JPS5941023B2 - デイ−ゼル機関の始動装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はディーゼル機関の始動装置に関し、特に冷間始
動時の燃料増量装置とグロープラグとの制御に関するも
のである。

従来、ディーゼル機関の冷間始動時には、先ずクランキ
ングする前にグロープラグを予熱し、グロープラグが赤
熱した後、キースイッチをスタータ位置にしてスタータ
及びグロープラグへ通電すると共に、機関回転速度に関
係なく手動又は自動的に燃料増量装置を作動させて燃料
供給量を増量させる。

そして機関が完爆するとキースイッチをスタータ位置か
らオン位置に戻すが、それと同時にグロープラグへの通
電が遮断されるため、機関温度が低いときにはシリンダ
内の混合気の燃焼が不完全になって自立運転が不可能に
なり、機関は停止してしまう。

上記の点を改善するため、機関完爆後キースイッチがス
タータ位置からオン位置に戻された後も、手動スイッチ
を操作することによってグロープラグへ通電させる方式
、及び機関冷却水温又は大気温度を検出して低温時には
機関回転速度に関係なく所定時間のあいだグロープラグ
及び燃料増量装置を作動させるタイマ回路を設ける方式
が提案されている。

しかし前者の方式は手動操作が必要なので面倒であるば
かりか、長時間グロープラグへ通電すると機関が高回転
（例えば２００Ｏｒｐｍ以上）になった時、シリンダ内
混合気の燃焼熱と通電によるグロープラグ自体の発熱と
でグロープラグが異常高温となり、溶損するおそれもあ
る。

上記と逆にグロープラグへの通電の遮断が早すぎる（機
関がアイドリンク回転数に達する前に）と、機関の燃焼
室内に噴射された燃料が十分霧化できない筈のため、始
動持続運転が不能となり、多量の未燃混合気が放出され
るという欠点がある。

また後者の方式においては、シリンダ内温度を直接検知
するものではないため、機関が高回転になってシリンダ
内温度が高温になってもグロープラグへの通電と燃料増
量が続行されるおそれがあり、過剰燃料の燃焼と通電に
よる発熱によってグロープラグが異常に加熱され溶損す
るおそれがある。

本発明は上記の問題に鑑みてなされたものであり、機関
完爆後キースイッチがスタータ位置からオン位置に戻さ
れたのちも機関回転速度が所定値（アイドリンク回転速
度近傍の値）に達するまで、グロープラグへの通電と燃
料増量装置の作動とを自動的に同時に行なわせることに
より、グロープラグｃｙｙｐ損を防止し、かつ始動持続
運転を確保すると共に暖機時間を短縮できるディーゼル
機関の始動装置を提供することを目的とする。

以下図面に基づいて本発明の詳細な説明する。

第１図は本発明の一実施例の回路図である。

第１図において、１はキースイッチであり、オフ位置１
Ａ、オン位置１Ｂ及びスタータ位置１Ｃを有する。

２はバッテリ、３はヒユーズ、４はオルタネータであり
、４Ａは中性点である。

５は機関冷却水温又は排気温等を検出する温度センサで
あり、温度が設定値（例えば機関冷却水温３０℃）以上
のとき接点がオンになる。

また６は制御回路（詳細後述）であり、オルタネータ４
の中性点の出力信号と温度センサ５の信号とを入力し、
両信号のうちの少なくとも一方が設定値を越えると出力
信号を出し続ける保持回路を有する。

またＩはリレーであり、コイル７Ａ、常閉接点７Ｂ、常
開接点ＩＣを有する。

８は始動燃料を増量するアクチュエータであり、通電時
に図示しない燃料制御レバーが増量方向に作動する。

また９はコイル９Ａと常開接点９Ｂとを有するリレー、
１０はランプ、１１はグロープラグ、１２はタイマ回路
であり、温度センサ１３がオフのとき電源投入時から例
えば３０秒間、オンのとき例えば１５秒間のあいだ作動
し、かつリレー７からの信号（接点７Ｃがオンのとき出
力）が与えられると全（作動しない。

また１３は温度が設定値（例えば機関冷却水温が２０℃
）以上のときオン、以下のときオフになる温度センサ、
１４はコイル１４Ａと常開接点１４Ｂとを備えたリレー
、１５はサイリスク、１６は抵抗、１７はスタータリレ
ーである。

次に動作について説明する。

まず機関の冷間始動時において、キースイッチ１がオン
位置１Ｂになると、制御回路６及びタイマ回路１２に電
流が流れる。

このとき機関は停止しているから設定回転数（例えば８
００ｒｐｍ ）以下であり、かつ機関冷却水温が設定値
（例えば３０℃）以下で温度センサ５がオフであるから
、匍］御回路６は出力を送出せず、したがってリレー７
は励磁されないので常閉接点ＩＢがオンになっている。

そのためアクチュエータ８が作動し図示しない燃料制御
レバーを増量方向に移動させる。

また電源投入と同時にタイマ回路１２が作動し温度セン
サ１３がオフのとき（冷却水温が例えば２０℃以下のと
き）は３０秒間、オンのとき（２０℃以上のとき）は１
５秒間、リレー１４を励磁する。

そのため接点１４Ｂがオンになり、リレー９を励磁する
ので接点９Ｂがオンになり、その結果、グロープラグ１
１にバッテリ２から電流が流れてグロープラグ１１が所
定時間（上記の３０秒又は１５秒）のあいだ予熱される
。

この予熱時間中はランプ１０が点灯して予熱中であるこ
とを表示する。

次にタイマ時間が過ぎるとリレー１４の接点１４Ｂがオ
フになり、その結果リレー９の接点９Ｂもオフになるの
でグロープラグ１１の予熱は終了し、同時にランプ１０
が消灯して予熱が終了したことを表示する。

予熱終了後にキースイッチ１をスタータ位置１Ｃ（この
ときは１Ｂと１０の両方がオン）にすると、スタータリ
レー１７に電流が流れてスタータモータが作動し、機関
のクランキングが行なわれる。

それと同時に抵抗１６を介してサイリスタ１５のゲート
にトリガ信号が与えられるのでサイリスタ１５がオンに
なり、そのためリレー９が励磁されて接点９Ｂがオンに
なり、グロープラグ１１に電流が流れて加熱される。

なおこの時、前記のごとくアクチュエータ８が作動して
いるので燃料が増量されている。

次に機関が完爆すると、キースイッチ１はスタータ位置
１Ｃからオン位置１Ｂに戻されるが、サイリスタ１５は
自己保持機能があるのでオン状態を保ち、そのためグロ
ープラグの加熱は続行され、また燃料増量も継続されて
いる。

この状態で機関の暖機が進み、回転速度が設定値（例え
ば８００ｒｐｍ）に達すると、制御回路６が出力を送出
してリレー７が励磁され、常閉接点γＢがオフ、常開接
点ＩＣがオンになる。

そのためアクチュエータ８の作動が停止して燃料増量は
終了し、かつサイリスタ１５がオフになるのでグロープ
ラグ１１の加熱も終了する。

なお制御回路６には保持回路があり、回転速度が一旦、
設定値を越えると出力を出し続ける。

また制御回路６は温度センサ５がオンになったときにも
出力を送出するが、回転速度の上昇速度に比して機関冷
却水温の上昇速度は遅いので、冷間始動時には回転速度
の方が先に設定値に達する。

上記のごと（冷間始動時においては、機関回転速度が設
定値に達するまで燃料増量とグロープラグの加熱を行な
うので、始動持続運転が確保されると共に、グロープラ
グの焼損等を防止することが出来る。

次に暖間始動時について説明する。

まず始動時の機関冷却水温が温度センサ１３の設定値（
例えば２０’Ｃ）以上のときには、前記のごとく予熱時
間が１５秒間に短縮される。

機関冷却水温が更に高く、温度センサ５の設定値（例え
ば３０℃）以上のときには、温度センサ５がオンになっ
ているので、キースイッチ１がオン位置にされると同時
に制御回路６が出力を送出し、リレー７が励磁されて常
閉接点γＢがオフ、常開接点ＩＣがオンになる。

そのため常開接点ＩＣを介してタイマ回路１２に信号が
送られ、タイマ回路１２が作動しなくなるのでリレー１
４は励磁されず、グロープラグの予熱は行なわれない。

またリレー７の常閉接点７Ｂがオフになるためアクチュ
エータ８は作動せず、燃料増量も行なわれない。

すなわち暖間始動時（機関温度が十分に高く、予熱や燃
料増量が不要の時）には、燃料増量もグロープラグの加
熱も行なわれないので、グロープラグの焼損等の不具合
が生ずることがなくなる。

次に、第２図は制御回路６の一実施例図であり、波形整
形回路６Ａ、スイッチング回路６Ｂ、保持回路６Ｃから
構成されている。

その他第１図と同符号は同一物を示す。

第２図において、オルタネータ４の中性点４Ａから出力
される機関回転速度に同期して変化する信号は、波形整
形回路６Ａによって機関回転速度に対応した繰返し周期
をもつパルス信号（方形波）に変換される。

次にスイッチング回路６Ｂにおいては、上記のパルス信
号が高レベルのあいだばｌ・ランジスタＱ０がオンにな
ってコンデンサＣ１が充電され、低レベルのあいだはト
ランジスタＱ１がオフになってコンデンサＣの電荷が抵
抗Ｒ１を介して放電される。

したがってパルス信号の繰返し周期が短くなる（回転速
度が上昇する）につれてコンデンサＣ１のアース側端子
（トランジスタＱ２のベース端子）の電位は低下し、そ
の値が所定値以下になるとトランジスタＱ２がオンにな
る。

そのためｌ・ランジスタＱ３ もオンになり、保持回
路６ＣのサイリスタＱ４のゲート電極Ｇにトリガ信号が
与えられるのでサイリスタＱ４がオンになり、リレー７
のコイル７Ａに電流が流れて励磁する。

なおサイリスタＱ４は自己保持機能を有するので、一旦
トリガ信号が与えられればトリガ信号がなくなっても電
源電圧ＶＣＣが与えられているかぎりオン状態を保持す
る。

また温度センサ５がオンになれば直ちにコンデンサＣ１
が充電されるので、パルス信号の繰返し周期にかかわり
なくトランジスタＱ２．Ｑ３がオンになり、サイリスタ
Ｑ４ がトリガされる。

次に、第３図は機関の回転速度を検出するセンサの他の
実施例図である。

まず第３図イは、機関回転に同期して回転する磁石１８
とリードスイッチ１９とを用いたもので、磁石１８の凸
部が接近するごとにリードスイッチ１９がオンになるも
のである。

また第３図口は、機関回転に同期して回転する磁石２０
とコイル２１とを用いたもので、磁石２００回転に応じ
てコイル２１に生ずる電圧を信号とするものである。

また第３図ハは、機関潤１滑油圧を検知し、設定回転速
度に対応する油圧に達したときオフとなるスイッチ機構
を備えたものである。

第３図ハにおいて、２２はダイヤフラムであり、大気室
２３（２３Ａは気孔）と油圧室２４とを分割する。

２５は機関油圧通路（図示せず）に螺着されるねじ部、
２５Ａは機関油圧を油圧室２４に導く通路、２６，２７
はダイヤフラム２２を互いに挾持したストッパ、２８は
ダイヤフラム２２と一体動するロッドであり、ガイド２
９と摺動するロッド３１をバネ３０を介して上下動させ
る。

機関潤滑油圧が設定回転速度に対応する油圧に達すると
、ロッド３１がばね３２に抗して上方へ動き接片３３を
押し上げて接点３４と３５間の導通を遮断するものであ
る。

なお第３図ハのごときセンサを用いれば、上記接点３４
．３５がオフのとき第２図のサイリスタＱ４を１− ’
Ｊガするように構成すればよいので、制御回路６の構成
が極めて簡単になる。

以上説明したごとく本発明によれば、機関温度が設定値
以下の冷間始動時には、機関完爆後キースイッチがスタ
ータ位置からオン位置に戻された後も、機関回転速度が
設定回転速度に達するまで燃料増量とグロープラグへの
通電を継続することにより、始動持続運転を確実に行な
うことが出来ると共にグロープラグの焼損を防止するこ
とが出来る。

なお上記設定回転速度はアイドリンク回転速度近傍の値
、例えば４００〜１．５０ Ｏｒｐｍ程度に設定すれば
、実用上始動持続運転は十分可能であり、かつ高回転時
（２００Ｏｒｐｍ程度以上）の高温の燃焼ガスがグロー
プラグに接触するおそれもない。

また機関温度が設定値以上の暖間始動時には、機関回転
速度にかかわりな（グロープラグへの通電も燃料増量も
行なわないので、バッテリの放電を極力防ぐことが出来
、バッテリを小容量化できるので車両重量及びコストを
低減することが出来ると共にグロープラグの耐久性を向
トさせることが出来る等の効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例図、第２図は制御回路の一実
施例図、第３図は回転速度検出用のセンサの実施例図で
ある。 符号の説明、１・・・・・・キースイッチ、１Ａ・−・
・・・オフ位置、１Ｂ・・・・・・オン位置、１Ｃ・・
・・・・スタータ位置、２・・・・・・バッテリ、３・
・・・・・ヒユーズ、４・・・・・・オルタネータ、４
Ａ・・・・・・中性点、５・・・・・・温度センサ、６
・・・・・・制御回路、Ｉ・・・・・・リレー、８・・
・・・・アクチュエータ、９・・・・・・リレー、１０
・・・・・・ランプ、１１・・・１９．グロープラグ、
１２・・・・・・タイマ回路、１３・・・・・・温度セ
ンサ、１４・・・・・・リレー、１５・・・・・・サイ
リスタ、１６・・・・・・抵抗、１７・・・・・・スタ
ータリレー。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 機関回転速度が設定回転速度以上になる条件と機関
   温度が設定値以−トになる条件との両方が満足されない
   とき第１の信号を出力し、上記両条件の少なくとも一方
   の条件が満足されると上記第１の信号を停止する第１の
   回路と、始動燃料を増量するアクチュエータと、グロー
   プラグと、該第１の回路の第１の信号が与えられると上
   記アクチュエータの作動と上記グロープラグへの通電を
   始め、上記第１の信号が停止されると上記作動及び通電
   を停止させる第２の回路とを備えることを特徴とするデ
   ィーゼル機関の始動装置。 ２ 上記設定回転速度を４０Ｏｒｐｍ以上で１５０Ｏｒ
   ｐｍ以下のある値に設定したことを特徴とする特許請求
   の範囲第１項記載のディーゼル機関の始動装置。 ３ 上記第２の回路は、上記第１の信号が与えられ、か
   つキースイッチがオン位置にされた時点から所定時間の
   あいだ第２の信号を出力するタイマ回路と、」二記第２
   の信号が与えられているあいだ及びキースイッチがスタ
   ート位置にされてからも上記第１の信号が与えられてい
   るあいだ、上記アクチュエータを作動させ、かつグロー
   プラグへ通電する回路とからなることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載のディーゼル機関の始動装置。