用氧探头控制燃烧的方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术在炉子或烟道中设置氧探头，用来检测氧浓度，根据检出的氧浓度对空气比进行控制的燃烧控制方法。蓄热燃烧装置是由蓄热用燃烧器和在其给排气路径中所设的氧探头构成的。燃烧器燃烧控制装置通过在对装有固体电解质的氧探头施加作为外加电压用的控制比控制电压和接近ＯＶ的外加电压之间进行切换，当外加电压为空气比控制电压时，对空气比进行控制；当外加电压接近ＯＶ时对未燃成分进行校验。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及利用O2浓度检测探头(O2探头)对炉子或燃烧器的燃烧进行控制的方法及装置。在对炉子或蓄热燃烧系统的燃烧进行控制的方法中，现在使用的方法计有(1)通过对于在燃料系统中所装的电磁阀以及在供气系统中所装的电磁阀进行开、关运作，使燃料及供气通、断方法；(2)同时对于分别在燃料系统及供气系统中分别装设的压力控制阀进行控制的方法，以及在两个压力控制阀之间的关联方法；(3)用流量控制阀代替压力控制阀的方法。在这些方法中，蓄热燃烧系统是通过日本专利公报4-270819号公报等为人所知的系统。在该系统中，使高温排气通过蓄热体排出，将该排气的热量积蓄在蓄热体中，接着在通过给、排切换，使供气在通过蓄热体时，通过蓄热热量的释放对供气进行预热，通过这种办法，使热效率得以大幅度提高。但是，不论是那种方法，在提高控制精度的同时，就会带来装置的复杂化，和成本的提高。要想提高精度，虽然可以根据排气中的O2浓度对空气比进行控制，但是，由于现有的探头成本高、以及不可能对探头劣化或者其他故障进行自诊断，存在可靠性等方面的问题。特别是以蓄热体为控制对象的时候，由于(1)蓄热体堵塞、(2)在给排气切换机构中由供气向排气方向的漏气、(3)由温度(发生的体积流量的变化)造成的压变动(压力损失变化)等，使空气比发生变化，从而使燃烧难以长时间在最佳空气比的条件下持续进行等一类的问题。另外，即使根据排气中的O2浓度对控制比进行控制，也不能对排气中的一氧化碳(CO)和碳氢化合物(HC)等未燃成分的浓度进行检测。因此，在排气中采用将氧浓度控制在规定值的方法对空气比进行控制，仍然不能掌握排气中所含的容许量以上的未燃成分。为了防止未燃成分的排出，除了氧探头以外，还必须要设置检测其他未燃成分浓度的检测系统，这些设备费用也是必须的。本专利技术的第1目的是提供低成本、高可靠性、根据O2浓度能够控制空气比的燃烧控制方法。本专利技术的第2目的是提供接近于最佳的、可能按照稳定空气比进行操作的蓄热燃烧装置。本专利技术的第3目的是仅只使用一个探头、就能控制空气比、能够检测排气中的未燃成分浓度的燃烧器的燃烧控制方法及其装置。为了达到本专利技术的第1目的，本专利技术提供了如下所述的方法(A)一种燃烧控制方法，其中包括在炉内或烟道内、或在蓄热燃烧用的燃烧器中，设置能够根据其中输出的电流值检测O2浓度的O2探头，通过来自该O2探头的电流值信号，检测O2浓度的步骤；根据检出的O2浓度，控制空气比的步骤。为达到本专利技术的第2目的，本专利技术提供了如下所述的装置(B)一种蓄热燃烧装置，其中包括蓄热用燃烧器、在该蓄热燃烧用燃烧器中、或在其排气路径中设置的探头。为达到本专利技术的第3目的，本专利技术提供了如下所述的方法及装置(C)一种利用氧探头对燃烧器的燃烧进行控制的方法，其中包括在对装有固体电解质的氧探头施加接近0V的外加电压作为未燃成分检测电压的状态下，根据氧探头的输出电流，校验排气中的未燃成分浓度的步骤。(D)一种燃烧器的燃烧控制装置，其中包括氧探头，其中装有固体电解质；外加电压切换装置，用来对于氧探头施加作为外加电压用的空气比控制电压和接近0V的未燃成分校验电压之间进行切换；以及未燃成分校验装置，用来在外加电压为未燃成分校验用电压的状态下、根据氧探头的负输出电流的大小，校验排气中未燃成分的浓度。在上述(A)的燃烧控制方法中，由于是以输出电流值为基准来检测O2浓度，所以能够降低成本、提高响应性和提高可靠性。另外，在设有自诊断功能的场合下，由于能够对于探头劣化、燃烧装置的故障进行自诊断，提高了可靠性。在上述(B)的蓄热燃烧装置中，利用将排气在炉内循环，然后再使其返回燃烧器；通过在燃烧器中或者在其给、排气路径中装设O2探头，用来检测在设有O2探头的部位处的浓度，以其输出的电流值为基准对空气比进行控制。通过这种办法，能够在接近最佳的条件下对经过稳定的空气比进行控制。另外，在设有自诊断功能的场合下，能够对探头劣化、蓄热体堵塞、切换机构漏气、鼓风机不完善等进行自诊断。在上述(C)的方法及(D)的装置中，由于是利用控制空气比的同一个氧探头，在外加电压接近0伏的条件下根据氧探头的输出电流检测排气中的未燃成分量的多少，校验排气中的未燃成分。从而就不再需要另设未燃成分探头。现参照以下附图，通过对本专利技术实施例进行的说明，借以对上述本专利技术的目的、结构和效果作进一步了解。附图说明图1A是为实现本专利技术的第1、第3实施例的控制方法所用的装置的概略断面图。图1B是本专利技术第2、第3实施例的蓄热燃烧装置的概略断面图。图2是在本专利技术的第1、第2实施例的燃烧控制方法、装置中所用的检测探头的断面图。图3是采用图2所示的探头时表示输出电流(mA)与外加电压(V)的关系曲线图。图4是采用图2所示的探头时表示输出电流(mA)与空气比(空气/燃料)的关系曲线图。图5是表示在本专利技术的第1、第2实施例的燃烧控制方法、装置中所用的氧浓度检测探头的检测原理用的、在固体电解质近旁的断面图。图6是表示在本专利技术的第1、第2实施例的燃烧控制方法、装置中所用的检测探头的检测元件的输出电流/外加电压和输出电流/O2浓度的关系曲线图。图7是在本专利技术的第1、第2实施例的、具有自诊断功能的燃烧控制方法、装置中燃烧控制程序的流程图。图8是在本专利技术的第2、第3实施例的蓄热燃烧装置中所用的单燃烧器的断面图。图9是在本专利技术的第2、第3实施例的蓄热燃烧装置中所用的双燃烧器的断面图。图10是在本专利技术的第2实施例的蓄热燃烧装置中的O2探头设置部位近旁的断面图。图11是图10的装置部分的平面图。图12是图10的装置部分的下凹底面为圆弧状的断面图。图13是图10的装置部分的下凹底面为锥体状的断面图。图14是在本专利技术的第3实施例的方法、装置中所用的氧探头在贫燃料、富燃料的各种状态下表示氧离子流动部分的断面图。图15是在本专利技术的第3实施例的方法、装置中所用的氧探头的外加电压(V)负输出电流(i)的特性图。图16是在本专利技术的第3实施例的方法、装置中所用的氧探头的断面图和外加电压电路图。图17是在本专利技术的第3实施例的方法、装置中的空气比控制、未燃成分校验的控制程序的流程图。图18是表示在本专利技术的第3实施例的方法、装置中的探头再生控制程序的流程图。图19是表示本专利技术的第3实施例的方法、装置在进行燃烧控制时氧探头输出电流和时间关系的曲线图。以下对本专利技术的第1、第2、第3实施例进行说明。本专利技术的第1实施例是关于使用氧探头的炉子的燃烧控制方法，如图1A、图2～图7所示。本专利技术的第2实施例是关于使用氧探头的燃烧器(蓄热燃烧的燃烧器可用通常所用的燃烧器)装置的控制装置，如图1A、图1B、图6、图8、图9、及图14～图19所示。凡是在本专利技术的全部实施例中的共同部分，在本专利技术的全部实施例中一律标注同样的符号。第1实施例首先参照图1A、图2～图7对于在本专利技术的第1实施例中使用氧探头的炉子的燃烧控制方法进行说明。图1A是适用于本专利技术的第1实施例的控制方法的装置的一个示例。在图1中，在炉子11中设有燃烧器13，在燃烧器13上连接着燃料(例如气态燃料)供给系统14和供气供给系统15。符号12表示火焰。在供气系统中设有鼓风机16，和在鼓风机16和燃烧器13之间的连接通路中所设的控制阀17；控制阀17的开度由来自控本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种燃烧控制方法，包括：在炉内或烟道内设置能够通过其中输出的电流值检测０↓［２］浓度的０↓［２］探头，通过来自该０↓［２］探头的电流信号检测０↓［２］浓度的步骤，以及根据检出的０↓［２］浓度，控制空气比的步骤。

【技术特征摘要】
JP 1996-5-22 127158/96;JP 1996-5-23 128437/96;JP 11.一种燃烧控制方法，包括在炉内或烟道内设置能够通过其中输出的电流值检测O2浓度的O2探头，通过来自该O2探头的电流信号检测O2浓度的步骤，以及根据检出的O2浓度，控制空气比的步骤。2.如权利要求1中所述的燃烧控制方法，其中在上述空气比的控制步骤中执行自诊断运作。3.如权利要求2中所述的燃烧控制方法，其中上述自诊断装置中包括第1步骤，用来判断燃烧是否关断；第2步骤，当判定在第1步骤中未关断时，用来判断O2探头20的输出电流是否大于规定值B；第3步骤，当判定在第2步骤中O2探头的输出电流值大于规定值B时，用来指示降低空气比；第4步骤，当判定在第2步骤中O2探头的输出电流值在规定值B以下时，用来指示提高空气比；第5步骤，在第4装置后，用来判断O2探头的输出电流是否小于规定值C以下；第6步骤，当在第5步骤中判定O2探头的输出电流是小于规定值C以下时，用来指示关断系统；第7步骤，当在第1步骤中判定燃烧已关断时，用来判断O2探头的输出电流值是否大于较比规定值B大的规定值A；第8步骤，当在第7步骤中判定O2探头的输出电流值大于规定值A时，用来指示继续运转；第9步骤，当在第7装置中判定O2探头的输出电流值是在规定值A以下时，显示O2探头劣化的警告，如有必要，指示关断系统。4.一种燃烧器燃烧控制方法，包括在对装有固体电解质的氧探头施加接近0V的外加电压作为未燃成分检测电压的状态下，根据氧探头的输出电流，校验排气中的未燃成分浓度的步骤。5.如权利要求4中所述的燃烧器燃烧控制方法，包括在对装有固体电解质的氧探头施加作为外加电压用的空气比控制电压和接近0V的未燃成分校验电压之间进行切换的步骤；以及在切换到施加作为外加电压用的空气比控制电压的期间，对空气比进行控制，在切换到施加作为外加电压用的未燃成分校验电压的期间，对上述未燃成分进行校验的步骤。6.如权利要求4、5中所述的燃烧器燃烧控制方法，还包括由于通过燃烧反应在氧探头上附着有机物，使输出电流值的初期值发生变化时，在清洗状态下，向氧探头的加热器通电，对附着有机物进行灼烧的步骤。7.一种蓄热燃烧装置，包括蓄热用燃烧器、在该蓄热燃烧用燃烧器中、或在其排气路径中设置的O2探头。8.如权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：西山智彦，三谷和久，福田幸生，
申请(专利权)人：丰田自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]