JPH0211745B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明のデイーゼルエンジンのグロープラグ制
御装置に関する。

デイーゼルエンジンでは、エンジン始動の際に
予熱の意味で通電するのが一般的であるが、始動
後においても、主に暖機期間中はグロープラグに
通電することが振動、騒音の防止、および排気中
の白煙減少の点でよいとされている。このアフタ
ーグローと呼ばれる暖機通電においては、予熱の
場合より小さい電力値を供給するのみでよい。な
ぜなら、最近のグロープラグは予熱促進のため定
格電圧がバツテリ電圧より小さい急速発熱タイプ
の発熱体で構成されるため、低い電圧でもつて適
当な発熱量を得ることができるのと、過大電圧の
印加はそれだけグロープラグの寿命を短縮するか
らである。

アフターグローの際にグロープラグに要求され
る発熱量は、エンジンの温度に関係している。エ
ンジンが始動し自立回転を開始すると、自己の発
熱によりエンジン温度が上昇し、それに従つてエ
ンジン振動、騒音の発生量および排気ガス中の白
煙成分も減少する。これとともに、エンジン温度
の上昇により、グロープラグ自体もエンジンから
の熱を受けるため、グロープラグの自己発熱量も
小さくすむようになる。

このように、アフターグローの際のグロープラ
グの自己発熱量、すなわち供給電力値はエンジン
温度に関係させることが望ましい。

しかして、通常の車両においては１つの車載蓄
電池を備えるのみで、その供給電圧の値は一定で
ある。このため、上記の電力調整の手段として、
何らかの降圧手段を付加することが必要となる。

しかるに、降圧手段として既に知られている抵
抗器のように熱損失を伴うものは、単に電力浪費
の問題だけでなく、発熱する抵抗器の配置のため
に特別の構造を必要とする欠点がある。

さらに、例えば実公昭57−52385号公報に示さ
れるように、バツテリによるグロープラグへの給
電回路に半導体スイツチを直列接続し、エンジン
の燃焼室の温度に応じてこの半導体スイツチをオ
ン、オフ制御して、グロープラグへの印加電圧を
制御すると、消費電力を低減することはできる
が、一方で半導体スイツチが導通したときにはバ
ツテリ電圧がそのまま印加されるため、グロープ
ラグの寿命を短縮させてしまうという問題があ
る。

このため本発明は、上記の不具合の解消された
グロープラグ制御装置を提供することを目的とす
る。

本発明の技術的課題は、エンジン温度に関係し
て電力調整が可能であり、かつその際に熱損失を
生じることがなく、しかもグロープラグの寿命を
向上させることが可能なグロープラグの通電制御
装置を提供することである。

このため、本発明はエンジンに装着されたグロ
ープラグと車載蓄電池との間に接続され、エンジ
ンが実質的に始動した状態において断続駆動され
るスイツチ手段と、 前記スイツチ手段によつて断続された電圧を平
滑する平滑フイルタと、 前記平滑フイルタによつて平滑された電圧信号
を分圧する分圧回路と、 前記分圧回路によつて分圧された電圧と比較す
べき電圧を設定する電圧設定回路と、 前記分圧回路によつて分圧された電圧と前記電
圧設定回路によつて設定された電圧とを比較する
とともに、この比較結果に応じて前記スイツチ手
段に断続信号を出力する出力手段と、 前記エンジンの暖機状態を検出する検出手段
と、 前記エンジンの暖機状態に応じて、前記分圧回
路による分圧電圧と前記電圧設定回路による設定
電圧とのどちらか一方の調整する調整手段とを備
え、 前記平滑フイルタによつて平滑された電圧を前
記グロープラグに印加するとともに、この印加電
圧を前記エンジンの暖機状態に応じて調整する。

第１図は、本発明の第１実施例を示すもので、
図中符号１は車載蓄電池で、この両端には図示し
ないがエンジンによつて駆動される公知の充電装
置が接続され、主スイツチ１Ａを介して負荷回路
に給電するようになつている。２Ａ，２Ｂ，２
Ｃ、および２Ｄは４気筒デイーゼルエンジンの各
気筒に装着されたグロープラグで、電気的に並列
に接続されている。予熱スイツチ３は、蓄電池１
とグロープラグ２との間に挿入接続されており、
始動予熱のために手動で閉成されか、あるいは公
知の適当な自動断続装置３Ａにより適当な周期で
開閉される。自動断続装置３Ａを使用する場合
は、グロープラグ２はその定格電圧としてバツテ
リ電圧の２分の１程度の小さいものを選ぶことが
できる。降圧回路４は補助スイツチ５と直列に接
続されて、蓄電池１とグロープラグ２との間に挿
入接続されている。降圧回路４は、一般にスイツ
チングレギユレータと呼ばれる回路構成になるも
ので、主要な回路部品のみ図示してある。降圧回
路４は蓄電池１とグロープラグ２の経路に対して
直列に位置する半導体スイツチ６を有している。

以下トランジスタと称するスイツチ６は、調整
回路７と協働して蓄電池１の印加電圧Vbを断続
（チヨツピング）し、断続比を変化させることで
出力電圧Voの平均値を調整する。調整回路７に
おいてリアクター（コイル）８とキヤパシター
（コンデンサ）９は、チヨークインプツト型の平
滑フイルタをなし、ダイオード１０はトランジス
タ６のオフ時にリアクター８に蓄積されたエネル
ギーを負荷側に流すフライホイール作用を発揮す
る。

調整回路７は、比較回路１１を有しており、こ
の比較回路１１はキヤパシター９と並列接続され
た分圧抵抗１２，１３の分圧電圧Vdと設定電圧
Vsとを比較し、その比較結果に対応してトラン
ジスタ６をオン―オフ（断続）させる。降圧回路
４における出力電圧Voは分圧電圧Vdにより模擬
される。従つて、出力電圧Voの調整目標値
（Va）は、分圧抵抗１２，１３の分圧比を変化さ
せるか、または設定電圧Vsの値を変化させるこ
とにより、任意に選ぶことができる。

いま、出力電圧Voが調整目標値（Va）より低
いと、分圧電圧Vdは設定Vsより低い関係にな
る。このとき比較回路１１の出力端にはローレベ
ル信号が現れるので、PNP型のトランジスタ６
はオン状態になり、リアクター８を介してグロー
プラグ２に通電がなされる。やがて、出力電圧
Voが調整目標値（Va）より高くなると、分圧電
圧Vdは設定電圧Vsよりも高くなる。このとき
は、比較回路１１の出力端にはハイレベル信号が
現れるので、トランジスタ６はオフ状態になる。
この場合、リアクター８に蓄積されていた電気エ
ネルギーはフライホイールダイオード１０を通じ
てグロープラグ２に供給される。以上の動作が繰
り返される結果、出力電圧Voは若干のリツプル
成分を含みながらも調整目標値（Vo）に相当す
るほぼ一定の値に維持される。トランジスタ６の
オン―オフの周波数はリアクター８とキヤパシタ
ー９との時定数により、本装置では数ＫHzないし
数＋ＫHzに設定されている。

設定電圧発生回路１４において、定電圧ダイオ
ード１５は、基準となる設定電圧（Vso）を定め
るもので、負荷抵抗１６およびヒステリシス設定
抵抗１７と直列に接続され、トランジスタ６の出
力端と接地との間に接続してある。設定電圧Vs
は抵抗１６と抵抗１７との接続端に現れ、その値
は定電圧ダイオード１５の降伏電圧Ｖ１とヒステ
リシス設定抵抗１７に生じる電圧降下との和にな
る。定電圧ダイオード１５を流れる電流は先に述
べた平滑フイルタの作用によつて脈動するから、
それに対応して設定電圧Vsの値が変動し比較回
路１１における比較作動点にヒステリシスを付与
する。

本発明により、設定電圧発生回路１４はエンジ
ン温度に関係して設定電圧Vsの値を変化させる
ように構成されている。

すなわち、第２の定電圧ダイオード１８と温度
スイツチ１９とからなる直列回路が、第１の定電
圧ダイオード１５と並列に接続されている。温度
スイツチ１９は、エンジン温度の上昇により常開
接点が閉成するもので、エンジンの冷却水ブロツ
クに設置されて、エンジン冷却水温度が例えば20
℃を越えるとその接点を閉じる。第２の定電圧ダ
イオード１８の降伏電圧Ｖ２は第１の定電圧ダイ
オード１５のそれよりも小さい値に選ばれてい
る。

従つて、設定電圧値Vsはエンジン温度が低い
場合に定電圧ダイオード１５により定まる基準設
定電圧値（Vso）となつているが、エンジン温度
が所定の温度に上昇するとそれより小さい値をと
る。このことから、降圧回路４の出力電圧Voが
エンジン温度の上昇に伴つて、２段階に減少する
ことが理解されよう。

本実施例では、２段階に変化される上記の設定
電圧Vsとして、それぞれ出力電圧Voがグロープ
ラグ２の定格電圧の４分の３、および分の１の値
をとるように定めている。

補助スイツチ５は、電磁リレーとして構成され
ており、アフターグロー期間を定める暖機応動ス
イツチ２２により閉成期間が定められる。暖機応
動スイツチ２２は、例えばエンジン冷却水温度が
60℃を越えると開く常開型の温度スイツチが用い
られる。一般的にアフターグローの効果が顕著で
あるのは、エンジン温度が低くかつアイドル回転
速度が小さい暖機期間であるので、スイツチ２２
で検出される期間のみ補助スイツチ５が閉じられ
る。

第２図はこの制御装置によつて制御されるグロ
ープラグ２の温度の変化を示している。期間ｔ１
においては、主スイツチ１Ａおよび予熱スイツチ
３が閉じられる。グロープラグ２には蓄電池１か
ら定格電圧より大きい値の電源電圧が直接に印加
され、グロープラグの温度は急速に上昇する。グ
ロープラグ温度が予定の上限値950℃に達するの
に３〜５秒を要する。

エンジン温度が60℃に満たないと、補助スイツ
チ５は閉じている。降圧回路４は入力端と出力端
とがともに同電位となり、トランジスタ６は継続
してオフ状態におかれる。

期間ｔ２は予熱スイツチ３が自動断続装置３Ａ
により開閉される期間を示す。ここでグロープラ
グ２は、蓄電池１の電圧が断続的に印加され、グ
ロープラグ温度はほぼ上限値950℃に維持される。
この期間ｔ２において周知のエンジン始動操作が
なされ、エンジンが始動すると予熱スイツチ３は
開放される。

期間ｔ３以降において、降圧回路４がグロープ
ラグ２の印加電圧Voを制御する。期間ｔ３はエ
ンジン温度が20℃に満たない場合であつて、温度
スイツチ１９が開放している状態を示す。このと
き、調整回路７の設定電圧Vsは第１の定電圧ダ
イオード１５により決定され、降圧回路４から補
助スイツチ５を経てグロープラグ２に印加される
電圧Voはグロープラグ２の定格電圧の４分の３
と値となる。このときグロープラグ温度はほぼ
700℃に維持される。

期間ｔ４はエンジン温度が上昇し、温度スイツ
チ１９が閉成した場合である。このとき調整回路
７の設定電圧Vsは第２の定電圧ダイオード１８
により決定され、降圧回路４の出力電圧Voはグ
ロープラグ２の定格電圧の２分の１となり、グロ
ープラグ温度はより低い温度、ほぼ550℃に維持
される。

エンジン温度がさらに上昇し、暖機応動スイツ
チ２２が開くと、補助スイツチ手段５は開放さ
れ、グロープラグ２への給電はすべて断たれる。

もし、エンジンが始動した際に既に、エンジン
温度が温度スイツチ１９を閉じるまで上昇してい
るときは、降圧回路４は期間ｔ３においても出力
電圧Voが２分の１となるように作動する。

なお、暖機応動スイツチ２２としてエンジン温
度に関係する温度スイツチの代わりに、エンジン
回転速度またはこのエンジンによつて駆動される
車両の走行速度が所定の速度に到達したか否かを
検出する検出回路、あるいはエンジンのアクセル
ペダルの踏込み量が所定量を越えているか否かを
検出する検出スイツチなどを単独または併用して
採用することが可能である。例えば、アクセル検
出スイツチと温度スイツチ２２とを直列にして使
用することができ、その場合たとえばエンジン温
度が低くてもアクセル踏込み状態では補助スイツ
チ５は開かれる。従つてアフターグローとしての
グロープラグ２への通電はエンジン状態に応じて
断続されることになる。

第３図は本発明の第２実施例を図示している。
この例において降圧回路４の出力電圧Voの調整
は、分圧回路２３によりなされる。分圧回路２３
は分圧抵抗１２と１３の接続点に温度スイツチ２
４と抵抗２５との直列回路を有している。温度ス
イツチ２４はエンジン冷却水の温度に応答し、そ
の温度が20℃に満たないと閉成し、それ以上で開
放する。しかして、分圧電圧Vdは温度スイツチ
２４が閉じている場合よりも、このスイツチ２４
が開いている場合の方が低レベルになり、前者の
場合は後者に対して出力電圧Voは高い。

また、この第２実施例では降圧回路４とグロー
プラグ２との経路に補助スイツチが用いられてな
く、代わりに設定電圧発生回路１４に停止スイツ
チ２５が接続されている。停止スイツチ２５は、
暖機期間中は開いており、それ以外では閉成して
いる。停止スイツチ２５は例えば第１実施例にお
ける暖機応動スイツチ２２と同様の構成でよい。
しかして、暖機期間が終了するかアクセルペダル
がある程度踏込まれたような場合、設定電圧Vs
は零電位となる。調整回路７は出力電圧Voを最
小レベルに維持すべく動作し、その結果トランジ
スタ６はオフ状態に制御される。

第４図は本発明の第３の実施例を図示したもの
である。この例において、設定電圧発生回路１４
は、設定電圧Vsをエンジン温度に応じて連続的
に変化させ、グロープラグへの印加電圧Voをエ
ンジン温度の上昇に応じて徐々に減少させる。

サーミスタ２６がエンジン温度を感知する部位
に配置され、電気的には抵抗２７と直列に接続さ
れ定電圧ダイオード２８の両端に接続してある。
２９は定電圧ダイオード２８の負荷抵抗、３０は
ヒステリシス設定抵抗である。サーミスタ２６と
抵抗２７との接続点にはエンジン温度の上昇に伴
い下降する電圧信号が生じる。この電圧信号はイ
ンピーダンス変換回路３１および抵抗３２，３３
を介して比較回路１１に入力される。この装置で
は、第２実施例と同様に停止スイツチ２５が暖機
期間の設定を行なう。

第５図は本発明の第５実施例を示す。この例に
おいて、設定電圧発生回路１４は、設定電圧Vs
を２段階に変化させるけれども、設定電圧Vsを
最初の段階から次の低い段階に切替えるまでの時
間を所定の基準時間をペースとしてエンジン温度
に応じて連続的に変化させるように構成されてい
る。

設定電圧発生回路１４において、発振回路３４
は公知のCR発振回路において、少なくとも１つ
の抵抗をサーミスタ３４Ａに置換し、サーミスタ
３４Ａの感知するエンジン温度の上昇に応じて発
振周波数が大きくなるように構成されている。発
振回路３４の発振パルス信号はデジタル計数回路
３５にて計数される。デジタル計数回路３５の計
数値が予め定めた値になると、出力端子Ｑにハイ
レベル信号があらわれる。このハイレベル信号は
フリツプフロツプ回路３６のセツト入力端に与え
られる。

デジタル計数回路３５およびフリツプフロツプ
回路３６は、主スイツチ１Ａの閉成に応答してし
てリセツトパルスを発生するリセツト回路３７に
よつてエンジン始動開始直前にリセツトされてい
る。従つてエンジンの始動後、エンジン温度に関
係した所定のパルス数を数えるとはじめて、フリ
ツプフロツプ回路３６はセツトされる。

フリツプフロツプ回路３６の出力端子Ｑに接続
されたトランジスタ３８は、フリツプフロツプ回
路３６のセツト時に生じるハイレベル信号に応答
してオンし電磁リレー３９の接点を閉成する。電
磁リレー３９の接点は第２の定電圧ダイオード４
０とは直列に接続され、第１の実施例と同様に第
１の定電圧ダイオード１５と並列に接続されてい
る。第２の定電圧ダイオード４０の降伏電圧は第
１の定電圧ダイオード１５のそれよりも小さく設
定されている。

従つて、主スイツチ１Ａが閉じられその後に行
なわれるであろう始動操作を経て、予熱スイツチ
３が開かれると設定電圧Vsは第１の定電圧ダイ
オード１５で定められる値となり、その後所定の
パルス信号数を数えると、設定電圧Vsは第２の
定電圧ダイオード４０で定められるより小さい値
に切替えられる。

発振回路３４の発振周波数および計数回路３５
の計数設定値は、サーミスタ３５の検出値がエン
ジン冷却水温度にして例えば30℃に相当する場合
に、３分に一致する仮想暖機時間が得られるよう
に調節しておくものとする。しかして冷却水温度
が30℃よりも低いと仮想暖機時間は３分よりも長
くなるが、冷却水温度が徐々に上昇していくと、
仮想暖機時間は刻一刻と短かくなつていく。最終
的に仮想暖機時間はパルス信号数の計数中におけ
る平均的なエンジン温度に依存して決まる。

以上本発明の代表的な実施例について図面を参
照して説明したが、本発明はこれら実施例の開示
内容のみに限定されるものではなく、特許請求の
範囲の記載に基づいてさらに変形実施することが
可能である。

例えば、図示実施例はいずれも主スイツチ１Ａ
と予熱スイツチ３との直列回路を介して始動時予
熱のための給電回路を形成しているが、本発明は
アフターグローのための給電に特徴があり、従つ
て予熱用給電回路に関して他の公知の給電回路を
採用することは本発明の実質的な利点を享受する
上で何ら支障がない。

例えば、第２図に示す期間ｔ２において、予熱
スイツチ３でなく、降圧回路４がその給電を担う
ことができる。すなわち、グロープラグ２の定格
電圧が蓄電池１の通常電圧よりも小さいとするな
らば、期間ｔ２においては適当な断続比で断続通
電することによりグロープラグ温度を期間ｔ２に
おける必要な値に維持することができる。このた
め、降圧回路４は出力電圧Vsをその際に必要な
値に維持可能な調整回路を、先に説明したと同様
な回路構成として設ければよいのである。

調整回路７において、断続比の調整は例示した
２段階変化と連続変化の他、３段階以上の段階変
化を採用することは当然可能である。

降圧回路４において、その作用を停止するため
に、前記実施例では比較回路１１の出力端にトラ
ンジスタ６をオフ状態にするレベル信号が現れる
ように、比較回路１１の入力回路を操作している
が、これとは別法として、比較回路１１の出力側
において停止スイツチ（暖機応動スイツチ）に応
動してトランジスタ６の入力線を所定レベルに固
定する回路を付設することも可能である。

本発明装置を雑音を考慮すべき車両に採用する
場合、降圧回路４の入出力端に公知の適当な雑音
フイルタを接続することが望ましい。

以上述べたように本発明によれば、スイツチ手
段がエンジンの暖機状態に応じて断続駆動される
とともに、スイツチ手段によつて断続された電圧
が平滑フイルタによつて平滑され、この平滑され
た電圧がグロープラグに印加される。このため、
グロープラグにはエンジンの暖機状態に対応させ
て必要十分な電力供給がなされ、またグロープラ
グの寿命を向上させることができる。さらに、こ
の電力供給時の熱損失が少ないので、節電効果も
期待できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例を示す電気結線
図、第２図は第１実施例になる制御装置の作動特
性を示すタイムチヤート、第３図は本発明の第２
実施例を示す電気結線図、第４図は本発明の第３
実施例を示す電気結線図、第５図は本発明の第４
実施例を示す電気結線図である。 １……蓄電池、２……グロープラグ、４……降
圧回路、６……スイツチ素子、７……調整回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ エンジンに装着されたグロープラグと車載蓄
   電池との間に接続され、エンジンが実質的に始動
   した状態において断続駆動されるスイツチ手段
   と、 前記スイツチ手段によつて断続された電圧を平
   滑する平滑フイルタと、 前記平滑フイルタによつて平滑された電圧信号
   を分圧する分圧回路と、 前記分圧回路によつて分圧された電圧と比較す
   べき電圧を設定する電圧設定回路と、 前記分圧回路によつて分圧された電圧と前記電
   圧設定回路によつて設定された電圧とを比較する
   とともに、この比較結果に応じて前記スイツチ手
   段に断続信号を出力する出力手段と、 前記エンジンの暖機状態を検出する検出手段
   と、 前記エンジンの暖機状態に応じて、前記分圧回
   路による分圧電圧と前記電圧設定回路による設定
   電圧とのどちらか一方の調整する調整手段とを備
   え、 前記平滑フイルタによつて平滑された電圧を前
   記グロープラグに印加するとともに、この印加電
   圧を前記エンジンの暖機状態に応じて調整するこ
   とを特徴とするグロープラグ制御装置。