JPH0686860B2 - グロ−プラグ通電制御装置 - Google Patents

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エンジンの低温始動時等に用いるグ
ロープラグの通電制御装置に関し、特に、グロープラグ
への不要な通電を防止することができる装置に関する。

〔従来の技術〕

グロープラグはディーゼルエンジンの燃焼室内を加熱
し、エンジンの始動性を良好にするものである。従来の
グロープラグ通電制御装置では、車両のキースイッチを
停止位置（OFF位置）から運転位置（ON位置）に操作し
た時点からグロープラグへの通電を開始し、所要の予熱
時間経過後にインジケータランプを消灯させて運転者に
予熱が完了したことを知らせ、エンジンの始動を行うこ
とが広く用いられている。

しかし、始動時に一律にグロープラグへの通電を行うこ
ととすると、エンジンが充分に暖っている場合など予熱
を必要としないときにもグロープラグに通電されること
になり、グロープラグの寿命を縮める要因になる。この
ため、エンジンの冷却水温度を検出し、たとえば40℃以
上の場合にはグロープラグへの通電を行なわないように
した装置も提案されている（特開昭56−107966号）。

しかしながら、グロープラグへの通電の要、不要は単純
に冷却水温度で決定されるものではなく、吸気温度は勿
論、エンジンのコンプレッション性能等にも影響される
ものである。このため、冷却水温度が高くても、コンプ
レッションの低下等により、グロープラグの予熱なしで
はエンジンが始動しにくく、長時間のクランキングを要
したり、排気に白煙を生じたりすることがあるという問
題点があった。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明は上記の問題点を解決するためなされたものであ
り、グロープラグへの不要な通電を防止しグロープラグ
の寿命を向上させると共に、エンジンの始動特性が悪い
場合には直ちにグロープラグへの通電加熱を開始し、始
動を確実に容易に行うことができるグロープラグ通電制
御装置を提供することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

このため本発明では、エンジンの運転を可能とする運転
位置及びスタータを作動させる始動位置とを操作位置と
して有し、その始動位置は運転位置の次に配置され始動
位置への操作力を失なうと運転位置に自動復帰するキー
スイッチと、前記キースイッチが一旦始動位置に操作さ
れた後運転位置に戻された状態でエンジンが始動してい
ない場合に信号を出力する操作条件判別手段と、前記操
作条件判別手段からの信号により、グロープラグへの通
電を開始するグロープラグ通電手段とを備えることを特
徴とするグロープラグ通電制御装置が提供される。

〔作用〕

上記の構成によれば、キースイッチの操作位置を最初に
始動位置にした初回のクランキング時には操作条件判別
手段から信号が出力されずグロープラグへは通電されな
い。それ故、初回のクランキングでエンジンの始動に成
功した場合にはグロープラグへの不要な通電を防止でき
る。

一方、初回の短時間のクランキングではエンジンが始動
しなかった場合には、キースイッチを運転位置に一旦戻
すことにより操作条件判別手段から信号が出力され、グ
ロープラグへの通電加熱が直ちに開始される。それ故、
エンジンの始動特性が悪い場合にも２回目以降のクラン
キングにより容易に確実に始動することができる。上記
の様に、クランキングしてもエンジンが始動しない場合
にキースイッチを始動位置から運転位置に戻し、少し休
んだ後に再度クランキングを試みるのは極く自然な操作
である。

〔実施例〕

本発明の一実施例について図面に従って具体的に説明す
る。

第１図は本発明に係るグロープラグ通電制御装置の回路
図である。

ディーゼルエンジンの気筒毎に設けられたグロープラグ
１はまとめて並列に接続され、温度検出用抵抗２が直列
に接続されている。グロープラグ１のマイナス側は直接
エンジンにアースされる。ここでは４気筒のエンジンを
想定しているためグロープラグ１は４本である。温度検
出用抵抗２にはリレー４の接点を介して車輌用電源であ
る電池６の電圧が印加される。グロープラグ１は正の抵
抗温度係数を有する抵抗発熱体であり、900℃以上の温
度に到達可能である。リレー４が励磁されるとグロープ
ラグ１には温度検出用抵抗２を経由して直接電池６の電
圧が印加され、急速に加熱される。

制御ユニット７には電池６からキースイッチ８を介して
車輌用電源が供給される。制御ユニット７は温度検出用
抵抗２の両端の電圧を検出し、リレー４のコイル4Aを励
磁すると共に予熱表示ランプ９を点灯する。

キースイッチ８は、その操作位置に停止位置（OFF位
置）、エンジンの運転を可能とする運転位置（ON位置）
及びスタータを作動させクランキングをする始動位置
（ST位置）の三つの操作位置を有する。そして、始動位
置は運転位置の次の操作位置に配置され、手指をキース
イッチ８から離し、始動位置への操作力を失なうと運転
位置に自動復帰する。運転位置接点（ON接点）8Aには、
運転位置及び始動位置が選択されたときに電池６からの
電圧が供給され、制御ユニット７に電源を供給する。始
動位置接点（ST接点）8Bには、始動位置が選択されたと
きに電池６の電圧が現われ、ハイレベルの信号を制御ユ
ニット７に与える。

また、制御ユニット７には、水温センサ10及びチャージ
ランプリレー11からの信号が与えられる。水温センサ10
はサーミスタからなり、冷却水の温度を検出する。

チャージランプリレー11の接点はノーマルクローズ接点
であり、エンジンが始動を完了し図示しないオルタネー
タが発電を開始することにより励磁され接点が開かれ
る。チャージランプリレー11は、本来、オルタネータが
発電をしない間図示しないチャージランプを点灯させる
ためのものであるが、ここではエンジンの始動を検出す
る始動検出手段を構成している。そして、エンジンが始
動を完了しているときにハイレベルの信号を制御ユニッ
ト７に与える。

制御ユニット７の内部構成について説明する。

グロープラグ温度検出部15は、温度検出用抵抗２とグロ
ープラグ１との電圧比からグロープラグ１の抵抗値を検
出し、その抵抗値が所定値以上になったときに出力15a
がハイレベルに反転する。グロープラグ１の抵抗値は、
通常の金属体と同様に温度に大略比例して上昇するか
ら、結果的にグロープラグ１の温度を検出していること
になる。そして、グロープラグ温度検出部15の出力15a
がロウレベルからハイレベルに反転するときのグロープ
ラグ１の温度は900℃程度に設定されている。ここで、
リレー接点４が開いているときは、グロープラグ温度検
出部15の２入力共に低抵抗値のグロープラグ１を通して
アース電位になるが、この場合出力15aは強制的にハイ
レベルになるよう構成されている。

水温検出部16は、サーミスタからなる水温センサ10の抵
抗値を検出し、冷却水温が50℃以上のときにその出力16
aがハイレベルに反転する。また、水温センサ10からの
水温情報は予熱表示タイマ部17及びアフタグロータイマ
部18に伝えられる。

予熱表示タイマ部17は、予熱表示ランプ９を点灯する時
間を設定するためのタイマであり、キースイッチ８が運
転位置8Aにされ電源が供給された時点から、第２図に示
す様に、冷却水温度に対応して数秒の間、その出力17a
をロウレベルとし、ランプ駆動部19を介して予熱表示ラ
ンプ９を点灯させる。

アフタグロータイマ部18は、グロープラグ１を加熱後に
安定予熱する時間を設定するためのタイマであり、グロ
ープラグ１への通電が開始された時点から、第３図に示
す様に、冷却水温に対応して数十秒の間その出力18aを
ロウレベルとする。また、アフタグロータイマ部18はリ
セット入力端子18Cを有し、リセット入力端子18Cがハイ
レベルである間、即ち、キースイッチ８で始動位置（ST
位置）が選択されている間はその出力18aはロウレベル
を保ち、リセット入力端子18Cがロウレベルに反転した
時点から第３図に示すアフタグロータイマ時間の計時が
再開される。

操作条件判別部20について説明する。グロープラグ１へ
の通電の開始は主として操作条件判別部20により制御さ
れる。

キースイッチ８の始動位置接点（ST接点）8Bからの信号
はＲ−Ｓフリップフロップ21のセット端子に入力され
る。運転位置接点（ON接点）8Aからの信号は微分回路22
に入力され、その立上り微分パルスによってＲ−Ｓフリ
ップフロップ21がリセットされる。Ｒ−Ｓフリップフロ
ップ21の出力21aはNANDゲート23に入力される。NANDゲ
ート23のもう一方の入力端子にはNORゲート24の出力が
入力され、NORゲート24には始動位置接点（ST接点）8B
からの信号及びチャージランプリレー11からの信号が入
力される。NANDゲート23の出力はインバータ25により反
転され操作条件判別部20の出力20aとして出力する。

操作条件判別部20では、キースイッチ８が運転位置（ON
位置）から一旦始動位置（ST位置）に操作された後ON位
置に戻った際に、エンジンが未だ始動せずチャージラン
プリレー11の接点が未だ閉じている場合を検出し、その
出力20aをハイレベルにする。

操作条件判別部20の出力20aは、微分回路31に送られ、
その立上り微分が出力される。

三つの立上り微分回路31、32、33の出力がOR回路34で併
合され、リレー駆動部40に送られる。OR回路34の出力34
aはリレー４のコイル4Aの励磁を開始する信号として用
いられる。

第１の微分回路31には操作条件判別部20の出力20aが入
力され、その立上り微分が出力される。

第２の微分回路32にはANDゲート35の出力が入力され
る。ANDゲート35は反転入力端子を有するゲートであ
り、その反転入力端子には水温検出部16の出力16aが入
力され、正入力端子にはキースイッチ８のON接点8aから
の信号がバッファ36を介して入力される。それ故、第２
の微分回路32は、冷却水温が50℃以下の場合にキースイ
ッチ８がOFF位置からON位置に廻した瞬間を検出してパ
ルス状の信号を出力する。

第３の微分回路33には休止タイマ部37からの出力37aが
入力される。休止タイマ部37は、グロープラグ１の加熱
中にリレー４を断続しグロープラグ１の温度を800℃か
ら900℃程度に保つためのタイマであり、グロープラグ
温度検出部15の出力15aがハイレベルに反転した時点（9
00℃に到達した時点）から所定時間（たとえば２秒）後
にその出力37aがハイレベルにされる。それ故、第３の
微分回路33は、グロープラグ１の温度が900℃に到達後
所定時間（２秒）経過時にパルス状の信号を出力する。

リレー駆動部40は、OR回路34からのパルス状の信号が入
力されるトリガ入力端子40Bと、駆動停止入力端子40Cと
の二つの入力端子を有する。駆動停止入力端子40Cがハ
イレベルであってもトリガ入力端子40Bが瞬時ハイレベ
ルにされると、リレーコイル4Aは励磁され、リレー接点
４が閉じてグロープラグ１への通電が開始される。通
常、通電開始時にはグロープラグ１の温度は900℃以下
であるから、リレー接点４が閉じられると同時にグロー
プラグ温度検出部15の出力15aはロウレベルに反転す
る。そして、グロープラグ１の温度が上昇し900℃に到
達して出力15aが再びハイレベルに反転するまでリレー
コイル4Aの励磁を持続する。

リレー駆動部40の駆動停止入力端子40Cには三入力ORゲ
ート41の出力が接続される。三入力ORゲート41の入力に
は、アフタグロータイマ部18の出力18a、グロープラグ
温度検出部15の出力15a、及びANDゲート42の出力42aが
接続される。ANDゲート42には水温検出部16からの出力1
6a及び操作条件判別部20の出力の反転信号であるNANDゲ
ート23の出力23aが入力される。それ故、三入力ORゲー
ト41の出力がハイレベルにされリレー駆動部40の駆動停
止入力端子40Cがハイレベルにされるのは、冷却水温が5
0℃以上でかつ操作条件判別部20の出力20aがロウレベル
の場合、グロープラグ１の温度が900℃以上になった場
合、及びアフタグロータイマ部18の計時が完了した場合
の三つの場合である。

上記の微分回路31、32、33、ORゲート34、リレー駆動部
40、三入力ORゲート41、休止タイマ部37、水温検出部1
6、アフタグロータイマ部18等により、操作条件判別部2
0からの信号によりグロープラグ１への通電加熱を開始
するグロープラグ通電手段を構成している。

以上の構成に基き作動について説明する。

第４図は最初のクランキングによる始動に失敗した場合
の作動を示すタイミングチャートである。冷却水温度は
50℃以上を想定している。

運転者はキースイッチ８をいきなり始動位置（ST位置）
まで操作しクランキングを行ったが、エンジンが始動し
ないためキースイッチ８を一旦運転位置（ON位置）に戻
し、一呼吸待ってから再度始動を試みる。

この場合、最初のクランキング操作（図中にP1で示す）
でＲ−Ｓフリップフロップ21がセットされるが、キース
イッチ８を始動位置（ST位置）に操作中の間はNORゲー
ト24が開かず、NANDゲート23の出力23aはハイレベル、
操作条件判別部20の出力20aはロウレベルのままであ
る。また、冷却水温が50℃以上であるので水温検出部16
の出力16aによりANDゲート35が閉じられ、一方、三入力
ORゲート41の出力41aはハイレベルにされる。それ故、
初回のクランキング操作中はリレー４は励磁されること
なくグロープラグ１への通電は行なわれない。

キースイッチ８を運転位置（ON位置）に戻すと、エンジ
ンが始動を完了しチャージランプリレー11が開かれてい
ない限りNORゲート24が開かれ、Ｒ−Ｓフリップフロッ
プ21の出力21aがそのまま操作条件判別部20の出力20aと
して出力されハイレベルとされる。この結果、水温検出
部16からの信号がANDゲート42に阻止され三入力ORゲー
ト41の出力41aがロウレベルにされると共に、微分回路3
1からの立上り微分パルスがORゲート34を経由してリレ
ー駆動部40に入力され、リレー４の励磁が開始される。

リレー４が励磁されグロープラグ１への通電が開始され
るとグロープラグの温度が上昇し、数秒で900℃に到達
する。900℃に到達するとグロープラグ温度検出部15の
出力15aがハイレベルに反転し、三入力ORゲート41の出
力41aをハイレベルにしてリレー４の励磁を停止しグロ
ープラグ１への通電を中断する。通電が中断されてから
２秒後に休止タイマ部37の出力37aがハイレベルにな
り、微分回路33からの立上り微分パルスがORゲート34を
経由してリレー駆動部40に入力され、グロープラグ１へ
の通電が再開される。この２秒間の中断の間にグロープ
ラグ１は自然冷却し、約800℃まで下がる。以後はこの
動作を繰返し、グロープラグ１の温度は約800℃と900℃
の間に制御される。

やがてアフタグロータイマ部18の計時が完了し、その出
力18aがハイレベルに反転すると三入力ORゲート41の出
力41aがハイレベルになり（図中にP3で示す）、グロー
プラグ１への通電加熱を終了する。

この様にして初回のクランキング操作による始動に失敗
すると、冷却水温が50℃以上であるにもかかわらず、直
ちにグロープラグ１への通電加熱が行なわれる。それ
故、次回のクランキング操作時（図中にP2で示す）に
は、容易に確実にエンジンの始動を行うことができる。
また、エンジンの始動後も、アフタグロータイマ時間の
間グロープラグ１への通電加熱が維持されるため排気に
白煙を生じたりすることがない。

第５図は最初のクランキングによる始動に成功した場合
の作動を示すタイミングチャートである。冷却水温度は
50℃以上を想定している。

この場合、最初のクランキング操作（図中にP1で示す）
による作動は第４図で説明した作動と全く同様に進行す
る。しかし、初回のクランキング操作によりエンジンの
始動に成功し、チャージランプリレー11が開かれるた
め、NORゲート24が閉じられ、操作条件判別部20の出力2
0aはロウレベルのまま維持される。それ故、リレー４が
励磁されることがない。このため、グロープラグ１への
不要の通電を防止しグロープラグ１の寿命を向上させる
ことができる。

第６図は最初のクランキング操作により、エンジンは一
旦始動したものの始動が充分ではなく、すぐにエンジン
ストールを起した場合の作動を示すタイミングチャート
である。

この場合、第４図で説明した作動と大略同様に進行す
る。相違点は、一旦エンジンが始動し、チャージランプ
リレー11からの信号がハイレベルになるため、その間は
NORゲート24が閉じられ操作条件判別部20の出力20aがロ
ウレベルに保たれる点である。エンジンストールを起
し、チャージランプリレー11からの信号がロウレベルに
落ちた時点からグロープラグ１への通電が開始される。
このため、次回のクランキング操作時（図中にP2で示
す）では容易に確実にエンジンの始動を行うことができ
る。

上記の３つの作動例では、いずれも冷却水温度が50℃以
上の場合を想定した。冷却水温度が50℃以下の場合に
は、水温検出部16からの出力16aがロウレベルになり、
反転入力端子を有するANDゲート35が開かれる。それ
故、キースイッチ８の運転位置接点8Aからの信号により
微分回路32から立上り微分パルスが出力され、キースイ
ッチ８を運転位置（ON位置）に操作すると同時にグロー
プラグ１への通電が開始される。これにより、冷却水温
度が低い場合には無条件でグロープラグへの通電加熱が
行なわれ、エンジンの始動を容易にすることができる。

〔発明の効果〕

以上述べたように本発明は上記の構成を有し、初回のク
ランキングによるエンジンの始動に失敗した場合には直
ちにグロープラグへの通電加熱を開始するものであるか
ら、グロープラグへの不要の通電を防止しグロープラグ
の寿命を向上させると共に、エンジンの始動特性が悪い
場合には直ちにグロープラグへの通電加熱を開始し、容
易に確実にエンジンの始動を行うことができるという優
れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例を示し、第１図は回路図、第２
図及び第３図は冷却水温度との関係を示す特性図、第４
図乃至第６図は作動を説明するタイミングチャートであ
る。 １……グロープラグ、２……温度検出用抵抗、４……リ
レー、８……キースイッチ、９……予熱表示ランプ、10
……温度センサ、11……チャージランプリレー（始動検
出手段）、20……操作条件判別部、31、32、33……立上
り微分回路。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】エンジンの運転を可能とする運転位置及び
   スタータを作動させる始動位置とを操作位置として有
   し、その始動位置は運転位置の次に配置され移動位置へ
   の操作力を失なうと運転位置に自動復帰するキースイッ
   チと、 エンジンの始動を検出する始動検出手段と、 前記キースイッチが一旦始動位置に操作された後運転位
   置に戻された状態でエンジンが始動していない場合に信
   号を出力する操作条件判別手段と、 前記操作条件判別手段からの信号により、グロープラグ
   への通電を開始するグロープラグ通電手段と、 を備えることを特徴とするグロープラグ通電制御装置。
2. 【請求項２】前記グロープラグ通電手段は、エンジンの
   冷却水温度、吸気温度等のエンジンの始動特性に係る温
   度が所定温度以下の場合に、前記操作条件判別手段から
   の信号にかかわりなく前記キースイッチが運転位置に操
   作された時点からグロープラグへの通電加熱を開始する
   手段を備えることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
   載のグロープラグ通電制御装置。