JPS59708B2 - エンジン予熱制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はディーゼルエンジン等のだめのグロープラグを
用いたエンジン予熱制御装置に係るもので、その目的と
するところは、グロープラグへの通電を自動制御すると
ともに、その予熱立ち上がり時間を著しく短縮させ、か
つクランキング作動中およびエンジン始動後もグロープ
ラグを適当に、７ＪＯ熱することによって、始動後に燃
焼室温度が低いために生じる着火遅れを防止し、燃焼音
や振動が大きくなること、および排気中に有害成分が発
生するのも防止しようとするものである。

特に本発明のごとくグロープラグを急速加熱するととも
にグロープラグの高温状態をグロープラグ電流で検出す
る場合、エンジン燃焼室温度を正確に検出する術を有し
ておらずそのため上述の不具合を除去することが重要な
課題の１つとなる。

また本発明はエンジン温度およびエンジンの始動を検出
する手段を設け、その検出信号によりグロープラグによ
る発熱量を制御することにより上述した課題を解決する
制御装置を提供することを目的としている。

さらに本発明はグロープラグへの通電電流を切換えるだ
めの切換手段の切換作動回数をなるべく減少させて切換
手段を構成するスイッチ素子の耐久性能を向上させ得る
制御装置を提供することを目的とするものである。

本発明制御装置の特徴を簡単に述べると次の通りである
。

すなわち、正の抵抗温度特性を有するグロープラグをデ
ィーゼルエンジン等に装着し、キースイッチ投入よりク
ランキング中このグロープラグの温度を一定範囲の高温
度に保つようグロープラグの抵抗値変化を感知して開閉
し電源からグロープラグに直接給電するメインリレーと
、常時入りっばなしでエンジン水温またはタイマーによ
り遮断され電源から安定予熱用抵抗を介してグロープラ
グに給電するサブリレーとを備え、エンジン始動後はサ
ブリレーのみによってグロープラグを高温度に保つ。

以下本発明を添付図面に示す実施例に従って説明する。

第１図図示の第１実施例において、１はエンジンキース
イッチで、イグニッション接点１ａとスタータ接点１ｂ
とを有する。

２は車載直流電源、３，４はリレー接点で、３ａ、４ａ
はそれらのリレーコイルである。

５は安定予熱用抵抗でリレー接点４と直列に接続されて
いる。

６は微小抵抗値の検出抵抗で通過電流に比例した電圧降
下を生じる。

７，８，９，１０は正のほぼ一定した抵抗温度係数を有
する発熱体からなるグロープラグでディーゼルエンジン
の副燃焼室に装着されている。

そしてリレーコイル３ａの付勢時には、リレー接点３が
閉じて電源２から検出抵抗６を介してグロープラグ７〜
１０に直接に通電される。

この通電を第１通電状態という。

逆にリレーコイル３ａが付勢されずにリレーコイル４ａ
のみ付勢されると、リレー接点４のみ閉じて安定予熱用
抵抗５および検出抵抗６を介してグロープラグ７〜１０
に通電される。

この通電状態を第２通電状態という。

なお第１通電状態にあっては第２通電状態の成立有無は
無関係である。

１１はクランキング開始許可を表示するランプ、１２は
エンジン冷却水ジャケットに装着されたサーミスタから
なる温度検出器、１３はエンジン始動に上り車載直流電
源２を充電するだめの３相交流発電機の中性点電圧が所
定レベルに立ち上がったとき開放する公知の始動検出ス
イッチである。

１４は制御回路であり、次に述べる各回路より構成され
ている。

１５は前記検出抵抗６の電圧降下を増幅する作動増幅回
路、１６はその増幅電圧を基準電圧と比較する電圧比較
回路である。

両回路１５，１６は、リレー接点３，４を通る大きなグ
ロープラグ電流のために生じる配線上の電圧降下を補償
する回路１７から給電されるようになっている。

これらの回路は、検出抵抗６に生じる電圧降下が電圧比
較回路１６の比較基準電圧およびヒステリシスによって
定める上限値より大きいときローレベル、下限値より小
さいときハイレベルとなる制御信号Ｓ１ を生じる。

１８は始動応答回路で、エンジン始動により始動検出ス
イッチ１３が開くと・・イレペル、始動前の閉じている
間口−レベル（オープンレベル）となる制御信号Ｓ２を
生る。

１９はＲＣ時定数回路と電圧比較回路からなる時限回路
で、始動検出スイッチ１３が閉じているとき、およびこ
のスイッチ１３が開いてから温度検出器１２（サーミス
タ）の抵抗値で決まる所定の時間が経過するまでの間口
−レベル、その時間が経過するとハイレベルとなる制御
信号Ｓ３を生じる。

この制御信号がローレベルからハイレベルに反転するま
での時限時間は温度検出器１２の抵抗値が小さい（温度
が高い）はど短かくなる。

２０は電圧比較回路で、集積回路からなる比較素子１１
１の一方の比較器を含んでおり、前記温度検出器１２（
サーミスタ）の抵抗値が設定温度例えば４０℃に相当す
る値より小さいとハイレベル、大キいとローレベル（オ
ープンレベル）となる制御信号Ｓ４を生じる。

２Ｌ２２は各々トランジスタ数個を含む電力増幅回路で
あり、各々前段トランジスタは上述の制御信号８１〜Ｓ
４の２〜４を入力し、最後段トランジスタによシ、リレ
ーコイル３ａ、４ａを付勢するように構成されている。

２３は時限回路で、集積回路からなる比較素子１１７の
もう一方の比較器を含んでおり、前記温度検出器１２の
抵抗値が４０℃より高い温度を示す小さい値であると数
百ミリ秒、それより大きい値であると数秒間だけ、それ
ぞれローレベルとなる制御信号Ｓ、をキースイッチ１（
イグニッション接点１ａ）の投入以後に生じる。

２４はこの制御信号Ｓ、を電力増幅して表示ランプ１１
を点灯、消灯させる電力増幅回路である。

以下回路構成の詳細を装置の作動とともに説明する。

捷ず、エンジンが充分暖まっておらず冷却水温度が４０
℃以下である場合において、キースイッチ１をイグニッ
ション接点１ａに投入すると、差動増幅回路１５におい
て、差動増幅器１１１の出力は低い電位にあり、電圧比
較回路１６において抵抗１０９と１１０で分圧された比
較器１１２０入力電圧よりも低いため、比較器１１２の
出力はすなわち制御信号Ｓ１はローレベルである。

まだ、エンジン始動前のため制御信号Ｓ２ 、Ｓ３はロ
ーレベルである。

さらに冷却水温度が４０℃より低いため比較器（比較素
子１１γ）の比較入力電圧（端子１）が基準電圧（端子
２）より大きく、従って反転出力端子４ば・・イレベル
であり、トランジスタ１１９はオフであるから制御信号
Ｓ４ もローレベルである。

このため、増幅回路２１においてトランジスタ１１４が
オフ、トランジスタ１１５．１１６がオンし、リレーコ
イル３ａが付勢されリレー接点３が閉じて前述の第１通
電状態が実現される。

なお、このとき制御信号Ｓ３．Ｓ４がロー１／ベルであ
るから、増幅回路２２においてトランジスタ１２０がオ
フし、トランジスタ１２Ｌ１２２がオンするためリレー
コイル４ａも付勢されリレー接点４が閉じる。

しかし、グロープラグ・７〜１０への電流は専らリレー
接点３を通って流れ、実質的に第１通電状態のみ有効で
ある。

しかして、グロープラグ７〜１０は大電流により急速に
加勢され、それ自身の抵抗値が増加して検出抵抗６を通
る電流は減少していく。

そして、検出抵抗の抵抗値をＲｓ、グロープラグ７〜１
０の１本当たりの抵抗値をＲＧ、差動増幅回路１５にお
ける抵抗１０１．１０２，１０３，１０４の抵抗値をそ
れぞれＲｌｏｌ、Ｒ１ｏ２．Ｒ１ｏ３．Ｒ，ｉｏ４とす
ると、 Ｒ８Ｒ１ｏｌ □−□（但し、Ｒ８ｔＲＧ＜１０） ＲＧ／４ Ｒ１ｏ２ のブリッジの平衡点を過ぎてさらにグロープラグの温度
が上昇すると、ＲＧＯ値が大きくなり差動増幅器１１１
の出力は抵抗１０３，１０４の抵抗値Ｒ１０３ｔＲ１０
４の抵抗比Ｒ１０４／Ｒ１０３で増幅されて比較回路１
６に印加され、抵抗１０９と抵抗１１０で分圧された基
準電圧と比較され、基準電圧に達すると比較１１２の出
力すなわち制御信号Ｓ１はバイレベルに反転し、同時に
帰還抵抗１１３によりヒステリシスが付与される。

しかして、トランジスタ１１４制御信号の１つが・・イ
レベルとなっただめオンし、後段トランジスタ１１５゜
１１６はオフとなりメインリレー３は開放する。

メインリレー３が開放すると安定予熱用抵抗５ヲ介して
、低い電圧で検出抵抗６、グロープラグ７〜１０に通電
され（第２通電状態）、グロープラグ７〜１０の温度が
下降してゆく。

そのだめグロープラグの抵抗値ＲＧは小さくなり、前記
の差動増幅器１１１の出力は下降し、比較器１１２のヒ
ステリシスの設定点までくると比較器１１２の出力はロ
ーレベル反転し、再びメインリレー３が付勢される。

以下、上述のごとく温度制御が繰り返され、グロープラ
グの温度は上限は９００℃、下限は７００℃に制御され
る。

この温度制御はキースイッチ１の投入後、クランキング
終了まで続けられる。

ところで、キースイッチ１の投入後前述のごとく、制御
信号Ｓ４がローレベル（オープンレベル）であるため、
時限回路２３において時限コンデンサ１２３には抵抗１
２４を介して充電される。

そして、制御信号Ｓ５はキースイッチ１の投入直後にロ
ーレベルであり、比較器（比較素子１１７）の比較入力
電圧（端子７）は徐々に上昇し、約３．５秒間はトラン
ジスタ１２６がオフ、トランジスタ１２１がオンとなっ
て表示ランプ１１を点灯する。

この点灯時間は自動車が一般的な環境温度で運転される
場合において、上述した温度制御によりグロープラグ７
〜１０が７００℃ないし９００℃に加熱される時間と一
致するように設定されている。

しかして、この時間経過後表示ランプ１１が消灯すると
、これはクランキング可能なまでにグロープラグが発熱
していることを意味する。

運転者により、キースイッチ１がスタータ接点１ｂに投
入されると、図示しないスタータモータが通電されクラ
ンキングを開始する。

このクランキング中、前述した温度制御によりエンジン
の始動を助けるためグロープラグが高温状態に保持され
る。

やがてエンジンが始動し、図示しない３相交流発電機の
中性点電圧が立ち上がると始動検出スイッチ１３が開放
する。

始動応答回路１８がこれに応答する。

すなわち、抵抗１２８を介してダイオード１２９が順方
向にバイアスされ制御信号Ｓ２がバイレベルに転じる。

このため、トランジスタ１１４は他の制御信号Ｓ１．Ｓ
３．Ｓ４に関係なくオンし、それによってトランジスタ
１１５゜１１６がオフし、リレーコイル３ａは消勢され
る。

つまり、エンジンが始動すると、リレーコイル３ａが消
勢されそのリレー接点３は開放され、グロープラグ７〜
１０は安定予熱用抵抗５を介して通電される。

この第２通電状態は制御信号Ｓ３またはＳ４がバイレベ
ルになるまで持続される。

すなわちエンジンが始動し検出スイッチ１３が開放する
と、その後エンジン冷却水温度によって決まる時間の経
過後に制御信号Ｓ３が・・イレベルとなってトランジス
タ１２０がオンし、トランジスタ１２１゜１２２がオフ
してリレーコイル４ａは消勢される。

かくして、グロープラグはエンジン始動後冷却水温度に
応じた数十秒の時間だけ安定予熱用抵抗５を介して通電
され、電源電圧によって決まる数百度の温度に維持され
る。

一方、エンジンがある温度以上に暖まっており、エンジ
ン始動応答回路１９で定める時間より短かい時間のうち
にエンジン冷却水温度が４０℃まで上昇すると、電圧比
較回路２０において一方の比較器（比較素子１１７）の
反転出力端子４がローレベルに転じトランジスタ１１９
がオンするので、制御信号Ｓ４は・・イレベルになる。

このため、トランジスタ１２０がオンし、トランジスタ
１２１゜１２２がオフし、リレーコイル４ａが消勢され
グロープラグ７〜１０への通電は全て遮断される。

本実施例の装置はエンジン冷却水温度が４０℃に到達す
るのを最終的な制御目標としており、この温度に到達し
た時点においては燃焼室温度は充分に高く安定的な燃焼
を期待し得る。

なお、エンジンが始動する以前にエンジン冷却水温度が
４０℃に達していると、比較器（比較素子１１７）の出
力端子４はローレベルでありトランジスタ１１９がオン
するため、制御信号Ｓ４ば・・イレベルとなり増幅回路
２Ｌ２２の各前段トランジスタ１１４，１２０がオンし
て、２つのリレーコイル３ａ、４ａはいずれも消勢され
、グロープラグ７〜１０ははじめから通電されない。

なお、この場合、キースイッチ１の投入により時限回路
２３においてコンデンサ１２３は抵抗１２４および１２
５を介して急速に充電されるだめ、出力端子６に生じる
出力信号は数百ミリ秒（約０．５秒）だけローレベルと
なって、この短時間の間だけ表示ランプ１１を点灯させ
る。

従って、キースイッチ１をイグニッション接点１ａに投
入した後、直ちにクランキングを開始して良いことが運
転者に知らされる。

次に本発明を第２図図示の第２実施例について、第１実
施例との主な相違点について説明する。

まず、作動増幅回路１５および電圧比較回路１６はキー
スイッチ１のイグニッション接点１ａかう直線に給電さ
れるように構成されている。

この例ではリレー接点３，４を介してグロープラグ７〜
１０に通電する給電線の電圧降下が無視され得る値であ
る。

次に電圧比較回路１６においては抵抗１０９、１１０、
１３０で定める基準電圧にヒステリシスを付与するため
、比較器１１２の出力信号によってオン、オフ作動する
スイッチングトランジスタ１３１が設けられている。

また時限回路１９はキースイッチ１のイグニッション接
点１ａの投入時から時限作動するように構成されている
が、その基本的な役割は第１実施例の場合と同じである
。

また、電圧比較回路２０は、エンジン冷却水温度が４０
℃以上か否かを示す制御信号Ｓ４を時限回路Ｓ３のみに
与え、増幅回路２Ｌ２２には印加しないように構成され
ている。

つまり、第２実施例ではエンジン冷却水温度が４０℃以
上であっても、時限回路１９の出力信号により数秒〜十
数秒間だけ、グロープラグ７〜１０に対して第２通電状
態でもって通電するようになっている。

このため、エンジン停止後しばらく時間をおいて運転を
再開する場合であって、エンジン冷却水温度が４０℃を
越えている場合にもグロープラグを高温化することによ
り着火性および始動性を良好にすることができる。

以上述べたように本発明においては、エンジンが始動す
るまではグロープラグの抵抗値によりその温度を検出し
て、安定予熱用抵抗を介しての通電とこれを実質的に短
絡した通電とを切換えることにより、これらの通電を切
換えるスイッチ素子の作動回数を少なくしてグロープラ
グ温度を目標温度の上限値と下限値との間に安定的に維
持することができ、しかも定格電圧の低いグロープラグ
を用いて温度の立ち上がりを急速にすることができる。

さらに仮にグロープラグ温度が目標温度の上限値に達す
る前であっても、エンジンが始動すると、安定予熱用抵
抗を実質的に短絡しての通電が防止されるため、グロー
プラグをむやみに加熱し、その寿命を短縮させてしまう
ことがない。

さらにエンジン温度に応じて安定予熱用抵抗を介しての
通電時間を決定するから、始動後において燃焼室温度が
低いだめに生じる種々の不具合を防止できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置の第１実施例を示す電気結線図、第
２図は本発明装置の第２実施例を示す電気結線図である
。 １・・・キースイッチ、２・・・直流電源、３，４・・
・切換手段をなすリレー接点、５・・・安定予熱用抵抗
、６・・・検出抵抗、７，８，９，１０・・・グロープ
ラグ、１２・・・温度検出器、１３・・・始動検出スイ
ッチ、１４・・・制御回路、１５，１６・・・第１の手
段をなす差動増幅回路と電圧比較回路、１８・・・第２
の手段をなす電圧応答回路、１９・・・第３の手段をな
す時限回路、２１．２２・・・増幅回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 直流電源と、 所定の抵抗温度係数を有する発熱体からなるエンジン予
   熱用グロープラグと、 このグロープラグに印加される電圧を低下させるだめの
   安定予熱用抵抗と、 前記直流電源からこの安定予熱用抵抗を介して前記グロ
   ープラグに通電する第２通電状態とこの安定予熱用抵抗
   を実質的に短絡して通電する第１通電状態とを切換える
   少なくとも２個のスイッチ素子からなる切換手段と、 上記グロープラグの通電路に挿入接続されており、前記
   グロープラグに流れる電流に比例した電圧降下を生じさ
   せる検出抵抗と、 エンジン温度に応じた電気信号を生じる温度検出器と、 エンジンの運転状態に対応した電気信号を発生する始動
   検出手段と、 エンジンキースイッチの投入時に前記直流電源から電源
   供給を受けて実質的に作動状態になり、前記検出抵抗に
   生じる電圧降下と前記温度検出器および始動検出手段か
   らの電気信号に応答して前記切換手段における第１通電
   状態と第２通電状態とを切換えせしめる制御手段とを具
   備し、この制御手段は、 前記検出抵抗に生じる電圧降下が所定の上限値および下
   限値の領域内に入るように前記第１通電状態と第２通電
   状態とを選択する制御信号を発生する第１の手段、 前記始動検出手段からの電気信号により前記第１通電状
   態を禁止する制御信号を発生する第２の手段、 前記温度検出器からの電気信号に応じた時間だけ前記第
   ２通電状態を維持する制御信号を発生する第３の手段、
   および 上記第１ないし第３の手段の制御信号に応答して前記切
   換手段を付勢、消勢する増幅手段、を包含してなること
   を特徴とするエンジン予熱制御装置。