EP3290800B1 - Verfahren zum aktualisieren einer kennlinie in einem heizsystem sowie eine steuereinheit und ein heizsystem - Google Patents

Verfahren zum aktualisieren einer kennlinie in einem heizsystem sowie eine steuereinheit und ein heizsystem Download PDF

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EP3290800B1
EP3290800B1 EP17187654.3A EP17187654A EP3290800B1 EP 3290800 B1 EP3290800 B1 EP 3290800B1 EP 17187654 A EP17187654 A EP 17187654A EP 3290800 B1 EP3290800 B1 EP 3290800B1
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EP
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characteristic curve
heating system
parameter
updating
characteristic
Prior art date
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Ab Snijder
Jan Koudijs
Danny Leerkes
Jan Westra
Maarten Van Bentem
Bram JASPERS
Sjoerd Reijke
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Robert Bosch GmbH
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Robert Bosch GmbH
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Publication date
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    • F23N5/242—Preventing development of abnormal or undesired conditions, i.e. safety arrangements using electronic means
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    • F23N2227/00—Ignition or checking
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    • F23N2233/00—Ventilators
    • F23N2233/06—Ventilators at the air intake
    • F23N2233/08—Ventilators at the air intake with variable speed

Definitions

  • the invention relates to a method for updating a characteristic curve in a heating system.
  • the invention also relates to a control unit which is designed to carry out the method according to the invention and to a heating system with the control unit according to the invention.
  • the EP 2 466 204 A1 shows a method for updating a setpoint characteristic curve S1 for an ionization current.
  • a test point B is first determined by shifting it by a fixed, predetermined ⁇ .
  • the new setpoint characteristic curve S2 is derived from test point B.
  • the DE 10 2011 111 453 A1 shows and describes a method in which an assignment function for setting an air ratio in a heating device is updated.
  • the assignment function is a table of values which assigns a control signal for adjusting a fuel metering device to an amount of combustion air.
  • the assignment function is updated in control phases in that all value pairs of the assignment function are shifted or scaled with a factor if a recorded, current value pair deviates too much from a value pair from the assignment function.
  • the method has the disadvantage that the assignment function corrected in this way continues to have the same functional features or characteristics.
  • the course of the corrected allocation function corresponds to the course of the incorrect allocation function, the corrected allocation function is only shifted or scaled by the factor. If the actually required assignment function changes significantly from the characteristics of its course, for example due to a change in a slope or curvature, so that the required one Assignment function cannot be determined by shifting by or scaling with a factor, for example due to a sudden change in the external conditions, it is not possible with the method to update the assignment function as necessary. The heater can then no longer be operated optimally to the desired extent.
  • the invention provides a method for updating a characteristic curve in a heating system.
  • the fact that at least two update points are recorded along the characteristic curve and the characteristic curve is redetermined as a function of the at least two update points results in the advantage that the course of the characteristic curve can be completely re-adjusted.
  • the characteristic curve can also be adapted, in particular, to major changes in internal and / or external conditions.
  • the heating system can be operated reliably and largely optimally to the intended extent.
  • Heating system is to be understood as meaning at least one device for generating thermal energy, in particular a heating device or heating burner, in particular for use in heating a building and / or for generating hot water, preferably by burning a gaseous or liquid fuel.
  • a heating system can also consist of several such devices for generating thermal energy and other devices that support the heating operation, such as hot water and fuel storage tanks.
  • a “characteristic curve” should be understood to mean a data field which is suitable for controlling and / or regulating and / or regulating the heating system calibrate.
  • the characteristic curve can be described and / or defined by at least two values that characterize it.
  • a characteristic curve can be present, for example, in the form of a table and / or a functional specification or an algorithm.
  • the characteristic curve advantageously assigns at least one further operating parameter to at least one operating parameter of the heating system.
  • the characteristic curve can assign a setpoint value for an operating parameter to existing operating parameters and / or operating conditions.
  • operating parameters are to be understood as parameters that are used by a control unit of the heating system for controlling and / or monitoring and / or regulating and / or calibrating processes running in the heating system.
  • operating parameters are the fan speed, an ionization current on a flame of the heating system or a desired opening width of a fuel control valve.
  • characteristics are a fan speed characteristic which, for example, assigns a required fan speed to a required power, or a flame ionization characteristic which, for example, assigns a target ionization current to a fan speed.
  • a characteristic curve can also be part of a characteristic map. For example, the choice of a characteristic curve can depend on an operating parameter, for example a burner output.
  • characteristic curves are then stored in the control unit, each of which is selected as a function of the value of the operating parameter present. The set of characteristics assigned to a different value of the operating parameter in each case forms the characteristics map.
  • “Regulating the heating system” should be understood to mean setting operating parameters which is largely possible during normal, intended operation and largely does not interfere with normal, intended operation. Controlling the heating system can also be understood to mean at least partial setting of a characteristic curve. In particular, can when regulating, measured values are recorded or operating parameters are measured and taken into account when setting the operating parameters or the characteristic curve. For example, regulating the heating system can be understood to mean a regulating process running in the control unit which adapts the opening width of the fuel valve as a function of the combustion parameter recorded.
  • “Calibrating the heating system” should be understood to mean, in particular, an at least partially new setting, preferably a largely completely new setting, of a characteristic curve.
  • the heater can be operated in a special "calibration mode" which at least partially restricts or interrupts the normal, intended operation. For example, a performance spectrum of the heater can be run through to check a characteristic.
  • Controlling the heating system is to be understood as an operating mode of a heating system in which the components of the heating system are controlled by the control unit largely as a function of operating parameters and / or characteristics. In particular, largely no measured values should be recorded during control. In particular, the control should not depend on measured values or recorded operating parameters.
  • Update point is to be understood as a tuple or a set of values of operating parameters in which at least one operating parameter is determined or measured, in particular by regulating the heating system, in particular by a regulating process.
  • Detecting an update point along the characteristic curve should be understood to mean a determination of an update point which is provided to check an assignment or a point of the characteristic curve. For example, assigns the characteristic curve to a first operating parameter of the heating system to a second operating parameter, the heating system is operated with the first operating parameter. The heating system is regulated and / or calibrated and the second operating parameter set by the regulation and / or calibration is measured.
  • the update point comprises the first operating parameter and the measured second operating parameter.
  • the update point is suitable for checking the second operating parameter assigned to the first operating parameter by the characteristic curve, in particular by a comparison with the measured second operating parameter of the update point.
  • “New determination of the characteristic curve as a function of the at least two update points” should be understood to mean a new determination of the characteristic curve, in particular a calculation process in which an assignment by characteristic curve and / or a course of the characteristic curve is adapted at least in sections. If the characteristic curve is determined or defined, for example, by at least two values that characterize it, then these characterizing values can be determined as a function of the at least two update points for the new determination of the characteristic curve. If, for example, the characteristic curve is a table of values, the value pairs of which can be determined with a polynomial of the second order, then this polynomial or its functional rule can be defined by three coefficients. Three new coefficients can be uniquely determined depending on three update points. With the help of the new functional rule, new pairs of values can be determined for the characteristic.
  • the at least two update points are recorded in a closed loop mode.
  • “Closed-loop mode” should be understood to mean a control process in which a first operating parameter, which preferably corresponds to a control signal to a component of the heating system, for example to regulate a fuel supply, is set so that a second operating parameter largely has the value of a Target operating parameter assumes.
  • the first operating parameter is preferably adapted iteratively.
  • the first operating parameter is particularly preferably set as a function of a deviation of the second operating parameter from the setpoint operating parameter.
  • the heating system is preferably operated in a closed-loop mode when a burner output parameter is largely constant or changes sufficiently slowly or slightly.
  • “Burner output parameter” is to be understood in particular as a parameter which is correlated with the output, in particular a heating output, of the heating system.
  • the power, in particular the heating power, of the heating system can advantageously be determined, in particular by the control and / or regulating unit of the heating system, at least on the basis of the burner power parameter.
  • the burner output parameter advantageously corresponds to at least one or exactly one measured value representing the output or can be clearly assigned to such a measured value.
  • Such a measured value can be, for example, a temperature, an air flow rate, a fan control signal or a fan speed.
  • the characteristic curve is redetermined as a function of how much the at least two update points deviate from the characteristic curve, in particular by forming the difference, a particularly reliable setting of the characteristic curve is possible. In this way, for example, measured values that deviate too greatly, in particular due to measurement errors, can be taken into account when the at least two update points are recorded. Furthermore, unnecessary updates, for example if an update point deviates from the characteristic curve only within the scope of a measurement inaccuracy or signal noise.
  • the method is particularly advantageous if the characteristic curve can be described by a polynomial of the second degree or depends on it and is redefined as a function of three update points. In this way it is possible to update the characteristic particularly quickly.
  • the reliability of the method is further increased if the at least two update points are at least partially recorded at predetermined test points.
  • test points By defining test points, the technical properties of the heating system can be taken into account.
  • the new determination of the characteristic is particularly quick and precise.
  • the heating system is operated temporarily in a calibration mode as soon as a first update point is detected that deviates sufficiently from the characteristic curve and the heating system is operated in the calibration mode so that at least one further update point is detected, this has the advantage that changes which make a new determination of the characteristic necessary, can react particularly quickly.
  • the heating system is temporarily operated in a characteristic mode, with the heating system being controlled or regulated depending on the characteristic, this has the advantage that the heating system can largely be operated to its full extent if regulation cannot be carried out or can only be carried out to a limited extent. In particular, the heating system can thus continue to be operated when measured values cannot be recorded or when operating parameters cannot be measured.
  • a "characteristic mode" is understood to mean controlling the heating system. If, for example, in the closed-loop mode, a control signal is set in such a way that a first operating parameter assumes the value of a setpoint operating parameter, so In the characteristic mode, the heating system is controlled with a characteristic that assigns a control signal to a burner output parameter.
  • the reliability of the method is further increased if the heating system is operated in the characteristic curve mode, if a variation of a burner output parameter is greater than a limit variation and / or if a rate of variation of the burner output parameter is greater than a limit speed.
  • the regulation of the heating system in particular in a closed-loop mode, requires a certain amount of time to adjust to the new burner output parameter. During this time it is conceivable that the heating system or the combustion is not operated optimally. It can be advantageous, in particular with regard to emissions, if the heating system is operated in characteristic mode during the phase in which the burner output parameter is changed.
  • the characteristic curve is newly determined in characteristic curve mode as a function of the at least two update points, this has the advantage that the characteristic curve is not determined too quickly. It is possible that further update points can be acquired before the characteristic is required in characteristic mode. In this way, an unnecessary new determination of the characteristic curve is largely avoided.
  • a fluid supply parameter is set in the closed-loop mode in such a way that a combustion parameter is largely the same as a target combustion parameter, this allows a particularly efficient combustion process. In this way, emissions are largely reduced to a minimum.
  • a “fluid supply parameter” is to be understood in particular as a scalar parameter which, in particular, has at least one, in particular a burner unit of the heating system, fluid, in particular a combustion air flow, a fuel flow and / or a mixture flow, in particular of a combustion air and the fuel, is correlated.
  • a volume flow and / or a mass flow of the at least one fluid can advantageously be inferred and / or the volume flow and / or the mass flow of the at least one fluid can be determined, in particular by a control and / or regulating unit of the heating system, at least on the basis of the fluid supply parameter.
  • An example of a fluid supply parameter is the specification of an opening width of a fuel valve or a valve control signal to the fuel valve.
  • combustion parameter is to be understood in particular as a scalar parameter which is correlated in particular with a combustion, in particular of the mixture, in particular of the combustion air and the fuel.
  • An example of a combustion parameter is an ionization current, which is measured on a flame of the heating system.
  • the presence and / or quality of the combustion can be inferred and / or the presence and / or the quality of the combustion can be determined.
  • the combustion parameter advantageously corresponds to at least one or exactly one measured value depicting and / or characterizing the combustion, or the combustion parameter can be clearly assigned to such a measured value. Examples of a measured value depicting and / or characterizing the combustion are a combustion signal, in particular a light intensity, a pollutant emission, a temperature and / or advantageously an ionization signal.
  • a "target combustion parameter” is a desired value of the combustion parameter.
  • the combustion parameter takes the value of the If the desired combustion parameter increases, the combustion should proceed largely optimally, in particular with regard to emissions.
  • the target combustion parameter can be used, in particular, to regulate a heating system, in particular in a closed-loop mode.
  • the nominal combustion parameter can depend on further operating parameters, for example on the burner output parameter.
  • a target combustion characteristic can assign the required target combustion parameter to at least one further operating parameter, for example the burner output parameter.
  • control fluid supply parameter is to be understood as a value of the fluid supply parameter in which the combustion parameter largely equals the target combustion parameter in the closed-loop mode under the associated burner output parameter.
  • the “target fluid supply parameter” is a desired value that the fluid supply parameter should assume.
  • the fluid supply parameter is a valve control signal for a fuel valve and / or one or the combustion parameter is an ionization flow and / or one or the burner output parameter is a fan speed
  • the method is particularly reliable.
  • a particularly stable closed-loop mode is possible.
  • an efficient characteristic curve mode is possible.
  • the fluid supply parameter is a valve control signal for a fuel valve, this has the additional advantage that a particularly reliable and precise setting of a fluid supply or a fuel-air ratio is possible in this way.
  • the combustion parameter is an ionization current
  • this has the advantage that the ionization current has a functional and particularly favorable relationship to the fuel-air ratio. This allows precise and reliable regulation and / or control of the heating system with regard to the combustion quality and emissions.
  • An "ionization current" is determined by measuring an ionization current on a flame of the heating system.
  • a fan speed is a particularly easy to determine and reliable measure of the output of the heating system.
  • control unit for a heating system
  • the control unit being set up to carry out the method according to the present invention, has the advantage that the heating system can be operated reliably even under rapidly changing internal and / or external conditions. This enables the heating system to be operated largely without user intervention. This increases the ease of use as well as the availability and reliability of the heating system.
  • a heating system with a control unit according to the present invention with at least one fuel valve for a fuel, with an ionization probe on a flame and with a fan with variable fan speed has the advantage that the heating system can be operated conveniently, safely and with little maintenance.
  • a heater 10 is shown schematically, which is arranged on a memory 12 in the exemplary embodiment.
  • the heater 10 has a housing 14 which accommodates different components depending on the level of equipment.
  • the essential components are a heat cell 16, a control unit 18, one or more pumps 20 as well as piping 22, cables or bus lines 24 and holding means 26 in the heater 10.
  • the number and complexity of the individual components also depends on the degree of equipment of the heater 10.
  • the heat cell 16 has a burner 28, a heat exchanger 30, a fan 32, a metering device 34 as well as a supply air system 36, an exhaust system 38 and, when the heat cell 16 is in operation, a flame 40.
  • An ionization probe 42 protrudes into the flame 40.
  • the metering device 34 is designed as a fuel valve 44.
  • a fan speed 54 of the fan 32 is variably adjustable.
  • the heating device 10 and the memory 12 together form a heating system 46.
  • the control unit 18 has a data memory 48, a computing unit 50 and a communication interface 52. The components of the heating system 46 can be controlled via the communication interface 52.
  • the communication interface 52 enables data to be exchanged with external devices. External devices are, for example, control devices, thermostats and / or devices with computer functionality, for example smartphones.
  • Figure 1 shows a heating system 46 with a control unit 18.
  • the control unit 18 is located outside the housing 14 of the heater 10.
  • the external control unit 18 is designed in special variants as a room controller for the heating system 46.
  • the control unit 18 is mobile.
  • the external control unit 18 has a communication link to the heating device 10 and / or other components of the heating system 46.
  • the communication connection can be wired and / or wireless, preferably a radio connection, particularly preferably via WLAN, Z-Wave, Bluetooth and / or ZigBee.
  • the control unit 18 can consist of several components, in particular components that are not physically connected.
  • At least one or more components of the control unit 18 can be partially or entirely in the form of software that is installed on internal or external devices, in particular on mobile computing units, for example smartphones and tablets, or servers, especially a cloud.
  • the communication links are then corresponding software interfaces.
  • Figure 2 shows a method 56 for updating a characteristic curve 58 in a heating system 46.
  • the method 56 is mostly, preferably largely, operated in a closed-loop mode 60.
  • the fan speed 54 is kept largely constant or changed sufficiently slowly or changed sufficiently weakly.
  • the fan speed 54 is a in the exemplary embodiment
  • Burner performance parameters 62 In the closed-loop mode 60, a valve control signal 64 is set in such a way that an ionization current 66 largely assumes the value of a desired ionization 68.
  • the valve control signal 64 is a control signal which is sent to the fuel valve 44 and describes a desired opening width of the fuel valve 44.
  • the valve control signal 64 can be characterized by specifying the desired opening width of the fuel valve 44.
  • the desired opening width of the fuel valve 44 is described in the exemplary embodiment with a percentage between 0% and 100%, an opening width of 0% corresponding to a completely closed fuel valve 44 and an opening width of 100% corresponding to a completely open fuel valve 44. “Increase or decrease the valve control signal 64” means that the valve control signal 64 is changed in such a way that the desired opening width of the fuel valve 44 is increased or decreased compared to the last desired opening width of the fuel valve 44.
  • the valve control signal 64 is a fluid supply parameter 70.
  • the ionization current 66 is an electrical current measured by the ionization probe 42 at the flame 40 of the burner 28.
  • the ionization current 66 is a combustion parameter 72.
  • the detected ionization current 66 is received by the control unit 18.
  • the recorded ionization current 66 is compared largely continuously with the nominal ionization 68.
  • the current ionization current 66 is compared with the target ionization 68 at time intervals, preferably periodically.
  • the time intervals are preferably short compared to the time scales typical for regulating and / or controlling the heating system 46, for example between 10 ms and 10,000 ms, in particular between 100 ms and 1000 ms.
  • the nominal ionization 68 depends on the fan speed 54.
  • the required target ionization 68 is determined as a function of the fan speed 54 by means of a target ionization characteristic curve stored in the control unit 18.
  • the nominal ionization characteristic is determined by laboratory tests and adapted to the requirements of the heating system 46. It is conceivable that the nominal ionization characteristic or the nominal ionization 68 is determined by special methods during the operation of the heating system 46, in particular by methods for calibrating the heating system 46.
  • the nominal ionization 68 is a nominal combustion parameter 74.
  • the valve control signal 64 is increased in the exemplary embodiment. If the current ionization current 66 is greater than the nominal ionization 68, the valve control signal 64 is lowered. In the exemplary embodiment, the valve control signal 64 is increased or decreased all the more, the greater the deviation of the current ionization current 66 from the nominal ionization 68. A linear relationship is stored in the control unit 18 which assigns a change in the valve control signal 64 to a difference between the ionization current 66 and the nominal ionization 68.
  • the ionization threshold is a value stored in the control unit 18 to take account of Measurement inaccuracies or signal noise of the detected ionization current 66.
  • the ionization threshold depends on the burner power parameter 62.
  • the relationship stored in the control unit 18 between the difference between the ionization current 66 and the nominal ionization 68 and the change in the valve control signal 64 has the form of any desired, monotonically increasing function, in particular linear and / or quadratic and / or exponential and / or one Power function.
  • the fluid supply parameter 70 is changed and / or increased or decreased to a greater extent the greater the discrepancy between the currently detected combustion parameter 72 and the target combustion parameter 74.
  • a change in the valve control signal 64 changes a fuel-air ratio in a fuel-air mixture supplied to the burner 28.
  • the detected ionization current 66 changes as a function of the change in the valve control signal 64.
  • the valve control signal 64 can be changed iteratively in such a way that the detected ionization current 66 largely resembles the nominal ionization 68.
  • the set valve control signal 64 in which the detected ionization current 66 largely corresponds to the nominal ionization 68, is detected by the control unit 18 as an actuating valve control signal 76.
  • the actuating valve control signal 76 is an actuating fluid supply parameter 78.
  • the characteristic curve 58 is stored in the control unit 18.
  • the characteristic curve 58 is a valve control signal characteristic curve 80.
  • the characteristic curve 58 assigns a setpoint valve control signal 82 to the burner output parameter 62.
  • the setpoint valve control signal 82 has the value of a valve control signal 64.
  • the setpoint valve control signal 82 is a setpoint fluid supply parameter 84.
  • Figure 3 is the Valve control signal characteristic curve 80 is shown.
  • the burner output parameter 62 is shown on the abscissa axis 86.
  • the setpoint valve control signal 82 is mapped on the ordinate axis 88.
  • the setpoint valve control signal 82 increases monotonically with the burner output parameter 62.
  • the dependence of the setpoint valve control signal 82 on the burner output parameter 62 is largely quadratic or proportional to a polynomial of the second degree.
  • the characteristic curve 58 is a functional relationship stored in the control unit 18.
  • the characteristic curve 58 is determined by three coefficients of the polynomial of the second degree.
  • the target fluid supply parameter 84 is assigned to the burner output parameter 62, in which the value of the burner output parameter 62 is used in the functional relationship stored in the control unit 18, which represents the characteristic curve 58, and a functional value of the characteristic curve 58 is determined.
  • the functional value of the characteristic curve 58 is the setpoint fluid supply parameter 84.
  • the characteristic curve 58 is represented by any other functional relationship stored in the control unit 18.
  • the functional relationship representing the characteristic curve 58 is preferably a polynomial, preferably a degree less than ten, particularly preferably a degree less than five, in particular a linear function, and / or an exponential function and / or a rational function and / or a power function.
  • these types of functions can be combined, for example a polynomial multiplied by an exponential function.
  • the characteristic curve 58 can be represented by a table and / or a data field.
  • the characteristic curve 58 can have a finite number of data points which each assign a setpoint fluid supply parameter 84 to a burner output parameter 62.
  • the data points are preferably largely uniform on a definition range of the Burner output parameter 62 distributed. If a target fluid supply parameter 84 is to be determined for a burner output parameter 62 which is not described by a data point or is not sufficiently close to a data point, the required target fluid supply parameter 84 can be determined from at least two nearby data points, in particular interpolated or can be extrapolated. It is also conceivable that a data point assigns a setpoint fluid supply parameter 84 to an interval of the burner output parameter 62. The data points advantageously largely cover the definition range of the burner output parameter 62.
  • the actuating valve control signal 76 is compared with the associated setpoint valve control signal 82.
  • the actuating valve control signal 76 is compared largely continuously with the associated setpoint valve control signal 82 during the closed loop mode 60.
  • the associated setpoint valve control signal 82 is the setpoint valve control signal 82 which is assigned by the characteristic curve 58 to the fan speed 54 at which the actuating valve control signal 76 was determined.
  • the setting fluid supply parameter 78 is compared with the target fluid supply parameter 84 at time intervals, preferably at periodic time intervals, for example largely in the time intervals in which the combustion parameter 72 is compared with the target combustion parameter 74.
  • a difference is formed between the actuating valve control signal 76 and the setpoint valve control signal 82 and a check is made to determine whether an amount of this difference exceeds a tolerance limit.
  • the tolerance limit is 2%. In variants of the exemplary embodiment, the tolerance limit is between 0.1% and 5%. In the exemplary embodiment, the tolerance limit is a constant value stored in the control unit 18. In further variants of the exemplary embodiment, the The tolerance limit depends on operating parameters of the heating system 46, in particular on a combustion parameter 72. In the exemplary embodiment, the absolute value of the difference between the actuating valve control signal 76 and the setpoint valve control signal 82 is checked.
  • a relative deviation between the actuating valve control signal 76 and the setpoint valve control signal 82 is checked. For example, it can be checked whether the adjusting valve control signal 76 divided by the setpoint valve control signal 82 supplies a value which lies between a lower tolerance limit and an upper tolerance limit.
  • the lower tolerance limit can in particular assume values in a range between 0.9 and 0.99, in particular between 0.95 and 0.98.
  • the upper tolerance limit can in particular assume values in a range between 1.01 and 1.1, in particular between 1.02 and 1.05.
  • a calibration mode 92 is carried out in the closed loop mode 60 (see FIG Figure 2 ).
  • a first update point 94 is stored in the control unit 18.
  • the first update point has the actuating fluid supply parameter 78 and the associated burner output parameter 62.
  • a second update point 96 and a third update point 98 are acquired.
  • test points 100 stored in the control unit 18 are used.
  • three test points 100 are stored in the control unit 18.
  • the three test points 100 are exemplary embodiment at values of the fan speed 54 of 2800, 4100 and 5500.
  • the values of the fan speed 54 describe the number of revolutions per minute of an impeller of the fan 32.
  • the three test points 100 correspond to heating outputs of 6.2 kW, 9.8 kW and 13.4 kW. In alternative embodiments, the test points 100 can be any other Accept values.
  • the test points 100 preferably largely cover an entire parameter range of the burner output parameter 62 or at least one parameter range of the burner output parameter 62 that is relevant for the operation of the heating system 46.
  • the test points 100 are preferably distributed uniformly over a parameter range of the burner output parameter 62.
  • the two test points 100 are selected which differ most from the burner output parameter 62 of the first update point 94. These two test points 100 supply a first burner output parameter and a second burner output parameter.
  • the heating system 46 is then operated in such a way that the burner output parameter 62 successively assumes the values of the first burner output parameter and the second burner output parameter. In this case, the burner output parameters 62 are kept largely constant until the heating system 46 is regulated to a control fluid supply parameter 78.
  • the second update point 96 is stored and has the first burner output parameter together with the associated control fluid supply parameter 78.
  • the third update point 98 is stored and has the second burner output parameter together with the associated control fluid supply parameter 78.
  • the first update point 94 has an actuating valve control signal 76 of 34%.
  • the second update point 96 has an actuating valve control signal 76 of 29%.
  • the third update point 98 has an actuating valve control signal 76 of 40%.
  • the calibration mode 92 is carried out when the magnitude of the difference between the actuating valve control signal 76 and the target valve control signal 82 exceeds the tolerance limit.
  • all three burner output parameters 62 predetermined by the test points 100 are approached one after the other.
  • the burner output parameter 62 is kept largely constant until an actuating fluid supply parameter 78 can be determined.
  • the first update point 94, the second update point 96 and the third update point 98 are stored, each of which has a burner output parameter 62 with the associated control fluid supply parameter 78 predetermined by the three test points 100.
  • the characteristic curve 58 is then redefined.
  • the characteristic curve 58 is determined by the three coefficients of the polynomial of the second degree.
  • the control unit 18 redetermines the three coefficients.
  • the three coefficients are determined by an analytical calculation method in such a way that the three update points 94, 96 and 98 are largely described by the polynomial of the second degree or are largely on a graph of the polynomial of the second degree.
  • the calibration mode 92 is ended. In variants of the exemplary embodiment, the calibration mode 92 is ended as soon as all of the update points 94, 96 and 98 have been recorded.
  • the characteristic curve 58 is then determined in the closed loop mode 60.
  • burner power requirements which describe a requirement for the burner power parameter 62
  • a burner output request can be a user input and / or result from a heating schedule.
  • the control unit 18 checks whether a variation of the burner output parameter 62 required to implement the burner output requirement exceeds a limit variation and a required variation speed of the burner output parameter 62 exceeds a limit variation Exceeds limit speed. If the limit variation or the limit speed is exceeded, the closed-loop mode 60 is interrupted and the heating system 46 is operated in a characteristic curve mode 102 (see FIG Figure 2 ). In characteristic curve mode 102, heater 46 is controlled as a function of characteristic curve 58.
  • the setpoint valve control signal 82 is determined for the currently present burner output parameter 62 with the aid of the characteristic curve 58.
  • the desired valve control signal 82 is sent to the fuel valve 44. In this way, when the burner output is present, the opening width of the fuel valve 44 can be adapted immediately.
  • the closed-loop mode 60 a certain time elapses before a change in the valve control signal 64 has an effect on the detected ionization current 66. For this reason, it may be possible that if the burner output parameter 62 changes too sharply and / or too quickly, the valve control signal 64 is not regulated to the required actuating valve control signal 76 quickly enough.
  • the heating system 46 is preferably operated in the characteristic curve mode 102. If the burner output parameter 62 requested by the burner output requirement is reached, the characteristic curve mode 102 is ended and the method is continued in the closed-loop mode 60.
  • the characteristic curve 58 is described or defined by three coefficients.
  • three update points 94, 96 and 98 are determined.
  • the three coefficients can be determined unambiguously by means of the three update points 94, 96 and 98.
  • the number of update points corresponds to the number of coefficients or function parameters which describe or define characteristic curve 58.
  • the number of update points exceeds the number of coefficients or function parameters which describe or define characteristic curve 58.
  • the characteristic curve 58 can be fitted to the update points, in particular by means of statistical optimization methods and / or a compensation calculation and / or a regression calculation. In this way, in particular statistical deviations or outliers, for example caused by measurement errors, can be removed or taken into account in the update points.
  • the first update point 94 is detected as soon as a sufficient deviation of the actuating fluid supply parameter 78 from the setpoint fluid supply parameter 84 has been determined.
  • an update point is recorded as soon as an actuating fluid supply parameter 78 is determined.
  • the update point has the determined actuating fluid supply parameter 78 and the associated burner output parameter 62.
  • the update points recorded in this way can be stored at least temporarily in the memory 12 of the control unit 18.
  • the at least two most recently acquired update points can be used for the new determination of the characteristic curve 58.
  • the at least two most recently acquired update points can be used which are far enough apart in the parameter range of the burner output parameter 62. For this purpose, it can be checked, for example, whether the update points each have a certain distance from one another with regard to the burner output parameter 62. It can also be checked whether the update points cover a certain parameter range of the burner output parameter 62.
  • the characteristic curve 58 is redetermined in the characteristic curve mode 102. In these embodiments it is particularly advantageous if a sufficient number of update points is already available. In particularly advantageous variants of these embodiments, the characteristic curve 58 is redetermined at the beginning of the characteristic curve mode 102.
  • different characteristic curves 58 are stored in the control unit 18, the characteristic curve 58 used being selected as a function of the existing operating parameters and / or internal conditions and / or external conditions.
  • Figure 4 shows three different characteristic curves 58 which are each used for three different types of gas.
  • the burner output parameter 62 is shown on the abscissa axis 86.
  • the setpoint valve control signal 82 is mapped on the ordinate axis 88.

Landscapes

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Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aktualisieren einer Kennlinie in einem Heizsystem. Die Erfindung betrifft auch eine Steuereinheit, die zum Ausführen des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgebildet ist sowie ein Heizsystem mit der erfindungsgemäßen Steuereinheit.
    • Stand der Technik
  • Die EP 2 466 204 A1 zeigt ein Verfahren zum Aktualisieren einer Sollwertkennlinie S1 für einen lonisationsstrom. Ausgehend von einem Startpunkt A, welcher auf S1 angeordnet ist, wird zunächst ein Testpunkt B durch Verschieben um ein fest vorgegebenes Δλ ermittelt. Die neue Sollwertkennlinie S2 wird aus dem Testpunkt B abgeleitet.
  • Die DE 10 2011 111 453 A1 zeigt und beschreibt ein Verfahren, bei dem eine Zuordnungsfunktion zur Einstellung einer Luftzahl in einem Heizgerät aktualisiert wird. Die Zuordnungsfunktion ist im Stand der Technik eine Wertetabelle, welche einer Verbrennungsluftmenge ein Ansteuerungssignal zur Verstellung eines Brennstoffdosierers zuordnet. Die Zuordnungsfunktion wird in Regelungsphasen aktualisiert, indem alle Wertepaare der Zuordnungsfunktion mit einen Faktor verschoben bzw. skaliert werden, falls ein erfasstes, aktuelles Wertepaar von einem Wertepaar aus der Zuordnungsfunktion zu stark abweicht. Das Verfahren hat den Nachteil, dass die auf diese Weise korrigierte Zuordnungsfunktion weiterhin die gleichen Funktionsmerkmale bzw.
  • Funktionseigenschaften der falschen Zuordnungsfunktion aufweist. Der Verlauf der korrigierten Zuordnungsfunktion entspricht dem Verlauf der falschen Zuordnungsfunktion, die korrigierte Zuordnungsfunktion ist nur um den Faktor verschoben bzw. skaliert. Ändert sich die eigentlich benötigte Zuordnungsfunktion stark von der Charakteristik ihres Verlaufs, beispielsweise durch eine Änderung einer Steigung bzw. Krümmung, sodass die benötigte Zuordnungsfunktion nicht durch ein Verschieben um bzw. Skalieren mit einem Faktor ermittelbar ist, beispielsweise durch eine plötzliche Änderung der äußeren Bedingungen, ist es mit dem Verfahren nicht möglich, die Zuordnungsfunktion wie notwendig zu aktualisieren. Das Heizgerät kann dann nicht mehr im gewünschten Umfang optimal betrieben werden.
    • Offenbarung der Erfindung Vorteile
  • Die Erfindung schafft ein Verfahren zum Aktualisieren einer Kennlinie in einem Heizsystem. Dadurch, dass wenigstens zwei Aktualisierungspunkte entlang der Kennlinie erfasst werden und die Kennlinie in Abhängigkeit von den wenigstens zwei Aktualisierungspunkten neu bestimmt wird ergibt sich der Vorteil, dass der Verlauf der Kennlinie vollständig neu angepasst werden kann. Auf diese Weise lässt sich die Kennlinie insbesondere auch an starke Änderungen von inneren und/oder äußeren Bedingungen anpassen. Das Heizsystem kann zuverlässig und weitgehend optimal im vorgesehenen Umfang betrieben werden.
  • Unter "Heizsystem" ist mindestens ein Gerät zur Erzeugung von Wärmeenergie zu verstehen, insbesondere ein Heizgerät bzw. Heizbrenner, insbesondere zur Verwendung in einer Gebäudeheizung und/oder zur Warmwassererzeugung, bevorzugt durch das Verbrennen von einem gasförmigen oder flüssigen Brennstoff. Ein Heizsystem kann auch aus mehreren solchen Geräten zur Erzeugung von Wärmeenergie sowie weiteren, den Heizbetrieb unterstützenden Vorrichtungen, wie etwa Warmwasser- und Brennstoffspeichern, bestehen.
  • Unter einer "Kennlinie" soll ein Datenfeld verstanden werden, welches dazu geeignet ist, das Heizsystem zu steuern und/oder zu regeln und/oder zu kalibrieren. Die Kennlinie kann durch wenigstens zwei sie charakterisierende Werte beschrieben und/oder definiert werden. Eine Kennlinie kann beispielsweise in der Form einer Tabelle und/oder einer Funktionsvorschrift bzw. eines Algorithmus vorliegen. Vorteilhaft ordnet die Kennlinie wenigstens einem Betriebsparameter des Heizsystems mindestens einen weiteren Betriebsparameter zu. Insbesondere kann die Kennlinie vorliegenden Betriebsparametern und/oder Betriebsbedingungen einen Sollwert für einen Betriebsparameter zuordnen. Dabei sind unter "Betriebsparameter" Parameter zu verstehen, die von einer Steuereinheit des Heizsystems zum Steuern und/oder Überwachen und/oder Regeln und/oder Kalibrieren von im Heizsystem ablaufenden Prozessen verwendet werden. Beispiele für "Betriebsparameter" sind die Gebläsedrehzahl, ein lonisationsstrom an einer Flamme des Heizsystems oder eine gewünschte Öffnungsweite eines Brennstoffregelventils. Beispiele für "Kennlinien" sind eine Gebläsedrehzahlkennlinie, welche beispielsweise einer angeforderten Leistung eine dafür nötige Gebläsedrehzahl zuordnet, oder eine Flammenionisationskennlinie, welche beispielsweise einer Gebläsedrehzahl einen Soll-Ionisationsstrom zuordnet. Eine Kennlinie kann auch ein Teil eines Kennfeldes sein. Beispielsweise kann die Wahl einer Kennlinie von einem Betriebsparameter, beispielsweise einer Brennerleistung, abhängen. In der Steuereinheit sind dann mehrere Kennlinien hinterlegt, welche jeweils abhängig vom Wert des vorliegenden Betriebsparameters ausgewählt werden. Die Menge von jeweils einem anderen Wert des Betriebsparameters zugeordneten Kennlinien bildet das Kennfeld.
  • Unter "Regeln des Heizsystems" soll ein Einstellen von Betriebsparametern verstanden werden, welches weitgehend während eines normalen, vorgesehenen Betriebs möglich ist und den normalen, vorgesehenen Betrieb weitgehend nicht stört. Unter Regeln des Heizsystems kann auch ein zumindest teilweises Einstellen einer Kennlinie verstanden werden. Insbesondere können beim Regeln Messwerte erfasst bzw. Betriebsparameter gemessen werden und beim Einstellen der Betriebsparameter bzw. der Kennlinie berücksichtigt werden. Beispielsweise kann unter Regeln des Heizsystems ein in der Steuereinheit ablaufender Regelprozess verstanden werden, welcher in Abhängigkeit von der erfassten Verbrennungskenngröße die Öffnungsweite des Brennstoffventils anpasst.
  • Unter "Kalibrieren des Heizsystems" soll insbesondere eine zumindest teilweise neue Einstellung, bevorzugt eine weitgehend vollständig neue Einstellung, einer Kennlinie verstanden werden. Dazu kann das Heizgerät in einem speziellen "Kalibriermodus" betrieben werden, welcher den normalen, vorgesehenen Betrieb zumindest teilweise einschränkt oder unterbricht. Beispielsweise kann zur Prüfung einer Kennlinie ein Leistungsspektrum des Heizgeräts durchgefahren werden.
  • Unter "Steuern des Heizsystems" soll ein Betriebsmodus eines Heizsystems verstanden werden, bei dem die Komponenten des Heizsystems von der Steuereinheit weitgehend in Abhängigkeit von Betriebsparametern und/oder Kennlinien angesteuert werden. Insbesondere sollen beim Steuern weitgehend keine Messwerte erfasst werden. Insbesondere soll das Steuern nicht von Messwerten bzw. erfassten Betriebsparametern abhängen.
  • Unter "Aktualisierungspunkt" soll ein Tupel bzw. eine Menge von Werten von Betriebsparametern verstanden werden, bei welchem wenigstens ein Betriebsparameter ermittelt bzw. gemessen wird, insbesondere durch Regeln des Heizsystems, insbesondere durch einen Regelprozess. Unter "Erfassen von einem Aktualisierungspunkt entlang der Kennlinie" soll eine Ermittlung eines Aktualisierungspunkts verstanden werden, die dazu vorgesehen ist, eine Zuordnung bzw. einen Punkt der Kennlinie zu überprüfen. Ordnet beispielsweise die Kennlinie einem ersten Betriebsparameter des Heizsystems einen zweiten Betriebsparameter zu, so wird das Heizsystem mit dem ersten Betriebsparameter betrieben. Das Heizsystem wird geregelt und/oder kalibriert und der durch das Regeln und/oder Kalibrieren eingestellte zweite Betriebsparameter gemessen. Der Aktualisierungspunkt umfasst den ersten Betriebsparameter und den gemessenen zweiten Betriebsparameter. Der Aktualisierungspunkt ist dazu geeignet, den durch die Kennline dem ersten Betriebsparameter zugeordneten zweiten Betriebsparameter zu überprüfen, insbesondere durch einen Vergleich mit dem gemessenen zweiten Betriebsparameter des Aktualisierungspunktes.
  • Unter "neuem Bestimmen der Kennlinie in Abhängigkeit von den wenigstens zwei Aktualisierungspunkten" soll ein neues Ermitteln der Kennlinie verstanden werden, insbesondere ein Berechnungsprozess, bei dem eine Zuordnung durch Kennlinie und/oder ein Verlauf der Kennlinie wenigstens abschnittsweise angepasst wird. Wird die Kennlinie beispielsweise durch wenigstens zwei sie charakterisierende Werte bestimmt bzw. definiert, so können zum neuen Bestimmen der Kennlinie diese charakterisierenden Werte in Abhängigkeit von den wenigstens zwei Aktualisierungspunkten ermittelt werden. Ist beispielsweise die Kennlinie eine Wertetabelle, deren Wertepaare mit einem Polynom zweiter Ordnung ermittelbar sind, so kann dieses Polynom bzw. seine Funktionsvorschrift durch drei Koeffizienten definiert werden. Drei neue Koeffizienten können eindeutig in Abhängigkeit von drei Aktualisierungspunkten bestimmt werden. Mithilfe der neuen Funktionsvorschrift können neue Wertepaare für die Kennlinie ermittelt werden.
  • Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Merkmale sind vorteilhafte Weiterbildungen des Verfahrens nach dem Hauptanspruch möglich.
  • Nach die Erfindung werden die wenigstens zwei Aktualisierungspunkte in einem Closed-Loop-Modus erfasst. Das erlaubt eine besonders präzise Erfassung der wenigstens zwei Aktualisierungspunkte. Dabei soll unter "Closed-Loop-Modus" ein Regelprozess verstanden werden, bei dem ein erster Betriebsparameter, welcher bevorzugt einem Stellsignal an eine Komponente des Heizsystems entspricht, beispielsweise zum Regeln einer Brennstoffzufuhr, so eingestellt wird, dass ein zweiter Betriebsparameter weitgehend den Wert eines Sollbetriebsparameters annimmt. Bevorzugt wird der erste Betriebsparameter iterativ angepasst. Besonders bevorzugt wird der erste Betriebsparameter in Abhängigkeit von einer Abweichung des zweiten Betriebsparameters vom Sollbetriebsparameter eingestellt. Bevorzugt wird das Heizsystem in einem Closed-Loop-Modus betrieben, wenn ein Brennerleistungsparameter weitgehend konstant ist oder sich ausreichend langsam bzw. gering ändert.
  • Unter "Brennerleistungsparameter" soll insbesondere eine Kenngröße verstanden werden, welche mit der Leistung, insbesondere einer Heizleistung, des Heizsystems korreliert ist. Vorteilhaft kann, insbesondere durch die Steuer- und/oder Regeleinheit des Heizsystems, wenigstens anhand des Brennerleistungsparameters die Leistung, insbesondere Heizleistung, des Heizsystems ermittelt werden. Vorteilhaft entspricht der Brennerleistungsparameter mindestens einem oder genau einem, die Leistung abbildenden Messwert bzw. kann einem solchen Messwert eindeutig zugeordnet werden. Ein solcher Messwert kann beispielsweise eine Temperatur, eine Luftdurchflussmenge, ein Gebläsesteuersignal oder eine Gebläsedrehzahl sein.
  • Wird die Kennlinie in Abhängigkeit davon neu bestimmt wird, wie stark die wenigstens zwei Aktualisierungspunkte von der Kennlinie abweichen, insbesondere durch Differenzbildung, ist eine besonders zuverlässige Einstellung der Kennlinie möglich. Auf diese Weise können beispielsweise zu stark abweichende Messwerte, insbesondere bedingt durch Messfehler, bei der Erfassung der wenigstens zwei Aktualisierungspunkte berücksichtigt werden. Weiterhin können auf diese Weise unnötige Aktualisierungen, beispielsweise wenn ein Aktualisierungspunkt nur im Rahmen einer Meßungenauigkeit bzw. eines Signalrausches von der Kennlinie abweicht, vermieden werden.
  • Das Verfahren ist besonders vorteilhaft, wenn die Kennlinie durch ein Polynom zweiten Grades beschreibbar ist oder von diesem abhängt und in Abhängigkeit von drei Aktualisierungspunkten neu bestimmt wird. Auf diese Weise ist es möglich, die Kennlinie besonders schnell zu aktualisieren.
  • Die Zuverlässigkeit des Verfahrens wird weiter erhöht, wenn die wenigstens zwei Aktualisierungspunkte wenigstens teilweise bei vorgegebenen Testpunkten erfasst werden. Durch ein Festlegen von Testpunkten können die technischen Eigenschaften des Heizsystems berücksichtigt werden. Das neue Bestimmen der Kennlinie ist so besonders schnell und präzise.
  • Wird das Heizsystem vorübergehend in einem Kalibrierungsmodus betrieben, sobald ein erster Aktualisierungspunkt erfasst wird, der ausreichend stark von der Kennlinie abweicht und das Heizsystem im Kalibrierungsmodus so betrieben wird, dass wenigstens ein weiterer Aktualisierungspunkt erfasst wird, hat das den Vorteil, dass auf Änderungen, welche ein neues Bestimmen der Kennlinie erforderlich machen, besonders schnell reagiert werden kann.
  • Wird das Heizsystem vorübergehend in einem Kennlinienmodus betrieben, wobei das Heizsystem in Abhängigkeit von der Kennlinie gesteuert bzw. geregelt wird, hat das den Vorteil, dass das Heizsystem weitgehend im vollem Umfang betrieben werden kann, falls eine Regelung nicht durchführbar oder nur eingeschränkt durchführbar ist. Insbesondere kann so das Heizsystem weiter betrieben werden, wenn Messwerte nicht erfasst werden können bzw. wenn Betriebsparameter nicht gemessen werden können. Dabei ist unter einem "Kennlinienmodus" ein Steuern des Heizsystems zu verstehen. Wird beispielsweise im Closed-Loop-Modus ein Steuersignal so eingestellt, dass ein erster Betriebsparameter den Wert eines Sollbetriebsparameters annimmt, so wird im Kennlinienmodus das Heizsystem mit einer Kennlinie gesteuert, welche einem Brennerleistungsparameter ein Steuersignal zuordnet.
  • Die Zuverlässigkeit des Verfahrens wird weiter erhöht, wenn das Heizsystem im Kennlinienmodus betrieben wird, wenn eine Variation eines Brennerleistungsparameters größer ist als eine Grenzvariation und/oder wenn eine Variationsgeschwindigkeit des Brennerleistungsparameters größer ist als eine Grenzgeschwindigkeit. Bei zu starken Variationen und/oder Variationsgeschwindigkeiten des Brennerleistungsparameters ist es möglich, dass die Regelung des Heizsystems, insbesondere in einem Closed-Loop-Modus, eine gewisse Zeit benötigt, um sich auf den neuen Brennerleistungsparameter einzustellen. In dieser Zeit ist es denkbar, dass das Heizsystem bzw. die Verbrennung nicht optimal betrieben wird. Es kann vorteilhaft sein, insbesondere in Hinsicht auf Emissionen, wenn in der Phase der Änderung des Brennerleistungsparameters das Heizsystem im Kennlinienmodus betrieben wird.
  • Wird die Kennlinie im Kennlinienmodus in Abhängigkeit von den wenigstens zwei Aktualisierungspunkten neu bestimmt, hat das den Vorteil, dass die Kennlinie nicht zu schnell ermittelt wird. Möglicherweise können weitere Aktualisierungspunkte erfasst werden, bevor die Kennlinie im Kennlinienmodus benötigt wird. Auf diese Weise wird weitgehend ein unnötiges neues Bestimmen der Kennlinie vermieden.
  • Wird im Closed-Loop-Modus eine Fluidzufuhrkenngröße so eingestellt, dass eine Verbrennungskenngröße weitgehend einer Sollverbrennungskenngröße gleicht, erlaubt das einen besonders effizienten Verbrennungsprozess. Auf diese Weise werden Emissionen weitgehend auf ein Minimum reduziert.
  • Unter einer "Fluidzufuhrkenngröße" soll insbesondere eine skalare Kenngröße verstanden werden, welche insbesondere mit zumindest einem, insbesondere einer Brennereinheit des Heizsystems zugeführten, Fluid, insbesondere einem Verbrennungsluftstrom, einem Brennstoffstrom und/oder einem Gemischstrom, insbesondere aus einer Verbrennungsluft und dem Brennstoff, korreliert ist. Vorteilhaft kann, insbesondere durch eine Steuer- und/oder Regeleinheit des Heizsystems, wenigstens anhand der Fluidzufuhrkenngröße auf einen Volumenstrom und/oder einen Massenstrom des zumindest einen Fluids geschlossen werden und/oder der Volumenstrom und/oder der Massenstrom des zumindest einen Fluids ermittelt werden. Ein Beispiel für eine Fluidzufuhrkenngröße ist die Angabe einer Öffnungsweite eines Brennstoffventils oder eines Ventilsteuersignals an das Brennstoffventil.
  • Unter einer "Verbrennungskenngröße" soll insbesondere eine skalare Kenngröße verstanden werden, welche insbesondere mit einer Verbrennung, insbesondere des Gemischs, insbesondere aus der Verbrennungsluft und dem Brennstoff, korreliert ist. Ein Beispiel für eine Verbrennungskenngröße ist ein lonisationsstrom, welcher an einer Flamme des Heizsystems gemessen wird. Vorteilhaft kann, insbesondere durch die Steuer- und/oder Regeleinheit des Heizsystems, wenigstens anhand der Verbrennungskenngröße auf ein Vorhandensein und/oder eine Güte der Verbrennung geschlossen werden und/oder das Vorhandensein und/oder die Güte der Verbrennung ermittelt werden. Vorteilhaft entspricht die Verbrennungskenngröße zumindest einem oder genau einem, die Verbrennung abbildenden und/oder charakterisierenden Messwert bzw. kann die Verbrennungskenngröße einem solchen Messwert eindeutig zugeordnet werden. Beispiele für einen die Verbrennung abbildenden und/oder charakterisierenden Messwert sind ein Verbrennungssignal, insbesondere einer Lichtintensität, ein Schadstoffausstoß, eine Temperatur und/oder vorteilhaft ein lonisationssignal.
  • Eine "Sollverbrennungskenngröße" ist ein gewünschter Wert der Verbrennungskenngröße. Nimmt die Verbrennungskenngröße den Wert der Sollverbrennungskenngröße an, soll die Verbrennung weitgehend optimal verlaufen, insbesondere in Hinsicht auf Emissionen. Die Sollverbrennungskenngröße kann insbesondere zum Regeln eines Heizsystems, insbesondere in einem Closed-Loop-Modus, verwendet werden. Die Sollverbrennungskenngröße kann von weiteren Betriebsparametern abhängen, beispielsweise vom Brennerleistungsparameter. Insbesondere kann eine Sollverbrennungskenngrößenkennlinie wenigstens einem weiteren Betriebsparameter, beispielsweise dem Brennerleistungsparameter, die benötigte Sollverbrennungskenngröße zuordnen.
  • Weist ein Aktualisierungspunkt eine im Closed-Loop-Modus eingestellte Stell-Fluidzufuhrkenngröße und einen bzw. den dazugehörigen Brennerleistungsparameter auf, kann auf diese Weise die Kennlinie besonders einfach und zuverlässig neu bestimmt werden. Unter einer "Stell-Fluidzufuhrkenngröße" soll ein Wert der Fluidzufuhrkenngröße verstanden werden, bei dem im Closed-Loop-Modus unter dem dazugehörigen Brennerleistungsparameter die Verbrennungskenngröße weitgehend der Sollverbrennungskenngröße gleicht.
  • Ordnet die Kennlinie einem bzw. dem Brennerleistungsparameter eine Soll-Fluidzufuhrkenngröße zu, wird auf diese Weise ein weitgehend optimaler Verbrennungsprozess ermöglicht, insbesondere im Kennlinienmodus. Die "Soll-Fluidzufuhrkenngröße" ist ein gewünschter Wert, den die Fluidzufuhrkenngröße annehmen soll.
  • Ist die Fluidzufuhrkenngröße ein Ventilsteuersignal für ein Brennstoffventil und/oder eine bzw. die Verbrennungskenngröße ein lonisationsstrom und/oder ein bzw. der Brennerleistungsparameter eine Gebläsedrehzahl, so ist das Verfahren besonders zuverlässig. Insbesondere ist ein besonders stabiler Closed-Loop-Modus möglich. Insbesondere ist ein effizienter Kennlinienmodus möglich.
  • Ist die Fluidzufuhrkenngröße ein Ventilsteuersignal für ein Brennstoffventil, hat das den zusätzlichen Vorteil, dass auf diese Weise eine besonders zuverlässige und präzise Einstellung einer Fluidzufuhr bzw. eines Brennstoff-Luft-Verhältnisses möglich ist.
  • Ist die Verbrennungskenngröße ein lonisationsstrom, hat das den Vorteil, dass der lonisationstrom einen funktionalen und besonders günstig auswertbaren Zusammenhang zum Brennstoff-Luft-Verhältnis hat. Das erlaubt eine genaue und sichere Regelung und/oder Steuerung des Heizsystems in Hinsicht auf die Verbrennungsqualität bzw. auf Emissionen. Ein "lonisationsstrom" wird durch eine lonisationsstrommessung an einer Flamme des Heizsystems bestimmt.
  • Eine Gebläsedrehzahl ist ein besonders einfach erfassbares und verlässliches Maß für eine Leistung des Heizsystems.
  • Die Verwendung einer Steuereinheit für ein Heizsystem, wobei die Steuereinheit dazu eingerichtet ist, das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung auszuführen, hat den Vorteil, dass durch das Heizsystem selbst unter sich schnell ändernden inneren und/oder äußeren Bedingungen zuverlässig betrieben werden kann. Das ermöglicht es, das Heizsystem weitgehend ohne Nutzereingriffe zu betreiben. Das erhöht den Bedienungskomfort sowie die Verfügbarkeit und Zuverlässigkeit des Heizsystems.
  • Ein Heizsystem mit einer Steuereinheit gemäß der vorliegenden Erfindung, mit mindestens einem Brennstoffventil für einen Brennstoff, mit einer lonisationssonde an einer Flamme und mit einem Gebläse mit variierbarer Gebläsedrehzahl hat den Vorteil, dass ein bequemer, sicherer und wartungsarmer Betrieb des Heizsystems ermöglicht wird.
    • Zeichnungen
  • In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele des Verfahrens zum Aktualisieren einer Kennlinie in einem Heizsystem gemäß der vorliegenden Erfindung, sowie eine Steuereinheit gemäß der vorliegenden Erfindung und ein Heizsystem gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen
    • Figur 1 eine schematische Darstellung des Heizsystem mit einer Steuereinheit,
    • Figur 2 das Verfahren zum Aktualisieren einer Kennlinie im Heizsystem und
    • Figuren 3 und 4 schematische Darstellungen von Kennlinien.
    Beschreibung
  • In den verschiedenen Ausführungsvarianten erhalten gleiche Teile bzw. Schritte die gleichen Bezugszahlen.
  • In Figur 1 ist ein Heizgerät 10 schematisch dargestellt, das im Ausführungsbeispiel auf einem Speicher 12 angeordnet ist. Das Heizgerät 10 weist ein Gehäuse 14 auf, das je nach Ausstattungsgrad unterschiedliche Komponenten aufnimmt.
  • Als wesentliche Komponenten befinden sich eine Wärmezelle 16, eine Steuereinheit 18, eine oder mehrere Pumpen 20 sowie Verrohrungen 22, Kabel oder Busleitungen 24 und Haltemittel 26 im Heizgerät 10. Auch bei den einzelnen Komponenten hängt deren Anzahl und Komplexität vom Ausstattungsgrad des Heizgeräts 10 ab.
  • Die Wärmezelle 16 weist einen Brenner 28, einen Wärmetauscher 30, ein Gebläse 32, ein Dosierer 34 sowie ein Zuluftsystem 36, ein Abgassystem 38 und, wenn die Wärmezelle 16 in Betrieb ist, eine Flamme 40 auf. In die Flamme 40 ragt eine lonisationssonde 42. Der Dosierer 34 ist als Brennstoffventil 44 ausgebildet. Eine Gebläsedrehzahl 54 des Gebläses 32 ist variabel einstellbar. Das Heizgerät 10 und der Speicher 12 bilden zusammen ein Heizsystem 46. Die Steuereinheit 18 weist einen Datenspeicher 48, eine Recheneinheit 50 und eine Kommunikationsschnittstelle 52 auf. Über die Kommunikationsschnittstelle 52 sind die Komponenten des Heizsystems 46 ansteuerbar. Die Kommunikationsschnittstelle 52 ermöglicht einen Datenaustausch mit externen Geräten. Externe Geräte sind beispielsweise Steuergeräte, Thermostate und/oder Geräte mit Computerfunktionalität, beispielsweise Smartphones.
  • Figur 1 zeigt ein Heizsystem 46 mit einer Steuereinheit 18. In alternativen Ausführungsformen befindet sich die Steuereinheit 18 außerhalb des Gehäuses 14 des Heizgeräts 10. Die externe Steuereinheit 18 ist in besonderen Varianten als Raumregler für das Heizsystem 46 ausgeführt. In bevorzugten Ausführungsformen ist die Steuereinheit 18 mobil. Die externe Steuereinheit 18 weist eine Kommunikationsverbindung zum Heizgerät 10 und/oder anderen Komponenten des Heizsystems 46 auf. Die Kommunikationsverbindung kann kabelgebunden und/oder kabellos sein, bevorzugt eine Funkverbindung, besonders bevorzugt über WLAN, Z-Wave, Bluetooth und/oder ZigBee. Die Steuereinheit 18 kann in weiteren Varianten aus mehreren Komponenten bestehen, insbesondere nicht physisch verbundenen Komponenten. In besonderen Varianten können zumindest eine oder mehrere Komponenten der Steuereinheit 18 teilweise oder ganz in der Form von Software vorliegen, die auf internen oder externen Geräten, insbesondere auf mobilen Recheneinheiten, beispielsweise Smartphones und Tablets, oder Servern, insbesondere einer Cloud, ausgeführt wird. Die Kommunikationsverbindungen sind dann entsprechende Softwareschnittstellen.
  • Figur 2 zeigt ein Verfahren 56 zum Aktualisieren einer Kennlinie 58 in einem Heizsystem 46. Das Verfahren 56 wird im Ausführungsbeispiel meistens, bevorzugt weitgehend, in einem Closed-Loop-Modus 60 betrieben. Im Closed-Loop-Modus 60 wird die Gebläsedrehzahl 54 weitgehend konstant gehalten oder ausreichend langsam geändert oder ausreichend schwach geändert.
  • Die Gebläsedrehzahl 54 ist im Ausführungsbeispiel ein
  • Brennerleistungsparameter 62. im Closed-Loop-Modus 60 wird ein Ventilsteuersignal 64 so eingestellt, dass ein lonisationsstrom 66 weitgehend den Wert einer Sollionisation 68 annimmt.
  • Das Ventilsteuersignal 64 ist ein Steuersignal welches an das Brennstoffventil 44 gesendet wird und eine gewünschte Öffnungsweite des Brennstoffventils 44 beschreibt. Das Ventilsteuerungssignal 64 kann durch eine Angabe der gewünschten Öffnungsweite des Brennstoffventils 44 charakterisiert werden. Die gewünschte Öffnungsweite des Brennstoffventils 44 wird im Ausführungsbeispiel mit einer Prozentangabe zwischen 0 % und 100 % beschrieben, wobei eine Öffnungsweite von 0 % einem vollständig geschlossenen Brennstoffventil 44 entspricht und eine Öffnungsweite von 100 % einem vollständig geöffneten Brennstoffventil 44 entspricht. Mit "erhöhen bzw. senken des Ventilsteuersignals 64" ist gemeint, dass das Ventilsteuersignal 64 so geändert wird, dass die gewünschte Öffnungsweite des Brennstoffventils 44 im Vergleich zur letzten gewünschten Öffnungsweite des Brennstoffventils 44 erhöht bzw. gesenkt wird. Das Ventilsteuersignal 64 ist eine Fluidzufuhrkenngröße 70.
  • Der lonisationsstrom 66 ist ein von der lonisationssonde 42 an der Flamme 40 des Brenners 28 gemessener elektrischer Strom. Der lonisationsstrom 66 ist eine Verbrennungskenngröße 72. Der erfasste lonisationsstrom 66 wird von der Steuereinheit 18 empfangen. Im Closed-Loop-Modus 60 wird der erfasste lonisationsstrom 66 weitgehend kontinuierlich mit der Sollionisation 68 verglichen. In alternativen Ausführungsformen wird der aktuelle lonisationsstrom 66 in Zeitintervallen mit der Sollionisation 68 verglichen, bevorzugt periodisch. Bevorzugt sind die Zeitintervalle kurz gegenüber für eine Regelung und/oder Steuerung des Heizsystems 46 typischen Zeitskalen, beispielsweise zwischen 10 ms und 10.000 ms, insbesondere zwischen 100 ms und 1000 ms. Die Sollionisation 68 hängt von der Gebläsedrehzahl 54 ab. Im Ausführungsbeispiel wird die benötigte Sollionisation 68 abhängig von der Gebläsedrehzahl 54 durch eine in der Steuereinheit 18 hinterlegte Sollionisationkennlinie ermittelt. Die Sollionisationskennlinie wird durch Laborversuche ermittelt und an die Anforderungen des Heizsystems 46 angepasst. Es ist denkbar, dass die Sollionisationkennlinie bzw. die Sollionisation 68 durch besondere Verfahren im Betrieb des Heizsystems 46 ermittelt wird, insbesondere durch Verfahren zum Kalibrieren des Heizsystems 46. Die Sollionisation 68 ist eine Sollverbrennungskenngröße 74.
  • Ist der aktuelle lonisationsstrom 66 kleiner als die Sollionisation 68, wird im Ausführungsbeispiel das Ventilsteuersignal 64 erhöht. Ist der aktuelle lonisationsstrom 66 größer als die Sollionisation 68, wird das Ventilsteuersignal 64 gesenkt. Im Ausführungsbeispiel wird das Ventilsteuersignal 64 umso stärker erhöht bzw. gesenkt, je größer die Abweichung des aktuellen lonisationsstroms 66 von der Sollionisation 68 ist. In der Steuereinheit 18 ist ein linearer Zusammenhang hinterlegt, welche einer Differenz des lonisationsstroms 66 zur Sollionisation 68 eine Änderung des Ventilsteuersignals 64 zuordnet. Ist ein Betrag der Differenz des lonisationsstroms 66 zur Sollionisation 68 kleiner als eine lonisationsschwelle, wird das Ventilsteuersignal 64 nicht verändert. Die lonisationsschwelle ist ein in der Steuereinheit 18 hinterlegter Wert zur Berücksichtigung von Messungenauigkeiten bzw. eines Signalrauschen des erfassten lonisationsstroms 66. Im Ausführungsbeispiel hängt die lonisationsschwelle vom Brennerleistungsparameter 62 ab.
  • In Varianten der Ausführungsform hat der in der Steuereinheit 18 hinterlegte Zusammenhang zwischen der Differenz des lonisationsstrom 66 zur Sollionisation 68 und der Änderung des Ventilsteuersignals 64 die Form einer beliebigen, monoton steigenden Funktion, insbesondere linear und/oder quadratisch und/oder exponentiell und/oder einer Potenzfunktion. In bevorzugten Ausführungsformen wird die Fluidzufuhrkenngröße 70 umso stärker verändert und/oder erhöht bzw. gesenkt, je größer die Abweichung der aktuelle erfassten Verbrennungskenngröße 72 von der Sollverbrennungskenngröße 74 ist.
  • Durch eine Veränderung des Ventilsteuersignals 64 ändert sich ein Brennstoff-Luft-Verhältnis in einer dem Brenner 28 zugeführten Brennstoff-Luft-Mischung. Der erfasste lonisationsstrom 66 ändert sich in Abhängigkeit von der Veränderung des Ventilsteuersignals 64. Auf diese Weise kann das Ventilsteuersignal 64 iterativ so verändert werden, dass der erfasste lonisationsstrom 66 weitgehend der Sollionisation 68 gleicht. Das eingestellte Ventilsteuersignal 64, bei dem der erfasste lonisationsstrom 66 weitgehend der Sollionisation 68 gleicht, wird von der Steuereinheit 18 als Stell-Ventilsteuersignal 76 erfasst. Das Stell-Ventilsteuersignal 76 ist eine Stell-Fluidzufuhrkenngröße 78.
  • Die Kennlinie 58 ist in der Steuereinheit 18 hinterlegt. Im Ausführungsbeispiel ist die Kennlinie 58 eine Ventilsteuersignalkennlinie 80. Die Kennlinie 58 ordnet dem Brennerleistungsparameter 62 ein Soll-Ventilsteuersignal 82 zu. Das Soll-Ventilsteuersignal 82 hat den Wert eines Ventilsteuersignals 64. Das Soll-Ventilsteuersignal 82 ist eine Soll-Fluidzufuhrkenngröße 84. In Figur 3 ist die Ventilsteuersignalkennlinie 80 abgebildet. Auf der Abszissenachse 86 ist der Brennerleistungsparameter 62 dargestellt. Auf der Ordinatenachse 88 ist das Soll-Ventilsteuersignal 82 abgebildet. Das Soll-Ventilsteuersignal 82 steigt monoton mit dem Brennerleistungsparameter 62. Im Ausführungsbeispiel ist die Abhängigkeit des Soll-Ventilsteuersignal 82 vom Brennerleistungsparameter 62 weitgehend quadratisch bzw. proportional zu einem Polynom zweiten Grades.
  • Im Ausführungsbeispiel ist die Kennlinie 58 ein in der Steuereinheit 18 hinterlegter funktionaler Zusammenhang. Die Kennlinie 58 wird durch drei Koeffizienten des Polynoms zweiten Grades bestimmt. Die Soll-Fluidzufuhrkenngröße 84 wird dem Brennerleistungsparameter 62 zugeordnet, in dem der Wert des Brennerleistungsparameters 62 in den in der Steuereinheit 18 hinterlegten funktionalen Zusammenhang, welcher die Kennlinie 58 repräsentiert, eingesetzt wird und ein Funktionswert der Kennlinie 58 ermittelt wird. Der Funktionswert der Kennlinie 58 ist die Soll-Fluidzufuhrkenngröße 84.
  • In Varianten des Ausführungsbeispiels wird die Kennlinie 58 durch einen beliebigen anderen in der Steuereinheit 18 hinterlegten funktionalen Zusammenhang repräsentiert. Bevorzugt ist der die Kennlinie 58 repräsentierende funktionale Zusammenhang ein Polynom, bevorzugt eines Grades kleiner als zehn, besonders bevorzugt eines Grades kleiner als fünf, insbesondere eine lineare Funktion, und/oder eine exponentielle Funktion und/oder eine rationale Funktion und/oder eine Potenzfunktion. Insbesondere können diese Funktionstypen kombiniert werden, beispielsweise ein Polynom multipliziert mit einer exponentiellen Funktion. In weiteren Ausführungsformen kann die Kennlinie 58 durch eine Tabelle und/oder ein Datenfeld repräsentiert werden. Beispielsweise kann die Kennlinie 58 eine endliche Anzahl an Datenpunkten aufweisen welche jeweils einem Brennerleistungsparameter 62 eine Soll- Fluidzufuhrkenngröße 84 zuordnen. Bevorzugt sind die Datenpunkte weitgehend gleichmäßig auf einem Definitionsbereich des Brennerleistungsparameters 62 verteilt. Soll eine Soll-Fluidzufuhrkenngröße 84 für einen Brennerleistungsparameter 62 ermittelt werden, welcher nicht durch einen Datenpunkt beschrieben wird bzw. nicht ausreichend nahe an einen Datenpunkt liegt, so kann die benötigte Soll-Fluidzufuhrkenngröße 84 aus wenigstens zwei nahe gelegenen Datenpunkten ermittelt werden, insbesondere interpoliert oder extrapoliert werden. Es ist auch denkbar, dass ein Datenpunkt einem Intervall des Brennerleistungsparameters 62 eine Soll-Fluidzufuhrkenngröße 84 zuordnet. Vorteilhaft decken die Datenpunkte weitgehend den Definitionsbereich des Brennerleistungsparameters 62 ab.
  • Im Ausführungsbeispiel im Closed-Loop-Modus 60 das Stell-Ventilsteuersignal 76 mit dem zugehörigen Soll-Ventilsteuersignal 82 verglichen. Im Ausführungsbeispiel wird das Stell-Ventilsteuersignal 76 mit dem zugehörigen Soll-Ventilsteuersignal 82 während des Closed-Loop-Modus 60 weitgehend kontinuierlich verglichen. Das zugehörige Soll-Ventilsteuersignal 82 ist das Soll-Ventilsteuersignal 82 welches der Gebläsedrehzahl 54, bei welcher das Stell-Ventilsteuersignal 76 ermittelt wurde, durch die Kennlinie 58 zugeordnet wird. In Varianten des Ausführungsbeispiels wird die Stell-Fluidzufuhrkenngröße 78 in Zeitintervallen mit der Soll Fluidzufuhrkenngröße 84 verglichen, bevorzugt in periodischen Zeitintervallen, beispielsweise weitgehend in den Zeitintervallen, in denen die Verbrennungskenngröße 72 mit der Sollverbrennungskenngröße 74 verglichen wird.
  • Im Ausführungsbeispiel wird eine Differenz zwischen dem Stell-Ventilsteuersignal 76 und dem Soll-Ventilsteuersignal 82 gebildet und überprüft, ob ein Betrag dieser Differenz eine Toleranzgrenze überschreitet. Im Ausführungsbeispiel beträgt die Toleranzgrenze 2 %. In Varianten des Ausführungsbeispiels liegt die Toleranzgrenze zwischen 0.1 % und 5 %. Im Ausführungsbeispiel ist die Toleranzgrenze ein konstanter, in der Steuereinheit 18 hinterlegter Wert. In weiteren Varianten des Ausführungsbeispiels kann die Toleranzgrenze von Betriebsparametern des Heizsystems 46 abhängen, insbesondere von einer Verbrennungskenngröße 72. Im Ausführungsbeispiel wird der Absolutwert der Differenz zwischen dem Stell-Ventilsteuersignal 76 und dem Soll-Ventilsteuersignal 82 überprüft.
  • In alternativen Ausführungsformen wird eine relative Abweichung zwischen dem Stell-Ventilsteuersignal 76 und dem Soll-Ventilsteuersignal 82 überprüft. Beispielsweise kann überprüft werden, ob das Stell-Ventilsteuersignal 76 geteilt durch das Soll-Ventilsteuersignal 82 einen Wert liefert, der zwischen einer unteren Toleranzgrenze und einer oberen Toleranzgrenze liegt. Die untere Toleranzgrenze kann insbesondere Werte in einem Bereich zwischen 0.9 und 0.99, insbesondere zwischen 0.95 und 0.98 annehmen. Die obere Toleranzgrenze kann insbesondere Werte in einem Bereich zwischen 1.01 und 1.1, insbesondere zwischen 1.02 und 1.05 annehmen.
  • Überschreitet der Betrag der Differenz zwischen dem Stell-Ventilsteuersignal 76 und dem Soll-Ventilsteuersignal 82 die Toleranzgrenze, wird im Closed-Loop-Modus 60 ein Kalibrierungsmodus 92 durchgeführt (siehe Figur 2). In der Steuereinheit 18 wird ein erster Aktualisierungspunkt 94 gespeichert. Der erste Aktualisierungspunkt weist im Ausführungsbeispiel die Stell-Fluidzufuhrkenngröße 78 und den dazugehörigen Brennerleistungsparameter 62 auf. Im Kalibrierungsmodus 92 werden ein zweiter Aktualisierungspunkt 96 und ein dritter Aktualisierungspunkt 98 erfasst. Dazu werden in der Steuereinheit 18 hinterlegte Testpunkte 100 verwendet. Im Ausführungsbeispiel sind in der Steuereinheit 18 drei Testpunkte 100 hinterlegt. Die drei Testpunkte 100 liegen Ausführungsbeispiel bei Werten der Gebläsedrehzahl 54 von 2800, 4100 und 5500. Die Werte der Gebläsedrehzahl 54 beschreiben die Anzahl der Umdrehungen pro Minute eines Laufrads des Gebläses 32. Die drei Testpunkte 100 entsprechen Heizleistungen von jeweils 6.2 kW, 9.8 kW und 13.4 kW. In alternativen Ausführungsformen können die Testpunkte 100 beliebige andere Werte annehmen. Bevorzugt decken die Testpunkte 100 weitgehend einen gesamten Parameterbereich des Brennerleistungsparameters 62 ab oder wenigstens einen für den Betrieb des Heizsystems 46 relevanten Parameterbereich des Brennerleistungsparameters 62 ab. Bevorzugt sind die Testpunkte 100 gleichmäßig über einen Parameterbereich des Brennerleistungsparameters 62 verteilt.
  • Im Ausführungsbeispiel werden im Kalibrierungsmodus 92 die beiden Testpunkte 100 ausgewählt, welche sich am stärksten vom Brennerleistungsparameter 62 des ersten Aktualisierungspunktes 94 unterscheiden. Diese beiden Testpunkte 100 liefern einen ersten Brennerleistungsparameter und einem zweiten Brennerleistungsparameter. Anschließend wird das Heizsystem 46 so betrieben, dass der Brennerleistungsparameter 62 nacheinander die Werte des ersten Brennerleistungsparameters und des zweiten Brennerleistungsparameters annimmt. Dabei wird der Brennerleistungsparametern 62 so lange weitgehend konstant gehalten, bis das Heizsystem 46 auf eine Stell-Fluidzufuhrkenngröße 78 geregelt wird. Der zweite Aktualisierungspunkt 96 wird gespeichert und weist den ersten Brennerleistungsparameter zusammen mit der dazugehörigen Stell-Fluidzufuhrkenngröße 78 auf. Der dritte Aktualisierungspunkt 98 wird gespeichert und weist den zweiten Brennerleistungsparameter zusammen mit der dazugehörigen Stell-Fluidzufuhrkenngröße 78 auf.
  • In Figur 3 weist der erste Aktualisierungspunkt 94 ein Stell-Ventilsteuersignal 76 von 34 %. Der zweite Aktualisierungspunkt 96 weist ein Stell-Ventilsteuersignal 76 von 29 % auf. Der dritte Aktualisierungspunkt 98 weist ein Stell-Ventilsteuersignal 76 von 40 % auf.
  • In einer Variante des Ausführungsbeispiels wird der Kalibrierungsmodus 92 durchgeführt, wenn der Betrag der Differenz zwischen dem Stell-Ventilsteuersignal 76 und dem Soll-Ventilsteuersignal 82 die Toleranzgrenze überschreitet. In dieser Variante werden im Kalibrierungsmodus 92 nacheinander alle drei durch die Testpunkte 100 vorgegebenen Brennerleistungsparameter 62 angefahren. Bei jedem der Testpunkte 100 wird der Brennerleistungsparameter 62 weitgehend konstant gehalten, bis eine Stell-Fluidzufuhrkenngröße 78 ermittelt werden kann. Es werden der erste Aktualisierungspunkt 94, der zweite Aktualisierungspunkt 96 und der dritte Aktualisierungspunkt 98 gespeichert, welche jeweils einen durch die drei Testpunkte 100 vorgegebenen Brennerleistungsparameter 62 mit der dazugehörigen Stell-Fluidzufuhrkenngröße 78 aufweisen.
  • Anschließend wird die Kennlinie 58 neu bestimmt. Im Ausführungsbeispiel wird die Kennlinie 58 wird durch die drei Koeffizienten des Polynoms zweiten Grades bestimmt. Die Steuereinheit 18 bestimmt die drei Koeffizienten neu. Die drei Koeffizienten werden durch ein analytisches Berechnungsverfahren so ermittelt, dass die drei Aktualisierungspunkt 94, 96 und 98 weitgehend durch das Polynom zweiten Grades beschrieben werden bzw. weitgehend auf einem Graphen des Polynoms zweiten Grades liegen. Der Kalibrierungsmodus 92 wird beendet. In Varianten des Ausführungsbeispiels wird der Kalibrierungsmodus 92 beendet, sobald alle Aktualisierungspunkt 94, 96 und 98 erfasst worden sind. Die Kennlinie 58 wird anschließend im Closed-Loop-Modus 60 bestimmt.
  • Während des Betriebs werden an das Heizsystem 46 Brennerleistungsanforderungen, welche eine Anforderung an den Brennerleistungsparameter 62 beschreiben, gestellt. Eine Brennerleistungsanforderung kann eine Benutzereingabe sein und/oder aus einem Heizzeitplan folgen. Die Steuereinheit 18 prüft im Ausführungsbeispiel, ob eine zum Umsetzen der Brennerleistungsanforderung benötigte Variation des Brennerleistungsparameter 62 eine Grenzvariation überschreitet und eine benötigte Variationsgeschwindigkeit des Brennerleistungsparameter 62 eine Grenzgeschwindigkeit überschreitet. Wird die Grenzvariation oder die Grenzgeschwindigkeit überschritten, wird der Closed-Loop-Modus 60 unterbrochen, und das Heizsystem 46 in einem Kennlinienmodus 102 betrieben (siehe Figur 2). Im Kennlinienmodus 102 wird das Heizgerät 46 in Abhängigkeit von der Kennlinie 58 gesteuert. Im Kennlinienmodus 102 wird zum aktuell vorliegenden Brennerleistungsparameter 62 mithilfe der Kennlinie 58 das Soll-Ventilsteuersignal 82 ermittelt. Das Soll-Ventilsteuersignal 82 wird an das Brennstoffventil 44 gesendet. Auf diese Weise kann bei einer vorliegenden Brennerleistung sofort die Öffnungsweite des Brennstoffventils 44 angepasst werden. Im Closed-Loop-Modus 60 vergeht eine gewisse Zeit, bis sich eine Änderung des Ventilsteuersignals 64 auf den erfassten lonisationsstrom 66 auswirkt. Aus diesem Grund kann es möglich sein, dass bei einer zu starken und/oder zu schnellen Änderung des Brennerleistungsparameters 62 das Ventilsteuersignal 64 nicht schnell genug auf das benötigte Stell-Ventilsteuersignal 76 geregelt wird. Aus diesem Grund wird bei einer zu starken und/oder zu schnellen Änderung des Brennerleistungsparameters 62 das Heizsystem 46 bevorzugt im Kennlinienmodus 102 betrieben. Ist der durch die Brennerleistungsanforderung angeforderte Brennerleistungsparameter 62 erreicht, wird der Kennlinienmodus 102 beendet und das Verfahren im Closed-Loop-Modus 60 fortgesetzt.
  • Im Ausführungsbeispiel wird die Kennlinie 58 durch drei Koeffizienten beschrieben bzw. definiert. Im Verfahren 56 werden drei Aktualisierungspunkte 94, 96 und 98 bestimmt. Durch die drei Aktualisierungspunkte 94, 96 und 98 lassen sich die drei Koeffizienten eindeutig ermitteln. In Varianten des Ausführungsbeispiels entspricht die Zahl der Aktualisierungspunkte der Zahl der Koeffizienten bzw. Funktionsparameter, welche die Kennlinie 58 beschreiben bzw. definieren. In weiteren Ausführungsformen übersteigt die Zahl der Aktualisierungspunkte die Zahl der Koeffizienten bzw. Funktionsparameter, welche die Kennlinie 58 beschreiben bzw. definieren. In diesen Ausführungsformen kann die Kennlinie 58 an die Aktualisierungspunkte angefitted werden, insbesondere durch statistische Optimierungsmethoden und/oder eine Ausgleichsrechnung und/oder eine Regressionsrechnung. Auf diese Weise können insbesondere statistische Abweichungen bzw. Ausreißer, beispielsweise bedingt durch Messfehler, in den Aktualisierungspunkten entfernt bzw. berücksichtigt werden.
  • Im Ausführungsbeispiel wird der erste Aktualisierungspunkt 94 erfasst, sobald eine ausreichende Abweichung der Stell-Fluidzufuhrkenngröße 78 von der Soll-Fluidzufuhrkenngröße 84 festgestellt wurde. In alternativen Ausführungsformen wird ein Aktualisierungspunkt erfasst, sobald eine Stell-Fluidzufuhrkenngröße 78 ermittelt wird. Der Aktualisierungspunkt weist die ermittelte Stell-Fluidzufuhrkenngröße 78 und den zugehörigen Brennerleistungsparameter 62 auf. Die so erfassten Aktualisierungspunkte können zumindest zeitweise im Speicher 12 der Steuereinheit 18 hinterlegt werden. In diesen Ausführungsformen können zur neuen Bestimmung der Kennlinie 58 die wenigstens zwei zuletzt erfassten Aktualisierungspunkte verwendet werden. Alternativ können zur neuen Bestimmung der Kennlinie 58 die wenigstens zwei zuletzt erfassten Aktualisierungspunkt verwendet werden, die weit genug im Parameterbereich des Brennerleistungsparameters 62 auseinanderliegen. Dazu kann beispielsweise überprüft werden, ob die Aktualisierungspunkt jeweils einen gewissen Abstand zueinander bezüglich des Brennerleistungsparameters 62 haben. Es kann auch überprüft werden, ob die Aktualisierungspunkte einen gewissen Parameterbereich des Brennerleistungsparameters 62 abdecken.
  • In alternativen Ausführungsformen wird die Kennlinie 58 im Kennlinienmodus 102 neu bestimmt. In diesen Ausführungsformen ist es besonders vorteilhaft, wenn eine ausreichende Zahl an Aktualisierungspunkten schon vorliegt. In besonders vorteilhaften Varianten dieser Ausführungsformen wird die Kennlinie 58 zu Beginn des Kennlinienmodus 102 neu bestimmt.
  • In weiteren Ausführungsformen sind in der Steuereinheit 18 unterschiedliche Kennlinie 58 hinterlegt, wobei die verwendete Kennlinie 58 in Abhängigkeit von vorliegenden Betriebsparametern und/oder inneren Bedingungen und/oder äußeren Bedingungen gewählt wird. Figur 4 zeigt drei unterschiedliche Kennlinien 58 welche jeweils für drei unterschiedliche Gassorten verwendet werden. Auf der Abszissenachse 86 ist der Brennerleistungsparameter 62 dargestellt. Auf der Ordinatenachse 88 ist das Soll-Ventilsteuersignal 82 abgebildet.

Claims (14)

  1. Verfahren (56) zum Aktualisieren einer Kennlinie (58) in einem Heizsystem (46), wobei wenigstens zwei Aktualisierungspunkte (94, 96, 98) entlang der Kennlinie (58) erfasst werden und die Kennlinie (58) in Abhängigkeit von den wenigstens zwei Aktualisierungspunkten (94, 96, 98) neu bestimmt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens zwei Aktualisierungspunkte (94, 96, 98) in einem Closed-Loop-Modus (60) erfasst werden.
  2. Verfahren (56) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kennlinie (58) in Abhängigkeit davon neu bestimmt wird, wie stark die wenigstens zwei Aktualisierungspunkte (94, 96, 98) von der Kennlinie (58) abweichen, insbesondere durch Differenzbildung.
  3. Verfahren (56) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kennlinie (58) durch ein Polynom zweiten Grades beschreibbar ist oder von diesem abhängt und in Abhängigkeit von drei Aktualisierungspunkten (94, 96, 98) neu bestimmt wird.
  4. Verfahren (56) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens zwei Aktualisierungspunkte (94, 96, 98) wenigstens teilweise bei vorgegebenen Testpunkten (100) erfasst werden.
  5. Verfahren (56) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Heizsystem (46) vorübergehend in einem Kalibrierungsmodus (92) betrieben wird, sobald ein erster Aktualisierungspunkt (94) erfasst wird, der ausreichend stark von der Kennlinie (58) abweicht und das Heizsystem (46) im Kalibrierungsmodus (92) so betrieben wird, dass wenigstens ein weiterer Aktualisierungspunkt (96, 98) erfasst wird.
  6. Verfahren (56) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Heizsystem (46) vorübergehend in einem Kennlinienmodus (102) betrieben wird, wobei das Heizsystem (46) in Abhängigkeit von der Kennlinie (58) gesteuert bzw. geregelt wird.
  7. Verfahren (56) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Heizsystem (46) im Kennlinienmodus (102) betrieben wird, wenn eine Variation eines Brennerleistungsparameters (62) größer ist als eine Grenzvariation und/oder wenn eine Variationsgeschwindigkeit des Brennerleistungsparameters (62) größer ist als eine Grenzgeschwindigkeit.
  8. Verfahren (56) nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Kennlinie (58) im Kennlinienmodus (102) in Abhängigkeit von den wenigstens zwei Aktualisierungspunkten (94, 96, 98) neu bestimmt wird.
  9. Verfahren (56) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Closed-Loop-Modus (60) eine Fluidzufuhrkenngröße (70) so eingestellt wird, dass eine Verbrennungskenngröße (72) weitgehend einer Sollverbrennungskenngröße (74) gleicht.
  10. Verfahren (56) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein Aktualisierungspunkt (94, 96, 98) eine im Closed-Loop-Modus (60) eingestellte Stell-Fluidzufuhrkenngröße (78) und einen bzw. den dazugehörigen Brennerleistungsparameter (62) aufweist.
  11. Verfahren (56) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kennlinie (58) einem bzw. dem Brennerleistungsparameter (62) eine Soll-Fluidzufuhrkenngröße (84) zuordnet.
  12. Verfahren (56) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine bzw. die Fluidzufuhrkenngröße (70) ein Ventilsteuersignal (64) für ein Brennstoffventil (44) ist und/oder eine bzw. die Verbrennungskenngröße (72) ein lonisationsstrom (66) ist und/oder ein bzw. der Brennerleistungsparameter (62) eine Gebläsedrehzahl (54) ist.
  13. Steuereinheit (18) für ein Heizsystem (46), wobei die Steuereinheit (18) dazu eingerichtet ist, dass ein Verfahren (56) nach einem der vorhergehenden Ansprüche ausführbar ist.
  14. Heizsystem (46) mit einer Steuereinheit (18) nach Anspruch 13, mit mindestens einem Brennstoffventil (44) für einen Brennstoff, mit einer lonisationssonde (42) an einer Flamme (40) und mit einem Gebläse (32) mit variierbarer Gebläsedrehzahl (54).
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