JPH02207181A - 燃焼式ヒータの燃焼制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （技術分野） 本発明は燃焼式ヒータの燃焼制御装置に関し、特に燃料
の着火を効率良く且つ確実に行なうようにした燃焼式ヒ
ータの燃焼制御装置に関する。

（従来技術） 車両用保温機等に用いられる燃焼ヒータは燃焼機構に液
体燃料を供給する燃料供給装置と、該機構に燃焼用空気
を供給する空気供給装置と、燃焼ヒータ内のグロープラ
グを加熱するグロープラグ印加電圧装置とを４Ｎえ、こ
れらの装置の作動を最も着火し易い一定のタイミングで
開始させることによって燃料の着火を行ない、その後通
常の安定した燃焼モードによって燃焼ヒータの出ツノを
所望の値に制御する構成となっている。

しかしながら、燃焼ヒータを着火すべく上記３つの装置
の作動を前記一定のタイミングで開始した場合であって
も、燃焼ヒータが使用される環境条件（再始動時、雰囲
気温度の変化等）や燃焼ヒータを構成する各構成部品の
バラツキ、劣化等によって着火ミスを起こすことがある
。この場合には再度燃焼ヒータの着火動作を行なう必要
がある。

（発明が解決しようとする課題） しかし、２回目以降の着火動作を行なう場合の各構成部
品の状態は初回の着火動作実行時のそれとは、もはや異
なっているため、同一の条件で２回目以降の着火動作を
行なうと着火がより困難となる。特に初回の着火動作実
行時に十分な燃料が供給されていたにも拘らず着火ミス
を起こした場合には、グロープラグ印加電圧装置により
グロープラグを通電して加熱を行なっても該プラグの熱
が燃焼室内の溶芯等に残留した燃料の気化に費やされ、
２回目以降の着火動作時にグロープラグの表面温度及び
ヒータ燈芯の表面温度が即座に上昇せず、更には残留し
た未燃燃料により燃焼室内の混合気がオーバリッチにな
り、燃料供給装置と空気供給装置が着火に最適なタイミ
ングでその作動を開始しても依然着火が得られないこと
になる。

斯かる着火動作を繰り返し行なった場合１．更に未燃燃
料が増加し着火がより一層困斧となる。

（発明の目的） 本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、初回が着火
ミスであった場合でも２回目以降の着火が確実に行なえ
るよやにした燃焼式ヒータの燃焼制御装置を提供するこ
とをその目的とする。

（課題を解決するための手段） 斯かる目的を達成するため、本発明に係る燃焼式ヒータ
の燃焼制御装置は、グロープラグを備えた燃焼器と、該
燃焼器に燃料を供給する燃料供給制御手段と、前記燃焼
器に空気を供給する空気供給制御手段と、前記グロープ
ラグに電圧を印加する電圧印加手段と、前記燃焼器の着
火を検知する着火検知手段とを備えたものにおいて、第
１の着火動作終了後前記燃焼器の着火が検知されないと
き所定時間に亘って前記空気供給制御手段による空気の
供給と前記電圧印加手段によるグロープラグへの電圧の
印加とを行ないその後第２の着火動作を行なう着火動作
制御手段を備えたものである。

（実施例） 次に、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は本発明の一実施例に係る燃焼制御装置を備えた
燃焼式ヒータを示し、該ヒータはパン等の食品を温めた
状態で配送する加温配送車等に搭載されてその保温車を
温めるために使用される。

第１図中１は気化された液体燃料と燃焼用空気との混合
気を燃焼筒２の内部の燃焼室３内で着火して燃焼させ、
高温の燃焼ガスを発生する燃焼器を示す。該燃焼器ｌは
、内部に燃焼室３を形成する燃焼筒２と、液体燃料が含
浸される溶芯４と、この溶芯４に液体燃料を供給するた
めの燃料通路５ａを有する通路形成部材５と、気化され
た燃料に着火するためのグロープラグ６とを主要構成要
素としている。

燃焼筒２の外周壁には多数の空気流入孔２ａが穿設され
、燃焼筒２の端部開口は例えばセラミック繊維で成形さ
れた円板状の溶芯４で閉塞されている。燃焼筒２の周囲
を覆う燃焼器ケース７にはグロープラグ６が取り付けて
あり、グロ・−プラグ６の先端部は燃焼室３内に突き出
ている。該グロープラグ６は詳細は後述する電子制御装
置（以下ｒＥＣＵＪと云う。）８に電気的に接続され、
該ＥＣＵ３からの出力信号によりプラグ６に印加される
電圧Ｖｃが可変制御（第３図〜第６図のＶ１〜Ｖ３）さ
れるようになっている。

燃焼器ｌの空気供給口９には燃焼用空気供給ブロア１０
が配設され、ブロア】０は電気的に接続されるＥＣＵ３
からの出力信号に応じて燃焼室３に燃焼用空気Ａ（第３
図〜第６図のＡ１−Ａ４）を供給するようになっている
。燃焼室３の内周壁には多数のフィン、１１が設けられ
、前記燃焼室３にて生じる高温の燃焼ガスは該フィン１
１を通過し、排出口１２を介して外部に排出される。

また、燃焼式ヒータ本体の外周には送気カバー１３が設
けられており、この送気カバー１３が吹き込み口１４に
は暖気送気用ブロア１５が配設されている。この暖気送
気用ブロア１５からの空気量は該ブロア１５に電気的に
接続されたＥＣＵ３からの出力信号に応じて調節され、
該調節された空気は。前記燃焼ガスにより熱せられた多
数のフィン１１を通過して熱交換された後送気カバー１
３の吹き出し口１６からダクト（図示省略）、温風入口
１７ａを介して保温庫１７内に送られるゆ前記通路形成
部材５の燃料通路５ａは、管路１８、燃料供給制御手段
としての燃料ポンプＩ９を介して燃料タンク２０に連通
している。前記ポンプ１９はＥＣＵ３に電気的に接続さ
れ、ＥＣＵ３からの出力信号に応じて燃料供給量が制御
され、これにより燃料通路５ａから溶芯４に供給される
燃料爪Ｆ（第３図〜第６図のＦｚ−Ｆ４）が制御される
。

前記燃焼器ケース７のグロープラグ６の取付位置近傍に
は燃焼室３内で混合気が着火したか否かを検出する着火
センサＳ１が、その先端部が燃焼室３内に突出するよう
に配されている。該センサＳ１は着火による燃焼室３内
の温度上昇に伴いその内部抵抗値が大きくなる正特性の
抵抗体から成り、該抵抗値を表わす信号Ｒ（第３図〜第
６図）はＥＣＵ３に供給される。又、前記保温室１７の
温風出口１７ｂ近傍内壁には保温室１７内の室温を検出
する温度センサＳ２が取り付けられ、該センサＳ２によ
り検出される室温信号はＥ　ＣＵ　８に送られる。

前記フィン１１には燃焼式ヒータの熱交換器自体の温度
を検出する熱交換器温度センサＳ３が配されており、該
センサＳ３からの出力信号はＥＣＵ３に送られる。

ＥＣＵ３には、着火開始指令、保温庫内の設定（目標）
温度、送風量等、運転者の指令内容を表わす信号を出力
する操作パネル２１、後述の制御により燃焼ヒータ或は
燃焼制御装置に異常があると判断されたとき、運転者に
当該異常を知らせる異常表示（警告）装置２礼、保温庫
１７内の実際の温度を表示する温度表示器２３、更には
バッテリ電圧の変動を検知すべくバッテリ２４の電圧を
分圧する抵抗２４ａ、ｂから成るバッテリ電圧検知手段
が夫々電気的に接続されている。

ＥＣＵ３は、前述の各センサＳ】〜Ｓ３及び操作パネル
２１からの信号に基づいて、グロープラグ６、燃焼用空
気供給ブロア１０、燃料ポンプＩ９、更には暖気送気用
ブロア１５を後述の燃焼制御プログラム（第２図）に従
って駆動制御する。

ＥＣＵ３は、具体的にはマルチプレクサ８ａ。

Ａ／Ｄコンバータ８ｂ、マイクロコンピュータ８ｃ。

複数の駆動素子８ｄを主要な構成要素とし、マルチプレ
クサ８ａに入力される各センサ５ｔ−３３の出力信号並
びにバッテリ電圧の変動を表わす電圧信号は順次Ａ／Ｄ
コンバータ８ｂにてＡ／Ｄ変換された後マイクロコンピ
ュータ８Ｃに供給される。

マイクロコンピュータ８Ｃは、上記各センサＳｌ〜Ｓ３
、バッテリ電圧信号等に基づいて、グロープラグ６の印
加電圧Ｖａ、ポンプ１９による燃料供給量Ｆ、燃焼用空
気供給ブロア１０による空気供粕量Ａ、更には暖気送気
用ブロア１５による送気量を決定し、該決定した値を表
わす信号を夫々の駆動素子８ｅを介して夫々グロープラ
グ６、ポンプ１９、ブロアｌＯ１ブロア１５に供給して
所望のヒータ燃焼制御を行なう。

次に、上述のように構成される燃焼式ヒータの燃焼制御
装置の具体的な作動について第２図乃至第６図を用いて
説明する。

第２図は燃焼式ヒータの燃焼制御の着火動作並びに燃焼
動作を実行するための燃焼制御プログラムフローチャー
トであり、該プログラムは前記マイクロコンピュータ８
ｃ内で前記操作パネル２１からの着火動作の開始を指示
する信号が入力されたときに開始される。

上記着火動作の開始を指示する信号（着火指示信号）が
入力されると、　（第３図乃至第６図のり。

時点）先ずステップ２０１で第１着火制御が行なわれる
。

この第１着火制御（図中ｔｏ−ｔ４時点間の制御）では
、先ず第３図乃至第６図に示すように前記指示信号の入
力と同時にグロープラグ６の印加電圧Ｖｃが一定時間（
ｔｏ−ｔ、を時点間）に亘って最大所定電圧（第１の所
定電圧）Ｖ３に保持される。

このように電圧印加開始初期（ｔｏ−Ｌｔ）に印加電圧
Ｖａを最大にしておくのは、グロープラグの温度を早く
上昇させるためである。前記所定時間（ｔｏ−Ｌｘ）が
経過した後、印加電圧Ｖａは第１の所定電圧ｖ３より低
い第２の所定電圧■２に保持される（第３図乃至第６図
し１〜し４時点間）。一方、燃料供給手段（ポンプ１９
）及び空気供給手段（空気供給ブロア１０）は、前記着
火指示信号の入力と同時（ｔｏ時点）に作動を開始した
グロープラグ６によって燃焼器１が着火可能な温度まで
暖められたと判断されたとき（一定時間経過、又は着火
センサＳｌの抵抗値が所定値Ｒ＾以上となったとき、し
２時点）、一定時間ＴＯに亘る作動を開始する。このと
きポンプ１９は一定時間Ｔａ内のし２〜し３時点間で燃
料供給量Ｆが所定値Ｆ３、し３〜ｔ４時点間で所定値Ｆ
２（＜Ｒ３）となるようにその動作量が制御される（第
３図参照）。又、空気供給ブロア１０は、空気供給量Ａ
が前記し２〜し３時点間で所定値Δ１．ｔ３〜Ｌ４時点
間で所定値Ａ３（＞Ａｔ）となるようにその動作量が制
御される。

尚、時間間隔Ｔｏ（ｔｚ〜ｔ３及びし３〜ｔ４）、燃料
供給量の所定値Ｆ２．Ｒ３及び空気供給量の所定値ＡＩ
、Ａ２は、燃焼式ヒータの個々の特性に応じて着火性が
最良となるように設定される。

第２図に戻り、上述の第１着火制御（ｔｏｘｔ４時点間
の制御）が終了すると、続くステップ２０２で着火セン
サＳ１の抵抗値Ｒの変化に基づいて実際に着火が行なわ
れたか否かを判断する。具体的には前記第１着火制御に
おいて燃料及び空気を実際に供給した時点（ｔ２時点）
での抵抗値Ｒ２（＝Ｒ＾）と第１着火制御終了時点（１
時点）での抵抗値Ｒとを比較し、後者（Ｒ）が前者（Ｒ
２）より所定値（Ｒｘ）以上大きくなったときに（第３
図）第１着火制御により実際に着火が行なわれたと判断
する。

ステップ２０２の判別により着火が確認された場合（第
３図）には続くステップ２０３乃至２０９をスキップし
て、燃焼モード（ステップ２１０）による燃焼制御が行
なわれる。燃焼モードでは前記操作パネル２１からの指
令信号のうち設定温度、送風量等運転者が要求している
ヒータ出力を表わす信号に基づいて燃料供給量Ｆ、空気
供給量Ａ、更には説明は省略する暖気送気用ブロア１５
による送気量が決定される。具体的には、例えば運転者
が高いヒータ出力を要求すると第３図の燃焼モード内の
ｔ６時点で同図破線で示すように燃料供給量Ｆが一時に
所定量増加され（Ｆ２→Ｆ４）、同時に空気供給量Ａの
増量（Ａ３−Ａ４）が開始される。

この結果燃焼式ヒータの出力も上昇する（このとき着火
センサの抵抗値Ｒも上昇、第３図の破線）。

一方、し６時点で運転者が低いヒータ出力を要求した場
合第３図に一点鎖線で示すように燃料供給量Ｆが一時に
所定量減少され（Ｆ２→Ｆ１）、同時に空気量Ａの減量
（Ａａ→Ａ２）が開始され、この結果ヒータ出力は下降
する。尚、この燃焼モードは、ヒータの停止指令を表わ
す前記操作パネル２１からの出力信号がマイクロコンピ
ュータ８ｃに入力したときに終了する。又、−旦燃焼モ
ードに至ると、グロープラグ６の電圧の印加は基本的に
は行なわれないが、燃焼モードに至った直後より所定時
間（第３図し４〜し５時点間）は着火により得られた火
炎の成長を補助すべく最小所定電圧（第３の所定電圧）
Ｖｌがグロープラグ６に印加される。　（アフターグロ
ー）。

第２図に戻り、前記ステップ２０２の判別により、第１
着火制御によって着火が得られなかった（着火ミス）と
判断されたとき（ステップ２０２の答が否定（Ｎｏ）の
とき）には、ステップ２０３に進み、一定時間（Ｔａ）
に亘る掃気／予熱モードによる燃焼制御が開始される。

掃気／予熱モードは、前述の第１着火制御の着火ミスに
よって燃焼室３内に残留した未燃燃料を逸早く掃気して
後述の第２着火制御に備えるために行なわれる。このた
め掃気／予熱モードでは未燃燃料を気化すべくグロープ
ラグ６の印加電圧Ｖｃは最大所定電圧ｖ３に保持され、
一方で、該気化した燃料を掃気すべく微少量の空気（Ａ
ｌ）が燃焼室３に供給される。

−旦開始された掃気／予熱モードは、一定時間Ｔａをカ
ウントダウンするＴａカウンタのカウント値ｔａがＯと
なるか、或は後述のステップ２０７の判別で燃焼室３内
の着火が検知される間で引き続き行なわれる。

即ち、ステップ２０３で掃気／予熱モードが開始される
と続くステップ２０４で前述のＴａカウンタのカウント
値ｔａが一定時間Ｔａにセットされ、ステップ２０５で
カウント値ｔａのカウントダウンを行なう。次のステッ
プ２０６ではカウントダウンされたカウント値ｔａが０
以下になったか否かを判別する。この答えが肯定（Ｙｅ
ｓ）のとき、即ち掃気／予熱モードが一定時間（Ｔａ）
継続して行なわれたとき（第４図及び第６図のし６時点
）は該モードを終了してステップ２０８に進み＠２着火
制御が行なわれる。一方、前記ステップ２０６の答えが
否定（Ｎｏ）、即ち排気／予熱モードの実行時間が一定
時間（Ｔａ）に達していないときには、ステップ２０７
に進み、詳細は後述する手法によりこの時点で燃焼室３
内の燃料が着火しているか否かを確認し、着火が確認さ
れないとき、前記ステップ２０５に戻って、前記一定時
１７Ｊ］Ｔａが経過するまで同様の制御を繰り返す。

掃気／予熱モードに於いては、第４図及び第６図に示す
ようにグロープラグ６の印加電圧Ｖｃが前記一定時間Ｔ
ａに亘って最大所定電圧Ｖ３に保持されるが、通常一方
の空気供給量Ａは他のタイマ（Ｔｂタイマ）によって掃
気に要する所定時間Ｔｂ（（Ｔａ、第４図、第６図のし
４〜し７時点間）に亘って微小量（前記所定値Ａ１）に
保たれる。この結果、前述の第１着火制御中に送られた
未燃燃料がグロープラグ６により逸早く気化され、該気
化された燃料は前記微小量の空気と共に燃焼室３より排
出される。又、前記一定時間Ｔａは、上述の掃気に要す
る所定時間Ｔｂ　（空気の供給７２１間Ｌ４〜ｔｙ）よ
り若干長く設定されるが、このようにグロープラグ６の
印加を、掃気終了後も続けるのは、引き続き行なわれる
第２着火制御に備え、溶芯４の表面やグロープラグ６自
体の温度を予め上昇しておいて、着火をより確実にする
ためである。

ところで、上述の掃気／予熱モードにより燃焼室３内に
残留した燃料が気化され且つ掃気される過程に於いて、
燃焼室３内の混合気が一時的に着火に最適な混合比とな
るが、上述の掃気／予熱モードではグロープラグ６の印
加電圧Ｖａが十分着火可能な最大電圧（第１の所定電圧
）Ｖ３に保持されているため、当該掃気／予熱モードに
て着火が生じることが考えられる。しかし、掃気／予熱
モードでは燃料供給手段（燃料ポンプ１９）による燃料
供給が停止されているので上記着火による火炎は小さく
瞬時に消え、従ってこの着火を燃焼ヒータの作動に活用
することが出来ない。

このため、本実施例に於いては、掃気／予熱モードが行
なわれる上述の一定時間Ｔａ　（第４図し４〜し６時点
間）の間前記着火センサＳｌの出力（抵抗値Ｒ）に基づ
いて燃焼室３内で火炎が生じたか否かを継続して判別し
く第２図のステップ２０７）、この答が否定（Ｎｏ）の
ときは（第４図）掃気／予熱モードを行なう一方、肯定
（Ｙｅｓ）のときは（第５図）掃気／予熱モードを直ち
に沖、止して、後述の第２着火制御を行なうようになっ
ている（ステップ２０９）。

前記ステップ２０７の判別は火炎の発生と共に上昇する
着火センサＳ１の抵抗値（Ｒ）がステップ２０２で用い
られる第１着火制御終了時の値（第５図し４時点の値）
Ｒ′４に所定値（Ｒｙ）を加算した値（Ｒ’４＋ＲＹ）
より大きくなったが否かにより行なわれる。この結果、
第５図に示すようにしα時点で着火による火炎が生じ、
その後しα１時点で着火センサＳ１の抵抗値がＲ＞Ｒ’
４＋ＲＹなる条件を満たすと（ステップ２０７が肯定）
直ちに第２着火制御による燃料供給が開始される（ステ
ップ２０８）。

第２着火制御では、第４図乃至第６図に示すように、一
定期間Ｔ　ｃに渡って（例えば第４図し８〜ｔｉｏ時点
間）グロープラグ６の印加電圧Ｖｏを最大所定電圧Ｖ３
に保持すると共に燃料供給量Ｆを所定値Ｆ２に保持する
。一方、空気供給量Ａは第１着火制御と同様に一定期間
Ｔｃのうち初めの所定期間（ｔ、ａ〜し９時点間）所定
値Ａ１に、その後（し９〜し１ｏ時点間）所定値Ａ３（
＞ＡＩ）に保持される。

第２図に戻り、一定時間Ｔｃに亘る第１着火制御（ステ
ップ２０８）が終了するとく第４図、第６図のｔｚｇ時
点及び第５図のＴα２時点）、ステップ２０９に進み、
当該第２着火制御終了時点で確実に着火が行なわれたか
否かを着火センサＳ１の出力に基づいて判断する。この
判別はこの時点の着火センサＳ１の抵抗値Ｒが第２着火
制御開始時の値Ｒａ　（又はＲα１）より所定値（Ｒｚ
）以上大きくなったか否かによって行なわれる。ステッ
プ２０９の判断により確実な着火が確認されると前述の
ステップ２１０による通常の燃焼モードが実行される（
第４図ｔ］ｏ以降、第５図Ｌα２以降）。−方、第６図
に示すようにステップ２０８の第２着火制御によっても
着火による火炎が生じない場合には（ステップ２０９が
否定（Ｎ　Ｏ））燃焼式ヒーターの各機能部品の何れか
に異常が発生したと判断して、ステップ２１１に進み、
直ちにグロープラグ６の電圧の印加を停止しく第６図ｔ
ＸＯ時点）、所定期間Ｔｄ（ｔ１ｏ〜ｔ１１時点間）に
亘る掃気モード（Ａ＝Ａ３）を行なった後、当該異常を
運転者に知らせるべく異常表示（警告）装＠２２を作動
させ（ステップ２１２）、本プログラムを終了する。

（発明の効果） 以上詳述したように本発明に依れば、グロープラグを備
えた燃焼器と、該燃焼器に燃料を供給する燃料供給制御
手段と、前記燃焼器に空気を供給する空気供給制御手段
と、前記グロープラグに電圧を印加する電圧印加手段と
、前記燃焼器の着火を検知する着火検知手段とを備えた
燃焼式ヒータの燃焼制御装置において、第１の着火動作
終了後前記燃焼器の着火が検知されないとき所定時間に
亘って前記空気供給制御手段による空気の供給と前記電
圧印加手段によるグロープラグへの電圧の印加とを行な
いその後第２の着火動作を行なう着火動作制御手段を備
えるようにしたので初回の着火動作により着火が得られ
なかった場合に、燃焼ヒータの燃焼室内に残留した燃料
の掃気が逸早く行なわれ、よって２回目以降の着火動作
による着火が確実にしかも即座に行なわれるようになる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る燃焼制御装置を備えた燃焼式ヒー
タの全体構成を示す図、第２図は燃焼式ヒータの着火動
作並びに燃焼動作を実行するための燃焼制御プログラム
を示すフローチャート、第３図は第１着火制御により着
火が得られた場合の燃焼制御装置の各制御手段の作動を
説明するためのタイミングチャート、第４図は第２着火
制御により着火が得られた場合を示す第３図と同様のタ
イミングチャート第５図は掃気／予熱モードで着火が得
られた場合を示す第３図と同様のタイミングチャート、
第６図は第１１第２着火制御によっても着火が得られな
かった場合を示す第３図と同様のタイミングチャートで
ある。 ■・・・燃焼器、４・・・溶芯、６・・・グロープラグ
、８・・・電子制御装置（ＥＣＵ）　、Ｉ　Ｏ・・・燃
焼用空気供給ブロア、１９・・・燃料ポンプ、Ｓｌ・・
・着火センサ、８ｃ・・・マイクロコンピュータ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １．グロープラグを備えた燃焼器と、該燃焼器に燃料を
   供給する燃料供給制御手段と、前記燃焼器に空気を供給
   する空気供給制御手段と、前記グロープラグに電圧を印
   加する電圧印加手段と、前記燃焼器の着火を検知する着
   火検知手段とを備えた燃焼式ヒータの燃焼制御装置にお
   いて、第１の着火動作終了後前記燃焼器の着火が検知さ
   れないとき所定時間に亘って前記空気供給制御手段によ
   る空気の供給と前記電圧印加手段によるグロープラグへ
   の電圧の印加とを行ないその後第２の着火動作を行なう
   着火動作制御手段を備えたことを特徴とする燃焼式ヒー
   タの燃焼制御装置。