JP3617572B2

JP3617572B2 - Energization control method for intake preheater for diesel engine

Info

Publication number: JP3617572B2
Application number: JP11263496A
Authority: JP
Inventors: 秀利鈴木; 靖一波多野
Original assignee: Kokusan Denki Co Ltd
Current assignee: Kokusan Denki Co Ltd
Priority date: 1996-05-07
Filing date: 1996-05-07
Publication date: 2005-02-09
Anticipated expiration: 2016-05-07
Also published as: JPH09296758A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ディーゼルエンジンの吸気を予熱するために用いる吸気予熱装置の通電制御方法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、燃料の圧縮に伴って生じる自己着火により点火される。従って、機関の温度が低いときにその始動性を良好にするためには、機関の始動操作を行う前に燃焼室に供給される吸気を予熱することが必要とされる。また最近では、機関の始動直後の回転数を安定にしたり、排気ガスの色を改善したりするために、機関が始動した後も吸気を予熱することが行われている。機関始動前の吸気の予熱をプリヒート、機関が始動した後の吸気の予熱をアフタヒートと呼ぶ。
【０００３】
プリヒート及びアフタヒートを行う吸気予熱装置としては、機関の燃焼室内に取り付けられるグロープラグ（電気ヒータを備えたプラグ）や、機関の吸気通路に取り付けられるエアヒータ（電気ヒータ）を用いるのが一般的である。
【０００４】
従来、プリヒートは、吸気予熱装置の電気ヒータに通電する時間（以下プリヒート時間と呼ぶ。）を機関の温度の如何に係わりなく一定とする方法か、または、機関の冷却水の温度を検出して、該プリヒート時間を冷却水の温度に応じて連続的に変化させる方法により行っていた。
【０００５】
またアフタヒートは、機関の冷却水の温度が一定値以下の場合にのみ行われるが、その際の通電時間は予め定められた一定の長さに固定されていた。
【０００６】
図５はプリヒート及びアフタヒートを行わせる場合に従来行われていた通電制御のタイムチャートを示したものである。同図（Ａ）はエンジン始動用モータ及び吸気予熱装置を含む電装品負荷への通電を制御するキースイッチの動作を示したもので、同図においてＯＦＦ，ＯＮ及びＳＴはそれぞれ、キースイッチの可動接点が、すべての負荷への通電を停止するオフ位置、始動用モータ以外の電装品負荷への通電を行うオン位置（機関の運転時の位置）、及び始動用モータへの通電とその他の電装品負荷への通電とを行う始動位置にあることを示している。また図５（Ｂ）は吸気予熱装置への通電の有無の表示を行う予熱表示ランプの動作を示し、同図（Ｃ）は吸気予熱装置の駆動回路に設けられて、吸気予熱装置に通電する際にオン状態にされる予熱装置駆動用スイッチの動作を示している。予熱装置駆動用スイッチとしてはリレーや半導体スイッチ等の電気的にオンオフ制御が可能なスイッチが用いられている。
【０００７】
図５に見られるように、吸気予熱装置の通電を制御する従来の制御方法においては、キースイッチが開かれているときに予熱装置駆動用スイッチがオフ状態にあり、吸気予熱装置への通電は遮断されている。このとき予熱表示ランプは消灯状態にあり、吸気の予熱が行われていないことを表示している。
【０００８】
キースイッチがオン位置（ＯＮ）に切り換えられると、予熱装置駆動用スイッチがオン状態にされて吸気予熱装置に通電され、プリヒートが開始される。このとき予熱表示ランプが点灯して、吸気予熱装置への通電（プリヒート）が行われていることを表示する。吸気予熱装置への通電時間が所定のプリヒート時間ｔp に達すると、予熱装置駆動用スイッチがオフ状態にされ、吸気予熱装置への通電が遮断されてプリヒートが停止させられるとともに、予熱表示ランプが消灯させられる。その後予熱表示ランプが消灯したことを確認した運転者がキースイッチを始動位置（ＳＴ）に切り換えると、始動用モータが駆動されると同時に、機関の始動を容易にするために吸気予熱装置への通電が再開される。始動用モータの回転により機関が始動すると、キースイッチがオン位置（ＯＮ）に戻されるが、吸気予熱装置への通電はそのまま継続される。キースイッチがオン位置（ＯＮ）に戻された時点からアフタヒートが開始され、キースイッチがオン位置に戻された時刻からの経過時間が、プリヒート時間ｔp よりも十分に長く設定されたアフタヒート時間ｔa に達した時に予熱装置駆動用スイッチがオフ状態にされる。これにより、吸気予熱装置への通電が遮断されるためアフタヒートが終了する。予熱表示ランプはプリヒートが終了した時刻以降は消灯状態に保持される。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
従来の吸気予熱装置の通電制御方法においては、予め定められた設定時間ｔa の間吸気予熱装置に一定の駆動電流を流し続けるようにしていたが、このような通電制御を行うと、吸気予熱装置のヒータの温度が必要以上に上昇するため、該ヒータの寿命が短くなるという問題があった。特に吸気予熱装置として、エンジンの燃焼室内の高温雰囲気に直接さらされるグロープラグを用いる場合には、アフタヒート時にその温度が著しく上昇するため、ヒータが早期に損傷する恐れがあった。
【００１０】
また吸気予熱装置として用いられているグロープラグ及びエアヒータのいずれも電気ヒータであるため、通電時には大電力を消費する。そのため、プリヒートよりもかなり長い時間行われるアフタヒートの間中吸気予熱装置に供給する駆動電流を一定に保持した場合には、予熱装置の電源であるバッテリにかかる負担が大きくなり、該バッテリの電圧が大きく低下することがあった。
【００１１】
また吸気予熱装置に通電してアフタヒートを行っている間は、機関に取り付けられた発電機から充電回路を通してバッテリに供給される充電電流が大きくなるため、該発電機が機関にとって大きな負荷となり、この負荷の増大が機関の出力の低下と燃費の低下とを招くという問題があった。
【００１２】
本発明の目的は、アフタヒートを行う際に吸気予熱装置に供給する駆動電流の平均値を小さくして、吸気予熱装置の温度が過度に上昇するのを防止するとともに、アフタヒート時に吸気予熱装置を駆動するバッテリ及び該バッテリを充電する発電機にかかる負担を軽減することができるようにしたディーゼルエンジン用吸気予熱装置の通電制御方法を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ディーゼルエンジンの始動前に吸気予熱装置に通電して該エンジンの燃焼室に供給される空気を予熱するプリヒートと、ディーゼルエンジンが始動した後に吸気予熱装置に通電して燃焼室に供給される吸気を予熱するアフタヒートとを行わせるディーゼルエンジン用吸気予熱装置の通電制御方法に係わるものである。
【００１４】
本発明においては、吸気予熱装置に供給する駆動電流をオンオフする予熱装置駆動用スイッチと、エンジンの冷却水の温度を検出する温度センサとを設けておき、アフタヒートを開始する際に、予熱装置駆動用スイッチのオン動作回数の設定値を冷却水の温度が高い場合ほど小さくするように、温度センサにより検出された冷却水の温度に応じて決定する。そして、アフタヒートを行う際には、温度センサによりエンジンの冷却水の温度が設定値以下であることが検出されているときに予熱装置駆動用スイッチを設定されたデューティ比でオンオフさせる動作を開始させて電気ヒータへの通電を間欠的に行わせる。吸気予熱装置への通電を開始した後、冷却水の温度が設定値を超えたことが検出された時、または予熱装置駆動用スイッチのオン動作の回数が設定値に達した時に予熱装置駆動用スイッチをオフ状態に保持して吸気予熱装置への間欠通電を停止させる。
【００１５】
上記のように、アフタヒートを行わせる際に吸気予熱装置への通電を間欠的に行わせるようにすると、吸気予熱装置に流れる駆動電流の平均値が低くなるため、吸気予熱装置を駆動するバッテリ及び該バッテリを充電する発電機にかかる負担を軽減することができ、アフタヒートを行う際にバッテリの電圧が大幅に低下したり、機関の出力が低下したりするのを防ぐことができる。
【００１６】
また吸気予熱装置への通電を間欠的に行わせると、吸気予熱装置の電気ヒータの温度が過度に上昇するのを防ぐことができるため、吸気予熱装置の寿命が短くなるのを防ぐことができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
図１は本発明に係る通電制御方法を実施するために用いる通電制御装置の構成例を示したもので、同図において１は負極が接地されたバッテリ、２は可動接点２ａと、該可動接点が接触する固定接点２ｂ，２ｃ及び２ｄとを備えたキースイッチである。バッテリ１は内燃機関に取り付けられた図示しない磁石発電機の出力により充電回路を通して充電される。キースイッチ２の可動接点２ａは、キーにより操作されて、固定接点２ｂに接触するオフ位置（ＯＦＦ）と、固定接点２ｃに接触するオン位置（ＯＮ）と、固定接点２ｃに接触した状態を保って固定接点２ｄに接触する始動位置（ＳＴ）とに切換えられるようになっており、キースイッチ２の可動接点２ａはバッテリ１の正極端子に接続されている。キースイッチの固定接点２ｂは遊び接点となっており、固定接点２ｃはダイオードＤ1 を通してヘッドランプ等の電装品負荷３の非接地側の電源端子に接続されている。また固定接点２ｄはダイオードＤ2 のアノードに接続され、該ダイオードＤ2 のカソードと接地間に電磁リレー４の励磁コイル４ａが接続されている。電磁リレー４は励磁コイル４ａが励磁されたときに閉じる接点４Ａを有していて、該接点４Ａの一端がバッテリ１の正極端子に接続されている。接点４Ａの他端と接地間に始動用電動機５が接続され、該始動用電動機５と電磁リレー４とにより、エンジン始動装置６が構成されている。
【００１８】
キースイッチの固定接点２ｃにはまた、予熱表示ランプ７の一端と電磁リレー８の励磁コイル８ａの一端とが接続され、予熱表示ランプ７の他端はエミッタが接地されたＮＰＮトランジスタＴＲ1 のコレクタに、また励磁コイル８ａの他端はエミッタが接地されたＮＰＮトランジスタＴＲ2 のコレクタにそれぞれ接続されている。
【００１９】
電磁リレー８は励磁コイル８ａが励磁されたときに閉じる接点８Ａを有していて、該接点８Ａの一端はバッテリ１の正極端子に接続されている。接点８Ａの他端は吸気予熱装置９の電気ヒータ９ａの一端に接続され、該電気ヒータの他端は接地されている。この例では、電磁リレー８により、電気ヒータに供給する駆動電流をオンオフする予熱装置駆動用スイッチが構成されている。
【００２０】
一般に吸気予熱装置９としては、エンジンの燃焼室内に取り付けるグロープラグと、吸気通路に取り付けるエアヒータとが用いられているが、本発明はこれらいずれの吸気予熱装置が用いられる場合にも適用することができる。
【００２１】
図１の装置においてはまた、キースイッチ２がオン位置に切り換えられたときに可動接点２ａ及び固定接点２ｃとダイオードＤ1 とを通して電源端子１０ａにバッテリ電圧が与えられて動作する制御装置１０が設けられ、該制御装置１０からトランジスタＴＲ1 及びＴＲ2 のベースにベース電流が与えられるようになっている。
【００２２】
エンジンの冷却水の温度を検出するため、感温抵抗素子等を用いた温度センサ１１が設けられ、該温度センサ１１の検出出力が制御装置１０に入力されている。またキースイッチの可動接点が始動位置にあるか否かを検出するため、キースイッチ２の可動接点２ａ及び固定接点２ｄとダイオードＤ2 とを通して与えられるバッテリ電圧がキースイッチの状態検出信号として制御装置１０に入力されている。
【００２３】
図１の装置を用いて本発明を実施する場合には、制御装置１０によってトランジスタＴＲ1 及びＴＲ2 をオンオフ制御することにより、ディーゼルエンジンの始動前に吸気予熱装置９の電気ヒータ９ａに通電して該エンジンの燃焼室に供給される空気を予熱するプリヒートと、エンジンが始動した後に吸気予熱装置９の電気ヒータ９ａに通電して燃焼室に供給される吸気を予熱するアフタヒートとを行わせる。そして、アフタヒートを行う際には、温度センサ１１によりエンジンの冷却水の温度が設定値以下であることが検出されているときに予熱装置駆動用スイッチ（電磁リレー８）を設定されたデューティ比でオンオフさせて電気ヒータへの通電を間欠的に行わせる。電気ヒータへの通電を開始した後、冷却水の温度が設定値を超えたことが検出された時、または予熱装置駆動用スイッチ（電磁リレー８）のオン動作の回数ｎが設定値ｎs に達した時に予熱装置駆動用スイッチをオフ状態に保持して電気ヒータ９ａへの間欠通電を停止させる。
【００２４】
図２は本発明により吸気予熱装置９への通電を制御する場合の制御動作の一例を示すタイムチャートを図２に示した。図２に示した例の制御動作は下記の通りである。
【００２５】
時刻ｔ1 においてキースイッチ２がオン位置（ＯＮ）に切り換えられると、バッテリ１の電圧がダイオードＤ1 を通して制御装置１０の電源端子１０ａに与えられるため、該制御装置が動作を開始する。制御装置は先ず温度センサ１１により検出された冷却水温度からプリヒート時間ｔp を決定し、次いで、トランジスタＴＲ1 及びＴＲ2 に決定されたプリヒート時間ｔp の間ベース電流を与える。これによりトランジスタＴＲ1 及びＴＲ2 を導通させる。トランジスタＴＲ1 の導通により予熱表示ランプ５を点灯させる。またトランジスタＴＲ2 の導通によりリレー８の励磁コイル８ａを励磁して該リレーの接点８Ａを閉じ、バッテリ１から接点８Ａを通して吸気予熱装置９の電気ヒータ９ａに通電することによりプリヒートを行わせる。制御装置１０は、キースイッチ２がオン位置に切り換えられた後、プリヒート時間ｔp が経過したときの時刻ｔ2 において、トランジスタＴＲ1 及びＴＲ2 へのベース電流の供給を停止してこれらのトランジスタをオフ状態にする。トランジスタＴＲ1 をオフ状態にすることにより予熱表示ランプ７を消灯させる。またトランジスタＴＲ2 をオフ状態にすることによりリレー８の励磁コイル８ａを非励磁状態にして接点８Ａを開き、吸気予熱装置９への通電を停止させる。
【００２６】
運転者は、予熱表示ランプ７の消灯によりプリヒートが終了したことを確認し、キースイッチを操作して、時刻ｔ3 において該キースイッチの可動接点２ａを始動位置（ＳＴ）に切り換える。これにより、始動装置６の電磁リレー４の励磁コイル４ａを励磁して接点４Ａを閉じ、始動用電動機５に通電する。キースイッチの可動接点が始動位置に切り換えられた時にトランジスタＴＲ2 をオン状態にし、これによりリレー８の接点８Ａを閉じて吸気予熱装置９への通電を再開させる。この始動操作の際の吸気予熱装置への通電は、機関の始動を容易にするために行うものである。
【００２７】
始動用電動機５の回転により機関が始動したことが確認されると、キースイッチ２の可動接点がオン位置（ＯＮ）に戻される。制御装置１０は、キースイッチの可動接点がオン位置に戻されたときの時刻ｔ4 をアフタヒートの開始時刻として、該時刻ｔ4 から一定のオン時間ｔonを計測し、該オン時間が経過した時にトランジスタＴＲ2 をオフ状態にして吸気予熱装置９への通電を中断させる。トランジスタＴＲ2 がオフ状態になったときの時刻から一定のオフ時間ｔoff を計測し、該オフ時間ｔoff が計測されたときにトランジスタＴＲ2 をオン状態にする。以下同様にして、トランジスタＴＲ2 のオン動作とオフ動作とを交互に行わせることにより、予熱装置駆動用スイッチ（リレー８）を一定時間ｔonの間オン状態にするオン動作と一定時間ｔoff の間オフ状態にするオフ動作とを交互に行わせ、吸気予熱装置９への通電を所定の周期τ（＝ｔon＋ｔoff ）で間欠的に行わせる。この間トランジスタＴＲ2 のオン動作（予熱装置駆動用スイッチのオン動作）の回数ｎを計測し、該オン動作の回数ｎが設定値ｎs に達したときの時刻ｔ5 をアフタヒートの終了時刻とする。アフタヒートの終了時刻ｔ5 以降は、トランジスタＴＲ2 へのベース電流の供給を停止させて該トランジスタＴＲ2 をオフ状態に保持し、予熱装置駆動用スイッチをオフ状態に保持する。トランジスタＴＲ1 は、プリヒートが終了した時刻ｔ2 以降オフ状態に保持し、プリヒートが終了した後は予熱表示ランプ７を消灯状態に保持する。
【００２８】
上記の制御を行うに当っては、吸気予熱装置に設けられるヒータの温度を制限値以下に制限するように（過度に上昇させないように）、予熱駆動用スイッチのオンオフのデューティ比Ｄf ＝ｔon／（ｔon＋ｔoff ）を適当な値に設定し、機関の回転を安定させ、排気ガスの色を改善するために必要な吸気温度が得られるように、吸気予熱装置の電気ヒータの容量を考慮して、予熱駆動用スイッチのオン動作の回数ｎの設定値ｎs を、エンジンの冷却水温度に応じて適当な値に設定しておく。予熱駆動用スイッチのオン動作の回数の設定値ｎs は、アフタヒートを開始する前に温度センサ１１の検出出力に応じて決定しておくようにしてもよく、またアフタヒートを行っている途中で温度センサ９の検出出力に応じて適宜に変更するようにしてもよい。
【００２９】
なお吸気予熱装置に設けられる電気ヒータの温度の制限値は、吸気の予熱に必要な熱量を得ることと、該ヒータの寿命の延長を図ることとを考慮して適当な値に設定する。
【００３０】
アフタヒートを行っている間に、ある時刻で温度センサ１１によりエンジンの冷却水温度が設定値を超えたことが検出されたときには、その時刻以降トランジスタＴＲ2 をオフ状態に保持して吸気予熱装置への通電を停止させる。
【００３１】
図３は、プリヒート時間ｔp とエンジンの冷却水温度Ｔとの関係及び冷却水温度とアフタヒートとの関係の一例を示したもので、この例では、冷却水温度が−２０℃付近に設定された設定値Ｔ1 以下のときにプリヒート時間ｔp を最大値ｔpmaxに固定し、設定温度Ｔ1 から＋５℃付近に設定された設定温度Ｔ2 までの範囲でプリヒート時間ｔp を冷却水温度の上昇に伴って最大値ｔpmaxから最小値ｔpminまで連続的に短縮していく。設定温度Ｔ2 を超える範囲では、プリヒート時間ｔp をｔpminに固定する。
【００３２】
また図３に示した例では、機関が始動した際の冷却水温度が５０℃付近に設定された設定値Ｔ3 以下のときにアフタヒートを行わせ、機関が始動した時点で冷却水温度が設定値Ｔ3 を超えているときにはアフタヒートを行わせない。またアフタヒートを行っている途中で冷却水温度が設定値Ｔ3 を超えたときにも、アフタヒートを中止させる。
【００３３】
図２に示した例では、時刻ｔ4 でアフタヒートを開始させる際に、オン状態にあるトランジスタＴＲ2 をそのままオン状態にして、予熱装置駆動用スイッチ（リレー８）のオン状態からアフタヒートを開始させるようにしたが、図４に示したように、予熱駆動用スイッチのオフ状態からアフタヒートを開始させるようにしてもよい。図４に示したようにアフタヒートを行わせる場合には、アフタヒートの開始時刻ｔ4 でトランジスタＴＲ2 をオフ状態にし、一定のオフ時間ｔoff が経過した後に該トランジスタＴＲ2 をオン状態にする。トランジスタＴＲ2 がオン状態になった後所定のオン時間ｔonが経過したときに該トランジスタＴＲ2 をオフ状態にする。以下同様にして、トランジスタＴＲ2 のオン動作とオフ動作とを交互に行わせることにより、予熱装置駆動用スイッチ（リレー８）を一定時間ｔonの間オン状態にするオン動作と一定時間ｔoff の間オフ状態にするオフ動作とを交互に行わせ、吸気予熱装置９への通電を所定の周期τで間欠的に行わせる。
【００３４】
図２または図４に示したような制御動作を行う制御装置１０は、例えばマイクロコンピュータを用いることにより容易に実現することができる。
【００３５】
本発明を実施するに際して、予熱駆動用スイッチのオンオフのデューティ比Ｄf を一定値に固定してもよいが、エンジンの冷却水温度に応じて変化させる（吸気予熱装置への通電電流をＰＷＭ制御する）ようにしてもよい。
【００３６】
また上記の説明では、予熱駆動用スイッチのオン動作回数の設定値ｎs を、エンジンの冷却水温度に応じて決定するとしたが、該オン動作回数の設定値ｎs を決定するための条件として、更に他の条件、例えばエンジンの負荷状態を加えるようにしてもよい。例えば、エンジンの冷却水温度が同じ場合であっても、エンジンの負荷が重いときには予熱駆動用スイッチのオン動作回数の設定値を小さくするようにしてもよい。
【００３７】
本発明においては、上記のようにオン動作回数の設定値ｎs を冷却水温度に応じて決定するか、または冷却水温度とエンジンの負荷状態との双方に応じて決定するようにするのが好ましいが、本発明はこれに限定されるものではなく、冷却水温度やエンジンの負荷状態の如何に係わりなく、予熱装置駆動用スイッチのオン動作回数の設定値を一定としてもよい。
【００３８】
上記の例では、予熱装置駆動用スイッチとしてリレー８を用いたが、該スイッチとして半導体スイッチを用いるようにしてもよいのはもちろんである。
【００３９】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、アフタヒートを行わせる際に吸気予熱装置への通電を間欠的に行わせるようにしたので、該電気ヒータに流れる駆動電流の平均値を低くして、吸気予熱装置を駆動するバッテリ及び該バッテリを充電する発電機にかかる負担を軽減することができ、アフタヒートを行う際にバッテリの電圧が大幅に低下したり、機関の出力が低下したりするのを防ぐことができる。
【００４０】
また本発明によれば、アフタヒートを行う際に吸気予熱装置への通電を間欠的に行わせるので、吸気予熱装置の電気ヒータの温度が過度に上昇するのを防いで吸気予熱装置の寿命が短くなるのを防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の方法を実施するために用いる通電制御装置の構成を示した構成図である。
【図２】本発明の通電制御方法による場合の制御動作の一例を示したタイムチャートである。
【図３】エンジンの冷却水温度とプリヒート時間との関係及び冷却水温度とアフタヒートとの関係の一例を示した線図である。
【図４】本発明の通電制御方法による場合の制御動作の他の例を示したタイムチャートである。
【図５】従来の通電制御方法による場合の制御動作を示したタイムチャートである。
【符号の説明】
１バッテリ
２キースイッチ
８電磁リレー（予熱装置駆動用スイッチ）
９吸気予熱装置
１０制御装置
１１温度センサ
ＴＲ2 トランジスタ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an energization control method for an intake preheating device used for preheating intake air of a diesel engine.
[0002]
[Prior art]
The diesel engine is ignited by self-ignition that occurs as the fuel is compressed. Therefore, in order to improve the startability when the temperature of the engine is low, it is necessary to preheat the intake air supplied to the combustion chamber before starting the engine. Recently, in order to stabilize the rotational speed immediately after the engine is started and to improve the color of the exhaust gas, the intake air is preheated after the engine is started. The preheating of the intake air before starting the engine is called preheating, and the preheating of the intake air after starting the engine is called afterheating.
[0003]
As an intake preheating device that performs preheating and afterheating, it is common to use a glow plug (plug with an electric heater) attached to the combustion chamber of the engine or an air heater (electric heater) attached to the intake passage of the engine. .
[0004]
Conventionally, preheating is a method in which the time for energizing the electric heater of the intake preheating device (hereinafter referred to as preheating time) is constant regardless of the engine temperature, or the temperature of the engine cooling water is detected. The preheating time is continuously changed according to the temperature of the cooling water.
[0005]
Further, after-heating is performed only when the temperature of the cooling water of the engine is equal to or lower than a certain value, the energization time at that time is fixed to a predetermined constant length.
[0006]
FIG. 5 shows a time chart of energization control that is conventionally performed when preheating and afterheating are performed. FIG. 4A shows the operation of a key switch that controls energization to an electrical component load including an engine starting motor and an intake preheater. In FIG. OFF position where contacts stop energizing all loads, ON position where energizing loads of electrical components other than the starting motor (position during engine operation), energizing starting motor and other electrical components It shows that the vehicle is in the starting position for energizing the product load. FIG. 5B shows the operation of a preheating indicator lamp that displays whether or not the intake air preheating device is energized, and FIG. 5C is provided in the drive circuit of the intake air preheating device to energize the intake air preheating device. The operation of the preheater drive switch that is turned on is shown. As the preheating device driving switch, a switch such as a relay or a semiconductor switch that can be electrically turned on / off is used.
[0007]
As shown in FIG. 5, in the conventional control method for controlling energization of the intake preheater, the preheater drive switch is in an off state when the key switch is opened, and the intake preheater is energized. Blocked. At this time, the preheating indicator lamp is in the off state, indicating that the preheating of the intake air is not being performed.
[0008]
When the key switch is switched to the ON position (ON), the preheating device driving switch is turned on, the energization of the intake air preheating device is started, and preheating is started. At this time, the preheating display lamp is turned on to indicate that energization (preheating) to the intake preheating device is being performed. When the energization time to the intake preheater reaches a predetermined preheat time tp, the preheater drive switch is turned off, the energization to the intake preheater is cut off, the preheat is stopped, and the preheat indicator lamp is turned off. Be made. Then, when the driver who confirms that the preheat indicator lamp has been turned off switches the key switch to the start position (ST), the starter motor is driven, and at the same time, the intake preheater is connected to the intake preheater to facilitate the start of the engine. Energization is resumed. When the engine is started by the rotation of the starting motor, the key switch is returned to the ON position (ON), but energization to the intake preheating device is continued as it is. After heat is started from the time when the key switch is returned to the ON position (ON), and the elapsed time from the time when the key switch is returned to the ON position is set to an after heat time ta set sufficiently longer than the preheat time tp. When this is reached, the preheater drive switch is turned off. As a result, the energization of the intake preheating device is interrupted, and thus the after heat is completed. The preheating display lamp is held off after the time when the preheating is finished.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
In the conventional energization control method of the intake preheating device, a constant drive current is continuously supplied to the intake preheating device for a predetermined set time ta. However, when such energization control is performed, the intake preheating device Since the heater temperature rises more than necessary, there is a problem that the life of the heater is shortened. In particular, when a glow plug that is directly exposed to a high-temperature atmosphere in the combustion chamber of the engine is used as the intake preheating device, the temperature of the glow plug rises significantly during after-heating, so that the heater may be damaged early.
[0010]
In addition, since both the glow plug and the air heater used as the intake air preheating device are electric heaters, a large amount of power is consumed when energized. For this reason, if the drive current supplied to the intake preheater is kept constant during the afterheat, which is considerably longer than the preheat, the burden on the battery that is the power source of the preheater increases, and the voltage of the battery There was a significant decline.
[0011]
While the intake preheating device is energized and after-heating is performed, the charging current supplied to the battery from the generator attached to the engine through the charging circuit increases, and this generator becomes a heavy load on the engine. There has been a problem that an increase in load causes a decrease in engine output and fuel consumption.
[0012]
The object of the present invention is to reduce the average value of the drive current supplied to the intake air preheating device when performing afterheating, thereby preventing the temperature of the intake air preheating device from rising excessively and driving the intake air preheating device during afterheating. It is an object of the present invention to provide a method for controlling energization of an intake preheating device for a diesel engine, which can reduce a burden on a battery to be charged and a generator for charging the battery.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
The present invention provides preheating for energizing an intake preheating device before starting a diesel engine to preheat air supplied to the combustion chamber of the engine, and energizing the intake preheating device for supplying to the combustion chamber after the diesel engine starts. The present invention relates to a method for controlling energization of an intake preheating device for a diesel engine that performs afterheating for preheating the intake air.
[0014]
In the present invention, a preheating device driving switch for turning on and off the driving current supplied to the intake air preheating device and a temperature sensor for detecting the temperature of the engine cooling water are provided , and the preheating device is driven when the afterheating is started. The set value of the number of times the switch is turned on is determined in accordance with the temperature of the cooling water detected by the temperature sensor so that the set value becomes smaller as the temperature of the cooling water increases. When performing after heat, when the temperature sensor detects that the temperature of the engine cooling water is equal to or lower than the set value, it starts an operation to turn on and off the preheater drive switch at the set duty ratio. Thus, the electric heater is energized intermittently. After starting energization of the intake preheater, when it is detected that the temperature of the cooling water has exceeded the set value, or when the number of times the preheater drive switch is turned on reaches the set value, The intermittent energization to the intake preheating device is stopped by holding the switch in the off state.
[0015]
As described above, when the energization to the intake air preheating device is intermittently performed when the afterheating is performed, the average value of the drive current flowing through the intake air preheating device is lowered, and therefore the battery for driving the intake air preheating device and The burden on the generator for charging the battery can be reduced, and it is possible to prevent the voltage of the battery from greatly decreasing or the output of the engine from decreasing when performing after-heating.
[0016]
In addition, if the energization of the intake air preheating device is intermittently performed, the temperature of the electric heater of the intake air preheating device can be prevented from excessively rising, so that the life of the intake air preheating device can be prevented from being shortened. .
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 shows an example of the configuration of an energization control apparatus used for carrying out an energization control method according to the present invention. In FIG. 1, 1 is a battery whose negative electrode is grounded, 2 is a movable contact 2a, and the movable contact. Is a key switch provided with fixed contacts 2b, 2c and 2d that come into contact with each other. The battery 1 is charged through a charging circuit by the output of a magnet generator (not shown) attached to the internal combustion engine. The movable contact 2a of the key switch 2 is operated by a key to maintain an off position (OFF) in contact with the fixed contact 2b, an on position (ON) in contact with the fixed contact 2c, and a state in contact with the fixed contact 2c. The movable contact 2 a of the key switch 2 is connected to the positive terminal of the battery 1. The fixed contact 2b of the key switch is an idle contact, and the fixed contact 2c is connected to a power terminal on the non-ground side of the electrical component load 3 such as a headlamp through a diode D1. The fixed contact 2d is connected to the anode of the diode D2, and the exciting coil 4a of the electromagnetic relay 4 is connected between the cathode of the diode D2 and the ground. The electromagnetic relay 4 has a contact 4 </ b> A that closes when the exciting coil 4 a is excited, and one end of the contact 4 </ b> A is connected to the positive terminal of the battery 1. A starter motor 5 is connected between the other end of the contact 4A and the ground, and the starter motor 5 and the electromagnetic relay 4 constitute an engine starter 6.
[0018]
One end of the preheating indicator lamp 7 and one end of the exciting coil 8a of the electromagnetic relay 8 are connected to the fixed contact 2c of the key switch. The other end of the preheating indicator lamp 7 is connected to the collector of the NPN transistor TR1 whose emitter is grounded. The other end of the exciting coil 8a is connected to the collector of an NPN transistor TR2 whose emitter is grounded.
[0019]
The electromagnetic relay 8 has a contact 8 </ b> A that closes when the exciting coil 8 a is excited, and one end of the contact 8 </ b> A is connected to the positive terminal of the battery 1. The other end of the contact 8A is connected to one end of an electric heater 9a of the intake air preheating device 9, and the other end of the electric heater is grounded. In this example, the electromagnetic relay 8 constitutes a preheating device driving switch for turning on and off the driving current supplied to the electric heater.
[0020]
Generally, as the intake preheater 9, a glow plug attached to the combustion chamber of the engine and an air heater attached to the intake passage are used. However, the present invention can be applied to any of these intake preheaters. it can.
[0021]
In the apparatus of FIG. 1, there is also provided a control device 10 which operates when a battery voltage is applied to the power supply terminal 10a through the movable contact 2a, the fixed contact 2c and the diode D1 when the key switch 2 is switched to the ON position. A base current is applied from the control device 10 to the bases of the transistors TR1 and TR2.
[0022]
In order to detect the temperature of the cooling water of the engine, a temperature sensor 11 using a temperature sensitive resistance element or the like is provided, and a detection output of the temperature sensor 11 is input to the control device 10. In addition, in order to detect whether or not the movable contact of the key switch is in the starting position, the battery voltage supplied through the movable contact 2a and fixed contact 2d of the key switch 2 and the diode D2 is used as a key switch state detection signal. Has been entered.
[0023]
In the case of carrying out the present invention using the apparatus shown in FIG. 1, the control device 10 controls the transistors TR1 and TR2 to be turned on and off, thereby energizing the electric heater 9a of the intake preheating device 9 before starting the diesel engine. Preheating for preheating the air supplied to the combustion chamber of the engine and afterheating for preheating the intake air supplied to the combustion chamber by energizing the electric heater 9a of the intake preheating device 9 after the engine is started are performed. When performing after heat, when the temperature sensor 11 detects that the temperature of the engine coolant is equal to or lower than the set value, the preheater drive switch (electromagnetic relay 8) is set at the set duty ratio. The electric heater is energized intermittently by turning it on and off. After the energization of the electric heater is started, it is detected that the temperature of the cooling water has exceeded the set value, or the number n of ON operations of the preheating device drive switch (electromagnetic relay 8) reaches the set value ns. At this time, the preheating device driving switch is kept in the OFF state, and the intermittent energization to the electric heater 9a is stopped.
[0024]
FIG. 2 is a time chart showing an example of the control operation when the energization to the intake air preheating device 9 is controlled according to the present invention. The control operation of the example shown in FIG. 2 is as follows.
[0025]
When the key switch 2 is switched to the ON position (ON) at the time t1, the voltage of the battery 1 is applied to the power supply terminal 10a of the control device 10 through the diode D1, so that the control device starts its operation. The control device first determines the preheat time tp from the coolant temperature detected by the temperature sensor 11, and then applies the base current to the transistors TR1 and TR2 for the determined preheat time tp. This makes the transistors TR1 and TR2 conductive. The preheat indicator lamp 5 is turned on by the conduction of the transistor TR1. Further, the conduction coil of the relay 8 is energized to excite the exciting coil 8a of the relay 8 to close the contact 8A of the relay, and the electric heater 9a of the intake air preheating device 9 is energized from the battery 1 through the contact 8A. At time t2 when the preheat time tp elapses after the key switch 2 is switched to the on position, the control device 10 stops supplying the base current to the transistors TR1 and TR2 and turns off these transistors. To do. The preheating display lamp 7 is turned off by turning off the transistor TR1. Further, by turning off the transistor TR2, the exciting coil 8a of the relay 8 is de-energized, the contact 8A is opened, and the energization to the intake air preheating device 9 is stopped.
[0026]
The driver confirms that preheating has been completed by turning off the preheating display lamp 7, operates the key switch, and switches the movable contact 2a of the key switch to the starting position (ST) at time t3. As a result, the exciting coil 4a of the electromagnetic relay 4 of the starting device 6 is excited to close the contact 4A, and the starting motor 5 is energized. When the movable contact of the key switch is switched to the starting position, the transistor TR2 is turned on, thereby closing the contact 8A of the relay 8 and resuming energization of the intake air preheating device 9. The energization of the intake air preheating device during the starting operation is performed in order to facilitate starting of the engine.
[0027]
When it is confirmed that the engine is started by the rotation of the starting motor 5, the movable contact of the key switch 2 is returned to the ON position (ON). The control device 10 measures the constant on-time ton from the time t4 with the time t4 when the movable contact of the key switch is returned to the on position as the after-heat start time, and the transistor TR2 when the on-time has elapsed. Is turned off to stop energization of the intake air preheating device 9. A fixed off time toff is measured from the time when the transistor TR2 is turned off, and the transistor TR2 is turned on when the off time toff is measured. Similarly, the transistor TR2 is alternately turned on and off to turn on the preheating device driving switch (relay 8) for a predetermined time ton and off for a predetermined time toff. The off-operation for setting the state is alternately performed, and the energization of the intake air preheating device 9 is intermittently performed at a predetermined cycle τ (= ton + toff). During this time, the number n of the on-operations of the transistor TR2 (the on-operation of the preheating device driving switch) is measured, and the time t5 when the number of on-operations n reaches the set value ns is defined as the end time of the after heat. After the after heat end time t5, supply of the base current to the transistor TR2 is stopped, the transistor TR2 is held in the off state, and the preheating device driving switch is held in the off state. The transistor TR1 is kept off after the time t2 when the preheating is finished, and the preheating display lamp 7 is kept in the off state after the preheating is finished.
[0028]
In performing the above control, the on / off duty ratio Df of the preheating drive switch Df = ton / so as to limit the temperature of the heater provided in the intake preheating device to a limit value or less (so as not to increase excessively). Considering the capacity of the electric heater of the intake preheater so that (ton + toff) is set to an appropriate value and the intake air temperature necessary to stabilize the engine rotation and improve the color of the exhaust gas is obtained, The set value ns of the number n of ON operations of the preheating drive switch is set to an appropriate value according to the engine coolant temperature. The set value ns of the number of times the preheating drive switch is turned on may be determined according to the detection output of the temperature sensor 11 before starting the after heat, or during the after heat. You may make it change suitably according to the detection output of 9.
[0029]
The limit value of the temperature of the electric heater provided in the intake preheating device is set to an appropriate value in consideration of obtaining the amount of heat necessary for preheating the intake air and extending the life of the heater.
[0030]
When the temperature sensor 11 detects that the engine coolant temperature has exceeded the set value at a certain time during after-heating, the transistor TR2 is held in the OFF state after that time, and the intake preheater is turned on. Stop energization.
[0031]
FIG. 3 shows an example of the relationship between the preheat time tp and the engine cooling water temperature T and the relationship between the cooling water temperature and the after heat. In this example, the cooling water temperature was set to around -20 ° C. The preheat time tp is fixed to the maximum value tpmax when the set value T1 is less than or equal to the set value T1, and the preheat time tp reaches the maximum value as the cooling water temperature rises within the range from the set temperature T1 to the set temperature T2 set near + 5 ° C It continuously shortens from tpmax to the minimum value tpmin. In a range exceeding the set temperature T2, the preheat time tp is fixed to tpmin.
[0032]
Further, in the example shown in FIG. 3, after-heating is performed when the cooling water temperature when the engine is started is equal to or lower than the set value T3 set to around 50 ° C., and the cooling water temperature is set to the set value when the engine is started. After-heating is not performed when T3 is exceeded. In addition, after-heating is also stopped when the cooling water temperature exceeds the set value T3 during the after-heating.
[0033]
In the example shown in FIG. 2, when the after heat is started at time t4, the transistor TR2 in the on state is turned on as it is, and the after heat is started from the on state of the preheater driving switch (relay 8). However, as shown in FIG. 4, afterheating may be started from the OFF state of the preheating drive switch. When the after heat is performed as shown in FIG. 4, the transistor TR2 is turned off at the after heat start time t4, and the transistor TR2 is turned on after a predetermined off time toff has elapsed. When a predetermined on-time ton has elapsed after the transistor TR2 is turned on, the transistor TR2 is turned off. Similarly, the transistor TR2 is alternately turned on and off to turn on the preheating device driving switch (relay 8) for a predetermined time ton and off for a predetermined time toff. The off-operation for setting the state is alternately performed, and the energization of the intake air preheating device 9 is intermittently performed at a predetermined period τ.
[0034]
The control device 10 that performs the control operation as shown in FIG. 2 or FIG. 4 can be easily realized by using, for example, a microcomputer.
[0035]
In carrying out the present invention, the on / off duty ratio Df of the preheating driving switch may be fixed to a constant value, but is changed according to the engine coolant temperature (the current supplied to the intake preheating device is PWM controlled). You may do it.
[0036]
In the above description, the setting value ns for the number of on operations of the preheating drive switch is determined according to the coolant temperature of the engine. However, as a condition for determining the setting value ns for the number of on operations, Other conditions such as an engine load state may be added. For example, even when the engine coolant temperature is the same, the set value of the number of ON operations of the preheating drive switch may be decreased when the engine load is heavy.
[0037]
In the present invention, it is preferable that the set value ns of the number of ON operations is determined according to the cooling water temperature as described above, or is determined according to both the cooling water temperature and the engine load state. However, the present invention is not limited to this, and the set value of the number of ON operations of the preheating device driving switch may be made constant regardless of the coolant temperature or the engine load state.
[0038]
In the above example, the relay 8 is used as the preheating device driving switch. However, as a matter of course, a semiconductor switch may be used as the switch.
[0039]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, when the afterheating is performed, the intake air preheating device is intermittently energized. Therefore, the average value of the drive current flowing through the electric heater is reduced to reduce the intake air The burden on the battery that drives the preheating device and the generator that charges the battery can be reduced, preventing the battery voltage from drastically decreasing and the engine output from decreasing when performing afterheating. be able to.
[0040]
In addition, according to the present invention, when the afterheating is performed, the intake air preheating device is energized intermittently, so that the temperature of the electric heater of the intake air preheating device is prevented from excessively rising, and the life of the intake air preheating device is shortened. Can be prevented.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram showing a configuration of an energization control device used for carrying out a method of the present invention.
FIG. 2 is a time chart showing an example of a control operation in the case of the energization control method of the present invention.
FIG. 3 is a diagram showing an example of a relationship between engine coolant temperature and preheat time and a relationship between coolant temperature and afterheat.
FIG. 4 is a time chart showing another example of the control operation in the case of the energization control method of the present invention.
FIG. 5 is a time chart showing a control operation in the case of a conventional energization control method.
[Explanation of symbols]
1 Battery 2 Key switch 8 Electromagnetic relay (Preheater drive switch)
9 Intake preheating device 10 Control device 11 Temperature sensor TR2 Transistor

Claims

ディーゼルエンジンの始動前に吸気予熱装置に通電して該エンジンの燃焼室に供給される空気を予熱するプリヒートと、ディーゼルエンジンが始動した後に吸気予熱装置に通電して前記燃焼室に供給される吸気を予熱するアフタヒートとを行わせるディーゼルエンジン用吸気予熱装置の通電制御方法において、
前記吸気予熱装置に供給する駆動電流をオンオフする予熱装置駆動用スイッチと前記エンジンの冷却水の温度を検出する温度センサとを設けておき、
前記アフタヒートを開始する際に、前記予熱装置駆動用スイッチのオン動作回数の設定値を、前記冷却水の温度が高い場合ほど小さくするように、前記温度センサにより検出された冷却水の温度に応じて決定し、
前記アフタヒートを行う際には、前記温度センサによりエンジンの冷却水の温度が設定値以下であることが検出されているときに前記予熱装置駆動用スイッチを設定されたデューティ比でオンオフさせる動作を開始させて前記吸気予熱装置への通電を間欠的に行わせ、
前記吸気予熱装置への通電を開始した後、前記冷却水の温度が設定値を超えたことが検出された時、または前記予熱装置駆動用スイッチのオン動作回数が前記設定値に達した時に前記予熱装置駆動用スイッチをオフ状態に保持して吸気予熱装置への間欠通電を停止させることを特徴とするディーゼルエンジン用吸気予熱装置の通電制御方法。Preheat that preheats the air supplied to the combustion chamber of the engine by energizing the intake preheater before starting the diesel engine, and intake air that is supplied to the combustion chamber by energizing the intake preheater after the diesel engine starts In an energization control method of an intake preheating device for a diesel engine that performs afterheating to preheat
A preheating device driving switch for turning on and off a driving current supplied to the intake air preheating device and a temperature sensor for detecting a temperature of cooling water of the engine are provided;
Depending on the temperature of the cooling water detected by the temperature sensor, the set value of the number of ON operations of the preheating device driving switch is made smaller when the temperature of the cooling water is higher when the afterheating is started. Decide
When performing the after heat, when the temperature sensor detects that the temperature of the engine coolant is equal to or lower than a set value, an operation to turn on and off the preheater drive switch at a set duty ratio is started. Let the intake preheating device be energized intermittently,
Wherein after starting the energization of the intake preheater, when the temperature of the cooling water when it is detected that exceeds a set value, or that on the number of operations of the preheating device drive switch reaches the set value An energization control method for an intake preheater for a diesel engine, wherein the preheater drive switch is held in an off state to stop intermittent energization to the intake preheater.