专利名称：燃烧控制系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及控制用在热水器，锅炉等燃烧装置的燃烧控制系统。
图9表示现有技术的燃烧控制系统构造，其中标号1表示燃烧室；2是把助燃空气和可燃气体混合的气体送进燃烧室1的燃气管；3是燃烧咀；4是给火花塞5供电的变压器；6是从燃烧咀3喷出的火焰；7是用紫外线检测火焰6的紫外传感器；8是控制燃烧的燃烧控制器，它根据由紫外传感器7在点火操作时检测着火状态的结果，如果肯定着火状态是正常的，就允许继续燃着，否则，就停止燃着过程。
现有技术的燃烧控制系统的工作如下所述。
现有技术的燃烧控制系统的构造是用紫外线传感器7当燃烧咀3的点火操作时检测火焰6，并用燃烧控制器8根据紫外传感器7检测的结果判定点火状态是否正常，如果肯定着火状态是正常的，就允许继续燃着，否则，就切断助燃空气和可燃气体的供应，停止燃着过程。
具有上述构造的现有技术的燃烧控制系统有一个缺点，就是紫外线传感器7放在燃烧室内的火焰附近，容易由于缓慢的变化，污染等等性能逐渐恶化。因此降低了火焰检测出的讯号量，使之难以精确地检测实在的点火，结果导至把正常的着火误判为不正常着火。
在现有技术的燃烧控制系统中，检测器只对燃烧咀的部分火焰检测，例如，有时用火焰测杆代替紫外传感器。但是，火焰测杆有另一个缺点，在它附近即使只有一点火苗在燃烧，它也输出检测讯号，所以不能检测出这样的不正常着火状态，造成点火失败。
现有技术的燃烧控制系统还有一个缺点，它不能测出从开始点火到着火之间的延迟时间，当燃烧咀和火花塞由于缓慢的变化而恶化使这个时间变长，就不能确定合适的对燃烧咀和火花塞维护/校验的时间，从而，那些性能已经恶化的燃烧咀和火花塞还在断续使用，或者相反地，那些还好用的燃烧咀和火花塞却更换下来。
本发明要解决上述的缺点，本发明的目的是提供这样的燃烧控制系统，它可以精确地检测着火状态是否正常，并决定合适的维护/校验时间。
按照本发明的第一个方案的燃烧控制系统的特征是有一个流速检测器，检测供给到燃烧室的助燃空气或可燃气体的流速，和一个燃烧控制器，根据流速检测器在燃烧室点火操作时检测流速减低状态判定着火状态是否正常。
按照本发明的第二个方案的燃烧控制系统的特征是如果助燃空气或可燃气体的流速减低到指定的数或更低些，燃烧控制器就判定着火状态是正常的状态。
按照本发明的第三个方案的燃烧控制系统的特征是燃烧控制器测定从开始点火到助燃空气或可燃气体的流速减低所用的时间，如果测出的时间到达预定的数值或更多些，就判定着火状态是不正常的状态。
按照本发明的第四个方案的燃烧控制系统的特征是流速检测器是一个使用一个微型流速传感芯片的气流传感器。其中在硅基片上带有加热和温度传感部件。
图1是一个构造方框图，表示按照本发明的第一个实施例的燃烧控制系统图2是说明定出正常着火设定值(绝对值)的方法；图3是说明定出正常着火设定值(相对值)的方法；图4是说明定出正常着火设定值(时间)的方法；图5是一个流程图，表示按照本发明的第二个实施例的燃烧控制器的操作；图6是一个构造框图，表示按照本发明的第三个实施例的气流传感器；图7是一个平面图，表示微型气流传感芯片的细节；图8(a)是特性图，表示用差分压力传感器作为流速检测器时的流速输出，图8(b)是特性图，表示用气流传感器作为流速检测器时的流速输出；图9是一个构造方框图，表示现有技术的燃烧控制系统。
以下说明本发明推荐的实施例。实施例1
图1是一个构造方框图，表示按照本发明的第一个实施例的燃烧控制系统，其中标号1表示燃烧室；2是把助燃空气和可燃气体混合的气体送进燃烧室1的燃气管；3是燃烧咀；4是给火花塞5供电的变压器；6是从燃烧咀3喷出的火焰；8是控制燃烧的控制器；11是用作流速检测器的气流传感器，检测送到燃烧室1的助燃空气或可燃气体的流速。如果在点火操作时气流传感器11检测出燃助空气或可燃气体的流速减低到指定的数值或更低些，燃烧控制器8就判定着火状态是正常的，并允许燃烧室1中继续燃着；如果上述流速没有减低到指定的数值或更低些，燃烧控制器8就判定着火状态是不正常的，并停止燃烧室1中燃着过程。
本实施例中燃烧控制系统的操作如下所述。
图2是说明定出正常着火设定值(绝对值)的方法。图中表明在正常燃着状态，燃烧咀3中的混合气体在点火操作开始后由火花塞5引爆而着火。在这种况下，由于混合气体的爆炸，一个脉冲波到达燃气管的上游一侧，气流传感器11就检测到流速急剧减低的状态。
在图2所示的方法中，根据燃烧控制系统特有的流速特性，在燃烧控制器8中设定启动点火操作后产生的流速急剧减低的流速上限1max和流速下限1min。如果气流检测器11检测出的流速在流速上限1max和流速下限1min范围内，燃烧控制器8就判定着火状态是正常的，并允许继续燃烧；如果气流检测器11检测出的流速不在流速上限1max和流速下限1min范围内，燃烧控制器8判定着火状态是不正常的并输出一个维护/校验讯号要求对燃着操作进行维护/校验。
图3是说明定出正常着火设定值(相对值)的方法。在图示的方法中，燃烧控制器8中设定正常着火时产生的急剧减低量1表示为常量，流速上限1max＝1a-L1和流速下限1min＝1a-L2(1a是启动点火操作时的流速，L1，L2是指定的量)，如果气流检测器11检测出的流速在流速上限1max和流速下限1min范围内，燃烧控制器8就判定着火状态是正常的，并允许继续燃烧；如果气流检测器11检测出的流速不在流速上限1max和流速下限1min范围内，燃烧控制器8判定着火状态是不正常的并输出一个维护/校验讯号要求对燃着操作进行维护/校验。
按照上述本实施例，判定燃烧咀3正常着火是根据装在燃气管2中的气流传感器11检测出供给燃烧室1的助燃空气或可燃气体的流速，因此气流传感器11不需要装在火焰6的附近，从而就避免了恶化。结果，气流传感器11能正确实现着火检测。
第一个实施例的优点还在于可以区别部分点着和完全点着，因为是根据流速减低到规定的范围内才判定着火状态是正常的，因而避免点燃失败，并且，在不正常的着火时，纵使由于一个大的燃爆使流速减低量增大也能捡查出来。
虽然在本实施例中气流传感器11装在燃气管2内，也可以装在一个助燃空气管内或装在燃烧室1附近，如果它是用抗蚀材料做的还可以装在排气的一侧。实施例2图4是说明定出正常着火设定值(时间)的方法。在图示的方法中，燃烧控制器8中设置警告设定时间t1和燃着停止设定时间t2。燃烧控制器8将从启动点火到气流传感器11检测出的一次急剧减低(当产生正常着火时)所用的时间tx和警告设定时间t1及燃着停止设定时间t2比较，并输出警告或停止燃着过程。
本实施例中燃烧控制系统的操作如下所述。
图5是一个流程图，表示本实施例的燃烧控制器8的操作。燃烧控制器8接收到火花塞5的启动点火时间(步骤ST1)，还从气流传感器11接收到在点火操作时检测出的气流急剧减低1的时间点(步骤ST2)，计算从启动点火到检测出气流急剧减低1所用的时间tx(步骤ST3)。燃烧控制器8还将时间tx和在步骤ST4定出的警告设定时间t1以及燃着停止设定时间t2比较(步骤ST5)。如果时间tx在警告设定时间t1之后又在燃着停止设定时间t2之前，燃烧控制器8判定着火状态是不正常的但又满足了着火，而允许继续燃着，同时又判定燃烧咀3和火花塞5需要维护/校验，并发出警告。如果时间tx超过燃着停止设定时间t2且气流传感器11到了燃着停止设定时间t2时仍没有检测到气流急剧减低1，燃烧控制器8还停止点火操作(步骤ST6)。
按照上述本实施例，它能够将时间tx和预定的警告设定时间t1及燃着停止设定时间t2比较来判定着火状态为不正常着火，随之输出警告，通知操作者适当的维护/校验时间，或停止燃着过程。
还有，在本实施例中，燃着停止设定时间t2必需高可靠，建议用电容和电阻组成放电电路来设定；警告设定时间t1是用来判定适当的维护/校验时间的，不需要像燃着停止设定时间t2那样高可靠性，可以用微型计算机软件设置定时器。实施例3图6是一个构造框图，表示按照第三个实施例的气流传感器，其中标号2a表示装在燃气管2内有通气孔的板；11是气流传感器；12是作为检测元件的微型气流传感芯片。
图7是一个平面图，表示微型气流传感芯片12的细节，其中标号12表示硅基片；12b是加热部件；12c是上游一侧温度传感器部件(温度传感器部件)；12d是下游一侧温度传感器(温度传感器部件)。还有，涂黑部分表示电极。
第三个实施例中燃烧控制系统的操作如下所述。
气流传感器11是一个高速和高可靠性的流速传感器，用微型气流传感芯片12(见图7)作检测元件。如图6所示，气流传感器11是跨接在燃气管2的气孔板2a两侧的。这样，和依据在气孔板处的流速F产生压差ΔP相应的气流ΔF被分流入气流传感器11。装在气流传感器11中的微型气流传感芯片12输出一个相应于气流ΔF的电讯号。
设想气流传感器11是用在暴露于灰尘，油烟，蒸汽等环境中，带有捕集透入气流传感器11中的灰尘，油烟，蒸汽等物的捕集构件，因而保护害微型气流传感芯片12。总之，改善了传感器11抵抗恶劣环境的能力从而防止它的特性变化。
其次，作为检测元件的微型气流传感芯片12的检测原理参照图7详细说明如下。气道中带进的助燃空气和可燃气体与硅基片12a上的加热部件12b接触而被加热，加热前后的助燃空气和可燃气体的温度分别由上游一侧温度传感器12c和下游一侧温度传感器12d检测。然后，助燃空气和可燃气体加热前后的温差转换为电讯号输出，这样就检测出助燃空气和可燃气体各自的流速。
图8(a)是特性图，表示用差分压力传感器作为流速检测器时的流速输出；图8(b)是特性图，表示用气流传感器作为流速检测器时的流速输出。
从这些图中看到，气流传感器可以比压差传感器以更高的灵敏度检测出着火时气流脉冲的峰值，所以，正如第一和第二实施例中所示，气流传感器比压差传感器更合适检测高速变化的气流脉冲。
在本实施例中，用作流速检测器的气流传感器11可以靠捕集结构捕集透入其中的灰尘，油烟，蒸汽等，因此它能保护微型气流传感芯片12进行高精度地检测。此外，气流传感器11可以以高灵敏度速和高可靠性检测出着火时气流脉冲的峰值。
虽然在第一，第二和第三实施例中气流传感器11用来检测流速，以判定着火状态是否正常，检测气流速率也可以判定着火状态是否正常。
如上所述，按照本发明的第一方案，流速检测器检测送进燃烧室的助燃空气或可燃气体的流速，燃烧控制器根据流速的减低状态判定着火状态是否正常，所以，流速检测器受燃烧和排出的气体影响并不太大，因此恶化不多，这就使它可以正确地进行着火检测。
按照本发明的第二方案，如果助燃空气或可燃气体的流速减低到指定的数值或更低些，燃烧控制器就判定着火状态是正常的，因此可以区别部分点着和完全点着，避免燃着操作失败。
按照本发明的第三方案，燃烧控制器测量从启动点火到助燃空气或可燃气体的流速减低所用的时间，如果测出的时间达到预设的数值或更多些，就判定着火状态是不正常的，因此可以方便地通知操作者合适的维护/校验时间来进行维护/校验。
按照本发明的第四方案，流速检测器是使用微型气流传感芯片的气流传感器，其中有做在硅基片上的加热部件和温度传感部件，因此流速检测器可以以高灵敏度和高靠性检测气流速度。
权利要求
1.一个燃烧控制系统包括一个流速检测器，用来检测送进燃烧室中的助燃空气或可燃气体的流速。一个燃烧控制器，用来根据上述流速检测器当燃烧室点火操作时检测出助燃空气或可燃气体的流速减低状态来判定着火状态正常或不正常。
2.按照权利要求1的一个燃烧控制系统，其特征在于上述燃烧控制器当助燃空气或可燃气体的流速减低到预设的数值或更低些，就判定着火状态是正常的着火。
3.按照权利要求1的一个燃烧控制系统，其特征在于上述燃烧控制器测量从启动点火到助燃空气或可燃气体的流速减低所用的时间，如果测出的时间达到预设的数值或更多些，就判定着火状态是不正常的着火。
4.按照权利要求1到3中任一个的一项燃烧控制系统，其特征在于上述流速检测器是使用微型气流传感芯片的气流传感器，在其特征在于有做在硅基片上的加热部件和温度传感部件。
全文摘要
现有的燃烧控制系统由于紫外线传感器性能恶化而不能正确检测着火状态，也不能确定合适的维护/校验时间。按照本发明的燃烧控制系统，流速检测器检测送进燃烧室的助燃空气或可燃气体的流速，燃烧控制器根据燃烧室点火时流速检测器检测出的流速减低状态，判定着火状态正常或不正常。
文档编号F23N5/24GK1158956SQ96121889
公开日1997年9月10日 申请日期1996年12月5日 优先权日1995年12月6日
发明者高桥德夫, 关一夫, 百濑修, 青岛滋 申请人:山武·霍尼韦尔公司