JP3031018B2 - 燃焼機器 - Google Patents
燃焼機器Info
- Publication number
- JP3031018B2 JP3031018B2 JP3340612A JP34061291A JP3031018B2 JP 3031018 B2 JP3031018 B2 JP 3031018B2 JP 3340612 A JP3340612 A JP 3340612A JP 34061291 A JP34061291 A JP 34061291A JP 3031018 B2 JP3031018 B2 JP 3031018B2
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- Regulation And Control Of Combustion (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は限界電流式酸素センサを
用いて空燃比制御を行う燃焼機器に関し、特に限界電流
式酸素センサを使用する際に発生が懸念されるセンサの
劣化を自己補正して正確な酸素濃度値で空燃比制御を行
う高信頼性の燃焼機器に関するものである。
用いて空燃比制御を行う燃焼機器に関し、特に限界電流
式酸素センサを使用する際に発生が懸念されるセンサの
劣化を自己補正して正確な酸素濃度値で空燃比制御を行
う高信頼性の燃焼機器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】一般に燃焼機器１は図６、図７に示すよ
うに室内に設置され、屋外から給気管２を介して燃焼用
空気を取込み、バーナ３にて燃焼し、熱交換器４を通っ
た排気ガスを排気管５より再び屋外に排出するように構
成されている。そして、このような燃焼機器の空燃比制
御は、予め燃料と空気の比率を計算しておき概略その比
率になるように制御している。すなわち、予め燃料と空
気の比率を計算しておき概略その比率になるように制御
装置７から、燃焼空気給気用ファン８と燃料供給用ポン
プ９を制御していた。しかしながら、燃焼機器を使用す
ると外気温度の変動・気圧の変動・燃料ポンプや送風フ
ァンの流量バラツキ或いは耐久性にまつわる変動等予測
しがたい変動要素が多く、結局空燃比は設計値通りには
制御できなかった。
うに室内に設置され、屋外から給気管２を介して燃焼用
空気を取込み、バーナ３にて燃焼し、熱交換器４を通っ
た排気ガスを排気管５より再び屋外に排出するように構
成されている。そして、このような燃焼機器の空燃比制
御は、予め燃料と空気の比率を計算しておき概略その比
率になるように制御している。すなわち、予め燃料と空
気の比率を計算しておき概略その比率になるように制御
装置７から、燃焼空気給気用ファン８と燃料供給用ポン
プ９を制御していた。しかしながら、燃焼機器を使用す
ると外気温度の変動・気圧の変動・燃料ポンプや送風フ
ァンの流量バラツキ或いは耐久性にまつわる変動等予測
しがたい変動要素が多く、結局空燃比は設計値通りには
制御できなかった。
【０００３】そこで我々は空気中の酸素濃度を直接検出
する限界電流式酸素センサを燃焼機器の燃焼排ガス流路
中に配置して、該センサーからの出力に基づいて空燃比
を制御することにより排ガス中の酸素濃度を一定にする
ことを考えた。
する限界電流式酸素センサを燃焼機器の燃焼排ガス流路
中に配置して、該センサーからの出力に基づいて空燃比
を制御することにより排ガス中の酸素濃度を一定にする
ことを考えた。
【０００４】
【発明が解決しようする課題】しかしながら、上記の限
界電流式酸素センサを用いて空燃比制御を行う構成にお
いては、限界電流式酸素センサが劣化、例えば限界電流
式酸素センサは微細な拡散孔を有するためこの拡散孔に
万が一ほこり等が詰まるとセンサ出力はたちまち低下し
てしまい、実際の排ガス中の酸素濃度よりセンサから得
られる酸素濃度出力の方が小さくなってしまう。この
為、酸素濃度の目標値を一定にしておくと、実際の排ガ
ス中の酸素濃度は目標値より大きくなってしまうという
問題が発生する。このセンサの誤測定のため燃焼機器は
目標の空燃比値で燃焼せず、場合によっては、不完全燃
焼で多量の一酸化炭素が発生したり、ＮＯｘが多量に発
生するという課題が生じる。
界電流式酸素センサを用いて空燃比制御を行う構成にお
いては、限界電流式酸素センサが劣化、例えば限界電流
式酸素センサは微細な拡散孔を有するためこの拡散孔に
万が一ほこり等が詰まるとセンサ出力はたちまち低下し
てしまい、実際の排ガス中の酸素濃度よりセンサから得
られる酸素濃度出力の方が小さくなってしまう。この
為、酸素濃度の目標値を一定にしておくと、実際の排ガ
ス中の酸素濃度は目標値より大きくなってしまうという
問題が発生する。このセンサの誤測定のため燃焼機器は
目標の空燃比値で燃焼せず、場合によっては、不完全燃
焼で多量の一酸化炭素が発生したり、ＮＯｘが多量に発
生するという課題が生じる。
【０００５】本発明はかかる従来の課題を解決するもの
で、センサの劣化を自己補正して排ガス中の酸素濃度が
常に設計値（制御目標値）通りになるように制御できる
信頼性の高い燃焼機器とすることを目的とする。
で、センサの劣化を自己補正して排ガス中の酸素濃度が
常に設計値（制御目標値）通りになるように制御できる
信頼性の高い燃焼機器とすることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
本発明の燃焼機器は、燃焼排ガス流路中に配置した限界
電流式酸素センサと、前記限界電流式酸素センサからの
出力に基づいて酸素濃度を検出する酸素濃度検出部と、
正常時の限界電流式酸素センサの出力を基準値として記
憶しておく記憶部と、燃焼排ガス中の酸素濃度の制御目
標値を設定する目標設定部と、前記限界電流式酸素セン
サの出力が制御目標値になるように燃焼を制御する燃焼
制御部を備え、前記目標設定部は、燃焼開始の都度、非
燃焼状態において、その燃焼開始前に得られる限界電流
式酸素センサの出力と前記記憶部に記憶している基準値
より制御目標値を設定するようにしている。
本発明の燃焼機器は、燃焼排ガス流路中に配置した限界
電流式酸素センサと、前記限界電流式酸素センサからの
出力に基づいて酸素濃度を検出する酸素濃度検出部と、
正常時の限界電流式酸素センサの出力を基準値として記
憶しておく記憶部と、燃焼排ガス中の酸素濃度の制御目
標値を設定する目標設定部と、前記限界電流式酸素セン
サの出力が制御目標値になるように燃焼を制御する燃焼
制御部を備え、前記目標設定部は、燃焼開始の都度、非
燃焼状態において、その燃焼開始前に得られる限界電流
式酸素センサの出力と前記記憶部に記憶している基準値
より制御目標値を設定するようにしている。
【０００７】
【作用】本発明は上記構成により、非燃焼時において、
燃焼前に都度得られる前記限界電流式酸素センサからの
出力と、記憶部に記憶している基準値、つまり正常時の
限界電流式酸素センサの出力に基づいて制御目標値を設
定し、この都度設定される制御目標値に対して制御する
ようにしているので、センサが劣化して特性が変化した
ような場合でも燃焼時の排ガス中の酸素濃度を常に設計
値通りとすることができる。
燃焼前に都度得られる前記限界電流式酸素センサからの
出力と、記憶部に記憶している基準値、つまり正常時の
限界電流式酸素センサの出力に基づいて制御目標値を設
定し、この都度設定される制御目標値に対して制御する
ようにしているので、センサが劣化して特性が変化した
ような場合でも燃焼時の排ガス中の酸素濃度を常に設計
値通りとすることができる。
【０００８】
【実施例】以下、本発明の実施例を添付図面にもとづい
て説明する。まず図２、図３を用いて燃焼機器の構成を
説明する。
て説明する。まず図２、図３を用いて燃焼機器の構成を
説明する。
【０００９】燃焼機器１は室内に設置され、給気管２よ
り燃焼用空気を屋外から取込み、バーナ３にて燃焼し、
熱交換器４を通った排気ガスを排気管５より再び屋外に
排出する。この燃焼機器１の排気管５の燃焼排ガス流路
中には限界電流式酸素センサ６が配置されている。限界
電流式酸素センサ６は燃焼排ガス中の酸素濃度を検出し
酸素濃度出力を制御部７へ送る。制御部７は、燃焼前に
大気中の酸素濃度をもとにした演算により、燃焼時にお
ける燃焼排ガス中の酸素濃度信号の目標値を決定し、燃
焼排ガス中が常にその目標値になるように、燃焼空気給
気用ファン８と燃料供給用ポンプ９を制御する。
り燃焼用空気を屋外から取込み、バーナ３にて燃焼し、
熱交換器４を通った排気ガスを排気管５より再び屋外に
排出する。この燃焼機器１の排気管５の燃焼排ガス流路
中には限界電流式酸素センサ６が配置されている。限界
電流式酸素センサ６は燃焼排ガス中の酸素濃度を検出し
酸素濃度出力を制御部７へ送る。制御部７は、燃焼前に
大気中の酸素濃度をもとにした演算により、燃焼時にお
ける燃焼排ガス中の酸素濃度信号の目標値を決定し、燃
焼排ガス中が常にその目標値になるように、燃焼空気給
気用ファン８と燃料供給用ポンプ９を制御する。
【００１０】上記制御部７は図１のブロック図に示すよ
うに構成されている。すなわち図１において、６はすで
に述べた限界電流式酸素センサ、１０はこの限界電流式
酸素センサ６からの出力を電圧に変換して酸素濃度を検
出する酸素濃度検出部、１１は正常酸素濃度時の上記限
界電流式酸素センサ６からの出力値を記憶している記憶
部で、予め正常酸素濃度時に限界電流式酸素センサ６の
出力値を測定してこれを記憶させてある。１２は目標設
定部で、燃焼開始の都度上記限界電流式酸素センサ６か
ら得られる出力と記憶部からの出力を比較して、燃焼中
に制御目標とする酸素濃度（制御目標値）を設定するよ
うになっている。
うに構成されている。すなわち図１において、６はすで
に述べた限界電流式酸素センサ、１０はこの限界電流式
酸素センサ６からの出力を電圧に変換して酸素濃度を検
出する酸素濃度検出部、１１は正常酸素濃度時の上記限
界電流式酸素センサ６からの出力値を記憶している記憶
部で、予め正常酸素濃度時に限界電流式酸素センサ６の
出力値を測定してこれを記憶させてある。１２は目標設
定部で、燃焼開始の都度上記限界電流式酸素センサ６か
ら得られる出力と記憶部からの出力を比較して、燃焼中
に制御目標とする酸素濃度（制御目標値）を設定するよ
うになっている。
【００１１】すなわち、図４に限界電流式酸素センサの
特性を示すが、限界電流式酸素センサの出力（限界電
流）は、概ね酸素濃度に比例し、かつ正常なセンサは
（Ａ）の特性、経年変化等によりセンサの劣化が発生す
ると（Ｂ）の特性となり、それらの関係も概ね比例して
いる。したがって常に一定である燃焼前の大気中の酸素
濃度に対する酸素濃度出力Ｂ１がわかると、前述した特
性関係からこのＢ１をもとに演算を行い、燃焼排ガス中
の目標酸素濃度に対する酸素濃度出力Ｂ２を予測するこ
とが可能である。また、同様に高地での使用等で環境が
異なる時、酸素濃度が薄くなる分、酸素濃度出力も小さ
くなり、例えば、（Ｃ）のような特性となるが、そのと
きでも同様に、Ｃ１がわかると、Ｃ２を設定することが
できる。
特性を示すが、限界電流式酸素センサの出力（限界電
流）は、概ね酸素濃度に比例し、かつ正常なセンサは
（Ａ）の特性、経年変化等によりセンサの劣化が発生す
ると（Ｂ）の特性となり、それらの関係も概ね比例して
いる。したがって常に一定である燃焼前の大気中の酸素
濃度に対する酸素濃度出力Ｂ１がわかると、前述した特
性関係からこのＢ１をもとに演算を行い、燃焼排ガス中
の目標酸素濃度に対する酸素濃度出力Ｂ２を予測するこ
とが可能である。また、同様に高地での使用等で環境が
異なる時、酸素濃度が薄くなる分、酸素濃度出力も小さ
くなり、例えば、（Ｃ）のような特性となるが、そのと
きでも同様に、Ｃ１がわかると、Ｃ２を設定することが
できる。
【００１２】１３は上記限界電流式酸素センサ６からの
出力を前記目標設定部１２からの制御目標値と比較しな
がら燃焼空気給気用ファン８及び燃料供給用ポンプ９を
制御する燃焼制御部で、燃焼中に酸素濃度検出部１０よ
り頻繁に送られてくる燃焼排ガス中の酸素濃度出力が制
御目標値と等しくなるように、燃焼空気給気用ファン８
と燃料供給用ポンプ９をそれぞれ制御する。
出力を前記目標設定部１２からの制御目標値と比較しな
がら燃焼空気給気用ファン８及び燃料供給用ポンプ９を
制御する燃焼制御部で、燃焼中に酸素濃度検出部１０よ
り頻繁に送られてくる燃焼排ガス中の酸素濃度出力が制
御目標値と等しくなるように、燃焼空気給気用ファン８
と燃料供給用ポンプ９をそれぞれ制御する。
【００１３】上記構成において、その動作を図５に示す
制御フローを用いて説明すると、運転スイッチをオンに
した後、燃焼開始までの間に燃焼空気給気用ファン８の
み運転させ大気中の酸素濃度を酸素濃度検出部１０が検
出する。この酸素濃度検出部１０からの出力を基に目標
設定部１２が記憶部１１からの酸素濃度出力との関係を
演算し、その時の酸素濃度の制御目標値を設定する。そ
して、燃焼開始後、酸素濃度検出部１０で燃焼排ガス中
の酸素濃度を検出し、これを酸素濃度の制御目標値と比
較する。そして両者が等しくなるように、燃焼空気給気
用ファン８及び燃料供給用ポンプ９を制御して、燃焼ガ
ス中の酸素濃度が設計値通りとなるようにする。
制御フローを用いて説明すると、運転スイッチをオンに
した後、燃焼開始までの間に燃焼空気給気用ファン８の
み運転させ大気中の酸素濃度を酸素濃度検出部１０が検
出する。この酸素濃度検出部１０からの出力を基に目標
設定部１２が記憶部１１からの酸素濃度出力との関係を
演算し、その時の酸素濃度の制御目標値を設定する。そ
して、燃焼開始後、酸素濃度検出部１０で燃焼排ガス中
の酸素濃度を検出し、これを酸素濃度の制御目標値と比
較する。そして両者が等しくなるように、燃焼空気給気
用ファン８及び燃料供給用ポンプ９を制御して、燃焼ガ
ス中の酸素濃度が設計値通りとなるようにする。
【００１４】
【発明の効果】以上のように本発明の燃焼機器は、燃焼
前にその都度酸素濃度の制御目標値を設定するので、経
年変化によるセンサの劣化に対し、またいかなる使用環
境条件に対しても自己補正を行って排ガス中の酸素濃度
を常に設計値（制御目標値）通りにすることができ、信
頼性の高い燃焼機器を実現することができる。また、燃
焼排ガス中の酸素濃度を常に設計値通りにできるから低
ＮＯｘ化も可能となる。
前にその都度酸素濃度の制御目標値を設定するので、経
年変化によるセンサの劣化に対し、またいかなる使用環
境条件に対しても自己補正を行って排ガス中の酸素濃度
を常に設計値（制御目標値）通りにすることができ、信
頼性の高い燃焼機器を実現することができる。また、燃
焼排ガス中の酸素濃度を常に設計値通りにできるから低
ＮＯｘ化も可能となる。
【図１】本発明の一実施例における燃焼機器の制御ブロ
ック図
ック図
【図２】同燃焼機器の概略構成を示す正面図
【図３】同燃焼機器の側面図
【図４】同燃焼機器に用いる限界電流式酸素センサの特
性図
性図
【図５】同燃焼機器の制御フロー図
【図６】従来の燃焼機器の概略構成を示す正面図
【図７】同燃焼機器の側面図
６ 限界電流式酸素センサ １０ 酸素濃度検出部 １２ 目標設定部 １３ 燃焼制御部
フロントページの続き (72)発明者 村上 茂 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭58−161859（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−162858（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01N 27/41 F23N 5/00 F23N 5/24 107
Claims (1)
- 【請求項１】燃焼排ガス流路中に配置した限界電流式酸
素センサと、前記限界電流式酸素センサからの出力に基
づいて酸素濃度を検出する酸素濃度検出部と、正常時の
限界電流式酸素センサの出力を基準値として記憶してお
く記憶部と、燃焼排ガス中の酸素濃度の制御目標値を設
定する目標設定部と、前記限界電流式酸素センサの出力
が制御目標値になるように燃焼を制御する燃焼制御部を
備え、前記目標設定部は、燃焼開始の都度、非燃焼状態
において、その燃焼開始前に得られる限界電流式酸素セ
ンサの出力と前記記憶部に記憶している基準値より制御
目標値を設定するようにした燃焼機器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3340612A JP3031018B2 (ja) | 1991-12-24 | 1991-12-24 | 燃焼機器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3340612A JP3031018B2 (ja) | 1991-12-24 | 1991-12-24 | 燃焼機器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05172329A JPH05172329A (ja) | 1993-07-09 |
| JP3031018B2 true JP3031018B2 (ja) | 2000-04-10 |
Family
ID=18338647
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3340612A Expired - Lifetime JP3031018B2 (ja) | 1991-12-24 | 1991-12-24 | 燃焼機器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3031018B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5114444B2 (ja) * | 2009-03-12 | 2013-01-09 | トヨタ自動車株式会社 | 酸素センサ制御装置および酸素センサ制御方法 |
-
1991
- 1991-12-24 JP JP3340612A patent/JP3031018B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05172329A (ja) | 1993-07-09 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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