JPH0663643B2 - 燃焼装置の空燃比制御システム - Google Patents
燃焼装置の空燃比制御システムInfo
- Publication number
- JPH0663643B2 JPH0663643B2 JP60227400A JP22740085A JPH0663643B2 JP H0663643 B2 JPH0663643 B2 JP H0663643B2 JP 60227400 A JP60227400 A JP 60227400A JP 22740085 A JP22740085 A JP 22740085A JP H0663643 B2 JPH0663643 B2 JP H0663643B2
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- JP
- Japan
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- air
- fuel
- burner
- pressure
- supply amount
- Prior art date
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
- F23N1/00—Regulating fuel supply
- F23N1/02—Regulating fuel supply conjointly with air supply
- F23N1/022—Regulating fuel supply conjointly with air supply using electronic means
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
- F23N2223/00—Signal processing; Details thereof
- F23N2223/08—Microprocessor; Microcomputer
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
- F23N2225/00—Measuring
- F23N2225/04—Measuring pressure
- F23N2225/06—Measuring pressure for determining flow
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
- F23N2225/00—Measuring
- F23N2225/08—Measuring temperature
- F23N2225/20—Measuring temperature entrant temperature
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
- F23N2235/00—Valves, nozzles or pumps
- F23N2235/12—Fuel valves
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Regulation And Control Of Combustion (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 本発明は、燃焼用空気の流路に熱交換器を設け、該燃焼
用空気を予熱してバーナに供給し、それによって燃焼効
率の向上が図られる燃焼装置の空気と燃料の比率（以下
空燃比という）を制御するシステムに関する。
用空気を予熱してバーナに供給し、それによって燃焼効
率の向上が図られる燃焼装置の空気と燃料の比率（以下
空燃比という）を制御するシステムに関する。
空気は温度によって膨張、収縮を起こすため、燃焼用の
空気を予熱した場合、予熱温度に応じて見かけの空気供
給量と実質上の空気供給量との間には大きなズレが生ず
る。従って予熱温度の変化に対応した燃料供給量のコン
トロールをしなければ空燃比が変動し、せっかくの予熱
燃焼効果も半減してしまう。
空気を予熱した場合、予熱温度に応じて見かけの空気供
給量と実質上の空気供給量との間には大きなズレが生ず
る。従って予熱温度の変化に対応した燃料供給量のコン
トロールをしなければ空燃比が変動し、せっかくの予熱
燃焼効果も半減してしまう。
そこで従来より、予熱空気を用いた燃焼装置の空燃比を
一定に保つべく各種のシステムが開発されており、その
代表的なものとしてダブル均圧弁方式、予熱空気温度に
対応して燃焼供給圧を補正する方式、排ガス分析方式、
流量測定方式を挙げることができる。
一定に保つべく各種のシステムが開発されており、その
代表的なものとしてダブル均圧弁方式、予熱空気温度に
対応して燃焼供給圧を補正する方式、排ガス分析方式、
流量測定方式を挙げることができる。
また特開昭５７−１７５８１３号には、予熱空気温度を
検知し、その値によって空気ラインと燃料ラインの両方
の圧力を制御する制御装置が開示されている。
検知し、その値によって空気ラインと燃料ラインの両方
の圧力を制御する制御装置が開示されている。
しかし上記の方式を採用した各システムは、各々次のよ
うな不具合を生じている。即ち、ダブル均圧弁方式は、
熱交換器上流の空気流路における空気量を基にして燃料
の供給量を制御するものであるため、熱交換器及びその
下流において供給空気の漏れや外気の流入があって、実
際にバーナへ供給される空気量が変化してもそれに対応
できないし、複数のバーナを使用するため空気供給路を
分岐する場合には、各分岐路毎に管内の空気抵抗が異な
るから、各バーナを同時に制御することは不可能であ
る。また空気の予熱温度変化に応じて燃料供給圧を調節
する方式は、簡単な構造であるため安価で、それなりの
効果も期待できるが、温度変化のデータのみで燃料の供
給圧を制御するため、あくまで供給空気の損失がないと
の前提の上で成立しているので信頼性に乏しいし、燃料
供給圧調節弁二次側の抵抗が変化した場合には、それを
検知して対処する手段を有しない。排ガス分析方式のも
のは、供給側のデータを基に燃料供給量をコントロール
するものとは異なり、燃焼後の排ガスを分析して供給側
を制御するものであるからそれなりに確実ではあるが、
分析結果を得るのに時間がかかって応答が鈍いし、炉内
侵入空気の影響を受けやすい。更に流量測定方式は、応
答、精度のいずれをとっても信頼性の高い制御が可能で
あるが、非常に高価で一般的ではないし、高熱に弱い流
量計は熱交換器の上流に設けなければならないため、排
ガス分析方式を除く全てに共通した欠点であるところの
熱交換器及び該熱交換器の二次側における供給空気の漏
れや外気の流入があった場合には、これまた有効に働か
なくなってしまう。
うな不具合を生じている。即ち、ダブル均圧弁方式は、
熱交換器上流の空気流路における空気量を基にして燃料
の供給量を制御するものであるため、熱交換器及びその
下流において供給空気の漏れや外気の流入があって、実
際にバーナへ供給される空気量が変化してもそれに対応
できないし、複数のバーナを使用するため空気供給路を
分岐する場合には、各分岐路毎に管内の空気抵抗が異な
るから、各バーナを同時に制御することは不可能であ
る。また空気の予熱温度変化に応じて燃料供給圧を調節
する方式は、簡単な構造であるため安価で、それなりの
効果も期待できるが、温度変化のデータのみで燃料の供
給圧を制御するため、あくまで供給空気の損失がないと
の前提の上で成立しているので信頼性に乏しいし、燃料
供給圧調節弁二次側の抵抗が変化した場合には、それを
検知して対処する手段を有しない。排ガス分析方式のも
のは、供給側のデータを基に燃料供給量をコントロール
するものとは異なり、燃焼後の排ガスを分析して供給側
を制御するものであるからそれなりに確実ではあるが、
分析結果を得るのに時間がかかって応答が鈍いし、炉内
侵入空気の影響を受けやすい。更に流量測定方式は、応
答、精度のいずれをとっても信頼性の高い制御が可能で
あるが、非常に高価で一般的ではないし、高熱に弱い流
量計は熱交換器の上流に設けなければならないため、排
ガス分析方式を除く全てに共通した欠点であるところの
熱交換器及び該熱交換器の二次側における供給空気の漏
れや外気の流入があった場合には、これまた有効に働か
なくなってしまう。
また特開昭５７−１７５８１３号の方法は、空気と燃料
の両ラインの供給圧力が制御されるため、比較的高い精
度で空燃比を制御できるものの、予熱空気の温度データ
のみによるフィードバックシステムであるため、理想的
な空燃比と大きなずれを生じ、燃焼効率が悪くなること
が多かった。
の両ラインの供給圧力が制御されるため、比較的高い精
度で空燃比を制御できるものの、予熱空気の温度データ
のみによるフィードバックシステムであるため、理想的
な空燃比と大きなずれを生じ、燃焼効率が悪くなること
が多かった。
さらに従来の空燃比制御システムは、噴射圧力を変える
ことによってバーナの出力強度を調整する、所謂、圧力
可変式のバーナを使用した燃焼装置に対しては有効に機
能するものであったが、噴射圧力を一定に保ったまま出
力部分の面積を変えることによってバーナの出力強度を
調整する、所謂、面積可変式のバーナを使用した燃焼装
置に対しては有効に機能するものではなかった。
ことによってバーナの出力強度を調整する、所謂、圧力
可変式のバーナを使用した燃焼装置に対しては有効に機
能するものであったが、噴射圧力を一定に保ったまま出
力部分の面積を変えることによってバーナの出力強度を
調整する、所謂、面積可変式のバーナを使用した燃焼装
置に対しては有効に機能するものではなかった。
本発明は、上記問題点を解消し、面積可変式バーナを使
用した燃焼装置に対して有効に機能すると共に、熱交換
器及びその下流における空気の漏れや流入に影響される
ことなく、常に理想的な空燃比を保持でき、その上製造
コストの安価な空燃比制御システムを提供するもので、
第１の発明は、空気流路の熱交換器下流に温度センサ及
び圧力センサを設ける一方、燃料供給路に流量調節弁と
オリフィスとを設け、且つそのオリフィスの前後には圧
力センサを設け、更にバーナに、該バーナの開口度を検
知するポテンショメータを設け、前記空気流路の温度セ
ンサ、圧力センサ、及びバーナに設けたポテンショメー
タの信号から実質上の供給空気量を読み取ってそれに適
合する燃料の理想供給量を算出すると共に、燃料供給路
に設けたオリフィス前後の圧力センサが検知する圧力差
信号から実際の燃料供給量を算出する演算回路と、該供
給量と前記理想供給量とを比較してその差が所望の判断
値以下になるよう燃料供給路に設けた流量調節弁を制御
する自動制御回路とによって空燃比を常時一定に保つよ
う構成したことにあり、第２の発明は、空気流路の熱交
換器下流に温度センサ及び圧力センサを設ける一方、燃
料供給路に流量調節弁とオリフィスとを設け、且つその
オリフィスの前後には圧力センサを設け、前記空気流路
の温度センサ及び圧力センサの信号から実質上の供給空
気量を読み取ってそれに適合する燃料の理想供給量を算
出すると共に、燃料供給路に設けたオリフィス前後の圧
力センサが検知する圧力差信号から実際の燃料供給量を
算出する演算回路と、該供給量と前記理想供給量とを比
較してその差が所望の判断値以下になるよう燃料供給路
に設けた流量調節弁を制御する自動制御回路とによって
空燃比を常時一定に保つ空燃比制御システムと、空気流
路の熱交換器下流に温度センサ及び圧力センサを設ける
一方、燃料供給路に流量調節弁とオリフィスとを設け、
且つそのオリフィスの前後には圧力センサを設け、更に
バーナに、該バーナの開口度を検知するポテンショメー
タを設け、前記空気流路の温度センサ、圧力センサ、及
びバーナに設けたポテンショメータの信号から実質上の
供給空気量を読み取ってそれに適合する燃料の理想供給
量を算出すると共に、燃料供給路に設けたオリフィス前
後の圧力センサが検知する圧力差信号から実際の燃料供
給量を算出する演算回路と、該供給量と前記理想供給量
とを比較してその差が所望の判断値以下になるよう燃料
供給路に設けた流量調節弁を制御する自動制御回路とに
よって空燃比を常時一定に保つ空燃比制御システムとを
有し、使用されるバーナが圧力可変式か面積可変式かに
よって、上記システムのいずれかを選択可能に構成した
ことにある。
用した燃焼装置に対して有効に機能すると共に、熱交換
器及びその下流における空気の漏れや流入に影響される
ことなく、常に理想的な空燃比を保持でき、その上製造
コストの安価な空燃比制御システムを提供するもので、
第１の発明は、空気流路の熱交換器下流に温度センサ及
び圧力センサを設ける一方、燃料供給路に流量調節弁と
オリフィスとを設け、且つそのオリフィスの前後には圧
力センサを設け、更にバーナに、該バーナの開口度を検
知するポテンショメータを設け、前記空気流路の温度セ
ンサ、圧力センサ、及びバーナに設けたポテンショメー
タの信号から実質上の供給空気量を読み取ってそれに適
合する燃料の理想供給量を算出すると共に、燃料供給路
に設けたオリフィス前後の圧力センサが検知する圧力差
信号から実際の燃料供給量を算出する演算回路と、該供
給量と前記理想供給量とを比較してその差が所望の判断
値以下になるよう燃料供給路に設けた流量調節弁を制御
する自動制御回路とによって空燃比を常時一定に保つよ
う構成したことにあり、第２の発明は、空気流路の熱交
換器下流に温度センサ及び圧力センサを設ける一方、燃
料供給路に流量調節弁とオリフィスとを設け、且つその
オリフィスの前後には圧力センサを設け、前記空気流路
の温度センサ及び圧力センサの信号から実質上の供給空
気量を読み取ってそれに適合する燃料の理想供給量を算
出すると共に、燃料供給路に設けたオリフィス前後の圧
力センサが検知する圧力差信号から実際の燃料供給量を
算出する演算回路と、該供給量と前記理想供給量とを比
較してその差が所望の判断値以下になるよう燃料供給路
に設けた流量調節弁を制御する自動制御回路とによって
空燃比を常時一定に保つ空燃比制御システムと、空気流
路の熱交換器下流に温度センサ及び圧力センサを設ける
一方、燃料供給路に流量調節弁とオリフィスとを設け、
且つそのオリフィスの前後には圧力センサを設け、更に
バーナに、該バーナの開口度を検知するポテンショメー
タを設け、前記空気流路の温度センサ、圧力センサ、及
びバーナに設けたポテンショメータの信号から実質上の
供給空気量を読み取ってそれに適合する燃料の理想供給
量を算出すると共に、燃料供給路に設けたオリフィス前
後の圧力センサが検知する圧力差信号から実際の燃料供
給量を算出する演算回路と、該供給量と前記理想供給量
とを比較してその差が所望の判断値以下になるよう燃料
供給路に設けた流量調節弁を制御する自動制御回路とに
よって空燃比を常時一定に保つ空燃比制御システムとを
有し、使用されるバーナが圧力可変式か面積可変式かに
よって、上記システムのいずれかを選択可能に構成した
ことにある。
尚、ここに所望の判断値とは、燃焼装置及びバーナの特
性や使用状況に応じて適宜決定されるものである。
性や使用状況に応じて適宜決定されるものである。
以下、本発明の実施例を図面に従って詳細に説明する。
実施例１は、第１の発明にかかる面積可変式バーナを使
用した燃焼装置の空燃比制御システムの一例であり、面
積可変式バーナには、その開口度を検知するポテンショ
メータが取り付けられている。
用した燃焼装置の空燃比制御システムの一例であり、面
積可変式バーナには、その開口度を検知するポテンショ
メータが取り付けられている。
第３図は、ポテンショメータ２３が取り付けられた面積
可変式バーナ１′を示しており、バーナ１′には、その
出力部分（図示しない）の面積を調節するための調節ハ
ンドル２６が枢着されており、先端はハンドル２７によ
って、ポテンショメータ２３に枢着されたもう一つの調
節ハンドル２６′の先端と連結されている。そして、調
節ハンドル２６が回動されて、バーナ１′の出力部分の
面積が変更されると、ポテンショメータ２３が調節ハン
ドル２６と連動する調節ハンドル２６′の回動量を読み
取って、バーナ１′の出力部分の面積（開度）を検知で
きるようになっている。
可変式バーナ１′を示しており、バーナ１′には、その
出力部分（図示しない）の面積を調節するための調節ハ
ンドル２６が枢着されており、先端はハンドル２７によ
って、ポテンショメータ２３に枢着されたもう一つの調
節ハンドル２６′の先端と連結されている。そして、調
節ハンドル２６が回動されて、バーナ１′の出力部分の
面積が変更されると、ポテンショメータ２３が調節ハン
ドル２６と連動する調節ハンドル２６′の回動量を読み
取って、バーナ１′の出力部分の面積（開度）を検知で
きるようになっている。
第１図に、上記のポテンショメータを有する面積可変式
バーナの空燃比制御システムが取り付けられた燃焼装置
の説明図を示す。
バーナの空燃比制御システムが取り付けられた燃焼装置
の説明図を示す。
第１図において、バーナ１には、ブロア２から空気流路
３内を通って燃焼用空気が送り込まれると共に、燃料が
燃料供給路４内を通って供給されるようになっている。
空気流路３の途中には熱交換器５が設けられていて、供
給空気は該熱交換器５を通過する際に燃焼ガスの熱を吸
収して加熱空気となり、これによって燃焼効率の向上が
図られ、空気流路にはダンパ６が備えられていて、該ダ
ンパ６の開度を調節することにより空気供給圧を変化さ
せることができる。また該空気流路３における熱交換器
５の下流には、該空気３を流れる供給空気の温度を電気
信号として出力する温度センサ７と、流路内の圧力を電
気信号として出力する半導体圧力センサ８が設けられ、
一方燃料供給路４には、モータ９により制御される流量
調節弁１０及びオリフィス１１が設けられており、その
オリフィス１１の前後には半導体圧力センサ１２、１２
が設けられている。１３はコントロールボックスで、該
コントロールボックス１３内には、本発明に関係の深い
ものについてのみ示した第４図のブロック図で示される
如く、ＣＰＵ（中央演算処理装置）１４、ＲＯＭ（リー
ドオンリメモリ）１５、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモ
リ）１６及びバス１７等から成るマイクロコンピュータ
が内蔵されており、これに入力装置としての入力ポート
１８及び出力ポート１９が設けられている。また該マイ
クロコンピュータには、更にアナログ−デジタルコンバ
ータ２０、ＭＰＸ２１を介して、バーナ１′の開口度を
検知するポテンショメータ２３、空気供給路の温度セン
サ７、圧力センサ８及び燃料供給路の圧力センサ１２、
１２が接続されていると共に、前記出力ポート１９には
流量調節弁１０作動用のモータ９が接続されている。前
記ＲＯＭ１５には、入力された各センサ７、８、１２、
１２の信号を処理するのに必要なデータが書き込まれた
データテーブル、入力ポート１８から入力された理論空
気量Ａ、空燃比設定値Ｍ、比重係数αの各指令信号を処
理する機能及び第２図に示したフローチャートで表され
る空燃比制御のプログラム等が記憶されており、ＣＰＵ
１４は、前記温度センサ７、圧力センサ８、１２、１２
からの各入力信号に応じてＲＯＭ１５内の前記プログラ
ムを順に実行し、流量調節弁１０を自動的に制御する。
３内を通って燃焼用空気が送り込まれると共に、燃料が
燃料供給路４内を通って供給されるようになっている。
空気流路３の途中には熱交換器５が設けられていて、供
給空気は該熱交換器５を通過する際に燃焼ガスの熱を吸
収して加熱空気となり、これによって燃焼効率の向上が
図られ、空気流路にはダンパ６が備えられていて、該ダ
ンパ６の開度を調節することにより空気供給圧を変化さ
せることができる。また該空気流路３における熱交換器
５の下流には、該空気３を流れる供給空気の温度を電気
信号として出力する温度センサ７と、流路内の圧力を電
気信号として出力する半導体圧力センサ８が設けられ、
一方燃料供給路４には、モータ９により制御される流量
調節弁１０及びオリフィス１１が設けられており、その
オリフィス１１の前後には半導体圧力センサ１２、１２
が設けられている。１３はコントロールボックスで、該
コントロールボックス１３内には、本発明に関係の深い
ものについてのみ示した第４図のブロック図で示される
如く、ＣＰＵ（中央演算処理装置）１４、ＲＯＭ（リー
ドオンリメモリ）１５、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモ
リ）１６及びバス１７等から成るマイクロコンピュータ
が内蔵されており、これに入力装置としての入力ポート
１８及び出力ポート１９が設けられている。また該マイ
クロコンピュータには、更にアナログ−デジタルコンバ
ータ２０、ＭＰＸ２１を介して、バーナ１′の開口度を
検知するポテンショメータ２３、空気供給路の温度セン
サ７、圧力センサ８及び燃料供給路の圧力センサ１２、
１２が接続されていると共に、前記出力ポート１９には
流量調節弁１０作動用のモータ９が接続されている。前
記ＲＯＭ１５には、入力された各センサ７、８、１２、
１２の信号を処理するのに必要なデータが書き込まれた
データテーブル、入力ポート１８から入力された理論空
気量Ａ、空燃比設定値Ｍ、比重係数αの各指令信号を処
理する機能及び第２図に示したフローチャートで表され
る空燃比制御のプログラム等が記憶されており、ＣＰＵ
１４は、前記温度センサ７、圧力センサ８、１２、１２
からの各入力信号に応じてＲＯＭ１５内の前記プログラ
ムを順に実行し、流量調節弁１０を自動的に制御する。
以下第２図のフローチャートを参照しつつ、プログラム
による制御の作動を説明する（以下、このプログラムを
面積可変式バーナ用プログラムという）。
による制御の作動を説明する（以下、このプログラムを
面積可変式バーナ用プログラムという）。
電源投入と同時にステップＳ１（以下、ステップＳ１、
Ｓ２・・は単にＳ１、Ｓ２・・で示す）が実行され、流
量調節弁作動用のモータ９の流量調節弁における閉塞状
態確認の初期設定が行なわれる。次にＳ２の実行より理
想ガス量が算出される。該理想ガス量の算出は、先ずポ
テンショメータ２３からの開度信号をアナログ−デジタ
ルコンバータ２０でデジタル化し、ＲＯＭ１５のデータ
テーブルから該デジタル信号に対応する空気量Ｑ′を読
み取る。該空気量Ｑ′は、例えば２０℃で６００mmH2O
の基準空気データであって、これを空気流路の圧力セン
サ及び温度センサからの信号を基に実質的な空気流量に
変換する必要がある。そこで前記圧力センサ及び温度セ
ンサからの信号を各々アナログ−デジタルコンバータ２
０でデジタル化し、ＲＯＭ１５のデータテーブルから該
デジタル信号に対応する圧力値Ｐ及び温度値ｔを読み取
って、圧力補正Ｑ′′＝Ｑ′×（Ｐ／６００）1/2、温
度補正Ｑ＝Ｑ′′×（（２７３＋２０）／（２７３＋
ｔ））1/2の演算を行って実質的な空気流量Ｑを算出
し、入力ポート１８から入力された空燃比設定値Ｍに従
って空燃比の補正（Ｑ＝Ｑ／Ｍ）を行うと共に、理論
空気量Ａの値に基き、燃料の理想供給量Ｇ′の算出を実
行する（Ｇ′＝Ｑ／Ａ）。次にＳ３で燃料供給路４のオ
リフィス１１前後に設けた各圧力センサ１２、１２から
の信号を、先ずオペアンプ２２を介して差圧信号に変換
し、これをアナログ−デジタルコンバータ２０によって
デジタル化する。そしてデジタル化された差圧信号に対
応するガス量Ｇ′′をＲＯＭ１５のデータテーブルから
読み取り、ＣＰＵ１４でガス比重係数αによって補正さ
れた供給ガス量Ｇの算出を実行する。（Ｇ＝Ｇ′′／
α）。更にＳ４の実行に移り、前記燃料理想供給量Ｇ′
と実際の供給Ｇとの差Ｒを求め、Ｓ５では比較回路で該
差Ｒの数値が、予めＲＯＭにプログラムされている判断
値ｘより小さいか大きいかによって判別し、差Ｒが該判
断値ｘより小さい場合にはＳ６の実行で流量調節弁１０
を作動させるモータ９は停止状態となり、大きい場合に
は更にＳ７で比較回路により正か負かに分かれ、正の場
合はＳ８で流量調節弁１０が開く方向へモータ９を作動
させ、逆に負の場合はＳ９で流量調節弁１０が閉じる方
向へモータ９を作動させる。前記判断値ｘは、燃焼装置
及びバーナの特性や使用状況に応じて、空気または燃料
の供給量に対する比率から割り出される所望の値であ
る。Ｓ６、Ｓ７、Ｓ８のいずれか実行されたら再度Ｓ２
の実行に戻り、システム作動中はＳ２以降の各ステップ
が繰り返し実行される。
Ｓ２・・は単にＳ１、Ｓ２・・で示す）が実行され、流
量調節弁作動用のモータ９の流量調節弁における閉塞状
態確認の初期設定が行なわれる。次にＳ２の実行より理
想ガス量が算出される。該理想ガス量の算出は、先ずポ
テンショメータ２３からの開度信号をアナログ−デジタ
ルコンバータ２０でデジタル化し、ＲＯＭ１５のデータ
テーブルから該デジタル信号に対応する空気量Ｑ′を読
み取る。該空気量Ｑ′は、例えば２０℃で６００mmH2O
の基準空気データであって、これを空気流路の圧力セン
サ及び温度センサからの信号を基に実質的な空気流量に
変換する必要がある。そこで前記圧力センサ及び温度セ
ンサからの信号を各々アナログ−デジタルコンバータ２
０でデジタル化し、ＲＯＭ１５のデータテーブルから該
デジタル信号に対応する圧力値Ｐ及び温度値ｔを読み取
って、圧力補正Ｑ′′＝Ｑ′×（Ｐ／６００）1/2、温
度補正Ｑ＝Ｑ′′×（（２７３＋２０）／（２７３＋
ｔ））1/2の演算を行って実質的な空気流量Ｑを算出
し、入力ポート１８から入力された空燃比設定値Ｍに従
って空燃比の補正（Ｑ＝Ｑ／Ｍ）を行うと共に、理論
空気量Ａの値に基き、燃料の理想供給量Ｇ′の算出を実
行する（Ｇ′＝Ｑ／Ａ）。次にＳ３で燃料供給路４のオ
リフィス１１前後に設けた各圧力センサ１２、１２から
の信号を、先ずオペアンプ２２を介して差圧信号に変換
し、これをアナログ−デジタルコンバータ２０によって
デジタル化する。そしてデジタル化された差圧信号に対
応するガス量Ｇ′′をＲＯＭ１５のデータテーブルから
読み取り、ＣＰＵ１４でガス比重係数αによって補正さ
れた供給ガス量Ｇの算出を実行する。（Ｇ＝Ｇ′′／
α）。更にＳ４の実行に移り、前記燃料理想供給量Ｇ′
と実際の供給Ｇとの差Ｒを求め、Ｓ５では比較回路で該
差Ｒの数値が、予めＲＯＭにプログラムされている判断
値ｘより小さいか大きいかによって判別し、差Ｒが該判
断値ｘより小さい場合にはＳ６の実行で流量調節弁１０
を作動させるモータ９は停止状態となり、大きい場合に
は更にＳ７で比較回路により正か負かに分かれ、正の場
合はＳ８で流量調節弁１０が開く方向へモータ９を作動
させ、逆に負の場合はＳ９で流量調節弁１０が閉じる方
向へモータ９を作動させる。前記判断値ｘは、燃焼装置
及びバーナの特性や使用状況に応じて、空気または燃料
の供給量に対する比率から割り出される所望の値であ
る。Ｓ６、Ｓ７、Ｓ８のいずれか実行されたら再度Ｓ２
の実行に戻り、システム作動中はＳ２以降の各ステップ
が繰り返し実行される。
当該空燃比制御システムは、空気供給量の測定データを
熱交換器の下流に設けられている圧力センサ及び温度セ
ンサから得ているので、該センサより上流において空気
の漏れや外気の流入があった場合でも、実際に供給され
る空気のデータを測定するから問題はない。従って熱交
換器が高温にさらされて脆くなりやすく、それがために
空気流路における気密性の信頼性に乏しいといわれる燃
焼装置において、万一空気流路にそのようなトラブルが
発生した場合でも、それに影響されず、有効に空燃比の
制御を行うことができるのである。
熱交換器の下流に設けられている圧力センサ及び温度セ
ンサから得ているので、該センサより上流において空気
の漏れや外気の流入があった場合でも、実際に供給され
る空気のデータを測定するから問題はない。従って熱交
換器が高温にさらされて脆くなりやすく、それがために
空気流路における気密性の信頼性に乏しいといわれる燃
焼装置において、万一空気流路にそのようなトラブルが
発生した場合でも、それに影響されず、有効に空燃比の
制御を行うことができるのである。
また供給される空気の温度データのみならず、圧力デー
タも併せて検知し、その両方のデータから一旦燃料の理
想供給量を計算した後、その理想供給量に基づいて燃料
供給量の制御を行うので、従来の温度データのみによる
燃料供給量の制御に比べて、極めて高い精度を発揮でき
る。
タも併せて検知し、その両方のデータから一旦燃料の理
想供給量を計算した後、その理想供給量に基づいて燃料
供給量の制御を行うので、従来の温度データのみによる
燃料供給量の制御に比べて、極めて高い精度を発揮でき
る。
しかも半導体圧力センサの使用によって流量変化に素早
く反応するし、流量計を使用したものと比較すれば大幅
なコストダウンを図ることができる。
く反応するし、流量計を使用したものと比較すれば大幅
なコストダウンを図ることができる。
更にマイクロコンピュータによる自動制御のため、燃料
やバーナの種類に応じて入力データを適宜変更すれば、
如何なる燃料に対しても適用が可能となって、燃料の価
格変動に応じて燃料の使い分けも簡単に実行し得る。
やバーナの種類に応じて入力データを適宜変更すれば、
如何なる燃料に対しても適用が可能となって、燃料の価
格変動に応じて燃料の使い分けも簡単に実行し得る。
尚ＲＯＭは、燃焼装置及びバーナの特性に応じ、データ
テーブルが異なったプログラムのものと交換を可能とし
ておくことが望ましい。
テーブルが異なったプログラムのものと交換を可能とし
ておくことが望ましい。
上記実施例においては面積可変式のバーナを用いた燃焼
装置について示したが、バーナの開度信号入力回路を付
加し、若干のＲＯＭプログラムを変更するのみで、圧力
可変式のバーナを用いた燃焼装置の空燃比制御も可能と
なる。
装置について示したが、バーナの開度信号入力回路を付
加し、若干のＲＯＭプログラムを変更するのみで、圧力
可変式のバーナを用いた燃焼装置の空燃比制御も可能と
なる。
当該実施例１のシステムは、本来空気供給圧が一定であ
るべき面積可変式の燃焼装置においても理想的な空燃比
を保持することができ、万一空気供給圧が変化したとし
ても、該圧力変化に対応した空燃比の制御が可能である
からその信頼性は高い。
るべき面積可変式の燃焼装置においても理想的な空燃比
を保持することができ、万一空気供給圧が変化したとし
ても、該圧力変化に対応した空燃比の制御が可能である
からその信頼性は高い。
尚、当該実施例のシステムにおいては、第５図に示す如
く、燃料供給路の途中を２つに分岐して、夫々前後の差
圧測定可能な範囲を異にし、且つ両測定範囲が連続する
オリフィス１１′、１１′′と、その前後に圧力センサ
１２、１２を設け、燃料の供給を切換え弁２４でいずれ
かの流路を選択可能に構成することにより、制御範囲の
拡大が図られている。
く、燃料供給路の途中を２つに分岐して、夫々前後の差
圧測定可能な範囲を異にし、且つ両測定範囲が連続する
オリフィス１１′、１１′′と、その前後に圧力センサ
１２、１２を設け、燃料の供給を切換え弁２４でいずれ
かの流路を選択可能に構成することにより、制御範囲の
拡大が図られている。
第２の発明は、スイッチを切り換えることにより、面積
可変式のバーナを使用した燃焼装置、圧力可変式のバー
ナを使用した燃焼装置のいずれにも対応可能な空燃比制
御システムであり、その一例である実施例２を以下に示
す。
可変式のバーナを使用した燃焼装置、圧力可変式のバー
ナを使用した燃焼装置のいずれにも対応可能な空燃比制
御システムであり、その一例である実施例２を以下に示
す。
実施例２のシステムは、圧力可変式のバーナを使用した
燃焼装置も制御することができるが、圧力可変式バーナ
を使用した燃焼装置を制御する場合は、バーナの開口度
が常に一定であるため、バーナにはポテンショメータを
取り付けず、従ってマイクロコンピュータにはポテンシ
ョメータからの開度信号は送られない。またフローチャ
ートは、Ｓ２の燃料の理想供給量Ｇ′算出プログラムの
みが下記の如く変更される（以下、このプログラムを圧
力可変式バーナ用プログラムという）。
燃焼装置も制御することができるが、圧力可変式バーナ
を使用した燃焼装置を制御する場合は、バーナの開口度
が常に一定であるため、バーナにはポテンショメータを
取り付けず、従ってマイクロコンピュータにはポテンシ
ョメータからの開度信号は送られない。またフローチャ
ートは、Ｓ２の燃料の理想供給量Ｇ′算出プログラムの
みが下記の如く変更される（以下、このプログラムを圧
力可変式バーナ用プログラムという）。
即ち、燃料の理想供給量Ｇ′の算出は、先ず、空気供給
路に設けられた温度センサ７及び圧力センサ８の信号
を、各々アナログ−デジタルコンバータ２０でデジタル
信号に変換し、該デジタル信号に対応する空気量Ｑ′及
び供給空気温度ｔをＲＯＭ１５のデータテーブルから読
み取ると共に、ＣＰＵ１４で該供給空気温度ｔに対する
温度補正の演算を行って実質上の空気流量Ｑを算出し
（Ｑ′′＝Ｑ′×（（２７３＋２０）／（２７３＋
ｔ））1/2）、そして入力ポート１８から入力された空
燃比設定値Ｍに従って空燃比の補正（Ｑ＝Ｑ′′／Ｍ）
を行うと共に、理論空気量Ａの値に基き、燃料の理想供
給量Ｇ′を算出する（Ｇ′＝Ｑ／Ａ）という計算方式に
なる。他の実行プログラムは実施例１と同様である。
路に設けられた温度センサ７及び圧力センサ８の信号
を、各々アナログ−デジタルコンバータ２０でデジタル
信号に変換し、該デジタル信号に対応する空気量Ｑ′及
び供給空気温度ｔをＲＯＭ１５のデータテーブルから読
み取ると共に、ＣＰＵ１４で該供給空気温度ｔに対する
温度補正の演算を行って実質上の空気流量Ｑを算出し
（Ｑ′′＝Ｑ′×（（２７３＋２０）／（２７３＋
ｔ））1/2）、そして入力ポート１８から入力された空
燃比設定値Ｍに従って空燃比の補正（Ｑ＝Ｑ′′／Ｍ）
を行うと共に、理論空気量Ａの値に基き、燃料の理想供
給量Ｇ′を算出する（Ｇ′＝Ｑ／Ａ）という計算方式に
なる。他の実行プログラムは実施例１と同様である。
そして実施例２においては、第６図のブロック図に示す
ように、入力ポートには圧力可変式バーナと面積可変式
バーナとのバーナ切換えスイッチ２５が接続され、ＲＯ
Ｍ１５には面積可変式バーナ用プログラムと、圧力可変
式バーナ用プログラムが、該切換えスイッチ２５からの
信号によって選択可能にプログラムされていて、切換え
信号が面積可変式バーナを示す場合には面積可変式バー
ナ用プログラムが、圧力可変式バーナを示す場合には圧
力可変式バーナ用プログラムが実行されるようになって
いる。
ように、入力ポートには圧力可変式バーナと面積可変式
バーナとのバーナ切換えスイッチ２５が接続され、ＲＯ
Ｍ１５には面積可変式バーナ用プログラムと、圧力可変
式バーナ用プログラムが、該切換えスイッチ２５からの
信号によって選択可能にプログラムされていて、切換え
信号が面積可変式バーナを示す場合には面積可変式バー
ナ用プログラムが、圧力可変式バーナを示す場合には圧
力可変式バーナ用プログラムが実行されるようになって
いる。
以上のように構成されたシステムは、使用するバーナの
種類によっていちいちシステム全体を組変えることな
く、例えば面積可変式バーナを用いた燃焼システムの空
気流路にダンパを設けて圧力可変式として使用した場合
に、切換えスイッチの操作のみで空燃比の制御を可能と
することができる。
種類によっていちいちシステム全体を組変えることな
く、例えば面積可変式バーナを用いた燃焼システムの空
気流路にダンパを設けて圧力可変式として使用した場合
に、切換えスイッチの操作のみで空燃比の制御を可能と
することができる。
尚、本発明のシステムにおいて、供給される燃料、熱交
換器の構造、流量調節弁の種類等は、本発明の前記した
目的及び上記した作用効果の達成可能な範囲内において
任意に定めて差支えない。
換器の構造、流量調節弁の種類等は、本発明の前記した
目的及び上記した作用効果の達成可能な範囲内において
任意に定めて差支えない。
以上の如く、本発明の空燃比制御システムは、従来制御
することができなかった面積可変式バーナを使用した燃
焼装置の空燃比をも理想的に制御することができる。
することができなかった面積可変式バーナを使用した燃
焼装置の空燃比をも理想的に制御することができる。
また供給空気の温度データのみならず、圧力データも併
せて検知し、その両方のデータから一旦燃料の理想供給
量を計算した後、その理想供給量に基づいて燃料供給量
の制御を行うものであるから、従来の温度データのみに
よって燃料供給量を制御するシステムに比べて、極めて
高い精度で空燃比を制御することができるし、信頼性に
も優れている。
せて検知し、その両方のデータから一旦燃料の理想供給
量を計算した後、その理想供給量に基づいて燃料供給量
の制御を行うものであるから、従来の温度データのみに
よって燃料供給量を制御するシステムに比べて、極めて
高い精度で空燃比を制御することができるし、信頼性に
も優れている。
更にそればかりではなく、圧力可変式、或は面積可変式
のいずれのバーナを使用した燃焼装置に対しても、スイ
ッチを切り換えるだけで簡単に適用せしめることが可能
な、汎用性のある空燃比制御システムであり、しかも、
安価にて製造することができるので、その実益は多大で
ある。
のいずれのバーナを使用した燃焼装置に対しても、スイ
ッチを切り換えるだけで簡単に適用せしめることが可能
な、汎用性のある空燃比制御システムであり、しかも、
安価にて製造することができるので、その実益は多大で
ある。
第１図は、本発明の制御システムが取り付けられた燃焼
装置を示す説明図、第２図は、制御システムのフローチ
ャート図、第３図は、ポテンショメータが取り付けられ
た面積可変式バーナを示す説明図、第４図は、第１の発
明に係る制御システムのブロック図、第５図は、燃料供
給路に設けたオリフィスの取り付け変更例の説明図、第
６図は、第２の発明に係る制御システムのブロック図で
ある。 １、１′……バーナ、２……ブロア、３……空気供給
路、４……燃料供給路、５……熱交換器、６……ダン
パ、７……温度センサ、８……半導体圧力センサ、９…
…モータ、１０……流量調節弁、１１……オリフィス、
１２……半導体圧力センサ、１３……コントロールボッ
クス、１４……ＣＰＵ、１５……ＲＯＭ、１６……ＲＡ
Ｍ、１７……バス、１８……入力ポート、１９……出力
ポート、２０……アナログ−デジタルコンバータ、２１
……ＭＰＸ、２２……オペアンプ、２３……ポテンショ
メータ、２４……切換え弁、２５……切換えスイッチ、
２６……調節ハンドル、２７……リンク、Ｓ１〜Ｓ９…
…ステップ。
装置を示す説明図、第２図は、制御システムのフローチ
ャート図、第３図は、ポテンショメータが取り付けられ
た面積可変式バーナを示す説明図、第４図は、第１の発
明に係る制御システムのブロック図、第５図は、燃料供
給路に設けたオリフィスの取り付け変更例の説明図、第
６図は、第２の発明に係る制御システムのブロック図で
ある。 １、１′……バーナ、２……ブロア、３……空気供給
路、４……燃料供給路、５……熱交換器、６……ダン
パ、７……温度センサ、８……半導体圧力センサ、９…
…モータ、１０……流量調節弁、１１……オリフィス、
１２……半導体圧力センサ、１３……コントロールボッ
クス、１４……ＣＰＵ、１５……ＲＯＭ、１６……ＲＡ
Ｍ、１７……バス、１８……入力ポート、１９……出力
ポート、２０……アナログ−デジタルコンバータ、２１
……ＭＰＸ、２２……オペアンプ、２３……ポテンショ
メータ、２４……切換え弁、２５……切換えスイッチ、
２６……調節ハンドル、２７……リンク、Ｓ１〜Ｓ９…
…ステップ。
Claims (2)
- 【請求項１】燃焼用空気の流路に熱交換器を設け、該燃
焼用空気を予熱してバーナに供給する燃焼装置におい
て、空気流路の熱交換器下流に温度センサ及び圧力セン
サを設ける一方、燃料供給炉に流量調節弁とオリフィス
とを設け、且つそのオリフィスの前後には圧力センサを
設け、更にバーナに、該バーナの開口度を検知するポテ
ンショメータを設け、前記空気流路の温度センサ、圧力
センサ、及びバーナに設けたポテンショメータの信号か
ら実質上の供給空気量を読み取ってそれに適合する燃料
の理想供給量を算出すると共に、燃料供給路に設けたオ
リフィス前後の圧力センサが検知する圧力差信号から実
際の燃料供給量を算出する演算回路と、該供給量と前記
理想供給量とを比較してその差が所望の判断値以下にな
るよう燃料供給路に設けた流量調節弁を制御する自動制
御回路とによって空燃比を常時一定に保つよう構成した
ことを特徴とする燃焼装置の空燃比制御システム。 - 【請求項２】燃焼用空気の流路に熱交換器を設け、該燃
焼用空気を予熱してバーナに供給する燃焼装置におい
て、空気流路の熱交換器下流に温度センサ及び圧力セン
サを設ける一方、燃料供給路に流量調節弁とオリフィス
とを設け、且つそのオリフィスの前後には圧力センサを
設け、前記空気流路の温度センサ及び圧力センサの信号
から実質上の供給空気量を読み取ってそれに適合する燃
料の理想供給量を算出すると共に、燃料供給路に設けた
オリフィス前後の圧力センサが検知する圧力差信号から
実際の燃料供給量を算出する演算回路と、該供給量と前
記理想供給量とを比較してその差が所望の判断値以下に
なるよう燃料供給路に設けた流量調節弁を制御する自動
制御回路とによって空燃比を常時一定に保つ空燃比制御
システムと、空気流路の熱交換器下流に温度センサ及び
圧力センサを設ける一方、燃料供給路に流量調節弁とオ
リフィスとを設け、且つそのオリフィスの前後には圧力
センサを設け、更にバーナに、該バーナの開口度を検知
するポテンショメータを設け、前記空気流路の温度セン
サ、圧力センサ、及びバーナに設けたポテンショメータ
の信号から実質上の供給空気量を読み取ってそれに適合
する燃料の理想供給量を算出すると共に、燃料供給路に
設けたオリフィス前後の圧力センサが検知する圧力差信
号から実際の燃料供給量を算出する演算回路と、該供給
量と前記理想供給量とを比較してその差が所望の判断値
以下になるよう燃料供給路に設けた流量調節弁を制御す
る自動制御回路とによって空燃比を常時一定に保つ空燃
比制御システムとを有し、使用されるバーナが圧力可変
式か面積可変式かによって、上記システムのいずれかを
選択可能に構成したことを特徴とする燃焼装置の空燃比
制御システム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60227400A JPH0663643B2 (ja) | 1985-10-11 | 1985-10-11 | 燃焼装置の空燃比制御システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60227400A JPH0663643B2 (ja) | 1985-10-11 | 1985-10-11 | 燃焼装置の空燃比制御システム |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6287726A JPS6287726A (ja) | 1987-04-22 |
| JPH0663643B2 true JPH0663643B2 (ja) | 1994-08-22 |
Family
ID=16860232
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60227400A Expired - Lifetime JPH0663643B2 (ja) | 1985-10-11 | 1985-10-11 | 燃焼装置の空燃比制御システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0663643B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015028392A (ja) * | 2013-07-30 | 2015-02-12 | 三浦工業株式会社 | ボイラ装置 |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013076497A (ja) * | 2011-09-30 | 2013-04-25 | Miura Co Ltd | 熱媒ボイラ |
| CN114720133B (zh) * | 2022-04-19 | 2024-06-18 | 潍柴动力股份有限公司 | 一种大功率气体机空燃比的标定方法及标定系统 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57164219A (en) * | 1981-04-01 | 1982-10-08 | Toshiba Corp | Combustion controller |
| JPS57175813A (en) * | 1981-04-22 | 1982-10-28 | Osaka Gas Co Ltd | Excess air ratio controlling device of combustion apparatus in combustion with preheated air |
-
1985
- 1985-10-11 JP JP60227400A patent/JPH0663643B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015028392A (ja) * | 2013-07-30 | 2015-02-12 | 三浦工業株式会社 | ボイラ装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6287726A (ja) | 1987-04-22 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |