JPS5934435A - グロ−プラグ制御装置 - 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】 本発明はディーセルエンジンのグロープラグ制御装置に
関する。ディーゼルエンジンでは始動時と始動後にグロ
ープラグに通電する電力値（電流値）を別けている。始
動後は小さな電力で良いが従来は電力を小さくするため
に固定抵抗を直列に接続しているので電力ロスが大きい
。またグロープラグの抵抗体に温度係数を持たせてその
抵抗値を検出してグロープラグの温度制御を行っている
。

しかし温度係数のあるグロープラグは通電開始時に瞬間
大電流が流れるので耐久性の問題がある。

本発明は温度係数のないグロープラグを使用し固定抵抗
などの減圧手段を用いずに低損失でバッテリ電圧が変動
してもグロープラグの温度を常に一定に制御することを
目的とする。

ところで、温度係数のないグロープラグを使用すること
によりグロープラグには定電力を供給す（２） れば定温度になる。バッテリ電圧の変化に対してグロー
プラクに供給する電力を一定に保つには、バッテリ電圧
をＶｓとすると１　／　Ｖ　Ｂ　２のに比例した電圧を
グロープラグに供給すれば良い。この場合その供給電圧
をパルス状の波形にすることによりスイツチングするパ
ワートランジスタの損失を少なくすることができる。

この種のグロープラグ制御装置は、特開昭５４−６５２
２５及び特開昭５７−２４７１に知られている。この公
知の装置においてグロープラグを定温に制御する場合、
グロープラグに印加する電圧Ｖｏとデユーティパルス比
ＴＤとの関係は（１）式の関係になる。

’ｒｏα１　／　Ｖ　ｃ　２　　・・・・・・（１）し
かし特開昭５４−６５２２５は折れ線近似により（１）
式の関係を得ており、特開昭５７−２４７１は１　／　
Ｖ　ｃとＣＲの充電特性から（１）式の関係を出してお
り、いずれも精度が悪い。

本発明は簡単な回路構成で高精度でｌ／ＶＣ２パルス発
生を可能にし、高精度のグロープラグ制（３） 部装置を提供する。

第１図に本発明装置の基本構成を示す。バッテリ　（直
流電圧源）１の正極は始動スイッチ２の一方の端子とパ
ワートランジスタ　（開閉素子）７のエミッタに接続し
である。バッテリ１の負極は接地シである。始動スイッ
チ２の他端はタイマ３の人力と１／Ｖ８２パルス発生回
路４の入力と論理回路５の入力とに接続しである。タイ
マ３の出力は論理回路５の一方の入力に接続しである。

１／■Ｂ２パルス発生回路４の出力は前記論理回路５の
他方の入力に接続しである。１　／　Ｖ　ｓ　２パルス
発生回路４の出力は論理回路５の他方の入力に接続しで
ある。論理回ｌ７８５の出力は駆動回路６の入力に接続
しである。該駆動回路６の出力はパワートランジスタ７
のベースに接続しである。該パワートランジスタ７のベ
ース７のエミッタとベースとの間には抵抗８が挿入しで
ある。該パワートランジスタ７のコレクタはグロープラ
グ９の一端に接続しである。グロープラグ９の他端は接
地しである。該グロープラグ９は温度係数のほとんどな
い（４） ものである。

以上の構成で、始動スイッチ２が閉成するとタイマ３は
バッテリ１の電圧ｖＢに対応して一定時間だけ出力信号
を出す。この時間信号はＶｓが高いと短かく、ｖＢが低
いと長い。この一定時間の間は論理回路５と駆動回路６
とによりパワートランジスタ７をＯＮしてグロープラグ
９を発熱させる。しかしてこの時間はグロープラグ９の
温度を９００　’Ｃに達するまでの時間に想到して定め
られている。

次に論理回路５を第２図について説明する。インバータ
５１の入力とＯＲゲート５２の一方の入力は共通にして
前記タイマ３の出力に接続しである。インバータ５１の
出力はＡＮＤゲート５３の一方の入力に接続しである。

該ＡＮＤゲート５３の他方の人力は１　／　Ｖ　Ｂ　２
パルス発生回路４の出力に接続しである。該ＡＮＤゲー
ト５３の出力はＯＲゲート５２の他方の入力に接続しで
ある。該ＯＲゲート５２の出力はＡＮＤゲート５４の他
方の入力に接続しである。該ＡＮＤゲート５４の−（５
） 方の入力は前記始動スイッチ２に接続しである。

以−にの構成で、論理回路５は始動スイッチ２が閉成さ
れない限りＡＮＤゲート５４の出力は”　ｏ　”である
。始動スイッチ３が閉成されるとＯＲゲート５２の出力
がＡ　Ｎ　Ｉ）ゲート５４の出力と一致する。タイマ３
の出力が”　１　”の場合はインバータ５１の出力は“
０゛となりＡＮＤゲート５３の出力は“０″となりＯＲ
ケート５２の出力はタイマ３の出力“】゛と一致する。

タイマ３の出力が“′０°′のときはＡＮＤケート５３
の出力は１　／　Ｖ　ａ　２パルス発生回路４の出力信
号に一致する。

以上をまとめると始動スイッチ２が閉成されない限りグ
ロープラグ９には通電されない。そしてタイマ３が作動
中には１　／　Ｖ　Ｂ２パルス発生回路４からのパルス
信号は停止される。タイマ３がＯＦＦしてから１　／　
Ｖ　ｓ　２パルス発生回路４のデユーティパルスにより
グロープラグ９が制御される。

次に１／Ｖ８２パルス発生回路４を第３図で説明する。

４０は逆数回路であり、比較器４１の非（６） 反転入力には基準電圧ＶＲが印加しである。比較器４１
の非反転入力と出力との間に抵抗４９が挿入しである。

比較器４１の出力はインバータ４２の入力とアナログス
イッチ（以後スイッチ）４３とスイッチ４６のコントロ
ール入力に接続しである。該スイッチ４３の入力にはバ
ッテリ１の電圧Ｖｓが印加しである。スイッチ４３の出
力はスイッチ４４の入力に接続しである。スイッチ４４
の出力は接地しである。前記インバータ４２の出力はス
イッチ４４とスイッチ４７のコントロール入力に接続し
である。

第１平滑回路４５は抵抗Ｒ１とコンデンサＣ。

とで構成されている。抵抗Ｒ１の一端は前記スイッチ４
３の出力に接続してあり、他端は前記比較器４１の反転
入力に接続しである。コンデンサＣ。

は抵抗Ｒ１の他端とアースとの間に挿入しである。

前記スイッチ４６の入力には一部電圧ＶＣが印加しであ
る。該スイッチ４６の出力はスイッチ４７の入力と第２
平滑回路４８の入力に接続しである。

第２平滑回路４８は第１平滑回路４５と同じ回路（７） 構成であるがＣＲ時定数が大きくしである。そして、第
２平滑回路４８の出力が本逆数回路４０の出力となる。

１？Ｊ　）ｘの構成で逆数回路４０においては、いま比
較器４１の出力が高レベルとするとスイッチ４３とスイ
ッチ４６はＯＮＬ、インバータ４２を介したスイッチ４
４と４７はＯＦＦする。するとスイッチ４３を通じて第
１平滑回路４５には電圧Ｖｘが印加され、抵抗Ｒ１を介
してコンデンサＣ１を充電する。充電電圧が基準電圧Ｖ
ｒを越えると比較器４１の出力は低レベルになる。する
とスイッチ４３はＯＦＦスイッチ４４はＯＮする。する
と第１平滑回路４５のコンデンサＣＩに充電した電荷を
抵抗Ｒ１とスイッチ４４を介して放電する。

放電電圧が下がって基準電圧Ｖｒ以下になると比較器４
■の出力は高レベルになる。以上のようにして自動発振
する。比較器４１の出力及びスイッチ４３の出力波形が
第４図Ａ）となり、第１平滑回路４５のコンデンサＣ１
の波形が第４図Ｂ）となる。ここで第４図においてコン
デンサＣＩの充（８） 電時間をＴｏ、充電電流をｉＩ、充電電荷をΔＱ、容量
を０１とし充電開始電圧と充電終了電圧との電位差をΔ
Ｖｃとすると時間Ｔｏでは次式が成立する。

ｉ　１＝　（Ｖｘ−Ｖｃ）　　÷Ｒ１ ΔＱ＝ＣＸΔＶｃ ΔＱｃ＝ｉ　＋Ｘ’ｌ’０ 従って（１）式が成立する。

放電電流を１１′とし放電開始電圧と放電終了電圧との
電位差をＶｃ’とすると次式が成立する。

ｉ　１　’−＝Ｖｃ／Ｒ ΔＱ＝Ｃ・ΔＶｃ ΔＱ＝　ｉ　１　′ｘ　（Ｔ−Ｔｏ） 従って（２）式が成立する。

ΔＶｃ−ΔＶＣ′故に（１）、　　（２）式から（３）
式が成立する。

（９） ューティ比は比例する。

ここで大切なことは充電抵抗と放電抵抗の値が等しくな
いと（３）式は成立しないのでその分だけ誤差となる。

従ってスイッチ４３あるいはスイッチ４４を止めて抵抗
にしても動作するが充電抵抗と放電抵抗の値が異なるた
め誤差が出る。

自励発振周波数は第１平滑回路４５のＣＲ時定数により
決まる。実験では上限の周波数は比較器４１インバータ
４２とスイッチ４３．スイッチ４４の遅れ時間で決まり
約５０ＫＨｚまで動作する。

スイッチ４６は前記スイッチ４３Ｉ・同じ動作を、スイ
ッチ４７は前記スイッチ４４と同じ動作をするが、スイ
ッチ４６の入力に印加される電圧が一定の電圧ＶＯであ
る。第２平滑回路４８の出力電圧とパルスデューティ比
との関係はコンデンサＣ２の充電時間をＴＩ充放電時間
をＴ２、コンデンサＣ２の平均出力をＶとし、前記（３
）式を流用すると（４）式が成立する。

（１０） （３）式から ＶＣ＃ＶＲ，ＶＯは一定だから される。

前記と同様にスイッチ４６あるいはスイッチ４７の代わ
りにどちらか一方を抵抗にしても動作するか誤差が大き
くなる。

またスイッチ４３とスイッチ４６．スイッチ４４とスイ
ッチ４７の応答速度は等しい程精度は良くなる。

次に逆数パルス発生回路５０について説明する。

回路構成及び作動は前記逆数回路４０の中の比較器４１
、インバータ４２、スイッチ４３．４４、第１平滑回路
４５、抵抗４９とそれぞれ同様である。従って比較器５
１の非反転入力に印加される電圧は１　／　Ｖ　Ｂであ
り、第３平滑回路５５の出力電圧と等しい。スイッチ５
３に印加される電圧はバッテリ電圧Ｖａであるので比較
器５１のパルス（１１） デユーティの一周期を′ｒ′、″１″レベルのパルス幅
をＴｏ′とすると（２）式が成り立つ１／ＶＢＸＴ′−
ＶＢＸＴｏ’　　　（２）従って整理すると（３）式と
なる １／ＶＢ２＝ＴＯ’／Ｔ′　　　　（３）従って比較器
５１の出力つまり逆数パルス発生回路５０の出力のデユ
ーティパルス比は１　／　Ｖ　Ｂ　２に托例することに
なる。

この場合逆数回１７＆４０の出力リソプル電圧よりパル
ス回路５０の比較器５１のヒステリシスを大きくしてお
かないと出力パルスが安定しない。このヒステリシスは
抵抗５６により設定される。またこのヒステリシス分だ
け精度が悪くなる。

８８５図に１／Ｖ８２パルス発生回路の第２実施例を示
す。第３図の第１実施例の逆数パルス発生回路５０に第
１トリガー回路５７と第２トリガー回路５８とＲ−Ｓフ
リップフロップ５９を追加して比較器５１の非反転入力
と出力との間の抵抗をなくしヒステリシスをな（して出
力に安定したパルスヲ発生させることができる。逆数回
路４０の（１２） 比較器４１のパ０°゛の立ち上りの時点で第１トリガー
パルス５７は出力にトリガパルスを発生し、Ｒ−Ｓフリ
ップフロップ５９をリセットしてその出力Ｑに“１゛を
出す。出力Ｑによりスイッチ５３をＯＮし、出力Ｑによ
りスイッチ５４をＯＦＦする。そして平滑回路５５は充
電され比較器５１の反転入力電圧が非反転入力の印加電
圧よりも大きくなるとその出力は“１″から０”になり
、インバータ５２により比較器５１が“０″になった時
点で第２トリガパルス回路５８はトリガを発生してＲ−
Ｓフリップフロップ５９をカットしてＱ出力を０”にＱ
出力を“１”にする。

この逆数パルス発生回路５０′は逆数回路４０の発振周
期に同期される。従って逆数回路４０の第１平滑回路４
５と逆数パルス発生回路５０′の平滑回路５５の時定数
は合せておく必要がある。

このように同期をとることによりヒステリシスの必要が
なく精度の良い安定した１　／　Ｖ　ｅ　２パルスを得
ることができる。

以上のように本発明は簡単な回路構成で高精度（１３） に１／Ｖｃ２パルスの発生を可能にし、グロープラグの
供給電気エネルギーを所望の値に制御することができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すブロック構成図、第２
図は第１図中論理回路５の電気結線図、第３図は］、　
／　Ｖ　ｓ　２パルス発生回路４の電気結線図、第４図
はその作動説明用タイムチャート、第５図は１　／　Ｂ
　Ｂ　２パルス発生回路４の変形例を示す電気結線図で
ある。 １・・・バッテリ、２・・・始動スイッチ、４・・・１
／Ｖｃ２パルス発生回路、５・・・論理回路、６・・・
駆動回路、７・・・パワートランジスタ（開閉素子）、
９・・・グロープラグ、４０・・・逆数回路、４５・・
・第１平滑回路、４８・・・第２平滑回路、５０・・・
逆数パルス発生回路、５５・・・第３平滑回路。 代理人弁理士　岡　部　　　隆 （１４）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）直流電圧源よりグロープラグへ印加する電圧を断
   続してグロープラグへの供給電気エネルギーを制御する
   装置において、 前記印加電圧の逆数に対応した直流電圧を得る逆数回路
   と、 前記印加電圧を断続してデユーティパルスを発生させる
   開閉素子と、 上記断続に応答して直流電圧を生じる平滑回路と、 この平滑回路の出力電圧と前記逆数回路の出力電圧とを
   比較することによって前記デユーティパルスのデユーテ
   ィ比を前記印加電圧の逆数に比例させる逆数パルス発生
   回路とを包含し、前記デユーティパルスのデユーティ比
   を前記印加電圧の２乗の逆数に比例させるようになした
   グロープラグ制御装置。 （１）
2. （２）前記逆数パルス発生回路のパルス発生を前記逆数
   回路の自動発振周期に同期さゼでなる特許請求の範囲第
   １項に記載のグロープラグ制御装置。