JP3155543B2

JP3155543B2 - 燃焼式ヒータの制御装置

Info

Publication number: JP3155543B2
Application number: JP18521290A
Authority: JP
Inventors: 研二八木澤
Original assignee: Calsonic Kansei Corp
Current assignee: Calsonic Kansei Corp
Priority date: 1990-07-16
Filing date: 1990-07-16
Publication date: 2001-04-09
Anticipated expiration: 2016-04-09
Also published as: JPH0478611A

Description

【発明の詳細な説明】［発明の目的］（産業上の利用分野）本発明は、燃焼式ヒータの制御装置に係り、特に構成
部品の特性変化や外気温度の変動等にかかわりなく常に
確実に着火させることができる燃焼式ヒータの制御装置
に関する。

（従来の技術）車室内の暖房を行うための熱源として、通常、エンジ
ンを冷却して高温となったエンジン冷却水が利用されて
いる。しかし、例えば、バス、ワンボックスカーなどの
ように車室内の容積が比較的大きく、暖房に多量の熱を
要する車両では、エンジン冷却水のみを熱源としたので
は熱量が不足する場合があるため、ガソリン、灯油ある
いは軽油等を燃焼させることにより強制的にエンジン冷
却水を加熱する燃焼式ヒータが、補助的な熱源として用
いられている。このような燃焼式ヒータは、実開昭57−
128506号公報等に開示されている。

第４図は、従来の燃焼式ヒータの一例を示すものであ
り、この燃焼式ヒータ１は、エンジンの冷却系統内にあ
って例えば図示しない自動車用空気調和装置のヒータコ
アに直列に接続され、このヒータコアに流入する冷却水
を加熱する働きをするようになっている。

この燃焼式ヒータ１は、燃料ポンプ２により図示しな
い燃料タンクから気化マット３に供給され気化された燃
料と、送風機４により空気吸入口５から供給された燃焼
用空気とを燃焼室６で混合し、この混合気をグロープラ
グ７で点火し燃焼室６内で連続的に燃焼させるようにな
っている。こうして燃焼室６内に高温の燃焼ガスが発生
する。なお、混合気の燃焼時、燃焼室６内には火焔が生
成している。

燃焼室６内に発生した燃焼ガスは、燃焼筒８の先端で
反転し、燃焼筒８の外周壁と伝熱筒９の内周壁との間を
通り、排気口10から外部に排出される。

一方、この燃焼式ヒータ１で加熱されるエンジン冷却
水は、ウォータポンプ11により温水入口（エンジン側）
12から外筒13の内周壁と伝熱筒９の外周壁との間の通路
14に導かれ、伝熱筒９を介して高温の燃焼ガスとの間の
熱交換により加熱されつつ温水出口（ヒータコア側）15
から図示しないヒータコア内に導かれ、このヒータコア
を通過する空気との熱交換により車室内に吹き出される
空気を加熱するようになっている。これにより、車室内
を十分に暖房することができる。

また、この燃焼式ヒータ１には、燃焼室６内の温度を
検出するフレームセンサ21と、冷却水の温度を検出する
水温センサ22と、伝熱筒９の表面温度を検出するオーバ
ヒートセンサ23とがそれぞれ所定の位置に配設され、こ
れらのセンサ21〜23からの各種情報は、燃焼式ヒータ１
を制御する制御装置20に入力されるようになっている。

そして、この制御装置20は、燃焼式ヒータ１の運転を
開始させる手動スイッチ24がONされると、前記各種セン
サ21〜23からの情報に基づいて、例えば、第５図に示す
タイミングに従って、燃料ポンプ２、送風機４、グロー
プラグ７及びウォータポンプ11を制御し、燃焼式ヒータ
１により加熱されるエンジン冷却水の温度が所定の温度
範囲内になるように燃焼を制御するようになっている。

この制御装置20による制御のうち、着火時の制御（着
火シーケンス）は、第５図のタイミングチャートに示す
通りであって、制御装置20は、手動スイッチ24がONされ
ると、まず、約５秒間送風機４を掃気のため最高出力た
るフル状態で作動させ、その後約30秒間グロープラグ７
をONして、その表面を着火に必要な温度まで予め加熱さ
せると共に、その余熱により気化マット３を予熱させる
（グロー予熱）。

そして、制御装置20は、グロー予熱終了後、まず、約
５秒間燃料ポンプ２を最高出力たるフル状態で作動さ
せ、気化マット３で気化した燃料を燃焼室６内に供給す
る。その後、着火を確実ならしめるため、燃料ポンプ２
の出力を一旦中間出力たるハーフ状態に落すと同時に、
送風機４を中間出力たるハーフ状態で作動させ燃焼用空
気を燃焼室６内に供給する。これにより、燃焼室６内の
混合気が着火し、燃焼が開始する。そして、この燃焼を
確実に持続させるため、燃料ポンプ２と送風機４がハー
フ状態になってから約３秒後に、燃料ポンプ２と送風機
４の各出力を同時にフル状態に切り替える。

その後、フレームセンサ21により検出された燃焼室６
内の温度が所定温度以上に上昇して着火（ないし燃焼）
が確認されると、制御装置20は、グロープラグ７をOFF
する。

なお、従来の制御装置20には、始動時に所定時間経過
しても着火されないといういわゆる着火ミスが生じた場
合に対処するため、着火ミスが検知されると自動的に再
度着火作動をするようグロープラグ７、燃料ポンプ２及
び送風機４を制御するようになっているものがある。

（発明が解決しようとする課題）しかしながら、このような従来の制御装置20にあって
は、燃料ポンプ２と送風機４の各制御が、単にタイマに
基づく時間制御となっているため、燃料ポンプ２や送風
機４の耐久劣化に伴う特性変化や、外気温度の変動等の
影響を受けて、始動時に１回で着火する割合（着火率）
が低下する虞がある。また、このように着火が不安定と
なると、排気口10から白煙が出る等の不具合が生じて、
ユーザに不快感を与えることもある。

すなわち、前述のように、着火時には、燃料ポンプ２
と送風機４をまずハーフ状態にして確実に１回着火させ
た後、火焔がある程度成長した段階で燃料ポンプ２と送
風機４をフル状態に切り替えて燃焼を確実に持続させる
ようにしているが、燃料ポンプ２と送風機４をハーフ状
態からフル状態に切り替えるタイミングは、火焔の成長
状態に対する関係において早すぎても遅すぎてもいけな
い（早すぎると火焔が十分成長していないため空気で冷
やされ消火してしまうし、遅すぎると逆に空気不足のた
め火焔が退潮傾向にあるため火種が足りずやはり消火し
てしまう）。この点、従来は、前述のように、燃料ポン
プ２と送風機４をハーフ状態にしてから所定時間（３
秒）が経過すると、一律にそれらの出力をフル状態に切
り替えていた。しかし、燃料ポンプ２や送風機４は、そ
の耐久劣化に伴ってそれぞれ立上りの燃料供給量やファ
ンの立上り速度が変化するため、たとえ所定時間経過後
に制御装置20からの信号を受けたとしても、常に適切な
タイミングでフル状態に移行できるとは限らない。ま
た、そもそも外気温度の高低により火焔の成長速度が変
わるため、たとえ燃料ポンプ２や送風機４の特性変化が
無視できる場合でも、常に適切なタイミングになるとは
限らない。いずれにしろ、切り替えのタイミングを失す
ると、着火ミスが発生することになる。そして、着火ミ
スが生じると、不完全燃焼ガスが排気口10から排出され
ることになる。

本発明は、上記従来技術の問題点を解決するためにな
されたものであり、燃料ポンプや送風機の耐久劣化によ
る特性変化や外気温度の変動等にかかわりなく常に確実
に着火させることができる燃焼式ヒータの制御装置を提
供することを目的とする。

［発明の構成］（課題を解決するための手段）前記目的を達成するための本発明は、燃料ポンプによ
り供給された燃料と送風機により供給された空気とを燃
焼室内で混合し、この混合気をグロープラグにより着火
し前記燃焼室内で連続燃焼させるようにした燃焼式ヒー
タの制御装置において、前記混合気の燃焼時に生成する
火焔の温度を検出する火焔温度検出手段と、着火時に、
前記火焔温度検出手段により検出された火焔温度が設定
温度以上に達したとき、前記燃料ポンプ及び前記送風機
を中間出力から最高出力に切り替える出力切替手段とを
有することを特徴とする。

（作用）このように構成された燃焼式ヒータの制御装置は、以
下のように作用する。

出力切替手段は、着火時に、火焔温度検出手段により
検出された火焔温度が設定温度に達すると、火焔がある
程度成長しているものと判断して、燃料ポンプ及び送風
機をそれぞれ中間出力から最高出力に切り替える。

これにより、燃焼式ヒータは、燃料ポンプや送風機の
耐久劣化による特性変化や外気温度の変動等にかかわり
なく常に確実に着火され、燃焼を持続することになる。

（実施例）以下、本発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明
する。

第１図は、本発明の一実施例に係る燃焼式ヒータの制
御装置の概略構成図であり、第４図に示す部材と同一の
部材には、同一の符号を付している。なお、燃焼式ヒー
タの構成は、第４図に示す従来のものと同一であるの
で、その説明は省略する。

第１図に示すように、本発明の制御装置は、制御部3
0、メモリ31及びタイマ32を有し、制御部30には、入力
側に手動スイッチ24とフレームセンサ21が、出力側にグ
ロープラグ７、燃料ポンプ２及び送風機４がそれぞれ接
続されている。これらの内、フレームセンサ21により火
焔温度検出手段が形成され、また、制御部30とメモリ31
により出力切替手段が形成されている。なお、制御部3
0、メモリ31及びタイマ32は、前述した第４図に示す制
御装置20内に備えられている。

制御部30は、各種入力信号を演算処理して、グロープ
ラグ７、燃料ポンプ２及び送風機４を作動させる信号を
これらに出力する。なお、本実施例では、制御部30は、
後述する着火時における燃料ポンプ２及び送風機４の出
力切り替え制御以外は、燃焼式ヒータ１に対して従来と
同様の制御を行うものとする。

メモリ31には、燃料ポンプ２と送風機４をそれぞれ中
間出力たるハーフ状態から最高出力たるフル状態に切り
替えるのに適切なタイミングを具現する火焔温度（例え
ば200℃）が、予め設定温度として記憶されている。前
述のように、着火を確実ならしめるためには、火焔があ
る程度成長した段階（火焔温度で見ると、約200℃〜約4
00ないし500℃）で燃料ポンプ２と送風機４をフル状態
に切り替えるのが好ましく、本実施例では、燃料ポンプ
２と送風機４の耐久劣化に伴う立上りの遅れの可能性を
考慮して、切り替えのタイミングを下方の火焔温度200
℃に設定しておく。

また、タイマ32は、制御部30が時間制御を行う上で必
要な時間を計測するためのものである。

フレームセンサ21は、前述のように、従来、着火を確
認するための手段として、燃焼室６内の温度を検出する
ために使用されているものであるが、本実施例では、こ
れを火焔温度検出手段として代用し、燃焼時に生成する
火焔の温度を検出するためにも使用する。勿論、火焔温
度の検出をできるだけ正確に行うため、別のフレームセ
ンサを適切な位置に配置しても良い。また、火焔温度を
検出するためのセンサは、フレームセンサのような測温
抵抗体のほか、熱電対でも良く、任意の適当なセンサを
選択すれば良い。

第２図は、このように構成された制御装置の着火時の
タイミングチャートである。

この制御装置は、第２図に示すように、始動約40秒後
に燃料ポンプ２と送風機４の各出力を一旦ハーフ状態に
設定し、その後、火焔温度が200℃に達した時に、燃料
ポンプ２と送風機４の各出力を最高出力のフル状態に切
り替えるような制御を行う。これ以外の部分の制御につ
いては、従来の制御と全く同様である（第５図を参
照）。

第３図は、このような制御を含む本制御装置の着火時
の動作フローチャートであって、前述した着火ミス防止
システムを適用した場合を例示している。

まず、制御部30は、手動スイッチ24がONされているか
否かを判断し（S1）、その結果、手動スイッチ24がONさ
れていれば、最初の着火動作であることを記憶するため
メモリ31内のカウンタｎに１を代入する（S2）と共に、
掃気のため送風機４をフル状態で作動させる（S3）。

それから、制御部30は、所定の掃気時間（例えば５
秒）が経過するまで待機し（S4）、その掃気時間が経過
すると、送風機４の作動を停止させると共に、グロー予
熱を行うためグロープラグ７に給電してこれを加熱させ
る（S5）。

それから、制御部30は、所定の予熱時間（例えば約30
秒）が経過するまで待機し（S6）、その予熱時間が経過
すると、まず、燃料ポンプ２だけを例えば約５秒間フル
状態で作動させ（S7）、その後、燃料ポンプ２の出力を
ハーフ状態に下げると同時に送風機４をハーフ状態で作
動させ（S8）、燃焼を開始させる。

それから、制御部30は、フレームセンサ21により検出
された火焔温度を入力し（S9）、この火焔温度が例えば
200℃以上か否かを判断することによって、火焔の成長
状態を検知する（S10）。その結果、火焔温度が200℃に
達していなければ、S8に戻ってそれが200℃に達するま
で待機し、火焔温度が200℃に達すれば、制御部30は、
燃料ポンプ２と送風機４の各出力をフル状態に切り替え
るようこれらに信号を出力する（S11）。これによっ
て、燃焼が確実に成長し持続するようになる。

それから、制御部30は、フレームセンサ21からの燃焼
室内温度を入力し、この温度が所定時間（例えば、燃料
ポンプ２の始動後約90秒）内に、燃焼が開始した燃焼開
始状態に相当する所定温度以上になったか否かを判断す
ることによって、着火の有無を確認する（S12、S13）。

そして、制御部30は、着火を確認すると、グロープラ
グ７への給電を停止し、カウンタｎをリセットして通常
の暖房制御モードに移行し、水温が所定の温度範囲内に
なるように燃焼を制御する（S14）。

これに対して、制御部30は、S12、S13において着火し
なかったと判断すると、再度の着火動作に備えて、燃料
ポンプ２の作動を停止させ（S15）、燃焼室６内を掃気
するために必要な所定の掃気時間経過後、送風機４の作
動を停止させる（S16、S17）。

それから、制御部30は、メモリ31のカウンタｎの値を
１だけインクリメントして着火ミスが発生したことを記
憶させ（S18）、そのカウンタｎの値が２以下だと、S5
に戻って再度の着火動作を行わせる（S19）。しかし、
このカウンタｎの値が３になると、つまり、以上２回の
着火動作でも着火しなかった場合には、全動作を終了さ
せる。

従って、本実施例によれば、火焔の成長状態を火焔温
度を検出することによって検知し、火焔がある程度成長
した時（火焔温度が約200℃の時）に燃料ポンプ２と送
風機４の各出力をハーフ状態からフル状態に切り替える
ようにしたので、燃料ポンプ２や送風機４の耐久劣化に
よる特性変化や外気温度の変動等にかかわりなく、常
に、適切なタイミングで燃料ポンプ２と送風機４の各出
力を切り替えることが可能となり、燃焼式ヒータ１は確
実に着火するようになる。従って、その着火信頼性が向
上する。

また、本実施例によれば、火焔の温度を検出するセン
サとして、従来設けられていたフレームセンサ21を代用
するようにしたので、従来の装置構成に何ら変更を加え
ることなく単にプログラムの変更だけで済むので、コス
トアップはほとんどない。仮に、火焔温度検出用のセン
サを別に設けたとしても、他の装置構成に変更はないの
でコストアップは最小限で済む。

［発明の効果］以上の説明により明らかなように、本発明によれば、
燃料ポンプや送風機の耐久劣化による特性変化や外気温
度の変動等にかかわりなく常に燃焼式ヒータを確実に着
火させることが可能となり、着火信頼性が向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例に係る燃焼式ヒータの制御
装置の概略構成図、第２図は、第１図の制御装置の着火時のタイミングチャ
ート、第３図は、第１図の制御装置の着火時の動作フローチャ
ート、第４図は、従来の燃焼式ヒータの概略構成図、第５図は、第４図の制御装置のタイミングチャートであ
る。１……燃焼式ヒータ、２……燃料ポンプ、４……送風
機、６……燃焼室、７……グロープラグ、 21……フレームセンサ（火焔温度検出手段）、 30……制御部（出力切替手段）、 31……メモリ（出力切替手段）、32……タイマ。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】燃料ポンプ（２）により供給された燃料と
送風機（４）により供給された空気とを燃焼室（６）内
で混合し、この混合気をグロープラグ（７）により着火
し前記燃焼室（６）内で連続燃焼させるようにした燃焼
式ヒータ（１）の制御装置において、前記混合気の燃焼時に生成する火焔の温度を検出する火
焔温度検出手段（21）と、着火時に、前記火焔温度検出手段（21）により検出され
た火焔温度が設定温度以上に達したとき、前記燃料ポン
プ（２）及び前記送風機（４）を中間出力から最高出力
に切り替える出力切替手段（30,31）と、を有することを特徴とする燃焼式ヒータの制御装置。