JPS6339805B2 - - Google Patents

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Publication number
JPS6339805B2
JPS6339805B2 JP56005251A JP525181A JPS6339805B2 JP S6339805 B2 JPS6339805 B2 JP S6339805B2 JP 56005251 A JP56005251 A JP 56005251A JP 525181 A JP525181 A JP 525181A JP S6339805 B2 JPS6339805 B2 JP S6339805B2
Authority
JP
Japan
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amount
air
fuel
output
fuel ratio
Prior art date
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Expired
Application number
JP56005251A
Other languages
English (en)
Other versions
JPS57117726A (en
Inventor
Hiroshi Fujeda
Shinichi Nakane
Tooru Kobayashi
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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Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP56005251A priority Critical patent/JPS57117726A/ja
Publication of JPS57117726A publication Critical patent/JPS57117726A/ja
Publication of JPS6339805B2 publication Critical patent/JPS6339805B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23NREGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N1/00Regulating fuel supply
    • F23N1/02Regulating fuel supply conjointly with air supply
    • F23N1/022Regulating fuel supply conjointly with air supply using electronic means
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23NREGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N2235/00Valves, nozzles or pumps
    • F23N2235/12Fuel valves
    • F23N2235/14Fuel valves electromagnetically operated

Landscapes

  • 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】 本発明は燃焼装置に用いられる空気量と燃料量
との比すなわち空燃比を制御する空燃比制御装置
に関するものである。
従来、この種空燃比制御装置を具備した燃焼装
置としては、例えば第4図に示すガス湯沸器があ
つた。
同図において、バーナ3Aでの燃焼熱を、熱交
換器3Bにて水と熱交換させ湯を沸かす。この場
合の燃焼負荷は熱交換器3Bに流入する水量FW
と、(設定出湯温度TWR−給水温度TWi)との積で
ある。2Cはフアンモータで、燃焼排ガスを器外
へ排出するために設けられているが、このフアン
モータ2Cの回転数を制御することにより、バー
ナ3Aへの空気量Aを制御できる。4はフアンモ
ータの回転数を検出する検出部で、空気量Aの検
出手段となる。2は空気量制御装置の一部で、出
湯温度検出器5の出力と、検出部4出力とに応じ
てフアンモータ2Cを制御する。6は燃料量制御
器で、検出部4出力に応じて、燃料制御手段とし
ての電磁式比例弁1Dを制御し、燃料量Fを制御
する。第5図は、この装置での空燃比制御装置の
ブロツクダイアグラムである。VRは設定温度TWR
に対応する電圧で、出湯温度検出器5出力すなわ
ち出湯温度TWOに対応する電圧VOとの差E=(VR
−VO)より、2Aなる演算器にて、所要のフア
ンモータ回転数対応電圧VARを演算する。通常よ
く用いられる演算則は、比例+積分+微分のいわ
ゆるPiD則で、その伝達関数はK(1+1/STi
+STD)である。2Bは第2の演算器で、第1の
演算器2A出力電圧VARと、検出部4出力すなわ
ちフアンモータ2Cの回転数対応電圧VAOとの差
VAE=(VAR−VAO)より、フアンモータ2C所要
の印加電圧を決定する。このように空気量制御器
2を構成することにより、例えば、出湯量の変化
により、燃焼負荷が変動すれば、出湯温度VWO
変化するので、制御器は空気量Aを変動に応じて
制御する。他方燃料量制御器は、検出部4出力電
圧VAOより、空燃比を一定に保つための燃料量F
を得るための比例弁1D電流IMを第3の演算器6
にて算出し、比例弁1Dの弁開度がこの電流IM
より制御され燃料量が制御される。3は、バーナ
3A、熱交換器3B等で構成する発熱熱交換プロ
セスである。
以上の構成は、いわゆる空気量先導型空燃比制
御器として知られているものであり、すなわち、
電磁式比例弁1Dの応答速度に比し、フアンモー
タ2Cの応答速度が遅いので、まず、空気量Aを
制御して、燃料量Fは、空気量Aに応じた量とす
るものである。この系では空燃比そのものについ
てはオープンループの制御とはなるものの、フア
ンモータ2Cの回転数と空気量Aとの関係、フア
ンモータ2Cの回転数と燃料量Fとの関係が、空
燃比に関して、予め知ることができれば、空燃比
を略々一定に保つことができる。よつて、結果と
して常に最適の空燃比でバーナ3Aを燃焼させつ
つ出湯温度TWOを設定温度TWRに制御できること
になる。
しかしながら、このような空気量先導型空燃比
制御系では以下のような問題がある。例えば第6
図イに示すように、出湯量FWが時刻t1で急激
に増大した場合、フアンモータ2C印加電圧を増
大させて空気量Aを増し、燃料量Fをその結果と
して増して、燃焼量Qを増そうとするが、上述し
たように、フアンモータ2Cの応答速度が遅いた
め、空気量Aは第6図ロに示すように徐々に増大
する。ために、燃料量Fも徐々に増大することと
なり、出湯温度TWOは第6図ハに示すように、設
定温度TWRを大きく下回る(いわゆるアンダシユ
ート)。逆に出湯量FWを時刻t2で急激に減少
させれば、上述とは逆に、空気量A、燃料量Fは
徐々に低下するため、出湯温度TWOには過大なオ
ーバシユートが発生する。特に出湯温度TWOのオ
ーバシユートは、お湯をシヤワー等に利用する場
合、利用者に火傷を負わせる危険がある。従がつ
て、出湯温度TWOのオーバシユートを小さくする
必要があるが、上述した従来のいわゆる空気先導
型空燃比制御器では、小さくできない。
本発明は上記従来例に見られる欠点を解消し、
特に燃焼負荷変動時に、発熱熱交換プロセス3出
力の変動(オーバシユート、アンダシユート)を
飛躍的に小さくした空燃比制御装置を提供するこ
とを目的とするものである。
第1図は、バーナの空燃比を示す図で、横軸が
空気量A、縦軸が燃料量Fであり、実線が空燃比
を最適値とした場合の関係である。従がつて、空
燃比制御器は、第1図の実線の関係になるよう、
空気量Aと燃料量Fを制御することが望まれる。
第1図の破線は黒煙発生限界を示す線で、これ以
上燃料量Fを増すとその空気量Aでは黒煙が発生
する限界線である。燃焼時に黒煙が発生すると、
ススが発生するから、そのススが熱交換器に付着
して熱交換効率の低下を招く等の問題を引き起こ
すため、黒煙の発生を抑制する必要がある。従が
つて、空燃比制御系はいかなる場合にあつても、
燃料量を破線以下の範囲に限定することが望まれ
る。バーナの最低可能燃料量F1は、諸々の条件
によつて決定される。この最低燃料量F1では、
対応する空気量A1以上の空気量では燃焼が可能
であつて、例えば最大空気量A2でも、燃料量F
1で燃焼させてもよい。但しこの場合空燃比は、
空気過剰となつて、燃焼効率の低下は免れない。
以上のことから、例えば最大燃焼負荷から最低
燃焼負荷へと急変した場合は、燃料量Fを急激に
F1まで低下させることによつて燃焼量を負荷に
対応させ、逆に燃焼負荷の急激な増加に対して
は、燃料量Fを第1図の破線まで増加させ燃焼量
を増加させるという方法が考えられる。従がつ
て、負荷減少、増加等といつた負荷変動時には、
空燃比は最適値からはずれ、このため燃焼効率の
低下は免れないが、負荷変動は定常的なものでは
ないから、許容され得る。
第2図は以上述べた本発明の趣旨を実現する空
燃比制御装置の一実施例のブロツクダイアグラム
である。1は燃焼負荷及び空気量Aに応じて燃料
量を制御する燃料量制御系で、燃焼負荷対応電圧
Eより所要燃料量を等出する1Aなる第1の演算
器、空気量A対応電圧VAOより、黒煙発生限界燃
料量Fuを等出する1Bなる第2の演算器、第1
第2の演算器出力のうち低いほうを選択出力する
1Cなるローセレクタ、ローセレクタ出力に応じ
て燃料量を制御する燃料制御手段としての1Dな
る電磁式比例弁よりなる。ここで第2の演算器1
Bの出力は、同一空気量Aに対して、第5図の燃
料量制御器6の出力よりも常に大きい。すなわち
第1図に示したように、ある空気量A1に対し
て、燃料量制御器6の出力はF1となるが、第2
の演算器1Bの出力は、F1よりも大きな黒煙発
生限界の燃料量を出力するものである。2は空気
量制御系で、構成は上述した第5図の空気量制御
系と同一である。
上述の構成で、その動作を第3図のタイミング
チヤートを参照しつつ以下説明する。同図イのよ
うに時刻t1で出湯量FWが増大し、負荷が増大
すると、空気量Aは第6図と同様の特性で同図ロ
実線のように増大する。一方燃料量は次のように
して決定される。すなわちまず第1の演算器に
て、空気量とは無関係に必要とする燃料量を演算
する。この演算結果を第3図ロの一点鎖線で示
す。他方空気量Aより第2の演算器にて、空気量
Aに対応した黒煙発生限界燃料量Fuを演算する。
この結果を第3図ロの破線で示す。ローセレクタ
1Cは、第1、第2の演算器1A,1B出力の低
い方を選択出力するから、結果として燃料量は、
第3図ロの2点鎖線のようになる。結果として出
湯温度TWOは同図ハのように一時的な低下すなわ
ちアンダシユートが発生するが、その大きさは、
第6図よりも小さくなる。何故なら、第6図での
燃料量Fは、空燃比を一定に保ちつつ上昇するた
め、その上昇速度は空気量A上昇速度に依存する
が、第3図の場合、燃料量Fは、同図ロ破線で示
す黒煙発生限界まで急激に上昇し、その上昇速度
は第6図の場合よりも速いからである。このよう
にアンダシユートが小さくなるとともに、当然な
がら整定時間も短かくなる。また燃焼負荷が時刻
t2で急激に低下した場合、燃焼量Fは、空気量
Aには無関係に急速に低下する。何故なら、第2
の演算器1B出力すなわち第3図ロ破線よりも、
第1の演算器1A出力のほうが低いから、ローセ
レクタ1Cは第1の演算器1A出力を出力するこ
ととなるからである。従がつて、出湯温度TWO
は、オーバシユートをゼロにすることは不可能で
あるが、第6図に比して飛躍的に小ならしめ、さ
らに整定時間も短かくなる。
以上の説明では、空気量Aを、フアンモータ2
Cの回転数を検出することによつて間接的に検出
したが、これは例えば圧力検出等の方法により直
接検出することも可能である。また空気量Aを、
フアンモータ2C印加電圧を制御することによ
り、制御したが、これは例えば煙道中に設けたモ
ータダンパ等の他の方法でも可能である。燃料量
制御手段としては、電磁式比例弁を用いたがこれ
は他の手段によつても達成できる。
以上詳述したように本発明によれば、負荷変動
時の発熱熱交換の出力(上記実施例では出湯温度
TWO)のオーバシユート、アンダシユートを小さ
くできるとともに整定時間も短かくできるという
極めて優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
第1図は空気量Aと燃料量Fとの関係を示す
図、第2図は本発明−実施例に関る空燃比制御装
置のブロツクダイアグラム、第3図は第2図の装
置の動作説明用タイミングチヤート、第4図は従
来のガス湯沸器の構成図、第5図は第4図のガス
湯沸器に用いられる従来の空燃比制御装置のブロ
ツクダイアグラム、第6図は第5図の装置の動作
説明用タイミングチヤートである。 1……燃料量制御系、2……空気量制御系、5
……燃焼負荷検出用出湯温度検出器、1A……第
1の演算器、1B……第2の演算器、1C……ロ
ーセレクタ、1D……燃料制御手段(電磁式比例
弁)。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 燃焼負荷に応じて空気量を制御する空気量制
    御系と、前記空気量制御系によつて制御される空
    気量から黒煙発生限界燃料量を算出する第2の演
    算器、燃焼負荷に応じて所要燃料量を算出する第
    1の演算器、前記第1第2の各々の演算器の出力
    のうち低いほうを選択して出力するローセレク
    タ、前記ローセレクタ出力に応じて燃料量を制御
    する燃料制御手段よりなる燃料量制御系とからな
    る空燃比制御装置。
JP56005251A 1981-01-16 1981-01-16 Air fuel ratio control device Granted JPS57117726A (en)

Priority Applications (1)

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JP56005251A JPS57117726A (en) 1981-01-16 1981-01-16 Air fuel ratio control device

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JP56005251A JPS57117726A (en) 1981-01-16 1981-01-16 Air fuel ratio control device

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JPS57117726A JPS57117726A (en) 1982-07-22
JPS6339805B2 true JPS6339805B2 (ja) 1988-08-08

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ID=11605987

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JP56005251A Granted JPS57117726A (en) 1981-01-16 1981-01-16 Air fuel ratio control device

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JPH0740829Y2 (ja) * 1989-06-27 1995-09-20 株式会社ガスター 複合燃焼装置

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