EP4123222A1 - Verfahren zum steuern eines brenners eines wärmeerzeugers, brenner, wärmeerzeuger und heizungsanlage - Google Patents

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EP4123222A1
EP4123222A1 EP22178078.6A EP22178078A EP4123222A1 EP 4123222 A1 EP4123222 A1 EP 4123222A1 EP 22178078 A EP22178078 A EP 22178078A EP 4123222 A1 EP4123222 A1 EP 4123222A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
burner
ignition
air
electrode
combustion chamber
Prior art date
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Granted
Application number
EP22178078.6A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP4123222B1 (de
Inventor
Lars Paesler
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Viessmann Holding International GmbH
Original Assignee
Viessmann Climate Solutions SE
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Filing date
Publication date
Application filed by Viessmann Climate Solutions SE filed Critical Viessmann Climate Solutions SE
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Application granted granted Critical
Publication of EP4123222B1 publication Critical patent/EP4123222B1/de
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D14/00—Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid
    • F23D14/02—Premix gas burners, i.e. in which gaseous fuel is mixed with combustion air upstream of the combustion zone
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N5/00—Systems for controlling combustion
    • F23N5/02—Systems for controlling combustion using devices responsive to thermal changes or to thermal expansion of a medium
    • F23N5/12—Systems for controlling combustion using devices responsive to thermal changes or to thermal expansion of a medium using ionisation-sensitive elements, i.e. flame rods
    • F23N5/123—Systems for controlling combustion using devices responsive to thermal changes or to thermal expansion of a medium using ionisation-sensitive elements, i.e. flame rods using electronic means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D2203/00—Gaseous fuel burners
    • F23D2203/10—Flame diffusing means
    • F23D2203/102—Flame diffusing means using perforated plates
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N2227/00—Ignition or checking
    • F23N2227/02—Starting or ignition cycles

Definitions

  • the present invention relates to methods for controlling a burner of a heat generator during an ignition phase, a burner for use in a heat generator, a heat generator and a heating system with a heat generator.
  • Burners for use in heat generators are known from the prior art, in which an air-fuel mixture is introduced into a combustion chamber and burned in a controlled manner in a burner flame to provide heat energy.
  • the burners go through an initial ignition phase in which the air-fuel mixture introduced into the combustion chamber is ignited using an ignition electrode in order to provide a stably burning burner flame at the end of said ignition phase.
  • the burner In the course of this, the presence of the burner flame is usually detected in order to be able to confirm successful ignition and the presence of a stable burner flame at the end of the ignition phase.
  • the burner generally includes an ionization electrode that is subjected to an electrical voltage, with the aid of which an ionization current caused by the presence of the burner flame is measured using an ionization effect, in order to confirm the presence of the successfully ignited burner flame.
  • the specific properties of the fuel are not exactly known either, as this is usually provided by an energy supplier as a mixture of different basic fuels (e.g. different alkanes: methane, ethane, propane, butane, etc.), with the associated composition ratio usually being unknown, may also change and is not specified exactly by the energy supplier, but only within a certain tolerance range.
  • different basic fuels e.g. different alkanes: methane, ethane, propane, butane, etc.
  • the burner cannot be optimally adjusted in advance to ignite the air-fuel mixture introduced into the combustion chamber, which results in an increased risk of an unsuccessful ignition phase of the burner without igniting the burner flame.
  • a method for controlling a burner of a heat generator, in particular for use in a heating system, during an ignition phase for igniting a burner flame, the burner having an air-fuel mixture for igniting an air-fuel mixture that can be introduced into a combustion chamber of the burner , In particular an air-gas mixture, equipped ignition electrode.
  • the method involves generating an electrical ignition voltage at the ignition electrode, introducing an air-fuel mixture, in particular an air-gas mixture, into the combustion chamber of the burner, detecting a burner flame in the combustion chamber, including measuring a present electrode current and controlling the burner during the ignition phase by adjusting a mixture ratio of the air-fuel mixture introduced into the combustion chamber, which describes a ratio of fuel quantity to air quantity, as a function of a detection result.
  • the ignition phase is an operating phase of the burner with a specified duration, during which the burner is controlled under the condition of successful ignition of the burner flame via the electrical voltage generated at the ignition electrode and present there, with successful ignition, i.e a successfully ending ignition phase, it is to be understood that at the end of the ignition phase there is a stable burner flame in the combustion chamber of the burner, which does not go out or breaks off as a result of deviations or malfunctions that occur on the burner.
  • the ignition voltage is generated by a voltage generator on the ignition electrode or applied to it in such a way that electrical ignition sparks occur between the ignition electrode and its counterpart, which is also arranged on the burner - usually a part of a flame body of the burner or a separately arranged ground electrode correspond to an electric current flowing in plasma channels between the ignition electrode and its counterpart, which in principle enables ignition of the introduced air-fuel mixture.
  • the burner flame is advantageously detected, ie the presence of the burner flame in the combustion chamber is detected on the basis of the electrode current measured at the ignition electrode.
  • the ignition electrode in the case according to the invention, which is used both when igniting the air-fuel mixture by the ignition voltage generated and when detecting the presence of the burner flame in the combustion chamber.
  • the method according to the invention uses the ionization effect of combustion flames, which is fundamentally known from the prior art and describes a conductivity and a rectifying effect of combustion flames
  • the burner flame is formed and the said ionization effect occurs, as a result of which the burner flame acts as a rectifier and thus inhibits the current flow in the plasma channels between the ignition electrode and its counterpart In others Words, an opposite ionization current is formed, which counteracts the current flow in the plasma channels.
  • said ionization electrode can be saved in an advantageous manner, as a result of which, for example, production costs or the space required for the burner are reduced. Maintenance and repair costs for the burner are also reduced, since at least one less electrode now has to be maintained.
  • the invention thus provides a more cost-effective, low-maintenance and space-saving option for igniting a burner (igniting the burner flame) compared to the prior art, which is controlled according to the method described during the ignition phase.
  • the mixing ratio of the introduced air-fuel mixture is adjusted as a function of the detection result, which enables an adapted and therefore particularly efficient control during the ignition phase to the presence of the burner flame.
  • an ignition phase with a comparatively high success rate for successful ignition is made possible while the emission rate of undesirable combustion products is kept low at the same time.
  • the mixing ratio is used to describe a quantity relation of air and fuel in the air-fuel mixture, whereby a reciprocal combustion air ratio, which describes the ratio of air to fuel, can also be used as an alternative to the described mixing ratio of fuel to air.
  • a reciprocal combustion air ratio which describes the ratio of air to fuel
  • the mixing ratio can be changed by changing the amount of fuel while the amount of air remains the same (e.g. by changing the amount of fuel with the help of a control valve), by changing the amount of air while the amount of fuel remains the same (e.g. by changing the volume flow of a provided air flow) or by a combination of the two aforementioned steps be adjusted.
  • the detection result is preferably provided in the form of a detection parameter, in particular in the form of a time profile of the detection parameter, which can assume at least a first or a second value, the first value indicating that no burner flame is detected in the combustion chamber and the second value indicating that a burner flame is detected in the combustion chamber.
  • a detection parameter in particular in the form of a time profile of the detection parameter, which can assume at least a first or a second value, the first value indicating that no burner flame is detected in the combustion chamber and the second value indicating that a burner flame is detected in the combustion chamber.
  • the detection parameter can preferably also assume a multiplicity of continuously distributed values which describe a probability of the presence of the burner flame in the combustion chamber. This advantageously enables improved control of the burner, which, in contrast to the case with purely binary indication of the detection result, makes it possible, for example, to make fine adjustments to the mixing ratio even if the value of the detection parameter changes only slightly, so that it does not only become active in the case of "no burner flame detected". , but to be able to counteract the exemplary case of an increasing probability of an imminent extinguishing of the burner flame in good time.
  • the burner flame in the combustion chamber is preferably detected continuously over the entire ignition phase.
  • the ignition voltage is preferably generated at the ignition electrode over the entire, specified duration of the ignition phase. This can ensure that the air-fuel mixture can in principle be ignited at any point in time during the ignition phase.
  • the burner flame is detected in the combustion chamber, in particular the electrode current present at the ignition electrode is measured, while the electrical ignition voltage is being generated at the ignition electrode.
  • the burner flame is detected on the basis of the measured electrode current while the ignition voltage leading to ignition sparks is generated or is present at the ignition electrode. This can only take place over a partial time range of the ignition phase or over the entire duration of the ignition phase.
  • a rate of change over time of the mixture ratio in time ranges of the ignition phase in which no burner flame is detected is greater than a rate of change over time in the mixture ratio in time ranges of the ignition phase in which the Burner flame is detected.
  • a rate of change in the mixing ratio over time is to be understood as meaning any time-related description of a change in the mixing ratio in the named time ranges. This cannot be exhaustively an average rate of change over time in the form of a quotient with a difference between the mixing ratios at the end and at the beginning of the respective time period as a dividend and a duration of the respective time period as a divisor, or a local rate of change over time in the form of a time Act derivation of the mixing ratio.
  • a mixture ratio is advantageously increased more or the air-fuel mixture is enriched more in time periods in which ignition has so far been unsuccessful than in time periods in which the burner flame is detected.
  • the ignitability of the air-fuel mixture is systematically increased by enriching it and at the same time enables a particularly clean ignition phase in which no unnecessary increase in the Fuel quantity takes place, which would lead to an increased emission rate of undesirable combustion products.
  • the mixing ratio of the air-fuel mixture introduced into the combustion chamber for controlling the burner during the ignition phase is adjusted in such a way that the mixing ratio in time ranges of the ignition phase in which no burner flame is detected, i.e. the detection result is negative, according to is adjusted according to a first adjustment rule, and that the mixing ratio is adjusted in time ranges of the ignition phase in which the burner flame is detected, ie the detection result is positive, according to a second adjustment rule.
  • the adjustment rules can be defined explicitly or implicitly and by one or more input variables, such as time, a volume flow of the introduced air-fuel mixture, a temperature of the introduced air-fuel mixture, a temperature in or time derivatives of any order of the above mentioned sizes, depend.
  • the mixing ratio increases monotonically, in particular strictly monotonously, over time, and according to the second adjustment rule, the mixing ratio is kept constant over time.
  • the mixing ratio is adjusted in the course of controlling the burner in such a way that its time profile over the ignition phase is essentially constant.
  • the detection of the burner flame in the combustion chamber also includes determining an ionization current based on the electrode current measured at the ignition electrode, determining a value of a detection parameter based on the determined ionization current, wherein the detection parameter can assume at least a first or a second value, wherein the first value indicates that no burner flame is detected in the combustion chamber, and the second value indicates that a burner flame is detected in the combustion chamber, and the determined value of the detection parameter is output as the detection result.
  • the determination of the ionization current of the measured electrode current preferably includes the generated ignition voltage and/or the mixing ratio of the air-fuel mixture in order to increase the accuracy of the determination step.
  • the determination of the ionization current preferably also includes numerical signal filtering, in the course of which fluctuations in the measured electrode current caused by disturbances are filtered out in such a way that they are not taken into account when determining the ionization current.
  • the value of the detection parameter is determined in such a way that the detection parameter is assigned the first value if the determined ionization current is in a first value range, and that the second value is assigned to the detection parameter if the determined ionization current is in a second value range lies.
  • the value of the detection parameter is determined based on events, such that the value of the detection parameter switches from the first to the second value if the determined ionization current exceeds a first ionization current limit value, and that the value of the detection parameter switches from the second to the first value occurs if the determined ionization current falls below a second ionization current limit value.
  • event-based detection is provided which prevents unnecessary switching of the detection parameter caused by fluctuations in the ionization current by providing a buffer area between said limit values.
  • the value of the detection parameter is also determined on the basis of the measured electrode current and is event-based, such that the value of the detection parameter switches from the first to the second value if the ionization current exceeds a first ionization current limit value or the measured electrode current exceeds a first one Below electrode current limit value, and that the value of the detection parameter is switched from the second to the first value if the ionization current falls below a second ionization current limit value or the measured electrode current exceeds a second electrode current limit value.
  • the event-based detection can be expanded to include an additional event variable, as a result of which the accuracy of the value determination of the detection parameter is increased.
  • the method preferably also includes setting an initial mixture ratio of the air-fuel mixture introduced into the combustion chamber that is present at the start of the ignition phase, the initial mixture ratio being set in such a way that a lean air-fuel mixture is involved.
  • Lean is to be understood here in such a way that, taking into account a stoichiometric ratio during the combustion of the fuel with the air, there is an excess of air in the air-fuel mixture. This ensures that there is no rich air-fuel mixture at the beginning, the ignition of which would result in comparatively higher emissions with regard to undesirable combustion products.
  • the method according to the invention advantageously has a large number of possible actuators available, which can be appropriately adapted to control the burner during the ignition phase, in order to also implement more complex control processes.
  • another method for controlling a burner of a heat generator, in particular for use in a heating system, during an ignition phase for igniting a burner flame, the burner having at least one air-fuel element for igniting an air-fuel that can be introduced into a combustion chamber of the burner -Mixture, in particular an air-gas mixture, equipped ignition electrode and an ionization electrode.
  • the method involves generating an electrical ignition voltage at the ignition electrode, generating an electrical measurement voltage at the ionization electrode, introducing an air-fuel mixture, in particular an air-gas mixture, into the combustion chamber of the burner, detecting a burner flame in the Combustion chamber, comprising measuring an ionization current present at the ionization electrode of the burner and controlling the burner during the ignition phase by adapting a mixture ratio of the air-fuel mixture introduced into the combustion chamber, which describes a ratio of fuel quantity to air quantity, as a function of a detection result, such that that the mixture ratio is adjusted in time ranges of the ignition phase in which no burner flame is detected, according to a first adjustment rule, and that the mixture ratio in time ranges of the ignition phase in which the burner flame is detected is adjusted according to a second adjustment rule.
  • the method according to the second aspect of the invention enables a systematic adjustment of the mixing ratio, which takes place depending on the presence of the burner flame, in order to enable the cleanest possible ignition with the lowest possible emission rate of undesirable combustion products.
  • the mixing ratio is adjusted according to the first adjustment rule in such a way that the willingness to ignite is increased in order to successfully complete the ignition phase, whereas in time ranges in where a burner flame was detected, the mixing ratio is adjusted according to the first adjustment rule in such a way that an emission rate of unwanted combustion products, such as soot or carbon monoxide, is reduced or at least not increased.
  • the method according to the second aspect also enables an ignition phase with a comparatively high success rate for successful ignition while at the same time the emission rate of undesirable combustion products is kept low.
  • a rate of change over time in the mixture ratio according to the first adjustment rule is greater than a rate of change over time in the mixture ratio according to the second adjustment rule.
  • the mixing ratio according to the first adjustment rule is increased monotonically, in particular strictly monotonously, over time, and according to the second adjustment rule, the mixing ratio is kept constant over time.
  • the mixing ratio is adjusted in such a way that its time profile over the ignition phase is essentially constant.
  • the detection result is preferably provided in the form of a detection parameter, in particular in the form of a time profile of the detection parameter, which can assume at least a first or a second value, the first value indicating that no burner flame is detected in the combustion chamber, and the second value indicating that a burner flame is detected in the combustion chamber.
  • the detection parameter can preferably also assume a multiplicity of continuously distributed values which describe a probability of the presence of the burner flame in the combustion chamber.
  • the value of the detection parameter is preferably determined in such a way that the first value is assigned to the detection parameter if the measured ionization current is in a first value range, and that the second value is assigned to the detection parameter if the measured ionization current is in a second value range.
  • the determination of the value of the detection parameter is preferably event-based, such that the value of the detection parameter switches from the first to the second value if the measured ionization current exceeds a first ionization current limit value, and that the value of the detection parameter switches from the second to the first value takes place if the measured ionization current falls below a second ionization current limit value.
  • a burner set up to carry out the method according to the first aspect of the invention for use in a heat generator, in particular in a heat generator of a heating system.
  • the burner comprises an introduction device that is set up to mix air and fuel into an air-fuel mixture according to a mixing ratio that describes a ratio of the amount of fuel to the amount of air in the air-fuel mixture, and to mix this in a combustion chamber of the burner to be initiated, an ignition electrode, which is set up to ignite the air-fuel mixture introduced into the combustion chamber of the burner, a voltage generator, which is set up to generate an electrical ignition voltage at the ignition electrode, a detection device, the one for measuring a current present at the ignition electrode Electrode current set up measuring device comprises, wherein the detection device is set up for detecting a burner flame in the combustion chamber on the basis of an electrode current measured by the measuring device, a control device for controlling the burner with the initiation device and the Detek tion device is coupled and is set up to adjust the mixture ratio of the introduced air-
  • the burner according to the invention also offers the advantages described in the course of the method according to the first aspect, in particular the advantage of the increased success rate when igniting the burner with a simultaneously low emission rate of undesirable combustion products.
  • the detection device is preferably set up to detect a burner flame in the combustion chamber while the electrical ignition voltage is being generated at the ignition electrode by the voltage generator; in particular, the measuring device is set up to measure the electrode current present at the ignition electrode while the electrical ignition voltage is being generated at the ignition electrode by the voltage generator .
  • the control device is preferably set up to adapt the mixture ratio during the ignition phase in such a way that a rate of change over time in the mixture ratio in time ranges of the ignition phase in which no burner flame is detected is greater than a rate of change over time in the mixture ratio in time ranges of the ignition phase in which the burner flame is detected.
  • the control device is preferably set up to adjust the mixture ratio during the ignition phase in such a way that the mixture ratio is adjusted in time ranges of the ignition phase in which no burner flame is detected, according to a first adjustment specification, and that the mixture ratio in time ranges of the ignition phase in which the burner flame detected is adjusted according to a second adjustment rule, and in particular continuously adjust the mixing ratio over the ignition phase.
  • the detection device preferably includes a determination device which is set up to determine an ionization current based on the electrode current measured by the measuring device at the ignition electrode and to determine a value of a detection parameter on this basis, the detection parameter being able to assume at least a first or a second value , wherein the first value indicates that no burner flame is detected in the combustion chamber, and the second value indicates that the burner flame is detected in the combustion chamber, and to output the determined value of the detection parameter to the control device.
  • a determination device which is set up to determine an ionization current based on the electrode current measured by the measuring device at the ignition electrode and to determine a value of a detection parameter on this basis, the detection parameter being able to assume at least a first or a second value , wherein the first value indicates that no burner flame is detected in the combustion chamber, and the second value indicates that the burner flame is detected in the combustion chamber, and to output the determined value of the detection parameter to the control device.
  • the determination device is preferably set up for event-based determination of the detection parameter, in the course of which the value of the detection parameter is switched from the first to the second value if the determined ionization current exceeds a first ionization current limit value, and that the value of the detection parameter is switched from the second to the first Value occurs if the determined ionization falls below a second ionization limit.
  • the control device is preferably set up to measure a feed rate of the air-fuel mixture introduced into the combustion chamber at the introduction device and/or a temperature of the air-fuel mixture introduced into the combustion chamber at a temperature control device of the introduction device and/or a pressure of the Adapt combustion chamber introduced air-fuel mixture, in particular depending on the detection result of the detection device.
  • a burner set up to carry out the method according to the second aspect of the invention for use in a heat generator, in particular in a heat generator of a heating system.
  • the burner comprises an introduction device that is set up to mix air and fuel into an air-fuel mixture according to a mixing ratio that describes a ratio of the amount of fuel to the amount of air in the air-fuel mixture, and to mix this in a combustion chamber of the burner to be initiated, an ignition electrode, which is set up to ignite the air-fuel mixture introduced into the combustion chamber of the burner, an ionization electrode, a first voltage generator, which is set up to generate an electrical ignition voltage at the ignition electrode, a second voltage generator, which is designed to generate a electrical measurement voltage is set up at the ionization electrode, a detection device which comprises a measuring device set up for measuring an ionization current present at the ionization electrode, the detection device for detecting a burner flame in the combustion chamber based on a ionization current measured by the measuring device is
  • the burner according to the invention also offers the advantages described in the course of the method according to the second aspect, in particular the advantage of the increased success rate when igniting the burner with a simultaneously low emission rate of undesirable combustion products.
  • the control device is preferably set up to adapt the mixture ratio during the ignition phase in such a way that a rate of change over time in the mixture ratio in time ranges of the ignition phase in which no burner flame is detected is greater than a rate of change over time in the mixture ratio in time ranges of the ignition phase in which the burner flame is detected.
  • the control device is preferably set up to measure a feed rate of the air-fuel mixture introduced into the combustion chamber at the introduction device and/or a temperature of the air-fuel mixture introduced into the combustion chamber at a temperature control device of the introduction device and/or a pressure of the Adapt combustion chamber introduced air-fuel mixture, in particular depending on the detection result of the detection device.
  • the detection device is preferably set up for event-based determination of the detection parameter, in the course of which the value of the detection parameter switches from the first to the second value if the determined ionization current exceeds a first ionization current limit value, and that the value of the detection parameter switches from the second to the first Value occurs if the determined ionization falls below a second ionization limit.
  • a heat generator for transferring thermal energy to an energy transport medium which can be used in a heating system, the heat generator having at least one burner according to the third or the fourth aspect of the invention and a heat exchanger coupled to the burner, which is set up for transferring the heat energy generated by the burner to the energy transport medium.
  • a particularly clean ignition can be implemented during an ignition phase of the burner, e.g. such as soot or carbon monoxide.
  • this has the advantage that soot deposits on the heat exchanger coupled to the burner can be greatly reduced, which in turn increases the efficiency during heat exchange or during the transfer of heat energy to the energy transport medium.
  • the heat exchanger is preferably designed as a coiled tube heat exchanger, in which a pipeline through which the energy transport medium flows is arranged spirally around the burner. In this way, the heat energy provided by the burner flame can be transferred to the energy transport medium in a particularly efficient manner without taking up too much installation space.
  • a heating system which comprises at least one heat generator according to the fifth aspect of the invention.
  • the burner which enables a particularly clean ignition process with low emission rates of unwanted combustion products, as part of the heat exchanger of the heating system, not only can the resulting emissions into an area surrounding the heating system be reduced, but the formation of Combustion-related contamination, such as soot, are significantly reduced, at least during the ignition process of the burner, so that exhaust gas paths of the heating system are less polluted, which in turn significantly reduces the maintenance effort and the related maintenance costs.
  • Figure 1A and Figure 1B show exemplary time profiles of ignition-phase-related variables and parameters of the method for controlling a burner according to a preferred embodiment of the first aspect of the invention during a successfully ending ignition phase.
  • Figure 2A and Figure 2B show exemplary time curves of ignition-phase-related variables and parameters of the method for controlling a burner according to a preferred embodiment of the first aspect of the invention during an ignition phase that ends unsuccessfully.
  • figure 3 shows a flow chart of an embodiment of the method according to the first aspect of the invention.
  • figure 4 shows a flowchart of an embodiment of the method according to the second aspect of the invention.
  • Figure 5A and Figure 5B show schematic sketches of exemplary embodiments of a heat generator with a burner according to the third and fourth aspect of the invention.
  • Figures 1A and 1B show exemplary time profiles of ignition-phase-related variables and parameters of the method for controlling a burner according to a preferred embodiment of the first aspect of the invention during a successfully ending ignition phase.
  • a successfully ending ignition phase is to be understood here as meaning that at the end of the ignition phase there is a stable burner flame in a combustion chamber of the burner, with the burner flame being stable if it falls within a specified tolerance range as a result of deviations that occur, for example in the form of component tolerances, or a fluctuating Introduction of an air-fuel mixture, does not go out or break off.
  • the time curves shown relate to the same exemplary ignition phase and are shown in two separate figures for the sake of clarity.
  • Figure 1A shows a time profile of an effective current intensity of an electrode current I E measured at an ignition electrode of the burner (solid line), a time profile of an effective current intensity of an ionization current I I (dashed line) determined on the basis of the electrode current I E and a time profile of an ionization current determined therefrom Detection parameter ⁇ (dashed line) as a detection result of detecting the burner flame in the combustion chamber.
  • the invention is in no way limited to a description of the electrode current I E via a current intensity or an effective current intensity, but can also be carried out using other variables, such as an electrical power, an effective electrical power, an equivalent ohmic resistance or the like.
  • an ignition voltage is preferably generated at an ignition electrode of the burner at the latest at the start of the ignition phase in such a way that electrical ignition sparks are formed between the ignition electrode and its counterpart, e.g. a flame body of the burner or a ground electrode, preferably over the entire duration of the ignition phase, and thus to the formation of an electric current flowing in a plasma channel between the ignition electrode and its counterpart.
  • the signal of the electrode current I E initially has local, high-frequency fluctuations, which can be traced back, for example, to a transient transient response to reaching a stationary state or disruptions in the burner at the beginning of the ignition phase.
  • the measured electrode current I E is basically a superimposition of the ionization current and a plasma channel current, from which the ionization current I I is determined and with the help of which conclusions can be drawn about the presence of the burner flame in the combustion chamber.
  • the borderline case of a vanishing ionization current I I describes the absence of the burner flame, whereas an increase in the ionization current I I indicates the formation of a burner flame.
  • time curves of the electrode current I E and the ionization current I I in Figure 1A are only presented qualitatively and do not contain any quantitative information with regard to an order of magnitude relationship between the two streams. Likewise, it is not absolutely necessary to explicitly determine the ionization current I I for the detection of the burner flame. The said ionization effect can of course also be observed directly in the electrode current I E , from which conclusions can be drawn as to the presence of the burner flame.
  • Determining the ionization current I I on the basis of the measured electrode current I E advantageously includes other burner-specific variables such as voltage values of the ignition voltage applied or the mixing ratio of the air-fuel mixture and preferably includes a step of numerical signal filtering, during which interference is detected Conditional fluctuations in the measured electrode current I E are filtered out in such a way that they are not taken into account when determining the ionization current I I . In this way, an interference-free time signal is provided for the ionization current I I , on the basis of which the detection parameter ⁇ is determined as the detection result for describing the presence of the burner flame in the combustion chamber.
  • the detection parameter ⁇ can assume at least a first value or a second value in the course of detecting the burner flame. That's how it will be Detection parameter ⁇ present assigned the value "0" if no burner flame is detected (negative detection result), and the value "1" if a burner flame is detected (positive detection result).
  • the value range of the detection parameter ⁇ is by no means limited to the said discrete values, but can also be continuously distributed.
  • the values of the detection parameter ⁇ can also describe a probability of the presence of the burner flame and can therefore assume any numerical value in an interval between 0 and 1 or between 0% and 100%.
  • the detection parameter ⁇ is determined on the basis of the ascertained ionization current I I , taking into account occurrences of exceeding a first ionization current limit value I I or falling below a second ionization current limit value I 2 .
  • the detection parameter ⁇ When the first ionization current limit value I 1 is exceeded, the detection parameter ⁇ is set to "1", whereas when the second ionization current limit value I 2 is undershot, the detection parameter ⁇ is set to "0".
  • the different selection of the ionization current limit values advantageously prevents smaller fluctuations occurring after the respective limit value has been exceeded or not reached immediately leading to a switchover of the detection parameter ⁇ , which creates a buffer area to stabilize the course over time of the detection parameter ⁇ is implemented.
  • the electrode current I E rises again due to a drop in the ionization current I I , which indicates that the burner flame in the combustion chamber has broken off or gone out, with the detection parameter ⁇ is set to "0", i.e. no more burner flame is detected.
  • the burner is controlled during the ignition phase by adjusting a mixing ratio ⁇ , which describes a ratio of fuel quantity to air quantity, of the air-fuel mixture introduced into the combustion chamber, with this being determined on the basis of the ionization current I I Detection parameter ⁇ as a detection result of detecting the burner flame Figure 1A he follows.
  • the fuel valve is merely a safety valve that is present in addition to a control valve for setting the mixing ratio ⁇ .
  • the mixing ratio ⁇ is reciprocally related to the combustion air ratio commonly used in the field of combustion technology (usually denoted by the symbol ⁇ in the prior art), within which it is based on the stoichiometric fuel-air ratio with excess air from a "lean” mixture and when there is excess fuel, a "rich” mixture is spoken of.
  • the mixing ratio ⁇ its increase is equivalent to an "enrichment” of the air-fuel mixture, ie an increase in the proportion of fuel, which in turn leads to an increase in the ignitability of the air-fuel mixture.
  • the mixing ratio ⁇ records a constant time signal with constant-value transitions between time ranges with different adjustment rules.
  • the mixing ratio can now be further adjusted in the subsequent operating phases of the burner, e.g. to provide a power corresponding to a power request to the burner.
  • the ignition phase is particularly low in emissions.
  • the air-fuel mixture is preferably ignited in as lean a state as possible, which significantly reduces the formation of undesirable combustion products such as soot or carbon monoxide.
  • Figures 2A and 2B show exemplary time profiles of ignition-phase-related variables and parameters of the method for controlling a burner according to a preferred exemplary embodiment of the second aspect of the invention during an ignition phase that ends unsuccessfully, the Figures 1A and 1B statements made apply in an analogous manner.
  • FIG 3 shows a flow chart of an embodiment of the method for controlling a burner according to the first aspect of the invention.
  • step S1 an electrical ignition voltage is generated at an ignition electrode of the burner with the proviso that electrical ignition sparks are generated for igniting an air-fuel mixture that can be introduced into a combustion chamber.
  • step S2 an air-fuel mixture is introduced into the combustion chamber of the burner with an initial mixture ratio, which describes the initial ratio of a fuel quantity to an air quantity of the introduced air-fuel mixture and is preferably selected such that an initially lean air -fuel mixture is present.
  • an initial mixture ratio which describes the initial ratio of a fuel quantity to an air quantity of the introduced air-fuel mixture and is preferably selected such that an initially lean air -fuel mixture is present.
  • a burner flame is detected in the combustion chamber, comprising measuring an electrode current at the ignition electrode in step S3a and, based on this, determining a value of a detection parameter on the basis of the measured electrode current in step S3b, the detection parameter having the value "0 "assumes if an ionization current determined on the basis of the measured electrode current is in a first value range and no burner flame is detected, and the value "1" if the ionization current determined on the basis of the measured electrode current is in a second value range and the burner flame is detected.
  • steps S3a to S4b is repeated as often as desired during the ignition phase of the burner, in particular continuously over the entire duration of the ignition phase.
  • FIG. 4 shows a flowchart of an embodiment of the method for controlling a burner according to the second aspect of the invention.
  • step S1 an electrical ignition voltage is generated at an ignition electrode of the burner with the proviso of generating electrical ignition sparks for igniting an air-fuel mixture that can be introduced into a combustion chamber.
  • step S2 an electrical measurement voltage is generated at a separately designed ionization electrode, which is used to detect a burner flame in the combustion chamber.
  • an air-fuel mixture is introduced into the combustion chamber of the burner with an initial mixture ratio, which describes the initial ratio of a fuel quantity to an air quantity of the introduced air-fuel mixture and is preferably selected such that an initially lean air -fuel mixture is present.
  • a burner flame is detected in the combustion chamber, comprising measuring an ionization current at the ionization electrode in step S4a and, based on this, determining a value of a detection parameter on the basis of the measured ionization current in step S4b, the detection parameter having the value “0 “ assumes the value "1” if the measured ionization current is in a first value range and no burner flame is detected, and the value "1" if the measured ionization current is in a second value range and the burner flame is detected
  • steps S4a to S5b is repeated as often as desired during the ignition phase of the burner, in particular continuously over the entire duration of the ignition phase.
  • Figure 5A shows a schematic sketch of an embodiment of a heat generator 100 with a burner 10a according to the third aspect of the invention.
  • the heat generator 100 comprises the burner 10a and a coiled-tubing heat exchanger 20 with a spirally running coiled tubing 21 (shown here in cross section), through which an energy transport medium to be heated by a burner flame of the burner 10a is passed.
  • the burner 10a includes an introduction device 11 in which an air-fuel mixture of an air flow with volume flow Q L and a fuel flow with volume flow Q B is mixed in a mixing ratio ⁇ .
  • the mixed air-fuel mixture with a volume flow rate Q LB is then introduced into a combustion chamber of the burner 10a by the introduction device 11 via a flame body 12 with a perforated surface.
  • the burner 10a comprises an ignition electrode 13 which is connected to a voltage source 14 and to which an ignition voltage is generated or applied.
  • the burner 10a further comprises a detection device for detecting a burner flame, the detection device comprising a measuring device 15 for measuring an electrode current I E at the ignition electrode 13 and a determination device 16 which is set up to determine a value of a detection parameter on the basis of the measured electrode current I E determine whether or not a burner flame is detected.
  • the value of the detection parameter is output to the control device 17 of the burner 10a, which is coupled to the determination device 16.
  • the control device 17 is also coupled to the induction device 11 and is set up, with regard to the implementation of the method according to the first aspect of the invention, during an ignition phase for igniting the burner flame at the induction device 11, the mixing ratio ⁇ of the introduced air-fuel mixture in Adapt dependence of the value of the detection parameter output as a detection result of the detection device.
  • Figure 5B shows a schematic sketch of an embodiment of a heat generator 100 with a burner 10b according to the fourth aspect of the invention.
  • the heat generator 100 comprises the burner 10b and a coiled-tubing heat exchanger 20 with a spirally running coiled tubing 21 (shown here in cross section), through which an energy transport medium to be heated by a burner flame of the burner 10b is passed.
  • the burner 10b includes an introduction device 11 in which an air-fuel mixture of an air flow with volume flow Q L and a fuel flow with volume flow Q B is mixed in a mixing ratio ⁇ .
  • the mixed air-fuel mixture with a volume flow Q LB is then introduced into a combustion chamber of the burner 10b by the introduction device 11 via a flame body 12 with a perforated surface.
  • the burner 10b comprises an ignition electrode 13 which is connected to a voltage source 14 and to which an ignition voltage is generated or applied.
  • the burner also includes an ionization electrode 13b which is connected to a second voltage source 14b and to which a measurement voltage is generated or applied in order to enable an ionization current I I caused by a burner flame that is present.
  • the burner 10b further comprises a detection device for detecting a burner flame, the detection device comprising a measuring device 15b for measuring an ionization current I I at the ionization electrode 13b and a determination device 16 which is set up to determine a value of a detection parameter on the basis of the measured ionization current I I determine which indicates whether a burner flame is detected or not and can assume at least a first or a second value.
  • the value of the detection parameter is output to the control device 17 of the burner 10b, which is coupled to the determination device 16.
  • the control device 17 is also coupled to the induction device 11 and, with regard to the implementation of the method according to the second aspect of the invention, is set up to, during an ignition phase for igniting the burner flame at the induction device 11, the mixing ratio ⁇ of the introduced air-fuel mixture in Depending on the value of the detection parameter output as the detection result of the detection device, the mixture ratio ⁇ is adjusted in time ranges of the ignition phase in which no burner flame is detected (detection parameter has the first value) according to a first adjustment specification, and that the mixture ratio ⁇ is adjusted in time ranges of the Ignition phase, in which the burner flame is detected (detection parameter has second value), is adjusted according to a second adjustment rule.

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Abstract

Die Erfindung stellt ein Verfahren zum Steuern eines Brenners 10a eines Wärmeerzeugers 100, insbesondere zum Einsatz in einer Heizungsanlage, während einer Zündungsphase zum Zünden einer Brennerflamme bereit, wobei der Brenner 10a eine zum Entzünden eines in einen Verbrennungsraum des Brenners 10a einleitbaren Luft-Brennstoff-Gemischs eingerichtete Zündelektrode 13 umfasst, und das Verfahren ein Erzeugen einer elektrischen Zündspannung an der Zündelektrode 13, ein Einleiten eines Luft-Brennstoff-Gemischs in den Verbrennungsraum des Brenners 10a, ein Detektieren einer Brennerflamme im Verbrennungsraum, umfassend ein Messen eines an der Zündelektrode 13 vorliegenden Elektrodenstroms IE, ein Steuern des Brenners 10a während der Zündungsphase durch Anpassen eines ein Verhältnis von Brennstoffmenge zu Luftmenge beschreibenden Mischungsverhältnisses α des in den Verbrennungsraum eingeleiteten Luft-Brennstoff-Gemischs in Abhängigkeit eines Detektionsergebnisses aufweist

Description

    Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft Verfahren zum Steuern eines Brenners eines Wärmeerzeugers während einer Zündungsphase, Brenner für den Einsatz in einem Wärmeerzeuger, einen Wärmeerzeuger sowie eine Heizungsanlage mit Wärmeerzeuger.
    • Hintergrund der Erfindung
  • Aus dem Stand der Technik sind Brenner zum Einsatz in Wärmeerzeugern bekannt, bei denen ein Luft-Brennstoff-Gemisch in einen Verbrennungsraum eingeleitet und zur Bereitstellung von Wärmeenergie kontrolliert in einer Brennerflamme verbrannt wird.
  • Zum Start eines derartigen Verbrennungsvorgangs durchlaufen die Brenner eine initiale Zündungsphase, in der unter Verwendung einer Zündelektrode das in den Verbrennungsraum eingeleitete Luft-Brennstoff-Gemisch entzündet wird, um am Ende besagter Zündungsphase eine stabil brennende Brennerflamme bereitzustellen.
  • Im Zuge dessen erfolgt üblicherweise ein Detektieren eines Vorhandenseins der Brennerflamme, um so ein erfolgreiches Zünden und Vorliegen einer stabilen Brennerflamme zum Ende der Zündungsphase bestätigen zu können. Der Brenner umfasst hierzu in der Regel eine unter eine elektrische Spannung gesetzte Ionisationselektrode, mit Hilfe derer unter Ausnutzung eines Ionisierungseffekts ein durch das Vorliegen der Brennerflamme bedingter Ionisationsstrom gemessen wird, um so das Vorhandensein der erfolgreich gezündeten Brennerflamme zu bestätigen.
  • Ein erfolgreiches Entzünden des eingeleiteten Luft-Brennstoff-Gemischs hängt dabei von diversen, meist unbekannten Faktoren ab, zu denen unter anderem die genauen geometrischen Abmessungen des Brenners zählen, die beispielsweise ein Strömungsverhalten des eingeleiteten Luft-Brennstoff-Gemischs beeinflussen, und die aufgrund toleranzbehafteter Fertigung einzelner Brennerkomponenten unbekannt sind.
  • Ebenso sind auch spezifische Eigenschaften des Brennstoffs nicht genau bekannt, da dieser üblicherweise von einem Energieversorger als Mischung verschiedener Grundbrennstoffe (z.B. verschiedene Alkane: Methan, Ethan, Propan, Butan, etc.) bereitgestellt wird, wobei ein zugehöriges Zusammensetzungsverhältnis in der Regel unbekannt ist, sich unter Umständen auch ändert und seitens des Energieversorgers eben nicht exakt, sondern lediglich in einem bestimmten Toleranzbereich angegeben wird.
  • Aufgrund der Vielzahl unbekannter Faktoren kann der Brenner im Vorfeld nicht optimal auf ein Entzünden des in den Verbrennungsraum eingeleiteten Luft-Brennstoff-Gemischs eingestellt werden, wodurch sich ein erhöhtes Risiko einer erfolglosen Zündungsphase des Brenners ohne Entzünden der Brennerflamme ergibt.
  • Um dieses Risiko zu minimieren und ein erfolgreiches Entzünden während der Zündungsphase zumindest weitestgehend zu gewährleisten, wird in den aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen während der Zündungsphase ein Luft-Brennstoff-Gemisch mit verhältnismäßig sehr hohem Brennstoffanteil eingeleitet (ein sog. fettes Luft-Brennstoff-Gemisch), wodurch sich zwangsläufig die Zündwilligkeit des Luft-Brennstoff-Gemischs erhöht.
  • Obgleich ein erfolgreiches Entzünden durch ein fettes Luft-Brennstoff-Gemisch begünstigt wird, ist dies jedoch mit verhältnismäßig hohen Emissionsraten von unerwünschten Verbrennungsprodukten, wie beispielsweise Ruß oder Kohlenstoffmonoxid, verbunden, die nicht nur die Umwelt belasten, sondern auch die Lebensdauer einzelner Brennerkomponenten signifikant herabsetzen und den Wartungsaufwand erhöhen.
    • Zusammenfassung der Erfindung
  • Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine gegenüber dem Stand der Technik effizientere Möglichkeit zum Zünden einer Brennerflamme eines Brenners bereitzustellen.
  • Zur Lösung dieser Aufgabe werden Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 12, Brenner nach den Ansprüchen 17 und 18, ein Wärmeerzeuger nach Anspruch 19 sowie eine Heizungsanlage nach Anspruch 20 vorgeschlagen.
  • Die jeweiligen abhängigen Ansprüche beziehen sich dabei auf bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens, die jeweils für sich genommen oder in Kombination bereitgestellt werden können.
  • Gemäß eines ersten Aspekts der Erfindung wird ein Verfahren zum Steuern eines Brenners eines Wärmeerzeugers, insbesondere zum Einsatz in einer Heizungsanlage, während einer Zündungsphase zum Zünden einer Brennerflamme bereitgestellt, wobei der Brenner eine zum Entzünden eines in einen Verbrennungsraum des Brenners einleitbaren Luft-Brennstoff-Gemischs, insbesondere eines Luft-Gas-Gemischs, eingerichtete Zündelektrode umfasst. Das Verfahren weist dabei ein Erzeugen einer elektrischen Zündspannung an der Zündelektrode, ein Einleiten eines Luft-Brennstoff-Gemischs, insbesondere eines Luft-Gas-Gemischs, in den Verbrennungsraum des Brenners, ein Detektieren einer Brennerflamme im Verbrennungsraum, umfassend ein Messen eines an der Zündelektrode vorliegenden Elektrodenstroms und ein Steuern des Brenners während der Zündungsphase durch Anpassen eines ein Verhältnis von Brennstoffmenge zu Luftmenge beschreibenden Mischungsverhältnisses des in den Verbrennungsraum eingeleiteten Luft-Brennstoff-Gemischs in Abhängigkeit eines Detektionsergebnisses auf.
  • Bei der Zündungsphase handelt es sich dabei um eine Betriebsphase des Brenners mit vorgegebener zeitlicher Dauer, während der der Brenner unter der Maßgabe eines erfolgreichen Entzündens der Brennerflamme über die an der Zündelektrode erzeugte und dort anliegende elektrische Spannung gesteuert wird, wobei unter einem erfolgreichen Entzünden, also einer erfolgreich endenden Zündungsphase, zu verstehen ist, dass zum Ende der Zündungsphase eine stabile Brennerflamme im Verbrennungsraum des Brenners vorliegt, die infolge auftretender Abweichungen oder Störungen am Brenner nicht erlischt oder abreißt.
  • Die Zündspannung wird dabei derart durch einen Spannungserzeuger an der Zündelektrode erzeugt bzw. an dieser angelegt, dass es zu elektrischen Zündfunken zwischen der Zündelektrode und ihrem ebenfalls am Brenner angeordneten Gegenstück - üblicherweise einem Teil eines Flammenkörpers des Brenners oder einer separat angeordneten Masseelektrode - kommt, die einem in Plasmakanälen fließenden elektrischen Strom zwischen der Zündelektrode und ihrem Gegenstück entsprechen, der prinzipiell ein Entzünden des eingeleiteten Luft-Brennstoff-Gemischs ermöglicht.
  • Im erfindungsgemäßen Verfahren erfolgt dabei in vorteilhafter Weise das Detektieren der Brennerflamme, also das Detektieren eines Vorhandenseins der Brennerflamme im Verbrennungsraum, auf Basis des gemessenen Elektrodenstroms an der Zündelektrode. Dadurch wird lediglich eine Elektrode, im erfindungsgemäßen Fall die Zündelektrode, benötigt, die sowohl beim Entzünden des Luft-Brennstoff-Gemischs durch die erzeugte Zündspannung als auch beim Detektieren des Vorhandenseins der Brennerflamme im Verbrennungsraum zum Einsatz kommt.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren bedient sich zum Detektieren der Brennerflamme dem aus dem Stand der Technik grundsätzlich bekannten Ionisierungseffekts von Verbrennungsflammen, der eine Leitfähigkeit und eine Gleichrichterwirkung von Verbrennungsflammen beschreibt
  • Wird im Zuge der Zündungsphase das Luft-Brennstoff-Gemischs durch die Zündfunken entzündet, so kommt es zur Ausbildung der Brennerflamme und dem besagten Ionisierungseffekt, infolgedessen die Brennerflamme als Gleichrichter fungiert und so den Stromfluss in den Plasmakanälen zwischen der Zündelektrode und ihrem Gegenstück hemmt In anderen Worten kommt es zur Ausbildung eines entgegengerichteten Ionisationsstroms, der dem Stromfluss in den Plasmakanälen entgegenwirkt.
  • Dieser Effekt wird im Zuge des Messens des an der Zündelektrode vorliegenden Elektrodenstroms zwangsläufig miterfasst und gestattet auf diese Weise Rückschlüsse auf das Vorhandensein der Brennerflamme im Verbrennungsraum, ohne dabei auf eine aus dem Stand der Technik bekannte separat ausgeführte Ionisationselektrode angewiesen zu sein (siehe auch Fig. 1A).
  • So kann in vorteilhafter Weise besagte Ionisationselektrode eingespart werden, wodurch beispielsweise Herstellungskosten oder der notwendige Bauraum für den Brenner reduziert werden. Ebenso wird auch ein Wartungs- bzw. Instandhaltungsaufwand für den Brenner reduziert, da nun zumindest eine Elektrode weniger zu warten ist.
  • Durch die Erfindung wird somit eine gegenüber dem Stand der Technik kostengünstigere, wartungsärmere und platzsparendere Möglichkeit zur Zündung eines Brenners (Entzünden der Brennerflamme), der gemäß des beschriebenen Verfahrens während der Zündungsphase gesteuert wird.
  • Weiterhin wird im Zuge des erfindungsgemäßen Verfahrens das Mischungsverhältnis des eingeleiteten Luft-Brennstoff-Gemischs in Abhängigkeit des Detektionsergebnisses angepasst, wodurch ein auf das Vorhandensein der Brennerflamme adaptiertes und damit besonders effizientes Steuern während der Zündungsphase ermöglicht wird.
  • So kann es in Zeitbereichen, in denen keine Brennerflamme detektiert wird bzw. noch keine detektiert wurde, sinnvoll sein, dass Mischungsverhältnis derart anzupassen, dass eine Zündwilligkeit des Luft-Brennstoff-Gemischs erhöht wird, um so die Zündungsphase erfolgreich abzuschließen, wohingegen in Zeitbereichen, in denen eine Brennerflamme detektiert wird, ein Anpassen des Mischungsverhältnisses unter der Maßgabe erfolgt, Emissionsraten unerwünschter Verbrennungsprodukte, wie z.B. Ruß oder Kohlenstoffmonoxid, zu reduzieren oder zumindest nicht zu erhöhen.
  • In anderen Worten wird eine Zündungsphase mit vergleichsweise hoher Erfolgsquote zur erfolgreichen Zündung bei zeitgleich niedrig gehaltener Emissionsrate unerwünschter Verbrennungsprodukte ermöglicht.
  • Das Mischungsverhältnis dient dabei der Beschreibung für eine Mengenrelation von Luft und Brennstoff im Luft-Brennstoff-Gemisch, wobei alternativ zum beschriebenen Mischungsverhältnis von Brennstoff zu Luft auch ein reziprokes Verbrennungsluftverhältnis verwendet werden kann, welches das Verhältnis von Luft zu Brennstoff beschreibt. Im Falle des besagten Mischungsverhältnisses ist dessen Erhöhung gleichbedeutend mit einer "Anfettung" des Luft-Brennstoff-Gemischs, also einer Erhöhung eines Brennstoffanteils, wohingegen ein Herabsenken gleichbedeutend mit einer "Abmagerung" des Luft-Brennstoff-Gemischs ist, also einer Erhöhung eines Luftanteils im Luft-Brennstoff-Gemisch.
  • Das Mischungsverhältnis kann dabei durch Ändern einer Brennstoffmenge bei gleichbleibender Luftmenge (z.B. durch ein Ändern der Brennstoffmenge mit Hilfe eines Regelventils), durch Ändern einer Luftmenge bei gleichbleibender Brennstoffmenge (z.B. durch ein Ändern eines Volumenstroms eines bereitgestellten Luftstroms) oder durch eine Kombination der beiden vorgennannten Schritte angepasst werden.
  • Vorzugsweise wird das Detektionsergebnis in Form eines Detektionsparameters, insbesondere in Form eines zeitlichen Verlaufs des Detektionsparameters, bereitgestellt, der zumindest einen ersten oder einen zweiten Wert annehmen kann, wobei der erste Wert angibt, dass keine Brennerflamme im Verbrennungsraum detektiert wird, und der zweite Wert angibt, dass eine Brennerflamme im Verbrennungsraum detektiert wird. Dadurch wird eine vergleichsweise einfach gehaltene Beschreibung des Detektionsergebnisses mit vorzugsweise binärem Charakter bereitgestellt, welches zwischen den grundsätzlichen Fällen "Brennerflamme detektiert" (auch als "positives Detektionsergebnis" bezeichnet) und "Keine Brennerflamme detektiert" (auch als "negatives Detektionsergebnis" bezeichnet) unterscheidet.
  • Vorzugsweise kann der Detektionsparameter weiterhin eine Vielzahl kontinuierlich verteilter Werte annehmen, die eine Wahrscheinlichkeit eines Vorhandenseins der Brennerflamme im Verbrennungsraum beschreiben. Dadurch wird in vorteilhafter Weise ein verbessertes Steuern des Brenners ermöglicht, das im Gegensatz zum Fall mit rein binärer Angabe des Detektionsergebnisses beispielsweise ermöglicht, Feinjustierungen des Mischungsverhältnisses bereits bei geringfügigen Wertänderungen des Detektionsparameters vorzunehmen, um nicht erst im Fall "Keine Brennerflamme detektiert" aktiv zu werden, sondern bereits dem exemplarischen Fall einer steigenden Wahrscheinlichkeit eines anstehenden Erlöschens der Brennerflamme rechtzeitig entgegenwirken zu können.
  • Vorzugsweise erfolgt das Detektieren der Brennerflamme im Verbrennungsraum kontinuierlich über die gesamte Zündungsphase hinweg.
  • Vorzugsweise erfolgt das Erzeugen der Zündspannung an der Zündelektrode über die gesamte, vorgegebene Dauer der Zündungsphase hinweg. Dadurch kann gewährleistet werden, dass das Luft-Brennstoff-Gemisch prinzipiell zu jedem Zeitpunkt der Zündungsphase entzündet werden kann.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform erfolgt das Detektieren der Brennerflamme im Verbrennungsraum, insbesondere das Messen des an der Zündelektrode vorliegenden Elektrodenstroms, während dem Erzeugen der elektrischen Zündspannung an der Zündelektrode.
  • In anderen Worten erfolgt das Detektieren der Brennerflamme auf Basis des gemessenen Elektrodenstroms während an der Zündelektrode die zu Zündfunken führende Zündspannung erzeugt wird bzw. dort anliegt. Dies kann lediglich über einen zeitlichen Teilbereich der Zündungsphase oder über die gesamte Dauer der Zündungsphase hinweg erfolgen.
  • Auf diese Weise wird zumindest in einem zeitlichen Teilbereich der Zündungsphase ein Bereitstellen eines erzeugten Zündfunkens bzw. einer erzeugten Abfolge einer Vielzahl aufeinanderfolgender Zündfunken mit simultanem Detektieren der Brennerflamme an ein und derselben Elektrode ermöglicht, wodurch eine kontinuierliche Überwachung der Zündungsphase hinsichtlich eines erfolgreichen Entzündens der Brennerflamme an nur einer Elektrode und damit ein effizienteres Steuern des Brenners während der Zündungsphase ermöglicht wird.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform fällt beim Anpassen des Mischungsverhältnisses zum Steuern des Brenners während der Zündungsphase eine zeitliche Änderungsrate des Mischungsverhältnisses in Zeitbereichen der Zündungsphase, in denen keine Brennerflamme detektiert wird, größer aus als eine zeitliche Änderungsrate des Mischungsverhältnisses, in Zeitbereichen der Zündungsphase, in denen die Brennerflamme detektiert wird.
  • Unter einer zeitlichen Änderungsrate des Mischungsverhältnisses ist dabei jedwede zeitbezogene Beschreibung einer Änderung des Mischungsverhältnisses in den benannten Zeitbereichen zu verstehen. Hierbei kann es sich nicht erschöpfend um eine mittlere zeitliche Änderungsrate in Form eines Quotienten mit einer Differenz zwischen den Mischungsverhältnissen zum Ende und zum Anfang des jeweiligen Zeitbereichs als Dividend und einer Dauer des jeweiligen Zeitbereichs als Divisor, oder um eine lokale zeitliche Änderungsrate in Form einer zeitlichen Ableitung des Mischungsverhältnisses handeln.
  • Auf diese Weise wird in vorteilhafter Weise in Zeitbereichen, in denen ein Entzünden bisher erfolglos geblieben ist, ein Mischungsverhältnis stärker erhöht bzw. das Luft-Brennstoff-Gemisch wird stärker angefettet als in Zeitbereichen, in denen die Brennerflamme detektiert wird.
  • Dadurch wird während Phasen ohne detektierte Brennerflamme die Zündwilligkeit des Luft-Brennstoff-Gemischs durch das Anfetten systematisch erhöht und zeitgleich eine besonders saubere Zündungsphase ermöglicht, bei der während detektierter Brennerflamme keine unnötige Erhöhung der Brennstoffmenge erfolgt, was zu einer verstärkten Emissionsrate von unerwünschten Verbrennungsprodukten führen würde.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform erfolgt das Anpassen des Mischungsverhältnisses des in den Verbrennungsraum eingeleiteten Luft-Brennstoff-Gemischs zum Steuern des Brenners während der Zündungsphase derart, dass das Mischungsverhältnis in Zeitbereichen der Zündungsphase, in denen keine Brennerflamme detektiert wird, das Detektionsergebnis also negativ ausfällt, gemäß einer ersten Anpassungsvorschrift angepasst wird, und dass das Mischungsverhältnis in Zeitbereichen der Zündungsphase, in denen die Brennerflamme detektiert wird, das Detektionsergebnis also positiv ausfällt, gemäß einer zweiten Anpassungsvorschrift angepasst wird.
  • Die Anpassungsvorschriften können dabei explizit oder implizit definiert werden und von ein oder mehreren Eingangsgrößen, wie der Zeit, einem Volumenstrom des eingeleiteten Luft-Brennstoff-Gemischs, einer Temperatur des eingeleiteten Luft-Brennstoff-Gemischs, einer Temperatur im oder auch Zeitableitungen beliebiger Ordnung der zuvor genannten Größen, abhängen.
  • Auf diese Weise kann ein systematisches Anpassen des Mischungsverhältnisses ermöglicht werden, dass je nach Vorhandensein der Brennerflamme erfolgt, um so eine möglichst "saubere" Zündung (niedrige Emissionsrate unerwünschter Verbrennungsprodukte) zu ermöglichen.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform wird gemäß der ersten Anpassungsvorschrift das Mischungsverhältnis monoton steigend, insbesondere streng monoton steigend, über die Zeit erhöht, und gemäß der zweiten Anpassungsvorschrift wird das Mischungsverhältnis über die Zeit hinweg konstant gehalten.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform wird das Mischungsverhältnis im Zuge des Steuerns des Brenners derart angepasst, dass dessen zeitlicher Verlauf über die Zündungsphase hinweg im Wesentlichen stetig ist.
  • Auf diese Weise wird insbesondere in Übergängen zwischen Zeitbereichen mit und ohne detektierte Brennerflamme ein stetiges Fortsetzen des Mischungsverhältnisses ermöglicht, derart, dass ein unter Umständen unnötig hohes Anfetten des Luft-Brennstoff-Gemisch durch einen z.B. sprungartigen Verlauf vermieden wird, um so eine saubere Zündung bereitzustellen.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Detektieren der Brennerflamme im Verbrennungsraum weiterhin ein Ermitteln eines Ionisationsstroms auf Basis des an der Zündelektrode gemessenen Elektrodenstroms, ein Ermitteln eines Wertes eines Detektionsparameters auf Basis des ermittelten Ionisationsstroms, wobei der Detektionsparameter zumindest einen ersten oder einen zweiten Wert annehmen kann, wobei der erste Wert angibt, dass keine Brennerflamme im Verbrennungsraum detektiert wird, und der zweite Wert angibt, dass eine Brennerflamme im Verbrennungsraum detektiert wird, und ein Ausgeben des ermittelten Wertes des Detektionsparameters als Detektionsergebnis.
  • Dadurch wird der durch die Brennerflamme bedingte Ionisationsstrom aus dem gemessenen Elektrodenstrom extrahiert, um so ein isoliertes Stromsignal als Grundlage zum Detektieren der Brennerflamme bereitzustellen. Vorzugsweise bezieht das Ermitteln des Ionisationsstrom des gemessenen Elektrodenstroms dabei die erzeugte Zündspannung und/oder das Mischungsverhältnis des Luft-Brennstoff-Gemischs mit ein, um so eine Genauigkeit des Ermittlungsschritt zu erhöhen. Vorzugsweise umfasst das Ermitteln des Ionisationsstroms hierzu auch eine numerischen Signalfilterung, im Zuge derer durch Störungen bedingte Schwankungen im gemessenen Elektrodenstrom herausgefiltert werden, derart, dass diese beim Ermitteln des Ionisationsstroms nicht berücksichtigt werden.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform erfolgt das Ermitteln des Wertes des Detektionsparameters derart, dass dem Detektionsparameter der erste Wert zugeordnet wird, falls der ermittelte Ionisationsstrom in einem ersten Wertebereich liegt, und dass dem Detektionsparameter der zweite Wert zugeordnet wird, falls der ermittelte Ionisationsstrom in einem zweiten Wertebereich liegt.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform erfolgt das Ermitteln des Wertes des Detektionsparameters ereignisbasiert, derart, dass ein Umschalten des Wertes des Detektionsparameters vom ersten auf den zweiten Wert erfolgt, falls der ermittelte Ionisationsstrom einen ersten Ionisationsstromgrenzwert überschreitet, und dass ein Umschalten des Wertes des Detektionsparameters vom zweiten auf den ersten Wert erfolgt, falls der ermittelte Ionisationsstrom einen zweiten Ionisationsstromgrenzwert unterschreitet.
  • Auf diese Weise wird ein ereignisbasiertes Detektieren bereitgestellt, das ein durch Schwankungen im Ionisationsstrom bedingtes unnötiges Umschalten des Detektionsparameters durch Bereitstellung eines Pufferbereichs zwischen den besagten Grenzwerten verhindert.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform erfolgt das Ermitteln des Wertes des Detektionsparameters zusätzlich auf Basis des gemessenen Elektrodenstroms und ereignisbasiert, derart, dass ein Umschalten des Wertes des Detektionsparameters vom ersten auf den zweiten Wert erfolgt, falls der Ionisationsstrom einen ersten Ionisationsstromgrenzwert überschreitet oder der gemessene Elektrodenstrom einen ersten Elektrodenstromgrenzwert unterschreitet, und dass ein Umschalten des Wertes des Detektionsparameters vom zweiten auf den ersten Wert erfolgt, falls der Ionisationsstrom einen zweiten Ionisationsstromgrenzwert unterschreitet oder der gemessene Elektrodenstrom einen zweiten Elektrodenstromgrenzwert überschreitet.
  • Dadurch kann das ereignisbasierte Detektieren um eine zusätzliche Ereignisgröße erweitert werden, wodurch eine Genauigkeit der Wertermittlung des Detektionsparameters erhöht wird.
  • Vorzugsweise umfasst das Verfahren ferner ein Einstellen eines zu Beginn der Zündungsphase vorliegenden initialen Mischungsverhältnisses des in den Verbrennungsraum eingeleiteten Luft-Brennstoff-Gemischs, wobei das initiale Mischungsverhältnis derart eingestellt wird, dass es sich um ein mageres Luft-Brennstoff-Gemisch handelt. Mager ist hierbei so zu verstehen, dass unter Berücksichtigung eines stöchiometrischen Verhältnisses bei der Verbrennung des Brennstoffs mit der Luft ein Luftüberschuss im Luft-Brennstoff-Gemisch vorliegt. Dadurch wird sichergestellt, dass zu Beginn kein fettes Luft-Brennstoff-Gemisch vorliegt, dessen Entzündung vergleichsweise emissionsstärker hinsichtlich unerwünschter Verbrennungsprodukte ausfallen würde.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform erfolgt das Steuern des Brenners während der Zündungsphase zusätzlich durch Anpassen einer oder mehrerer der folgenden Größen in Abhängigkeit des Detektionsergebnisses erfolgt:
    • eine Zufuhrrate des in den Verbrennungsraum eingeleiteten Luft-Brennstoff-Gemischs;
    • eine Temperatur des in den Verbrennungsraum eingeleiteten Luft-Brennstoff-Gemischs; oder
    • ein Druck des in den Verbrennungsraum eingeleiteten Luft-Brennstoff-Gemischs.
  • Auf diese Weise steht dem erfindungsgemäßen Verfahren in vorteilhafter Weise eine Vielzahl von möglichen Stellgliedern zur Verfügung, die zum Steuern des Brenners während der Zündungsphase entsprechend angepasst werden können, um so auch komplexere Steuervorgänge umzusetzen.
  • Gemäß eines zweiten Aspekts der Erfindung wird ein weiteres Verfahren zum Steuern eines Brenners eines Wärmeerzeugers, insbesondere zum Einsatz in einer Heizungsanlage, während einer Zündungsphase zum Zünden einer Brennerflamme bereitgestellt, wobei der Brenner zumindest eine zum Entzünden eines in einen Verbrennungsraum des Brenners einleitbaren Luft-Brennstoff-Gemischs, insbesondere eines Luft-Gas-Gemischs, eingerichtete Zündelektrode und eine Ionisationselektrode umfasst. Das Verfahren weist dabei ein Erzeugen einer elektrischen Zündspannung an der Zündelektrode, ein Erzeugen einer elektrischen Messspannung an der Ionisationselektrode, ein Einleiten eines Luft-Brennstoff-Gemischs, insbesondere eines Luft-Gas-Gemischs, in den Verbrennungsraum des Brenners, ein Detektieren einer Brennerflamme im Verbrennungsraum, umfassend ein Messen eines an der Ionisationselektrode des Brenners vorliegenden Ionisationsstroms und ein Steuern des Brenners während der Zündungsphase durch Anpassen eines ein Verhältnis von Brennstoffmenge zu Luftmenge beschreibenden Mischungsverhältnisses des in den Verbrennungsraum eingeleiteten Luft-Brennstoff-Gemischs in Abhängigkeit eines Detektionsergebnisses auf, derart, dass das Mischungsverhältnis in Zeitbereichen der Zündungsphase, in denen keine Brennerflamme detektiert wird, gemäß einer ersten Anpassungsvorschrift angepasst wird, und dass das Mischungsverhältnis in Zeitbereichen der Zündungsphase, in denen die Brennerflamme detektiert wird, gemäß einer zweiten Anpassungsvorschrift angepasst wird.
  • Durch das Verfahren gemäß des zweiten Aspekts der Erfindung wird ein systematisches Anpassen des Mischungsverhältnisses ermöglicht, dass je nach Vorhandensein der Brennerflamme erfolgt, um so eine möglichst saubere Zündung mit möglichst geringer Emissionsrate unerwünschter Verbrennungsprodukte zu ermöglichen.
  • So kann es in Zeitbereichen, in denen keine Brennerflamme detektiert wird bzw. noch keine Brennerflamme detektiert wurde, sinnvoll sein, dass Mischungsverhältnis gemäß der ersten Anpassungsvorschrift derart anzupassen, dass eine Zündwilligkeit erhöht wird, um so die Zündungsphase erfolgreich abzuschließen, wohingegen in Zeitbereichen, in denen eine Brennerflamme detektiert wurde, ein Anpassen des Mischungsverhältnis gemäß der ersten Anpassungsvorschrift derart erfolgt, dass eine Emissionsrate unerwünschter Verbrennungsprodukte, wie z.B. Ruß oder Kohlenstoffmonoxid, reduziert oder zumindest nicht erhöht wird.
  • In anderen Worten wird auch durch das Verfahren gemäß des zweiten Aspekts eine Zündungsphase mit vergleichsweise hoher Erfolgsquote zur erfolgreichen Zündung bei zeitgleich niedrig gehaltener Emissionsrate unerwünschter Verbrennungsprodukte ermöglicht.
  • Die zum ersten Aspekt der Erfindung gemachten Feststellungen zu den mit den gleichen Begriffen bezeichneten Merkmalen gelten analog auch für das Verfahren gemäß des zweiten Aspekts. Überdies stimmt eine Mehrzahl der zusätzlichen Merkmale der bevorzugten Ausführungsformen des Verfahrens gemäß des ersten Aspekts mit den zusätzlichen Merkmalen der nachfolgend beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen gemäß des zweiten Aspekts überein, für die sich in analoger Weise die bereits ausgeführten Vorteile ergeben und auf deren erneute Ausführung nachfolgend verzichtet wird.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform fällt eine zeitliche Änderungsrate des Mischungsverhältnisses gemäß der ersten Anpassungsvorschrift größer aus als eine zeitliche Änderungsrate des Mischungsverhältnisses gemäß der zweiten Anpassungsvorschrift.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform wird das Mischungsverhältnis gemäß der ersten Anpassungsvorschrift monoton steigend, insbesondere streng monoton steigend, über die Zeit erhöht, und gemäß der zweiten Anpassungsvorschrift wird das Mischungsverhältnis über die Zeit hinweg konstant gehalten.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform wird das Mischungsverhältnis derart angepasst, dass dessen zeitlicher Verlauf über die Zündungsphase hinweg im Wesentlichen stetig ist.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform erfolgt das Steuern des Brenners während der Zündungsphase zusätzlich durch Anpassen einer oder mehrerer der folgenden Größen in Abhängigkeit des Detektionsergebnisses:
    • eine Zufuhrrate des in den Verbrennungsraum eingeleiteten Luft-Brennstoff-Gemischs;
    • eine Temperatur des in den Verbrennungsraum eingeleiteten Luft-Brennstoff-Gemischs; oder
    • ein Druck des in den Verbrennungsraum eingeleiteten Luft-Brennstoff-Gemischs.
  • Vorzugsweise wird das Detektionsergebnis in Form eines Detektionsparameters bereitgestellt, insbesondere in Form eines zeitlichen Verlaufs des Detektionsparameters, der zumindest einen ersten oder einen zweiten Wert annehmen kann, wobei der erste Wert angibt, dass keine Brennerflamme im Verbrennungsraum detektiert wird, und der zweite Wert angibt, dass eine Brennerflamme im Verbrennungsraum detektiert wird.
  • Vorzugsweise kann der Detektionsparameter weiterhin eine Vielzahl kontinuierlich verteilter Werte annehmen, die eine Wahrscheinlichkeit eines Vorhandenseins der Brennerflamme im Verbrennungsraum beschreiben.
  • Vorzugsweise erfolgt das Ermitteln des Wertes des Detektionsparameters derart, dass dem Detektionsparameter der erste Wert zugeordnet wird, falls der gemessene Ionisationsstrom in einem ersten Wertebereich liegt, und dass dem Detektionsparameter der zweite Wert zugeordnet wird, falls der gemessene Ionisationsstrom in einem zweiten Wertebereich liegt.
  • Vorzugsweise erfolgt das Ermitteln des Wertes des Detektionsparameters ereignisbasiert, derart, dass ein Umschalten des Wertes des Detektionsparameters vom ersten auf den zweiten Wert erfolgt, falls der gemessene Ionisationsstrom einen ersten Ionisationsstromgrenzwert überschreitet, und dass ein Umschalten des Wertes des Detektionsparameters vom zweiten auf den ersten Wert erfolgt, falls der gemessenen Ionisationsstrom einen zweiten Ionisationsstromgrenzwert unterschreitet.
  • Gemäß eines dritten Aspekts wird ein zur Durchführung des Verfahrens nach dem ersten Aspekt der Erfindung eingerichteter Brenner für den Einsatz in einem Wärmeerzeuger, insbesondere in einem Wärmeerzeuger einer Heizungsanlage, bereitgestellt. Der Brenner umfasst dazu eine Einleitungsvorrichtung, die dazu eingerichtet ist, aus Luft und Brennstoff ein Luft-Brennstoff-Gemisch gemäß eines Mischungsverhältnisses, das ein Verhältnis von Brennstoffmenge zu Luftmenge im Luft-Brennstoff-Gemisch beschreibt, zu mischen und dieses in einen Verbrennungsraum des Brenners einzuleiten, eine Zündelektrode, die zum Entzünden des in den Verbrennungsraum des Brenners eingeleiteten Luft-Brennstoff-Gemischs eingerichtet ist, einen Spannungserzeuger, der zum Erzeugen einer elektrischen Zündspannung an der Zündelektrode eingerichtet ist, eine Detektionsvorrichtung, die eine zum Messen eines an der Zündelektrode vorliegenden Elektrodenstroms eingerichtete Messeinrichtung umfasst, wobei die Detektionsvorrichtung zum Detektieren einer Brennerflamme im Verbrennungsraum auf Basis eines durch die Messeinrichtung gemessenen Elektrodenstroms eingerichtet ist, eine Steuervorrichtung zum Steuern des Brenners, die mit der Einleitungsvorrichtung und der Detektionsvorrichtung gekoppelt ist und dazu eingerichtet ist, während einer Zündungsphase zum Zünden der Brennerflamme an der Einleitungsvorrichtung das Mischungsverhältnis des eingeleiteten Luft-Brennstoff-Gemischs in Abhängigkeit eines Detektionsergebnisses der Detektionsvorrichtung anzupassen.
  • Der erfindungsgemäße Brenner bietet dabei ebenso die im Zuge des Verfahrens gemäß des ersten Aspekts beschriebenen Vorteile, insbesondere den Vorteil der erhöhten Erfolgsquote bei der Zündung des Brenners bei zeitgleich niedriger Emissionsrate unerwünschter Verbrennungsprodukte.
  • Vorzugsweise ist die Detektionsvorrichtung zum Detektieren einer Brennerflamme im Verbrennungsraum während dem Erzeugen der elektrischen Zündspannung an der Zündelektrode durch den Spannungserzeuger eingerichtet, insbesondere ist dabei die Messeinrichtung zum Messen des an der Zündelektrode vorliegenden Elektrodenstroms während dem Erzeugen der elektrischen Zündspannung an der Zündelektrode durch den Spannungserzeuger eingerichtet.
  • Vorzugsweise ist die Steuervorrichtung dazu eingerichtet, das Mischungsverhältnis während der Zündungsphase derart anzupassen, dass eine zeitliche Änderungsrate des Mischungsverhältnisses in Zeitbereichen der Zündungsphase, in denen keine Brennerflamme detektiert wird, größer ausfällt als eine zeitliche Änderungsrate des Mischungsverhältnisses in Zeitbereichen der Zündungsphase, in denen die Brennerflamme detektiert wird.
  • Vorzugsweise ist die Steuervorrichtung dazu eingerichtet, das Mischungsverhältnis während der Zündungsphase derart anzupassen, dass das Mischungsverhältnis in Zeitbereichen der Zündungsphase, in denen keine Brennerflamme detektiert wird, gemäß einer ersten Anpassungsvorschrift angepasst wird, und dass das Mischungsverhältnis in Zeitbereichen der Zündungsphase, in denen die Brennerflamme detektiert wird, gemäß einer zweiten Anpassungsvorschrift angepasst wird, und insbesondere das Mischungsverhältnis über die Zündungsphase hinweg stetig anzupassen.
  • Vorzugsweise umfasst die Detektionsvorrichtung eine Ermittlungsvorrichtung, die dazu eingerichtet ist, einen Ionisationsstrom auf Basis des an der Zündelektrode durch die Messeinrichtung gemessenen Elektrodenstroms zu ermitteln und auf dessen Basis einen Wert eines Detektionsparameters zu ermitteln, wobei der Detektionsparameter zumindest einen ersten oder einen zweiten Wert annehmen kann, wobei der erste Wert angibt, dass keine Brennerflamme im Verbrennungsraum detektiert wird, und der zweite Wert angibt, dass die Brennerflamme im Verbrennungsraum detektiert wird, und den ermitteln Wert des Detektionsparameters an die Steuervorrichtung auszugeben.
  • Vorzugsweise ist die Ermittlungsvorrichtung zur ereignisbasierten Ermittlung des Detektionsparameters eingerichtet, im Zuge derer ein Umschalten des Wertes des Detektionsparameters vom ersten auf den zweiten Wert erfolgt, falls der ermittelte Ionisationsstrom einen ersten Ionisationsstromgrenzwert überschreitet, und dass ein Umschalten des Wertes des Detektionsparameters vom zweiten auf den ersten Wert erfolgt, falls der ermittelte Ionisationsstrom einen zweiten Ionisationsstromgrenzwert unterschreitet.
  • Vorzugsweise ist die Steuervorrichtung dazu eingerichtet, eine Zufuhrrate des in den Verbrennungsraum eingeleiteten Luft-Brennstoff-Gemischs an der Einleitungsvorrichtung und/oder eine Temperatur des in den Verbrennungsraum eingeleiteten Luft-Brennstoff-Gemischs an einer Temperiereinrichtung der Einleitungsvorrichtung und/oder einen Druck des in den Verbrennungsraum eingeleiteten Luft-Brennstoff-Gemischs anzupassen, insbesondere in Abhängigkeit des Detektionsergebnisses der Detektionsvorrichtung.
  • Gemäß eines vierten Aspekts wird ein zur Durchführung des Verfahrens nach dem zweiten Aspekt der Erfindung eingerichteter Brenner für den Einsatz in einem Wärmeerzeuger, insbesondere in einem Wärmeerzeuger einer Heizungsanlage bereitgestellt. Der Brenner umfasst dazu eine Einleitungsvorrichtung, die dazu eingerichtet ist, aus Luft und Brennstoff ein Luft-Brennstoff-Gemisch gemäß eines Mischungsverhältnisses, das ein Verhältnis von Brennstoffmenge zu Luftmenge im Luft-Brennstoff-Gemisch beschreibt, zu mischen und dieses in einen Verbrennungsraum des Brenners einzuleiten, eine Zündelektrode, die zum Entzünden des in den Verbrennungsraum des Brenners eingeleiteten Luft-Brennstoff-Gemischs eingerichtet ist, eine Ionisationselektrode, einen ersten Spannungserzeuger, der zum Erzeugen einer elektrischen Zündspannung an der Zündelektrode eingerichtet ist, einen zweiten Spannungserzeuger, der zum Erzeugen einer elektrischen Messspannung an der Ionisationselektrode eingerichtet ist, eine Detektionsvorrichtung, die eine zum Messen eines an der Ionisationselektrode vorliegenden Ionisationsstroms eingerichtete Messeinrichtung umfasst, wobei die Detektionsvorrichtung zum Detektieren einer Brennerflamme im Verbrennungsraum auf Basis eines durch die Messeinrichtung gemessenen Ionisationsstroms eingerichtet ist, eine Steuervorrichtung zum Steuern des Brenners, die mit der Einleitungsvorrichtung und der Detektionsvorrichtung gekoppelt ist und dazu eingerichtet ist, während einer Zündungsphase zum Zünden der Brennerflamme an der Einleitungsvorrichtung das Mischungsverhältnis des eingeleiteten Luft-Brennstoff-Gemischs in Abhängigkeit eines Detektionsergebnisses der Detektionsvorrichtung derart anzupassen, dass das Mischungsverhältnis in Zeitbereichen der Zündungsphase, in denen keine Brennerflamme detektiert wird, gemäß einer ersten Anpassungsvorschrift angepasst wird, und dass das Mischungsverhältnis in Zeitbereichen der Zündungsphase, in denen die Brennerflamme detektiert wird, gemäß einer zweiten Anpassungsvorschrift angepasst wird.
  • Der erfindungsgemäße Brenner bietet dabei ebenso die im Zuge des Verfahrens gemäß des zweiten Aspekts beschriebenen Vorteile, insbesondere den Vorteil der erhöhten Erfolgsquote bei der Zündung des Brenners bei zeitgleich niedriger Emissionsrate unerwünschter Verbrennungsprodukte.
  • Vorzugsweise ist die Steuervorrichtung dazu eingerichtet, das Mischungsverhältnis während der Zündungsphase derart anzupassen, dass eine zeitliche Änderungsrate des Mischungsverhältnisses in Zeitbereichen der Zündungsphase, in denen keine Brennerflamme detektiert wird, größer ausfällt als eine zeitliche Änderungsrate des Mischungsverhältnisses in Zeitbereichen der Zündungsphase, in denen die Brennerflamme detektiert wird.
  • Vorzugsweise ist die Steuervorrichtung dazu eingerichtet, eine Zufuhrrate des in den Verbrennungsraum eingeleiteten Luft-Brennstoff-Gemischs an der Einleitungsvorrichtung und/oder eine Temperatur des in den Verbrennungsraum eingeleiteten Luft-Brennstoff-Gemischs an einer Temperiereinrichtung der Einleitungsvorrichtung und/oder einen Druck des in den Verbrennungsraum eingeleiteten Luft-Brennstoff-Gemischs anzupassen, insbesondere in Abhängigkeit des Detektionsergebnisses der Detektionsvorrichtung.
  • Vorzugsweise ist die Detektionsvorrichtung zur ereignisbasierten Ermittlung des Detektionsparameters eingerichtet, im Zuge derer ein Umschalten des Wertes des Detektionsparameters vom ersten auf den zweiten Wert erfolgt, falls der ermittelte Ionisationsstrom einen ersten Ionisationsstromgrenzwert überschreitet, und dass ein Umschalten des Wertes des Detektionsparameters vom zweiten auf den ersten Wert erfolgt, falls der ermittelte Ionisationsstrom einen zweiten Ionisationsstromgrenzwert unterschreitet.
  • Gemäß eines fünften Aspekts der Erfindung wird ein Wärmeerzeuger zum Übertragen von Wärmeenergie auf ein Energietransportmedium bereitgestellt, der in einer Heizungsanlage eingesetzt werden kann, wobei der Wärmeerzeuger zumindest einen Brenner gemäß des dritten oder des vierten Aspekts der Erfindung und einen mit dem Brenner gekoppelten Wärmetauscher, der zum Übertragen der vom Brenner erzeugten Wärmeenergie auf das Energietransportmedium eingerichtet ist, umfasst.
  • Durch die vorteilhafte Ausgestaltung mit dem Brenner gemäß des dritten oder vierten Aspekts der Erfindung kann während einer Zündungsphase des Brenners, z.B. nach Eingang einer Wärmeanforderung am Wärmeerzeuger, eine besonders saubere Zündung umgesetzt werden, die sich unter anderem in einer äußerst geringen Emissionsrate von unerwünschten Verbrennungsprodukten, wie Ruß oder Kohlenstoffmonoxid, äußert.
  • Dies hat unter anderem den Vorteil, dass Rußablagerungen auf dem mit dem Brenner gekoppelten Wärmetauscher stark reduziert werden können, was wiederum den Wirkungsgrad beim Wärmetausch bzw. beim Übertragen der Wärmeenergie auf das Energietransportmedium erhöht.
  • Zusätzlich kann auf eine zweite, als reine Ionisationselektrode fungierende Elektrode verzichtet werden, was wiederum den notwendigen Bauraum des gesamten Wärmeerzeugers als auch den potentiellen Wartungsaufwand verringert. So muss beispielsweise im Rahmen regelmäßiger Instandhaltungs- oder Wartungsarbeiten lediglich eine Elektrode, hier die Zündelektrode, gereinigt werden.
  • Vorzugsweise ist der Wärmetauscher als Rohrwendelwärmetauscher ausgeführt, bei dem eine vom Energietransportmedium durchströmte Rohrleitung spiralförmig um den Brenner angeordnet ist. Auf diese Weise kann die von der Brennerflamme bereitgestellte Wärmeenergie in besonders effizienter Weise auf das Energietransportmedium übertragen werden, ohne allzu viel Bauraum in Anspruch zu nehmen.
  • Gemäß eines sechsten Aspekts der Erfindung wird eine Heizungsanlage bereitgestellt, die zumindest einen Wärmeerzeuger gemäß des fünften Aspekts der Erfindung umfasst.
  • Durch den Einsatz des Brenners, der einen besonders sauberen Zündvorgang mit niedrigen Emissionsraten unerwünschter Verbrennungsprodukte ermöglicht, als Teil des Wärmetauschers der Heizungsanlage kann beispielsweise nicht nur der resultierende Emissionsausstoß in eine Umgebung der Heizungsanlage reduziert werden, sondern es kann auch hier in vorteilhafter Weise die Bildung von verbrennungsbedingten Verunreinigung, wie beispielsweise Ruß, zumindest während des Zündvorgangs des Brenners erheblich reduziert werden, sodass Abgaswege der Heizungsanlage geringer verschmutzt werden, was wiederum den Wartungsaufwand als auch die diesbezüglichen Wartungskosten erheblich reduziert.
  • Weitere Aspekte und deren Vorteile als auch speziellere Ausführungsbeispiele der zuvor genannten Aspekte und Merkmale werden im Folgenden unter Zuhilfenahme der in den beigefügten Figuren gezeigten Zeichnungen beschrieben:
  • Figur 1A und Figur 1B zeigen exemplarische Zeitverläufe zündungsphasenbezogener Größen und Parameter des Verfahrens zum Steuern eines Brenners gemäß eines bevorzugten Ausführungsbeispiels des ersten Aspekts der Erfindung während einer erfolgreich endenden Zündungsphase.
  • Figur 2A und Figur 2B zeigen exemplarische Zeitverläufe zündungsphasenbezogener Größen und Parameter des Verfahrens zum Steuern eines Brenners gemäß eines bevorzugten Ausführungsbeispiels des ersten Aspekts der Erfindung während einer erfolglos endenden Zündungsphase.
  • Figur 3 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels des Verfahrens gemäß des ersten Aspekts der Erfindung.
  • Figur 4 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels des Verfahrens gemäß des zweiten Aspekts der Erfindung.
  • Figur 5A und Figur 5B zeigen schematische Skizzen von Ausführungsbeispielen von einem Wärmeerzeuger mit einem Brenner gemäß des dritten und gemäß des vierten Aspekts der Erfindung.
  • Gleiche bzw. ähnliche Elemente in den Figuren können hierbei mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet sein, manchmal allerdings auch mit unterschiedlichen Bezugszeichen.
  • Es wird hervorgehoben, dass die vorliegende Erfindung in keiner Weise auf die nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispiele und deren Ausführungsmerkmale begrenzt ist. Die Erfindung umfasst weiterhin Modifikationen der genannten Ausführungsbeispiele, insbesondere diejenigen, die aus Modifikationen und/oder Kombinationen einzelner oder mehrerer Merkmale der beschriebenen Ausführungsbeispiele im Rahmen des Schutzumfanges der unabhängigen Ansprüche hervorgehen.
    • Ausführliche Figurenbeschreibung
  • Fig. 1A und Fig. 1B zeigen exemplarische Zeitverläufe zündungsphasenbezogener Größen und Parameter des Verfahrens zum Steuern eines Brenners gemäß eines bevorzugten Ausführungsbeispiels des ersten Aspekts der Erfindung während einer erfolgreich endenden Zündungsphase.
  • Unter einer erfolgreich endenden Zündungsphase ist dabei zu verstehen, dass zum Ende der Zündungsphase eine stabile Brennerflamme in einem Verbrennungsraum des Brenners vorliegt, wobei die Brennerflamme stabil ist, falls diese infolge auftretender Abweichungen innerhalb eines festgelegten Toleranzbereichs, beispielsweise in Form von Bauteiltoleranzen, oder einer schwankenden Einleitung eines Luft-Brennstoff-Gemischs, nicht erlischt oder abreißt.
  • Die in Fig. 1A und Fig. 1B gezeigten Zeitverläufe beziehen sich dabei auf die gleiche exemplarische Zündungsphase und sind zwecks Übersichtlichkeit in zwei separaten Figuren dargestellt. Die Zündungsphase beginnt dabei zum Zeitpunkt t=to und endet nach Ablauf einer fest vorgegebenen Dauer T.
  • Fig. 1A zeigt einen zeitlichen Verlauf einer effektiven Stromstärke eines an einer Zündelektrode des Brenners gemessenen Elektrodenstroms IE (durchgezogene Linie), einen zeitlichen Verlauf einer effektiven Stromstärke eines auf Basis des Elektrodenstroms IE ermittelten Ionisationsstroms II (gestrichelte Linie) sowie einen zeitlichen Verlauf eines daraus ermittelten Detektionsparameters γ (punktgestrichene Linie) als Detektionsergebnis eines Detektierens der Brennerflamme im Verbrennungsraum.
  • Die Beschreibung elektrischer Ströme durch Angabe entsprechender Effektivwerte ist aus dem Stand der Technik bekannt und dient einer frequenzunabhängigen Beschreibung eines zeitlichen Stromstärkenverlauf, insbesondere bei der Beschreibung eines Wechselstroms.
  • Es wird an dieser Stelle darauf hingewiesen, dass die Erfindung keineswegs auf eine Beschreibung des Elektrodenstroms IE über eine Stromstärke oder eine effektive Stromstärke beschränkt ist, sondern auch durch andere Größen erfolgen kann, wie beispielsweise einer elektrischen Leistung, einer effektiven elektrischen Leistung, einem äquivalenten ohmschen Widerstand oder dergleichen.
  • Mit Beginn der Zündungsphase zum Zeitpunkt t=t0 wird ein Luft-Brennstoff-Gemisch in den Verbrennungsraum eingeleitet, welches es im Verlauf der Zündungsphase erfolgreich zu entzünden gilt.
  • Im Hinblick auf das angestrebte Entzünden des eingeleiteten Luft-Brennstoff-Gemischs wird vorzugsweise spätestens mit Beginn der Zündungsphase eine Zündspannung an einer Zündelektrode des Brenners erzeugt, derart, dass es zur Ausbildung elektrischer Zündfunken zwischen der Zündelektrode und ihrem Gegenstück, z.B. einem Flammenkörper des Brenners oder einer Masseelektrode, kommt, vorzugsweise über die gesamte Dauer der Zündungsphase hinweg, und damit zur Ausbildung eines in einem Plasmakanal fließenden elektrischen Stroms zwischen der Zündelektrode und ihrem Gegenstück.
  • Dieser wird als Elektrodenstrom IE an der Zündelektrode des Brenners gemessen, was sich in dem anfänglichen Anstieg der effektiven Stromstärke des Elektrodenstroms IE ab dem Zeitpunkt t=t0 widerspiegelt. Das Signal des Elektrodenstroms IE weist dabei anfänglich lokale, hochfrequentere Schwankungen auf, die sich beispielsweise auf ein transientes Einschwingverhalten zum Erreichen eines stationären Zustands oder Störungen des Brenners zu Beginn der Zündungsphase zurückführen lassen.
  • Kommt es zu einem Entzünden des Luft-Brennstoff-Gemischs und zur Ausbildung einer Brennerflamme, so bedingt dies den bereits beschriebene Ionisierungseffekt bei Verbrennungsflammen, infolgedessen die Brennerflamme als Gleichrichter fungiert und so den Stromfluss in den Plasmakanälen zwischen der Zündelektrode und ihrem Gegenstück hemmt. In anderen Worten kommt es zur Ausbildung eines entgegengerichteten Ionisationsstroms II, dessen effektive Stromstärke ebenfalls in Fig. 1A dargestellt ist.
  • Der Ionisationsstrom II wirkt dabei dem Stromfluss in den Plasmakanälen entgegen, was zu einem Abfallen des an der Zündelektrode gemessenen Elektrodenstroms IE führt, wie dies exemplarisch in den Zeitbereichen um die Zeitpunkte t=t1 oder t=t3 in Fig. 1A zu beobachten ist.
  • In anderen Worten handelt es sich bei dem gemessenen Elektrodenstrom IE im Grunde um eine Überlagerung des Ionisations- und eines Plasmakanalstroms, aus der heraus der Ionisationsstrom II ermittelt wird und mit Hilfe dessen Rückschlüsse auf ein Vorhandensein der Brennerflamme im Verbrennungsraum gezogen werden können. Der Grenzfall eines verschwindenden Ionisationsstroms II beschreibt dabei ein Nichtvorhandensein der Brennerflamme, wohingegen ein Anstieg des Ionisationsstroms II für das Ausbilden einer Brennerflamme spricht.
  • Es ist anzumerken, dass die Zeitverläufe des Elektrodenstroms IE und des daraus ermittelten Ionisationsstroms II in Fig. 1A lediglich qualitativ dargestellt sind und keine quantitativen Informationen hinsichtlich einer Größenordnungsrelation der beiden Ströme zueinander enthält. Ebenso ist es für das Detektieren der Brennerflamme auch nicht zwangsläufig erforderlich, den Ionisationsstrom II explizit zu ermitteln. Der besagte Ionisierungseffekt lässt sich natürlich auch direkt im Elektrodenstrom IE beobachten, woraus Rückschlüsse auf das Vorhandensein der Brennerflamme gezogen werden können.
  • Das Ermitteln des Ionisationsstrom II auf Basis des gemessenen Elektrodenstroms IE bezieht in vorteilhafter Weise weitere brennerspezifischen Größen wie Spannungswerte der angelegten Zündspannung oder das Mischungsverhältnis des Luft-Brennstoff-Gemischs mit ein und beinhaltet vorzugsweise einen Schritt einer numerischen Signalfilterung, im Zuge derer durch Störungen bedingte Schwankungen im gemessenen Elektrodenstrom IE herausgefiltert werden, derart, dass diese beim Ermitteln des Ionisationsstroms II nicht berücksichtigt werden. Auf diese Weise wird für den Ionisationsstrom II ein störungsbefreites Zeitsignal bereitgestellt, auf Basis dessen der Detektionsparameter γ als Detektionsergebnis zur Beschreibung eines Vorhandenseins der Brennerflamme im Verbrennungsraum ermittelt wird.
  • Der Detektionsparameter γ kann im gezeigten Ausführungsbeispiel im Zuge des Detektierens der Brennerflamme zumindest einen ersten Wert oder einen zweiten Wert annehmen. So wird dem Detektionsparameter γ vorliegend der Wert "0" zugeordnet, falls keine Brennerflamme detektiert wird (negatives Detektionsergebnis), und der Wert "1", falls eine Brennerflamme detektiert wird (positives Detektionsergebnis).
  • Der Wertebereich des Detektionsparameters γ ist keineswegs auf die besagten diskreten Werte beschränkt, sondern kann auch kontinuierlich verteilt sein. So können die Werte des Detektionsparameters γ beispielsweise auch eine Wahrscheinlichkeit des Vorhandenseins der Brennerflamme beschreiben und dazu einen beliebigen numerischen Wert in einem Intervall zwischen 0 und 1 oder zwischen 0% und 100% annehmen.
  • Der Detektionsparameter γ wird im gezeigten Ausführungsbeispiel auf Basis des ermittelten Ionisationsstroms II unter Berücksichtigung von auftretenden Ereignissen eines Überschreitens eines ersten Ionisationsstromgrenzwerts II oder eines Unterschreitens eines zweiten Ionisationsstromgrenzwerts I2 ermittelt.
  • Mit Überschreiten des ersten Ionisationsstromgrenzwerts II wird der Detektionsparameter γ auf "1" gesetzt, wohingegen mit Unterschreiten des zweiten Ionisationsstromgrenzwerts I2 der Detektionsparameter γ auf "0" gesetzt wird.
  • Durch die unterschiedliche Wahl der Ionisationsstromgrenzwerte (I1 > I2) wird in vorteilhafter Weise verhindert, dass kleinere nach dem Über- oder Unterschreiten des jeweiligen Grenzwertes vorliegende Schwankungen nicht sofort zu einem Umschalten des Detektionsparameters γ führen, wodurch ein Pufferbereich zur Stabilisierung des zeitlichen Verlaufs des Detektionsparameters γ umgesetzt wird.
  • Im Folgenden wird basierend auf den voranstehenden physikalischen Grundlagen die Ereignisabfolge während der Fig. 1A zugrundeliegenden Zündungsphase näher beschrieben.
  • Zum Zeitpunkt t=t1 überschreitet der ermittelten Ionisationsstrom II den ersten Ionisationsstromgrenzwert I1, infolgedessen eine Brennerflamme bzw. deren Vorhandensein detektiert wird (γ = 1).
  • Mit fortschreitender Zeit t steigt der Elektrodenstrom IE bedingt durch einen Abfall des Ionisationsstroms II wieder an, was auf ein Abreißen oder ein Erlöschen der Brennerflamme im Verbrennungsraum hindeutet, wobei mit Unterschreiten des zweiten Ionisationsstromgrenzwertes I2 zum Zeitpunkt t=t2 der Detektionsparameter γ auf "0" gesetzt wird, also keine Brennerflamme mehr detektiert wird.
  • Zum Zeitpunkt t=t3 überschreitet bei simultanem Abfallen des Elektrodenstroms IE der ermittelte Ionisationsstrom II wieder den ersten Ionisationsstromgrenzwert I1, infolgedessen die Brennerflamme bzw. deren Vorhandensein detektiert wird (γ = 1).
  • Im weiteren Verlauf stabilisiert sich der Ionisationsstrom II oberhalb des zweiten Ionisationsstromgrenzwertes, was auf eine stabile Brennerflamme hindeutet, die bis zum Ende der Zündungsphase bei t=to+T bestehen bleibt.
  • Mit dem Ziel einer erfolgreich endenden Zündungsphase wird der Brenner während der Zündungsphase durch ein Anpassen eines ein Verhältnis von Brennstoffmenge zu Luftmenge beschreibenden Mischungsverhältnisses α des in den Verbrennungsraum eingeleiteten Luft-Brennstoff-Gemischs gesteuert, wobei dies in Abhängigkeit des auf Basis des Ionisationsstroms II ermittelten Detektionsparameters γ als Detektionsergebnis des Detektierens der Brennerflamme aus Fig. 1A erfolgt.
  • Fig. 1B zeigt hierzu nochmals den bereits in Fig. 1A gezeigten zeitlichen Verlauf des Detektionsparameters γ (gestrichelte Linie), einen zeitlichen Verlauf des im Rahmen des Verfahrens zum Steuern des Brenners angepassten Mischungsverhältnisses α (durchgezogene Linie) sowie den zeitlichen Verlauf eines Ventilparameters BV (gepunktete Linie), der angibt, ob ein Brennstoffventil geöffnet (BV=1) oder geschlossen ist (BV=0), also ein Luft-Brennstoff-Gemisch in den Verbrennungsraum eingeleitet wird oder lediglich Luft. Es handelt sich bei dem Brennstoffventil lediglich um ein zusätzlich zu einem Regelventil zum Einstellen des Mischungsverhältnisses α vorhandenes Sicherheitsventil.
  • Das Mischungsverhältnis α hängt reziprok mit dem im Bereich der Verbrennungstechnik üblicherweise verwendeten Verbrennungsluftverhältnis (im Stand der Technik in der Regel mit dem Formelzeichen λ bezeichnet) zusammen, im Rahmen dessen ausgehend vom stöchiometrischen Brennstoff-Luft-Verhältnis bei einem Luftüberschuss von einem "mageren" Gemisch und bei einem Brennstoffüberschuss von einem "fetten" Gemisch gesprochen wird. Im Falle des Mischungsverhältnisses α ist dessen Anstieg dabei gleichbedeutend mit einer "Anfettung" des Luft-Brennstoff-Gemischs, also einer Erhöhung eines Brennstoffanteils, was wiederum zu einer Erhöhung einer Zündwilligkeit des Luft-Brennstoff-Gemischs führt.
  • Gemäß des bevorzugten Ausführungsbeispiels erfolgt ein Anpassen des Mischungsverhältnisses α in Abhängigkeit des Detektionsparameters γ, wobei im Falle eines negativen ausfallenden Detektionsergebnisses (Brennerflamme wird nicht detektiert, Detektionsparameter γ = 0) das Mischungsverhältnisses α gemäß einer ersten Anpassungsvorschrift angepasst wird und im Falle eines positiv ausfallenden Detektionsergebnisses (Brennerflamme wird detektiert, Detektionsparameter γ = 1) das Mischungsverhältnisses α gemäß einer zweiten Anpassungsvorschrift angepasst wird. Das Mischungsverhältnis α verzeichnet dabei ein stetiges Zeitsignal mit wertstetigen Übergängen zwischen Zeitbereichen mit verschiedenen Anpassungsvorschriften.
  • In dem in Fig. 1B gezeigten Verlauf wird ausgehend von der magersten Stufe des Luft-Brennstoff-Gemisch mit initialem Mischungsverhältnis α=α0 zu Beginn der Zündungsphase das Mischungsverhältnis gemäß der ersten Anpassungsvorschrift linear über die Zeit t bis zum Zeitpunkt t=t1 erhöht, an dem erstmals eine Brennerflamme detektiert wird.
  • Bei detektierter bzw. vorhandener Brennerflamme besteht nun vorerst keine Notwendigkeit, das Mischungsverhältnis α und damit die Brennstoffmenge im Luft-Brennstoff-Gemisch weiter zu erhöhen, weswegen das Mischungsverhältnis α gemäß der zweiten Anpassungsvorschrift im Zeitraum von t=t1 bis t=t2 konstant bei α=α1 gehalten wird.
  • Mit Abriss oder Erlöschen der Brennerflamme zum Zeitpunkt t=t2 und entsprechender Wertänderung des Detektionsparameters γ wird das Mischungsverhältnis α ausgehend von α=α1 wieder gemäß der ersten Anpassungsvorschrift linear über die Zeit t erhöht, was zu einer zunehmenden Anfettung des Luft-Brennstoff-Gemischs führt, um so die Zündwilligkeit desselbigen zu erhöhen.
  • Im Zuge dessen kommt es zu einem erneuten Entzünden der Brennerflamme, deren Vorhandensein abermals zum Zeitpunkt t=t3 detektiert wird und infolgedessen das Mischungsverhältnis α wieder gemäß der zweiten Anpassungsvorschrift konstant bei α=α2 gehalten wird bis zum Ende der Zündungsphase bei t=to+T.
  • Ausgehend von der zum Ende der Zündungsphase vorliegenden stabilen Brennerflamme kann das Mischungsverhältnis in sich anschließenden Betriebsphasen des Brenners nun weiter angepasst werden um z.B. eine einer Leistungsanfrage an den Brenner entsprechende Leistung bereitzustellen.
  • Durch die systematische Anfettung des Luft-Brennstoff-Gemischs gemäß des beschriebenen Ausführungsbeispiels in Abhängigkeit des Detektionsparameters γ fällt die Zündungsphase dabei besonders emissionsarm aus.
  • Einerseits wird das Luft-Brennstoff-Gemisch vorzugsweise in einem möglichst mageren Zustand entzündet, was die Bildung unerwünschter Verbrennungsprodukte, wie beispielsweise Ruß oder Kohlenstoffmonoxid, erheblich reduziert.
  • Andererseits wird im Falle eines Erlöschens der Brennerflamme noch während der Zündungsphase das Anfetten des Luft-Brennstoff-Gemischs ausgehend vom konstant gehaltenen Mischungsverhältnis weitergeführt, um die Zündungsphase mit vorgegebener Dauer dennoch erfolgreich abschließen zu können. Dies erspart im Erfolgsfall ein erneutes Durchführen einer gesamten Zündungsphase, was vergleichsweise emissionsstärker ausfallen würde.
  • Fig. 2A und Fig. 2B zeigen exemplarische Zeitverläufe zündungsphasenbezogener Größen und Parameter des Verfahrens zum Steuern eines Brenners gemäß eines bevorzugten Ausführungsbeispiels des zweiten Aspekts der Erfindung während einer erfolglos endenden Zündungsphase, wobei die zu den Fig. 1A und Fig. 1B gemachten Ausführungen in analoger Weise gelten.
  • Im Gegensatz zu der erfolgreich endenden Zündungsphase aus Fig. 1A und Fig. 1B kommt es hier nach dem Zeitpunkt t=t3 zu einem erneuten Abreißen oder Erlöschen der Brennerflamme, dargestellt durch das zum Zeitpunkt t=t4 abermals stattfinden Umschalten des Detektionsparameters γ auf den Wert "0".
  • Infolgedessen wird das Mischungsverhältnis α ausgehend von α=α2 ab dem Zeitpunkt t=t4 weiter gemäß der ersten Anpassungsvorschrift linear über die Zeit erhöht, was allerdings bis zum Erreichen des Endes der Zündungsphase bei t=to+T mit einem Endwert des Mischverhältnisses α=α3 nicht zum erneuten Entzünden der Brennerflamme führt, der Detektionsparameter behält den Wert "0" bei.
  • Somit endet die Fig. 2A und Fig. 2B zugrundeliegende Zündungsphase erfolglos, woraufhin das Brennstoffventil wieder geschlossen wird (BV=0) und kein Luft-Brennstoff-Gemisch mehr in den Verbrennungsraum gelangt.
  • Für eine sich an die erste erfolglose Zündungsphase anschließende zweite Zündungsphase wird als initiales Mischungsverhältnis vorzugweise der zum Ende der ersten Zündungsphase bei Zeitpunkt t=to+T vorliegende Wert α3 des Mischungsverhältnisses α verwendet, um so die Erfolgschancen für eine erfolgreiche Zündung in der zweiten Zündungsphase zu erhöhen.
  • Es wird darauf hingewiesen, dass die besagten Anpassungsvorschriften keineswegs auf die hier beschriebenen Funktionen - linear oder konstant - beschränkt sind, sondern auch beliebig andere funktionale Vorschriften verwendet werden können, die sich entweder auf das Mischungsverhältnis α selbst oder eine zeitliche Änderungsrate desselbigen beziehen.
  • Fig. 3 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiel des Verfahrens zum Steuern eines Brenners gemäß des ersten Aspekts der Erfindung.
  • In Schritt S1 erfolgt ein Erzeugen einer elektrischen Zündspannung an einer Zündelektrode des Brenners unter der Maßgabe, elektrische Zündfunken zum Entzünden eines in einen Verbrennungsraum einleitbaren Luft-Brennstoff-Gemischs zu erzeugen.
  • In Schritt S2 erfolgt ein Einleiten eines Luft-Brennstoff-Gemischs in den Verbrennungsraum des Brenners mit einem initialen Mischungsverhältnis, das das initiale Verhältnis einer Brennstoffmenge zu einer Luftmenge des eingeleiteten Luft-Brennstoff-Gemischs beschreibt und vorzugsweise derart gewählt wird, dass ein initial mageres Luft-Brennstoff-Gemisch vorliegt.
  • In den Schritten S3a und S3b erfolgt ein Detektieren einer Brennerflamme im Verbrennungsraum, umfassend ein Messen eines Elektrodenstroms an der Zündelektrode im Schritt S3a und ein darauf aufbauendes Ermitteln eines Wertes eines Detektionsparameters auf Basis des gemessenen Elektrodenstroms in Schritt S3b, wobei der Detektionsparameter den Wert "0" annimmt, falls ein auf Basis des gemessenen Elektrodenstroms ermittelter Ionisationsstrom in einem ersten Wertebereich liegt und keine Brennerflamme detektiert wird, und den Wert "1", falls der auf Basis des gemessenen Elektrodenstroms ermittelte Ionisationsstrom in einem zweiten Wertebereich liegt und die Brennerflamme detektiert wird.
  • Je nach Wert des Detektionsparameters aus Schritt S3b folgt entweder Schritt S4a (falls Detektionsparameter=0), in dem ein Erhöhen des Mischungsverhältnisses zum Erhöhen der Zündwilligkeit des Luft-Brennstoff-Gemischs erfolgt, oder Schritt S4b (falls Detektionsparameter=1), in dem ein Beibehalten bzw. ein Konstanthalten des Mischungsverhältnisses erfolgt, um eine Emissionsrate unerwünschter Verbrennungsprodukte durch ein unnötiges Anfetten des bereits entzündeten Luft-Brennstoff-Gemischs nicht unnötig zu erhöhen.
  • Die Abfolge der Schritte S3a bis S4b wird im Laufe der Zündungsphase des Brenners beliebig oft wiederholt, insbesondere kontinuierlich über die gesamte Dauer der Zündungsphase hinweg.
  • Fig. 4 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiel des Verfahrens zum Steuern eines Brenners gemäß des zweiten Aspekts der Erfindung.
  • In Schritt S1 erfolgt ein Erzeugen einer elektrischen Zündspannung an einer Zündelektrode des Brenners unter der Maßgabe elektrische Zündfunken zum Entzünden eines in einen Verbrennungsraum einleitbaren Luft-Brennstoff-Gemischs zu erzeugen.
  • In Schritt S2 erfolgt ein Erzeugen einer elektrischen Messspannung an einer separat ausgeführten Ionisationselektrode, die zum Detektieren einer Brennerflamme im Verbrennungsraum eingesetzt wird.
  • In Schritt S3 erfolgt ein Einleiten eines Luft-Brennstoff-Gemischs in den Verbrennungsraum des Brenners mit einem initialen Mischungsverhältnis, das das initiale Verhältnis einer Brennstoffmenge zu einer Luftmenge des eingeleiteten Luft-Brennstoff-Gemischs beschreibt und vorzugsweise derart gewählt wird, dass ein initial mageres Luft-Brennstoff-Gemisch vorliegt.
  • In den Schritten S4a und S4b erfolgt ein Detektieren einer Brennerflamme im Verbrennungsraum, umfassend ein Messen eines Ionisationsstroms an der Ionisationselektrode im Schritt S4a und ein darauf aufbauendes Ermitteln eines Wertes eines Detektionsparameters auf Basis des gemessenen Ionisationsstroms in Schritt S4b, wobei der Detektionsparameter den Wert "0" annimmt, falls der gemessenen Ionisationsstrom in einem ersten Wertebereich liegt und keine Brennerflamme detektiert wird, und den Wert "1", falls der gemessene Ionisationsstrom in einem zweiten Wertebereich liegt und die Brennerflamme detektiert wird
  • Je nach Wert des Detektionsparameters aus Schritt S4b folgt entweder Schritt S5a (falls Detektionsparameter=0), in dem ein Anpassen des Mischungsverhältnisses gemäß einer ersten Anpassungsvorschrift (mit dem Ziel eine Zündwilligkeit des Luft-Brennstoff-Gemischs zu erhöhen) erfolgt, oder Schritt S4b (falls Detektionsparameter=1), in dem ein Anpassen des Mischungsverhältnisses gemäß einer zweiten Anpassungsvorschrift erfolgt, die derart vorgegeben ist, dass eine Emissionsrate unerwünschter Verbrennungsprodukte durch ein unnötiges Anfetten des bereits entzündeten Luft-Brennstoff-Gemischs zumindest nicht unnötig erhöht wird.
  • Die Abfolge der Schritte S4a bis S5b wird im Laufe der Zündungsphase des Brenners beliebig oft wiederholt, insbesondere kontinuierlich über die gesamte Dauer der Zündungsphase hinweg.
  • Fig. 5A zeigt eine schematische Skizze eines Ausführungsbeispiels von einem Wärmeerzeuger 100 mit einem Brenner 10a gemäß des dritten Aspekts der Erfindung.
  • Der Wärmeerzeuger 100 umfasst den Brenner 10a sowie einen Rohrwendelwärmetauscher 20 mit einem spiralförmig verlaufenden Rohrwendel 21 (hier im Querschnitt dargestellt), durch den ein durch eine Brennerflamme des Brenners 10a zu erhitzendes Energietransportmedium durchgeleitet wird.
  • Der Brenner 10a umfasst eine Einleitungsvorrichtung 11 in der ein Luft-Brennstoff-Gemisch aus einem Luftstrom mit Volumenstrom QL und einem Brennstoffstrom mit Volumenstrom QB in einem Mischungsverhältnis α gemischt wird.
  • Das gemischte Luft-Brennstoff-Gemisch mit Volumenstrom QLB wird anschließend von der Einleitungsvorrichtung 11 über einen Flammenkörper 12 mit perforierter Oberfläche in einen Verbrennungsraum des Brenners 10a eingeleitet.
  • Zum Entzünden des eingeleiteten Luft-Brennstoff-Gemischs umfasst der Brenner 10a eine mit einer Spannungsquelle 14 verbundene Zündelektrode 13, an der eine Zündspannung erzeugt bzw. angelegt wird.
  • Der Brenner 10a umfasst ferner eine Detektionsvorrichtung zum Detektieren einer Brennerflamme, wobei die Detektionsvorrichtung eine Messeinrichtung 15 zum Messen eines Elektrodenstroms IE an der Zündelektrode 13 und eine Ermittlungsvorrichtung 16 umfasst, die eingerichtet ist, auf Basis des gemessenen Elektrodenstroms IE einen Wert eines Detektionsparameters zu ermitteln, der angibt, ob eine Brennerflamme detektiert wird oder nicht. Der Wert des Detektionsparameters wird an die mit der Ermittlungsvorrichtung 16 gekoppelte Steuervorrichtung 17 des Brenners 10a ausgegeben.
  • Die Steuervorrichtung 17 ist ferner mit der Einleitungsvorrichtung 11 gekoppelt und ist im Hinblick auf die Durchführung des Verfahrens gemäß des ersten Aspekts der Erfindung dazu eingerichtet, während einer Zündungsphase zum Entzünden der Brennerflamme an der Einleitungsvorrichtung 11 das Mischungsverhältnis α des eingeleiteten Luft-Brennstoff-Gemischs in Abhängigkeit des als Detektionsergebnis der Detektionsvorrichtung ausgegebenen Werts des Detektionsparameters anzupassen.
  • Fig. 5B zeigt eine schematische Skizze eines Ausführungsbeispiels von einem Wärmeerzeuger 100 mit einem Brenner 10b gemäß des vierten Aspekts der Erfindung.
  • Der Wärmeerzeuger 100 umfasst den Brenner 10b sowie einen Rohrwendelwärmetauscher 20 mit einem spiralförmig verlaufenden Rohrwendel 21 (hier im Querschnitt dargestellt), durch den ein durch eine Brennerflamme des Brenners 10b zu erhitzendes Energietransportmedium durchgeleitet wird.
  • Der Brenner 10b umfasst eine Einleitungsvorrichtung 11 in der ein Luft-Brennstoff-Gemisch aus einem Luftstrom mit Volumenstrom QL und einem Brennstoffstrom mit Volumenstrom QB in einem Mischungsverhältnis α gemischt wird.
  • Das gemischte Luft-Brennstoff-Gemisch mit Volumenstrom QLB wird anschließend von der Einleitungsvorrichtung 11 über einen Flammenkörper 12 mit perforierter Oberfläche in einen Verbrennungsraum des Brenners 10b eingeleitet.
  • Zum Entzünden des eingeleiteten Luft-Brennstoff-Gemischs umfasst der Brenner 10b eine mit einer Spannungsquelle 14 verbundene Zündelektrode 13, an der eine Zündspannung erzeugt bzw. angelegt wird.
  • Der Brenner umfasst ferner eine mit einer zweiten Spannungsquelle 14b verbundene Ionisationselektrode 13b, an der eine Messspannung erzeugt bzw. angelegt wird, um einen durch eine vorliegende Brennerflamme bedingten Ionisationsstrom II zu ermöglichen.
  • Der Brenner 10b umfasst ferner eine Detektionsvorrichtung zum Detektieren einer Brennerflamme, wobei die Detektionsvorrichtung eine Messeinrichtung 15b zum Messen eines Ionisationsstroms II an der Ionisationselektrode 13b und eine Ermittlungsvorrichtung 16 umfasst, die eingerichtet ist, auf Basis des gemessenen Ionisationsstroms II einen Wert eines Detektionsparameters zu ermitteln, der angibt, ob eine Brennerflamme detektiert wird oder nicht und dazu zumindest einen ersten oder einen zweiten Wert annehmen kann. Der Wert des Detektionsparameters wird an die mit der Ermittlungsvorrichtung 16 gekoppelte Steuervorrichtung 17 des Brenners 10b ausgegeben.
  • Die Steuervorrichtung 17 ist ferner mit der Einleitungsvorrichtung 11 gekoppelt und ist im Hinblick auf die Durchführung des Verfahrens gemäß des zweiten Aspekts der Erfindung dazu eingerichtet, während einer Zündungsphase zum Zünden der Brennerflamme an der Einleitungsvorrichtung 11 das Mischungsverhältnis α des eingeleiteten Luft-Brennstoff-Gemischs in Abhängigkeit des als Detektionsergebnis der Detektionsvorrichtung ausgegeben Werts des Detektionsparameters derart anzupassen, dass das Mischungsverhältnis α in Zeitbereichen der Zündungsphase, in denen keine Brennerflamme detektiert wird (Detektionsparameter hat ersten Wert), gemäß einer ersten Anpassungsvorschrift angepasst wird, und dass das Mischungsverhältnis α in Zeitbereichen der Zündungsphase, in denen die Brennerflamme detektiert wird (Detektionsparameter hat zweiten Wert), gemäß einer zweiten Anpassungsvorschrift angepasst wird.
  • Vorstehend wurden Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sowie deren Vorteile detailliert unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren beschrieben.
  • Es wird erneut hervorgehoben, dass die vorliegende Erfindung in keiner Weise auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele und deren Ausführungsmerkmale begrenzt ist. Die Erfindung umfasst weiterhin Modifikationen der genannten Ausführungsbeispiele, insbesondere diejenigen, die aus Modifikationen und/oder Kombinationen einzelner oder mehrerer Merkmale der beschriebenen Ausführungsbeispiele im Rahmen des Schutzumfanges der unabhängigen Ansprüche hervorgehen.
    • Liste der Bezugszeichen
    • 10a, 10b
    Brenner
    11
    Einleitungsvorrichtung
    12
    Flammenkörper
    13
    Zündelektrode
    13b
    Ionisationselektrode
    14
    Spannungsquelle für Zündspannung
    14b
    Spannungsquelle für Messspannung
    15, 15b
    Messeinrichtung
    16
    Ermittlungsvorrichtung
    17
    Steuervorrichtung
    20
    Rohrwendelwärmetauscher
    21
    Rohrwendel
    100
    Wärmeerzeuger
    BV
    Ventilparameter
    IE
    Elektrodenstrom
    II
    Ionisationsstrom
    I1
    erster Ionisationsstromgrenzwert
    I2
    zweiter Ionisationsstromgrenzwert
    QL
    Volumenstrom Luft
    QB
    Volumenstrom Brennstoff
    QLB
    Volumenstrom Luft-Brennstoff-Gemisch
    γ
    Detektionsparameter
    α
    Mischungsverhältnis

Claims (15)

  1. Verfahren zum Steuern eines Brenners (10a) eines Wärmeerzeugers (100), insbesondere zum Einsatz in einer Heizungsanlage, während einer Zündungsphase zum Zünden einer Brennerflamme, wobei der Brenner (10a) eine zum Entzünden eines in einen Verbrennungsraum des Brenners (10a) einleitbaren Luft-Brennstoff-Gemischs eingerichtete Zündelektrode (13) umfasst,
    und das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:
    - Erzeugen einer elektrischen Zündspannung an der Zündelektrode (13);
    - Einleiten eines Luft-Brennstoff-Gemischs in den Verbrennungsraum des Brenners (10a);
    - Detektieren einer Brennerflamme im Verbrennungsraum, umfassend ein Messen eines an der Zündelektrode vorliegenden Elektrodenstroms (IE);
    - Steuern des Brenners (10a) während der Zündungsphase durch Anpassen eines ein Verhältnis von Brennstoffmenge zu Luftmenge beschreibenden Mischungsverhältnisses (α) des in den Verbrennungsraum eingeleiteten Luft-Brennstoff-Gemischs in Abhängigkeit eines Detektionsergebnisses.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
    das Detektieren der Brennerflamme im Verbrennungsraum, insbesondere das Messen des an der Zündelektrode (13) vorliegenden Elektrodenstroms (IE), während dem Erzeugen der elektrischen Zündspannung an der Zündelektrode (13) erfolgt.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass
    beim Anpassen des Mischungsverhältnisses (α) zum Steuern des Brenners (10a) während der Zündungsphase eine zeitliche Änderungsrate des Mischungsverhältnisses (α) in Zeitbereichen der Zündungsphase, in denen keine Brennerflamme detektiert wird, größer ausfällt als eine zeitliche Änderungsrate des Mischungsverhältnisses (α) in Zeitbereichen der Zündungsphase, in denen die Brennerflamme detektiert wird.
  4. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Anpassen des Mischungsverhältnisses (α) des in den Verbrennungsraum eingeleiteten Luft-Brennstoff-Gemischs zum Steuern des Brenners (10a) während der Zündungsphase derart erfolgt, dass
    das Mischungsverhältnis (α) in Zeitbereichen der Zündungsphase, in denen keine Brennerflamme detektiert wird, gemäß einer ersten Anpassungsvorschrift angepasst wird,
    und das Mischungsverhältnis (α) in Zeitbereichen der Zündungsphase, in denen die Brennerflamme detektiert wird, gemäß einer zweiten Anpassungsvorschrift angepasst wird.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass
    gemäß der ersten Anpassungsvorschrift das Mischungsverhältnis (α) monoton steigend, insbesondere streng monoton steigend, über die Zeit (t) erhöht wird,
    und gemäß der zweiten Anpassungsvorschrift das Mischungsverhältnis (α) über die Zeit (t) hinweg konstant gehalten wird.
  6. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Detektieren der Brennerflamme im Verbrennungsraum weiterhin umfasst:
    - Ermitteln eines Ionisationsstroms (II) auf Basis des an der Zündelektrode gemessenen Elektrodenstroms (IE);
    - Ermitteln eines Wertes eines Detektionsparameters (γ) auf Basis des ermittelten Ionisationsstroms (II), wobei der Detektionsparameter (γ) zumindest einen ersten oder einen zweiten Wert annehmen kann, wobei der erste Wert angibt, dass keine Brennerflamme im Verbrennungsraum detektiert wird, und der zweite Wert angibt, dass die Brennerflamme im Verbrennungsraum detektiert wird; und
    - Ausgeben des ermittelten Wertes des Detektionsparameters (γ) als Detektionsergebnis.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass
    das Ermitteln des Wertes des Detektionsparameters (γ) derart erfolgt, dass
    dem Detektionsparameter (γ) der erste Wert zugeordnet wird, falls der ermittelte Ionisationsstrom (II) in einem ersten Wertebereich liegt,
    und dem Detektionsparameter (γ) der zweite Wert zugeordnet wird, falls der ermittelte Ionisationsstrom (II) in einem zweiten Wertebereich liegt.
  8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass
    das Ermitteln des Wertes des Detektionsparameters (γ) ereignisbasiert erfolgt, derart, dass
    ein Umschalten des Wertes des Detektionsparameters (γ) vom ersten auf den zweiten Wert erfolgt, falls der ermittelte Ionisationsstrom (II) einen ersten Ionisationsstromgrenzwert (I1) überschreitet,
    und ein Umschalten des Wertes des Detektionsparameters (γ) vom zweiten auf den ersten Wert erfolgt, falls der ermittelte Ionisationsstrom (II) einen zweiten Ionisationsstromgrenzwert (I2) unterschreitet.
  9. Verfahren zum Steuern eines Brenners (10b) eines Wärmeerzeugers (100), insbesondere zum Einsatz in einer Heizungsanlage, während einer Zündungsphase zum Zünden einer Brennerflamme,
    wobei der Brenner (10b) zumindest eine zum Entzünden eines in einen Verbrennungsraum des Brenners (10b) einleitbaren Luft-Brennstoff-Gemischs eingerichtete Zündelektrode (13) und eine Ionisationselektrode (13b) umfasst,
    und das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:
    - Erzeugen einer elektrischen Zündspannung an der Zündelektrode (13);
    - Erzeugen einer elektrischen Messspannung an der Ionisationselektrode (13b);
    - Einleiten eines Luft-Brennstoff-Gemischs in den Verbrennungsraum des Brenners (10b);
    - Detektieren einer Brennerflamme im Verbrennungsraum, umfassend ein Messen eines an der Ionisationselektrode (13b) des Brenners (10b) vorliegenden Ionisationsstroms (II);
    - Steuern des Brenners (10b) während der Zündungsphase durch Anpassen eines ein Verhältnis von Brennstoffmenge zu Luftmenge beschreibenden Mischungsverhältnisses (α) des in den Verbrennungsraum eingeleiteten Luft-Brennstoff-Gemischs in Abhängigkeit eines Detektionsergebnisses, derart, dass
    das Mischungsverhältnis (α) in Zeitbereichen der Zündungsphase, in denen keine Brennerflamme detektiert wird, gemäß einer ersten Anpassungsvorschrift angepasst wird,
    und das Mischungsverhältnis (α) in Zeitbereichen der Zündungsphase, in denen die Brennerflamme detektiert wird, gemäß einer zweiten Anpassungsvorschrift angepasst wird.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass
    eine zeitliche Änderungsrate des Mischungsverhältnisses (α) gemäß der ersten Anpassungsvorschrift größer ausfällt als eine zeitliche Änderungsrate des Mischungsverhältnisses (α) gemäß der zweiten Anpassungsvorschrift.
  11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass
    gemäß der ersten Anpassungsvorschrift das Mischungsverhältnis (α) monoton steigend, insbesondere streng monoton steigend, über die Zeit erhöht wird,
    und gemäß der zweiten Anpassungsvorschrift das Mischungsverhältnis (α) über die Zeit hinweg konstant gehalten wird.
  12. Brenner (10a) für den Einsatz in einem Wärmeerzeuger (100), insbesondere in einem Wärmeerzeuger einer Heizungsanlage, umfassend:
    - eine Einleitungsvorrichtung (11), die dazu eingerichtet ist, aus Luft und Brennstoff ein Luft-Brennstoff-Gemisch gemäß eines Mischungsverhältnisses (α), das ein Verhältnis von Brennstoffmenge zu Luftmenge im Luft-Brennstoff-Gemisch beschreibt, zu mischen und dieses in einen Verbrennungsraum des Brenners (10a) einzuleiten;
    - eine Zündelektrode (13), die zum Entzünden des in den Verbrennungsraum des Brenners (10a) eingeleiteten Luft-Brennstoff-Gemischs eingerichtet ist;
    - einen Spannungserzeuger (14), der zum Erzeugen einer elektrischen Zündspannung an der Zündelektrode (13) eingerichtet ist;
    - eine Detektionsvorrichtung, die eine zum Messen eines an der Zündelektrode (13) vorliegenden Elektrodenstroms (IE) eingerichtete Messeinrichtung (15) umfasst, wobei die Detektionsvorrichtung zum Detektieren einer Brennerflamme im Verbrennungsraum auf Basis eines durch die Messeinrichtung gemessenen Elektrodenstroms (IE) eingerichtet ist;
    - eine Steuervorrichtung (17) zum Steuern des Brenners, die mit der Einleitungsvorrichtung (11) und der Detektionsvorrichtung gekoppelt ist und dazu eingerichtet ist, während einer Zündungsphase zum Zünden der Brennerflamme an der Einleitungsvorrichtung (11) das Mischungsverhältnis (α) des eingeleiteten Luft-Brennstoff-Gemischs in Abhängigkeit eines Detektionsergebnisses der Detektionsvorrichtung anzupassen.
  13. Brenner (10b) für den Einsatz in einem Wärmeerzeuger (100), insbesondere in einem Wärmeerzeuger einer Heizungsanlage, umfassend:
    - eine Einleitungsvorrichtung (11), die dazu eingerichtet ist, aus Luft und Brennstoff ein Luft-Brennstoff-Gemisch gemäß eines Mischungsverhältnisses (α), das ein Verhältnis von Brennstoffmenge zu Luftmenge im Luft-Brennstoff-Gemisch beschreibt, zu mischen und dieses in einen Verbrennungsraum des Brenners (10b) einzuleiten;
    - eine Zündelektrode (13), die zum Entzünden des in den Verbrennungsraum des Brenners (10b) eingeleiteten Luft-Brennstoff-Gemischs eingerichtet ist;
    - eine Ionisationselektrode (13b);
    - einen ersten Spannungserzeuger (14), der zum Erzeugen einer elektrischen Zündspannung an der Zündelektrode (13) eingerichtet ist;
    - einen zweiten Spannungserzeuger (14b), der zum Erzeugen einer elektrischen Messspannung an der Ionisationselektrode (13b) eingerichtet ist;
    - eine Detektionsvorrichtung, die eine zum Messen eines an der Ionisationselektrode (13) vorliegenden Ionisationsstroms (II) eingerichtete Messeinrichtung (15b) umfasst, wobei die Detektionsvorrichtung zum Detektieren einer Brennerflamme im Verbrennungsraum auf Basis eines durch die Messeinrichtung (15b) gemessenen Ionisationsstroms (II) eingerichtet ist;
    - eine Steuervorrichtung (17) zum Steuern des Brenners, die mit der Einleitungsvorrichtung (11) und der Detektionsvorrichtung gekoppelt ist und dazu eingerichtet ist, während einer Zündungsphase zum Zünden der Brennerflamme an der Einleitungsvorrichtung (11) das Mischungsverhältnis (α) des eingeleiteten Luft-Brennstoff-Gemischs in Abhängigkeit eines Detektionsergebnisses der Detektionsvorrichtung derart anzupassen, dass
    das Mischungsverhältnis (α) in Zeitbereichen der Zündungsphase, in denen keine Brennerflamme detektiert wird, gemäß einer ersten Anpassungsvorschrift angepasst wird,
    und das Mischungsverhältnis (α) in Zeitbereichen der Zündungsphase, in denen die Brennerflamme detektiert wird, gemäß einer zweiten Anpassungsvorschrift angepasst wird.
  14. Wärmeerzeuger (100) zum Übertragen von Wärmeenergie auf ein Energietransportmedium, insbesondere zum Einsatz in einer Heizungsanlage, zumindest umfassend:
    - einen Brenner (10a; 10b) gemäß einem der Ansprüche 12 oder 13;
    - einen mit dem Brenner gekoppelten Wärmetauscher (20), der zum Übertragen von vom Brenner erzeugter Wärmeenergie auf das Energietransportmedium eingerichtet ist.
  15. Heizungsanlage, die zumindest einen Wärmeerzeuger (100) gemäß Anspruch 14 umfasst.
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