VITOLIGNO 200-S: Abgas Rest-O2 fällt beim Ausbrand von 21% auf 2% (Sprung-Lambdasonde)

[MatthiasHF]

Hallo,
unser VITOLIGNO 200-S (VL2A-20; Pn=20kW) ist seit 2013 in Betrieb. Leider hatten wir in der Vergangenheit schon des Öfteren Probleme mit der Sprung-Lambdasonde (NGK OZA685-WW1; Nr. 7838597).
Bereits kurz nach der Inbetriebnahme wurde deshalb die Lambdasonde vom Viessmann Servicetechniker gewechselt und ein SW-Update auf folgenden Stand durchgeführt:
Firmware-Version: 1.34
Userware-Version: 1.06
Datum: 18.09.2013 19:13:06
Der Holzvergaser lief dann einen gewissen Zeitraum störungsfrei.
Allerdings gab es danach immer wieder Probleme mit der Lambdamessung. D.h. es trat z.B. die Störungsmeldung "Abgas Rest-O2 !33" bzw. lt. Fehlerhistorie "01 Abgas Rest-O2 91" auf.
Da ein erneutes Kalibrieren der Lambdasonde nur für eine kurzfristige Abhilfe sorgte haben wir die Lambdasonde erneut ausgetauscht (originales Viessmann-Ersatzteil).

Seit Kurzem zeigt der Ofen jedoch die Auffälligkeit, dass er sich beim Ausbrand (Nutzung der Restwärme) nicht mehr korrekt abschaltet. D.h. das Abgasgebläse läuft permanent weiter, auch nachdem die Abgastemperatur die 90°C unterschritten hat.
Auffällig war, dass zu diesem Zeitpunkt der Lambdawert den "Abgas Rest-O2" nur mit 2% angezeigt hat. Da ich hier einen Zusammenhang vermutete, habe ich die Lambdaregelung in der Steuerung deaktiviert.
Mit deaktivierter Lambdaregelung schaltet sich der Ofen nach dem Ausbrand nun auch wieder korrekt ab.

Daraufhin haben wir uns das Verhalten der Lambdasonde entwas näher angesehen, folgende Beobachtungen konnten gemacht werden:

• Wenn das Abgasgebläse anläuft dann fällt der "Abgas Rest-O2" von 21% auf 2% ab. Schaltet man das Abgasgebläse aus, dann steigt er wieder auf 21%. Das Verhalten kann auch im Standby mit Öffnen der Brennraumtüre nachvollzogen werden.
• Misst die Lambdasonde bei laufendem Gebläse 2% und schraubt man diese dann heraus, misst sie an der Umgebungsluft wieder 21%. Nach erneutem Einschrauben fällt der Wert - bei laufendem Gebläse - wieder auf 2%.
• Eine Vergleichsmessung mit einem Abgasmessgerät bei aktiven Abgasgebläse (offener Brennraumtüre) ergab, dass der "Abgas Rest-O2" statt bei den von der Lambdasonde gemessenen 2% bei realen 21% lag.
• Vergleichsmessungen mit dem Abgasmessgerät während des Lastbetriebs (deaktivierter Lambdaregelung) ergaben eine Abweichung von nur 1% (Lambdasonde = 11%; Abgasmessgerät = 10%).
• Bläst man an die herausgeschraubte Lambdasonde mit einem Fön kalte (oder heiße) Luft, so fällt der Messwert auch von 21% auf 12% ab.
  --> Die oben genannten Beobachtungen konnten auch mit einer zweiten Lambdasonde nachvollzogen werden.

Folgende Gedanken hinsichtlich der Fehlerursache kommen mir aktuell in den Sinn:

• Lambdasondenheizung unzureichend, Luftstrom kühlt die Messzelle der Lambdasonde zu stark ab, weshalb eine korrekte Messung nicht mehr möglich ist.
  --> Wie hoch sollte der Soll-Heizstrom durch die Lambdasonde (weisse Drähte) sein?
• Nachdem die Kalibrierung der Lambdasonde auch nur nach einem kompletten Spannungsreset der Steuerung durchgeführt werden kann - andernfalls läuft die Kalibrierzeit nicht an - stellt sich mir die Frage ob es im Bereich der Lambdamessung bei der Firmware (siehe oben) nicht auch Verbesserungen gab die diese Probleme lösen könnten.
• Nachdem die Messung des Abgas Rest-O2 mit einer Sprung-Lambdasonde - aufgrund der Sondenkennlinie - doch eine recht "sportliche" Aufgabe ist, frage ich mich ob eine Umrüstung auf eine Breitbandlambdasonde technisch nicht die stabilere Lösung wäre. Gibt es hierfür eine Werkslösung von Viessmann oder müsste man auf alternative Produkte zurückgreifen welche dann das Signal der Sprung-Lambdasonde simulieren?

Vielen Dank schon mal für das Lesen des doch recht langen Textes.
Würde mich freuen wenn der/die Ein oder Andere weitere Gedankenanstöße hätte bzw. mir weiter Informationen geben könnte.

Beste Grüße
Matthias

[MatthiasHF]

Hallo liebe Community,
ich hatte ja befürchtet, dass eine Antwort auf mein Thema nicht ganz so einfach sein wird - es ist ja leider auch einer der ersten Viessmann (bzw. KÖB) - Holzvergaseröfen.

@Patrick_Zarges
@Customer_Care
Ich kann mir vorstellen, dass bei den Meisten Endanwendern kaum Information vorhanden ist was z.B. die Verbesserungen/Fehlerbehebungen im Bereich der Software(Firmware) betrifft.
Ich gehe mal davon aus, dass im Regelfall weniger Detailinformationen zu den Software-Bugfixes das Hause Viessmann verlassen.
Deshalb würde ich mich freuen, wenn Ihr auf meine o.g. Fragen eingehen könntet und wir den - im Verhältnis zur erwartbaren Nutzungsdauer doch noch relativ neuen Viessmann-Holzkessel - ein paar weitere Jahre störungsfrei betreiben können.

Besten Dank und viele Grüße
Matthias

[Patrick_Zarges]

Hallo Matthias, 

wir werden das prüfen und dir eine Rückmeldung geben. Kannst du mir bitte noch die Herstellnummer der Anlage nennen. 

[MatthiasHF]

Hallo Patrick,
vielen Dank für Deine Antwort.
Gerne, die Herstellernummer des Holzvergaserofens wäre:
7502179300088109

Viele Grüße
Matthias

[Patrick_Zarges]

Hallo MatthiasHF, 

hat etwas gedauert, hier jedoch ein paar Lösungsansätze. Deine Gedanken zur Ursache gehen in die richtige Richtung. Wie du richtig erkannt hast, kann es sein, dass Lambdasonde durch den Luftstrom abgekühlt wird. 

Die Heizspannung an den weißen Drähten (Klemme 1 und 2) sollte um die 14V DC haben. 

Bitte überprüfe auch, ob der Jumper an der Klemme X27 offen ist. 

Zudem muss die Dichtung zum Schwelgaskanal geprüft werden (Kreidetest), wenn dort die Luft langgezogen wird, kühlt das die Lambdasonde ab und der angezeigte O2 Wert fällt wie in deinem Fall ab. Das Problem was dann auftritt ist, dass sich der O2 Wert während dieses Abbrandes nicht mehr erholt.

Alternative Vorgehensweise wäre folgende: Nach dem Befüllen des Kessel die obere Tür schließen. Dann ist der Schwelgaskanal zu. Den O2 Wert anschließend überprüfen, nach ca. 2 Minuten sollte sich dieser dann wieder angepasst haben. Anschließend über die mittlere Tür den Kessel starten. 

Also nicht gleich die obere Tür schließen und sofort anzünden, denn dann ist die Sonde noch abgekühlt aufgrund der Luft die durch den Schwelgaskanal gezogen wird. 

Wenn dies alles nichts hilft, bleibt als letzte Möglichkeit ein Update. Somit könntest du dann bei offener Tür das Gebläse komplett herunterfahren. 

[MatthiasHF]

Hallo Patrick,

vielen Dank für Deine Antwort.

Leider hatte ich erst jetzt wieder Zugriff auf den Ofen um Dir eine Rückmeldung zu geben.

Ich gehe mal davon aus, dass der Jumper an der Klemme X27 der am Anschlussstecker "198" der Lambdasonde ist, dieser Jumper wäre offen. Leider ist diese Bezeichnung weder auf der Leiterplatine noch im Servicehandbuch aufgeführt, ich habe Dir deshalb ein Bild angehängt.
Die Dichtung zum Schwelgaskanal sieht übrigens meiner Meinung nach anhand des Kreidetests recht vernünftig aus (Bilder siehe Anhang).

Die Steuerungsplatine gibt im lastfreien Zustand (Lambdasondenheizung abgeklemmt) eine Spannung von 14,77V aus. Mit angeschlossener Lambdasonde liegt die Heizspannung unter 14V, genauer gesagt hat sie während eines Abbrandes zwischen 13,19V und 13,22V geschwankt.
Der Heizstrom schwankte in diesem Zeitraum zwischen 596mA und 691mA, hier konnte eine klare Abhängigkeit zur Drehzahl des Abgaslüfters bzw. der Abgastemperatur erkannt werden. So lag die Stromaufnahme beim Anheizen der erkalteten Lambdasonde (R_Heizung = 8,2 Ohm) anfangs bei ca. 1500mA und hat sich dann bei 614mA eingependelt.
Mit Öffnen der oberen Tür und dem Anlauf des Abgasgebläses steigt der Heizstrom auf 682mA. Im Lastbetrieb liegt der Strom anfangs bei 624mA (Abgastemperatur = 185°C), er fällt dann auf 609mA (Abgastemperatur = 205°C).
Bei der Nutzung der Restwärme kam es wieder zum bereits beschriebenen Problem, dass der Abgas Rest-O2 die 21% nicht erreicht und der Ofen permanent mit hoher Abgasgebläsedrehzahl weiterläuft. Beendet werden konnte dieser Zustand nur durch das Abschalten der Lambdaregelung in der Codierung - den harten Spannungsreset über den Heizungs-Hauptschalter wollten wir vermeiden.
Zu diesem Zeitpunkt lag der Wert für Abgas Rest-O2 bei 13%, die Abgastemperatur bei 85°C und der Lambdasondenheizstrom bei 648mA.
Das Öffnen der oberen Heizraumtüre hat den von Dir beschriebenen Effekt gezeigt, d.h. durch das Öffnen des Schwelgaskanals wurde die Lambdasonde noch weiter abgekühlt, dessen Messwert ist auf 7% gefallen und der Heizstrom auf 664mA gestiegen.
--> Sind diese Messwerte aus Eurer Sicht plausibel? Ich hätte eigentlich damit gerechnet, dass der Heizstrom der Lambdasonde zum Zeitpunkt der fehlerhaften Messwerte noch größer werden hätte müssen um die Lambdasonde stärker aufzuheizen. Gibt es im Bereich der Lambdasonden-Heizungsregelung eine Verbesserung in der neuen Firmware (höhere Versorgungsspannung, höherer Heizstrom,...)?
--> Gibt es im Bereich der Nutzung der Restwärme eine Verbesserung in der neuen Firmware (geringere Abgaslüfterdrehzahl / Abschaltung des Ofens in Abhängigkeit der Abgastemperatur unabhängig vom Lambdasondenwert bzw. im Idealfall einstellbares Verhalten für Abgaslüfterdrehzahl und Abschaltbedingungen)?

Kannst Du mir die von Dir erwähnte Funktion "Somit könntest du dann bei offener Tür das Gebläse komplett herunterfahren." näher erläutern?
Unser Hauptproblem liegt ja eigentlich im Verhalten des Holzvergaserofens bei der Nutzung der Restwärme und nicht beim Anheizen.

Besten Dank und viele Grüße

Matthias

[Patrick_Zarges]

Hallo Matthias, 

1.Ich gehe mal davon aus, dass der Jumper an der Klemme X27 der am Anschlussstecker "198" der Lambdasonde ist, dieser Jumper wäre offen. Leider ist diese Bezeichnung weder auf der Leiterplatine noch im Servicehandbuch aufgeführt, ich habe Dir deshalb ein Bild angehängt.
Die Dichtung zum Schwelgaskanal sieht übrigens meiner Meinung nach anhand des Kreidetests recht vernünftig aus (Bilder siehe Anhang).
der Jumper muss offen sein, ist also OK.

2. Dichtung zum Schwelgaskanal ist auch i.O. 

3. Die Steuerungsplatine gibt im lastfreien Zustand (Lambdasondenheizung abgeklemmt) eine Spannung von 14,77V aus. Mit angeschlossener Lambdasonde liegt die Heizspannung unter 14V, genauer gesagt hat sie während eines Abbrandes zwischen 13,19V und 13,22V geschwankt.
Der Heizstrom schwankte in diesem Zeitraum zwischen 596mA und 691mA, hier konnte eine klare Abhängigkeit zur Drehzahl des Abgaslüfters bzw. der Abgastemperatur erkannt werden. So lag die Stromaufnahme beim Anheizen der erkalteten Lambdasonde (R_Heizung = 8,2 Ohm) anfangs bei ca. 1500mA und hat sich dann bei 614mA eingependelt.
Mit Öffnen der oberen Tür und dem Anlauf des Abgasgebläses steigt der Heizstrom auf 682mA. Im Lastbetrieb liegt der Strom anfangs bei 624mA (Abgastemperatur = 185°C), er fällt dann auf 609mA (Abgastemperatur = 205°C).

Es ist normal, dass sich die Stromaufnahme verändert. Wenn die Lambdasonde ihre Temperatur erreicht hat, regelt sie zurück und hat dadurch auch eine geringere Stromaufnahme. Die Spannungsversorgung zwischen 13-14V ist ebenfalls i.O. 

4. Zu diesem Zeitpunkt lag der Wert für Abgas Rest-O2 bei 13%, die Abgastemperatur bei 85°C und der Lambdasondenheizstrom bei 648mA.
Das Öffnen der oberen Heizraumtüre hat den von Dir beschriebenen Effekt gezeigt, d.h. durch das Öffnen des Schwelgaskanals wurde die Lambdasonde noch weiter abgekühlt, dessen Messwert ist auf 7% gefallen und der Heizstrom auf 664mA gestiegen.
Der Kessel läuft weiter da der O2-Wert immer noch unter 15% liegt. Das Gebläse geht erst aus, wenn der O2 für 5 Minuten über 15% und Abgas unter 100°C liegt. 

5. Sind diese Messwerte aus Eurer Sicht plausibel? Ich hätte eigentlich damit gerechnet, dass der Heizstrom der Lambdasonde zum Zeitpunkt der fehlerhaften Messwerte noch größer werden hätte müssen um die Lambdasonde stärker aufzuheizen. Gibt es im Bereich der Lambdasonden-Heizungsregelung eine Verbesserung in der neuen Firmware (höhere Versorgungsspannung, höherer Heizstrom,...)?

Deine Software 1.06 ist von 2013. Zwischenzeitlich gab es andere Versionen um ein paar Optimierungen. Ändert aber alles nichts an der Lambdaspannung etc.

Was mit deiner Software noch nicht funktioniert ist die Sonde dauerhaft zu beheizen. Das wurde später eingeführt. Dadurch bleibt die Sonde immer auf gleichbleibendem Temperaturniveau und wird nicht nach dem Lastbetrieb abgeschaltet. 

6. Kannst Du mir die von Dir erwähnte Funktion "Somit könntest du dann bei offener Tür das Gebläse komplett herunterfahren." näher erläutern?
Unser Hauptproblem liegt ja eigentlich im Verhalten des Holzvergaserofens bei der Nutzung der Restwärme und nicht beim Anheizen.

Wenn Tür geöffnet wird, fährt das Gebläse hoch um evtl. Schwelgase abzusaugen. Mit der neuen Funktion kann man die "Pfeiltaste runter" drücken um das Gebläse bei offener Tür abzuschalten. Das geht bei deiner Version nicht. Mit der "Pfeiltaste rauf" kann Gebläse wieder eingeschaltet werden- 

Wenn noch kein Sondenabgleich gemacht, dann durchführen, ansonsten die Sonde tauschen.
Alternativ schlage ich vor, dass die Anlage vor Ort durch unseren Techniker überprüft wird. Im gleichen Zuge kann dann auch die Software mit dem Update versehen werden. 

[MatthiasHF]

Hallo Patrick,

vielen Dank für Deine Antwort.

5. Verstehe ich Dich richtig, dass Deiner Meinung mit einem SW-Update vermutlich keine Verbesserung der Abschaltproblematik erreicht wird?

4. Gibt es in der aktuellen Software die Möglichkeit die Abschaltbedingung des Ofens zu definieren (z.B. Abschalten nur in Abhängigkeit der Abgastemperatur - unabhängig von O2)? Bzw. Definition der jeweiligen Grenzwerte in der Codierebene?

"Was mit deiner Software noch nicht funktioniert ist die Sonde dauerhaft zu beheizen. Das wurde später eingeführt. Dadurch bleibt die Sonde immer auf gleichbleibendem Temperaturniveau und wird nicht nach dem Lastbetrieb abgeschaltet."
Anhand der permanenten Heizstromaufnahme der Lambdasonde hätte ich jetzt eigentlich gesagt, dass die Sonde auch nach dem Lastbetrieb weiter beheizt wird.
Die ca. 8W nimmt die Lambdasondenheizung übrigens auch auf wenn der Ofen längere Zeit nicht aktiv ist - aber das ist ein anderes Thema. 😉

"Wenn noch kein Sondenabgleich gemacht, dann durchführen, ansonsten die Sonde tauschen.
Alternativ schlage ich vor, dass die Anlage vor Ort durch unseren Techniker überprüft wird. Im gleichen Zuge kann dann auch die Software mit dem Update versehen werden."

Der Sondenabgleich wurde bereits unzählige Male durchgeführt, wir haben auch die Sonde schon gegen eine neue getauscht, leider ohne eine Verbesserung zu erzielen.

Kann sichergestellt werden, dass nach der Überprüfung durch Euren Techniker die Anlage wieder wie vorgesehen funktioniert?
Eigentlich hattest Du ja gemeint, dass das Softwareupdate vermutlich bei diesem Problem keine Verbesserung bringen wird.
Besteht vielleicht die Chance, dass Du uns die Software-Releasenotes (Änderungen zwischen unserer und der aktuellen Version) auf geeigneten Wege zukommen lassen könntest?
Bitte nicht falsch verstehen, aber ggf. können wir uns so auch einen besseren Eindruck verschaffen wie sinnvoll das Softwareupdate an unserer Anlage generell wäre.

Aktuell gibt es aus meiner Sicht nur folgende Lösungsmöglichkeiten:

a) Erhöhung der Lambdasonde-Messrobustheit (ggf. Umbau der Sprunglambdasonde auf eine Breitbandlambdasonde mit Sprungsignal-Emulation)

b) SW-Update (falls die Software-Releasenotes im Bereich der Lambdasonden-Heizungsregelung bzw. Auswertung des Sprungsignals bzw. der Abgaslüfterregelungen Verbesserungen erwarten lassen)

Besten Dank und viele Grüße

Matthias