JPH09296758A - ディーゼルエンジン用吸気予熱装置の通電制御方法 - Google Patents
ディーゼルエンジン用吸気予熱装置の通電制御方法Info
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- Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
- Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
Abstract
できる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。 【解決手段】エンジンが始動した後に吸気予熱装置9に
通電して吸気のアフタヒートを行う際に、吸気予熱装置
9の駆動電流をオンオフする電磁リレー8を所定のデュ
ーティ比でオンオフさせ、リレー8のオン動作の回数が
設定値に達した時に吸気予熱装置9への通電を停止させ
る。
Description
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。
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。
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。
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。
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。
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O
FF,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。
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。
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(O
N)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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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
するため、該設定値は、アフタヒート開始時に温度セン
サにより検出された冷却水の温度に応じて決定するよう
にするのが好ましい。
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。
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。
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2
b,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2
c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(S
T)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。
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。
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。
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。
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10
a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。
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。
には、制御装置10によってトランジスタTR1 及びT
R2 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。
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。
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T
R2 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T
R1 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。
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2
a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8
A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。
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。
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+tof
f )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。
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。
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。
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T
1 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。
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。
ートを開始させる際に、オン状態にあるトランジスタT
R2 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。
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。
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。
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n
s 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。
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。
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。
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。
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。
装置の構成を示した構成図である。
一例を示したタイムチャートである。
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。
他の例を示したタイムチャートである。
したタイムチャートである。
Claims (2)
- 【請求項1】 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。 - 【請求項2】 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、該設定値をアフタヒート開始時に前記温度
センサにより検出された冷却水の温度に応じて決定する
ことを特徴とする請求項1に記載のディーゼルエンジン
用吸気予熱装置の通電制御方法。
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1996
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