CN102767842B - 燃烧效率的控制方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种燃烧效率的控制方法和装置，属于燃烧设备领域，为解决现有技术中，无法有效地控制燃烧效率的问题而设计。一种燃烧效率的控制方法，包括：检测排气口处的被测气体的浓度；判断所述浓度是否超出所设定的浓度预设值；如果所述浓度超出所设定的浓度预设值，则提高风机的转速，如果所述浓度未超出所设定的预设值，则保持风机以当前转速正常工作；判断所述转速是否超出所设定的最大转速；如果所述转速超出所设定的最大转速，则保持所述风机以当前转速旋转，关闭通入可燃气体的主阀、分段阀和所述比例阀，并进行报警，如果所述转速未超出所设定的最大转速，则检测排气口处的被测气体的浓度。

Description

燃烧效率的控制方法和装置

技术领域

本发明涉及燃烧设备领域，尤其涉及一种燃烧效率的控制方法和装置。

背景技术

通过燃烧可燃气体进行加热的电器产品已成为居家生活中不可缺少的，例如热水器等，而因为需要对可燃气体进行燃烧，并且该可燃气体可能具有毒性，对人身及财产安全造成了一定的威胁，所以如何保证更高的安全性能一直为厂家研究的重点。

现有技术中，以热水器为例，会持续的通入可燃气体并进行燃烧，从而对通入热水器中的水进行加热供用户使用。当用户使用时，因可燃气体持续通入热水器，会出现可燃气体和助燃气体的比例失调的情况，即可燃气体通入过量而助燃气体通入不足。此时，在燃烧可燃气体的过程中，可燃气体和助燃气体一起消耗，但因为助燃气体的不足，会降低可燃气体的燃烧效率和可燃气体无法充分燃烧的问题，剩余的可燃气体直接排出热水器，排入用户室内，从而降低了热水器使用的安全性，危害用户的人身和财产安全。

发明内容

本发明的实施例提供一种燃烧效率的控制方法和装置。

为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：

一种燃烧效率的控制方法，包括：

检测排气口处的被测气体的浓度；

判断所述浓度是否超出所设定的浓度预设值；

如果所述浓度超出所设定的浓度预设值，则提高风机的转速，

如果所述浓度未超出所设定的预设值，则保持风机以当前转速正常工作；

判断所述转速是否超出所设定的最大转速；

如果所述转速超出所设定的最大转速，则保持所述风机以当前转速旋转，关闭通入可燃气体的主阀、分段阀和所述比例阀，并进行报警，

如果所述转速未超出所设定的最大转速，则检测排气口处的被测气体的浓度。

一种燃烧效率的控制装置，包括

控制单元，分别与气体检测单元、风机和报警单元连接；所述气体检测单元设置于排气口处；所述风机设置于进气口；

所述气体检测单元，用于检测排气口处的被测气体的浓度；

所述报警单元，用于进行报警；

所述控制单元，还包括：

风机控制模块，用于控制风机的工作状态；

第一判断模块，用于判断所述浓度是否超出所设定的浓度预设值，如果所述浓度超出所设定的浓度预设值则通过风机控制模块提高所述风机转速，如果所述第一判断模块判断所述浓度未超出所设定的浓度预设值，则通过风机控制模块保持所述风机以当前转速正常工作；

第二判断模块，用于判断所述转速是否超出所设定的最大转速，如果所述第二判断模块判断所述转速超出所设定的最大转速则通过阀门控制模块关闭主阀、分段阀和比例阀并通过报警单元进行报警，如果所述第二判断模块判断所述转速未超出所设定的最大转速则通过气体检测单元检测所述排气口处的被测气体的浓度；

阀门控制模块，用于控制通入可燃气体的主阀、分段阀和所述比例阀的通断。

本发明实施例提供的一种燃烧效率的控制方法和装置，通过对排气口处的被测气体的浓度进行检测，根据该浓度调整进气口的风机的转速，吹入更多的助燃气体，从而提高可燃气体的燃烧效率，保证了通过燃烧可燃气体进行加热的电器产品的安全性，避免了可燃气体无法充分燃烧排入用户室内对用户的人身和财产造成的损失。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例中所述热水器的结构示意图；

图2为本发明实施例之一所述的燃烧效率的控制方法的流程图；

图3为本发明实施例中被测气体浓度和风机转速的关系图；

图4为本发明另一实施例所述的燃烧效率的控制方法的流程图；

图5为本发明实施例之一所述的燃烧效率的控制装置的结构示意图；

图6为本发明另一实施例所述的燃烧效率的控制装置的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明实施例一种燃烧效率的控制方法和装置进行详细描述。

应当明确，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为使描述更加清楚，以通过燃烧可燃气体对水进行加热的热水器为例进行描述。如图1所示，当用户使用热水器1时，打开热水器的开关(图中未示出)，设置使用时出水的温度；设置于燃气管3上的阀门2打开，开始向热水器1内通入可燃气体，现有热水器使用的可燃气体的主要成分可以为一氧化碳和甲烷等气体，此处以一氧化碳为例进行描述，阀门2包括主阀、分段阀和比例阀；设置于热水器1进气口4处的风机5旋转，向热水器1中吹入助燃气体，该助燃气体一般为空气；作为助燃气体的空气和作为可燃气体的一氧化碳在燃烧腔6内混合并燃烧，从而通过换热器(图中未示出)对水箱7内的水进行加热；燃烧后的气体从排气口8排出热水器1。

一种燃烧效率的控制方法，如图2所示，包括：

200、检测排气口处的被测气体的浓度。

设置于排气口8处的气体传感器9检测排气口8处的燃烧后的气体中被测气体的浓度，其中被测气体可以为燃烧后气体中的一氧化碳、甲烷、氧气或二氧化碳的浓度，为使描述更加清楚，以一氧化碳作为被测气体进行描述。在国家标准中，在燃烧后的气体中一氧化碳的浓度不能超过600百万分率(Parts Per Million，以下简称ppm)，而在实际的使用中，一般应使一氧化碳的浓度保持在300ppm至500ppm之间，在此，可实时的检测可燃气体的浓度。

201、判断所述浓度是否超出所设定的浓度预设值。

根据热水器1中所预先设置的浓度预设值进行判断，该浓度预设值通过多次的实验取得，浓度预设值的曲线按照以下方式获得：

规定比例阀的开度，并保持比例阀的开度不变，其中比例阀的最大开度对应的最大控制电流为200毫安，最小开度对应的最小控制电流为40毫安；以设定控制电流为200毫安为例进行描述，在200毫安对应的比例阀开度下，通入一氧化碳；启动风机5向热水器1内通入助燃气体，并与可燃气体混合燃烧；通过气体传感器9检测排气口8处一氧化碳的浓度，例如检测的浓度为550ppm已超出所希望的范围，通过增加风机5的功率提高风机5的转速；因提升了风机5的转速，一氧化碳的浓度下降；当被测气体的浓度变为500ppm时，记录风机5在该开度的情况下的转速，并作为第一转速；继续提高风机5的转速，使一氧化碳的浓度下降为300ppm，记录风机5的转速作为第二转速；在风机5的最低转速和最高转速之间通过多次实验，确定比例阀的控制电流为200毫安时，风机5的转速与排气口8处一氧化碳的浓度关系。

在步骤201、判断所述浓度是否超出所设定的浓度预设值时，如果所述浓度超出所设定的浓度预设值，则

202、提高风机的转速。

热水器1获取风机5的转速，所述获取风机5的转速，可具体为：获取与所述风机5的转速相对应的风机阶数，其中所述风机阶数在风机5的最大功率和最小功率之间等间隔的设置。

所述风机阶数可按照以下方式设置，例如，风机5的最大功率为35瓦且对应风机5的转速为4000转每分钟(revolutions per minute，以下简称rpm)，最小功率为15瓦且对应风机5的转速为2000rpm，在最大功率和最小功率之间的风机阶数为254，则可以得出间隔为0.08瓦；所述功率的调整，可以通过调整电流或电压的方式实现；例如，在热水器1正常工作的情况下，获取风机5的风机阶数为127。

用户在使用热水器1时，设定热水器1的运转功率，即设定对应的比例阀的开度，例如对应该比例阀的开度，比例阀的控制电流为100毫安，在该开度下，风机5的转速与一氧化碳的浓度关系如图3所示，其中A线和B线为一氧化碳的浓度预设值，C线为一氧化碳浓度与风机转速的变化关系。在使用过程中，检测到的一氧化碳的浓度为D点所对应的浓度时，可以看出一氧化碳的浓度超出了浓度预设值，此时热水器1内可燃气体的燃烧功率降低，无法充分燃烧，此时无法充分燃烧的原因为热水器1中的助燃气体浓度较低；其中所述一氧化碳浓度的检测和判断浓度是否超出浓度预设值可以实时的进行。

当获知排风口8处的一氧化碳的浓度超出了浓度预设值时，提高风机的转速提高吹入热水器1的空气的量，空气中含有助燃气体，因此提高了热水器1中助燃气体的浓度，进而提高了一氧化碳的燃烧效率。

所述提高所述风机的转速，可具体为：

通过预先设置的间隔风机阶数，例如10，提高风机5的风机阶数；此时，提高风机5吹入空气的量，提高了在热水器1中的气体中助燃气体的浓度，从而使气体在热水器1中以更佳的比例混合，提高可燃气体的燃烧效率。

在上述的情况中，在一氧化碳的浓度超出预设浓度值时，比例阀的开度保持不变，则向热水器1中通入的可燃气体的速度不变，此时，只通过风机5增加空气的吹入量会存在燃烧效率的调整速度较低的情况，从而增加了热水器1使用时的不安全因素；为进一步的提高调整燃烧效率的速度，还包括：

获取比例阀的开度。

在所述提高所述风机的转速，还包括：

205、降低所述比例阀的开度。

热水器1获取阀门2中比例阀的开度，所述阀门2还包括分段阀和主阀。

当一氧化碳的浓度超出浓度预设值后，提高风机5的转速以吹入更多的助燃气体，此时，因吹入了较多的助燃气体，弥补了热水器1中一氧化碳浓度过大而造成的燃烧效率较低的问题；此时降低所述比例阀的开度，减少热水器1中的一氧化碳的通入量，降低了热水器1中一氧化碳的浓度，从而与吹入的较多的助燃气体一并作用，提高了热水器1调整燃烧效率的速度。

其中，所述获取比例阀的开度，可具体为：

热水器1获取比例阀的比例阀阶数；该比例阀阶数可按照以下方式设置，例如，比例阀的最大控制电流为200毫安且对应比例阀的最大开度，最小控制电流为40毫安且对应比例阀的最小开度，在最大控制电流和最小控制电流之间的比例阀阶数为254，则可以得出电流间隔为0.63毫安；例如，在热水器1正常工作的情况下，获取的比例阀的比例阀阶数为127，将该比例阀阶数作为原始比例阀阶数。

用户通过设定所需要的出水温度，间接的设置热水器1的功率，进而也调整比例阀阶数以调整热水器1中水的升温速度。

所述降低所述比例阀的开度，可具体为：

因已获知一氧化碳的浓度超出了浓度预设值，一方面提高风机5的转速，另一方面按照预先设置的间隔比例阀阶数，例如10，降低比例阀阶数，因降低比例阀阶数可以调整比例阀的控制电流，则进一步的降低了比例阀的开度；此时，通入热水器1的可燃气体量减少，在热水器1中混合气体中的可燃气体量也会减少，加之增加了吹入热水器1中的助燃气体，更快速地提高了可燃气体的燃烧效率，从而进一步的优化了热水器1中可燃气体的燃烧效率调整的速度。

203、判断所述转速是否超出所设定的最大转速。

热水器1通过气体传感器9实时的对一氧化碳的浓度进行检测，此时，一旦出现一氧化碳的浓度超出浓度预设值时，则提高一次风机5的转速，并继续获取调整后的风机5的转速以及一氧化碳的浓度。当多次提高风机5的转速仍无法使一氧化碳的浓度恢复至浓度预设值，风机5的转速会超出所预设的最大风机转速，可得知及时继续提升风机5的转速也无法一氧化碳的浓度恢复浓度预设值。

在步骤203、判断所述转速是否超出所设定的最大转速时，如果所述转速超出所设定的最大转速，则

204、所述风机以当前转速旋转，关闭通入可燃气体的主阀、分段阀和所述比例阀，并进行报警。

此时，热水器1关闭通入一氧化碳的主阀、分段阀和所述比例阀，并进行报警，风机5保持当前转速继续旋转，向热水器1中吹入大量的空气，降低一氧化碳的浓度，以保证排出热水器1的气体中一氧化碳的浓度符合标准；其中报警可以通过设置于热水器1上的蜂鸣器和灯光对用户进行报警，从而通知用户需要工作人员对热水器1进行检修。

在步骤203、判断所述转速是否超出所设定的最大转速时，如果所述转速未超出所设定的最大转速，则重复进行步骤202、以逐次提高风机5的转速，直至风机5的转速超出风机5的最大转速或一氧化碳浓度恢复至浓度预设值。

在判断所述浓度是否超出所设定的浓度预设值时，如果所述浓度未超出所设定的浓度预设值，则

206、保持风机以当前转速正常工作。

因所检测到的一氧化碳的浓度恢复至浓度预设值，则可以确定热水器1中的一氧化碳的浓度和助燃气体的浓度达到了较好的平衡，从而保持较高的燃烧效率，此时，保持风机的以当前速度旋转，继续向热水器1中吹入助燃气体，维持热水器1的正常工作。

在气体传感器9进行一氧化碳的检测时，当通过提高风机5的转速使浓度保持于浓度预设值时，风机5的转速已超出经过多次试验所测得的风机转速，在该风机转速下持续的工作，风机5吹入大量的助燃气体，会出现热水器1中助燃气体的浓度过多，从而使一氧化碳和助燃气体再次失衡，降低了热水器1的燃烧效率；并且，未能充分燃烧的一氧化碳增多，再次使排气口8处的一氧化碳超出浓度预设值，造成热水器1使用的危险，故进一步的，所述保持风机以当前转速正常工作之前，如图4所示，还包括：

207、降低所述风机的转速。

通过气体传感器9检测到可燃气体的浓度恢复至预设浓度值，如图3所示的E点所示，则降低风机5的转速；在降低风机5的转速时，同样可以根据风机阶数和间隔风机阶数，逐步的降低风机阶数，从而降低风机5的转速。

208、判断所述转速是否小于所设定的最小转速。

对风机5的转速进行判断，如果风机5的转速小于所设定的最小转速，则保持所述风机以当前转速旋转，关闭通入可燃气体的主阀、分段阀和所述比例阀，并进行报警，从而降低使用热水器1的风险，避免将浓度较高的一氧化碳持续的排放到用户室内。其中，该最小转速可以由相关的工作人员进行设定，也可以通过热水器1记录一氧化碳的浓度第一次到达浓度预设值时风机5的转速。

在步骤208、判断所述转速是否小于所设定的最小转速时，如果所述转速不小于所设定的最小转速，则

209、判断所述浓度是否再次超出所述浓度预设值。

如果所述浓度未再次超出所述浓度预设值则保持风机以当前转速正常工作，当风机5的转速未达到最小转速时，则再次重复的检测排气口8处一氧化碳的浓度；在风机5的转速持续降低的过程中，如果一氧化碳的浓度再次恢复至浓度预设值，则可以获知风机5达到了较合理的工作转速，此时则保持当前转速，使热水器1正常工作。

在步骤209、判断所述浓度是否再次超出所述浓度预设值时，如果所述浓度再次超出所述浓度预设值，则

207、降低所述风机的转速。

当确定一氧化碳的浓度仍然超出浓度预设值时，则循环的执行步骤207-步骤209，以使热水器1中的一氧化碳的浓度恢复至浓度预设值或风机5的转速小于最小转速。

在步骤209、判断所述浓度是否再次超出所述浓度预设值时，如果所述浓度未再次超出所述浓度预设值，则

206、保持风机以当前转速正常工作。

在风机5的转速小于最小转速时提醒用户热水器1需要工作人员进行相关的维护。

在步骤208、判断所述转速是否小于所设定的最小转速时，如果所述转速小于所设定的最小转速，则

204、保持所述风机以当前转速旋转，关闭通入可燃气体的主阀、分段阀和所述比例阀，并进行报警。

为了进一步的优化比例阀的调整以及风机调整的同步性，优选的，所述风机阶数与所述比例阀阶数一一对应，且所述间隔风机阶数和所述间隔比例阀阶数对应。

在风机阶数和比例阀阶数调整的过程中，如果设置的风机阶数和比例阀阶数以及间隔风机阶数和间隔比例阀阶数不对应，则可能出现燃烧效率的变化过大的问题，从而使水温的变化过于明显，降低了用户使用热水器的舒适性。

通过比例阀阶数和风机阶数的对应，提高风机阶数时，可相对应的降低比例阀的阶数，从而保证热水器1中的燃烧效率较稳定的调整。

与上述一种燃烧效率的控制方法相对应，本发明还提供了一种燃烧效率的控制装置，如图1和图5所示，包括：

控制单元，分别与气体检测单元、风机5和报警单元连接；所述气体检测单元设置于排气口8处；所述风机设置于进气口；

所述气体检测单元，用于检测排气口处的被测气体的浓度，所述气体检测单元可为上述的设置于排气口8处的气体传感器9；

所述报警单元，用于进行报警，所述报警单元可以为报警灯或蜂鸣器等；

所述控制单元，如图6所示，还包括：

风机控制模块，用于控制风机的工作状态；

第一判断模块，用于判断所述浓度是否超出所设定的浓度预设值，如果所述浓度超出所设定的浓度预设值则通过风机控制模块提高所述风机转速；

第二判断模块，用于判断所述转速是否超出所设定的最大转速，如果所述第二判断模块判断所述转速超出所设定的最大转速则通过阀门控制模块关闭主阀、分段阀和比例阀并通过报警单元进行报警，如果所述第二判断模块判断所述转速未超出所设定的最大转速则通过气体检测单元检测所述排气口处的被测气体的浓度；

阀门控制模块，用于控制通入可燃气体的主阀、分段阀和所述比例阀的通断。

所述阀门控制模块，还用于控制所述比例阀的开度。

所述第一判断模块，还用于：

如果所述第一判断模块判断所述浓度未超出所设定的预设值，则通过风机控制模块保持所述风机以当前转速正常工作。

所述控制单元，还包括：

第三判断模块，用于判断所述转速是否小于所设定的最小转速，如果所述转速小于所设定的最小转速则通过报警单元进行报警，如果所述转速不小于所设定的最小转速则通过第四判断模块判断所述浓度是否再次超出所述浓度预设值；

如果所述第四判断模块判断所述浓度再次超出所述浓度预设值则通过风机控制模块保持风机以当前转速正常工作，如果所述第四判断模块判断所述浓度未再次超出所述浓度预设值则通过所述风机控制模块降低所述风机的转速。

所述被测气体为可燃气体、助燃气体或生成气体。

其中，所述第一获取单元获取风机5的转速，可具体为：获取与所述风机5的转速相对应的风机阶数，其中所述风机阶数在风机5的最大功率和最小功率之间等间隔的设置。

所述风机阶数可按照以下方式设置，例如，风机5的最大功率为35瓦且对应风机5的转速为4000转每分钟(revolutions per minute，以下简称rpm)，最小功率为15瓦且对应风机5的转速为2000rpm，在最大电压和最小功率之间的风机阶数为254，则可以得出间隔为0.08瓦；所述功率的调整，可以通过调整风机5的电流或电压的方式实现。

所述第二获取单元获取比例阀开度，可具体为：

热水器1获取比例阀的比例阀阶数；该比例阀阶数可按照以下方式设置，例如，比例阀的最大控制电流为200毫安且对应比例阀的最大开度，最小控制电流为40毫安且对应比例阀的最小开度，在最大控制电流和最小控制电流之间的比例阀阶数为254，则可以得出电流间隔为0.63毫安。

为了进一步的优化比例阀的调整以及风机调整的同步性，优选的，所述风机阶数与所述比例阀阶数一一对应，且所述间隔风机阶数和所述间隔比例阀阶数对应。

在风机阶数和比例阀阶数调整的过程中，如果设置的风机阶数和比例阀阶数以及间隔风机阶数和间隔比例阀阶数不对应，则可能出现燃烧效率的变化过大的问题，从而使水温的变化过于明显，降低了用户使用热水器的舒适性。

通过比例阀阶数和风机阶数的对应，提高风机阶数时，可相对应的降低比例阀的阶数，从而保证热水器1中的燃烧效率较稳定的调整。

本发明实施例提供的一种燃烧效率的控制方法和装置，通过对排气口处的被测气体的浓度进行检测，根据该浓度调整进气口的风机的转速，吹入更多的助燃气体，从而提高可燃气体的燃烧效率，保证了通过燃烧可燃气体进行加热的电器产品的安全性，避免了可燃气体无法充分燃烧排入用户室内对用户的人身和财产造成的损失。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种燃烧效率的控制方法，其特征在于，包括： 

检测排气口处的被测气体的浓度； 

判断所述浓度是否超出所设定的浓度预设值； 

如果所述浓度超出所设定的浓度预设值，则提高风机的转速， 

如果所述浓度未超出所设定的预设值，则保持风机以当前转速正常工作； 

判断所述转速是否超出所设定的最大转速； 

如果所述转速超出所设定的最大转速，则保持所述风机以当前转速旋转，关闭通入可燃气体的主阀、分段阀和比例阀，并进行报警， 

如果所述转速未超出所设定的最大转速，则检测排气口处的被测气体的浓度： 

其中，在所述保持风机以当前转速正常工作之前，还包括： 

降低所述风机的转速； 

判断所述转速是否小于所设定的最小转速； 

如果所述转速小于所设定的最小转速，则保持所述风机以当前转速旋转，关闭通入可燃气体的主阀、分段阀和所述比例阀，并进行报警， 

如果所述转速不小于所设定的最小转速，则判断所述浓度是否再次超出所述浓度预设值； 

如果所述浓度未再次超出所述浓度预设值则保持风机以当前转速正常工作。 

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述如果所述浓度超出所设定的浓度预设值之后，还包括降低所述比例阀的开度。 

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述保持风机以当前转速正常工作，还包括： 

如果所述浓度再次超出所述浓度预设值，则降低所述风机的转速。 

4.根据权利要求1—3任一所述的方法，其特征在于，所述被测气体为可燃气体、助燃气体或生成气体。 

5.一种燃烧效率的控制装置，其特征在于，包括： 

控制单元，分别与气体检测单元、风机和报警单元连接；所述气体检测单元设置于排气口处；所述风机设置于进气口； 

所述气体检测单元，用于检测排气口处的被测气体的浓度； 

所述报警单元，用于进行报警； 

所述控制单元，还包括： 

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述阀门控制模块，还用于控制所述比例阀的开度。 

7.根据权利要求5或6所述的装置，其特征在于，所述被测气体为可燃气体、助燃气体或生成气体。