JP4723174B2

JP4723174B2 - Glow plug energization control device and glow plug energization control method

Info

Publication number: JP4723174B2
Application number: JP2003019795A
Authority: JP
Inventors: 隆行櫻井; 史郎武藤
Original assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Priority date: 2003-01-29
Filing date: 2003-01-29
Publication date: 2011-07-13
Anticipated expiration: 2023-01-29
Also published as: JP2004232503A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の始動を補助するグロープラグへの通電を制御するグロープラグ通電制御装置及びグロープラグ通電制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
グロープラグは、抵抗発熱ヒータを用いるものが一般的である。このグロープラグは、抵抗発熱ヒータを主体金具に取り付けて構成され、抵抗発熱ヒータの先端が燃焼室内に位置するように、ディーゼルエンジンのエンジンブロックに取り付けて使用する。
このようなグロープラグへの通電を制御する装置として、グロープラグ通電制御装置が知られている。従来のグロープラグ通電制御装置では、キースイッチがオン位置とされると、抵抗発熱ヒータの温度がエンジンを始動させるのに十分な温度（例えば１０００℃）となるように、グロープラグへの通電を制御して、グロープラグに大電力を供給する。その後は、所定期間中（例えば１８０秒間）、抵抗発熱ヒータの温度が十分に高い目標温度（例えば９００℃）を維持するように、グロープラグへの通電を制御して、グロープラグに小電力を供給する。このようなステップは、一般にアフターグローやアフターグローステップと呼ばれている。これを設けることにより、エンジン始動前は、エンジンをいつでも始動できるように、抵抗発熱ヒータの温度を十分に高い温度に維持すると共に、エンジン始動後は、エンジンの燃焼室内の暖気を促進させ、また、ディーゼルノックの発生を防止し、騒音や白煙の発生、ＨＣ成分の排出などを抑制することができる。
【０００３】
従来のアフターグローでは、グロープラグへの通電を抵抗発熱ヒータの抵抗値に基づいて簡易に制御していた。具体的には、抵抗発熱ヒータの現在の抵抗値Ｒと、抵抗発熱ヒータの温度が目標温度となったときの抵抗値Ｒｔとを比較して、現在の抵抗値Ｒが目標とする抵抗値Ｒｔよりも高い場合（抵抗発熱ヒータの現在の温度が目標温度よりも高い場合）には、グロープラグへの通電をオフとし、一方、現在の抵抗値Ｒが目標とする抵抗値Ｒｔよりも低い場合（抵抗発熱ヒータの現在の温度が目標温度よりも低い場合）には、グロープラグへの通電をオンとしていた。その際、グロープラグへは、連続通電をするか、あるいは、所定値に固定されたディーティ比に基づいてＰＷＭ通電していた。
このような技術に関連する文献として、例えば、特許文献１が挙げられる。
【０００４】
【特許文献１】
特開昭６１−４６４７０号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のアフターグローでは、抵抗発熱ヒータの温度を目標温度とし、これを維持することが困難であった。即ち、抵抗発熱ヒータの温度が目標温度よりも高い場合には、抵抗発熱ヒータの温度が目標温度まで下がるように、グロープラグへの通電をオフして制御するが、実際には、その温度が目標温度よりも大きく下回ってしまうことがある。また同様に、抵抗発熱ヒータの温度が目標温度よりも低い場合には、抵抗発熱ヒータの温度が目標温度まで上がるように、グロープラグへの通電をオンして制御するが、実際には、その温度が目標温度よりも大きく上回ってしまうことがある。つまり、抵抗発熱ヒータの温度を目標温度とし、これを維持しようとしても、ヒータ温度の変動が大きく、これを正確に制御することが困難であった。抵抗発熱ヒータの温度が目標温度よりも高い状態にあると、グロープラグの耐久性が悪くなり、一方、抵抗発熱ヒータの温度が目標温度よりも低い状態にあると、エンジン始動後においてはディーゼルノックの発生や、騒音や白煙の発生、ＨＣ成分の排出などが生じることとなる。
【０００６】
本発明は、かかる現状に鑑みてなされたものであって、エンジン始動後の抵抗発熱ヒータの温度をより正確に目標温度とし、これをより正確に維持することができるグロープラグ通電制御装置及びグロープラグ通電制御方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段、作用及び効果】
その解決手段は、キースイッチがオン位置及びスタート位置とされたときに、バッテリからエンジンに設置された抵抗発熱ヒータを有するグロープラグへの通電を制御するグロープラグ通電制御装置であって、上記エンジンの始動後、上記抵抗発熱ヒータの温度が目標温度となり、これを維持するように、上記抵抗発熱ヒータの抵抗値に基づいて、上記グロープラグに印加する電圧波形のデューティ比Ｄａを算出し、このデューティ比Ｄａにより上記グロープラグへの通電をＰＷＭ制御する始動後グロー手段を備え、上記始動後グロー手段は、上記抵抗発熱ヒータの現在の抵抗値をＲ、上記抵抗発熱ヒータの温度が上記目標温度となったときの抵抗値をＲｔ、上記グロープラグへの印加電圧をＶｂとし、誤差ΔＲを、ΔＲ＝Ｒｔ−Ｒで与え、制御実効電圧値Ｖｃを、Ｖｃ＝Ｋ₀＋Ｋ₁ΔＲ＋Ｋ₂∫ΔＲｄｔで与えたとき、上記デューティ比Ｄａを、Ｄａ＝Ｖｃ²／Ｖｂ²に従って算出する算出手段を有するグロープラグ通電制御装置である。
【０００８】
本発明のグロープラグ通電制御装置は、エンジン始動後のグロープラグへの通電を制御する始動後グロー手段を備える。この始動後グロー手段は、抵抗発熱ヒータの温度が目標温度となり、これを維持するように、抵抗発熱ヒータの抵抗値に基づいて、グロープラグに印加する電圧波形のデューティ比Ｄａを算出し、このデューティ比Ｄａによりグロープラグへの通電をＰＷＭ制御する。即ち、従来のように単に抵抗発熱ヒータの抵抗値の大小に基づいてグロープラグへの通電をオン・オフするのではなく、抵抗発熱ヒータの抵抗値に基づいて適切なデューティ比Ｄａを算出し、これによりグロープラグへの通電を制御する。
さらに、この始動後グロー手段は、抵抗発熱ヒータの現在の抵抗値をＲ、抵抗発熱ヒータの温度が目標温度となったときの抵抗値をＲｔ、グロープラグへの印加電圧をＶｂとし、誤差ΔＲを、ΔＲ＝Ｒｔ−Ｒで与え、制御実効電圧値Ｖｃを、Ｖｃ＝Ｋ₀＋Ｋ₁ΔＲ＋Ｋ₂∫ΔＲｄｔで与えたとき、デューティ比Ｄａを、Ｄａ＝Ｖｃ²／Ｖｂ²に従って算出する算出手段を有する。このような算出手段により、抵抗発熱ヒータの温度を目標温度としこれを維持するためのより適切なディーティ比Ｄａを算出することができるので、従来に比して、エンジン始動後の抵抗発熱ヒータの温度をより正確に目標温度とし、これをより正確に維持することができる。なお、Ｋ₀、Ｋ₁及びＫ₂はいずれも定数であり、適宜変更することができる。
【０００９】
さらに、上記のグロープラグ通電制御装置であって、前記グロープラグは、前記抵抗発熱ヒータの先端部がエンジン燃焼室内に突出する形態でエンジンブロックに取り付けられ、上記抵抗発熱ヒータは、第１抵抗発熱体と、この第１抵抗発熱体に直列接続されると共にこの第１抵抗発熱体よりも大きい正の抵抗温度係数を有する第２抵抗発熱体とを有し、上記第２抵抗発熱体の少なくとも一部が、上記エンジン燃焼室内に位置しているグロープラグ通電制御装置とすると良い。
【００１０】
本発明によれば、抵抗発熱ヒータは、第１発熱抵抗体と、これよりも大きい正の抵抗温度係数を有する第２抵抗発熱体とを有する。第２発熱抵抗体は、抵抗温度係数が大きいため、その温度変化に対しその抵抗値変化も大きい。従って、これを有する抵抗発熱ヒータの抵抗値に基づいてディーティ比Ｄａを算出し、これによりグロープラグへの通電をＰＷＭ制御すれば、抵抗発熱ヒータの温度をより正確に管理することができる。さらに、本発明では、この第２抵抗発熱体の少なくとも一部が、エンジン燃焼室内に位置しているので、燃料噴霧や燃焼ガスの影響により抵抗発熱ヒータが冷却されたときなどにおける抵抗発熱ヒータの温度変化が、第２抵抗発熱体にも速やかに及ぶ。従って、抵抗発熱ヒータの温度変化に対してその抵抗値が速やかに追従することから、始動後グロー手段により、エンジン始動後の抵抗発熱ヒータの温度をより正確に目標温度とし、これをより正確に維持することができる。
【００１１】
さらに、上記のグロープラグ通電制御装置であって、前記第１抵抗発熱体は前記第２抵抗発熱体よりも先端側に配置されてなり、上記第１抵抗発熱体の全体と上記第２抵抗発熱体の少なくとも一部とが、前記エンジン燃焼室内に位置しているグロープラグ通電制御装置とすると良い。
【００１２】
本発明によれば、主発熱抵抗発熱体である第１抵抗発熱体を、制御抵抗発熱体である第２抵抗発熱体よりも先端側に配置している。そして、第１抵抗発熱体の全体と第２抵抗発熱体の少なくとも一部とが、エンジン燃焼室内に位置している。このように主発熱抵抗発熱体（第１抵抗発熱体）の全体をエンジン燃焼室内に配置することで、燃焼室内を効率よく加熱することができる。また、制御抵抗発熱体（第２抵抗発熱体）の少なくとも一部をエンジン燃焼室内に配置することで、前述したように、抵抗発熱ヒータの温度変化が、第２抵抗発熱体にも速やかに及ぶため、抵抗発熱ヒータの温度変化に対してその抵抗値が速やかに追従することから、始動後グロー手段により、エンジン始動後の抵抗発熱ヒータの温度をより正確に目標温度とし、これをより正確に維持することができる。
【００１３】
さらに、上記のいずれかに記載のグロープラグ通電制御装置であって、前記第２抵抗発熱体は、２０℃での電気抵抗値Ｒ20に対する１０００℃での電気抵抗値Ｒ1000の比Ｒ1000／Ｒ20が６以上となる抵抗温度係数を有するグロープラグ通電制御装置とすると良い。
【００１４】
第２抵抗発熱体における２０℃での電気抵抗値Ｒ20に対する１０００℃での電気抵抗値Ｒ1000の比Ｒ1000／Ｒ20が６未満では、グロープラグとして一般に要求される８００℃〜１２００℃程度の飽和温度を実現したい場合に、第１発熱抵抗体の過昇が生じやすくなる。これに対し、本発明では、Ｒ1000／Ｒ20が６以上であるので、第１抵抗発熱体の過昇を防止することができる。
なお、第２抵抗発熱体におけるＲ1000／Ｒ20の上限値は特に限定されないが、このＲ1000／Ｒ20が２０を越えると、通電に伴う温度上昇によって自身の抵抗値が大きくなりすぎて十分な発熱が得られないことがある。そのため、このＲ1000／Ｒ20は、２０以下とするのが好ましい。
【００１５】
さらに、上記のいずれかに記載のグロープラグ通電制御装置であって、前記第１抵抗発熱体と前記第２抵抗発熱体は、共に抵抗発熱コイルからなり、上記第２抵抗発熱体をなす抵抗発熱コイルの前記エンジン燃焼室の内面からの突出長は、３ｍｍ以上であるグロープラグ通電制御装置とすると良い。
【００１６】
本発明によれば、第１抵抗発熱体と第２抵抗発熱体は、共に抵抗発熱コイルからなる。そして、第２抵抗発熱体をなす抵抗発熱コイルのエンジン燃焼室の内面からの突出長は、３ｍｍ以上である。このように第２抵抗発熱体をなす抵抗発熱コイルを３ｍｍ以上燃焼室内に向けて突出させることで、抵抗発熱ヒータの温度変化に対する抵抗値の追従性をより向上させることができる。
【００１７】
さらに、前記のグロープラグ通電制御装置であって、前記グロープラグは、前記抵抗発熱ヒータの先端部がエンジン燃焼室内に突出する形態でエンジンブロックに取り付けられ、上記抵抗発熱ヒータは、２０℃での電気抵抗値Ｒ20に対する１０００℃での電気抵抗値Ｒ1000の比Ｒ1000／Ｒ20が６以上となる抵抗温度係数を有する抵抗発熱体を有し、上記抵抗発熱体の少なくとも一部が、上記エンジン燃焼室内に位置しているグロープラグ通電制御装置とすると良い。
【００１８】
本発明によれば、抵抗発熱ヒータは、２０℃での電気抵抗値Ｒ20に対する１０００℃での電気抵抗値Ｒ1000の比Ｒ1000／Ｒ20が６以上となる抵抗温度係数を有する抵抗発熱体、即ち、大きな正の抵抗温度係数を有する抵抗発熱体を含んで構成されている。従って、この抵抗発熱体を有する抵抗発熱ヒータの抵抗値に基づいてディーティ比Ｄａを算出し、これによりグロープラグへの通電をＰＷＭ制御すれば、抵抗発熱ヒータの温度をより正確に管理することができる。さらに、本発明では、この抵抗発熱体の少なくとも一部が、エンジン燃焼室内に位置しているので、燃料噴霧や燃焼ガスの影響により抵抗発熱ヒータが冷却されたときなどにおける抵抗発熱ヒータの温度変化が、抵抗発熱体にも速やかに及ぶ。従って、抵抗発熱ヒータの温度変化に対してその抵抗値が速やかに追従することから、始動後グロー手段により、エンジン始動後の抵抗発熱ヒータの温度をより正確に目標温度とし、これをより正確に維持することができる。
【００１９】
また、他の解決手段は、キースイッチがオン位置及びスタート位置とされたときに、バッテリからエンジンに設置された抵抗発熱ヒータを有するグロープラグへの通電を制御するグロープラグ通電制御方法であって、上記エンジンの始動後、上記抵抗発熱ヒータの温度が目標温度となり、これを維持するように、上記抵抗発熱ヒータの抵抗値に基づいて、上記グロープラグに印加する電圧波形のデューティ比Ｄａを算出し、このデューティ比Ｄａにより上記グロープラグへの通電をＰＷＭ制御する始動後グローステップを備え、上記始動後グローステップは、上記抵抗発熱ヒータの現在の抵抗値をＲ、上記抵抗発熱ヒータの温度が上記目標温度となったときの抵抗値をＲｔ、上記グロープラグへの印加電圧をＶｂとし、誤差ΔＲを、ΔＲ＝Ｒｔ−Ｒで与え、制御実効電圧値Ｖｃを、Ｖｃ＝Ｋ₀＋Ｋ₁ΔＲ＋Ｋ₂∫ΔＲｄｔで与えたとき、上記デューティ比Ｄａを、Ｄａ＝Ｖｃ²／Ｖｂ²に従って算出する算出ステップを有するグロープラグ通電制御方法である。
【００２０】
本発明のグロープラグ通電制御方法は、始動後グローステップにおいて、エンジン始動後、抵抗発熱ヒータの温度が目標温度となり、これを維持するように、抵抗発熱ヒータの抵抗値に基づいて、グロープラグに印加する電圧波形のデューティ比Ｄａを算出し、このデューティ比Ｄａによりグロープラグへの通電をＰＷＭ制御する。即ち、従来のように簡易にグロープラグへの通電を制御するのではなく、抵抗発熱ヒータの抵抗値に基づいて適切なデューティ比Ｄａを算出し、これによりグロープラグへの通電を制御する。
さらに、この始動後グローステップでは、抵抗発熱ヒータの現在の抵抗値をＲ、抵抗発熱ヒータの温度が目標温度となったときの抵抗値をＲｔ、グロープラグへの印加電圧をＶｂとし、誤差ΔＲを、ΔＲ＝Ｒｔ−Ｒで与え、制御実効電圧値Ｖｃを、Ｖｃ＝Ｋ₀＋Ｋ₁ΔＲ＋Ｋ₂∫ΔＲｄｔで与えたとき、デューティ比Ｄａを、Ｄａ＝Ｖｃ²／Ｖｂ²に従って算出する。このような算出ステップにより、抵抗発熱ヒータの温度を目標温度としこれを維持するためのより適切なディーティ比Ｄａを算出することができるので、従来に比して、エンジン始動後の抵抗発熱ヒータの温度をより正確に目標温度とし、これをより正確に維持することができる。なお、Ｋ₀、Ｋ₁及びＫ₂はいずれも定数であり、適宜変更することができる。
【００２１】
さらに、上記のグロープラグ通電制御方法であって、前記グロープラグは、前記抵抗発熱体ヒータの先端部がエンジン燃焼室内に突出する形態でエンジンブロックに取り付けられ、上記抵抗発熱ヒータは、第１抵抗発熱体と、この第１抵抗発熱体に直列接続されると共にこの第１抵抗発熱体よりも大きい正の抵抗温度係数を有する第２抵抗発熱体とを有し、上記第２抵抗発熱体の少なくとも一部が、上記エンジン燃焼室内に位置しているグロープラグ通電制御方法とすると良い。
【００２２】
本発明によれば、抵抗発熱ヒータは、第１発熱抵抗体と、これよりも大きい正の抵抗温度係数を有する第２抵抗発熱体とを有する。第２発熱抵抗体は、抵抗温度係数が大きいため、その温度変化に対しその抵抗値変化も大きい。従って、これを有する抵抗発熱ヒータの抵抗値に基づいてディーティ比Ｄａを算出し、これによりグロープラグへの通電をＰＷＭ制御すれば、抵抗発熱ヒータの温度をより正確に管理することができる。さらに、本発明では、この第２抵抗発熱体の少なくとも一部が、エンジン燃焼室内に位置しているので、燃料噴霧や燃焼ガスの影響により抵抗発熱ヒータが冷却されたときなどにおける抵抗発熱ヒータの温度変化が、第２抵抗発熱体にも速やかに及ぶ。従って、抵抗発熱ヒータの温度変化に対してその抵抗値が速やかに追従することから、エンジン始動後の抵抗発熱ヒータの温度をより正確に目標温度とし、これをより正確に維持することができる。
【００２３】
さらに、上記のグロープラグ通電制御方法であって、前記第１抵抗発熱体は前記第２抵抗発熱体よりも先端側に配置されてなり、上記第１抵抗発熱体の全体と上記第２抵抗発熱体の少なくとも一部とが、前記エンジン燃焼室内に位置しているグロープラグ通電制御方法とすると良い。
【００２４】
本発明によれば、主発熱抵抗発熱体である第１抵抗発熱体を、制御抵抗発熱体である第２抵抗発熱体よりも先端側に配置している。そして、第１抵抗発熱体の全体と第２抵抗発熱体の少なくとも一部とが、エンジン燃焼室内に位置している。このように主発熱抵抗発熱体（第１抵抗発熱体）の全体をエンジン燃焼室内に配置することで、燃焼室内を効率よく加熱することができる。また、制御抵抗発熱体（第２抵抗発熱体）の少なくとも一部をエンジン燃焼室内に配置することで、前述したように、抵抗発熱ヒータの温度変化が第２抵抗発熱体にも速やかに及ぶため、抵抗発熱ヒータの温度変化に対してその抵抗値が速やかに追従することから、エンジン始動後の抵抗発熱ヒータの温度をより正確に目標温度とし、これをより正確に維持することができる。
【００２５】
さらに、上記のいずれかに記載のグロープラグ通電制御方法であって、前記第２抵抗発熱体は、２０℃での電気抵抗値Ｒ20に対する１０００℃での電気抵抗値Ｒ1000の比Ｒ1000／Ｒ20が６以上である抵抗温度係数を有するグロープラグ通電制御方法とすると良い。
【００２６】
第２抵抗発熱体における２０℃での電気抵抗値Ｒ20に対する１０００℃での電気抵抗値Ｒ1000の比Ｒ1000／Ｒ20が６未満では、グロープラグとして一般に要求される８００℃〜１２００℃程度の飽和温度を実現したい場合に、第１発熱抵抗体の過昇が生じやすくなる。これに対し、本発明では、Ｒ1000／Ｒ20が６以上であるので、第１抵抗発熱体の過昇を防止することができる。
なお、第２抵抗発熱体におけるＲ1000／Ｒ20の上限値は特に限定されないが、このＲ1000／Ｒ20が２０を越えると、通電に伴う温度上昇によって自身の抵抗値が大きくなりすぎて十分な発熱が得られないことがある。そのため、Ｒ1000／Ｒ20は、２０以下とするのが好ましい。
【００２７】
さらに、上記のいずれかに記載のグロープラグ通電制御方法であって、前記第１抵抗発熱体と前記第２抵抗発熱体は、共に抵抗発熱コイルからなり、上記第２抵抗発熱体をなす抵抗発熱コイルの前記エンジン燃焼室の内面からの突出長は、３ｍｍ以上であるグロープラグ通電制御方法とすると良い。
【００２８】
本発明によれば、第１抵抗発熱体と第２抵抗発熱体は、共に抵抗発熱コイルからなる。そして、第２抵抗発熱体をなす抵抗発熱コイルのエンジン燃焼室の内面からの突出長は、３ｍｍ以上である。このように第２抵抗発熱体をなす抵抗発熱コイルを３ｍｍ以上燃焼室内の向かって突出させることで、抵抗発熱ヒータの温度変化に対する抵抗値の追従性をより向上させることができる。
【００２９】
さらに、前記のグロープラグ通電制御方法であって、前記グロープラグは、前記抵抗発熱ヒータの先端部がエンジン燃焼室内に突出する形態でエンジンブロックに取り付けられ、上記抵抗発熱ヒータは、２０℃での電気抵抗値Ｒ20に対する１０００℃での電気抵抗値Ｒ1000の比Ｒ1000／Ｒ20が６以上となる抵抗温度係数を有する抵抗発熱体を有し、上記抵抗発熱体の少なくとも一部が、上記エンジン燃焼室内に位置しているグロープラグ通電制御方法とすると良い。
【００３０】
本発明によれば、抵抗発熱ヒータは、２０℃での電気抵抗値Ｒ20に対する１０００℃での電気抵抗値Ｒ1000の比Ｒ1000／Ｒ20が６以上となる抵抗温度係数を有する抵抗発熱体、即ち、大きな正の抵抗発熱係数を有する抵抗発熱体を含んで構成されている。従って、この抵抗発熱体を有する抵抗発熱ヒータの抵抗値に基づいてディーティ比Ｄａを算出し、これによりグロープラグへの通電をＰＷＭ制御すれば、抵抗発熱ヒータの温度をより正確に管理することができる。さらに、本発明では、この抵抗発熱体の少なくとも一部が、エンジン燃焼室内に位置しているので、燃料噴霧や燃焼ガスの影響により抵抗発熱ヒータが冷却されたときなどにおける抵抗発熱ヒータの温度変化が、抵抗発熱体にも速やかに及ぶ。従って、抵抗発熱ヒータの温度変化に対してその抵抗値が速やかに追従することから、エンジン始動後の抵抗発熱ヒータの温度をより正確に目標温度とし、これをより正確に維持することができる。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しつつ説明する。
まず、本発明のグロープラグ通電制御装置１０１で通電制御されるグロープラグ１について説明する。図２は、グロープラグ１の断面図を示す。また、図３は、グロープラグ１をディーゼルエンジンのエンジンブロックＥＢに設置した状態等を示す。このグロープラグ１は、抵抗発熱ヒータとして構成されたシーズヒータ２と、その外側に配置された主体金具３とを備える。シーズヒータ２は、図３に示すように、先端が閉じたシーズチューブ１１の内側に、複数の、本実施形態においては２つの抵抗線コイル、即ち、先端側に配置された発熱コイル２１と、その後端に直列接続された制御コイル２３とを有し、絶縁材料としてのマグネシア粉末２７と共に封入されている。図２に示すように、シーズチューブ１１の、発熱コイル２１及び制御コイル２３を収容している本体部１１ａは、先端側が主体金具３から突出している。図３に示すように、発熱コイル２１は、その先端においてシーズチューブ１１と導通しているが、発熱コイル２１及び制御コイル２３の外周とシーズチューブ１１の内周面とは、マグネシア粉末２７の介在により絶縁された状態となっている。
【００３２】
このうち、発熱コイル２１は、例えば、２０℃での電気比抵抗Ｒ20が８０μΩ・ｃｍ以上２００μΩ・ｃｍ以下、１０００℃での電気比抵抗をＲ1000として、Ｒ1000／Ｒ20が０．８以上３以下の材料、具体的には、Ｆｅ−Ｃｒ合金、あるいは、Ｎｉ−Ｃｒ合金等により構成されている。一方、制御コイル２３は、例えば、２０℃での電気比抵抗Ｒ20が５μΩ・ｃｍ以上２０μΩ・ｃｍ以下、１０００℃での電気比抵抗をＲ1000として、Ｒ1000／Ｒ20が６以上２０以下の材料、具体的には、Ｎｉ、Ｃｏ−Ｆｅ合金、あるいは、Ｃｏ−Ｎｉ−Ｆｅ合金等により構成されている。
【００３３】
シーズチューブ１１には、その基端側から棒状の通電端子軸１３が挿入され、その先端が制御コイル２３の後端に溶接等により接続されている。他方、図２に示すように、通電端子軸１３の後端部には、雄ねじ部１３ａが形成されている。また、主体金具３は、軸方向の貫通孔４を有する筒状に形成され、ここに、シーズヒータ２が、一方の開口端からシーズチューブ１１の先端側を所定長突出させた状態で挿入され固定されている。この主体金具３の外周面には、グロープラグ１をディーゼルエンジンに取り付けるに際して、トルクレンチ等の工具を係合させるための六角断面形状の工具係合部９が形成されており、これに続く形で取付用のねじ部７が形成されている。
【００３４】
主体金具３の貫通孔４は、シーズチューブ１１が突出する開口側に位置する大径部４ｂと、これに続く小径部４ａとを備え、この小径部４ａにシーズチューブ１１の基端側に形成された大径部１１ｂが圧入され、固定されている。他方、貫通孔４の反対側の開口部には座ぐり部３ａが形成され、ここに、通電端子軸１３に外装されたゴム製のＯリング１５と絶縁ブッシュ１６（例えばナイロン製のもの）とがはめ込まれている。そして、そのさらに後方側において通電端子軸１３には、絶縁ブッシュ１６の脱落を防止するための押さえリング１７が装着されている。この押さえリング１７は、外周面に形成された加締め部１７ａにより通電端子軸１３に固定されると共に、通電端子軸１３に対応する表面には、加締め結合力を高めるためのローレット部１３ｂが形成されている。なお、１９は、通電用のケーブルを通電端子軸１３に固定するためのナットである。
【００３５】
図３に示すように、グロープラグ１は、主体金具３のねじ部７によりディーゼルエンジン等のエンジンブロックＥＢのプラグホールに取り付けられている。シーズヒータ２の先端部はエンジン燃焼室ＣＲ内に一定長突出している。制御コイル２３は、そのほぼ全体がエンジン燃焼室ＣＲ内に位置している。また、発熱コイル２１は、制御コイル２３の先端側に直列接続されているので、その全体がエンジン燃焼室ＣＲ内に位置している。
【００３６】
エンジン燃焼室ＣＲの内面から突出する制御コイル２３の突出長ｈは、３ｍｍ以上確保されている。なお、この突出長ｈは、一般的に１０ｍｍ以下に設定される。本明細書では、燃焼室ＣＲの内面のプラグホール開口周縁の３次元的な幾何学的重心位置を起点として、そこからのコイル中心軸線の突出長で突出長ｈを定義する。但し、プラグホール開口側がテーパ面や座ぐりによる拡径部とされている場合は、その拡径部開始底の周縁を、プラグホール開口周縁と定義する。また、制御コイル２３の全体がプラグホールの外にある場合には、制御コイル２３の全長が突出長ｈである。
【００３７】
制御コイル２３を、上記のように、エンジン燃焼室ＣＲの内面から突出させる取付形態を採用することにより、どのような効果を得られるかを検証した実験結果を以下に説明する。まず、各コイル２１，２３の詳細について以下に示す（各コイル２１，２３の寸法を示す記号については、図３（ａ），（ｂ）を参照。）。
（発熱コイル２１）
材質：鉄−クロム合金（組成：Ａｌ＝７．５重量％；Ｃｒ＝２６重量％；Ｆｅ＝残部）。
寸法：コイル太さｋ＝０．３ｍｍ、コイル中心軸線長さＣＬ１＝２ｍｍ、コイル外径ｄ１＝２ｍｍ、ピッチＰ＝０．８ｍｍ、Ｒ20＝０．２５Ω、Ｒ1000／Ｒ20＝１。
（制御コイル２３）
材質：コバルト−ニッケル−鉄合金（組成：Ｎｉ＝２５重量％；Ｆｅ＝４重量％；Ｃｏ＝残部）。
寸法：コイル太さｋ＝０．２２ｍｍ、コイル中心軸線長さＣＬ２＝３ｍｍ、コイル外径ｄ１＝２ｍｍ、ピッチＰ＝０．８ｍｍ、Ｒ20＝０．１Ω、Ｒ1000／Ｒ20＝９。
（コイル間ギャプ２５）
ＪＬ：２ｍｍ。
（シーズチューブ１１）
材質：ＳＵＳ３１０Ｓ。
寸法：本体部１１ａの外径Ｄ１＝３．５ｍｍ、肉厚ｔ＝０．５ｍｍ、本体部１１ａの内面から発熱コイル２１（または制御コイル２３）外面までの距離ＣＧ＝０．２５ｍｍ。
【００３８】
この試験品を、炭素鋼製のブロックに形成した試験用プラグホールに装着した。制御コイル２３のブロック面（燃焼室内面に相当）からの突出長（図３のｈに相当）は、実施例が３ｍｍ、比較例が０ｍｍである。そして、シーズヒータ２のブロック面からの突出部を無風状態、及び、送風機により４ｍ／ｓ（弱風）、あるいは、６ｍ／ｓ（強風）で送風しながら、後述する始動後グローステップにおいて、通電抵抗値の目標値を種々に定めてＰＷＭ方式により通電し、電流と電圧の値からシーズヒータ２の通電抵抗値を、また、シーズチューブ１１の表面に接触させた熱電対により飽和温度を測定した。
【００３９】
その結果、実施例では、無風、弱風及び強風のいずれの場合でも、通電抵抗値に応じて、シーズヒータ２の飽和温度が一義的に決まっている。これは、燃焼ガス等による冷却の影響を受けても制御コイル２３の抵抗値変化が速やかに追従し安定な抵抗制御が実現していることを意味している。
他方、比較例では、無風、弱風及び強風の各場合により、通電抵抗値と飽和温度との関係がみな異なる傾向を示し、通電抵抗値が同じでもシーズヒータ２の飽和温度が必ずしも同一になっていない。これは、制御コイル２３の全体がブロック内の没入しているために、冷却の影響が制御コイル２３に及びにくく、制御コイル２３の抵抗値が追従変化しなかったためであると考えられる。
【００４０】
次に、本発明のグロープラグ通電制御装置１０１について説明する。
図１は、本発明のグロープラグ通電制御装置１０１の電気的構成を示すブロック図である。
主制御部１１１は、電源回路１０３を介して、信号処理のための安定した動作電圧を受電する。また、電源回路１０３は、バッテリＢＴからキースイッチＫＳＷ及び端子１０１Ｂを介して受電する。従って、キースイッチＫＳＷをオン位置及びスタート位置にすると、電源回路１０３に電力が供給され、主制御部１１１が動作する。一方、キースイッチＫＳＷをＯＦＦにすると、電源回路１０３への電力供給が途絶え、主制御部１１１は動作を停止する。
【００４１】
また、バッテリＢＴの電力は、端子１０１Ｆを介して、ｎ個存在するスイッチング素子１０５１〜１０５ｎにそれぞれ供給されている。各スイッチング素子１０５１〜１０５ｎは、本実施例ではＦＥＴから構成され、バッテリＢＴの電圧は、ＦＥＴのドレインに供給される。各ＦＥＴのソースは、各端子１０１Ｇ１〜１０１Ｇｎを介して、複数（ｎ個）のグロープラグＧＰ１〜ＧＰｎに接続されている。また、各ＦＥＴのゲートには、主制御部１１１からのスイッチング信号が入力され、各グロープラグＧＰ１〜ＧＰｎへの通電がＯＮ／ＯＦＦされる。また、各スイッチング素子１０５１〜１０５ｎを構成するＦＥＴは、本実施例では電流検知機能付きＦＥＴ（Infineon Technologies AG 社製ＰＲＯＦＥＴ（登録商標））から構成されており、これらから主制御部１１１へ電流信号が出力される。
【００４２】
主制御部１１１には、バッテリＢＴから各グロープラグＧＰ１〜ＧＰｎへの印加電圧、各グロープラグＧＰ１〜ＧＰｎへの通電電流が入力される。主制御部１１１に入力されたグロープラグＧＰ１〜ＧＰｎへの印加電圧とグロープラグＧＰ１〜ＧＰｎへの通電電流の大きさは、図示しないＡ／Ｄコンバータによりデジタル化される。
また、主制御部１１１は、インターフェースを介して、マイクロコンピュータにより構成されたエンジン制御ユニット２０１（Engine Control Unit：以下、ＥＣＵとも言う。）と通信可能とされている。また、主制御部１１１は、オルタネータ２１１の駆動信号を入力可能に構成されている。
【００４３】
次いで、このグロープラグ通電制御装置１０１によるグロープラグ１の通電制御について、図４〜図１０に示したフローチャートを参照しつつ説明する。
この通電制御では、基本的に、以下の動作を行う。即ち、操作者がキースイッチＫＳＷをオン位置にすると、プリグロー手段により制御されるプリグローステップに入る。即ち、バッテリＢＴの電圧をグロープラグ１に直接印加して、シーズヒータ２を短時間で昇温させて第１目標温度（例えば１０００℃）まで到達させる。その後、遷移グロー手段により制御される遷移グローステップに移行する。即ち、グロープラグ１の印加電圧に基づいて、グロープラグ１への通電をＰＷＭ制御して、シーズヒータ２の温度の落ち込みを抑制する。この遷移グローステップ中に、操作者がキースイッチＫＳＷをスタート位置にすると、今度はクランキンググロー手段により制御されるクランキンググローステップに移行する。即ち、グロープラグ１の印加電圧に基づいて、グロープラグ１への通電をＰＷＭ制御して、シーズヒータ２の温度の落ち込みを抑制し、エンジンの始動性を向上させる。エンジン始動後は、始動後グロー手段により制御される始動後グローステップに移行して、シーズヒータ２の温度を所定時間（例えば１８０秒間）制御し、その温度を第２目標温度（例えば９００℃）とし、これを維持する。
【００４４】
図４に示すように、キースイッチＫＳＷをオン位置にすると、主制御部１１１に電源が投入され、具体的には、バッテリＢＴから、キースイッチＫＳＷ、端子１０１Ｂ、電源回路１０３を介して、主制御部１１１に駆動電圧が印加され、主制御部１１１が所定の手順で作動し始める。そして、まず、ステップＳ１において、主制御部１１１のプログラムの初期化を行う。例えば、グロープラグ１への積算電力量ＧｗはＧｗ＝０とされる。また、プリグロー中フラグ（プリグローステップ中であることを意味するフラグ）がセットされる。一方、プリグロー終了フラグ（プリグローステップが終了したことを意味するフラグ）、スタート信号フラグ（キースイッチＫＳＷがスタート位置とされたことを意味するフラグ）、始動後グロー中フラグ（始動後グローステップ中であることを意味するフラグ）は、それぞれクリアされる。
【００４５】
次に、ステップＳ２において、バッテリＢＴからグロープラグ１に印加される電圧値と、各スイッチング素子１０５１〜１０５ｎを通じてグロープラグ１に流れる電流値を取り込む。そして、これらの電圧値と電流値より、各シーズヒータ２の現在の抵抗値Ｒを算出する。
【００４６】
次に、ステップＳ３において、スタート信号の入力処理を行う。即ち、図５に示すスタート信号入力処理のサブルーチンに進む。具体的には、まず、ステップＳ３１において、プリグローステップが終了し、かつ、始動後グローステップ中でないことを判断する。即ち、プリグロー終了フラグがセットされ、かつ、始動後グロー中フラグがクリアされているかを判断する。ここで、ＹＥＳ、即ち、プリグローステップが終了し、かつ、始動後グローステップ中でない場合には、ステップＳ３２に進む。つまり、遷移グローステップ中あるいはクランキンググローステップ中の場合に、ステップＳ３２に進む。一方、ＮＯ、即ち、プリグローステップが終了していないか、あるいは、始動後グローステップ中の場合には、そのままメインルーチンに戻る。つまり、プリグローステップ中あるいは始動後グローステップ中の場合に、そのままメインルーチンに戻る。
【００４７】
ステップＳ３２に進んだ場合には、まず、スタート信号を取り込む。そして、ステップＳ３３に進み、スタート信号の入力が０．１ｓｅｃ連続してオンか否か、具体的には、スタート信号の入力が８周期連続してオンか否かを判断する。即ち、キースイッチＫＳＷがスタート位置とされているか否かを判断する。０．１ｓｅｃ連続して入力をみるのは、ノイズ等による誤ったスタート信号が入力されている場合を排除するためである。ここで、ＹＥＳ、即ち、スタート信号の入力が０．１ｓｅｃ連続してオンの場合（キースイッチＫＳＷがスタート位置とされている場合）には、ステップＳ３４に進み、スタート信号フラグをセットする。そして、メインルーチンに戻る。一方、ＮＯ、即ち、スタート信号の入力が０．１ｓｅｃ連続してオンでない場合（キースイッチＫＳＷがスタート位置とされていない場合）には、ステップＳ３５に進む。ステップＳ３５では、スタート信号入力が０．１ｓｅｃ連続してオフか否か、具体的には、スタート信号の入力が８周期連続してオフか否かを判断する。即ち、キースイッチＫＳＷがスタート位置にないかどうかを判断する。ここで、ＹＥＳ、即ち、スタート信号入力が０．１ｓｅｃ連続してオフの場合（キースイッチＫＳＷがスタート位置とされていない場合）には、ステップＳ３６に進み、スタート信号フラグをクリアにする。一方、ＮＯ、即ち、スタート信号入力が０．１ｓｅｃ連続してオフでない場合には、そのままメインルーチンに戻る。
【００４８】
次に、図４のメインルーチンのステップＳ５において、遷移グローステップ中に参照するデューティ比Ｄｈと、クランキンググローステップ中に参照するデューティ比Ｄｋをそれぞれ算出する。具体的には、遷移グローステップに関しては、グロープラグ１に印加される電圧値に基づいて、グロープラグ１に印加する電圧波形のデューティ比Ｄｈを算出する。例えば、グロープラグ１に印加される電圧値とデューティ比Ｄｈとの関係を示すテーブルまたは関数の形で用意しておき、これを参照してデューティ比Ｄｈを決定するようにすればよい。同様に、クランキンググローステップに関しても、グロープラグ１に印加される電圧値に基づいて、グロープラグ１に印加する電圧波形のデューティ比Ｄｋを算出する。例えば、グロープラグ１に印加される電圧値とデューティ比Ｄｋとの関係を示すテーブルまたは関数の形で用意しておき、これを参照してデューティ比Ｄｈを決定するようにすればよい。
なお、クランキンググローステップ中に参照されるデューティ比Ｄｋは、遷移グローステップ中におけるグロープラグ１に印加される電圧値が、クランキンググローステップ中におけるグロープラグ１に印加される電圧値と同一であると仮定したときに、遷移グローステップで参照される仮想デューティ比Ｄｈｈよりも大きい。
【００４９】
次に、ステップＳ６において、始動後グローステップ中に参照されるデューティ比Ｄａを計算する。即ち、図６に示すサブルーチンに進む。ここでは、まず、ステップＳ６１において、シーズヒータ２の抵抗値の誤差ΔＲの計算を行う。具体的には、シーズヒータ２の現在の抵抗値をＲ、シーズヒータ２が第２目標温度となったときの抵抗値をＲｔとし、抵抗値の誤差ΔＲを、ΔＲ＝Ｒｔ−Ｒで与える。次に、ステップＳ６２に進み、制御実効電圧値Ｖｃを計算する。具体的には、制御実効電圧値Ｖｃを、Ｖｃ＝Ｋ₀＋Ｋ₁ΔＲ＋Ｋ₂∫ΔＲｄｔで与える。なお、Ｋ₀、Ｋ₁、Ｋ₂は定数であるが、Ｋ0、Ｋ₁、Ｋ₂＞０である。続いて、ステップＳ６３に進み、デューティ比Ｄａを計算する。具体的には、デューティ比Ｄａを、Ｄａ＝Ｖｃ²／Ｖｂ²に従って算出する。なお、Ｖｂは、ステップＳ２で取り込んだ電圧値（グロー電圧）である。そして、メインルーチンに戻る。
【００５０】
次に、図４のメインルーチンのステップＳ７において、クランキング中か否かを判断する。即ち、スタート信号フラグがセットされているか否かを判断する。ここで、ＹＥＳ、即ち、クランキング中である場合（スタート信号入力フラグがセットされている場合）には、ステップＳ８に進む。一方、ＮＯ、即ち、クランキング中でない場合（スタート信号入力フラグがクリアされている場合）には、ステップＳ１０に進む。
【００５１】
ステップＳ８に進んだ場合には、クランキンググロー処理を行う。即ち、図７に示すサブルーチンに進む。ここでは、ステップＳ８１において、クランキング通電をオンにする。即ち、ステップＳ５で算出したデューティ比Ｄｋに基づいて、グロープラグ１への通電をＰＷＭ制御する。その後、メインルーチンに戻る。
【００５２】
次に、図４のメインルーチンでステップＳ７からステップＳ１０に進んだ場合には、オルタネータが発動中か否かを判断する。
ここで、ＹＥＳ、即ち、オルタネータが発動中である場合には、ステップＳ１１の始動後グロー処理に進む。即ち、図８に示すサブルーチンに進む。ここでは、まず、ステップＳ１１１において、始動後グローステップの所定時間（例えば１８０秒間）が経過したか否かを判断する。具体的には、後述するステップＳ１１２においてカウントアップするカウンタが所定値となったか否かで判断する。ここで、ＮＯ、即ち、始動後グロー時間が経過していない場合には、ステップＳ１１２に進む。そして、ステップＳ１１２において、始動後グロー通電をオンとし、始動後グロー中フラグをセットする。また、上記のように始動後グロー時間をカウントアップする。始動後グロー通電は、ステップＳ６で算出したデューティ比Ｄａに基づいて、グロープラグ１への通電をＰＷＭ制御して、シーズヒータ２の温度がまだ第２目標温度になっていない場合には、この温度が第２目標温度となるようにし、あるいは、既に第２目標温度をなっている場合には、この温度を維持するものである。その後は、メインルーチンに戻り、ステップＳ９に進む。一方、ステップＳ１１１において、ＹＥＳ、即ち、始動後グロー時間が経過した場合には、ステップＳ１１３に進む。そして、ステップＳ１１３において、始動後グロー通電をオフとし、始動後グロー中フラグをクリアする。その後はメインルーチンに戻り、ステップＳ９に進む。
【００５３】
次に、ステップＳ１０において、ＮＯ、即ち、オルタネータが発動中でない場合について説明すると、この場合には、ステップＳ１２のプリグロー処理に進む。即ち、図９に示すサブルーチンに進む。ここでは、まず、ステップＳ１２１において、プリグローステップ中であるか否かを判断する。即ち、プリグロー中フラグがセットされているかどうかを判断する。ここで、ＹＥＳ、即ち、プリグローステップ中である場合（プリグロー中フラグがセットされている場合）には、ステップＳ１２２に進み、１サイクルの期間中にグロープラグ１に投入された電力量（Ｇｗ１）を計算する。次に、ステップＳ１２３に進み、グロープラグ１の積算電力量（Ｇｗ）を算出する。即ち、以前の積算電力量Ｇｗに新たに投入された電力量Ｇｗ１を加算して、新たな積算電力量Ｇｗとする。
【００５４】
次に、ステップＳ１２４において、この積算電力量Ｇｗが、第１目標温度に対応する目標投入量を越えたか否かを判断する。ここで、ＮＯ、即ち、積算電力量Ｇｗが目標投入量を超えていない場合には、ステップＳ１２６に進み、プリグロー通電をオンとする。具体的には、グロープラグ１へ連続通電を行う。その後、メインルーチンに戻る。一方、ステップＳ１２４において、ＹＥＳ、即ち、積算電力量Ｇｗが目標投入量を超えた場合には、ステップＳ１２５に進み、プリグロー通電をオフとする。また、プリグロー中フラグをクリアし、一方でプリグロー終了フラグをセットする。その後、メインルーチンに戻る。
なお、ステップＳ１２１の判断において、ＮＯ、即ち、プリグローステップ中ではないと判断された場合（プリグロー中フラグがセットされていない場合）には、そのままメインルーチンに戻り、ステップＳ９に進む。
【００５５】
次に、メインルーチンのステップＳ９では、遷移グロー処理を行う。即ち、図１０に示すサブルーチンに進む。ここでは、まず、ステップＳ９１において、クランキングステップ中か否か、あるいは、始動後グローステップ中か否かを判断する。即ち、スタート信号フラグがセットされているか、あるいは、始動後グロー中フラグがセットされているかを判断する。ここで、ＹＥＳ、即ち、クランキング中である場合（スタート信号フラグがセットされている場合）、あるいは、始動後グローステップ中である場合（始動後グロー中フラグがセットされている場合）には、ステップＳ９７に進み、遷移グロー通電をオフとする。そして、メインルーチンに戻る。
【００５６】
一方、ステップＳ９１において、ＮＯ、即ち、クランキング中でなく（スタート信号フラグがクリアされており）、かつ、始動後グロー中でもない（始動後グロー中フラグもクリアされている）場合には、ステップＳ９２に進む。ステップＳ９２では、遷移グロー時間（遷移グローステップの所定時間）が経過したか否かを判断する。具体的には、後述するステップＳ９４でカウントアップするカウンタが所定値となったか否かを判断する。ここで、ＹＥＳ、即ち、遷移グロー時間が経過している場合には、ステップＳ９６に進み、遷移グロー通電をオフとする。そしてその後、メインルーチンに戻る。一方、ステップＳ９２において、ＮＯ、即ち、遷移グロー時間が経過していない場合には、ステップＳ９３に進み、プリグローステップが終了したか否かを判断する。即ち、プリグロー終了フラグがセットされているかどうかを判断する。ここで、ＮＯ、即ち、プリグローステップが終了していない場合（プリグロー終了フラグがクリアされている場合）には、ステップＳ９５に進み、遷移グロー通電をオフとする。そしてその後、メインルーチンに戻る。これに対し、ステップＳ９３において、プリグローステップが終了している場合（プリグロー終了フラグがセットされている場合）には、ステップＳ９４に進み、遷移グロー通電をオンとする。この遷移グロー通電は、ステップＳ５で算出されたデューティ比Ｄｈに基づいて、グロープラグ１への通電をＰＷＭ制御して、シーズヒータ２の温度の落ち込みを抑制する。また、ステップ９４では、前述したように、遷移グロー時間をカウントアップする。その後、メインルーチンに戻る。
【００５７】
ステップＳ９を経た後は、ステップＳ１３に進む。そして、ステップＳ１３において、１２．５ｍｓが経過したか否かを判断する。ここで、ＹＥＳ、即ち、１２．５ｍｓが経過した場合には、ステップＳ２に返る。一方、ＮＯ、即ち、１２．５ｍｓが経過していない場合には、経過するまでステップＳ１３を繰り返す。
本発明のグロープラグ通電制御装置１０１は、以上で述べた通電制御を行う。
【００５８】
（実施例）
次に、具体的な実施例について説明する。本実施例では、操作者がキースイッチＫＳＷをオン位置とした後、しばらくしてから、即ち、シーズヒータ２が十分に加熱されてから、キースイッチＫＳＷをスタート位置とする場合のグロープラグ通電制御装置１０１の通電制御について説明する。図１１は、本発明のグロープラグ通電制御装置１０１を使用したときのグロープラグ１の温度変化についてに示す。なお、本実施例においては、４００℃以下の温度は測定不能であったため、４００℃以上における温度変化について示してある。本実施例では、グロープラグ１を、前述したようにして、炭素鋼製のブロックに形成した試験用プラグホールに装着し、シーズヒータ２のうち、発熱コイル２１の外側に位置する部分に熱電対を接触させて、シーズヒータ２の温度を測定した。この机上実験では、プリグローステップ及び遷移グローステップおいては無風状態とし、クランキンググローステップ及び始動後グローステップおいては送風機により６ｍ／ｓ（強風）で送風した。
【００５９】
まず、操作者がキースイッチＫＳＷをオン位置とすると、プリグローステップに入り、プリグロー手段によるグロープラグ１への通電制御により、シーズヒータ２が第１目標温度（本実施例では１０００℃）までほぼ直線的に上昇する（図１１参照）。
前述のフローチャートに沿って説明すると、キースイッチＫＳＷがオン位置とされると、ステップＳ１に進み、グロープラグ通電制御装置１０１が初期化され、プリグロー中フラグがセットされ、プリグロー終了フラグ、スタート信号フラグ及び始動後グロー中フラグがクリアされる（図４参照）。続いて、ステップＳ２に進むが、この段階ではまだグロープラグ１に通電されていないので、抵抗値Ｒは算出されない。次に、ステップＳ３のサブルーチンに進む（図５参照）。ステップＳ３１では、現在プリグロー中であって（プリグロー中フラグがセットされていて）、プリグローステップがまだ終了していないため（プリグロー終了フラグがセットされていないため）、ＮＯと判断される。従って、そのままメインルーチンに戻る。次に、ステップＳ５に進むが、この段階ではまだグロープラグ１に通電されていないので、遷移グローステップにおけるデューティ比Ｄｈとクランキンググローステップにおけるデューティ比Ｄｋは算出されない。次に、ステップＳ６のサブルーチンに進むが、この段階ではまだグロープラグ１に通電されていないので、その抵抗値Ｒを求めることはできない（図６参照）。従って、始動後グローステップにおけるデューティ比Ｄａは計算されない。次に、ステップＳ７に進む（図４参照）。ステップＳ７では、クランキング中でないので（スタート信号入力フラグがセットされていないので）、ＮＯと判断され、ステップＳ１０に進む。
【００６０】
ステップＳ１０では、オルタネータは発動していないので、ＮＯと判断され、ステップＳ１２のサブルーチンに進む（図９参照）。ステップＳ１２１では、プリグローステップ中であるので（プリグロー中フラグがセットされているので）、ＹＥＳと判断され、ステップＳ１２２に進む。ステップＳ１２２では、この段階ではまだグロープラグ１への通電が行われていなめ、電力量ＧＷ１＝０とされる。そして、ステップＳ１２３に進む。ステップＳ１２３では、積算電力量Ｇｗの初期値が０であり、また、投入された電力量Ｇｗ１も０であるため、Ｇｗ＝０とされる。続いて、ステップＳ１２４では、積算電力Ｇｗが目標投入量に達していないため、ＮＯと判断され、ステップＳ１２６に進む。そして、ステップＳ１２６において、プリグロー通電がオンとされる。即ち、バッテリＢＴからグロープラグ１へ連続通電が行われる。その後、メインルーチンに戻る。
【００６１】
次に、ステップＳ９のサブルーチンに進む（図１０参照）。そして、ステップＳ９１において、クランキング中でもなく（スタート信号フラグがセットされておらず）、始動後グロー中でもないので（アフタグロー中フラグもセットされていないので）、ＮＯと判断され、ステップＳ９２に進む。ステップＳ９２では、まだ遷移グローステップがされておらず、遷移グロー時間が経過していないので、ＮＯと判断され、ステップＳ９３に進む。ステップＳ９３では、現在プリグローステップ中であって、まだプリグローステップが終了していないので（プリグロー終了フラグがセットされていないので）、ＮＯと判断され、ステップＳ９５に進む。ステップＳ９５では、遷移グロー通電がオフとされる。その後、メインルーチンに戻り、ステップＳ１３に進む（図４参照）。そして、１２．５ｍｓ経過した後に、ステップＳ２に返る。
【００６２】
次に、ステップＳ２において、グロープラグ１に印加される電圧値とグロープラグ１に流れる電流値が取り込まれ、シーズヒータ２の現在の抵抗値Ｒが計算される。続いて、ステップＳ３に進むが、上記と同様、ステップＳ３１を経てメインルーチンに戻る（図５参照）。次に、ステップＳ５において、上述したように、遷移グローステップにおけるデューティ比Ｄｈとクランキンググローステップにおけるデューティ比Ｄｋが計算されるが、このプリグローステップ中では、これらのデューティ比Ｄｈ，Ｄｋは使用されない（図４参照）。次に、ステップＳ６のサブルーチンに進み、ステップＳ６１〜ステップＳ６３を経て、始動後グローステップにおけるデューティ比Ｄａが計算される（図６参照）。但し、プリグローステップ中には、このデューティ比Ｄａは使用されない。次に、ステップＳ７に進む（図４参照）。ステップＳ７では、上記のように、クランキング中でないので、ＮＯと判断され、ステップＳ１０に進む。
【００６３】
ステップＳ１０では、オルタネータは発動していないので、ＮＯと判断され、ステップＳ１２のサブルーチンに進む（図９参照）。ステップＳ１２１では、上記のように、プリグローステップ中であるので、ＹＥＳと判断され、ステップＳ１２２に進む。ステップＳ１２２では、１サイクルの期間中にグロープラグ１に投入された電力量ＧＷ１を計算する。続いて、ステップＳ１２３に進む。ステップＳ１２３で、積算電力量Ｇｗを計算する。即ち、１サイクル前の積算電力量Ｇｗ（ここでは０）に、新たに投入された電力量Ｇｗ１を加算し、新たな積算電力量Ｇｗとする。次に、ステップＳ１２４において、積算電力量Ｇｗがまだ目標投入量に達していないため、ＮＯと判断され、ステップＳ１２６に進む。そして、ステップＳ１２６において、引き続きプリグロー通電がオンとされる。その後、メインルーチンに戻る。
【００６４】
次に、ステップＳ９のサブルーチンに進む（図１０参照）。ステップＳ９１においては、プリグローステップ中であるので、上記のように、ＮＯと判断され、ステップＳ９２に進む。ステップＳ９２では、遷移グロー時間が経過していないので、ＮＯと判断され、ステップＳ９３に進む。ステップＳ９３では、まだプリグローステップが終了していないので、ＮＯと判断され、ステップＳ９５に進む。そして、引き続き遷移グロー通電がオフとされる。その後、メインルーチンに戻り、ステップＳ１３に進む。そして、１２．５ｍｓ経過した後に、ステップＳ２に返る。
【００６５】
その後は、積算電力量Ｇｗが目標投入量を超えるまで（図９のステップＳ１２４参照）、しばらくの間上記のサイクルを繰り返す。そして、積算電力量Ｇｗが目標投入量を超えた場合には、ステップＳ１２４でＹＥＳと判断され、ステップＳ１２５に進み、プリグロー通電がオフされる。また、プリグロー中フラグがクリアされ、一方でプリグロー終了フラグがセットされる。このとき、シーズヒータ２の温度は、図１１に示すように、第１目標温度（１０００℃）に到達している。その後、メインルーチンに戻り、ステップＳ９のサブルーチンに進む（図１０参照）。ステップＳ９１においては、上記と同様、クランキング中でも始動後グロー中でもないので、ＮＯと判断され、ステップＳ９２に進む。ステップＳ９２では、まだ遷移グロー時間が経過していないので、ＮＯと判断され、ステップＳ９３に進む。そして、ステップＳ９３においては、上記と異なり、プリグローステップが終了しているので（プリグロー終了フラグがセットされているので）、ＹＥＳと判断され、ステップＳ９４に進む。
【００６６】
そして、ステップＳ９４において、遷移グロー通電がオンとされる。即ち、ここで、プリグローステップから遷移グローステップに移行する。この遷移グローステップでは、図１１に示すように、このステップ中、シーズヒータ２を第１目標温度（１０００℃）に維持し、温度の落ち込みを防止する。この遷移グロー通電は、前述したように、デューティ比Ｄｈに基づいてグロープラグ１へＰＷＭ通電される。その後、メインルーチンに戻り、ステップＳ１３に進む（図４参照）。そして、１２．５ｍｓ経過した後に、ステップＳ２に返る。
【００６７】
次に、ステップＳ２において、上記のように、電圧値と電流値が取り込まれ、グロープラグ１の抵抗値Ｒが計算される。続いて、ステップＳ３のサブルーチンに進む（図５参照）。ステップＳ３１では、プリグローステップが終了し（プリグロー終了フラグがセットされ）、かつ、始動後グローステップ中でもないので（始動後グロー中フラグがクリアされているので）、上記とは異なり、ＹＥＳと判断され、ステップＳ３２に進む。そして、ステップＳ３２でスタート信号を取り込んだ後、ステップＳ３３に進むが、この段階でまだ操作者がキースイッチＫＳＷをスタート位置にしていなければ、連続したスタート信号入力はないので、ＮＯと判断される。そして、ステップＳ３５に進む。ステップＳ３５では、スタート信号入力が８周期連続してオフとされていないため、ＮＯと判断される。なお、スタート信号フラグは、ステップＳ１にてクリアされているので、そのクリア状態が維持される。その後、メインルーチンに戻り、ステップＳ５に進む（図４参照）。そして、遷移グローステップにおけるデューティ比Ｄｈとクランキングステップにおけるデューティ比Ｄｋが計算される。次に、ステップＳ６のサブルーチンに進み、始動後グローステップにおけるデューティ比Ｄａが計算される（図６参照）。但し、遷移グローステップ中には、このデューティ比Ｄａは使用されない。
【００６８】
次に、ステップＳ７に進み、クランキング中でないので、ＮＯと判断され、ステップＳ１０に進む（図４参照）。ステップＳ１０では、オルタネータは発動していないので、ＮＯと判断され、ステップＳ１２のサブルーチンに進む（図９参照）。ステップＳ１２１では、既にプリグローステップを終了しているので（プリグロー中フラグがクリアされているので）、上記とは異なり、ＮＯと判断され、そのままメインルーチンに戻り、ステップＳ９のサブルーチンに進む（図１０参照）。ステップＳ９１において、上記のように、クランキング中でも始動後グロー中でもないので、ＮＯと判断され、ステップＳ９２に進む。ステップＳ９２では、所定の遷移グロー時間（本実施例では３０秒）が経過していないので、ＮＯと判断され、ステップＳ９３に進む。ステップＳ９３では、上記のように、プリグローステップが終了しているので、ＹＥＳと判断され、ステップＳ９４に進む。そして、ステップＳ９４において、引き続き遷移グロー通電がオンとされる。その後、メインルーチンに戻り、ステップＳ１３に進む（図４参照）。そして、１２．５ｍｓ経過した後に、ステップＳ２に返る。
【００６９】
その後は、キースイッチＫＳＷが連続して０．１秒間スタート位置とされるか（図５のステップＳ３３参照）、あるいは、所定の遷移グロー時間が経過するまで（図１０のステップＳ９２参照）、上記のサイクルを繰り返す。
キースイッチＫＳＷが連続して０．１秒間スタート位置とされないまま所定の遷移グロー時間が経過した場合には、図１０に示すサブルーチンのステップＳ９２において、ＹＥＳと判断され、ステップＳ９６に進む。そして、ステップＳ９６において、遷移グロー通電がオフされる。即ち、遷移グローステップが終了する。その後、メインルーチンに戻り、ステップＳ１３に進み（図４参照）、１２．５ｍｓ経過した後に、ステップＳ２に返る。
【００７０】
一方、遷移グロー時間が経過する前に、キースイッチＫＳＷが０．１秒間連続してスタート位置とされた場合には、ステップＳ３のサブルーチン（図５参照）のステップＳ３３において、連続したスタート信号入力が認められるので、ＹＥＳと判断される。そして、ステップＳ３４に進み、スタート信号フラグがセットされる。即ち、ここで、遷移グローステップからクランキンググローステップに移行する。つまり、クランキングの期間中、シーズヒータ２を第１目標温度（１０００℃）に維持するように、グロープラグ１への通電をＰＷＭ制御する。その結果、図１１に示すように、送風が行われているにも拘わらず、シーズヒータ２の温度に落ち込みはなく、第１目標温度（１０００℃）に維持される。
【００７１】
次に、ステップＳ５において、遷移グローステップにおけるデューティ比Ｄｈとクランキングステップにおけるデューティ比Ｄｋが、それぞれバッテリＢＴからグロープラグ１に印加される電圧値に基づいて計算される。次に、ステップＳ６のサブルーチンに進み（図６参照）、始動後グローステップにおけるデューティ比Ｄａが計算される。但し、クランキンググローステップ中には、このデューティ比Ｄａは参照されない。次に、ステップＳ７に進む（図４参照）。ステップＳ７では、上記と異なり、この段階ではスタート信号フラグがセットされているので、クランキング中とみなされ、ＹＥＳと判断される。そして、ステップＳ８のサブルーチンに進む（図７参照）。そして、ステップＳ８１において、クランキング通電がオンとされる。このクランキング通電は、前述したように、デューティ比Ｄｋに基づいてグロープラグ１へＰＷＭ通電される。その後は、メインルーチンに戻り、ステップＳ９のサブルーチンに進む（図１０参照）。ステップＳ９１では、上記とは異なり、クランキング中であるので（スタート信号フラグがセットされているので）、ＹＥＳと判断され、ステップＳ９７に進む。そして、ステップＳ９７において、遷移グロー通電はオフとされる。その後、メインルーチンに戻り、ステップＳ１３に進む（図４参照）。そして、１２．５ｍｓ経過した後に、ステップＳ２に返る。
【００７２】
次に、ステップＳ２において、上記のように、電圧値と電流値が取り込まれ、グロープラグ１の抵抗値Ｒが計算される。続いて、ステップＳ３のサブルーチンに進む（図５参照）。ステップＳ３１では、上記のように、プリグローステップが終了し、かつ、始動後グローステップ中でもないので、ＹＥＳと判断され、ステップＳ３２に進む。ステップＳ３２では、連続したスタート信号入力が認められるので、ＹＥＳと判断される。そして、ステップＳ３３に進み、引き続きスタート信号フラグがセットされる。その後は、クランキングが終了し、エンジンが始動してオルタネータが発動するまで（図４のステップＳ１０参照）、上述のサイクルが繰り返される。
【００７３】
エンジンが始動した場合には、操作者はキースイッチＫＳＷをスタート位置からオン位置に戻すので、ステップＳ３のサブルーチンのステップＳ３２において、０．１秒間連続したスタート信号入力が認められなければ、ＮＯと判断され（図５参照）、ステップＳ３４にてＹＥＳと判断される。次に、ステップＳ３５に進み、スタート信号フラグがクリアされる。即ち、ここで、クランキンググローステップから始動後グローステップに移行する。つまり、シーズヒータ２を第２目標温度（本実施例では９００℃）とし、これを維持するように、グロープラグ１への通電をＰＷＭ制御する。その結果、図１１に示すように、シースヒータ２の温度は、第１目標温度（１０００℃）から徐々に低下し、第２目標温度（９００℃）となった後はこの温度を維持する。
【００７４】
次に、ステップＳ５において、遷移グローステップにおけるデューティ比Ｄｈとクランキンググローステップにおけるデューティ比Ｄｋがそれぞれ計算されるが、始動後グローステップ中には、これらのデューティ比Ｄｈ，Ｄｋは参照されない（図４参照）。次に、ステップＳ６のサブルーチンに進む（図６参照）。そして、前述したように、ステップＳ６１〜ステップＳ６３を経て、始動後グローステップにおけるデューティ比Ｄａが計算される。次に、ステップＳ７に進み、クランキング中でなく、スタート信号入力フラグが既にクリアされているので、ＮＯと判断され、ステップＳ１０に進む（図４参照）。ステップＳ１０では、エンジンの始動によりオルタネータが発動しているので、ＹＥＳと判断され、ステップＳ１１のサブルーチンに進む（図８参照）。ステップＳ１１１では、まだ始動後グローステップの所定時間（本実施例では１８０秒）が経過していないため、ＮＯと判断され、ステップＳ１１２に進む。そして、ステップＳ１１２において、始動後グロー通電がオンとされる。また、始動後グロー中フラグがセットされる。始動後グロー通電は、前述したように、シーズヒータ２の温度がまだ第２目標温度（９００℃）となっていない場合には、第２目標温度となるようにグロープラグ１への通電をＰＷＭ制御し、既に第２目標温度となっている場合には、この温度を維持するようにグロープラグ１への通電をＰＷＭ制御する。その後、メインルーチンに戻り、ステップＳ９のサブルーチンに進む（図１０参照）。ステップＳ９１において、アフタグロー中フラグがセットされ、始動後グロー中であるので、ＹＥＳと判断され、ステップＳ９７に進む。そして、遷移グロー通電がオフとされる。その後、メインルーチンに戻り、ステップＳ１３に進み（図４参照）、１２．５ｍｓ経過した後に、ステップＳ２に返る。
そして、ステップＳ２において、上記のように、電圧値と電流値が取り込まれ、グロープラグ１の抵抗値Ｒが計算される。
【００７５】
その後は、始動後グロー時間が経過するまで（図８のステップＳ１１１参照）、上記のサイクルが繰り返される。始動後グロー時間が経過すると、ステップＳ１１のサブルーチンのステップＳ１１１において、ＹＥＳと判断され、ステップＳ１１３に進む。そして、ステップＳ１１３において、始動後グロー通電がオフとされる。また、始動後グロー中フラグがクリアされる。これにより、始動後グローステップが終了する。即ち、本発明のグロープラグ通電制御装置１０１によるグロープラグ１への通電制御が終了する。
【００７６】
以上で説明したように、本実施形態のグロープラグ通電制御装置１０１は、エンジン始動後のグロープラグ１への通電を制御する始動後グロー手段を備える。この始動後グロー手段は、シーズヒータ２の温度が目標温度となり、これを維持するように、シーズヒータ２の現在の抵抗値Ｒに基づいて、グロープラグ１に印加する電圧波形のデューティ比Ｄａを算出し、このデューティ比Ｄａによりグロープラグ１への通電をＰＷＭ制御する。そして、この始動後グロー手段は、シーズヒータ２の現在の抵抗値をＲ、シーズヒータ２の温度が目標温度となったときの抵抗値をＲｔ、グロープラグ１への印加電圧をＶｂとし、誤差ΔＲを、ΔＲ＝Ｒｔ−Ｒで与え、制御実効電圧値Ｖｃを、Ｖｃ＝Ｋ₀＋Ｋ₁ΔＲ＋Ｋ₂∫ΔＲｄｔで与えたとき、デューティ比Ｄａを、Ｄａ＝Ｖｃ²／Ｖｂ²に従って算出する算出手段を有する。このような手段を有することにより、従来に比して、エンジン始動後のシーズヒータ２の温度をより正確に目標温度とし、これをより正確に維持することができる。
【００７７】
さらに、本実施形態の通電制御装置１０１では、シーズヒータ２は、発熱コイル（第１発熱抵抗体）２１と、これよりも大きい正の抵抗温度係数を有する制御コイル（第２抵抗発熱体）２３を有する。制御コイル２３は、抵抗温度係数が大きいため、その温度変化に対しその抵抗値変化も大きく、これを有するシーズヒータ２の抵抗値Ｒに基づいてグロープラグ１への通電をＰＷＭ制御すれば、シーズヒータ２の温度をより正確に管理することができる。そして、この制御コイル２３の一部が、エンジン燃焼室内に位置しているので、燃料噴霧や燃焼ガスの影響によりシーズヒータ２が冷却されたときなどにおけるシーズヒータ２の温度変化が、制御コイル２３にも速やかに及ぶ。従って、シーズヒータ２の温度変化に対してその抵抗値が速やかに追従することから、始動後グロー手段により、エンジン始動後のシーズヒータ２の温度をより正確に目標温度とし、これをより正確に維持することができる。
【００７８】
さらに、本実施形態の通電制御装置１０１では、主発熱抵抗発熱体である発熱コイル（第１抵抗発熱体）２１を、制御抵抗発熱体である制御コイル（第２抵抗発熱体）２３よりも先端側に配置している。そして、発熱コイル２１の全体と制御コイル２３の一部とが、エンジン燃焼室内に位置している。このように発熱コイル２１の全体をエンジン燃焼室内に配置することで、燃焼室内を効率よく加熱することができる。また、制御コイル２３の一部をエンジン燃焼室内に配置することで、前述したように、シーズヒータ２の温度変化が制御コイル２３にも速やかに及ぶため、シーズヒータ２の温度変化に対してその抵抗値が速やかに追従することから、始動後グロー手段により、エンジン始動後のシーズヒータ２の温度をより正確に目標温度とし、これをより正確に維持することができる。
【００７９】
また、本実施形態の通電制御装置１０１では、制御コイル２３における２０℃での電気抵抗値Ｒ20に対する１０００℃での電気抵抗値Ｒ1000の比Ｒ1000／Ｒ20が６以上であるので、発熱コイル２１の過昇を防止することができる。一方、Ｒ1000／Ｒ20は２０以下であるので、高温におけるヒータ抵抗が大きくなりすぎて十分な発熱が得られなくなるのを防止することができる。
また、本実施形態の通電制御装置１０１では、発熱コイル２１と制御コイル２３は、共に抵抗発熱コイルからなる。そして、制御コイル２３のエンジン燃焼室の内面からの突出長は、３ｍｍ以上である。このように制御コイル２３を突出させることで、シーズヒータ２の温度変化に対する抵抗値の追従性をより向上させることができる。その結果、始動後グロー手段により、エンジン始動後のシーズヒータ２の温度をより正確に目標温度とし、これをより正確に維持することができる。
【００８０】
以上において、本発明を実施形態及び実施例に即して説明したが、本発明は上述の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。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態に係るグロープラグ通電制御装置を示す回路図である。
【図２】実施形態に係り、使用するグロープラグの断面図である。
【図３】実施形態に係り、グロープラグをエンジンに取り付けた状態を示す部分断面図である。
【図４】実施形態に係るグロープラグ通電制御装置による通電制御を示すフローチャートである。
【図５】実施形態に係るグロープラグ通電制御装置による通電制御のうち、スタート信号入力処理について示すフローチャートである。
【図６】実施形態に係るグロープラグ通電制御装置による通電制御のうち、始動後グロー中のデューティ比Ｄａ計算について示すフローチャートである。
【図７】実施形態に係るグロープラグ通電制御装置による通電制御のうち、クランキンググロー処理について示すフローチャートである。
【図８】実施形態に係るグロープラグ通電制御装置による通電制御のうち、始動後グロー処理について示すフローチャートである。
【図９】実施形態に係るグロープラグ通電制御装置による通電制御のうち、プリグロー処理について示すフローチャートである。
【図１０】実施形態に係るグロープラグ通電制御装置による通電制御のうち、遷移グロー処理について示すフローチャートである。
【図１１】実施例に関し、キーをオン位置にしてからの時間とグロープラグの温度との関係について示すグラフである。
【符号の説明】
１グロープラグ
２シーズヒータ（抵抗発熱ヒータ）
１０１グロープラグ通電制御装置
１１１主制御部
ＫＳＷキースイッチ
ＢＴバッテリ
ＥＢエンジンブロック[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a glow plug energization control device and a glow plug energization control method for controlling energization to a glow plug that assists in starting an internal combustion engine.
[0002]
[Prior art]
A glow plug generally uses a resistance heater. This glow plug is configured by attaching a resistance heating heater to a metal shell, and is used by being attached to an engine block of a diesel engine so that the tip of the resistance heating heater is located in the combustion chamber.
A glow plug energization control device is known as a device for controlling the energization of such a glow plug. In the conventional glow plug energization control device, when the key switch is turned on, the glow plug is energized so that the temperature of the resistance heater becomes a temperature sufficient to start the engine (for example, 1000 ° C.). Control and supply high power to the glow plug. After that, during a predetermined period (for example, 180 seconds), the energization to the glow plug is controlled so that the temperature of the resistance heater is maintained at a sufficiently high target temperature (for example, 900 ° C.), and a small amount of power is supplied to the glow plug. Supply. Such a step is generally called afterglow or afterglow step. By providing this, the temperature of the resistance heating heater is maintained at a sufficiently high temperature so that the engine can be started at any time before starting the engine, and after the engine is started, warm air in the combustion chamber of the engine is promoted. It is possible to prevent the occurrence of diesel knock and suppress the generation of noise and white smoke, the emission of HC components, and the like.
[0003]
In the conventional afterglow, the energization to the glow plug is simply controlled based on the resistance value of the resistance heater. Specifically, the current resistance value R of the resistance heating heater is compared with the resistance value Rt when the temperature of the resistance heating heater reaches the target temperature, and the current resistance value R is the target resistance value Rt. Is higher than the current temperature of the resistance heater (when the current temperature of the resistance heater is higher than the target temperature), the energization to the glow plug is turned off, while the current resistance value R is lower than the target resistance value Rt. When the current temperature of the resistance heater is lower than the target temperature, energization to the glow plug was turned on. At that time, the glow plug was continuously energized or PWM energized based on the duty ratio fixed at a predetermined value.
For example, Patent Document 1 is cited as a document related to such a technique.
[0004]
[Patent Document 1]
JP 61-46470 A
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional afterglow, it has been difficult to maintain the temperature of the resistance heater as the target temperature. That is, when the temperature of the resistance heater is higher than the target temperature, the glow plug is turned off and controlled so that the temperature of the resistance heater decreases to the target temperature. It may be far below the target temperature. Similarly, when the temperature of the resistance heater is lower than the target temperature, the glow plug is turned on and controlled so that the temperature of the resistance heater rises to the target temperature. The temperature may be much higher than the target temperature. That is, even when the temperature of the resistance heater is set to the target temperature and it is attempted to maintain it, the heater temperature fluctuates greatly, and it is difficult to accurately control this. If the temperature of the resistance heating heater is higher than the target temperature, the durability of the glow plug will deteriorate. On the other hand, if the temperature of the resistance heating heater is lower than the target temperature, diesel knock will occur after the engine starts. Generation of noise, generation of noise and white smoke, emission of HC components, and the like.
[0006]
The present invention has been made in view of the current situation, and more specifically, a glow plug energization control device and a glow plug that can set the temperature of the resistance heating heater after the engine start more accurately as a target temperature and maintain it more accurately. An object is to provide a plug energization control method.
[0007]
[Means, actions and effects for solving the problems]
The solution is a glow plug energization control device for controlling energization from a battery to a glow plug having a resistance heating heater installed in the engine when the key switch is set to the on position and the start position. After starting, the duty ratio Da of the voltage waveform applied to the glow plug is calculated based on the resistance value of the resistive heater so that the temperature of the resistive heater becomes the target temperature and is maintained. A post-starting glow unit that PWM-controls energization of the glow plug with a duty ratio Da, wherein the post-starting glow unit sets the current resistance value of the resistance heating heater to R, and the temperature of the resistance heating heater is the target temperature The resistance value is Rt, the voltage applied to the glow plug is Vb, and the error ΔR is given by ΔR = Rt−R. The effective voltage value Vc is expressed as Vc = K ₀ + K ₁ ΔR + K ₂ When given by ∫ΔRdt, the duty ratio Da is set to Da = Vc ² / Vb ² It is a glow plug energization control device which has a calculation means which calculates according to.
[0008]
The glow plug energization control device of the present invention includes post-start glow means for controlling energization to the glow plug after engine startup. The post-start glow means calculates the duty ratio Da of the voltage waveform applied to the glow plug based on the resistance value of the resistance heater so that the temperature of the resistance heater becomes the target temperature and maintains this target temperature. The energization to the glow plug is PWM controlled by the duty ratio Da. That is, instead of simply turning on and off the glow plug based on the resistance value of the resistance heating heater as in the prior art, an appropriate duty ratio Da is calculated based on the resistance value of the resistance heating heater, This controls energization to the glow plug.
Further, the post-start glow means has a current resistance value of the resistance heating heater as R, a resistance value when the temperature of the resistance heating heater reaches the target temperature as Rt, a voltage applied to the glow plug as Vb, and an error ΔR. Is given by ΔR = Rt−R, and the control effective voltage value Vc is expressed as Vc = K ₀ + K ₁ ΔR + K ₂ When given by ∫ΔRdt, the duty ratio Da is set to Da = Vc ² / Vb ² And calculating means for calculating according to By such a calculation means, it is possible to calculate a more appropriate duty ratio Da for maintaining and maintaining the temperature of the resistance heating heater as a target temperature. The temperature can be more accurately set as the target temperature, and this can be maintained more accurately. K ₀ , K ₁ And K ₂ Are constants and can be appropriately changed.
[0009]
Further, in the glow plug energization control device, the glow plug is attached to the engine block such that a tip portion of the resistance heating heater protrudes into the engine combustion chamber, and the resistance heating heater includes a first resistance heating heater. And a second resistance heating element connected in series to the first resistance heating element and having a positive resistance temperature coefficient larger than that of the first resistance heating element, and at least one of the second resistance heating elements The part may be a glow plug energization control device located in the engine combustion chamber.
[0010]
According to the present invention, the resistance heater includes the first heating resistor and the second resistance heating element having a positive resistance temperature coefficient larger than the first heating resistor. Since the second heating resistor has a large resistance temperature coefficient, its resistance value change is large with respect to its temperature change. Therefore, if the duty ratio Da is calculated based on the resistance value of the resistance heating heater having this, and the energization to the glow plug is PWM controlled, the temperature of the resistance heating heater can be managed more accurately. Further, in the present invention, since at least a part of the second resistance heating element is located in the engine combustion chamber, the resistance heating heater is cooled when the resistance heating heater is cooled by the influence of fuel spray or combustion gas. The temperature change quickly reaches the second resistance heating element. Therefore, since the resistance value quickly follows the temperature change of the resistance heating heater, the temperature of the resistance heating heater after starting the engine is more accurately set as the target temperature by the glow means after starting, and this is more accurately detected. Can be maintained.
[0011]
Further, in the glow plug energization control device, the first resistance heating element is disposed on a tip side of the second resistance heating element, and the entire first resistance heating element and the second resistance heating element are arranged. It is preferable that at least a part of the body is a glow plug energization control device positioned in the engine combustion chamber.
[0012]
According to the present invention, the first resistance heating element, which is the main heating resistance heating element, is disposed closer to the tip than the second resistance heating element, which is the control resistance heating element. The entire first resistance heating element and at least a part of the second resistance heating element are located in the engine combustion chamber. By disposing the entire main heating resistance heating element (first resistance heating element) in the engine combustion chamber in this way, the combustion chamber can be efficiently heated. Further, by arranging at least a part of the control resistance heating element (second resistance heating element) in the engine combustion chamber, as described above, the temperature change of the resistance heating heater quickly reaches the second resistance heating element. Therefore, since the resistance value quickly follows the temperature change of the resistance heating heater, the temperature of the resistance heating heater after starting the engine is more accurately set as the target temperature by the glow means after starting, and this is more accurately detected. Can be maintained.
[0013]
Furthermore, in the glow plug energization control device according to any one of the above, the second resistance heating element has a ratio R1000 / R20 of an electric resistance value R1000 at 1000 ° C. to an electric resistance value R20 at 20 ° C. of 6; A glow plug energization control device having a resistance temperature coefficient as described above may be used.
[0014]
When the ratio R1000 / R20 of the electric resistance value R1000 at 1000 ° C to the electric resistance value R20 at 20 ° C in the second resistance heating element is less than 6, a saturation temperature of about 800 ° C to 1200 ° C generally required as a glow plug is obtained. When this is desired, the first heating resistor is likely to overheat. On the other hand, in the present invention, since R1000 / R20 is 6 or more, it is possible to prevent the first resistance heating element from excessively rising.
The upper limit value of R1000 / R20 in the second resistance heating element is not particularly limited. However, if R1000 / R20 exceeds 20, the resistance value of the second resistance heating element becomes too large due to the temperature rise caused by energization, and sufficient heat generation is obtained. It may not be possible. Therefore, this R1000 / R20 is preferably 20 or less.
[0015]
Furthermore, the glow plug energization control device according to any one of the above, wherein each of the first resistance heating element and the second resistance heating element includes a resistance heating coil, and the resistance heating that forms the second resistance heating element. The protruding length of the coil from the inner surface of the engine combustion chamber is preferably a glow plug energization control device having a length of 3 mm or more.
[0016]
According to the present invention, both the first resistance heating element and the second resistance heating element are composed of resistance heating coils. The protruding length of the resistance heating coil forming the second resistance heating element from the inner surface of the engine combustion chamber is 3 mm or more. Thus, by making the resistance heating coil forming the second resistance heating element protrude 3 mm or more toward the combustion chamber, the resistance value followability to the temperature change of the resistance heating heater can be further improved.
[0017]
Further, in the glow plug energization control device, the glow plug is attached to the engine block in a form in which a tip portion of the resistance heating heater protrudes into the engine combustion chamber, and the resistance heating heater is A resistance heating element having a resistance temperature coefficient in which a ratio R1000 / R20 of an electric resistance value R1000 at 1000 ° C. to an electric resistance value R20 is 6 or more, and at least a part of the resistance heating element is in the engine combustion chamber; The glow plug energization control device that is positioned is good.
[0018]
According to the present invention, the resistance heater is a resistance heating element having a resistance temperature coefficient in which the ratio R1000 / R20 of the electrical resistance value R1000 at 1000 ° C. to the electrical resistance value R20 at 20 ° C. is 6 or more, A resistance heating element having a positive temperature coefficient of resistance is included. Therefore, if the duty ratio Da is calculated based on the resistance value of the resistance heating heater having the resistance heating element, and the energization to the glow plug is PWM-controlled by this, the temperature of the resistance heating heater can be managed more accurately. it can. Further, in the present invention, since at least a part of the resistance heating element is located in the engine combustion chamber, the temperature change of the resistance heating heater when the resistance heating heater is cooled due to the influence of fuel spray or combustion gas. However, it quickly reaches the resistance heating element. Therefore, since the resistance value quickly follows the temperature change of the resistance heating heater, the temperature of the resistance heating heater after starting the engine is more accurately set as the target temperature by the glow means after starting, and this is more accurately detected. Can be maintained.
[0019]
Another solution is a glow plug energization control method for controlling energization from a battery to a glow plug having a resistance heater installed in an engine when a key switch is set to an on position and a start position. After the engine is started, the duty ratio Da of the voltage waveform applied to the glow plug is calculated based on the resistance value of the resistance heating heater so that the temperature of the resistance heating heater becomes the target temperature and is maintained. And a post-start-up glow step that PWM-controls energization of the glow plug according to the duty ratio Da, wherein the post-start-up glow step has a current resistance value R of the resistance heating heater and a temperature of the resistance heating heater is The resistance value at the target temperature is Rt, the voltage applied to the glow plug is Vb, and the error ΔR is ΔR = Rt −R, and the control effective voltage value Vc is expressed as Vc = K ₀ + K ₁ ΔR + K ₂ When given by ∫ΔRdt, the duty ratio Da is set to Da = Vc ² / Vb ² It is a glow plug energization control method which has a calculation step which calculates according to.
[0020]
In the glow plug energization control method according to the present invention, in the glow step after starting, the temperature of the resistance heater is set to the target temperature after the engine is started, and the glow plug is controlled based on the resistance value of the resistance heater so as to maintain the target temperature. The duty ratio Da of the voltage waveform to be applied is calculated, and the energization to the glow plug is PWM controlled by this duty ratio Da. That is, instead of simply controlling the energization to the glow plug as in the prior art, an appropriate duty ratio Da is calculated based on the resistance value of the resistance heater, thereby controlling the energization to the glow plug.
Further, in the glow step after starting, the current resistance value of the resistance heating heater is R, the resistance value when the temperature of the resistance heating heater reaches the target temperature is Rt, the voltage applied to the glow plug is Vb, and the error ΔR Is given by ΔR = Rt−R, and the control effective voltage value Vc is expressed as Vc = K ₀ + K ₁ ΔR + K ₂ When given by ∫ΔRdt, the duty ratio Da is set to Da = Vc ² / Vb ² Calculate according to Such a calculation step makes it possible to calculate a more appropriate duty ratio Da for maintaining the temperature of the resistance heating heater as a target temperature. The temperature can be more accurately set as the target temperature, and this can be maintained more accurately. K ₀ , K ₁ And K ₂ Are constants and can be appropriately changed.
[0021]
Further, in the above glow plug energization control method, the glow plug is attached to the engine block in a form in which a tip portion of the resistance heating element heater protrudes into the engine combustion chamber, and the resistance heating heater has a first resistance. A heating element, and a second resistance heating element connected in series to the first resistance heating element and having a positive resistance temperature coefficient larger than that of the first resistance heating element, wherein at least one of the second resistance heating elements A part of the glow plug energization control method is preferably located in the engine combustion chamber.
[0022]
According to the present invention, the resistance heater includes the first heating resistor and the second resistance heating element having a positive resistance temperature coefficient larger than the first heating resistor. Since the second heating resistor has a large resistance temperature coefficient, its resistance value change is large with respect to its temperature change. Therefore, if the duty ratio Da is calculated based on the resistance value of the resistance heating heater having this, and the energization to the glow plug is PWM controlled, the temperature of the resistance heating heater can be managed more accurately. Further, in the present invention, since at least a part of the second resistance heating element is located in the engine combustion chamber, the resistance heating heater is cooled when the resistance heating heater is cooled by the influence of fuel spray or combustion gas. The temperature change quickly reaches the second resistance heating element. Therefore, since the resistance value quickly follows the temperature change of the resistance heating heater, the temperature of the resistance heating heater after the engine is started can be more accurately set as the target temperature and can be maintained more accurately.
[0023]
Further, in the glow plug energization control method described above, the first resistance heating element is disposed on the tip side of the second resistance heating element, and the entire first resistance heating element and the second resistance heating element are arranged. A glow plug energization control method in which at least a part of the body is located in the engine combustion chamber is preferable.
[0024]
According to the present invention, the first resistance heating element, which is the main heating resistance heating element, is disposed closer to the tip than the second resistance heating element, which is the control resistance heating element. The entire first resistance heating element and at least a part of the second resistance heating element are located in the engine combustion chamber. By disposing the entire main heating resistance heating element (first resistance heating element) in the engine combustion chamber in this way, the combustion chamber can be efficiently heated. Further, since at least a part of the control resistance heating element (second resistance heating element) is arranged in the engine combustion chamber, as described above, the temperature change of the resistance heating heater quickly reaches the second resistance heating element. Since the resistance value quickly follows the temperature change of the resistance heater, the temperature of the resistance heater after the engine is started can be more accurately set as the target temperature and can be maintained more accurately.
[0025]
Furthermore, in the glow plug energization control method according to any one of the above, the second resistance heating element has a ratio R1000 / R20 of an electric resistance value R1000 at 1000 ° C. to an electric resistance value R20 at 20 ° C. of 6; A glow plug energization control method having the above resistance temperature coefficient is preferable.
[0026]
When the ratio R1000 / R20 of the electric resistance value R1000 at 1000 ° C to the electric resistance value R20 at 20 ° C in the second resistance heating element is less than 6, a saturation temperature of about 800 ° C to 1200 ° C generally required as a glow plug is obtained. When this is desired, the first heating resistor is likely to overheat. On the other hand, in the present invention, since R1000 / R20 is 6 or more, it is possible to prevent the first resistance heating element from excessively rising.
The upper limit value of R1000 / R20 in the second resistance heating element is not particularly limited. However, if R1000 / R20 exceeds 20, the resistance value of the second resistance heating element becomes too large due to the temperature rise caused by energization, and sufficient heat generation is obtained. It may not be possible. Therefore, R1000 / R20 is preferably 20 or less.
[0027]
The glow plug energization control method according to any one of the above, wherein each of the first resistance heating element and the second resistance heating element includes a resistance heating coil, and the resistance heating that forms the second resistance heating element. The protruding length of the coil from the inner surface of the engine combustion chamber is preferably a glow plug energization control method of 3 mm or more.
[0028]
According to the present invention, both the first resistance heating element and the second resistance heating element are composed of resistance heating coils. The protruding length of the resistance heating coil forming the second resistance heating element from the inner surface of the engine combustion chamber is 3 mm or more. Thus, by making the resistance heating coil forming the second resistance heating element protrude 3 mm or more toward the combustion chamber, it is possible to further improve the followability of the resistance value to the temperature change of the resistance heating heater.
[0029]
Further, in the glow plug energization control method, the glow plug is attached to the engine block such that the tip of the resistance heating heater protrudes into the engine combustion chamber, and the resistance heating heater is A resistance heating element having a resistance temperature coefficient in which a ratio R1000 / R20 of an electric resistance value R1000 at 1000 ° C. to an electric resistance value R20 is 6 or more, and at least a part of the resistance heating element is in the engine combustion chamber; It is preferable to use a glow plug energization control method.
[0030]
According to the present invention, the resistance heater is a resistance heating element having a resistance temperature coefficient in which the ratio R1000 / R20 of the electrical resistance value R1000 at 1000 ° C. to the electrical resistance value R20 at 20 ° C. is 6 or more, A resistance heating element having a positive resistance heating coefficient is included. Therefore, if the duty ratio Da is calculated based on the resistance value of the resistance heating heater having the resistance heating element, and the energization to the glow plug is PWM-controlled by this, the temperature of the resistance heating heater can be managed more accurately. it can. Further, in the present invention, since at least a part of the resistance heating element is located in the engine combustion chamber, the temperature change of the resistance heating heater when the resistance heating heater is cooled due to the influence of fuel spray or combustion gas. However, it quickly reaches the resistance heating element. Therefore, since the resistance value quickly follows the temperature change of the resistance heating heater, the temperature of the resistance heating heater after the engine is started can be more accurately set as the target temperature and can be maintained more accurately.
[0031]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
First, the glow plug 1 that is energized and controlled by the glow plug energization control device 101 of the present invention will be described. FIG. 2 shows a cross-sectional view of the glow plug 1. FIG. 3 shows a state where the glow plug 1 is installed in the engine block EB of the diesel engine. The glow plug 1 includes a sheathed heater 2 configured as a resistance heater and a metal shell 3 disposed on the outside thereof. As shown in FIG. 3, the sheathed heater 2 includes a plurality of resistance wire coils in the present embodiment, that is, a heating coil 21 disposed on the distal end side inside the sheathed tube 11 with the distal end closed, It has a control coil 23 connected in series at its rear end, and is enclosed with magnesia powder 27 as an insulating material. As shown in FIG. 2, the front end side of the main body 11 a that houses the heat generating coil 21 and the control coil 23 of the sheath tube 11 protrudes from the metal shell 3. As shown in FIG. 3, the heat generating coil 21 is electrically connected to the sheath tube 11 at the tip, but the outer periphery of the heat generating coil 21 and the control coil 23 and the inner peripheral surface of the sheath tube 11 are interposed by the magnesia powder 27. It is in the state insulated by.
[0032]
Of these, the heating coil 21 has, for example, an electrical specific resistance R20 at 20 ° C. of 80 μΩ · cm to 200 μΩ · cm, an electrical specific resistance at 1000 ° C. of R1000, and R1000 / R20 of 0.8 to 3 The material, specifically, Fe—Cr alloy or Ni—Cr alloy is used. On the other hand, the control coil 23 is made of, for example, a material having an electrical specific resistance R20 at 20 ° C. of 5 μΩ · cm to 20 μΩ · cm, an electrical specific resistance at 1000 ° C. of R1000, and R1000 / R20 of 6 to 20 Specifically, it is made of Ni, Co—Fe alloy, Co—Ni—Fe alloy or the like.
[0033]
A rod-shaped energizing terminal shaft 13 is inserted into the sheath tube 11 from the base end side, and the tip thereof is connected to the rear end of the control coil 23 by welding or the like. On the other hand, as shown in FIG. 2, a male screw portion 13 a is formed at the rear end portion of the energizing terminal shaft 13. The metal shell 3 is formed in a cylindrical shape having an axial through hole 4, and the sheathed heater 2 is inserted in a state where the distal end side of the sheathed tube 11 protrudes from the one open end by a predetermined length. It is fixed. A tool engaging portion 9 having a hexagonal cross section for engaging a tool such as a torque wrench when the glow plug 1 is attached to a diesel engine is formed on the outer peripheral surface of the metal shell 3. A screw part 7 for attachment is formed.
[0034]
The through-hole 4 of the metal shell 3 includes a large-diameter portion 4b positioned on the opening side from which the sheath tube 11 protrudes, and a small-diameter portion 4a following the large-diameter portion 4a. The small-diameter portion 4a is formed on the proximal end side of the sheath tube 11. The large diameter portion 11b is press-fitted and fixed. On the other hand, a counterbore 3a is formed in the opening on the opposite side of the through hole 4, and a rubber O-ring 15 and an insulating bush 16 (for example, nylon) sheathed on the energizing terminal shaft 13 are provided here. Is inserted. On the further rear side, the energizing terminal shaft 13 is provided with a pressing ring 17 for preventing the insulation bush 16 from falling off. The holding ring 17 is fixed to the energizing terminal shaft 13 by a caulking portion 17a formed on the outer peripheral surface, and a knurled portion 13b for increasing the caulking coupling force is provided on the surface corresponding to the energizing terminal shaft 13. Is formed. Reference numeral 19 denotes a nut for fixing the energizing cable to the energizing terminal shaft 13.
[0035]
As shown in FIG. 3, the glow plug 1 is attached to a plug hole of an engine block EB such as a diesel engine by a screw portion 7 of the metal shell 3. The tip of the sheathed heater 2 protrudes into the engine combustion chamber CR for a certain length. The control coil 23 is almost entirely located in the engine combustion chamber CR. Further, since the heating coil 21 is connected in series to the tip end side of the control coil 23, the whole is located in the engine combustion chamber CR.
[0036]
The protrusion length h of the control coil 23 protruding from the inner surface of the engine combustion chamber CR is secured to 3 mm or more. In addition, this protrusion length h is generally set to 10 mm or less. In this specification, the projection length h is defined by the projection length of the coil center axis from the three-dimensional geometric center of gravity of the plug hole opening periphery on the inner surface of the combustion chamber CR. However, when the plug hole opening side is an enlarged diameter portion by a tapered surface or a counterbore, the periphery of the expanded diameter start bottom is defined as the plug hole opening periphery. When the entire control coil 23 is outside the plug hole, the entire length of the control coil 23 is the protrusion length h.
[0037]
The experimental results verifying what effects can be obtained by adopting the mounting configuration in which the control coil 23 projects from the inner surface of the engine combustion chamber CR as described above will be described below. First, details of the coils 21 and 23 will be described below (see FIGS. 3A and 3B for symbols indicating the dimensions of the coils 21 and 23).
(Heating coil 21)
Material: Iron-chromium alloy (composition: Al = 7.5 wt%; Cr = 26 wt%; Fe = balance).
Dimensions: Coil thickness k = 0.3 mm, coil center axis length CL1 = 2 mm, coil outer diameter d1 = 2 mm, pitch P = 0.8 mm, R20 = 0.25Ω, R1000 / R20 = 1.
(Control coil 23)
Material: Cobalt-nickel-iron alloy (composition: Ni = 25 wt%; Fe = 4 wt%; Co = balance).
Dimensions: Coil thickness k = 0.22 mm, coil center axis length CL2 = 3 mm, coil outer diameter d1 = 2 mm, pitch P = 0.8 mm, R20 = 0.1Ω, R1000 / R20 = 9.
(Gap between coils 25)
JL: 2 mm.
(Seeds tube 11)
Material: SUS310S.
Dimensions: outer diameter D1 of the main body 11a = 3.5 mm, thickness t = 0.5 mm, distance CG from the inner surface of the main body 11a to the outer surface of the heating coil 21 (or control coil 23) = 0.25 mm.
[0038]
This test product was attached to a test plug hole formed in a block made of carbon steel. The protrusion length (corresponding to h in FIG. 3) of the control coil 23 from the block surface (corresponding to the combustion chamber inner surface) is 3 mm in the example and 0 mm in the comparative example. Then, energization is performed in a post-startup glow step, which will be described later, while the protruding portion from the block surface of the sheathed heater 2 is blown at 4 m / s (weak wind) or 6 m / s (strong wind) by a blower with no wind. Various resistance target values were determined and energized by the PWM method, and the energization resistance value of the sheathed heater 2 was measured from the current and voltage values, and the saturation temperature was measured by a thermocouple in contact with the surface of the sheathed tube 11. .
[0039]
As a result, in the embodiment, the saturation temperature of the sheathed heater 2 is uniquely determined according to the energization resistance value in any case of no wind, weak wind, and strong wind. This means that the resistance value change of the control coil 23 quickly follows even under the influence of cooling by combustion gas or the like, thereby realizing stable resistance control.
On the other hand, in the comparative example, the relationship between the energization resistance value and the saturation temperature tends to be different for each case of no wind, weak wind, and strong wind, and the saturation temperature of the sheathed heater 2 is not necessarily the same even if the energization resistance value is the same. Not. This is presumably because the entire control coil 23 is immersed in the block, so that the influence of cooling hardly affects the control coil 23, and the resistance value of the control coil 23 does not follow and change.
[0040]
Next, the glow plug energization control apparatus 101 of the present invention will be described.
FIG. 1 is a block diagram showing an electrical configuration of a glow plug energization control device 101 of the present invention.
The main control unit 111 receives a stable operating voltage for signal processing via the power supply circuit 103. The power supply circuit 103 receives power from the battery BT via the key switch KSW and the terminal 101B. Therefore, when the key switch KSW is set to the on position and the start position, power is supplied to the power supply circuit 103 and the main control unit 111 operates. On the other hand, when the key switch KSW is turned OFF, power supply to the power supply circuit 103 is interrupted, and the main control unit 111 stops operating.
[0041]
The power of the battery BT is supplied to n switching elements 1051 to 105n via the terminal 101F. Each switching element 1051-105n is comprised from FET in a present Example, and the voltage of battery BT is supplied to the drain of FET. The source of each FET is connected to a plurality (n) of glow plugs GP1 to GPn via the terminals 101G1 to 101Gn. In addition, a switching signal from the main control unit 111 is input to the gate of each FET, and energization to each glow plug GP1 to GPn is turned ON / OFF. The FETs constituting the switching elements 1051 to 105n are composed of FETs with a current detection function (PROFET (registered trademark) manufactured by Infineon Technologies AG) in this embodiment, and current signals are sent to the main control unit 111 from these FETs. Is output.
[0042]
The main control unit 111 receives a voltage applied from the battery BT to each of the glow plugs GP1 to GPn and an energization current to each of the glow plugs GP1 to GPn. The applied voltage to the glow plugs GP1 to GPn and the magnitude of the energization current to the glow plugs GP1 to GPn input to the main control unit 111 are digitized by an A / D converter (not shown).
The main control unit 111 is capable of communicating with an engine control unit 201 (Engine Control Unit: hereinafter also referred to as an ECU) configured by a microcomputer via an interface. The main control unit 111 is configured to be able to input a drive signal for the alternator 211.
[0043]
Next, energization control of the glow plug 1 by the glow plug energization control device 101 will be described with reference to the flowcharts shown in FIGS.
In this energization control, the following operations are basically performed. That is, when the operator sets the key switch KSW to the ON position, the pre-glow step controlled by the pre-glow means is entered. That is, the voltage of the battery BT is directly applied to the glow plug 1, and the sheathed heater 2 is heated in a short time to reach the first target temperature (for example, 1000 ° C.). Thereafter, the process proceeds to a transition glow step controlled by the transition glow means. That is, the energization to the glow plug 1 is PWM-controlled based on the voltage applied to the glow plug 1 to suppress the temperature drop of the sheathed heater 2. If the operator sets the key switch KSW to the start position during the transition glow step, the process proceeds to the cranking glow step controlled by the cranking glow means. That is, the energization of the glow plug 1 is PWM-controlled based on the voltage applied to the glow plug 1 to suppress a drop in the temperature of the sheathed heater 2 and improve the engine startability. After the engine is started, the process proceeds to a post-start glow step controlled by the post-start glow means, and the temperature of the sheathed heater 2 is controlled for a predetermined time (for example, 180 seconds), and the temperature is set to the second target temperature (for example, 900 ° C.). And keep this.
[0044]
As shown in FIG. 4, when the key switch KSW is set to the on position, the main control unit 111 is turned on. Specifically, the main switch 111 is turned on from the battery BT via the key switch KSW, the terminal 101B, and the power supply circuit 103. A drive voltage is applied to the control unit 111, and the main control unit 111 starts operating in a predetermined procedure. First, in step S1, the program of the main control unit 111 is initialized. For example, the integrated power amount Gw to the glow plug 1 is set to Gw = 0. Further, a pre-glow flag (a flag indicating that the pre-glow step is being performed) is set. On the other hand, a pre-glow end flag (a flag indicating that the pre-glow step has ended), a start signal flag (a flag indicating that the key switch KSW has been set to the start position), a post-start glow flag (in the post-start glow step) Each flag is cleared.
[0045]
Next, in step S2, a voltage value applied to the glow plug 1 from the battery BT and a current value flowing through the glow plug 1 through the switching elements 1051 to 105n are captured. Then, the current resistance value R of each sheathed heater 2 is calculated from these voltage value and current value.
[0046]
Next, in step S3, start signal input processing is performed. That is, the process proceeds to the start signal input subroutine shown in FIG. Specifically, first, in step S31, it is determined that the pre-glow step has ended and that the post-start-up glow step is not in progress. That is, it is determined whether the pre-glow end flag is set and the after-start glow flag is cleared. If YES, that is, if the pre-glow step has been completed and the post-start glow step is not in progress, the process proceeds to step S32. That is, when the transition glow step or the cranking glow step is in progress, the process proceeds to step S32. On the other hand, if NO, that is, if the pre-glow step has not ended or is in the post-start glow step, the process directly returns to the main routine. That is, when the pre-glow step or the post-start glow step is in progress, the process returns to the main routine.
[0047]
When the process proceeds to step S32, a start signal is first captured. Then, the process proceeds to step S33, and it is determined whether or not the input of the start signal is continuously on for 0.1 seconds, specifically, whether or not the input of the start signal is continuously on for 8 cycles. That is, it is determined whether or not the key switch KSW is at the start position. The reason why the input is continuously viewed for 0.1 sec is to eliminate the case where an erroneous start signal due to noise or the like is input. If YES, that is, if the input of the start signal is on continuously for 0.1 seconds (when the key switch KSW is at the start position), the process proceeds to step S34, and the start signal flag is set. Then, the process returns to the main routine. On the other hand, if NO, that is, if the input of the start signal is not on continuously for 0.1 sec (when the key switch KSW is not at the start position), the process proceeds to step S35. In step S35, it is determined whether or not the start signal input is continuously off for 0.1 sec, specifically, whether or not the start signal input is off for 8 consecutive periods. That is, it is determined whether or not the key switch KSW is not at the start position. If YES, that is, if the start signal input is OFF for 0.1 seconds continuously (when the key switch KSW is not at the start position), the process proceeds to step S36, where the start signal flag is cleared. On the other hand, if NO, that is, if the start signal input is not OFF continuously for 0.1 sec, the process directly returns to the main routine.
[0048]
Next, in step S5 of the main routine of FIG. 4, the duty ratio Dh referred to during the transition glow step and the duty ratio Dk referred to during the cranking glow step are calculated. Specifically, for the transition glow step, the duty ratio Dh of the voltage waveform applied to the glow plug 1 is calculated based on the voltage value applied to the glow plug 1. For example, it may be prepared in the form of a table or function indicating the relationship between the voltage value applied to the glow plug 1 and the duty ratio Dh, and the duty ratio Dh may be determined with reference to this table. Similarly, regarding the cranking glow step, the duty ratio Dk of the voltage waveform applied to the glow plug 1 is calculated based on the voltage value applied to the glow plug 1. For example, it may be prepared in the form of a table or function indicating the relationship between the voltage value applied to the glow plug 1 and the duty ratio Dk, and the duty ratio Dh may be determined with reference to this table.
The duty ratio Dk referred to during the cranking glow step is such that the voltage value applied to the glow plug 1 during the transition glow step is the same as the voltage value applied to the glow plug 1 during the cranking glow step. When it is assumed that there is, it is larger than the virtual duty ratio Dhh referred to in the transition glow step.
[0049]
Next, in step S6, the duty ratio Da that is referred to during the after-start glow step is calculated. That is, the process proceeds to a subroutine shown in FIG. Here, first, in step S61, the error ΔR of the resistance value of the sheathed heater 2 is calculated. Specifically, the current resistance value of the sheathed heater 2 is R, the resistance value when the sheathed heater 2 reaches the second target temperature is Rt, and an error ΔR of the resistance value is given by ΔR = Rt−R. Next, it progresses to step S62 and the control effective voltage value Vc is calculated. Specifically, the control effective voltage value Vc is set to Vc = K ₀ + K ₁ ΔR + K ₂ It is given by ∫ΔRdt. K ₀ , K ₁ , K ₂ Is a constant, but K0, K ₁ , K ₂ > 0. Then, it progresses to step S63 and calculates duty ratio Da. Specifically, the duty ratio Da is set to Da = Vc ² / Vb ² Calculate according to Vb is the voltage value (glow voltage) acquired in step S2. Then, the process returns to the main routine.
[0050]
Next, in step S7 of the main routine of FIG. 4, it is determined whether or not cranking is in progress. That is, it is determined whether or not the start signal flag is set. If YES, that is, if cranking is being performed (when the start signal input flag is set), the process proceeds to step S8. On the other hand, if NO, that is, if cranking is not in progress (when the start signal input flag is cleared), the process proceeds to step S10.
[0051]
When the process proceeds to step S8, cranking glow processing is performed. That is, the process proceeds to a subroutine shown in FIG. Here, cranking energization is turned on in step S81. That is, the energization to the glow plug 1 is PWM controlled based on the duty ratio Dk calculated in step S5. Thereafter, the process returns to the main routine.
[0052]
Next, when the process proceeds from step S7 to step S10 in the main routine of FIG. 4, it is determined whether or not the alternator is activated.
If YES, that is, if the alternator is in operation, the process proceeds to the glow process after startup in step S11. That is, the process proceeds to a subroutine shown in FIG. Here, first, in step S111, it is determined whether or not a predetermined time (for example, 180 seconds) of the post-start glow step has elapsed. Specifically, the determination is made based on whether or not the counter to be counted up in step S112 described later has reached a predetermined value. Here, if NO, that is, if the glow time after startup has not elapsed, the process proceeds to step S112. In step S112, the post-start-up glow energization is turned on, and the post-start-up glow flag is set. Further, the post-start glow time is counted up as described above. The post-start-up glow energization is performed when the energization to the glow plug 1 is PWM-controlled based on the duty ratio Da calculated in step S6, and the temperature of the sheathed heater 2 has not yet reached the second target temperature. The temperature is set to the second target temperature, or when the second target temperature has already been reached, this temperature is maintained. Thereafter, the process returns to the main routine and proceeds to step S9. On the other hand, if YES in step S111, that is, if the glow time after start has elapsed, the process proceeds to step S113. In step S113, the energization after starting is turned off, and the after-starting glow flag is cleared. Thereafter, the process returns to the main routine and proceeds to step S9.
[0053]
Next, in step S10, the case where NO, that is, the alternator is not activated will be described. In this case, the process proceeds to the pre-glow process in step S12. That is, the process proceeds to a subroutine shown in FIG. Here, first, in step S121, it is determined whether or not the pre-glow step is in progress. That is, it is determined whether the pre-glow flag is set. If YES, that is, if the pre-glow step is in progress (when the pre-glow flag is set), the process proceeds to step S122, and the amount of power (Gw1) supplied to the glow plug 1 during one cycle. ). Next, it progresses to step S123 and the integrated electric energy (Gw) of the glow plug 1 is calculated. That is, the newly added power amount Gw1 is added to the previous integrated power amount Gw to obtain a new integrated power amount Gw.
[0054]
Next, in step S124, it is determined whether or not the integrated power amount Gw has exceeded a target input amount corresponding to the first target temperature. Here, if NO, that is, if the integrated power amount Gw does not exceed the target input amount, the process proceeds to step S126, and the pre-glow energization is turned on. Specifically, continuous energization is performed to the glow plug 1. Thereafter, the process returns to the main routine. On the other hand, if YES in step S124, that is, if the integrated power amount Gw exceeds the target input amount, the process proceeds to step S125, and the pre-glow energization is turned off. Also, the pre-glow flag is cleared, while the pre-glow end flag is set. Thereafter, the process returns to the main routine.
If NO in step S121, that is, if it is determined that the pre-glow step is not being performed (when the pre-glow flag is not set), the process directly returns to the main routine and proceeds to step S9.
[0055]
Next, in step S9 of the main routine, a transition glow process is performed. That is, the process proceeds to a subroutine shown in FIG. Here, first, in step S91, it is determined whether or not it is during a cranking step or whether or not it is in a post-startup glow step. That is, it is determined whether the start signal flag is set or the after-start glow flag is set. Here, when YES, that is, when cranking is in progress (when the start signal flag is set), or when after the start glow step (when the post-start glow flag is set) In step S97, the transition glow energization is turned off. Then, the process returns to the main routine.
[0056]
On the other hand, if NO in step S91, that is, if cranking is not being performed (the start signal flag is cleared) and the engine is not glowing after starting (the glowing flag after starting is also cleared), step S91 is performed. Proceed to S92. In step S92, it is determined whether or not the transition glow time (predetermined time of the transition glow step) has elapsed. Specifically, it is determined whether or not a counter that counts up in step S94 described below has reached a predetermined value. If YES, that is, if the transition glow time has elapsed, the process proceeds to step S96 where the transition glow energization is turned off. Then, the process returns to the main routine. On the other hand, if NO in step S92, that is, if the transition glow time has not elapsed, the process proceeds to step S93 to determine whether or not the pre-glow step has been completed. That is, it is determined whether the pre-glow end flag is set. If NO, that is, if the pre-glow step has not ended (if the pre-glow end flag has been cleared), the process proceeds to step S95 to turn off the transition glow energization. Then, the process returns to the main routine. On the other hand, when the pre-glow step is completed (when the pre-glow end flag is set) in step S93, the process proceeds to step S94, and the transition glow energization is turned on. In this transition glow energization, the energization to the glow plug 1 is PWM-controlled based on the duty ratio Dh calculated in step S5 to suppress the temperature drop of the sheathed heater 2. In step 94, as described above, the transition glow time is counted up. Thereafter, the process returns to the main routine.
[0057]
After step S9, the process proceeds to step S13. In step S13, it is determined whether 12.5 ms has elapsed. If YES, ie, 12.5 ms has elapsed, the process returns to step S2. On the other hand, if NO, that is, if 12.5 ms has not elapsed, step S13 is repeated until it has elapsed.
The glow plug energization control apparatus 101 of the present invention performs the energization control described above.
[0058]
(Example)
Next, specific examples will be described. In this embodiment, the glow plug energization control in the case where the key switch KSW is set to the start position after a while after the operator sets the key switch KSW to the ON position, that is, after the sheathed heater 2 is sufficiently heated. The energization control of the apparatus 101 will be described. FIG. 11 shows the temperature change of the glow plug 1 when the glow plug energization control device 101 of the present invention is used. In the present embodiment, since the temperature of 400 ° C. or lower cannot be measured, the temperature change at 400 ° C. or higher is shown. In the present embodiment, the glow plug 1 is mounted in a test plug hole formed in a carbon steel block as described above, and a thermocouple is disposed on a portion of the sheathed heater 2 positioned outside the heating coil 21. And the temperature of the sheathed heater 2 was measured. In this desktop experiment, no wind was applied in the pre-glow step and the transition glow step, and air was blown at 6 m / s (strong wind) by a blower in the cranking glow step and the glow step after startup.
[0059]
First, when the operator sets the key switch KSW to the ON position, the pre-glow step is entered, and the sheath heater 2 is almost brought to the first target temperature (1000 ° C. in this embodiment) by energization control to the glow plug 1 by the pre-glow means. It rises linearly (see FIG. 11).
Describing along the above-described flowchart, when the key switch KSW is turned on, the process proceeds to step S1, the glow plug energization control device 101 is initialized, the pre-glow flag is set, the pre-glow end flag, the start signal flag And the after-start glow flag is cleared (see FIG. 4). Subsequently, the process proceeds to step S2. At this stage, since the glow plug 1 is not yet energized, the resistance value R is not calculated. Next, the process proceeds to a subroutine of step S3 (see FIG. 5). In step S31, since the pre-glow is currently being performed (the pre-glow flag is set) and the pre-glow step has not been completed yet (because the pre-glow end flag has not been set), NO is determined. Therefore, the process returns to the main routine as it is. Next, the process proceeds to step S5. Since the glow plug 1 is not yet energized at this stage, the duty ratio Dh in the transition glow step and the duty ratio Dk in the cranking glow step are not calculated. Next, the process proceeds to a subroutine of step S6. At this stage, since the glow plug 1 is not energized yet, the resistance value R cannot be obtained (see FIG. 6). Accordingly, the duty ratio Da in the post-start glow step is not calculated. Next, the process proceeds to step S7 (see FIG. 4). In step S7, since cranking is not being performed (since the start signal input flag is not set), it is determined as NO and the process proceeds to step S10.
[0060]
In step S10, since the alternator is not activated, it is determined NO and the process proceeds to a subroutine of step S12 (see FIG. 9). In step S121, since the pre-glow step is being performed (because the pre-glow flag is set), YES is determined, and the process proceeds to step S122. In step S122, energization of the glow plug 1 is not yet performed at this stage, and the power amount GW1 = 0 is set. Then, the process proceeds to step S123. In step S123, since the initial value of the integrated power amount Gw is 0 and the input power amount Gw1 is also 0, Gw = 0. Subsequently, in step S124, since the integrated power Gw has not reached the target input amount, it is determined NO and the process proceeds to step S126. In step S126, pre-glow energization is turned on. That is, continuous energization is performed from the battery BT to the glow plug 1. Thereafter, the process returns to the main routine.
[0061]
Next, the process proceeds to a subroutine of step S9 (see FIG. 10). In step S91, it is determined that the cranking is not being performed (the start signal flag is not set) and the glowing after starting is not in progress (since the after-glow flag is not set), so NO is determined, and the process proceeds to step S92. In step S92, since the transition glow step has not yet been performed and the transition glow time has not elapsed, NO is determined, and the process proceeds to step S93. In step S93, since the pre-glow step is currently in progress and the pre-glow step has not ended yet (because the pre-glow end flag has not been set), it is determined as NO and the process proceeds to step S95. In step S95, the transition glow energization is turned off. Thereafter, the process returns to the main routine and proceeds to step S13 (see FIG. 4). Then, after 12.5 ms elapses, the process returns to step S2.
[0062]
Next, in step S2, the voltage value applied to the glow plug 1 and the current value flowing through the glow plug 1 are taken in, and the current resistance value R of the sheathed heater 2 is calculated. Subsequently, the process proceeds to step S3, and similarly to the above, the process returns to the main routine through step S31 (see FIG. 5). Next, in step S5, as described above, the duty ratio Dh in the transition glow step and the duty ratio Dk in the cranking glow step are calculated. During this pre-glow step, these duty ratios Dh and Dk are used. Not (see FIG. 4). Next, the process proceeds to a subroutine of step S6, and after step S61 to step S63, the duty ratio Da in the post-start glow step is calculated (see FIG. 6). However, the duty ratio Da is not used during the pre-glow step. Next, the process proceeds to step S7 (see FIG. 4). In step S7, as described above, since cranking is not in progress, NO is determined, and the process proceeds to step S10.
[0063]
In step S10, since the alternator is not activated, it is determined NO and the process proceeds to a subroutine of step S12 (see FIG. 9). In step S121, as described above, since the pre-glow step is in progress, it is determined YES and the process proceeds to step S122. In step S122, the amount of power GW1 input to the glow plug 1 during one cycle is calculated. Then, it progresses to step S123. In step S123, the integrated power amount Gw is calculated. That is, the newly input power amount Gw1 is added to the integrated power amount Gw (0 in this case) one cycle before to obtain a new integrated power amount Gw. Next, in step S124, since the integrated power amount Gw has not yet reached the target input amount, it is determined NO and the process proceeds to step S126. In step S126, the pre-glow energization is continuously turned on. Thereafter, the process returns to the main routine.
[0064]
Next, the process proceeds to a subroutine of step S9 (see FIG. 10). In step S91, since the pre-glow step is in progress, NO is determined as described above, and the process proceeds to step S92. In step S92, since the transition glow time has not elapsed, NO is determined, and the process proceeds to step S93. In step S93, since the pre-glow step has not been completed yet, it is determined as NO and the process proceeds to step S95. Subsequently, the transition glow energization is turned off. Thereafter, the process returns to the main routine and proceeds to step S13. Then, after 12.5 ms elapses, the process returns to step S2.
[0065]
Thereafter, the above cycle is repeated for a while until the integrated power amount Gw exceeds the target input amount (see step S124 in FIG. 9). If the integrated power amount Gw exceeds the target input amount, YES is determined in step S124, the process proceeds to step S125, and the pre-glow energization is turned off. Also, the pre-glow flag is cleared, while the pre-glow end flag is set. At this time, the temperature of the sheathed heater 2 has reached the first target temperature (1000 ° C.) as shown in FIG. Thereafter, the process returns to the main routine and proceeds to a subroutine of step S9 (see FIG. 10). In step S91, similarly to the above, since it is neither cranking nor glow after starting, it is determined as NO and the process proceeds to step S92. In step S92, since the transition glow time has not yet elapsed, NO is determined, and the process proceeds to step S93. In step S93, unlike the above, since the pre-glow step has been completed (because the pre-glow end flag has been set), it is determined YES and the process proceeds to step S94.
[0066]
In step S94, the transition glow energization is turned on. That is, here, the pre-glow step shifts to the transition glow step. In this transition glow step, as shown in FIG. 11, during this step, the sheathed heater 2 is maintained at the first target temperature (1000 ° C.) to prevent a drop in temperature. As described above, this transition glow energization is PWM energization to the glow plug 1 based on the duty ratio Dh. Thereafter, the process returns to the main routine and proceeds to step S13 (see FIG. 4). Then, after 12.5 ms elapses, the process returns to step S2.
[0067]
Next, in step S2, as described above, the voltage value and the current value are taken in, and the resistance value R of the glow plug 1 is calculated. Subsequently, the process proceeds to a subroutine of step S3 (see FIG. 5). In step S31, since the pre-glow step ends (the pre-glow end flag is set) and is not in the post-start glow step (because the post-start glow flag is cleared), it is determined to be YES unlike the above. Then, the process proceeds to step S32. Then, after capturing the start signal in step S32, the process proceeds to step S33. If the operator has not yet set the key switch KSW to the start position at this stage, there is no continuous start signal input, so it is determined as NO. . Then, the process proceeds to step S35. In step S35, NO is determined because the start signal input is not turned off for 8 consecutive periods. Since the start signal flag is cleared in step S1, the clear state is maintained. Thereafter, the process returns to the main routine and proceeds to step S5 (see FIG. 4). Then, the duty ratio Dh in the transition glow step and the duty ratio Dk in the cranking step are calculated. Next, the process proceeds to a subroutine of step S6, and the duty ratio Da in the post-start glow step is calculated (see FIG. 6). However, the duty ratio Da is not used during the transition glow step.
[0068]
Next, it progresses to step S7, and since it is not cranking, it is judged as NO and progresses to step S10 (refer FIG. 4). In step S10, since the alternator is not activated, it is determined NO and the process proceeds to a subroutine of step S12 (see FIG. 9). In step S121, since the pre-glow step has already been completed (because the pre-glow flag is cleared), unlike the above, NO is determined, and the process returns directly to the main routine and proceeds to the subroutine of step S9 (see FIG. 10). In step S91, as described above, it is neither cranking nor glowing after starting, so it is determined as NO and the process proceeds to step S92. In step S92, since the predetermined transition glow time (30 seconds in this embodiment) has not elapsed, NO is determined, and the process proceeds to step S93. In step S93, since the pre-glow step is completed as described above, it is determined as YES and the process proceeds to step S94. In step S94, the transition glow energization is continuously turned on. Thereafter, the process returns to the main routine and proceeds to step S13 (see FIG. 4). Then, after 12.5 ms elapses, the process returns to step S2.
[0069]
Thereafter, the key switch KSW is continuously set to the start position for 0.1 seconds (see step S33 in FIG. 5) or until a predetermined transition glow time has elapsed (see step S92 in FIG. 10). Repeat the cycle.
If the predetermined transition glow time has elapsed without the key switch KSW being continuously at the start position for 0.1 seconds, YES is determined in step S92 of the subroutine shown in FIG. 10, and the process proceeds to step S96. In step S96, the transition glow energization is turned off. That is, the transition glow step ends. Thereafter, the process returns to the main routine and proceeds to step S13 (see FIG. 4). After 12.5 ms has elapsed, the process returns to step S2.
[0070]
On the other hand, if the key switch KSW is continuously set to the start position for 0.1 seconds before the transition glow time elapses, continuous start signal input is performed in step S33 of the subroutine of step S3 (see FIG. 5). Is accepted, so it is determined as YES. Then, the process proceeds to step S34, and the start signal flag is set. That is, here, the transition glow step shifts to the cranking glow step. That is, during the cranking period, the energization to the glow plug 1 is PWM controlled so that the sheathed heater 2 is maintained at the first target temperature (1000 ° C.). As a result, as shown in FIG. 11, the temperature of the sheathed heater 2 does not drop and is maintained at the first target temperature (1000 ° C.), even though the air is being blown.
[0071]
Next, in step S5, the duty ratio Dh in the transition glow step and the duty ratio Dk in the cranking step are calculated based on the voltage values applied from the battery BT to the glow plug 1, respectively. Next, the process proceeds to a subroutine of step S6 (see FIG. 6), and the duty ratio Da in the post-start glow step is calculated. However, the duty ratio Da is not referred to during the cranking glow step. Next, the process proceeds to step S7 (see FIG. 4). In step S7, unlike the above, since the start signal flag is set at this stage, it is considered that cranking is being performed, and YES is determined. Then, the process proceeds to a subroutine of step S8 (see FIG. 7). In step S81, cranking energization is turned on. As described above, this cranking energization is PWM energization to the glow plug 1 based on the duty ratio Dk. Thereafter, the process returns to the main routine and proceeds to a subroutine of step S9 (see FIG. 10). In step S91, unlike the above, cranking is being performed (because the start signal flag is set), so it is determined YES and the process proceeds to step S97. In step S97, the transition glow energization is turned off. Thereafter, the process returns to the main routine and proceeds to step S13 (see FIG. 4). Then, after 12.5 ms elapses, the process returns to step S2.
[0072]
Next, in step S2, as described above, the voltage value and the current value are taken in, and the resistance value R of the glow plug 1 is calculated. Subsequently, the process proceeds to a subroutine of step S3 (see FIG. 5). In step S31, as described above, since the pre-glow step ends and is not in the post-start-up glow step, it is determined YES and the process proceeds to step S32. In step S32, since continuous start signal input is recognized, it is determined YES. Then, the process proceeds to step S33, and the start signal flag is continuously set. Thereafter, the above-described cycle is repeated until cranking is completed and the engine is started and the alternator is activated (see step S10 in FIG. 4).
[0073]
When the engine is started, the operator returns the key switch KSW from the start position to the on position. Therefore, in step S32 of the subroutine of step S3, if the start signal input for 0.1 second is not recognized, NO is returned. A determination is made (see FIG. 5), and YES is determined in step S34. Next, the process proceeds to step S35, and the start signal flag is cleared. That is, here, the cranking glow step shifts to the post-starting glow step. That is, the sheath heater 2 is set to the second target temperature (900 ° C. in the present embodiment), and the energization to the glow plug 1 is PWM-controlled so as to maintain this temperature. As a result, as shown in FIG. 11, the temperature of the sheath heater 2 gradually decreases from the first target temperature (1000 ° C.) and is maintained after reaching the second target temperature (900 ° C.).
[0074]
Next, in step S5, the duty ratio Dh in the transition glow step and the duty ratio Dk in the cranking glow step are respectively calculated, but these duty ratios Dh and Dk are not referred to during the glow step after starting (FIG. 4). Next, the process proceeds to a subroutine of step S6 (see FIG. 6). As described above, the duty ratio Da in the post-start glow step is calculated through steps S61 to S63. Next, the process proceeds to step S7, where cranking is not being performed and the start signal input flag has already been cleared. Therefore, NO is determined, and the process proceeds to step S10 (see FIG. 4). In step S10, since the alternator is activated by starting the engine, it is determined YES and the process proceeds to a subroutine of step S11 (see FIG. 8). In step S111, since the predetermined time (180 seconds in this embodiment) of the glow step after start-up has not yet elapsed, NO is determined, and the process proceeds to step S112. In step S112, glow energization after startup is turned on. In addition, a post-start glow flag is set. As described above, the glow energization after start-up is performed by applying the energization to the glow plug 1 to the second target temperature when the temperature of the sheathed heater 2 has not yet reached the second target temperature (900 ° C.). If the second target temperature has already been reached, the energization to the glow plug 1 is PWM controlled to maintain this temperature. Thereafter, the process returns to the main routine and proceeds to a subroutine of step S9 (see FIG. 10). In step S91, the after-glow flag is set, and since the engine is glowing after starting, it is determined YES and the process proceeds to step S97. Then, the transition glow energization is turned off. Thereafter, the process returns to the main routine and proceeds to step S13 (see FIG. 4). After 12.5 ms has elapsed, the process returns to step S2.
In step S2, the voltage value and the current value are taken in as described above, and the resistance value R of the glow plug 1 is calculated.
[0075]
Thereafter, the above cycle is repeated until the glow time after start elapses (see step S111 in FIG. 8). When the glow time after start elapses, YES is determined in step S111 of the subroutine of step S11, and the process proceeds to step S113. In step S113, the glow energization after the start is turned off. Further, the after-start glow flag is cleared. Thereby, the after-start glow step ends. That is, the energization control to the glow plug 1 by the glow plug energization control device 101 of the present invention is completed.
[0076]
As described above, the glow plug energization control device 101 of the present embodiment includes the after-start glow means for controlling the energization to the glow plug 1 after the engine is started. The post-start glow means sets the duty ratio Da of the voltage waveform applied to the glow plug 1 based on the current resistance value R of the sheathed heater 2 so that the temperature of the sheathed heater 2 becomes the target temperature and is maintained. The energization to the glow plug 1 is PWM controlled by this duty ratio Da. The post-start-up glow means uses the current resistance value of the sheathed heater 2 as R, the resistance value when the temperature of the sheathed heater 2 reaches the target temperature as Rt, and the voltage applied to the glow plug 1 as Vb. ΔR is given by ΔR = Rt−R, and the control effective voltage value Vc is expressed as Vc = K ₀ + K ₁ ΔR + K ₂ When given by ∫ΔRdt, the duty ratio Da is set to Da = Vc ² / Vb ² And calculating means for calculating according to By having such means, the temperature of the sheathed heater 2 after starting the engine can be set to the target temperature more accurately and maintained more accurately than in the past.
[0077]
Further, in the energization control device 101 of the present embodiment, the sheathed heater 2 includes a heating coil (first heating resistor) 21 and a control coil (second resistance heating element) 23 having a positive resistance temperature coefficient larger than this. Have Since the control coil 23 has a large resistance temperature coefficient, its resistance value changes greatly with respect to its temperature change, and if the energization to the glow plug 1 is PWM controlled based on the resistance value R of the sheathed heater 2 having this, the sheaths The temperature of the heater 2 can be managed more accurately. Since a part of the control coil 23 is located in the engine combustion chamber, the temperature change of the sheathed heater 2 when the sheathed heater 2 is cooled by the influence of fuel spray or combustion gas is controlled by the control coil 23. Quickly. Therefore, since the resistance value quickly follows the temperature change of the sheathed heater 2, the temperature of the sheathed heater 2 after starting the engine is more accurately set as the target temperature by the glow means after starting, and this is more accurately detected. Can be maintained.
[0078]
Further, in the energization control device 101 of the present embodiment, the heating coil (first resistance heating element) 21 that is the main heating resistance heating element is more distal than the control coil (second resistance heating element) 23 that is the control resistance heating element. Arranged on the side. The entire heating coil 21 and a part of the control coil 23 are located in the engine combustion chamber. By disposing the entire heating coil 21 in the engine combustion chamber in this way, the combustion chamber can be efficiently heated. Further, by arranging a part of the control coil 23 in the engine combustion chamber, the temperature change of the sheathed heater 2 quickly reaches the control coil 23 as described above. Since the resistance value immediately follows, the temperature of the sheathed heater 2 after the engine is started can be more accurately set as the target temperature and maintained more accurately by the post-start glow means.
[0079]
Further, in the energization control apparatus 101 of the present embodiment, the ratio R1000 / R20 of the electrical resistance value R1000 at 1000 ° C. to the electrical resistance value R20 at 20 ° C. in the control coil 23 is 6 or more. Ascending can be prevented. On the other hand, since R1000 / R20 is 20 or less, it is possible to prevent the heater resistance at a high temperature from becoming too large to obtain sufficient heat generation.
Further, in the energization control device 101 of the present embodiment, the heating coil 21 and the control coil 23 are both resistance heating coils. And the protrusion length from the inner surface of the engine combustion chamber of the control coil 23 is 3 mm or more. Thus, by making the control coil 23 protrude, the followability of the resistance value with respect to the temperature change of the sheathed heater 2 can be further improved. As a result, the temperature of the sheathed heater 2 after starting the engine can be set to the target temperature more accurately and maintained more accurately by the after-start glow means.
[0080]
In the above, the present invention has been described with reference to the embodiments and examples. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and can be applied as appropriate without departing from the gist thereof. Not too long.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a circuit diagram showing a glow plug energization control device according to an embodiment.
FIG. 2 is a cross-sectional view of a glow plug used according to the embodiment.
FIG. 3 is a partial cross-sectional view showing a state in which a glow plug is attached to an engine according to the embodiment.
FIG. 4 is a flowchart showing energization control by the glow plug energization control device according to the embodiment.
FIG. 5 is a flowchart showing start signal input processing in energization control by the glow plug energization control device according to the embodiment.
FIG. 6 is a flowchart showing calculation of a duty ratio Da during glow after starting in the energization control by the glow plug energization control device according to the embodiment.
FIG. 7 is a flowchart showing a cranking glow process in the energization control by the glow plug energization control apparatus according to the embodiment.
FIG. 8 is a flowchart showing a post-start-up glow process in the energization control by the glow plug energization control apparatus according to the embodiment.
FIG. 9 is a flowchart showing a pre-glow process in the energization control by the glow plug energization control apparatus according to the embodiment.
FIG. 10 is a flowchart showing a transition glow process in the energization control by the glow plug energization control apparatus according to the embodiment.
FIG. 11 is a graph showing the relationship between the time after the key is turned on and the temperature of the glow plug in the example.
[Explanation of symbols]
1 Glow plug
2 Seeds heater (resistance heater)
101 Glow plug energization control device
111 Main control unit
KSW key switch
BT battery
EB engine block

Claims

A glow plug energization control device that controls energization from a battery to a glow plug having a resistance heating heater installed in an engine when a key switch is in an on position and a start position,
After the engine is started, the duty ratio Da of the voltage waveform applied to the glow plug is calculated based on the resistance value of the resistance heating heater so that the temperature of the resistance heating heater becomes the target temperature and is maintained. And a post-start glow means for PWM control of energization to the glow plug by the duty ratio Da,
The after-start glow means is
The current resistance value of the resistance heater is R, the resistance value when the temperature of the resistance heater reaches the target temperature is Rt, and the voltage applied to the glow plug is Vb,
The error ΔR is given by ΔR = Rt−R,
When the control effective voltage value Vc is given by Vc = K ₀ + K ₁ ΔR + K ₂ ∫ΔRdt,
A glow plug energization control device having a calculation means for calculating the duty ratio Da according to Da = Vc ² / Vb ² .

The glow plug energization control device according to claim 1,
The glow plug is attached to the engine block in a form in which the tip of the resistance heating heater protrudes into the engine combustion chamber,
The resistance heater includes a first resistance heating element and a second resistance heating element connected in series to the first resistance heating element and having a positive resistance temperature coefficient larger than that of the first resistance heating element. ,
A glow plug energization control device in which at least a part of the second resistance heating element is located in the engine combustion chamber.

A glow plug energization control device according to claim 2,
The first resistance heating element is disposed on the tip side of the second resistance heating element,
A glow plug energization control device in which the entire first resistance heating element and at least a part of the second resistance heating element are located in the engine combustion chamber.

A glow plug energization control device according to claim 2 or claim 3, wherein
The glow plug energization control device, wherein the second resistance heating element has a resistance temperature coefficient in which a ratio R1000 / R20 of an electrical resistance value R1000 at 1000 ° C to an electrical resistance value R20 at 20 ° C is 6 or more.

The glow plug energization control device according to any one of claims 2 to 4,
The first resistance heating element and the second resistance heating element are both composed of resistance heating coils,
The glow plug energization control device, wherein a protruding length of the resistance heating coil constituting the second resistance heating element from the inner surface of the engine combustion chamber is 3 mm or more.

The glow plug energization control device according to claim 1,
The glow plug is attached to the engine block in a form in which the tip of the resistance heating heater protrudes into the engine combustion chamber,
The resistance heater includes a resistance heating element having a resistance temperature coefficient in which a ratio R1000 / R20 of an electrical resistance value R1000 at 1000 ° C to an electrical resistance value R20 at 20 ° C is 6 or more,
A glow plug energization control device in which at least a part of the resistance heating element is located in the engine combustion chamber.

A glow plug energization control method for controlling energization from a battery to a glow plug having a resistance heating heater installed in an engine when a key switch is in an on position and a start position,
After the engine is started, the duty ratio Da of the voltage waveform applied to the glow plug is calculated based on the resistance value of the resistance heating heater so that the temperature of the resistance heating heater becomes the target temperature and is maintained. A post-start glow step for PWM control of energization to the glow plug by the duty ratio Da,
After starting, the glow step is
The current resistance value of the resistance heater is R, the resistance value when the temperature of the resistance heater reaches the target temperature is Rt, and the voltage applied to the glow plug is Vb,
The error ΔR is given by ΔR = Rt−R,
When the control effective voltage value Vc is given by Vc = K ₀ + K ₁ ΔR + K ₂ ∫ΔRdt,
A glow plug energization control method including a calculation step of calculating the duty ratio Da according to Da = Vc ² / Vb ² .

A glow plug energization control method according to claim 7,
The glow plug is attached to the engine block in a form in which the tip of the resistance heating element heater protrudes into the engine combustion chamber,
The resistance heater includes a first resistance heating element and a second resistance heating element connected in series to the first resistance heating element and having a positive resistance temperature coefficient larger than that of the first resistance heating element. ,
A glow plug energization control method in which at least a part of the second resistance heating element is located in the engine combustion chamber.

A glow plug energization control method according to claim 8,
The first resistance heating element is disposed on the tip side of the second resistance heating element,
A glow plug energization control method in which the entire first resistance heating element and at least a part of the second resistance heating element are located in the engine combustion chamber.

A glow plug energization control method according to claim 8 or claim 9, wherein
The glow plug energization control method in which the second resistance heating element has a resistance temperature coefficient in which a ratio R1000 / R20 of an electrical resistance value R1000 at 1000 ° C to an electrical resistance value R20 at 20 ° C is 6 or more.

A glow plug energization control method according to any one of claims 8 to 10,
The first resistance heating element and the second resistance heating element are both composed of resistance heating coils,
The glow plug energization control method, wherein a protruding length of the resistance heating coil constituting the second resistance heating element from the inner surface of the engine combustion chamber is 3 mm or more.

A glow plug energization control method according to claim 7,
The glow plug is attached to the engine block in a form in which the tip of the resistance heating heater protrudes into the engine combustion chamber,
The resistance heater includes a resistance heating element having a resistance temperature coefficient in which a ratio R1000 / R20 of an electrical resistance value R1000 at 1000 ° C to an electrical resistance value R20 at 20 ° C is 6 or more,
A glow plug energization control method in which at least a part of the resistance heating element is located in the engine combustion chamber.