JPS597273A - グロ−プラグの断線検出装置 - 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、グロープラグのような電気抵抗加熱体の断線
検出装置、特に、ディーゼルエンジンの予熱装置のグロ
ープラグ温度制御系におけるグロ−フ０ラグの断線の有
無を検出するための装置道に閃する。

自動車等におけるディーゼルエンジンは、空気を圧縮し
たときに発生する熱によって燃料を自己発火させ、これ
によって爆発力を得て回転する。

したがって、寒冷時にはエンジンの始動が困難な状態に
なることがあるので、これの打開策として、種々の型式
の予熱装置を設け、エンジン始動時には、この予熱装置
から供給される熱エネルギによりその始動を容易にする
ことが広く行われている。

グロープラグはこのような予熱装置の一つで、一般に正
の抵抗温度係数を有する抵抗体を発熱要素としてコイル
型もしくはシーズド型に構成されているものが多く、ま
た、このグロープラグはディーゼルエンジンの中でも特
に副燃焼室を備えた型のものに適用され、各シリンダご
とに１個づつ取り何けられる。そして、寒冷時には、エ
ンジンを始動させるに先行して、あらかじめグロープラ
グに電流を供給することによって、約１０００°Ｃ程度
の赤熱状態となるように温度制御をほどこし、しかる後
にエンジンを始動させると、容易かつ確実にこれを行う
ことが可能となる。このように、グロープラグを使用す
るディーゼルエンジンの予熱装置においては、所定の正
の温度係数を有し、かつ、定格電圧の低いグロープラグ
複数個を並列接続し、このグロープラグ群と直列接続さ
れたセンシング抵抗の両端に現れる電圧変化を検出する
こ左によりグロープラグの温度、すなわち、それの赤熱
状態を感知し、かくしてバッテリから１α接グロープラ
グに電流を流すためのメインリレーをオン・オフさせて
、グロープラグの湿度をほぼ９００　’Ｃ〜７５０°Ｃ
（予熱時とクランキング時）となるように、グロープラ
グに給電する予熱制御方式はすでに公知とされている。

この種の従来技術は、概して次のような基本原理に立脚
するものである。すなわち、グロープラグは正の抵抗温
度係数を有するから、それに通電されて湿度が上昇する
につれ、次第にその抵抗値が大きくなってくる。他方、
クローブラグ群に直列接続されているセンシング抵抗は
低抵抗（約１０ｍΩ程良）であることに加え、その抵抗
湿度イア６故はきわめて小さいので、温度変化と無関係
に抵抗値はほぼ一定とみなすことができる。そこで、セ
ンシング抵抗の端子電圧と、このセンシング抵抗及びグ
ロープラグ群の直列接続の端子電圧との比を検出するな
らば、この′ｒｉＬ仄比は温度の上昇につれて小さく１
．Ｃるから、グロープラグの温度が９００００に相当す
る値にｊ。したら上記メインリレーをオフにし、また反
対に７５０°Ｃに相当する値になったら、再びメインリ
レーをオンにすることにより、プラグ温度を９００　’
Ｃ！〜７５　Ｄ　０Ｃ！の範囲に制御することができる
のである。

しかしながら、このような従来技術においては、グロー
プラグの湿度が変化すると、それに応じてその抵抗値が
変るので、単純にグロープラグ群の合成抵抗（＋＋’＜
だ４−１を監視することによってグロープラグの断線の
有無を正確に検知できる、という風に好都合には行かず
、この点が制御系の的確２．ｆ　ｍＪ作を確保する上で
の車大な支障となっていた。つまり、グロープラグ群の
一部に断線が生じた場合でも、ｈａｔ線したとの情報は
なく、その全数に断線が生じてはじめて、異常事１川で
あることが発見されるのである。しかも、グロープラグ
が一本でも断線すると、残余のグロープラグに断線が発
生する確率がますます大きくなり、また、始動性も必然
的に悪化してくる。

本発明は、従来技術におりる斜上の問題点を解決するこ
とを目的としてなされたものであって、このために、次
のような基本原理に立脚してその目的を達成する、新規
にしてイｊ用性のある、グロープラグｔｒｉ紳（φ出装
置を提供する。すなわち、本発明は、例えばそれ自体既
知のグロープラグ温度制御系において、メインリレーの
オンによりその接点を介してバッテリ電圧がグロープラ
グに直接通電すれていた状態から、メインリレーがオフ
となることによってこの直接通電が終了し、サブリレー
接点を介してのみ、バッテリ電圧からの分割電圧がグロ
ープラグに通電される時点に達したとき、グロープラグ
に断線がなくそれが正常な状態にある場合におけるグロ
ープラグ電圧と、少くともその１本が１ｌｊｉ　線して
いる当合のグローブ０ラグ゛市ＩＥとの間には、差が生
じてくるので、この電圧差を利用することによって断線
の有ｆ１（（をきわめて迅速に検出し得るようにしたも
のである。

以下において、本発明を具体化した実施例の構成を示す
図面ならびにその原理及び動作説明のための図面を参照
しつつ、本発明の技術内容について説明する。

第１ＰＡは、本発明のグロープラグの断線検出装置を具
体化した一実施例の電気回路を示す図面であって、これ
は次のように構成されている。すｔ（わち、図において
、１はキースイッチ、２はメインリレー駆動回路、３は
メインリレーコイル、４はメインリレー接点、５はサブ
リレー駆動回路、６はザブリレーコイル、７けザブリレ
ー接点、８はバッテリ、９ａ〜９ｄはグロープラグ、１
０はグロープラグ電圧、１１＆；Ｊアフターグロ一時に
バッテリ電圧を分割するだめの直列抵抗、１２は断線表
示用インジケータランプ、１３はグロープラグ断線検出
回路、１４は断線判断用コンパレータ、１５は正常状態
保持回路、１６はコンパレータ１４の出力がＬレベル（
正゛吊）のとき、コンパレータの＋側人力を吸い込む（
すなわち、Ｌレベルにする）ためのダイオードである。

１１は水温センサであって、例えば負特性サーミスタを
内蔵し、エンジンの冷却水の温度を検出するもので、こ
の温度情報によってエンジンのいわゆる「冷間］タイ」
（暖機中）における燃料噴射量の増鼠を行うようにする
ためのものである。さらに、１８はグロープラグが高温
状態のとき、断線検出を禁止する断線検出両正回路、１
９は断線検出禁止回路１８用コンパレータ、２０は断線
検出禁止タイマ発生用コンデンサ、２１は断線検出禁止
タイマ充電時定数用抵抗、２２は抵抗２１を介したコン
デンサ放電を防止するダイオード、２３はコンパレータ
１９の出力がＬレベルの時グロープラグ電圧を吸い込む
ためのダイオード、２４は断線状態保持回路、２５はト
ランジスタ、２６は断線状態保持用トランジスタ、２７
は抵抗２８を介したコンデンサ充電を防止するダイオー
ド、２８は断線検／１１禁止タイマ放電時定数用抵抗、
２９はメインリレーＯＮ　Ｉｌ、’７　間カ’ｚｕｊ　
’８ｔよりも長い場合１４Ｊｉ　１ｆＭ検出を禁止する
１１力線検出禁止回路、３０はメインリレーＯＮ時１！
ｆｌが通′１δより長いかどうかを判断するコンパレー
タ、３１はインバータ、３２はコンデンサ充電用抵抗、
３３はコンデンサ充電用抵抗、３４は基準電圧発生用コ
ンデンサ、３５は基準車用、３６はコンパレータ３０の
出力がＬレベルの時グロープラグ電圧を吸い込むための
ダイオード、つまり、コンパレータ３０の出力がＬレベ
ルにム４〕と、タイオード３６のアノードもＬレベルに
なる１〜うに働くものである。また、３７は断線検出禁
止保持用トランジスタ、３８は断線検出禁止保持用抵抗
、３９は断線検出禁止保持用ダイ副−ドである。なお−
，４０はタイくリレーが０ＩＩＩ状顧になることにより
、バッテリｆＪｉ、圧がグロープラグに１１Ｊ、接ｊＩ
Ｍ屯される所ｘ　Ｒ間を発生させるためのメインリレー
タイマ回路であり、４１はツブリレーがＯＮ状態になる
ことにより、バッテリ電圧の分メリ電圧がグロープラグ
に通電される所定時間を発生させるためのアフタグロー
タイマ回路である。また、４２はグロープラグの断線が
検出された場合に、ランプ１２を点滅してその旨を表示
せしめるための発振回路である。

第１図に示す回路においてキースイッチ１をＯＮにする
と、メインリレータイマ回路４０の出力はＬレベルであ
るため、メインリレー駆動回路２がメインリレーコイル
３をＯＮさせ、メインリレー接点４が閉じる。同時に、
アフタグロータイマ回路４１の出力はＬレベルであるた
め、サブリレー駆動回路５がサブリレーコイル６をＯＮ
させ、サブリレー接点γが閉じる。メインリレー接点４
が開じることによりバッテリ′屯圧ＶＢがグロープラグ
９８〜９ｄに直接通電される。この時のグロープラグ電
圧１０は第２図に示すようにバッテリ′ｔ１も圧ＶＢ　
　と等しく、グロープラグ９ａ〜９ｄは急速加熱される
。時点ｔ１　　を経メパαするとメインリレータイマ回
路４０（タイマ時間は水温に依存する〕の出力がＨレベ
ルとなり、メインリレー駆動回路２はメインリレーコイ
ル３をＯＦＦし、メインリレ−４〆点４が開く。したが
ってグロープラグ９ａ〜９ｄへの通電は、サブリレー接
点７かも直列抵抗１１を介しての電圧印加となり、安定
加熱状態となる。この時のグロープラグ電圧は第２図に
示すようにｖＡである。ここでキースイッチ１が８Ｔ位
置（スタータ起動位置）に操作されると、メインリレー
コイル３がＯＮし、メインリレー接点４が閉じることに
よりグロープラグ９ａ〜９ｄには白変バッチＩＪ　’に
圧ＶＢが直接通′亀される１、時点も２を経過するとア
フタグロータイマ回路４１の出力がＨレベルとなり、サ
ブリレー駆動回路５はサブリレーコイル６をＯＦＦし、
ザブリレー接点７が開いてアフタグローは終了する。断
線インジケータ・ランプ１２はキースイッチ１がＯＮと
同時に点燈し、その後、時点ｔ１で消燈する。

タイムチャートを示す４６図において、メインリレータ
イマ回路４０の出力がＨレベルになりメインリレー接点
４が開いた時点ｔ１で、グロープラグが１不断釈してい
る場合には、グロープラグ電圧１０は、第２図に示すよ
うに断線していない時よりも晶い電圧■■　　となる。

そこで、本発明では、ＶＡとＶｌの中間の′市川を基準
電圧Ｖ。とじ、このＶｏとＩ■１．点ｔｌ後のグロープ
ラグ電圧１０を比較することにより１４Ｊｉ　線してい
るかいないかを判断するのである。

さらに第１図の実施例の動作について説明する。

断線検出回路１３の中のコンパレータ１４の＋側入力に
はグロープラグ電圧が、−入力端には第２図に示す基準
電圧■。が加えられる。ところがｔｌ後のグロープラグ
電圧は第４図に示すようなパッチＩＪ　ｔａ　順依存性
を１４っているため、コンパレータ１４の一入力端基準
電圧もグロープラグ電汗、と同じ依存性を］、１つたも
のとする。コンパレータ１４の出力は、断線していない
場合にはＬレベルであるが、１本でも断線している場合
にはＨレベルとなって、ランプ１２を点滅させてその旨
を表示する。時点ｔ１　以内においては、グロープラグ
電圧はバッテリ市、圧に等しく、コンパレータ１４の出
力はＨレベルとなって断線表示を行うが、この間ランプ
１２は点燈して′Ｉ／）るから問題はない。

止常状態保」’Ｍ回路１５は、ｔｌ後に正相との判断を
下した場合には、その後キースイッチ１がＳＴ位置にな
りグロープラグ’を庄ｉｏがバッテリ電圧と等しくなっ
ても断線と判断することがないように、ダイオード１６
によってコンパレータ１４の＋側人力を吸い込み、コン
パレータ１４の出力はＬレベル、すなわち正常状態を保
持するものである。

グロープラグ９ａ〜９ｄは正の温度係数を持っているた
め、キースイッチ１をＯＮする時点てグロープラグ塩Ｂ
ｙが常温よりも商い時には、グロープラグ抵抗は常温の
場合よりも大きく、時点ｔｌ後のグロープラグ電圧１０
は第２図に示すＶＡよりも大きくなり、正常であるのに
誤って断線と判断してしまう場合がある。このような場
合には断線検出禁止回路１８により断線検出を禁止する
。コンパレータ１９の一側入力とアース間にはコンデン
サ２０が接続され、このコンデンサは抵抗２１とダイオ
ード２２を介して充電される。コンデンサ電圧が＋側人
力の基準電圧に達するまでは、コンパレータ１９の出力
はＨレベルであるが、基準電圧を越えるとＬレベルとな
り、ダイオード２３を介してグロープラグ電圧を吸い込
み、断線検出を禁止する。第５図に示すようにグロープ
ラグが常温の場合には、コンパレータ１９の出力がＬレ
ベルになる時点ｔ３　　が常にｔｌよりも長くなるよう
に、コンパレータ１９の基準電圧には水温依存性を持た
せる（　ｔ　１　ｃＪ：　＊　温に依存する）。しかし
この場合に、時点ｔｌで断線を検出してもｔａ　　で断
線検出を禁止してしまうので、断線の時には断線状態保
持回路２４により断線状態を保持する。

すなわち、断線の場合コンパレータ１４の出力はＨレベ
ルであり、トランジスタ２５がＯＮとなってトランジス
タ２６はＣｌＦＦになる。したがって、コンパレータ１
９の出力がＬレベルになっても断線検出を禁止すること
はない。次にキースイッチをＯＦＦにすると、コンデン
サ２０の電圧はダイオード２７、抵抗２８，４０．４１
を介して放電する。グロープラグ温度が常温に戻るま゛
（はコンデンサ２０の電圧がＯｖにならないように放電
時間をｔ１１！　整しておくことによって、グロープラ
グが重湯の場合にはコンデンサ２０がＯＶでないため、
冑′″Ｊ５図に示すように時点ｔ３′において断線検出
を力１ε止する作用を行わせることができる。

メインリレータイマ回路によるメインリレーＯＦＦ　（
時点ｔ１）　後に継続してキースイッチがＳＴ位置にな
った場合、メインリレーは第６図の時点ｔ５　　までＯ
Ｎ状態のままになり、通常ならば時点ｔ１　　で断線検
出を行なうのであるが、この場合にはｔ５でこれが行わ
れることになる。したがって、それだけグロープラグ温
度が市くなるので、正常であるにもかかわらず断線して
いるとδ９４って判断する可能性があるわけである。そ
こで、本発明実施例では、このような場合には断線検出
禁止回路２９により断線検出を禁止するように配慮され
ている。この点の動作を明らかにするために、まずコン
パレータ３０の＋側入力の基準電圧について説明すると
、メインリレータイマ回路の出力？−１１ｉＭ４６図に
不ずように時点ｔ１でＨレベルとに゛るためインバータ
３１の出力は図のように七〇でＬレベルとなる。また抵
抗３２．３３及びコンデンサ３４により、ＸＬＥ３５は
第６図に示すような波形になる。

したがってコンパレータ３０の＋側人力も、同じく第６
図及び第７図実線のようになる。他方、コンパレータ３
０の一側入力は、メインリレー駆動回路２の出力に接続
されているので通常は第７図の破線で示すようになる。

しかしｔｌの時点でキースイッチがＳＴ位随になってい
ると、コンパレータ３０の出力はＬレベルになり、ダイ
オード３６を介してグロープラグ電圧を吸い込み断線検
出を禁止する。同時にトランジスタ３７がＯＦＦになる
ため、抵抗３８とダイオード３９を介して、コンパレー
タ３０の一個人力に電圧が供給され、コンパレータ３０
の出力はＬレベルを保持する。

なお、第１図の実施例では、断線検出用コンパレータの
基準電圧は、第２図に示すように１本断線を検出できる
ように設定したが、１．２本断線を見逃がし６本断線を
検出するように設定ずれは回路は第１しくの実施例より
簡素になる。すなわち基ｊ％’ｓ　’ｉＩｆ、圧を尚く
設定すれば、キースイッチをＯＮ状１法にする時点でグ
ロープラグが高温であっても、またメインリレーコイル
間が通常よりも長い時でも、１（」「線していない場合
に断線と判断するような誤動作はないので、第１図に示
された２つの断線検出禁止回路１８．２９は不必要にな
る。

また、第１図のものでは、断線表示の方法としてランプ
の点滅を用いたが、他の方法としてランプを点燈させて
もいいし、またブザーなど１吃キ音器等を用いることも
できる。

以上述べたとおり、本発明のグロープラグ断線検出装置
によれば、キースイッチがｈ６作されてＯＮ状態になっ
たメインリレーが所定時間終了の時点でＯＦＦ状態にな
ると直ちに、グロープラグにおける断線の有無を検出す
ることが可能であり、このために必要とする手段ならび
にｔｒｌ　ｆｉ！＜、はＭ易であるにもかかわらず、上
記の検出をきわめてＭ？を実に、かつ、迅速に行うこと
ができるものであって、その効果には著しいものがある
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のグロープラグ断線検出装置を具体化し
た一実施例のｆｉｌ成艷示す電気回路図、第２図はメイ
ンリレー及びサブリレーのＯＮ・ＯＦＦの各時点におけ
る、グロープラグ端子電圧とそれの断線の有力！ｅとの
関係を表わした、本発明の基本原理イチ）明月の図面、
第６図、第５図、第６図及び第７図はそれぞれ、第１図
に示す本発明の一実施例ニついての動作説明用タイムチ
ャート、第４図は第１図示の実施例におけるメインリレ
ーコイル後のグロープラグ端子電圧とバッテリ電圧との
β“Ｊ係を示す図面である。 図において、１・・・キースイッチ、２・・・メインリ
レー駆動回路、３，４・・・メインリレーコイル及び同
接点、５・・・ザブリレ駆動回路、６．γ・・・サブリ
レーコイル及び同接点、８・・・バッテリ、９ａ〜９ｄ
・・・グロープラグ、１２・・・断線表示用ランプ１１
３・・・グロープラグ断線検出回路、１４・・・コンパ
レータ、１５・・・正常状態保持回路、１７・・・水温
センサ、１８・・・断線検出禁止回路、１９・・・コン
パレータ、２０・・・断線検出禁止タイマ発生用コンデ
ンサ、２４・・・断線状態保持回路、２９・・・断線検
出禁止回路、３０・・・コンパレータ、３４・・・ノー
準電圧発生用コンデンサ、■　・・・バッテリ電、圧、
ｖＡ・・・パラチ’）？＋ｊ圧からの分割電圧（断線な
し〕、ｖ。・・・コンパレータ１４の基準電圧、ｔｏ・
・・キースイッチのＯＮにより、直接通電が開始する時
点（メインリレ及びザブリレーともにＯＮ）、ｔｌ・・
・直接通電の終了する時点（メインリレーＯＦＦ　）、
ｔ２・・・分割電圧による通′亀の終了する時点（サブ
リ　し　−　ＯＦＦ　　）　　。 代理人　浅　利　　　皓 外４名 第２図 牙３図 第４図 第５図 第６図 オフ図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）並列接続された複数のグロープラグに対して所定
   時間のあいだバッテリ電圧による直接通電が行われ、前
   記所定時間の終了後は、前記バッテリ電圧を分割した電
   圧のみによる通電がなされるグロープラグ温度制御系に
   おいて、前記所”定時間の終了後におけるグロープラグ
   群の端子電圧は、グロープラグが断線している場合と断
   線していない場合とで差があることを利用して断線した
   グロープラグの存在を検出するため、前記電圧の差を感
   知する手段を具備していることを特徴とするグロープラ
   グの断線検出装置。
2. （２）特許ａ１ン求の範囲第１項記載の装置であって、
   前記バッテリ電圧による直接通電が開始される時点、な
   いし、それが行われる前記所定時間以内において既に、
   グロープラグ温度が常温よりも高い状態に達している場
   合には、前記の断線したグロープラグの存在を検出する
   ことを禁止せしめる手段が備えられていること、を特徴
   とするグロープラグの断線検出装置。
3. （３）特許請求の範囲第１項記載の装置において、断線
   したグロープラグの存在が検出されない場合には、その
   状態を保持する正常状態保持回路が備えられていること
   、を特徴とするグロープラグの断線検出装置。
4. （４）特許請求の範囲第１項記載の装置において、前記
   バッテリ電圧による直接通電が行われる所定時間の終了
   前に、キースイッチ操作によるスタータ信号が入力され
   たため、前記所定時間の終了後にも直接通電が継続され
   た場合には、前記の断線したグロープラグの存在を検出
   することを禁止せしめる手段が備えられていることを特
   徴とするグロープラグの断線検出装置。