JPH048629B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はデイーゼル機関など内燃機関の始動を
円滑に行うための始動補助装置に関する。

〔従来の技術〕

デイーゼル機関には、始動を容易にするためグ
ロープラグが装着され、該グロープラグに通電し
て予熱がなされる。

この予熱は、グロープラグの昇温速度を速く
し、できる限り短時間で行えることが望ましい。
このため、グロープラグを急速加熱型とし、グロ
ープラグの通電制御に２つのリレーを用い、第１
のリレーで大電流を供給して急速に加熱し、所定
温度に上昇後は第２のリレーを用い電流制限用抵
抗器を介して通電し、グロープラグ温度を所定温
度に保持する装置が提案されている。しかるにこ
の発明者らは、エンジンの始動直後の一定時間グ
ロープラグを高温に保ち始動直後のエンジンの回
転を円滑に行う、いわゆるアフターグローを行う
場合、エンジン回転速度の増大に伴う発電機での
発電量に起因する電源電圧の上昇でグロープラグ
に過電流が流れ、過昇温によるグロープラグ発熱
体の溶断が生じ易いことを見出した。これを防止
するためエンジン始動後の電圧条件で前記抵抗器
を設計すると、エンジン始動時の電圧低下でグロ
ープラグ温度を十分高温度に維持できず、エンジ
ン始動に支障を起こす。

この不具合の解決方法としては、一般に、抵抗
器に大きい正の抵抗温度特性を持たせ、印加電圧
上昇時に抵抗器の発熱、昇温に伴う抵抗値の増大
によりグロープラグへの通電量を低下させること
がなされる。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかるに、この抵抗器を大きい正の抵抗温度係
数を有する抵抗材のみで構成した場合には、第１
のリレーで通電した後、第２のリレーでこの抵抗
器を介してグロープラグへ通電すると、抵抗器で
の電流制御が強くなり、グロープラグを所定温度
に保持できにくい。また抵抗器の飽和温度状態で
このものの抵抗値を設定すると、第２のリレーで
通電を開始するときに抵抗値が小さいため、電流
制限が小さくなつてグロープラグ温度が過昇温
し、溶損に至らしめる欠点があつた。

本発明の目的は、エンジン始動前の予熱時には
グロープラグを十分な温度に保持し、エンジン始
動後のアフターグロー時には電源電圧が上昇して
もグロープラグへの印加電圧が上昇せず、グロー
プラグの過昇温を確実に防止できるグロープラグ
の電流制限用抵抗器を備えたデイーゼル機関の始
動補助装置の提供にある。

〔課題を解決するための手段〕

上記課題を解決するため、本発明は、バツテリ
ーおよび機関により駆動される発電機からなる電
源Ｂと、急速加熱昇温型グロープラグＧと、前記
電源ＢからグロープラグＧに大電流を供給するた
めの急速昇温用リレーと、前記電源Ｂから電流
制限用抵抗器２を介して前記グロープラグＧに限
定した電流を流す温度維持用リレーと、前記リ
レーおよびリレーを制御する通電制御装置１
からなるデイーゼル機関の始動補助装置におい
て、 通電制御装置１は、予熱開始から一定時刻ｔ１
の間リレーをオンしてグロープラグＧに大電流
を流し、該一定時刻ｔ１終了後リレーをオフす
るとともに一定時刻ｔ２の間リレーをオンし、
該一定時刻ｔ２の終了後リレーをオフし、 前記抵抗器２は、金属容器２０内に発熱体Ｈを
絶縁して収容してなり、 発熱体Ｈは、電気抵抗線を螺旋状に巻いて形成
され、大きい正の抵抗温度係数を有する第１の抵
抗材４と、該抵抗材４より十分小さい正の抵抗温
度係数を有する第２の抵抗材５と直列接続すると
ともに、 第１の抵抗材４は、その中間において、線径を
変えること、巻きピツチを粗密にすること、また
は巻き径を変えることにより、抵抗材４の一部
を、機関の始動後のアフターグローにおいて温度
の上昇が急速な電気抵抗急増部４１とし、 予熱時中は、低温に維持され、機関始動後は、
急速に昇温して機関始動後の発電機による高圧電
流がグロープラグＧに流れることを抑制する構成
を採用した。

〔作用および発明の効果〕

グロープラグの通電制御装置１の作用を第７図
のフローチヤートとともに説明する。

グロープラグの通電制御装置１は、キースイツ
チをONとした機関の始動時にタイマTM１をス
タートさせ、予熱状態としてタイマTM１の出力
信号により、リレー３１、リレー、接点ａを
オンさせ、急速加熱昇温型グロープラグＧに設定
時間、大電流を流す。これによりグロープラグＧ
は急速昇温し、機関の始動に好適な予熱温度（約
900℃）に達する。

タイマTM１がｔ１をカウントするとタイマ
TM１、リレー３１、リレー、接点ａはオフ
し、またタイマTM１がオフすると同時にタイマ
TM２がスタートし、リレー３２、リレー、接
点ａもオンする。このため通電制御装置１は、
電流制限用抵抗器２を通してグロープラグＧに限
定した電流を流す。この予熱時は、電源電圧はバ
ツテリー電圧で低く、抵抗器２の温度は低いので
第１の抵抗材４の抵抗値も低く、抵抗器２での電
流制限は比較的小さい。このため、電源電圧は低
いにもかかわらず、グロープラグＧへ十分な電流
が供給され、予熱温度（約900℃）は維持される。

ts後にキースイツチをONからSTとするとエン
ジンが始動し、キースイツチはSTからONに戻
る。このとき、電源電圧はエンジンにより駆動さ
れる発電機となり、電圧が上昇する。これにより
アフターグロー時に、抵抗器２には、予熱時より
大きい電流が流れるので、抵抗器２での発熱量は
増大する。この結果、第１の抵抗材４は昇温して
抵抗値は増大する。とくに電気抵抗急増部４１
は、アフターグロー時の大電流に対する抵抗値の
増大作用が大きい。このため、グロープラグＧへ
の電流制限は大きくできる。この結果、グロープ
ラグＧは供給電流が低減して、前記予熱温度（約
900℃）より幾分低いアフターグロー温度（約800
℃）に降温する。

タイマTM２はｔ２後にオフとなり、同時に
TM２の出力信号によりリレー３２、リレー、
接点ａもオフとなる。

この抵抗器２においては、前記予熱温度（約
900℃）は、第１の抵抗材４と第２の抵抗材５と
の比率で、適当に設定できる。

また、使用時に温度上昇が大きく、従つて抵抗
値の増大率が大きい抵抗急増部４１により、アフ
ターグロー温度（約800℃）を適性に設定できる。

これにより、このデイーゼル機関の始動補助装
置では、エンジン始動時には急速加熱昇温型グロ
ープラグＧを十分な予熱温度（約900℃）に保持
し、エンジン始動後に電源電圧が上昇してもグロ
ープラグＧへの過電流を防止でき、アフターグロ
ー時にもグロープラグＧの温度を適性に制御する
ことができる。

〔実施例〕

つぎに本発明を図に示す一実施例に基づき説明
する。

第１図はこの発明のデイーゼル機関の始動補助
装置を示し、Ａはエンジンのキースイツチ、Ｂは
バツテリーおよび機関により駆動される発電機か
らなる電源、Ｇは副燃焼室に装着された急速加熱
型グロープラグである。なお急速加熱型グロープ
ラグＧとは、発熱体に大きい正の抵抗温度係数の
金属を用い、電源に接続すると低温時は大電流が
流れて急速に昇温し、昇温とともに電流が減少し
て昇温速度が低下する特性を備えたグロープラグ
である。

グロープラグＧへの通電制御装置１は、グロー
プラグＧを急速に昇温させる目的で大電流を供給
するための急速昇温用リレーと、グロープラグ
Ｇが所定温度に昇温した後、その温度を維持させ
る目的で電流制限用抵抗器２を介して限定された
電流を通電するための温度維持用リレーと、時
定数を決定するためのRC充放電回路、基準電圧
設定用の分圧回路および比較器からなり、前記リ
レーを制御するタイマTM１と、タイマTM１
と同様の構成を有し、前記リレーを制御するタ
イマTM２と、タイマTM１がリレーを制御す
るために該タイマTM１がハイレベルの出力を生
じたときにリレーと電源Ｂとを接続するように
するリレー３１と、タイマTM２がリレーを制
御するために該タイマTM２がハイレベルの出力
を生じたときにリレーと電源Ｂとを接続するよ
うにするリレー３２とからなる。

運転者がエンジンのキースイツチＡをOFFか
らONとすることにより、グロープラグＧおよび
通電制御装置１への通電を開始すると、グロープ
ラグＧの温度Ｔは、第２図の如く、まずタイマ
TM１の設定時限ｔ１の間にリレーが接点ａ
を閉じて大電流を流すので、急速に昇温して温度
Ｔ０（900℃）となる。その後は、タイマTM２
の出力によりリレーが接点ａを閉じていて電
流制限用抵抗器２を通して通電するので、ほぼ温
度Ｔ０に維持する。この状態で運転者がキースイ
ツチＡをSTへ投入してスタータ・モータ駆動の
操作を行うと、機関は円滑に始動する。

第３図は、電流制限用抵抗器２の一実施例を示
す。

２０は、外壁に機関のインテイークマニホール
ドの取付けねじ２１が形成され、締結用ボルト状
の頭部２２を有する金属容器、Ｈは金属容器２０
内に絶縁材を介して収容されている抵抗器２の発
熱体であり、ニクロム線、鉄クロム線、純ニツケ
ル線などの抵抗金属線を螺巻してなる。

本実施例では発熱体Ｈは、正の大きい抵抗温度
係数を有する純ニツケル線を螺巻した第１の抵抗
材４（抵抗値R4）と、抵抗温度係数がほぼ一定
の鉄クロム線を螺巻した第２の抵抗材５（抵抗値
R5）とを接続金具２３で直列接続して形成され
ている。

抵抗材４は、その一部（この実施例では、図示
左半分）が密巻きにされ、粗巻きにされた他部
（粗巻部）４２（図示右半分）に比較し、通電さ
れたとき温度上昇が早く、抵抗値が急速に増大す
る電気抵抗急増部（密巻部）４１となつている。
なお、この発明において、電気抵抗急増部４１と
は、例えば電熱コイルの一部を他部に比べ密巻き
し、通電時の発熱密度が他部より高く、通電によ
り局部的に急速昇温し、その結果、正の大きい抵
抗温度係数により抵抗値が急速に増大する部分を
さす。

電気抵抗急増部４１の抵抗値をR41、該電気抵
抗急増部（密巻部）４１に対し２倍のピツチで粗
巻きにした他部（粗巻部）４２の抵抗値をR42と
する。リレーを介して通電がなされ、抵抗器２
の温度が上昇してくると、上記抵抗値R41、
R42、R5は第５図に示すグラフの如く変化する。

２４，２５は発熱体Ｈの両端子に接続した耐熱
性の絶縁被覆付きリード線、２６は金属容器２０
の内壁と発熱体Ｈとを絶縁するため、両者の間に
介在させた容器状の絶縁体であり、本実施例では
金属容器２０の内壁に密着するセラミツク製有底
円筒体が用いられている。

２７は金属容器２０内および絶縁体２６内に充
填された絶縁性充填材であり、マグネシア、アル
ミナ等のセラミツク粉体が用いられる。また、耐
熱固着剤等でモールドしてもよい。

６は金属容器２０の開口部を塞ぐため、該開口
部に嵌着された蓋、６１は該蓋６に設けたリード
線採り出し用穴６２，６３と、該穴６２，６３を
挿通するリード線２４，２５とのシール材、２８
は機関に取付けた際の漏れを防止するためのパツ
キンである。

このデイーゼルエンジンの始動補助装置は、つ
ぎの様に作用する。

キースイツチＡをONに投入し、急速昇温用リ
レーをタイマTM１の設定時限ｔ１までの間オ
ンさせて、グロープラグＧに大電流を流す。これ
によりグロープラグＧは、第６図イに示す如く、
予熱温度900℃まで上昇する。設定時刻ｔ１にリ
レーをオフするとともにリレーをオンし、抵
抗器２を介してグロープラグＧへ通電し、予熱温
度900℃を保持する。

抵抗器２は、大きい正の抵抗温度係数を有する
第１の抵抗材４のもつ、抵抗値R41、R42の合成
抵抗値R4と、抵抗温度係数の小さい抵抗材５の
もつ抵抗値R5との合成抵抗値RTで通電制御され
る。

予熱時、すなわちエンジン始動前における電源
Ｂの電圧（バツテリー電圧）が低いときは、この
抵抗器２での電力消費量も少なく発熱量も小さい
ので、この合成抵抗値RTは低い抵抗値を有して
いる。この予熱で、グロープラグＧは第６図のロ
に示す如く、予熱温度900℃を保持する。この状
態の予熱温度の保持は、発熱体Ｈの温度が余り高
くないため、合成抵抗値RTによるグロープラグ
Ｇの印加電圧抑制作用は小さい。

この状態でts時にキースイツチＡをSTに投入
し、スターターモータを作動させると、機関は自
力回転を始め始動し、キースイツチＡはONに戻
る。この状態においてもグロープラグの通電制御
装置１は、タイマTM２の出力時限ｔ２が終わる
までリレーを介してグロープラグＧに通電を持
続し、アフターグローを行う。

アフターグロー時、すなわちエンジン始動（ts
時）後は、電源電圧の上昇（発電機での発電によ
る）する。これにより抵抗器２は、電流の増大で
発熱量が増加し、発熱体Ｈが昇温する。抵抗温度
係数の大きい第１の抵抗材４は昇温により抵抗値
R4は急増し、特に温度上昇を大きくした電気抵
抗急増部４１での抵抗値R41は極めて急速に増大
する。この結果、グロープラグＧへの印加電圧は
大きく抑制されるので、グロープラグＧは、電流
の供給が幾分低減し、温度は第６図のハに示す如
くアフターグロー温度800℃に降温し、最適なア
フターグローがなされる。

このグロープラグＧの印加電圧抑制は、第１の
抵抗材４と第２の抵抗材５との抵抗温度係数（抵
抗値）の比率で適切に設定することができる。ま
た、大きい正の抵抗温度係数を持つ抵抗材４をそ
の一部において、巻きピツチを粗密にすること、
線径を変えることにより、または巻き径を変える
ことで、通電時に発熱密度が高く、よつて温度上
昇が大きく、これにより抵抗値の増大率が極めて
大きい電気抵抗急増部４１を設けることで、電源
電圧の増大にともなうグロープラグＧへの過電流
を防止しながら、アフターグロー温度800℃を容
易に設定することができる。

すなわち、予熱温度900℃を得るためには、電
源電圧の低い状態に合わせて第１の抵抗材４のも
つ抵抗値R4と第２抵抗材５の持つ抵抗値R5とを
適切に選択する。アフターグロー温度800℃は、
電源電圧の高い状態に合わせて第１の抵抗材４の
持つ電気抵抗急増部４１の抵抗値R41および他部
４２の抵抗値R42を選択し、グロープラグＧへの
印加電圧制御を抑制しながら適切に設定する。こ
れによりグロープラグＧの予熱およびアフターグ
ローの温度を最適に設定することが可能となる。

タイマTM２の出力でリレーにより通電がな
されている間、抵抗器２は気筒数および電圧条件
でその熱量は異なるものの、およそ60cal／秒
（250ジユール／秒＝250W）のジユール熱を発生
するが、第４図に示すごとく、抵抗器２を機関の
インテークマニホールド中に設置しておくことに
より、吸気を加熱することができ、有効である。
さらに金属容器の表面積を大きくして放熱性を向
上させるため、金属容器の表面を凹凸にするか、
フインを取付けてもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のグロープラグの電流制御用抵
抗器を用いるデイーゼルエンジンの始動補助装置
の構成図、第２図はグロープラグの温度変化の一
例を示すグラフ、第３図は本発明のグロープラグ
の電流制限用抵抗器の断面図、第４図はエンジン
の概略図、第５図は各抵抗体の抵抗値変化を示す
グラフ、第６図は本発明のグロープラグの電流制
限用抵抗器を、第１図に示す始動補助装置に用い
たときの通電時間と温度の変化を示すグラフ、第
７図は本発明の作用のフローチヤートである。 図中、１……グロープラグの通電制御装置、２
……電流制限用抵抗器、４……第１の抵抗材、４
１……電気抵抗急増部、５……第２の抵抗材、２
０……金属容器、Ｇ……急速加熱型グロープラ
グ、Ｂ……電源、Ｈ……発熱体、ｔ１，ｔ２……
設定時刻、……急速昇温用リレー、……温度
維持用リレー。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ バツテリーおよび機関により駆動される発電
   機からなる電源Ｂと、急速加熱昇温型グロープラ
   グＧと、前記電源ＢからグロープラグＧに大電流
   を供給するための急速昇温用リレーと、前記電
   源Ｂから電流制限用抵抗器２を介して前記グロー
   プラグＧに限定した電流を流す温度維持用リレー
   と、前記リレーおよびリレーを制御する通
   電制御装置１からなるデイーゼル機関の始動補助
   装置において、 通電制御装置１は、予熱開始から一定時刻ｔ１
   の間リレーをオンしてグロープラグＧに大電流
   を流し、該一定時刻ｔ１終了後リレーをオフす
   るとともに一定時刻ｔ２の間リレーをオンし、
   該一定時刻ｔ２の終了後リレーをオフし、 前記抵抗器２は、金属容器２０内に発熱体Ｈを
   絶縁して収容してなり、 発熱体Ｈは、電気抵抗線を螺旋状に巻いて形成
   され、大きい正の抵抗温度係数を有する第１の抵
   抗材４と、該抵抗材４より十分小さい正の抵抗温
   度係数を有する第２の抵抗材５と直列接続すると
   ともに、 第１の抵抗材４は、その中間において、線径を
   変えること、巻きピツチを粗密にすること、また
   は巻き径を変えることにより、抵抗材４の一部
   を、機関の始動後のアフターグローにおいて温度
   の上昇が急速な電気抵抗急増部４１とし、 予熱時中は、低温に維持され、機関始動後は、
   急速に昇温して機関始動後の発電機による高圧電
   流がグロープラグＧに流れることを抑制すること
   を特徴とするデイーゼル機関の始動補助装置。