JPS63154863A - グロ−プラグ温度制御装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明はディーゼルエンジンに用いられるグロープラグ
の温度制御装置に関する。

〔従来の技術、及び発明が解決しようとする問題点〕

ディーゼルエンジンの冷間始動時には、エンジン始動性
を良くするため、グロープラグが使用される。このとき
、グロープラグに長時間連続的に通電すると、グロープ
ラグは過熱し、破壊する。

このため、グロープラグの使用に当ってはその温度制御
が必要であり、そのための温度制御装置が従来より提案
されている。

第５図は第１従来例を示す図である。この第１従来例に
おいては、カレントセンサ１５でグロープラグ１２の抵
抗値を検出し、その温度−抵抗特性よりグロープラグ１
２の温度を求め、求めた温度に基づいてＥＣＵ　（電子
コントロールユニット）１６がリレー１３を制御するこ
とにより、グロープラグ１２の温度を制御するものであ
る。すなわち、グロープラグ１２の温度制御範囲におけ
る上限温度、をＴＨ１下限温度をＴＬとすると、カレン
トセンサ１５を介して測定したグロープラグ１２の温度
ＴがＴ！１．ＴＬのとき、ＥＣＵ　１６はリレー１３を
オンし、グロープラグ１２はカレントセンサ１５を通し
てバッテリ１゛１より給電され、グロープラグ１２の温
度Ｔは上昇する。他方、グロープラグ１２の温度ＴがＴ
　、、ＩＩ！　Ｔ　Ｉ４のときはＥＣＵ　１６はリレー
１３をオフし、グロープラグ１２はグローレジスタ１４
及びカレントセンサ１５を通してバッテリ１１より給電
される。この場合、グロープラグ１２に供給される電力
はグローレジスタ１４によって抑えられるので、グロー
プラグ１２の温度Ｔは下降する。そして、Ｔ　＜　Ｔ　
ｔになるとＥＣＵ　１６は再びリレー１３をオンに）、
グロープラグ１２を昇温させる。この一連の動作が繰り
返されることにより、グロープラグ１２の温度ＴはＴＬ
とＴ。

との間に保たれる。

ところで、この第１従来例においては、グローレジスタ
１４とカレントセンサ１５とを必要とし、これらによっ
て消費される電力はグロープラグ１２の昇温には何ら寄
与しない。また、グロープラグ１２は正の温度傾斜を持
つため、複数のグロープラグ１２の内の１本が断線する
と他のグロープラグ１２も連鎖的に断線するという問題
点がある。

第６図は第２従来例を示す図である。この第２従来例に
おいては、まずリレー１３をオンした状態でカレントセ
ンサ１５を介してグロープラグ１２の温度Ｔを測定し、
Ｔがグロープラグ１２の制御上限温度Ｔｏ未満であれば
ｎｃＵ　１６はリレー１３をオンし続けてグロープラグ
１２を昇温させくＴＮＴイとなった時点でＥＣＵ　１６
はリレー１３をオフしてバッテリＩＪからグロープラグ
１２への給電を停止させ、グロープラグ１２の温度Ｔを
下降させる。そして、ＥＣＵ　１６は、リレー１３をオ
フした時点から所定時間後にリレー１３を再びオンさせ
る。この一連の動作が繰り返されることにより。

ＴはＴ、以下に保たれる。

この第２従来例においては、前述の第１従来例で使用さ
れていたグローレジスタは必要ではない。

しかし、なから、依然としてカレントセンサ１５を必要
とするため、無駄な電力を消費することになる。

第７図は第３従来例を示す図である。この第３従来例は
、グロープラグ１２及びグローレジスタ１４が電力を消
費したとき、グロープラグ１２が所定温度に落ちつくよ
うに両者の抵抗一温度特性を選択し、もってグロープラ
グ１２の温度Ｔを一定に保持しようとするものである。

しかしながら、この場合、バッテリ１１の電圧が変動す
るとグロープラグ１２で消費される電力が変動し、それ
に伴い、グロープラグ１２の安定温度も変動する。

更に、グローレジスタ１４で消費される電力はグロープ
ラグ１２の昇温に関して無効であり、また、複数のグロ
ープラグ１２の内の１本が断線すると他のグロープラグ
１２も連鎖的に断線するという問題がある。

本発明は上述の問題点に鑑みてなされたもので、グロー
レジスタあるいはカレントセンサを用いることなく、グ
ロープラグの温度を設定値に保持することが可能な温度
制御装置を提供することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的を達成するため、本発明によれば、第１図に示
すように、バッテリ１から給電されるグロープラグ２の
温度を制御する装置であって、該バッテリ１と該グロー
プラグ２との間の給電路をオンオフするスイッチング手
段Ａと、該グロープラグ１の両端に印加される電圧値の
２乗と該スイッチング手段Ａのデユーティ比との積が設
定値になるよう該スイッチング手段Ａをデユーティ比制
御する制御手段Ｂと、を具備するグロープラグ温度制御
装置が提供される。

〔作　用〕

グロープラグの温度はグロープラグの消費電力に比例し
、グロープラグの温度が一定であるならばその抵抗値も
また一定である。従って、一旦グローブラグの温度が一
定値になると、制御手段は、グロープラグの両端に印加
される電圧値の２乗とスイッチング手段のデユーティ比
との積が設定値になるようスイッチング手段をデユーテ
ィ比制御するので、グロープラグで単位時間当りに消費
される電力は一定になる。この結果、バッテリの電圧が
変動しても、グロープラグの温度は一定に保たれる 〔実施例〕 以下、図面を参照して本発明の詳細な説明する。

第２図は本発明の一実施例を示す全体構成図である。図
中、ｌはバッテリ、２はグロープラグである。これらの
バッテリ１とグロープラグ２との間には、第１図におけ
るスイッチング手段Ａとしてのリレー３が介装されてい
る。

４は電圧二乗器であり、この電圧二乗器４はグロープラ
グ２に印加される電圧Ｖｉｎを２乗し、２乗した電圧Ｖ
　ｉｎ”を電圧−電流変換器５に供給する。

電圧〜電流変換器５は、Ｖ　ｉｎ”のみならず、基準電
＃６から正の基′ｆ＄電圧■７をも供給され、それらの
電圧Ｖｉｎ”　　、Ｖｌに基づき、次式（１）によって
決まる電流ｉを出力する。

ここに、Ｋは正の定数である。この電流ｉはコンデンサ
７に蓄えられる。なお、Ｖｉｎ”　＞Ｖ、になるように
、Ｖｉｎ”及びＶやは設定されている。

８はコンパレータであり、その反転入力端子にはコンデ
ンサ７の端子電圧が入力し、非反転入力端子には三角波
発生器９から出力される三角波信号が入力する。そして
、コンパレータ８の出力端子はリレー３のコイルに接続
されており、コンパレータ８が“Ｈ”レベル信号を出力
するとリレー３はオンする。

なお、電カニ乗器４、電圧−電流変換器５、基準電ａ６
、コンデンサ７、コンパレータ８及び三角波発生器９が
第１図における制御手段Ｂに対応する。

次に、第３図に示す波形図を参照して上記構成の動作を
説明する。なお、第３図における曲線Ａ。

Ｂ、Ｃ及びＤは、第２図中の点ａ、ｂ、ｃ及びｄにおけ
る電圧信号をそれぞれ表す。

今、リレー３　（第２図参照）がオフしているものとす
る。この場合、第２図中のａ点の電圧は零であり、従っ
てｂ点の電圧も零である。この結果、電圧−電流変換器
５が出力する電流ｉは、前記（１）式より、−ＶＲ／に
となり、コンデンサ７は放電し、０点の電圧は時間の経
過と共に降下する。そして、ｄ点の電圧が、時点ｔ１に
おいて、０点の電圧を超えると、換言すると、三角波発
生器９の出力電圧がコンデンサ７の端子電圧よりも高く
なるとコンパレータ８は“Ｈ”レベル信号をリレー３に
供給し、リレー３はオンする。

時点ｔ１においてリレー３がオンすると、ａ点の電圧は
Ｖｉｎになり、ｂ点の電圧はＶｉｎ”になり、電圧−電
流変換器５が出力する電流ｉは、前代（１）より、 であるので、コンデンサ７は充電され、′Ｃ点の電圧は
時間の経過と共に上昇する。そして、三角波発生器９の
出力電圧が、時点ｔ２において、コンデンサ７の端子電
圧よりも低くなるとコンパレータ８は反転して“Ｌ”レ
ベル信号をリレー３に供給し、リレー３はオフする。

ここで、時点ｔ、及びｔ２における電圧をそれぞれＶＴ
Ｌ及び■７エ、コンデンサ７の容量をＣ、リレー３がオ
ンしている時間をＴ。Ｎとすると、次式％式％ 時点ｔ２でリレー３がオフすると、三角波発生器９の出
力電圧が、時点乞、において、コンデンサ７の端子電圧
よりも高くなってリレー３がオンする迄、コンデンサ７
の端子電圧は降下する。このとき、グロープラグ２の温
度制御が定常状態に達しているとすると、時点ｔ、にお
ける電圧は、時点ｔ、１における電圧と等しく、ＶＴＬ
である。従って、リレー３がオフしている時間をＴ。、
Ｆとすると、次式（３）が成り立つ。

ここで、上記（２）式及び上記（３）式より、リレー３
のデユーティ比ｄｕｔｙを計算すると、デユーティ比ｄ
ｕ　ｔｙは次式（４）のようになる。

従って、 ｄｕｔｙＸ　Ｖ！ｆｉ”　ｗ　Ｖ＊　”一定　・　（５
）になる。すなわち、第２図における、電圧二乗器４、
電圧−電流変換器５、基準電源６、コンデンサ７、コン
パレータ８及び三角波発生回路９は、グロープラグ２の
印加電圧Ｖ！、、の２乗とリレー３のデユーティ比ｄｕ
　ｔｙとの積が設定値すなわち基準電圧ＶＩｌを保持す
るように、リレー３をデユーティ比制御する。この結果
、例えばバッテリ１の電圧が変動してグロープラグ２の
印加電圧Ｖ　１．が変動したとしても、単位時間当りに
グロープラグ２で消費される電力は一定であるので、グ
ロープラグ２の温度は一定に保たれる。

なお、第２図に示すグロープラグ温度制御装置の場合、
起動されてから数秒で定常状態に達する。

第２図における電圧二乗器４及び電圧−電流変換器５の
具体的な回路の一例を第４図に示す。

なお、グロープラグ２は、図示しないディーゼルエンジ
ンの状態により、冷え方が変化する。従って、エンジン
状態を示すパラメータ、例えばエンジン回転数、エンジ
ン冷却水温、気温、エンジン温度等を検出し、その検出
した値に応じて基準電源６の基準電圧■８を変化させる
ことにより、グロープラグ２における消費電力を変化さ
せるようにしてもよい。

また、エンジン状態に応じて、三角波発生器９の発振周
期を変化させることにより、リレー３のオン時間’ｒ’
ｏｎの１回当りの継続時間を変化させることも可能であ
り、もってグロープラグ２の過度の昇温を防止できる。

なお、本実施例においては、コンパレータ８においてコ
ンデンサ７の端子電圧と比較される信号として三角波信
号を用いたが、これに限るものではなく、他の例として
はサイン波信号のように、その波形が周期的且つ連続的
に変化する繰り返し信号であればいずれでもよい。

〔発明の効果〕 以上説明したように、本発明によれば、グローレジスタ
あるいはカレントセンサを用いることなく、グロープラ
グの温度を設定値に保持することが可能になる。この結
果、グロープラグの昇温に直接関係のない電力の消費が
防止される。

また、本発明装置はグロープラグの温度制御をグロープ
ラグへの印加電圧のみによって制御するので、グロープ
ラグの連鎖的断線を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のブロック構成図、 第２図は本発明の一実施例を示す図、 第３図は波形図、 第４図は第２図における電圧二乗器４及び電圧−電流変
換器５の具体的な回路の一例を示す図、第５図は第１従
来例を示す図、 第６図は第２従来例を示す図、及び 第７図は第３従来例を示す図である。 ｌ・・・バッテリ、　　　　２・・・グロープラグ、３
・・・リレー、・　　　　４・・・電圧二乗器、５・・
・電圧−電流変換器、 ６・・・ａ　準［漁、　　　　　８・・・コンパレータ
、９・・・三角波発生器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １．　バッテリから給電されるグロープラグの温度を制
   御する装置であって、 該バッテリと該グロープラグとの間の給電路をオンオフ
   するスイツチング手段と、 該グロープラグの両端に印加される電圧値の２乗と該ス
   イッチング手段のデューティ比との積が設定値になるよ
   う該スイッチング手段をデューティ比制御する制御手段
   と、 を具備するグロープラグ温度制御装置。