JP2806000B2

JP2806000B2 - 空燃比制御装置

Info

Publication number: JP2806000B2
Application number: JP20091190A
Authority: JP
Inventors: 勝弘楠田; 陽一郎村上
Original assignee: Noritz Corp
Current assignee: Noritz Corp
Priority date: 1990-07-27
Filing date: 1990-07-27
Publication date: 1998-09-30
Anticipated expiration: 2013-09-30
Also published as: JPH0486410A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、空燃比制御装置に関する。

（従来の技術およびその課題）例えば、風呂釜の燃焼室内での空燃比制御装置として
は、例えば該燃焼室にかかる負荷、つまり、湯量、湯温
などに応じて燃料調整手段であるガス量調整弁を調整し
て燃料供給量を増減するとともに、空気量調整手段であ
る送風ファンを駆動して空気送風量を増減させ、これに
よって空燃比が一定に保たれるように制御するものがあ
る。

第２図はこのような空燃比制御装置の従来例の概略化
ブロック図である。この空燃比制御装置２は、燃焼室４
を一定の空燃比で制御するように、該燃焼室４に対し
て、ガス量調整手段であるガス量調整弁６から燃料であ
るガス８の供給量を増減すると共に、直流モータ10で駆
動される空気量調整手段である送風ファン12でもって該
空気14の送風量を増減しようとするものである。

このような空燃比制御装置２は、マイクロコンピュー
タからなる中央制御回路16と、空気量制御回路18と、ガ
ス量制御回路20とを有したものである。中央制御回路16
は、燃焼室４に設けられた図示しない酸素センサから酸
素濃度を検出入力するとともに、直流モータ10の図示し
ない回転数検出手段からそれの現在回転数を検出入力
し、ガス量と酸素濃度とから一定の空燃比に保つための
空気送風量、つまり目標回転数を設定し、かつ設定した
目標回転数と現在回転数とを比較し、その比較に応じて
該直流モータ10を回転制御するものであって、そのため
に空気量制御回路18に対して該比較に対応した空気量調
整信号を出力するものであり、かつ、燃焼室４内のガス
量を空燃比に応じて制御するためにガス量制御回路20に
はそれに対応したガス量調整信号を、それぞれ出力する
ようになっている。

そして、空気量制御回路18は、直流モータ駆動電源22
と、前記直流モータ10とを有している。直流モータ駆動
電源22は、中央制御回路16からの空気量調整信号の入力
に対応して直流モータ10に直流電圧を印加して該直流モ
ータ10を回転駆動するようになっている。

ガス量制御回路20は、ガス量調整信号の入力に応答し
て、ガス量調整弁６の開度を調整するようになってい
る。

空燃比を決定するガス量と空気量とのうち、空気量で
もっての該空燃比の制御動作を第３図を参照して説明す
る。第３図は横軸に時間をとったもので、同図の（ａ）
は、ガス量調整弁６の駆動信号の波形、（ｂ）は直流モ
ータ電源の波形、および（ｃ）は直流モータの回転数を
それぞれ示している。

いま、風呂の湯温を下げるなどのためガス量調整弁６
の開度をH0からH1（＜H0）に小さくして燃焼室４内のガ
ス量を減少させる場合には、空燃比を一定に保ちなが
ら、そのガス量の減少を行う必要がある。そのため、燃
焼室４内の空気量も、ガス量の減少に見合って減少させ
る必要がある。

そこで、時刻t0において直流モータ10の現在回転数が
r0であるのを、回転数（目標回転数）r1（＜r0）にまで
減らして空気送風量を減少させるため、中央制御回路16
は、直流モータ10の現在回転数r0を入力するとともに、
目標回転数r1と現在回転数r0との差に対応して直流モー
タ駆動電源22に空気量調整信号を出力する。これによっ
て、直流モータ駆動電源22は、それに対応してV0からV1
（＜V0）に低下した直流電圧を直流モータ10に印加して
該直流モータ10の回転数を目標回転数r1にまで減少させ
る。

こうして、直流モータ10の回転数が目標回転数r1にま
でなって空気送風量が調整されて燃焼室４内の空燃比が
一定に制御される。

ところが、直流モータ10はよく知られた動作特性から
いって、回転数が上がる場合とは異なって、下がる場合
には、それに対する直流電圧の印加タイミングとなる時
刻t0からただちに、回転数r1に立ち下がるのではなく、
それよりもかなり遅れた時刻t2で回転数r1に立ち下が
る。

このように、直流モータ10の回転数が目標回転数にま
で立ち下がるのに時間がかかる一方で、ガス量調整弁６
の開度を調整してのガス量減少の応答速度はよいため、
時刻t0とt2との間の過渡期では、燃焼室４内のガス量は
減少しているのに、空気量が元の状態のままであるか
ら、その過渡期ではガス量に対する空気量の割合が多く
なり、結果として空燃比が崩れていることになる。

このように空燃比が崩れることは、極端な場合には、
ガスの炎が空気で吹き飛ばされて立ち消えになったりす
るなどの不具合がある。

このような不具合を解消するために、従来、ガス量調
整弁６の開度をH0からH1にするタイミングをΔｔ遅らせ
て時刻t1にして、ガス量調整弁６の開度を調整してガス
量を減少させるタイミングと、空気量を減少させるタイ
ミングとができる限り一致するようにしていたが、この
タイミングの設定は実験作業の繰り返しによって行うと
ともに、それを中央制御回路16における燃焼制御シーケ
ンスのソフトに組み込むなどをする必要がある。このよ
うな実験作業の繰り返しとかソフトへの組み込みは、そ
れだけ、製造工程に手数がかかり、そのコストアップを
来すという不具合があるものであった。

したがって、本発明においては、上述の実験作業とか
ソフトの組み込みなどが不要で、すなわち、製造に手数
がかからず、そのうえコストダウンすることを可能にす
る一方で、空燃比を一定に制御しつつ、ガス量の減少に
合わせて、直流モータの回転数を応答性よく立ち下げて
燃焼室への空気量を減少させることができるようにする
ことを目的としている。

（課題を解決するための手段）このような目的を達成するために、本発明の空燃比制
御装置においては、燃焼室内に燃料と共に、直流モータ
で駆動される空気量調整手段で該空気を送風するもので
あって、中央制御回路、および空気量制御回路を有し、
中央制御回路は、所定の空燃比に対応して空気量制御回
路に空気量調整信号を出力するとともに、直流モータへ
の印加電圧を調整してそれの回転数を立ち下がらせて燃
焼室内の空気量を減少させるときに発電制動信号を出力
するものであり、空気量制御回路は、直流モータ駆動電
源、直流モータ、および発電制動回路を有し、直流モー
タ駆動電源は、空気量調整信号の入力に対応して直流モ
ータに電圧を印加して該直流モータを回転駆動するもの
であるとともに、該直流モータは、空気量調整手段を駆
動するものであり、発電制動回路は、発電制動信号の入
力に応答して直流モータを発電制動するものであること
を特徴としている。

（作用）上記構成によれば、直流モータの回転数を立ち下がら
せて燃焼室内の空気量を減少させるときには中央制御回
路から発電制動回路に発電製造信号を出力し、発電制動
回路によって直流モータを発電制動することから、燃焼
室の負荷に対応させてガス量を減少させるときに、該ガ
ス量の減少にあわせて、かつ燃焼室の空燃比を一定に制
御しつつ、直流モータの回転数を立ち下げて空気送風量
を減少させることができる。

（実施例）以下、本発明の実施例を図面を参照して詳細に説明す
る。

第１図は本発明の実施例に係る空燃比制御装置のブロ
ック図であり、第２図と対応する部分には同一の符号を
付している。第１図において、従来例に係る第２図と同
一の符号に係る部分についてのここでの詳しい説明は省
略する。

本実施例では、直流モータ10に発電制動回路24を設け
たことを特徴を有している。発電制動回路24は、直流モ
ータ10に並列に抵抗26と、トランジスタ28のコレクタ・
エミッタとを直列に挿入接続して構成されている。トラ
ンジスタ28は、中央制御回路16から発電制動信号が与え
られるようになっている。

動作を第３図を参照して説明すると、時刻t0で直流モ
ータ10の現在回転数r0から目標回転数r1にして空気送風
量を減少させるとき、中央制御回路16は、直流モータ10
の現在回転数r0を入力するとともに、目標回転数r1と現
在回転数r0との差に対応して直流モータ駆動電源22に空
気量調整信号を出力すると同時に、発電制動回路24のト
ランジスタ28のベースにハイレベルの発電制動信号を出
力する。

これによって、直流モータ駆動電源22は、それに対応
して直流電圧をV0からV1にして直流モータ10に印加して
該直流モータ10の回転数を目標回転数r1方向に減少させ
る。

この場合、発電制動回路24のトランジスタ28は発電制
動信号の入力によってオンしているから、直流モータ10
の回転エネルギは、抵抗26で消費されるから、直流モー
タ10の回転数は時刻t2′で目標回転数r1にまで制動され
て急速に低下することとなる。

一方、ガス量調整弁６の開度は時刻t0でただちに中央
制御回路16でもって制御されてH0からH1にまでなってガ
ス量が減少しているが、ガス量が減少する時刻t0と空気
量が減少する時刻t2′との間は、時間差はあるものの、
その時間差は僅かであるために、燃焼室４内の空燃比は
従来例よりも大幅にタイミングよく一定に制御された状
態となる。

（発明の効果）以上説明したことから明らかなように本発明によれ
ば、燃焼に応じてガス量を減少方向に調整するときには
そのガス量の減少タイミングを遅らせる必要がないか
ら、その減少タイミングの設定のための実験作業とか中
央制御回路へのその減少タイミングに関するソフトの組
み込みなどが不要となり、結果として、製造に手数がか
からず、そのうえコストダウンすることが可能になる。
また、ガス量を減少させるときには、そのガス量の減少
に合わせて、直流モータの回転数を応答性よく立ち下げ
ることができるから、燃焼室における空燃比の制御を容
易に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例に係る空燃比制御装置のブロッ
ク図、第２図は従来例に係る空燃比制御装置のブロック
図、第３図は実施例と従来例それぞれの動作説明に供す
るもので、（ａ）はガス量調整弁の開度に関する波形
図、（ｂ）は直流モータへの印加電圧の波形図、（ｃ）
は直流モータの回転数の変化を示す図である。４……燃焼室、６……ガス量調整弁、10……直流モー
タ、12……送風ファン（空気量調整手段）、16……中央
制御回路、18……空気量制御回路、20……ガス量制御回
路、22……直流モータ駆動電源、24……発電制動回路。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】燃焼室（４）内に燃料と共に、直流モータ
（10）で駆動される空気量調整手段（12）で該空気を送
風する空燃比制御装置であって、中央制御回路（16）、および空気量制御回路（18）を有
し、中央制御回路（16）は、所定の空燃比に対応して空気量
制御回路（18）に空気量調整信号を出力するとともに、
直流モータ（10）への印加電圧を調整してそれの回転数
を立ち下がらせて燃焼室（４）内の空気量を減少させる
ときに発電制動信号を出力するものであり、空気量制御回路（18）は、直流モータ駆動電源（22）、
直流モータ（10）、および発電制動回路（24）を有し、直流モータ駆動電源（22）は、空気量調整信号の入力に
対応して直流モータ（10）に電圧を印加して該直流モー
タ（10）を回転駆動するものであるとともに、該直流モ
ータ（10）は、空気量調整手段（12）を駆動するもので
あり、発電制動回路（24）は、発電制動信号の入力に応答して
直流モータ（10）を発電制動するものであることを特徴とする空燃比制御装置。