JP2732066B2 - グロープラグの通電制御方法 - Google Patents

グロープラグの通電制御方法

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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ディーゼル機関におけるグロープラグの通
電制御方法に関するものである。
〔従来の技術〕
従来より、ディーゼル機関においては、寒冷時におけ
る起動を容易とするために、そのシリンダヘッド内の燃
焼室にグロープラグを配置している。すなわち、機関の
運転を開始する際、グロープラグへの通電加熱を行っ
て、シリンダヘッド内の圧縮空気温度を上昇させ、その
起動を確実としている。一般に、このようなグロープラ
グにおいては、キースイッチのオン(ON)モード位置へ
の接続と同時に作動する通電制御装置を介して、その供
給電力量の制御を行うようにしており、先ずグロープラ
グに大電力を供給しその急速加熱を図っている。そし
て、この急速加熱後、暫くの間、グロープラグに小電力
を供給するようになし、その安定加熱を図っている。一
般に、機関が始動した後のグロープラグの安定加熱をア
フタグローと呼び、このアフタグローによって機関の暖
機を促進すると共に、ディーゼルノックの発生を防止
し、騒音や白煙の発生、HC成分の排出等を抑制してい
る。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかしながら、このようなグロープラグの通電制御方
法によると、例えば、その外気温度が−15℃以下となる
極低温時(厳寒環境)において、ONモード位置へのキー
スイッチの接続と同時にグロープラグへ大電力を供給し
その急速加熱を図ったとしても、それが始動性の向上に
必ずしも結びつくものではなかった。すなわち、厳寒環
境にあっては、燃料(軽油)の粘性がアップし、噴霧の
粒径が大となるため、ONモード位置へのキースイッチの
接続と同時にグロープラグへ大電力を供給すると、クラ
ンキングに伴う燃料の噴射開始時にグロープラグの温度
が上昇し過ぎていることがあり、高温となっているグロ
ープラグ発熱部と噴霧との間にライデンフロスト現象が
発生し、着火性が悪化してしまう。なお、ライデンフロ
スト現象とは、臨界温度以上の表面に滴下した液が、蒸
気膜によって表面から分離され、結果として表面をぬら
さない現象を言う。
また、安定加熱時の供給電力量を一律としているた
め、グロープラグの発熱温度が低く、クランキングを開
始した後、初爆から完爆までの吹き上がり時間が長いと
いう問題がある。殊に、厳寒環境にあっては、その吹き
上がり時間が更に長くなってしまう。
〔課題を解決するための手段〕
本発明はこのような課題を解決するためになされたも
ので、所定温度を下廻る厳寒環境にあっては、グロープ
ラグへの大電力の供給を、機関のクランキング開始時点
より行うものとしたものである。
また、所定温度を下廻る厳寒環境にあっては、クラン
キング開始後の所望の供給電力切換時点を検出し、この
供給電力切換時点より、安定加熱時の供給小電力量をア
ップするものとしたものである。
〔作用〕
したがってこの発明によれば、所定温度を下廻る厳寒
環境にあっては、機関のクランキング開始時点より、グ
ロープラグの急速加熱が図られる。
また、所定温度を下廻る厳寒環境にあっては、クラン
キング開始後の所望の供給電力切換時点より、安定加熱
時の供給小電力量がアップする。
〔実施例〕
以下、本発明に係るグロープラグの通電制御方法を詳
細に説明する。
第4図は、この通電制御方法の一実施例を適用してな
るグロープラグの通電制御装置を示すブロック回路構成
図である。
同図において、1はバッテリ、2はキースイッチ、3
はディーゼル機関(以下、エンジン)のシリンダヘッド
内の燃焼室(図示せず)に配置されたグロープラグ、4
はエンジンの冷却水温を検出するため水温センサ、5は
エンジンの回転数を検出するためのピックアップ、6は
エンジン回転時にその常開接点端子6aを閉じそのコモン
端子6cに「H」レベルのエンジン信号を生じるチャージ
リレー、7はチャージランプ、8はインジケータラン
プ、9はグロープラグ3への電源供給ラインに接続され
たパワーコントローラ、10はグロープラグコントローラ
である。
グロープラグコントローラ10には、キースイッチ2の
オン端子2a,ST端子2bに生ずる電圧信号およびグロープ
ラグ3に印加される実効電圧(グロー電圧)VG、水温セ
ンサ4の検出する冷却水温に応じた信号、ピックアップ
5の検出するエンジン回転数に応じた信号、チャージリ
レー6のコモン端子6cに生ずるエンジン信号が入力され
るものとなっており、これら入力される信号に基づき、
NPNトランジスタTr1とTr2とをダーリントン接続してな
るパワーコントローラ9のベース端子9Bに、そのオン・
オフ時間を制御するパルス幅変調信号(PWM信号)を供
与するものとなっている。なお、グロープラグ3として
は、バッテリ1の定格電圧(12V)よりも低い電圧(例
えば、9V)にて、充分有効な温度(例えば、800℃)に
急速昇温する特性を備えた高性能のグロープラグを採用
する。
第2図は、その外気温度をtとした場合、−15℃<t
<+60℃なる温度範囲(通常の環境域)での、グロープ
ラグコントローラ10によるグロープラグ3の通電制御状
況を示すタイムチャートである。すなわち、今、グロー
プラグコントローラ10において、水温センサ4を介する
冷却水温に基づき、−15℃<t<+60℃であるという外
気温度を察知するものとすれば、キースイッチ2のオン
端子2aへの接続(ONモード位置への接続)と同時に(第
2図(a)に示すa点)、該コントローラ10からのPWM
信号に基づき、パワーコントローラ9が100%デューテ
ィ比で駆動され、このパワーコントローラ9を介してバ
ッテリ電圧値によって定まる最大のグロー電圧VG1がグ
ロープラグ3へ与えられる(第2図(b)に示すa
点)。これにより、グロープラグ3は急速に加熱し始め
る(第2図(d)に示すa点)。そして、同図(a)に
示すb点においてキースイッチ2のST端子2bへの接続
(STモード位置への接続)を図ると(同図(a)に示す
b点)、これによりエンジンのクランキングが開始され
る(同図(c)に示すb点)。一方、グロープラグ3へ
与えられたグロー電圧VG1は、グロープラグ3の温度が
ほゞ800℃となる所定時間経過後、グロープラグコント
ローラ10からのPWM信号に基づきVG2へと降下せしめられ
(同図(b)に示すc点)、グロープラグ3はこのグロ
ー電圧VG2によって安定加熱域へと移行する。そして、
初爆後、クランキング回転数が上昇し、500rpmに達する
(同図(c)に示すd点)。この場合、クランキングに
伴う燃料噴射開始時において、グロープラグ3の温度は
急速上昇の後期にあり、かなりの高温度に達している
が、通常環境域においてはその燃料の粘性および噴霧の
粒径にさして問題が生じないので、着火性が悪化してし
まうというような不具合は生じない。
これに対し、その外気温度tが−15℃以下となる厳寒
環境域において、キースイッチ2のONモード位置への接
続と同時にグロープラグ3を急速加熱しようとすると、
クランキングに伴う燃料噴射開始時においてその燃料の
粘性がアップし噴霧の粒径が大となっているにも拘わら
ず、グロープラグ3の温度が上述の如くかなりの高温度
に達しているため、着火性が悪化してしまうことにな
る。
第1図、t<−15℃となる厳寒環境域において、その
グロープラグコントローラ10によるグロープラグ3の通
電制御状況を示すタイムチャートである。すなわち、グ
ロープラグコントローラ10は、水温センサ4を介する冷
却水温に基づき厳寒環境を察知すると、同図(a)に示
すa点においてキースイッチ2がONモード位置へ接続さ
れたとしても、グロープラグ3へのグロー電圧VG1の供
給を行わず、同図(a)に示すb点においてキースイッ
チ2がSTモード位置へ接続された時点で、始めてグロー
プラグ3へのグロー電圧VG1の供給を開始する(同図
(b)に示すb点)。このグロー電圧VG1の供給により
グロープラグ3はその急速加熱を開始し(同図(d)に
示すb点)、これと同時にエンジンのクランキングも開
始される(同図(c)に示すb点)。一方、グロープラ
グ3へ与えられたグロー電圧VG1は、グロープラグ3の
温度がほゞ800℃となる所定時間経過後(本実施例にお
いては、1.5秒経過後)、グロープラグコントローラ10
からのPWM信号に基づきVG2へと降下せしめられ(同図
(b)に示すc点)、グロープラグ3はこのグロー電圧
VG2によって安定加熱域へと移行する。そして、初爆
後、クランキング回転数が上昇し、500rpmに達する(同
図(c)に示すd点)。この場合、クランキングに伴う
燃料噴射開始時において、グロープラグ3の温度は急速
上昇の初期にあり低温度であるので、燃料の粘性および
噴霧の粒径に問題があったとしても、着火性が悪化する
ことはない。
一方、第1図および第2図において、グロープラグコ
ントローラ10は、500rpmを越えるクランキング回転数の
上昇を検出するようになし、クランキング回転数が500r
pmを越えた時点より安定加熱域におけるグロー電圧VG2
をVG3へアップするようになす。このグロープラグ3へ
のグロー電圧VG3の供給は、エンジン回転数が200rpmに
達するまで行い(第1図(c)および第2図(c)にお
けるe点)、エンジン回転数が200rpmに達した後は完爆
に至ったものとみなして、VG2による安定加熱に戻す。
すなわち、エンジン回転数が500rpmを越えて2000rpmに
達するまでの間、グロープラグ3へ供給される安定加熱
時の供給小電力量がアップするものとなる。つまり、50
0rpmから完爆に至るまでの期間中、グロープラグ3の安
定加熱時における目標温度が高めに設定されるので、こ
の目標温度の上昇とエンジンの性質とが相まって、初爆
から完爆までの吹き上がり時間が短縮されるものとな
る。殊に、第1図に示した厳寒環境域において、その吹
き上がり時間の短縮効果が果たす役割は大きい。
なお、冷却水温が60℃に達すると、以降、グロープラ
グ3へのグロー電圧VG2の供給が遮断されるものとなる
(第1図(b)および第2図(b)におけるf点)。ま
た、第2図(a)において、キースイッチをONモード位
置へ接続したのち、STモード位置へ接続せず放置した場
合には、同図(b)に破線で示す如く所定時間(本実施
例においては、約5秒)経過したg点において、グロー
プラグ3へのグロー電圧VG2の供給が強制的に遮断され
る。また、第1図及び第2図において、安定加熱時のグ
ロー電圧VG2を最初からVG3として供給しない理由は、エ
ンジンが始動する前のグロープラグ3の過加熱を防止す
るためである。
第3図は、冷却水温が+60℃以上となる一旦走行した
後において、そのグロープラグコントローラ10によるグ
ロープラグ3の通電制御状況を示すタイムチャートであ
る。この場合にあっても厳寒環境域と同様な通電制御が
行われるが、エンジン回転数が2000rpmに達した後の安
定加熱は行わない。
なお、第1図および第3図においては、キースイッチ
がSTモード位置に接続されたとき始めてグロープラグ3
への電力の供給を開始するものとしたが、その急速加熱
を図る大電力でなければ、ONモード位置への接続時点よ
り小電力をグロープラグ3へ供給するように構成しても
よい。発明者の実験によれば、クランキング開始に伴う
燃料噴射時においてグロープラグの温度が300℃以下で
あれば、厳寒環境域における着火性の悪化を防止しその
始動性を向上させることが充分可能である。なお、この
グロープラグの燃料噴射時の温度限度は、採用するグロ
ープラグの特性等によって変動することは言うまでもな
い。また、本実施例においては、安定加熱時のグロー電
圧VG2をVG3に切り換える時点(所望の供給電力切換時
点)をクランキング回転数が500rpmに達したときとし、
エンジン回転数が2000rpmに達したとき完爆に至るもの
とみなしたが、この供給電力切換時点や完爆の検出基準
をなす回転数は500rpmや2000rpmに限られるものではな
い。また、必ずしもエンジン回転数を検出基準と定めな
くともよく、エンジン回転数に相当するパラメータとし
て、バッテリ電圧,バッテリ電流,スタータ電流等が考
えられる。
〔発明の効果〕
以上説明したように本発明によるグロープラグの通電
制御方法によると、所定温度を下廻る厳寒環境にあって
は、グロープラグへの大電力の供給を、機関のクランキ
ング開始時点より行うものとしたので、クランキング開
始に伴う燃料噴射時点においてグロープラグの温度が過
上昇していることがなく、燃料の粘性や噴霧の粒径に問
題があったとしても着火性が悪化せず、厳寒環境におけ
る始動性が向上する。
また、所定温度を下廻る厳寒環境にあっては、クラン
キング開始後の所望の供給電力切換時点を検出し、この
供給電力切換時点より、安定加熱時の供給小電力量をア
ップするものとしたので、上記供給電力切換時点を適当
に定めてやれば、初爆から完爆までの吹け上がり時間り
を短縮することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
第1図は第4図に示したグロープラグの通電制御装置に
おいて厳寒環境域におけるグロープラグの通電制御状況
を示すタイムチャート、第2図はこの通電制御装置にお
いて通常環境域におけるグロープラグの通電制御状況を
示すタイムチャート、第3図はこの通電制御装置におい
て一旦走行した後おけるグロープラグの通電制御状況を
示すタイムチャート、第4図は本発明に係るグロープラ
グの通電制御方法の一実施例を適用してなるグロープラ
グの通電制御装置を示すブロック回路構成図である。 1……バッテリ、2……キースイッチ、3……グロープ
ラグ、4……水温センサ、5……ピックアップ、10……
グロープラグコントローラ。

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ディーゼル機関の運転開始時においてグロ
    ープラグに大電力を供給しその急速加熱を図ると共に、
    この大電力の供給後前記グロープラグに小電力を供給す
    ることによってその安定加熱を図るグロープラグの通電
    制御方法において、 所定温度を下廻る厳寒環境にあっては、前記グロープラ
    グへの大電力の供給を前記機関のクランキング開始時点
    より行うものとした ことを特徴とするグロープラグの通電制御方法。
  2. 【請求項2】ディーゼル機関の運転開始時においてグロ
    ープラグに大電力を供給しその急速加熱を図ると共に、
    この大電力の供給後前記グロープラグに小電力を供給す
    ることによってその安定加熱を図るグロープラグの通電
    制御方法において、 所定温度を下廻る厳寒環境にあっては、前記機関のクラ
    ンキング開始後の所望の供給電力切換時点を検出し、こ
    の供給電力切換時点より前記安定加熱時の供給小電力量
    をアップするものとした ことを特徴とするグロープラグの通電制御方法。
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