(57)【要約】【課題】  バッテリ電圧が低下してグマイクロプロセッサが作動不能となった場合にも、所要の制御動作が中断されることがない信頼性の高いディーゼル機関用制御装置を提供する。【解決手段】  スタータスイッチ５を介して駆動電圧をマイクロプロセッサ２に供給し、マイクロプロセッサ２は駆動電圧の低下により作動不能となったときに高インピーダンス状態となる出力ポート２Ｂから制御信号ＣＳが出力されるように構成されたディーゼル機関用制御装置１において、マイクロプロセッサ２の電源入力端子２Ａと出力ポート２Ｂとの間に、回路駆動用電圧ＶＣのレベルが所定のレベル以上の場合には制御信号ＣＳのレベルに拘らず出力ポート２Ｂの電圧レベルをトランジスタ７Ａを導通状態に保持するようにするためのバックアップ回路８を設けた。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
スタータスイッチを介して取り出された電圧によって作動するマイクロプロセッサを備え、前記マイクロプロセッサは駆動電圧の低下により作動不能となったときに高インピーダンス状態となる出力ポートを備えており、該出力ポートから制御信号が出力されるように構成されたディーゼル機関用制御装置において、
前記マイクロプロセッサの電源側と前記出力ポートとの間に、前記マイクロプロセッサの電源側の電圧レベルが所定のレベル以上の場合には前記制御信号のレベルに拘らず前記出力ポートの電圧レベルを所定レベルに保持するようにするための回路を設けたことを特徴とするディーゼル機関用制御装置。
【請求項２】
スタータスイッチを介して取り出された電圧によって作動するマイクロプロセッサと、通電制御回路とを備え、前記マイクロプロセッサは駆動電圧の低下により作動不能となったときに高インピーダンス状態となる出力ポートを備えており、該出力ポートから出力される制御信号により前記通電制御回路が制御されるように構成されたディーゼル機関用制御装置において、
前記通電制御回路が、前記制御信号に応答してオン、オフ動作するトランジスタ素子と、該トランジスタ素子によって通電制御されるリレー装置とを備えており、前記マイクロプロセッサの電源側と前記出力ポートとの間に前記マイクロプロセッサの電源側の電圧レベルが所定のレベル以上の場合には前記制御信号のレベルに拘らず前記トランジスタ素子を導通状態に保持するようにするための回路を設けたことを特徴とするディーゼル機関用制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロコンピュータを用いたディーゼル機関用制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
マイクロコンピュータを用いてディーゼル機関の運転に必要な各種制御を行なうことができるようにした制御装置にあっては、例えば機関の始動の際にグロープラグに加えてスタータモータがバッテリの負荷となるためバッテリの端子電圧が極端に低下し、マイクロコンピュータが作動不能に陥って所要の制御が一時的に中断されてしまうという問題が生じる。
【０００３】
この問題を解決するため、グロープラグの予熱制御が実行されている際にスタータスイッチがオンとされ、機関が始動状態となった時にバッテリの端子電圧が低下して制御用のマイクロプロセッサの作動を停止させた場合、これと同時にマイクロプロセッサの所定の出力ポートのインピーダンスを高くし、マイクロプロセッサからの制御信号とは関係なく、このインピーダンスの変化に応答してグロープラグへの通電をクランキング期間中確保するためのリレーを設けた構成が公知である（特許文献１）。また、別の構成として、制御用のマイクロプロセッサの２つの出力ポートからの信号を用いて従来技術における上述の問題を解決するようにした構成も公知である。
【特許文献１】実公平３−１３５８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、これらの従来技術のうち、前者の構成による場合には、マイクロプロセッサの所定の出力ポートのインピーダンスが高くなったことを検出するための直流アンプ回路のしきい値のマッチング調整の際にバッテリ電圧の変動を考慮する必要があるため、その調整が難しく、回路構成も複雑であるという問題を有している。一方、後者の構成による場合には、マイクロプロセッサの出力ポートを２本必要とするので、他の制御処理のための構成が著しく制約を受けてしまい、これを回避するにはより大きい規模のマイクロプロセッサを使用せざるを得ないので、コストの点で不利になるという問題を生じる。
【０００５】
本発明の目的は、従来技術における上述の問題を解決することができるディーゼル機関用制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するための本発明の特徴は、スタータスイッチを介して取り出された電圧によって作動するマイクロプロセッサを備え、前記マイクロプロセッサは駆動電圧の低下により作動不能となったときに高インピーダンス状態となる出力ポートを備えており、該出力ポートから制御信号が出力されるように構成されたディーゼル機関用制御装置において、前記マイクロプロセッサの電源側と前記出力ポートとの間に、前記マイクロプロセッサの電源側の電圧レベルが所定のレベル以上の場合には前記制御信号のレベルに拘らず前記出力ポートの電圧レベルを所定レベルに保持するようにするための回路を設けた点にある。
【０００７】
上記課題を解決するための本発明の他の特徴は、スタータスイッチを介して取り出された電圧によって作動するマイクロプロセッサと、通電制御回路とを備え、前記マイクロプロセッサは駆動電圧の低下により作動不能となったときに高インピーダンス状態となる出力ポートを備えており、該出力ポートから出力される制御信号により前記通電制御回路が制御されるように構成されたディーゼル機関用制御装置において、前記通電制御回路が、前記制御信号に応答してオン、オフ動作するトランジスタ素子と、該トランジスタ素子によって通電制御されるリレー装置とを備えており、前記マイクロプロセッサの電源側と前記出力ポートとの間に前記マイクロプロセッサの電源側の電圧レベルが所定のレベル以上の場合には前記制御信号のレベルに拘らず前記トランジスタ素子を導通状態に保持するようにするための回路を設けた点にある。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、バッテリ電圧が低下してグマイクロプロセッサが作動不能となった場合にも、簡単な回路によってこれをバックアップし、所要の制御動作が中断されることがないようにしたので、信頼性の高いディーゼル機関用制御装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態の一例について詳細に説明する。
【００１０】
図１は、本発明によるディーゼル機関用制御装置の実施の形態の一例を示す回路図である。ディーゼル機関用制御装置１はマイクロプロセッサ２を備え、このマイクロプロセッサ２によってバッテリ３からグロープラグ４Ａ乃至４Ｄに供給される予熱電流の通電制御及び図示しないディーゼル機関の所要の運転制御が行われる構成となっている。バッテリ３の正極側にはスタータスイッチ５が接続されており、スタータスイッチ５がオンになることによりバッテリ３の出力電圧ＶＢが電圧レベル変換回路６に与えられる構成となっている。
【００１１】
電圧レベル変換回路６は、バッテリ３の出力電圧ＶＢをマイクロプロセッサ２を含む各種電子回路を作動させるのに必要なより低圧の安定化された回路駆動用電圧ＶＣに電圧レベル変換する回路であり、抵抗器６Ａ、６Ｂ及び電圧レベル変換用ＩＣ６Ｃから成る公知の回路構成となっている。電圧レベル変換用ＩＣ６Ｃからの回路駆動用電圧ＶＣはマイクロプロセッサ２の電源入力端子２Ａに印加されている。
【００１２】
マイクロプロセッサ２は、その電源入力端子２Ａに印加されている電圧が低下することによってその正常な作動を継続することが不可能となった場合に高インピーダンス状態となる出力端子２Ｂを備えており、この出力端子２Ｂからグロープラグ４Ａ乃至４Ｄの通電制御を行うための制御信号ＣＳが出力される。なお、マイクロプロセッサ２は、グロープラグの予熱制御のための演算のほか、機関の運転制御のための演算も実行する構成となっている。しかし、これらの演算のために必要なプログラム自体は公知のものであるから、ここではそれらの制御の詳細についての説明は省略する。
【００１３】
符号７で総体的に示されているのは、制御信号ＣＳに応答してグロープラグ４Ａ乃至４Ｄへ供給すべき予熱電流の通電制御を行うための通電制御回路である。通電制御回路７において、７Ａ、７Ｂはトランジスタ、７Ｃ、７Ｄは抵抗器、７Ｅはサイリスタ、７Ｆはリレーコイル７Ｇ及びリレースイッチ７Ｈから成る通電制御用リレーであり、これらは図示の如く接続されている。したがって、制御信号ＣＳが高レベル状態にあるとトランジスタ７Ａ、７Ｂはいずれも導通状態とされ、通電制御用リレー７Ｆのリレーコイル７Ｇにバッテリ３から励磁電流が流れ、リレースイッチ７Ｈがオンとなる。この結果、グロープラグ４Ａ乃至４Ｄにはバッテリ３からリレースイッチ７Ｈを介して予熱電流が流れ、グロープラグ４Ａ乃至４Ｄが所要の高温状態とされる。一方、制御信号ＣＳが低レベル状態にあると、トランジスタ７Ａ、７Ｂはいずれも非導通状態となりリレースイッチ７Ｈはオフとなるので、グロープラグ４Ａ乃至４Ｄへの予熱電流の供給が停止される。
【００１４】
グロープラグ４Ａ乃至４Ｄの予熱動作中においてスタータスイッチ５がオンとされることにより図示しないスタータモータがバッテリ３の負荷として加えられると、出力電圧ＶＢが低下してマイクロプロセッサ２の電源入力端子２Ａに印加されている回路駆動用電圧ＶＣも低下し、その出力端子２Ｂが高インピーダンス状態となって制御信号ＣＳによるグロープラグ４Ａ乃至４Ｄの予熱動作が中断されてしまう虞れが生じる。このように、クランキング動作時にグロープラグ４Ａ乃至４Ｄへの通電が途中で遮断されるとグロープラグ４Ａ乃至４Ｄの温度低下を招き始動性が損なわれるほか、通電制御リレー７Ｆのリレースイッチ７Ｈの接点の寿命にも悪影響を与えることになる。
【００１５】
このような不具合を生じさせることがないよう、このディーゼル機関用制御装置１においては、スタータスイッチ５を介して得られる電圧信号に応答し、スタータスイッチ５を介して所定のレベル以上の電圧が得られている場合にはマイクロプロセッサ２の出力端子２Ｂが高インピーダンス状態となって制御信号ＣＳの出力が停止されて出力端子２Ｂが低レベル状態となったとしてもグロープラグ４Ａ乃至４Ｄへの通電を続けるよう通電制御回路７を作動させるためのバックアップ回路８が設けられている。
【００１６】
図１に示した実施の形態においては、バックアップ回路８は抵抗器８Ａとダイオード８Ｂとの直列回路から成り、この直列回路が電圧レベル変換回路６の出力とマイクロプロセッサ２の出力端子２Ｂとの間に図示の如く接続されている。この構成により、電圧レベル変換回路６からの出力電圧である回路駆動用電圧ＶＣとマイクロプロセッサ２からの出力電圧である制御信号ＣＳとがレベル比較され、制御信号ＣＳのレベルが回路駆動用電圧ＶＣのレベルよりも低い場合には、回路駆動用電圧ＶＣがグロープラグ４Ａ乃至４Ｄへの通電をオンとするための信号として通電制御回路７のトランジスタ７Ａのベース電極７ＡＢに印加される。
【００１７】
すなわち、ダイオード８Ｂの働きにより、スタータスイッチ５がオン状態とされたとき制御信号ＣＳのレベルが高レベル状態であれば、ダイオード８Ｂは逆バイアス状態となって回路駆動用電圧ＶＣが通電制御回路７に作用することはない。しかし、制御信号ＣＳのレベルが低レベル状態となるとダイオード８は順バイアス状態となり、回路駆動用電圧ＶＣが略そのままトランジスタ７Ａのベース電極７ＡＢに印加されることになる。このため、グロープラグ４Ａ乃至４Ｄを予熱しなければならないにも拘らず、スタータスイッチ５がオンとなって負荷が増大して出力電圧ＶＢが低下し、マイクロプロセッサ２の出力端子２Ｂが高インピーダンス状態になってしまっても、バックアップ回路８によって回路駆動用電圧ＶＣがトランジスタ７Ａのベース電極７ＡＢに印加されるので、スタータスイッチ５がオン状態にある限りグロープラグ４Ａ乃至４Ｄの予熱が中断されることなく継続して行われる。
【００１８】
このことを図２に示すタイミングチャートを参照しながら詳しく説明する。図２において、（Ａ）は図示しないイグニッションスイッチのオン、オフ状態を、（Ｂ）はマイクロプロセッサ２の電源のオン、オフ状態を、（Ｃ）は制御信号ＣＳのレベル変化状態を、（Ｄ）はスタータスイッチ５のオン、オフ状態を、（Ｅ）はバックアップ回路８を用いた場合におけるリレースイッチ７Ｈのオン、オフ状態を、（Ｆ）はバックアップ回路８を用いなかった場合におけるリレースイッチ７Ｈのオン、オフ状態をそれぞれ示す。
【００１９】
先ず、バックアップ回路８を用いた場合の作動について説明すると、時刻Ｔ１においてイグニッションスイッチがオフからオンに切り換えられると、これと略同時にマイクロプロセッサ２の電源がオンとなる。この結果、所定時間経過後のＴ２において制御信号ＣＳのレベルが高レベル状態となり、これに応答してリレースイッチ７Ｈがオンとなる（図２の（Ｅ））。しかるに、Ｔ２以後グロープラグ４Ａ乃至４Ｄにはバッテリ３から予熱のための電流が供給される。このようにして、例えばＴ３において予熱ランプ（図示せず）が消灯するなどして操作者がスタータスイッチ５をオンしてクランキング状態に入ったときにバッテリ電圧ＶＢの低下によってマイクロプロセッサ２の出力端子２Ｂが高インピーダンス状態となり、制御信号ＣＳのレベルが低レベル状態に陥ってしまった場合、バックアップ回路８の働きにより回路駆動用電圧ＶＣがトランジスタ７Ａのベース電極７ＡＢに印加されるので、リレースイッチ７Ｈのオン状態はそのまま保持される。したがって、Ｔ３において制御信号ＣＳが低レベル状態になっても、グロープラグ４Ａ乃至４Ｄへの予熱電流の供給が継続して行われ、予熱を中断させることがない。
【００２０】
次に、時刻Ｔ４において出力電圧ＶＢの回復によりマイクロプロセッサ２の出力端子２Ｂの高インピーダンス状態が解除され制御信号ＣＳが高レベル状態に戻ると、バックアップ回路８のダイオード８Ｂは逆バイアス状態となり、Ｔ４以後は制御信号ＣＳによってリレースイッチ７Ｈがオン状態とされる。そして、Ｔ５においてクランキング動作が終了した後もアフターグロー動作が実行され、Ｔ６においてグロープラグ４Ａ乃至４Ｄの予熱動作が終了する。
【００２１】
一方、バックアップ回路８を使用しないと、図２の（Ｆ）に示されるように、マイクロプロセッサ２の出力端子２Ｂが高インピーダンス状態になるＴ３〜Ｔ４の期間中リレースイッチ７Ｈはオフとなりグロープラグ４Ａ乃至４Ｄへの給電が停止されるので、グロープラグ４Ａ乃至４Ｄの温度の低下を招き、ディーゼル機関の始動性を悪化させるほか、リレースイッチ７Ｈの接点の寿命に悪影響を与えることにもなる。
【００２２】
次に、図１に示したバックアップ回路８による上述のバックアップ動作、特に、グロープラグ駆動用のトランジスタ７Ａ、７Ｂの動作条件について詳細に説明する。以下の検討に当たっては、抵抗器８Ａは２．４ｋΩ、抵抗器７Ｃは５００Ω、抵抗器７Ｄは５．１ｋΩであるとする。
【００２３】
（１）スタータスイッチ５がＯＮ（電圧レベル変換用ＩＣ６Ｃのバッファ出力＝高レベル）時の動作。
【００２４】
（ａ）マイクロプロセッサ２の出力端子２Ｂが高インピーダンス時。
電圧レベル変換用ＩＣ６Ｃのバッファ出力の高レベルをＶＯＨＩＦとすると、トランジスタ７Ａのベース電流ＩＢ１は、
ＩＢ１＝（ＶＯＨＩＦ−ＶＤ−ＶＢＥ１−ＶＢＥ２）Ｖ÷（Ｒ＋４．７）ｋΩ
＝（４．８−０．５−０．５−０．５）Ｖ÷（２．４＋４．７）ｋΩ
＝０．４６５ｍＡ
となる。ここで、ＶＢＥ１はトランジスタ７Ａのベース−エミッタ間電圧、ＶＢＥ２はトランジスタ７Ｂのベース−エミッタ間電圧である。
トランジスタ７Ａのコレクタ電流ＩＣ１は、
ＩＣ１＝ＩＢ１×ＨＦＥ１＝０．４６５（ｍＡ）×３５＝１６．２７５（ｍＡ）となる。ここでＨＦＥ１はトランジスタ７Ａの電流増巾率である。
トランジスタ７Ｂのベース電流ＩＢ２は
ＩＢ２＝ＩＣ１−（ＶＢＥ２÷５．１ｋΩ）
＝１６．２７５ｍＡ−（０．５Ｖ÷５．１ＫΩ）
＝１６．１７７ｍＡ
となる。
トランジスタ７Ｂのコレクタ電流ＩＣ２は
ＩＣ１＝ＩＢ１×ＨＦＥ２＝１６．１７７ｍＡ×１６０
＝２．５８８Ａ
ここでＨＦＥ２はトランジスタ７Ｂの電流増巾率である。
一方、通電制御用リレー７Ｆの駆動電流は、そのリレーコイル７Ｇの抵抗値が３０°Ｃで約９．２Ωであり、電圧を１６Ｖと仮定すると１．７４Ａである。したがって、通電制御用リレー７Ｆを駆動するのに充分な電流を供給できることが判る。すなわち、バックアップ可能である。
又、マイクロプロセッサ２の出力端子２Ｂが高インピーダンス時の出力端子２Ｂへのリーク電流は最大で１ｍＡなので無視できる。
【００２５】
（ｂ）マイクロプロセッサ２の出力端子２Ｂの出力が高レベルのときは、マイクロプロセッサ２の出力端子２Ｂからの電流ＩＰＯＲＴに電圧レベル変換用ＩＣ６Ｃからの電流が加算されてトランジスタ７Ｂのベースに流入するのでトランジスタ７Ａ、７Ｂは共に十分ＯＮになる。
【００２６】
（Ｃ）マイクロプロセッサ２の出力端子２Ｂの出力が低レベルのときには、電圧レベル変換用ＩＣ６Ｃからの電流が流入するのでトランジスタ７Ａ、７ＢをＯＦＦにできるか検討する。電圧レベル変換用ＩＣ６Ｃからの流入電流をＩＢＴ、出力端子２Ｂの出力電圧をＶＯＬとすると、
ＩＢＴ＝（ＶＯＨＩＦ−ＶＤ−ＶＯＬ）÷Ｒ
＝（４．９−０．５−０．４）Ｖ÷２．４ｋΩ
＝１．６ｍＡ
この時ＶＯＬ＝０．４Ｖとなる。トランジスタ７Ａ、７ＢをＯＮさせるにはトランジスタ７Ａのベース電位が１Ｖ以上必要（ＶＢＥ２＋ＶＢＥ１＝０．５＋０．５＝１．０Ｖ）なのでＶＯＬ＝０．４Ｖでトランジスタ７Ａ、７ＢはＯＦＦとなる。又この時電圧レベル変換用ＩＣ６Ｃの出力は高レベル状態を保つことができる。
【００２７】
（２）スタータスイッチ５がＯＦＦ（電圧レベル変換用ＩＣ６Ｃの出力が低レベル）の時の動作
【００２８】
（ａ）マイクロプロセッサ２の出力端子２Ｂの出力が高レベルの時はダイオード８Ｂを通って電圧レベル変換用ＩＣ６Ｃに流れ込む電流はダイオード８Ｂの逆電流のみであり無視できるので、スタータスイッチ５のＯＦＦによるＶＯＨへの影響はなく、トランジスタ７Ａ、７ＢはＯＮとなる。
【００２９】
（ｂ）マイクロプロセッサ２の出力端子２Ｂの出力が低レベルの時、電圧レベル変換用ＩＣ６Ｃの低レベル電圧ＶＯＬＩＦは０．４Ｖより小さく、ＶＯＨ＜０．４Ｖなのでスタータスイッチ５のＯＦＦによる影響はなくトランジスタ７Ａ、７ＢはＯＦＦとなる。
【００３０】
（Ｃ）マイクロプロセッサ２の出力端子２Ｂの出力が高インピーダンスの時、スタータスイッチ５のＯＦＦの影響はなくトランジスタ７Ａ、７ＢはＯＦＦとなる。
【００３１】
図３には、本発明によるディーゼル機関用制御装置の他の実施の形態の回路図が示されている。図３に示したディーゼル機関用制御装置１０は、電圧レベル変換回路１６の構成が図１に示した電圧レベル変換回路６の構成と異なっているほか、バックアップ回路１８が、スタータスイッチ５を介して取り出される出力電圧ＶＢに応答して作動しマイクロプロセッサ２の出力端子２Ｂが高インピーダンス状態になったときに通電制御回路７のトランジスタ７Ａのベース電極７ＡＢの電圧レベルをクランプダイオード１１を用いて回路駆動用電圧ＶＣにクランプするようにした点で、図１に示したディーゼル機関用制御装置１と異なっている。しかし、これら以外の点については同様の構成であるから、図３に示したディーゼル機関用制御装置１０の各部のうち、図１のディーゼル機関用制御装置１の各部に対応する部分には同一の符号を付してそれらの説明を省略する。
【００３２】
電圧レベル変換回路１６は、抵抗器１６Ａ〜１６Ｃ、コンデンサ１６Ｄ及び定電圧ダイオード１６Ｅが図示の如く接続されて成り、スタータスイッチ５を介して入力される出力電圧ＶＢを定電圧ダイオード１６Ｅによりレベルダウンし、回路駆動用電圧ＶＣを得る公知の回路構成である。一方、バックアップ回路１８は抵抗器１８Ａとダイオード８Ｂとが直列に接続されて成り、スタータスイッチ５の電圧レベル変換回路１６側と通電制御回路７のトランジスタ７Ａのベース電極７ＡＢとの間に図示の如く接続されている。クランプダイオード１１はベース電極７ＡＢと回路駆動用電圧ＶＣのための電源との間に図示の極性にて接続されている。
【００３３】
この構成によると、スタータスイッチ５がオンとなったときに出力電圧ＶＢが所定レベル以上である場合には、制御信号ＣＳのレベル状態に拘らず通電制御回路７にグロープラグ４Ａ乃至４Ｄへの通電をオンするための信号をクランプダイオード１１によって印加しつづけることができる。したがって、スタータスイッチ５がオンとなっているクランキング動作中、バッテリ電圧が低下しマイクロプロセッサ２の電源入力端子２Ａのレベルが小さくなり、その出力端子２Ｂが高インピーダンス状態となっても、スタータスイッチ５がオンとなっている間はクランプダイオード１１によって出力端子２Ｂのレベルは回路駆動用電圧ＶＣのレベルにクランプされ、グロープラグ４Ａ乃至４Ｄの予熱を継続して実行することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明によるディーゼル機関用制御装置の実施の形態の一例を示す回路図。
【図２】図１に示すディーゼル機関用制御装置の作動を説明するためのタイミングチャート。
【図３】本発明によるディーゼル機関用制御装置の実施の形態の他の例を示す回路図。
【符号の説明】
【００３５】
１、１０  ディーゼル機関用制御装置
２  マイクロプロセッサ
３  バッテリ
４Ａ〜４Ｄ  グロープラグ
５  スタータスイッチ
６、１６  電圧レベル変換回路
７  通電制御回路
８、１８  バックアップ回路
１１  クランプダイオード
ＶＢ  出力電圧
ＶＣ  回路駆動用電圧
【図１】
2005220921.tif 000003
【図２】
2005220921.tif 000004
【図３】
2005220921.tif 000005