JPH0648089B2 - 燃焼機器の空燃比制御装置 - Google Patents
燃焼機器の空燃比制御装置Info
- Publication number
- JPH0648089B2 JPH0648089B2 JP2019683A JP1968390A JPH0648089B2 JP H0648089 B2 JPH0648089 B2 JP H0648089B2 JP 2019683 A JP2019683 A JP 2019683A JP 1968390 A JP1968390 A JP 1968390A JP H0648089 B2 JPH0648089 B2 JP H0648089B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- air
- amount
- signal
- gas amount
- gas
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- Regulation And Control Of Combustion (AREA)
- Control Of Combustion (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は燃焼機器の空燃比制御装置に関するものであ
る。
る。
（従来の技術） 従来、燃焼機器、たとえば比例制御式給湯器において
は、燃料であるガス量の制御を比例制御弁で行い、燃焼
用の空気量の制御は送風ファンのファンモータの回転数
制御で行っている。そして、適正な空燃比を保つため燃
料量と空気量とは関数関係を有している。たとえば、送
風ファンの回転数Ｎは、比例制御弁の開度を変化させる
比例弁電流ｉとの間に Ｎ＝β×ｉ（βは比例定数） なる関係によって決められている。
は、燃料であるガス量の制御を比例制御弁で行い、燃焼
用の空気量の制御は送風ファンのファンモータの回転数
制御で行っている。そして、適正な空燃比を保つため燃
料量と空気量とは関数関係を有している。たとえば、送
風ファンの回転数Ｎは、比例制御弁の開度を変化させる
比例弁電流ｉとの間に Ｎ＝β×ｉ（βは比例定数） なる関係によって決められている。
そしてこの関数のバランスがくずれると、燃焼上の種々
の問題が生じる。一般的に小型ガス給湯器などでは、ガ
ス量信号の変化と空気量信号の変化が同時に生じても比
例制御弁とファンモータの過渡的な特性差、すなわち伝
達関数の相違により過渡状態ではファンモータの応答性
が遅く燃焼上の不都合が生じる。このため、ガス量制御
信号には遅延要素をもたせ、空燃比制御を行わせてい
る。
の問題が生じる。一般的に小型ガス給湯器などでは、ガ
ス量信号の変化と空気量信号の変化が同時に生じても比
例制御弁とファンモータの過渡的な特性差、すなわち伝
達関数の相違により過渡状態ではファンモータの応答性
が遅く燃焼上の不都合が生じる。このため、ガス量制御
信号には遅延要素をもたせ、空燃比制御を行わせてい
る。
これを第４図にて具体的に説明すると、２１は設定温度
信号Ｔｓ・入水温度信号Ｔｃ・出湯温度信号Ｔｈ・入水
流量信号Ｑの各信号に基づき出力すべきガス量を演算す
るガス量演算回路であり、Ｐは演算回路２１から出力さ
れるガス量信号である。２２はガス量信号Ｐを遅延出力
させるガス量遅延回路、Poutはガス量遅延回路を通して
得られたガス量遅延出力信号、２３はガス量遅延出力信
号Poutを比例制御弁駆動信号に変換する比例弁制御回
路、７は比例制御弁である。２５は前記ガス量信号Ｐか
らガス量に対応する目標空気量を算出する目標空気量演
算回路で、Ｗｓは目標空気量信号、Ｗはファンモータ９
を駆動することにより得られる実際の空気量の空気量検
出手段１０を通して得られた空気量信号、２６は目標空
気量信号Ｗｓと空気量信号Ｗによりファンモータ９の駆
動信号に変換するファンモータ制御回路、９はファンモ
ータ、１０は燃焼に要する空気量と相関関係がある空気
量を検出可能な位置に取付けられた空気量検出手段であ
る。
信号Ｔｓ・入水温度信号Ｔｃ・出湯温度信号Ｔｈ・入水
流量信号Ｑの各信号に基づき出力すべきガス量を演算す
るガス量演算回路であり、Ｐは演算回路２１から出力さ
れるガス量信号である。２２はガス量信号Ｐを遅延出力
させるガス量遅延回路、Poutはガス量遅延回路を通して
得られたガス量遅延出力信号、２３はガス量遅延出力信
号Poutを比例制御弁駆動信号に変換する比例弁制御回
路、７は比例制御弁である。２５は前記ガス量信号Ｐか
らガス量に対応する目標空気量を算出する目標空気量演
算回路で、Ｗｓは目標空気量信号、Ｗはファンモータ９
を駆動することにより得られる実際の空気量の空気量検
出手段１０を通して得られた空気量信号、２６は目標空
気量信号Ｗｓと空気量信号Ｗによりファンモータ９の駆
動信号に変換するファンモータ制御回路、９はファンモ
ータ、１０は燃焼に要する空気量と相関関係がある空気
量を検出可能な位置に取付けられた空気量検出手段であ
る。
次に上記構成における動作を説明する。設定温度Ｔｓ・
入水温度Ｔｃ・出湯温度Ｔｈ・入水流量Ｑの各信号を受
けて、ガス量演算回路２１はフィードフォワード演算お
よびフィードバック演算を行ない、出力すべきガス量信
号Ｐをガス量遅延回路２２および目標空気量演算回路２
５に供与する。この時、目標空気量演算回路２５は与え
られたガス量信号Ｐから最適燃焼を得られる空気量を演
算し目標空気量信号Ｗｓをファンモータ制御回路２６に
与える。一般的にガス量信号Ｐと目標空気量信号Ｗｓは
式のような関数関係を有している。
入水温度Ｔｃ・出湯温度Ｔｈ・入水流量Ｑの各信号を受
けて、ガス量演算回路２１はフィードフォワード演算お
よびフィードバック演算を行ない、出力すべきガス量信
号Ｐをガス量遅延回路２２および目標空気量演算回路２
５に供与する。この時、目標空気量演算回路２５は与え
られたガス量信号Ｐから最適燃焼を得られる空気量を演
算し目標空気量信号Ｗｓをファンモータ制御回路２６に
与える。一般的にガス量信号Ｐと目標空気量信号Ｗｓは
式のような関数関係を有している。
Ｗｓ＝ｆ（Ｐ）・・・ ファンモータ制御回路２６は前記目標空気量信号Ｗｓと
ファンモータ９が駆動される際に得られる空気量を検出
する空気量検出手段１０により得られた空気量信号Ｗに
より目標空気量信号Ｗｓと空気量信号Ｗを一致させるよ
うにファンモータ９を制御する。
ファンモータ９が駆動される際に得られる空気量を検出
する空気量検出手段１０により得られた空気量信号Ｗに
より目標空気量信号Ｗｓと空気量信号Ｗを一致させるよ
うにファンモータ９を制御する。
すなわちガス量信号Poutと空気量信号Ｗの関係もと同
様に式の関係式を有する必要があり、しかも時間的な
ズレなく保持される必要がある。
様に式の関係式を有する必要があり、しかも時間的な
ズレなく保持される必要がある。
Ｗ＝ｆ (Pout)・・・ しかるにファンモータ制御回路２６がファンモータ９を
駆動する信号を出力してからファンモータ９が目標空気
量に達するレベルまで駆動されるには、ファンモータ９
の機械的応答遅れを主とした空気量応答遅れが生じる。
駆動する信号を出力してからファンモータ９が目標空気
量に達するレベルまで駆動されるには、ファンモータ９
の機械的応答遅れを主とした空気量応答遅れが生じる。
一方、ガス量演算回路２１から出力されたガス量信号Ｐ
は、ガス量遅延回路２２において前記空気量応答遅れに
対応した所定の遅れを有したガス量遅延出力信号Poutに
変換され、さらに比例弁制御回路２３により比例制御弁
駆動信号形態に変換されて、比例制御弁７が駆動され
る。
は、ガス量遅延回路２２において前記空気量応答遅れに
対応した所定の遅れを有したガス量遅延出力信号Poutに
変換され、さらに比例弁制御回路２３により比例制御弁
駆動信号形態に変換されて、比例制御弁７が駆動され
る。
（発明が解決しようとする課題） ところが、従来構成では空気量の応答遅れに対応する遅
れ時間を、ガス量遅延回路２２により一義的に定めてい
たため、例えばファンモータ９の機械的応答性のバラツ
キや経年変化、あるいはファンモータ９は給排気抵抗の
変化により、同一の制御信号が与えられても機械的応答
性が変化する場合があり、ガス量応答性と空気量応答性
はガス量変化における過渡状態で常時式を満足させる
ことが困難であった。
れ時間を、ガス量遅延回路２２により一義的に定めてい
たため、例えばファンモータ９の機械的応答性のバラツ
キや経年変化、あるいはファンモータ９は給排気抵抗の
変化により、同一の制御信号が与えられても機械的応答
性が変化する場合があり、ガス量応答性と空気量応答性
はガス量変化における過渡状態で常時式を満足させる
ことが困難であった。
これを第５図とともに説明すれば、ガス量がＰOUt1から
ＰOUt2（ＰOUt1＜ＰOUt2）に変化した時各々のガス量に
対応する必要空気量がＷ１からＷ２（Ｗ１＜Ｗ２）に変
化するものとすれば、時間ｔ１を起点として時間ｔ２の
時点でガス量ＰはＰOUt2に到達しているにもかかわら
ず、空気量Ｗは時間ｔ３（ｔ３＞ｔ２）になってＰOUt2
に対応する空気量Ｗ２に到達するために、例えばブロパ
ンガスなどの炭化水素を多く含むガスではｔ１〜ｔ３の
間にイエローチップや条件によっては媒煙が生じる。
又、ガス量がＰOUt2からＰOUt1（ＰOUt2＞ＰOUt1）に変
化した時、各々のガス量に対応する必要空気量Ｗ２から
Ｗ１（Ｗ２＞Ｗ１）に変化するとすれば、時間ｔ４を起
点として時間ｔ５の時点でガス量ＰがＰOUt1到達してい
るが空気量Ｗは時間ｔ６（ｔ６＞ｔ５）になって始めて
ＰOUT1対応する空気量Ｗ１になるため、過渡騒音（いわ
ゆる鳴笛音）や場合によっては炎が吹き消され生ガス放
出が生じる。このように従来構成では、ガス量応答性と
空気量応答性が異なるために種々の問題が生じていた。
ＰOUt2（ＰOUt1＜ＰOUt2）に変化した時各々のガス量に
対応する必要空気量がＷ１からＷ２（Ｗ１＜Ｗ２）に変
化するものとすれば、時間ｔ１を起点として時間ｔ２の
時点でガス量ＰはＰOUt2に到達しているにもかかわら
ず、空気量Ｗは時間ｔ３（ｔ３＞ｔ２）になってＰOUt2
に対応する空気量Ｗ２に到達するために、例えばブロパ
ンガスなどの炭化水素を多く含むガスではｔ１〜ｔ３の
間にイエローチップや条件によっては媒煙が生じる。
又、ガス量がＰOUt2からＰOUt1（ＰOUt2＞ＰOUt1）に変
化した時、各々のガス量に対応する必要空気量Ｗ２から
Ｗ１（Ｗ２＞Ｗ１）に変化するとすれば、時間ｔ４を起
点として時間ｔ５の時点でガス量ＰがＰOUt1到達してい
るが空気量Ｗは時間ｔ６（ｔ６＞ｔ５）になって始めて
ＰOUT1対応する空気量Ｗ１になるため、過渡騒音（いわ
ゆる鳴笛音）や場合によっては炎が吹き消され生ガス放
出が生じる。このように従来構成では、ガス量応答性と
空気量応答性が異なるために種々の問題が生じていた。
本発明は上記問題点を解決するのであり、安定性の高い
空燃比制御装置を提供するものである。
空燃比制御装置を提供するものである。
（実施例） 第１図はガス比例制御式給湯器の一構成例を示し、１は
入水通路、２は入水温度検出手段、３は入水量検出手
段、４は熱交換器、５は出湯温度検出手段、６はガス通
路、７は比例制御弁、８はバーナ、９はガス吐出量に対
応する空気量を吐出するファンモータ、１０は空気量検
出手段、１１は給湯器の燃焼制御を行なう制御装置、１
２は前記各検出手段から得られる情報群、１３は情報群
１２から得られた情報から比例制御弁７およびファンモ
ータ９の制御を行なう制御信号群である。
入水通路、２は入水温度検出手段、３は入水量検出手
段、４は熱交換器、５は出湯温度検出手段、６はガス通
路、７は比例制御弁、８はバーナ、９はガス吐出量に対
応する空気量を吐出するファンモータ、１０は空気量検
出手段、１１は給湯器の燃焼制御を行なう制御装置、１
２は前記各検出手段から得られる情報群、１３は情報群
１２から得られた情報から比例制御弁７およびファンモ
ータ９の制御を行なう制御信号群である。
第２図は制御装置のブロック図を示したものである。２
２′はガス量信号Ｐを遅延出力させるガス量遅延回路で
あり、目標空気量Ｗｓと実際の空気量Ｗの情報をガス量
遅延回路２２′にとり込み、次のような演算を施してい
る。
２′はガス量信号Ｐを遅延出力させるガス量遅延回路で
あり、目標空気量Ｗｓと実際の空気量Ｗの情報をガス量
遅延回路２２′にとり込み、次のような演算を施してい
る。
ＰOUt＝Ｐ＋ｇ（Ｗｓ，Ｗ）… 式においてｇ（Ｗｓ，Ｗ）は関数であり一例として
式のような関数式が考えられる。
式のような関数式が考えられる。
ｇ（Ｗｓ，Ｗ）＝Ｋ（Ｗ−Ｗｓ）・・・ 但しＫは正の定数 ，式より ＰOUt＝Ｐ＋Ｋ（Ｗ−Ｗｓ）・・・ 尚、従来のものと同一のものは同一番号を付し、説明は
省略する。
省略する。
次に第２図の構成の制御動作を第３図とともに説明す
る。
る。
時刻ｔ１において目標空気量Ｗｓ１と実際の空気量Ｗ１
が安定して一致しているものとすると式よりＰOUt1＝
Ｐ１となり、，式共に満足されていることになる。
が安定して一致しているものとすると式よりＰOUt1＝
Ｐ１となり、，式共に満足されていることになる。
この状態でガス量演算回路２１の入力が変化して、ガス
量信号Ｐ１からＰ２（Ｐ１＜Ｐ２）に変化すると、式
により目標空気量ＷｓもＷｓ１からＷｓ２（Ｗｓ１＜Ｗ
ｓ２）に変化する。このとき、式によりガス量遅延出
力信号は ＰOUt2＝Ｐ２＋Ｋ（Ｗ−Ｗｓ２）・・・ となるが、前記のように実際の空気量Ｗは遅れを有する
ために、時刻ｔ１においてはＷｓ２＞Ｗになっているた
め、ＰOUt2＜Ｐ２となり、Ｋを適当な値にしておけば、
ほぼ式を満足させることが可能である。この後Ｗ→Ｗ
ｓ２に近づくに従ってＰOUt2→Ｐ２に漸近し、時刻ｔ３
でＷ＝Ｗｓ２になればＰOUt2＝Ｐ２と一致する。ガス量
ＰがＰ２→Ｐ１（Ｐ２＞Ｐ１）と減少したとき同様に考
えられる。
量信号Ｐ１からＰ２（Ｐ１＜Ｐ２）に変化すると、式
により目標空気量ＷｓもＷｓ１からＷｓ２（Ｗｓ１＜Ｗ
ｓ２）に変化する。このとき、式によりガス量遅延出
力信号は ＰOUt2＝Ｐ２＋Ｋ（Ｗ−Ｗｓ２）・・・ となるが、前記のように実際の空気量Ｗは遅れを有する
ために、時刻ｔ１においてはＷｓ２＞Ｗになっているた
め、ＰOUt2＜Ｐ２となり、Ｋを適当な値にしておけば、
ほぼ式を満足させることが可能である。この後Ｗ→Ｗ
ｓ２に近づくに従ってＰOUt2→Ｐ２に漸近し、時刻ｔ３
でＷ＝Ｗｓ２になればＰOUt2＝Ｐ２と一致する。ガス量
ＰがＰ２→Ｐ１（Ｐ２＞Ｐ１）と減少したとき同様に考
えられる。
この例ではｇ（Ｗｓ，Ｗ）を簡単のために式のように
おいたが、過渡的に、完全には式を満足させなくても
燃焼上の許容範囲内であればよい。
おいたが、過渡的に、完全には式を満足させなくても
燃焼上の許容範囲内であればよい。
尚、空燃比制御においては式の関係式が必要である
が、式より次式が成立する。
が、式より次式が成立する。
ＰOUt＝ｆ-1（Ｗ）・・・′ すなわち、ガス量遅延出力信号ＰOUtと空気量は対応し
ているため′の演算を施してＰOUtを定めることも可
能である。
ているため′の演算を施してＰOUtを定めることも可
能である。
（発明の効果） 以上のように本発明は、ガス量制御する信号をファンの
目標空気量Ｗｓと実際の空気量Ｗとの関数に基づき制御
することにより、ファンモータ９の機械的応答性のバラ
ツキや経年変化あるいはファンモータ９の給排気抵抗の
変化による応答性変化などの変動要因による空燃比制御
のミスマッチングを防止することができ、安定性の高い
燃焼器具を得ることができた。
目標空気量Ｗｓと実際の空気量Ｗとの関数に基づき制御
することにより、ファンモータ９の機械的応答性のバラ
ツキや経年変化あるいはファンモータ９の給排気抵抗の
変化による応答性変化などの変動要因による空燃比制御
のミスマッチングを防止することができ、安定性の高い
燃焼器具を得ることができた。
第１図ないし第３図は本発明の一実施例に係り、第１図
は燃焼機器の一例を示す概略図、第２図は制御装置のブ
ロック図、第３図は動作説明のためのタイムチャートで
ある。第４図、第５図は従来例に係り、第４図は制御装
置のブロック図、第５図は動作説明のためのタイムチャ
ートである。 ６……ガス通路（燃料供給経路） ７……比例制御弁 ８……バーナ ９……送風ファン １０……空気量検出手段 １１……制御装置 ２１……ガス量演算回路 ２２′……ガス量遅延回路 ２３……比例弁制御回路 Ｐ……ガス量信号 ＰOUt……ガス量遅延出力信号 Ｗ……実際の空気量信号 Ｗｓ……目標空気量信号
は燃焼機器の一例を示す概略図、第２図は制御装置のブ
ロック図、第３図は動作説明のためのタイムチャートで
ある。第４図、第５図は従来例に係り、第４図は制御装
置のブロック図、第５図は動作説明のためのタイムチャ
ートである。 ６……ガス通路（燃料供給経路） ７……比例制御弁 ８……バーナ ９……送風ファン １０……空気量検出手段 １１……制御装置 ２１……ガス量演算回路 ２２′……ガス量遅延回路 ２３……比例弁制御回路 Ｐ……ガス量信号 ＰOUt……ガス量遅延出力信号 Ｗ……実際の空気量信号 Ｗｓ……目標空気量信号
Claims (1)
- 【請求項１】バーナへの燃料供給経路に介装した比例制
御弁と、前記バーナへ燃焼用空気を供給するファンモー
タと、空気量検出手段とを有し、空燃比制御を行なう燃
焼機器において、ガス量を演算するガス量演算回路から
比例制御弁を駆動する比例弁制御回路に出力されるガス
量信号を遅延するガス量遅延回路を設け、該ガス量遅延
回路は、前記ガス量信号と共に目標空気量信号と実際の
空気量信号をとり込み、比例弁制御回路に出力するガス
量遅延出力信号を、上記各信号の関数として演算するこ
とを特徴とする燃焼機器の空燃比制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2019683A JPH0648089B2 (ja) | 1990-01-29 | 1990-01-29 | 燃焼機器の空燃比制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2019683A JPH0648089B2 (ja) | 1990-01-29 | 1990-01-29 | 燃焼機器の空燃比制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03225108A JPH03225108A (ja) | 1991-10-04 |
| JPH0648089B2 true JPH0648089B2 (ja) | 1994-06-22 |
Family
ID=12006036
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2019683A Expired - Lifetime JPH0648089B2 (ja) | 1990-01-29 | 1990-01-29 | 燃焼機器の空燃比制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0648089B2 (ja) |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62280516A (ja) * | 1986-05-27 | 1987-12-05 | Rinnai Corp | 燃焼装置 |
| JPH01252819A (ja) * | 1988-03-30 | 1989-10-09 | Harman Co Ltd | 燃焼装置 |
-
1990
- 1990-01-29 JP JP2019683A patent/JPH0648089B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03225108A (ja) | 1991-10-04 |
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