JPS635173A - グロ−プラグの通電制御装置 - 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、ディーゼル機関におけるグロープラグの通電
制御装置に関するものである。

〔従来の技術〕

従来より、ディーゼル機関においては、寒冷時における
起動を容易とするために、そのシリンダヘッド内の燃焼
室にグロープラグを配置している。

すなわち、機関が所定温度以下に冷却している場合には
、グロープラグへの通電加熱を行ってシリンダヘッド内
の圧縮空気温度を上昇させ、その起動を確実としている
。−触に、このようなグロープラグにおいては、キース
イッチのオンと同時に作動する通電制御装置を介して、
その供給電力量の制御が行われ、機関の冷却温度が所定
温度以下である場合には、先ずグロープラグに大電力を
供給しその急速加熱を図っている。そして、機関の始動
後暫（の間グロープラグに小電力を供給するようになし
、その安定加熱を図っている。−般に、このグロープラ
グの安定加熱をアフタグローと呼び、このアフタグロー
によって燃焼室内の暖機を促進すると共に、ディーゼル
ノックの発生を防止し、騒音や白煙の発生、ＨＣ成分の
排出等を抑制している。

最近においては、アフタグロー時の消費電力量を低減さ
せるために、特開昭６１−２５９７１号公報に開示され
ているような、パワートランジスタを用いたグロープラ
グの通電制御方式が採用されている。すなわち、グロー
プラグへの電力供給ラインにパワートランジスタを直列
に接続し、このパワートランジスタを、グロープラグの
温度が燃料着火に充分な温度以上の上限値θ１３に達す
るまでの関連続オンとして、急速加熱時の大電力を得て
おり、その後このパワートランジスタを断続通電モード
とすることによって、安定加熱時の小電力を得ている。

この安定加熱時のパワ、−トランジスタの断続タイミン
グは、グロープラグの温度と機関の冷却水温とで決定さ
れ、グロープラグの温度がθ１．に達する毎にパワート
ランジスタをオフとしてグロープラグへの給電を遮断し
、その遮断時間を機関の冷却水温の上昇と共に長くして
いる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながらこのようなグロープラグの通電制御方式に
よると、確かに゛パワートランジスタのオフ時間におい
てグロープラグにおける電力消費の低減が図られるが、
パワートランジスタのオフ時間が機関の冷却水温の上昇
に伴って長くなると、その分オン時間も長（なることに
なり、トータル的にみた電力消費の低減という意味では
その効果が今−歩のところであった。このことは、安定
加熱時のグロープラグの温度が常にθ１．を上限値とし
て昇降することによっても容易に理解されるところであ
る。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明はこのような問題点に鑑みてなされたもので、安
定加熱時におけるグロープラグへの小電力の供給量を徐
々に減少し、グロープラグの加熱温度を徐々に下降させ
るようにしたものである。

〔作用〕

したがってこの発明によれば、アフタグロー時にグロー
プラグに供給される電力量が低減される。

〔実施例〕

以下、本発明に係るグロープラグの通電制御装置を詳細
に説明する。第１図はこのグロープラグの通電制御装置
の一実施例を示すブロック回路構成図である。同図にお
いて、１はバッテリ、２はキースイッチ、３はディーゼ
ル機関のシリンダヘッド内の燃焼室（図示せず）に配置
されたグロープラグ、４は機関の冷却水温を検出する水
温センサ、５はこの水温センサ４の検出する冷却水温を
入力としこの冷却水温が予め設定される所定水温以下か
否かの判定を行う水温判定器、６および７はこの水温判
定器５において前記冷却水温が所定水温以下と判定され
たときにその計時動作を開始するランプタイマおよびグ
ロータイマ、１８はキースイッチ２のスグート端子２ｂ
に接続されたスタータである。ランプタイマ６およびグ
ロータイマ７は、その計時動作の開始と同時に、その内
部接点６ａおよび７ａを所定時間継続して閉じるように
構成されており、その閉成（計時）時間はグロータイマ
７の方がランプタイマ６よりも若干長く設定されている
。ランプタイマ６の内部接点６ａの一端は、グローラン
プ８を介してキースイッチ２のオン端子２ａに接続され
ており、その他端は接地されている。また、グロータイ
マ７の内部接点７ａの一端はキースイッチ２のオン端子
２ａに接続されており、その他端はリレー１０の付勢コ
イル１０ａを介して接地されている。１０ｂはリレー１
０の常開接点であり、その−端はバッテリ１の正極性側
に接続されており、その他端はグロープラグ３を介して
接地されている。すなわち、この常開接点１０ｂの閉成
によってグロープラグ３にバッテリ１からの電力が供給
されるようになっている。また、グロープラグ３にはＰ
ＮＰ　）ランジスタ１１を介しても電力が供給されるよ
うになっており、トランジスタ１１のエミッタがバッテ
リ１の正極性側に、コレクタがグロープラグ３側に接続
されており、そのベースが抵抗Ｒ，とＮＰＮトランジス
タ１２との直列回路を介して接地されている。トランジ
スタ１２のベースには、コンパレータ１３の出力電圧が
印加されるようになっており、コンパレータ１３の反転
入力端には、水温センサ４における検出冷却氷温の上昇
に伴って徐々に上昇する基準電圧Ｖ＋（第２図（ａ））
が基準電圧設定器１４を介して設定されている。そして
、コンパレータ１３の非反転入力端に三角波発生器１５
を介して前記基準電圧■１を上下する信号電圧Ｖａ（第
２図（ａ））が人力されるようになっており、三角波発
生器１５はアフタグロータイマ１６の計時動作期間中に
おいてのみその信号電圧Ｖａを発生するようになってい
る。すなわち、アフタグロータイマ１６はその計時動作
の開始と同時に所定時間継続して三角波発生器１５に信
号電圧Ｖａを発生させ、その計時開始タイミングは、Ｓ
Ｔ信号送出器１７より送出されるスタート信号の入力時
点で決定されるようになっている。そして、ＳＴ信号送
出器１７は、水温判定器５における冷却水温の判定結果
が所定水温以下で、且つキースイッチ２の可動接点２ｄ
がそのスタート端子２ｂへの接続後開放された時に前記
スタート信号を送出するようになっている。

尚、グロータイマ７は、キースイッチ２がそのスタート
端子２ｂの位置に接続された後の開放時にその計時動作
を中断し、タイマ接点７ａを開放するように構成されて
いる。また、キースイッチ２のコモン端子２Ｃはバッテ
リ１の正極性側に接続されており、水温センサ４．水温
判定器５．ランプタイマ６、グロータイマ７およびアフ
タグロータイマ１６には、キースイッチ２をオン端子２
ａに接続することによってバッテリ１からその駆動電力
が供給されるようになっている。さらに、オン端子２ａ
の電位は過電圧検知器９によって常時監視されており、
過電圧検知器９は所定値以上の過電圧を検出した時、グ
ロータイマ７およびアフタグロータイマ１６における計
時動作を即座に中断させるようになっている。

次に、このように構成されたグロープラグの通電制御装
置の動作を説明する。すなわち、キースイッチ２を操作
してその可動接点２ｄをオン端子２ａに接続すると、バ
フテリ１からの電力が水温センサ４．水温判定器５．ラ
ンプタイマ６、グロータイマ７およびアフタグロータイ
マ１６の各々に供給される。したがって、水温センサ４
は直ちに機関の冷却水温を検出し、水温判定器５はこの
水温センサ４における検出冷却水温が所定水温以下か否
かの判定を行う、今、水温判定器５において検出冷却水
温が所定水温以下であるという判定結果が得られたとす
ると、この判定結果を受けてランプタイマ６およびグロ
ータイマ７がその計時動作を開始し、その内部接点６ａ
および７ａを所定時間継続してオンとする。このタイマ
接点６ａおよび７ａの閉成によって、グローランプ８が
点灯すると共にリレー１０のコイル１０ａが過電圧検知
器９を経由して通電付勢されその常開接点１０ｂが閉成
される。この常開接点１０ｂの閉成によってグロープラ
グ３にバッチ１７１からの電力が供給され、グロープラ
グ３は急速に加熱し始める。

しかして、ランプタイマ６における計時が終了すると、
その内部接点６ａがオフとなりグローランプ８が消灯し
て、燃焼室内の圧縮空気がグロープラグ３によって始動
に充分な温度に達したことを告知する。通常、運転者は
この時点でキースイッチ２を操作し、その可動接点２ｄ
をオン端子２ａに接した状態でスタート端子２ｂに接続
し、スタータ１８を起動させて機関の始動を開始する。

しかして、機関の始動付勢後、キースイッチ２がスター
ト端子２ｂに対して開放しオン端子２ａへの接続モード
に戻る。このキースイッチ２のスタート端子２ｂに対す
る開放時点で、グロータイマ７における計時動作が中断
され、その内部接点７ａが強制的に開放されてリレー１
０の常開接点１ｏｂがオフとなる。これによって、グロ
ープラグ３への常開接点１０ｂを経由する電力の供給が
遮断される。つまり、この時点でグロープラグ３の急速
加熱が終了する。

一方、キースイッチ２がスタート端子２ｂに対して接続
後開放されると、ＳＴ信号送出器１７を介してアフタグ
ロータイマ１６にその計時動作を開始させるスタート信
号が入力され、このスタート信号の入力時点から三角波
発生器１５がその信号電圧Ｖａをコンパレータ１３の非
反転入力端に送出し始める。また、基準電圧設定器１４
を介して設定される基準電圧Ｖ、は水温センサ４におけ
る冷却水温の上昇と共に徐々に上昇し始める。すなわち
、第２図に示す（ａｌは、三角波発生器１５の送出する
信号電圧Ｖａと基準電圧設定器１４を介して設定される
基準電圧■１との関係を示し、コンパレータ１３は信号
電圧Ｖａが基準電圧Ｖ、を越えている間、第２図（ｂｌ
に示すようなｒＨＪレベルの電圧を出力する。したがっ
て、コンパレータ１３の出力電圧がｒＨＪレベルの間Ｎ
ＰＮ）ランジスタ１２がオンとなり、ＰＮＰ　）ランジ
スタ１１がオンとなって、グロープラグ３にバッテリ１
からの電力が断続的に供給されるようになる。しかも、
コンパレータ１３の送出するｒＨＪレベルの電圧信号は
そのパルス幅が冷却水温の上昇と共に徐々に狭くなるの
で、グロープラグ３への供給電力量がその冷却水温の上
昇に伴って減少し、グロープラグ３の加熱温度が徐々に
低下する。そして、この断続的な電力の供給はアフタグ
ロータイマ１６における計時終了によって遮断される。

すなわち、キースイッチ２をオン端子２ａに接続してか
らグローランプ８の消灯を確認しスタート端子２ｂに接
続しその後開放するまでの時間Ｔ、においては（第３図
）、リレー１０の常開接点１０ｂを経由して連続的にグ
ロープラグ３にバッテリ１からの電圧が印加され、キー
スイッチ２をスタート端子２ｂより開放した後アフタグ
ロータイマ１６においてその計時動作が終了するまでの
時間Ｔｔにおいては、トランジスタ１１を経由して断続
的な電圧がグロープラグ３に印加される。つまり、キー
スイッチ２をオン端子２ａに接続してからＴ１時間経過
するまでの間は、グロープラグ３に常開接点１０ｂの接
続された導通路（第１の通電回路）を経由して大電力が
供給されその急速加熱が図られ、その後Ｔ１時間経過す
るまでの間はトランジスタ１１の接続された導通路（第
２の通電回路）を経由してグロープラグ３に小電力が供
給されその安定加熱が図られる。しかも、この安定加熱
時に供給される小電力量は水温センサ４における冷却水
温の上昇と共に徐々に減少するので、その電力消費の低
減量が大となる。この時、グロープラグ３の加熱温度は
徐々に降下することになるが、冷却水温の上昇によって
燃焼室内の温度が高まるので安定した機関動作を得るこ
とができる。尚、何らかの異常によって過電圧検知器９
において過大な電圧が検出された場合には、即座にグロ
ータイマ７およびアフタグロータイマ１６における計時
動作が中断され、グロープラグの急速加熱および安定加
熱動作が中断される。

このように、本実施例によれば、アフタグロー時におけ
るグロープラグ３への小電力の供給量を冷却水温の上昇
と共に減少させ、グロープラグ３の加熱温度を徐々に降
下させているので、従来に比して大幅な消費電力の低減
が図られると共に、グロープラグ自体の寿命をも高める
ことができるようになる。また、三角波発生器１５の送
出する信号電圧Ｖａの周期や基準電圧発生器１４におけ
る基準電圧■８等の設定によって、アフタグロー時にグ
ロープラグ３に供給する小電力の減少率や減少量を可変
することができることは言うまでもない。

尚、キースイッチ２のオン端子接続時において、水温判
定器５における冷却水温の判定結果が所定水温以上の場
合には、ランプタイマ６およびグロータイマ７がその計
時動作を行わず、したがってグローランプ８の点灯およ
びグロープラグ３への常開接点１０ｂを経由する大電力
の供給は行われない、また、この場合、ＳＴ信号送出器
１７には水温判定器５を介して所定水温以上であるとい
う判定結果が入力されるので、キースイッチ２がスター
ト端子２ｂ側に接続された後開放されてもアフタグロー
タイマ１６にはスタート信号が送出されず、グロープラ
グ３の安定加熱は行われない。

つまり、ディーゼル機関の始動前における冷却状態が所
定温度以上である場合には、グロープラグ３を用いた予
熱の必要なく、通常の始動が行われる。

また、本実施例においては、水温判定器５における判定
結果が所定水温以下の時、ランプタイマ６およびグロー
タイマ７を所定時間継続して動作させるようにしたが、
水温センサ４における検出水温に基づいてランプタイマ
６およびグロータイマ７の計時時間を可変するように構
成してもよく、即ち冷却水温が低い場合には計時時間を
長く、冷却水温が高い場合には計時時間を短くするよう
にすれば、機関の冷却状態に応じたグロープラグ３の急
速加熱を行うことができる。

さらに、本実施例においては、トランジスタ１１を飽和
領域及び遮断領域で断続的に駆動してアフタグロー時の
小電力を得るようにしたが、多少の電力ロスは否めない
がトランジスタ１１を動作（活性）領域で連続通電させ
、グロープラグ３に印加する電圧を急速加熱時の印加電
圧よりも低くして徐々に減少させるようになしく第４図
）、アフタグロー時の小電力を得るような方法をとって
もよい。また、トランジスタ１１は必ずしも動作領域で
連続通電させなくともよく、電流制限用抵抗を直列に接
続するようにすれば、飽和領域でも同様にしてアフタグ
ロー時の徐々に減少する小電力を得ることができるし、
グロープラグ３に抵抗温度係数の大なるものを使用すれ
ば安定加熱時の通電電流を低減させることができる。こ
のようにすることによって、トランジスタ１１の定格容
量を小さくすることができ、コストの低廉化を図ること
ができる。

また、本実施例においては、常開接点１０ｂを介して急
速加熱時の大電力をグロープラグ３に供給するように構
成したが、常開接点１０ｂに替えて大容量のパワートラ
ンジスタを接続して大電力の供給を行うように構成して
もよい。すなわち、常温抵抗値の大きいグロープラグ（
Ｇ　Ｐ　Ｓ　Ｃ）を使用すれば、その突入電流を小さく
することができ、最近の大容量パワートランジスタで充
分対応することができる。つまり、従来の速熱型グロー
プラグはＮｉ線あるいはＷ線の単一使用であり、共にそ
の抵抗温度係数が大きく、常温時には抵抗が小さい（１
本当たり８０〜２００ｍΩ）。このため、通電開始時の
突入電流は２００Ａにも及ぶものがあり、その通電の制
御は有接点リレー以外では困難である。これに対してＧ
ＰＳＣはその突入電流を５０Ａ以下とすることができる
ため、大容量パワートランジスタで充分対応することが
でき、最近におけるその容量アップとコスト低下により
充分その採算がとれる。このようなパワートランジスタ
を用いることによって、急速加熱時の供給大電力量を必
要に応じて制御することも可能となる。

尚、本実施例においては、機関の冷却温度をその冷却水
の温度より検出するようにしたが、例えばシリンダの温
度を直接検出するように構成してもよく、機関の冷却状
態を知ることができればどのような方法を用いてもよい
ことは言うまでもない。さらに、基準電圧設定器１４を
介して設定する基準電圧■、は必ずしも機関の冷却状態
に基づいて可変せずともよく、アフタグロー動作に移行
してからの時間の経過に対応して可変するように構成し
てもよい。また、本実施例においては、グロープラグの
急速加熱を常開接点１０ｂの経路で、安定加熱をトラン
ジスタ１１の経路で別々に行うようにしたが、急速加熱
および安定加熱を１つのトランジスタで行うように構成
してもよく、この場合、アフタグロー動作に移行した時
点からグロープラグに供給する小電力量を徐々に低減さ
せるようにし、グロープラグの加熱温度を徐々に降下さ
せるようにすることは言うまでもない。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によるグロープラグの通電制
御装置によると、安定加熱時におけるグロープラグへの
小電力の供給量を徐々に減少し、グロープラグの加熱温
度を徐々に下降させるようにしたので、アフタグロー時
におけるグロープラグでの消費電力を従来に比して大幅
に低減させることができるばかりでなく、グロープラグ
自体の寿命をも高めることができるようになる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るグロープラグの通電制御装置の一
実施例を示すブロック回路構成図、第２図［ａｌはこの
通電制御装置に用いる三角波発生器の送出する信号電圧
Ｖａと基準電圧設定器を介して設定される基準電圧Ｖ、
との関係を示す図、第２図（ｂ）はこの通電制御装置に
用いるコンパレータの出力状態を示す図、第３図はこの
通電制御装置によってグロープラグに印加される電圧を
示す図、第４図はグロープラグへの印加電圧の他の実施
例を示す図である。 ３・・・グロープラグ、４・・・水温センサ、５・・・
水温判定器、６・・・ランプタイマ、７１１．グロータ
イマ、１０・・・リレー、１０ｂ・・・常開接点、１１
・・・ＰＮＰ　）ランジスタ、１３９０．コンパレータ
、１４・・・基準電圧設定器、１５・・・三角波発生器
、１６・・・アフタグロータイマ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ディーゼル機関の始動前における冷却状態に基づいてグ
   ロープラグに大電力を供給しその急速加熱を図ると共に
   機関始動後前記グロープラグに小電力を供給しその安定
   加熱を図るグロープラグの通電制御装置において、前記
   安定加熱時の小電力の供給量を徐々に減少し前記グロー
   プラグの加熱温度を徐々に下降せしめる小電力供給手段
   を設けたことを特徴とするグロープラグの通電制御装置
   。