WO2017080820A1 - Verfahren und vorrichtung zur flammensignalerfassung - Google Patents

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WO2017080820A1
WO2017080820A1 PCT/EP2016/075733 EP2016075733W WO2017080820A1 WO 2017080820 A1 WO2017080820 A1 WO 2017080820A1 EP 2016075733 W EP2016075733 W EP 2016075733W WO 2017080820 A1 WO2017080820 A1 WO 2017080820A1
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signal
value
threshold
burner
operating
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PCT/EP2016/075733
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Martin Ries
Arno Clemens
Richard Pfüller
Sebastian Hack
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Viessmann Werke Gmbh & Co. Kg
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    • 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
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    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
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    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N2229/00—Flame sensors
    • F23N2229/10—Flame sensors comprising application of periodical fuel flow fluctuations

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for flame signal detection or flame resistance detection in a burner, in particular an oil or gas burner.
  • the invention relates to a method and apparatus for adapting the signal detection of a combustion control system to the flame resistance region of a burner.
  • an operating variable of a burner for example the air ratio ⁇
  • the determination of an operating variable of a burner is effected by measuring an ionization current flowing from an ionization electrode introduced into the combustion chamber.
  • an alternating voltage is applied to the ionization electrode and a current flowing away from the ionization electrode and rectified due to the rectifier characteristic of the flame is detected as an ionization current.
  • the measured ionization current is then compared with a desired value for the ionization current corresponding to the set desired value of the air ratio, and the composition of the air-fuel mixture is readjusted accordingly.
  • Such a method is described for example in the document DE 44 33 425 AI.
  • a method for detecting the flame signal by means of an ionization electrode protruding into a combustion chamber of a burner comprises the steps of detecting a first signal dependent on an ionization current flowing from the ionization electrode, generating a second signal having a predetermined periodic profile, generating a third signal by adding the first signal and the second signal, comparing of the third signal having a first threshold, comparing the third signal to a second threshold other than the first threshold, generating a fourth signal based on the comparison of the third signal to the first threshold (ie, generating the fourth signal by comparing the third signal to the first threshold), generating a fifth signal based on the comparison of the third signal with the second threshold (ie, generating the fifth signal by comparing the third signal with the second threshold), and Determining an operating amount of the burner based on at least one of the fourth signal and the fifth signal.
  • the first and second threshold values can be fixed in each case.
  • the fourth and fifth signals may each be a signal (e.g., voltage signal) having a sequence of square pulses, in particular a pulse width modulated (PWM) signal.
  • PWM pulse width modulated
  • the operating size of the burner may be, for example, the ionization current, the flame resistance, the flame temperature, the air ratio, or the burner output.
  • the method described above makes it possible, by suitable selection of the curves and the first and second threshold values, to generate signals which in each case offer optimum measurement resolution (sensitivity) for the evaluation of the ionization current signal for different operating points or operating ranges of the burner.
  • sensitivity sensitivity
  • the flame resistance in operation near the optimum air ratio that is, with small flame resistance and large ionization current, can be determined with high accuracy, and based on which the composition of the air-fuel mixture can be readjusted with high accuracy.
  • the method according to the invention therefore causes a linearization of the ionisationsstromsignals on the modulation range of the burner and thus enables a safe and stable control of the burning process.
  • the predetermined course of the second signal has a first portion (curve portion) with a first slope value and a second portion (curve portion) with a second slope value different from the first slope value.
  • the predetermined curve has a rising edge and a falling edge, and the first section and the second section are respectively arranged together in the ascending flank, or together in the descending flank.
  • the first section and the second section can each have the shape of a straight line, that is straight line sections.
  • the first and second portions may be approximate straight lines having averaged slope values.
  • the first and second sections can adjoin one another or follow one another in the course of the curve.
  • the respective desired measurement resolution (sensitivity) for different operating states or operating ranges of the burner can be selected independently of one another.
  • the first threshold value is selected such that for a ionization current occurring in a first operating state (or in a first operating region or at a first operating point) of the burner, the d ritte signal in each case at the first time within the first threshold Period of the second signal (or within the period, the approximately periodic third signal) for which the second signal has a signal value which falls within the first portion of the periodic curve.
  • the first threshold value is selected so that the second signal has a signal value within the first curve section at the first time.
  • the first time is the time within the period of the second signal for which the value (signal value) of the third signal is equal to the first threshold. If the first portion is within the rising edge, the first time is the time at which the third signal exceeds the first threshold. If, on the other hand, the first section is located within the descending edge, the first point in time is the point in time at which the third signal falls below the first threshold value.
  • the second threshold is further selected such that for a ionization current occurring in a second operating state (or in a second operating region or at a second operating point) of the burner, the third signal the second threshold at a second time within the period of the second signal (or within the period, the approximately periodic third signal) for which the second signal has a signal value falling within the second section.
  • the second threshold value is selected such that the second signal has a signal value within the second curve section at the second time point.
  • the second time is the time within the period of the second signal for which the value (signal value) of the third signal is equal to the second threshold value. If the second portion is within the rising edge, the second time is the time at which the third signal exceeds the second threshold. If, on the other hand, the second section is within the descending flank, the second point in time is the time at which the third signal falls below the second threshold.
  • an optimum measurement resolution for the respective operating state can be achieved for both the first operating state and for the second operating state.
  • the selection of a smaller slope for the first curve section causes small changes in the ionization current to lead to large changes in the position of the first time point, ie a high measurement resolution is achieved.
  • choosing a larger slope for the second curve section will cause large changes in the ionization current to result in only small changes in the second timing location so that changes in the ionization current can be detected and evaluated over a wide range of values.
  • the first slope value is less than the second slope value
  • the first operation state corresponds to a higher flame resistance than the second operation state.
  • higher flame resistance for example when starting the burner, the ionization is small and has seen absolutely small changes accordingly.
  • the composition of the air-fuel mixture can be readjusted with high accuracy.
  • the ionization current is correspondingly larger and has corresponding changes over a wide range of values on away.
  • the value of the operating variable is determined by mathematical and / or logical combination of the fourth signal and the fifth signal (or respectively derived therefrom signals).
  • the method may include the further steps of: determining a first value of the operating amount of the burner based on the fourth signal, determining a second value of the operating amount of the burner based on the fifth signal, and determining a third value of the operating amount of the burner based on at least one the first value and the second value.
  • the third value can be obtained by mathematical and / or logical combination of the first value and the second value.
  • the first value and the second value it may be decided output the first value as the third value, or output the second value as the third value, or output a weighted sum of the first value and the second value as the third value.
  • the weighting can be effected as a function of an operating state derived from the first and / or second value.
  • an apparatus for flame signal detection is proposed by means of an ionization electrode projecting into a combustion chamber of a burner.
  • the device comprises means (eg, a measuring device) for detecting a first signal dependent on an ionization current flowing from the ionization electrode, means (eg, a signal generator) for generating a second signal having a predetermined periodic profile, means (eg an adder) for generating a third signal by adding the first signal and the second signal, means (eg, a first comparator) for comparing the third signal with a first threshold, and generating a fourth signal based on the comparison of the third signal with the first one Threshold (ie, for generating the fourth signal by comparing the third signal with the first threshold), means (eg, a second comparator) for comparing the third signal with a second threshold different from the first threshold, and generating a fifth signal based on Comparison of the third signal with the second Threshold (ie, for generating the fifth signal by
  • the predetermined course of the second signal has a first portion (curve portion) with a first slope value and a second portion (curve portion) with a second slope value different from the first slope value.
  • the predetermined curve preferably has an ascending flank and a descending flank, and the first section and the second section are each arranged jointly in the ascending flank, or together in the descending flank.
  • the first section and the second section can each have the shape of a straight line, that is straight line sections.
  • the first and second portions may be approximate straight lines having averaged slope values.
  • the first and second sections can connect to each other, or follow each other in the course of the Kurvenveriaufs.
  • the first threshold value is selected such that for an ionization current occurring in a first operating state (or in a first operating range or at a first operating point) of the burner, the third signal will apply the first threshold value in each case at a first point in time within the period second signal (or, within the period, the approximately periodic third signal) for which the second signal has a signal value falling within the first portion of the periodic waveform.
  • the first threshold value is selected so that the second signal has a signal value within the first curve section at the first time.
  • the first time is the time within the period of the second signal for which the value (signal value) of the third signal is equal to the first threshold.
  • the first time is the time at which the third signal exceeds the first threshold. If, on the other hand, the first section is located within the descending edge, the first point in time is the point in time at which the third signal falls below the first threshold value.
  • the second threshold is further selected such that for a ionization current occurring in a second operating state (or in a second operating region or at a second operating point) of the burner, the third signal the second threshold at a second time within the period of the second signal (or within the period, the approximately periodic third signal) for which the second signal has a signal value falling within the second section.
  • the second threshold value is selected such that the second signal has a signal value within the second curve section at the second time point.
  • the second time is the time within the period of the second signal for which the value (signal value) of the third signal is equal to the second threshold value. If the second portion is within the rising edge, the second time is the time at which the third signal exceeds the second threshold. If, on the other hand, the second section is within the descending flank, the second point in time is the time at which the third signal falls below the second threshold.
  • the first slope value is less than the second slope value, and the first operation state corresponds to a higher flame resistance than the second operation state.
  • the means for determining the operating size of the burner are configured to determine the value of the operating variable by mathematically and / or logically combining the fourth signal and the fifth signal (or signals derived therefrom).
  • the means for determining the operating quantity of the Burner to be configured to determine a first value of the operating size of the burner based on the fourth signal to determine a second value of the operating size of the burner based on the fifth signal, and a third value of the operating size of the burner based on at least one of the first value and the second value.
  • the third value can be obtained by mathematical and / or logical combination of the first value and the second value.
  • the weighting can be effected as a function of an operating state derived from the first and / or second value.
  • FIG. 1 shows an arrangement for measuring the ionization current flowing from an ionization electrode projecting into a flame
  • FIG. 2 shows an exemplary schematic representation of an example of a method according to embodiments of the invention
  • Figure 3 shows an exemplary schematic representation of an example of the time characteristic of the third signal
  • Figure 4 is an exemplary schematic representation of the waveform of the second signal over a period of the second signal.
  • FIG. 1 shows an arrangement 10 for measuring or detecting the ionization current flowing from an ionization electrode projecting into a flame, or a first signal which depends on the ionization current.
  • a supplied supply voltage for example mains voltage
  • the capacitor 14 is charged with a voltage proportional to the ionization current. This results in a shift of the zero point of the AC voltage.
  • FIG. 2 shows schematically a block diagram of an example of the method according to the invention.
  • the individual blocks correspond to method steps or corresponding devices and means which are designed to carry out the respective method steps.
  • the supply voltage (for example mains voltage) is converted into an alternating voltage of suitable amplitude, and applied to the ionization electrode 15 in block 210.
  • the blocks 205, 210 are schematically illustrates the voltage applied to the ionization electrode 15 AC voltage and the resulting, tapped at the ionization voltage signal. Due to the current flowing away from the ionization electrode 15, a negative offset is impressed on the original alternating voltage signal.
  • the obtained signal is filtered in block 215 by using the low-pass filter 12.
  • a first signal which is dependent on an ionization current flowing out of the ionization electrode is obtained.
  • the low-pass filter 12 isolates the negative offset impressed on the AC signal and outputs it as the first signal.
  • An example of the time course of the first signal is shown in FIG. 2 below block 215. It is within the scope of the above steps at the discretion of the skilled person to modify any or all of the steps accordingly, as a result of obtaining an ionization current dependent signal from the ionization electrode, and the invention is not limited to the above-described method of detecting such a signal limited.
  • a second signal having a periodic waveform such as a periodic waveform voltage signal
  • the periodic course during operation of the burner is fixed, but can basically be selected or adjusted according to the burner characteristics.
  • the generation can be carried out, for example, by a curve generator or signal generator (means for generating the second signal).
  • the second signal can be generated by using suitable software and a digital-to-analog converter, or mitteis pulse width modulation, and adapted to the respective burner characteristics.
  • a burner-specific curve can be stored in advance in a memory. A schematic example of the curve is shown in FIG. 2 above block 220.
  • the predetermined curve (ie, the signal value as a function of time) has in each period of the second signal a first section with a first slope value (change of the signal value per unit time, or first time derivative of the curve) and a second section with a second slope value, wherein the two slope values are different from each other.
  • the curve also has an ascending edge and a descending edge in each period.
  • the first section and the second section are preferably each arranged in the same flank, ie both in the ascending flank, or both in the descending flank.
  • the two sections can connect to each other. In order to obtain PWM signals with a fixed frequency as a result, moreover, that edge in which the two sections are not arranged can run very steeply or essentially vertically.
  • the two sections each have the shape of a straight line or an approximate straight line. In the case of an approximate straight line, the respective slope value can be obtained by averaging slope values.
  • FIG. 4 Examples of two possible curves of the second signal are shown in FIG. Both curves have a first portion 401 of lower slope value.
  • the first of the two curves has a second section 402 next to it, and the second of the two curve sections has a second section 403.
  • the slope value of the second section 402, 403 is greater than that of the first section 401.
  • the first section 401 and second sections 402, 403 in each case directly adjoin one another or merge into one another.
  • the descending edge of the curve runs essentially vertically in order to obtain fixed-frequency PWM signals in the blocks 230, 235 described below.
  • the first signal and the second signal are added together (mixed) to obtain a third signal.
  • the addition or generation of the third signal may, for example, be performed by an adder (means for generating the third signal).
  • the weighting of the two signals is determined by a mixing ratio or a mixing resistance. By a suitable choice of the mixing ratio, the sensitivity or measurement resolution of the overall system (ie equally for all operating ranges) can be determined. Higher weighting of the first signal increases the sensitivity of the measurement, but reduces the range of values covered by the measurement. On the other hand, a higher weighting of the second signal reduces the sensitivity of the measurement, but increases the range of values that can be covered by the measurement.
  • the third signal is a periodic signal having a period equal to the period of the second signal, otherwise an approximately periodic signal.
  • the resulting mixed voltage, or generally the third signal is compared to a first reference value (first threshold) and a fourth signal (e.g., voltage signal) is generated based on the comparison.
  • the fourth signal is a signal (e.g., voltage signal) formed by a series of square-wave pulses, in particular a PWM signal.
  • a first level (eg, the upper level) of the PWM signal is output if the signal value of the third signal is above the first threshold, and the second level (eg, the lower level) if the signal value of the third signal is below the first threshold.
  • the comparison of the third signal with the first threshold value can be effected, for example, by means of a first comparator (means for generating the fourth signal).
  • a schematic example of the time course of the fourth signal is shown in FIG. 2 above block 250.
  • the first reference value is in block 240 as a constant signal (eg voltage signal), for example by use ' a controllable Voltage source or a DA converter (means for generating the first threshold) generated.
  • the controllable voltage source can be controlled, for example, by means of a PWM control signal.
  • the mixed voltage, or generally the third signal is compared to a second reference value (second threshold), and a fifth signal (eg, voltage signal) is generated based on the comparison.
  • the fifth signal is a signal (eg, voltage signal) formed by a series of rectangular pulses, in particular a PWM signal.
  • a first level (eg, the upper level) of the PWM signal is output if the signal value of the third signal is above the second threshold, and the second level (eg, the lower level) if the signal value of the third signal is below the second level second threshold.
  • the comparison of the third signal with the second threshold value can be effected, for example, by means of a second comparator (means for generating the fifth signal).
  • a schematic example of the timing of the fifth signal is shown in FIG. 2 above block 255.
  • the second reference value is generated in block 245 as a constant signal (eg voltage signal), for example by using a controllable voltage source or a DA converter (means for generating the second threshold value).
  • the controllable voltage source can be controlled, for example, by means of a PWM control signal.
  • the first threshold value for a given curve of the second signal is selected such that for a in a first operating state (or in a first operating range or at a first operating point) of the burner ionization current (or flame resistance), the third signal the first threshold each at a first time within the period of the second signal (or within the period the approximately periodic third signal) for which the second signal has a signal value falling within the first portion of the periodic waveform.
  • the first threshold is selected so that the second signal has a signal value within the first curve section at the first time.
  • the first time is the time within the period of the second signal for which the value (signal value) of the third signal is equal to the first threshold. If the first portion is within the rising edge, the first time is the time at which the third signal exceeds the first threshold. If, on the other hand, the first section is located within the descending edge, the first point in time is the point in time at which the third signal falls below the first threshold value.
  • the first operating state of the burner may be the start-up mode, in which the flame resistance is correspondingly large (eg, approximately 70 to 100 ⁇ ). Because of the large flame resistance then results in a comparatively small ionization with absolutely small changes per unit time.
  • the slope value of the first section may be set to be small (or less than the slope value of the second section), and the first threshold may be further selected such that at the time (first point in time) at which the third signal is the first Threshold exceeds (if the first section is located in the rising edge of the second signal) or at the time when it falls below the first threshold again (if the first section is located in the falling edge of the second signal), the signal value of second signal lies within the first section.
  • the second threshold value can be chosen such that for a ionization current (or flame resistance) occurring in a second operating state (or in a second operating region or at a second operating point) of the burner, the third signal, the second threshold value in each case at a second time within the period of the second signal (or within the period the approximately periodic third signal) for which the second signal has a signal value falling within the second section.
  • the second threshold value is selected such that the second signal has a signal value within the second curve section at the second time point.
  • the second time is the time within the period of the second signal for which the value (signal value) of the third signal is equal to the second threshold value. If the second portion is within the rising edge, the second time is the time at which the third signal exceeds the second threshold. If, on the other hand, the second section is within the descending flank, the second point in time is the time at which the third signal falls below the second threshold.
  • the second operating state of the burner may be operation (eg, heating operation) in the vicinity of an optimum air ratio (eg, ⁇ "1.3) in which the flame resistance is correspondingly small (eg, about 70 to 100 kQ). Because of the small flame resistance then results in a comparatively large ionisationsstrom with absolutely great changes per unit time.
  • an optimum air ratio eg, ⁇ "1.3
  • the flame resistance is correspondingly small (eg, about 70 to 100 kQ). Because of the small flame resistance then results in a comparatively large ionisationsstrom with absolutely great changes per unit time.
  • the slope value of the second section may be set to be large (or greater than the slope value of the first section), and the second threshold may be further selected such that at the time (second point in time) at which the third signal is the second Threshold exceeds (if the second section is located in the rising edge of the second signal) or at the time when it falls below the second threshold again (if the second section is located in the falling edge of the second signal), the signal value of second signal lies within the second section. Because of the large slope of the second section, large changes in the ionization current or flame resistance now also result (in absolute terms) in a slight shift of the second time point at which the third signal crosses the second threshold value.
  • the position of the first and second operating ranges in which a detection of the ionization current or flame resistance with a corresponding measurement resolution is desired can be predetermined for a given curve of the second signal by selecting the first and second reference voltages.
  • an overlap region of the operating ranges can be determined by a suitable choice of the reference voltages.
  • the method according to the invention offers five parameters (first threshold value, second threshold value, first slope value, second slope value, mixing ratio) via whose selection an ionization signal curve which is optimal for the combustion control can be achieved.
  • the relationship between measurement resolution (sensitivity), slope values and threshold values is shown by way of example in FIG first example, the operation in a first operating state and as a second example, the operation of the burner in a second operating state includes.
  • the third signal shown in FIG. 3 results from a shift of the second signal to negative voltage values due to the addition of the (negative) first signal. Accordingly, the third signal also has a first section 301 and a second section 302, in which case the second section 302 has a greater gradient value than the first section 301.
  • the third signal crosses the first threshold value 303 in the region of the first section 301, even small changes 304 in the ionization current (or the signal value of the third signal) result in relatively large changes 305 in the crossover time.
  • FIG. 1 the operation in a first operating state
  • the operation of the burner in a second operating state includes.
  • the third signal shown in FIG. 3 results from a shift of the second signal to negative voltage values due to the addition of the (negative) first signal. Accordingly, the third signal
  • the fourth signal provides the necessary resolution for the operating range of the burner in which the flame has a high resistance (high-impedance range), and the fifth signal the necessary resolution for the operating range of the burner, in which the flame has a low resistance (low-resistance range).
  • the (time varying) pulse width (ie, width or duration of the square pulses) of the fourth signal is determined, and a sixth signal indicating that pulse width is generated or output.
  • the (time varying) pulse width (ie width or duration of the square pulses) of the fifth signal is determined, and a seventh signal indicating this pulse width is generated or output.
  • a value of an operating variable of the burner for example ionization current, flame resistance, flame temperature, air ratio, burner power, can now be determined. This can be done by mathematical and / or logical combination of the respective signals, so for example by mathematical and / or logical combination of the fourth and fifth signals, or by mathematical and / or logical combination of the sixth and seventh signals.
  • a table can be stored in a memory which relates values of the operating variable to respectively corresponding values of the pulse duration. Based on the values of the operating variable determined by means of these tables, the value of the operating variable to be output can then be determined. For this a number of possibilities are conceivable. For example, from the two values determined by means of the tables, the operating range in which the burner is currently located can be estimated. In accordance with this estimated operating range, one of the two values determined by means of the tables can then be used in each case as the value to be output. For example, if the estimated operating range is closer to the first operating range, the value determined based on the sixth signal may be output, otherwise based on the seventh signal determined value.
  • weighting factors for the two values obtained by means of the tables can be derived, and a weighted sum of these values can be used as the value to be output.
  • the value of the operating variable to be output is determined by mathematical and / or logical combination of the fourth and fifth signals, or of the sixth and seventh signals.
  • the determination of the value of the operating variable can be done in an evaluation circuit (means for determining the operating size of the burner).

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Abstract

Vorgeschlagen wird ein Verfahren zur Flammensignalerfassung mittels einer in einen Brennraum eines Brenners hineinragenden lonisationselektrode, mit den Schritten: Erfassen eines ersten Signals, das von einem von der lonisationselektrode abfließenden lonisationsstrom abhängig ist, Erzeugen eines zweiten Signals, das einen vorgegebenen, periodischen Verlauf aufweist, Erzeugen eines dritten Signals durch Addieren des ersten Signals (225) und des zweiten Signals, Vergleichen des dritten Signals mit einem ersten Schwellwert (Referenz 1) und Erzeugen eines vierten Signals (Ausgangssignal 1) auf Grundlage des Vergleichs des dritten Signals mit dem ersten Schwellwert (Referenz 2), Vergleichen des dritten Signals mit einem zweiten, von dem ersten Schwellwert verschiedenen Schwellwert (Referenz 2) und Erzeugen eines fünften Signals (Ausgangssignal 1) auf Grundlage des Vergleichs des dritten Signals mit dem zweiten Schwellwert (Referenz 2), und Bestimmen einer Betriebsgröße des Brenners auf Grundlage zumindest eines des vierten Signals und des fünften Signals. Zusätzlich wird eine entsprechende Vorrichtung zur Flammensignalerfassung vorgeschlagen.

Description

VERFAHREN UND VORRICHTUNG ZUR FLAMMENSIGNALERFASSUNG
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Flammensignalerfassung bzw. Flammenwiderstandserfassung in einem Brenner, insbesondere einem Öl- oder Gasbrenner. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Anpassung der Signalerfassung eines Verbrennungsregelungssystems an den Flammenwiderstandsbereich eines Brenners. Hintergrund der Erfindung
Im Stand der Technik sind Verfahren bekannt, bei denen die Bestimmung einer Betriebsgröße eines Brenners, beispielsweise der Luftzahl λ, durch Messung eines von einer in den Brennraum eingebrachten lonisationselektrode abfließenden lonisationsstroms erfolgt. Dabei wird an der lonisationselektrode eine Wechselspannung angelegt und ein von der lonisationselektrode abfließender, aufgrund der Gleichrichtereigenschaft der Flamme gleichgerichteter Strom als lonisationsstrom erfasst. Mittels einer Regelschaltung wird dann der gemessene lonisationsstrom mit einem dem eingestellten Sollwert der Luftzahl entsprechenden Sollwert für den lonisationsstrom verglichen, und die Zusammensetzung des Luft-Brennstoff-Gemisches entsprechend nachgeregelt. Ein solches Verfahren ist beispielsweise in der Druckschrift DE 44 33 425 AI beschrieben. Gleichzeitig ist bekannt, das Vorhandensein einer Flamme im Brennraum mittels lonisationsstrommessung bzw. Flammenwiderstandsmessung zu detektieren.
Bei diesen vorbekannten Verfahren tritt jedoch das Problem auf, dass die Regelschaltung eine festgelegte Messauflösung besitzt, der erfasste lonisationsstrom jedoch einen nichtlinearen Verlauf über seinen Modulationsbereich aufweist. Daher ist es nicht möglich, an mehreren Betriebspunkten des Brenners den lonisationsstrom bzw. Flammenwiderstand mit der für den jeweiligen Betriebspunkt optimalen Messauflösung zu erfassen. Zusammenfassung der Erfindung
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, Verfahren und Vorrichtungen zur Flammensignalerfassung bereitzustellen, die frei von den oben festgestellten Problemen im Stand der Technik sind. Es ist insbesondere Aufgabe der Erfindung, Verfahren und Vorrichtungen zur Flammensignalerfassung bereitzustellen, die es ermöglichen, den lonisationsstrom bzw. Flammenwiderstand an voneinander verschiedenen Betriebspunkten des Brenners mit der jeweils optimalen Messauflösung zu erfassen. Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, eine Linearisierung des lonisationsstromsignals über seinen gesamten Modulationsbereich zu erzielen.
Zur Lösung dieser Aufgabe werden ein Verfahren zur Flammensignalerfassung und eine Vorrichtung zur Flammensignalerfassung mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche vorgeschlagen.
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zur Flammensignalerfassung mittels einer in einen Brennraum eines Brenners hineinragenden lonisationselektrode vorgeschlagen. Das Verfahren umfasst die Schritte: Erfassen eines ersten Signals, das von einem von der lonisationselektrode abfließenden lonisationsstrom abhängig ist, Erzeugen eines zweiten Signals, das einen vorgegebenen, periodischen Verlauf aufweist, Erzeugen eines dritten Signals durch Addieren des ersten Signals und des zweiten Signals, Vergleichen des dritten Signals mit einem ersten Schwellwert, Vergleichen des dritten Signals mit einem zweiten, von dem ersten Schwellwert verschiedenen Schwellwert, Erzeugen eines vierten Signals auf Grundlage des Vergleichs des dritten Signals mit dem ersten Schwellwert (d.h. Erzeugen des vierten Signals durch Vergleichen des dritten Signals mit dem ersten Schwellwert), Erzeugen eines fünften Signals auf Grundlage des Vergleichs des dritten Signals mit dem zweiten Schwellwert (d.h. Erzeugen des fünften Signals durch Vergleichen des dritten Signals mit dem zweiten Schwellwert), und Bestimmen einer Betriebsgröße des Brenners auf Grundlage zumindest eines des vierten Signals und des fünften Signals.
Der erste und zweite Schwellwert können dabei jeweils fest vorgegeben sein. Bei den vierten und fünften Signalen kann es sich jeweils um ein Signal (z.B. Spannungssignal) mit einer Abfolge von Rechteckpulsen, insbesondere um ein pulsweitenmoduliertes (PWM) Signal, handeln. Bei der Betriebsgröße des Brenners kann es sich beispielsweise um den lonisationsstrom, den Flammenwiderstand, die Flammentemperatur, die Luftzahl, oder die Brennerleistung handeln.
Das oben beschriebene Verfahren ermöglicht es, durch geeignete Wahl des Kurven Verlaufs und der ersten und zweiten Schwellwerte Signale zu erzeugen, die jeweils für verschiedene Betriebspunkte oder Betriebsbereiche des Brenners optimale Messauflösung (Empfindlichkeit) für die Auswertung des lonisationsstromsignals bieten. Beispielsweise kann einerseits das Vorhandensein der Flamme im Anlaufbetrieb des Brenners, also bei großem Flammenwiderstand und kleinem lonisationsstrom, mit hoher Verlässlichkeit und Zeitauflösung detektiert werden. Andererseits kann gleichzeitig der Flammenwiderstand im Betrieb nahe der optimalen Luftzahl, also bei kleinem Flammenwiderstand und großem lonisationsstrom, mit hoher Genauigkeit bestimmt werden, und auf dessen Grundlage die Zusammensetzung des Luft- Brennstoff-Gemisches mit hoher Genauigkeit nachgeregelt werden. Das erfindungsgemäße Verfahren bewirkt daher eine Linearisierung des lonisationsstromsignals über den Modulationsbereich des Brenners und ermöglicht so eine sichere und stabile Regelung des Brennvorgangs.
Vorzugsweise weist der vorgegebene Verlauf des zweiten Signals einen ersten Abschnitt (Kurvenabschnitt) mit einem ersten Steigungswert und einen zweiten Abschnitt (Kurvenabschnitt) mit einem zweiten, von dem ersten Steigungswert verschiedenen Steigungswert auf. Bevorzugt weist der vorgegebene Kurvenverlauf eine aufsteigende Flanke und eine absteigende Flanke auf, und der erste Abschnitt und der zweite Abschnitt sind jeweils gemeinsam in der aufsteigenden Flanke, oder gemeinsam in der absteigenden Flanke angeordnet. Dabei können der erste Abschnitt und der zweite Abschnitt jeweils die Form einer Gerade haben, also Geradenabschnitte sein. Alternativ kann es sich bei den ersten und zweiten Abschnitten um angenäherte Geraden handeln, die gemittelte Steigungs werte aufweisen. Die ersten und zweiten Abschnitte können aneinander anschließen, bzw. im zeitlichen Verlauf des Kurvenverlaufs aufeinander folgen. Durch geeignete Wahl der unterschied lichen Steigungswerte der ersten und zweiten Abschnitte kann die jeweils gewünschte Messauflösung (Empfindlichkeit) für verschiedene Betriebszustände oder Betriebsbereiche des Brenners unabhängig voneinander gewählt werden. In Ausführungsformen der Erfindung ist der erste Schwellwert so gewählt, dass für einen in einem ersten Betriebszustand (bzw. in einem ersten Betriebsbereich oder an einem ersten Betriebspunkt) des Brenners auftretenden lonisationsstrom das d ritte Signal den ersten Schwellwert jeweils an einem ersten Zeitpunkt in nerhalb der Periode des zweiten Signals (bzw. innerhalb der Periode das näherungsweise periodischen dritten Signals) kreuzt, für den das zweite Signal einen Signalwert aufweist, der in den ersten Abschnitt des periodischen Verlaufs fällt. Mit anderen Worten ist der erste Schwellwert so gewählt, dass das zweite Signal an dem ersten Zeitpunkt einen Signalwert innerhalb des ersten Kurvenabschnitts aufweist. Dabei ist der erste Zeitpunkt der Zeitpunkt innerhalb der Periode des zweiten Signals, für den der Wert (Signalwert) des dritten Signals gleich dem ersten Schwellwert ist. Befindet sich der erste Abschnitt innerhalb der aufsteigenden Flanke, ist der erste Zeitpunkt der Zeitpunkt, an dem das dritte Signal den ersten Schwellwert überschreitet. Befindet sich dagegen der erste Abschnitt innerhalb der absteigenden Flanke, ist der erste Zeitpunkt der Zeitpunkt, an dem das dritte Signal den ersten Schwellwert unterschreitet. In Ausführungsformen der Erfindung ist weiterhin der zweite Schwellwert so gewählt, dass für einen in einem zweiten Betriebszustand (bzw. in einem zweiten Betriebsbereich oder an einem zweiten Betriebspunkt) des Brenners auftretenden lonisationsstrom das dritte Signal den zweiten Schwellwert jeweils an einem zweiten Zeitpunkt innerhalb der Periode des zweiten Signals (bzw. innerhalb der Periode das näherungsweise periodischen dritten Signals) kreuzt, für den das zweite Signal einen Signalwert aufweist, der in den zweiten Abschnitt fällt. Mit anderen Worten ist der zweite Schwellwert so gewählt, dass das zweite Signal an dem zweiten Zeitpunkt einen Signalwert innerhalb des zweiten Kurvenabschnitts aufweist. Dabei ist der zweite Zeitpunkt der Zeitpunkt innerhalb der Periode des zweiten Signals, für den der Wert (Signalwert) des dritten Signals gleich dem zweiten Schwellwert ist. Befindet sich der zweite Abschnitt innerhalb der aufsteigenden Flanke, ist der zweite Zeitpunkt der Zeitpunkt, an dem das dritte Signal den zweiten Schwellwert überschreitet. Befindet sich dagegen der zweite Abschnitt innerhalb der absteigenden Flanke, ist der zweite Zeitpunkt der Zeitpunkt, an dem das dritte Signal den zweiten Schwellwert unterschreitet.
Durch die unterschiedliche Wahl der ersten und zweiten Schwellwerte, sowie der Steigungen der ersten und zweiten Kurvenabschnitte kann für sowohl den ersten Betriebszustand, als auch für den zweiten Betriebszustand eine für den jeweiligen Betriebszustand optimale Messauflösung erzielt werden. Beispielsweise bewirkt die Wahl einer kleineren Steigung für den ersten Kurvenabschnitt, dass kleine Änderungen im lonisationsstrom zu großen Änderungen in der Lage des ersten Zeitpunkts führen, d.h. eine hohe Messauflösung erzielt wird. Weiterhin bewirkt zum Beispiel die Wahl einer größeren Steigung für den zweiten Kurvenabschnitt, dass große Änderungen im lonisationsstrom zu nur kleinen Änderungen der Lage des zweiten Zeitpunkts führen, so dass Änderungen des lonisationsstroms über einen großen Wertebereich hinweg erfasst und ausgewertet werden können. Bevorzugt ist der erste Steigungswert geringer als der zweite Steigungswert, und der erste Betriebszustand entspricht einem höheren Flammenwiderstand als der zweite Betriebszustand. Bei höherem Flammenwiderstand, beispielsweise beim Anlaufen des Brenners, ist der lonisationsstrom klein und weist absolut gesehen entsprechend kleine Änderungen auf. Durch Wahl einer geringeren Steigung für den ersten Kurvenabschnitt können auch solche verhältnismäßig kleinen Änderungen des lonisationsstroms detektiert, und ein Vorhandensein der Flamme kann zuverlässig detektiert werden. Gleichzeitig kann die Zusammensetzung des Luft- Brennstoff-Gemisches mit hoher Genauigkeit nachgeregelt werden. Bei geringerem Flam menwiderstand, beispielsweise im Heizbetrieb des Brenners in der Nähe einer optimalen Luftzahl, ist der lonisationsstrom entsprechend größer und weist entsprechend Änderungen über einen großen Wertebereich hinweg auf. Durch Wahl einer größeren Steigung für den zweiten Kurvenabschnitt können Änderungen des lonisationsstroms selbst über einen solchen großen Wertebereich erfasst werden, so dass auch hier die Zusammensetzung des Luft- Brennstoff-Gemisches mit hoher Genauigkeit nachgeregelt werden kann. Dadurch wird im Ergebnis eine sichere und stabile Regelung des Verbrennungssystems erreicht.
Bevorzugt wird der Wert der Betriebsgröße durch mathematische und/oder logische Verknüpfung des vierten Signals und des fünften Signals (oder jeweils daraus abgeleiteter Signale) bestimmt. Beispielsweise kann das Verfahren die weiteren Schritte besitzen: Bestimmen eines ersten Wertes der Betriebsgröße des Brenners auf Grundlage des vierten Signals, Bestimmen eines zweiten Wertes der Betriebsgröße des Brenners auf Grundlage des fünften Signals, und Bestimmen eines dritten Wertes der Betriebsgröße des Brenners auf Grundlage zumindest eines des ersten Wertes und des zweiten Wertes. Dabei kann der dritte Wert durch mathematische und/oder logische Verknüpfung des ersten Wertes und des zweiten Wertes erhalten werden. Beispielsweise kann in Abhängigkeit von dem ersten Wert und dem zweiten Wert entschieden werden, den ersten Wert als den dritten Wert auszugeben, oder den zweiten Wert als den dritten Wert auszugeben, oder eine gewichtete Summe des ersten Werts und des zweiten Werts als den dritten Wert auszugeben. Die Gewichtung kann dabei in Abhängigkeit von einem aus dem ersten und/oder zweiten Wert abgeleiteten Betriebszustand erfolgen.
Durch eine solche Bestimmung des Werts der Betriebsgröße des Brenners kann jeweils auf dasjenige der vierten und fünften Signale zurückgegriffen werden, das für den momentanen Betriebszustand oder Betriebsbereich des Brenners die optimale Messauflösung liefert.
Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird eine Vorrichtung zur Flammensignalerfassung mittels einer in einen Brennraum eines Brenners hineinragenden lonisationselektrode vorgeschlagen. Die Vorrichtung umfasst Mittel (z.B. eine Messeinrichtung) zum Erfassen eines ersten Signals, das von einem von der lonisationselektrode abfließenden lon isationsstrom abhängig ist, Mittel (z.B. einen Signalgenerator) zum Erzeugen eines zweiten Signals, das einen vorgegebenen, periodischen Verlauf aufweist, Mittel (z.B. einen Addierer) zum Erzeugen eines dritten Signals durch Addieren des ersten Signals und des zweiten Signals, Mittel (z.B. einen ersten Vergleicher) zum Vergleichen des dritten Signals mit einem ersten Schwellwert und zum Erzeugen eines vierten Signals auf Grundlage des Vergleichs des dritten Signals mit dem ersten Schwellwert (d.h. zum Erzeugen des vierten Signals durch Vergleichen des dritten Signals mit dem ersten Schwellwert), Mittel (z.B. einen zweiten Vergleicher) zum Vergleichen des dritten Signals mit einem zweiten, von dem ersten Schwellwert verschiedenen Schwellwert und zum Erzeugen eines fünften Signals auf Grundlage des Vergleichs des dritten Signals mit dem zweiten Schwellwert (d.h. zum Erzeugen des fünften Signals durch Vergleichen des dritten Signals mit dem zweiten Schwellwert), und Mittel (z.B. eine Auswertungsschaltung) zum Bestimmen einer Betriebsgröße des Brenners auf Grundlage zumindest eines des vierten Signals und des fünften Signals. Der erste und zweite Schwellwert können dabei jeweils fest vorgegeben sein. Bei den vierten und fünften Signalen kann es sich jeweils um ein Signal (z.B. Spannungssignal) mit einer Abfolge von Rechteckpulsen, insbesondere um ein PWM-Signal, handeln.
Vorzugsweise weist der vorgegebene Verlauf des zweiten Signals einen ersten Abschnitt (Kurvenabschnitt) mit einem ersten Steigungswert und einen zweiten Abschnitt (Kurvenabschnitt) mit einem zweiten, von dem ersten Steigungswert verschiedenen Steigungswert auf. Bevorzugt weist der vorgegebene Kurvenverlauf eine aufsteigende Flanke und eine absteigende Flanke auf, und der erste Abschnitt und der zweite Abschnitt sind jeweils gemeinsam in der aufsteigenden Flanke, oder gemeinsam in der absteigenden Flanke angeordnet. Dabei können der erste Abschnitt und der zweite Abschnitt jeweils die Form einer Gerade haben, also Geradenabschnitte sein. Alternativ kann es sich bei den ersten und zweiten Abschnitten um angenäherte Geraden handeln, die gemittelte Steigungswerte aufweisen. Die ersten und zweiten Abschnitte können aneinander anschließen, bzw. im zeitlichen Verlauf des Kurvenveriaufs aufeinander folgen. In Ausführungsformen der Erfindung ist der erste Schwellwert so gewählt, dass für einen in einem ersten Betriebszustand (bzw. in einem ersten Betriebsbereich oder an einem ersten Betriebspunkt) des Brenners auftretenden lonisationsstrom das dritte Signal den ersten Schwellwert jeweils an einem ersten Zeitpunkt innerhalb der Periode des zweiten Signals (bzw. innerhalb der Periode das näherungsweise periodischen dritten Signals) kreuzt, für den das zweite Signal einen Signalwert aufweist, der in den ersten Abschnitt des periodischen Verlaufs fällt. Mit anderen Worten ist der erste Schwellwert so gewählt, dass das zweite Signal an dem ersten Zeitpunkt einen Signalwert innerhalb des ersten Kurvenabschnitts aufweist. Dabei ist der erste Zeitpunkt der Zeitpunkt innerhalb der Periode des zweiten Signals, für den der Wert (Signalwert) des dritten Signals gleich dem ersten Schwellwert ist. Befindet sich der erste Abschnitt innerhalb der aufsteigenden Flanke, ist der erste Zeitpunkt der Zeitpunkt, an dem das dritte Signal den ersten Schwellwert überschreitet. Befindet sich dagegen der erste Abschnitt innerhalb der absteigenden Flanke, ist der erste Zeitpunkt der Zeitpunkt, an dem das dritte Signal den ersten Schwellwert unterschreitet.
In Ausführungsformen der Erfindung ist weiterhin der zweite Schwellwert so gewählt, dass für einen in einem zweiten Betriebszustand (bzw. in einem zweiten Betriebsbereich oder an einem zweiten Betriebspunkt) des Brenners auftretenden lonisationsstrom das dritte Signal den zweiten Schwellwert jeweils an einem zweiten Zeitpunkt innerhalb der Periode des zweiten Signals (bzw. innerhalb der Periode das näherungsweise periodischen dritten Signals) kreuzt, für den das zweite Signal einen Signalwert aufweist, der in den zweiten Abschnitt fällt. Mit anderen Worten ist der zweite Schwellwert so gewählt, dass das zweite Signal an dem zweiten Zeitpunkt einen Signalwert innerhalb des zweiten Kurvenabschnitts aufweist. Dabei ist der zweite Zeitpunkt der Zeitpunkt innerhalb der Periode des zweiten Signals, für den der Wert (Signalwert) des dritten Signals gleich dem zweiten Schwellwert ist. Befindet sich der zweite Abschnitt innerhalb der aufsteigenden Flanke, ist der zweite Zeitpunkt der Zeitpunkt, an dem das dritte Signal den zweiten Schwellwert überschreitet. Befindet sich dagegen der zweite Abschnitt innerhalb der absteigenden Flanke, ist der zweite Zeitpunkt der Zeitpunkt, an dem das dritte Signal den zweiten Schwellwert unterschreitet.
Bevorzugt ist der erste Steigungswert geringer als der zweite Steigungswert, und der erste Betriebszustand entspricht einem höheren Flammenwiderstand als der zweite Betriebszustand.
In Ausführungsformen der Erfindung sind die Mittel zum Bestimmen der Betriebsgröße des Brenners dazu ausgestaltet, den Wert der Betriebsgröße durch mathematische und/oder logische Verknüpfung des vierten Signals und des fünften Signals (oder jeweils daraus abgeleiteter Signale) zu bestimmen. Beispielsweise können die Mittel zum Bestimmen der Betriebsgröße des Brenners dazu ausgestaltet sein, einen ersten Wert der Betriebsgröße des Brenners auf Grundlage des vierten Signals zu bestimmen, einen zweiten Wert der Betriebsgröße des Brenners auf Grundlage des fünften Signals zu bestimmen, und einen dritten Wert der Betriebsgröße des Brenners auf Grundlage zumindest eines des ersten Wertes und des zweiten Wertes zu bestimmen. Dabei kann der dritte Wert durch mathematische und/oder logische Verknüpfung des ersten Wertes und des zweiten Wertes erhalten werden. Beispielsweise kann in Abhängigkeit von dem ersten Wert und dem zweiten Wert entschieden werden, den ersten Wert als den dritten Wert auszugeben, oder den zweiten Wert als den dritten Wert auszugeben, oder eine gewichtete Summe des ersten Werts und des zweiten Werts als den dritten Wert auszugeben. Die Gewichtung kann dabei in Abhängigkeit von einem aus dem ersten und/oder zweiten Wert abgeleiteten Betriebszustand erfolgen. Kurze Beschreibung der Zeichnung
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen, auf die jedoch die Erfindung in ihrem Umfang nicht beschränkt ist, ergeben sich aus der folgenden Beschreibung anhand der Zeichnung. Identische Elemente sind dabei in den Figuren mit identischen Bezugszeichen versehen, und es wird auf Wiederholung der Beschreibung bereits beschriebener Elemente verzichtet. Es zeigen im Einzelnen:
Figur 1 eine Anordnung zur Messung des von einer in eine Flamme hineinragenden lonisationselektrode abfließenden lonisationsstroms,
Figur 2 eine beispielhafte schematische Darstellung eines Beispiels eines Verfahrens gemäß Ausführungsformen der Erfindung,
Figur 3 eine beispielhafte schematische Darstellung eines Beispiels des Zeitverlaufs des dritten Signals, und Figur 4 eine beispielhafte schematische Darstellung des Kurvenverlaufs des zweiten Signais über eine Periode des zweiten Signals.
Ausführliche Beschreibung der Erfindung
Figur 1 zeigt eine Anordnung 10 zur Messung bzw. Erfassung des von einer in eine Flamme hineinragenden lonisationselektrode abfließenden lonisationsstroms, bzw. eines ersten Signals, das von dem lonisationsstrom abhängig ist. Mittels eines Transformators 11 wird eine bereitgestellte Versorgungsspannung (beispielsweise Netzspannung) in eine Wechselspannung geeigneter Amplitude umgesetzt und über einen Kondensator 14 an die lonisationselektrode 15 angelegt. Durch die Gleichrichtereigenschaft der Flamme wird der Kondensator 14 mit einer dem lonisationsstrom proportionalen Spannung aufgeladen. Dadurch kommt es zu einer Verschiebung des Nullpunkts der Wechselspannung. Die resultierende Wechselspannung, d.h. ein von dem von der lonisationselektrode 15 abfließenden Strom abhängiges Signal (Spannungssignal) wird durch einen Tiefpass 12 gefiltert, und der gefilterte Gleichspannungsanteil wird an einem Ausgang 13 der Anordnung 10 ausgegeben. Dabei handelt es sich aufgrund der Polarität der Gleichrichtereigenschaft der Flamme um eine negative Spannung. Die Anordnung 10 kann weiterhin geeignete Widerstände 16 umfassen. Bei dem ersten Signal handelt es sich beispielsweise um das an dem Ausgang 13 ausgegebene Signal. Figur 2 zeigt schematisch ein Blockdiagram eines Beispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens. Die einzelnen Blöcke entsprechen dabei Verfahrensschritten bzw. entsprechenden Vorrichtungen und Mitteln, die zur Durchführung der jeweiligen Verfahrensschritte ausgestaltet sind. In Block 205 wird die Versorgungsspannung (beispielsweise Netzspannung) in eine Wechselspannung mit geeigneter Amplitude umgesetzt, und in Block 210 an die lonisationselektrode 15 angelegt. Oberhalb der Blöcke 205, 210 sind schematisch die an die lonisationselektrode 15 angelegte Wechselspannung sowie das resultierende, an der lonisationselektrode abgegriffene Spannungssignal dargestellt. Durch den von der lonisationselektrode 15 abfließenden Strom wird dem ursprünglichen Wechselspannungssignal ein negativer Offset aufgeprägt.
Das erhaltene Signal wird in Block 215 durch Verwendung des Tiefpasses 12 gefiltert. Dadurch wird ein erstes Signal, das von einem von der lonisationselektrode abfließenden lonisationsstrom abhängig ist, gewonnen. Mit anderen Worten wird durch den Tiefpass 12 der dem Wechselspannungssignal aufgeprägte negative Offset isoliert, und als erstes Signal ausgegeben. Ein Beispiel für den zeitlichen Verlauf des ersten Signals ist in Figur 2 unterhalb von Block 215 dargestellt. Es liegt bei der Durchführung der obenstehenden Schritte im Ermessen des Fachmanns, einzelne oder alle Schritte entsprechend abzuwandeln, solange im Ergebnis ein vom von der lonisationselektrode abfließenden lonisationsstrom abhängiges Signal gewonnen wird, und die Erfindung ist nicht auf das oben beschriebene Verfahren zur Erfassung eines solchen Signals beschränkt.
In Block 220 wird ein zweites Signal, das einen periodischen Verlauf (Kurvenverlauf) aufweist, beispielsweise ein Spannungssignal mit periodischen Kurvenverlauf, erzeugt. Dabei ist der periodische Verlauf im Betrieb des Brenners fest vorgegeben, kann aber grundsätzlich entsprechend den Brennereigenschaften gewählt bzw. angepasst werden. Die Erzeugung kann beispielsweise durch einen Kurvengenerator bzw. Signalgenerator erfolgen (Mittel zum Erzeugen des zweiten Signals). Dabei kann das zweite Signal durch Einsatz geeigneter Software und eines Digital-Analog-Wandlers, oder mitteis Pulsweitenmodulation erzeugt, und an die jeweiligen Brennereigenschaften angepasst werden. Ein brennerspezifischer Kurvenverlauf kann vorab in einem Speicher abgelegt werden. Ein schematisches Beispiel für den Kurvenverlauf ist in Figur 2 oberhalb von Block 220 dargestellt. Der vorgegebene Kurvenverlauf (d.h. der Signalwert als Funktion der Zeit) weist in jeder Periode des zweiten Signals einen ersten Abschnitt mit einem ersten Steigungswert (Änderung des Signalwerts pro Zeiteinheit, bzw. erste Zeitableitung des Kurvenverlaufs) und einen zweiten Abschnitt mit einem zweiten Steigungswert auf, wobei die beiden Steigungs werte voneinander verschieden sind. Der Kurvenverlauf weist weiterhin in jeder Periode eine aufsteigende Flanke und eine absteigende Flanke auf. Dabei sind der erste Abschnitt und er zweite Abschnitt bevorzugt jeweils in derselben Flanke angeordnet, d.h. beide in der aufsteigenden Flanke, oder beide in der absteigenden Flanke. Dabei können die beiden Abschnitte aneinander anschließen. Um im Ergebnis PWM-Signale mit fester Frequenz zu erhalten, kann zudem diejenige Flanke, in der die beiden Abschnitte nicht angeordnet sind, sehr steil bzw. im Wesentlichen senkrecht verlaufen. Im einfachsten Fall haben die beiden Abschnitte jeweils die Form einer Gerade bzw. einer angenäherten Gerade. Im Falle einer angenäherten Gerade kann der jeweilige Steigungswert durch Mittelung von Steigungswerten erhalten werden.
Beispiele zweier möglicher Kurvenverläufe des zweiten Signals sind in Figur 4 dargestellt. Beide Kurvenverläufe weisen einen ersten Abschnitt 401 geringeren Steigungswerts auf. Der erste der beiden Kurvenverläufe weist daneben einen zweiten Abschnitt 402 auf, und der zweite der beiden Kurvenabschnitte einen zweiten Abschnitt 403. Bei beiden Kurvenverläufen ist der Steigungswert des zweiten Abschnitts 402, 403 größer als der des ersten Abschnitts 401. Der erste Abschnitt 401 und der zweite Abschnitt 402, 403 schließen jeweils direkt aneinander an bzw. gehen ineinander über. Unterhalb des ersten Abschnitts 401 und/oder oberhalb des zweiten Abschnitts 402, 403 kann der Kurvenverlauf weitere Abschnitte aufweisen. Die absteigende Flanke des Kurvenverlaufs verläuft im Beispiel der Figur 4 im Wesentlichen senkrecht, um in den unten beschriebenen Blöcken 230, 235 PWM-Signale mit fester Frequenz zu erhalten. ln Block 225 werden das erste Signal und das zweite Signal miteinander addiert (gemischt), um ein drittes Signal zu erhalten. Die Addition bzw. Erzeugung des dritten Signals kann beispielsweise durch einen Addierer erfolgen (Mittel zum Erzeugen des dritten Signals). Die Gewichtung der beiden Signale wird dabei durch ein Mischungsverhältnis bzw. einen Mischwiderstand bestimmt. Durch geeignete Wahl des Mischungsverhältnisses kann die Empfindlichkeit bzw. Messauflösung des Gesamtsystems (also gleichermaßen für alle Betriebsbereiche) bestimmt werden. Höhere Gewichtung des ersten Signals erhöht die Empfindlichkeit der Messung, reduziert aber den Wertebereich, der durch die Messung abgedeckt wird. Eine höhere Gewichtung des zweiten Signals dagegen verringert die Empfindlichkeit der Messung, vergrößert aber den Wertebereich, der durch die Messung abgedeckt werden kann. Für konstanten lonisationsstrom ist das dritte Signal ein periodisches Signal mit einer Periode, die gleich der Periode des zweiten Signals ist, ansonsten ein näherungsweise periodisches Signal.
In Block 230 wird die so erhaltene Mischspannung, bzw. allgemein das dritte Signal, mit einem ersten Referenzwert (ersten Schwellwert) verglichen, und ein viertes Signal (z.B. Spannungssignal) wird auf Grundlage des Vergleichs erzeugt. Vorzugsweise handelt es sich bei dem vierten Signal um ein Signal (z.B. Spannungssignal), das durch eine Abfolge von Rechteckpulsen gebildet wird, insbesondere um ein PWM-Signal. In diesem Fall wird ein erstes Niveau (z.B. das obere Niveau) des PWM-Signals ausgegeben, falls der Signalwert des dritten Signals oberhalb des ersten Schwellwerts liegt, und das zweite Niveau (z.B. das untere Niveau), falls der Signalwert des dritten Signals unterhalb des ersten Schwellwerts liegt. Der Vergleich des dritten Signals mit dem ersten Schwellwert kann beispielsweise mittels eines ersten Vergleichers (Mittel zum Erzeugen des vierten Signals) erfolgen. Ein schematisches Beispiel für den Zeitverlauf des vierten Signals ist in Figur 2 oberhalb von Block 250 dargestellt.
Der erste Referenzwert (Schwellwert) wird in Block 240 als konstantes Signal (z.B. Spannungssignal), beispielsweise durch Einsatz' einer steuerbaren Spannungsquelle oder eines DA-Wandlers (Mittel zum Erzeugen des ersten Schwellwerts) erzeugt. Die steuerbare Spannungsquelle kann beispielsweise mittels eines PWM-Steuersignals gesteuert werden. In Block 235 wird die Mischspannung, bzw. allgemein das dritte Signal, mit einem zweiten Referenzwert (zweiten Schwellwert) verglichen, und ein fünftes Signal (z.B. Spannungssignal) wird auf Grundlage des Vergleichs erzeugt. Vorzugsweise handelt es sich bei dem fünften Signal um ein Signal (z.B. Spannungssignal), das durch eine Abfolge von Rechteckpulsen gebildet wird, insbesondere um ein PWM-Signal. In diesem Fall wird ein erstes Niveau (z.B. das obere Niveau) des PWM-Signals ausgegeben, falls der Signalwert des dritten Signals oberhalb des zweiten Schwellwerts liegt, und das zweite Niveau (z.B. das untere Niveau), falls der Signalwert des dritten Signals unterhalb des zweiten Schwellwerts liegt. Der Vergleich des dritten Signals mit dem zweiten Schwellwert kann beispielsweise mittels eines zweiten Vergleichers (Mittel zum Erzeugen des fünften Signals) erfolgen. Ein schematisches Beispiel für den Zeitverlauf des fünften Signals ist in Figur 2 oberhalb von Block 255 dargestellt.
Der zweite Referenzwert wird in Block 245 als konstantes Signal (z.B. Spannungssignal), beispielsweise durch Einsatz einer steuerbaren Spannungsquelle oder eines DA-Wandlers (Mittel zum Erzeugen des zweiten Schwellwerts) erzeugt. Die steuerbare Spannungsquelle kann beispielsweise mittels eines PWM-Steuersignals gesteuert werden. Bevorzugt wird der erste Schwellwert bei vorgegebenem Kurvenverlauf des zweiten Signals so gewählt, dass für einen in einem ersten Betriebszustand (bzw. in einem ersten Betriebsbereich oder an einem ersten Betriebspunkt) des Brenners auftretenden lonisationsstrom (bzw. Flammenwiderstand) das dritte Signal den ersten Schwellwert jeweils an einem ersten Zeitpunkt innerhalb der Periode des zweiten Signals (bzw. innerhalb der Periode das näherungsweise periodischen dritten Signals) kreuzt, für den das zweite Signal einen Signalwert aufweist, der in den ersten Abschnitt des periodischen Verlaufs fällt. Mit anderen Worten ist der erste Schwellwert so gewählt, dass das zweite Signal an dem ersten Zeitpunkt einen Signalwert innerhalb des ersten Kurvenabschnitts aufweist. Dabei ist der erste Zeitpunkt der Zeitpunkt innerhalb der Periode des zweiten Signals, für den der Wert (Signalwert) des dritten Signals gleich dem ersten Schwellwert ist. Befindet sich der erste Abschnitt innerhalb der aufsteigenden Flanke, ist der erste Zeitpunkt der Zeitpunkt, an dem das dritte Signal den ersten Schwellwert überschreitet. Befindet sich dagegen der erste Abschnitt innerhalb der absteigenden Flanke, ist der erste Zeitpunkt der Zeitpunkt, an dem das dritte Signal den ersten Schwellwert unterschreitet.
Beispielsweise kann es sich bei dem ersten Betriebszustand des Brenners um den Anlaufbetrieb handeln, in dem der Flammenwiderstand entsprechend groß ist (z.B. etwa 70 bis 100 ΜΩ). Wegen des großen Flammenwiderstand ergibt sich dann ein vergleichsweise kleiner lonisationsstrom mit absolut gesehen kleinen Änderungen pro Zeiteinheit. In diesem Fall kann der Steigungswert des ersten Abschnitts klein (bzw. kleiner als der Steigungswert des zweiten Abschnitts) gewählt werden, und der erste Schwellwert kann weiterhin so gewählt werden, dass in dem Zeitpunkt (erster Zeitpunkt), an dem das dritte Signal den ersten Schwellwert überschreitet (falls der erste Abschnitt in der aufsteigenden Flanke des zweiten Signals angeordnet ist) bzw. in dem Zeitpunkt, an dem es den ersten Schwellwert wieder unterschreitet (falls der erste Abschnitt in der absteigenden Flanke des zweiten Signals angeordnet ist), der Signalwert des zweiten Signals innerhalb des ersten Abschnitts liegt. Wegen der geringen Steigung des ersten Abschnitts resultieren nun bereits (absolut gesehen) kleine Änderungen des lonisationsstroms bzw. Flammenwiderstands in einer deutlichen Verschiebung des ersten Zeitpunkts, an dem das dritte Signal den ersten Schwellwert kreuzt. Somit können auch solche verhältnismäßig kleinen Änderungen des lonisationsstroms detektiert, und z.B. die Flamme zuverlässig erkannt werden. Daneben kann auch die Zusammensetzung des Luft-Brennstoff-Gemisches mit hoher Genauigkeit nachgeregelt werden. Entsprechend kann der zweite Schwellwert so gewählt werden, dass für einen in einem zweiten Betriebszustand (bzw. in einem zweiten Betriebsbereich oder an einem zweiten Betriebspunkt) des Brenners auftretenden lonisationsstrom (bzw. Flammenwiderstand) das dritte Signal den zweiten Schwellwert jeweils an einem zweiten Zeitpunkt innerhalb der Periode des zweiten Signals (bzw. innerhalb der Periode das näherungsweise periodischen dritten Signals) kreuzt, für den das zweite Signal einen Signalwert aufweist, der in den zweiten Abschnitt fällt. Mit anderen Worten ist der zweite Schwellwert so gewählt, dass das zweite Signal an dem zweiten Zeitpunkt einen Signalwert innerhalb des zweiten Kurvenabschnitts aufweist. Dabei ist der zweite Zeitpunkt der Zeitpunkt innerhalb der Periode des zweiten Signals, für den der Wert (Signalwert) des dritten Signals gleich dem zweiten Schwellwert ist. Befindet sich der zweite Abschnitt innerhalb der aufsteigenden Flanke, ist der zweite Zeitpunkt der Zeitpunkt, an dem das dritte Signal den zweiten Schwellwert überschreitet. Befindet sich dagegen der zweite Abschnitt innerhalb der absteigenden Flanke, ist der zweite Zeitpunkt der Zeitpunkt, an dem das dritte Signal den zweiten Schwellwert unterschreitet.
Beispielsweise kann es sich bei dem zweiten Betriebszustand des Brenners um den Betrieb (z.B. Heizbetrieb) in der Nähe einer optimalen Luftzahl (z.B. λ « 1,3) handeln, in dem der Flammenwiderstand entsprechend klein ist (z.B. etwa 70 bis 100 kQ). Wegen des kleinen Flammenwiderstand ergibt sich dann ein vergleichsweise großer lonisationsstrom mit absolut gesehen großen Änderungen pro Zeiteinheit. In diesem Fall kann der Steigungswert des zweiten Abschnitts groß gewählt werden (bzw. größer als der Steigungswert des ersten Abschnitts), und der zweite Schwellwert kann weiterhin so gewählt werden, dass in dem Zeitpunkt (zweiter Zeitpunkt), an dem das dritte Signal den zweiten Schwellwert überschreitet (falls der zweite Abschnitt in der aufsteigenden Flanke des zweiten Signals angeordnet ist) bzw. in dem Zeitpunkt, an dem es den zweiten Schwellwert wieder unterschreitet (falls der zweite Abschnitt in der absteigenden Flanke des zweiten Signals angeordnet ist), der Signalwert des zweiten Signals innerhalb des zweiten Abschnitts liegt. Wegen der großen Steigung des zweiten Abschnitts resultieren nun auch (absolut gesehen) große Änderungen des lonisationsstroms bzw. Flammenwiderstands in einer geringen Verschiebung des zweiten Zeitpunkts, an dem das dritte Signal den zweiten Schwellwert kreuzt. Somit können auch verhältnismäßig große Änderungen über einen weiten Wertebereich des lonisationsstroms detektiert, und die Zusammensetzung des Luft-Brennstoff-Gemisches mit hoher Genauigkeit nachgeregelt werden. Zusammenfassend kann die Lage der ersten und zweiten Betriebsbereiche in denen eine Detektion des lonisationsstroms bzw. Flammenwiderstands mit entsprechender Messauflösung gewünscht ist, bei vorgegebenem Kurvenverlauf des zweiten Signals durch Wahl der ersten und zweiten Referenzspannungen vorgegeben werden. Gegebenenfalls kann ein Überlappungsbereich der Betriebsbereiche durch geeignete Wahl der Referenzspannungen festgelegt werden. Durch Wahl der ersten und zweiten Steigungswerte wird dagegen die jeweilige Messauflösung vorgegeben. Dabei bedeutet ein größerer Steigungswert eine geringere Messauflösung (Empfindlichkeit), und ein geringerer Steigungswert eine höhere Messauflösung.
Mit anderen Worten kann über die geeignete Wahl des Kurvenverlaufs des zweiten Signals eine Linearisierung des lonisationssignalverlaufs (bzw. Flammen- widerstandssignalverlaufs) eines Brenners über den gesamten Modulationsbereich erfolgen. Dadurch wird eine sichere und stabile Regelung des Verbrennungssystems bzw. des Brennvorgangs ermöglicht. Insgesamt bietet das erfindungsgemäße Verfahren fünf Parameter (erster Schwellwert, zweiter Schwellwert, erster Steigungswert, zweiter Steigungswert, Mischungsverhältnis) über deren Wahl ein für die Verbrennungsregelung optimaler lonisationssignalverlauf erreicht werden kann.
Der Zusammenhang zwischen Messauflösung (Empfindlichkeit), Steigungswerten und Schwellwerten ist in Figur 3 beispielhaft dargestellt, die als erstes Beispiel den Betrieb in einem ersten Betriebszustand und als zweites Beispiel den Betrieb des Brenners in einem zweiten Betriebszustand beinhaltet. Das in Figur 3 dargestellte dritte Signal ergibt sich aus einer Verschiebung des zweiten Signals zu negativen Spannungswerten aufgrund der Addition des (negativen) ersten Signals. Entsprechend weist auch das dritte Signal einen ersten Abschnitt 301 und einen zweiten Abschnitt 302 auf, wobei hier der zweite Abschnitt 302 einen größeren Steigungswert als der erste Abschnitt 301 aufweist. Kreuzt im ersten Beispiel das dritte Signal den ersten Schwellwert 303 im Bereich des ersten Abschnitts 301, so resultieren bereits kleine Änderungen 304 des lonisationsstroms (bzw. des Signalwerts des dritten Signals) in relativ großen Änderungen 305 des Kreuzungszeitpunkts. Dabei ist in Figur 3 eine solche kleine Änderung des Signalwerts des dritten Signals aus Gründen der Darstellbarkeit durch eine entsprechende Änderung des ersten Schwellwerts verdeutlicht. Kreuzt dagegen im zweiten Beispiel das dritte Signal den zweiten Schwellwert 306 im Bereich des zweiten Abschnitts 302, so resultieren Änderungen 307 des lonisationsstroms (bzw. des Signalwerts des dritten Signals) gleicher Größe wie im ersten Beispiel in deutlich kleineren Änderungen 308 des Kreuzungszeitpunkts. Das vierte und fünfte Signal sind, wie oben bereits ausgeführt, bevorzugt PWM- Signale. Die Größe des lonisationsstroms bestimmt dabei die Pulsdauer (bzw. das Tastverhältnis, oder den„Duty Cycle") der jeweiligen PWM-Signale. Im oben beschriebenen Fall führen auch kleine Änderungen des Flammenwiderstands im ersten Betriebszustand zu einer detektierbaren Änderung des Tastverhältnisses des vierten Signals, und auch große Änderungen des Flammenwiderstands im zweiten Betriebszustand sind durch Änderungen des Tastverhältnisses des fünften Signals abbildbar. Das heißt, bei entsprechender Wahl der Schwellwerte und Steigungswerte liefert das vierte Signal die nötige Auflösung für den Betriebsbereich des Brenners, in dem die Flamme einen großen Widerstand hat (hochohmiger Bereich), und das fünfte Signal die nötige Auflösung für den Betriebsbereich des Brenners, in dem die Flamme einen geringen Widerstand hat (niederohmiger Bereich). ln Block 250 wird die (zeitveränderliche) Pulsweite (d.h. Weite oder Dauer der Rechteckpulse) des vierten Signals ermittelt, und ein diese Pulsweite anzeigendes sechstes Signal erzeugt bzw. ausgegeben. Entsprechend wird in Block 255 die (zeitveränderliche) Pulsweite (d.h. Weite oder Dauer der Rechteckpulse) des fünften Signals ermittelt, und ein diese Pulsweite anzeigendes siebentes Signal erzeugt bzw. ausgegeben.
Auf Grundlage zumindest eines des vierten Signals und des fünften Signals (oder auf Grundlage zumindest eines des sechsten Signals und siebenten Signals) kann nun ein Wert einer Betriebsgröße des Brenners, beispielsweise lonisationsstrom, Flammenwiderstand, Flammentemperatur, Luftzahl, Brennerleistung, ermittelt werden. Dies kann durch mathematische und/oder logische Verknüpfung der jeweiligen Signale geschehen, also beispielsweise durch mathematische und/oder logische Verknüpfung der vierten und fünften Signale, oder durch mathematische und/oder logische Verknüpfung der sechsten und siebenten Signale.
Zum Beispiel kann für das sechste und siebente Signal jeweils eine Tabelle in einem Speicher abgelegt sein, die Werte der Betriebsgröße zu jeweils entsprechenden Werten der Pulsdauer in Relation setzt. Anhand der mittels dieser Tabellen ermittelten Werte der Betriebsgröße kann dann der auszugebende Wert der Betriebsgröße ermittelt werden. Hierzu ist eine Reihe von Möglichkeiten denkbar. Beispielsweise kann aus den beiden mittels der Tabellen ermittelten Werten der Betriebsbereich abgeschätzt werden, in dem sich der Brenner momentan befindet. Entsprechend dieses abgeschätzten Betriebsbereichs kann dann jeweils einer der beiden mittels der Tabellen ermittelten Werte als der auszugebende Wert verwendet werden. Wenn z.B. der abgeschätzte Betriebsbereich eher dem ersten Betriebsbereich entspricht, kann der auf Grundlage des sechsten Signals ermittelte Wert ausgegeben werden, andernfalls der auf Grundlage des siebenten Signals ermittelte Wert. Weiterhin können auf Grundlage des abgeschätzten Betriebsbereichs Gewichtungsfaktoren für die beiden mittels der Tabellen ermittelten Werte abgeleitet werden, und es kann eine gewichtete Summe dieser Werte als der auszugebende Wert verwendet werden. Allgemein wird im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens der auszugebende Wert der Betriebsgröße durch mathematische und/oder logische Verknüpfung des vierten und fünften Signals, oder des sechsten und siebenten Signals ermittelt.
Die Ermittlung des Werts der Betriebsgröße kann in einer Auswertungsschaltung (Mittel zum Bestimmen der Betriebsgröße des Brenners) erfolgen.
Obenstehend wurde das erfindungsgemäße Verfahren anhand konkreter Ausgestaltungen beschrieben. Soweit nicht gesondert angegeben, soll sich die vorliegende Offenbarung gleichsam auf entsprechende das Verfahren ausführende Vorrichtungen erstrecken, die zur Durchführung der entsprechenden Verfahrensschritte ausgestaltete Einrichtungen und Mittel umfassen.
Die Erfindung wurde anhand konkreter Ausgestaltungen näher erläutert, ohne auf die konkreten Ausführungsformen begrenzt zu sein. Insbesondere ist es möglich, Merkmale der unterschiedlichen Ausführungsformen zu kombinieren und auch in den anderen Ausführungsformen einzusetzen.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Flammensignalerfassung mittels einer in einen Brennraum eines Brenners hineinragenden lonisationselektrode (15), mit den Schritten:
Erfassen eines ersten Signals, das von einem von der
lonisationselektrode (15) abfließenden lonisationsstrom abhängig ist;
Erzeugen eines zweiten Signals, das einen vorgegebenen, periodischen Verlauf aufweist;
Erzeugen eines dritten Signals durch Addieren des ersten Signals und des zweiten Signals;
Vergleichen des dritten Signals mit einem ersten Schwellwert;
Vergleichen des dritten Signals mit einem zweiten, von dem ersten Schwellwert verschiedenen Schwellwert;
Erzeugen eines vierten Signals auf Grundlage des Vergleichs des dritten
Signals mit dem ersten Schwellwert;
Erzeugen eines fünften Signals auf Grundlage des Vergleichs des dritten Signals mit dem zweiten Schwellwert; und
Bestimmen einer Betriebsgröße des Brenners auf Grundlage zumindest eines des vierten Signals und des fünften Signals.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der vorgegebene Verlauf des zweiten Signals einen ersten Abschnitt mit einem ersten Steigungswert und einen zweiten Abschnitt mit einem zweiten, von dem ersten Steigungswert verschiedenen Steigungswert aufweist.
3. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der erste Schwellwert so gewählt ist, dass für einen in einem ersten Betriebszustand des Brenners auftretenden lonisationsstrom das dritte Signal den ersten Schwellwert jeweils an einem ersten Zeitpunkt innerhalb der Periode des zweiten Signals kreuzt, für den das zweite Signal einen Signalwert aufweist, der in den ersten Abschnitt fällt.
4. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der zweite Schwellwert so gewählt ist, dass für einen in einem zweiten Betriebszustand des Brenners auftretenden lonisationsstrom das dritte Signal den zweiten Schwellwert jeweils an einem zweiten Zeitpunkt innerhalb der Periode des zweiten Signals kreuzt, für den das zweite Signal einen Signalwert aufweist, der in den zweiten Abschnitt fällt.
5. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Betriebsgröße des Brenners durch mathematische und/oder logische
Verknüpfung des vierten Signals und des fünften Signals, oder daraus
abgeleiteter Signale, bestimmt wird.
6. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, mit den weiteren Schritten:
Bestimmen eines ersten Wertes der Betriebsgröße des Brenners auf Grundlage des vierten Signals;
Bestimmen eines zweiten Wertes der Betriebsgröße des Brenners auf Grundlage des fünften Signals;
Bestimmen eines dritten Wertes der Betriebsgröße des Brenners auf
Grundlage zumindest eines des ersten Wertes und des zweiten Wertes.
7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei der dritte Wert durch
mathematische und/oder logische Verknüpfung des ersten Wertes und des zweiten Wertes bestimmt wird.
8. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 2 bis 7, wobei der erste Steigungswert geringer ist als der zweite Steigungswert, und der erste Betriebszustand einem höheren Flammenwiderstand entspricht als der zweite Betriebszustand.
9. Vorrichtung zur Flammensignalerfassung mittels einer in einen Brennraum eines Brenners hineinragenden lonisationselektrode (15), die
Vorrichtung umfassend:
Mittel zum Erfassen eines ersten Signals, das von einem von der lonisationselektrode (15) abfließenden lonisationsstrom abhängig ist;
Mittel zum Erzeugen eines zweiten Signals, das einen vorgegebenen, periodischen Verlauf aufweist;
Mittel zum Erzeugen eines dritten Signals durch Addieren des ersten Signals und des zweiten Signals;
Mittel zum Vergleichen des dritten Signals mit einem ersten Schwellwert und zum Erzeugen eines vierten Signals auf Grundlage des Vergleichs des dritten Signals mit dem ersten Schwellwert;
Mittel zum Vergleichen des dritten Signals mit einem zweiten, von dem ersten Schwellwert verschiedenen Schwellwert und zum Erzeugen eines fünften Signals auf Grundlage des Vergleichs des dritten Signals mit dem zweiten
Schwellwert; und
Mittel zum Bestimmen einer Betriebsgröße des Brenners auf Grundlage zumindest eines des vierten Signals und des fünften Signals.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, wobei der vorgegebene Verlauf des zweiten Signals einen ersten Abschnitt mit einem ersten Steigungswert und einen zweiten Abschnitt mit einem zweiten, von dem ersten Steigungswert verschiedenen Steigungswert aufweist.
11. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, wobei der erste Schwellwert so gewählt ist, dass für einen in einem ersten Betriebszustand des Brenners auftretenden lonisationsstrom das dritte Signal den ersten Schwellwert jeweils an einem ersten Zeitpunkt innerhalb der Periode des zweiten Signals kreuzt, für den das zweite Signal einen Signalwert aufweist, der in den ersten Abschnitt fällt.
12. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 9 bis 11, wobei der zweite Schwellwert so gewählt ist, dass für einen in einem zweiten Betriebszustand des Brenners auftretenden lonisationsstrom das dritte Signal den zweiten Schwellwert jeweils an einem zweiten Zeitpunkt innerhalb der Periode des zweiten Signals kreuzt, für den das zweite Signal einen Signalwert aufweist, der in den zweiten Abschnitt fällt.
13. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 9 bis 12, wobei die wobei Mittel zum Bestimmen der Betriebsgröße des Brenners dazu
ausgestaltet sind, die Betriebsgröße des Brenners durch mathematische und/oder logische Verknüpfung des vierten Signals und des fünften Signals, oder daraus abgeleiteter Signale, zu bestimmen.
14. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 9 bis 13, wobei die Mittel zum Bestimmen der Betriebsgröße des Brenners dazu ausgestaltet sind, einen ersten Wert der Betriebsgröße des Brenners auf Grundlage des vierten Signals zu bestimmen, einen zweiten Wert der Betriebsgröße des
Brenners auf Grundlage des fünften Signals zu bestimmen, und einen dritten Wert der Betriebsgröße des Brenners auf Grundlage zumindest eines des ersten Wertes und des zweiten Wertes zu bestimmen.
15. Vorrichtung nach Anspruch 14, wobei die Mittel zum Bestimmen der Betriebsgröße des Brenners dazu ausgestaltet sind, den dritten Wert durch mathematische und/oder logische Verknüpfung des ersten Wertes und des zweiten Wertes zu bestimmen.
16. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 10 bis 15, wobei der erste Steigungswert geringer ist als der zweite Steigungswert, und der erste Betriebszustand einem höheren Flammenwiderstand entspricht als der zweite Betriebszustand.
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