(57)【要約】【課題】内燃機関用オートチョークのＰＴＣヒータへの通電回路において、電流制限用抵抗器で大きな消費電力が生じるのを防ぐことができる通電制御回路を提供する。【解決手段】電源スイツチ２が閉じられたときにトランジスタＴＲ２をオン状態にし、トランジスタＴＲ１をオン状態にしてＰＴＣヒータ３に通電する。ＰＴＣヒータ３の両端の電圧Ｖpを基準電圧Ｖrとともに比較器ＣＰ１に入力して、この比較器によりトランジスタＴＲ２のオンオフを制御する。ＰＴＣヒータ３が短絡されておらず、その両端の電圧Ｖpが基準電圧Ｖrを超えているときにはトランジスタＴＲ２をオン状態に保つことによりトランジスタＴＲ１をオン状態に保ち、ＰＴＣヒータが短絡されて電圧Ｖpが基準電圧Ｖr以下になっているときにはトランジスタＴＲ２をオフ状態にすることによりトランジスタＴＲ１をオフ状態にし、ＰＴＣヒータへの通電を停止させる。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電源と内燃機関用オートチョークのＰＴＣヒータとの間に設けられて、前記直流電源から前記ＰＴＣヒータへの通電を制御するＰＴＣヒータ通電制御回路において、
前記ＰＴＣヒータに対して直列に接続される電流制限用抵抗器と、
電源スイッチと前記ＰＴＣヒータと前記電流制限用抵抗器とを通して前記直流電源の出力電圧が印加されるように設けられていて、前記電源スイッチが閉じられたときに前記直流電源から駆動信号が与えられることによりオン状態になって前記電流制限用抵抗器とＰＴＣヒータとの直列回路の両端に前記直流電源の出力電圧を印加するように設けられた通電制御用スイッチ回路と、
前記通電制御用スイッチ回路がオン状態になったときに前記ＰＴＣヒータの両端に生じる電圧を基準電圧と比較して、前記ＰＴＣヒータの両端の電圧が前記基準電圧よりも高いときに前記通電制御用スイッチ回路をオン状態に保ち、前記ＰＴＣヒータの両端の電圧が前記基準電圧以下のときに前記通電制御用スイッチ回路をオフ状態にするように前記通電制御用スイッチ回路をオンオフ制御するスイッチ制御回路とを具備し、
前記基準電圧は、前記ＰＴＣヒータが短絡されていない状態で、かつ該ＰＴＣヒータの内部抵抗値が最小値を示している状態で前記通電制御用スイッチ回路がオン状態になったときに前記ＰＴＣヒータの両端に現れる電圧の値よりも低く、前記ＰＴＣヒータが短絡された状態で前記通電制御用スイッチ回路がオン状態になったときに前記ＰＴＣヒータの両端に現れる電圧の値よりも高い値に設定されていること、
を特徴とする内燃機関用オートチョークのＰＴＣヒータ通電制御回路。
【請求項２】
直流電源と内燃機関用オートチョークのＰＴＣヒータとの間に設けられて、前記直流電源から前記ＰＴＣヒータへの通電を制御するＰＴＣヒータ通電制御回路において、
前記ＰＴＣヒータに対して直列に接続される電流制限用抵抗器と、
電源スイッチと前記ＰＴＣヒータと前記電流制限用抵抗器とを通して前記直流電源の出力電圧が印加されるように設けられて、前記電源スイッチが閉じられている状態でベース電流が与えられたときにオン状態になる第１のトランジスタと、
前記電源スイッチがオン状態にされたときに前記直流電源からベース電流が与えられることによりオン状態になって前記第１のトランジスタにベース電流を与える第２のトランジスタと、
前記第１のトランジスタが導通したときに前記ＰＴＣヒータの両端に生じる電圧を基準電圧と比較して、ＰＴＣヒータの両端の電圧が前記基準電圧よりも高いときに前記第２のトランジスタをオン状態に保ち、前記ＰＴＣヒータの両端の電圧が前記基準電圧以下のときに前記第２のトランジスタをオフ状態にするように前記第２のトランジスタを制御するトランジスタ制御回路とを具備し、
前記基準電圧は、前記ＰＴＣヒータが短絡されていない状態で、かつ該ＰＴＣヒータの内部抵抗値が最小値を示している状態で前記第１のトランジスタがオン状態になったときに前記ＰＴＣヒータの両端に現れる電圧の値よりも低く、前記ＰＴＣヒータが短絡された状態で前記第１のトランジスタがオン状態になったときに前記ＰＴＣヒータの両端に現れる電圧の値よりも高い値に設定されていること、
を特徴とする内燃機関用オートチョークのＰＴＣヒータ通電制御回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関用オートチョークに用いられるＰＴＣヒータへの通電を制御する回路に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
気化器を備えた内燃機関に用いるオートチョークは、ＰＴＣヒータにより加熱されるサーモワックスと、該サーモワックスの膨張収縮に伴って変位させられるスタータプランジャとを備えていて、スタータプランジャの変位により始動用燃料通路の開閉を行うようになっている。この種のオートチョークにおいては、内燃機関の始動時にＰＴＣヒータに通電することにより、サーモワックスを膨張させてその膨張量が所定量に達したときにスタータプランジャの変位により始動用燃料通路を閉じるようにしている。
【０００３】
従来のオートチョーク用ＰＴＣヒータの通電制御回路においては、例えば特許文献１に示されているように、バッテリの電圧をトランジスタ等のスイッチ素子と電流制限用の抵抗器とを通してＰＴＣヒータに印加して、エンジンが始動して回転したことが検出されたときにスイッチ素子をオン状態にしてＰＴＣヒータに通電するようにしていた。ＰＴＣヒータに通電されると、該ＰＴＣヒータが発熱してサーモワックスを膨張させ、やがてスタータプランジャの変位量が所定量に達して始動用燃料通路を閉じる。ＰＴＣヒータへの通電はエンジンの運転中継続される。
【特許文献１】特開平８−４２３９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来のオートチョーク用ＰＴＣヒータの通電制御回路においては、ＰＴＣヒータが何らかの原因で短絡された状態になったときに過電流が流れるのを防ぐために、ＰＴＣヒータに直列に接続する電流制限用抵抗器の抵抗値を大きく設定する必要があったため、機関の運転中該電流制限用抵抗器で生じる損失が多くなり、効率が悪いという問題があった。また従来の通電制御回路では、機関の運転中にＰＴＣヒータが短絡されたときに大きな電流が流れ続けるため、過大な消費電力が生じてバッテリが消耗したり、オートチョークが過熱したりするという問題があった。
【０００５】
本発明の目的は、ＰＴＣヒータが短絡されたときにＰＴＣヒータへの通電を停止させることができるようにして、電流制限用抵抗器の抵抗値を十分に小さく設定することを可能にし、これにより機関の運転中にＰＴＣヒータで生じる損失の低減を図ることができるようにした内燃機関用オートチョークのＰＴＣヒータ通電制御回路を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、直流電源と内燃機関用オートチョークのＰＴＣヒータとの間に設けられて、直流電源からＰＴＣヒータへの通電を制御するＰＴＣヒータ通電制御回路に係わるものである。
【０００７】
本発明に係わる通電制御回路は、ＰＴＣヒータに対して直列に接続される電流制限用抵抗器と、電源スイッチとＰＴＣヒータと電流制限用抵抗器とを通して直流電源の出力電圧が印加されるように設けられていて、電源スイッチが閉じられたときに直流電源から駆動信号が与えられることによりオン状態になって電流制限用抵抗器とＰＴＣヒータとの直列回路の両端に直流電源の出力電圧を印加するように設けられた通電制御用スイッチ回路と、通電制御用スイッチ回路がオン状態になったときにＰＴＣヒータの両端に生じる電圧を基準電圧と比較して、前記ＰＴＣヒータの両端の電圧が前記基準電圧よりも高いときに通電制御用スイッチ回路をオン状態に保ち、ＰＴＣヒータの両端の電圧が基準電圧以下のときに通電制御用スイッチ回路をオフ状態にするように通電制御用スイッチ回路をオンオフ制御するスイッチ制御回路とを備えている。
【０００８】
上記基準電圧は、ＰＴＣヒータが短絡されていない状態で、かつ該ＰＴＣヒータの内部抵抗値が最小値を示している状態で通電制御用スイッチ回路がオン状態になったときにＰＴＣヒータの両端に現れる電圧の値よりも低く、ＰＴＣヒータが短絡された状態で通電制御用スイッチ回路がオン状態になったときにＰＴＣヒータの両端に現れる電圧の値よりも高い値に設定される。
【０００９】
上記のように構成すると、ＰＴＣヒータが短絡されていない状態で、電源スイッチがオン状態になって、通電制御用スイッチ回路がオン状態になったときに、ＰＴＣヒータの両端に現れる電圧が基準電圧よりも高くなるため、通電制御用スイッチ回路がそのままオン状態に保たれ、ＰＴＣヒータに通電される。これに対し、ＰＴＣヒータが短絡されているときには、通電制御用スイッチ回路がオン状態になったときに、ＰＴＣヒータの両端に現れる電圧が基準電圧よりも低くなるため、通電制御用スイッチ回路はオフ状態にされ、ＰＴＣヒータへの通電が禁止される。ＰＴＣヒータへの通電が行われている状態でＰＴＣヒータが短絡されたときにも同様にＰＴＣヒータの両端に現れる電圧が基準電圧よりも低くなるため、通電制御用スイッチ回路がオフ状態にされる。
【００１０】
このように本発明によれば、ＰＴＣヒータが短絡されているときに通電制御用スイッチがオフ状態にされて、ＰＴＣヒータへの通電が禁止されるため、電流制限用抵抗器の抵抗値は小さくてよい。従って、機関の運転中電流制限用抵抗器で生じる損失を少なくすることができる。また機関の運転中にＰＴＣヒータが短絡されたときにＰＴＣヒータへの通電を停止することができるため、ＰＴＣヒータの短絡時に過大な消費電力が生じてバッテリが消耗したり、オートチョークの温度が過度に上昇したりするのを防ぐことができる。
【００１１】
本発明の好ましい態様では、上記通電制御用スイッチ回路が、電源スイッチとＰＴＣヒータと電流制限用抵抗器とを通して直流電源の出力電圧が印加されるように設けられて、電源スイッチが閉じられている状態でベース電流が与えられたときにオン状態になる第１のトランジスタと、電源スイッチがオン状態にされたときに直流電源からベース電流が与えられることによりオン状態になって前記第１のトランジスタにベース電流を与える第２のトランジスタと、第１のトランジスタが導通したときにＰＴＣヒータの両端に生じる電圧を基準電圧と比較して、ＰＴＣヒータの両端の電圧が基準電圧よりも高いときに第２のトランジスタをオン状態に保ち、ＰＴＣヒータの両端の電圧が基準電圧以下のときに第２のトランジスタをオフ状態にするように第２のトランジスタを制御するトランジスタ制御回路とを備えた構成を有し、基準電圧は、ＰＴＣヒータが短絡されていない状態で、かつ該ＰＴＣヒータの内部抵抗値が最小値を示している状態で第１のトランジスタがオン状態になったときにＰＴＣヒータの両端に現れる電圧の値よりも低く、ＰＴＣヒータが短絡された状態で第１のトランジスタがオン状態になったときにＰＴＣヒータの両端に現れる電圧の値よりも高い値に設定される。
【発明の効果】
【００１２】
以上のように、本発明によれば、ＰＴＣヒータの両端の電圧（ＰＴＣの内部抵抗）からＰＴＣヒータが短絡されたか否かを判定して、ＰＴＣヒータが短絡されたと判定されたときに通電制御用スイッチ回路をオフ状態にしてＰＴＣヒータへの通電を停止するようにしたため、電流制限用抵抗器の抵抗値を小さくして、機関の運転中に該電流制限用抵抗器で生じる損失を少なくすることができる。
【００１３】
また本発明によれば、機関の運転中にＰＴＣヒータが短絡されたときにＰＴＣヒータへの通電を停止することができるため、機関の運転中にＰＴＣヒータが短絡されたときに過大な消費電力が生じ続けてバッテリが消耗したり、オートチョークの温度が過度に上昇したりするのを防ぐことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下図１を参照して本発明の実施形態を説明する。図１において１は負極端子が接地されたバッテリからなる直流電源、２はキースイッチ等からなる電源スイッチ、３は内燃機関用オートチョークに設けられているＰＴＣヒータ（自己温度制御ヒータ）、４は回路基板に電子部品を実装することにより構成された通電制御回路である。
【００１５】
なおオートチョークは、ＰＴＣヒータ３により加熱されるサーモワックス等の熱応動素子（熱に反応して変位を生じる素子）と、該熱応動素子の変位に伴って変位させられるスタータプランジャとを備えていて、スタータプランジャの変位により始動用燃料通路の開閉を行うように構成されている。
【００１６】
ＰＴＣヒータは、正の温度係数を有する抵抗発熱素子からなっていて、通電により発熱すると、その温度の上昇に伴って抵抗値が増加し、その抵抗値の増加に伴って通電電流を減少させる。従って、ＰＴＣヒータの温度は、通電開始後時間の経過に伴って上昇していき、所定の温度に達したところで安定する。
【００１７】
通電制御回路４は、正極側電源端子４ａと出力端子４ｂと回路内のアース回路パターンに接続されたアース端子４ｃとを有していて、電源端子４ａは電源スイッチ２を通して直流電源１の正極側出力端子に接続され、出力端子４ｂとアース間にＰＴＣヒータ３が接続されている。
【００１８】
通電制御回路４は、一端が出力端子４ｂに接続されてＰＴＣヒータ３に対して直列に接続された電流制限用抵抗器Ｒ１と、通電制御用スイッチ４Ａと、スイッチ制御回路４Ｂと、逆流阻止用ダイオードＤ１とにより構成されている。
【００１９】
通電制御用スイッチ４Ａは、電源スイッチ２とＰＴＣヒータ３と電流制限用抵抗器Ｒ１とを通して直流電源１の出力電圧が印加されるように設けられて、電源スイッチが閉じられたときに直流電源１から駆動信号が与えられることによりオン状態になって、電流制限用抵抗器Ｒ１とＰＴＣヒータ３との直列回路の両端に直流電源１の出力電圧を印加するスイッチ回路である。
【００２０】
図示の通電制御用スイッチ回路４Ａは、電源スイッチ２とＰＴＣヒータ３と電流制限用抵抗器とを通して直流電源１の出力電圧がエミッタコレクタ間に印加されるように設けられて、電源スイッチ２が閉じられている状態でベース電流が与えられたときにオン状態になる第１のトランジスタＴＲ１と、電源スイッチ２がオン状態にされたときに直流電源１からベース電流が与えられることによりオン状態になって第１のトランジスタＴＲ１にベース電流を与える第２のトランジスタＴＲ２とを備えた回路からなっている。
【００２１】
図示の例では、第１のトランジスタＴＲ１がＰＮＰトランジスタからなっていて、そのエミッタが逆流阻止用ダイオードＤ１と電源スイッチ２とを通して直流電源１の正極側出力端子に接続され、コレクタは電流制限用抵抗器Ｒ１を通してＰＴＣヒータ３の非接地側端子に接続されている。第１のトランジスタＴＲ１のベースエミッタ間には抵抗器Ｒ２が接続されている。また第１のトランジスタＴＲ１のエミッタからは、直流電源１の出力電圧にほぼ等しい電圧（直流電源１の出力電圧からダイオードＤ1の順方向電圧降下を差し引いた電圧）Ｖccを出力する電源端子が導出されている。
【００２２】
第２のトランジスタＴＲ２は、エミッタが接地されたＮＰＮトランジスタからなっていて、そのコレクタは抵抗器Ｒ３を通してトランジスタＴＲ１のベースに接続されている。トランジスタＴＲ２のベースは抵抗器Ｒ４を通して接地されるとともに、抵抗器Ｒ５の一端に接続され、抵抗器Ｒ５の他端は、トランジスタＴＲ１のエミッタに抵抗器Ｒ６を通して接続されている。図示の例ではトランジスタＴＲ１及びＴＲ２と抵抗器Ｒ２ないしＲ６とにより通電制御用スイッチ回路４Ａが構成されている。
【００２３】
図示のスイッチ制御回路４Ｂは、トランジスタＴＲ１がオン状態になったとき（通電制御用スイッチ回路４Ａがオン状態になったとき）にＰＴＣヒータ３の両端に生じる電圧を基準電圧と比較して、ＰＴＣヒータ３の両端の電圧が基準電圧よりも高いときにトランジスタＴＲ２をオン状態に保つことによりトランジスタＴＲ１をオン状態に保ち、ＰＴＣヒータ３の両端の電圧が基準電圧以下のときにトランジスタＴＲ２をオフ状態にすることによりトランジスタＴＲ１をオフ状態にするように、トランジスタＴＲ１及びＴＲ２を制御するトランジスタ制御回路からなっている。
【００２４】
図示の例では、スイッチ制御回路（この例ではトランジスタ制御回路）４Ｂが比較器ＣＰ１を備えていて、この比較器ＣＰ１の非反転入力端子にＰＴＣヒータ３の両端の電圧Ｖpが入力されている。比較器ＣＰ１の反転入力端子には、トランジスタＴＲ1のコレクタと接地間に得られる電圧（ダイオードＤ１とトランジスタＴＲ1のエミッタコレクタ間とを通して与えられる直流電源１の出力電圧）を抵抗器Ｒ７及びＲ８により分圧することにより得た基準電圧Ｖrが入力され、比較器ＣＰ１の出力端子が通電制御用スイッチ回路４Ａの抵抗器Ｒ５とＲ６との接続点に接続されている。またこの例では、ＰＴＣヒータ３の両端に並列に接続される抵抗器Ｒ９がスイッチ制御回路４Ｂ内に設けられ、比較器ＣＰ１の非反転入力端子がプルアップ抵抗Ｒｐを通して、トランジスタＴＲ１のエミッタから引き出された電源端子（電圧Ｖccを出力する端子）に接続されている。また比較器ＣＰ１の電源端子もトランジスタＴＲ１のエミッタから引き出された電源端子に接続されている。
【００２５】
基準電圧Ｖrの値は、ＰＴＣヒータ３が短絡されていない状態で、かつ該ＰＴＣヒータの内部抵抗値が通常の使用範囲における最小値を示している状態で第１のトランジスタＴＲ１がオン状態になったとき（直流電源からＰＴＣヒータに通電されたとき）にＰＴＣヒータの両端に現れる電圧の値よりも低く、ＰＴＣヒータが短絡された状態で第１のトランジスタＴＲ１がオン状態になったときにＰＴＣヒータの両端に現れる電圧の値よりも高い値に設定されている。
【００２６】
図示の通電制御回路４において、電源スイッチ２が閉じられると、直流電源１から抵抗器Ｒ６及びＲ５を通して第２のトランジスタＴＲ２のベースに電圧が印加される。このとき比較器ＣＰ１においては、プルアップ抵抗Ｒｐを通して電源電圧Ｖccが印加された非反転入力端子の電位が反転入力端子の電位よりも高くなっているため、該比較器の出力端子の電位は高レベルの状態にある。従って、電源スイッチ２が閉じられたときにトランジスタＴＲ２にベース電流が流れ、該トランジスタＴＲ２がオン状態になる。
【００２７】
トランジスタＴＲ２がオン状態になると、第１のトランジスタＴＲ１にベース電流が流れるため、第１のトランジスタＴＲ１がオン状態になり、通電制御用スイッチ４Ａがオン状態になる。このとき直流電源１からダイオードＤ１と、第１のトランジスタＴＲ１のエミッタコレクタと、抵抗器Ｒ１とを通してＰＴＣヒータ３に電流が供給される。
【００２８】
第１のトランジスタＴＲ１が導通してＰＴＣヒータ３に通電されると、ＰＴＣヒータ３の両端に生じる電圧（直流電源１の出力電圧を抵抗器Ｒ１とＰＴＣヒータの内部抵抗とにより分圧した電圧）Ｖpが比較器ＣＰ１に入力される。また第１のトランジスタＴＲ１の導通により、抵抗器Ｒ７及びＲ８の直列回路の両端に直流電源１の出力電圧が印加されるため、比較器ＣＰ１の反転入力端子に基準電圧Ｖrが印加される。比較器ＣＰ１は、ＰＴＣヒータ３の両端の電圧Ｖpを基準電圧Ｖrと比較して、ＰＴＣヒータの両端の電圧Ｖpが基準電圧Ｖrよりも高いときにその出力端子の電位を高レベルにして第２のトランジスタＴＲ２をオン状態に保ち、ＰＴＣヒータ３の両端の電圧Ｖpが基準電圧Ｖr以下のときにその出力端子の電位を低レベルにして第２のトランジスタＴＲ２をオフ状態にするように、第２のトランジスタＴＲ２を制御する。ＰＴＣヒータが短絡されていない状態で電源スイッチ２が閉じられたときには、ＰＴＣヒータ３の両端の電圧Ｖpが基準電圧Ｖrよりも高いため、トランジスタＴＲ２はオン状態に保持され、トランジスタＴＲ１もオン状態に保持される。この状態では、電源スイッチ２が閉じられている間（機関が運転されている間）ＰＴＣヒータ３への通電が継続され、オートチョークの始動用燃料流路は閉じたままに保持される。
【００２９】
ＰＴＣヒータが短絡されている状態で電源スイッチ２が閉じられたときには、トランジスタＴＲ１がオン状態になってＰＴＣヒータ３に通電されたときに、ＰＴＣヒータの両端の電圧Ｖpが基準電圧Ｖrよりも低くなっているため、比較器ＣＰ１の出力端子の電位が低レベルになり、トランジスタＴＲ２をオフ状態にする。従って、ＰＴＣヒータが短絡されている状態で電源スイッチ２が閉じられたときにはトランジスタＴＲ１が直ちにオフ状態にされ、ＰＴＣヒータ３への通電は停止される。
【００３０】
電源スイッチ２が閉じられて機関が運転されている状態で何らかの原因でＰＴＣヒータ３が短絡されたときにも、ＰＴＣヒータの両端の電圧Ｖpが基準電圧Ｖrよりも低くなるため、比較器ＣＰ１の出力端子の電位が低レベル（ほぼ接地電位）になる。このときトランジスタＴＲ２へのベース電流の供給が阻止されて、該トランジスタＴＲ２がオフ状態になるため、トランジスタＴＲ１にもベース電流が流れなくなり、該トランジスタＴＲ１がオフ状態にされる。従って、トランジスタＴＲ１及び電流制限用抵抗器Ｒ１を通して大きな電流が流れて過大な電力が消費されるのが防止される。
【００３１】
このように、本発明によれば、ＰＴＣヒータ３が短絡されたときに該ＰＴＣヒータへの通電を停止することができるため、電流制限用抵抗器Ｒ１の抵抗値を小さく設定して、機関の運転中該抵抗器Ｒ１で大きな電力が消費されるのを防ぐことができる。
【００３２】
上記の実施形態では、ＰＮＰトランジスタＴＲ１とＮＰＮトランジスタＴＲ２とこれらのトランジスタにベース電流を与える抵抗器とにより通電制御用スイッチ回路４Ａを構成したが、図２に示したように、ＮＰＮトランジスタＴＲ１´と抵抗器Ｒ２´及びＲ３´とにより通電制御用スイッチ回路４Ａを構成し、比較器ＣＰ１の出力端子をトランジスタＴＲ１´のベースに接続するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の一実施形態の構成を示した回路図である。
【図２】本発明の他の実施形態の構成を示した回路図である。
【符号の説明】
【００３４】
１  直流電源
２  電源スイッチ
３  ＰＴＣヒータ
４  通電制御回路
４Ａ  通電制御用スイッチ回路
４Ｂ  スイッチ制御回路
ＴＲ１  第１のトランジスタ
ＴＲ２  第２のトランジスタ
【図１】
2005090314.tif 000003
【図２】
2005090314.tif 000004