JPS59162372A - デイ−ゼルエンジン用始動補助装置 - 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】 本発明はアフターグロー動作を高効率で行々うことがで
きるようにしたディーゼルエンジン用始動補助装置に関
するものである。

一般に、ディーゼルエンジン用始動補助装置においては
、ディーゼルエンジンの始動ｉσ後の運転特性の向上を
図るため、エンジンのスタート直後においても一定期間
だけグロープラグに通電を行、々う所謂アフターグロー
動作を行なうようになっている。ところで、現在広く用
いられている純ニツケル発熱体を有するグロープラグで
は、例えばクローブラグ温度が９００℃に到達するまで
の時間を６秒以下の短かい時間に設定した場合、グロー
プラグ温度が９００℃となった後もバッテリ電圧をその
まま印加しつづけるとグロープラグが溶断するに至る。

このため、従来のこの種の装置にあっては、グロープラ
グに直列に挿入されるドロッピング抵抗器又はグロープ
ラグに電圧を断続的に印加するためのリレーを備えてお
り、アフターグロー動作を行なう際には、グロープラグ
に供給される加熱電流のレベルをこのドロッピング抵抗
器により低く抑えるか、又はこのリレーにより電圧全グ
ローノラグに断続的に印加するようになっている。併し
乍ら、両者の構成をとる場合には、ドロッピング抵抗器
の発熱のために広い取付はスペース全確保しなければな
らず、装置の小型化を図ることができない上に、該抵抗
器において電力が浪費されるという欠点を有している。

一方、後者のリレー音用いる構成では、比較的大きな測
流を断続させるためにリレーの耐久性が問題となり、長
期間安定に動作きせることが困難である上に、リレーの
オン／オフ動作によりバッテリの負荷が大巾に変化し、
こね、によりバッテリ電圧の変動を生ぜしめ、他の電子
機器の誤動作を誘発し、或は、ヘラドライトラ点灯して
いる場合にはライトの明るさがリレーのオン／オフに従
って変化し、不快感を与える等の欠点を有している。

これらの欠点を解決するため、アフターグロー動作１作
時に、発電機？バッテリから切離し、電圧調整回路によ
シ該発電機からの出力電圧をアフターグロー用低電圧に
切換えてグロープラグに印加すると共に、バッテリによ
り他の電気回路への電力供給を行なうようにした始動補
助装置が提案されている（特開昭５７−１１６１６６号
公報）。しかし、この提案された装置では、バッテリ及
び負荷の切離しを行なわなければならない上に、発電機
の出力電圧をグロープラグが所要の加熱温度に維持され
るよう調整しなければならないが、発電機の出力電圧を
上述の如く調整することは必ずしも容易ではない。

本発明の目的は、従って、バッテリ及び負荷を発電機か
ら切離すことなしにグロープラグのアフターグロー動作
を行なえ、且つアフターグロー動作時におけるグロープ
ラグの温度を容易に調整可能としたディーゼルエンジン
用始動補助装置を提供することにある。

本発明の構成は、電圧調整器によって出力電圧が調整さ
れる発電部と該発電部からの出力電圧により充電される
と共に負荷に電力の供給を行なうバッテリとを備えた電
源部と、抵抗温度係数の小さい発熱体素子と正の大きな
抵抗温度係数の抵抗素子とが直列に接続されて成る発熱
部を備えたグロープラグ−と、アフターグロー動作のタ
イミングを設定する制御回路と、上記制御回路において
設定されたアフターグロー動作期間中上記出力電圧の値
が上記アフターグロー用の低電圧レベルＶＣ変更される
よう上記電圧調整器の調節を行なう手段とを備えたこと
に特徴を有する。

以下、図示の実施例により本発明の詳細な説明する。

第１図には、本発明によるディーゼルエンノン用始動補
助装置１の回路図が示されている。ディーゼルエンジン
用始動補助装置１ば、バッテリ２から複数のグロープラ
グ３に供給される予熱電流をイグニッションスイッチＳ
Ｗｌの操作に応答して制御し、これによりグロープラグ
３の加熱状態を制御してグロープラグ３の装着されてい
る図示しないディーゼルエンジンの谷気筒の予熱を行な
うだめの装置である。イグニッションスイッチＳＷ、け
、ＯＦＦ位置、ＯＮ位置及びＳＴ位置の３つの切換位置
を具えた公知のものであり、イグニッションスイッチＳ
　Ｗ　ＨをＯＮ位置に切換えると制御ユニット（ＣＡ）
４に・ぐッテリ２の電圧が供給され、イグニッションス
イッチＳ　’Ｗ　ｌｋ　ＯＮ位置からＳＴ位置に切換え
ると、更に制御ユニット４の入力線４ａの電位がバッテ
リ２の正極の電位にまで上昇する。サーミスタ５は、図
示しないディーゼルエンジンの冷却水の温度を電気信号
に変換するための素子、インジケータランプＬ１けグロ
ープラグ３の予熱終了によって消えるランプである。尚
、バッテリ２はグロープラグ以外の他の負荷ＬＤにも電
力を供給している。

複数のグロープラグ３は並列に接続され、エミッタがバ
ッテリ２の正極に接続されているトランジスタＴｒのコ
レクタとアースとの間に接続されている。トランジスタ
Ｔｒはグロープラグ３に供給される加熱電流の通電制御
を行なうためのスイッチング素子であって、そのペース
には、制御ユニット４の出力線４ｂが接続されており、
出力線４ｂのレベルがｒＬＪとなった時のみトランジス
タＴｒがオンとなり、各グロープラグ３に加熱電流が供
給される。

グロープラグ３は、例えば鉄−クロム合金又はニッケル
ークロム合金などの材料から成る抵抗温度係数の小さい
発熱体素子３ａと、ニッケルと固溶しないＹ　＋　Ｚｒ
　＋　Ｒｕ及びメツシーメタルの１種り上と残部Ｎｉか
ら成るニッケル＋４．ｔＬから作られる正の抵抗温度係
数が極めて大きい抵抗体素子３　ｂとが１σ列に接続さ
れて成る発熱部を具えた所謂電流制御型グロープラグで
ある。このグロープラグは、常温では抵抗体素子３ｂの
抵抗値が小さいため、約０５０の抵抗値となっているが
、通電が開始されて発熱部の温度が９００℃程度となる
と、その抵抗値は約０８０となる。このように、発熱部
の温度上昇と共にその抵抗値が増大するため通電電流が
自動的に制御され、通電時間ｔとグロープラグの発熱温
度Ｔとの間の関係は第２図に示される如くなる。即ち、
通電開始直後は抵抗体素子３ｂの抵抗値が小さいため大
きな電流が流れ、発熱温度Ｔは急上昇するが、発熱温度
Ｔが上昇するに−クれて抵抗体素子３ｂの抵抗値が大き
くなるため、発熱温度Ｔの上昇傾向は鈍くなり、ある所
定の温度に達すると飽和状態となる。

第１図において、総体的に符号６で示されているのはオ
ルタネータであり、Ｙ結線された電機子コイル６１と、
界磁コイル６２と、整流回路６３とから成っている。整
流回路６３の出力線６３ａには接点式レギュレータ回路
７が接続されており、エンジンの回転速度の変化により
生じる整流回路６３の出力電圧■の変動を検出し、出力
電圧Ｖの大きさに従って界磁コイル６２に流れる励磁電
流工の大きさを自動的に調節することにより、その出力
電圧Ｖの大きさが所定値に維持さ五るように構成されて
いる。

次に、この接点式レギュレータ回路７の動作について説
明する。イグニッションスィッチ５Ｗ１ｆＯＮ位置にす
るとパ、ッテリ２からの電流が抵抗器Ｒｃ全１山して界
磁コイル６２に流れ、オルタネータ６０回転につれて出
力電圧Ｖが大きくなると、中性点Ｎの電位が上昇する。

これによりフィールドリレー７１が作動し、接点７２が
閉じると、Ａ点にかかっていた電圧は接点７２．７３に
介して界磁コイル６２にかかり発生電圧は増大する。

回転速度が増大することにより発電部の出力電圧Ｖが調
整電圧より高くなると、ゾレッシャコイル７４へ発生電
圧に比例した電流が流れ、このとき生じる電磁吸引力が
バネ（図示せず）の力に打ち勝って接点７３が離れる。

このとき、界磁コイル６２に抵抗器Ｒ９が挿入されたこ
とになり、出力電圧Ｖのレベルは低下する。

さらに回転速度が上昇し、負荷電流も少ない揚台には、
接点７３が離れて界磁コイル６２に抵抗器Ｒｃが挿入さ
れ世状態でも、電圧は調整電圧を越えて上昇する。この
状態では、抵抗器Ｒｃｒ通して流れる電流での発生電圧
が高くなり、電圧制御が行なえない。このため、ブレラ
シャコイル７４に流れる励磁電流はさらに増しアマチー
アブレート７５を強く吸引して接点７６が閉じ、界磁コ
イルは短絡された状態となり、界磁コイルには電流が流
れなくなるので、発生電圧は低下する。次に発生電圧が
低下すると接点７６が離れ、出力電圧Ｖは再び上昇する
。

オルタネータ６の出力電圧Ｖの値を、所望により、所定
の定格値以下の低出力レベル状態とすることができるよ
う、フィールドリレー７１のコイル７１ａと直列に、電
磁リレー８の常閉接点８１が接続されている。電磁リレ
ー８の励磁コイル８２に電流が流れると、接点８１が開
かれ、これによυ接点７２を開状態に保持し、界磁コイ
ル６２に所定値以上の励磁電流が流れるのを阻止し、オ
ルタネータの出力電圧■の値を所定値以下に抑えること
ができる。この電磁リレー８は、制御ユニット４により
後述するタイミングで付勢される。

次に、第１図及び第３図を参照しながら、第１図に示し
た始動補助装置の動作について説明する。

時刻ｔ＝ｔｌにおいてイグニッションスイッチＳＷ、−
１ＯＦＦ位置からＯＮ位置へ切換えると、出力線４ｂの
レベルが「Ｌ」となって、トランジスタＴｒがＯＮとな
り（第３図（Ｃ））、各グロープラグ３　Ｋ加熱電流が
流れる。これによりグロープラグ３の温度Ｔは第３図（
ｄ）に示す如く比較的速い立上りで上昇することは既に
述べた通りである。尚、トランジスタＴｒのＯＮと同時
にインジケータランｆＬｌが点灯（ＯＮ）する（第３図
（ｂ））。

時刻ｔ１から所定時間ｔａが経過し、グロープラグ：３
の温度が所定の目標温度値Ｔｏとなる予定の時刻ｔ２に
なると、制御ユニット４内に内蔵されたタイマの働きで
インクケータランプＬ、が消灯きれる（第３図（ｂ））
。これに応答して運転者がイグニッションスイッチＳＷ
、ｉＯＮ位ｆｉｔカラＳＴ位置へ切換えると、図示しな
いスタータモータが回転し、クランキングが行なわれる
ことになる。

この時間ｔａは、エンジン冷却水の温度に応じて、第４
図中の符号＠）で示される特性曲線に従って定められ、
従って、冷ｍｌ水温が低い場合には時間ｔａは長くなり
、一方、冷却水温が高い場合には時間ｔａは短かくなろ
う クランキング中にあってもトランジスタＴｒのＯＮ状態
はそのまま維持されるが、グロープラグ３の温度上昇傾
向が第２図に示される如く、所定の飽和特性となってい
る上にスタータモータ（図示せず）がバッテリ２の負荷
となっているためバッテリ２の端子電圧は低下しており
、ｔ２以後のクランキング期間におけるグロープラグの
温度Ｔの上昇率はより一層低下することになる（第３図
（ｄ）参照）。

エンジンが完爆に至ることによりｔ３においてイグニッ
ションスイッチＳＷ、　’ｉｓ　Ｔ位置からＯＮ位置へ
切換えると、制御ユニット４はアフターグロー動作に入
る。アフターグロー動作に入ると、トランジスタＴｒは
更に所定時間ｔｂだけＯＮ状態とされ、且つ出力線４ｃ
のレベルが「Ｌ」レベルからｒＨＪレベルへと変化し、
電磁リレー８の励磁コイル８２が付勢され、接点８１が
開かれる。

この結果、時刻ｔ３からｔ４のアフターグロー動作期間
においてはオルタネータ６の出力電圧Ｖが抑えられ、こ
のため、グロープラグ３に印加される電圧も低下する。

アフターグロー動作期間中のオルタネータ出力電圧Ｖは
、トランジスタＴｒヲＯＮＬつづけることによりグロー
プラグ３の温度が若干上昇する程度の値に設定されてお
り、これにより、通電制御素子であるトランジスタＴｒ
全０Ｎ１０ＦＦ作動せしめることなしに、グロープラグ
温度をほぼ一定に保つことができる。従って、オルタネ
ータに負荷変動を与えることなしにアフターグロ一時の
グロープラグ温度を一定値に保つことができ、機関の回
転に悪影響を与えることもない。

尚、時間ｔｂの長さは冷却水温の値により第４図中符号
面）で示される特性曲線に従って定められる。

また、グロープラグとして電流制御型のものを使用して
いるため、オルタネータの特性のばらつきがあってもグ
ロープラグの発熱温度は所定値以下に抑えられるので、
グロープラグの過熱による溶断事故等の発生を確実に防
止することができる・更に、オルタネータの出力電圧を
抑えるため、始動時及び始動直後のエンジン負荷が軽減
てれ、始動性の向上を図ることができる上に、始動後の
エンノンの安定性が良くなる利点全有する。

上記実施例では、グロープラグ３への通電を制御する素
子としてトラン・ゾスタＴｒｆ使用した場合について述
べたが、他の半導体スイッチング素子音用いてもよいし
、電磁リレーを用いてもよい。

電磁リレーを用いた場合には、アフターグロ一時のオン
／オフ動作がないため、その寿命をより一層延ばすこと
が期待できる。

また、上記実施例では、レギュレータとして接点式のも
のを用いた場合を示したが、トランジスタ式しギーレー
タを用いて本発明の始動補助装置を構成することができ
る。

第５図には、トランジスタ式のレギュレータを用いた本
発明の始動補助装置の実施例の要部が示きれている。第
５図において、第１図の各部と同一の部分にはそれらと
同一の符号が付しである。

トランジスタ式しギーレータ回路９は、縦続接続された
２つのトランジスタ９１．９２’ｉ備えており、整流回
路６３からの出力電圧Ｖが、抵抗器９３．９４によシ分
圧されてトランジスタ９１のペースに印加されるように
構成されている。出力電圧Ｖの値が調整電圧以下である
と、ツェナーダイオード９２に電流は流れず、トランジ
スタ９】はしゃ断状態となっている。抵抗器９６を通っ
た電流はトランジスタ９１がしゃ断状態であるのでトラ
ンジスタ９２０ペースに流れ込み、トランジスタ９２は
導通状態となり、界磁コイル６２に電流が流れる。

以上の状態でオルタネータ（第１図参照）の回転が始ま
ると、界磁コイル６２に流された初期励磁電流により発
電が開始される。オルタネータの回転が」二がるにつれ
８ｉ−力電圧Ｖが高く々９、調整電圧値に到達すると、
ツェナーダイオード９５が導通し、抵抗９５を通った電
流は、トランジスタ９】のベースに流れる。これによシ
トランノスタ９１が導通し、そのコレクターエミッタ間
電圧が、トランジスタ９２のペース−エミッタ間電圧よ
り低くなるため、トランジスタ９２はしゃ断状態と彦る
。これにより界磁電流は流れなくなり、出力電圧Ｖは低
下する。

界磁電流がしゃ断されたとき、界磁コイルに蓄えられて
いたエネルギはサージ吸収ダイオード９７に吸収され、
ほかの部品を破損することが防止されるようになってい
る。

発電電圧の低下により出力電圧Ｖの値が調整電圧より低
下すると、ツェナーダイオード９５が非導通状態となり
トランジスタ９２が導通し界侮電ノ 流が流れ、再び出力電圧■の値が上昇する。このように
して出力電圧Ｖの値が所定レベルに維持これるよう調整
きれる。

第１図に示した電磁リレー８と同様の目的で、このレギ
ュレータ回路９にも、出力線４ｃのレベルに応答して作
動するＮ磁すレー１０が設けられており、このリレーの
接点１０１の一端はＢ点に接続され、その他端は抵抗器
１０２を介して整流回路６３の出力に接続されている。

電磁リレー１０の励磁コイル１０３け、出力４１４　ｃ
とアースとの間に接続されており、出力＆１４ｃのレベ
ルが「Ｈ」レベルとなることによって電磁リレー１０が
付勢されると、−その常開接点］０１け閉じられる。接
点１０１が閉じられると、出力電圧Ｖのレベルと分圧電
圧Ｖ、のしＲルとの開の関係が変化し、所要の調整電圧
を低く抑えることができる。即ち、出力線４ｃのレベル
が「Ｈ」レベルと々ると、抵抗器９３に抵抗器１０２が
並列接続されるので、Ｂ点に印加される電圧ＶＢを定め
るための抵抗分圧比が変更され、出力電圧Ｖの値を゛低
レベルに抑えることができる。

上記実施例では、いずれも、アフターグロー動作時に発
電機側の出力電圧のレベルを低くするようにそのレギュ
レータ回路を制御するようＫ　した場合について述べた
が、界磁コイルに流れる電流をアフターグロー動作時に
一時遮断し、これｒ（より発電機の発電動作を停止させ
るように構成してもよい。この場合には、例えば、第１
図にＸ印で示される箇所に常閉スイッチを挿入し、アフ
ター　　゛グロー動作期間中だけ該常閉スイッチは開か
れるように構成すればよい。

本発明によれば、上述の如く、アフターグロー動作時に
発電機の出力電圧を低下させることによ？）７７タ一グ
ロー動作を加熱電流のオン／オフ制御金用いることなく
行なえ、従って通電制御素子としてリレー等を用いても
長期間使用することができるほか、オルタネータに負荷
変動を与えることがないので、機関の回転変動を生じさ
せることもない。更に、グロープラグとして亀流制副型
のものを使用しているため、オルタネータの出力特性に
ばらつきがあっても、加熱電流の自己制御作用によりア
フターグロ一時に過熱状態となることを確実に防止する
ことができる。

また、アフターグロ一時にオルタネータの出力電圧を抑
えるので、始動時及び始動直後のエンジン負荷が軽減さ
れ、始動性能を向上させることができると共に、始動後
のエンジンの安定性が改善される効果をも有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の回路図、第２図は第１図に
示したグロープラグの特性曲線図、第３図（ａ）乃至第
３図（ｄ’ｌは第１図に示す装置の動作を説明するため
のタイムチャート、第４図はインノケータランプ点灯時
間及びアフターグロ一時間と冷却水温との関係を示す特
性曲線図、第５図は本発明の他の実施例の要部を示す回
路図である。 １・・・ディーゼルエンノン用始動補助装置、。２・・
・バッテリ、３・・・グロープラグ、３ａ・・・発熱体
素子、３ｂ・・・抵抗体素子、４・・・制御ユニット、
４ｂ・・・出力線、６・・・オルタネータ、７・・・接
点式レギュレー夕回路、８．１０・・・電磁リレー、９
・・・トランジスタ式レギュレータ回路、ＳＷ、・・・
イグニッションスイッチ、Ｔｒ・・・トランジスタ、■
・・・出力電圧。 特許出願人゛ヂーゼル機器株式会社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ）　電圧調整器によって出力電圧が調整される発電部と
   該発電部からの出力電圧によυ充電されると共に負荷に
   電力の供給を行なうバッテリとを備えた電源部と、抵抗
   温度係数の小さい発熱体素子と正の大きな抵抗温度係数
   の抵抗素子とが直列に接続されて成る発熱部を備えたグ
   ロープラグと、アフターグロー動作のタイミングを設定
   する制御回路と、前記制御回路において設定されたアフ
   ターグロー動作期間中前記出力電圧の値が前記アフター
   グロー枦の低電圧レベルに変更されるよう前記電圧調整
   器の調節を行なう手段とを備えたことを特徴とするディ
   ーゼルエンジン用始動補助装置。