JPH0436070A - 予熱ヒータの通電制御装置 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、ディーゼル機関における予熱し−タの通電制
御装置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の始動補助用として、そのシリ
ンダーヘッド内の燃焼室には予熱ヒータが配設されてお
り、ディーゼル機関の始動に際し、予熱ヒータに通電し
て発熱させ、シリンダーヘッド内の圧縮空気の温度を上
昇させ、その始動を確実なものにしている。近年、とり
わけディーゼルエンジンの操作性をガソリンエンジン並
みに向上させるため、エンジン始動前の予熱時間を限り
なく短縮することが要求されている。

係る予熱ヒータの通電制御装置としては、従来よりグロ
ーリレーによる通電制御と定電流もしくは基準抵抗によ
る抵抗検知を利用して象、速加熱し、予熱ヒータの温度
が所定温度に達した後は、電圧陣下用抵抗に接続するか
、もしくはグローリレーの断続制御により安定加熱する
ものがある。

しかしながら、前記通電制御装置は急速加熱が可能であ
る反面、機械的な構造を有するリレー接点により断続制
御することから、該リレー接点を高速で断続させるには
限度があった。そのため、ディーゼル機関の停止中及び
稼働中とでは操作時の電源電圧が９乃至１５Ｖの間で変
動することから、電源電圧が低い場合、もしくは燃料噴
射等の外乱がある場合には所定温度への急速加熱ができ
ず、ディーゼル機関の始動性が著しく低下してしまう。

一方、電源電圧が高すぎると予熱ヒータの耐久性が劣化
すると言う問題があった。

そこで、前記欠点を解消するために、トランジスタによ
る通電制御と、予熱ヒータの端子電圧を検知することに
より、予熱ヒータの温度制御とディーゼル機関の始動後
の安定加熱を行う通電制御装置が、特開平１−１６３４
７０号公報に提案されている［発明が解決しようとする
課題１ しかしながら、前記通電制御装置によると、予熱ヒータ
の急速加熱の温度制御及び安定加熱の制御を予熱ヒータ
の端子電圧の検知のみで行っていることから、常時、予
熱し−タの温度を監視することにはならないため、依然
として燃料噴射等の外乱による始動遅れを生じる等、デ
ィーゼル機関の始動性を改善するに及ばず、その上、オ
ン抵抗が７０ｍΩ以上の高いトランジスタを使用してい
るため、大電流を必要とする予熱ヒータを通電制御した
場合には、大型の放熱器を必要とするほか、長時間に及
ぶ安定加熱を行うと前記トランジスタが破壊される恐れ
がある等の課題があった。

［発明の目的］ 本発明はこのような課題に鑑みて成されたもので、その
目的は電源電圧の変動にかかわらず、また燃料噴射等の
外乱があっても、予熱ヒータを設定温度に急速に加熱し
て、安定加熱することができ、ディーゼル機関の始動性
を向上した信軌性の高い予熱ヒータの通電制御装置を得
んとするものである。

［課題を解決するための手段１ 本発明の予熱ヒータの通電制御装置は、温度と抵抗値が
相関関係を有する予熱ヒータの通電制御装置において、
予熱ヒータの通電を断続制御する高出力用ＭＯＳ形電界
効果トランジスタと、該高出力用ＭＯＳ形電界効果トラ
ンジスタがオフ中に予熱ヒータの抵抗値を検出するだめ
の定電流を出力する抵抗検知用定電流回路とにより、予
熱ヒータへの通電中は、常時、高速の断続信号で予熱ヒ
ータの抵抗値を検知して上記高出力用ＭＯＳ形電界効果
トランジスタのドライブ回路を駆動制御し、設定温度を
調整維持するようにしたことを特徴とするものである。

［実施例１ 以下、本発明に係る予熱ヒータの通電制御装置を詳細に
説明する。第１図はこの予熱ヒータの通電制御装置の１
実施例を示す回路構成図である。

同図において、ｌはディーゼル機関の予熱ヒータ、２は
通電制御装置、３は電源である。通電制御装置２は高出
力用ＭＯＳ形電界効果トランジスタ４のドライブ回路５
、ゲート６、抵抗検知用定電流回路７、定電圧回路８、
水温判別回路９、サンプリングパルス発生回路１０、ラ
ッチ回路１１、タイマー回路１２及び設定温度比較回路
１３により構成されている。

先ず、温度と抵抗値の相関関係に基づく予熱ヒータ１の
設定抵抗値を通電制御装置２の設定温度比較回路１３の
基準電圧とする。通電制御装置２にキースイッチ１４で
電源電圧を印加することにより、定電圧回路８からドラ
イブ回路５、抵抗検知用定電流回路７、水温判別回路９
、サンプリングパルス発生回路ｌＯ、ランチ回路１１、
タイマー回路１２及び設定温度比較回路１３へそれぞれ
の駆動電源が供給され、ランチ回路１１が高出力用ＭＯ
Ｓ形電界効果トランジスタ４のドライブ回路５を駆動し
て予熱ヒータ１を通電加熱する。

同時にサンプリングパルス発生回路１０からサンプリン
グパルスが作動して抵抗検知用定電流回路７を駆動する
定電流が出力されている間は、ドライブ回路５はオフ状
態を保持する。前記定電流によって検出された予熱ヒー
タ１の抵抗値は、電圧として設定温度比較回路１３に入
力され、予め設定されている抵抗値、即ち設定温度値の
基準電圧と比較し、一致した時点でラッチ回路１１がド
ライブ回路５をオフ状態とする。

しかし、抵抗検知用定電流回路７は、一定の周期で予熱
ヒータ１の抵抗を高速の断続信号で検知し続けるため、
予熱ヒータ１の温度が低下すると、再度、ラッチ回路１
１がドライブ回路５を駆動して予熱ヒータ１に電力を供
給し、その温度を上昇させるということが繰り返され、
設定温度を調整維持するものとなっている。

次に、本発明に係る予熱ヒータの通電制御装置の作動を
第２図に示すタイムチャート及び第３図に示す通電制御
特性に基づき詳細に説明する。

キースイッチ１４をＯＦＦからＯＮにすると、通電制御
装置２の定電圧回路８に電源３の電圧が印加される。と
同時に、ディーゼル機関の冷却水温を検出する水温セン
サー１５の検出水温が、し、即ち３０°Ｃ以下の場合に
は、水温判別回路９がゲート６をＬの状態に設定し、高
出力用ＭＯＳ形電界効果トランジスタ４のドライブ回路
５は作動可能な状態となる。この状態に電源電圧が印加
されると、サンプリングパルス発生回路１０は一定の周
期でパルスを出し、ラッチ回路１１の出力は、初期にＬ
の状態となるためゲート６の出力はＨの状態となり、高
出力用ＭＯＳ形電界効果トランジスタ４が作動し、予熱
ヒータ１に電源３より電流が流れ、予熱ヒータ１は発熱
を開始する。

次に、抵抗検知用定電流回路７の出力が極短時間Ｈの状
態になると、ゲート６は一瞬、ＯＦＦとなり、ドライブ
回路５もＯＦＦとなって予熱ヒータ１には抵抗検知用定
電流回路７の定電流のみが流れ、予熱ヒータ１の抵抗値
、即ち予熱ヒータｌの温度を瞬時に検知する。この時の
抵抗値に相当する電圧が、設定温度比較回路１３に入力
され、設定抵抗値、即ち設定温度の基準電圧と比較し、
設定値に達していない場合は、ラッチ回路１１はＬの状
態を維持し、再度ドライブ回路５はＯＮとなり、予熱ヒ
ータ１には電流が印加される。

以上の一連の作動は、予熱ヒータ１が設定温度に達する
までの急速昇温時間１＋、繰り返される。

次に、予熱ヒータ１の温度が設定温度に近くなると、キ
ースイッチ１４はＳＴに入り、７エンジンのピストン（
不図示）が駆動し、燃料が噴射される。

しかし、燃料噴射による外乱があっても、予熱ヒータの
抵抗をＯ，１ｓｅｃ未満の高速の断続信号で検知し続け
て温度補正を行っているため、予熱ヒータは温度低下す
ることなくエンジンは瞬時に始動する。この始動により
オルタネータ（不図示）は発電を開始し、キースイッチ
１４がＳＴを切り離すことにより、タイマー回路１２に
アフターグロー時間が設定され、ラッチ回路１１よりグ
ローオフ時間ｔ２及びグローオン時間り、の信号を出し
てゲート６の出力をＯＮ、ＯＦＦすると共に、定電流出
力をＯＮ時間Ｌ４及びＯＦＦ時間時間で制御してアフタ
ーグロー設定時間経過後、自動的にＯＦＦとする。

なお、この通電制御装置には、電源３の過放電防止のた
めキースイッチ１４をＯＮにすると、一定時間内、例え
ば１５ｓｅｃ以内にオルタネータが作動しなかった場合
には、補助タイマー（不図示）により作動をＯＦＦにす
る機能を併設することもできる。

次に本予熱ヒータの通電制御装置の通電制御特性につい
て第１図乃至第３図に基づき説明する。

キースイッチ１４をＯＦＦからＯＮにすると、ラッチ回
路１１は強制的にし、ゲート６はＨの状態になり、一方
、水温判別回路９は作動状態のためゲート６はＬの状態
となることから、ドライブ回路５はＯＮとなり予熱ヒー
タｌは通電加熱される。

その後、約３０ｍ５ｅｃ後には抵抗検知用定電流回路７
の出力が１ｍ５ｅｃ間、Ｈの状態となり、約５への電流
を予熱ヒータに供給し、それにより発生する電圧を、設
定温度比較回路１３に入力して設定温度である基準電圧
と比較する。その結果、設定温度より低ければランチ回
路１１は前記状態を維持し、１ｍ５ｅＣ間の定電流出力
後にドライブ回路５は再度ＯＮとなり、予熱ヒータ１の
昇温を続行する。この作動は、設定温度に達するまでの
時間、即ち約３ｓｅＣ間の象、速昇温時間１．の間、繰
り返す。その間、予熱ヒータｌの温度検知が、約１００
回行われる。

また、本発明の通電制御装置はキースイッチ１４がＳＴ
、即ちスターター状態になっても、更に、エンジンスタ
ート後のアフターバーナーの状態においても、常にｔ４
＋ｔ５の周期で温度検知し、ドライブ回路５を通して予
熱ヒータｌに通電するため、電源電圧の変動や燃料噴射
による冷却に対しても常に一定の温度を保つこととなり
、始動性の良い予熱ヒータの通電制御装置とすることが
できる。

尚、高出力用ＭＯＳ形電界効果トランジスタとしては、
オン抵抗が１０乃至５０ｍΩの範囲が適切であり、とり
わけ１５ｍΩ以下が最も望ましい。

（実験例） 温度と抵抗値の相関が、常温で３００ｍΩ、９００°Ｃ
で約９５０■Ωを示す窒化珪素、炭化珪素及び窒化アル
ミ等のセラミックから成る電気絶縁性、耐熱性および機
械強度を有する焼結体中に、ダンゲステン、モリブデン
等の高融点金属から成る発熱抵抗体を埋設した予熱ヒー
タを使用し、設定温度を９００°Ｃとして、本発明の予
熱ヒータの通電制御装置を評価した。

その結果を、第４図乃至第６図に示す。

第４図は電源電圧の変動を想定した９乃至１３Ｖの電圧
条件下における設定温度に対する温度バラツキを、従来
の通電制御装置と比較したものであり、上記電圧の変動
に対し従来の通電制御装置では約７４０°Ｃから９１５
°Ｃまで大きく変化し、かつ温度バラツキが±５０°Ｃ
であるのに対し、本発明では、温度バラツキは±２５°
Ｃ以内となっている。

第５図は、２５乃至５００°Ｃの再始動時の温度におけ
る設定温度に対する温度バラツキを、第４図の場合と同
様にして比較したものであり、従来、温度が約８００°
Ｃから９４０°Ｃまで変化し、かつ±５０°Ｃもバラツ
クのに対して、本発明では＋３５℃以内となっている。

また、第６図は、燃料噴射による温度低下を想定して、
予熱ヒータにエアーを吹き付け、３００°Ｃまでの温度
低下における設定温度に対する予熱ヒータの温度降下を
、第４図及び第５図の場合と同様にして比較したもので
あり、２００°Ｃの温度低下量に対して、従来、約１０
０℃もの温度降下があったのが、本発明では、約１０℃
程度の温度降下となっている。

［発明の効果］ 畝上のように本発明の予熱ヒータの通電制御装置によれ
ば、予熱ヒータの通電を断続制御するオン抵抗の低い高
出力用ＭＯＳ形電界効果トランジスタと予熱ヒータの抵
抗値を検出するための抵抗検知用定電流回路を使用して
、常時、高速の断続信号で予熱ヒータの抵抗値を検知し
て上記高出力用ＭＯＳ形電界効果トランジスタのドライ
ブ回路を駆動制御し、設定温度を調整維持することから
、電源電圧の変動や燃料噴射等の外乱があっても、速や
かに予熱ヒータを加熱し安定加熱することができ、ディ
ーゼル機関の始動性が著しく向上した信幀性の高い予熱
ヒータの通電制御装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の予熱ヒータの通電制御装置の１実施例
を示す回路構成図、第２図は本発明の予熱ヒータの通電
制御装置の作動を説明するためのタイムチャート、第３
図は本発明の予熱ヒータの通電制御装置の通電制御特性
を示す図、第４図は電源電圧の変動時の設定温度に対す
る温度バラツキを示す図、第５図は再始動時の温度にお
ける設定温度に対する温度バラツキを示す図、第６図は
燃料噴射による温度低下時の設定温度に対する予熱ヒー
タの温度降下を示す図である。 ■　・　・・　予熱ヒータ ２　・・・　通電制御装置 ３　・・・　電源 ４　・・・　高出力用ＭＯＳ形電界効果トランジスタ ５　・・・　ドライブ回路 ６　・　・　・　ゲート ７　・・・　抵抗検知用定電流回路 ８　・・・　定電圧回路 ９　・・・　水温判別回路 １０　　・・・　サンプリングパルス発生回路１１　　
・・・　ラッチ回路 １２　　・・・　タイマー回路 １３　　・・・　設定温度比較回路 １４　　・・・　キースイッチ １５　　・・・　水温センサー 特許出願人（６６３）京セラ株式会社 第２図 第４ 図 ＋０　　　１１　　　　１２ 電源ｔ、ｆｔ＜ｖ＞ 第５図 Ａ始動ミー戻 （０Ｃ） 第６ 図 シ云１刀（イ６ト２丁１Ｅ （０Ｃ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　温度と抵抗値が相関関係を有する予熱ヒータの通電制
   御装置において、予熱ヒータの通電を断続制御する高出
   力用ＭＯＳ形電界効果トランジスタと、該高出力用ＭＯ
   Ｓ形電界効果トランジスタがオフ中に予熱ヒータの抵抗
   値を検出するための定電流を出力する抵抗検知用定電流
   回路とにより、予熱ヒータへの通電中は、常時、高速の
   断続信号で予熱ヒータの抵抗値を検知して上記高出力用
   ＭＯＳ形電界効果トランジスタのドライブ回路を駆動制
   御し、設定温度を調整維持するようにしたことを特徴と
   する予熱ヒータの通電制御装置。