JPS6282277A - グロ−プラグ通電制御装置 - 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） 本発明は内燃機関用グロープラグの制御装置に関し、更
に特定して述べると、セラミックヒータを有するグロー
プラグの通電制御装置に関する。

（従来の技術） 内燃機関のシリンダの予熱を行なうため各種のグロープ
ラグが使用されているが、熱伝達効率が良好で、速熱型
としての性能を発揮することができる所謂セラミックヒ
ータ型のグロープラグが一般化しつつある。この種のグ
ロープラグは、棒状に形成されたセラミック体内にヒー
タ線を埋設して成るセラミックヒータを使用している点
に特徴を有している（特公昭５９−５２７２５号公報参
照）。従来において、このようなグロープラグの通電制
御を行なう場合、通常、バッテリの正極がグロープラグ
の電極ナツト側に接続され、一方バッテリの負極がグロ
ープラグのハウジング側に接続されうる構成とされ、バ
ッテリとグロープラグとの間に配設されたスイッチを通
電制御装置からの制御信号によりオン、オフせしめ、こ
れによりグロープラグへの通電制御を行なう構成となっ
ている。

（発明が解決しようとする問題点） ところで、本発明者は、上述した従来の通電制御装置に
よってセラミックヒータ型のグロープラグの通電制御を
長期間に亘って行なうと、セラミックヒータが破壊する
に至るという事実を発見した。このセラミックヒータ破
壊のプロセスは、グロープラグの通電によって先ずセラ
ミックヒータの負電位側においてセラミック部材が変質
し、これが原因となってセラミック体にこの変質部分を
起点とするクランクが発生し、セラミックヒータが破壊
に至るというものである。

本発明の目的は、したがって、長期間に亘ってセラミッ
クヒータ型のグロープラグの通電制御を行なってもその
セラミックヒータが破壊されることがないようにした内
燃機関用グロープラグの通電制御装置を提供することに
ある。

（問題点を解決するための手段） 上記問題点を解決するため、本発明者は種々の実験を行
ない、この結果、セラミックヒータの負電位側に生じる
セラミック部材の変質は、セラミックヒータに対して一
方向にのみ加熱電流を供給することに起因しており、セ
ラミックヒータに供給される電流の方向を適宜の時間間
隔で反転せしめ、両方向にほぼ等しい量の電流を与える
ことによりセラミック部材の変質を有効に防止すること
ができることをつきとめた。

本発明は上述の新規な知見に基づくものであり、その内
容は、セラミックヒータを有するグロープラグの予熱の
ための通電制御を行なうグロープラグ通電制御装置にお
いて、直流電源とグロープラグとの間に設けられ該直流
電源からグロープラグへ供給される予熱電流の方向を正
逆に反転するためのスイッチ手段と、グロープラグに対
する正方向への通電量の積算値と逆方向への通電量の積
算値とが実質的に等しくなるように上記スイッチ手段を
所要の時間間隔で切り換えるように制御するスイッチ制
御手段とを備えて成る点に特徴を有する。

（作　用） スイッチ制御手段により、スイッチ手段の切換制御が行
なわれ、これによりグロープラグに供給される電流の方
向が所要の時間間隔で切り換えられ、グロープラグに対
して一方の方向に供給される加熱電流の通電量の積算値
と他方の方向に供給される加熱電流の通電量の積算値と
が実質的に等しくなるような状態が維持されるようにし
て、グロープラグの通電制御が行なわれる。

（実施例） 第１図には本発明によるグロープラグ通電制御装置の一
実施例の回路図が示されている。グロープラグ通電制御
装置１は、直流電源であるパッチＩＪ　２から、セラミ
ックヒータ（図示せず）を備えたグロープラグ３乃至６
に供給される予熱電流の通電制御を行なうための装置で
ある。図示の実施例では、各グロープラグ３乃至６は２
端子型の構成となっており、したがって、これらのグロ
ープラグ３乃至６の各一方の通電端子３ａ乃至６ａ及び
各他方の通電端子３ｂ乃至６ｂはいずれも各グロープラ
グのハウジングから電気的に絶縁されており、各グロー
プラグ３乃至６を図示しない４気筒デイ一ゼル機関の各
シリンダに装着した場合、これらの通電端子３ａ乃至６
ａ及び３ｂ乃至６ｂはそれぞれ電気的に独立している。

これらのグロープラグの各一方の通電端子３ａ乃至６ａ
は共通に接続されてグロープラグ通電制御装置１の出力
端子１１に接続され、その各他方の通電端子３ｂ乃至６
ｂは共通に接続されて通電制御装置１の出力端子１２に
接続されている。

バッテリ２から供給される電流が、出力端子１１−１２
間に接続されたグロープラグ３乃至６によって、出力端
子１１から出力端子１２に向う正方向又は出力端子１２
から出力端子１１に向う逆方向のいずれか一方の方向で
供給されうるようにするため、グロープラグ通電制御装
置１は、バッテリ２とグロープラグ３乃至６との間に配
置される一組のスイッチ１３．１４を含んで成るリレー
１５を備えている。スイッチ１３の可動接点１３ａはバ
ッテリ２の正極に接続され、その固定接点１３ｂは出力
端子１１に接続され、他の固定接点１３ｃはスイッチ１
６を介して出力端子１２に接続されている。一方、スイ
ッチ１４の可動接点１４ａはバッテリ２の負極に接続さ
れると共にアースされ、その固定接点１４ｂ、１４ｃは
、スイッチ１３の固定接点１３Ｃ，１３ｂにそれぞれ接
続されている。これらのスイッチ１３．１４はリレーコ
イル１７の通電状態に応じて実線又は点線で示されるよ
うに切り換えられる。図示の実施例では、リレーコイル
１７が消勢されている場合にはスイッチ１３．１４はそ
れぞれ実線で示されるように切り換えられており、リレ
ーコイル１７が後述するスイッチ制御回路１８によって
励磁されるとスイッチ１３．１４はそれぞれ点線で示さ
れるように切り換えられる。

したがって、スイッチ１３．１４が実線で示されるよう
に切り換えられているとバッテリ２からの電流を各グロ
ープラグに対して正方向に供給し、一方、スイッチ１３
．１４が点線で示されるように切り換えられている場合
にはバッテリ２からの電流を各グロープラグに対して逆
方向に供給しろる状態となる。

スイッチ１６はグロープラグ３乃至６に対する急速予熱
電流の供給をオン、オフするためのスイッチであり、公
知のキースイッチ２２からの信号に応答して作動する予
熱制御ユニット（Ｃ７０）１９からの第１予熱制御信号
Ｓ、に応答してオン。

オフされる。グロープラグ３乃至６の急速予熱動作の終
了後、アフターグロー動作等を行なわせる目的で、スイ
ッチ１６と並列に、スイッチ２０と電流制限抵抗器２１
との直列回路が接続されている。スイッチ２０のオン、
オフ制御は予熱制御ユニット１９からの第２予熱制御信
号Ｓ２により行なわれる構成であり、スイッチ２０は、
急速予熱動作のためにスイッチ１６が一旦閉じられ、そ
の後急速予熱動作の終了によってスイッチ１６が開かれ
た時に第２予熱制御信号Ｓ２によって閉じられ、所定の
時間だけ閉状態に維持される。

なお、キースイッチ２２の操作に応答して上述の如く第
１及び第２予熱制御信号Ｓ、、Ｓ、を出力する予熱制御
ユニット１９の上述の制御動作は、従来のこの種の予熱
制御ユニットにより実現することが容易にできるもので
あり、したがって、ここでは予熱制御ユニット１９の構
成の詳細を説明するのを省略する。

第２予熱制御信号Ｓ２は、また、スイッチ制御回路１８
にも入力されている。スイッチ制御回路１８は所定の周
期のパルス信号を出力する無安定÷ルチバイブレークか
ら成り、第２予熱制御信号Ｓｚがスイッチ２０を開く第
１の状態にある場合には、第２予熱制御信号Ｓ２によっ
てパルス信号の発生が抑制され、リレー１５は消勢状態
とされる。一方、第２予熱制御信号Ｓ２がスイッチ２゜
を閉じる第２の状態にある場合には、スイッチ制御回路
１８は第２予熱制御信号ｓ２によってパルス信号ｐｓを
出力する状態とされ、パルス信号ｐｓの周期に従ってリ
レー１５の付勢、消勢が繰り返えされ、スイッチ１３．
１４が周期的に切り換えられる。この結果、本実施例に
おいては、急速予熱動作の場合におけるグロープラグ３
乃至６への供給電流の方向は正方向であるが、急速予熱
後におけるスイッチ２０を介して予熱動作期間中は、パ
ルス信号ＰＳの周期に従って、その供給電流の方向が正
逆に周期的に切り換えられることになる。

上述の構成によると、グロープラグ通電制御装置１は、
急速予熱動作終了後の予熱動作期間中、グロープラグ３
乃至６に供給する加熱のための電流の方向を一定の周期
に従って正、逆に交互に切り換える。急速予熱動作期間
は、グロープラグ通電制御装置１による全通電制御期間
に比べて極めて短かいので、上述の如く供給電流の供給
方向が正、逆に交互に切り換えられると、各方向に流れ
る通電量のそれぞれの積算値はほぼ等しくなる。

この結果、グロープラグの各セラミックヒータ部におけ
る変質が有効に防止され、長期間の使用によってもグロ
ープラグ３乃至６は何等の不具合をも生じることがなく
、グロープラグの寿命を従来の通電制御装置を使用する
場合に比べて著しく延ばすことができる。

なお、上記実施例では、グロープラグに対する供給電流
の供給方向を、急速予熱の後においてのみ規則的に変化
させる構成としたが本発明はこの構成に限定されるもの
ではない。すなわち、グロ−プラグへの電流供給方向の
反転周期は、正方向への通電量の積算値と逆方向への通
電量の積算値とが適当な時間間隔で一致するように比較
的長い周期に設定されていてもよく、また、急速予熱動
作時にも電流の供給方向を反転させるようにしてもよい
。したがって、例えば、機関のスタート操作を行なう毎
にグロープラグへの供給電流の方向を反転させる構成と
してもよい。

さらに、本実施例では２端子型のグロープラグを用いた
場合について説明したが、単極型の場合であっても、そ
のハウジングが機関のケーシングから電気的に絶縁され
るように機関のシリンダに装着することにより、第１図
に示すような回路構成を容易に実現することができるこ
とは勿論である。

第２図には本発明によるグロープラグ通電制御装置の他
の実施例の回路図が示されている。第２図に示されるグ
ロープラグ通電制御装置３０は、第１図に示したグロー
プラグ通電制御装置工と同一の目的で、バッテリ２とセ
ラミックヒータ方式のグロープラグ３乃至６との間に設
けられている。

第２図中、第１図の各部と同一の部分には同一の符号を
付し、その説明を省略する。本実施例では、グロープラ
グ３，４及び５，６がそれぞれ図示の如く並列に接続さ
れて２組に分かれており、グロープラグ通電制御袋Ｒ３
０は、急速予熱時にはこれら２組のグロープラグを並列
に接続して予熱し、一方急速予熱終了後のアフターグロ
ー動作時にはこれら２組のグロープラグを直列に接続し
て予熱する形成のものである。

グロープラグ通電制御装置３０は３つの出力端子３１．
３２及び３３を備えており、出力端子３１にはグロープ
ラグ３，４の各一方の端子３ａ。

４ａが共通に接続され、出力端子３２にはグロープラグ
５，６の各一方の端子５ａ、６ａが共通に接続されてい
る。出力端子３３には、グロープラグ３乃至６の各他方
の端子３ｂ乃至６ｂが共通に接続されており、この出力
端子３３はオン、オフスイッチ３４を介して、アースさ
れているバッチＩ７２の負極に接続されている。

出力端子３１．３２は、それぞれに対応して配設された
第１スイツチ３５及び第２スイツチ３６の可動接点３５
ａ、３６ａにそれぞれ接続されている。第１スイツチ３
５及び第２スイツチ３６の各一方の固定接点３５ｂ、３
６ｂは共通に接続されてアースされ、これらの各他方の
固定接点３５ｃ。

３６ｃは共通に接続されてバッテリ２の正極に接続され
ている。

オン、オフスイッチ３４、第１及び第２スイッチ３５．
３６は、制御ユニット３７から出力される制御信号Ｕ、
、Ｕ、及びＵ、によってそれぞれ制御される構成となっ
ている。図示の実施例では、各スイッチは対応する制御
信号のレベルがｒＬＪの場合に実線で示される切換状態
となり、対応する制御信号のレベルがｒＨＪの場合に点
線で示される切換状態となる構成である。

一方、制御ユニット３７には、キースイッチ３８が接続
されており、制御ユニット３７においてはキースイッチ
３８がどの位置にあるかを判別することができ、このキ
ースイッチ３８の操作に応じて、上述の各スイッチを操
作するための制御信号Ｕｌ乃至Ｕ３を出力する。

第３図（ａ）乃至第３図（ｄ）には、キースイッチ３８
の操作に対して得られる制御信号Ｕ、乃至Ｕ。

が示されており、以下、第３図（ａ）乃至第３図（ｄ）
に示されるタイムチャートに基づいて、グロープラグ通
電制御装置３０の動作について説明する。

時刻１＝１．においてキースイッチ３８をＯＦＦ位置か
らＯＮ位置に切り換えると、制御信号Ｕ２３Ｕ３のレベ
ルがいずれもｒＬＪからｒＨＪに変化し、第１及び第２
スイ・ノチ３５，３６がいずれも点線で示されるように
切り換えられ、出力端子３１．３２はバッテリ２の正極
と同電位となる。

このとき制御信号Ｕ、のレベルはｒＬＪのままであり、
オン、オフスイッチ３４は閉状態にあるから、グロープ
ラグ３乃至６はそれぞれバッテリ２に直接接続され、急
速予熱状態となる。しかる後、１＝１２においてキース
イッチ３８をＳＴ位置に切り換えると、所定時間Δｔだ
け経過した１＝１゜において、制御信号Ｕ、のレベルが
ｒＨＪになると同時に制御信号Ｕ２のレベルがｒＬＪと
なる。

この結果、スイッチ３４が開かれ、第１スイツチ３５が
実線で示される切換状態となるので、グロープラグ３．
４の並列回路と、グロープラグ５゜６の並列回路とが直
列となってバッテリ２に接続されることとなる。したが
って、各グロープラグに供給される電流の値は１．＜１
＜３の場合の値の約２となり、グロープラグを過熱する
ことなくグロープラグの温度を所定値に保持するアフタ
ーグロー動作状態に入る。

アフターグロー動作期間中は、出力端子３１−３２間に
現われる電圧の掻性を周期的に反転させ、グロープラグ
に供給される加熱電流の供給方向を周期的に反転させる
ため、ｔ、以後においては制御信号ｕｚ、ｕ：ｌのレベ
ルが所定の周期で同期して反転する。このため、例えば
１＝１４になると、第１スイツチ３５は点線で示される
ように切り換えられ、一方策２スイッチ３６は実線で示
されるように切り換えられ、グロープラグ３乃至６に対
する供給電流の供給方向が反転する。

このようにして、１＝１．において給電が停止されるま
で、グロープラグ３乃至６に対する供給電流の給電方向
を所要の時間間隔で反転させるので、各グロープラグに
対する正逆各方向の給電量のそれぞれの積算値がほぼ等
しくなり、グロープラグ３乃至６の各セラミックヒータ
の変質を有効に防止することができる。

第４図には、本発明によるグロープラグ通電制御装置の
更に他の実施例が示されている。第４図において、第１
図の各部に対応する部分には第１図において使用されて
いる符号と同一の符号を付してその説明を省略する。グ
ロープラグ通電制御装置４０はスイッチ４１．４２を有
し、これらのスイッチ４１．４２の各可動接点４．１ａ
、４２ａは出力端子４３．４４に接続されている。スイ
ッチ４１．４２の各一方の固定接点４１ａ、４２ａは共
通に接続されてバッテリ２の正極に接続され、それらの
各他方の固定接点４１ｂ、４２ｂはバッテリ２の負極と
共にアースされている。スイッチ４１．４２は、キース
イッチ４３に接続されている制御ユニット４４からの制
御信号Ｖ、、Ｖ２によりそれぞれ切換制御される構成と
なっている。

スイッチ４１．４２は、いずれも印加されている制御信
号のレベルがｒＬＪのとき点線で示される切換状態とな
り、そのレベルが「Ｈ」のとき点線で示される切換状態
となる。出力端子４３−４４間には、グロープラグ３乃
至６が並列に接続されており、スイッチ４１．４２の切
換状態に従ってグロープラグ３乃至６に加熱電流が供給
される。

第５図（ｂ）、第５図（ｃ）には、キースイッチ４３の
操作に応じて制御ユニット４０から出力される制御信号
Ｖ、、Ｖ２のレベル変化状態が示されている。以下、第
５図（ａ）乃至第５図（ｃ）に示されるタイムチャート
に基づいてグロープラグ通電制御装置４０の動作につい
て説明する。

時刻１＝１．においてキースイッチ４３が叶Ｆ位置から
ＯＮ位置に切り換えられると、制御信号■、のレベルの
みがｒＨＪとなり、スイッチ４１のみが点線で示される
ように切り換えられる。したがって、出力端子４３から
４４に向かう方向に予熱電流が供給され、グロープラグ
３乃至６は急速に予熱される。１＝１ｈにおいて予熱が
完了し、キースイッチ４３がさらにＳＴ位置に切り換え
られると、制御信号■１のレベルは所定の周期でレベル
変化し、グロープラグ３乃至６に予熱が間歇的に流れ、
グロープラグを過熱させることなく所要の温度に維持す
る。１＝１ｃにおいてキースイッチ４３による始動操作
が終了すると、制御信号Ｖ、、Ｖ２が第５図（ｂ）　、
　（ｃ）に示すようニレベル変化し、これにより、グロ
ープラグ３乃至６に電流を間歇的に供給すると共に、そ
の供給電流の袷、電力量が給電のたびに交互に反転する
。すなわち、キースイッチ４３がＳＴ位置から、ＯＮ位
置へ切り換えられたとき（ｔ＝ｔＣ）、制御信号■、の
レベルがｒＬＪとなり、グロープラグ３乃至６への通電
が停止される。しかる後、１ｄ＜１＜１．において制御
信号■２のレベルのみがｒＨＪとなり、この期間中、出
力端子４４から４３に向けてグロープラグ３乃至６に電
流が供給される。次いで、（、＜１＜１ｇにおいては制
御信号ｖ１のレベルのみがｒＨＪとなり、出力端子４３
から４４に向けてグロープラグ３乃至６に電流が供給さ
れる。

以後同様にしてリレー４１．４２が操作され、グロープ
ラグ３乃至６には予熱電流が間歇的に、正方向又は逆方
向に交互に給電される。この結果、各グロープラグに対
する正逆各方向の給電量のそれぞれの積算値がほぼ等し
くなり、グロープラグ３乃至６の各セラミックヒータの
変質を有効に防止することができる。

なお、上に述べた実施例では、急速予熱時においては給
電方向の変更を行なっていないが、急速予熱期間は全体
の予熱時間に比べて極くわずかの期間であるから、特に
問題は生じない。

（効　果） 本発明によれば、上述の如く、セラミックヒータに供給
される電流の向きを適宜の時間間隔で反転させることに
より正逆各方向の通電量のそれぞれの積算値がほぼ等し
くなるようにしたので、セラミックヒータのセラミック
部材の変質を有効に防止し、セラミックグロープラグを
長期間に亘って安定に使用することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるグロープラグ通電制御装置の一実
施例を示す回路図、第２図は本発明の他の実施例を示す
回路図、第３図（ａ）乃至第３図（ｄ）は第２図に示す
装置の作動を説明するためのタイムチャート、第４図は
本発明の更に他の実施例を示す回路図、第５図（ａ）乃
至第５図（ｃ）は第４図に示す装置の作動を説明するた
めのタイムチャートである。 １．３０．４０・・・グロープラグ通電制御装置、３乃
至６・・・グロープラグ、１３，１４，４１．４２・・
・スイッチ、１８・・・スイッチ制御回路、３５・・・
第１スイツチ、３６・・・第２スイツチ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １．　セラミックヒータを有するグロープラグの予熱の
   ための通電制御を行なうグロープラグ通電制御装置にお
   いて、直流電源とグロープラグとの間に設けられ該直流
   電源から前記グロープラグへ供給される予熱電流の供給
   方向を正逆に反転するためのスイッチ手段と、前記グロ
   ープラグに対する正方向への通電量の積算値と逆方向へ
   の通電量の積算値とが実質的に等しくなるように前記ス
   イッチ手段を所要の時間間隔で切り換えるように制御す
   るスイッチ制御手段とを備えて成ることを特徴とするグ
   ロープラグ通電制御装置。