JP2591801B2 - 吸気加熱装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、車両等に搭載されるディーゼル機関の吸気
を加熱するための吸気加熱装置に関し、特に車両に搭載
された場合には、極冷寒時において機関始動直後の車両
の発進性能、走行性能を大きく改善するものである。

［従来の技術］ 車両等に搭載されたディーゼル機関では、機関始動時
の着火性を向上させるために、機関への吸気経路にヒー
タを設けて、始動前に吸気が加熱される。また車両等で
は、ディーゼル機関は、始動すると、その後は発進、走
行へと機関の回転数が増大するため、始動直後には、吸
気によって機関が冷却されてしまい、失火、失速するこ
とがある。これをなくすために、始動後にも吸気を加熱
する吸気加熱装置がある。この吸気加熱装置としては、
複数個のヒータを設けて、始動前には大きな熱容量で、
始動後には小さな熱容量でそれぞれ加熱するものと、始
動前および始動後に同じ熱容量で加熱するものとがあ
る。

［発明が解決しようとする課題］ しかし、極冷寒時には、前者のものでは、始動後の加
熱容量が小さいため、失火、失速を起こしやすい。また
後者のものでは、熱容量を大きくすることが考えられる
が、機関始動後の加熱は、通常では100秒前後必要であ
り、極冷寒時にあっては150秒以上必要となるため、そ
の間に大電流を流すとバッテリの負担が極端に増大する
ため、熱容量を大きくして始動前と始動後に同じ熱容量
で加熱することは実施しにくい。

本発明は、ディーゼル機関の始動直後における発進、
走行に対しても失火、失速することが少なく、機関の安
定性を向上させることができる吸気加熱装置を提供する
ことを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、機関への吸気を加熱するために設けられ、
通電状態に応じた大小二つの加熱容量を有するヒータ
と、該ヒータの通電状態を切り替える通電切替手段を備
え、キースイッチの操作状態に応じて前記ヒータの通電
状態を切り替えて加熱容量を制御する加熱容量制御手段
とからなる吸気加熱装置において、前記加熱容量制御手
段は、前記キースイッチがOFF位置からON位置になって
からの第１の所定時間と、前記キースイッチがST位置か
らON位置になってからの第２の所定時間には、前記ヒー
タを大加熱容量に制御し、前記キースイッチがST位置の
クランキング時及び前記機関が始動し前記第２の所定時
間が経過した後の第３の所定時間には、前記ヒータを小
加熱容量に制御することを技術的手段とする。

［作用］ 本発明の吸気加熱装置では、キースイッチがOFF位置
からON位置へ切り替えられると、ヒータは大加熱容量と
なるように第１の所定時間通電される。第１の所定時間
の通電中あるいは通電終了後に、機関の始動操作として
キースイッチがON位置からST位置へ切り替えられてクラ
ンキングが行われると、ヒータは小加熱容量となるよう
に通電され、その後、キースイッチがST位置からON位置
へ戻されると、ヒータは、その後さらに第２の所定時間
大加熱容量となるように通電される。始動操作によって
機関が始動すると、ヒータは大加熱容量となるように第
２の所定時間通電された後に、第３の所定時間通電が行
われ、この第３の所定時間には、小加熱容量となるよう
に通電される。

［発明の効果］ 本発明では、機関の始動前の予熱時と、機関始動後の
第２の所定時間には、大加熱容量となるように通電され
る。従って、極冷寒時においても、十分な予熱を行うこ
とができるとともに、機関始動直後に発進、走行によっ
て機関の回転数が増大した場合にも、吸気を十分に加熱
することができる。従って、機関の失火や車両の失速等
が起こりにくく、機関を安定させることができる。さら
に、機関始動後の第２の所定時間を経過した後には、さ
らに小加熱容量で加熱が行われるため、さらに機関を安
定させることができる。このときにほ、加熱容量が少な
く設定されているため、十分な時間をかけて加熱して
も、バッテリの負担が増加することはない。

［実施例］ 次に本発明を実施例に基づいて説明する。

第１図に示す本実施例の吸気加熱装置１は、図示しな
いディーゼル機関の吸気管内に、空気流の方向に二重に
配設された２つの吸気加熱用のヒータ２、３と、これら
のヒータを通電するための第１リレー４、第２リレー５
と、ディーゼル機関の冷却水の温度を検知するための水
温センサ６と、制御装置10とからなり、制御装置10は水
温センサ６および機関の始動を知らせるレギュレータの
Ｌ端子７からの信号に基づいて第１リレー４、第２リレ
ー５を駆動制御する。制御装置10は、予熱中を知らせる
予熱ランプ８と機関の始動を知らせるチャージランプ９
を備え、キースイッチSWの操作状態に応じてバッテリＢ
より供給される電力により作動する。

ヒータ２およびヒータ３は直列接続されて第２リレー
５の接点5a接地極Ｅとの間に接続され、接点5aが閉じる
と、バッテリＢからの電流が二つのヒータ２、３へ供給
される。また、ヒータ２とヒータ３との接続部には第１
リレー４の接点4aが接続されていて、接点4aが閉じる
と、バッテリＢからの電流は、ヒータ３のみへ供給され
る。

従って、第１リレー４が駆動され接点4aが閉じる場合
には、ヒータ３の抵抗値だけとなるため、電流値が増大
して、加熱容量が大きくなり、接点4aが閉じないで、接
点5aが閉じる場合には、直列接続されたヒータ２および
ヒータ３の抵抗値となるため、電流値は減少し、加熱容
量が小さくなる。

制御装置10は、第１リレー４および第２リレー５の作
動時間および作動条件を設定するための第１タイマ11、
第２タイマ12、第３タイマ13、水温カット部14、Ｌ端子
判定部15と、第１リレー４、５をそれぞれ駆動するため
のリレー駆動回路16、17と、作動時間および作動条件に
応じて各駆動部を制御する複数の論理回路からなり、キ
ースイッチSWがON位置あるいはST位置になるときバッテ
リＢからの電力が端子10aと端子10bにより供給され作動
する。

第１タイマ11は、機関の始動前の予熱（プリヒート）
時間を設定するためのタイマで、キースイッチSWがOFF
位置からON位置へ切り替えられると、入力される水温セ
ンサ６の検知温度に基づいて、第２図に示すとおり、約
１秒から約14秒の間で決定される所定時間T1、ハイレベ
ルを出力する。なお、第１タイマ11には、キースイッチ
SWのST位置からの信号も入力され、所定時間T1が経過す
る前にST位置へ切り替えられると、そのときハイレベル
の出力は停止する。

第１タイマ11の出力端子は、インバータ20の入力端子
とオア回路21の一方の入力端子に接続される。また、オ
ア回路21の出力端子はアンド回路22の一方の端子に接続
される。

第２タイマ12は、機関の始動直後に加熱容量の大きな
加熱を行う時間を設定するためのタイマで、キースイッ
チSWがST位置からON位置へ切り替えられると、水温セン
サ６の検知温度に基づいて、第３図に示すとおり、約１
秒から約14秒の間で決定される所定時間T2、ハイレベル
を出力する。

第２タイマ12の出力端子は、オア回路21の他方の入力
端子に接続される。

第３タイマ13は、機関が始動したあとに、加熱容量の
小さな加熱を行う時間を設定するためのタイマで、キー
スイッチSWがON位置からST位置へ切り替えられるとハイ
レベルを出力し、キースイッチSWがST位置からON位置へ
切り替えられると、その後は、水温センサ６の検知温度
に基づいて、第４図に示すとおり、約50秒から約200秒
の間で決定される所定時間T3、ハイレベルを出力する。

第３タイマ13の出力端子は、アンド回路23の３つの入
力端子のひとつに接続される。

水温カット部14は、水温センサ６の検知温度が30℃以
上のとき、ハイレベルを出力する。

水温カット部14の出力端子は、インバータ24とインバ
ータ25の各入力端子に接続される。インバータ24の出力
端子は、アンド回路22の他方の入力端子に接続され、イ
ンバータ25の出力端子はアンド回路26の一方の入力端子
と、アンド回路23の３つの入力端子のうちの他のひとつ
に接続される。なお、アンド回路26の他の入力端子に
は、キースイッチSWのST位置からの信号が入力され、そ
の出力端子は、オア回路27の一方の入力端子に接続され
る。

Ｌ端子判定部15は、ディーゼル機関が始動して、オル
タネータの出力によりレギュレータのＬ端子７が閉から
開になったことを検知すると、ハイレベルを出力する。

Ｌ端子判定部15の出力端子は、アンド回路23の３つの
入力端子のうちの残りのひとつに接続される。

インバータ20の出力端子は、予熱ランプ８に接続さ
れ、インバータ20がローレベルを出力するとき予熱ラン
プ８が点灯する。

アンド回路22は、その出力によりリレー駆動回路16を
制御する。

リレー駆動回路16は第１リレー４を駆動する回路で、
アンド回路22の出力がハイレベルのとき、第１リレー４
を駆動して接点4aを閉じる。

アンド回路23は、インバータ25、第３タイマ13、Ｌ端
子判定部15からの各出力により論理積を実現し、その出
力端子はオア回路27の他の入力端子に接続される。

オア回路27は、その出力によりリレー駆動回路17を制
御する。

リレー駆動回路17は第２リレー５を駆動する回路で、
オア回路27の出力がハイレベルのとき、第２リレー５を
駆動して接点5aを閉じる。

なお、チャージランプ９は、レギュレータのＬ端子７
が閉じたときに点灯する。

次に以上の構成からなる本実施例の吸気加熱装置１の
作動を第５図に基づいて説明する。

運転者がキースイッチSWをOFF位置からON位置にする
と、第１タイマ11がハイレベルを出力し、それに応じて
予熱ランプ８が点灯するとともに第１リレー４が駆動さ
れ、接点4aが閉じてヒータ３が通電される。

ヒータ３には大電流が流れ、ヒータ３の温度は急速に
上昇する。

所定時間T1が経過すると、接点4aが開いてヒータ３へ
の通電が停止し、予熱ランプ８が消灯する。

運転者がキースイッチSWをST位置へ操作すると、ディ
ーゼル機関がクランキングされ、第２リレー５が駆動さ
れて接点5aが閉じる。すると、ヒータ２およびヒータ３
には小電流が流れ、吸気は小加熱容量で加熱される。

ディーゼル機関が始動して、Ｌ端子７が閉から開にな
ると、チャージランプ９が消灯し、運転者がキースイッ
チSWをST位置からON位置へ戻すと、第２タイマ12の出力
がハイレベルになり、第１リレー４が再び駆動される。

従って、ヒータ２への通電は停止され、吸気はヒータ
３のみによる大加熱容量で加熱される。この結果、ヒー
タ３の温度は、吸気による冷却の影響をあまり受けず、
温度の低下は少ない。

所定時間T2が経過して第２タイマ12の出力がローレベ
ルになると、接点4aが開き、ヒータ２、３へは、継続し
て閉じられている接点5aより電流が供給される。

その後、所定時間T3が経過すると接点5aが開き、ヒー
タ２、３への通電が停止される。

あるいは、第３タイマ13の作動中であっても、ディー
ゼル機関の温度が上昇し、冷却水の温度が30℃以上にな
った場合でも、ヒータ２、３への通電は停止される。

以上のとおり、本発明によれば、ディーゼル機関の始
動直後には、吸気は大加熱容量で加熱され、十分に暖め
られるため、燃焼効率が上り、機関を安定させることが
できる。従って、極冷寒時において、始動直後に車両を
発進させても、機関の吹き上がりが悪化したり、機関が
停止したりすることが少ない。また、機関の始動直後の
大加熱容量での加熱が終了した後には、小加熱容量によ
る加熱を行うため、さらに機関を安定させることがで
き、また、バッテリの負担が増加することが少ない。

本実施例では、第１タイマと第２タイマとをそれぞれ
独立して設けたが、キースイッチSWにより第１タイマを
リセットして第２タイマとして使用するようにしてもよ
い。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の吸気加熱装置の実施例を示すブロック
図、第２図は本実施例における第１タイマの作動特性を
示す特性図、第３図は本実施例における第２タイマの作
動特性を示す特性図、第４図は本実施例における第３タ
イマの作動特性を示す特性図、第５図は本実施例の作動
説明のためのタイムチャートである。 図中 ２、３……ヒータ、４……第１リレー（通電切替
手段）、５……第２リレー（通電切替手段）、10……制
御装置（加熱容量制御手段）、SW……キースイッチ。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】機関への吸気を加熱するために設けられ、
   通電状態に応じた大小二つの加熱容量を有するヒータ
   と、 該ヒータの通電状態を切り替える通電切替手段を備え、
   キースイッチの操作状態に応じて前記ヒータの通電状態
   を切り替えて加熱容量を制御する加熱容量制御手段とか
   らなる吸気加熱装置において、 前記加熱容量制御手段は、前記キースイッチがOFF位置
   からON位置になってからの第１の所定時間と、前記キー
   スイッチがST位置からON位置になってからの第２の所定
   時間には、前記ヒータを大加熱容量に制御し、前記キー
   スイッチがST位置のクランキング時及び前記機関が始動
   し前記第２の所定時間が経過した後の第３の所定時間に
   は、前記ヒータを小加熱容量に制御することを特徴とす
   る吸気加熱装置。