JPH0368294B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はガンタイプバーナの空燃比制御装置に
係り、特に空燃比を理論空燃比に制御するガンタ
イプバーナの空燃比制御装置に関する。

〔従来の技術〕

従来のガタイプバーナは、燃料ポンプ等から燃
料がフイードパイプを介して固定されたノズルに
供給され、ノズルから燃料が噴射されると共にフ
アンの回転により送風された空気と噴射された燃
料とが混合されて点火棒につて点火され燃焼され
ることにより熱風が生成されるように構成されて
いる。上記のように燃焼させるガンタイプバーナ
の熱風の温度は、ガンタイプバーナで生成された
熱風の温度を温度センサ等によつて検出し、検出
された熱風と予め設定された設定温度とを比較し
て、ガンタイブバーナに供給される燃料量を制御
することにより制御される。また、このとき、前
記燃料量に基づいてフアン等により供給される空
気量を制御することによつてガンタイプバーナの
空燃比を理論空燃比に制御することが行われてい
る。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、ガンタイプバーナに供給れる燃
料量を制御すると、ガンタイプバーナのノズルか
ら噴射されるスプレー粒子の粒度が、噴出圧力に
よつて変化し、燃料噴射量が多い大燃焼のとき
は、噴出圧力が大きいので粒子が細かく完全燃焼
されるが、燃料噴射量の少ない小燃焼のときは、
噴出圧力が小さいので粒子が粗く、空燃比を理論
空燃比に制御しても霧化状態が悪く不完全燃焼と
なり易くすすが発生すると、という問題があつ
た。

本発明は、上記問題を解決すべく成されたもの
で、燃焼量に拘わらず燃料を完全燃焼させること
ができ、空燃比を理論空燃比に容易に制御するこ
とができるガンタイプバーナの空燃比制御装置を
得ることが目的である。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的を達成するために本発明は、噴孔を備
え前記噴孔から一定の圧力でかつ所定角度で燃料
を噴射するノズルと、燃料を通過させる孔を備え
かつ前記ノズルの燃料噴射側に配置された遮蔽板
と、前記ノズルの噴孔と前記遮蔽板の孔とが接近
または離反するように前記ノズルを移動させる移
動装置と、前記ノズルの位置を検出する検手手段
と、前記ノズルの位置に基づいて空燃比が理論空
燃比となるように空気量を制御する制御手段と、
を含んで構成している。

〔作用〕

本発明において、ノズルの噴孔からは一定の圧
力で一定量の燃料が噴射される。ノズルの噴孔と
遮蔽板の孔とが接近する方向へノズルを移動させ
ると、遮蔽板によつて遮蔽される燃料の量が少な
くなり、燃焼量が増大する。逆にノズルの噴孔と
遮蔽板の孔とが離反する方向へノズルを移動させ
ると、遮蔽板によつて遮蔽される燃料の量が多く
なり、燃焼量が減少する。このように、ノズルの
位置を移動させることによつて燃焼量を調節する
ことができる。

また、ノズルの噴孔からは一定の圧力で燃焼が
噴射されるので、燃焼老に拘わらず燃料の霧化状
態が常に一定となり、燃料を完全燃焼させること
ができる。さらに、本発明では燃焼させる燃料の
量と空気量とを別個に調節することができ、ノズ
ルの位置に基づいて燃焼させる燃料の量を検出で
きるので空燃比が理論空燃比になるように空気量
を制御することを容易に行うことができる。

〔実施例〕

以下図面を参照して本発明の実施例を詳細に説
明する。

第１図から第７図には本発明の第１実施例が示
されており、第１図にはガンタイプバーナの構成
が示されている。ガンタイプバーナは、図示され
ていない燃料ポンプから燃料パイプ１２を介して
ノズルアダプタ１４に霧化状態が良好になる一定
圧力（及び一定量）で燃料が送られるようになつ
ている。このノズルアダプタ１４は固定板１６に
よつて固定されたノズルアダプタガイド１８の軸
心に沿つて直線的に動作可能になつており、移動
装置２０によつてロツド２２を介してノズルアダ
プタ１４が直線的に動作されるようになつている
ことにより、ノズルアダプタ１４先端に設けられ
たノズルチツプ２４上に燃料を噴射する噴孔２６
が直線的に移動されるようになつている。

また、ノズルアダプタガイド１８のロツド側に
設けられたバネ２８によつてノズルアダプタ１４
がロツド２２方向に押し付けられた移動装置２０
によつてノズルの位置が決められるようになつて
いる。

ノズルチツプ２４の燃料噴射側には、中心に孔
３４が穿設された遮蔽板３２が、ノズルアダプタ
ガイド１８の他端に設けられた外筒３０に固定配
置されており、ノズルアダプタ１４に送られる燃
料が噴孔２６から噴射されると、遮蔽板３２の孔
３４を通過した燃料だけが燃焼用として供給され
るようになつている。そして、噴孔２６の位置に
応じて遮蔽板３２により遮蔽された燃料は、遮蔽
板３２と外筒３０を貫通して設けられた燃料戻り
パイプ３８によつて燃料タンクに戻さるようにな
つている。しかして、噴孔２６から噴射する燃料
の量及び圧力を一定にして、燃焼する燃料の供給
量が制御されるようになつている。

また、遮蔽板３２の下部には、該遮蔽板３２の
孔３４からその外周面を伝つて後垂れする燃料を
燃料戻りパイプ３８に通すためのリターン孔３６
が穿設されている。なお、ノズルの位置を間接的
に検出するノズル位置センサ４０が移動装置２０
に取り付けられている。

一方、燃焼に必要な空気供給量はシロツコフア
ン４２のフアンモータ４４を制御することによつ
て制御されるようになつておりバーナ内に送り込
まれた空気は、噴孔２６から噴射されて遮蔽板３
２の孔３４を通過させ燃料と共にフレームホルダ
（デヒユーザ）４８によつて混合されて、点火ト
ランス５０に接続されかつフレームホルダ４８と
外筒３０の間に突出されている点火棒５２によつ
て点火され燃焼されるようになつている。上記フ
アンモータ４４にはフアンの回転数が検出する回
転数センサ５８が設けられている。

また、ガンタイプバーナにより生成された熱風
の温度を検出する熱風温度センサ５４とバーナに
より生成される熱風の温度を設定する設定器５６
とが設けられてる。そして、移動装置２０、ノズ
ル位置センサ４０、フアンモータ４４、熱風温度
センサ５４、設定器５６及び回転数センサ５８は
それぞれマイクロコンピユータ等で構成された電
子制御回路６０に接続されている。

上記移動装置２０及びノズル位置センサ４０に
ついて、第２図及び第３図を用いて更に詳細に説
明する。この移動装置２０は熱膨張体を用いてノ
ズルの位置を移動させるものであり、ノズル位置
センサ４０はノズルの位置を間接的に検出するも
のである。

移動装置２０は、第２図および第３図に示され
ているように絶縁体（シリコンゴム、ノメツク
ス、カプトンなど）８０上にニクロム線８２がプ
リントされているフイルム状ヒータ８４を貼り付
けたバイメタル８６によつて構成されている。こ
の移動装置２０によれば、ハータ８４の温度を上
昇させることによりバイメタル８６の形状が変化
し、ロツド２２が押されて移動されたノズルチツ
プ２４上の噴孔２６の位置が移動され、ノズルチ
ツプ２４が遮蔽板３０に接した時に燃焼量が最大
となる。また、ヒータの温度を下降させてバイメ
タル８６の形状変化がなくなつた時に燃焼量が最
小となる。ノズル位置センサは、ヒータ８４の温
度を検出する温度センサ８８で構成されており、
間接的にノズル位置を検出するようになつてい
る。

電子制御回路６０は、第４図に示すように、中
央処理装置（CPU）６２、リード・オンリ・メ
モリ（ROM）６４、ランダム・アクセス・メモ
リ（RAM）６６、入力ポート６８、出力ポート
７０及びこれらを接続するデータバスやコントロ
ールバスのバス７２を含んで構成されている。入
力ポート６８には、設定器５６および回転センサ
５８が接続されると共に、アナログーデジタル変
換器（ADC）７４、マルチプレクサ７６を介し
て熱風温度センサ５４およびノズル位置センサ４
０が接続されている。

CPU６２は、マルチプレクサ７６及びADC７
４を制御し、熱風温度センサ５４、ノズル位置セ
ンサ４０の出力を順次デジタル信号に変換して
RAM６６に記憶させる。出力ポート７０は、駆
動回路７７，７８を介してそれぞれ移動装置２
０、フアンモータ４４に接続され、CPU６２は、
駆動回路を制御することによつて移動装置２０、
フアンモータ４４を制御する。上記ROM６４に
は、以下で説明する制御ルーチのプログラムが予
め記憶されている。

第５図は第１実施例の制御ルーチンを示すもの
で、ガンタイプバーナが点火されると、ステツプ
150において熱風温度センサによつて検出された
熱風温度ＴがRAMから読み込まれ、ステツプ
152においてステツプ150で読み込まれた熱風温度
Ｔが予め設定された設定温度To以上か否かが判
断され、熱風温度Ｔが設定温度To以上の場合に
は、ステツプ154においてヒータに供給する電流
を制御することによつてヒータ温度HTが下降さ
れる。ヒータ温度が下降される結果第６図に示さ
れるようにノズルの位置が後退される。また、第
７図に示されるようにノズルの位置が後退される
結果遮蔽板によつて遮蔽される燃料が多くなつて
燃料供給量が減少される。

また、熱風温度Ｔが設定温度Toより低い場合
には、ステツプ156においてヒータ温度HTが上
昇される。ヒータ温度が上昇される結果第６図及
び第７図に示されるようにノズルの位置が前進さ
れてノズルから噴射される燃料供給量が増量され
る。そして、ステツプ158において温度センサ８
８で検出されたヒータの温度HTが読み込まれ
る。ヒータ温度はノズルの移動量に比例している
ので、間接的にノズルの位置が読み込まれること
になる。

ステツプ160においてヒータ温度HTから燃料
供給量Ｆが演算され、ステツプ162においてステ
ツプ160で演算された燃料供給量Ｆから理論空燃
比になるように空気供給量Ｑが演算され、ステツ
プ164においてステツプ162で演算された空気供給
量Ｑがフアン回転数NEoに換算される。ステツ
プ166において現在のフアン回転数NEが読み込
まれ、ステツプ168において現在のフアン回転数
NEがステツプ164で換算して求められたフアン
回転数NEo以下が否かが判断され、肯定された
場合には、ステツプ170においてフアン回転数が
増加され、否定された場合には、ステツプ172に
おいてフアン回転数が減少され、空燃比が理論空
燃比に制御される。

なお、ノズルを移動させる移動装置２０として
は、第８図に示されているように、シリンダ９０
内にオイル９２が注入され、上記と同様のヒータ
９４を加熱するとオイル９２が膨張されピストン
９１を介してロツド２２が移動されノズルチツプ
２４の位置を直線的に移動させる移動装置を使用
することができる。この場合、ノズルの位置を間
接的に検出する手段としては、ヒータ９４の温度
を検出する温度センサ９６を使用することができ
る。また、移動装置として形状記憶合金を使用す
ることもできる。

また、空気供給量を制御する手段としては、第
９図に示されているようにフアン４２の回転数を
一定にして、フアン４２の空気取り入れ口にダン
パ９８を設けてダンパモータ１００を制御するこ
とによつてこのダンパ９８の開度を制御し、空気
量を制御するダンパ９８を用いることができる。

次に第１０図から第１２図に従い本発明の第２
実施例を説明する。第１０図から第１２図におい
て第１実施例と同一部は同一符号を付して説明を
省略する。第１０図には、ガンタイプバーナの構
成が示されており、ノズル位置センサ４０として
はロツド２２の移動量を直接検出可能なセンサを
用いている。

移動装置２０は、第１１図に示すように、モー
タ（ステツプモータ）104とモータ１０４の出力
軸に固定されたカム１０２とから構成されてお
り、カム１０２がモータ１０４によつて回転され
るとロツド２２がカム１０２によつて移動されノ
ズルチツプ２４の位置が移動されるようになつて
いる。またノズル位置検出手段は、ロツド２２の
軸と直交する方向に順に配置されたリミツトスイ
ツチSW１，SW２，SW３，SW４と一端がノズ
ル位置センサ４０の上端に回転可能に支持されか
つ他端がドグ１０８間に支持された可動片１０６
とから構成されている。このノズル位置センサ４
０はロツド２２上に設けられたドグ１０８によつ
て可動片１０６が揺動されることによりリミツト
スイツチがSW１，SW２，SW３，SW４の順に
オンされるようになつている。

第１２図は第２実施例の制御ルーチンを示すも
ので、ガンタイプバーナが点火されると、ステツ
プ174において熱風温度Ｔが読み込まれ、ステツ
プ176においてステツプ174で読み込まれた熱風温
度Ｔが予め設定された設定温度To以上が否かが
判断され、熱風温度Ｔが設定温度To以上の場合
には、ステツプ178においてモータ104が逆転され
ることによりノズルの位置が後退され、熱量供給
量が減少される。また、熱風温度Ｔが設定温度
Toより低い温度には、ステツプ180においてモー
タ104が正転されることによりノズルが前進され、
燃料供給量が増量される。

ステツプ182においてノズルの位置がリミツト
スイツチのオンオフ状態によつて判断され、ステ
ツプ184においてノズルの位置に基づいて燃料供
給量Ｆが演算され、ステツプ186においてステツ
プ184で演算された燃料供給量Ｆから理論空燃料
比になるように空気供給量Ｑが演算され、ステツ
プ188においてステツプ186で演算された空気量Ｑ
がフアン回転数NEoに演算される。

ステツプ200において現在のフアン回転数NE
が読み込まれ、ステツプ202において現在のフア
ン回転数NEがステツプ188で換算して求められ
たフアン回転数NEo以下か否かが判断され、肯
定された場合には、ステツプ204においてフアン
回転数が増加され、否定された場合には、ステツ
プ206においてフアン回転数が減少され、空燃比
が理論空燃比に制御される。

第１３図は温度センサを使用しないで空燃比を
理論空燃比に制御するルーチンを示したもので、
ステツプ208において設定温度Toが読み込まれ、
ステツプ210において第１４図に示されるように
予めROMに記憶されたテーブルに基づいて設定
温度Toに対応するノズル移動装置のステツプモ
ータのパルス数NPが選択される。ステツプモー
タへ駆動パルスを供給すると共に駆動パルスのパ
ルス数をカウントし、ステツプ212においてステ
ツプ210で選択されたパルス数NPとカウント値
とが一致したときにモータの駆動が停止される。
すなわち、ノズルの位置が移動されて熱風温度
Toに対応する所定の燃料供給量にされる。

ステツプ214において第１４図に示されるテー
ブルから設定温度Toに対応する空気量Ｑが選択
される。この空気量Ｑは理論空燃比に対応してい
る。ステツプ216においてステツプ214で選択され
た空気供給量Ｑがフアン回転数NEに換算され
る。ステツプ218において現在のフアン回転数
NEが読み込まれ、ステツプ220において現在の
フアン回転数NEがステツプ216で換算されたフ
アン回転数NEo以下か否かが判断され、肯定さ
れた場合には、ステツプ222においてフアン回転
数が増加され、否定された場合には、ステツプ
224においてフアン回転数が減少され、空燃比が
理論空燃比に制御される。

なお、空気量を制御する手段は第９図で説明し
たようにダンパ９８の開度を制御することによつ
て空気量を制御するようにしてもよい。

また、ノズルを移動させる移動装置２０は、上
記の他に第２図、第８図、第１１図および第１５
図から第１９図に示されいる移動装置等を使用す
ることができる。

第１５図の移動装置は、円柱１１０上表面に連
続した溝１１２を設け、円柱１１０がモータ（ス
テツプモータ）１１４によつて回転されることに
よつてロツド２２上のピン１１６が溝１１２にそ
つて動き、ロツド２２が移動されるようになつて
いる。

第１６図の移動装置は、ピニオン１１８がモー
タ（ステツプモータ）１２０により回転されラツ
ク１２２が直線運動をしロツド２２が移動される
ようになつている。

第１７図の移動装置は、空気圧装置１２４より
送り込まれた空気圧によつてダイヤフラム１２６
がピストン１２８を動かしロツド２２が直線的に
移動されるようになつている。

第１８図の移動装置は、油圧装置１３０より送
り込まれた油圧によつてピストン１３２を動かし
ロツド２２が移動されるようになつている。

第１９図の移動装置は、ステツプモータを利用
したものでステータコイル１３４への通電を電子
制御回路の信号により変えることによりロータ１
３６が正転または逆転しロツド２２が移動される
ようになつている。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、ノズルを
射孔から一定の圧力で燃焼を噴射させように構成
すると共に、ノズルの位置に基づいて空燃比が理
論空燃比となるように空気量を制御するようにし
たので、燃焼量に拘わらず燃料を空前燃焼させる
ことができ、空燃比を理論空燃否に容易に制御す
ることができる、という効果が得られる。

また、一般的に、ノズルのスプレーパターン
（噴射角度、方向）は各ノズルによりまちまちで
安定せず、いちいちノズルを検査し選定して使用
しなければならなかつたが、本発明によれば、ス
プレーパターンを任意の角度に切断成形するもの
であるから、従来の如き支障がなくなる、という
相乗効果を奏する。

なお、従来の燃料量の制御は、数個の開閉電磁
弁等を用いて有段階に燃料量を調節することによ
つて行つていたが、本実施例のように無段階に連
続作動する移動装置を採用すれば、燃料供給量及
びそれに基づく燃料量を無段階（リニア＝直線
的）にかつシピアに調節制御することができる、
という優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例を示すガンタイプ
バーナの概略図、第２図は第１実施例の移動装置
を示す概略図、第３図は第２図における−線
断面を示す概略断面図、第４図は第１図及び第１
０図の制御回路の詳細を示すブロツク図、第５図
は第１実施例の制御ルーチンを示す流れ図、第６
図はヒータ温度とノズルの移動量の関係を示す線
図、第７図はノズルの移動量と燃料供給量の関係
を示す線図、第８図は他の移動装置を示す概略
図、第９図はガンタイプバーナのダンパを示す概
略図、第１０図は本発明の第２実施例を示すガン
タイプバーナの概略図、第１１図は第２実施例の
移動装置を示す概略図、第１２図は第２実施例の
制御ルーチンを示す流れ図、第１３図は他の制御
ルーチンを示す流れ図、第１４図は第１３図のル
ーチンを詳細を示す説明図、第１５図、第１６
図、第１７図、第１８図及び第１９図は第２実施
例の移動装置を示す概略図である。 ２０……移動装置、２４……ノズルチツプ、２
６……噴孔、３２……遮蔽板、３４……孔、４０
……ノズル位置センサ、４２……シロツコフア
ン。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 噴孔を備え前記噴孔から一定の圧力でかつ所
   定角度で燃料を噴射するノズルと、燃料を通過さ
   せる孔を備えかつ前記ノズルの燃料噴射側に配置
   された遮蔽板と、前記ノズルの噴孔と前記遮蔽板
   の孔とが接近または離反するように前記ノズルを
   移動させる移動装置と、前記ノズルの位置を検出
   する検出手段と、前記ノズルの位置に基づいて空
   燃比か理論空燃比となるように空気量を制御する
   制御手段と、を含むガンタイプバーナの空燃比制
   御装置。