(57)【要約】【課題】  センサ等の追加部品を必要とすることなく、着火センサの着火判定不良を検出でき、コストアップせずに信頼性の向上を図れる燃焼式ヒータの着火判定装置を提供する。【解決手段】  燃焼部３Ａと熱交換部３Ｂとよりなる燃焼式ヒータ３と、着火センサ７と、入口水温センサ８と、出口水温センサ９及びＥＣＵ１０を備えていて、ＥＣＵが、タイマーと、入口水温と出口水温との差に基づいて着火不良を判定する判定手段を含んでおり、入口水温ＴＨWIBよりも出口水温ＴＨWOが低い状態が所定時間以上続いたときに、着火不良と判定し、燃焼式ヒータの作動を停止する。流出入口の水温は、熱交換部の流入口から入った温水が流出口から出るまでの時間差を考慮して検出する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼用空気と燃料とを燃焼させる燃焼部（３Ａ）と、流体通路内を流通する水を前記燃焼により発生する燃焼ガスとの熱交換により加熱する熱交換部（３Ｂ）とよりなる燃焼式ヒータ（３）と、
前記燃焼部に設置され、燃焼を確認する着火センサ（７）と、
前記熱交換部（３Ｂ）の流体通路の流入口側に設置される入口水温センサ（８）と、
前記熱交換部（３Ｂ）の流体通路の流出口側に設置される出口水温センサ（９）と、
前記燃焼式ヒータ（３）を制御する電子制御装置（１０）と、
を具備していて、前記燃焼式ヒータ（３）における前記熱交換部（３Ｂ）の出入口水温に基づいて、着火状態を判定する燃焼式ヒータの着火判定装置において、
前記電子制御装置（１０）が、タイマーと、前記入口水温センサ（８）により検出される入口水温と前記出口水温センサ（９）により検出される出口水温とに基づいて着火不良を判定する判定手段を含んでいて、前記入口水温よりも前記出口水温が低い状態が所定時間以上続いたときに、着火不良と判定し、燃焼式ヒータ（３）の作動を停止することを特徴とする燃焼式ヒータの着火判定装置。
【請求項２】
温度検出において、前記熱交換部（３Ｂ）の流入口から入った温水が流出口から出てくるまでのタイムラグを想定して、前記入口水温と前記出口水温を検出することを特徴とする請求項１に記載の燃焼式ヒータの着火判定装置。
【請求項３】
前記入口水温よりも前記出口水温が低い状態のみならず、高い状態の場合においても、所定の制限値で管理し、この状態が所定時間以上続いたときに、着火不良と判定することを特徴とする請求項１又は２に記載の燃焼式ヒータの着火判定装置。
【請求項４】
燃焼式ヒータ（３）の前記入口水温と前記出口水温の差を利用した前記着火不良の判定が、前記着火センサ（９）によって失火を検出できなかったときに行われることを特徴とする請求項１，２又は３に記載の燃焼式ヒータの着火判定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃焼式ヒータにおいて、燃焼中に炎が消えたときに、炎が消えたことを確実に判定する燃焼式ヒータの着火判定装置に関し、特に車両用燃焼式暖房装置に好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
車両用燃焼式暖房装置に使用される燃焼式ヒータにおいては、従来は、着火センサとしてＣｄｓ（硫化カドミウム）センサ等の光を抵抗変化させるセンサにより着火を検出していたが、環境負荷物質のカドミウムが含まれているため、代替品としてフォトトランジスタ、フォトダイオードなどを使用している。しかしながら、これらのセンサは、出力が微少電流のため、誘導ノイズ等により誤作動を起す恐れがある。このため、燃焼中に炎が消えた時に誘導ノイズにより炎が消えたことが判定できない場合には、燃料を路上へ流しながら走行することになる。
【０００３】
このため、従来技術として、このような着火センサを廃止して燃焼式ヒータの入口水温と出口水温を温度センサにより検出し、この温度差である出口水温が入口水温より所定の温度高くなったら着火と判定するものが、特許文献１により知られている。
【０００４】
【特許文献１】特開平５−１０６８３５号公報
【０００５】
しかしながら、この従来公知の着火判定方法では、例えばヒータ停止状態でエンジンにより冷却水が温められ、燃焼式ヒータの作動を開始した場合に、燃焼していても一時的に入口水温が出口水温より高くなることがあるように、エンジン廃熱により出口水温より入口水温が一時的に高くなることがあり、確実に燃焼の着火を判定できない場合があり、水温だけでは、燃焼中の判断はできないという不都合がある。このため、着火センサを廃止することはできないという問題がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、冷却水温度制御のために取り付けられているセンサを流用することで、センサ等の追加部品を必要とすることなく、着火センサの着火判定不良を確実に検出でき、システムとしてコストアップせずに、着火検出の信頼性の向上を図ることができる燃焼式ヒータの着火判定装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、前記課題を解決するための手段として、その特許請求の範囲の各請求項に記載の燃焼式ヒータの着火判定装置を提供する。
請求項１に記載の燃焼式ヒータの着火判定装置は、燃焼部３Ａと熱交換部３Ｂとよりなる燃焼式ヒータ３、着火センサ７、入口水温センサ８、出口水温センサ９及び電子制御装置１０とを備えていて、電子制御装置１０が、タイマーと、熱交換部３Ｂの入口水温と出口水温として基づいて着火不良を判定手段を含んでいて、入口水温よりも出口水温が低い状態が所定時間以上続いたときに着火不良と判定し、燃焼式ヒータ３の作動を停止するようにしたものであり、これにより、着火センサ７が失火を検出できなかったときでも、確実に着火不良を検出することができ、燃料を路上に流しながら走行するという不具合を解消することができる。
【０００８】
請求項２の該着火判定装置は、熱交換部３Ｂの流入口から入った温水が流出口から出てくるまでのタイムラグを考慮して、入口水温と出口水温を検出するようにしたものであり、これにより、熱交換部３Ｂから温水への熱の入力を精度良く把握することができ、着火不良の判定の精度をより向上させることができる。
請求項３の該着火判定装置は、入口水温よりも出口水温が低い状態のみならず、高い状態の場合においても、所定の制限値で管理し、この状態が所定時間以上続いたときに、着火不良と判定するようにしたものであり、これにより、例えばエンジン廃熱により出口水温より入口水温が一時的に高くなるような場合においても、確実に燃焼の着火状態を判定することが可能となる。
【０００９】
請求項４の該着火判定装置は、燃焼式ヒータ３の入口水温と出口水温の差を利用した着火不良の判定が、着火センサ７によって失火を検出できなかったときに行うようにしたものであり、これにより、誘導ノイズ等により着火センサ７が誤作動し炎が消えたことを検出できなかった場合においても、確実に着火不良の判定を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、図面に従って本発明の実施の形態の燃焼式ヒータの着火判定装置について説明する。図１は、本発明の実施の形態の燃焼式ヒータの着火判定装置を利用した車両用燃焼式暖房システムの全体構成を説明する図であり、図２は、燃焼式ヒータの概略の全体構成を示す図である。このシステムは、エンジン１、ウォータポンプ２、燃焼式ヒータ３、車室内に配置される各種のヒータ４及びラジエータ５等から構成されていて、これらの機器間が配管６によって接続され、エンジン冷却水の閉回路を形成している。
エンジン１と燃焼式ヒータ３は、配管６１によって接続されていて、エンジン冷却水は、配管６１内に設けられたウォータポンプ２によって燃焼用ヒータ３に供給されるようになっている。
【００１１】
燃焼式ヒータ３は、公知の構造のものであり、燃焼部３Ａと熱交換部３Ｂとから構成されている。その構造についての詳細な説明は省略するが、その主要な構成について図２に基づき簡単に説明する。燃焼式ヒータ３内に横方向に配置された円筒状の燃焼室３１の一端は開口され、他端は閉鎖されてそのほぼ中心部に燃料供給孔３２が穿設されて燃料供給管３３に接続している。燃焼室３１の側面には、燃焼用空気を取り入れるための多数の穴３４が穿設されている。燃焼室３１の閉鎖端である底面に当接してウィック３５が設けられると共に、燃焼室３１の側面には着火用グロープラグ３６が取り付けられている。
【００１２】
燃焼室３１を囲むように円筒状の燃焼用空気案内筒３７が設けられ、燃焼室３１の底部の側方から取り入れられた燃焼用空気は、案内筒３７に導かれ、燃焼室側面の多数の穴３４を燃焼室３１に導入される。燃焼室３１の開口端には、円筒状の燃焼筒３８が接続されている。このようにして、燃焼式ヒータ３の燃焼部３Ａが構成されている。
【００１３】
燃焼室３１及び燃焼筒３８を覆うような形で、内部を冷却水（温水）が通る流体通路が形成されているケーシング３９が設けられている。このケーシング３９が熱交換部３Ｂであり、燃焼ガスと冷却水とはケーシング３９の壁を介して熱交換される。即ち、燃焼室３１に供給された燃料と燃焼用空気とは、ここで着火用グロープラグ３６により点火され燃焼する。この燃焼ガスは、燃焼筒３８内及び燃焼筒３８の外面とケーシング３９の内面とで形成される間隙をＵターンして流れて外部に排出される。この過程でケーシング３９内を流入口３９ａから流出口３９ｂへと流れる冷却水を加熱するものである。
【００１４】
燃焼式ヒータ３で加熱された冷却水（温水）は、配管６２によってヒータ２に供給される。
図１では、車室内にはヒータ４が４台設けられていて、これらは直列に接続されている。なお、ヒータ４の個数及び接続方向は適宜変更可能である。これらのヒータ４は、一般的には間接式熱交換器であり、チューブ内を通る温水とチューブ外を通る空気との間で熱交換を行い、暖められた空気を車室内の暖房用又はフロントウィンドのデフロスタ用として用いるものである。
【００１５】
ヒータ４から排出される温水は、配管６３を通って一部はラジエータ５に供給され、残りはエンジン１へと戻される。ラジエータ５は、ヒータ４と同様に一種の熱交換器であり、周知の構造のものである。符号５１は、冷却水の加熱膨張を吸収するリザーバタンクである。ラジエータ５によって冷却された温水は、配管６４を通ってエンジン１へと戻る。
【００１６】
本実施形態においては、燃焼式ヒータ３の燃焼部３Ａには、燃焼室３１内での燃料の着火状態を確認するための着火センサ７が設けられている。この着火センサ７は、例えばＣｄｓセンサであってもよい。更に、着火センサ７の外に燃焼式ヒータ３の熱交換部３Ｂの流入口附近には、エンジン１から供給される冷却水の水温を検出するための入口水温センサ８が設けられると共に、熱交換部３Ｂの流出口附近には、燃焼ガスとの熱交換によって温められ、ヒータ４へと排出される温水（冷却水）の水温を検出するための出口水温センサ９とが設けられている。これらセンサ７，８，９による検出情報は、電子制御装置（ＥＣＵ）１０に入力される。また、ＥＣＵ１０には、操作パネル１１からも操作スイッチ及び車室内温度等の情報が入力される。
【００１７】
ＥＣＵ１０は、タイマー及び燃焼式ヒータ３の出入口水温に基づいて着火状態を判定する判定手段を含んでいて、着火センサ７、入口水温センサ８、出口水温センサ９及び操作パネル１１からの情報が入力され、これに基づいて、着火用グロープラグ３６及び図示されない燃焼式ヒータ３用の燃料供給ポンプや燃焼用空気の送風ファン等へ信号が出力され、それらの作動を制御している。即ち、ＥＣＵ１０は燃焼式ヒータ３の作動を制御している。
【００１８】
上記構成よりなる車両用燃焼式暖房システムの作動について説明する。燃焼用ヒータ２の作動を停止している状態においては、走行用エンジン１の冷却水をウォータポンプ２でヒータ４に通すことにより車室内の暖房を行う。なお、ウォータポンプ２はエンジン１によって駆動されている。しかしながら、走行用エンジン１の廃熱だけでは暖房能力が不足するため、燃焼用ヒータ３を作動し、補助として冷却水を温めてヒータ４へ送り込む。
【００１９】
燃焼式ヒータ３は、着火センサ７及び入口水温センサ８と出口水温センサ９からの入力信号に基づいて、ＥＣＵ１０によりその作動・停止が制御される。即ち、着火センサ７は、燃焼式ヒータ３の着火状態を確認するセンサであるが、燃焼式ヒータ３が燃焼中に燃焼が途絶えた（失火した）場合に、着火センサ７が誘導ノイズなどの要因により失火を判断できなかったときに、入口水温センサ８と出口水温センサ９を流用し、この失火を検出するようにしている。
【００２０】
図３は、この失火を検出する着火不良判定の手順を示すフローチャートである。以下、図３に従って本実施形態の特徴である着火不良判定の手順を説明する。まず、ステップＳ１で入口水温センサ８で燃焼式ヒータ３に流入する冷却水（温水）の入口水温ＴＨWIを検出する。この入口水温ＴＨWIは、流入口から入った温水が出口から出てくるまでのタイムラグを想定して設ける入口水温の前水温ＴＨWIBに相当するものとなる。次いで、ステップＳ２でサイクルタイマを始動し、カウントを始める。サイクル時間は、燃焼式ヒータ３の流入口から流出口まで温水が通る時間を考慮して決められ、例えば１０秒とする。次のステップＳ３でサイクルタイマがタイムアップ（例えば、１０秒経過）したかどうかが判断され、Ｎｏのときは、ステップＳ２に戻り、ＹＥＳのときは、ステップＳ４に進み、サイクルタイマをリセットする。
【００２１】
ステップＳ５では、燃焼式ヒータ３から流出する温水の出口水温ＴＨWOを出口水温センサ８で検出する。この出口水温ＴＨWOと上記した入口水温の前水温ＴＨWIBの関係が、次の式（１）
−３≦ＴＨWO−ＴＨWIB≦１      …（１）
の関係にある（ＹＥＳ）ときは、ステップＳ６及びＳ７に進み、燃料供給ポンプが作動（ＯＮ）していて、着火センサ７が着火と判断している（ＯＮ）ときは、ステップＳ８に進み、着火判定不良とし、カウントする。
ステップＳ５で式（１）を満たさない（Ｎｏ）とき、ステップＳ６で燃料が供給されていない（ＯＦＦ）とき及びステップＳ７で着火センサ７が着火と判断していない（ＯＦＦ）ときは、それぞれステップＳ１１に進み、着火判定不良カウンタをリセットする。
【００２２】
ステップＳ９では、着火判定不良の状態が一定期間継続されたかどうかを判断する。一定期間連続する条件は、例えば、１サイクルを１０秒を１カウントとして１０カウント（１００秒）継続した場合は、着火判定不良（ＹＥＳ）として、次のステップＳ１０に進み、燃料の供給を停止する。Ｎｏの場合は、ステップＳ１２に移り、ステップＳ１と同様に入口水温ＴＨWIを検出し、以後、同様のルーチンが繰り返す。
【００２３】
以上説明したように、本実施形態では、燃焼式ヒータ３の流入口から流出口まで温水が通る時間を考慮し、時間差を設け着火不良判定を一定サイクル（例えば、１０秒）で行い、現在の出口水温ＴＨWOと先に入力した入口水温ＴＨWIBとの温度差が、燃焼していないと思われる値（温度差が少ない又は入口水温が出口水温より高い）であった場合に、燃料を供給し、かつ着火センサ７が着火と判断しているときには着火判定不良として、カウントし、この状態が一定期間継続した場合に燃料を遮断し、燃焼式ヒータ３を停止するようにしている。
【００２４】
また、燃焼式ヒータ３の停止状態でエンジン１の廃熱により冷却水が温められ、エンジン１周りの水温は上がるが、燃焼式ヒータ３周りの水は加熱源が無く、エンジン停止で冷却水の流れも停止しているため水温は低い状態になる。このときにエンジン１と燃焼式ヒータ３の作動を開始した場合、燃焼を開始しても一時的に入口水温ＴＨWIBが出口水温ＴＨWOより高くなることがある。このため一定期間連続（例えば、１０秒を１０カウント→１００秒）する条件と、入口水温ＴＨWIBと出口水温ＴＨWOの温度差に対し、プラス側（入口水温よりも出口水温が低い）とマイナス側（入口水温よりも出口水温が高い）の両方に制限を設けて、着火判定の誤判定を抑制するようにしたものである。
【００２５】
このように、本発明は、冷却水温制御をするために取り付けられている既存の入口、出口水温センサを流用し、燃焼中に炎が消えたときに、誘導ノイズ等により着火センサが炎が消えたことを判定できない場合に、燃焼式ヒータの入口水温と出口水温の差を利用し、炎が消えたことを検出する。また、温度差だけでは、燃焼していた場合でも、エンジン廃熱により入口水温が出口水温より高くなる場合があるため、タイマーを設けて一定時間以上この状態が続いた場合に、着火判定不良とする。これによって、センサ等の追加部品が無く、着火センサの着火判定不良を検出するので、システムとしてコストアップせずに信頼性を向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の実施の形態の燃焼式ヒータの着火判定装置を組み込んだ車両用暖房システムの全体構成を説明する図である。
【図２】燃焼式ヒータの全体構成の概略図である。
【図３】本発明の着火不良判定の手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００２７】
１    エンジン
２    ウォータポンプ
３    燃焼式ヒータ
３Ａ    燃焼部
３Ｂ    熱交換部
４    ヒータ
５    ラジエータ
７    着火センサ
８    入口水温センサ
９    出口水温センサ
１０    電子制御装置（ＥＣＵ）
【図１】
2007078212.tif 000003
【図２】
2007078212.tif 000004
【図３】
2007078212.tif 000005