JPH07158548A - ディーゼルエンジン始動補助装置の異常検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 グロープラグの効果を最大限に利用できるデ
ィーゼルエンジン始動補助装置の異常検出装置を得る。 【構成】 本発明のディーゼルエンジン始動補助装置の
異常検出装置は、グロープラグへの通電信号１ａ、リレ
ー駆動回路２、３、グロープラグの電圧レベルが不一致
となるとき異常と判断するものである。時間計測回路１
２ａは前述の不一致となる時間が所定時間継続するとき
に異常と判断する。従って瞬間的に不一致となった後、
正常復帰したような場合は異常と判断しない。パルス計
測回路１２ｃは前述の不一致となった回数をカウント
し、この回数が所定値を超えたとき異常と判断する。つ
まり瞬間的な不一致が繰り返し発生するときに異常と判
断する。異常と判断されたときはリレー駆動回路２、３
を介してグロープラグへの通電を停止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は寒冷時等にディーゼルエ
ンジンの始動性を向上するための予熱装置に用いられ、
該予熱装置に発生する異常を検出するディーゼルエンジ
ン始動補助装置の異常検出装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ディーゼルエンジンは一般に知られてい
るように、シリンダー内で圧縮された高圧高温状態の空
気中に燃料を拡散し自己着火させることを特徴としてい
る。このため寒冷時などエンジンが低温状態にあるとき
は燃料の着火性が著しく低下し、始動が困難となる。た
とえ始動できたとしても燃料が不完全燃焼するため充分
な出力が得られない、大きな振動を伴う、有害ガスが排
気される、など種々の問題が生じる。

【０００３】そこでエンジンの始動に先んじてエンジン
の副燃焼室に設けられたグロープラグを通電し加熱す
る。高温状態となったグロープラグは燃焼室内に吸入さ
れた空気の温度を高めるとともに、副燃焼室内に噴射さ
れた燃料の着火源となる。このため燃料の着火が容易と
なり、エンジンの始動性が向上する（以下このような制
御を予熱と称する）。

【０００４】また、エンジン始動後も予熱に引き続きグ
ロープラグによる加熱を所定時間行うことで、エンジン
が暖機されるまでの間、燃料の着火性を向上させるとと
もに燃料の不完全燃焼を防止する（以下このような制御
をアフターグローと称する）。図６にグロープラグの温
度−電流特性の一例を示す。

【０００５】上記のようなエンジン始動補助装置におい
て装置内の異常を検出し、その異常を使用者に伝える異
常検出装置がある。具体的にはグロープラグへの通電を
断続するスイッチング素子のＯＮ、ＯＦＦ状態とグロー
プラグに印加される電圧レベルとの論理が一致していな
いとき、異常と判断してグロープラグへの通電を停止す
るとともに警告灯を点灯するといったフェイルセーフを
行っていた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記始動補助装置にお
いて、外部からのノイズや振動などによりスイッチング
素子のＯＮ、ＯＦＦ状態と、グロープラグに印加される
電圧レベルとの論理が一時的に不一致となったとする。
従来の異常検出装置ではこの不一致となる時間が瞬間的
なもので以後正常復帰したとしても、論理が不一致とな
った瞬間に異常と判断されてしまう。また前述のような
フェイルセーフを行っているものはグロープラグへの通
電が停止されてしまう。

【０００７】従って、このような瞬間的な論理の不一致
が予熱中に発生したときはエンジンの始動が困難とな
り、アフターグロー中に発生したときは燃料の不完全燃
焼を招き出力不足や振動といった種々の問題が生じる。
そこで本発明では始動補助装置の異常検出に時間的条件
を付加することによって、瞬間的な論理の不一致が生じ
てもそれを異常と判断しないで、前述のようなグロープ
ラグよって得られる効果を最大限に利用できるようにす
るディーゼルエンジン始動補助装置の異常検出装置を得
ることを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに本発明が講じた手段は、グロープラグへの通電要求
に応じて、電源からの電圧をグロープラグに供給するデ
ィーゼルエンジン始動補助装置において、前記通電要求
があるか否かを検出する通電要求検出手段と、前記グロ
ープラグが通電状態にあるか否かを検出する通電状態検
出手段と、前記通電要求検出手段の検出結果と前記通電
状態検出手段の検出結果との論理状態が、所定時間継続
して異常であるか否かを示す信号を出力する時間計測手
段と、前記通電要求検出手段の検出結果と前記通電状態
検出手段の検出結果との論理状態が変化するとき該変化
に応じて計数し、該計数値が所定値以上か否かを示す信
号を出力する計数手段と、前記時間計測手段と前記計数
手段との出力信号から前記始動補助装置の異常を検出す
るとともに該異常に対してフェイルセーフを行う異常検
出手段とを備えることを特徴とするディーゼルエンジン
始動補助装置の異常検出装置という技術的手段である。

【０００９】

【作用】本発明において通電要求検出手段はグロープラ
グへの通電が要求されているか否かを検出し、通電状態
検出手段はグロープラグが通電状態であるか否かを検出
する。時間計測手段は前記通電要求検出手段の検出結果
と前記通電状態検出手段の検出結果との論理が、所定時
間継続して異常か否かを示す信号を出力する。計数手段
は前記通電要求検出手段の検出結果と前記通電状態検出
手段の検出結果との論理状態が変化した回数を計数し、
該計数値が所定値以上か否かを示す信号を出力する。

【００１０】そして異常検出手段は前記時間計測手段に
おいて所定時間異常であるときもしくは前記計数手段に
おいてカウント数が所定値以上であるとき始動補助装置
が異常であると判断するとともに発生した異常に対して
対策を講じる。

【００１１】

【発明の効果】上記本発明のディーゼルエンジン始動補
助装置の異常検出装置は、始動補助装置に異常が発生し
ても瞬間的に正常復帰するようなものは異常と判断しな
いでグロープラグへの通電を継続して行う。また所定時
間異常な状態が継続するときもしくは瞬間的な異常が所
定回数断続して発生するようなときは異常と判断しフェ
イルセーフを行う。

【００１２】このような異常検出装置を用いることによ
って、グロープラグの効果を最大限に利用することがで
きるようになる。

【００１３】

【実施例】本発明を適用した第１実施例を図１に基づい
て説明する。図１はディーゼルエンジンのグロープラグ
への通電を制御する始動補助装置の一例を示す回路図で
ある。１は各入力端子からの入力条件に基づきグロープ
ラグ６の通電を制御するマイコンである。マイコン１は
その端子より通電信号を出力する。この通電信号は出力
トランジスタ２ａを備えたメインリレー駆動回路２を介
してメインリレー４を駆動させる。また同様にマイコン
１は出力トランジスタ３ａを備えたサブリレー駆動回路
３を介してサブリレー５を駆動させる。そして、メイン
リレー４もしくはサブリレー５はマイコン１からの通電
信号に従ってグロープラグ６の通電をＯＮ、ＯＦＦす
る。グロープラグ６への通電状態はインジケータランプ
７によって使用者に伝えられる。

【００１４】異常検出回路９はマイコン１の通電信号を
出力する端子１ａに接続されるとともに、出力トランジ
スタ２ａ、３ａのコレクタ端子、グロープラグ６の一端
に接続されており、各々の電圧レベルを検出する。そし
て入力された各々の電圧レベルより始動補助装置の異常
を検出する。異常が検出されたときはメインリレー駆動
回路２、サブリレー駆動回路３を介してメインリレー４
もしくはサブリレー５を駆動しグロープラグへの通電を
停止する。

【００１５】図１に示す始動補助装置の作動を図２のタ
イミングチャートに基づいて説明する。イグニションス
イッチＯＮ後マイコン１が起動されると（マイコン起動
にかかる時間を以下、イニシャル時間と称する）マイコ
ン１はまずサブリレー駆動回路３を介してサブリレー５
を駆動する。その後、マイコン１は冷却水温、スタータ
信号、エンジン回転信号といった各信号を入力し、各入
力信号の状態に応じてグロープラグへの通電時間を算出
する。そしてメインリレー駆動回路２を介してメインリ
レー４をＯＮする。これにより、グロープラグ６への通
電が開始される。

【００１６】マイコン１で算出された通電時間が経過し
たのち、マイコン１はメインリレー４およびサブリレー
５をＯＦＦする。これによりグロープラグ６への通電が
終了する。サブリレー５は、後述する異常検出回路９と
協働してイグニションスイッチＯＮ直後のグロープラグ
６の初期状態および通電時間経過後のグロープラグ６の
状態をチェックすることができるというものであるが詳
しくは後述する。

【００１７】次に、異常検出回路９について図３に示す
回路図に基づき詳しく説明する。実施例において異常検
出回路９はマイコン１からの通電信号、メインリレー駆
動回路２内に設けられた出力トランジスタ２ａコレクタ
の電圧レベル、サブリレー駆動回路３内に設けられた出
力トランジスタ３ａコレクタの電圧レベル、グロープラ
グ６の端子電圧レベルを１もしくは０の２値で扱い、こ
の論理が一致するか否かで始動補助装置が正常か異常か
を判断するものである。そして判断結果に基づいてグロ
ープラグ６への通電許可信号または通電禁止信号を出力
するものである。

【００１８】異常検出回路９は図３の回路図に示される
ように、リセットパルス発生回路１１、保持回路１０、
時間計測回路１２ａ，パルス計測回路１２ｃで構成され
ている。リセットパルス発生回路１１は異常検出回路９
をリセットするリセットパルス発生回路であり、マイコ
ン１の端子１ａから通電信号が入力されると所定時間の
リセットパルスを出力する。具体的には、メインリレー
４によってグロープラグ６の通電が開始されると同時に
リセットパルスを出力し、前述したマイコン１からの通
電信号の電圧レベル、メインリレー駆動回路２内に設け
られた出力トランジスタ２ａコレクタの電圧レベル、サ
ブリレー駆動回路３内に設けられた出力トランジスタ３
ａコレクタの電圧レベル、グロープラグ６端子の電圧レ
ベル（便宜上これら各電圧レベルを総称して以下、全端
子電圧レベルと略称する）の論理を強制的に一致させる
ことで異常検出回路９のリセットを行う。

【００１９】実施例においてリセットパルス発生回路１
１は、一般によく用いられているようなＣ・Ｒ積分回路
１１ｂと比較器１１ｃとで構成されており、一定時間Ｈ
ｉレベル（以下、Ｈと略称するとともにＬｏレベルはＬ
と略称する）のリセットパルス信号を発生し出力部１１
ａより出力する。なおリセットパルス信号の出力時間は
回路の遅延を考慮し全端子電圧レベルが一致するに充分
な時間に設定する必要がある。

【００２０】以上のようなリセットパルス発生回路１１
を設けることによって、始動補助装置が正常であるにも
係わらず回路の遅延などが原因で全端子電圧レベルが一
致しなくなるという事態を回避できる。時間計測回路１
２ａはＣ・Ｒ積分回路で構成されている。始動補助装置
の正常時、全端子電圧レベルの論理は一致しているた
め、ＥＸ−ＯＲゲート１２ｄはＬを出力する。このため
Ｃ・Ｒ積分回路は作動せず次段のＡＮＤゲート１２ｈは
Ｌを出力し、ＥＸ−ＯＲゲート１３はＬを出力する。な
お、ＥＸ−ＯＲゲート１３の出力は後述のバイナリカウ
ンタの出力にも影響するが、ここでは説明を省略する。

【００２１】一方始動補助装置の異常時は、全端子電圧
レベルの論理は一致しなくなるため、ＥＸ−ＯＲゲート
１２ｄはＨを出力する。するとＣ・Ｒ積分回路のコンデ
ンサＣ１は放電を開始する。所定時間後ＡＮＤゲート１
２ｈの入力電圧ＶIHを超えたときＡＮＤゲート１２ｈは
Ｈを出力し、ＥＸ−ＯＲゲート１３はＨを出力する。以
上のような時間計測回路１２ａを設けることによって、
瞬間的な全端子電圧レベルの論理の不一致が発生しても
即座に復帰したような場合は異常とせずにグロープラグ
への通電制御を継続することができるようになる。

【００２２】パルス計測回路１２ｃはバイナリカウンタ
で構成されており、前述のリセットパルスによってリセ
ットされる。リセット直後、パルス計測回路の出力端子
ＤからはＬが出力されている。バイナリカウンタのクロ
ック入力端子には、前述のＥＸ−ＯＲ１２ｄの出力部１
２ｋが接続されている。従ってこのバイナリカウンタは
接続部１２ｋの電圧レベルがＨからＬに反転する回数を
カウントし、所定回数（例えば４回、８回など）カウン
トしたところで出力端子ＤからＨを出力するというもの
である。更に出力端子ＤはＮＯＲゲートの入力端子の１
つに接続されており、このＮＯＲゲートの出力部１２ｅ
は前述のＡＮＤゲート１２ｈの出力とバイナリカウンタ
の出力とがともにＬであるとき、すなわち始動補助装置
が正常であるときＨとなる。

【００２３】以上のようなパルス計測回路１２ｃは全端
子電圧レベルの論理が不一致となった回数をカウントす
ることができる。この回路によって瞬間的な全端子電圧
レベルの論理の不一致が、グロープラグの所定通電時間
内に所定回数以上起こるようなら異常と判断し通電を停
止できるようになる。保持回路１０はリセット−セット
のフリップフロップで構成されている。保持回路１０の
２つの入力端子の一端はＮＯＲゲート１３の出力部１３
ａに接続されるとともに他端は前述のリセットパルス発
生回路１１の出力部１１ａに接続される。前述のリセッ
トパルス発生回路１１のリセットパルスによって全端子
電圧レベルの論理を強制的に一致させているためＥＸ−
ＯＲゲート１３出力部１３ａの電圧レベルはＬとなって
いる。また、リセットパルスは前述のように遅延を考慮
して所定時間出力されているため、リセットパルス発生
回路１１の出力部１１ａの電圧レベルはＨとなってい
る。従って保持回路１０の出力部１０ａの電圧レベルは
リセットパルス発生回路１１によるリセット後は強制的
にＨとなる。その後も始動補助装置が正常に作動してい
る間、保持回路１０の出力部１０ａの電圧レベルはＨの
まま変化しない。

【００２４】ここで始動補助装置の所定通電時間内に異
常が発生すると、前述の通り１２ｅの電圧レベルはＬと
なる。このときマイコン１の通電信号の電圧レベルはＨ
であるため、１２ｅの電圧レベルとマイコン１の通電信
号の電圧レベルは不一致となる。従って、ＥＸ−ＯＲゲ
ート１３の出力部１３ａの電圧レベルはＨとなる。これ
により保持回路１０の出力部１０ａの電圧レベルはＬと
なるためメインリレー４およびサブリレー５はＯＦＦさ
れる。以上の作動によって始動補助装置に異常が発生し
たときはグロープラグ６への通電が停止する。

【００２５】以上の一連の作動を図４のタイミングチャ
ートに従って説明する。イグニションスイッチＯＮ後、
マイコン１はまずサブリレー５を駆動する。もしここで
マイコン１の入力端子１ｄよりＨが入力されれば、メイ
ンリレー４が溶着している判別されグロープラグ６への
通電制御は行われない。正常であればグロープラグ６へ
所定時間通電すべく通電信号を出力する（図４、１
ａ）。この通電信号によりリセットパルス発生回路１１
より所定時間（例えば、数10ms）のリセットパルス信号
が出力される（図４、１１ａ）。リセットパルス信号は
保持回路１０、時間計測回路１２ａ、パルス計測回路１
２ｃに入力される。このとき全端子電圧レベルの論理は
強制的に一致されＥＸ−ＯＲゲート１３の出力は必ずＬ
となる（図４、１３ａ）。

【００２６】リセットパルス信号とＥＸ−ＯＲゲート１
３出力により保持回路１０の出力はＨとなり（図４、１
０ａ）、出力駆動回路２はメインリレー４を駆動する
（図４、２ａコレクタ）。これによってグロープラグ６
への通電が開始される。その後リセットパルス信号がＬ
となる（リセットパルス信号の出力を終了する）。始動
補助装置が正常に作動している場合はグロープラグ６に
よる予熱が実施され、エンジン始動後はアフターグロー
が実施される。しかし仮に出力トランジスタ２ａコレク
タの電圧レベルが外部の影響によりＬ（短絡状態）にな
ったとする（図４、２ａコレクタ点線部）。このとき全
端子電圧レベルの論理は不一致となりＥＸ−ＯＲゲート
１２ｄの出力はＨとなる（図４、１２ｋ点線部）。この
状態のまま一定時間が経過するとＡＮＤゲート１２ｈの
出力がＬとなり（図４、１２ｅ、１２ｆ点線部）、ＥＸ
−ＯＲゲート１３の出力がＨとなる（図４、１３ａ点線
部）。その結果保持回路１０の出力がＬとなりメインリ
レー４がＯＦＦつまりグロープラグ６への通電が停止す
る（図４、１０ａ点線部）。その後出力トランジスタ２
ａコレクタの電圧レベルが正常復帰しＥＸ−ＯＲゲート
１３の出力が再びＬとなっても保持回路１０の出力はＬ
のまま保持されるためグロープラグ６への再通電は行わ
ない。

【００２７】また短絡時間が短く断続的に発生するよう
な場合は（図４、２ａコレクタ１点鎖線部）、時間計測
回路１２ａは異常とせずグロープラグ６への通電を継続
する。しかしパルス計測回路１２ｃが短絡した回数をカ
ウントし、その短絡回数が所定回数（例えば４回もしく
は８回など）計測された場合にはじめてその出力をＨと
する（図４、１２ｇ１点鎖線部）。これによりＥＸ−Ｏ
Ｒゲート１３の出力がＨとなり（図４、１３ａ１点鎖線
部）、グロープラグ６への通電を停止する。

【００２８】第１実施例において、出力トランジスタ２
ａの異常の他にも出力トランジスタ３ａ、メインリレー
４、サブリレー５に発生した異常についても同様に検出
することができる。このように本発明を始動補助装置の
異常検出装置に適用することにより瞬間的な全端子電圧
レベルの論理の不一致を異常とせず、グロープラグへの
通電を継続できるのでグロープラグによる効果を最大限
利用することができるようになる。

【００２９】ＣＰＵからの通電要求信号が異常によって
断続するような場合は、全端子電圧レベルの論理が一致
したまま断続を繰り返すため、実施例では考慮されてい
ない。しかし、通電要求信号の断続回数を計数し、この
計数値が所定値を超えたときに異常と判断してもよい。
実施例においては異常検出時にグロープラグへの通電を
停止しただけとしたが同時に警告灯を点灯してもよい。
また実施例においては回路によって異常を検出したが、
マイコン内のソフトウェアによって異常を検出すること
も可能である。

【００３０】更に図５のタイミングチャートに示すよう
に所定通電時間内に、異常が検出されグロープラグへの
通電が停止された場合、所定時間後に再びグロープラグ
に通電し、異常検出を行うようにしてもよい。そして先
程発生した異常が再通電時に正常復帰していた場合は、
グロープラグへの通電を継続して行うようにしてもよ
い。なお再度の異常検出についてはＣＰＵから保持回路
１０へリセットパルスを出力できる回路構成とすること
で容易に実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用した始動補助装置の実施例を示す
回路図。

【図２】実施例の作動を示すタイミングチャート。

【図３】本発明を適用した実施例の異常検出装置を示す
回路図。

【図４】本発明を適用した異常検出装置の作動を示すタ
イミングチャート。

【図５】本発明を適用した他の実施例の作動を示すタイ
ミングチャート。

【図６】グロープラグの温度−電流特性の一例を示す
図。

【符号の説明】

１ マイコン ２ メインリレー駆動回路 ３ サブリレー駆動回路 ４ メインリレー ５ サブリレー ６ グロープラグ ７ インジケータランプ ８ インジケータランプ出力回路 ９ 異常検出回路 １０ 保持回路 １１ リセットパルス発生回路 １２ａ 時間計測回路 １２ｃ パルス計測回路

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】グロープラグへの通電要求に応じて、電源
   からの電圧をグロープラグに供給するディーゼルエンジ
   ン始動補助装置において、 前記通電要求があるか否かを検出する通電要求検出手段
   と、 前記グロープラグが通電状態にあるか否かを検出する通
   電状態検出手段と、 前記通電要求検出手段の検出結果と前記通電状態検出手
   段の検出結果との論理状態が、所定時間継続して異常で
   あるか否かを示す信号を出力する時間計測手段と、 前記通電要求検出手段の検出結果と前記通電状態検出手
   段の検出結果との論理状態が変化するとき該変化に応じ
   て計数し、該計数値が所定値以上か否かを示す信号を出
   力する計数手段と、 前記時間計測手段と前記計数手段との出力信号から前記
   始動補助装置の異常を検出するとともに該異常に対して
   フェイルセーフを行う異常検出手段とを備えることを特
   徴とするディーゼルエンジン始動補助装置の異常検出装
   置。