JP3181717B2 - 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。そこで、各運転領域毎に所定の通電量に制御
するようにすると良い訳であるが、一方そのようにした
場合にも、例えばグロープラグ自体の冷却度合を考える
と、エンジン高回転時よりも低回転時の方が冷却時間が
長く、失火の可能性が高いという問題がある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本願の請求項１,２記載
の各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。

【０００５】(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 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
は、全運転領域においてエンジン燃焼室内の混合気に強
制着火するグロープラグと、エンジンの温度を検出する
エンジン温度検出手段と、該エンジン温度検出手段によ
って検出されたエンジン温度に応じて同温度が低いほど
上記グロープラグへの通電量を増大させる第１の通電量
補正手段とを備えてなるエンジンにおいて、エンジン回
転数を検出するエンジン回転数検出手段と、該エンジン
回転数検出手段により検出されたエンジン回転数に応じ
て、上記グロープラグへの通電量を同エンジン回転数が
低い時ほど増大させる第２の通電量補正手段とを備える
とともに、該第１及び第２ の通電量補正手段が、それぞ
れ、上記検出されたエンジン温度又はエンジン回転数に
応じて、第１又は第２の補正値を演算するものであり、
さらに、上記第１及び第２の補正値に基づいて、上記グ
ロープラグの目標温度に対応する目標通電量を演算する
目標通電量演算手段と、上記目標通電量及びグロープラ
グの実際の通電量の偏差に応じて、該グロープラグへの
通電量を目標通電量に収束するようにフィードバック制
御するフィードバック制御手段とを備えていることを特
徴とするものである。

【０００６】(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 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
は、上記請求項１記載の発明の構成におけるエンジンが
成層燃焼エンジンにより構成されているとともに燃料と
して低セタン価の燃料を使用するようになっていること
を特徴とするものである。

【０００７】

【作用】本願の請求項１,２の各項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。

【０００８】(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
置の構成では、先ず基本構成として、全運転領域におい
てエンジン燃焼室内の混合気に強制着火するグロープラ
グと、エンジンの温度を検出するエンジン温度検出手段
と、該エンジン温度検出手段によって検出されたエンジ
ン温度に応じて同温度が低いほど上記グロープラグへの
通電量を増大させる第１の通電量補正手段とを備えてお
り、例えばエンジン負荷などを基準として設定した基本
通電量（グロープラグの基本的な目標温度に対応する通
電量）を、該グロープラグの冷却度を左右するエンジン
の温度に応じて先ず適正に補正し、失火等を生じないよ
うにしている。

【０００９】そして、該構成において、さらに、エンジ
ン回転数を検出するエンジン回転数検出手段と、該エン
ジン回転数検出手段により検出されたエンジン回転数に
応じて上記エンジン温度に応じて補正されたグロープラ
グへの通電量を、エンジン回転数が低く新気によるグロ
ープラグの冷却時間が長い時ほど増大させる第２の通電
量補正手段とを設け、グロープラグ冷却時間の長さ、即
ち温度低下量に対応した大きい発熱量を確保するよう、
エンジン回転数に応じた補正も行うようにしているか
ら、より適正なグロープラグ温度を実現することができ
る。

【００１０】(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 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
は、上述のように作用する請求項１記載の発明の構成に
おいて、上記エンジンが成層燃焼エンジンにより構成さ
れているとともに燃料として低セタン価の燃料を使用す
るようになっている。成層燃焼エンジンでは、シリンダ
内に燃焼に寄与しない余剰空気を充填し、成層化を図る
ので、特に空気によるグロープラグ冷却度が高く、又低
セタン価の燃料では特に着火性が悪い。

【００１１】そのため、該場合にこそ上記請求項１記載
の発明の作用が特に有効に発揮される。

【００１２】従って、全運転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。

【００１３】

【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、新気によるグロープラグ冷
却度の影響が大きい冷間時にも良好な着火性を実現する
ことができる。その結果、例えば成層燃焼式エンジンに
おいてメタノール等のセタン価の低い燃料を使用したよ
うな時にも、常に良好な着火性を維持し得るようになる
とともにグロープラグ自体の信頼性も向上する。

【００１４】

【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。

【００１５】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の途中には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バ
ルブアクチュエータ９によってそれぞれ開閉駆動される
ようになっている。

【００１６】上記エンジン１の具体的構成は図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は頂部に成層燃焼用の燃焼室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１
１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。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により通電制御さ
れる。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、４
１は同フューエルフィルタ、４０はプライミングポンプ
である。

【００１７】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バルブアクチュエータ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
ルブ等を適切に制御するように構成されている。

【００１８】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。

【００１９】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（第１の通電量補正手段、第２の通電量補正手
段、及び目標通電量演算手段）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（フィードバック制御手段）とから構成されて
いる。

【００２０】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と、該目標抵抗演算部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。

【００２１】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に対応して補正された電流Ｉをグロープラグ１
１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。

【００２２】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Ｔ
g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、エンジンの暖機状態を考慮して図
６のマップよりエンジン水温ＴＷをパラメータとして決
定される水温補正値Ｔgwを図７の回転補正マップから読
み出したエンジン回転数Ｎに応じた補正計数Ｋnで補正
した温度値Ｔgw・Ｋnを加算(Ｔg＝Ｔgo＋Ｔgw・Ｋn)す
ることによって目標グロープラグ温度Ｔgを演算する。
この結果、エンジン回転数Ｎの相違により、同回転が低
い時は高い時より通電量が大きくなるように補正され
る。

【００２３】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
度値Ｔgを入力し、これを該目標温度値Ｔgを実現するた
めのグロープラグ１１の抵抗値Ｒg(図８参照)を演算(間
接的に抵抗値に変換)する。

【００２４】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。

【００２５】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。

【００２６】この結果、エンジン冷間時においても、吸
気によるグロープラグ１１の冷却度合を考慮してエンジ
ン回転数の変化に応じて通電量を補正し、同変化に関係
なく常に適正な着火性の良いグロープラグ温度が実現さ
れ、失火等の問題は生じなくなる。従って、吸入空気量
を多くして成層化を図り、燃焼性の改善を実現するよう
にした本実施例のようなエンジンで特に効果が高い。

【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、同装置の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、同水温補正マップである。

【図７】図７は、同エンジン回転数補正マップである。

【図８】図８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

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の
   混合気に強制着火するグロープラグと、エンジンの温度
   を検出するエンジン温度検出手段と、該エンジン温度検
   出手段によって検出されたエンジン温度に応じて、同温
   度が低いほど上記グロープラグへの通電量を増大させる
   第１の通電量補正手段とを備えてなるエンジンにおい
   て、 エンジン回転数を検出するエンジン回転数検出手段と、上記 エンジン回転数検出手段により検出されたエンジン
   回転数に応じて、上記グロープラグへの通電量を同エン
   ジン回転数が低い時ほど増大させる第２の通電量補正手
   段とを備えるとともに、 上記第１及び第２の通電量補正手段が、それぞれ、上記
   検出されたエンジン温度又はエンジン回転数に応じて、
   第１又は第２の補正値を演算するものであり、 上記第１及び第２の補正値に基づいて、上記グロープラ
   グの目標温度に対応する目標通電量を演算する目標通電
   量演算手段と、 上記目標通電量とグロープラグの実際の通電量との偏差
   に応じて、該グロープラグへの通電量を目標通電量に収
   束するようにフィードバック制御するフィードバック制
   御手段とを備えている 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】 上記エンジンが成層燃焼エンジンにより
   構成されているとともに燃料として低セタン価の燃料を
   使用するようになっていることを特徴とする請求項１記
   載のエンジンのグロープラグ制御装置。