EP4083506A1 - Method and device for igniting a fuel / air mixture in a heating apparatus operable with different fuels - Google Patents

Method and device for igniting a fuel / air mixture in a heating apparatus operable with different fuels Download PDF

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EP4083506A1
EP4083506A1 EP22161091.8A EP22161091A EP4083506A1 EP 4083506 A1 EP4083506 A1 EP 4083506A1 EP 22161091 A EP22161091 A EP 22161091A EP 4083506 A1 EP4083506 A1 EP 4083506A1
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EP
European Patent Office
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fuel
air
ignition
supply
time interval
Prior art date
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Pending
Application number
EP22161091.8A
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French (fr)
Inventor
Christian Fischer
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Vaillant GmbH
Original Assignee
Vaillant GmbH
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Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23DBURNERS
    • F23D14/00Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid
    • F23D14/02Premix gas burners, i.e. in which gaseous fuel is mixed with combustion air upstream of the combustion zone
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23NREGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N1/00Regulating fuel supply
    • F23N1/02Regulating fuel supply conjointly with air supply
    • F23N1/022Regulating fuel supply conjointly with air supply using electronic means
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23NREGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N3/00Regulating air supply or draught
    • F23N3/002Regulating air supply or draught using electronic means
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23NREGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N5/00Systems for controlling combustion
    • F23N5/20Systems for controlling combustion with a time programme acting through electrical means, e.g. using time-delay relays
    • F23N5/203Systems for controlling combustion with a time programme acting through electrical means, e.g. using time-delay relays using electronic means
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23DBURNERS
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23NREGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N2227/00Ignition or checking
    • F23N2227/02Starting or ignition cycles

Definitions

  • the invention relates to a method and an arrangement for igniting a fuel-air mixture in a heater that can be operated with different fuels.
  • so-called adaptive combustion systems, z. B. by means of an ionization controlled systems are able to burn a wide range of fuel gases.
  • Natural gas from different sources or with admixtures of hydrogen can be used. It is not only a question of large systems, but also of wall-mounted units for heating water and, in general, heaters for heating buildings and/or providing hot water.
  • Combustion in such systems is generally performed in a closed-loop control system designed to maintain a desired fuel gas/air mixture (often characterized by a lambda value, which indicates the ratio of air to fuel gas relative to a stoichiometric ratio).
  • a control circuit typically has a feedback loop in which the characteristics of a fuel are taken into account. In this way, the control circuit can recognize different fuels and react accordingly and burn them cleanly at the same time.
  • the lambda value is varied over a definable range (mixture range) during ignition within a time interval, within which ignition can be expected for all combustible gases that occur. According to the prior art, this is achieved by varying the supply of fuel gas with a constant supply of air. The supply of fuel gas can be changed very quickly, which is advantageous given the typically very short time intervals for ignition (e.g. 0.5 to 5 s [seconds]) and thus for varying the mixture.
  • ignition load indicates how much energy is available and (suddenly) released during ignition. If more fuel is supplied, the energy that is released during ignition changes accordingly, which can lead to violent explosions or even damage to components in the case of a high ignition load and delayed ignition.
  • the ignition load can increase (or decrease) by more than 30 % [percent] with typical variations in the fuel gas supply.
  • the object of the present invention is to at least partially solve the problems described with reference to the prior art.
  • a method and an arrangement are to be created in which the ignition load does not change or changes only slightly despite a variation in the lambda value during a time interval for ignition.
  • a method for igniting a fuel-air mixture in a heating device that can be operated with different fuels, in particular with different combustible gases, contributes to this.
  • This heater has a premixed burner to which air can be supplied premixed through an air supply and fuel through a fuel supply in a mixing ratio.
  • the mixing ratio of fuel to air is varied within a predeterminable time interval for ignition in order to cover a predeterminable mixture range, specifically (solely) by varying the air supply.
  • the method can be used to ignite various fuel-air mixtures.
  • the fuel can B. liquid (oil, etc.) and / or solid (pellets, etc.) and / or gaseous.
  • the fuel is particularly preferably a combustible gas, so that this application is particularly emphasized here—without wanting to limit the use of the method.
  • the air supply is generally effected by a blower, which generates a volume flow dependent on its speed.
  • the volume flow and thus the air supply can therefore be changed by varying the speed.
  • This is a preferred way of varying the air supply, but this excludes other ways such as e.g. B. the change in the position of a throttle valve, aperture or the like.
  • the fuel supply is preferably kept constant in the time interval for ignition. This is always the easiest and preferred way when the possibilities sufficient to change the volume flow of air in order to pass through or cover the entire mixture range within the time interval.
  • the air supply is varied in the maximum possible way in the time interval and the fuel supply or fuel gas supply varies only as much as is required to cover the entire mixture range. This can be necessary in particular if a blower whose rotating parts cannot be accelerated or decelerated at any speed (the so-called speed dynamics are therefore not sufficient for a desired rapid change) alone is not sufficient for the necessary mixture change in the time interval.
  • the supply of fuel or fuel gas is then also varied, but only to the smallest possible extent because of the described disadvantage of this procedure.
  • the position of a fuel gas valve can preferably be changed, but other ways of changing the fuel gas supply are also possible here in principle.
  • the time interval and the mixture range are selected in such a way that a maximum ignition load is not exceeded by the end of the time interval, regardless of the type of fuel or combustible gas supplied. This ensures that even under the most unfavorable conditions with the fuel or fuel gas that generates the highest ignition load, there can be no violent (hard) ignitions, so that reliable ignition can be carried out successfully or the ignition process can be repeated.
  • the ignition controller is set up to vary a blower for air supply with maximum speed dynamics and also to vary the fuel supply if the speed dynamics are not sufficient to cover a mixture range within the time interval.
  • a further aspect also relates to a computer program product comprising instructions which cause the arrangement described to carry out the method described. Carrying out the ignition sequence described requires a program and data, both of which must be updated from time to time.
  • the explanations for the method can be used for a more detailed characterization of the arrangement, and vice versa.
  • the arrangement can also be set up in such a way that the method is carried out with it.
  • FIG. 1 shows schematically a heater 1 with an air supply 2 equipped with a fan 4 and conveying air to a burner 6.
  • FIG. Combustion gas G is mixed with the air L via a fuel supply, here in the form of a fuel gas supply 3 with a fuel gas valve 5 .
  • the combustible gas/air mixture produced is ignited and burned in a combustion chamber 7 by means of an ignition device 10 .
  • Exhaust gases that are produced give off most of their heat to a heat exchanger 9 and are then discharged into the environment through an exhaust system 8 .
  • An ignition controller 12 usually integrated into a control and regulation unit 11 of the heater 1, controls each start of the heater 1 and the actual ignition process that takes place.
  • the ignition controller 12 controls the fan 4 and the fuel gas valve 5 via data or control lines 13.
  • An ignition line 14 connects the ignition controller 12 to the ignition device 10, in most cases an ignition electrode for generating ignition sparks.
  • the upper diagram shows the state of the art and the ignition load Z (curve A) that occurs when the mixing ratio of air L and fuel gas G is changed by varying the fuel gas feed 3 .
  • the ignition load Z increases in direct proportion to an increasing fuel gas supply 3, while the mixing ratio lambda (curve B) decreases.
  • the time t is plotted on the x-axis (e.g. in seconds), the time interval ⁇ t for the ignition being 10 s here.
  • the ignition load Z is plotted on the left-hand Y-axis, and the mixing ratio lambda on the right-hand Y-axis.
  • the time t is again plotted on the x-axis, a mass flow of air L on the right-hand y-axis and a mass flow on on the left-hand y-axis Fuel gas G.
  • the fuel gas supply 3 (curve C) is kept constant here, but the air supply 2 (curve D) is lowered in the time interval ⁇ t.
  • the present invention allows a heater 1, which can be operated with different fuel gases G, to be safely ignited without taking the risk of an undesirably high ignition load Z with possible consequential damage.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zum Zünden eines Brennstoff-LuftGemisches in einem mit unterschiedlichen Brennstoffen betreibbaren Heizgerät (1) mit einem Vormischbrenner (6), dem Luft (L) durch eine Luftzufuhr (2) und Brennstoff durch eine Brennstoffzufuhr (3) in einem Mischungsverhältnis (lambda) vorgemischt zugeführt werden, wobei innerhalb eines vorgebbaren Zeitintervalls (Δt) zum Zünden das Mischungsverhältnis (lambda) von Brennstoff zu Luft (L) zur Abdeckung eines vorgebbaren Gemischbereiches variiert wird, und zwar durch Variation der Luftzufuhr (2). Bevorzugt wird in dem Zeitintervall (Δt) zum Zünden die Brennstoffzufuhr (3) konstant gehalten oder die Luftzufuhr (2) wird in maximal möglicher Weise variiert und die Brennstoffzufuhr (3) nur so stark variiert, wie zur Abdeckung des gesamten Gemischbereiches erforderlich ist. Die vorliegende Erfindung erlaubt es, ein Heizgerät (1), welches mit unterschiedlichen Brennstoffen, insbesondere unterschiedlichen Brenngasen (G), betreibbar ist, zuverlässig zu zünden, ohne dabei das Risiko einer unerwünscht hohen Zündlast (Z) mit eventuellen Folgeschäden einzugehen.The invention relates to a method and an arrangement for igniting a fuel-air mixture in a heating device (1) that can be operated with different fuels, having a premix burner (6) which supplies air (L) through an air supply (2) and fuel through a fuel supply (3). are supplied premixed in a mixing ratio (lambda), the mixing ratio (lambda) of fuel to air (L) being varied within a predeterminable time interval (Δt) for ignition to cover a predeterminable mixture range, specifically by varying the air supply (2). The fuel supply (3) is preferably kept constant in the time interval (Δt) for ignition or the air supply (2) is varied as much as possible and the fuel supply (3) varies only as much as is necessary to cover the entire mixture range. The present invention allows a heater (1) that can be operated with different fuels, in particular different combustible gases (G), to be reliably ignited without taking the risk of an undesirably high ignition load (Z) with possible consequential damage.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zum Zünden eines Brennstoff-Luft-Gemisches in einem Heizgerät, das mit unterschiedlichen Brennstoffen betreibbar ist. Insbesondere sogenannte adaptive Verbrennungssysteme, z. B. mittels eines lonisationsstromes geregelte Systeme, sind in der Lage, ein breites Spektrum von Brenngasen zu verbrennen. So können Erdgase aus unterschiedlichen Quellen oder auch mit Beimischungen von Wasserstoff genutzt werden. Dabei geht es nicht nur um große Anlagen, sondern auch um Wandgeräte zur Erwärmung von Wasser und generell um Heizgeräte für die Beheizung von Gebäuden und/oder die Bereitstellung von warmem Wasser.The invention relates to a method and an arrangement for igniting a fuel-air mixture in a heater that can be operated with different fuels. In particular, so-called adaptive combustion systems, z. B. by means of an ionization controlled systems are able to burn a wide range of fuel gases. Natural gas from different sources or with admixtures of hydrogen can be used. It is not only a question of large systems, but also of wall-mounted units for heating water and, in general, heaters for heating buildings and/or providing hot water.

Die Verbrennung in solchen Systemen wird im Allgemeinen in einem geschlossenen Regelkreis ausgeführt, der für die Einhaltung eines gewünschten Brenngas-Luft-Gemisches (oft mit einem Lambda-Wert charakterisiert, der das Verhältnis von Luft zu Brenngas im Verhältnis zu einem stöchiometrischen Verhältnis angibt). Ein solcher Regelkreis verfügt typischerweise über eine Rückkopplungsschleife, in der die Charakteristika eines Brennstoffes berücksichtigt werden. So kann der Regelkreis unterschiedliche Brennstoffe erkennen und entsprechend reagieren und gleichermaßen sauber verbrennen.Combustion in such systems is generally performed in a closed-loop control system designed to maintain a desired fuel gas/air mixture (often characterized by a lambda value, which indicates the ratio of air to fuel gas relative to a stoichiometric ratio). Such a control circuit typically has a feedback loop in which the characteristics of a fuel are taken into account. In this way, the control circuit can recognize different fuels and react accordingly and burn them cleanly at the same time.

Bei der Zündung des Brennstoff-Luft-Gemisches, die zum größten Teil gesteuert und ohne Rückkopplung abläuft, liegt eine Information zum zugeführten Brenngas jedoch (noch) nicht vor. Da aber unterschiedliche Brenngase nur bei unterschiedlichen Lambda-Werten zuverlässig zünden, wird bei der Zündung innerhalb eines Zeitintervalls der Lambda-Wert über einen vorgebbaren Bereich (Gemischbereich) variiert, innerhalb dessen eine Zündung für alle vorkommenden Brenngase zu erwarten ist. Dies wird nach dem Stand der Technik durch Variation der Brenngaszufuhr bei konstanter Luftzufuhr erreicht. Die Brenngaszufuhr lässt sich sehr schnell verändern, was bei typischerweise sehr kurzen Zeitintervallen zur Zündung (z. B. 0,5 bis 5 s [Sekunden]) und damit zur Variation des Gemisches von Vorteil ist.However, during the ignition of the fuel-air mixture, which is largely controlled and takes place without feedback, there is (still) information about the fuel gas supplied not before. However, since different combustible gases only ignite reliably with different lambda values, the lambda value is varied over a definable range (mixture range) during ignition within a time interval, within which ignition can be expected for all combustible gases that occur. According to the prior art, this is achieved by varying the supply of fuel gas with a constant supply of air. The supply of fuel gas can be changed very quickly, which is advantageous given the typically very short time intervals for ignition (e.g. 0.5 to 5 s [seconds]) and thus for varying the mixture.

Ein Nachteil ist jedoch, dass mit einer Änderung der Brenngaszufuhr sich auch die Brennstoffenergie (Zündbelastung) ändert, die angibt, wieviel Energie bei einer Zündung zur Verfügung steht und (schlagartig) frei wird. Wird mehr Brennstoff zugeführt, so ändert sich die Energie, die während einer Zündung freigesetzt wird, entsprechend, was bei einer hohen Zündbelastung und zeitlich verzögerter Zündung zu heftigen Verpuffungen oder sogar Beschädigungen an Komponenten führen kann. Abschätzungen ergeben, dass sich die Zündbelastung bei typischen Variationen der Brenngaszufuhr um mehr als 30 % [Prozent] nach oben (oder unten) verändern kann.One disadvantage, however, is that changing the fuel gas supply also changes the fuel energy (ignition load), which indicates how much energy is available and (suddenly) released during ignition. If more fuel is supplied, the energy that is released during ignition changes accordingly, which can lead to violent explosions or even damage to components in the case of a high ignition load and delayed ignition. Estimates show that the ignition load can increase (or decrease) by more than 30 % [percent] with typical variations in the fuel gas supply.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, die mit Bezug auf den Stand der Technik geschilderten Probleme wenigstens teilweise zu lösen. Insbesondere sollen ein Verfahren und eine Anordnung geschaffen werden, bei denen sich die Zündbelastung trotz Variation des Lambda-Wertes während eines Zeitintervalls zur Zündung nicht oder nur wenig ändert.The object of the present invention is to at least partially solve the problems described with reference to the prior art. In particular, a method and an arrangement are to be created in which the ignition load does not change or changes only slightly despite a variation in the lambda value during a time interval for ignition.

Zur Lösung dieser Aufgabe dienen ein Verfahren und eine Anordnung sowie ein Computerprogrammprodukt gemäß den unabhängigen Ansprüchen. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den jeweiligen abhängigen Ansprüchen angegeben. Die Beschreibung, insbesondere im Zusammenhang mit der Zeichnung, veranschaulicht die Erfindung und gibt weitere Ausführungsbeispiele an.A method and an arrangement as well as a computer program product according to the independent claims serve to solve this task. Advantageous configurations and developments of the invention are in the respective dependent claims stated. The description, in particular in connection with the drawing, illustrates the invention and specifies further exemplary embodiments.

Hierzu trägt ein Verfahren bei zum Zünden eines Brennstoff-Luft-Gemisches in einem mit unterschiedlichen Brennstoffen, insbesondere mit unterschiedlichen Brenngasen, betreibbaren Heizgerät. Dieses Heizgerät hat einen Vormischbrenner, dem Luft durch eine Luftzufuhr und Brennstoff durch eine Brennstoffzufuhr in einem Mischungsverhältnis vorgemischt zugeführt werden kann. Dabei wird innerhalb eines vorgebbaren Zeitintervalls zum Zünden das Mischungsverhältnis von Brennstoff zu Luft zur Abdeckung eines vorgebbaren Gemischbereiches variiert, und zwar (allein) durch Variation der Luftzufuhr.A method for igniting a fuel-air mixture in a heating device that can be operated with different fuels, in particular with different combustible gases, contributes to this. This heater has a premixed burner to which air can be supplied premixed through an air supply and fuel through a fuel supply in a mixing ratio. In this case, the mixing ratio of fuel to air is varied within a predeterminable time interval for ignition in order to cover a predeterminable mixture range, specifically (solely) by varying the air supply.

Das Verfahren kann zur Zündung verschiedener Brennstoff-Luft-Gemische eingesetzt werden. Der Brennstoff kann z. B. flüssig (Öl, etc.) und/oder fest (Pellets, etc.) und/oder gasförmig bereitgestellt werden. Besonders bevorzugt, handelt es sich bei dem Brennstoff um ein Brenngas, so dass dieser Anwendungsfall hier besonders hervorgehoben wird - ohne damit den Einsatz des Verfahrens beschränken zu wollen.The method can be used to ignite various fuel-air mixtures. The fuel can B. liquid (oil, etc.) and / or solid (pellets, etc.) and / or gaseous. The fuel is particularly preferably a combustible gas, so that this application is particularly emphasized here—without wanting to limit the use of the method.

Die Luftzufuhr wird im Allgemeinen durch ein Gebläse bewirkt, welches einen von seiner Drehzahl abhängigen Volumenstrom erzeugt. Durch Variation der Drehzahl kann daher der Volumenstrom und damit die Luftzufuhr verändert werden. Dies ist ein bevorzugter Weg der Variation der Luftzufuhr, jedoch schließt dies andere Wege, wie z. B. die Veränderung der Stellung einer Drosselklappe, Blende oder dergleichen nicht aus.The air supply is generally effected by a blower, which generates a volume flow dependent on its speed. The volume flow and thus the air supply can therefore be changed by varying the speed. This is a preferred way of varying the air supply, but this excludes other ways such as e.g. B. the change in the position of a throttle valve, aperture or the like.

Bevorzugt wird in dem Zeitintervall zum Zünden die Brennstoffzufuhr konstant gehalten. Dies ist immer dann der einfachste und bevorzugte Weg, wenn die Möglichkeiten zur Veränderung des Volumenstromes an Luft ausreichen, um den ganzen Gemischbereich innerhalb des Zeitintervalls zu durchfahren bzw. abzudecken.The fuel supply is preferably kept constant in the time interval for ignition. This is always the easiest and preferred way when the possibilities sufficient to change the volume flow of air in order to pass through or cover the entire mixture range within the time interval.

In einer speziellen Variante wird in dem Zeitintervall die Luftzufuhr in maximal möglicher Weise variiert und die Brennstoffzufuhr bzw. Brenngaszufuhr nur so stark variiert, wie zur Abdeckung des gesamten Gemischbereiches erforderlich ist. Dies kann insbesondere notwendig sein, wenn ein Gebläse, dessen rotierende Teile sich nicht beliebig schnell beschleunigen oder abbremsen lassen (dessen sogenannte Drehzahldynamik also nicht für eine gewünschte schnelle Änderung ausreicht), allein für die notwendige Gemischveränderung in dem Zeitintervall nicht ausreicht. Dann wird auch die Zufuhr von Brennstoff bzw. Brenngas variiert, aber wegen des beschriebenen Nachteils dieser Vorgehensweise nur im geringstmöglichen Maße. Dazu kann bevorzugt die Stellung eines Brenngasventil geändert werden, aber auch hier sind prinzipiell andere Wege zur Veränderung der Brenngaszufuhr möglich.In a special variant, the air supply is varied in the maximum possible way in the time interval and the fuel supply or fuel gas supply varies only as much as is required to cover the entire mixture range. This can be necessary in particular if a blower whose rotating parts cannot be accelerated or decelerated at any speed (the so-called speed dynamics are therefore not sufficient for a desired rapid change) alone is not sufficient for the necessary mixture change in the time interval. The supply of fuel or fuel gas is then also varied, but only to the smallest possible extent because of the described disadvantage of this procedure. For this purpose, the position of a fuel gas valve can preferably be changed, but other ways of changing the fuel gas supply are also possible here in principle.

Insbesondere werden das Zeitintervall und der Gemischbereich so gewählt, dass bis zum Ende des Zeitintervalls eine maximale Zündlast unabhängig von der Art des zugeführten Brennstoffes bzw. Brenngases nicht überschritten wird. Dies stellt sicher, dass es auch unter ungünstigsten Bedingungen mit dem Brennstoff bzw. Brenngas, welches die höchste Zündlast erzeugt, keine zu heftigen (harten) Zündungen geben kann, so dass ein sicheres Zünden erfolgreich durchgeführt oder aber eine Wiederholung des Zündvorganges eingeleitet werden kann.In particular, the time interval and the mixture range are selected in such a way that a maximum ignition load is not exceeded by the end of the time interval, regardless of the type of fuel or combustible gas supplied. This ensures that even under the most unfavorable conditions with the fuel or fuel gas that generates the highest ignition load, there can be no violent (hard) ignitions, so that reliable ignition can be carried out successfully or the ignition process can be repeated.

Zur Lösung der Aufgabe dient auch eine Anordnung zum Zünden eines Brennstoff-Luft-Gemisches in einem mit unterschiedlichen Brennstoffen betreibbaren Heizgerät mit einem Vormischbrenner, dem Luft durch eine Luftzufuhr und Brennstoff durch eine Brennstoffzufuhr in einem Mischungsverhältnis vorgemischt zuführbar ist, wobei eine Zündsteuerung vorhanden ist, die eingerichtet ist, während eines Zeitintervalls zum Zünden die Luftzufuhr zur Abdeckung eines vorgebbaren Gemischbereiches zu variieren.To solve the problem is also an arrangement for igniting a fuel-air mixture in a operable with different fuels heater with a premix burner, the air through an air supply and fuel through a Fuel supply can be supplied premixed in a mixing ratio, with an ignition control being present which is set up to vary the air supply for covering a predeterminable mixture range during a time interval for igniting.

In einer besonderen Ausführungsform ist die Zündsteuerung eingerichtet, ein Gebläse zur Luftzufuhr mit einer maximalen Drehzahldynamik zu variieren und zusätzlich die Brennstoffzufuhr zu variieren, wenn die Drehzahldynamik nicht für eine Abdeckung eines Gemischbereiches innerhalb des Zeitintervalls ausreicht.In a particular embodiment, the ignition controller is set up to vary a blower for air supply with maximum speed dynamics and also to vary the fuel supply if the speed dynamics are not sufficient to cover a mixture range within the time interval.

Ein weiterer Aspekt betrifft auch ein Computerprogrammprodukt umfassend Befehle, die bewirken, dass die beschriebene Anordnung das beschriebene Verfahren ausführt. Die Durchführung des beschriebenen Ablaufs der Zündung benötigt ein Programm und Daten, wobei beides gelegentlich aktualisiert werden muss.A further aspect also relates to a computer program product comprising instructions which cause the arrangement described to carry out the method described. Carrying out the ignition sequence described requires a program and data, both of which must be updated from time to time.

Die Erläuterungen zum Verfahren können zur näheren Charakterisierung der Anordnung herangezogen werden, und umgekehrt. Die Anordnung kann auch so eingerichtet sein, dass damit das Verfahren durchgeführt wird.The explanations for the method can be used for a more detailed characterization of the arrangement, and vice versa. The arrangement can also be set up in such a way that the method is carried out with it.

Ein schematisches Ausführungsbeispiel der Erfindung, auf das diese jedoch nicht beschränkt ist, und die Funktionsweise des Verfahrens werden nun anhand der Zeichnung näher erläutert. Es stellen dar:

Fig. 1:
ein Heizgerät mit einer Zündautomatik und
Fig. 2
Diagramme zur Veranschaulichung der Zündlast des hier vorgeschlagenen Verfahrens im Vergleich zum Stand der Technik.
A schematic embodiment of the invention, to which it is not limited, and the way the method works will now be explained in more detail with reference to the drawing. They represent:
Figure 1:
a heater with an automatic ignition and
2
Diagrams to illustrate the ignition load of the method proposed here compared to the prior art.

Fig. 1 zeigt schematisch ein Heizgerät 1 mit einer Luftzufuhr 2, die mit einem Gebläse 4 ausgestattet ist und Luft zu einem Brenner 6 befördert. Über eine Brennstoffzufuhr, hier in Form einer Brenngaszufuhr 3 mit einem Brenngasventil 5 wird Brenngas G der Luft L beigemischt. Das entstehende Brenngas-Luft-Gemisch wird mittels einer Zündeinrichtung 10 in einem Verbrennungsraum 7 gezündet und verbrannt. Entstehende Abgase geben den größten Teil ihrer Wärme an einen Wärmetauscher 9 ab und werden dann durch eine Abgasanlage 8 in die Umgebung abgeführt. Eine Zündsteuerung 12, meistens integriert in eine Steuer- und Regeleinheit 11 des Heizgerätes 1, steuert jeden Start des Heizgerätes 1 und den dabei ablaufenden eigentlichen Zündvorgang. Die Zündsteuerung 12 steuert über Daten- bzw. Steuerleitungen 13 das Gebläse 4 und das Brenngasventil 5. Eine Zündleitung 14 verbindet die Zündsteuerung 12 mit der Zündeinrichtung10, in den meisten Fällen eine Zündelektrode zur Erzeugung von Zündfunken. 1 FIG. 1 shows schematically a heater 1 with an air supply 2 equipped with a fan 4 and conveying air to a burner 6. FIG. Combustion gas G is mixed with the air L via a fuel supply, here in the form of a fuel gas supply 3 with a fuel gas valve 5 . The combustible gas/air mixture produced is ignited and burned in a combustion chamber 7 by means of an ignition device 10 . Exhaust gases that are produced give off most of their heat to a heat exchanger 9 and are then discharged into the environment through an exhaust system 8 . An ignition controller 12, usually integrated into a control and regulation unit 11 of the heater 1, controls each start of the heater 1 and the actual ignition process that takes place. The ignition controller 12 controls the fan 4 and the fuel gas valve 5 via data or control lines 13. An ignition line 14 connects the ignition controller 12 to the ignition device 10, in most cases an ignition electrode for generating ignition sparks.

Fig. 2 veranschaulicht die Erfindung anhand von Beispielen für die zeitlichen Abläufe und die dabei auftretenden Gemischverhältnisse und Zündlasten. Das obere Diagramm zeigt den Stand der Technik und die dabei auftretende Zündlast Z (Kurve A), wenn das Mischungsverhältnis von Luft L und Brenngas G durch Variation der Brenngaszufuhr 3 geändert wird. Die Zündlast Z steigt direkt proportional mit einer zunehmenden Brenngaszufuhr 3 an, während das Mischungsverhältnis lambda (Kurve B) abnimmt. Auf der X-Achse ist die Zeit t aufgetragen (z. B. in Sekunden), wobei das Zeitintervall Δt für die Zündung hier 10 s beträgt. Auf der linken Y-Achse ist die Zündlast Z aufgetragen, auf der rechten Y-Achse das Mischungsverhältnis lambda. 2 illustrates the invention using examples of the time sequences and the mixture ratios and ignition loads that occur. The upper diagram shows the state of the art and the ignition load Z (curve A) that occurs when the mixing ratio of air L and fuel gas G is changed by varying the fuel gas feed 3 . The ignition load Z increases in direct proportion to an increasing fuel gas supply 3, while the mixing ratio lambda (curve B) decreases. The time t is plotted on the x-axis (e.g. in seconds), the time interval Δt for the ignition being 10 s here. The ignition load Z is plotted on the left-hand Y-axis, and the mixing ratio lambda on the right-hand Y-axis.

Im mittleren Diagramm ist wiederum auf der X-Achse die Zeit t aufgetragen, auf der rechten Y-Achse ein Massenstrom an Luft L und auf der linken Y-Achse ein Massenstrom an Brenngas G. Gemäß der Erfindung wird hier die Brenngaszufuhr 3 (Kurve C) konstant gehalten, dafür aber die Luftzufuhr 2 (Kurve D) im Zeitintervall Δt abgesenkt.In the middle diagram, the time t is again plotted on the x-axis, a mass flow of air L on the right-hand y-axis and a mass flow on on the left-hand y-axis Fuel gas G. According to the invention, the fuel gas supply 3 (curve C) is kept constant here, but the air supply 2 (curve D) is lowered in the time interval Δt.

Das Ergebnis ist aus dem unteren Diagramm zu erkennen, in dem die Zündlast Z (Kurve E) konstant bleibt, während sich das Mischungsverhältnis lambda (Kurve F) ändert (und zwar in gleicher Weise wie im oberen Diagramm nach dem Stand der Technik). Die Darstellung im unteren Diagramm entspricht der im oberen, und man erkennt, dass bei Durchfahren des gleichen Mischungsbereiches die Zündlast Z konstant und damit deutlich geringer ist als beim Stand der Technik. Auch hier verhält sich die Zündlast Z praktisch proportional zur Brenngaszufuhr 3 und diese bleibt während des gesamten Zeitintervalls Δt konstant.The result can be seen from the lower diagram, in which the ignition load Z (curve E) remains constant while the mixture ratio lambda (curve F) changes (in the same way as in the upper diagram according to the prior art). The representation in the lower diagram corresponds to that in the upper one, and it can be seen that the ignition load Z is constant and therefore significantly lower than in the prior art when passing through the same mixing range. Here, too, the ignition load Z is practically proportional to the fuel gas supply 3 and this remains constant over the entire time interval Δt.

Die vorliegende Erfindung erlaubt es, ein Heizgerät 1, welches mit unterschiedlichen Brenngasen G betreibbar ist, sicher zu zünden, ohne dabei das Risiko einer unerwünscht hohen Zündlast Z mit eventuellen Folgeschäden einzugehen.The present invention allows a heater 1, which can be operated with different fuel gases G, to be safely ignited without taking the risk of an undesirably high ignition load Z with possible consequential damage.

BezugszeichenlisteReference List

11
Heizgerätheater
22
Luftzufuhrair supply
33
Brenngaszufuhrfuel gas supply
44
Gebläsefan
55
Brenngasventilfuel gas valve
66
(Vormisch-)Brenner(Premix) burner
77
Verbrennungsraumcombustion chamber
88th
Abgasanlageexhaust system
99
Wärmetauscherheat exchanger
1010
Zündeinrichtungignition device
1111
Steuer- und Regeleinheitcontrol and regulation unit
1212
Zündsteuerungignition control
1313
Steuerleitungencontrol lines
1414
Zündleitungignition wire
AA
Kurve Zündlast nach Stand der TechnikIgnition load curve according to the prior art
BB
Kurve Gemischverhältnis (lambda) bei Änderung der BrenngaszufuhrMixture ratio (lambda) curve when changing the fuel gas supply
CC
Kurve BrenngasFuel gas curve
DD
Kurve Luftcurve air
EE
Kurve Zündlast bei Änderung der LuftzufuhrIgnition load curve when changing the air supply
Ff
Kurve Gemischverhältnis (lambda) bei Änderung der LuftzufuhrMixture ratio (lambda) curve when changing the air supply
GG
Brenngasfuel gas
LL
LuftAir
ZZ
Zündlastignition load
tt
Zeittime
ΔtΔt
(Delta t) Zeitintervall(Delta t) time interval

Claims (7)

Verfahren zum Zünden eines Brennstoff-Luft-Gemisches in einem mit unterschiedlichen Brennstoffen betreibbaren Heizgerät (1) mit einem Vormischbrenner (6), dem Luft (L) durch eine Luftzufuhr (2) und Brennstoff durch eine Brennstoffzufuhr (3) in einem Mischungsverhältnis (lambda) vorgemischt zugeführt werden, wobei innerhalb eines vorgebbaren Zeitintervalls (Δt) zum Zünden das Mischungsverhältnis (lambda) von Brennstoff zu Luft (L) zur Abdeckung eines vorgebbaren Gemischbereiches variiert wird, und zwar durch Variation der Luftzufuhr (2).Method for igniting a fuel-air mixture in a heating device (1) that can be operated with different fuels, having a premix burner (6) which supplies air (L) through an air supply (2) and fuel through a fuel supply (3) in a mixing ratio (lambda ) are supplied premixed, with the mixing ratio (lambda) of fuel to air (L) being varied within a predeterminable time interval (Δt) for ignition to cover a predeterminable mixture range, specifically by varying the air supply (2). Verfahren nach Anspruch 1, wobei in dem Zeitintervall (Δt) zum Zünden die Brennstoffzufuhr (3) konstant gehalten wird.Method according to Claim 1, in which the fuel supply (3) is kept constant in the time interval (Δt) for ignition. Verfahren nach Anspruch 1, wobei in dem Zeitintervall (Δt) die Luftzufuhr (2) in maximal möglicher Weise variiert und die Brennstoffzufuhr (3) nur so stark variiert wird, wie zur Abdeckung des gesamten Gemischbereiches erforderlich ist.Method according to Claim 1, in which, in the time interval (Δt), the air supply (2) varies as much as possible and the fuel supply (3) is varied only to the extent required to cover the entire mixture range. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Zeitintervall (Δt) und der Gemischbereich so gewählt werden, dass bis zum Ende des Zeitintervalls (Δt) eine maximale Zündlast (Z) unabhängig von der Art des zugeführten Brennstoffes nicht überschritten wird.Method according to one of the preceding claims, wherein the time interval (Δt) and the mixture range are selected such that a maximum ignition load (Z) is not exceeded by the end of the time interval (Δt), regardless of the type of fuel supplied. Anordnung zum Zünden eines Brennstoff-Luft-Gemisches in einem mit unterschiedlichen Brennstoffen betreibbaren Heizgerät (1) mit einem Vormischbrenner (6), dem Luft (L) durch eine Luftzufuhr (2) und Brennstoff durch eine Brennstoffzufuhr (3) in einem Mischungsverhältnis (lambda) vorgemischt zuführbar ist, wobei eine Zündsteuerung (12) vorhanden ist, die eingerichtet ist, während eines Zeitintervalls (Δt) zum Zünden die Luftzufuhr (2) zur Abdeckung eines vorgebbaren Gemischbereiches zu variieren.Arrangement for igniting a fuel-air mixture in a heating device (1) that can be operated with different fuels and has a premix burner (6) to which air (L) can be supplied premixed by an air supply (2) and fuel by a fuel supply (3) in a mixing ratio (lambda), with an ignition control (12) being present which is set up during a time interval ( Δt) to vary the air supply (2) for ignition to cover a predeterminable mixture range. Anordnung nach Anspruch 5, wobei die Zündsteuerung (12) eingerichtet ist, ein Gebläse (4) der Luftzufuhr (2) mit einer maximalen Drehzahldynamik zu variieren und zusätzlich die Brennstoffzufuhr (3) zu variieren, wenn die Drehzahldynamik nicht für eine Abdeckung eines Gemischbereiches innerhalb des Zeitintervalls (Δt) ausreicht.Arrangement according to claim 5, wherein the ignition control (12) is set up to vary a blower (4) of the air supply (2) with maximum speed dynamics and also to vary the fuel supply (3) if the speed dynamics are not for covering a mixture range within of the time interval (Δt) is sufficient. Computerprogrammprodukt, umfassend Befehle, die bewirken, dass die Anordnung nach einem der Ansprüche 5 oder 6 das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4 ausführt.A computer program product comprising instructions which cause the arrangement according to any one of claims 5 or 6 to carry out the method according to any one of claims 1 to 4.
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