JPS6149508B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はデイーゼルエンジンの始動時予熱に用
いるグロープラグの通電制御装置に関する。

従来周知のグロープラグ通電装置は、運転者が
キースイツチを操作して保持している時間だけグ
ロープラグの電圧保障用抵抗を介して通電するよ
うになつており、運転者自身がグロープラグの赤
熱状態をシグナルヒータによつて監視することに
より通電時間を規定するものであつたが、これに
対して運転者の負担を軽減し、かつ予熱に要する
時間を短縮するため、単位時間当りの通電エネル
ギーを増すとともに自動的に規定する装置が要求
されている。しかして、予熱時間を短くするに
は、グロープラグへの通電電流を大きくしなけれ
ばならないが、その場合通電時間が正確に規定さ
れずに短いときは充分な予熱が得られず、逆に長
いとグロープラグの寿命を短くしてしまう。

グロープラグの予熱温度が規定状態に達したか
否かを自動的に検知する方法としては、直接的に
温度を測定する温度検出素子を用いるか、または
グロープラグの電気抵抗を通電電流もしくは端子
電圧により測定する方法が考えられているが、前
者は温度検出素子の品質を長期間保障する必要が
あり、後者はグロープラグ自身の熱−抵抗特性等
が単純でないために電気回路的に複雑な処理を必
要とするという問題点がある。

本発明は上述の諸問題点に鑑み、積分手段によ
つてグロープラグの予熱温度を模擬するととも
に、グロープラグへの通電電流を第１通電状態と
第２通電状態に切替える切替手段を使用すること
により、グロープラグの温度検出素子等を不要に
し、簡単な回路構成にて、グロープラグを第１通
電状態により速やかに規定加熱状態まで加熱しそ
の後はその状態を第２通電状態により安定に保持
し、また、通電停止後の再通電時においても正確
に予熱温度を模擬し得る通電制御装置を提供する
ことを目的とするものである。

以下本発明を図示する実施例に基づいて説明す
る。全体構成を示す第１図において、デイーゼル
エンジンの各気筒毎に設置された予熱用グロープ
ラグ１は全て並列に接続され、その結節端を一方
は切替手段をなす切替器２の第１接点S₁を介して
バツテリ３に接続してあり、もう一方は電流制限
手段をなす電流制限抵抗４と切替器２の第２接点
S₂を介してバツテリ３に接続してあり、第１接点
S₁の閉成時にはグロープラグ１へ大電流が供給さ
れ、第１接点S₁が開放し第２接点S₂が閉成された
ときはグロープラグ１に小さい電流が供給され
る。グロープラグ１の通電電流と温度上昇との関
係は、周知の通り大電流を供給すると急速に温度
上昇が得られ、電流を小さくすると温度上昇の勾
配は小さくなる。そして前記電流制限抵抗４はグ
ロープラグ１における温度上昇を停止して保持す
るかもしくは小さく抑える抵抗値に設定される。

切替器２は制御装置５からの制御信号によつて
前記第１接点S₁、第２接点S₂をそれぞれ開閉する
リレーコイルL₁，L₂を有する。制御装置５はバ
ツテリ３の電源によつて作動し、エンジンキース
イツチ６のスタータ接点６ａ（ST）および予熱
接点６ｂ（GL）の信号を入力信号として、グロ
ープラグ１への通電を制御するための、切替器２
の付勢制御信号を出力する。また、制御装置５は
グロープラグの予熱終了を示す表示ランプ７の点
滅を制御する。

第２図は制御装置の基本構成を示すもので、キ
ースイツチからのスタータ信号（ST）もしくは
予熱信号（GL）の付勢時に積分用コンデンサＣ
を充電しグロープラグの通電加熱曲線に近似した
関数G₁を発生させる第１の積分制御手段をなす
第１の積分制御回路５１、スタータ信号（ST）、
予熱信号（GL）の消勢時に積分用コンデンサＣ
を放電しグロープラグの非通電冷却曲線に近似し
た関数G₂を発生させる第２の積分制御手段をな
す第２の積分制御回路５２、上記第１、第２の積
分制御回路５１，５２よりの電流を積分すること
によりグロープラグの予熱温度を積分コンデンサ
Ｃの積分電圧として模擬する積分手段をなす積分
回路５３、および該積分電圧を監視してグロープ
ラグの規定加熱状態に応じて予め定めた基準値と
比較しその比較出力信号により前記切替器２の付
勢状態を切替える制御信号とランプ７の点滅制御
信号を発生する比較手段をなす比較回路５４とで
構成されている。

制御装置５は第２図に示すようにアナログ回路
で構成するもの以外に、第３図で示すようにデイ
ジタル回路で構成することもできる。第３図にお
いて、スタータ信号もしくは予熱信号の付勢時に
は第１の積分制御手段をなす第１の発振回路５５
で発生する一定の周波数F₁のクロツクパルスが
積分手段をなすカウンタ５７でアツプカウントさ
れ、スタータ信号と予熱信号の消勢時には第２の
積分制御手段をなす第２の発振回路５６で発生す
る一定周波数F₂のクロツクパルスがカウンタ５
７でダウンカウントされる。２つのクロツクパル
スは、その積分値がグロープラグの加熱特性と冷
却特性とに近似するように周波数F₁，F₂を設定
してある。積分値すなわちカウンタ５７のカウン
ト値がグロープラグの予定の加熱状態に相当する
値に達するか否かを比較手段をなすデイジタル比
較回路５８（または論理ゲート回路）は判別し、
前記切替器２の付勢状態を切替える制御信号とラ
ンプ７の点滅制御信号を発生する。また、デイジ
タル比較回路５８はアンドゲード５９，６０と共
同してカウンタ５７のカウント範囲を制限する。

第４図はアナログ回路で構成した第２図の型式
の制御装置５の具体的構成を示すものである。前
記キースイツチ６のスタータ接点６ａ（ST）も
しくは予熱接点６ｂ（GL）が閉じられると（予
熱時はまず予熱接点６ｂが閉じられる）、ダイオ
ードD₁，D₂を介してトランジスタQ₁，Q₂のバイ
アス電流が供給され、該トランジスタQ₁，Q₂の
導通によつてリレーRL₁が付勢され、その接点が
閉成する。このため、他の回路に電源が供給され
ると同時に、リレーRL₂の常閉接点を介して前記
切替器２の第１接点S₁を閉成する制御信号が出力
される。

トランジスタQ₃と抵抗R₁，R₂，R₃は公知の定
電流回路を構成しており、リレーRL₁の付勢時に
は該定電流回路にて生じる一定値の電流と、抵抗
R₄を通る電流との合成電流によつて積分用コン
デンサＣを充電する。また、トランジスタQ₄と
抵抗R₅，R₆，R₇は公知の定電流回路を構成して
おり、該定電流回路によつて規定される一定値の
電流と、抵抗R₈を通る電流の合成電流によつ
て、リレーRL₁の付勢、消勢に係わらず積分用コ
ンデンサＣを放電させる。しかしてグロープラグ
の一般的な加熱特性、冷却特性に従つて放電電流
は充電電流より小さい値に設定してあるので、積
分用コンデンサＣは、リレーRL₁の付勢、消勢の
切替わりによつて積分電圧Ｖの上昇と下降が切替
えられ、リレーRL₁の付勢時にはグロープラグの
通電による加熱曲線に近似した関数で積分電圧Ｖ
は上昇し、前記キースイツチ６のスタータ接点６
ａと予熱接点６ｂの開放によつてリレーRL₁が消
勢されるとグロープラグの冷却曲線に近似した関
数で積分電圧Ｖは下降する。充電抵抗R₄および
放電抵抗R₈は積分コンデンサＣにおける積分電
圧の変化が実際の加熱曲線および冷却曲線に、よ
り良く近似するように補正の目的で挿入される。

なお、図示する構成とは異なるがリレーRL₁の
付勢、消勢によつて積分コンデンサＣの充電と放
電とを独立に切換える回路構成であつてもよい。

積分コンデンサＣの両端電圧すなわち積分電圧
は、電圧比較器COMPによつて抵抗R₉，R₁₀によ
つて設定される基準電圧V₁と比較される。該基
準電圧は前記積分電圧に対して、グロープラグの
規定の加熱状態に相当する値もしくはその値より
若干小さい値に設定してある。そして、電圧比較
器COMPは、積分電圧Ｖが基準電圧V₁に達する
とトランジスタQ₅，Q₆にバイアス電流を供給し
て導通させ、リレーRL₂を付勢し、黒丸図示の常
閉接点を開き常開接点を閉じる。これによつて、
前記切替器２の第１接点S₁を開放して第２接点S₂
を閉成させる制御信号が出力され、同時にランプ
７に点灯電流が供給される。

上記の回路構成になる制御装置の動作は第５図
に示すタイムチヤートに表すことができる。グロ
ープラグの通電信号の入力、すなわちキースイツ
チのスタータ接点６ａもしくは予熱接点６ｂの閉
成（第５図２）により、リレーRL₁が付勢され積
分用コンデンサＣは第５図１の加熱特性G₁に従
つた積分電圧Ｖを生じる。該積分電圧が比較回路
５４の基準電圧V₁に達するまでのt₁時間はリレー
RL₂は消勢されており、切替器２のリレーコイル
L₁が付勢されて第１接点S₁を閉じるので、グロ
ープラグ１は急速に加熱される。グロープラグ１
がほぼ規定の加熱状態になる頃、電圧比較器
COMPは反転作動しリレーRL₂が付勢されるた
め、ランプ７が点灯して規定加熱状態に達したこ
とを表示するとともに、切替器２の付勢状態を切
替え第２接点S₂のみ閉じることにより、キースイ
ツチ６の予熱接点６ｂおよびスタータ接点６ａが
開放するまでのt₂時間はグロープラグ１の通電電
流を小さくして加熱が緩やかに行われるかないし
はほぼ横ばいになるようにし、加熱状態を安定に
保持する。

グロープラグへの通電停止信号が発生すると、
つまり予熱接点６ｂおよびスタータ接点６ｂが開
放すると、リレーRL₁が消勢され切替器２のリレ
ーコイルL₁，L₂はいずれも消勢されグロープラ
グ１への通電は停止され、グロープラグ１は第５
図１の冷却特性G₂に近似して冷却する。このと
き、積分用コンデンサＣは第２の積分回路５２に
より冷却特性G₂に従つて放電し、グロープラグ
１の温度を模擬する。積分電圧Ｖが基準電圧V₁
より低下した後、例えば始動に失敗し再始動を行
なう場合、再度通電信号が入力されて、積分コン
デンサＣは前述と同様に加熱曲線G₁に従つて充
電され、また通電停止信号が入力されると冷却曲
線G₂に従つて放電し、グロープラグ１の温度変
加の状態を模擬するとともに、それに応じて第５
図３，４のごとく切替器２の接点S₁，S₂の開閉を
行なつてグロープラグ１を規定加熱状態に速やか
に加熱し維持する。

なお、積分用コンデンサＣの特性G₁に従う充
電量（積分電圧Ｖ）がt₂時間あるいはt₅時間にお
いては、なるべくグロープラグ１に電流制限抵抗
４を介して通電したときの熱変化特性と近似する
ように、充放電回路の定数および電圧比較器
COMPの基準電圧V₁が調節してあり、Vd₁および
Vd₂の値はあまり大きくならない。

第６図は第４図に示す回路構成の一部を変更し
た実施例を示すもので、その変更部分について述
べる。トランジスタQ₇は電圧比較器COMPの比
較出力によつて導通するようにしてあり、その導
通によつて積分用コンデンサＣを抵抗R₁₁を介し
ても放電させることにより、積分電圧Ｖが基準電
圧V₁を達した後は積分電圧Ｖの上昇が小さくな
るようにしてある。これによつて、グロープラグ
１に電流制限抵抗４を介して通電したときの熱変
化特性をより忠実に模擬することができる。な
お、図示しないがトランジスタQ₇、抵抗R₁₁の回
路の代わりに、電圧比較器COMPの比較出力によ
つてトランジスタQ₃あるいはトランジスタQ₄で
構成される定電流回路の定数を変えるようにして
もよく、また抵抗R₄，R₃の抵抗値を変化させる
ことによつても、積分特性をグロープラグの温度
特性により忠実に模擬させることができる。ま
た、図示しないが積分用コンデンサＣと並列にツ
エナーダイオードを接続し、そのツエナー電圧を
基準電圧V₁よりやや高い値に設定することによ
り、積分電圧ＶがV₁より大きく離れて上昇する
のを防止するようにしてもよい。

また第６図の例では、リレーコイルL₂の付勢
をリレーRL₁で制抑し、リレーコイルL₂の付勢を
リレーRL₂で制御するようにしてあり、リレー
RL₁の付勢によつて切替器２のリレーコイルL₂を
付勢し、通電信号の入力時は電流制限抵抗４を介
してグロープラグ１に通電する回路を形成すると
ともに、リレーRL₂の常閉接点を介して切替器２
のリレーコイルL₁を付勢し電流制限抵抗４を短
絡してグロープラグ１に大電流を供給するように
してあり、電圧比較器COMPの比較出力によつて
リレーRL₂が付勢されたときはリレーコイルL₁を
消勢してグロープラグ１の電流制限を行なうよう
にしてある。

なお、以上述べた実施例ではグロープラグ１の
電流を制限するために電流制御手段として電流制
限抵抗４を用いたが、グロープラグ１の通電電流
を継続して電流制限を行ない通電エネルギーを制
御してもよい。また、グロープラグの規定加熱状
態に対応して１つの基準値を設け積分値とこの基
準値との比較により通電状態を単純に切替えるの
みでなく、積分値と基準値との偏差の大小に従つ
てグロープラグへの通電電流を細分化して制御す
ることも可能である。

以上述べたように本発明においては、グロープ
ラグへの通電時間を電気的に積分してグロープラ
グの加熱特性と冷却特性とを積分値の増減として
模擬し、該積分値によつてグロープラグの予熱温
度を表し、該積分値が予定の値に達するとグロー
プラグへの通電電流を切替えるから、グロープラ
グの温度検出素子が不要となり、簡単な電気回路
で構成でき、しかもグロープラグを速やかに規定
加熱状態まで加熱し、その後はその状態を安定に
保持でき、また電通停止後の再通電時においても
正確に予熱温度を模擬できる通電制御装置を提供
することができるという優れた効果がある。

さらに本発明においては、例えば、積分コンデ
ンサ及び積分を制限する手段を用いたアナログ回
路によつてグロープラグの予熱温度を模擬するよ
うにしているから、構成が簡単な上に、より忠実
に予熱温度を模擬することができる通電制御装置
を提供する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】

第１図は本発明の一実施例を示す全体構成図、
第２図は第１図中の制御装置の一構成例を示すブ
ロツク線図、第３図は制御装置の他の構成例を示
すブロツク線図、第４図は第２図に示す制御装置
の詳細を示す電気結線図、第５図はその作動説明
に供するタイムチヤート、第６図は本発明の他の
実施例を示す電気結線図である。 １……グロープラグ、２，RL₁，RL₂……切替
手段を構成する切替器とリレーとリレー、３……
バツテリ、４……電流制限抵抗、５……制御装
置、５１……第１の積分制御回路、５２……第２
の積分制御回路、５３……積分回路、Ｃ……積分
用コンデンサ、５４……比較回路、５５……第１
の発振回路、５６……第２の発振回路、５７……
カウンタ、５８……デイジタル比較回路、６……
キースイツチ、６ａ……スタータ接点、６ｂ……
予熱接点、７……表示用ランプ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 積分を行なう積分手段と、該積分手段の積分
   値が予め定めた基準値に達すると比較出力信号を
   生じる比較手段と、グロープラグへの通電信号に
   より前記積分手段をグロープラグの加熱特性に従
   つて前記基準値の方向に積分させる第１の積分制
   御主段と、グロープラグへの通電停止信号により
   前記積分手段をグロープラグの冷却特性に従つて
   前記基準値と逆方向に積分させる第２の積分制御
   手段と、グロープラグへ大電流を供給する第１通
   電状態とグロープラグへ電流制限手段を介して通
   電する第２通電状態とこれら第１、第２通電状態
   の両方とも停止した消勢状態とを選択的に切替え
   ることが可能で、前記通電信号により前記第１通
   電状態を選択し、前記比較出力信号により前記第
   ２通電状態を選択し、前記通電停止信号により前
   記消勢状態を選択する切替手段とを備えたことを
   特徴とするグロープラグ通電制御装置。 ２ 前記積分手段は積分用コンデンサを備えると
   共に、前記第１の積分制御手段は前記積分値が前
   記基準値を越えたあとこの積分を制限する手段を
   備えることを特徴とする特許請求の範囲第１項に
   記載のグロープラグ通電制御装置。