JPS5857076A - デイ−ゼル機関の始動補助装置 - 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】 本発明は、火花点火によるディーゼル機関の始動補助装
置に関する。

ディーゼル機関、特に渦流室、予燃焼室等の副燃焼室付
きのディーゼル機関においては、始動補助装置として、
一般にグロープラグが用いられている。グロープラグは
、発熱体に電流を流しその赤熱した表面に燃料噴射弁か
ら噴射された燃料噴霧を接触させて圧縮着火によるディ
ーゼル機関の始動を補助するものであるが、低温始動時
、たとえば大気温度が一２５℃程度まで低下した時には
、グロープラグを用いても、スタータモータによる始動
前６０〜６０秒の間、グロープラグに大電流（１２ＶＸ
８Ａ）を連続通電してから始動させないと、機関は自発
火燃焼の可能な状態、いわゆる完爆に至ら々い。このよ
うに従来のグロープラグによるディーゼル機関の始動補
助装置では、スタータモータを作動させる前にグロープ
ラグに通電する予熱操作を行々わなければ々らず、操作
が煩雑で、完爆に至ろ１でに長時間を要し、またグロー
プラグの消費電力が大きいため、バッテリの負担が増し
、燃費を悪化させる原因の１つにもなっていた。

上記の問題点を解決するため、さきに本発明者らが提案
した火花点火による始動補助装置の概要を第１図に示す
。第１図において、１はシリンダヘッド、２は渦流室、
６は燃料噴射弁、４は点火プラグで、その中心電極５と
接地電極６との間に形成された火花ギャップが渦流室２
内に位置するようにシリンダヘッド１に取付けられてい
る。８は各気筒（図示例は４気筒の場合を示す）の点火
プラグ４にシールド付高電圧コード７を介して点火エネ
ルギーを供給する高電圧発生回路、９は点火制御回路、
１０は点火プラグ４、高電圧コード７、高電圧発生回路
８、点火制御回路９で構成される火花点火装置の電源回
路を開閉する始動リレー、１１はスタータスイッチ、１
２はバッテリである。

機関始動時にスタータスイッチ１１をＯＮにすると、図
示しないスタータモータが作動を開始すると同時に、始
動リレー１０が閉じて点火制御回路９ヘバツテリ電圧を
供給する。点火制御回路９は、バッテリ電圧を昇圧して
高電圧発生回路８内の図示しないコンデンサを充電する
と共に、クランク角センサ１３からクランク角１８ｏ０
ごとに発生する１８０°信号とクランク角７２０°ごと
に発生する７２０°信号を受けて、気筒別に１８０°信
号に同期したトリガ信号を出力する。高電圧発生回路８
では、とのトリガ信号により上記コンデンサを放電させ
て図示しない点火コイルに一次電流を流し、これにより
点火コイル二次側に発生する高電圧を各気筒の点火プラ
グ４の火花ギキノプに順次印加して、燃料噴射弁６から
渦流室２内に噴射・された燃料噴霧への火花点火を行な
い、燃料の着火を補助して自発火燃焼に至らしめる。

この火花点火による始動補助装置は、グロープラグのよ
うなスタータモータ作動前の予熱がいらず、消費電力も
比較的少くてすむという利点を有しているが、低温始動
時には運転者が機関回転数の急上昇により完爆と判断し
てスタータスイッチ１１をＯＦＦ　（スタータモータ停
止）にもどした時、機関が未だ安定な自発火燃焼状態に
達していない場合があり、この時点で火花点火装置の作
動を止めると、機関が自発火燃焼に至らず、始動に失敗
することがある。

本発明は、上記した火花点火による始動補助装置の問題
点を解決し、環境温度条件にかかわらず機関を自発火燃
焼状態に確実に移行させることができるディーゼル機関
の始動補助装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため本発明では、機関が始動補助を
必要とする場合、スタータモータの作動開始と同時に火
花点火装置の作動を開始させ、機関の燃焼状態を表わす
機関回転数、燃焼圧力、排気中酸素濃度などの量を計測
するセンサの出力を設定値と比較して機関の完爆を検知
し、との完爆を検知した時点から所定時間経過後に火花
点火装置の作動を停止させる始動補助時間制御回路を設
けて、機関を安定な自発火燃焼状態に至らしめるように
したものである。

以下、本発明の実施例を図面を用いて説明する。

第２図は本発明の一実施例を示す回路構成図で、図中第
１図と同一符号は対応する部分を示す。

本実施例は４気筒工／ジンに適用した場合で、点火プラ
グ（１気筒分のみ示す）４は、第１図と同様にその火花
ギャップが渦流室（または予熱焼室）内に位置するよう
にシリンダヘッドに増付けられ、シールド付高電圧コー
ド７、高電圧発生回路８、点火制御回路９と共に火花点
火装置を構成している。点火プラグとしては、通常のス
パークプラグあるいは油面放電を利用したプラズマ点火
プラグのいずれを用いてもよい。

クランク角センサ１３は１°信号、１８０°信号および
７２０°信号を出力する。１°信号はクランク角１°ご
とに発生するパルス、１８０°信号はクランク角１８０
°ごとに発生するパルス、７２０°信号はクランク角７
２０°ごとに発生するパルスである。

点火制御回路９は、バッテリ電圧（１２，Ｖ　）を数百
ボルトに昇圧するＤ（、ＤＣコンバータ１４と、バッテ
リ電圧をレギュレータ１５により調整して得られた電圧
（たとえば８Ｖ）で作動する点火信号分配器１６、トリ
ガ回路１７および発振一時停止回路１８から構成されて
いる。点火信号分配器１６には、クランク角セ／す１３
からの１８０信号をクロック入力とし、クランク角セン
サ１６からの７２０°信号をリセット入力とする４進リ
ングカウンタなどを用い、１８０°信号が１発大るごと
にその４本の出力線から順次出力（気筒別点火信号）を
発生し、７２０°信号によりリセットされて初期状態に
もどるようにしである。トリガ回路１７は、上記点火信
号分配器１６の出力をそれぞれサイリスタの点弧に適し
たトリガ信号に変換する。

高電圧発生回路８は、コンデンサ１９．２０、サイリス
タ２１、ダイオード２２．２３、点火コイル２４を気筒
別に接続して構成され、サイリスタ２１の非導通時にＤ
Ｃ−ＤＣコンバータ１４の出力によシダイオード２２．
２６を通じてコンデンサ１９を充電し、トリガ回路１７
からのトリガ信号によるサイリスタ２１の導通時にコン
デンサー１９の電荷を放電させて、一端がコンデンサ２
０を介して接地された点火コイル２４の一次側に電流を
流し、これにより一端が高電圧コード７に接続された点
火コイル２４の二次側に高電圧を発生させる。コンデン
サ２０は、コンデンサ１９より小容量のもので、該コン
デンサ２０が充電されると、点火コイル−次側に電流が
流れなくカリ、コンデンサ１９の残りの電荷はスパーク
により放電電圧が低下した点火プラグ４の火花ギャップ
を通って放電する。

コンデンサ１９の放電時には１８０°信号により発振一
時停止回路ｊ８が作動してＤ（、−ＤＣコンバータ１４
の発振を一時停止させ、これによシサイリスタ２１は放
電終了時に自然消弧する。

２５は始動補助時間制御回路であり、本図にはＣＰＵ（
演算処理部）２６、メモリ２７、Ｉ−０ユニツト２８を
主体として構成されたマイクロコンビーータを用いた例
を示す。この制御回路２５は、メモリ２７に記憶された
プログラムに従って動作し、たとえばスタータスイッチ
１１のＯＮ、ＯＦＦ信号信号、機関の冷却水温に応じた
冷却水温センサ２９の出力信号Ｂと、クランク角センサ
１５からの１°信号をディジタルカウンタ６０で一定時
間ごとにカウントして得られた回転数信号Ｃを入力情報
として、火花点火装置の電源回路を開閉する始動リレー
１０に火花点火装置の作動時間を定める制御信号りを出
力する。

第６図は制御基本動作のフローチャート、第４図（ａ）
〜（ｄ）はタイムチャートである。フローチャートに従
って動作を説明すると、制御回路２５はスタータスイッ
チＯＮで動作を開始し、ステップ（１）で冷却水温が設
定温度以下か否かにより始動補助の要否・を判断する。

冷却水温センサ２９により計測された冷却水温が設定温
度（たとえば１５℃）以下であれば始動補助が必要と見
なし、ステップ（２）で制御信号りをＨｉ　ｇ　ｈレベ
ルとして、図示しないスタータモータの作動開始と同時
に火花点火装置の作動を開始させる。すなわち、制御信
号りがＬｏｗからＨｉｇｈ　に変わることによって始動
リレー１０がＯＮになると、前述のように点火制御回路
９、高電圧発生回路８が作動し、毎回の燃料噴射時に点
火プラグ４の火花ギャップにスパークを飛ばして燃料噴
霧の着火を助ける。次のステップ（３）では機関の完爆
を検知する。−例として機関回転数から完爆を検知する
場合には、ある設定時間内にディジタルカウンタ３０で
カウントされるクランク角センサ１６からのパルス信号
の数が設定値以上に々つだ時点を完爆点と見なす（第４
図参照）。このようにして完爆を検知すると同時にステ
ップ（４）で制御回路２５に内蔵したディジタルクロッ
クをスタートさせ、完爆後の経過時間を計測する。所定
時間経過すると、ステップ（５）で制御信号りがＬｏｗ
レベルとなり、始動リレー１０をＯＦＦにして火花点火
装置の作動を停止させる。

すなわち、第４図に示すように上記ディジタルクロック
により設定された一定時間をアフタアシスト期間として
、完爆後も火花点火装置を継続して作動させるもので、
その時間は大気温度−２５℃といったような低温始動時
にも機関を安定な自発火燃焼状態に至らしめるに十分力
ように実験的に定められる。この場合、スタータスイッ
チ１１は完爆後いつ切っても差支えない。

上記実施例では機関回転数に対応するクランク角センサ
からのパルス信号のカウント値を設定値と比較して完爆
点を検知しているが、点火プラグの座に取付けた環状感
圧素子により渦流室内の燃炉圧力を計測し、その出力が
ある設定値となった時点を完爆点と見なしてもよいし、
また排気管に取付けた酸素センサにより排気中の酸素濃
度を計測し、その出力がある設定値になった時点を完爆
点と見々してもよい。また、上記実施例において始動補
助の要否を判断するために用いている冷却水温センサ２
９は、機関内部の潤滑油温度を計測する油温センサで代
えることができる。

さらに始動補助時間制御回路２５は、マイクロコンビー
ータの代わりに、センサ出力を設定値と比較するコンパ
レータおよび完爆を検知したコンパレータ出力に応じて
作動するディジタルタイマなどを組合わせたハードロジ
ック回路で構成することもできる。

以上説明したように本発明では、火花点火装置を用いて
機関の始動を補助し、機関回転数等を計測するセンサの
出力がある設定値になった時点を完爆点と見なして、完
爆後もさらに所定時間火花点火装置を継続して作動させ
る構成としたため、スタータスイッチＯＮから完爆に至
る寸での時間が環境温度条件などにより変化しても、運
転者の感覚に頼ることなく、１回の始動操作で機関を自
発火燃焼状態に確実に移行させることができ、始動操作
が簡単で消費電力の少い火花点火による始動補助装置の
利点を生かし、始動の確実性を高めろことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の火花点火による始動補助装置の概要図、
第２図は本発明の一実施例を示す回路構成図、第６図は
始動補助時間制御のフローチャート、第４図は動作タイ
ムチャートである。 ４・・・点火プラグ　　　　８・・・高電圧発生回路９
・・・点火制御回路　　１０・・・始動リレー１１・・
・スタータスイッチ １６・・・クランク角センサ ２５・・・始動補助時間制御回路 ６０・・・回転数計測用のディジタルカウンタ代理人弁
理士　中村純之助

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 火花点火によるディーゼル機関の始動補助装置において
   、機関駆動用のスタータモータの作動開始と同時に火花
   点火装置の作動を開始させろ手段と、機関の燃焼状態を
   表わす機関回転数、燃焼圧力、排気中酸素濃度などの量
   を計測するセンサの出力を設定値と比較して機関の完爆
   を検知する手。 段と、該検知手段が完爆を検知した時点からの経過時間
   を計測し所定時間経過後に上記火花点火装置の作動を停
   止させる手段とを含む始動補助時間制御回路を具備した
   ことを特徴とするディーゼル機関の始動補助装置。