JP4256517B2

JP4256517B2 - Glow plug control device and glow plug control method

Info

Publication number: JP4256517B2
Application number: JP04768599A
Authority: JP
Inventors: 邦彦高松; 雄一神山
Original assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Priority date: 1999-02-25
Filing date: 1999-02-25
Publication date: 2009-04-22
Anticipated expiration: 2019-02-25
Also published as: JP2000249034A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、グロープラグに通電するためのグロープラグ制御装置及びグロープラグの制御方法に関し、特に、ノイズの発生を抑制したグロープラグ制御装置及びグロープラグの制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ディーゼル機関などの内燃機関の始動時に、各気筒内に挿入したグロープラグに通電して昇温させ、短時間で内燃機関を始動可能にすることが行われている。また、低温動作時などにおいて、排気ガス浄化のためにグロープラグに通電して昇温させることもある。
【０００３】
ところで、各気筒に装着された複数のグロープラグの駆動制御は、図４に示すように、バッテリＢＴと並列に接続した複数のグロープラグＧ１〜Ｇ４との間に直列に１つのスイッチングデバイスＳＤを設けた回路を形成しておき、制御信号発生回路ＣＳＧからこのスイッチングデバイスＳＤの制御信号入力端子ＳＤＩＮに、ターンオンあるいはターンオフを指示する制御信号を入力することによって行う。ここで、内燃機関の始動前（プリグロー期間）には、図５（ａ）に示すように、その開始時（ｔ＝ｔ０）にスイッチングデバイスＳＤをターンオンさせて、低温状態の各グロープラグＧ１〜Ｇ４に同時に通電して、図５（ｃ）に示すように短時間で昇温させる。すると、図５（ｂ）に示すように、スイッチングデバイスＳＤのターンオン時にバッテリＢＴから各グロープラグＧ１〜Ｇ４に一挙に電流が流れるため、ｔ＝ｔ０の前後でバッテリＢＴから流れ出る総電流量Ｉがごく短時間に急増し、その総電流量Ｉの変動に伴って高周波の電磁ノイズが発生する。
【０００４】
また、上記したような内燃機関の始動時のいわゆるプリグロー期間（予熱期間）の開始時の他、プリグロー期間のうち昇温した各グロープラグの温度を略一定に保って運転者のイグニッションキーによる始動指示を待つ保温期間も各グロープラグに断続的に通電（ｔ＝ｔ２…）・遮断（ｔ＝ｔ１…）を行う。さらには、内燃機関の始動後も数秒〜数分程度の期間、各グロープラグの温度を略一定に保って、エンスト防止及び排気ガス浄化を行ういわゆるポストグロー（又はアフターグロー）期間も、各グロープラグに断続的に通電（ｔ＝ｔ４，ｔ６…）・遮断（ｔ＝ｔ３，ｔ５，ｔ…）を行う。この際にもスイッチングデバイスＳＤをオンオフに伴って、総電流量Ｉの急変が生じ電磁ノイズが発生する。さらに、内燃機関が始動して内燃機関が十分暖まり各グロープラグＧ１〜Ｇ４の補助が不要となり、グロープラグに流れる電流を遮断するために、スイッチングデバイスをターンオフさせる時（ｔ＝ｔ７）にも生じる。
【０００５】
さらに、内燃機関の運転中にであるが、外気温や内燃機関の冷却水温が低下した場合などに、排気ガス浄化等を目的としてグロープラグＧ１〜Ｇ４を駆動させる中間駆動期間中にも同様に各グロープラグを断続的に通電（ｔ＝ｔ８，ｔ１０，ｔ１２，ｔ１４）・遮断（ｔ＝ｔ９，ｔ１１，ｔ１３，ｔ１５）する場合がある。
【０００６】
このような総電流量Ｉの急変による電磁ノイズの発生を防止するため、従来においては、以下のような手法が取られていた。即ち、図６（ａ）に示すように、スイッチングデバイスＳＤの制御信号入力端子ＳＤＩＮに入力する制御信号の電圧変化の傾きを小さくして、スイッチングデバイスＳＤのターンオン時間（ｔ＝ｓ０〜ｓ１など）あるいはターンオフ時間（ｔ＝ｓ２〜ｓ３など）を意図的に長くする。これにより、図６（ｂ）に示すように、スイッチングデバイスＳＤを通じてグロープラグＧ１〜Ｇ４に流れる総電流量Ｉを、徐々に増加させ、あるいは徐々に減少させていた。このようにすれば、総電流量Ｉは、例えばｔ＝ｓ０〜Ｓ１の期間中には徐々に増加し急増しないので、発生する電磁ノイズをごく小さくすることができる。
【０００７】
その他、特開昭５９−９６４８６号公報では、上述したポストグロー期間における各グロープラグの通電を、グロープラグに接続された「複数の電気的開閉素子を異なる位相でもって周期的に開閉させる複数の電気制御信号を順次発生させる電気的信号発生装置」を備えるグロープラグ制御装置によって時分割通電を行い、流れる総電流量を同時通電の数分の一に抑制するように制御して、電気雑音の軽減を図ることが開示されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図６に示したように、スイッチングデバイスＳＤがオフからオンに遷移するターンオン時間（例えばｔ＝ｓ０〜ｓ１）あるいはオンからオフに遷移するターンオフ時間（例えばｔ＝ｓ２〜ｓ３）を長くすると、スイッチングデバイスＳＤで発生する損失に伴って大きな熱が発生する。このため、最大定格損失が大きく耐熱性の高い高価なスイッチングデバイスを用いたり、大型の放熱板を用いることが必要となるなど、グロープラグ制御装置が高価かつ大型となる。
【０００９】
一方、上記特開昭５９−９６４８６号公報に示された技術では、依然としてプリグロー期間の開始時（例えば、図５におけるｔ＝ｔ０）などにおける電磁ノイズの発生を防止することができず、別途対策を講じる必要がある。また、各グロープラグに順次周期的に通電することで電磁ノイズを低減できるものの、内燃機関に多数のグロープラグが装着されている場合には、各グロープラグについてみると、通電期間に比して遮断期間が長くなるため、略一定に保たれるべきグロープラグの温度の変動が大きくなるなど、温度制御の自由度が低い。
【００１０】
本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであって、グロープラグの駆動に伴って発生する電磁ノイズを低減しながらも、安価、小型な、さらには制御の自由度の高いグロープラグ制御装置およびグロープラグの制御方法を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段、作用及び効果】
しかしてその解決手段は、複数のグロープラグまたは複数のグロープラグの組への通電を制御するグロープラグ制御装置であって、各々制御信号入力端子を有し、直流電源と各グロープラグ又は各グロープラグの組とを接続する回路をそれぞれ開閉する複数のスイッチングデバイスと、上記各制御信号入力端子に接続され、上記グロープラグのプリグロー期間開始時に、上記スイッチングデバイスをそれぞれターンオンさせるターンオン信号を上記各制御信号入力端子間で互いに微少時間ずつ異ならせて出力し、上記直流電源から上記複数のグロープラグ又はグロープラグの組に流れる総電流量を複数段の階段状に増加させる制御信号発生回路と、を有することを特徴とするグロープラグ制御装置である。
【００１２】
通常グロープラグのプリグロー期間の開始時には、グロープラグの温度はほぼ外気温と同程度となっているため、グロープラグの持つ抵抗値が特に低い。このため、ターンオン時の突入電流が特に大きくなるので、各スイッチングデバイスを一挙にターンオンさせると、各グロープラグに流れる電流が重畳され、総電流量の変化が大きくなって発生するノイズも大きくなる（図５（ｂ）参照）。これに対し、本発明のグロープラグ制御装置では、プリグロー期間の開始時に、スイッチングデバイスをターンオンさせるターンオン信号を互いに微少時間ずつ異ならせて出力しているので、各スイッチングデバイスが順にターンオンするから、直流電源から流れる総電流量が一挙に増加することはなく、複数段の階段状に順次増加する。このため、総電流量の時間変化率（単位時間あたりの総電流量の変化）が小さくなり、電流変化に伴って発生・放射される高周波ノイズを低減させることが出来る。
【００１３】
しかも、各スイッチングデバイスはそれぞれ単一のグロープラグあるいはグロープラグの組に対応しているので、すべてのグロープラグに流れる総電流量を１つのスイッチングデバイスで制御する必要がなく、各スイッチングデバイスは小型のもので足りる。その上、各スイッチングデバイスは、いずれもターンオン時間を短くしても良いから、発生する損失や発熱も少くできる。このため、電流容量が大きく、最大定格損失が大きく耐熱性の高い高価なスイッチングデバイスを用いる必要はなく、小型で安価なスイッチングデバイスを複数個用いれば足り、放熱部材等も小型のもので足りる。従って、安価で小型のグロープラグ制御装置とすることができる。
【００１４】
なお、各スイッチングデバイスはそれぞれ単数のグロープラグと接続する場合のみならず、グロープラグの組、即ち、複数のグロープラグと接続する場合も含まれる。また、スイッチングデバイスとしては、公知のスイッチングデバイスを用いれば良く、例えば、トランジスタ、ＦＥＴ、サイリスタ、ＧＴＯ等が挙げられる。
【００１５】
また、他の解決手段は、複数のグロープラグまたは複数のグロープラグの組への通電を制御するグロープラグ制御装置であって、各々制御信号入力端子を有し、直流電源と各グロープラグ又は各グロープラグの組とを接続する回路をそれぞれ開閉する複数のスイッチングデバイスと、上記各制御信号入力端子に接続され、上記スイッチングデバイスをそれぞれターンオンさせるターンオン信号及びターンオフさせるターンオフ信号を上記各制御信号入力端子間で互いに微少時間ずつ異ならせて出力し、上記直流電源から上記複数のグロープラグ又はグロープラグの組に流れる総電流量を複数段の階段状に増減させる制御信号発生回路と、を有することを特徴とするグロープラグ制御装置である。
【００１６】
本発明のグロープラグ制御装置によれば、ターンオン信号及びターンオフ信号を各制御信号入力端子間で互いに微少時間ずつ異ならせて出力し、直流電源から複数のグロープラグ又はグロープラグの組に流れる総電流量を複数段の階段状に増減させる。従って、多数のグロープラグの通電制御を行っても、直流電源から流れる総電流量が一挙に増加あるいは減少せず、階段状に増加あるいは減少するので、総電流量の時間変化率が小さくなり、総電流量変化に伴って発生・放射される高周波ノイズを低減させることが出来る。
【００１７】
しかも、各スイッチングデバイスはそれぞれ単一のグロープラグあるいはグロープラグの組に対応しているので、すべてのグロープラグに流れる総電流量を１つのスイッチングデバイスで制御する必要がなく、各スイッチングデバイスは小型のもので足りる。その上、各スイッチングデバイスについて見ると、いずれもターンオン時間やターンオフ時間は短く保たれているため、発生する損失や発熱も少ない。このため、電流容量が大きく、最大定格損失が大きく耐熱性の高い高価なスイッチングデバイスを用いる必要はなく、小型で安価なスイッチングデバイスを用いることができ、放熱部材等も小型のもので足りる。従って、安価で小型のグロープラグ制御装置とすることができる。
【００１８】
さらに、本発明のグロープラグ制御装置では、複数のスイッチングデバイスのターンオン信号及びターンオフ信号をそれぞれ互いに微少時間ずつ異ならせて出力するだけで、ターンオン信号やターンオフ信号の発生が周期的であることを要しない。このため、プリグロー期間のうちの保温期間中、ポストグロー期間中、あるいは中間駆動期間中において、内燃機関の冷却水温、外気温、グロープラグの温度等を勘案して、各グロープラグに対応するスイッチングデバイスについて適宜ターンオン信号やターンオフ信号の出力タイミングを変化させることができる。したがって、前記公報記載の技術に比べ、グロープラグの制御の自由度を高くすることができる。
【００１９】
さらに、上記のグロープラグ制御装置であって、前記制御信号発生回路は、前記グロープラグのいずれの動作期間においても、前記ターンオン信号及びターンオフ信号を前記各制御信号入力端子間で互いに微少時間ずつ異ならせて出力することを特徴とするグロープラグ制御装置とすると良い。
【００２０】
このようにすると、グロープラグの動作期間のいずれにおいても、スイッチングデバイスのターンオン信号及びターンオフ信号を微少時間ずつ異ならせて出力するので、グロープラグのプリグロー期間開始時をはじめ、保温期間やポストグロー期間、中間駆動期間などいずれの動作時にも高周波ノイズの発生を常に抑制することが出来る。
【００２１】
なお、グロープラグの動作期間とは、プリグロー期間、ポストグロー期間、中間駆動期間など、グロープラグを所定温度まで昇温させ、あるいは所定温度範囲に保温して、着火の補助や排気ガス浄化など所期の役割を果たさせる期間をいう。
【００２２】
さらに他の解決手段は、複数のグロープラグまたは複数のグロープラグの組への通電を制御するグロープラグの制御方法であって、直流電源と各グロープラグ又は各グロープラグの組とを接続する回路をそれぞれ開閉する複数のスイッチングデバイスについて、ターンオン時刻及びターンオフ時刻を、各スイッチングデバイス間で互いに微少時間ずつ異ならせてターンオンまたはターンオフさせ、上記直流電源から上記複数のグロープラグ又はグロープラグの組に流れる総電流量を複数段の階段状に増加及び減少させることを特徴とするグロープラグの制御方法である。
【００２３】
本発明のグロープラグの制御方法によれば、複数のスイッチングデバイスのターンオン時刻及びターンオフ時刻を各スイッチングデバイス間で互いに微少時間ずつ異ならせてターンオン及びターンオフさせ、直流電源から複数のグロープラグ又はグロープラグの組に流れる総電流量を複数段の階段状に増減させる。従って、多数のグロープラグの通電制御を行っても、直流電源から流れる総電流量が一挙に増加あるいは減少せず、階段状に増加あるいは減少するので、総電流量の時間変化率が小さくなり、総電流量変化に伴って発生・放射される高周波ノイズを低減させることが出来る。
【００２４】
しかも、このような制御方法によれば、各スイッチングデバイスはそれぞれ単一のグロープラグあるいはグロープラグの組に対応しているので、すべてのグロープラグに流れる総電流量を１つのスイッチングデバイスで制御する必要がないため、各スイッチングデバイスは小型のもので足りる。その他、各スイッチングデバイスについてのターンオン時間やターンオフ時間を短くしても良いから、発生する損失や発熱は小さくできる。このため、電流容量が大きく、最大定格損失が大きく耐熱性の高い高価なスイッチングデバイスを用いる必要はなく、安価なスイッチングデバイスを複数用いることで足り、放熱部材等も小型のもので足りる。従って、安価で小型のグロープラグ制御装置で、このグロープラグの制御方法を実現することができる。
【００２５】
また、本発明のグロープラグ制御装置では、複数のスイッチングデバイスのターンオン時刻及びターンオフ時刻をそれぞれ互いに微少時間ずつ異ならせてターンオン及びターンオフさせるだけで、ターンオン時刻やターンオフ時刻が周期的であることを要しない。このため、プリグロー期間のうちの保温期間中、ポストグロー期間中や中間駆動期間中において、内燃機関の冷却水温、外気温、グロープラグの温度等を勘案して、各グロープラグについて適宜オン時刻やオフ時刻を変化させることができる。したがって、前記公報記載の技術に比べ、グロープラグの制御の自由度も高くすることができる。
【００２６】
さらに、上記のグロープラグ制御方法であって、前記グロープラグのいずれの動作期間においても、前記複数のスイッチングデバイスのオン時刻及びオフ時刻をそれぞれ互いに微少時間ずつ異ならせてターンオン及びターンオフさせることを特徴とするグロープラグ制御方法とするのが好ましい。
【００２７】
このようにすると、グロープラグの動作期間のいずれにおいても、スイッチングデバイスのターンオン時刻及びターンオフ時刻を微少時間ずつ異ならせているので、グロープラグのプリグロー期間開始時をはじめ、保温期間やポストグロー期間、中間駆動期間などいずれの動作時にも高周波ノイズの発生を常に抑制することが出来る。
【００２８】
【発明の実施の形態】
次いで、本発明の実施の形態を、図１〜図３を参照しつつ説明する。バッテリＢＴと複数（本実施形態では４本）のグロープラグＧ１〜Ｇ４との間には、図１において一点鎖線で示すグロープラグ制御装置１０が介在している。このグロープラグ制御装置１０は、スイッチングデバイスであるＦＥＴ１１，１２，１３，１４及び制御信号発生回路２０を備える。ここで、各ＦＥＴ１１〜１４は、直流電源であるバッテリＢＴと各グロープラグＧ１〜Ｇ４との間に介在して、ＦＥＴ１１〜１４をそれぞれ開閉することにより、バッテリＢＴからグロープラグＧ１〜Ｇ４へ電流を通電・遮断することができるようになっている。さらに、このＦＥＴ１１〜１４の制御信号入力端子であるゲート端子１１ＩＮ，１２ＩＮ，１３ＩＮ，１４ＩＮは、それぞれ制御信号発生回路２０に接続している。また、この制御信号発生回路２０の外部信号入力端子ＳＩＧＩＮには、グロープラグ駆動のための様々な信号が入力される。
【００２９】
次いで、この制御信号発生回路２０の内容の詳細は、図２に示すようになっている。即ち、外部入力端子ＳＩＧＩＮに入力されたシリアル信号は、デコーダ２１で、プリグロー、ポストグロー、中間駆動のいずれの場合の駆動指示かが解読され、それに対応した３つの出力端子ＰＲＥ，ＩＮＴ，ＰＯＳＴのいずれかがハイレベルとされる。内燃機関の始動時には、まず、出力端子ＰＲＥがハイレベルとされる。一方、運転者によってキースイッチＳＷがオンされると、バッテリ電圧入力端子ＢＴＩＮを通じて、バッテリＢＴの電圧がバッテリ電圧依存タイマ２２のバッテリ電圧端子ＶＢ１に入力される。バッテリ電圧依存タイマ２２は内部に記憶されている２次元マップ（具体的には２次元マップを数表化したルックアップテーブル）を参照して、バッテリの電圧に応じた所定時間だけタイマー出力端子ＴＩＭＥＲをハイレベルとする。グロープラグＧ１等が十分昇温したと見込まれる時間が経過した時点でグロープラグの昇温を停止させるためである。なお、バッテリ電圧によってタイマを変更するのは、バッテリ電圧によって、グロープラグＧ１等に投入される電力が変化するため、バッテリ電圧が高い場合にはタイマを短く、バッテリ電圧が低い場合にはタイマを長くして、グロープラグが適温の範囲に昇温するようにするためである。
【００３０】
これにより、タイマ出力端子ＴＩＭＥＲがハイレベルの期間中、ＡＮＤ素子２５の出力がハイとなり、ＯＲ素子２９がハイとなる。このＯＲ素子の出力は、各ＦＥＴ１１〜１４のゲート端子１１ＩＮ〜１４ＩＮの微少時間ずつ異ならせたターンオン信号を発生する信号シフト回路３０に入力される。この信号シフト回路３０は、本実施形態では具体的には、８ビットのシフトレジスタ３１と、そのクロック入力端子ＣＫ１に接続されたシフト周波数発振器３２をからなる。また、このシフトレジスタ３１の８つの出力端子ＯＡ〜ＯＨのうち、１つ飛びの４つの出力端子ＯＡ，ＯＣ，ＯＥ，ＯＧは、それぞれＦＥＴ１１〜１４のゲート端子１１ＩＮ〜１４ＩＮと接続している。一方、他の出力端子ＯＢ，ＯＤ，ＯＦ，ＯＨはオープンとされている。
【００３１】
従って、ＯＲ素子２９がハイとなると、シフトレジスタ３１の入力端子ＩＮがハイレベルとなり、シフト周波数発振器３２の発生する周波数で、出力端子ＯＡ〜ＯＨが次々にハイレベルとされる。つまり、ＦＥＴ１１〜１４につながっている出力端子ＯＡ，ＯＣ，ＯＥ，ＯＧについてみると、シフト周波数発振器３２の発信周波数の１／２の周波数に基づいて順にハイレベルになる。即ち、各ＦＥＴ１１等をターンオンさせるターンオン信号が、シフト周波数発振器３２のクロック２ヶ分の時刻ずつずれたターンオン時刻毎に発生する。このため、ＦＥＴ１１〜１４が順にターンオンして、バッテリＢＴと各グロープラグＧ１等との回路を閉じ、バッテリＢＴからグロープラグＧ１等に電流が流れる。以降は、タイマ出力端子ＴＩＭＥＲがローレベルの切り替わるまで、いずれのＦＥＴ１１等もオン即ち通電状態を維持する。
【００３２】
この際の様子を、図３を参照して説明する。ゲート端子１１ＩＮがローレベルからハイレベルとなるタイミング（ターンオン時刻）をｔ＝ｕ０とすると（図３（ａ）参照）、他のゲート１２ＩＮ，１３ＩＮ，１４ＩＮの電圧（レベル）は、これより△ｔずつ順に遅れてハイレベルとなる（図３（ｂ）〜図３（ｄ）参照）。即ち、ゲート端子１１ＩＮにターンオン信号が入力されてから、△ｔ、２△ｔ、３△ｔずつ順に遅れたターンオン時刻でゲート端子１２ＩＮ，１３ＩＮ、１４ＩＮにターンオン信号が入力される。従って、ＦＥＴ１１〜１４を通じて流れる総電流量Ｉは、図３（ｅ）に示すように、４段の階段状に増加することになる。つまり、本実施形態によれば、総電流量Ｉは一挙に増加することが無く、階段状に増加するので、総電流量Ｉの時間変化に伴って発生する電磁ノイズは、抑制できることが判る。しかも、図３（ａ）〜図３（ｄ）に示すように、ゲート端子１１ＩＮ等に印加される電圧は、ローレベルからハイレベルに短時間で切り替わるため、各ＦＥＴ１１〜１４で発生する損失も少なくて済む。
【００３３】
次いで、所定時間が経過し、タイマ出力端子ＴＩＭＥＲがローレベルとなると、ＡＮＤ素子２５さらにＯＲ素子２９が反転してローレベルとなり、シフトレジスタ３１の入力端子ＩＮがローレベルとされる。すると、上記とは逆に、出力端子ＯＡ，ＯＣ，ＯＥ，ＯＧが、シフト周波数発振器３２の１／２の周波数で、順にハイレベルからローレベルになる。即ち、各ＦＥＴ１１等をターンオフさせるターンオフ信号を発生する。従って、ＦＥＴ１１，１２，１３，１４の順にオフ、即ち、遮断状態となる。
【００３４】
再び図３を参照して説明すると、ゲート端子１１ＩＮがローレベルとなるターンオフ信号の入力タイミング（ターンオフ時刻）をｔ＝ｕ１とすると（図３（ａ）参照）、他のゲート１２ＩＮ，１３ＩＮ，１４ＩＮの電圧（レベル）は、これより順に△ｔ、２△ｔ、３△ｔずつ遅れたターンオフ時刻でローレベルのターンオフ信号が入力される（図３（ｂ）〜図３（ｄ）参照）。従って、ＦＥＴ１１〜１４を通じて流れる総電流量Ｉは、図３（ｅ）に示すように、４段の階段状に減少することになる。つまり、総電流量Ｉは一挙に減少すること無く、階段状に減少するので、ここでも総電流量Ｉの時間変化に伴って発生する電磁ノイズを抑制できることが判る。しかも、図３（ａ）〜図３（ｄ）に示すように、ゲート端子１１ＩＮ等に印加される電圧は、ハイレベルからローレベルに短時間で切り替わるため、各ＦＥＴ１１〜１４で発生する損失も少なくて済む。
【００３５】
その後は、プリグロー期間の内、グロープラグＧ１等の温度を保持する保温期間となる。即ち、パルス幅変調（ＰＷＭ）によって、グロープラグＧ１等の通電と遮断時間を適当に変えることにより、グロープラグＧ１等の温度を適切な温度範囲内に保持する。まず、上記バッテリ電圧依存タイマ２２と同様に、バッテリＢＴの電圧がバッテリ電圧依存ＰＭＷモジュール２３のバッテリ電圧端子ＶＢ２に入力される。バッテリ電圧依存ＰＭＷモジュール２３には、ＰＷＭ周波数発振器２４の発生するクロック信号が入力されるクロック入力端子ＣＫ２を備えており、内部に記憶されている２次元マップ（具体的には２次元マップを数表化したルックアップテーブル）を参照して、バッテリ電圧に応じたデューティ比を持つＰＭＷ変調信号を発生する。即ち、所定のデューティー比で、ハイレベルとローレベルが切り替わる。なお、バッテリ電圧によってデューティ比を変更するのは、バッテリ電圧によって、グロープラグＧ１等に投入される電力が変化するため、バッテリ電圧が高い場合にはデューティ比を小さく、バッテリ電圧が低い場合にはデューティ比を大きくして、グロープラグの温度が適温の範囲に保持されるようにするためである。
【００３６】
容易に理解できるように、デコーダ２１の出力端子ＰＲＥがハイレベルにある期間中、ＡＮＤ素子２６及びＯＲ素子２９は、バッテリ電圧依存ＰＭＷモジュール２３の出力端子ＲＡＴＩＯに追従して動作する。従って、シフトレジスタ３１の入力端子ＩＮに入力される信号も出力端子ＲＡＴＩＯの変化に追従したものとなり、この変化が、シフト周波数発振器３２の１／２の周波数タイミングで、ゲート端子１１ＩＮ等に順次現れる。つまり所定タイミングでターンオン信号及びターンオフ信号が交互にゲート端子１１ＩＮ等に入力される。
【００３７】
この際の様子を、図３を参照して説明する。ゲート端子１１ＩＮがローレベルからハイレベルとなるターンオン信号の入力タイミング（ターンオン時刻）をｔ＝ｕ２…、ハイレベルからローレベルになるターンオフ信号の入力タイミング（ターンオフ時刻）をｔ＝ｕ３…とすると（図３（ａ）参照）、他のゲート１２ＩＮ，１３ＩＮ，１４ＩＮの電圧（レベル）は、これより順に遅れたターンオン時刻及びターンオフ時刻でそれぞれ切り替わる（図３（ｂ）〜図３（ｄ）参照）。従って、ＦＥＴ１１〜１４は順にターンオン及びターンオフし、ＦＥＴ１１〜１４を通じて流れる総電流量Ｉは、図３（ｅ）に示すように、４段の階段状に増加あるいは減少することになる。つまり、本実施形態によれば、プリグロー期間のうち保温期間においても、総電流量Ｉは一挙に増減することが無く、階段状に増加あるいは減少するので、総電流量Ｉの時間変化に伴って発生する電磁ノイズは、抑制できることが判る。しかも、各ＦＥＴ１１〜１４で発生する損失が少なくて済むことも同様である。
【００３８】
次に、内燃機関がｔ＝ｕ３〜ｕ４の間で始動し、エンストや排気ガス浄化のためにしばらくの間グロープラグＧ１等を適切な温度に保持しておくポストグロー期間に移行した場合を考える。内燃機関が始動すると（ポストグロー期間に移行すると）、外部信号入力端子ＳＩＧＩＮにその旨の信号が入力され、デコーダ２１で解読されて、出力端子ＰＲＥがローレベルとなる代わりに、出力端子ＰＯＳＴがハイレベルとなる。一方、前述したバッテリ電圧依存ＰＭＷモジュール２３は依然動作を継続しており、ＰＷＭ変調信号がＡＮＤ素子２８及びＯＲ素子２９を通じて、シフトレジスタ３１の入力端子ＩＮに入力される。
【００３９】
従って、上記保温期間と同様に、ゲート端子１１ＩＮがローレベルからハイレベルとなるターンオン信号の入力タイミング（ターンオン時刻）をｔ＝ｕ４，ｕ６、ハイレベルからローレベルになるターンオフ信号の入力タイミング（ターンオフ時刻）をｔ＝ｕ５，ｕ７とすると（図３（ａ）参照）、他のゲート１２ＩＮ，１３ＩＮ，１４ＩＮの電圧（レベル）は、これより順に遅れて切り替わる。（図３（ｂ）〜図３（ｄ）参照）。このため、ＦＥＴ１１〜１４を通じて流れる総電流量Ｉは、図３（ｅ）に示すように、４段の階段状に増加あるいは減少することになる。つまり、本実施形態によれば、ポストグロー期間においても、総電流量Ｉが階段状に増加あるいは減少するので、総電流量Ｉの時間変化に伴って発生する電磁ノイズを抑制できることが判る。また、各ＦＥＴ１１〜１４で発生する損失が少なくて済むことも同様である。
【００４０】
その後、内燃機関が暖まり、グロープラグＧ１等の補助が不要となると、外部信号入力端子ＳＩＧＩＮにその旨の信号が入力され、デコーダ２１の３つの出力端子ＰＲＥ、ＰＯＳＴ、ＩＮＴのいずれもローレベルとされる。これにより、いずれのＡＮＤ素子２５，２６，２７，２８ともローレベルになり、ＯＲ素子２９もローレベルとなる。従って、シフトレジスタ３１の出力端子ＯＡ，ＯＣ，ＯＥ，ＯＧも順次ローレベルとされてＦＥＴ１１〜１４がオフ、即ち遮断となる。
【００４１】
しかし、外気温の低下その他の理由により、内燃機関が駆動中であるにもかかわらず、排気ガス浄化等のためにグロープラグＧ１等の補助が必要と判断されると、外部信号入力端子ＳＩＧＩＮにその旨の信号が入力され、デコーダ２１の出力端子ＩＮＴがハイレベルとされる。一方、前述したバッテリ電圧依存ＰＭＷモジュール２３は依然動作を継続しているから、ＰＷＭ変調信号がＡＮＤ素子２７及びＯＲ素子２９を通じて、シフトレジスタ３１の入力端子ＩＮに入力されるようになる。
【００４２】
従って、上記保温期間及びポストグロー期間と同様に、ゲート端子１１ＩＮがローレベルからハイレベルとなるターンオン信号の入力タイミング（ターンオン時刻）をｔ＝ｕ８，ｕ１０…、ハイレベルからローレベルになるターンオフ信号の入力タイミング（ターンオフ時刻）をｔ＝ｕ９，ｕ１１…とすると（図３（ａ）参照）、他のゲート１２ＩＮ，１３ＩＮ，１４ＩＮの電圧（レベル）は、これより順に遅れて切り替わる。（図３（ｂ）〜図３（ｄ）参照）。従って、ＦＥＴ１１〜１４を通じて流れる総電流量Ｉは、図３（ｅ）に示すように、４段の階段状に増加あるいは減少することになる。つまり、本実施形態によれば、中間駆動期間においても、総電流量Ｉが階段状に増加あるいは減少するので、総電流量Ｉの時間変化に伴って発生する電磁ノイズを抑制できることが判る。また、各ＦＥＴ１１〜１４で発生する損失が少なくて済むことも同様である。
【００４３】
以上の説明から容易に理解できるように、本実施形態によれば、グロープラグＧ１等が冷えて抵抗値が低いために、突入電流の大きくなるプリグロー期間の開始時において、ＦＥＴ１１〜１４の電磁ノイズの発生を抑制できる。
さらに、プリグロー期間の開始時ばかりでなく、プリグロー期間のうち、保温期間、ポストグロー期間、中間駆動期間のいずれの期間においても、電磁ノイズの発生を抑制できる。
さらに、本実施形態では、４つのグロープラグＧ１〜Ｇ４の各々に対し、１つのＦＥＴ１１〜１４を対応させて、各グロープラグＧ１等に流す電流を制御させたので、ＦＥＴ１１等の電流容量がグロープラグ１ヶ分有れば足りる。従って、電流容量の小さなＦＥＴを用いることができる。しかも、各ゲート端子１１ＩＮ等に入力される信号は、ハイレベルからローレベル、あるいはローレベルからハイレベルに素早く切り替わるので、ＦＥＴ１１等で生じる損失は少なく、耐熱性や定格損失の小さいＦＥＴを用いることができ、放熱板等も小さなもので足りる。従って、本実施形態のグロープラグ制御装置１０を、安価で小型なものとすることができる。
【００４４】
以上において、本発明を実施形態に即して説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で、適宜変更して適用できることはいうまでもない。
例えば、上記実施形態では、スイッチングデバイスとしてＦＥＴを用いたが、トランジスタやサイリスタ、その他のスイッチングデバイスを用いることもできる。
また、上記実施形態では、各スイッチングデバイスで、それぞれ１本のグロープラグについて制御をしたが、例えば、図１に破線で示すように、グロープラグＧ４とグロープラグＧ５を並列に接続し、これらを１つのスイッチングデバイスで制御するようにするなど、各スイッチングデバイスで複数のグロープラグの組をそれぞれ制御するようにしても良い。
【００４５】
また、上記実施形態では、シフトレジスタ３１に８ビットのシフトレジスタを使用しながらも、４本のグロープラグＧ１等だけを制御した例を示した。容易に理解できるように、上記実施形態の制御信号発生回路２０を用いれば、最大で８本のグロープラグ、あるいは８組までのグロープラグの組を制御することができる。さらに多くのグロープラグを制御する場合には、１６ビット等のシフトレジスタを用いることで、同様な制御信号発生回路を構成することができる。一方、グロープラグの本数が少ない場合には、例えば、４ビットなどのシフトレジスタを用いることもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】グロープラグ、バッテリ及び実施形態にかかるグロープラグ制御装置の接続を示す回路図である。
【図２】図１に示すグロープラグ制御装置のうち、制御信号発生回路の構成の詳細を含めて説明する回路図である。
【図３】図１及び図２に示すグロープラグ制御装置の動作を示す説明図であり、（ａ）〜（ｄ）は各スイッチングデバイスの制御信号の時間変化を、（ｅ）はバッテリから流れる総電流量の時間変化を示す。
【図４】グロープラグ、バッテリ及び従来のグロープラグ制御装置の接続を示す回路図である。
【図５】図４に示すグロープラグ制御装置の動作を示す説明図であり、（ａ）はスイッチングデバイスの制御信号の時間変化を、（ｂ）はバッテリから流れる総電流量の時間変化を、（ｃ）はグロープラグ温度の時間変化を示す。
【図６】図４に示すグロープラグ制御装置の他の動作を示す説明図であり、（ａ）はスイッチングデバイスの制御信号の時間変化を、（ｂ）はバッテリから流れる総電流量の時間変化を示す。
【符号の説明】
ＢＴバッテリ（直流電源）
Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３，Ｇ４グロープラグ
Ｉ（直流電源から流れる）総電流量
１０グロープラグ制御装置
１１，１２，１３，１４ＦＥＴ（スイッチングデバイス）
１１ＩＮ，１２ＩＮ，１３ＩＮ，１４ＩＮゲート端子（制御信号入力端子）
２０制御信号発生回路
２１デコーダ
２２バッテリ電圧依存タイマ
２３バッテリ電圧依存ＰＭＷモジュール
２４，３２発振器
２５，２６，２７，２８ＡＮＤ素子
２９ＯＲ素子
３０信号シフト回路
３１シフトレジスタ
ｕ０，ｕ２，ｕ４，ｕ６，ｕ８，ｕ１０ターンオン時刻
ｕ１，ｕ３，ｕ５，ｕ７，ｕ９，ｕ１１ターンオフ時刻[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a glow plug control device and a glow plug control method for energizing a glow plug, and more particularly to a glow plug control device and a glow plug control method that suppress the generation of noise.
[0002]
[Prior art]
When starting an internal combustion engine such as a diesel engine, a glow plug inserted in each cylinder is energized to raise the temperature so that the internal combustion engine can be started in a short time. In addition, during a low temperature operation or the like, the glow plug may be energized and heated to purify the exhaust gas.
[0003]
Incidentally, as shown in FIG. 4, the drive control of the plurality of glow plugs attached to each cylinder is performed by connecting one switching device SD in series between the plurality of glow plugs G1 to G4 connected in parallel with the battery BT. This is done by forming a provided circuit and inputting a control signal for instructing turn-on or turn-off from the control signal generating circuit CSG to the control signal input terminal SDIN of the switching device SD. Here, before the start of the internal combustion engine (pre-glow period), as shown in FIG. 5A, the switching device SD is turned on at the start (t = t0), and the glow plugs G1 to G1 in the low temperature state are turned on. G4 is energized at the same time, and the temperature is raised in a short time as shown in FIG. Then, as shown in FIG. 5B, since the current flows from the battery BT to each of the glow plugs G1 to G4 at a time when the switching device SD is turned on, the total current amount I flowing from the battery BT before and after t = t0 is It increases rapidly in a very short time, and high-frequency electromagnetic noise is generated as the total current I changes.
[0004]
In addition to the start of the so-called pre-glow period (preheating period) at the time of starting the internal combustion engine as described above, the temperature of each glow plug raised during the pre-glow period is kept substantially constant, and the engine is started by the ignition key. During the heat retention period for waiting for instructions, the glow plugs are intermittently energized (t = t2...) And cut off (t = t1. Furthermore, the so-called post-glow (or after-glow) period in which the temperature of each glow plug is kept substantially constant for a period of several seconds to several minutes after the start of the internal combustion engine to prevent engine stall and exhaust gas purification is also included in each glow. The plug is intermittently energized (t = t4, t6...) And disconnected (t = t3, t5, t...). At this time, as the switching device SD is turned on / off, the total amount of current I changes suddenly and electromagnetic noise is generated. Furthermore, when the internal combustion engine is started and the internal combustion engine is sufficiently warmed and the glow plugs G1 to G4 are not required to be assisted, the switching device is turned off in order to cut off the current flowing through the glow plug (t = t7). .
[0005]
Further, during the operation of the internal combustion engine, when the outside air temperature or the cooling water temperature of the internal combustion engine decreases, the same applies during the intermediate drive period in which the glow plugs G1 to G4 are driven for the purpose of exhaust gas purification or the like. In some cases, each glow plug is intermittently energized (t = t8, t10, t12, t14) and cut off (t = t9, t11, t13, t15).
[0006]
In order to prevent the generation of electromagnetic noise due to such a sudden change in the total current amount I, the following method has been conventionally used. That is, as shown in FIG. 6A, the slope of the voltage change of the control signal input to the control signal input terminal SDIN of the switching device SD is reduced, and the turn-on time (t = s0 to s1, etc.) of the switching device SD. Alternatively, the turn-off time (t = s2 to s3, etc.) is intentionally increased. As a result, as shown in FIG. 6B, the total current I flowing through the glow plugs G1 to G4 through the switching device SD is gradually increased or gradually decreased. In this way, the total current amount I gradually increases and does not increase rapidly, for example, during the period of t = s0 to S1, so that the generated electromagnetic noise can be made extremely small.
[0007]
In addition, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 59-96486, energization of each glow plug in the post-glow period described above is “a plurality of electrical switching elements connected to the glow plug are periodically opened and closed with different phases. A glow plug control device equipped with an electrical signal generator that sequentially generates electrical control signals performs time-sharing energization, and controls the total amount of flowing current to be reduced to a fraction of simultaneous energization. Mitigation is disclosed.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
However, as shown in FIG. 6, when the turn-on time (for example, t = s0 to s1) for the switching device SD to transition from off to on or the turn-off time for the transition from on to off (for example, t = s2 to s3) is lengthened. A great amount of heat is generated with the loss generated in the switching device SD. For this reason, the glow plug control device becomes expensive and large, such as using an expensive switching device having a large maximum rated loss and high heat resistance, or using a large heat sink.
[0009]
On the other hand, in the technique disclosed in the above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No. 59-96486, the generation of electromagnetic noise at the start of the pre-glow period (for example, t = t0 in FIG. 5) cannot be prevented, and another countermeasure is required. It is necessary to take. In addition, although electromagnetic noise can be reduced by sequentially energizing each glow plug in sequence, when a large number of glow plugs are installed in the internal combustion engine, each glow plug is compared with the energization period. Since the shut-off period becomes longer, the degree of freedom in temperature control is low, for example, the temperature variation of the glow plug that should be kept substantially constant increases.
[0010]
The present invention has been made in view of such problems, and is an inexpensive, compact, and highly flexible control of a glow plug while reducing electromagnetic noise generated when the glow plug is driven. It is an object of the present invention to provide a device and a glow plug control method.
[0011]
[Means, actions and effects for solving the problems]
The solution is a glow plug control device for controlling energization to a plurality of glow plugs or a set of glow plugs, each having a control signal input terminal, and a direct current power source and each glow plug or each glow plug. A plurality of switching devices that respectively open and close a circuit that connects a set of plugs, and each control signal that is connected to each control signal input terminal and that turns on each of the switching devices at the start of the pre-glow period of the glow plug. A control signal generating circuit that outputs the signal input terminals with a slight time difference between the signal input terminals and increases the total amount of current flowing from the DC power source to the plurality of glow plugs or a set of glow plugs in a plurality of steps. A glow plug control device comprising:
[0012]
Usually, at the start of the pre-glow period of the glow plug, the glow plug temperature is almost the same as the outside air temperature, and thus the resistance value of the glow plug is particularly low. For this reason, since the inrush current at the time of turn-on becomes particularly large, when each switching device is turned on at once, the current flowing through each glow plug is superposed, the change in the total current amount becomes large and the generated noise becomes large ( (Refer FIG.5 (b)). On the other hand, in the glow plug control device of the present invention, at the start of the pre-glow period, since the turn-on signals for turning on the switching devices are outputted with slightly different times from each other, each switching device is turned on in turn, The total amount of current flowing from the power supply does not increase all at once, but sequentially increases in a plurality of steps. For this reason, the time change rate of the total current amount (change in the total current amount per unit time) is reduced, and high-frequency noise generated and radiated with the current change can be reduced.
[0013]
Moreover, since each switching device corresponds to a single glow plug or a set of glow plugs, it is not necessary to control the total amount of current flowing through all the glow plugs with one switching device, and each switching device is small. It ’s enough. In addition, since each switching device may shorten the turn-on time, the loss and heat generated can be reduced. For this reason, it is not necessary to use an expensive switching device having a large current capacity, a maximum rated loss and a high heat resistance, and it is sufficient to use a plurality of small and inexpensive switching devices, and a small heat dissipation member and the like are sufficient. Therefore, an inexpensive and small glow plug control device can be obtained.
[0014]
Each switching device includes not only a case of connecting to a single glow plug but also a case of connecting to a set of glow plugs, that is, a plurality of glow plugs. As the switching device, a known switching device may be used, and examples thereof include a transistor, an FET, a thyristor, and a GTO.
[0015]
Another solution is a glow plug control device for controlling energization to a plurality of glow plugs or a set of a plurality of glow plugs, each having a control signal input terminal, a DC power source and each glow plug or each A plurality of switching devices that respectively open and close a circuit that connects a set of glow plugs, and each control signal input terminal that is connected to each control signal input terminal and that turns on and turns off the switching device. And a control signal generating circuit that outputs and outputs the currents that are slightly different from each other in a minute time, and that increases or decreases the total amount of current flowing from the DC power source to the plurality of glow plugs or a set of glow plugs in a plurality of steps. This is a glow plug control device.
[0016]
According to the glow plug control device of the present invention, the turn-on signal and the turn-off signal are output while being slightly different from each other between the control signal input terminals, and the total current flowing from the DC power source to the plurality of glow plugs or the set of glow plugs Increase or decrease the amount in multiple steps. Therefore, even if energization control of a large number of glow plugs is performed, the total current amount flowing from the DC power supply does not increase or decrease all at once, but increases or decreases stepwise, so the rate of change of the total current amount with time decreases. It is possible to reduce high-frequency noise that is generated and radiated as the total current changes.
[0017]
Moreover, since each switching device corresponds to a single glow plug or a set of glow plugs, it is not necessary to control the total amount of current flowing through all the glow plugs with one switching device, and each switching device is small. It ’s enough. In addition, when looking at each switching device, the turn-on time and turn-off time are all kept short, so there is little loss and heat generation. For this reason, it is not necessary to use an expensive switching device having a large current capacity, a large maximum rated loss and a high heat resistance, a small and inexpensive switching device can be used, and a small heat dissipation member is sufficient. Therefore, an inexpensive and small glow plug control device can be obtained.
[0018]
Further, the glow plug control device of the present invention requires that the turn-on signal and the turn-off signal be generated periodically only by outputting the turn-on signal and the turn-off signal of a plurality of switching devices by slightly different from each other. do not do. Therefore, the switching corresponding to each glow plug is performed in consideration of the cooling water temperature of the internal combustion engine, the outside temperature, the temperature of the glow plug, etc. during the warming period, the post glow period, or the intermediate drive period in the pre-glow period. The output timing of the turn-on signal and the turn-off signal can be changed as appropriate for the device. Therefore, the degree of freedom in controlling the glow plug can be increased as compared with the technique described in the publication.
[0019]
Further, in the above glow plug control device, the control signal generation circuit is configured such that the turn-on signal and the turn-off signal are different from each other by a minute time between the control signal input terminals in any operation period of the glow plug. It is preferable that the glow plug control device is characterized in that the output is performed.
[0020]
In this way, since the turn-on signal and turn-off signal of the switching device are output slightly different from each other during the glow plug operation period, the warming period and the post-glow period start from the start of the glow plug pre-glow period. The generation of high-frequency noise can always be suppressed during any operation such as the intermediate drive period.
[0021]
The operation period of the glow plug is a pre-glow period, a post-glow period, an intermediate drive period, etc., where the glow plug is heated to a predetermined temperature or kept in a predetermined temperature range to assist ignition or exhaust gas purification. The period that plays the role of the period.
[0022]
Still another solution is a glow plug control method for controlling energization to a plurality of glow plugs or a plurality of glow plug sets, and a circuit for connecting a DC power source and each glow plug or each glow plug set. With respect to a plurality of switching devices that respectively open and close, the turn-on time and the turn-off time are made slightly different from each other for each switching device to turn on or off, and flow from the DC power source to the plurality of glow plugs or a set of glow plugs. The glow plug control method is characterized in that the total current amount is increased and decreased in a plurality of steps.
[0023]
According to the glow plug control method of the present invention, the turn-on time and the turn-off time of the plurality of switching devices are slightly changed from each other by a minute time to turn on and turn off, and a plurality of glow plugs or glow plugs are connected from the DC power supply. The total amount of current flowing through the set is increased or decreased in a multi-step manner. Therefore, even if energization control of a large number of glow plugs is performed, the total current amount flowing from the DC power supply does not increase or decrease all at once, but increases or decreases stepwise, so the rate of change of the total current amount with time decreases. It is possible to reduce high-frequency noise that is generated and radiated as the total current changes.
[0024]
Moreover, according to such a control method, since each switching device corresponds to a single glow plug or a set of glow plugs, the total amount of current flowing through all the glow plugs is controlled by one switching device. Since there is no need, each switching device is small. In addition, since the turn-on time and turn-off time for each switching device may be shortened, the generated loss and heat generation can be reduced. For this reason, it is not necessary to use an expensive switching device having a large current capacity, a maximum rated loss and a high heat resistance, and it is sufficient to use a plurality of inexpensive switching devices, and a small heat radiation member and the like are sufficient. Therefore, this glow plug control method can be realized with an inexpensive and small glow plug control device.
[0025]
In the glow plug control device of the present invention, the turn-on time and the turn-off time are required to be periodic only by making the turn-on time and the turn-off time of the plurality of switching devices slightly different from each other. do not do. Therefore, during the warming period, the post-glow period, and the intermediate drive period in the pre-glow period, the on-time and The off time can be changed. Therefore, the degree of freedom in controlling the glow plug can be increased as compared with the technique described in the publication.
[0026]
Further, in the above glow plug control method, in any operation period of the glow plug, the on time and the off time of the plurality of switching devices are made slightly different from each other to turn on and off. It is preferable to adopt a glow plug control method.
[0027]
In this way, since the turn-on time and the turn-off time of the switching device are slightly changed every time in the operation period of the glow plug, the warming period and the post-glow period, including the start time of the pre-glow period of the glow plug, Generation of high frequency noise can always be suppressed during any operation such as an intermediate drive period.
[0028]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. A glow plug control device 10 indicated by a one-dot chain line in FIG. 1 is interposed between the battery BT and a plurality of (four in this embodiment) glow plugs G1 to G4. The glow plug control device 10 includes FETs 11, 12, 13, 14 and a control signal generation circuit 20 which are switching devices. Here, each of the FETs 11 to 14 is interposed between the battery BT which is a direct current power source and each of the glow plugs G1 to G4, and opens and closes the FETs 11 to 14, respectively, so that current flows from the battery BT to the glow plugs G1 to G4. Can be turned on and off. Further, the gate terminals 11IN, 12IN, 13IN, and 14IN, which are control signal input terminals of the FETs 11 to 14, are connected to the control signal generation circuit 20, respectively. Further, various signals for driving the glow plug are input to the external signal input terminal SIGIN of the control signal generation circuit 20.
[0029]
Next, details of the contents of the control signal generation circuit 20 are as shown in FIG. That is, the serial signal input to the external input terminal SIGIN is decoded by the decoder 21 in any of the pre-glow, post-glow, and intermediate drive directions, and the three output terminals PRE, INT, and POST corresponding thereto are decoded. Either is set to the high level. When starting the internal combustion engine, first, the output terminal PRE is set to the high level. On the other hand, when the key switch SW is turned on by the driver, the voltage of the battery BT is input to the battery voltage terminal VB1 of the battery voltage dependent timer 22 through the battery voltage input terminal BTIN. The battery voltage dependent timer 22 refers to a two-dimensional map (specifically, a look-up table obtained by converting the two-dimensional map into a number) and stores a timer output terminal TIMER for a predetermined time according to the battery voltage. Is set to the high level. This is because the temperature rise of the glow plug is stopped when the time when it is expected that the temperature of the glow plug G1 and the like has sufficiently increased has elapsed. The timer is changed depending on the battery voltage because the electric power supplied to the glow plug G1 and the like changes depending on the battery voltage. Therefore, the timer is shortened when the battery voltage is high, and the timer is set when the battery voltage is low. This is to increase the temperature so that the glow plug is heated to an appropriate temperature range.
[0030]
As a result, while the timer output terminal TIMER is at a high level, the output of the AND element 25 becomes high and the OR element 29 becomes high. The output of the OR element is input to a signal shift circuit 30 that generates a turn-on signal that is varied by a minute time at the gate terminals 11IN to 14IN of the FETs 11 to 14. Specifically, in this embodiment, the signal shift circuit 30 includes an 8-bit shift register 31 and a shift frequency oscillator 32 connected to the clock input terminal CK1. Of the eight output terminals OA to OH of the shift register 31, four output terminals OA, OC, OE, and OG which are skipped by one are connected to the gate terminals 11IN to 14IN of the FETs 11 to 14, respectively. On the other hand, the other output terminals OB, OD, OF, and OH are open.
[0031]
Therefore, when the OR element 29 becomes high, the input terminal IN of the shift register 31 becomes high level, and the output terminals OA to OH are successively set to high level at the frequency generated by the shift frequency oscillator 32. That is, regarding the output terminals OA, OC, OE, and OG connected to the FETs 11 to 14, the output terminals sequentially become high level based on a frequency that is ½ of the transmission frequency of the shift frequency oscillator 32. That is, a turn-on signal for turning on each FET 11 and the like is generated at every turn-on time shifted by two clocks of the shift frequency oscillator 32. For this reason, the FETs 11 to 14 are turned on in order, the circuit of the battery BT and each glow plug G1 is closed, and a current flows from the battery BT to the glow plug G1 and the like. Thereafter, all the FETs 11 and the like are kept on, that is, energized until the timer output terminal TIMER switches to a low level.
[0032]
This will be described with reference to FIG. When the timing (turn-on time) when the gate terminal 11IN changes from low level to high level is t = u0 (see FIG. 3A), the voltages (levels) of the other gates 12IN, 13IN, and 14IN are Δt It becomes a high level with a delay in order (see FIGS. 3B to 3D). That is, after the turn-on signal is input to the gate terminal 11IN, the turn-on signal is input to the gate terminals 12IN, 13IN, and 14IN at the turn-on time sequentially delayed by Δt, 2Δt, and 3Δt. Therefore, the total amount of current I flowing through the FETs 11 to 14 increases in a four-step manner as shown in FIG. That is, according to the present embodiment, the total current amount I does not increase at once, but increases stepwise, so that it can be seen that electromagnetic noise generated with the time change of the total current amount I can be suppressed. Moreover, as shown in FIGS. 3A to 3D, the voltage applied to the gate terminal 11IN and the like is switched from the low level to the high level in a short time. Less is enough.
[0033]
Next, when a predetermined time elapses and the timer output terminal TIMER becomes low level, the AND element 25 and the OR element 29 are inverted to become low level, and the input terminal IN of the shift register 31 becomes low level. Then, contrary to the above, the output terminals OA, OC, OE, and OG are sequentially changed from the high level to the low level at the half frequency of the shift frequency oscillator 32. That is, a turn-off signal for turning off each FET 11 is generated. Accordingly, the FETs 11, 12, 13, and 14 are turned off, that is, in a cut-off state in this order.
[0034]
Referring to FIG. 3 again, when the input timing (turn-off time) of the turn-off signal at which the gate terminal 11IN becomes low level is t = u1 (see FIG. 3A), the other gates 12IN, 13IN, 14IN The low-level turn-off signal is input at turn-off times that are delayed by Δt, 2Δt, and 3Δt in this order (see FIGS. 3B to 3D). Therefore, the total amount of current I flowing through the FETs 11 to 14 decreases in a four-step manner as shown in FIG. That is, the total current amount I does not decrease all at once, but decreases in a stepped manner, so that it can be understood that the electromagnetic noise generated along with the time change of the total current amount I can be suppressed. In addition, as shown in FIGS. 3A to 3D, the voltage applied to the gate terminal 11IN and the like is switched from the high level to the low level in a short time, so that the loss generated in each of the FETs 11 to 14 is also reduced. Less is enough.
[0035]
After that, it becomes a heat retention period in which the temperature of the glow plug G1 or the like is maintained during the pre-glow period. That is, the temperature of the glow plug G1 and the like is maintained within an appropriate temperature range by appropriately changing the energization and cutoff time of the glow plug G1 and the like by pulse width modulation (PWM). First, similarly to the battery voltage dependent timer 22, the voltage of the battery BT is input to the battery voltage terminal VB2 of the battery voltage dependent PMW module 23. The battery voltage dependent PMW module 23 includes a clock input terminal CK2 to which a clock signal generated by the PWM frequency oscillator 24 is input, and a two-dimensional map (specifically, a number of two-dimensional maps stored therein) A PMW modulation signal having a duty ratio corresponding to the battery voltage is generated with reference to the tabulated look-up table. That is, the high level and the low level are switched at a predetermined duty ratio. Note that the duty ratio is changed depending on the battery voltage because the electric power supplied to the glow plug G1 and the like changes depending on the battery voltage, so that the duty ratio is small when the battery voltage is high and the battery voltage is low. This is because the duty ratio is increased so that the temperature of the glow plug is maintained in a proper temperature range.
[0036]
As can be easily understood, during the period in which the output terminal PRE of the decoder 21 is at the high level, the AND element 26 and the OR element 29 operate following the output terminal RATIO of the battery voltage dependent PMW module 23. Therefore, the signal input to the input terminal IN of the shift register 31 also follows the change of the output terminal RATIO, and this change sequentially appears at the gate terminal 11IN and the like at the half frequency timing of the shift frequency oscillator 32. . That is, the turn-on signal and the turn-off signal are alternately input to the gate terminal 11IN and the like at a predetermined timing.
[0037]
This will be described with reference to FIG. The input timing (turn-on time) of the turn-on signal when the gate terminal 11IN changes from the low level to the high level is t = u2... And the input timing (turn-off time) of the turn-off signal when the gate terminal 11IN changes from the high level to the low level is t = u3. The voltages (levels) of the other gates 12IN, 13IN, and 14IN are switched at turn-on time and turn-off time that are sequentially delayed (see FIGS. 3 (b) to 3 (d)). . Accordingly, the FETs 11 to 14 are turned on and off in order, and the total current amount I flowing through the FETs 11 to 14 increases or decreases in a four-step manner as shown in FIG. That is, according to the present embodiment, the total current amount I does not increase or decrease all at once during the heat retention period of the pre-glow period, but increases or decreases stepwise. It turns out that the generated electromagnetic noise can be suppressed. In addition, the loss generated in each of the FETs 11 to 14 can be reduced.
[0038]
Next, consider a case where the internal combustion engine starts between t = u3 and u4 and shifts to a post-glow period in which the glow plug G1 and the like are maintained at an appropriate temperature for a while to purify the engine stall and exhaust gas. . When the internal combustion engine is started (shifted to the post-glow period), a signal to that effect is input to the external signal input terminal SIGIN and is decoded by the decoder 21, and instead of the output terminal PRE becoming low level, the output terminal POST Become high level. On the other hand, the battery voltage dependent PMW module 23 described above continues to operate, and the PWM modulation signal is input to the input terminal IN of the shift register 31 through the AND element 28 and the OR element 29.
[0039]
Therefore, as in the above-described heat retention period, the turn-on signal input timing (turn-on time) when the gate terminal 11IN changes from low level to high level is t = u4, u6, and the turn-off signal input timing (turn-off time) changes from high level to low level. Assuming that (time) is t = u5, u7 (see FIG. 3A), the voltages (levels) of the other gates 12IN, 13IN, and 14IN are sequentially switched with a delay. (Refer FIG.3 (b)-FIG.3 (d)). For this reason, the total amount of current I flowing through the FETs 11 to 14 increases or decreases in a four-step manner as shown in FIG. That is, according to the present embodiment, it can be seen that even during the post-glow period, the total current amount I increases or decreases in a stepped manner, so that electromagnetic noise generated with the time change of the total current amount I can be suppressed. Similarly, the loss generated in each of the FETs 11 to 14 can be reduced.
[0040]
After that, when the internal combustion engine is warmed and the glow plug G1 or the like is no longer required, a signal to that effect is input to the external signal input terminal SIGIN, and all of the three output terminals PRE, POST, and INT of the decoder 21 are set to the low level. Is done. As a result, all the AND elements 25, 26, 27, and 28 are at a low level, and the OR element 29 is also at a low level. Accordingly, the output terminals OA, OC, OE, and OG of the shift register 31 are also sequentially set to the low level, and the FETs 11 to 14 are turned off, that is, are cut off.
[0041]
However, when it is determined that the glow plug G1 or the like needs assistance for exhaust gas purification or the like even though the internal combustion engine is being driven due to a decrease in the outside air temperature or other reasons, the external signal input terminal SIGIN A signal to that effect is input, and the output terminal INT of the decoder 21 is set to the high level. On the other hand, since the battery voltage dependent PMW module 23 described above continues to operate, the PWM modulation signal is input to the input terminal IN of the shift register 31 through the AND element 27 and the OR element 29.
[0042]
Accordingly, similarly to the heat retention period and the post-glow period, the turn-on signal input timing (turn-on time) when the gate terminal 11IN changes from low level to high level is t = u8, u10..., And the turn-off signal changes from high level to low level. Is set to t = u9, u11... (See FIG. 3A), the voltages (levels) of the other gates 12IN, 13IN, and 14IN are sequentially switched with a delay. (Refer FIG.3 (b)-FIG.3 (d)). Therefore, the total amount of current I flowing through the FETs 11 to 14 increases or decreases in a four-step manner as shown in FIG. That is, according to the present embodiment, it can be seen that even during the intermediate drive period, the total current amount I increases or decreases in a stepped manner, so that it is possible to suppress electromagnetic noise that occurs with the time change of the total current amount I. Similarly, the loss generated in each of the FETs 11 to 14 can be reduced.
[0043]
As can be easily understood from the above description, according to the present embodiment, since the glow plug G1 and the like are cooled and the resistance value is low, the electromagnetic noise of the FETs 11 to 14 at the start of the pre-glow period in which the inrush current increases. Can be suppressed.
Furthermore, generation of electromagnetic noise can be suppressed not only at the start of the pre-glow period but also in any of the heat retention period, the post-glow period, and the intermediate drive period in the pre-glow period.
Furthermore, in the present embodiment, each of the four glow plugs G1 to G4 is made to correspond to one FET 11 to 14, and the current flowing through each glow plug G1 and the like is controlled. One plug is enough. Therefore, an FET having a small current capacity can be used. In addition, since the signal input to each gate terminal 11IN and the like is quickly switched from the high level to the low level or from the low level to the high level, the loss generated in the FET 11 or the like is small, and an FET having a low heat resistance and a small rated loss should be used. A small heat sink is sufficient. Therefore, the glow plug control device 10 of the present embodiment can be made inexpensive and small.
[0044]
In the above, the present invention has been described with reference to the embodiments. However, the present invention is not limited to the above embodiments, and it is needless to say that the present invention can be appropriately modified and applied without departing from the gist thereof.
For example, in the above embodiment, an FET is used as a switching device, but a transistor, a thyristor, or other switching device can also be used.
In the above embodiment, each switching device controls one glow plug. For example, as shown by a broken line in FIG. 1, the glow plug G4 and the glow plug G5 are connected in parallel, and these are connected. For example, each switching device may control a plurality of sets of glow plugs, such as controlling by one switching device.
[0045]
In the above-described embodiment, an example in which only four glow plugs G1 and the like are controlled while an 8-bit shift register is used as the shift register 31 has been described. As can be easily understood, by using the control signal generation circuit 20 of the above embodiment, it is possible to control a maximum of eight glow plugs or a set of up to eight glow plugs. When more glow plugs are controlled, a similar control signal generation circuit can be configured by using a 16-bit shift register. On the other hand, when the number of glow plugs is small, for example, a 4-bit shift register can be used.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a circuit diagram showing connections of a glow plug, a battery, and a glow plug control device according to an embodiment.
2 is a circuit diagram illustrating details of the configuration of a control signal generation circuit in the glow plug control device shown in FIG. 1; FIG.
FIGS. 3A and 3B are explanatory diagrams showing the operation of the glow plug control device shown in FIGS. 1 and 2, wherein FIGS. 3A to 3D show time changes of control signals of the switching devices, and FIG. The time change of the total current is shown.
FIG. 4 is a circuit diagram showing connections of a glow plug, a battery, and a conventional glow plug control device.
5 is an explanatory view showing the operation of the glow plug control device shown in FIG. 4, where (a) shows the time change of the control signal of the switching device, (b) shows the time change of the total amount of current flowing from the battery, (C) shows the time change of the glow plug temperature.
6A and 6B are explanatory diagrams showing another operation of the glow plug control device shown in FIG. 4, wherein FIG. 6A is a time change of the control signal of the switching device, and FIG. 6B is a time change of the total current flowing from the battery. Indicates.
[Explanation of symbols]
BT battery (DC power supply)
G1, G2, G3, G4 Glow plug
I Total current (flowing from DC power supply)
10 Glow plug control device
11, 12, 13, 14 FET (switching device)
11IN, 12IN, 13IN, 14IN Gate terminal (control signal input terminal)
20 Control signal generation circuit
21 Decoder
22 Battery voltage dependent timer
23 Battery voltage dependent PMW module
24, 32 oscillator
25, 26, 27, 28 AND element
29 OR element
30 signal shift circuit
31 Shift register
u0, u2, u4, u6, u8, u10 Turn-on time
u1, u3, u5, u7, u9, u11 Turn-off time

Claims

A glow plug control device for controlling energization to a plurality of glow plugs or a set of glow plugs,
A plurality of switching devices each having a control signal input terminal, each of which opens and closes a circuit connecting the DC power source and each glow plug or each glow plug set;
At the start of the pre-glow period of the glow plug, a turn-on signal that turns on each of the switching devices is output with a slight time difference between the control signal input terminals. A control signal generating circuit for increasing the total amount of current flowing through the plurality of glow plugs or a set of glow plugs in a plurality of steps,
A glow plug control device comprising:

A glow plug control device for controlling energization to a plurality of glow plugs or a set of glow plugs,
A plurality of switching devices each having a control signal input terminal, each of which opens and closes a circuit connecting the DC power source and each glow plug or each glow plug set;
A turn-on signal that is connected to each control signal input terminal and that turns on the switching device and a turn-off signal that turns off the switching device are output while being slightly different from each other between the control signal input terminals. A control signal generation circuit for increasing or decreasing the total amount of current flowing through the glow plug or the set of glow plugs in a plurality of steps, and
A glow plug control device comprising:

The glow plug control device according to claim 2,
The glow plug control characterized in that the control signal generation circuit outputs the turn-on signal and the turn-off signal with a slight time difference between the control signal input terminals in any operation period of the glow plug. apparatus.

A glow plug control method for controlling energization to a plurality of glow plugs or a set of glow plugs,
For a plurality of switching devices that open and close the circuit that connects the DC power supply and each glow plug or each glow plug set, the turn-on time and turn-off time are slightly different from each other for each switching device. And a method for controlling a glow plug, wherein the total amount of current flowing from the DC power source to the plurality of glow plugs or a set of glow plugs is increased and decreased in a plurality of steps.