JPH05164322A - 燃焼装置 - Google Patents

燃焼装置

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JPH05164322A
JPH05164322A JP33022591A JP33022591A JPH05164322A JP H05164322 A JPH05164322 A JP H05164322A JP 33022591 A JP33022591 A JP 33022591A JP 33022591 A JP33022591 A JP 33022591A JP H05164322 A JPH05164322 A JP H05164322A
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JP
Japan
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combustion
output
fuel
oxygen sensor
air
Prior art date
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Pending
Application number
JP33022591A
Other languages
English (en)
Inventor
Kunihiro Tsuruta
邦弘 鶴田
Takeshi Nagai
彪 長井
Hiroo Oshima
弘夫 大島
Shigeru Murakami
村上  茂
Yutaka Yoshida
豊 吉田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 正確な酸素濃度の計測で、最適な空燃比に制
御されて燃焼する高信頼性の燃焼装置を提供する。 【構成】 限界電流式酸素センサ6の出力検出手段8の
出力側にA/D変換器15を接続し、A/D変換器15
の出力側にマイクロコンピュータ16を接続し、マイク
ロコンピュータ16に空気供給手段17と燃料供給手段
18を接続し、燃焼前または燃焼後に限界電流式酸素セ
ンサ6を屋外空気に曝してその出力をマイクロコンピュ
ータ16に記憶し、所定の出力との比率を演算後燃焼排
ガスに曝すことにより常に正確な酸素濃度を計測しなが
ら最適な空燃比で燃焼させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、供給空気量と燃料供給
量を制御しながら燃焼を行なう屋外排気型の燃焼装置に
関する。
【0002】
【従来の技術】従来のこの種の燃焼装置は図6に示すよ
うに、空気供給手段1で屋外空気2を吸入し、燃料供給
手段3で燃料を供給しながら燃料をバーナ4で燃焼さ
せ、燃焼排ガスを排ガス流路5を通して屋外に排気して
いた。そして排ガス流路5内に限界電流式酸素センサ
(以下単に酸素センサと称する)6を設け、その酸素セ
ンサ6は図7に示すように直流電源7と出力検出手段8
に直列に接続されて閉回路を構成し、燃焼中に排ガス中
の酸素濃度を測定し、その酸素濃度に応じた出力に基づ
いて空気供給手段1を制御して吸入空気量を制御してい
た。また、酸素センサ6は図8に示す構成である。同図
において、9は酸素イオン伝導性固体電解質板であり、
対となる電極膜10aと10b(記載せず)が両面に対
で形成されている。この酸素イオン伝導性固体電解質板
9の片側上部にカソード側電極膜10aを囲み、始端と
終端がお互いに間隔を有するように配置された螺旋型ス
ペーサ11が配置されている。そして螺旋型スペーサ1
1の上部にシール板12が配置され、さらにシール板1
2の上部に加熱部13が配置されている。なお、酸素拡
散律速体は、螺旋型スペーサ11とシール板12とから
なり、酸素拡散通路14が螺旋型スペーサ11の相対向
する隔壁と固体電解質板9とシール板12で囲まれる螺
旋型の空間で形成され、酸素は前記螺旋型空間を経由し
てカソード側電極膜10aへ拡散する。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
酸素センサは微細な拡散通路14を有するため、ここに
ほこり等が詰まるとセンサ電流はたちまち低下して酸素
濃度を実際濃度より低めに計測する。このために燃焼装
置の空燃比が設定値より低くなり、不完全燃焼が起って
多量の一酸化炭素が発生するという問題が起る。
【0004】本発明はこのような従来の問題を解決する
もので、酸素センサの劣化を自己補正して常に正確な酸
素濃度を計測し、最適な空燃比で燃焼する高信頼性の燃
焼装置の提供を目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに本発明の燃焼装置は、限界電流式酸素センサの出力
検出手段の出力側にA/D変換器を接続し、そのA/D
変換器の出力側にマイクロコンピュータを接続し、その
マイクロコンピュータに空気供給手段と燃料供給手段を
接続し、燃焼前または燃焼後に上記限界電流式酸素セン
サを屋外空気に曝してその出力を上記マイクロコンピュ
ータに記憶し、所定の出力との比率を演算後燃焼排ガス
に曝す構成とする。
【0006】
【作用】本発明は上記構成により、常に排ガス中の酸素
濃度が正確に計測される。
【0007】
【実施例】
(実施例1)以下、本発明の第1の実施例を添付図面に
基づいて説明する。
【0008】図1は本実施例のセンサ回路の構成図であ
る。図7に示した従来例と相違する点は、出力検出手段
8の出力側にA/D変換器15を接続し、このA/D変
換器15の出力側にマイクロコンピュータ16を接続
し、マイクロコンピュータ16にD/A変換器を内蔵し
た空気供給手段17と、D/A変換器を内蔵した燃料供
給手段18を接続した点である。この構成で制御の流れ
を図2のフローチャートによって説明する。
【0009】まず燃焼装置のスタートボタンを押すとマ
イクロコンピュータのRAMがクリアされ、新しいデー
タの記憶が可能となる。そして燃焼前に屋外空気に曝さ
れた酸素センサの出力が出力検出手段8からA/D変換
器15でデジタル信号に変換された後、マイクロコンピ
ュータ16で信号E1 として検出が行われる。次に所定
の出力E0 を呼び出し、E1 とE0 の比率(E0
1 )を演算しその比率(E0 /E1 )を記憶する。バ
ーナ4にて燃焼が開始されると、燃焼排ガスに曝される
酸素センサは雰囲気の酸素濃度に応じた出力を発生する
が、その出力のデジタル変換値En に前記比率(E0
1 )を乗じたEn ×(E0 /E1 )の値が出力として
マイクロコンピュータ16から出力される。その出力E
n×(E0 /E1 )により最適な空燃比になるように空
気供給手段(例:ファン)17と燃料供給手段(例:ポ
ンプ)18が制御される。
【0010】このような燃焼装置の動作を図3のセンサ
の特性図により説明する。同図において、Aは正常な酸
素センサの特性であり、屋外空気の酸素濃度20.6〜2
0.9%のとき、E0 =108.6mVの出力を示す。この
値は所定の出力E0 としてマイクロコンピュータ16に
記憶させておく。正常な酸素センサが目詰り、劣化など
の原因により出力が低下するとBの特性となる。この場
合、屋外空気に曝すとE1 =71mVを示す。この酸素
センサを設けた燃焼装置ではスタートするとマイクロコ
ンピュータのRAMがクリアされて新しいデータの記憶
が可能となる。そして燃焼前に特性Bの酸素センサが屋
外空気に曝されてE1 =71mVを記憶する。次に所定
の出力E0 を呼び出し、E0 /E1 =1.53を演算して
記憶する。次に燃焼中に燃焼排ガスの酸素濃度を測定し
て出力En が得られると、これをマイクロコンピュータ
に読み込み、En ・E0 /E1 =1.53En を演算して
D/A変換器を内蔵した空気供給手段17とD/A変換
器を内蔵した燃料供給手段18に入力して最適な空燃比
になるように制御する。この場合、酸素センサの特性B
は正常な特性Aと同じ特性Cとなり、酸素濃度を正しく
計測したことになる。これにより、酸素センサの特性が
劣化しても自己補正して常に正確な酸素濃度を計測して
燃焼する高信頼性の燃焼装置が得られる。
【0011】(実施例2)次に本発明の第2の実施例に
ついて、図面を参照しながら説明する。図4は本実施例
のセンサ回路の構成図である。図1に示した実施例1と
相違する点は、出力検出手段8の出力側に可変抵抗19
を接続し、可変抵抗19に制御手段20、制御手段20
に空気供給手段(例:ファン)21と燃料供給手段
(例:ポンプ)22を接続してアナログ信号で駆動する
点とセンサ出力の補正を可変抵抗19で行なう点であ
る。すなわち図5に示すように、正常な酸素センサの特
性Aのとき出力検出手段8と可変抵抗19の合成抵抗を
1000Ωとする。出力の低下した特性Bの酸素センサ
を用いて燃焼排ガス中の酸素濃度を測定するとき燃焼前
に屋外空気に曝して出力を測定して上記合成抵抗が10
00Ωになるように可変抵抗19を制御手段20により
調整した後燃焼排ガスに曝す。この構成によれば、酸素
センサの特性が劣化しても自己補正して常に正確な酸素
濃度を計測して高信頼性の燃焼装置が得られる。本実施
例における空気供給手段21と燃料供給手段22は実施
例1のようにD/A変換器を内蔵しなくてもよい。
【0012】つぎに、酸素センサの精度について考えて
みる。屋外空気中における酸素濃度は平地においては2
0.6%〜20.9%まで変化し、変化の要因は湿度であ
る。湿度が多いと20.6%となり、少ないと20.9%と
なる。そのため、その誤差は空気中では±0.7%とな
る。一方、屋外空気温度は−20℃〜30℃まで変化す
るが、酸素センサの温度依存性は100ppm/℃であ
るため、その誤差は±2500ppm(すなわち±0.2
5%)である。このため、この屋外空気による合計誤差
±1%は酸素センサ自身の誤差の±2.5%の1/2であ
る。したがって、屋外空気中における出力を可変抵抗1
9の抵抗値調整機能を用いて所定値(例えば5℃におい
て酸素濃度20.75%の出力)に調整しても実用上問題
がないことになる。
【0013】また、高地で使用すると酸素濃度が薄くな
り、海抜1000メートルでは平地に対して約10%酸
素濃度が薄くなる。そのため出力も−10%の誤差が発
生する。これに対して本発明の燃焼装置によれば、燃焼
前に酸素センサを屋外空気に曝して出力を自己補正する
ので高地で使用しても実用上問題がないことになる。
【0014】なお、実施例では燃料供給手段18,22
にポンプを使用した液体燃料の燃焼装置について説明し
たが、ポンプに代えてガス電磁弁を使用したガスの燃焼
装置についても同様の効果が得られる。また、酸素セン
サの自己補正は燃焼前について説明したが、燃焼後に補
正しても同様の効果が得られる。
【0015】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように本発明に
よれば、燃焼前または燃焼後に限界電流式酸素センサを
屋外空気に曝してその出力をマイクロコンピュータに記
憶し、所定の出力との比率を演算後燃焼排ガスに曝す
か、制御手段に入力し、その入力に基づいて可変抵抗を
所定値に調整した後燃焼排ガスに曝すことにより常に正
確な酸素濃度を計測しながら最適な空燃比で燃焼する高
信頼性の燃焼装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例のセンサ回路のブロック
【図2】同じくセンサ回路のフローチャート
【図3】同じくセンサの特性図
【図4】本発明の第2の実施例のセンサ回路のブロック
【図5】同じくセンサの特性図
【図6】従来の燃焼装置の断面図
【図7】同じくセンサ回路のブロック図
【図8】同じく限界電流式酸素センサの一部破断斜視図
【符号の説明】
2 屋外空気 5 排ガス流路 6 限界電流式酸素センサ 7 直流電源 8 出力検出手段 15 A/D変換器 16 マイクロコンピュータ 17,21 空気供給手段 18,22 燃料供給手段 19 可変抵抗 20 制御手段
───────────────────────────────────────────────────── 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 (72)発明者 吉田 豊 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】空気供給手段で屋外空気を吸入し、燃料供
    給手段で燃料を供給しながら前記燃料を燃焼させ、燃焼
    排ガスを排ガス流路を通して屋外に排気させ、上記排ガ
    ス流路内に限界電流式酸素センサを設け、その限界電流
    式酸素センサに直列に直流電源と出力検出手段を接続し
    て閉回路を構成し、上記出力検出手段からの信号に基づ
    いて上記空気供給手段による吸入空気量を制御する燃焼
    装置において、上記出力検出手段の出力側にA/D変換
    器を接続し、そのA/D変換器の出力側にマイクロコン
    ピュータを接続し、そのマイクロコンピュータに上記空
    気供給手段と上記燃料供給手段を接続し、燃焼前または
    燃焼後に上記限界電流式酸素センサを屋外空気に曝して
    その出力を上記マイクロコンピュータに記憶し、所定の
    出力との比率を演算後燃焼排ガスに曝すことを特徴とす
    る燃焼装置。
  2. 【請求項2】空気供給手段で屋外空気を吸入し、燃料供
    給手段で燃料を供給しながら前記燃料を燃焼させ、燃焼
    排ガスを排ガス流路を通して屋外に排気させ、上記排ガ
    ス流路内に限界電流式酸素センサを設け、その限界電流
    式酸素センサに直列に直流電源と出力検出手段を接続し
    て閉回路を構成し、上記出力検出手段からの信号に基づ
    いて上記空気供給手段による吸入空気量を制御する燃焼
    装置において、出力検出手段に可変抵抗を接続し、その
    可変抵抗に制御手段を接続し、その制御手段に空気供給
    手段と燃料供給手段を接続し、燃焼前または燃焼後に限
    界電流式酸素センサを屋外空気に曝してその出力を制御
    手段に入力し、その入力に基づいて可変抵抗を所定値に
    調整してセンサ出力を補正後燃焼排ガスに曝すことを特
    徴とする燃焼装置。
JP33022591A 1991-12-13 1991-12-13 燃焼装置 Pending JPH05164322A (ja)

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JP (1) JPH05164322A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007258039A (ja) * 2006-03-24 2007-10-04 Aisin Seiki Co Ltd 燃料電池システムの制御方法及び燃料電池システム
DE112007000635T5 (de) 2006-03-27 2009-01-29 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Reformer

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007258039A (ja) * 2006-03-24 2007-10-04 Aisin Seiki Co Ltd 燃料電池システムの制御方法及び燃料電池システム
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