專利名稱：燃燒控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及控制用在熱水器，鍋爐等燃燒裝置的燃燒控制系統(tǒng)。
圖9表示現(xiàn)有技術(shù)的燃燒控制系統(tǒng)構(gòu)造，其中標(biāo)號(hào)1表示燃燒室；2是把助燃空氣和可燃?xì)怏w混合的氣體送進(jìn)燃燒室1的燃?xì)夤埽?是燃燒咀；4是給火花塞5供電的變壓器；6是從燃燒咀3噴出的火焰；7是用紫外線檢測火焰6的紫外傳感器；8是控制燃燒的燃燒控制器，它根據(jù)由紫外傳感器7在點(diǎn)火操作時(shí)檢測著火狀態(tài)的結(jié)果，如果肯定著火狀態(tài)是正常的，就允許繼續(xù)燃著，否則，就停止燃著過程。
現(xiàn)有技術(shù)的燃燒控制系統(tǒng)的工作如下所述。
現(xiàn)有技術(shù)的燃燒控制系統(tǒng)的構(gòu)造是用紫外線傳感器7當(dāng)燃燒咀3的點(diǎn)火操作時(shí)檢測火焰6，并用燃燒控制器8根據(jù)紫外傳感器7檢測的結(jié)果判定點(diǎn)火狀態(tài)是否正常，如果肯定著火狀態(tài)是正常的，就允許繼續(xù)燃著，否則，就切斷助燃空氣和可燃?xì)怏w的供應(yīng)，停止燃著過程。
具有上述構(gòu)造的現(xiàn)有技術(shù)的燃燒控制系統(tǒng)有一個(gè)缺點(diǎn)，就是紫外線傳感器7放在燃燒室內(nèi)的火焰附近，容易由于緩慢的變化，污染等等性能逐漸惡化。因此降低了火焰檢測出的訊號(hào)量，使之難以精確地檢測實(shí)在的點(diǎn)火，結(jié)果導(dǎo)至把正常的著火誤判為不正常著火。
在現(xiàn)有技術(shù)的燃燒控制系統(tǒng)中，檢測器只對(duì)燃燒咀的部分火焰檢測，例如，有時(shí)用火焰測桿代替紫外傳感器。但是，火焰測桿有另一個(gè)缺點(diǎn)，在它附近即使只有一點(diǎn)火苗在燃燒，它也輸出檢測訊號(hào)，所以不能檢測出這樣的不正常著火狀態(tài)，造成點(diǎn)火失敗。
現(xiàn)有技術(shù)的燃燒控制系統(tǒng)還有一個(gè)缺點(diǎn)，它不能測出從開始點(diǎn)火到著火之間的延遲時(shí)間，當(dāng)燃燒咀和火花塞由于緩慢的變化而惡化使這個(gè)時(shí)間變長，就不能確定合適的對(duì)燃燒咀和火花塞維護(hù)/校驗(yàn)的時(shí)間，從而，那些性能已經(jīng)惡化的燃燒咀和火花塞還在斷續(xù)使用，或者相反地，那些還好用的燃燒咀和火花塞卻更換下來。
本發(fā)明要解決上述的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的是提供這樣的燃燒控制系統(tǒng)，它可以精確地檢測著火狀態(tài)是否正常，并決定合適的維護(hù)/校驗(yàn)時(shí)間。
按照本發(fā)明的第一個(gè)方案的燃燒控制系統(tǒng)的特征是有一個(gè)流速檢測器，檢測供給到燃燒室的助燃空氣或可燃?xì)怏w的流速，和一個(gè)燃燒控制器，根據(jù)流速檢測器在燃燒室點(diǎn)火操作時(shí)檢測流速減低狀態(tài)判定著火狀態(tài)是否正常。
按照本發(fā)明的第二個(gè)方案的燃燒控制系統(tǒng)的特征是如果助燃空氣或可燃?xì)怏w的流速減低到指定的數(shù)或更低些，燃燒控制器就判定著火狀態(tài)是正常的狀態(tài)。
按照本發(fā)明的第三個(gè)方案的燃燒控制系統(tǒng)的特征是燃燒控制器測定從開始點(diǎn)火到助燃空氣或可燃?xì)怏w的流速減低所用的時(shí)間，如果測出的時(shí)間到達(dá)預(yù)定的數(shù)值或更多些，就判定著火狀態(tài)是不正常的狀態(tài)。
按照本發(fā)明的第四個(gè)方案的燃燒控制系統(tǒng)的特征是流速檢測器是一個(gè)使用一個(gè)微型流速傳感芯片的氣流傳感器。其中在硅基片上帶有加熱和溫度傳感部件。


圖1是一個(gè)構(gòu)造方框圖，表示按照本發(fā)明的第一個(gè)實(shí)施例的燃燒控制系統(tǒng)圖2是說明定出正常著火設(shè)定值(絕對(duì)值)的方法；圖3是說明定出正常著火設(shè)定值(相對(duì)值)的方法；圖4是說明定出正常著火設(shè)定值(時(shí)間)的方法；圖5是一個(gè)流程圖，表示按照本發(fā)明的第二個(gè)實(shí)施例的燃燒控制器的操作；圖6是一個(gè)構(gòu)造框圖，表示按照本發(fā)明的第三個(gè)實(shí)施例的氣流傳感器；圖7是一個(gè)平面圖，表示微型氣流傳感芯片的細(xì)節(jié)；圖8(a)是特性圖，表示用差分壓力傳感器作為流速檢測器時(shí)的流速輸出，圖8(b)是特性圖，表示用氣流傳感器作為流速檢測器時(shí)的流速輸出；圖9是一個(gè)構(gòu)造方框圖，表示現(xiàn)有技術(shù)的燃燒控制系統(tǒng)。
以下說明本發(fā)明推薦的實(shí)施例。實(shí)施例1
圖1是一個(gè)構(gòu)造方框圖，表示按照本發(fā)明的第一個(gè)實(shí)施例的燃燒控制系統(tǒng)，其中標(biāo)號(hào)1表示燃燒室；2是把助燃空氣和可燃?xì)怏w混合的氣體送進(jìn)燃燒室1的燃?xì)夤埽?是燃燒咀；4是給火花塞5供電的變壓器；6是從燃燒咀3噴出的火焰；8是控制燃燒的控制器；11是用作流速檢測器的氣流傳感器，檢測送到燃燒室1的助燃空氣或可燃?xì)怏w的流速。如果在點(diǎn)火操作時(shí)氣流傳感器11檢測出燃助空氣或可燃?xì)怏w的流速減低到指定的數(shù)值或更低些，燃燒控制器8就判定著火狀態(tài)是正常的，并允許燃燒室1中繼續(xù)燃著；如果上述流速?zèng)]有減低到指定的數(shù)值或更低些，燃燒控制器8就判定著火狀態(tài)是不正常的，并停止燃燒室1中燃著過程。
本實(shí)施例中燃燒控制系統(tǒng)的操作如下所述。
圖2是說明定出正常著火設(shè)定值(絕對(duì)值)的方法。圖中表明在正常燃著狀態(tài)，燃燒咀3中的混合氣體在點(diǎn)火操作開始后由火花塞5引爆而著火。在這種況下，由于混合氣體的爆炸，一個(gè)脈沖波到達(dá)燃?xì)夤艿纳嫌我粋?cè)，氣流傳感器11就檢測到流速急劇減低的狀態(tài)。
在圖2所示的方法中，根據(jù)燃燒控制系統(tǒng)特有的流速特性，在燃燒控制器8中設(shè)定啟動(dòng)點(diǎn)火操作后產(chǎn)生的流速急劇減低的流速上限1max和流速下限1min。如果氣流檢測器11檢測出的流速在流速上限1max和流速下限1min范圍內(nèi)，燃燒控制器8就判定著火狀態(tài)是正常的，并允許繼續(xù)燃燒；如果氣流檢測器11檢測出的流速不在流速上限1max和流速下限1min范圍內(nèi)，燃燒控制器8判定著火狀態(tài)是不正常的并輸出一個(gè)維護(hù)/校驗(yàn)訊號(hào)要求對(duì)燃著操作進(jìn)行維護(hù)/校驗(yàn)。
圖3是說明定出正常著火設(shè)定值(相對(duì)值)的方法。在圖示的方法中，燃燒控制器8中設(shè)定正常著火時(shí)產(chǎn)生的急劇減低量1表示為常量，流速上限1max＝1a-L1和流速下限1min＝1a-L2(1a是啟動(dòng)點(diǎn)火操作時(shí)的流速，L1，L2是指定的量)，如果氣流檢測器11檢測出的流速在流速上限1max和流速下限1min范圍內(nèi)，燃燒控制器8就判定著火狀態(tài)是正常的，并允許繼續(xù)燃燒；如果氣流檢測器11檢測出的流速不在流速上限1max和流速下限1min范圍內(nèi)，燃燒控制器8判定著火狀態(tài)是不正常的并輸出一個(gè)維護(hù)/校驗(yàn)訊號(hào)要求對(duì)燃著操作進(jìn)行維護(hù)/校驗(yàn)。
按照上述本實(shí)施例，判定燃燒咀3正常著火是根據(jù)裝在燃?xì)夤?中的氣流傳感器11檢測出供給燃燒室1的助燃空氣或可燃?xì)怏w的流速，因此氣流傳感器11不需要裝在火焰6的附近，從而就避免了惡化。結(jié)果，氣流傳感器11能正確實(shí)現(xiàn)著火檢測。
第一個(gè)實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)還在于可以區(qū)別部分點(diǎn)著和完全點(diǎn)著，因?yàn)槭歉鶕?jù)流速減低到規(guī)定的范圍內(nèi)才判定著火狀態(tài)是正常的，因而避免點(diǎn)燃失敗，并且，在不正常的著火時(shí)，縱使由于一個(gè)大的燃爆使流速減低量增大也能撿查出來。
雖然在本實(shí)施例中氣流傳感器11裝在燃?xì)夤?內(nèi)，也可以裝在一個(gè)助燃空氣管內(nèi)或裝在燃燒室1附近，如果它是用抗蝕材料做的還可以裝在排氣的一側(cè)。實(shí)施例2圖4是說明定出正常著火設(shè)定值(時(shí)間)的方法。在圖示的方法中，燃燒控制器8中設(shè)置警告設(shè)定時(shí)間t1和燃著停止設(shè)定時(shí)間t2。燃燒控制器8將從啟動(dòng)點(diǎn)火到氣流傳感器11檢測出的一次急劇減低(當(dāng)產(chǎn)生正常著火時(shí))所用的時(shí)間tx和警告設(shè)定時(shí)間t1及燃著停止設(shè)定時(shí)間t2比較，并輸出警告或停止燃著過程。
本實(shí)施例中燃燒控制系統(tǒng)的操作如下所述。
圖5是一個(gè)流程圖，表示本實(shí)施例的燃燒控制器8的操作。燃燒控制器8接收到火花塞5的啟動(dòng)點(diǎn)火時(shí)間(步驟ST1)，還從氣流傳感器11接收到在點(diǎn)火操作時(shí)檢測出的氣流急劇減低1的時(shí)間點(diǎn)(步驟ST2)，計(jì)算從啟動(dòng)點(diǎn)火到檢測出氣流急劇減低1所用的時(shí)間tx(步驟ST3)。燃燒控制器8還將時(shí)間tx和在步驟ST4定出的警告設(shè)定時(shí)間t1以及燃著停止設(shè)定時(shí)間t2比較(步驟ST5)。如果時(shí)間tx在警告設(shè)定時(shí)間t1之后又在燃著停止設(shè)定時(shí)間t2之前，燃燒控制器8判定著火狀態(tài)是不正常的但又滿足了著火，而允許繼續(xù)燃著，同時(shí)又判定燃燒咀3和火花塞5需要維護(hù)/校驗(yàn)，并發(fā)出警告。如果時(shí)間tx超過燃著停止設(shè)定時(shí)間t2且氣流傳感器11到了燃著停止設(shè)定時(shí)間t2時(shí)仍沒有檢測到氣流急劇減低1，燃燒控制器8還停止點(diǎn)火操作(步驟ST6)。
按照上述本實(shí)施例，它能夠?qū)r(shí)間tx和預(yù)定的警告設(shè)定時(shí)間t1及燃著停止設(shè)定時(shí)間t2比較來判定著火狀態(tài)為不正常著火，隨之輸出警告，通知操作者適當(dāng)?shù)木S護(hù)/校驗(yàn)時(shí)間，或停止燃著過程。
還有，在本實(shí)施例中，燃著停止設(shè)定時(shí)間t2必需高可靠，建議用電容和電阻組成放電電路來設(shè)定；警告設(shè)定時(shí)間t1是用來判定適當(dāng)?shù)木S護(hù)/校驗(yàn)時(shí)間的，不需要像燃著停止設(shè)定時(shí)間t2那樣高可靠性，可以用微型計(jì)算機(jī)軟件設(shè)置定時(shí)器。實(shí)施例3圖6是一個(gè)構(gòu)造框圖，表示按照第三個(gè)實(shí)施例的氣流傳感器，其中標(biāo)號(hào)2a表示裝在燃?xì)夤?內(nèi)有通氣孔的板；11是氣流傳感器；12是作為檢測元件的微型氣流傳感芯片。
圖7是一個(gè)平面圖，表示微型氣流傳感芯片12的細(xì)節(jié)，其中標(biāo)號(hào)12表示硅基片；12b是加熱部件；12c是上游一側(cè)溫度傳感器部件(溫度傳感器部件)；12d是下游一側(cè)溫度傳感器(溫度傳感器部件)。還有，涂黑部分表示電極。
第三個(gè)實(shí)施例中燃燒控制系統(tǒng)的操作如下所述。
氣流傳感器11是一個(gè)高速和高可靠性的流速傳感器，用微型氣流傳感芯片12(見圖7)作檢測元件。如圖6所示，氣流傳感器11是跨接在燃?xì)夤?的氣孔板2a兩側(cè)的。這樣，和依據(jù)在氣孔板處的流速F產(chǎn)生壓差ΔP相應(yīng)的氣流ΔF被分流入氣流傳感器11。裝在氣流傳感器11中的微型氣流傳感芯片12輸出一個(gè)相應(yīng)于氣流ΔF的電訊號(hào)。
設(shè)想氣流傳感器11是用在暴露于灰塵，油煙，蒸汽等環(huán)境中，帶有捕集透入氣流傳感器11中的灰塵，油煙，蒸汽等物的捕集構(gòu)件，因而保護(hù)害微型氣流傳感芯片12?？傊?，改善了傳感器11抵抗惡劣環(huán)境的能力從而防止它的特性變化。
其次，作為檢測元件的微型氣流傳感芯片12的檢測原理參照圖7詳細(xì)說明如下。氣道中帶進(jìn)的助燃空氣和可燃?xì)怏w與硅基片12a上的加熱部件12b接觸而被加熱，加熱前后的助燃空氣和可燃?xì)怏w的溫度分別由上游一側(cè)溫度傳感器12c和下游一側(cè)溫度傳感器12d檢測。然后，助燃空氣和可燃?xì)怏w加熱前后的溫差轉(zhuǎn)換為電訊號(hào)輸出，這樣就檢測出助燃空氣和可燃?xì)怏w各自的流速。
圖8(a)是特性圖，表示用差分壓力傳感器作為流速檢測器時(shí)的流速輸出；圖8(b)是特性圖，表示用氣流傳感器作為流速檢測器時(shí)的流速輸出。
從這些圖中看到，氣流傳感器可以比壓差傳感器以更高的靈敏度檢測出著火時(shí)氣流脈沖的峰值，所以，正如第一和第二實(shí)施例中所示，氣流傳感器比壓差傳感器更合適檢測高速變化的氣流脈沖。
在本實(shí)施例中，用作流速檢測器的氣流傳感器11可以靠捕集結(jié)構(gòu)捕集透入其中的灰塵，油煙，蒸汽等，因此它能保護(hù)微型氣流傳感芯片12進(jìn)行高精度地檢測。此外，氣流傳感器11可以以高靈敏度速和高可靠性檢測出著火時(shí)氣流脈沖的峰值。
雖然在第一，第二和第三實(shí)施例中氣流傳感器11用來檢測流速，以判定著火狀態(tài)是否正常，檢測氣流速率也可以判定著火狀態(tài)是否正常。
如上所述，按照本發(fā)明的第一方案，流速檢測器檢測送進(jìn)燃燒室的助燃空氣或可燃?xì)怏w的流速，燃燒控制器根據(jù)流速的減低狀態(tài)判定著火狀態(tài)是否正常，所以，流速檢測器受燃燒和排出的氣體影響并不太大，因此惡化不多，這就使它可以正確地進(jìn)行著火檢測。
按照本發(fā)明的第二方案，如果助燃空氣或可燃?xì)怏w的流速減低到指定的數(shù)值或更低些，燃燒控制器就判定著火狀態(tài)是正常的，因此可以區(qū)別部分點(diǎn)著和完全點(diǎn)著，避免燃著操作失敗。
按照本發(fā)明的第三方案，燃燒控制器測量從啟動(dòng)點(diǎn)火到助燃空氣或可燃?xì)怏w的流速減低所用的時(shí)間，如果測出的時(shí)間達(dá)到預(yù)設(shè)的數(shù)值或更多些，就判定著火狀態(tài)是不正常的，因此可以方便地通知操作者合適的維護(hù)/校驗(yàn)時(shí)間來進(jìn)行維護(hù)/校驗(yàn)。
按照本發(fā)明的第四方案，流速檢測器是使用微型氣流傳感芯片的氣流傳感器，其中有做在硅基片上的加熱部件和溫度傳感部件，因此流速檢測器可以以高靈敏度和高靠性檢測氣流速度。
權(quán)利要求
1.一個(gè)燃燒控制系統(tǒng)包括一個(gè)流速檢測器，用來檢測送進(jìn)燃燒室中的助燃空氣或可燃?xì)怏w的流速。一個(gè)燃燒控制器，用來根據(jù)上述流速檢測器當(dāng)燃燒室點(diǎn)火操作時(shí)檢測出助燃空氣或可燃?xì)怏w的流速減低狀態(tài)來判定著火狀態(tài)正?；虿徽?。
2.按照權(quán)利要求1的一個(gè)燃燒控制系統(tǒng)，其特征在于上述燃燒控制器當(dāng)助燃空氣或可燃?xì)怏w的流速減低到預(yù)設(shè)的數(shù)值或更低些，就判定著火狀態(tài)是正常的著火。
3.按照權(quán)利要求1的一個(gè)燃燒控制系統(tǒng)，其特征在于上述燃燒控制器測量從啟動(dòng)點(diǎn)火到助燃空氣或可燃?xì)怏w的流速減低所用的時(shí)間，如果測出的時(shí)間達(dá)到預(yù)設(shè)的數(shù)值或更多些，就判定著火狀態(tài)是不正常的著火。
4.按照權(quán)利要求1到3中任一個(gè)的一項(xiàng)燃燒控制系統(tǒng)，其特征在于上述流速檢測器是使用微型氣流傳感芯片的氣流傳感器，在其特征在于有做在硅基片上的加熱部件和溫度傳感部件。
全文摘要
現(xiàn)有的燃燒控制系統(tǒng)由于紫外線傳感器性能惡化而不能正確檢測著火狀態(tài)，也不能確定合適的維護(hù)/校驗(yàn)時(shí)間。按照本發(fā)明的燃燒控制系統(tǒng)，流速檢測器檢測送進(jìn)燃燒室的助燃空氣或可燃?xì)怏w的流速，燃燒控制器根據(jù)燃燒室點(diǎn)火時(shí)流速檢測器檢測出的流速減低狀態(tài)，判定著火狀態(tài)正常或不正常。
文檔編號(hào)F23N5/24GK1158956SQ96121889
公開日1997年9月10日 申請日期1996年12月5日 優(yōu)先權(quán)日1995年12月6日
發(fā)明者高橋德夫, 關(guān)一夫, 百瀨修, 青島滋 申請人:山武·霍尼韋爾公司