JP3155084B2 - エンジンのグロープラグ制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本願発明は、エンジンのグロープ
ラグ制御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】例えばディーゼルエンジンなどにおい
て、代替燃料としてメタノールなどのセタン価の低い燃
料を用いた場合、一般に圧縮着火は困難である。従っ
て、通常、強制着火装置としてスパークプラグを使用し
たスパークアシストシステムやグロープラグを使用した
グローアシストシステムなどが採用されている( 例えば
実開昭５８−７９０２２号公報参照 )。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のよう
な着火アシストシステムとしてのグロープラグを低セタ
ン価の燃料に使用する場合、始動時だけでなく、全運転
域で通電制御することが要求され、しかも各運転域にお
いて適正な通電量に維持しないと、例えば、１.グロー
温度不足による失火や、２.グロー飽和温度の高すぎる
ことによる過熱劣化(焼損)、断線などの不都合を招く問
題がある。

【０００４】これに関し、エンジンの負荷領域に応じ、
特に高負荷領域ではグロープラグの温度を下げることに
よりエンジン高負荷時の燃焼性を改善するとともにグロ
ープラグの耐久性の向上を図るようにしたものは既に存
在する( 例えば特開平３−３３４４７号公報参照 )。

【０００５】一方、エンジン吸気通路に吸気絞り弁を設
け、特に低負荷時の吸入空気量を絞るようにすると、グ
ロープラグ周りの混合気濃度が高くなって燃焼性が改善
されるようになるので、該場合には低負荷域だからと言
って通電量を大きくするのは好ましくない。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本願の請求項１および２
各項記載の発明は各々上記の問題を解決することを目的
としてなされたもので、それぞれ次のように構成されて
いる。

【０００７】(１) 請求項１記載の発明のエンジンのグ
ロープラグ制御装置の構成該発明のエンジンのグロープ
ラグ制御装置は、エンジン燃焼室内に形成される混合気
に強制着火するグロープラグと、エンジンの運転状態に
応じエンジンへの吸入空気量を絞る吸気絞り弁とを備え
てなるエンジンにおいて、上記グロープラグへの通電量
を上記吸気絞り弁の吸入空気量絞り量が大きい時ほど小
さく制御する通電量制御手段を設けたことを特徴とする
ものである。

【０００８】(２) 請求項２記載の発明のエンジンのグ
ロープラグ制御装置の構成該発明のエンジンのグロープ
ラグ制御装置は、上記請求項１記載の発明の構成におい
て、上記グロープラグの温度を所定の温度にフィードバ
ック制御するフィードバック制御手段を設けたことを特
徴とするものである。

【０００９】

【作用】本願の請求項１および２記載の発明のエンジン
のグロープラグ制御装置は、それぞれ上記のように構成
されている結果、当該各構成に対応して各々次のような
作用を奏する。

【００１０】(１) 請求項１記載の発明のエンジンのグ
ロープラグ制御装置の作用該発明のエンジンのグロープ
ラグ制御装置の構成では、先ず基本構成として、全運転
領域に亘りエンジン燃焼室内に形成される混合気に対し
て通電加熱を行って強制的に着火する点火アシスト手段
としてのグロープラグと負荷領域等エンジンの運転状態
に応じエンジンへの吸入空気量を絞る吸気絞り弁とを備
えている。

【００１１】グロープラグ周りの混合気濃度が低い低負
荷時において、吸気絞り弁を作動して吸入空気流量を制
限すると、余剰空気量が減って、同グロープラグ周りの
混合気濃度が高くなって燃焼性を改善することができ
る。従って、グロープラグによる冷間時の始動性もよく
なる。また、同時に、同冷間・低負荷領域などにおい
て、吸気絞りを行うと燃焼に寄与しない余剰空気量を減
らすことができることから、排気ガス温度も上昇しやす
くなり、触媒の活性化も促進される。その結果、冷間時
のＨＣ発生量を有効に低減できる。

【００１２】そして、該請求項１記載の発明のエンジン
のグロープラグ制御装置では、同構成に加えて、さらに
上記グロープラグへの通電量を上記吸気絞り弁による吸
入空気量の絞り量が大きい時ほど小さく制御する通電量
制御手段が設けられており、上記の如く吸気量の減少に
よって、すなわち、余剰空気量が少なくなることによっ
て、グロープラグの冷却度合が低く、かつプラグ周りの
混合気濃度が高くなって着火性も良好になる時にはグロ
ープラグへの通電量も小さくして過加熱を防止し、耐久
性の向上を図る。

【００１３】(２) 請求項２記載の発明のエンジンのグ
ロープラグ制御装置の作用該請求項２記載の発明のエン
ジンのグロープラグ制御装置の構成では、上記請求項１
記載の発明の構成において、さらに上記グロープラグの
温度を所定の温度にフィードバック制御するフィードバ
ック制御手段を設けてグロープラグの温度を暖機状態や
負荷、吸気量状態に対応した所定適正目標温度に高精度
に維持するようになっている。

【００１４】従って、全運転領域に亘って常に良好な着
火性とグロープラグの耐久性とを確保することができ
る。

【００１５】

【発明の効果】以上の結果、本願発明のエンジンのグロ
ープラグ制御装置によると、例えばメタノール等のセタ
ン価の低い燃料を使用した時にもグロープラグ冷却度の
変化に拘わらず常に良好な着火性を維持し得るとともに
良好な排気浄化性能を確保でき、グロープラグ自体の信
頼性も向上する。

【００１６】

【実施例】以下、本願発明の実施例を図面に基づいて説
明する。先ず図１は同本願発明の実施例に係るグロープ
ラグ制御装置を備えたアルコールディーゼルエンジンの
全体構成図である。

【００１７】図１において、符号１はエンジンであり、
このエンジン１のエアクリーナ３９下流の吸気通路２に
は吸気絞り弁３が設けられ、さらに排気通路４には酸化
触媒５が設けられている。また排気通路４と吸気通路２
との間にはそれらを連通する排気還流通路(ＥＧＲ通路)
６が設けられ、このＥＧＲ通路６の途中にＥＧＲ弁７が
配置されている。そして、吸気絞り弁３は、吸気絞りア
クチュエータ８によって、またＥＧＲ弁７はＥＧＲアク
チュエータ９によってそれぞれ開閉駆動されるようにな
っている。

【００１８】上記エンジン１の具体的な構成は図３に詳
細に示されており、２１はシリンダブロック、２２はシ
リンダヘッド、２３は頂部に成層式燃焼室２３aを形成
したピストン、２４はカムシャフト、２５はロッカーア
ーム、２６はロッカーアーム２５を駆動するプッシュロ
ッド、２７は吸気バルブである。また、エンジン１に
は、各気筒毎に燃料噴射弁１０と、図４に示されている
ような混合気貯溜空間１１aを有するグロープラグ１１
が設けられ、さらに上記燃料噴射弁１０にセタン価の低
いメタノール燃料を加圧計量して送出する燃料噴射ポン
プ１２が各々設けられている。燃料噴射ポンプ１２は、
それ自体公知の構成を有するから、図示および詳細な説
明は省略するが、燃料噴射量を制御する電子ガバナ、燃
料噴射時期を制御するタイマが付設され、タイマには、
その作動液圧をコントロールする噴射タイミングコント
ロールバルブが接続されている。また、４２はメタノー
ルフューエルタンク、４１はフューエルフィルタ、４０
はプライミングポンプである。

【００１９】一方、符号１３はエンジンコントロールユ
ニットで、このエンジンコントロールユニット１３の入
力回路部には、エンジン回転数Ｎ、アクセル開度(エン
ジン負荷)Ａ、吸気温ＴＡ、エンジン水温ＴＷ、エンジ
ン油温、吸気圧Ｂ、グロー電圧Ｖg、電子ガバナのラッ
ク位置ＬＰ等をそれぞれ検出する各センサ(図示は省略)
からの検出信号が入力され、同エンジンコントロールユ
ニット１３は上記各検出信号に基づいて、上記吸気絞り
アクチュエータ８、ＥＧＲアクチュエータ９、グロープ
ラグコントロールユニット３０、燃料噴射ポンプ１２の
電子ガバナおよび噴射タイミングコントロールバルブ等
を制御するように構成されている。グロープラグ１１
は、グロープラグコントロールユニット３０を介して後
述するように制御される。

【００２０】次に図２は上記エンジンコントロールユニ
ット１３を中心とするグロープラグ１１の制御系の構成
を示すブロック図である。

【００２１】このグロープラグ制御系は、上記エンジン
コントロールユニット１３によって形成される目標電流
演算系とグローコントロールユニット３０によって形成
されるグロー温度フィードバック制御系とから構成され
ている。

【００２２】目標電流演算系は、上述したアクセル開度
Ａ、エンジン回転数Ｎ、エンジン水温ＴＷ、ラック位置
ＬＰ、吸気圧Ｂが入力される入力回路３１と、それら各
入力に基く入力回路３１の出力から目標抵抗Ｒgを演算
する目標抵抗演算部３２で演算された目標抵抗値Ｒgに
基き目標電流Ｉgを演算する目標電流演算部３３とから
構成されている。

【００２３】また、グロー温度フィードバック制御系
は、上記目標電流演算部３３で演算された目標電流Ｉg
と実際のグロープラグ１１への通電電流Ｉとを入力し
て、それらの偏差電流ΔＩ( ΔＩ＝Ｉg±Ｉ )を出力す
るコンパレータ３４と、該偏差電流ΔＩを入力し、該偏
差電流ΔＩに対応した電流Ｉをグロープラグ１１に供給
するグロープラグ駆動回路３５とから構成されている。

【００２４】上記目標電流演算系の目標抵抗演算部３２
は、グロープラグ温度Ｔgを演算部３２Ａと目標抵抗値
Ｒg演算部３２Ｂとを備えており、先ずグロープラグ温
度Ｔg演算部３２Ａにおいて、上記入力回路３１を介し
て入力された当該運転時の電子ガバナのラック位置ＬＰ
とエンジン回転数Ｎとを負荷量判定パラメータとして図
５の目標温度ベースマップから基本通電量決定のための
基本目標温度Ｔgoを読み出し、該基本目標温度Ｔgoに対
して、エンジンの燃焼状態を考慮して図６のマップより
吸気圧Ｂをパラメータとして決定される吸気圧補正値Ｔ
gsvを減算(Ｔg＝Ｔgo−Ｔgsv )することによって目標と
するグロープラグ温度Ｔgを演算する。

【００２５】このことで、吸気圧Ｂは吸入空気の絞り量
によって変化するものであるから、吸入空気の絞り加減
によって上記吸気圧補正値Ｔgsvが変化し、同一の電子
ガバナのラック位置ＬＰとエンジン回転数Ｎであって
も、目標とするグロープラグ温度Ｔgは異なるものとな
る。例えば、吸気絞り弁３によって吸入空気が絞られ、
余剰空気が少なくなれば、そのことによって着火・燃焼
性が高くなる分、目標とするグロープラグ温度Ｔgは低
くすることができることになる。

【００２６】次に、目標抵抗値Ｒg演算部３２Ｂは、上
記のようにして演算された最終的な目標グロープラグ温
度Ｔgを入力し、これを基に図７のグロー抵抗マップ
（目標グロープラグ温度Ｔgが低くなるほどグロー抵抗
値Ｒgが大きくなる特性のマップ）を用いて該目標温度
Ｔgを実現するためのグロープラグ１１の抵抗値Ｒgを演
算(間接的に抵抗値に変換)する。なお、図７において、
グロープラグ１１の表面温度を実線で、抵抗体部分であ
る内部の温度を破線でそれぞれ示す。

【００２７】さらに、続く目標電流演算部３３では、該
抵抗値Ｒgによってグロープラグ１１への電源電圧(印加
電圧＝一定)Ｖgを割ることにより(Ｖg／Ｒg)、グロープ
ラグ１１に供給すべき制御目標電流Ｉgを演算する。従
って、目標とするグロープラグ温度Ｔgが低いほどグロ
ー抵抗値Ｒgが大きくなって、該制御目標電流Ｉgは小さ
くなることになる。

【００２８】そして、該現在の運転状態に対応した目標
電流Ｉgに対する実電流Ｉの差ΔＩがコンパレータ３４
で検出され、その差ΔＩに応じてグロープラグ駆動回路
(駆動電流可変制御回路)３５が各気筒毎にフィードバッ
ク制御され、実電流Ｉが上記目標電流値Ｉgに収束する
ようにコントロールされ、グロープラグ１１の表面温度
が上記目標温度Ｔgに維持される。

【００２９】この結果、エンジン冷間時においても、吸
気絞り制御による吸気流量の変化に関係なく適正なグロ
ープラグ温度が実現され、失火はもちろん、過加熱によ
る耐久性劣化、断線等の問題は生じなくなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本願発明の実施例に係るエンジンのグ
ロープラグ制御装置の全体的な制御システム図である。

【図２】図２は、同装置の要部の制御回路図である。

【図３】図３は、同装置が適用されるエンジンの概略断
面図である。

【図４】図４は、図３のエンジンのグロープラグ部の拡
大断面図である。

【図５】図５は、上記グロープラグ制御装置の制御で使
用される基本目標温度マップである。

【図６】図６は、同吸気圧補正マップである。

【図７】図７は、同グロー抵抗マップである。

【符号の説明】

１はエンジン、１１はグロープラグ、１３はエンジンコ
ントロールユニット、３０はグローコントロールユニッ
ト、３１は入力回路、３２は目標抵抗演算部、３３は目
標電流演算部、３４はコンパレータ、３５はグロープラ
グ駆動回路である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F02P 19/02 F02D 9/02

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 全運転領域においてエンジン燃焼室内に
   形成される混合気に強制着火するグロープラグと、エン
   ジンの運転状態に応じエンジンへの吸入空気量を絞る吸
   気絞り弁とを備えてなるエンジンにおいて、 上記グロープラグへの通電量を上記吸気絞り弁の吸入空
   気量絞り量が大きい時ほど小さく制御する通電量制御手
   段を設けたことを特徴とするエンジンのグロープラグ制
   御装置。
2. 【請求項２】上記請求項１記載の発明において、上記グ
   ロープラグの温度を所定の温度にフィードバック制御す
   るフィードバック制御手段を設けたことを特徴とするエ
   ンジンのグロープラグ制御装置。