic 64a' shows an assignment of the air number parameter and the heating power for an air number of 1.4.
  • the control unit 10a can be provided, in particular, to set the air-number characteristic in at least one operating state, in particular a control and / or control operating state, in the manner of a control and / or regulation and in particular based on at least the further control characteristic 64a. In this case, a control and / or control directly via a determination of the heating power, in particular by means of the deterministic curve 24a, take place.
  • the control unit is intended to determine a virtual and an effective heating power and preferably to use for control.
  • the FIG. 5 shows an exemplary flowchart for operation of the heater device.
  • the control unit 10a is provided to carry out a method in which an air ratio is set to a desired air ratio at least as a function of the air ratio characteristic 12a and a combustion air flow parameter 14a, 16a.
  • the method is executed by the control unit 10a by means of an operating program stored in the memory unit.
  • the method comprises a method step 70a.
  • a time delay 52a is determined.
  • the control unit 10a of the combustion air stream 22a and / or the combustion air-fuel mixture stream 42a is varied by impressing means of the imprinting unit 34a. This leads to a temporary change in the air ratio.
  • the control unit 10a measures the temporary change in the air ratio by means of the sensor unit 18a.
  • the time delay 52a between the imprinting and the detection of the temporary change is determined.
  • the control unit 10a determines the heating power 54a associated with the specific time delay 52a by means of the determination characteristic 24a.
  • the method comprises a method step 72a.
  • the virtual combustion air flow parameter 16a assigned to the determined heating power 54a is determined by the control unit 10a by means of the further determination characteristic 26a.
  • the method comprises a method step 74a.
  • the control unit 10a determines the effective combustion air flow variable 14a by means of the further sensor unit 28a. Subsequently, a deviation of the virtual combustion air flow parameter 16a from the effective combustion air flow parameter 14a is determined by the control unit 10a. If the deviation is less than a relative deviation of the virtual combustion air flow characteristic 16a from the effective combustion air flow characteristic 14a of 5%, the effective combustion air flow characteristic 14a is used to set the air characteristic to a target air flow characteristic. If the deviation of the virtual combustion air flow parameter 16a from the effective combustion air flow parameter 14a is greater than 5%, the virtual combustion air flow parameter 16a is used to set the air code to a desired air characteristic.
  • control characteristic 10a corrects the control characteristic 30a, in particular at regular, preferably periodic, time intervals, by the deviation of the virtual combustion air flow parameter 16a from the effective combustion air flow parameter 14a.
  • the correction is an offset correction of the abscissa axis 62a by the amount of deviation of the virtual combustion air flow parameter 16a from the effective combustion air flow parameter 14a.
  • the method comprises a method step 76a.
  • the air ratio characteristic 13a is adjusted by the control unit 10a by means of the fuel metering device 36a and / or the combustion air metering device 20a to the target air ratio 12a, such that the air ratio to the desired air ratio is obtained for the corresponding combustion air flow parameter 14a, 16a is set.
  • FIG. 7 a further embodiment of the invention is shown.
  • the following descriptions and the drawings are essentially limited to the differences between the exemplary embodiments, with reference in principle to the drawings and / or the description of the other exemplary embodiments with regard to identically named components, in particular with regard to components having the same reference numbers. especially the FIGS. 1 to 6 , can be referenced.
  • To distinguish the embodiments of the letter a is the reference numerals of the embodiment in the FIGS. 1 to 6 readjusted.
  • the letter a is replaced by the letter b.
  • the further embodiment differs at least substantially from the previous embodiment in that here the combustion air meter 20b is provided to promote a combustion air-fuel mixture stream 42b. This is due to the positioning of the combustion air meter 20b along the supply unit 40b in the area of the combustion air-fuel mixture path. In contrast, in the previous embodiment in the FIG. 1 the combustion air dosing 20a arranged in the region of the combustion air path.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Heizgerätevorrichtung, insbesondere Gas- und/oder Ölbrennervorrichtung, mit zumindest einer Steuereinheit (10a; 10b), welche dazu vorgesehen ist, abhängig von zumindest einer Luftzahlkenngröße (12a) und zumindest einer Verbrennungsluftstromkenngröße (14a, 16a) eine Luftzahl auf eine Soll-Luftzahl einzustellen, mit zumindest einer Sensoreinheit (18a; 18b), welche zur Messung der Luftzahlkenngröße (12a) vorgesehen ist, mit zumindest einem Verbrennungsluftdosierer (20a; 20b), welcher dazu vorgesehen ist, zumindest abhängig von einer effektiven Verbrennungsluftstromkenngröße (14a) wenigstens einen Verbrennungsluftstrom (22a; 22b) zu fördern, wobei die Steuereinheit (10a; 10b) zur Einstellung der Luftzahl auf die Soll-Luftzahl dazu vorgesehen ist, eine virtuelle Verbrennungsluftstromkenngröße (16a) zu bestimmen.

Description

    Stand der Technik
  • Aus dem Stand der Technik ist bereits ein Verfahren zum Betrieb einer Heizgerätevorrichtung bekannt, bei welchem zur Einstellung einer Luftzahl auf eine Soll-Luftzahl ein Verbrennungsluftstrom ermittelt wird.
    • Offenbarung der Erfindung
  • Die Erfindung geht aus von einer Heizgerätevorrichtung, insbesondere einer Gas- und/oder Ölbrennervorrichtung, vorzugsweise zur Verbrennungsluft-Brennstoff-Gemischverbrennung, mit zumindest einer Steuereinheit, welche dazu vorgesehen ist, abhängig von zumindest einer Luftzahlkenngröße und zumindest einer Verbrennungsluftstromkenngröße, insbesondere einer virtuellen Verbrennungsluftstromkenngröße und/oder einer effektiven Verbrennungsluftstromkenngröße, eine Luftzahl auf eine Soll-Luftzahl einzustellen, mit zumindest einer Sensoreinheit, welche zur Messung der Luftzahlkenngröße vorgesehen ist, mit zumindest einem Verbrennungsluftdosierer, welcher dazu vorgesehen ist, zumindest abhängig von einer effektiven Verbrennungsluftstromkenngröße wenigstens einen Verbrennungsluftstrom und vorzugsweise zumindest teilweise einen Brennstoffstrom und besonders bevorzugt einen Verbrennungsluft-Brennstoff-Gemischstrom zu fördern.
  • Es wird vorgeschlagen, dass die Steuereinheit zur Einstellung der Luftzahl auf die Soll-Luftzahl dazu vorgesehen ist, eine virtuelle Verbrennungsluftstromkenngröße zu bestimmen, und zwar insbesondere in regelmäßigen, vorzugsweise periodischen, Zeitabständen und insbesondere bei einem Fehlerbetrieb. Hierdurch kann eine Energieeffizienz gesteigert werden. Die Heizgerätevorrichtung kann dabei Veränderungen eines Brennstoff- und/oder Verbrennungsluftwegs eines Heizgeräts, beispielsweise durch Abweichungen bei einer Verbauung, durch Verunreinigungen und/oder durch äußere Einflüsse wie Druckdifferenzen, erkennen und ausgleichen, wodurch insbesondere eine Betriebssicherheit verbessert und eine Standzeit erhöht werden kann.
  • Unter einer "Heizgerätevorrichtung" soll in diesem Zusammenhang insbesondere zumindest ein Teil, insbesondere eine Unterbaugruppe, eines Heizgeräts, insbesondere eines Gas- und/oder Ölbrenners, verstanden werden. Insbesondere kann die Heizgerätevorrichtung auch das gesamte Heizgerät, insbesondere den gesamten Gas- und/oder Ölbrenner, umfassen. Vorteilhaft kann die Heizgerätevorrichtung, insbesondere zusätzlich, zumindest eine Verbrennungseinheit, zumindest eine Zufuhreinheit und/oder zumindest einen Brennstoffdosierer aufweisen.
  • In diesem Zusammenhang soll unter einer "Verbrennungseinheit" insbesondere eine Einheit verstanden werden, welche insbesondere dazu vorgesehen ist, ein Verbrennungsluft-Brennstoff-Gemisch zu verbrennen und dabei insbesondere zumindest eine Heizflamme erzeugt. Unter "vorgesehen" soll insbesondere speziell programmiert, ausgelegt und/oder ausgestattet verstanden werden. Darunter, dass ein Objekt zu einer bestimmten Funktion vorgesehen ist, soll insbesondere verstanden werden, dass das Objekt diese bestimmte Funktion in zumindest einem Anwendungs- und/oder Betriebszustand erfüllt und/oder ausführt. Unter einer "Zufuhreinheit" soll insbesondere eine Einheit verstanden werden, welche insbesondere dazu vorgesehen ist, einen Verbrennungsluftstrom, einen Brennstoffstrom und/oder einen Verbrennungsluft-Brennstoff-Gemischstrom der Verbrennungseinheit zuzuführen. Dazu weist die Zufuhreinheit insbesondere zumindest einen Verbrennungsluftweg, einen Brennstoffweg und/oder einen Verbrennungsluft-Brennstoff-Gemischweg auf. Unter einem "Brennstoffdosierer" soll insbesondere eine, insbesondere elektrische und/oder elektronische, Einheit, insbesondere eine Aktoreinheit, vorzugsweise eine Dosiereinheit, verstanden werden, welche dazu vorgesehen ist, einen Brennstoffstrom, insbesondere eine Brennstoffmenge und/oder eine Brennstoffqualität, zu fördern und insbesondere zu beeinflussen, zu erzeugen, einzustellen, und/oder zu regulieren. Vorzugsweise ist der Brennstoffdosierer als Stellglied ausgebildet. Der Brennstoffdosierer kann dabei insbesondere als eine beliebige, einem Fachmann als sinnvoll erscheinende, Einheit, insbesondere Dosiereinheit, ausgebildet sein, wie beispielsweise als, insbesondere durchsatzvariable, Brennstoffpumpe. Vorteilhaft ist der Brennstoffdosierer als ein, insbesondere durchsatzvariables, Brennstoffventil ausgebildet. Besonders bevorzugt weist der Brennstoffdosierer zumindest eine, vorteilhaft als Massenstromsensor ausgebildete, Brennstoffmesseinheit auf, welche dazu vorgesehen ist, den Brennstoffstrom präzise zu messen. Unter einem "Verbrennungsluftdosierer" soll eine, insbesondere elektrische und/oder elektronische, Einheit, insbesondere eine Aktoreinheit, vorzugsweise eine Dosiereinheit, verstanden werden, welche zumindest dazu vorgesehen ist, einen Verbrennungsluftstrom, insbesondere -menge und/oder eine -geschwindigkeit, zu fördern und insbesondere zu beeinflussen, einzustellen, zu regulieren und/oder zu erzeugen. Vorzugsweise ist der Verbrennungsluftdosierer, insbesondere je nach Positionierung der Verbrennungsluftdosierers entlang der Zufuhreinheit und insbesondere relativ zum Brennstoffdosierer, dazu vorgesehen, zumindest teilweise einen Brennstoffstrom, insbesondere -menge und/oder -geschwindigkeit, zu fördern und insbesondere zu beeinflussen, zu erzeugen, einzustellen und/oder zu regulieren. Besonders bevorzugt ist der Verbrennungsluftdosierer, insbesondere je nach Positionierung des Verbrennungsluftdosierers entlang der Zufuhreinheit und insbesondere relativ zum Brennstoffdosierer, dazu vorgesehen, ein Verbrennungsluft-Brennstoff-Gemischstrom, insbesondere - menge und/oder -geschwindigkeit, zu fördern und insbesondere zu beeinflussen, zu erzeugen, einzustellen und/oder zu regulieren. Vorzugsweise ist der Verbrennungsluftdosierer als Stellglied ausgebildet. Der Verbrennungsluftdosierer kann dabei insbesondere als eine beliebige, einem Fachmann als sinnvoll erscheinende, Einheit, insbesondere Dosiereinheit, ausgebildet sein, wie beispielsweise als ein, insbesondere durchsatzvariabler, Verdichter. Vorteilhaft ist der Verbrennungsluftdosierer als ein, insbesondere drehzahlvariables, Gebläse, insbesondere als ein Ventilator und/oder als ein Lüfter, ausgebildet. Insbesondere sind der Verbrennungsluftdosierer und/oder der Brennstoffdosierer dazu vorgesehen, eine Luftzahlkenngröße und insbesondere eine Heizleistung der Heizgerätevorrichtung zu modulieren.
  • Unter einer "Steuereinheit" soll in diesem Zusammenhang eine Einheit verstanden werden, welche zumindest dazu vorgesehen ist, zumindest einen Betrieb der Heizgerätevorrichtung zu steuern und/oder zu regeln. Die Steuereinheit ist insbesondere eine elektrische und/oder elektronische Einheit, welche zumindest eine Steuerelektronik aufweist. Unter einer "Steuerelektronik" soll insbesondere eine Einheit mit einer Recheneinheit und mit einer Speichereinheit sowie mit einem in der Speichereinheit gespeicherten Betriebs-, Steuer- und/oder Regelprogramm, welches insbesondere dazu vorgesehen ist, von der Recheneinheit ausgeführt zu werden, verstanden werden. Alternativ ist denkbar, dass die Speichereinheit getrennt von der Steuereinheit ausgebildet ist. Insbesondere ist die Steuereinheit dazu vorgesehen, Steuer- und/oder Regelsignale zu einer Einstellung und/oder Verstellung des Verbrennungsluftdosierers und/oder des Brennstoffdosierers bereitzustellen. Ferner ist die Steuereinheit dazu vorgesehen, zumindest durch Einstellen und/oder Verstellen des Verbrennungsluftdosierers und/oder des Brennstoffdosierers eine angeforderte Heizleistung bereitzustellen. Des Weiteren ist die Steuereinheit dazu vorgesehen, durch Einstellen und/oder Verstellen des Verbrennungsluftdosierers und/oder des Brennstoffdosierers die Luftzahl auf die Soll-Luftzahl einzustellen.
  • Ferner soll unter einer "Luftzahl" in diesem Zusammenhang insbesondere ein Faktor verstanden werden, welcher eine Güte einer Verbrennung festlegt und/oder anhand dessen auf eine Güte einer Verbrennung geschlossen werden kann. Insbesondere entspricht die Luftzahl einem Verhältnis von einer tatsächlich in einem Gemisch, insbesondere dem Verbrennungsluft-Brennstoff-Gemisch, enthaltenen Verbrennungsluftmenge zu einer stöchiometrisch erforderlichen Verbrennungsluftmenge, die insbesondere für eine vollständige Verbrennung benötigt ist. Insbesondere lassen sich anhand der Luftzahl Rückschlüsse auf einen Verbrennungsverlauf, eine Verbrennungstemperatur, einer Schadstoffentstehung und/oder einen Wirkungsgrad der Verbrennung ziehen. Eine Luftzahl, welche den Wert 1 aufweist, entspricht dabei insbesondere einem stöchiometrischen Verbrennungsluftverhältnis. Eine Luftzahl größer 1 entspricht insbesondere einem mageren Verbrennungsluft-Brennstoff-Gemisch und weist demnach insbesondere einen Verbrennungsluftüberschuss auf. Eine Luftzahl kleiner 1 entspricht insbesondere einem fetten Verbrennungsluft-Brennstoff-Gemisch und weist demnach insbesondere einen Verbrennungsluftmangel auf. Insbesondere entspricht die Luftzahl einer, insbesondere indirekten, Steuer- und/oder Regelgröße. Ferner soll unter einer "Soll-Luftzahl" in diesem Zusammenhang insbesondere eine Luftzahl verstanden werden, unter welcher eine Verbrennung stattfinden soll und/oder welche zu einer optimierten Verbrennung, vorteilhaft einer stabilen Heizflamme, einem minimalen Schadstoffausstoß und/oder einem maximalen Wirkungsgrad, führt. Vorteilhaft liegt die Soll-Luftzahl dabei in einem leicht mageren Verbrennungsluft-Brennstoff-Gemischbereich und insbesondere zwischen 1,15 und 1,45, vorzugsweise zwischen 1,2 und 1,4 und besonders bevorzugt zwischen 1,25 und 1,35. Insbesondere ist die Soll-Luftzahl in einem Betriebszustand, in welchem eine angeforderte Heizleistung gleich bleibend und/oder unverändert ist, konstant.
  • Des Weiteren soll unter einer "Luftzahlkenngröße" in diesem Zusammenhang insbesondere eine Kenngröße verstanden werden, welche mit einer Luftzahl korreliert ist. Insbesondere kann die Steuer- und/oder Regeleinheit wenigstens anhand der Luftzahlkenngröße auf die Luftzahl schließen und/oder die Luftzahl bestimmen. Denkbar ist, dass die Luftzahlkenngröße mit der Luftzahl identisch ist. Vorteilhaft entspricht die Luftzahlkenngröße jedoch einem die Luftzahl abbildenden Wert. Insbesondere entspricht die Luftzahlkenngröße einer, insbesondere direkten, Steuer- und/oder Regelgröße. Vorteilhaft handelt es sich bei der Luftzahlkenngröße um ein, insbesondere von der Sensoreinheit gemessenes, Verbrennungssignal, vorzugsweise um ein elektrisches und/oder elektronisches Ionisationssignal. Dabei kann es sich insbesondere um ein Spannungs- und/oder ein Stromsignal handeln.
  • Die Sensoreinheit ist insbesondere dazu vorgesehen, eine Verbrennung des Verbrennungsluft-Brennstoff-Gemischs zu überwachen. Die Sensoreinheit umfasst, insbesondere zur Messung der effektiven Luftzahlkenngröße, zumindest einen Sensor, welcher vorzugsweise als ein Ionisationssensor, vorteilhaft als eine Ionisationselektrode und/oder besonders bevorzugt als eine Flammenionisationselektrode ausgebildet ist. Alternativ oder zusätzlich ist denkbar, dass die Sensoreinheit, insbesondere zur Messung der Luftzahlkenngröße, einen beliebigen für einem Fachmann als sinnvoll erscheinenden Sensor umfasst, welcher insbesondere als ein elektrischer, optischer und/oder chemischer Sensor ausgebildet sein kann, wie beispielsweise als Temperatursensor, thermoelektrischer Sensor, Lambdasonde, Gassensor, insbesondere Kohlenstoffmonoxidsensor und/oder Kohlendioxidsensor, Strahlungssensor, insbesondere Infrarotstrahlungssensor und/oder Ultraviolettstrahlungssensor. Die Sensoreinheit könnte beispielsweise innerhalb der Zufuhreinheit, insbesondere in einem Verbrennungsluftweg, einem Brennstoffweg und/oder einem Verbrennungsluft-Brennstoff-Gemischstromweg, angeordnet sein. Vorzugsweise ist die Sensoreinheit jedoch in einem Nahbereich der Verbrennungseinheit, insbesondere der Heizflamme der Verbrennungseinheit, und insbesondere in einem Brennraum der Heizgerätevorrichtung angeordnet. In diesem Zusammenhang soll unter einem "Nahbereich" insbesondere ein räumlicher Bereich verstanden werden, welcher aus Punkten gebildet ist, die jeweils einen Abstand von höchstens 50 cm, vorteilhaft von höchstens 30 cm, vorzugsweise von höchstens 10 cm und besonders bevorzugt von höchstens 5 cm von einem Referenzpunkt und/oder einem Referenzbauteil aufweisen.
  • Unter einer "Verbrennungsluftstromkenngröße" soll insbesondere eine Kenngröße verstanden werden, welche insbesondere mit einem Verbrennungsluftstrom, insbesondere einer -menge und/oder einer -geschwindigkeit korreliert ist. Vorzugsweise ist die Verbrennungsluftstromkenngröße zumindest teilweise mit einem Brennstoffstrom, insbesondere einer -menge und/oder einer -geschwindigkeit, korreliert. Besonders bevorzugt ist die Verbrennungsluftstromkenngröße mit einem Verbrennungsluft-Brennstoff-Gemischstrom, insbesondere einer -menge und/oder einer -geschwindigkeit, korreliert. Vorteilhaft entspricht die Verbrennungsstromkenngröße einem den Verbrennungsluftstrom, insbesondere die -menge und/oder die -geschwindigkeit, vorzugsweise zumindest teilweise den Brennstoffstrom, insbesondere -menge und/oder -geschwindigkeit und besonders bevorzugt den Verbrennungsluft-Brennstoff-Gemischstrom, insbesondere -menge und/oder -geschwindigkeit, abbildenden Wert. Die Steuereinheit ist insbesondere dazu vorgesehen, wenigstens anhand der Verbrennungsluftstromkenngröße den Verbrennungsluftstrom, insbesondere die -menge und/oder die -geschwindigkeit, vorzugsweise zumindest teilweise auf den Brennstoffstrom, insbesondere -menge und/oder -geschwindigkeit und besonders bevorzugt auf den VerbrennungsluftBrennstoff-Gemischstrom, insbesondere -menge und/oder -geschwindigkeit, zu schließen und/oder diesen zu ermitteln. Insbesondere entspricht die Verbrennungsluftstromkenngröße einer, insbesondere direkten, Steuer- und/oder Regelgröße. Unter einer "virtuellen Verbrennungsluftstromkenngröße" soll in diesem Zusammenhang insbesondere eine Verbrennungsluftstromkenngröße verstanden werden, welche indirekt messbar, vorzugsweise mittels der Sensoreinheit erfassbar und insbesondere mittels der Steuereinheit bestimmbar, ist. Unter "einer effektiven Verbrennungsluftstromkenngröße" soll in diesem Zusammenhang insbesondere eine Verbrennungsluftstromkenngröße verstanden werden, welche direkt, insbesondere mittels einer weiteren Sensoreinheit, messbar ist.
  • Weiter wird vorgeschlagen, dass die Verbrennungsluftstromkenngröße einer Drehzahl des Verbrennungsluftdosierers entspricht. Unter einer "Drehzahl des Verbrennungsluftdosierers" soll insbesondere eine Rotationsgeschwindigkeit zumindest eines drehbaren Bauteils, vorzugsweise eines Rotors, relativ zu zumindest einem weiteren festen Bauteil, insbesondere eines Stators, des Verbrennungsluftdosierers verstanden werden. Darunter, dass die Verbrennungsluftstromkenngröße einer Drehzahl zumindest "entspricht" soll insbesondere verstanden werden, dass die effektive Verbrennungsluftstromkenngröße einer direkt messbaren Drehzahl des Verbrennungsluftdosierers ist und die virtuelle Verbrennungsluftstromkenngröße lediglich eine Drehzahl des Verbrennungsluftdosierer repräsentiert. Hierdurch kann auf einfach Art und Weise die Verbrennungsluftstromkenngröße einem Betriebsparameter der Heizgerätevorrichtung zugeordnet werden.
  • Es wird ferner vorgeschlagen, dass die Steuereinheit dazu vorgesehen ist, insbesondere über eine Messung der Luftzahlkenngröße, mittels der Sensoreinheit die virtuelle Verbrennungsluftstromkenngröße zu bestimmen.
  • Die Steuer- und/oder Regeleinheit ist insbesondere dazu vorgesehen, die Luftzahlkenngröße, vorteilhaft durch ein Aufprägen einer temporären Veränderung, insbesondere des Verbrennungsluftstroms, insbesondere -menge und/oder -geschwindigkeit, vorzugsweise zumindest teilweise des Brennstoffstroms, insbesondere -menge und/oder -geschwindigkeit und besonders bevorzugt des Verbrennungsluft-BrennstofGemischstrom, insbesondere -menge und/oder -geschwindigkeit, zu variieren. Dazu weist die Heizgerätevorrichtung insbesondere eine Aufprägeeinheit auf. Die Steuerund/oder Regeleinheit ist insbesondere dazu vorgesehen, die temporäre Veränderung der Luftzahlkenngröße mittels der Messung der Luftzahlkenngröße durch Sensoreinheit, insbesondere zu zumindest zwei unterschiedlichen Zeitpunkten, zu ermitteln und insbesondere eine Zeitverzögerung zwischen dem Aufprägen und dem Messen der temporären Veränderung der Luftzahlkenngröße zu bestimmen. Insbesondere kann die Steuereinheit dazu vorgesehen sein, anhand der bestimmten Zeitverzögerung und bei Kenntnis konstruktiver Abmessungen der Zufuhreinheit die virtuelle Verbrennungsluftstromkenngröße und insbesondere der Verbrennungsluftstrom zu bestimmen. Hierdurch kann die Heizgerätevorrichtung auf einen Normalbetrieb geprüft werden.
  • Da es jedoch im Laufe einer Standzeit der Heizgerätevorrichtung und/oder einer abweichenden Verbauung der Heizgerätevorrichtung zu Änderungen der Abmessungen kommen kann wird vorteilhaft vorgeschlagen, dass die Steuereinheit zumindest eine Determinier-Kennlinie umfasst, mittels welcher die Steuereinheit dazu vorgesehen ist, die virtuelle Verbrennungsluftstromkenngröße zu bestimmen. Unter einer "Kennlinie" soll in diesem Zusammenhang insbesondere zumindest eine Referenzkurve und/oder eine Referenztabelle mit Referenzwerten verstanden werden, welche dazu vorgesehen ist, zumindest zwei Größen einander zuzuordnen. Insbesondere ist die Kennlinie in der Speichereinheit als Wertetabelle und/oder als eine mathematische Funktion hinterlegt. Hierdurch kann insbesondere unabhängig von Änderungen von Abmessungen der Zufuhreinheit, wie beispielsweise durch Verunreinigungen, ein korrekter Betrieb der Heizgerätevorrichtung ermöglicht werden.
  • In einer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die DeterminierKennlinie eine Zeitverzögerungs-Heizleistungs-Kennlinie ist. Unter einer "Zeitverzögerungs-Heizleistungs-Kennlinie" soll insbesondere eine Kennlinie verstanden werden, welche dazu vorgesehen ist, die Zeitverzögerung der Luftzahlkenngröße und die Heizleistung der Heizgerätevorrichtung einander zuzuordnen. Die Steuereinheit ist insbesondere dazu vorgesehen, mittels der Zeitverzögerung-Heizleistungs-Kennlinie eine der ermittelten Zeitverzögerung zugeordnete Heizleistung zu bestimmen. Hierdurch kann auf einfache Art und Weise der Zeitverzögerung einer Heizleistung zugeordnet werden.
  • Es ist auch denkbar, dass die Determinier-Kennlinie eine Zeitverzögerungs-Verbrennungsluftstromkenngrößen-Kennlinie ist. Unter einer "Zeitverzögerungs-Verbrennungsluftstromkenngrößen-Kennlinie" soll insbesondere eine Kennlinie verstanden werden, welche dazu vorgesehen ist, die Zeitverzögerung und die virtuelle Verbrennungsluftstromkenngröße einander zuzuordnen. Die Steuereinheit ist insbesondere dazu vorgesehen, mittels der Zeitverzögerungs-Verbrennungsluftstromkenngrößen-Kennlinie eine der ermittelten Zeitverzögerung zugeordnete, insbesondere virtuelle, Verbrennungsluftstromkenngröße zu bestimmen. Um einen Steueralgorithmus zu vereinfachen, wird jedoch vorgeschlagen, dass die Steuereinheit zumindest eine weitere Determinier-Kennlinie umfasst, mittels welcher die Steuereinheit dazu vorgesehen ist, die virtuelle Verbrennungsluftstromkenngröße zu bestimmen. Insbesondere ist die weitere Determinier-Kennlinie von der Determinier-Kennlinie verschieden und weist jedoch vorteilhaft zumindest eine Größe auf, welche die Determinier-Kennlinie ebenfalls umfasst.
  • Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass die weitere Determinier-Kennlinie eine Heizleistungs-Verbrennungsluftstromkenngrößen-Kennlinie ist. Unter einer "Heizleistungs-Verbrennungsluftstromkenngrößen-Kennlinie" soll insbesondere eine Kennlinie verstanden werden, welche dazu vorgesehen ist, die Heizleistung und die virtuelle Verbrennungsluftstromkenngröße einander zuzuordnen. Die Steuereinheit ist insbesondere dazu vorgesehen, mittels der Heizleistungs-Verbrennungsluftstromkenngrößen-Kennlinie die der bestimmbaren Heizleistung die zugeordnete virtuelle Verbrennungsluftstromkenngröße zu bestimmen. Hierdurch kann auf einfache Art und Weise der Heizleistung die Verbrennungsluftstromkenngröße zugeordnet werden.
  • Es wird weiter vorgeschlagen, dass die Heizgerätevorrichtung eine weitere Sensoreinheit umfasst, mittels welcher die Steuereinheit dazu vorgesehen ist, die effektive Verbrennungsluftstromkenngröße zu bestimmen. Bei der weiteren Sensoreinheit handelt es sich insbesondere um eine Sensoreinheit, welche dazu vorgesehen ist, die Drehzahl des Verbrennungsluftdosierers, vorteilhaft direkt, zu messen. Vorzugsweise weist die weitere Sensoreinheit zur Erfassung der effektiven Verbrennungsluftstromkenngröße zumindest einen Sensor auf, welcher insbesondere als ein Hallsensor ausgebildet ist. Hierdurch kann auf verlässliche Art und Weise die effektive Verbrennungsluftstromkenngröße direkt gemessen werden.
  • In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Steuereinheit dazu vorgesehen ist, eine Abweichung der virtuellen Verbrennungsluftstromkenngröße von der effektiven Verbrennungsluftstromkenngröße zu ermitteln und bei einer Einstellung der Luftzahl auf die Soll-Luftzahl zu berücksichtigen. Insbesondere weist die Steuereinheit ein insbesondere in der Speichereinheit hinterlegtes, Auswerteprogramm auf, welches dazu vorgesehen ist, eine Abweichung der virtuellen Verbrennungsluftstromkenngröße von der effektiven Verbrennungsluftstromkenngröße zu ermitteln. Ferner wird vorgeschlagen, dass die Steuereinheit dazu vorgesehen ist, eine Abweichung der virtuellen Verbrennungsluftstromkenngröße von der effektiven Verbrennungsluftstromkenngröße zu erkennen, wenn diese um wenigstens 1 %, vorteilhaft um wenigstens 5 %, vorzugsweise um wenigstens 10 % und besonders bevorzugt wenigstens um höchstens 30 % relativ voneinander abweichen. Bei einer Abweichung der virtuellen Verbrennungsluftstromkenngröße von der effektiven Verbrennungsluftstromkenngröße ist die Steuereinheit insbesondere dazu vorgesehen, zur Einstellung der Luftzahl auf die Soll-Luftzahl die virtuelle Verbrennungsluftstromkenngröße zu verwenden und/oder die Abweichung zu berücksichtigen. Hierdurch kann insbesondere ein Betrieb der Heizgerätevorrichtung erreicht werden, welcher zumindest im Wesentlichen unabhängig von sich ändernden Betriebs- und/oder Randbedingungen ist.
  • In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Steuereinheit zur Einstellung der Luftzahl auf die Soll-Luftzahl zumindest eine Regel-Kennlinie aufweist, welche als eine Luftzahlkenngrößen-Verbrennungsluftstromkenngrößen-Kennlinie ausgebildet ist. Unter einer Luftzahlkenngrößen-Verbrennungsluftstromkenngrößen-Kennlinie, soll insbesondere eine Kennlinie verstanden werden, welche dazu vorgesehen ist, die Verbrennungsluftstromkenngröße, insbesondere die virtuelle Verbrennungsluftstromkenngröße und/oder die effektive Verbrennungsluftstromkenngröße, und die Luftzahlkenngröße einander zuzuordnen. Insbesondere ist die Steuereinheit dazu vorgesehen, die Luftzahlkenngröße in zumindest einem Betriebszustand, insbesondere einem Steuer und/oder Regel-Betriebszustand, nach Art einer Steuerung und/oder Regelung und insbesondere anhand zumindest der Regel-Kennlinie einzustellen, insbesondere derart, dass die Luftzahlkenngröße zumindest im Wesentlichen der Soll-Luftzahlkenngröße entspricht und hierdurch insbesondere die Luftzahl zumindest im Wesentlichen der Soll-Luftzahl entspricht. Vorzugsweise entspricht die Luftzahl und/oder die Luftzahlkenngröße in einem Normalbetriebszustand zumindest im Wesentlichen der Soll-Luftzahl und/oder der Soll-Luftzahlkenngröße. Darunter, dass die Luftzahl und/oder die Luftzahlkenngröße "zumindest im Wesentlichen" der Soll-Luftzahl und/oder der Soll-Luftzahlkenngröße entspricht soll insbesondere verstanden werden, dass eine relative Abweichung der Luftzahl und/oder der Luftzahlkenngröße von der Soll-Luftzahl und/oder der Soll-Luftzahlkenngröße höchstens 10 %, vorzugsweise höchstens 5 % und besonders bevorzugt höchstens 2 % entspricht. Ferner soll unter einem "Normalbetriebszustand" insbesondere ein Betriebszustand verstanden werden, in welchem insbesondere ein vorteilhafter, insbesondere ein möglichst effizienter und/oder gleichbleibender, Betrieb der Heizgerätevorrichtung gegeben ist. Vorteilhaft soll unter einem Normalbetriebszustand ein Regel-Betriebszustand verstanden werden, bei welchem die Luftzahl insbesondere auf die Soll-Luftzahl geregelt wird und insbesondere zumindest im Wesentlichen der Soll-Luftzahl entspricht. Die Steuereinheit ist vorzugsweise dazu vorgesehen, die Regel-Kennlinie, insbesondere in regelmäßige, vorzugsweise periodischen, Zeitabständen, um die Abweichung zwischen der virtuellen und der effektiven Verbrennungsluftstromkenngröße zu korrigieren.
  • Ferner wird ein Verfahren zum Betrieb einer Heizgerätevorrichtung vorgeschlagen, bei welchem zur Einstellung einer Luftzahl auf eine Soll-Luftzahl, eine virtuelle Verbrennungsluftstromkenngröße bestimmt wird. Hierdurch kann eine Energieeffizienz gesteigert werden.
  • Die Heizgerätevorrichtung soll hierbei nicht auf die oben beschriebene Anwendung und Ausführungsform beschränkt sein. Insbesondere kann die Heizgerätevorrichtung zu einer Erfüllung einer hierin beschriebenen Funktionsweise eine von einer hierin genannten Anzahl von einzelnen Elementen, Bauteilen und Einheiten abweichende Anzahl aufweisen.
    • Zeichnung
  • Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Die Zeichnung, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
  • Es zeigen:
    • Fig. 1
    ein als Gasbrenner ausgebildetes Heizgerät mit einer Heizgerätevorrichtung in einer schematischen Darstellung,
    Fig. 2
    ein Schaubild einer Determinier-Kennlinie der Heizgerätevorrichtung,
    Fig. 3
    ein Schaubild einer weiteren Determinier-Kennlinie der Heizgerätevorrichtung,
    Fig. 4
    ein Schaubild einer Regel-Kennlinie der Heizgerätevorrichtung,
    Fig. 5
    ein Schaubild einer weiteren Regel-Kennlinie der Heizgerätevorrichtung,
    Fig. 6
    ein beispielhaftes Ablaufdiagramm für ein Verfahren zum Betrieb der Heizgerätevorrichtung und
    Fig. 7
    ein alternatives Ausführungsbeispiel eines als Gasbrenner ausgebildetes Heizgeräts mit einer Heizgerätevorrichtung in einer schematischen Darstellung.
    Beschreibung der Ausführungsbeispiele
  • Figur 1 zeigt ein beispielhaftes als Gasbrenner ausgebildetes Heizgerät 32a in einer schematischen Darstellung. Das Heizgerät 32a weist eine Heizgerätevorrichtung auf.
  • Die Heizgerätevorrichtung umfasst einen Verbrennungsluftdosierer 20a. Der Verbrennungsluftdosierer 20a ist als Aktor ausgebildet. Im vorliegenden Fall ist der Verbrennungsluftdosierer 20a als drehzahlvariables Gebläse ausgebildet und zwar insbesondere als ein Lüfter. Der Verbrennungsluftdosierer 20a ist dazu vorgesehen, einen Verbrennungsluftstrom 22a zu fördern. Ferner weist die Heizgerätevorrichtung eine Aufprägeeinheit 34a auf. Die Aufprägeeinheit 34a ist im vorliegenden Fall dazu vorgesehen, in zumindest einem Betriebszustand eine temporäre Veränderung auf den Verbrennungsluftstrom 22a aufzuprägen.
  • Des Weiteren umfasst die Heizgerätevorrichtung einen Brennstoffdosierer 36a. Der Brennstoffdosierer 36a ist als Aktor ausgebildet. Im vorliegenden Fall ist der Brennstoffdosierer 36a als durchsatzvariables und insbesondere elektronisches Brennstoffventil ausgebildet. Der Brennstoffdosierer 36a ist als Regelventil ausgebildet. Der Brennstoffdosierer 36a ist dazu vorgesehen, einen Brennstoffstrom 38a zu erzeugen und/oder zu fördern. Im vorliegenden Fall ist der Brennstoff ein Gas. Zudem ist der Brennstoffdosierer 36a dazu vorgesehen, eine Brennstoffmenge einzustellen. Alternativ oder zusätzlich kann ein Brennstoffdosierer eine Brennstoffmesseinheit umfassen, wodurch der Brennstoffdosierer insbesondere dazu vorgesehen ist, eine Brennstoffmenge präzise zu messen.
  • Die Heizgerätevorrichtung weist eine Zufuhreinheit 40a auf. Die Zufuhreinheit 40a umfasst einen Verbrennungsluftweg. Der Verbrennungsluftweg ist dazu vorgesehen, den Verbrennungsluftstrom 22a zu führen. Die Zufuhreinheit 40a umfasst ferner einen Brennstoffweg. Der Brennstoffweg ist dazu vorgesehen, den Brennstoffstrom 38a zu führen. Darüber hinaus umfasst die Zufuhreinheit 40a einen Verbrennungsluft-Brennstoff-Gemischweg. Der Verbrennungsluft-Brennstoff-Gemischweg ist dazu vorgesehen, den Verbrennungsluftstrom 22a mit dem Brennstoffstrom 38a zu mischen. Der Verbrennungsluft-Brennstoff-Gemischstromweg ist ferner dazu vorgesehen, einen Verbrennungsluft-Brennstoff-Gemischstrom 42 zu führen.
  • Die Heizgerätevorrichtung umfasst eine Verbrennungseinheit 44a. Die Verbrennungseinheit 44a ist dazu vorgesehen, ein Verbrennungsluft-Brennstoff-Gemisch des Verbrennungsluft-Brennstoff-Gemischstroms 42a zu verbrennen. Dabei ist die Verbrennungseinheit 44a dazu vorgesehen, eine Heizflamme 46a zu erzeugen. Im vorliegenden Fall ist die Verbrennungseinheit 44a dazu vorgesehen, die Heizflamme 46a in einem Brennraum der Heizgerätevorrichtung zu erzeugen.
  • Die Heizgerätevorrichtung weist ferner eine Sensoreinheit 18a auf. Die Sensoreinheit 18a weist genau einen Sensor auf. Die Sensoreinheit 18a ist in dem Brennraum der Heizgerätevorrichtung angeordnet. Im vorliegenden Fall ist die Sensoreinheit 18a in einem Nahbereich der Heizflamme 46a der Verbrennungseinheit 44a angeordnet. Der Sensor der Sensoreinheit 18a ist als Flammenionisationselektrode ausgebildet. Die Sensoreinheit 18a ist im vorliegenden Fall dazu vorgesehen, eine Luftzahlkenngröße 12a der Verbrennung zu erfassen. Die Luftzahlkenngröße 12a entspricht einer Steuer- und/oder Regelgröße. Im vorliegenden Fall entspricht die Luftzahlkenngröße 12a einem Ionisationswert der Verbrennung. Die Sensoreinheit 18a macht sich dabei den Umstand zu Nutze, dass Flammen bei Anlegen einer elektrischen Spannung Strom leiten. Alternativ ist denkbar, mehrere Sensoreinheiten und/oder Sensoreinheiten mit mehreren Sensoren zu verwenden. Dabei könnten die Sensoreinheiten insbesondere von einer Flammenionisationselektrode verschieden ausgebildet sein und/oder in einem anderen Bereich der Heizgerätevorrichtung angeordnet sein.
  • Des Weiteren weist die Heizgerätevorrichtung eine weitere Sensoreinheit 28a auf. Die weitere Sensoreinheit 28a weist genau einen Sensor auf. Die Sensoreinheit 28a ist an dem Verbrennungsluftdosierer 20a angeordnet. Es ist denkbar, dass die weitere Sensoreinheit 28a ein Teil des Verbrennungsluftdosierers 20a ist. Der Sensor der weiteren Sensoreinheit 28a ist als ein Hallsensor ausgebildet. Die weitere Sensoreinheit 28a ist im vorliegenden Fall dazu vorgesehen, eine effektive Verbrennungsluftstromkenngröße 14a direkt zu messen. Im vorliegenden Fall entspricht die effektive Verbrennungsluftstromkenngröße 14a einer Drehzahl des Verbrennungsluftdosierers 20a. In anderen Worten ausgedrückt, ist die weitere Sensoreinheit 28a dazu vorgesehen, eine Drehzahl des Verbrennungsluftdosierers 20a direkt zu messen. Alternativ ist denkbar, mehrere weitere Sensoreinheiten und/oder weitere Sensoreinheiten mit mehreren Sensoren zu verwenden. Dabei könnten die weiteren Sensoreinheiten insbesondere von einem Hallsensor verschieden ausgebildet sein und/oder in und/oder an einem anderen Bereich und/oder Bauteil der Heizgerätevorrichtung angeordnet sein.
  • Ferner weist die Heizgerätevorrichtung eine Steuereinheit 10a auf. Die Steuereinheit 10a ist dazu vorgesehen, einen Betrieb der Heizgerätevorrichtung zu steuern. Dazu weist die Steuereinheit 10a eine Recheneinheit, eine Speichereinheit und ein in der Rechenspeichereinheit hinterlegtes Betriebsprogramm auf, das dazu vorgesehen ist, von der Recheneinheit ausgeführt zu werden. Die Steuereinheit 10a ist dazu vorgesehen, eine angeforderte Heizleistung bereitzustellen. Dazu weist die Steuereinheit 10a eine elektrische Verbindung mit dem Verbrennungsluftdosierer 20a auf. Zudem weist die Steuereinheit 10a eine elektrische Verbindung mit dem Brennstoffdosierer 36a auf. Ferner weist die Steuereinheit 10a eine elektrische Verbindung mit der Sensoreinheit 18a auf. Des Weiteren weist die Steuereinheit 10a eine elektrische Verbindung mit der Aufprägeeinheit 34a auf. Ferner weist die Steuereinheit 10a eine elektrische Verbindung mit der weiteren Sensoreinheit 28a auf. Alternativ ist denkbar, dass eine Steuereinheit eine drahtlose Verbindung mit einem Verbrennungsluftdosierer, einem Brennstoffdosierer und/oder einer Sensoreinheit aufweist. Ferner könnten eine Steuereinheit und eine Speichereinheit separat ausgebildet sein. Die Steuereinheit 10a ist dazu vorgesehen, Steuersignale zu einer Einstellung des Verbrennungsluftdosierers 20a und des Brennstoffdosierers 36a bereitzustellen. Zudem ist die Steuereinheit 10a dazu vorgesehen, aktuelle Betriebswerte der Heizgerätevorrichtung zu erfassen. Dabei ist die Steuereinheit 10a dazu vorgesehen, ein Brennstoffdosierersignal des Brennstoffdosierers 36a, ein Verbrennungsluftdosierersignal des Verbrennungsluftdosierers 20a und ein Sensorsignal der Sensoreinheit 18a zu erfassen.
  • Die Steuereinheit 10a ist dazu vorgesehen, die Luftzahlkenngröße 13a auf eine Soll-Luftzahlkenngröße 12a zu steuern und/oder zu regeln, sodass die Luftzahl der Soll-Luftzahl entspricht. Demnach ist die Steuereinheit 10a dazu vorgesehen, die Luftzahlkenngröße 13a direkt zu steuern und/oder zu regeln und die Luftzahl indirekt zu steuern und zu regeln. Im vorliegenden Fall ist die Steuereinheit 10a dazu vorgesehen, in einem Steuer-Betriebszustand die Luftzahl nach Art einer Steuerung auf die Soll-Luftzahl einzustellen und in einem Regel-Betriebszustand und/oder einem Normalbetriebszustand die Luftzahl nach Art einer Regelung auf die Soll-Luftzahl einzustellen. Die Steuereinheit 10a ist dazu vorgesehen, die Luftzahl anhand von Kennlinien 24a, 26a, 30a auf die Soll-Luftzahl einzustellen. Die Kennlinien 24a, 26a, 30a sind dabei als Wertetabellen in der Speichereinheit hinterlegt.
  • Figur 2 zeigt ein Schaubild einer Determinier-Kennlinie 24a der Heizgerätevorrichtung. Die Determinier-Kennlinie 24a ist in der Speichereinheit hinterlegt. Die Determinier-Kennlinie 24a ist als eine Zeitverzögerungs-Heizleistungs-Kennlinie ausgebildet. Auf einer Ordinatenachse 48a ist die Zeitverzögerung dargestellt. Auf einer Abszissenachse 50a ist die Heizleistung dargestellt. Der beispielhafte Verlauf der Referenzkurve der Kennlinie 24a ordnet die Zeitverzögerung und die Heizleistung einander zu. Die Steuereinheit 10a ist dazu vorgesehen, mittels der Determinier-Kennlinie 24a eine virtuelle Verbrennungsluftstromkenngröße 16a zu bestimmen. Dazu ist die Steuereinheit 10a dazu vorgesehen, mittels der Determinier-Kennlinie 24a eine Heizleistung 54a zu bestimmen, indem diese mittels der Determinier-Kennlinie 24 einer ermittelten Zeitverzögerung 52a die Heizleistung 54a zuordnet.
  • Figur 3 zeigt ein Schaubild der weiteren Determinier-Kennlinie 26a der Heizgerätevorrichtung. Die Steuereinheit 10a umfasst die weitere Determinier-Kennlinie 26a. Die weitere Determinier-Kennlinie 26a ist in der Speichereinheit hinterlegt. Die weitere Determinier-Kennlinie 26a ist als eine Heizleistungs-Verbrennungsluftstromkenngrößen-Kennlinie ausgebildet. Auf einer Ordinatenachse 56a ist die Heizleistung dargestellt. Auf einer Abszissenachse 58a ist die Verbrennungsluftstromkenngröße dargestellt. Der beispielhafte Verlauf einer Referenzkurve der weiteren Determinier-Kennlinie 26a ordnet die Heizleistung und die Verbrennungsluftstromkenngröße einander zu. Die Steuereinheit 10a ist dazu vorgesehen, mittels der weiteren Determinier-Kennlinie 26a die virtuelle Verbrennungsluftstromkenngröße 16a zu bestimmen. Die Steuereinheit 10a ist dazu vorgesehen, die virtuelle Verbrennungsluftstromkenngröße 16a zu bestimmen, indem diese mittels der weiteren Determinier-Kennlinie 26a die bestimmte Heizleistung 54a der virtuellen Verbrennungsluftstromkenngröße 16a zuordnet.
  • Figur 4 zeigt ein Schaubild der Regel-Kennlinie 30a der Heizgerätevorrichtung. Die Steuereinheit 10a weist die Regel-Kennlinie 30a auf. Die Regel-Kennlinie 30a ist in der Speichereinheit hinterlegt. Die Regel-Kennlinie 30a dient der Steuereinheit 10a zur Einstellung der Luftzahl auf die Soll-Luftzahl. Die Regel-Kennlinie 30a ist als eine Luftzahlkenngrößen-Verbrennungsluftstromkenngrößen-Kennlinie ausgebildet. Auf einer Ordinatenachse 60a ist die Luftzahlkenngröße dargestellt. Auf einer Abszissenachse 62a ist die Verbrennungsluftstromkenngröße dargestellt. Der beispielhafte Verlauf der Referenzkurve der Regel-Kennlinie ordnet die Luftzahlkenngröße und die Verbrennungsluftstromkenngröße einander zu. Die Regel-Kennlinie 30a zeigt die Zuordnung für die Soll-Luftzahl von 1,2. Ferner sind in Figur 4 zum Vergleich alternative RegelKennlinien 30a', 30a" dargestellt. Die Regel-Kennlinie 30a" zeigt eine Zuordnung der Luftzahlkenngröße und der Verbrennungsluftstromkenngröße für eine Luftzahl von 1. Die Regel-Kennlinie 30a' zeigt eine Zuordnung der Luftzahlkenngröße und der Verbrennungsluftstromkenngröße für eine Luftzahl von 1,4. Die Steuereinheit 10a ist dazu vorgesehen, die Luftzahlkenngröße 13a in zumindest einem Betriebszustand, insbesondere einem Steuer und/oder Regel-Betriebszustand, nach Art einer Steuerung und/oder Regelung und insbesondere anhand zumindest der Regel-Kennlinie einzustellen, insbesondere derart, dass die Luftzahlkenngröße 13a zumindest im Wesentlichen der Soll-Luftzahlkenngröße 12a entspricht und hierdurch insbesondere die Luftzahl zumindest im Wesentlichen der Soll-Luftzahl entspricht.
  • Figur 5 zeigt ein Schaubild einer weiteren Regel-Kennlinie 64a, welche insbesondere von der Steuereinheit 10a umfasst sein kann. Die weitere Regel-Kennlinie 64a ist als eine Luftzahlkenngrößen-Heizleistungs-Kennlinie ausgebildet. Auf einer Ordinatenachse 66a ist die Luftzahlkenngröße dargestellt. Auf einer Abszissenachse 68a ist die Heizleistung dargestellt. Die weitere Regel-Kennlinie 30a kann der Steuereinheit 10a insbesondere zur Einstellung der Luftzahl auf die Soll-Luftzahl dienen. Der beispielhafte Verlauf der Referenzkurven der Regel-Kennlinie ordnet die Luftzahlkenngröße und die Heizleistung einander zu. Die Regel-Kennlinie 64a zeigt eine Zuordnung der Luftzahlkenngröße und der Heizleistung für die Soll-Luftzahl von 1,2. Ferner sind in Figur 5 zum Vergleich weitere alternative Regel-Kennlinien 64a', 64a" dargestellt. Die RegelKennlinie 64a" zeigt eine Zuordnung der Luftzahlkenngröße und der Heizleistung für eine Luftzahl von 1. Die Regel-Kennlinie 64a' zeigt eine Zuordnung der Luftzahlkenngröße und der Heizleistung für eine Luftzahl von 1,4. Die Steuereinheit 10a kann insbesondere dazu vorgesehen sein, die Luftzahlkenngröße in zumindest einem Betriebszustand, insbesondere einem Steuer und/oder Regel-Betriebszustand, nach Art einer Steuerung und/oder Regelung und insbesondere anhand zumindest der weiteren Regel-Kennlinie 64a einzustellen. Dabei kann eine Regelung und/oder Steuerung direkt über eine Bestimmung der Heizleistung, insbesondere mittels der Determinier-Kennlinie 24a, erfolgen. Alternativ oder zusätzlich ist denkbar, dass anstelle der virtuellen und effektiven Verbrennungsluftstromkenngrößen, die Steuereinheit dazu vorgesehen ist, eine virtuelle und eine effektive Heizleistung zu bestimmen und vorzugsweise zur Regelung zu verwenden.
  • Die Figur 5 zeigt ein beispielhaftes Ablaufdiagramm für einen Betrieb der Heizgerätevorrichtung. Im vorliegenden Fall ist die Steuereinheit 10a dazu vorgesehen, ein Verfahren auszuführen, bei welchem zumindest abhängig von der Luftzahlkenngröße 12a und einer Verbrennungsluftstromkenngröße 14a, 16a eine Luftzahl auf eine Soll-Luftzahl eingestellt wird. Das Verfahren wird von der Steuereinheit 10a mittels eines in der Speichereinheit hinterlegten Betriebsprogramms ausgeführt.
  • Das Verfahren umfasst einen Verfahrensschritt 70a. In dem Verfahrensschritt 70a wird eine Zeitverzögerung 52a bestimmt. Dazu wird mittels der Steuereinheit 10a der Verbrennungsluftstrom 22a und/oder den Verbrennungsluft-Brennstoff-Gemischstrom 42a durch Aufprägen mittels der Aufprägeeinheit 34a variiert. Dies führt zu einer temporären Veränderung der Luftzahlkenngröße. Von der Steuereinheit 10a wird die temporäre Veränderung der Luftzahlkenngröße mittels der Sensoreinheit 18a gemessen. Mittels der Steuereinheit 10a wird aus der temporären Veränderung der Luftzahlkenngröße die Zeitverzögerung 52a zwischen dem Aufprägen und dem Detektieren der temporären Veränderung bestimmt. Ferner wird in dem Verfahrensschritt 70a von der Steuereinheit 10a mittels der Determinier-Kennlinie 24a die zu der bestimmten Zeitverzögerung 52a zugeordnete Heizleistung 54a bestimmt.
  • Ferner umfasst das Verfahren einen Verfahrensschritt 72a. In dem Verfahrensschritt 72a wird von der Steuereinheit 10a mittels der weiteren Determinier-Kennlinie 26a die zu der bestimmten Heizleistung 54a zugeordnete virtuelle Verbrennungsluftstromkenngröße 16a bestimmt.
  • Ferner umfasst das Verfahren einen Verfahrensschritt 74a. In dem Verfahrensschritt 74a wird von der Steuereinheit 10a mittels der weiteren Sensoreinheit 28a die effektive Verbrennungsluftstromkengröße 14a bestimmt. Anschließend wird von der Steuereinheit 10a eine Abweichung der virtuellen Verbrennungsluftstromkenngröße 16a von der effektiven Verbrennungsluftstromkenngröße 14a ermittelt. Ist die Abweichung geringer als eine relative Abweichung der virtuellen Verbrennungsluftstromkenngröße 16a von der effektiven Verbrennungsluftstromkenngröße 14a von 5 % wird zur Einstellung der Luftkennzahl auf eine Soll-Luft-Kennzahl die effektive Verbrennungsluftstromkenngröße 14a verwendet. Ist die Abweichung der virtuellen Verbrennungsluftstromkenngröße 16a von der effektiven Verbrennungsluftstromkenngröße 14a größer als 5 % wird zur Einstellung der Luftkennzahl auf eine Soll-Luft-Kennzahl die virtuelle Verbrennungsluftstromkenngröße 16a verwendet. Ferner wird von der Steuereinheit 10a die Regel-Kennlinie 30a, insbesondere in regelmäßige, vorzugsweise periodischen, Zeitabständen, um die Abweichung der virtuellen Verbrennungsluftstromkenngröße 16a von der effektiven Verbrennungsluftstromkenngröße 14a korrigiert. Bei der Korrektur handelt es sich insbesondere um eine Offset-Korrektur der Abszissenachse 62a um den Betrag der Abweichung der virtuellen Verbrennungsluftstromkenngröße 16a von der effektiven Verbrennungsluftstromkenngröße 14a.
  • Ferner umfasst das Verfahren einen Verfahrensschritt 76a. In dem Verfahrensschritt 76a wird von der Steuereinheit 10a mittels des Brennstoffdosierers 36a und/oder des Verbrennungsluftdosierers 20a die Luftzahlkenngröße 13a auf dieser Art und Weise auf die Soll-Luftzahlkenngröße 12a eingestellt, dass für die entsprechende Verbrennungsluftstromkenngröße 14a, 16a die Luftzahl auf die Soll-Luftzahl eingestellt ist.
  • In der Figur 7 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt. Die nachfolgenden Beschreibungen und die Zeichnungen beschränken sich im Wesentlichen auf die Unterschiede zwischen den Ausführungsbeispielen, wobei bezüglich gleich bezeichneter Bauteile, insbesondere in Bezug auf Bauteile mit gleichen Bezugszeichen, grundsätzlich auch auf die Zeichnungen und/oder die Beschreibung der anderen Ausführungsbeispiele, insbesondere der Figuren 1 bis 6, verwiesen werden kann. Zur Unterscheidung der Ausführungsbeispiele ist der Buchstabe a den Bezugszeichen des Ausführungsbeispiels in den Figuren 1 bis 6 nachgestellt. In dem Ausführungsbeispiel der Figur 7 ist der Buchstabe a durch die Buchstaben b ersetzt.
  • Das weitere Ausführungsbeispiel unterscheidet sich dabei zumindest im Wesentlichen von dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel dadurch, dass hier der Verbrennungsluftdosierer 20b dazu vorgesehen ist, einen Verbrennungsluft-Brennstoff-Gemischstrom 42b zu fördern. Dies ist ergibt sich aus der Positionierung des Verbrennungsluftdosierers 20b entlang der Zufuhreinheit 40b im Bereich des Verbrennungsluft-Brennstoff-Gemischwegs. Im Gegensatz dazu ist im vorhergehenden Ausführungsbeispiel in der Figur 1 der Verbrennungsluftdosiere 20a im Bereich des Verbrennungsluftwegs angeordnet.

Claims (12)

  1. Heizgerätevorrichtung, insbesondere Gas- und/oder Ölbrennervorrichtung, mit zumindest einer Steuereinheit (10a; 10b), welche dazu vorgesehen ist, abhängig von zumindest einer Luftzahlkenngröße (12a) und zumindest einer Verbrennungsluftstromkenngröße (14a, 16a) eine Luftzahl auf eine Soll-Luftzahl einzustellen, mit zumindest einer Sensoreinheit (18a; 18b), welche zur Messung der Luftzahlkenngröße (12a) vorgesehen ist, mit zumindest einem Verbrennungsluftdosierer (20a; 20b), welcher dazu vorgesehen ist, zumindest abhängig von einer effektiven Verbrennungsluftstromkenngröße (14a) wenigstens einen Verbrennungsluftstrom (22a; 22b) zu fördern, wobei die Steuereinheit (10a; 10b) zur Einstellung der Luftzahl auf die Soll-Luftzahl dazu vorgesehen ist, eine virtuelle Verbrennungsluftstromkenngröße (16a) zu bestimmen.
  2. Heizgerätevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbrennungsluftstromkenngröße (14a; 16a) einer Drehzahl des Verbrennungsluftdosierers (20a; 20b) zumindest entspricht.
  3. Heizgerätevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (10a; 10b) dazu vorgesehen ist, mittels der Sensoreinheit (18a; 18b) die virtuelle Verbrennungsluftstromkenngröße (16a) zu bestimmen.
  4. Heizgerätevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (10a; 10b) zumindest eine DeterminierKennlinie (24a) umfasst, mittels welcher die Steuereinheit (10; 10b) dazu vorgesehen ist, die virtuelle Verbrennungsluftstromkenngröße (16a) zu bestimmen.
  5. Heizgerätevorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Determinier-Kennlinie (24a) eine Heizleistungs-Zeitverzögerungs-Kennlinie ist.
  6. Heizgerätevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (10a; 10b) zumindest eine weitere Determinier-Kennlinie (26a) umfasst, mittels welcher die Steuereinheit (10a; 10b) dazu vorgesehen ist, die virtuelle Verbrennungsluftstromkenngröße (16a) zu bestimmen.
  7. Heizgerätevorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die weitere Determinier-Kennlinie (26a) eine Heizleistungs-Verbrennungsluftstromkenngrößen-Kennlinie ist.
  8. Heizgerätevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch zumindest eine weitere Sensoreinheit (28a; 28b), mittels welcher die Steuereinheit (10a; 10b) dazu vorgesehen ist, die effektive Verbrennungsluftstromkenngröße (14a) zu bestimmen.
  9. Heizgerätevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (10a; 10b) dazu vorgesehen ist, eine Abweichung der virtuellen Verbrennungsluftstromkenngröße (16a) von der effektiven Verbrennungsluftstromkenngröße (14a) zu ermitteln und bei einer Einstellung der Luftzahl auf die Soll-Luftzahl zu berücksichtigen.
  10. Heizgerätevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (10a; 10b) zur Einstellung der Luftzahl auf die Soll-Luftzahl zumindest eine Regel-Kennlinie (24a) aufweist, welche als eine Luftzahlkenngrößen-Verbrennungsluftstromkenngrößen-Kennlinie ausgebildet ist.
  11. Heizgerät (32a; 32b) mit zumindest einer Heizgerätevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
  12. Verfahren zum Betrieb einer Heizgerätevorrichtung, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 10, bei welchem zur Einstellung einer Luftzahl auf eine Soll-Luftzahl eine virtuelle Verbrennungsluftstromkenngröße (16a) bestimmt wird.
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