JP2004101142A - Combustion apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、燃料を燃焼させて発熱させる燃焼器に関するもので、車両用暖房装置に適用して有効である。
【0002】
【従来の技術】
燃焼器を着火始動する際に、初回の着火始動に失敗した場合に行う再着火制御方法として、独国特許第19605152C1号明細書(1997)には、初回着火制御に比べてグロープラグへの印加電圧を高くする旨が記載されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、図10に記載の再着火制御方法では、フレームセンサの検出温度等により初回着火に失敗したことを検出したときには、初回着制御時と同様に、所定時間、グロープラグに通電してウィック等を加熱した後、燃焼室に供給する空気量及び燃料の量を徐々に増大させていくものである。
【0004】
しかし、この再着火制御方法では、所定時間、燃焼室に空気を供給することなく、グロープラグに通電して余熱を行うので、この余熱期間中に初回着火制御時に燃焼室(ウィック)に供給された燃料が気化して燃焼室内に充満するので、所定時間経過後、燃焼室に空気が供給された時に爆発的に着火燃焼し始め、大きな爆発音が発生してしまう。
【0005】
これに対しては、図11に示すように、初回着火に失敗したことを検出したときには、所定時間、微量の空気を燃焼室に供給しながら余熱を行った後、燃焼室に供給する空気量及び燃料の量を徐々に増大させていく方法が考えられるが、この再着火制御方法では、再着火制御時の余熱時間を初回再着火制御時の余熱時間に比べて長くする必要がある。
【0006】
すなわち、初回再着火制御時は、燃焼室(ウィック)に燃料が無い又は微量状態で余熱を開始するのに対して、再着火制御時は、初回再着火制御時に供給された燃料が既に燃焼室(ウィック)に存在するため、所定温度以上まで加熱するには、再着火制御時の余熱時間を初回再着火制御時の余熱時間に比べて長くする必要がある。
【0007】
本発明は、上記点に鑑み、第1には、従来と異なる新規な燃焼装置を提供し、第2には、爆発的に着火燃焼することを防止し、第3には、着火始動時間を従来より短くすることを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するために、請求項1に記載の発明では、燃料を燃焼させる燃焼部(31)と、燃焼部(31)内の燃焼状態を検出する燃焼状態検出手段(38)と、再着火時に、燃焼部(31)への燃料供給を停止した状態で燃焼部(31)に空気を供給しながら燃焼部(31)内を加熱し、燃焼状態検出手段(38)にて種火を検出した後に、燃焼部(31)への燃料供給を再開する再着火制御手段とを有することを特徴とする。
【0009】
これにより、再着火余熱時間中に燃焼部(31)内が燃料過多になってしまうことを防止できるとともに、再着火余熱時間を固定時間とした従来に比べて早期に燃焼器(30)を定常燃焼制御に移行させて生成した種火を確実に成長させることができる。
【0010】
したがって、爆発的に着火燃焼することを防止しながら確実に燃焼器を着火始動させることができるとともに、着火始動時間を従来より短くすることができるとともに、従来と異なる新規な燃焼装置を得ることができる。
【0011】
請求項2に記載の発明では、着火制御手段は、少なくとも燃焼状態検出手段(38)にて種火を検出するまでは、燃焼部(31)に燃焼用空気を断続的に供給することを特徴とする。
【0012】
これにより、再着火余熱時間中に燃焼部(31)内が燃料過多になってしまうことを確実に防止できる。
【0013】
請求項3に記載の発明では、着火制御手段は、少なくとも燃焼状態検出手段(38)にて種火を検出するまでは、燃焼部(31)に供給する燃焼用空気の量を再着火時以前に比べて少なくすることを特徴とするものである。
【0014】
請求項4に記載の発明では、着火制御手段は、燃焼状態検出手段(38)にて種火を検出した後、燃焼部(31)に供給する燃焼空気の量及び燃料の量を徐々に増大させることを特徴とするものである。
【0015】
請求項5に記載の発明では、着火制御手段は、所定時間内に燃焼状態検出手段(38)にて種火を検出することができなかった場合には、所定時間の経過後、燃焼部(31)への燃料供給を再開することを特徴とする。
【0016】
これにより、燃焼状態検出手段(38)の応答遅れにより種火の生成を確認できなかった場合でも、燃焼装置を確実に着火始動させることが可能となる。
【0017】
請求項6に記載の発明では、着火制御手段は、所定時間内に燃焼状態検出手段(38)にて種火を検出することができなかった場合には、所定時間内に燃焼状態検出手段(38)にて種火を検出した場合に比べて、燃焼部(31)に供給する燃料の増加率を小さくすることを特徴とする。
【0018】
これにより、燃焼状態検出手段(38)の応答遅れにより種火の生成を確認できなかった場合でも、種火を成長させて燃焼装置を確実に着火始動させることが可能となる。
【0019】
請求項7に記載の発明では、燃焼状態検出手段(38)は、燃焼温度の上昇に応じて上昇する物理量に基づいて燃焼状態を検出し、さらに、着火制御手段は、燃焼状態検出手段(38)の検出値の増加率が所定値を超えたときに種火が発生したものと見なすことを特徴とするものである。
【0020】
請求項8に記載の発明では、燃焼状態検出手段(38)は、燃焼温度の上昇に応じて上昇する物理量に基づいて燃焼状態を検出し、さらに、着火制御手段は、初回の着火制御を開始した時に燃焼状態検出手段(38)が検出した値と燃焼部(31)への燃料供給を停止した後に燃焼状態検出手段(38)が検出した値との差が所定値を超えたときに種火が発生したものと見なすことを特徴とするものである。
【0021】
請求項9に記載の発明では、燃焼状態検出手段(38)は、燃焼温度の上昇に応じて上昇する物理量に基づいて燃焼状態を検出し、さらに、着火制御手段は、燃焼状態検出手段(38)の検出値が所定値を超えたときに種火が発生したものと見なすことを特徴とするものである。
【0022】
請求項10に記載の発明では、着火制御手段は、燃焼部(31)の周囲温度に応じて所定値を変化させることを特徴とする。
【0023】
これにより、精度良く、種火生成を検出することができ得る。
【0024】
請求項11に記載の発明では、燃料を燃焼させる燃焼部(31)と、燃焼部(31)内の燃焼状態を検出する燃焼状態検出手段(38)と、燃焼状態検出手段(38)にて種火を検出した後に、燃焼部(31)への燃料供給を再開する着火制御手段とを有することを特徴とする。
【0025】
これにより、請求項1に記載の発明と同様な理由により、着火始動時間を従来より短縮することとができるとともに、従来と異なる新規な燃焼装置を得ることができる。
【0026】
因みに、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。
【0027】
【発明の実施の形態】
(第1実施形態)
本実施形態は本発明に係る燃焼装置を車両用暖房装置に適用したものであり、図1は本実施形態に係る車両用補助暖房装置の模式図であり、図2は燃焼装置の模式図である。
【0028】
図1中、エンジン10は走行用動力源をなすディーゼル式の内燃機関であり、吸気管11はエンジン10に燃焼用空気を供給するものであり、この吸気管11の最上流側には、エンジン10に吸入される空気中の塵埃を除去するエアクリーナ12が設けられ、エアクリーナ12の下流側には吸気管11内を流れる空気量を制御する吸気絞り弁13が設けられている。
【0029】
排気管14はエンジン10から排出される排気を流すための管であり、排気管14には排気を浄化するための三元触媒15及び排気音を低減する消音器16が設けられている。
【0030】
ポンプ17はエンジン用の冷却水を循環させる電動式のポンプ手段であり、ラジエータ18は冷却水と外気とを熱交換させて冷却水を冷却する熱交換器である。
【0031】
なお、図1では、ラジエータ18を迂回させて冷却水を流すバイパス回路及びラジエータ18を流れる冷却水量を調節するサーモスタット等の流量制御弁は、省略されている。
【0032】
ヒータ19は冷却水を熱源として室内に吹き出す空気を加熱する加熱器であり、流量制御弁20はヒータ19側に流れる冷却水量を調節するバルブであり、燃焼器30は、燃料を燃焼することにより冷却水を加熱して間接的に車室内を暖房するものである。
【0033】
排気切替弁21は燃焼器30から排出される燃焼ガスを吸気管11に導く場合と排気管14に導く場合とを切り換える板ドア式のバルブである。なお、燃焼器30の燃焼用空気は吸気管11から燃焼器30に導かれる。
【0034】
次に、図2に基づいて燃焼装置について延べる。
【0035】
燃焼部31は、燃料を着火燃焼させる第1燃焼室31a及び第1燃焼室31aにて着火した火炎を成長させる第2燃焼室31bから構成されたもので、第1燃焼室31aと第2燃焼室31bとを、両燃焼室31a、31bの断面積より小さな通路断面積を有するオリフィス31cを介して連通させることにより、第1燃焼室31a内の火炎が吹き消えてしまうことを防止している。
【0036】
また、第1燃焼室31aを構成する円筒状の第1燃焼筒31dの円筒部には、第1燃焼室31aに燃焼用空気を供給する空気穴31eが設けられており、第1燃焼筒31dの周りには空気溜め室32が設けられ、空気流入口32aはエアポンプ33の吐出口側に接続されている。
【0037】
なお、エアポンプ33は吸気管11から空気を吸引して燃焼用空気を燃焼器30に供給する電動式のウェスコ(渦流)ポンプであり、本実施形態では、エアポンプ33と燃焼器30とは一体化されている。
【0038】
また、燃焼部31の外周側には燃焼ガスが流れる排気通路34が設けられているとともに、この排気通路34を外側から覆うように冷却水が流れる冷却水通路35が設けられている。
【0039】
そして、排気通路34を流れる燃焼ガスと冷却水通路35を流れる冷却水とを熱交換することにより燃焼器30で発生した熱を冷却水に取り込む。なお、排気通路34及び冷却水通路35には、燃焼ガスと冷却水との熱交換効率を高めるフィン34a、35cが設けられている。
【0040】
なお、排気口34bは熱交換を終えた燃焼ガスを排出するためのものであり、流入口35aは冷却水を冷却水通路35に導くものであり、流出口35bは熱交換を終えた冷却水を排出するものである。
【0041】
ウィック36は燃料ポンプ40から燃焼器30に供給された燃料を一時的に保持することにより燃料の気化を促すもので、本実施形態では、略円盤状の金属メッシュ製で、その空隙に燃料を一時的に保持する。
【0042】
グロープラグ37は通電することによりウィック36に保持された燃料を加熱着火させる加熱手段であり、排気口34b近傍には、燃焼ガスの温度を検出するフレームセンサ38が配設されている。なお、フレームセンサ38は、電気抵抗値の変化を利用して着火及び失火を検出する温度センサの一種である。
【0043】
水温センサ39aは燃焼ガスにて加熱された冷却水の温度を検出する温度検出手段であり、壁温センサ39bは燃焼ガスに直接に晒される燃焼部31の壁面温度を検出するものである。
【0044】
そして、各センサ38、39a、9bの検出信号は電子制御装置(ECU)41に入力されており、ECU41は各センサ38、39a、9bの検出信号等に基づいて予め設定されたプログラムに従って燃焼器30、つまりエアポンプ33、グロープラグ37及び燃料ポンプ40等を制御する。
【0045】
次に、燃焼装置の着火制御について図3に示すタイムチャートに基づいて述べる。
【0046】
1.初回着火制御
所定時間、燃料ポンプ40を停止した状態でグロープラグ37への通電を開始するとともに、エアポンプ33の出力を約最小として微量の空気を第1燃焼室31aに供給する。以下、この所定時間を初回余熱時間ΔT1と呼ぶ。
【0047】
そして、初回余熱時間ΔT1が経過した時(T1)に燃料ポンプ40を最小出力で稼動させてウィック36に微量の燃料を供給し始め、初回余熱時間ΔT1が経過した時(T1)から第1所定時間が経過した時からウィック36に供給する燃料の量及び燃焼部31に供給する空気量を徐々に増大させ行く。
【0048】
その後、初回余熱時間ΔT1が経過した時(T1)から第1所定時間より長い所定時間ΔT2が経過した時(T2)に、フレームセンサ38の検出温度が所定温度V2を超えたか否かに基づいて燃焼器30が着火したか否かを判定する。
【0049】
そして、フレームセンサ38の検出温度Vが所定温度V2を超えている場合には、燃焼器30が着火したものとみなして、水温センサ39aの検出温度が目標値となるように燃焼部31に供給する空気量及び燃料の量を制御する定常燃焼制御に移行し、フレームセンサ38の検出温度が所定温度V2未満である場合には、燃焼器30の着火に失敗したものみなして再着火制御を行う。
【0050】
2.再着火制御
図4は再着火制御を示すフローチャートであり、以下、このフローチャートに従って説明する。
【0051】
初回着火制御を開始した時のフレームセンサ38の検出温度を初期温度Voとして記憶した後(S10)、燃料ポンプ40を停止するとともに、エアポンプ33の出力を約最小、つまり再着火制御を開始する直前の出力より小さい出力として微量の空気を第1燃焼室31aに供給しながら、グロープラグ37への通電して再度、余熱を開始する(S20)。
【0052】
そして、再着火制御に移行した時(T2)から連続的にフレームセンサ38の検出温度を監視し、フレームセンサ38の検出温度Vと初期温度Voとの差(=V−Vo)が所定温度差Vsより大きくなったとき(S30)、フレームセンサ38の検出温度Vが所定温度V2を超えたとき(S40)、又はフレームセンサ38の検出温度Vの増加率θが所定値θsを超えたとき(S50)には、火炎を成長させ得る種火が生成されたものとみなして着火判定時間C4の計測を開始する(S60)。
【0053】
また、再着火制御を開始した時(T2)から計測し始めた時間C3が初回着火余熱時間ΔT1より長い再着火余熱時間ΔT3を超えた場合(S70)にも、着火判定時間C4の計測を開始する(S60)。
【0054】
なお、再着火余熱時間ΔT3は、初回余熱時間ΔT1より長い時間であって、燃焼器30に障害が無い場合には確実に種火が生成され得ると考えられる時間である。
【0055】
そして、着火判定時間C4が所定時間(本実施形態では、所定時間ΔT2と同じ)ΔT4が経過するまでは、燃焼部31に供給する燃料の量及び空気量を徐々に増大させて行き(S80、S90)、着火判定時間C4が所定時間ΔT4となった時にフレームセンサ38の検出温度Vが所定温度V2を超えたか否かに基づいて燃焼器30が着火したか否かを判定する(S100)。
【0056】
このとき、フレームセンサ38の検出温度Vが所定温度V1を超えているときには、燃焼器30が着火したものとみなして定常燃焼制御に移行し(S110)、フレームセンサ38の検出温度が所定温度V1未満である場合には、燃焼器30の着火に失敗したものみなして燃焼装置を停止してその旨を警告灯等の表示手段にて乗員に警告する(S120)。
【0057】
本実施形態に係る車両用補助暖房装置の作動を述べる。
【0058】
1.燃焼器30が稼動しているときに、エンジン10が停止する場合
エンジン10を制御する電子制御装置(以下、エンジンECUと呼ぶ。)からエンジン10を停止させる旨の信号をECU41が受け取ると、先ず、燃焼器30が稼働中であるか否かを判定する。
【0059】
このとき、燃焼器30が稼働中である場合には、ECU41がエンジン10を停止させる旨の信号を受け取る以前に比べてエアポンプ33の出力を増大させるとともに、グロープラグ37への通電を開始し、かつ、排気切替弁21を作動させて燃焼器30の排気側を排気管14側に接続した後、吸気絞り弁13を閉じる等してエンジン10を実際に停止させてもよい旨の信号をECU41からエンジンECUに発してエンジン10を停止させる。
【0060】
そして、エンジン10が停止した後、燃焼器30が停止(失火)していないことを確認した後、エアポンプ33の出力を定常燃焼状態と同等まで減少させるとともに、グロープラグ37への通電を停止する。
【0061】
なお、エンジン10が停止している間は、電動式のポンプ(図示せず。)にて冷却水を燃焼器30とヒータ19との間で循環させる。
【0062】
また、エンジン10を停止させる前においては、燃焼器30の排気側は吸気管11側に接続されている。
【0063】
2.燃焼器30が稼動しているときに、エンジン10を始動する場合
エンジンECUからエンジン10を始動させる旨の信号をECU41が受け取ると、先ず、燃焼器30が稼働中であるか否かを判定する。
【0064】
このとき、燃焼器30が稼働中である場合には、ECU41がエンジン10を始動させる旨の信号を受け取る以前に比べてエアポンプ33の出力を増大させるとともに、グロープラグ37への通電を開始した後、エンジン10のクランクシャフトを電動モータにて回転させて、つまりクランキングを開始してエンジン10を始動させる。
【0065】
次に、クランキングをすることなことくエンジン10が自立的に回転する、つまり、クランキング回転数より高い回転数で連続的にエンジン10が回転し、エンジン10が完全に始動したことを確認した後、燃焼器30が停止(失火)していないことを確認した上で、燃焼器30の排気側を吸気管11側に接続し、その後、エアポンプ33の出力を定常燃焼状態と同等まで減少させるとともに、グロープラグ37への通電を停止する。
【0066】
3.エンジン10の停止とともに燃焼器30を停止さえる場合
燃焼器30の排気側を排気管14側に接続した状態で燃焼器30を停止させる。
【0067】
次に、本実施形態に係る燃焼装置の作用効果を述べる。
【0068】
本実施形態では、再着火時には、燃焼部31への燃料供給を停止した状態で燃焼部31に空気を供給しながらグロープラグ37にて燃焼部31内を加熱するので、再着火余熱時間中に燃焼部31内が燃料過多になってしまうことを防止できる。したがって、再着火に成功した際に、燃焼部31内の燃料が爆発的に燃焼してしまうことを防止できるので、大きな爆発音が発生してしまうことを防止できる。
【0069】
また、種火が生成されたことを確認した後に燃焼部31への燃料供給を再開するので、再着火余熱時間ΔT3を固定時間とした従来に比べて早期に燃焼器30を定常燃焼制御に移行させることができるとともに、生成した種火を確実に成長させることができる。
【0070】
以上に述べたように、本実施形態によれば、爆発的に着火燃焼することを防止しながら確実に燃焼器30を着火始動させることができるとともに、着火始動時間を従来より短くすることができる。
【0071】
また、種火の生成を確認することができない場合であっても、再着火制御を開始した時(T2)から再着火余熱時間ΔT3が経過したときには、燃焼部31に供給する燃料の量及び空気量を徐々に増大させるので、フレームセンサ38の応答遅れにより種火の生成を確認できなかった場合でも、燃焼器30を着火始動させることが可能となる。
【0072】
(第2実施形態)
第1実施形態では、再着火制御時において種火を検出するまでは、微量の空気を連続的に燃焼部31に供給したが、本実施形態は、図5に示すように、再着火制御時において種火を検出するまでは、空気を断続的に燃焼部31に供給するものである。
【0073】
これにより、再着火余熱中に燃焼部31内が燃料過多になってしまうことを確実に防止できるので、再着火に成功した際に、燃焼部31内の燃料が爆発的に燃焼してしまうことを防止でき、大きな爆発音が発生してしまうことを防止できる。
【0074】
(第3実施形態)
上述の実施形態では、着火判定時間C4が所定時間ΔT4が経過するまでは、種火が生成されたか否かによらず、燃焼部31に供給する燃料の量及び空気量を同一の増加率で増加させたが、本実施形態は、図6のS61、S62、S81、S82、S91、S92に示すように、再着火余熱時間Δ3内に種火を検出することができなかった場合には、再着火余熱時間Δ3種火を検出した場合に比べて、燃焼部31に供給する燃料の量及び空気量の増加率を小さくするものである。
【0075】
なお、S61、S62、S81、S82、S91、S92以外は、上述の実施形態と同様であり、図7は本実施形態に係る燃焼装置のタイムチャートである。
【0076】
次に、本実施形態の作用効果を述べる。
【0077】
車室内の暖房を図るには、燃焼器30の発熱量を早期に最大とすることが望ましが、種火の生成を確認できないときに、種火の生成を確認したときと同様な増加率で燃焼部31に供給する燃料の量及び空気量を増加させると、種火生成を確認できないものの、実際には種火が発生していた場合には、その生成していた種火が消滅してしまうおそれがある。
【0078】
これに対して、本実施形態のごとく、再着火余熱時間Δ3内に種火を検出することができなかった場合には、再着火余熱時間Δ3種火を検出した場合に比べて、燃焼部31に供給する燃料の量及び空気量の増加率を小さくすれば、種火生成を確認できないものの、実際には種火が発生していた場合には、その生成していた種火を消滅させることなく成長させることができ得る。
【0079】
したがって、フレームセンサ38の応答遅れにより種火の生成を確認できなかった場合でも、燃焼器30を着火始動させることが可能となる。
【0080】
(第4実施形態)
本実施形態は、第1実施形態に係る再着火制御を初回着火制御に適用したものである。
【0081】
具体的には、図8、9に示すように、初回着火制御を開始した時のフレームセンサ38の検出温度を初期温度Voとして記憶した後(S200)、燃料ポンプ40を停止するとともに、エアポンプ33の出力を約最小、つまり再着火制御を開始する直前の出力より小さい出力として微量の空気を第1燃焼室31aに供給しながら、グロープラグ37への通電して余熱を開始する(S210)。
【0082】
そして、初回着火制御を開始した時から連続的にフレームセンサ38の検出温度を監視し、フレームセンサ38の検出温度Vと初期温度Voとの差(=V−Vo)が所定温度差Vsより大きくなったとき(S220)、フレームセンサ38の検出温度Vが所定温度V2を超えたとき(S230)、又はフレームセンサ38の検出温度Vの増加率θが所定値θsを超えたとき(S240)には、火炎を成長させ得る種火が生成されたものとみなして着火判定時間C2の計測を開始する(S250)。
【0083】
また、初回着火制御を開始した時から計測し始めた時間C1が初回着火余熱時間ΔT1を超えた場合(S260)にも、着火判定時間C2の計測を開始する(S250)。
【0084】
そして、着火判定時間C2が所定時間ΔT2が経過するまでは、燃焼部31に供給する燃料の量及び空気量を徐々に増大させて行き(S270、S280)、着火判定時間C2が所定時間ΔT2となった時にフレームセンサ38の検出温度Vが所定温度V1を超えたか否かに基づいて燃焼器30が着火したか否かを判定する(S290)。
【0085】
このとき、フレームセンサ38の検出温度Vが所定温度V2を超えているときには、燃焼器30が着火したものとみなして定常燃焼制御に移行し(S300)、フレームセンサ38の検出温度が所定温度V1未満である場合には、燃焼器30の着火に失敗したものみなして再着火制御に移行する(S310)。
【0086】
これにより、第1実施形態と同様な理由により初回着火時においても着火始動時間を低下することができる。
【0087】
(その他の実施形態)
上述の実施形態では、初回余熱時間ΔT1は予め設定された固定時間であるが、フレームセンサ38や壁温センサ39b等の雰囲気温度に関するパラメータに基づいて初回余熱時間を変更してもよい。
【0088】
また、上述の実施形態では、種火が生成したか否かを判定するしきい値が固定値であったが、種火が生成したか否かを判定するしきい値をフレームセンサ38や壁温センサ39bや水温センサ39a等の雰囲気温度に関するパラメータが大きくなるほど、しきい値を大きくするように変更してもよい。
【0089】
また、上述の実施形態では、フレームセンサ38により燃焼部31内の燃焼状態を検出する燃焼状態検出手段を構成したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えばフォトトランジスタ等の火炎照度検出センサを用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施形態に係る車両用補助暖房装置の模式図である。
【図2】燃焼器の模式図である。
【図3】本発明の第1実施形態に係る燃焼装置の制御作動を示すタイムチャートである。
【図4】本発明の第1実施形態に係る燃焼装置の制御作動を示すフローチャートである。
【図5】本発明の第2実施形態に係る燃焼装置の制御作動を示すタイムチャートである。
【図6】本発明の第3実施形態に係る燃焼装置の制御作動を示すフローチャートである。
【図7】本発明の第3実施形態に係る燃焼装置の制御作動を示すタイムチャートである。
【図8】本発明の第4実施形態に係る燃焼装置の制御作動を示すタイムチャートである。
【図9】本発明の第4実施形態に係る燃焼装置の制御作動を示すフローチャートである。
【図10】本発明の課題を説明するためのタイムチャートである。
【図11】本発明の課題を説明するためのタイムチャートである。
【符号の説明】
30…燃焼器、燃焼部31、38…フレームセンサ、33…エアポンプ、
40…燃料ポンプ、41…ECU。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a combustor that burns fuel to generate heat, and is effective when applied to a vehicle heating device.
[0002]
[Prior art]
As a re-ignition control method to be performed when the first ignition start fails when the combustor is ignited, the specification of German Patent No. 19605152C1 (1997) is applied to the glow plug as compared with the first ignition control. It is described that the voltage is increased.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in the re-ignition control method shown in FIG. 10, when it is detected that the first ignition has failed due to the temperature detected by the frame sensor or the like, the glow plug is energized for a predetermined period of time, such as a wick or the like, as in the first-time ignition control. Is heated, and then the amount of air and the amount of fuel supplied to the combustion chamber are gradually increased.
[0004]
However, in this re-ignition control method, since the glow plug is energized to perform residual heat without supplying air to the combustion chamber for a predetermined time, the glow plug is supplied to the combustion chamber (wick) during the initial ignition control during this residual heat period. Since the burned fuel is vaporized and filled in the combustion chamber, after a predetermined time elapses, when the air is supplied to the combustion chamber, it starts explosively igniting and burning, generating a large explosion sound.
[0005]
On the other hand, as shown in FIG. 11, when it is detected that the first ignition has failed, after the residual heat is performed while supplying a small amount of air to the combustion chamber for a predetermined time, the amount of air supplied to the combustion chamber is determined. A method of gradually increasing the amount of fuel and the amount of fuel is conceivable. However, in this re-ignition control method, it is necessary to make the remaining heat time in the re-ignition control longer than the remaining heat time in the first re-ignition control.
[0006]
That is, at the time of the first re-ignition control, the residual heat is started in a state where the fuel is not present in the combustion chamber (wick) or in a very small amount, whereas at the time of the re-ignition control, the fuel supplied at the time of the first re-ignition control already has the combustion chamber (Wick), it is necessary to make the remaining heat time in the re-ignition control longer than the remaining heat time in the first re-ignition control in order to heat it to a predetermined temperature or more.
[0007]
In view of the above points, the present invention firstly provides a new combustion device different from the conventional one, secondly prevents explosive ignition and combustion, and thirdly reduces ignition start time. The purpose is to make it shorter than before.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, there is provided a combustion section (31) for burning fuel, and a combustion state detecting means (38) for detecting a combustion state in the combustion section (31). ), At the time of re-ignition, the inside of the combustion part (31) is heated while supplying air to the combustion part (31) in a state where the fuel supply to the combustion part (31) is stopped, and the combustion state detection means (38) And re-ignition control means for restarting fuel supply to the combustion unit (31) after detecting the pilot flame.
[0009]
This can prevent the fuel in the combustion section (31) from becoming excessive in the fuel during the reignition residual heat time, and the stationary state of the combustor (30) is earlier than in the conventional case where the reignition residual heat time is fixed. It is possible to surely grow the pilot flame generated by shifting to the combustion control.
[0010]
Therefore, it is possible to reliably start ignition of the combustor while preventing explosive ignition and combustion, shorten the ignition start time, and obtain a new combustion device different from the conventional one. it can.
[0011]
According to the second aspect of the present invention, the ignition control means intermittently supplies combustion air to the combustion portion (31) at least until the combustion state detection means (38) detects a pilot flame. And
[0012]
Accordingly, it is possible to reliably prevent the fuel in the combustion section (31) from becoming excessive in the reignition residual heat time.
[0013]
According to the third aspect of the present invention, the ignition control means adjusts the amount of combustion air supplied to the combustion part (31) before the re-ignition at least until the combustion state detection means (38) detects the pilot flame. It is characterized in that the number is reduced as compared with.
[0014]
In the invention described in claim 4, the ignition control means gradually increases the amount of combustion air and the amount of fuel supplied to the combustion part (31) after detecting the pilot flame by the combustion state detection means (38). It is characterized by the following.
[0015]
In the invention according to claim 5, the ignition control means, if the pilot state cannot be detected by the combustion state detection means (38) within the predetermined time, after the predetermined time has elapsed, the ignition section (38). 31) The fuel supply to (31) is restarted.
[0016]
This makes it possible to reliably start the ignition of the combustion device even when the generation of the pilot flame cannot be confirmed due to the response delay of the combustion state detection means (38).
[0017]
In the invention according to claim 6, the ignition control means determines that the combustion state detection means (38) has not detected the pilot flame by the combustion state detection means (38) within the predetermined time. The rate of increase in fuel supplied to the combustion section (31) is reduced as compared with the case where a pilot flame is detected in (38).
[0018]
Thus, even if the generation of the pilot flame cannot be confirmed due to the response delay of the combustion state detection means (38), it is possible to grow the pilot flame and reliably start the ignition of the combustion device.
[0019]
In the invention according to claim 7, the combustion state detecting means (38) detects the combustion state based on a physical quantity that increases in accordance with an increase in the combustion temperature, and the ignition control means further includes a combustion state detecting means (38). ) Is regarded as a seed fire when the rate of increase of the detected value of (1) exceeds a predetermined value.
[0020]
In the invention according to claim 8, the combustion state detecting means (38) detects the combustion state based on the physical quantity that increases in accordance with the increase in the combustion temperature, and the ignition control means starts the first ignition control. When the difference between the value detected by the combustion state detecting means (38) and the value detected by the combustion state detecting means (38) after stopping the fuel supply to the combustion section (31) exceeds a predetermined value, the seed is set. It is characterized by the fact that a fire has occurred.
[0021]
According to the ninth aspect of the present invention, the combustion state detecting means (38) detects the combustion state based on a physical quantity that increases with an increase in the combustion temperature, and the ignition control means further includes a combustion state detecting means (38). ) Is considered to have occurred when a detection value exceeds a predetermined value.
[0022]
According to a tenth aspect of the present invention, the ignition control means changes a predetermined value according to an ambient temperature of the combustion section (31).
[0023]
Thereby, it may be possible to accurately detect the pilot flame generation.
[0024]
In the invention according to
[0025]
Thereby, for the same reason as the first aspect of the invention, the ignition start time can be shortened as compared with the conventional one, and a new combustion device different from the conventional one can be obtained.
[0026]
Incidentally, the reference numerals in parentheses of the respective means are examples showing the correspondence with specific means described in the embodiments described later.
[0027]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
(1st Embodiment)
In the present embodiment, the combustion device according to the present invention is applied to a vehicle heating device. FIG. 1 is a schematic diagram of a vehicle auxiliary heating device according to the present embodiment, and FIG. 2 is a schematic diagram of a combustion device. is there.
[0028]
In FIG. 1, an
[0029]
The
[0030]
The
[0031]
1, a bypass circuit for bypassing the
[0032]
The
[0033]
The
[0034]
Next, the combustion device will be described with reference to FIG.
[0035]
The
[0036]
Further, an
[0037]
The
[0038]
An
[0039]
Then, heat generated in the
[0040]
The
[0041]
The
[0042]
The
[0043]
The
[0044]
The detection signals of the
[0045]
Next, ignition control of the combustion device will be described based on a time chart shown in FIG.
[0046]
1. The power supply to the
[0047]
Then, when the first residual heat time ΔT1 has elapsed (T1), the
[0048]
Thereafter, when a predetermined time ΔT2 longer than the first predetermined time has elapsed (T2) from the time when the initial residual heat time ΔT1 has elapsed (T1), it is determined based on whether or not the detected temperature of the
[0049]
When the detected temperature V of the
[0050]
2. Re-ignition Control FIG. 4 is a flowchart showing the re-ignition control, and will be described below with reference to this flowchart.
[0051]
After storing the detected temperature of the
[0052]
Then, the temperature detected by the
[0053]
Also, when the time C3 measured from the start of the re-ignition control (T2) exceeds the re-ignition residual heat time ΔT3 longer than the initial ignition residual heat time ΔT1 (S70), the measurement of the ignition determination time C4 is also started. (S60).
[0054]
The reignition residual heat time ΔT3 is a time longer than the initial residual heat time ΔT1, and is considered to be a time at which it is considered that a seed flame can be reliably generated when there is no failure in the
[0055]
Until the ignition determination time C4 elapses a predetermined time (in this embodiment, the same as the predetermined time ΔT2) ΔT4, the amount of fuel and the amount of air supplied to the
[0056]
At this time, when the detected temperature V of the
[0057]
The operation of the vehicle auxiliary heating device according to the present embodiment will be described.
[0058]
1. When the
[0059]
At this time, when the
[0060]
Then, after the
[0061]
Note that, while the
[0062]
Before the
[0063]
2. When Starting the
[0064]
At this time, when the
[0065]
Next, it is confirmed that the
[0066]
3. When the
[0067]
Next, the operation and effect of the combustion device according to the present embodiment will be described.
[0068]
In the present embodiment, at the time of re-ignition, the inside of the
[0069]
Further, since the fuel supply to the
[0070]
As described above, according to the present embodiment, it is possible to reliably start the
[0071]
Even if it is not possible to confirm the generation of the seed flame, when the re-ignition residual
[0072]
(2nd Embodiment)
In the first embodiment, a small amount of air is continuously supplied to the
[0073]
As a result, it is possible to reliably prevent the fuel in the
[0074]
(Third embodiment)
In the above-described embodiment, the amount of fuel and the amount of air to be supplied to the
[0075]
Except for S61, S62, S81, S82, S91, and S92, it is the same as the above-described embodiment, and FIG. 7 is a time chart of the combustion apparatus according to the present embodiment.
[0076]
Next, the operation and effect of the present embodiment will be described.
[0077]
In order to heat the passenger compartment, it is desirable that the calorific value of the
[0078]
On the other hand, as in the present embodiment, when the pilot flame is not detected within the reignition residual heat time Δ3, the
[0079]
Therefore, even if it is not possible to confirm the generation of the pilot flame due to the response delay of the
[0080]
(Fourth embodiment)
In the present embodiment, the re-ignition control according to the first embodiment is applied to initial ignition control.
[0081]
Specifically, as shown in FIGS. 8 and 9, after the detected temperature of the
[0082]
Then, the detection temperature of the
[0083]
Also, when the time C1 measured from the time when the first ignition control is started exceeds the first ignition residual heat time ΔT1 (S260), the measurement of the ignition determination time C2 is started (S250).
[0084]
Until the ignition determination time C2 reaches the predetermined time ΔT2, the amount of fuel and the amount of air supplied to the
[0085]
At this time, when the detected temperature V of the
[0086]
Accordingly, the ignition start time can be reduced even at the time of the first ignition for the same reason as in the first embodiment.
[0087]
(Other embodiments)
In the above-described embodiment, the initial preheating time ΔT1 is a fixed time set in advance. However, the initial preheating time may be changed based on parameters related to the ambient temperature, such as the
[0088]
Further, in the above-described embodiment, the threshold value for determining whether or not a pilot flame has been generated is a fixed value, but the threshold value for determining whether or not a pilot flame has been generated is determined by the
[0089]
Further, in the above-described embodiment, the combustion state detecting means configured to detect the combustion state in the
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram of a vehicle auxiliary heating device according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic diagram of a combustor.
FIG. 3 is a time chart showing a control operation of the combustion device according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a flowchart showing a control operation of the combustion device according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a time chart showing a control operation of a combustion device according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a flowchart showing a control operation of a combustion device according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a time chart showing a control operation of a combustion device according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a time chart showing a control operation of a combustion device according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a flowchart showing a control operation of a combustion device according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a time chart for explaining an object of the present invention.
FIG. 11 is a time chart for explaining an object of the present invention.
[Explanation of symbols]
40: fuel pump; 41: ECU.
Claims (11)
前記燃焼部(31)内の燃焼状態を検出する燃焼状態検出手段(38)と、
再着火時に、前記燃焼部(31)への燃料供給を停止した状態で前記燃焼部(31)に空気を供給しながら前記燃焼部(31)内を加熱し、前記燃焼状態検出手段(38)にて種火を検出した後に、前記燃焼部(31)への燃料供給を再開する再着火制御手段とを有することを特徴とする燃焼装置。A combustion unit (31) for burning fuel;
Combustion state detection means (38) for detecting a combustion state in the combustion section (31);
At the time of re-ignition, the inside of the combustion part (31) is heated while supplying air to the combustion part (31) in a state where the fuel supply to the combustion part (31) is stopped, and the combustion state detection means (38) And a re-ignition control means for restarting fuel supply to the combustion section (31) after detecting a pilot flame in the combustion apparatus.
さらに、前記着火制御手段は、前記燃焼状態検出手段(38)の検出値の増加率が所定値を超えたときに種火が発生したものと見なすことを特徴とする請求項1ないし6のいずれか1つに記載の燃焼装置。The combustion state detecting means (38) detects a combustion state based on a physical quantity that increases with an increase in combustion temperature,
7. The ignition control means according to claim 1, wherein said ignition control means considers that a pilot flame has occurred when an increase rate of a detection value of said combustion state detection means (38) exceeds a predetermined value. A combustion device according to any one of the preceding claims.
さらに、前記着火制御手段は、初回の着火制御を開始した時に前記燃焼状態検出手段(38)が検出した値と前記燃焼部(31)への燃料供給を停止した後に前記燃焼状態検出手段(38)が検出した値との差が所定値を超えたときに種火が発生したものと見なすことを特徴とする請求項1ないし6のいずれか1つに記載の燃焼装置。The combustion state detecting means (38) detects a combustion state based on a physical quantity that increases with an increase in combustion temperature,
Further, the ignition control means includes a value detected by the combustion state detection means (38) when the first ignition control is started and the combustion state detection means (38) after stopping the fuel supply to the combustion part (31). The combustion apparatus according to any one of claims 1 to 6, wherein a pilot flame is considered to have occurred when a difference between the detected value and the detected value exceeds a predetermined value.
さらに、前記着火制御手段は、前記燃焼状態検出手段(38)の検出値が所定値を超えたときに種火が発生したものと見なすことを特徴とする請求項1ないし6のいずれか1つに記載の燃焼装置。The combustion state detecting means (38) detects a combustion state based on a physical quantity that increases with an increase in combustion temperature,
7. The ignition control means according to claim 1, wherein said ignition control means considers that a pilot flame has occurred when a detected value of said combustion state detecting means (38) exceeds a predetermined value. The combustion device according to claim 1.
前記燃焼部(31)内の燃焼状態を検出する燃焼状態検出手段(38)と、
前記燃焼状態検出手段(38)にて種火を検出した後に、前記燃焼部(31)への燃料供給を再開する着火制御手段とを有することを特徴とする燃焼装置。A combustion unit (31) for burning fuel;
Combustion state detection means (38) for detecting a combustion state in the combustion section (31);
A combustion apparatus comprising: ignition control means for restarting fuel supply to the combustion section (31) after detecting a pilot flame by the combustion state detection means (38).
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