JPH01501498A - グロープラグ用交流電源制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は一般に内燃機関の点火装置を制御する装置に関し、特にグロープラグ の抵抗を動作エンジンの温度範囲にわたって連続制御する装置に関する。

背景技術 先細りで不安定な石油供給という現在の世界状況においては、代替燃料の選択と 改良に多くの人的資源が注ぎ込まれている。また、高価格の国外産石油を購入で きない多くの「第三世界」諸国も、さまざまな種類の国内産燃料を用いることが 強いられている。

しかし、はとんどの代替燃料の使用は従来のエンジンの作動不良及びそれらの構 成部品の劣化を引き起こしている。

最近、新たなポリマーが後者の問題をほぼ解消し、機能上の問題が解決すべき最 大の挑戦課題として残された。この問題は、効率の悪い燃焼という形で現れてい る。代替燃料の一部の点火は、触媒を必要とする。例えばディーゼルエンジンは 、圧縮の他に、代替燃料を点火するための熱を与えねばならない。

グロープラグが、アルコール燃料エンジンにおける燃焼を助ける。しかし残念な がら一方、グロープラグを動作エンジンの連続的に変化する温度範囲で付勢する ことは、別の問題をもたらす。

クローフラグは主にエンジンの始動時に使われ、長期間使用されると非常に簡単 に壊れてしまう。

正確な電圧制御装置は、グロープラグの寿命を長くすることが試みられている。

これらの制御装置は、一定のグロープラグ電圧を維持する。エンジンが加熱して も、グロープラグは一定の電圧で駆動され続ける。やがて、シリンダ温度は燃焼 に必要な温度を越える。従って、グロープラグはエネルギーを浪費し、またグロ ープラグの寿命が短くなる。

更に多くのシステムでは、車両の電気系電圧を良好な燃料の燃焼と適切なグロー プラグの寿命を与えるレベルへ下げるのに、各グロープラグが別々の制御装置を 必要とする。この種の制御方式は経済上浪費なだけでなく、不必要に複雑となる 。例えば、６気筒のエンジンは６個の制御装置を必要とする。

本発明は、上記の問題の１つ以上を解決しようとするものである。

発明の開示 本発明の一特徴によれば、本装置はグロープラグの抵抗を内燃機関の各種動作温 度範囲にわたって制御する。本装置は第１の交流電源から電力供給される。グロ ープラグの抵抗が所定のグロープラグ抵抗と異なることに応じて、一手段が抵抗 誤差信号を発生する。第２の交流電源手段が、抵抗誤差信号の受信に応じて、グ ロープラグの抵抗を所定の抵抗に関して制御する電圧信号をグロープラグに送出 する。

本発明の別の特徴によれば、本装置はグロープラグの抵抗を内燃機関の各種動作 温度範囲にわたって制御する。本装置は第１の交流電源から電力供給される。グ ロープラグの抵抗が所定のグロープラグ抵抗と異なることに応じて、一手段が抵 抗誤差信号を発生する。第２の交流電源手段が、抵抗誤差信号の受信に応じて、 グロープラグの抵抗を所定の抵抗に関して制御する電圧信号をグロープラグに送 出する。

本発明の更に別の特徴によれば、本装置はグロープラグの抵抗を内燃機関の各種 動作温度範囲にわたって制御する０グローフラグの抵抗がめられ、所定のグロー プラグ抵抗と比較されるＯ両比較信号間の差に応じて、抵抗誤差信号が送出され る。抵抗誤差信号が一回路によって受信され、この回路がグロープラグの抵抗を 所定のグロープラグ抵抗に関して制御する信号をグロープラグに送出する。

本発明の更なる別の特徴によれば、本装置は複数のグロープラグの抵抗を内燃機 関の各種動作温度範囲にわたって制御する。グロープラグの１つを流れる電流が 検知され、該検知電流の大きさに関する信号が送出される。前記グロープラグの 両端電圧が検知され、該検知電圧の大きさに関する信号が送出される。検知電圧 信号を前記検知電流信号で割ってグロープラグの抵抗を得、該得られた抵抗の大 きさに関する信号が送出される。所定のグロープラグ抵抗の大きさに関する信号 が前記得られたグロープラグ抵抗信号と比較され、該両比較抵抗信号間の差に応 じて抵抗誤差信号が送出される。抵抗誤差信号が受信され、該抵抗誤差信号に応 じて交流電源用入力信号が送出される。交流電源用入力信号に応じて、抵抗制御 信号が複数のグロープラグに送出される。複数のグロープラグの抵抗は、所定の 抵抗に関して制御される。

アルコールなどの代替燃料は、世界の多くの領域でまずまず一般的に成りつつあ る。アルコール燃料をディーゼルエンジンで燃焼するためには、通常エンジン内 に既設されているグロープラグから追加の熱が供給されねばならない。グロープ ラグは長期間の使用のために設計されていないので、一般に短い期間内で故障す る。グロープラグの使用寿命を長引かせるため、正確な電圧制御器で動作中にグ ロープラグを調整することが試みられている。エンジンが動作し、その温度が変 化するにつれ、電圧制御器はグロープラグを超過駆動する傾向があり、グロープ ラグが加熱し易い。

従って、これらの制御器はグロープラグの寿命を長くするが、それでも尚必要な 追加の動作寿命はグロープラグから奪われてしまっている。

この問題の解決策として、本発明では、エンジンのシリンダ内の温度変化に応じ てグロープラグの電力出力を調整する。グロープラグの温度は、グロープラグの 抵抗と共に変化することが観測されている。このため、グロープラグの抵抗が温 度の指示としてモニターされる。グロープラグの抵抗を制御することによって、 グロープラグの機能温度が制御される。グロープラグが加熱から保護されること に応じ、それだけ長い寿命が得られる。

本発明の別の利点は、複雑さとコストが減少することである。

本発明では１つのグロープラグをモニターして、全てのグロープラグを制御する 。つまり、動作エンジンにおいてグロープラグのパラメータ間にはほとんど変化 が存在しないので、本装置は１つのグロープラグだけをモニターする。この方式 によって、各グロープラグ毎の重複した制御装置という無駄が省かれる。

図面の簡単な説明 第１図は一般的な車両電気系に対する本発明の接続を示す：第２図は本発明の好 ましい実施例の機能ブロック図を示す：第３図はグロープラグ用の定電圧制御装 置と組み合わされた本発明の好ましい実施例の機能ブロック図を示す；第４図は 第３図の好ましい実施例の配線図を示す；第５図は本発明の別の実施例の機能ブ ロック図；及び第６図は第５図の実施例の配線図である。

発明を実施するだめの最良の形態 第１図はグロープラグ用交流電源制御装置２０のシステム接続方式を示す。第１ の交流電源であるシステム交流電源２２から、電源が本装置２０に与えられる。

本装置２０は、エンジン２４のグロープラグ２８に加わる電圧と電流を検知する 。本装置２０はグロープラグ２８の抵抗を判定し、それを所定の抵抗と比較する 。

比較された両信号間の差に応じて、抵抗誤差信号が送られる。第２の交流電源２ ６が抵抗誤差信号に応答し、電圧信号をグロープラグ２８に送ってその抵抗を所 定の抵抗値に制御する。更に、グロープラグ３０．３２．３４．３６．３８はグ ロープラグ２８と並列に接続されているので、グロープラグ３０．３２．３４． ３６．３８の全てが同時に所定の抵抗値に制御される。

次に、本装置２０によって実施される機能の概略分類を示した第２図を参照する 。手段２１が、次の方法でグロープラグ２８の抵抗を判定する。すなわち、電流 センサ４０がグロープラグ２８の電流を検知し、検知電流の大きさに関する信号 を送る。一方電圧センサ４４がグロープラグ２８の電圧を検知し、検知電圧の大 きさに関する信号を送る。これら２つの信号が割算器手段４６に入力され、そこ で検知電圧信号を検知電流信号によって割り、グロープラグの抵抗が得られる。

また手段２１は、次の方法で抵抗誤差信号を送出する。すなわち、比較器４８が 前記の得られた抵抗信号を受け取り、それを信号送出手段５０から送られてきた 所定の抵抗信号と比較する。比較器４８は、得られた抵抗信号と所定の抵抗信号 との間の差に応じて抵抗誤差信号を送る。出力手段５２は抵抗誤差信号を受け取 り、これに応じて交流電源入力信号を送出する。第２の交流電源手段２６がその 入力信号に応答する。つまり第２の交流電源手段２６は、抵抗制御信号を複数の グロープラグに送る。この信号が各グロープラグの抵抗を、所定のグロープラグ 抵抗に対して制御する。

複数のグロープラグの中の１つの電圧と電流がモニターされる。

電圧が電流によって割られ、そのグロープラグ抵抗の指示を得る。

この値が所定のグロープラグ抵抗、すなわちグロープラグの所望抵抗と比較され る。得られた抵抗が所定の抵抗と異なると、グロープラグの抵抗はそれが所定の 抵抗と実質上等しくなるまで増加または減少される。本明細書の中で前述したよ うに、グロープラグの抵抗はグロープラグの温度と関連している。動作エンジン はある温度範囲を通じて循環するので、グロープラグの温度も変化する。本装置 ２０はグロープラグの抵抗を連続的にモニターし、複数のグロープラグの抵抗を 制御してそれらを加熱から保護する。

この実質上連続的な抵抗フィードバックによって、グロープラグの抵抗は所定の 抵抗からの望ましくないドリフトから防止される。

抵抗の制御範囲は、前記所定のグロープラグ抵抗信号値の±５パーセントである 。

次に、本装置２０の別の好ましい実施例を示す第３及び４図を参照する。第３図 は、定電圧制御装置と組み合わされた、第２図の定抵抗制御装置のブロック図を 示す。この種の制御装置は、グロープラグの故障発生時に望ましい。モニターさ れているグロープラグが万一開回路状態になると、故障のグロープラグが交換さ れるまで、制御装置は定電圧型の制御に切り替わる。第４図は、この発明の装置 ２０の詳細な実施例を示している。

電流センサ４０がグロープラグ２８の電流を検知する。手段６０が検知電流を電 圧に変換し、検知電流の大きさに関する信号を送出する。当該分野で周知な電流 ミラー回路６２が、これらの作業を行う。電圧センサ４４がグロープラグ２８の 電圧を検知し、検知電圧の大きさに関する信号を送る。電圧センサ４４は、単純 なバッファ型分圧回路６４として示しである。これら２つの信号が、米国マサチ ューセッツ州、ノーウッド所在のアナログ・デバイス社で製造されているｒＡＤ ５３８Ｊ　４７等の割算器手段４６に入力される。ここで、検知電圧信号を検知 電流信号で割り、グロープラグの抵抗を得る。

比較器４８が前記の得られた抵抗信号を、ポテンショメータ６５等の信号送出手 段５０から送られてきた所定の抵抗信号と比較する。比較器４８は、得られたグ ロープラグ抵抗信号が所定のグロープラグ抵抗信号より小さいことに応じて抵抗 誤差信号を送出する。別の比較器６６が、得られた検知されたグロープラグ電圧 信号を、同じくポテンショメータ６７として示した信号送出手段６８から送られ てきた所定の電圧信号と比較する。比較器６６は検知されたグロープラグ電圧信 号と所定のグロープラグ電圧信号との差に応じて電圧誤差信号を送出する。つま り、比較器６６は検知グロープラグ電圧が所定のグロープラグ電圧より小さいこ とに応じて電圧誤差信号を送出する。第３図に示した抵抗比較器４８と電圧比較 器５５は演算増幅器７０．８０で、第４図に示すようにそれぞれのフィードバッ ク抵抗７４．８３によって安定性が与えられている。演算増幅器７０はポテンシ ョメータ６５からの所定の抵抗信号を抵抗１０８を介して、また割算器４７から の前記得られたグロープラグ抵抗信号を抵抗１０６を介して受け取る。演算増幅 器８０はポテンショメータ６７からの所定の電圧信号を抵抗１１０を介して、ま たバッファ型分圧回路６４からの前記検知されたグロープラグ抵抗信号を抵抗１ １２を介して受け取る。

検出回路が、グロープラグが開回路かどうか判定する。演算増幅器１００等の信 号送出手段７８が、抵抗値の大きさに関して開回路グロープラグの抵抗より小さ く且つ所定のグロープラグ抵抗より大きい範囲内にある所定のしきい抵抗信号を 送出する。第４図に示すように、演算増幅器７２が第３図に示した比較器８１と して使われる。この演算増幅器７２は演算増幅器１００からのしきい抵抗信号を 抵抗１０２を介して、たまたま割算器４７からのグロープラグ抵抗信号を抵抗】 ０４を介して受け取る。前記得られたグロープラグ抵抗信号が所定のしきい抵抗 信号より大きいことに応じて、　′高゛の電圧信号を送出する。

論理手段８２が、前記得られたグロープラグ抵抗信号が所定のしきい抵抗信号よ り小さいか大きいことにそれぞれ応じて抵抗誤差信号と電圧誤差信号の一方を選 択し、その選択信号を送出する。

第３図に論理記号で示したように、　’Ａ　Ｎ　Ｄ’ゲート８４がグロープラグ 電圧比較器６６としきい抵抗比較器８１の両出力を受け取る。グロープラグが開 回路になると、　’ＡＮＤ’ゲート８４がエネーブルされ、電圧誤差信号を送出 する。またグロープラグが開回路になると、前記得られた抵抗の方が所定の抵抗 より大きいので、抵抗比較器４８の出力が°低゛になるか゛ＡＮＤ’ゲート８４ と抵抗比較器４８の両出力が、゛ＯＲ°ゲート８６に入力される。　’ＯＲ′Ｏ Ｒ上８６は、その入力の何れかが゛高゛である　゛と゛高゛信号を送出する。従 って、グロープラグ２８が作動しているとき、　’ＡＮＤ’　ゲート８４は高” 信号を送出し得す、抵抗誤差信号が選択される。グロープラグ２８が開回路にな ると、抵抗比較器４８は°高°信号を送出し得ないので、電圧誤差信号が選択さ れる。また論理手段８２はスイッチ１０３も含み、咳スイッチはその開成に応じ て電圧誤差信号を選択する。

第４図において、論理手段８２は、前記得られたグロープラグ抵抗が所定のしき い抵抗より小さいか大きいことにそれぞれ応じて抵抗誤差信号と電圧誤差信号の 一方を選択し、その選択信号を送出する演算増幅器９０．９２を含む。演算増幅 器９０は演算増幅器７２．８０からの各出力信号を受け取り、両信号が°高°の ときのみ゛高′信号を送出する。演算増幅器９０と演算増幅器７０からの各出力 信号が、当該分野で周知なワイヤド“ＯＲ’　接続９４を用いて演算増幅器９２ に入力される。演算増幅器９２は、両信号の何れかが゛高′のとき“高゛の電圧 信号を出力する。前段で述べたように、このロジックの機能はグロープラグ２８ が開回路でないと抵抗誤差信号を選択し、グロープラグ２８が開回路になったと き電圧誤差信号を選択することにある。

出力手段５２が選択された信号を受け取る。この信号が高電力化信号に変換され 、交流電源手段２６の入力に送られる。つまり、第２の交流電源２６がその入力 信号を受け取る。入力信号はパルス巾変調される。何故なら、抵抗または電圧信 号がそれぞれの所定値より小さいことによって、　゛高電力信号が生じ、抵抗ま たは電圧信号がそれぞれの所定値以上であることによって、“低′電圧信号が生 じるからである。　“高′出力信号を受け取ると、交流電源の界磁巻線９６を流 れる電流が増加する。これによって、交流電源の出力電圧が増大される。抵抗誤 差信号が選択されると、その出力電圧が複数のグロープラグ２８．３０．３２． ３４．３６．３８の抵抗を所定の抵抗に制御する。一方、電圧誤差信号が選択さ れると、その出力電圧が複数のグロープラグ２８．３０．３２．３４．３６．３ ８の電圧を所定の電圧に制御する。

出力手段５２は第４図とおいて電界効果トランジスタ９８として示してあり、プ ルアップ抵抗１０１がトランジスタ９８のゲートを正の電圧源に接続している。

トランジスタ９８のゲートが、演算増幅器９２の出力から選択された信号を受け 取る。ゲート電圧が正のとき、トランジスタは゛オン゛　し、正の電圧源からの 電流を交流電源の界磁巻線９６を介して回路アースに導通する。ゲート電圧が零 だと、トランジスタは゛オブ　し、電流を導通しない。交流電源の界磁巻線９６ を流れる電流の制御は第２の交流電源２６の出力電圧を制御し、これがグロープ ラグ２８．３０．３２．３４．３６．３８に送られる。このようにして、電力が 交流電源の界磁巻線に供給され、複数のグロープラグ２８．３０．３２．３４． ３６．３８に伝えられてそれらの抵抗と温度を制御する。

第５及び６図は、本装置２０の別の好ましい実施例を示す。第５図は別の実施例 の機能ブロック図である。電流センサ１１６がグロープラグ２８を流れる電流を 検知し、検知電流の大きさに関する信号を送出する。手段１２０が、その検知電 流信号を変更する。実際には、電流変更手段１２０が検知電流信号に第１の係数 を乗じ、グロープラグ２８を流れる電流と相関関係にある変更電流信号を生じる 。この関係は、代数的に次式１で示される。

式Ｉ　Ｖ、＝ＩすＧ 但し　Ｉ　９Ｆはグロープラグを流れる検知電流；Ｇは第４の係数： Ｖｉ変更電流信号。

同時に電圧センサ１１８がグロープラグ２８両端の電圧を検知し、検知電圧の大 きさに関する信号を送出する。手段１２２が、その検知電圧信号を変更する。実 際には、電圧変更手段１２２が検知電流信号に第２の係数を乗じ、グロープラグ ２８両端の電圧と相関関係にある変更電圧信号を生じる。この関係は、代数的に 次式２で示される。

式２　Ｖ、　＝Ｖ、、Ｈ 但し　Ｖ、ｐはグロープラグ両端の検知電圧；Ｈは第２の係数； ■、変更電圧信号。

検知電圧及び電流信号の値が変わるにつれ、変更電圧及び電流信号の値も変わる のは明かである。変更電流信号が変更電圧信号に等しくされる場合、これは代数 的な操作では、グロープラグ電圧をグロープラグ電流で割った商が第１の係数を 第２の係数で割った商と等しくなるということである。更に進めると、グロープ ラグ電圧をグロープラグ電流で割った商はグロープラグ抵抗に等しい。第１及び 第２係数の商は変化しないので、第１の係数を第２の係数で割った商は所定のグ ロープラグ抵抗に等しい。以上の説明は、代数的に次式３で表せる。

Ｇ／Ｈ＝　Ｖ　９．／　Ｉ　１．＝　Ｒ、。

つまり、検知電圧及び検知電流が変わるにつれ、グロープラグ２８の検知抵抗も 変わる。但し、所定の抵抗、すなわち商は一定のままである。

比較器１２４が両変更信号を受け取る。比較器１２４は変更電圧信号を変更電流 信号と比較し、両比較信号の差に応じて抵抗誤差信号を送出する。理論上、両変 更信号が等しいと、グロープラグ２８の検知抵抗は所定の抵抗（Ｇ／Ｈ）に等し い。両者の差が抵抗誤差信号を生じ、これがグロープラグに送られてグロープラ グ抵抗を所定の値に駆動し、両変更信号を平衡状態に保とうとする。抵抗誤差信 号はパルス巾変調されるのが好ましく、■、とＶｖの差の大きさに応じてそのデ ユーティサイクルが変化する。

例えばＶｉ〉Ｖｖだとデユーティサイクルが大きくなる一方、Ｖ、＜Ｖ、だとデ ユーティサイクルが小さくなる。

出力手段１２６が抵抗誤差信号を受け取り、それに応じて交流電源入力信号を送 出する。出力手段１２６は、抵抗誤差信号がグロープラグに導かれる前にそれを 増幅するのが好ましい。第２の交流電源２６が増幅信号を受け取り、それに応じ て電力をグロープラグに送出する。第２の交流電源２６によって受け取られる実 効電圧がグロープラグで消費される電力を決め、その結果グロープラグの温度を 変更する。前述したように、グロープラグの温度が変化するにつれ、それに応じ てグロープラグの抵抗も変化する。

第６図は本装置２０の詳細な実施例を示す。電流検知抵抗１３０が、グロープラ グ２８を流れる電流を検知する。当該分野で周知な型の電流ミラー回路１３２が 、検知電流を電圧に変換することによって変更し、検知電流信号の大きさと相関 した変更電流信号を送出する。電流ミラー回路１３２内の抵抗１３０．１３４． １３６の各位は、検知電流信号が第１の係数によって変更されるように選ばれる 。変更電流信号は、高インピーダンス入力と低インピーダンス出力を有し、ここ では電圧フォロワ１３９として示したバッファ手段１３８によって受け取られる 。電圧センサ１１８はここでは、ポテンショメータ１４６と抵抗１４８を含む簡 単な分圧器１４４として示しである。分圧器１４４は第２の係数によって検知信 号の変更も行い、検知電圧と相関した変更電圧信号を送出する。分圧器１４４を 構成するポテンショメータ１４６と抵抗１４８の各位が、第２の係数をめる。ポ テンショメータ１４６が抵抗を変え、分圧器１４４の出力を変更可能とする。両 係数は、第１の係数を第２の係数で割った商がグロープラグの所定抵抗と等しく なるように選ばれる。また両係数は、変更電流信号が変更電圧信号に等しいとき 、グロープラグが所定の抵抗となるように選定される。

演算増幅器１５６がバッファ手段１３８からの変更電流信号を抵抗１５７を介し て、また分圧器１４４からの変更電圧信号を抵抗１５８を介して受け取る。演算 増幅器１５８は、変更電流信号と変更電圧信号との差に関する抵抗誤差信号を送 出する。演算増幅器１５６は抵抗誤差信号を、それが常に上下の所定電圧間に入 るように比例調整する。フィードバック抵抗１５９が、演算増幅器１５６に利得 と安定性を与える。抵抗誤差信号は次式４に従う。

式４　ＲＥＳ＝Ｖｖ−Ｇ、ｐ（Ｖ、　−Ｖ、　）但しＲＥＳは抵抗誤差信号； Ｖｖは変更電圧信号； ＶＩは変更電流信号：及び ０９Ｆは演算増幅器の利得。

差が零だと、抵抗誤差信号が、現在印加されているのと同じ電圧をグロープラグ に印加せしめる。変更電流信号が変更電圧信号より大きいと、ＲＥＳがＶｖより 大きくなり、またその逆も生じる。

手段１５１が抵抗誤差信号を変調する。三角波形発生器１５４が、下方所定電圧 から上方所定電圧までの間で変化する三角波形を送出する。例えば下方所定電圧 は＋４■、上方所定電圧は＋６Ｖである。また三角波形発生器１５４は、回路全 体を通じて配置された幾つかの回路保護装置の何れかから信号を受け取ると、第 ３の所定電圧、好ましくはＯｖへ瞬間的にリセット可能である。

電圧比較器１５２が三角波形発生器１５４からの三角波形と、抵抗１６０を介し た演算増幅器１５６からの抵抗誤差信号とを受け取る。プルアップ手段１６２が 抵抗誤差信号を伝送するラインに接続され、そのライン電圧が所定のレベルより 下がるのを防ぐ。

電圧比較器１５２は、抵抗誤差信号の大きさに関連して変化するデユーティサイ クルを有するパルス変調（ＰＷＭ）された抵抗誤差信号を生じる。

出力手段１６４が、電圧比較器１５２からのＰＷＭ抵抗誤差信号を受け取る。図 示のごとく好ましい実施例において、出力手段１６４は、クラスＢの「プッシュ プル」構成で接続された２つのトランジスタ１６６．１６８を含む。「プッシュ プル」構成は能動出力手段として当該分野で周知なので、ここでは詳しく説明し ない。両トランジスタ１６６．１６８の各ベースがＰＷＭ抵抗誤差信号を受け取 り、それらのエミッタが増幅信号をそれぞれ抵抗１６９．１７１を介して並列に 接続された一対の電界効果トランジスタ１７０．１７２のゲートに送出する。両 電界効果トランジスタ１７０．１７２のソースは抵抗１７３を介してアースに、 また電界効果トランジスタ１７０．１７２を過電流状態から保護する手段１７４ に接続されている。電界効果トランジスタの出力が所定のレベルを越えると、オ ーバドライブ保護手段１７４が電圧比較器１５２に信号を送り、三角波形発生器 １５４からの出力を所定の電圧へ瞬間的にリセットする。電界効果トランジスタ １７０．１７２の各ドレンは、並列に配線されたダイオード１７８と誘導コイル １８０を介して、第２交流電源２６の界磁巻線９６に接続されている。誘導コイ ル１８０は、回路が偶発的に高電圧源へとショートしたとき、急激な電流サージ による回路の損傷を防ぐために含めるのが好ましい。第２交流電源２６の界磁巻 線９６によって受ＩＪ取られるＰＷＭ出力信号は、第２交流電源２６の出力電圧 を変化させる。そして、第２交流電源２６の出力電圧がグロープラグを所定の抵 抗に制御する。グロープラグ両端の電圧が増すにつれ、グロープラグで消費され る電力も大きくなり、同様にグロープラグ両端の電圧が減れば、グロープラグで 消費される電力も小さくなる。各グロープラグの温度は、それらが消費する電力 の量に関連して変化する。更に、グロープラグ内の抵抗要素は、温度の変化によ ってその抵抗値を変化させる。

変更電圧信号が所定のレベルを越えるのを防ぐため、保護手段１５０を含めるの が有利である。変更電圧信号が所定のレベルに達すると、保護手段１５０が電圧 比較器１５２に信号を送り、三角波形発生器１５４からの出力を所定の電圧へ瞬 間的にリセットする。更に、手段１４０が一定の正の電圧信号を生じ、これがグ ロープラグへと送られる。定電圧手段１４０は、検知電流が所定地より下がった とき、つまりグロープラグが開回路になったときか、あるいはスイッチ１４２が 投入されたときに使われる。この保護によって、検知しているグロープラグ２８ が故障したときにも、本装置２０はグロープラグを制御可能となる。

以上本発明を特定の実施例に関連して説明したが、上記の説明に照らしてその他 多くの代替、変更及び変形が当業者によって自明であることが理解されるべきで ある。従って本発明は、添付請求の範囲に記載の精神及び範囲にはいるその様を 全ての代替、変更及び変形を全て包含するものである。

産業上の利用可能性 ６気筒のアルコール燃料ディーゼルエンジンが、この発明のグロープラグ用交流 電源制御装置を装備しているものとする。本明細書中で前述したように、グロー プラグの抵抗はグロープラグの温度に比例して変化する。また、加熱がグロープ ラグ故障の主原因を成している。エンジンが始動可能となる前に、グロープラグ が燃料の燃焼を開始させるのに充分高い温度に加熱されねばならない。この温度 が、所定の抵抗値に対応する。つまりこれは、良好な燃料の燃焼を与えながら、 最適なグロープラグの寿命を与えるように計算された値である。グロープラグが この所定温度に達した後、エンジンが始動される。

やがて、シリンダ内でのピストンの摩擦が、他の多くの因子と組合わされてシリ ンダ内の温度を上昇する。定電圧型制御の場合につれ抵抗が大きくなるので、グ ロープラグはより多くの電力を消費する。一方、グロープラグ用交流電源の制御 では、グロープラグの抵抗が制御される。これは、グロープラグの温度を制御す るという効果を有する。各グロープラグの抵抗が所定の抵抗に制御され、その所 定抵抗の大きさにほぼ維持される。

始動時、エンジンは冷えているので、測定されるグロープラグ抵抗は所定のグロ ープラグ抵抗より小さい。このため、比較手段は゛高゛の論理電圧信号を出力す る。この信号が出力手段に送られ、これが信号に電力を加える。第２の交流電源 が、高電力化論理信号を受け取る。この信号が界磁巻線を流れる電流を増して励 磁し、従って界磁巻線電流が交流電源の出力電圧を高める。各グロープラグは相 互に及び交流電源の出力に対し並列に接続されている。グロープラグが交流電源 の出力電圧を受け取って、それぞれの抵抗と温度を高める。

やがて、測定される抵抗が所定の抵抗を越える。これによって、比較器が゛低゛ の論理電圧信号を出力する。出力手段がこの信号を受け取り、低電力化論理信号 を交流電源に送る。この信号が、界磁巻線の電流及び交流電源の出力電圧を減少 する。そして、“低゛の出力電圧がグロープラグの抵抗及びグロープラグの温度 を減少させる。

上記のサイクルが、グロープラグの抵抗と温度を所定の値を中心とした小さい範 囲内に制御する。

この発明のその他の特徴、目的、及び利点は、図面、開示、及び添付の請求の範 囲を検討することによって得られるであろう。

ｎ 国際調査報告

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．グローブラグ（２８）の抵抗値を内燃機関（２４）の各種動作温度範囲にわ たって制御する装置（２０）で、該装置（２０）が第１の交流電源（２２）から 電力供給されるものにおいて；前記グローブラグの抵抗値が予め定めたグローブ ラグ抵抗値と異なった場合に抵抗誤差信号を発生する手段と、前記抵抗誤差信号 を受信すると、前記グローブラグ（２８）の抵抗値を、前記予め定めた抵抗値と なるように制御する電圧信号を前記グローブラグに送出する第２の交流電源手段 （２６）とを備えた装置。 ２．前記内燃機関（２４）は、複数のグローブラグ（２８、３０、３２、３４、 ３６、３８）を有する請求の範囲第１項記載の装置（２０）。 ３．前記発生手段は、前記複数のグローブラグ（２８、３０、３２、３４、３６ 、３８）の１つの抵抗値が前記予め定めたグローブラグ抵抗値と異なるときに抵 抗誤差信号を発生する請求の範囲第２項記載の装置（２０）。 ４．前記第２の交流電源手段（２６）は、前記抵抗誤差信号を受信すると、前記 複数のグローブラグ（２８、３０、３２、３４、３６、３８）の抵抗値を前記予 め定めた抵抗値となるように制御する電圧信号を前記グローブラグに送出する請 求の範囲第３項記載の装置（２０）。 ５．前記抵抗誤差信号を発生する手段は：グローブラグ（２８｝の抵抗値を判定 する手段（２１）；及び前記グローブラグの抵抗値を予め定めたグローブラグ抵 抗値と比較し、両比較信号間の差に応じて抵抗誤差信号を送出する手段（４８） ； を含む請求の範囲第１項記載の装置（２０）。 ６．前記内燃機関（２４）は複数のグローブラグ（２８、３０、３２、３４、３ ６、３８）を有し、前記抵抗判定手段（２１）は前記グローブラグの１つの抵抗 値を判定し、前記第２の交流電源手段（２８）は前記複数のグローブラグ（２８ 、３０、３２、３４、３６、３８）の抵抗値を制御する請求の範囲第５項記載の 装置（２０）。 ７．前記抵抗判定手段（２１）は、前記グローブラグ（２８）を流れる電流を検 知し、該検知電流の大きさを示す信号を送出する手段（４０）を含む請求の範囲 第５項記載の装置（２０）。 ８．前記抵抗判定手段（２１）は、前記グローブラグ（２８）の両端の電圧を検 知し、該検知電圧の大きさを示す信号を送出する手段（４４）を含む請求の範囲 第５項記載の装置（２０）。 ９．前記抵抗判定手段（２１）は割算器（４６）を含む請求の範囲第５項記載の 装置（２０）。 １０．グローブラグ（２８）の抵抗値を内燃機関（２４）の各種動作温度範囲に わたって制御する装置（２０）において：前記グローブラグ（２８）を流れる電 流を検知し、該検知電流の大きさに応じた信号を送出する手段（１１６）；前記 グローブラグ（２８）の両端電圧を検知し、該検知電圧の大きさに応じた信号を 送出する手段（１１８）；前記検知電流及び電圧信号を変更して、予め定めた抵 抗値が得られるようにする手段（１２０、１２２）；前記変更電流信号を前記変 更電圧信号と比較し、該両比較信号間の差に応じて抵抗誤差信号を発生する手段 （１２４）；及び前記抵抗誤差信号を受信すると、前記グローブラグ（２８）の 抵抗値を前記予め定めた抵抗値となるように制御する電圧信号を前記グローブラ グに送出する手段（１２６）；を備えた装置。 １１．前記変更手段（１２０、１２２）は：前記検知電流信号に第１の係数を掛 ける手段（１３２）；及び前記検知電圧信号に第２の係数を掛ける手段（１４４ ）；を含む請求の範囲第１０項記載の装置（２０）。 １２．前記第１の係数を前記第２の係数で割った商が前記予め定めた抵抗値に等 しい請求の範囲第１１項記載の装置（２０）。 １３．前記比較手段（１２４）が： 前記抵抗誤差信号をパルス巾変調する手段（１５１）；を含む請求の範囲第１０ 項記載の装置（２０）。 １４．前記比較手段（１２４）が、前記変更電流信号が前記変更電圧信号より大 きいことに応じて前記パルス巾変調抵抗誤差信号のデューティサイクルを増大し 、また前記変更電流信号が前記変更電圧信号より小さいことに応じて前記パルス 巾変調抵抗誤差信号のデューティサイクルを減少する請求の範囲第１３項記載の 装置（２０）。 １５．第１の交流電源（２２）が前記装置（２０）に電力を供給し：更に 第２の交流電源（２６）が前記グローブラグ（２８）にだけ電力を供給する請求 の範囲第１０項記載の装置（２０）。 １６．前記内燃機関が複数のグローブラグ（２８、３０、３２、３４、３６、３ ８）を有し、前記信号送出手段（１２６）が、前記複数のグローブラグの１つか ら得られる抵抗誤差信号の受信に応じて、前記複数のグローブラグの抵抗値を制 御する請求の範囲第１０項記載の装置（２０）。 １７．第１の交流電源（２２）が前記装置（２０）る電力を供給し：更に 第２の交流電源（２６）が前記複数のグローブラグ（２８、３０、３２、３４、 ３６、３８）にだけ電力を供給する請求の範囲第１６項記載の装置（２０）。 １８．複数のグローブラグ（２８、３０、３２、３４、３６、３８）の抵抗を内 燃機関（２４）の各種動作温度範囲にわたって制御する装置（２０）で、該装置 （２０）が第１の交流電源（２２）から電力供給されるものにおいて： 前記グローブラグの１つ（２８）を流れる電流を検知し、該検知電流の大きさに 関する信号を送出する手段（４０）；前記グローブラグの１つ（２８）の両端電 圧を検知し、該検知電圧の大きさに関する信号を送出する手段（４４）；前記検 知電圧信号を前記検知電流信号で割り、グローブラグの抵抗値を得、該得られた グローブラグ抵抗の大きさに関する信号を送出する手段（４６）； 所定のグローブラグ抵抗の大きさに関する信号を送出する手段（５０）； 前記得られたグローブラグ抵抗信号を前記所定のグローブラグ抵抗信号と比較し 、該両比較信号間の差に応じて抵抗誤差信号を送出する手段（４８）； 前記抵抗誤差信号を受信し、該抵抗誤差信号に応じて交流電源用入力信号を送出 する出力手段（５２）；及び前記グローブラグにだけ電力を供給し、前記交流電 源用入力信号を受け取り、該交流電源用入力信号に応じて抵抗制御信号を前記複 数のグローブラグ（２８、３０、３２、３４、３６、３８）に送出し、更に前記 グローブラグの抵抗値を前記予め定めたグローブラグ抵抗値に制御する第２の交 流電源手段（２６）；を備えた装置。 １９．前記電流検知手段（４０）が電流−電圧変換器（６０）を含む請求の範囲 第１８項記載の装置（２０）。 ２０．前記得られたグローブラグ抵抗信号が前記予め定めたグローブラグ抵抗信 号より小さいことに応じて、前記比較器手段（４８）が信号を出力する請求の範 囲第１８項記載の装置（２０）。 ２１．前記第２の交流電源手段（２６）が、前記交流電源用入力信号を受け取り 、前記第２交流電源（２６）の出力電圧を変更する交流電源用界磁巻線（９６） を含む請求の範囲第１８項記載の装置（２０）。 ２２．前記交流電源用入力信号が前記交流電源用界磁巻線（９６）の電流を変更 する請求の範囲第２１項記載の装置（２０）。 ２３．前記抵抗制御信号が前記グローブラグ（２８、３０、３２、３４、３６、 ３８）の抵抗値を前記予め定めたグローブラグ抵抗値を中心とした一定の範囲内 に維持する請求の範囲第１８項記載の装置（２０）。 ２４．前記抵抗制御範囲が前記予め定めたグローブラグ抵抗信号値のプラスまた はマイナス５パーセントである請求の範囲第１８項記載の装置（２０）。 ２５．前記抵抗制御信号がパルス巾変調電圧信号である請求の範囲第１８項記載 の装置（２０）。 ２６．前記グローブラグ（２８、３０、３２、３４、３６、３８）の抵抗値が、 前記抵抗制御信号の存在時に増大し、前記抵抗制御信号の不在時に減少する請求 の範囲第１８項記載の装置（２０）。 ２７．複数のグローブラグ（２８、３０、３２、３４、３６、３８）の抵抗値を 内燃機関（２４）の各種動作温度範囲にわたって制御する装置（２０）において ： 前記グローブラグの１つ（２８）を流れる電流を検知する手段（４０）； 前記検知電流を電圧に変換し、前記検知電流の大きさに関する信号を送出する手 段（６０）； 前記グローブラグの１つ（２８）の両端電圧を検知し、該検知電圧の大きさに関 する信号を送出する手段（４４）；前記検知電圧信号を前記検知電流信号で割り 、グローブラグの抵抗値を得、該得ちれたグローブラグ抵抗の大きさに関する信 号を送出する手段（４６）； 所定のグローブラグ抵抗の大きさに関する信号を送出する手段（５０）； 前記得られたグローブラグ抵抗信号と前記所定のグローブラグ抵抗信号とを比較 し、該得られたグローブラグ抵抗信号が予め定めたグローブラグ抵抗信号より小 さいことに応じて抵抗誤差信号を送出する手段（４８）； 予め定めたグローブラグ抵抗の大きさに関する信号を送出する手段（６８）； 前記検知されたグローブラグ電圧信号と前記予め定めたグローブラグ電圧信号と を比較し、該両比較電圧信号間の差に応じて電圧誤差信号を送出する手段（６６ ）； 閉回路したグローブラグの抵抗より小さく且つ前記予め定めたグローブラグ抵抗 値より大きい範囲内の抵抗値の大きさに関する予め定めたしきい抵抗信号を送出 する手段（７８）；前記得られたグローブラグ抵抗信号が前記予め定めたしきい 抵抗信号より小さいか大きいかにそれぞれ応じて、抵抗誤差信号と電圧誤差信号 の一方を選択する論理手段（８２）；前記選択された信号を受信し、該選択信号 に応じて交流電源用入力信号を送出する出力手段（５２）；及び前記交流電源用 入力信号に応答し、前記選択信号が前記抵抗誤差信号と前記電圧誤差信号のどち らであるかに応じてそれぞれ抵抗制御信号と電圧制御信号の一方を前記グローブ ラグ（２８、３０、３２、３４、３６、３８）に送出する第２の交流電源手段（ ２６）； を備えた装置。 ２８．前記論理手段（８２）がスイッチ（１０３）を含み、該スイッチ（１０３ ）の閉成に応じて前記電圧誤差信号を選択する請求の範囲第２７項記載の装置（ ２０）。 ２９．前記論理手段（８２）が、前記得られたグローブラグ抵抗が前記予め定め たしきい抵抗より小さいか大きいかにそれぞれ応じて前記抵抗誤差信号と前記電 圧誤差信号の一方を選択し、該選択信号を送出する増幅器（９０、９２）を含む 請求の範囲第２７項記載の装置（２０）。 ３０．前記電流検知手段（４０）が電流ミラー回路（６２）を含む請求の範囲第 ２７項記載の装置（２０）。 ３１．前記グローブラグの抵抗が、前記抵抗制御信号の存在時に増大し、前記抵 抗制御信号の不在時に減少する請求の範囲第２７項記載の装置（２０）。 ３２．前記グローブラグ電圧比較手段が、前記測定されたグローブラグ電圧信号 が前記予め定めたグローブラグ電圧信号より小さいことに応じて信号を送出する 請求の範囲第２７項記載の装置（２０）。 ３３．前記電圧制御信号がグロープラグ電圧を前記予め定めたグローブラグ電圧 に制御する請求の範囲第２７項記載の装置（２０）。 ３４．前記交流電源手段（２６）が界磁巻線（９６）を含む請求の範囲第２７項 記載の装置（２０）。 ３５．前記交流電源用入力信号が界磁巻線（９６）の電流を変更する請求の範囲 第３４項記載の装置（２０）。 ３６．前記界磁巻線（９６）の電流が、前記交流電源用入力信号が‘高’だと増 大し、前記交流電源用入力信号が‘低’だと減少する請求の範囲第３５項記載の 装置（２０）。