EP4628790A1 - Verfahren zum erkennen eines unregelmässigen zündvorganges eines heizgerätes, computerprogrammprodukt und heizgerät - Google Patents

Verfahren zum erkennen eines unregelmässigen zündvorganges eines heizgerätes, computerprogrammprodukt und heizgerät

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Publication number
EP4628790A1
EP4628790A1 EP25167291.1A EP25167291A EP4628790A1 EP 4628790 A1 EP4628790 A1 EP 4628790A1 EP 25167291 A EP25167291 A EP 25167291A EP 4628790 A1 EP4628790 A1 EP 4628790A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
heater
flow rate
combustion air
combustion
air
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP25167291.1A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Julian Sonnenschein
Stephan Bartling
Timo Krah
Andreas Reinert
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Vaillant GmbH
Original Assignee
Vaillant GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Vaillant GmbH filed Critical Vaillant GmbH
Publication of EP4628790A1 publication Critical patent/EP4628790A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N5/00—Systems for controlling combustion
    • F23N5/24—Preventing development of abnormal or undesired conditions, i.e. safety arrangements
    • F23N5/242—Preventing development of abnormal or undesired conditions, i.e. safety arrangements using electronic means
    • 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
    • F23D14/46—Details
    • F23D14/72—Safety devices, e.g. operative in case of failure of gas supply
    • F23D14/82—Preventing flashback or blowback
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N5/00—Systems for controlling combustion
    • F23N5/18—Systems for controlling combustion using detectors sensitive to rate of flow of air or fuel
    • F23N2005/181—Systems for controlling combustion using detectors sensitive to rate of flow of air or fuel using detectors sensitive to rate of flow of air
    • 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

  • a large number of heating devices which burn a mixture of a fuel, in particular gas or hydrogen, and ambient air in a combustion chamber in order to generate heat to supply a building or to provide hot water.
  • a delivery system When such heaters are put into operation, a delivery system is typically set to a desired output, and fuel is added to a conveyed volume flow of drawn-in combustion air.
  • the combustion mixture is fed to a burner of the heater and ignited by an ignition device, such as a spark or glow igniter.
  • the DE 10 2022 123 906 A1 describes a method for evaluating an ignition process in a heater. It is proposed to monitor the reaction of the conveyor system and to detect irregular ignition by comparing an operating parameter of the conveyor system with a specified reference range.
  • the DE 10 2022 103 654 A1 describes a similar method, in which, however, a control signal from a speed control of the conveyor device is recorded and an irregular ignition process is detected by evaluating the control signal.
  • a method and a device for detecting errors during the ignition of a burner is also described in the EP 3 919 817 A1 proposed in which the speed of the conveyor and/or a position of a fuel valve is monitored.
  • the object of the invention is to propose a method for detecting an irregular ignition process of a heater, a computer program, and a heater that at least partially overcomes the described problems of the prior art.
  • problems during commissioning are to be automatically detected and, if necessary, a further ignition attempt is to be prevented.
  • the invention should at least not significantly increase the complexity of a heater, require only minor structural changes to a heater and enable easy integration into an existing production process.
  • a method for detecting an irregular ignition process of a heater contributes to this.
  • a flow rate of a combustion mixture consisting of a fuel and combustion air is supplied to a burner of the heater.
  • a target flow rate of combustion air is set and a predetermined mass flow of fuel gas is added to this, and the resulting combustion mixture is ignited at the burner.
  • the supplied flow rate (10) of combustion air is recorded, a diagnostic parameter is determined based on the recorded flow rate, and a flashback is detected if the diagnostic parameter exceeds a first value corresponding to the target flow rate. value following an ignition pulse and has not reached the first value again after a specified period of time.
  • the method can be performed, in particular, during each start-up or ignition process of the heater in order to monitor for irregularities, particularly for the occurrence of a flashback during each ignition process.
  • the method can be performed fully automated, for example, on a control unit of the heater.
  • the heater is, in particular, a heater designed to burn a liquid and/or gaseous fuel (heating oil, natural gas, hydrogen) with the addition of ambient air and to generate thermal energy, for example, to heat a heat transfer medium in a heating circuit or to provide hot water.
  • the heater may be a condensing boiler.
  • the heater typically has a conveying device that can convey a combustion mixture of fuel and combustion air via a mixture duct into a combustion chamber in which a burner may be arranged. The combustion products can then be fed to an exhaust system through an exhaust duct of the heater.
  • the heater can be configured, in particular, to burn hydrogen or a (fuel gas) mixture containing hydrogen as fuel.
  • the (fuel gas) mixture containing hydrogen can have a hydrogen content of at least 50 percent [%], at least 75%, or in particular at least 90%.
  • the conveying device can, in particular, be a fan whose (conveying) performance can be specified by a speed.
  • the performance of the conveying device is often controlled by a controller.
  • the controller can, for example, be a P or PI controller.
  • the conveying device can thus adjust a flow rate of combustion air and/or the combustion mixture of combustion air and fuel, which can be detected by a flow sensor.
  • the heater can also have flame monitoring.
  • An ionization electrode is often used for this purpose, which can use the ionization current of the flame to detect it.
  • this principle cannot be robustly applied to a hydrogen flame, as significantly fewer free charge carriers are produced during the combustion of hydrogen. Therefore, other methods are often used in hydrogen-powered heaters, such as detecting the electromagnetic radiation emitted by the flame, particularly infrared (IR) and/or UV (ultraviolet) radiation, or detecting the flame temperature.
  • IR infrared
  • UV ultraviolet
  • the measured flow rate can therefore be, in particular, a measured mass or volume flow of the combustion air supplied to the burner and/or the combustion mixture of combustion air and fuel supplied to the burner.
  • Monitoring or controlling the actual flow rate is advantageous over monitoring a fan speed because it allows for influences such as (1) pressure or suction in the exhaust system due to environmental influences such as wind or air pressure, etc., and/or (2) backpressures caused by the type and/or length of the exhaust pipes or other heating devices in the same shaft can be taken into account.
  • tolerances due to pressure losses in the device components and/or fan tolerances, as well as blockages in the exhaust system can be compensated.
  • the delivery system can be set to a (specified) suitable (target) power ((target) speed), whereby a target flow rate of combustion air or combustion mixture consisting of fuel and combustion air can be delivered.
  • This target flow rate, or a diagnostic parameter determined by it, can represent the first value.
  • a suitable amount of fuel (for an ignition process) is usually added to this value. In the case of a gaseous fuel, this can be supplied via a gas valve.
  • the combustion mixture can then be ignited by an igniter (spark igniter, glow igniter).
  • commissioning of a heater can proceed as follows: Firstly, for example, a control unit of the heater can start the conveying device up to a predefined starting power or starting speed, which can correspond to a target flow rate of combustion air. After reaching the predefined starting speed or target flow rate, a purging phase with a predefined duration can follow, during which the mass flow of combustion air in the flow path can stabilize and any fuel gas present in the flow path or in the combustion chamber from a previous start-up attempt can be blown out.
  • a target flow rate of combustion air ⁇ Air ( t 0 ) is established.
  • a flow rate of fuel (starting mass flow or starting volume flow of fuel) predefined for the starting power or starting speed can be supplied by moving a gas valve to a corresponding opening position.
  • the combustion air flow rate can continuously decrease over time t, and the supplied fuel gas flow rate V ⁇ Gas can increase inversely proportionally until a predetermined combustion air ratio ⁇ is established and an ignition process can be initiated.
  • the described process of commissioning a heater can be carried out, in particular, by a control unit of the heater.
  • a diagnostic parameter can be determined based on the measured flow rate.
  • This diagnostic parameter can be the flow rate (mass flow or volume flow) of combustion air or combustion mixture. Alternatively or cumulatively, a virtual combustion air ratio can also be determined.
  • a flame spreads through the mixture channel This can be preceded, in particular, by a pressure pulse triggered by the ignition of the combustion mixture.
  • the pressure pulse can result in a sudden change in the diagnostic parameter; in particular, the diagnostic parameter or the flow rate can drop suddenly upon ignition of the combustion mixture.
  • the diagnostic parameter will return to the initial value set before the pressure pulse after a short period of time. If a flashback occurs, the diagnostic parameter/the recorded flow rate will generally not reach the value set before the pressure pulse after a predetermined period of time, but may continue to decrease. This continued decrease and failure to reach the value set before the pressure pulse triggered by the ignition should be used to detect a flashback during an ignition process.
  • the diagnostic parameter can be the detected flow rate, a ratio R(t) and/or a virtual combustion air ratio ⁇ V ( t ).
  • the factor A here denotes a minimum air quantity for the combustion of the fuel gas.
  • Time t can be a predetermined period after the time t 0.
  • the recording of the combustion air flow rate V ⁇ Air ( t ) (or a mass flow or a differential pressure) can be carried out continuously or over a predetermined recording period, whereby the recording period is at least partially parallel to the opening process of the gas valve and/or the fully open gas valve.
  • the factor A represents the minimum air requirement for the combustion of the fuel gas, also known as the stoichiometric air requirement, i.e. the volume of combustion air required to burn one cubic meter of fuel gas, assuming that the combustion air has an oxygen content of 21 percent [%]. With knowledge of the chemical composition of the fuel, the minimum air requirement A could thus be calculated.
  • the factor A (the minimum air requirement for combustion) is 2.381 for hydrogen (100%), 9.52 for (100%) methane, 23.8 for (100%) propane, and 31 for (100%) butane.
  • the factor A (the minimum air requirement) can be stored for this purpose, for example, in a memory of the control unit of the heater, e.g. an average value for the gases in a gas family.
  • Opening the gas valve during a start-up process can reduce the supplied combustion air flow rate, the virtual lambda ⁇ V , and the ratio R(t). Following this reduction, or after stabilization, the ignition system can be activated, and the combustion mixture can be ignited at the burner.
  • the predefined period which can begin with the commissioning of the ignition device, can range from 0.1 seconds [s] to 1 s.
  • the period can also depend on various properties of the heater and circumstances, whereby the period for a regular ignition process can also be easily determined, if necessary, in the context of tests on a reference heater, and a distinction between a regular ignition process and an ignition process with flashback can be easily determined.
  • the predefined period must be set in such a way that a regular (successful) ignition process can be largely ruled out after the predefined period has elapsed without the first value of the diagnostic parameter being reached again.
  • the heater can be (automatically) shut down and/or, in particular, (also automatically) prevented from being restarted (blocked). For safety reasons, restarting can only be permitted by a specialist workshop or a qualified person. This advantageously prevents damage to the heater or the occurrence of critical operating conditions resulting from damage caused by the flashback.
  • information about the detection of a flashback can be displayed on a display device of the heater and/or made available for retrieval via a network, particularly the internet, and/or sent as a message.
  • the information can be brought to the attention of a specialist company and/or a user/operator of the heater on a mobile device or computer.
  • a specialist company could then (automatically and independently) schedule and carry out a maintenance appointment.
  • a computer program is also proposed which is configured to (at least partially) carry out a method presented here.
  • this relates in particular to a computer program (product) comprising instructions which, when executed by a computer, cause the computer to carry out a method described here.
  • the computer program product can be executed in particular on a control and regulation device of a heating device.
  • a machine-readable storage medium on which the computer program is stored is also proposed.
  • the machine-readable storage medium is usually a computer-readable data carrier.
  • a control and regulation device for a heating device configured to carry out a method presented here.
  • the control and regulation device can, for example, comprise or have a processor for this purpose.
  • the processor can, for example, execute the method stored in a memory (of the control and regulation device).
  • a The control unit often performs combustion control of the heater anyway, so that a parameter to be recorded according to a method proposed here, in particular a signal from a flow sensor, is already available to the control unit.
  • parameters or recorded variables relevant to the process implementation can be or will be stored in a memory of the control unit.
  • a heating device is also proposed.
  • the heating device is, in particular, a gas heating device with a burner and a conveying device that can convey a combustion mixture of fuel gas and combustion air to the gas burner.
  • the heating device can, in particular, have a flow sensor that can detect the mass or volume flow of combustion air and/or combustion mixture of combustion air and fuel supplied to the burner.
  • the heating device can also have a regulating and control device that, in addition to controlling combustion, can also be configured to carry out a method proposed here.
  • a method for detecting an irregular ignition process of a heater, a computer program, a control device, and a heater are provided, which at least partially solve the problems described with reference to the prior art.
  • the method, the computer program, and the heater at least contribute to enabling the automated detection of a flashback during an ignition process and preventing (subsequent) restart and potential negative consequences.
  • the invention can be implemented with a heater according to the state of the art without any structural changes and can therefore also be easily retrofitted to existing devices in the form of a software update.
  • Fig. 1 shows, by way of example and schematically, a heater 1 proposed here.
  • a conveying device 2 can be configured to draw in a mass flow of combustion air via a combustion air supply 4, to which fuel gas can be added via a gas valve 5.
  • the combustion mixture of combustion air and fuel gas can be fed via a mixture channel 16 to a burner 3 of the heater 1, arranged in a combustion chamber 21.
  • the combustion products can be discharged via an exhaust gas channel 8 of an exhaust system 9.
  • the heater 1 can also have a flame monitor 20, which can be designed, for example, as a sensor for ultraviolet radiation.
  • a flow sensor 11 can be arranged in the combustion air supply 4 and/or in the mixture channel 16, which can detect an occurring mass or volume flow and transmit a corresponding signal via an electrical connection to a control and regulation unit 7 of the heater 1.
  • the control and regulation unit 7 can also comprise a controller 6 for regulating the output of the conveying device 2.
  • the control and regulation unit 7 can also be electrically connected to the conveying device 2 and the gas valve 5 for regulating the heater 1.
  • a display device 18 can display information about a result of a method proposed here and, in particular, inform about a switched-off/blocked heater 1.
  • the control and regulation unit 7 can also be connected to a network 17, via which information about an (automatically) detected irregular ignition process can be made available for retrieval or sent as a message.
  • the network 17 can, in particular, be the Internet.
  • a computer program product 22 can be stored in a memory of the control and regulating device 7, which causes the heating device 1 to carry out a method proposed here.
  • Fig. 2 shows parameter curves that can occur when carrying out a procedure presented here.
  • the diagram shown shows a curve of the virtual lambda ⁇ V as a function of time t during an ignition process or commissioning of the heater 1.
  • a first curve 10 shows a regular ignition process and a second curve 12 shows an ignition process with a flashback occurring.
  • the conveyor 2 is first regulated by the controller 6 to a predetermined starting speed at which a predetermined target flow rate of combustion air is conveyed.
  • a purge phase takes place, during which a previous, Any fuel gas present in the heater's flow path following an unsuccessful start attempt is blown out, and the target flow rate can stabilize.
  • the gas valve 5 can be opened. This results in a reduction in the virtual lambda ⁇ V and thus in the first curve 10 and the second curve 12, which are identical in this area.
  • Lambda ignition 19 can therefore also be understood as the first value of the diagnostic parameter within the meaning of this document.
  • the virtual lambda ⁇ V can drop abruptly due to the pressure pulse of the ignition process or the related explosion.
  • the first curve 10 which characterizes a regular ignition process
  • the second curve 12 which represents an ignition process with flashback, separate.
  • the virtual lambda ⁇ V returns to the value of the ignition 13 within a predetermined period of time 15 and stabilizes. This allows the controller 6 to once again regulate the combustion air flow rate to the target value.

Landscapes

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Abstract

Vorgeschlagen wird ein Verfahren zum Erkennen eines unregelmäßigen Zündvorganges eines Heizgerätes (1). Das Heizgerät (1) umfasst einem Brenner (3), dem eine Durchflussmenge eines Verbrennungsgemisches aus einem Brennstoff und Verbrennungsluft zugeführt wird. Dabei wird während der Inbetriebnahme des Heizgerätes (1) eine Solldurchflussmenge Verbrennungsluft eingestellt, dieser ein vorgegebener Massestrom Brenngas zugesetzt und das entstehende Verbrennungsgemisch am Brenner (3) gezündet. Während der Inbetriebnahme wird dabei die zugeführte Durchflussmenge Verbrennungsluft erfasst und ein Diagnoseparameter mit der erfassten Durchflussmenge Verbrennungsluft bestimmt, anhand dem ein Flammenrückschlag erkannt wird, wenn der Diagnoseparameter von einem, der Solldurchflussmenge entsprechendem, ersten Wert (19) im Anschluss an einen Zündimpuls abweicht und den ersten Wert (19) nach einem vorgegebenen Zeitraum (15) nicht erneut erreicht hat. Zudem werden ein Heizgerät (1) sowie ein Computerprogrammprodukt (22) vorgeschlagen.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erkennen eines unregelmäßigen Zündvorganges eines Heizgerätes, ein Computerprogrammprodukt sowie ein Heizgerät.
  • Es sind eine Vielzahl von Heizgeräten bekannt, die in einer Brennkammer ein Gemisch aus einem Brennstoff, insbesondere Gas oder Wasserstoff, und Umgebungsluft verbrennen, um Wärme zur Versorgung eines Gebäudes oder für eine Bereitstellung von Warmwasser zu gewinnen.
  • Bei einer Inbetriebnahme derartiger Heizgeräte wird in der Regel eine Fördereinrichtung auf eine Sollleistung angefahren und einem geförderten Volumenstrom angesaugter Verbrennungsluft Brennstoff zugefügt. Das Verbrennungsgemisch wird einem Brenner des Heizgerätes zugeführt und durch eine Zündvorrichtung, beispielsweise einem Funken- oder Glühzünder, entzündet.
  • Bei einer Inbetriebnahme eines Heizgerätes können dabei eine Vielzahl von Problemen auftreten, die einen sicheren Betrieb des Heizgerätes verhindern bzw. sogar Schäden am Heizgerät verursachen können. Beispielsweise können bedingt durch Unregelmäßigkeiten bei der Zufuhr und/oder Zusammensetzung des Verbrennungsgemisches Probleme auftreten, wobei insbesondere ein zu hoher Anteil Brennstoff in der Gemischzusammensetzung zu einer sogenannten harten Zündung führen kann. Diese kann sich in einem explosionsartigen Geräusch äußern, wobei auch Beschädigungen des Heizgerätes bzw. Bauteilen desselben auftreten können. Ein Verfahren zum Feststellen einer harten Zündung eines Heizgerätes wird beispielsweise in der EP 4 230 912 A1 vorgestellt.
  • Auch die DE 10 2022 123 906 A1 beschreibt ein Verfahren zum Bewerten eines Zündvorgangs bei einem Heizgerät. Es wird vorgeschlagen, eine Reaktion der Fördereinrichtung zu überwachen und anhand eines Vergleichs eines Betriebsparameters derselben mit einem vorgegebenen Referenzbereich eine unregelmäßige Zündung zu erkennen.
  • Die DE 10 2022 103 654 A1 beschreibt ein ähnliches Verfahren, bei dem jedoch ein Stellsignal einer Drehzahlregelung der Fördereinrichtung erfasst und ein unregelmäßiger Zündvorgang durch ein Auswerten des Stellsignals erkannt wird.
  • Ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erkennung von Fehlern beim Zünden eines Brenners wird auch in der EP 3 919 817 A1 vorgeschlagen, bei dem die Drehzahl der Fördereinrichtung und/oder eine Stellung eines Brennstoffventils überwacht wird.
  • Nachteilig sind die vorgenannten Verfahren nicht ausreichend präzise.
  • Zudem können bei einem Zündvorgang auch anderweitige Probleme auftreten, so dass eine Detektion einer harten Zündung nicht ausreichend ist, um eine sichere Inbetriebnahme und einen sicheren Betrieb des Heizgerätes zu ermöglichen. So besteht insbesondere bei einem Zündvorgang ein erhöhtes Risiko von Unregelmäßigkeiten, da ein Zündvorgang eine kontrollierte Explosion im Heizgerät darstellt, bei der Unregelmäßigkeiten weitreichend Folgen haben können.
  • Hiervon ausgehend ist es Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Erkennen eines unregelmäßigen Zündvorganges eines Heizgerätes, ein Computerprogramm sowie ein Heizgerät vorzuschlagen, die die geschilderten Probleme des Standes der Technik zumindest teilweise überwindet. Insbesondere sollen Probleme bei der Inbetriebnahme automatisch erkannt werden und gegebenenfalls ein erneuter Zündversuch unterbunden werden.
  • Zudem soll die Erfindung die Komplexität eines Heizgerätes zumindest nicht wesentlich erhöhen, nur geringe bauliche Veränderungen an einem Heizgerät erfordern und eine einfache Integration in einen bestehenden Produktionsprozess ermöglichen.
  • Diese Aufgaben werden gelöst durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der hier vorgeschlagenen Lösung sind in den unabhängigen Patentansprüchen angegeben. Es wird darauf hingewiesen, dass die in den abhängigen Patentansprüchen aufgeführten Merkmale in beliebiger, technologisch sinnvoller, Weise miteinander kombiniert werden können und weitere Ausgestaltungen der Erfindung definieren. Darüber hinaus werden die in den Patentansprüchen angegebenen Merkmale in der Beschreibung näher präzisiert und erläutert, wobei weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung dargestellt werden.
  • Hierzu trägt ein Verfahren zum Erkennen eines unregelmäßigen Zündvorganges eines Heizgerätes bei. Bei dem Heizgerät wird einem Brenner des Heizgerätes eine Durchflussmenge eines Verbrennungsgemisches aus einem Brennstoff und Verbrennungsluft zugeführt. Während einer Inbetriebnahme des Heizgerätes wird eine Solldurchflussmenge Verbrennungsluft eingestellt und dieser ein vorgegebener Massestrom Brenngas zugesetzt und das entstehende Verbrennungsgemisch am Brenner gezündet. Es wird während der Inbetriebnahme die zugeführte Durchflussmenge (10) Verbrennungsluft erfasst, ein Diagnoseparameter anhand der erfassten Durchflussmenge bestimmt und ein Flammenrückschlag erkannt, wenn der Diagnoseparameter von einem, der Solldurchflussmenge entsprechendem, ersten Wert im Anschluss an einen Zündimpuls abweicht und den ersten Wert nach einem vorgegebenen Zeitraum nicht erneut erreicht hat.
  • Das Verfahren dient einem Erkennen eines unregelmäßigen (unerwünschten bzw. unerwarteten) Zündvorganges eines Heizgerätes, insbesondere eines (unerwünschten) Flammenrückschlages während des Zündvorganges. Ein Flammenrückschlag ist gekennzeichnet durch eine Flammenausbreitung vom Brenner entgegengesetzt der vorgesehenen Durchströmungsrichtung des Heizgerätes. Mit anderen Worten ist ein Flammenrückschlag dadurch gekennzeichnet, dass die Flamme sich vom Brenner (zurück) in Richtung des Gemischkanals und der Fördereinrichtung ausbreitet. Ein Flammenrückschlag kann dabei durch eine Vielzahl von Gründen auftreten bzw. begünstigt werden:
    • einen zu hohen Anteil Brennstoff in dem, dem Brenner zugeführten Verbrennungsgemisches aus Brennstoff und Verbrennungsluft, insbesondere also einem Lambda-Wert in einem Bereich von 1 oder (deutlich) darunter,
    • eine zu hohe Temperatur des Brenners an der Innenseite/ der dem Brennerhohlraum zugewandten Seite, an der sich das Verbrennungsgemisches entzünden kann, und/oder
    • ein verspätetes Zünden des Verbrennungsgemisches.
  • Das Verfahren kann insbesondere bei jeder Inbetriebnahme bzw. jedem Zündvorgang des Heizgerätes durchgeführt werden, um diese hinsichtlich Unregelmäßigkeiten und insbesondere hinsichtlich eines Auftretens eines Flammenrückschlages bei jedem Zündvorgang zu überwachen bzw. überwachen zu können. Vorteilhaft kann das Verfahren vollständig automatisiert, beispielsweise auf einem Regel- und Steuergerät des Heizgerätes, durchgeführt werden.
  • Bei dem Heizgerät handelt es sich insbesondere um ein Heizgerät, das dazu eingerichtet ist, einen flüssigen und/oder gasförmigen Brennstoff (Heizöl, Erdgas, Wasserstoff) unter Zufuhr von Umgebungsluft zu verbrennen und Wärmeenergie, beispielsweis zur Erwärmung eines Wärmeträgers eines Heizkreislaufes oder auch zur Bereitstellung einer Warmwasserversorgung zu erzeugen. Insbesondere kann es sich bei dem Heizgerät um ein Brennwertgerät handeln. Das Heizgerät weist in der Regel eine Fördereinrichtung auf, die ein Verbrennungsgemisch von Brennstoff und Verbrennungsluft über einen Gemischkanal in eine Brennkammer, in der ein Brenner angeordnet sein kann, fördern kann. Die Verbrennungsprodukte können anschließend durch einen Abgaskanal des Heizgerätes einer Abgasanlage zugeführt werden.
  • Das Heizgerät kann insbesondere zur Verbrennung von Wasserstoff bzw. einem (Brenngas-)Gemisch enthaltend Wasserstoff als Brennstoff eingerichtet sein. Das (Brenngas- )Gemisch enthaltend Wasserstoff kann einen Anteil von mindestens 50 Prozent [%], mindestens 75 % oder insbesondere von mindestens 90% Wasserstoff aufweisen.
  • Bei der Fördereinrichtung kann es sich insbesondere um ein Gebläse handeln, dessen (Förder-)Leistung durch eine Drehzahl angegeben werden kann. Häufig wird die Leistung der Fördereinrichtung dabei durch einen Regler geregelt. Der Regler kann beispielsweise ein P- oder PI-Regler sein. Die Fördereinrichtung kann somit eine Durchflussmenge von Verbrennungsluft und/oder Verbrennungsgemisch aus Verbrennungsluft und Brennstoff einstellen, die über einen Durchflusssensor erfassbar sein kann.
  • Das Heizgerät umfasst einen Durchflusssensor zur Erfassung einer Durchflussmenge Verbrennungsluft und/oder Brenngas, insbesondere jedoch der Durchflussmenge Verbrennungsluft. Bei dem Durchflusssensor kann es sich um einen Massestrom- oder auch einen Volumenstromsensor handeln. So kann in Kenntnis eines Massestromes Luft auf einfache Weise ein Volumenstrom bestimmt werden und umgekehrt. Dies kann näherungsweise erfolgen oder, in Kenntnis der Temperatur und des Druckes der Luft, exakt berechnet werden. Alternativ kann der Durchflusssensor auch ein Differenzdrucksensor sein, der gleichfalls auf einfache Weise eine Bestimmung der Durchflussmenge ermöglicht. Der Durchflusssensor kann hierfür in einer Zuführung Verbrennungsluft des Heizgerätes angeordnet sein, insbesondere in einem Schalldämpfer der Zuführung Verbrennungsluft. Dabei kann die erfasste Durchflussmenge bzw. der erfasste zeitliche Verlauf der Durchflussmenge auf einem Speicher hinterlegt werden, insbesondere einem Speicher des Regel- und Steuergerätes des Heizgerätes, das dazu eingerichtet ist, ein hier vorgeschlagenes Verfahren auszuführen.
  • Zudem kann das Heizgerät eine Flammenüberwachung aufweisen. Häufig kommt hierzu eine Ionisationselektrode zum Einsatz, die einen Ionisationsstrom der Flamme zum Feststellen derselben nutzen kann. Dieses Prinzip ist jedoch bei einer Wasserstoffflamme, nicht robust einsetzbar, da bei der Verbrennung von Wasserstoff erheblich weniger freie Ladungsträger entstehen. Häufig kommen daher bei mit Wasserstoff betriebenen Heizgeräten andere Verfahren, wie beispielsweise ein Erfassen der von der Flamme emittierten elektromagnetischen Strahlung, insbesondere Infrarot- (IR-) und/oder UV- (Ultraviolett-) Strahlung oder ein Erfassen der Flammentemperatur zum Einsatz. Ein Signal einer Flammenüberwachung kann dabei das Vorhandensein einer Flamme anzeigen, sowie ein Rückschluss auf ein Verbrennungsluftverhältnis der Flamme ermöglichen.
  • Bei der erfassten Durchflussmenge kann es sich somit insbesondere um einen erfassten Masse- oder Volumenstrom betreffend die dem Brenner zugeführte Verbrennungsluft und/oder des dem Brenner zugeführten Verbrennungsgemisches von Verbrennungsluft und Brennstoff handeln. Die Überwachung bzw. Regelung der tatsächlichen Durchflussmenge ist gegenüber einer Überwachung einer Gebläsedrehzahl vorteilhaft, weil damit Einflüsse wie (1) Druck oder Sog im Abgassystem aufgrund von Umwelteinflüssen wie Wind oder Luftdruck etc., und/oder (2) Gegendrücke durch die Art und/oder Länge der Abgasrohre bzw. anderer Heizgeräte am selben Schacht berücksichtigt werden können. Zudem können Toleranzen aufgrund von Druckverlusten der Gerätekomponenten und/oder Toleranzen des Lüfters sowie eine Blockade des Abgassystems ausgeglichen werden.
  • Bei einer Inbetriebnahme bzw. dem Zündvorgang des Heizgerätes kann die Fördereinrichtung auf eine (vorgegebene) geeignete (Soll)Leistung ((Soll)Drehzahl) angefahren werden, wodurch eine Solldurchflussmenge Verbrennungsluft oder Verbrennungsgemisch aus Brennstoff und Verbrennungsluft gefördert werden kann. Diese Solldurchflussmenge, bzw. ein damit bestimmter Diagnoseparameter, kann den ersten Wert darstellen. Diesem wird in der Regel eine (für einen Zündvorgang) geeignete Menge Brennstoff zugefügt. Bei einem gasförmigen Brennstoff kann dieser über ein Gasventil zugeführt werden. Anschließend kann das Verbrennungsgemisch von einem Zünder (Funkenzünder, Glühzünder) gezündet werden.
  • Insbesondere kann eine Inbetriebnahme eines Heizgerätes wie folgt ablaufen: Zunächst kann beispielsweise ein Regel- und Steuergerät des Heizgerätes die Fördereinrichtung auf eine vorgegebene Startleistung bzw. Startdrehzahl anfahren, die einer Solldurchflussmenge Verbrennungsluft entsprechen kann. Nach dem Erreichen der vorgegebenen Startdrehzahl bzw. Solldurchflussmenge kann sich eine Spülphase mit einer vorgegebenen Zeitdauer anschließen, in der sich der Massestrom Verbrennungsluft im Strömungsweg stabilisieren und gegebenenfalls von einem vorhergehenden Startversuch vorhandenes Brenngas im Strömungsweg oder in der Brennkammer ausgeblasen werden kann. Bei der vorgegebenen Startleistung bzw. Startdrehzahl stellt sich eine Solldurchflussmenge Verbrennungsluft ṁAir (t 0) ein. Nunmehr kann eine für die Startleistung bzw. Startdrehzahl vorgegebene Durchflussmenge Brennstoff (Startmassestrom oder Startvolumenstrom Brennstoff) zugeführt werden, indem ein Gasventil auf eine entsprechende Öffnungsposition gefahren wird.
  • Mit zunehmendem Volumenstrom Brenngas V̇ Gas kann der Volumenstrom Verbrennungsluft im Verlauf der Zeit t kontinuierlich abnehmen und umgekehrt proportional der zugeführte Volumenstrom Brenngas V̇Gas zunehmen, bis sich ein vorgegebenes Verbrennungsluftverhältnis λ einstellt, und ein Zündvorgang eingeleitet werden kann. Der beschriebene Vorgang einer Inbetriebnahme eines Heizgerätes kann insbesondere durch ein Regel- und Steuergerät eines Heizgerätes durchgeführt werden.
  • Anhand der erfassten Durchflussmenge kann ein Diagnoseparameter bestimmt werden. Bei dem Diagnoseparameter kann es sich um die Durchflussmenge (Massestrom oder Volumenstrom) Verbrennungsluft oder Verbrennungsgemisch handeln. Alternativ oder kumulativ kann auch eine virtuelles Verbrennungsluftverhältnis bestimmt werden.
  • Es wird davon ausgegangen, dass sich bei einem Flammenrückschlag während des Zündvorganges über den Gemischkanal eine Flamme ausbreitet. Dem kann insbesondere ein Druckimpuls, ausgelöst durch die Zündung des Verbrennungsgemisches, vorausgegangen sein. Der Druckimpuls kann eine sprunghafte Änderung des Diagnoseparameters zur Folge haben, insbesondere kann sich mit dem Zünden des Verbrennungsgemisches der Diagnoseparameter bzw. die Durchflussmenge sprunghaft absenken. Bei einem regulären Zündvorgang wird der Diagnoseparameter nach einem kurzen Zeitraum im Anschluss an den Druckimpuls wieder den vor dem Druckimpuls eingestellten ersten Wert erreichen. Bei einem Auftreten eines Flammenrückschlages wird in der Regel der Diagnoseparameter/ die erfasste Durchflussmenge nach einem vorgegebenen Zeitraum den vor dem Druckimpuls eingestellten Wert nicht erreichen, sondern kann weiter absinken. Dieses weiter Absinken und nicht Erreichen des Wertes vor dem, durch die Zündung ausgelösten, Druckimpuls soll dazu genutzt werden, einen Flammenrückschlag während eines Zündvorganges zu detektieren.
  • Gemäß einer Ausgestaltung kann der Diagnoseparameter die erfasste Durchflussmenge, ein Verhältnis R(t) und/oder ein virtuelles Verbrennungsluftverhältnis λ V (t) sein. Das virtuelles Verbrennungsluftverhältnis λ V (t) kann mit λ V t = R t A x 1 − R t ′ , bestimmt werden. Der Faktor A bezeichnet hier eine Mindestluftmenge der Verbrennung des Brenngases. Das Verhältnis R(t) kann dabei mittels R t = V ˙ Air t V ˙ Air t 0 bestimmt werden, wobei der Zeitpunkt t0 vor dem Öffnen eines Gasventils des Heizgerätes und der Zeitpunkt t nach dem Öffnen des Gasventils liegt und V̇Air den erfassten Volumenstrom Verbrennungsluft zu dem jeweiligen Zeitpunkt t, t0 bezeichnet. Dabei kann Zeitpunkt t eine vorgegebene Periode nach dem Zeitpunkt t0 liegen. Hierzu kann insbesondere das Erfassen der Durchflussmenge Verbrennungsluft V̇Air (t) (bzw. eines Massestromes oder eines Differenzdruckes) kontinuierlich bzw. über eine vorgegebene Erfassungsperiode durchgeführt werden, wobei die Erfassungsperiode zumindest teilweise parallel dem Öffnungsvorgang des Gasventils und/oder dem vollständig geöffneten Gasventil liegt.
  • Das Verhältnis R(t) kann aus dem Umstand abgeleitet werden, dass der, bei konstanter Drehzahl von der Fördereinrichtung geförderte Volumenstrom V̇Gas konstant ist (dichteunabhängig) und der Volumenstrom Brenngas somit mittels V̇Gas(t) = V̇Air (t 0) - V̇Air (t) hergeleitet werden kann.
  • Der Faktor A stellt dabei den Mindestluftbedarf der Verbrennung des Brenngases, auch als stöchiometrischer Luftbedarf bezeichnet, also das benötigte Volumen Verbrennungsluft für die Verbrennung von einem Kubikmeter Brenngas, mit der Annahme, dass die Verbrennungsluft einen Sauerstoffanteil von 21 Prozent [%] hat. In Kenntnis einer chemischen Zusammensetzung des Brennstoffes könnte der Mindestluftbedarf A somit berechnet werden. Beispielsweise beträgt der Faktor A (der Mindestluftbedarf der Verbrennung) für Wasserstoff (100%i-ges) 2,381, für (100%iges) Methan 9,52, für (100%iges) Propan 23, 8 und für (100%iges) Butan 31. Der Faktor A (der Mindestluftbedarf) kann hierfür beispielsweise auf einem Speicher des Regel- und Steuergerätes des Heizgerätes hinterlegt sein, beispielsweise ein Mittelwert für die Gase einer Gasfamilie.
  • Mit dem Öffnen des Gasventils während eines Startvorganges kann sich die zugeführte Durchflussmenge Verbrennungsluft, das virtuelles Lambda λV und das Verhältnis R(t) absenken. Im Anschluss, bzw. nach einer Stabilisierung dieses Absenkens kann die Zündeinrichtung in Betrieb genommen werden und das Verbrennungsgemisch kann am Brenner gezündet werden.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann der vorgegebene Zeitraum, der mit der Inbetriebnahme der Zündeinrichtung beginnen kann, in einem Bereich von 0,1 Sekunden [s] bis 1 s liegen. Auch der Zeitraum kann von verschiedenen Eigenschaften des Heizgerätes und Gegebenheiten abhängig sein, wobei auch der Zeitraum bei einem regelmäßigen Zündvorgang gegebenenfalls im Rahmen von Versuchen an einem Referenzheizgerät einfach ermittelbar ist und eine Abgrenzung von einem regulären Zündvorgang von einem Zündvorgang mit Flammenrückschlag einfach bestimmbar ist. Dabei ist der vorgegebene Zeitraum derart festzulegen, dass ein nach dem Ablaufen des vorgegebenen Zeitraumes ohne erneutes Erreichen des ersten Wertes des Diagnoseparameters ein regelmäßiger (erfolgreicher) Zündvorgang weitestgehend ausgeschlossen werden kann.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann nach einem Erkennen eines Flammenrückschlages das Heizgerät (automatisch) außer Betrieb genommen werden und/oder insbesondere (gleichfalls automatisch) eine erneute Inbetriebnahme (automatisch) verhindert (blockiert) werden. Eine erneute Inbetriebnahme kann aus Sicherheitsgründen insbesondere nur von einer Fachwerkstatt oder einer fachkundigen Person wieder ermöglicht werden. Vorteilhaft kann so eine Beschädigung des Heizgerätes oder auch ein Auftreten von kritischen Betriebszuständen in Folge einer Beschädigung aufgrund des aufgetretenen Flammenrückschlages verhindert werden.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann eine Information über das Erkennen eines Flammenrückschlages, insbesondere nach dem vorstehend beschriebenen, automatischen Nachregeln, über eine Anzeigeeinrichtung des Heizgerätes angezeigt werden und/oder über ein Netzwerk, insbesondere dem Internet, zum Abruf bereitgestellt werden, und/oder als Nachricht versandt werden. Beispielsweise kann die Information so auf einem mobilen Endgerät oder einem Computer einem Fachbetrieb und/oder einem Nutzer/Betreiber des Heizgerätes zur Kenntnis gebracht werden. Ein Fachbetrieb könnte dann (automatisch und selbstständig) einen Wartungstermin planen und durchführen.
  • Nach einem weiteren Aspekt wird auch ein Computerprogramm(-produkt) vorgeschlagen, welches zur (zumindest teilweisen) Durchführung eines hier vorgestellten Verfahrens eingerichtet ist. Dies betrifft mit anderen Worten insbesondere ein Computerprogramm(-produkt), umfassend Befehle, die bei der Ausführung des Programms durch einen Computer diesen veranlassen, ein hier beschriebenes Verfahren auszuführen. Dabei kann das Computerprogrammprodukt insbesondere auf einem Regel- und Steuergerät eines Heizgerätes durchgeführt werden.
  • Nach einem weiteren Aspekt wird auch ein maschinenlesbares Speichermedium vorgeschlagen, auf dem das Computerprogramm gespeichert ist.
  • Regelmäßig handelt es sich bei dem maschinenlesbaren Speichermedium um einen computerlesbaren Datenträger.
  • Nach einem weiteren Aspekt wird auch ein Regel- und Steuergerät für ein Heizgerät vorgeschlagen, eingerichtet zur Durchführung eines hier vorgestellten Verfahrens. Das Regel- und Steuergerät kann hierzu beispielsweise einen Prozessor aufweisen bzw. über diesen verfügen. In diesem Zusammenhang kann der Prozessor beispielsweise das auf einem Speicher (des Regel- und Steuergeräts) hinterlegte Verfahren ausführen. In vorteilhafter Weise führt ein Regel- und Steuergerät häufig ohnehin die Verbrennungsregelung des Heizgerätes durch, so dass ein, gemäß einem hier vorgeschlagenen Verfahren, zu erfassender Parameter, insbesondere ein Signal eines Durchflusssensors, dem Regel- und Steuergerät bereits vorliegt. Zudem können auf einem Speicher des Regel- und Steuergerätes für eine Verfahrensdurchführung relevante Parameter bzw. erfasste Größen hinterlegt sein oder werden.
  • Nach einem weiteren Aspekt wird auch ein Heizgerät vorgeschlagen. Bei dem Heizgerät handelt es sich insbesondere um ein Gasheizgerät mit einem Brenner und einer Fördereinrichtung, die ein Verbrennungsgemisch aus Brenngas und Verbrennungsluft zu dem Gasbrenner fördern kann. Das Heizgerät kann insbesondere einen Durchflusssensor aufweisen, der den dem Brenner zugeführten Masse- bzw. Volumenstrom Verbrennungsluft und/oder Verbrennungsgemisch aus Verbrennungsluft und Brennstoff erfassen kann. Das Heizgerät kann zudem ein Regel- und Steuergerät aufweisen, dass neben einer Verbrennungsregelung auch zur Durchführung ein es hier vorgeschlagenen Verfahrens eingerichtet sein kann.
  • Die im Zusammenhang mit dem Verfahren erörterten Details, Merkmale und vorteilhaften Ausgestaltungen können entsprechend auch bei dem hier vorgestellten Computerprogramm, dem Regel- und Steuergerät und/oder dem Heizgerät auftreten und umgekehrt. Insoweit wird auf die dortigen Ausführungen zur näheren Charakterisierung der Merkmale vollumfänglich Bezug genommen.
  • Hier werden somit ein Verfahren zum Erkennen eines unregelmäßigen Zündvorganges eines Heizgerätes, ein Computerprogramm, ein Regel- und Steuergerät sowie ein Heizgerät angegeben, welche die mit Bezug auf den Stand der Technik geschilderten Probleme zumindest teilweise lösen. Insbesondere tragen das Verfahren, das Computerprogramm, und das Heizgerät zumindest dazu bei, ein automatisiertes Erkennen eines Flammenrückschlages während eines Zündvorganges zu ermöglichen und eine (darauffolgende) erneute Inbetriebnahme und mögliche negative Folgen zu verhindern.
  • Zudem kann die Erfindung ohne bauliche Veränderung mit einem Heizgerät nach dem Stand der Technik durchgeführt werden und ist somit auch ohne weiteres an Bestandsgeräten in Form eines Softwareupdates nachrüstbar.
  • Die Erfindung sowie das technische Umfeld werden nachfolgend anhand der beiliegenden Figuren näher erläutert. Es ist darauf hinzuweisen, dass die Erfindung durch die angeführten Ausführungsbeispiele nicht beschränkt werden soll. Insbesondere ist es, soweit nicht explizit anders dargestellt, auch möglich, Teilaspekte der in den Figuren erläuterten Sachverhalte zu extrahieren und mit anderen Bestandteilen und Erkenntnissen aus der vorliegenden Beschreibung zu kombinieren. Insbesondere ist darauf hinzuweisen, dass die Figuren und insbesondere die dargestellten Größenverhältnisse nur schematisch sind. Es zeigen:
    • Fig. 1:
    ein hier vorgeschlagenes Heizgerät, und
    Fig. 2:
    Parameterverläufe, die sich bei Durchführung eines hier vorgeschlagenen Verfahrens einstellen können.
  • Fig. 1 zeigt beispielhaft und schematisch ein hier vorgeschlagenes Heizgerät 1. Eine Fördereinrichtung 2 kann dazu eingerichtet sein, einen Massestrom Verbrennungsluft über eine Zuführung Verbrennungsluft 4 anzusaugen, dem über ein Gasventil 5 Brenngas zugesetzt werden kann. Über einen Gemischkanal 16 kann das Verbrennungsgemisch aus Verbrennungsluft und Brenngas einem, in einer Brennkammer 21 angeordneten, Brenner 3 des Heizgerätes 1 zugeführt werden. Die Verbrennungsprodukte können über einen Abgaskanal 8 einer Abgasanlage 9 abgeführt werden. Das Heizgerät 1 kann zudem eine Flammenüberwachung 20 aufweisen, die beispielsweise als Sensor für Ultraviolettstrahlung ausgebildet sein kann.
  • In der Zuführung Verbrennungsluft 4 und/oder im Gemischkanal 16 kann ein Durchflusssensor 11 angeordnet sein, der einen auftretenden Masse- oder Volumenstrom erfasst und ein entsprechendes Signal über eine elektrische Verbindung an ein Regel- und Steuergerät 7 des Heizgerätes 1 übertragen kann. Das Regel- und Steuergerät 7 kann zudem einen Regler 6 zur Regelung der Leistung der Fördereinrichtung 2 umfassen. Das Regel- und Steuergerät 7 kann für eine Regelung des Heizgerätes 1 zudem mit der Fördereinrichtung 2 und dem Gasventil 5 elektrisch verbunden sein. Eine Anzeigeeinrichtung 18 kann Informationen über ein Ergebnis eines hier vorgeschlagenen Verfahrens anzeigen und insbesondere über ein ausgeschaltetes/ blockiertes Heizgerät 1 informieren. Das Regel- und Steuergerät 7 kann zudem mit einem Netzwerk 17 verbunden sein, über das eine Information über einen (automatisiert) erkannten unregelmäßigen Zündvorgang zum Abruf bereitgestellt oder als Nachricht versandt werden kann. Bei dem Netzwerk 17 kann es sich insbesondere um das Internet handeln. Auf einem Speicher des Regel- und Steuergerätes 7 kann ein Computerprogrammprodukt 22 hinterlegt sein, das das Heizgerät 1 dazu veranlasst, ein hier vorgeschlagenes Verfahren auszuführen.
  • Fig. 2 zeigt Parameterverläufe, die sich bei Durchführung eines hier vorgestellten Verfahrens einstellen können. In dem in Fig. 2 dargestellten Diagramm ist ein Verlauf des virtuellen Lambdas λV in Abhängigkeit der Zeit t während eines Zündvorganges bzw. einer Inbetriebnahme des Heizgerätes 1 dargestellt. Dabei zeigt ein erster Verlauf 10 einen regulären Zündvorgang und ein zweiter Verlauf 12 einen Zündvorgang mit einem auftretenden Flammenrückschlag.
  • Im Rahmen der Inbetriebnahme des Heizgerätes 1 wird zunächst die Fördereinrichtung 2 mittels des Reglers 6 auf eine vorgegebene Startdrehzahl geregelt, bei der eine vorgegebene Solldurchflussmenge Verbrennungsluft gefördert wird. Zeitgleich oder anschließend erfolgt ein Zeitraum einer Spülphase, in dem möglicherweise von einem vorherigen, nicht erfolgreichem, Startversuch vorhandenes Brenngas aus dem Strömungsweg des Heizgerätes ausgeblasen wird und sich zudem die Solldurchflussmenge stabilisieren kann. Zu einem Zeitpunkt 14 kann das Gasventil 5 geöffnet werden. Dies hat ein Absenken des virtuellen Lambdas λV und damit des ersten Verlaufs 10 und des zweiten Verlaufs 12, die in diesem Bereich identisch sind, zur Folge. Nach einer Stabilisierung des virtuellen Lambdas λV auf ein Lambda Zündung 19, also einem vorgegebenen Lambda für den Zündvorgang, kann der Zündvorgang eingeleitet und eine Zündeinrichtung in Betrieb genommen werden. Der Wert Lambda Zündung 19 kann insofern auch als erster Wert des Diagnoseparameters im Sinne dieser Schrift verstanden werden.
  • In Folge einer Flammenbildung und einer damit verbundenen Explosion des Verbrennungsgemisches in der Brennkammer 21 kann das virtuelle Lambda λV sprunghaft absinken, bedingt durch den Druckimpuls des Zündvorganges bzw. der damit verbundenen Explosion. Hier trennen sich der erste Verlauf 10, der einen regulären Zündvorgang kennzeichnet, und der zweite Verlauf 12, der einen Zündvorgang mit Flammenrückschlag darstellt. Bei einem regulären Zündvorgang gemäß erstem Verlauf 10 kehrt das virtuelle Lambda λV innerhalb eines vorgegebenen Zeitraumes 15 wieder auf den Wert der Zündung 13 zurück und schwingt sich ein. So kann der Regler 6 erneut auf die Solldurchflussmenge Verbrennungsluft regeln.
  • Bei einem Flammenrückschlag gemäß dem zweiten Verlauf 12 erfolgt dies nicht, sondern das virtuelle Lambda λV sinkt weiter ab und erreicht das Lambda Zündung 19 nicht erneut innerhalb des vorgegebenen Zeitraumes 15. An diesem spezifischen Verlauf im Anschluss an einen Zündvorgang kann somit ein Flammenrückschlag festgestellt werden.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Heizgerät
    2
    Fördereinrichtung
    3
    Brenner
    4
    Zuführung Verbrennungsluft
    5
    Gasventil
    6
    Regler
    7
    Regel- und Steuergerät
    8
    Abgaskanal
    9
    Abgasanlage
    10
    erster Verlauf
    11
    Durchflusssensor
    12
    zweiter Verlauf
    13
    Zündung
    14
    Zeitpunkt öffnen Gasventil
    15
    Zeitraum
    16
    Gemischkanal
    17
    Netzwerk
    18
    Anzeigeeinrichtung
    19
    Lambda Zündung
    20
    Flammenüberwachung
    21
    Brennkammer
    22
    Computerprogrammprodukt

Claims (8)

  1. Verfahren zum Erkennen eines unregelmäßigen Zündvorganges eines Heizgerätes (1), wobei einem Brenner (3) des Heizgerätes (1) eine Durchflussmenge eines Verbrennungsgemisches aus einem Brennstoff und Verbrennungsluft zugeführt wird, wobei während der Inbetriebnahme des Heizgerätes (1) eine Solldurchflussmenge Verbrennungsluft eingestellt, dieser ein vorgegebener Massestrom Brenngas zugesetzt wird, und das entstehende Verbrennungsgemisch am Brenner (3) gezündet wird, wobei weiter während der Inbetriebnahme die zugeführte Durchflussmenge Verbrennungsluft erfasst und ein Diagnoseparameter mit der erfassten Durchflussmenge Verbrennungsluft bestimmt wird, und ein Flammenrückschlag erkannt wird, wenn der Diagnoseparameter von einem, der Solldurchflussmenge entsprechendem, ersten Wert (19) im Anschluss an einen Zündimpuls abweicht und den ersten Wert (19) nach einem vorgegebenen Zeitraum (15) nicht erneut erreicht hat.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Durchflussmenge von einem Durchflusssensor (11) und/oder einem Differenzdrucksensor erfasst wird.
  3. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Diagnoseparameter die erfasste Durchflussmenge und/ oder ein virtuelles Verbrennungsluftverhältnis λV(t) λ V t = R t A × 1 − R t , wobei R(t) mit R t = V ˙ Air t V ˙ Air t 0
    bestimmt wird und der Zeitpunkt t0 vor dem Öffnen eines Gasventils (5) des Heizgerätes (1) liegt und der Zeitpunkt t nach dem Öffnen des Gasventils (5) liegt und V Aιr . den erfassten Volumenstrom Verbrennungsluft zu dem jeweiligen Zeitpunkt bezeichnet und der Faktor A eine Mindestluftmenge der Verbrennung des Brenngases darstellt.
  4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Fördereinrichtung (2) ein Gebläse ist.
  5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der vorgegebene Zeitraum in einem Bereich von 0,1 Sekunden bis 1 Sekunde liegt.
  6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei bei einem Erkennen eines Flammenrückschlages das Heizgerät (1) außer Betrieb genommen und/ oder eine Information hierüber über eine Anzeigeeinrichtung (18) angezeigt und/ oder über ein Netzwerk (17) zum Abruf bereitgestellt und/ oder über das Netzwerk (17) als Nachricht versandt wird.
  7. Heizgerät (1), aufweisend ein Regel- und Steuergerät (7) und einen Durchflusssensor (11) sowie Mittel, die so angepasst sind, dass sie ein Verfahren nach einem der Schritte 1 bis 6 ausführen.
  8. Computerprogrammprodukt (22), umfassend Befehle, die bewirken, dass ein Heizgerät (1) nach Anspruch 7 ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6 ausführt.
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