JPH0113816Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案はグロープラグ予熱制御装置に関し、更
に詳細に述べると、デイーゼル機関のグロープラ
グの予熱温度を制御するためのグロープラグ予熱
制御装置に関するものである。

（従来の技術） デイーゼル機関の始動時には、グロープラグを
所定の温度にまで予熱しておくことが必要であ
る。このような目的で使用されている従来のデイ
ーゼル機関用予熱制御装置は、ツエナーダイオー
ドにより安定化された一定基準電圧と、グロープ
ラグの温度上昇特性に一致させた充放電特性を有
する充放電回路からの出力電圧とを比較し、この
比較結果に従つてグロープラグへの通電制御を行
なうように構成されている。

（考案が解決しようとする問題点） しかし、このようにツエナーダイオード等によ
り得られた一定電圧を基準電圧として用いると、
バツテリ電圧が低下した場合には、予熱時間、す
なわち通電時間が長くなるが、これによつてはグ
ロープラグの電圧特性を完全に補償することがで
きず、グロープラグ温度がバツテリ電圧の低下に
伴ない下る傾向があつた。

本考案の目的は、バツテリ電圧の低下による上
述の悪影響を除去し、バツテリ電圧の変動に拘ら
ずグロープラグを常に所定の温度に予熱すること
ができるようにしたグロープラグ予熱制御装置を
提供することにある。

（問題点を解決するための手段） 所要の電源からグロープラグへ供給される通電
電流の制御を行ないグロープラグの予熱制御を行
なうグロープラグ予熱制御装置において、グロー
プラグの予熱温度特性に相応した充電電圧特性を
有しグロープラグの両端に発生する電圧が充電用
電圧として供給されている時定数回路と、定電圧
素子を含み上記電源の電圧の変動に拘らず一定レ
ベルの電圧を出力する定電圧出力回路と、上記電
源の電圧の変動に応じてレベル変動する電圧信号
を出力する回路と、上記一定レベルの電圧と上記
電圧信号とに応答し上記電源の電圧の変動による
グロープラグの予熱温度の変化を補正するため上
記変動の増減方向とは逆方向にレベル変化する参
照電圧を出力する参照電圧発生手段と、時定数回
路からの出力電圧と参照電圧とをレベル比較する
比較手段と、グロープラグと電源との間に設けら
れ比較手段からの出力により応答し作動する通電
制御手段とを備えて成る点に特徴を有する。

（作用） 電源電圧が変動した場合、時定数回路からの出
力電圧と比較すべき参照電圧のレベルが電源電圧
の変動によるグロープラグの予熱温度の変化を補
正するように変更される。この結果、グロープラ
グの予熱時間が電源電圧のレベル変動に従つて積
極的に補正され、電源電圧の変動に拘らずグロー
プラグの予熱温度が一定になるようグロープラグ
の予熱制御が行なわれる。

（実施例） 第１図には、本考案によるグロープラグ予熱制
御装置の一実施例の回路図が示されている。この
グロープラグ予熱制御装置１は、キースイツチ２
がON位置又はST位置に切り換えられた時に、
バツテリ３からグロープラグ４乃至７に供給され
る電流の通電制御を行ないこれらのグロープラグ
４乃至７が所望の状態に予熱するための装置であ
る。グロープラグ４乃至７の各一端はバツテリ３
の負極に共通に接続されてアースされ、各他端
は、リレー８のコイル８ａにより開閉されるスイ
ツチ８ｂを介してバツテリ３の正極に接続されて
いる。キースイツチ２のON位置の接点２ａは正
導線９に接続され、キースイツチ２のST位置の
接点２ｂはドロツピング抵抗器１０を介してグロ
ープラグ４乃至７の各他端部に接続されている。

符号１１で示されているのは、キースイツチ２
がOFF位置からON位置に切り換えられた時にグ
ロープラグ４乃至７を急速予熱するための急速予
熱回路であり、基準電圧発生回路１２からの基準
電圧V_pが抵抗器１３，１４により分圧され入力
抵抗器１５を介して非反転入力に印加されている
比較器１６を有している。比較器１６の反転入力
端子には、コンデンサ１７の充電電圧V_cがダイ
オード１８を介して印加され、その非反転入力端
子はダイオード１９、抵抗器２０を介してその出
力端子に接続されている。コンデンサ１７の一端
はアースされ、他端はダイオード２１、抵抗器２
２乃至２４を介してグロープラグ４乃至７の他端
に接続され、並列接続された４つのグロープラグ
に印加される電圧により、コンデンサ１７が抵抗
器２２乃至２４及びダイオード２１を介して充電
される。ここで、ダイオード２１はグロープラグ
による充電電圧に対して順方向となるような方向
に接続されているから、充電時の時定数は抵抗器
２２乃至２４の合成抵抗値とコンデンサ１７の容
量値とによつて定まる。比較器１６の出力電圧
は、抵抗器２５乃至２７及びダイオード２８の直
列回路により分圧され、コレクタ回路にリレー２
９のコイル２９ａが接続されたトランジスタ３０
のベースにこの分圧電圧が印加される。リレー２
９のスイツチ２９ｂはコイル８ａと直列に接続さ
れている。コンデンサ１７、ダイオード２１及び
抵抗器２２乃至２４で構成される時定数回路の充
電電圧特性は、グロープラグ４乃至７の温度上昇
特性とほぼ一致するようにその時定数が定められ
ており、したがつて、コンデンサ１７の充電電圧
V_cがグロープラグ４乃至７の温度を示す電圧信
号となつている。

基準電圧発生回路１２は、グロープラグが所望
の予熱温度になつたとき得られる充電電圧V_cの
値に相当した電圧V_rを比較器１６の非反転入力
端子に印加するための基準電圧V_pを発生する回
路であり、演算増幅器３１の非反転入力端子には
抵抗器３２とツエナーダイオード３３とにより得
られたツエナー電圧V₁が入力抵抗器３４を介し
て印加され、一方、その反転入力端子には抵抗器
３５，３６による分圧電圧V₂が入力抵抗器３７
を介して印加されている。演算増幅器３１の出力
端子は抵抗器３８を介して正導線９に接続される
と共に帰還抵抗器３９を介して非反転入力端子に
接続されている。したがつて、基準電圧V_pの値
は、抵抗器３７，３９の抵抗値をそれぞれR₁，
R₂とすれば、 V_p＝V₁＋R₂／R₁（V₁−V₂） で示される。V_pの値は、正導線９の電位、すな
わちバツテリ３のバツテリ電圧Ｅが変化した場
合、V₁はＥがある範囲内においてはほとんど不
変であり、V₂がＥの変化に応じて変動する。し
たがつて上式から判るように、Ｅが上昇すれば
V_pは低下し、逆にＥが低下するとV_pは上昇する。
このV_pの変化の特性は回路定数の選択により適
宜に定めることができる。これにより、バツテリ
電圧が正常値より増大した場合には基準電圧V_p
を小さくし、バツテリ電圧が正常値より低下した
場合には基準電圧V_pを大きくすることができる。
この基準電圧発生回路１２においては、さらに、
予熱制御の温度補償を行なうため、ツエナーダイ
オード３３として負の温度係数を有するものが使
用されており、周囲温度が低下した場合にはV_p
の値が上昇する構成となつている。

急速予熱回路１１によるグロープラグの急速予
熱が終了した後、後で詳しくのべる放電回路を介
してコンデンサ１７が放電してV_c＜V_rとなつた
ときに再び急速予熱が行なわれるのを防止する目
的で、急速予熱阻止回路４０が設けられている。
急速予熱阻止回路４０は、抵抗器４１，４２によ
り分圧された一定電圧V₃が反転入力端子に印加
されている比較器４３を有し、その非反転入力端
子には、抵抗器４４及びコンデンサ４５から成る
時定数回路の充電電圧V₄が印加されている。比
較器４３の出力端子は抵抗器４６を介して正導線
９に接続されると共に、ダイオード４７を介し
て、コレクタがダイオード２８と抵抗器２６との
接続点に接続されているトランジスタ４８のベー
スに接続されている。抵抗器４４と並列に接続さ
れているダイオード４９はコンデンサ４５の放電
通路を形成するダイオードである。コンデンサ４
５を含む時定数回路は、キースイツチ２がOFF
位置からON位置に切換えられた後V₄＞V₃とな
るまでの時間t₁がV_r＜V_cとなるまでの時間t₂より
若干長くなるようにその時定数が定められてい
る。したがつて、比較器１６の出力が低レベルと
なつた後に比較器４３の出力が高レベルとなり、
トランジスタ４８をオンさせる。

急速予熱阻止回路４０は、さらに、抵抗器５０
を介してキースイツチ２の接点２ｂにベースが接
続されているトランジスタ５１を有し、トランジ
スタ５１のコレクタは抵抗器を介して正導線９に
接続されると共に、抵抗器５３を介して放電回路
５４のトランジスタ５５のベースに接続され、さ
らに、ダイオード５６により比較器４３の出力端
子に接続されている。

放電回路５４は、トランジスタ５５のコレクタ
がベースに接続されているトランジスタ５７を有
し、トランジスタ５７のコレクタは抵抗器５８を
介して抵抗器２４と抵抗器２２との接続点に接続
される。トランジスタ５７のベースは、また、ト
ランジスタ３０のコレクタ−エミツタ間に並列に
接続された抵抗器５９，６０の接続点に接続され
ており、トランジスタ５７がオンした時に抵抗器
２３，５８による放電路をコンデンサ１７に対し
て与えるようになつている。

次に、この装置１の動作について説明する。キ
ースイツチ２が時間ｔ＝t_aでOFF位置からON位
置に切り換えられると（第２図ａ参照）、正導線
９がバツテリ３の正極と接続され、各回路に電力
が供給される。この時、コンデンサ１７は抵抗器
２３，２４及びグロープラグ４乃至７を介して放
電されているので、充電電圧V_cはほぼ０〔ｖ〕で
あるから電圧V_rより小さく、比較器１６の出力
レベルは高レベルとなる。それ故、トランジスタ
３０はオンとなり、リレー２９のコイル２９ａに
電流が流れてスイツチ２９ｂが閉じられ、これに
よりリレー８のコイル８ａに電流が流れ接点８ｂ
も閉じられる（第２図ｂ）。この結果、グロープ
ラグ４乃至７に予熱電流が流れはじめ、グロープ
ラグの急速予熱動作が開始される。グロープラグ
にバツテリ電圧が印加されると、同時にコンデン
サ１７を含んで成る時定数回路にもグロープラグ
の両端の電圧が印加され、充電電圧V_cが所定の
充電特性に従つて上昇する（第２図ｃ）。なお、
この時トランジスタ３０がオンのためトランジス
タ５７はオフしており、コンデンサ１７に対する
放電路は形成されていない。ｔ＝t_bでV_c≧V_rと
なると、比較器１６の出力レベルは低レベルとな
り、トランジスタ３０がオフとなるので、リレー
８，２９は共に消勢され、グロープラグ４乃至７
の急速予熱動作が停止する。既に述べたように、
コンデンサ１７を含む時定数回路の充電特性が第
２図ｄに示すグロープラグの加熱特性と一致する
ように時定数回路の時定数が選ばれており、電圧
V_rの値はグロープラグの温度Ｔが所望の予熱温
度T_pとなつた場合の充電電圧V_cの値と等しく選
んであるので、グロープラグが所定の予熱温度
T_pに達した時に通電が停止されることになる。
この時、図示しない表示ランプが消灯し、予熱が
終了したことを運転者に知らせる。

トランジスタ３０がオフとなると、抵抗器２
３，２４及びグロープラグ４乃至７を介してコン
デンサ１７が放電を開始する。グロープラグの再
予熱動作時にグロープラグの予熱を正しく行なう
ことができるようにするため、その放電時定数
は、コンデンサ１７の放電特性がグロープラグの
温度低下特性とほぼ相応するように定められてい
る（第２図ｃ，ｄ参照）。このようにして充電電
圧V_cが低下しはじめるが、抵抗器２０のために
比較器１６の比較動作にはヒステリシス特性が与
えられており、したがつて、充電電圧V_cの低下
があつても比較器１６の出力レベルは直ぐには高
レベルとはならない。比較器１６の出力レベルが
再び高レベルとなる前に、V₄＞V₃となり、トラ
ンジスタ４８がオンとなるので、トランジスタ３
０は強制的にオフとなり、急速予熱回路１１によ
り再びグロープラグが予熱されるのを防止する。

ｔ＝t_bにおいてグロープラグの予熱動作が中止
されると同時にコンデンサ１７の放電が開始さ
れ、充電電圧V_cのレベルはグロープラグの温度
低下に相応して低下する。したがつて、ｔ＝t_b以
後キースイツチ２が再びOFF位置からON位置へ
切り換えられたとき、充電電圧V_cの値は上述の
理由によりその時のグロープラグ温度に相応した
レベルとなつているので、グロープラグの予熱が
再開された場合、その模擬電圧である充電電圧
V_cは再予熱時のグロープラグ温度に応じたレベ
ルから上昇しはじめることとなる。

この結果、この場合の充電電圧特性はグロープ
ラグの再予熱時の温度上昇特性に一致し、グロー
プラグの予熱温度が適切に制御されるので、グロ
ープラグの過熱を引き起すことがない。

次に、急速予熱が終了後、キースイツチ２を
ON位置からSTに切り換えた場合の動作につい
て述べる。ｔ＝t_cにおいてキースイツチ２をON
位置からST位置に切り換えると、トランジスタ
５１がオンとなつてトランジスタ５７がオンとな
り、コンデンサ１７に対する所定の放電路が、抵
抗器２３，５８及びトランジスタ５７のコレクタ
−エミツタ回路により形成される（第３図ａ参
照）。同時に、ダイオード５６のカソードがアー
スされるのでトランジスタ４８は強制的にオフと
され、実質的に急速予熱阻止回路４０の動作を停
止させる。さらに、グロープラグ４乃至７に対し
て抵抗器１０を介して電流が供給されるが、この
供給電流はグロープラグ４乃至７の温度が緩やか
に低下する程度の大きさとなるよう抵抗器１０の
値が定められている。したがつて、第３図ｄに示
されているように、t_b＜ｔ＜t_cにおける温度低下
の速度と、t_c＜ｔにおけるそれとは異なつてお
り、t_c＜ｔの場合の方が温度の低下速度がゆるや
かとなつている。ｔ＝t_dにおいて充電電圧V_cが新
たな比較電圧値V₁′となると（第３図ｃ参照）、再
びリレー２９及び８が付勢され（第３図ｂ参照）、
加熱される。グロープラグが所定の温度となつて
V_c＞V_rとなると、再びリレー２９及び８が消勢
されて抵抗器１０を介しての加熱状態となる。キ
ースイツチ２がST位置にある限り、上述の動作
を繰り返す。

このような構成によると、基準電圧発生回路１
２から出力される基準電圧がバツテリ電圧の上
昇、低下に伴つて低下、上昇するので、バツテリ
電圧が上昇することによるグロープラグの過熱及
び、バツテリ電圧が低下することによる予熱温度
の低下を防止し、バツテリ電圧の変動に拘わらず
グロープラグの予熱温度を一定に保持するように
制御することができる。また、ツエナーダイオー
ド３３の温度特性を負の特性としたことにより、
周囲温度の変化があつても予熱温度を所要の温度
とすることができる。

さらに、コンデンサ１７を含む時定数回路への
印加電圧を、グロープラグの両端に発生する電圧
としたので、例えば一部のグロープラグが断線し
た場合に、他のグロープラグの断線を誘発すると
いう事故を防ぐことができるものである。すなわ
ち、一部のグロープラグが断線すると、電源から
グロープラグに流入する電流が減少するため、グ
ロープラグとバツテリとを接続するワイヤの抵抗
によりそのワイヤにおいて生じる電圧降下が減少
し、グロープラグに印加される電圧は上昇するこ
とになる。この結果、コンデンサ１７の充電動作
に供される電圧は上昇し、充電電圧V_cが所要の
レベルに達するまでの時間が短縮されるので、グ
ロープラグの断線が全くない場合に比べて予熱時
間が短縮され、印加電圧の上昇分と相殺され、グ
ロープラグが過度に過熱されるのが防止され、他
のグロープラグの断線を誘発することが防止され
ることになる。

この他、クランキング中、グロープラグに抵抗
器１０を介して所定の電流を流しつつ急速予熱回
路１１による予熱動作を行なうようにしたので各
リレーのオン／オフ周期が長くなり、リレー及び
グロープラグの寿命を著しく延ばすことができる
という利点をも有している。

（効果） 本考案によれば、上述の如く、基準電圧発生回
路からの出力電圧のレベルを、電源電圧の変動に
よるグロープラグの予熱温度の変化を補正するよ
うに補正する構成としたので、電源電圧の変動に
拘わらず予熱温度を所定の温度に制御することが
でき、グロープラグの温度を精度よく制御するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例の回路図、第２図ａ
乃至第２図ｄ及び第３図ａ乃至第３図ｄは第１図
の回路の動作を説明するための波形図である。 １……グロープラグ予熱制御装置、２……キー
スイツチ、３……バツテリ、４乃至７……グロー
プラグ、１０……ドロツピング抵抗器、１１……
急速予熱回路、１２……基準電圧発生回路、１７
……コンデンサ、３１……演算増幅器、４０……
急速予熱阻止回路、５４……放電回路。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 所要の電源からグロープラグへ供給される通電
   電流の制御を行ない前記グロープラグの予熱制御
   を行なうグロープラグ予熱制御装置において、グ
   ロープラグの予熱温度特性に相応した充電電圧特
   性を有し前記グロープラグの両端に発生する電圧
   が充電用電圧として供給されている時定数回路
   と、定電圧素子を含み前記電源の電圧の変動に拘
   らず一定レベルの電圧を出力する定電圧出力回路
   と、前記電源の電圧の変動に応じてレベル変動す
   る電圧信号を出力する回路と、前記一定レベルの
   電圧と前記電圧信号とに応答し前記電源の電圧の
   変動によるグロープラグの予熱温度の変化を補正
   するため前記変動の増減方向とは逆方向にレベル
   変化する参照電圧を出力する参照電圧発生回路
   と、前記時定数回路からの出力電圧と前記参照電
   圧とをレベル比較する比較回路と、前記グロープ
   ラグと前記電源との間に設けられ前記比較回路か
   らの出力に応答して作動する通電制御器とを備え
   て成ることを特徴とするグロープラグ予熱制御装
   置。