JP4972035B2 - グロープラグ通電制御装置及びグロープラグ通電制御システム - Google Patents
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Description
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、これを用いたグロープラグ通電制御システムに関する。
グロープラグとしては、通電により発熱する抵抗発熱ヒータ（ヒータ部）を有するものが一般的である。この様なグロープラグでは、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される。
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、グロープラグの抵抗が比較的高く設定されているため、キースイッチがオン位置とされると、バッテリとグロープラグとの間のスイッチ（スイッチング素子）がオンし続け、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第１目標温度（例えば１３００℃）にまで昇温するように、グロープラグに大電流が流される。このようなステップは、一般にプリグローあるいはプリグローステップと呼ばれている。急速加熱が可能なグロープラグでは、数秒間のうちに抵抗発熱ヒータの温度を第１目標温度まで昇温させることができる（特許文献１，２参照）。
近時では、ヒータ部の抵抗値をさらに小さくすることにより、２秒程度で１０００℃以上まで昇温させうる急速昇温タイプのグロープラグも現れている。
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、グロープラグの抵抗が比較的高く設定されているため、キースイッチがオン位置とされると、バッテリとグロープラグとの間のスイッチ（スイッチング素子）がオンし続け、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第１目標温度（例えば１３００℃）にまで昇温するように、グロープラグに大電流が流される。このようなステップは、一般にプリグローあるいはプリグローステップと呼ばれている。急速加熱が可能なグロープラグでは、数秒間のうちに抵抗発熱ヒータの温度を第１目標温度まで昇温させることができる（特許文献１，２参照）。
近時では、ヒータ部の抵抗値をさらに小さくすることにより、２秒程度で１０００℃以上まで昇温させうる急速昇温タイプのグロープラグも現れている。
このようなグロープラグの昇温時の制御手法として、バッテリ電圧に影響されずに充分高温まで昇温させることができる一方、過昇温を防止すべく、投入した積算電力量で制御する手法が知られている。具体的には、昇温時に印加された電圧及び流された電流を計測して投入された電力を算出し、これを積分して積算電力量を算出し、この積算電力量が所定値となるまで、グロープラグを昇温させる手法が知られている（特許文献３参照）。
しかしながら、工業的に同一部品として扱われ、同一性能とされる同一品番のグロープラグでも、その抵抗値にはバラツキが存在する。従って、抵抗値が相対的に小さいグロープラグでは、スイッチング素子を介してバッテリ電圧を印加すると、比較的大きな電流が流れるため、昇温速度が速く、短時間で高温となるとともに、短時間で、投入された積算電力量が所定値に達する。さらに、短時間で昇温させたことにより、昇温中にグロープラグからエンジンヘッドなどに逃げる熱量が少なくなるため、同じ積算電力量を投入したとしても、相対的に高温に達する。
一方、抵抗値が相対的に大きいグロープラグでは、スイッチング素子を介してバッテリ電圧を印加すると、比較的小さな電流が流れるため、昇温速度が遅く、高温となるまでに時間を要するとともに、投入された電力量が所定値に達するまでに時間が掛かる。その上、昇温に時間が掛かったため、昇温中にグロープラグからエンジンヘッドなどに逃げる熱量が多くなり、同じ電力量を投入したとしても、相対的に低温にまでしか達することができない。
即ち、グロープラグの抵抗値のバラツキによって、昇温時間のみならず、グロープラグの到達できる温度にもバラツキが生じる。これにより、エンジンの着火性にバラツキを生じるなどの不具合が生じる。
即ち、グロープラグの抵抗値のバラツキによって、昇温時間のみならず、グロープラグの到達できる温度にもバラツキが生じる。これにより、エンジンの着火性にバラツキを生じるなどの不具合が生じる。
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、使用するグロープラグの抵抗値にバラツキが生じていても、同様の昇温カーブで昇温させうるグロープラグ通電制御装置、及び、これを用いたグロープラグ通電制御システムを提供することを目的とする。
その解決手段は、通電により発熱するヒータ部を有するグロープラグの上記ヒータ部に通電して、このヒータ部を高温とする通電制御を行うグロープラグの通電制御装置であって、上記グロープラグのヒータ部を昇温させる昇温時通電制御手段であって、各々の前記経過時間ｔにおいて、前記グロープラグに印加される電圧の印加電圧値Ｖｇ(ｔ)と、上記グロープラグを流れる電流の電流値Ｉｇ（ｔ）及び上記グロープラグが有する抵抗値Ｒｇ(ｔ)の少なくともいずれかと、を取得する電圧等取得手段、及び、上記印加電圧値Ｖｇ(ｔ)と、上記電流値Ｉｇ（ｔ）及び上記抵抗値Ｒｇ(ｔ)の少なくともいずれかと、を用いて、同一品番であるが特性ばらつきにより自身の抵抗値が互いに異なる第１グロープラグと第２グロープラグとを、この通電制御装置に繋ぎ替えて通電制御したときでも、同一の環境温度条件下で上記第１グロープラグ及び第２グロープラグの上記ヒータ部をそれぞれ昇温させると、昇温中の各時点で、上記第１グロープラグに投入したのと同一の大きさの電力を、上記第２グロープラグにも投入する通電の電力制御を行う昇温時通電制御手段を有するグロープラグの通電制御装置である。
本発明のグロープラグの通電制御装置では、グロープラグを昇温させるに当たり、電圧等取得手段で取得した印加電圧値Ｖｇ(ｔ)と、電流値Ｉｇ（ｔ）及び抵抗値Ｒｇ(ｔ)の少なくともいずれかとを用いて、自身の抵抗値が異なる第１，第２グロープラグを繋ぎ替えた場合でも、各時点で第１グロープラグに投入したのと同一の大きさの電力を第２グロープラグにも投入する通電の電力制御を行う。つまり、第１，第２グロープラグにおいて、特性ばらつきにより自身の抵抗値が互いに異なっていたとしても、同じ時点で同じ大きさの電力が投入される制御を行う。このため、ヒータ部は、いずれでも同じだけ発熱する。従って、このため、抵抗値が異なる第１，第２グロープラグを、同じ昇温時間で、且つ、同じ温度まで、同じ昇温カーブを描いて温度上昇させることができる。
なお、昇温に当たり、第１グロープラグ及び第２グロープラグに投入する電力のパターンとしては、各時点で両者に同一電力値の電力を投入するパターンであれば、いずれのパターンでも良い。従って、例えば、一定電力を投入し続けるパターンのほか、投入する電力値を徐々に減少させるパターン、具体的には、投入する電力値をなだらかに減少させるパターンや、投入する電力値を階段状に減少させるパターンなども挙げられる。
また、比較される第１，第２グロープラグに関して、環境温度条件が同一であるとは、少なくとも、同じあるいは同型のエンジンに装着した状態で、外気温、エンジン冷却水の水温を同じとすることが挙げられる。
また、比較される第１，第２グロープラグに関して、環境温度条件が同一であるとは、少なくとも、同じあるいは同型のエンジンに装着した状態で、外気温、エンジン冷却水の水温を同じとすることが挙げられる。
さらに、グロープラグに投入する電力の制御手法としては、例えば、バッテリ電圧をスイッチング素子を介してグロープラグ（第１，第２グロープラグ）に印加する一方、このスイッチング素子をオンオフさせるＰＷＭ制御により、グロープラグ（第１グロープラグ等）へ投入する電力を制御する手法が挙げられる。このほか、グロープラグを流れる電流を制限することで、グロープラグに投入する電力を制御する手法も挙げられる。
また、本発明を適用するグロープラグとしては、ヒータ部に金属線を用いて、これを通電により発熱させる、いわゆるメタルグロープラグのほか、導電性セラミックを用いて、これを通電により発熱させる、いわゆるセラミックグロープラグも挙げられる。
また、本発明を適用するグロープラグとしては、ヒータ部に金属線を用いて、これを通電により発熱させる、いわゆるメタルグロープラグのほか、導電性セラミックを用いて、これを通電により発熱させる、いわゆるセラミックグロープラグも挙げられる。
上述のグロープラグの通電制御装置であって、前記昇温時通電制御手段は、前記ヒータ部への通電開始からの経過時間に応じて予め定めた大きさの電力を、前記グロープラグへ投入する投入電力制御手段を有するグロープラグの通電制御装置とすると良い。
本発明のグロープラグの通電制御装置では、通電開始からの経過時間に応じて、予め定められた大きさの電力をグロープラグに投入する。従って、通電制御装置に、互いに抵抗値が異なる第１グロープラグと第２グロープラグとを繋ぎ替えた場合でも、第１グロープラグ及び第２グロープラグに、各時点で互いに同じ電力値の電力を投入されることになり、同じだけ発熱する。このため、互いに抵抗値が異なっている第１，第２グロープラグのヒータ部の温度を、互いに同じで、且つ、ほぼ予め定められた昇温カーブに沿って、上昇させることができる。
なお、通電開始からの経過時間に応じて予め定めた大きさの電力パターンとしては、短時間で高温域にまで昇温させるため、通電開始から初期の段階（低温域）では、大きな電力を投入する一方、通電開始から時間が経過し、ヒータ部が高温となった時点では、ヒータ部の温度が高くなりすぎるのを防止すべく、比較的小さい電力を投入するパターンとすると良い。例えば、時間とともに、投入する電力を徐々に減少させるパターン（なだらかに減少させる、あるいは段階的に減少させるパターン）が挙げられる。
さらに、上述のグロープラグの通電制御装置であって、前記投入電力制御手段は、前記ヒータ部への通電開始からの経過時間ｔにおいて、前記グロープラグへ投入すべき基準電力値Ｐｂ(ｔ)を与える基準電力値付与手段と、各々の上記経過時間ｔにおいて、上記グロープラグへ投入される電力値が上記基準電力値Ｐｂ(ｔ)となるように通電制御を行う電力値制御手段と、を有するグロープラグの通電制御装置とすると良い。
本発明のグロープラグの通電制御装置では、基準電力値付与手段で、経過時間ｔにおける基準電力値Ｐｂ(ｔ)を与え、電力値制御手段で、グロープラグへ投入される電力値が、いずれも基準電力値Ｐｂ(ｔ)となるように通電制御する。このようにして制御することで、この通電制御装置に、互いに抵抗値が異なる第１グロープラグと第２グロープラグとを繋ぎ替えた場合でも、各時点で、第１グロープラグ及び第２グロープラグへ投入すべき電力値を、容易に基準電力値Ｐｂ(ｔ)に揃えることができる。
なお、基準電力値Ｐｂ(ｔ)として、経過時間ｔのみにより決定される値を採用することもできるが、外気温やエンジンの水温、先回の運転からの経過時間などを考慮して、適宜補正した値とするなど、これらの条件をも反映した基準電力値Ｐｂ(ｔ)を用いることもできる。
さらに、上述のグロープラグの通電制御装置であって、前記電力値制御手段は、前記基準電力値Ｐｂ(ｔ)と、上記印加電圧値Ｖｇ(ｔ)と、上記電流値Ｉｇ（ｔ）及び上記抵抗値Ｒｇ(ｔ)の少なくともいずれかと、を用いて、デューティ比Ｄ(ｔ)を得るデューティ比取得手段、及び、上記グロープラグにそれぞれ上記デューティ比Ｄ(ｔ)でパルス通電するパルス通電手段、を含むグロープラグの通電制御装置とすると良い。
本発明のグロープラグの通電制御装置では、電圧等取得手段で取得した、グロープラグについて、印加電圧値Ｖｇ(ｔ)のほか、電流値Ｉｇ（ｔ）及び抵抗値Ｒｇ(ｔ)の少なくともいずれかと、デューティ比取得手段で、これらと基準電力値Ｐｂ(ｔ)と用いて、デューティ比Ｄ(ｔ)を得る。さらに、パルス通電手段では、このデューティ比Ｄ(ｔ)で、グロープラグにパルス通電する。
このようすることで、この通電制御装置に、互いに抵抗値が異なる第１グロープラグと第２グロープラグとを繋ぎ替えた場合でも、各経過時間ｔにおいて第１グロープラグ及び第２グロープラグに投入する電力値を、ＰＷＭ制御により、それぞれ容易に基準電力値Ｐｂ(ｔ)に制御できる。
このようすることで、この通電制御装置に、互いに抵抗値が異なる第１グロープラグと第２グロープラグとを繋ぎ替えた場合でも、各経過時間ｔにおいて第１グロープラグ及び第２グロープラグに投入する電力値を、ＰＷＭ制御により、それぞれ容易に基準電力値Ｐｂ(ｔ)に制御できる。
なお、デューティ比取得手段としては、例えば、基準電力値Ｐｂ(ｔ)と、電流値Ｉｇ(ｔ)及び印加電圧Ｖｇ(ｔ)の少なくともいずれかとを用いて、グロープラグへ投入される電力の大きさが、この基準電力値Ｐｂ(ｔ)と等しくなるように、デューティ比Ｄ(ｔ)を算出する手法が挙げられる。具体的には、このデューティ比Ｄ(ｔ)は、Ｄ(ｔ)＝Ｐｂ(ｔ)・Ｒｇ(ｔ)／Ｖｇ(ｔ)2＝Ｐｂ(ｔ)／(Ｖｇ(ｔ)・Ｉｇ(ｔ))で与えると良い。
あるいは、請求項２に記載のグロープラグの通電制御装置であって、前記投入電力制御手段は、前記抵抗値Ｒｇ(ｔ)、及び印加電圧Ｖｇ(ｔ)を用いて、デューティ比Ｄ(ｔ)を得るデューティ比取得手段、及び、上記グロープラグに上記デューティ比Ｄ(ｔ)でパルス通電するパルス通電手段、を含むグロープラグの通電制御装置とすると良い。
本発明のグロープラグの通電制御装置では、電圧等取得手段で取得した、印加電圧値Ｖｇ(ｔ)のほか、電流値Ｉｇ（ｔ）及び抵抗値Ｒｇ(ｔ)の少なくともいずれかを用いて、デューティ比取得手段において、デューティ比Ｄ(ｔ)を得る。さらに、パルス通電手段では、このデューティ比Ｄ(ｔ)で、グロープラグにパルス通電する。
このようにすることで、この通電制御装置に、互いの抵抗値が異なる第１グロープラグと第２グロープラグとを繋ぎ替えた場合でも、第１，第２グロープラグの各経過時間ｔにおいて投入する電力を、ＰＷＭ制御で容易に制御できる。
このようにすることで、この通電制御装置に、互いの抵抗値が異なる第１グロープラグと第２グロープラグとを繋ぎ替えた場合でも、第１，第２グロープラグの各経過時間ｔにおいて投入する電力を、ＰＷＭ制御で容易に制御できる。
なお、デューティ比取得手段としては、印加電圧値Ｖｇ(ｔ)と、電流値Ｉｇ（ｔ）及び抵抗値Ｒｇ(ｔ)の少なくともいずれかを用いて、デューティ比Ｄ(ｔ)を算出する手法が挙げられる。またこのほか、経過時間ｔごとに、印加電圧値Ｖｇ(ｔ)と、電流値Ｉｇ（ｔ）及び抵抗値Ｒｇ(ｔ)の少なくともいずれかと、デューティ比Ｄ(ｔ)とを対応させた対応表から、これらの値に基づいて、デューティ比Ｄ(ｔ)を取得する手法も挙げられる。
さらに他の解決手段は、上述のいずれか１項に記載のグロープラグの通電制御装置と、前記グロープラグと、を備えるグロープラグ通電制御システムである。
本発明のグロープラグ通電制御システムでは、上述のグロープラグの通電制御装置を備えているので、用いるグロープラグが、前述した第１グロープラグと第２グロープラグのように、特性バラツキにより抵抗値が異なっていたとしても、この特性の違いに拘わらず、グロープラグを昇温させるに当たり、同じ昇温時間で、且つ、同じ温度まで、同じ昇温カーブを描いて温度上昇させることができる。
（実施形態１）
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、抵抗線の発熱コイル２１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。
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、抵抗線の発熱コイル２１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。
この発熱コイル２１は、例えば、Ｆｅ−Ｃｒ合金、あるいは、Ｎｉ−Ｃｒ合金等により構成されている。
また、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、その先端は、発熱コイル２１の後端に溶接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の後端部は、雄ねじが形成された雄ねじ部１３ａとされている。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の先端側を所定長だけ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、その先端側には取付用のねじ部７が形成されている。
また、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、その先端は、発熱コイル２１の後端に溶接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の後端部は、雄ねじが形成された雄ねじ部１３ａとされている。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の先端側を所定長だけ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、その先端側には取付用のねじ部７が形成されている。
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内に一定長だけ突出している。発熱コイル２１は、その全体がエンジン燃焼室ＣＲ内に位置している。
次に、本実施形態にかかるグロープラグ通電制御システム１００、及び、グロープラグ通電制御装置１０１について説明する。図１は、本実施形態のグロープラグ通電制御システム１００、及び、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。グロープラグ通電制御システム１００は、後に詳述するグロープラグ通電制御装置１０１のほか、これで通電制御される複数（ｎヶ）のグロープラグ１(ＧＰ１〜ＧＰｎ)、グロープラグＧＰ１等に通電するバッテリＢＴ、グロープラグＧＰ１等への通電やエンジン(図１には示さない)の作動、及びエンジンの起動(クランキング)を指示するキースイッチＫＳＷを有している。また、このグロープラグ通電制御システム１００は、エンジン制御ユニット３０１（Engine Control Unit：以下、ＥＣＵとも言う。）及びオルタネータ３１１と、インターフェイス回路１０７を介して接続している。
グロープラグ通電制御装置１０１のうち、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。なお、キースイッチＫＳＷをスタート位置にすると、インターフェイス回路１０８を通じて、主制御部１１１にキースイッチＫＳＷがスタート位置とされた旨が入力され、クランキングを検知することができる。
また、バッテリＢＴの電力は、バッテリ接続端子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。本実施形態１では、各スイッチング素子１０５１〜１０５ｎには、電流検知機能付きＦＥＴ（Infineon Technologies AG 社製 ＰＲＯＦＥＴ（登録商標））が用いられている。バッテリＢＴの電圧ＶＢは、各スイッチング素子１０５１〜１０５ｎの電源端子ＢＢにそれぞれ供給される。一方、各素子１０５１〜１０５ｎの出力端子ＬＤは、各グロー接続端子１０１Ｇ１〜１０１Ｇｎを介して、複数（ｎ個）のグロープラグＧＰ１〜ＧＰｎにそれぞれ接続されている。また、各素子１０５１〜１０５ｎの入力端子ＳＧには、主制御部１１１からのスイッチング信号が入力され、このスイッチング信号の電圧レベルのハイ／ローに応じて、各素子１０５１〜１０５ｎがＯＮ／ＯＦＦし、各グロープラグＧＰ１〜ＧＰｎへの通電をスイッチング(ＯＮ／ＯＦＦ)することができる。
また、各スイッチング素子１０５１〜１０５ｎからは、この素子の電源−出力端子間を、従って、グロープラグＧＰ１〜ＧＰｎをそれぞれ流れる電流Ig1(t)〜Ign(t)の大きさを示す電流信号I1(t)〜In(t)が、それぞれ主制御部１１１に向けて出力される。
また、各スイッチング素子１０５１〜１０５ｎからは、この素子の電源−出力端子間を、従って、グロープラグＧＰ１〜ＧＰｎをそれぞれ流れる電流Ig1(t)〜Ign(t)の大きさを示す電流信号I1(t)〜In(t)が、それぞれ主制御部１１１に向けて出力される。
さらに、上述の電流信号I1(t)〜In(t)のほか、各スイッチング素子１０５１〜１０５ｎがオンとされているタイミングにおける、各グロープラグＧＰ１〜ＧＰｎへの印加電圧Vg1(t)〜Vgn(t)が、これに対応する電圧信号V1(t)〜Vn(t)として、主制御部１１１に入力される。主制御部１１１に入力された電流信号I1(t)〜In(t)と電圧信号V1(t)〜Vn(t)は、図示しないＡ／Ｄコンバータにより随時デジタル化されて、主制御部１１１内で処理される。
また、この主制御部１１１は、インターフェイス回路１０７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３０１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３１１の駆動信号をも入力可能に構成されており、オルタネータ３１１が発電しているか否か、即ち、エンジンが発動しているか否かを検知できるようにされている。
また、この主制御部１１１は、インターフェイス回路１０７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３０１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３１１の駆動信号をも入力可能に構成されており、オルタネータ３１１が発電しているか否か、即ち、エンジンが発動しているか否かを検知できるようにされている。
次いで、このグロープラグ通電制御システム１００、及び、グロープラグ通電制御装置１０１によるグロープラグ１（ＧＰ１〜ＧＰｎ）の通電制御について、図４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。まず、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から、各グロープラグ１(ＧＰ１〜ＧＰｎ)へ、各時点での投入電力を制御しつつ投入する。このようにして、シーズヒータ２を短時間の所定時間で昇温させて、高温域の第１の目標温度（例えば１３００℃）にまで到達させる。
この通電制御では、基本的に、以下の動作を行う。まず、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から、各グロープラグ１(ＧＰ１〜ＧＰｎ)へ、各時点での投入電力を制御しつつ投入する。このようにして、シーズヒータ２を短時間の所定時間で昇温させて、高温域の第１の目標温度（例えば１３００℃）にまで到達させる。
その後は、次のモード（維持モード）に移行し、高温を維持する。具体的には、グロープラグ１への印加電圧Vg1(t)〜Vgn(t)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の温度を高温に維持する。
なお、エンジンを始動させるべく、操作者がキースイッチＫＳＷをスタート位置にした場合には、クランキングモードに移行する。クランキングにより生じるスワールなどにより、シーズヒータ２が冷やされるため、維持モードとは異なる制御をするのが好ましいからである。即ち、グロープラグ１(ＧＰ１〜ＧＰｎ)の印加電圧Vg1(t)〜Vgn(t)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。
なお、エンジンを始動させるべく、操作者がキースイッチＫＳＷをスタート位置にした場合には、クランキングモードに移行する。クランキングにより生じるスワールなどにより、シーズヒータ２が冷やされるため、維持モードとは異なる制御をするのが好ましいからである。即ち、グロープラグ１(ＧＰ１〜ＧＰｎ)の印加電圧Vg1(t)〜Vgn(t)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。
さらに、エンジン始動後は、始動後グローモードに移行して、シーズヒータ２の温度を所定時間（例えば１８０秒間）に亘って制御し、その温度を第２の目標温度（例えば９００℃）に維持する。
本発明は、これらのモードのうち、シーズヒータ２の温度を急速昇温させるプリグローモードに関するものであるので、このプリグローモードにおける制御について詳述する一方、他のモードの詳細な説明は省略する。
本発明は、これらのモードのうち、シーズヒータ２の温度を急速昇温させるプリグローモードに関するものであるので、このプリグローモードにおける制御について詳述する一方、他のモードの詳細な説明は省略する。
まず操作者が、キースイッチＫＳＷをオン位置にすると、主制御部１１１に電力が投入される（図１参照）。具体的には、バッテリＢＴから、キースイッチＫＳＷ、電源接続端子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。具体的には、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、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）は、クリアされる。さらに、経過時間ｔ＝０として、タイマをスタートさせる。
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。具体的には、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、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）は、クリアされる。さらに、経過時間ｔ＝０として、タイマをスタートさせる。
次にステップＳ２では、エンジンがクランキング中であるか否か、具体的には、スタート信号フラグがセットされているか否かを確認する。ここで、セットされていない場合（Ｎｏ）には、ステップＳ３に進む。一方、フラグがセットされている場合（Ｙｅｓ）には、ステップＳ３以下のプリグローモードの継続を中止して、クランキングモードにおける制御に進む。
なお、クランキングモードの詳細説明は省略する。また、操作者がキースイッチＫＳＷをスタート位置にすると、インターフェイス回路１０８を通じて信号が入力されるので、これに基づいて、図示しない割り込み処理により、スタート信号フラグがセットされる。
なお、クランキングモードの詳細説明は省略する。また、操作者がキースイッチＫＳＷをスタート位置にすると、インターフェイス回路１０８を通じて信号が入力されるので、これに基づいて、図示しない割り込み処理により、スタート信号フラグがセットされる。
ステップＳ３では、各スイッチング素子１０５１〜１０５ｎがオンしているタイミングで、グロープラグＧＰ１〜ＧＰｎに印加される印加電圧値Vg1(t)〜Vgn(t)と、グロープラグＧＰ１〜ＧＰｎを流れる電流の電流値Ig1(t)〜Ign(t)とを、主制御部１１１に電圧信号V1(t)〜Vn(t)及び電流信号I1(t)〜In(t)として取り込む。そして、ステップＳ４において、主制御部１１１内での演算により、各グロープラグＧＰ１等の、現在（通電開始からの経過時間ｔ）の抵抗値Rg1(t)〜Rgn(t)を、それぞれ算出する（Rg1(t)＝Vg1(t)／Ig1(t)，…，Rgn(t)＝Vgn(t)／Ign(t))。
次に、ステップＳ５において、現在（通電開始からの経過時間ｔ）の基準電力値Ｐｂ(ｔ)を取得する。本実施形態においては、具体的には、経過時間ｔと基準電力値Ｐｂ(ｔ)とを関連づけたテーブルを予め用意しておき（主制御部１１１に記憶しておき）、経過時間ｔに応じて、対応する基準電力値Ｐｂ(ｔ)を取得する。
なお、本実施形態においては、経過時間ｔと基準電力値Ｐｂ(ｔ)との関係を、以下のようにして得た。先ず、グロープラグ１（ＧＰ１等）の抵抗値Ｒｇが、許容範囲（例えば、180〜220mΩ）のうち、上限に近い比較的高い抵抗値（例えば215mΩ）を有するグロープラグ（サンプル）を選択して、所定のエンジンに装着する。そして、バッテリ電圧ＶＢを駆動に用いうる下限の８．０Ｖとして、スイッチング素子１０５１等に相当するスイッチング素子をオンし続ける。つまりデューティ比１００％とする。すると、上述したサンプルのグロープラグは、昇温し、経過時間ｔendで、所定の温度（例えば１３００℃）に到達する。
但し、その昇温速度（所定の温度に達するまでの時間）は、バッテリ電圧ＶＢがより高い場合、あるいはグロープラグ１の抵抗値Ｒｇが低いものを用いた場合に比して、遅くなる。いわば、デューティ比１００％として通電した場合において、バッテリ電圧ＶＢの変動、及びグロープラグの抵抗値Ｒｇの変動により、昇温速度に生じる変動の範囲のうち、下限に近い、かなり遅い部類に入る昇温速度となる。
また、このグロープラグ１は、昇温とともにシーズヒータ２の抵抗値が上昇して、流れる電流が減少する。これとともに、グロープラグに投入された投入電力の大きさも、経過時間ｔの増加とともに減少する。その変化の様子を、図５に示す。
また、このグロープラグ１は、昇温とともにシーズヒータ２の抵抗値が上昇して、流れる電流が減少する。これとともに、グロープラグに投入された投入電力の大きさも、経過時間ｔの増加とともに減少する。その変化の様子を、図５に示す。
本実施形態では、この図５に示された曲線を、基準電力値Ｐｂ(ｔ)の変化を示す曲線であるとして、各時間ｔとそのときの基準電力値Ｐｂ(ｔ)とを、テーブルに記憶した。
これにより、バッテリ電圧ＶＢが小さく（本実施形態では、上述の下限を下回る８．０Ｖ未満）、かつ、グロープラグｇｐの持つ抵抗値が大きい（本実施形態では、215mΩ超）という組合せの場合を除き、各経過時間ｔにおいて、対応する基準電力値Ｐｂ(ｔ)に等しい大きさＰ(ｔ)の電力を、グロープラグＧＰ１等に投入するのには、１００％未満のデューティ比でＰＷＭ制御すれば良いことになる。
なお、本実施形態では、基準電力値Ｐｂ(ｔ)を、経過時間ｔを与えることで、主制御部１１１に記憶したテーブルから得た。しかし、図５に示された曲線を、基準電力値Ｐｂ(ｔ)を与える関数として記憶し、経過時間ｔの値に基づき、随時、基準電力値Ｐｂ(ｔ)を算出しても良い。
これにより、バッテリ電圧ＶＢが小さく（本実施形態では、上述の下限を下回る８．０Ｖ未満）、かつ、グロープラグｇｐの持つ抵抗値が大きい（本実施形態では、215mΩ超）という組合せの場合を除き、各経過時間ｔにおいて、対応する基準電力値Ｐｂ(ｔ)に等しい大きさＰ(ｔ)の電力を、グロープラグＧＰ１等に投入するのには、１００％未満のデューティ比でＰＷＭ制御すれば良いことになる。
なお、本実施形態では、基準電力値Ｐｂ(ｔ)を、経過時間ｔを与えることで、主制御部１１１に記憶したテーブルから得た。しかし、図５に示された曲線を、基準電力値Ｐｂ(ｔ)を与える関数として記憶し、経過時間ｔの値に基づき、随時、基準電力値Ｐｂ(ｔ)を算出しても良い。
また、本実施形態では、経過時間ｔを与えると、テーブルを用いて、一義的に基準電力値Ｐｂ(ｔ)が得られる例を示した。しかし、経過時間ｔのほか、他の要因、例えば、外気温やエンジンの水温、先回の運転からの経過時間などを別途取得して、経過時間ｔとエンジンの水温とから基準電力値Ｐｂ(ｔ)を得るなど、他の要因も考慮して基準電力値Ｐｂ(ｔ)を選択しても良い。あるいは、経過時間ｔに応じた仮の基準電力値を得た後、外気温、エンジンの水温などの他の要因の値によって、これを補正して、真の基準電力値Ｐｂ(ｔ)を得るようにしても良い。
次にステップＳ６では、各グロープラグＧＰ１〜ＧＰｎについて、それぞれデューティ比D1(t)〜Dn(t)を算出する。
具体的には、先に得た、基準電力値Ｐｂ(ｔ)と、印加電圧値Vg1(t)〜Vgn(t)と、抵抗値Rg1(t)〜Rgn(t)とを用いて、D1(t)＝Ｐｂ(ｔ)・Rg1(t)／Vg1(t)2，…，Dn(t)＝Ｐｂ(ｔ)・Rgn(t)／Vgn(t)2の式によりそれぞれ求める。
なお、先に得た、基準電力値Ｐｂ(ｔ)と、印加電圧値Vg1(t)〜Vgn(t)と、電流値Ig1(t)〜Ign(t)とを用いて、D1(t)＝Ｐｂ(ｔ)／(Vg1(t)・Ig1(t))，…，Dn(t)＝Ｐｂ(ｔ)／(Vgn(t)・Ign(t))の式によりそれぞれ求めても良い。
具体的には、先に得た、基準電力値Ｐｂ(ｔ)と、印加電圧値Vg1(t)〜Vgn(t)と、抵抗値Rg1(t)〜Rgn(t)とを用いて、D1(t)＝Ｐｂ(ｔ)・Rg1(t)／Vg1(t)2，…，Dn(t)＝Ｐｂ(ｔ)・Rgn(t)／Vgn(t)2の式によりそれぞれ求める。
なお、先に得た、基準電力値Ｐｂ(ｔ)と、印加電圧値Vg1(t)〜Vgn(t)と、電流値Ig1(t)〜Ign(t)とを用いて、D1(t)＝Ｐｂ(ｔ)／(Vg1(t)・Ig1(t))，…，Dn(t)＝Ｐｂ(ｔ)／(Vgn(t)・Ign(t))の式によりそれぞれ求めても良い。
その後、ステップＳ７において、このデューティ比D1(t)〜Dn(t)で、スイッチング素子１０５１〜１０５ｎをオンオフさせる。
このようにすることで、例え、各グロープラグＧＰ１〜ＧＰｎの抵抗値Rg1(t)〜Rgn(t)が互いに異なる値であったとしても、いずれのグロープラグＧＰ１〜ＧＰｎにも、基準電力値Ｐｂ(ｔ)に等しい大きさＰ(ｔ)の電力が投入される。つまり、各グロープラグＧＰ１〜ＧＰｎには、通電開始から経過時間ｔの各時点で、互いに同じ電力値Ｐ(ｔ)の電力が投入され、各時点で同じエネルギーの分だけ、各シーズヒータ２で発熱していると考えられる。このため、各グロープラグＧＰ１〜ＧＰｎからの熱放散が、ほぼ同じであるとすれば、ほぼ同じ温度となり、且つ同じ温度カーブを描いて昇温させることができる。
このようにすることで、例え、各グロープラグＧＰ１〜ＧＰｎの抵抗値Rg1(t)〜Rgn(t)が互いに異なる値であったとしても、いずれのグロープラグＧＰ１〜ＧＰｎにも、基準電力値Ｐｂ(ｔ)に等しい大きさＰ(ｔ)の電力が投入される。つまり、各グロープラグＧＰ１〜ＧＰｎには、通電開始から経過時間ｔの各時点で、互いに同じ電力値Ｐ(ｔ)の電力が投入され、各時点で同じエネルギーの分だけ、各シーズヒータ２で発熱していると考えられる。このため、各グロープラグＧＰ１〜ＧＰｎからの熱放散が、ほぼ同じであるとすれば、ほぼ同じ温度となり、且つ同じ温度カーブを描いて昇温させることができる。
なお、各グロープラグＧＰ１〜ＧＰｎに投入される投入電力は、図５に示された曲線に従って、変化させられる。このため、経過時間ｔが終了時間ｔendに達する時点では、各グロープラグＧＰ１〜ＧＰｎの温度は、いずれも所定の温度（例えば１３００℃）となっている。
その後、ステップＳ８では、プリグロー期間が終了したか否かを確認する。具体的には、タイマで計時していた経過時間ｔが終了時間ｔend以上となったか否かを確認する。
ここで、Ｎｏ、つまり、まだプリグロー期間が終了していない場合には、ステップＳ２に戻る。
一方、Ｙｅｓ、つまり、プリグロー期間が終了した場合には、上述したプリグローモードによる処理を終えて、次のモードに移行する。
ここで、Ｎｏ、つまり、まだプリグロー期間が終了していない場合には、ステップＳ２に戻る。
一方、Ｙｅｓ、つまり、プリグロー期間が終了した場合には、上述したプリグローモードによる処理を終えて、次のモードに移行する。
かくして、本実施形態のグロープラグ通電制御システム１００（グロープラグ通電制御装置１０１）では、いずれのグロープラグＧＰ１〜ＧＰｎについても、終了時間ｔendには、所定の温度（例えば１３００℃）にまで昇温させることができる。
また一般に、同一品番であっても、複数のグロープラグ１を見た場合、特性バラツキを有しており、各々の抵抗値は互いに異なっている。そこで、このグロープラグ通電制御システム１００において、グロープラグ通電制御装１０１に接続されているグロープラグＧＰ１を、互いに異なる抵抗値を有するグロープラグＧＰ１ｅに交換して繋ぎ替えた場合を考える。
先ず、交換する前のグロープラグＧＰ１については前述したとおりである。即ち、グロープラグＧＰ１には、各経過時間ｔにおいて、図５に示された曲線に従って変化する基準電力値Ｐｂ(ｔ)に等しい電力値Ｐ(ｔ)の電力が投入される。このため、経過時間ｔが終了時間ｔendに達する時点では、グロープラグＧＰ１の温度は、所定の温度（例えば１３００℃）となる。
先ず、交換する前のグロープラグＧＰ１については前述したとおりである。即ち、グロープラグＧＰ１には、各経過時間ｔにおいて、図５に示された曲線に従って変化する基準電力値Ｐｂ(ｔ)に等しい電力値Ｐ(ｔ)の電力が投入される。このため、経過時間ｔが終了時間ｔendに達する時点では、グロープラグＧＰ１の温度は、所定の温度（例えば１３００℃）となる。
次に、グロープラグＧＰ１をグロープラグＧＰ１ｅに交換した場合について考える。なお、前回の運転から充分に時間を空けるなどして、外気温やエンジン（図示しない）の水温等の温度条件を、グロープラグＧＰ１を昇温させた場合と同一として行う。
本実施形態のグロープラグ通電制御システム１００では、グロープラグＧＰ１ｅについても、各経過時間ｔにおいて、図５に示された曲線に従って変化する基準電力値Ｐｂ(ｔ)に等しい大きさＰ(ｔ)の電力が投入される。このため、経過時間ｔが終了時間ｔendに達する時点で、グロープラグＧＰ１ｅの温度も、所定の温度（例えば１３００℃）となる。
本実施形態のグロープラグ通電制御システム１００では、グロープラグＧＰ１ｅについても、各経過時間ｔにおいて、図５に示された曲線に従って変化する基準電力値Ｐｂ(ｔ)に等しい大きさＰ(ｔ)の電力が投入される。このため、経過時間ｔが終了時間ｔendに達する時点で、グロープラグＧＰ１ｅの温度も、所定の温度（例えば１３００℃）となる。
さらに、グロープラグＧＰ１とグロープラグＧＰ１ｅの昇温時の温度変化の様子を比較すると、グロープラグＧＰ１とグロープラグＧＰ１ｅのいずれにも、各経過時間ｔにおいて、基準電力値Ｐｂ(ｔ)に等しい電力値Ｐ(ｔ)の電力が投入される。つまり、グロープラグＧＰ１及びグロープラグＧＰ１ｅには、通電開始からの各経過時間ｔで、互いに同じ電力が投入され、各経過時間ｔで同じエネルギーの分だけ、各シーズヒータ２で発熱していると考えられる。しかも、グロープラグＧＰ１とグロープラグＧＰ１ｅとは、エンジンの同じ部位に交換によって取り付けられているのであるから、グロープラグＧＰ１とグロープラグＧＰ１ｅとからの熱放散は、実質的に同じになる。従って、グロープラグＧＰ１とグロープラグＧＰ１ｅとは、互いに異なる抵抗値を有していながらも、各経過時間ｔにおいて、ほぼ同じ温度となり、且つ同じ温度（例えば１３００℃）まで、同じ温度カーブを描いて昇温させることができる。
なお、本実施形態では、スイッチング素子１０５１〜１０５ｎのほか、主制御装置１１１におけるステップＳ３〜Ｓ７の動作が、昇温時通電制御手段、及び投入電力制御手段に相当する。また、このうちのステップＳ３〜Ｓ５が、基準電力値付与手段に相当する。さらに、ステップＳ３，Ｓ４，Ｓ６，Ｓ７が、電力値制御手段に相当する。このうち、ステップＳ３，Ｓ４が電圧等取得手段に、ステップＳ６がデューティ比取得手段に、ステップＳ７がパルス通電手段に、それぞれ相当する。
（実施形態２）
ついで、第２の実施形態について、図６，図７を参照して説明する。実施形態１では、スイッチング素子１０５１等として、電流検知機能付きＦＥＴを用いた。これに対し、本実施形態２に係るグロープラグ通電制御システム２００、及び、グロープラグ通電制御装置２０１では、電流検知機能を有さないＦＥＴをスイッチング素子２０５１〜２０５ｎとして、グロープラグＧＰ１〜ＧＰｎへの通電のオンオフを行う。また、電流検知機能を有していないため、各グロープラグＧＰ１等の抵抗値Rg1(t)等を検知すべく、抵抗分割回路２０８１〜２０８ｎを別途有している点、及び、処理フローにおいてこの抵抗分割回路２０８１等を用いて、各グロープラグＧＰ１等の抵抗値Rg1(t)等を検知するステップを備える点でも異なる。そこで、異なる部分を中心に説明し、同様な部分の説明は、省略あるいは簡略化する。
ついで、第２の実施形態について、図６，図７を参照して説明する。実施形態１では、スイッチング素子１０５１等として、電流検知機能付きＦＥＴを用いた。これに対し、本実施形態２に係るグロープラグ通電制御システム２００、及び、グロープラグ通電制御装置２０１では、電流検知機能を有さないＦＥＴをスイッチング素子２０５１〜２０５ｎとして、グロープラグＧＰ１〜ＧＰｎへの通電のオンオフを行う。また、電流検知機能を有していないため、各グロープラグＧＰ１等の抵抗値Rg1(t)等を検知すべく、抵抗分割回路２０８１〜２０８ｎを別途有している点、及び、処理フローにおいてこの抵抗分割回路２０８１等を用いて、各グロープラグＧＰ１等の抵抗値Rg1(t)等を検知するステップを備える点でも異なる。そこで、異なる部分を中心に説明し、同様な部分の説明は、省略あるいは簡略化する。
本実施形態２で用いるグロープラグＧＰ１等は、実施形態１と同じであるので説明を省略する。
次に、本実施形態２にかかるグロープラグ通電制御システム２００、及び、グロープラグ通電制御装置２０１について説明する。図６は、本実施形態２のグロープラグ通電制御システム２００、及び、グロープラグ通電制御装置２０１の電気的構成を示すブロック図である。グロープラグ通電制御システム２００は、グロープラグ通電制御装置２０１のほか、実施形態１と同様の、グロープラグＧＰ１〜ＧＰｎ、バッテリＢＴ、キースイッチＫＳＷを有している。また、このグロープラグ通電制御システム２００は、ＥＣＵ３０１及びオルタネータ３１１と、インターフェイス回路１０７を介して接続している。
次に、本実施形態２にかかるグロープラグ通電制御システム２００、及び、グロープラグ通電制御装置２０１について説明する。図６は、本実施形態２のグロープラグ通電制御システム２００、及び、グロープラグ通電制御装置２０１の電気的構成を示すブロック図である。グロープラグ通電制御システム２００は、グロープラグ通電制御装置２０１のほか、実施形態１と同様の、グロープラグＧＰ１〜ＧＰｎ、バッテリＢＴ、キースイッチＫＳＷを有している。また、このグロープラグ通電制御システム２００は、ＥＣＵ３０１及びオルタネータ３１１と、インターフェイス回路１０７を介して接続している。
グロープラグ通電制御装置２０１のうち、主制御部２１１も、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。キースイッチＫＳＷをオン位置及びスタート位置にすると、主制御部２１１が動作する。一方、キースイッチＫＳＷをＯＦＦにすると、主制御部２１１は動作を停止する。なお、実施形態１と同じく、キースイッチＫＳＷをスタート位置にすると、インターフェイス回路１０８を通じて、主制御部２１１にキースイッチＫＳＷがスタート位置とされた旨が入力され、クランキングを検知することができる。
また、バッテリＢＴの電力は、バッテリ接続端子１０１Ｆを介して、ｎ個存在するスイッチング素子２０５１〜２０５ｎにそれぞれ供給されている。本実施形態２では、各スイッチング素子２０５１〜２０５ｎには、実施形態１と異なり、電流検知機能を有さない通常のＭＯＳＦＥＴが用いられている。バッテリＢＴの電圧ＶＢは、各スイッチング素子２０５１〜２０５ｎのソース端子Ｓａにそれぞれ供給される。一方、各素子２０５１〜２０５ｎのドレイン端子Ｄａは、実施形態１と同様、各グロー接続端子１０１Ｇ１〜１０１Ｇｎを介して、複数（ｎ個）のグロープラグＧＰ１〜ＧＰｎにそれぞれ接続されている。また、各素子２０５１〜２０５ｎのゲート端子Ｇａには、主制御部２１１からのスイッチング信号が入力され、このスイッチング信号の電圧レベルのハイ／ローに応じて、各素子２０５１〜２０５ｎがＯＮ／ＯＦＦし、各グロープラグＧＰ１〜ＧＰｎへの通電をスイッチング(ＯＮ／ＯＦＦ)することができる。
また、実施形態１と同じく、各スイッチング素子２０５１〜２０５ｎがオンとされているタイミングにおける、各グロープラグＧＰ１〜ＧＰｎへの印加電圧Vg1(t)〜Vgn(t)が、これに対応する電圧信号V1(t)〜Vn(t)として、主制御部２１１に入力される。
また、実施形態１と同じく、各スイッチング素子２０５１〜２０５ｎがオンとされているタイミングにおける、各グロープラグＧＰ１〜ＧＰｎへの印加電圧Vg1(t)〜Vgn(t)が、これに対応する電圧信号V1(t)〜Vn(t)として、主制御部２１１に入力される。
さらに、グロープラグ通電制御装置２０１は、スイッチング素子２０５１〜２０５ｎと並列に、抵抗分割回路２０８１〜２０８ｎを有している。この抵抗分割回路２０８１〜２０８ｎは、補助スイッチング素子であるＦＥＴ２０６１〜２０６ｎと、これに直列に接続された、抵抗値Ｒref＝1.0Ωの基準抵抗２０７１〜２０７ｎとからなる。
この抵抗分割回路２０８１〜２０８ｎは、以下のようにして用いる。即ち、ＦＥＴ２０６１〜２０６ｎは、通常、オフにされているが、対応するスイッチング素子２０５１〜２０５ｎがオフとなっているタイミングで、ゲート端子Ｇｂからの信号により、このＦＥＴ２０６１〜２０６ｎがオンとする。すると、このＦＥＴ２０６１〜２０６ｎ、基準抵抗２０７１〜２０７ｎを通じて、対応するグロープラグＧＰ１〜ＧＰｎに電圧が印加される。その際、グロープラグＧＰ１〜ＧＰｎに生じる分割電圧値Vd1(t)〜Vdn(t)は、基準抵抗２０７１〜２０７ｎとグロープラグＧＰ１〜ＧＰｎとで、バッテリ電圧ＶＢ（正確にはバッテリ電圧ＶＢからＦＥＴ２０６１等のオン電圧を差し引いたもの）を抵抗分割した値となる。
ここで、基準抵抗２０７１〜２０７ｎの値Ｒrefは既知（例えばＲref＝1.0Ω）であるから、バッテリ電圧ＶＢを主制御部２１１に別途入力することで、グロープラグＧＰ１〜ＧＰｎの抵抗値Rg1(t)〜Rgn(t)をそれぞれ検知することができる。
このようにすることで、実施形態１で用いた、比較的高価な電流検知機能付きＦＥＴを用いずに、グロープラグＧＰ１〜ＧＰｎの抵抗値Rg1(t)〜Rgn(t)をそれぞれ検知することができる。
このようにすることで、実施形態１で用いた、比較的高価な電流検知機能付きＦＥＴを用いずに、グロープラグＧＰ１〜ＧＰｎの抵抗値Rg1(t)〜Rgn(t)をそれぞれ検知することができる。
具体的には、図７に示すように、ステップＳ２でクランキング中であるか否かを判断した後、実施形態１におけるステップＳ３に代えて、ステップＳ３１では、各スイッチング素子２０５１〜２０５ｎがオンにされているタイミング（各ＦＥＴ２０６１〜２０６ｎはオフ）で、グロープラグＧＰ１〜ＧＰｎに印加される印加電圧値Vg1(t)〜Vgn(t)を、主制御部２１１に電圧信号V1(t)〜Vn(t)として取り込む。
さらに、ステップＳ３２で、各スイッチング素子２０５１〜２０５ｎがオフとされ、各ＦＥＴ２０６１〜２０６ｎがオンとされているタイミングで、グロープラグＧＰ１〜ＧＰｎに印加される分割電圧値Vd1(t)〜Vdn(t)を、主制御部２１１に取り込む。併せて、バッテリ電圧ＶＢも、主制御部２１１に取り込む。
さらに、ステップＳ３２で、各スイッチング素子２０５１〜２０５ｎがオフとされ、各ＦＥＴ２０６１〜２０６ｎがオンとされているタイミングで、グロープラグＧＰ１〜ＧＰｎに印加される分割電圧値Vd1(t)〜Vdn(t)を、主制御部２１１に取り込む。併せて、バッテリ電圧ＶＢも、主制御部２１１に取り込む。
その後、実施形態１と同じく、ステップＳ４において、主制御部１１１内での演算により、各グロープラグＧＰ１等の、現在（通電開始からの経過時間ｔ）の抵抗値Rg1(t)〜Rgn(t)を、それぞれ算出する。但し、実施形態１と異なり、Rg1(t)＝Rref・Vd1(t)／(VB−Vd1(t))，…，Rref・Vdn(t)／(VB−Vdn(t))により、各抵抗値を求める。
以降は、実施形態１と同様であるので、説明を省略する。
以降は、実施形態１と同様であるので、説明を省略する。
かくして、本実施形態２のグロープラグ通電制御システム２００、及び、グロープラグ通電制御装置２０１においても、いずれのグロープラグＧＰ１〜ＧＰｎについても、終了時間ｔendには、所定の温度（例えば１３００℃）にまで昇温させることができる。
また、グロープラグＧＰ１をグロープラグＧＰ１ｅに交換した場合においても、実施形態１と同じく、経過時間ｔが終了時間ｔendに達する時点で、グロープラグＧＰ１ｅの温度も、所定の温度（例えば１３００℃）となる。
さらに、グロープラグＧＰ１とグロープラグＧＰ１ｅの昇温時の温度変化の様子を比較しても、グロープラグＧＰ１とグロープラグＧＰ１ｅとは、互いに異なる抵抗値を有していながらも、各経過時間ｔにおいて、ほぼ同じ温度となり、且つ同じ温度（例えば１３００℃）まで、同じ温度カーブを描いて昇温させることができる。
さらに、グロープラグＧＰ１とグロープラグＧＰ１ｅの昇温時の温度変化の様子を比較しても、グロープラグＧＰ１とグロープラグＧＰ１ｅとは、互いに異なる抵抗値を有していながらも、各経過時間ｔにおいて、ほぼ同じ温度となり、且つ同じ温度（例えば１３００℃）まで、同じ温度カーブを描いて昇温させることができる。
なお、本実施形態２では、スイッチング素子２０５１〜２０５ｎのほか、主制御装置２１１におけるステップＳ３１，Ｓ３２〜Ｓ７の動作が、昇温時通電制御手段、及び投入電力制御手段に相当する。また、このうちのステップＳ３１，Ｓ３２〜Ｓ５が、基準電力値付与手段に相当する。さらに、ステップＳ３１，Ｓ３２，Ｓ４，Ｓ６，Ｓ７が、電力値制御手段に相当する。このうち、ステップＳ３１，Ｓ３２，Ｓ４が電圧等取得手段に、相当する。
（変形形態１）
例えば、実施形態１，２においては、デューティ比D1(t)等を得るのに、印加電圧値Vg1(t)等、電流値Ig1(t)等、あるいは抵抗値Rg1(t)等のほか、ステップＳ５で取得した基準電力値Ｐｂ(ｔ)を用いた。
これに対し、本変形形態１では、実施形態１とは、デューティ比D1(t)〜Dn(t)を取得する手法のみ異なる。そこで、異なる部分のみ、図８を参照して説明する。
例えば、実施形態１，２においては、デューティ比D1(t)等を得るのに、印加電圧値Vg1(t)等、電流値Ig1(t)等、あるいは抵抗値Rg1(t)等のほか、ステップＳ５で取得した基準電力値Ｐｂ(ｔ)を用いた。
これに対し、本変形形態１では、実施形態１とは、デューティ比D1(t)〜Dn(t)を取得する手法のみ異なる。そこで、異なる部分のみ、図８を参照して説明する。
実施形態１，２で用いた基準電力値Ｐｂ(ｔ)は、前述したように、経過時間ｔにより一義的に得られる、あるいは、経過時間ｔのほか、エンジンの水温等を考慮して、算出することで、あるいは、予め算出して作成しておいたテーブルから得られるものである。従って、一旦、基準電力値Ｐｂ(ｔ)を得なくとも、デューティ比D1(t)〜Dn(t)を得ることができる。
即ち、本変形形態１では、ステップＳ５で基準電力値Ｐｂ(ｔ)を得ることなく（即ち、実施形態１，２におけるステップＳ５を不要として）、ステップＳ６に相当するステップＳ６１において、経過時間ｔのほか、印加電圧値Vg1(t)等、電流値Ig1(t)等、あるいは抵抗値Rg1(t)等を用いて、デューティ比D1(t)等を、演算により、あるいは予め作成しておいたテーブルを用いて得る。
即ち、本変形形態１では、ステップＳ５で基準電力値Ｐｂ(ｔ)を得ることなく（即ち、実施形態１，２におけるステップＳ５を不要として）、ステップＳ６に相当するステップＳ６１において、経過時間ｔのほか、印加電圧値Vg1(t)等、電流値Ig1(t)等、あるいは抵抗値Rg1(t)等を用いて、デューティ比D1(t)等を、演算により、あるいは予め作成しておいたテーブルを用いて得る。
本変形形態１では、スイッチング素子１０５１〜１０５ｎのほか、主制御装置１１１におけるステップＳ３，Ｓ４，Ｓ６１，Ｓ７の動作が、昇温時通電制御手段、及び投入電力制御手段に相当する。また、このうちのステップＳ３，Ｓ４が電圧等取得手段に、ステップＳ６１がデューティ比取得手段に、ステップＳ７がパルス通電手段に、それぞれ相当する。
以上において、本発明を、実施形態１，２、及び変形形態１に即して説明したが、本発明は上述の実施形態１，２等に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で、適宜変更して適用できることはいうまでもない。
例えば、実施形態１、及び、変形形態１では、ステップＳ４において各グロープラグの抵抗値Rg1(t)〜Rgn(t)を、印加電圧値Vg1(t)等と電流値Ig1(t)等とから取得した。
しかし、デューティ比D1(t)〜Dn(t)を得るに当たり、この抵抗値Rg1(t)等を一旦得ることなく、印加電圧値Vg1(t)等、及び、電流値Ig1(t)等を用いて、デューティ比D1(t)等を算出しても良い。
また、実施形態１等では、キースイッチＫＳＷをオンにすることで、グロープラグ通電制御システム１００（グロープラグ通電制御装１０１）が立ち上がり、グロープラグＧＰ１等への通電が開始されるものとした。しかし、操作者がキースイッチＫＳＷをオンにし、グロープラグ通電制御装置１０１が立ち上がった後、インターフェイス回路１０７を介したエンジン制御ユニット３０１からの指示を待って、グロープラグＧＰ１等への通電を開始するようにしても良い。
例えば、実施形態１、及び、変形形態１では、ステップＳ４において各グロープラグの抵抗値Rg1(t)〜Rgn(t)を、印加電圧値Vg1(t)等と電流値Ig1(t)等とから取得した。
しかし、デューティ比D1(t)〜Dn(t)を得るに当たり、この抵抗値Rg1(t)等を一旦得ることなく、印加電圧値Vg1(t)等、及び、電流値Ig1(t)等を用いて、デューティ比D1(t)等を算出しても良い。
また、実施形態１等では、キースイッチＫＳＷをオンにすることで、グロープラグ通電制御システム１００（グロープラグ通電制御装１０１）が立ち上がり、グロープラグＧＰ１等への通電が開始されるものとした。しかし、操作者がキースイッチＫＳＷをオンにし、グロープラグ通電制御装置１０１が立ち上がった後、インターフェイス回路１０７を介したエンジン制御ユニット３０１からの指示を待って、グロープラグＧＰ１等への通電を開始するようにしても良い。
１ グロープラグ
２ シーズヒータ（ヒータ部）
１００，２００ グロープラグ通電制御システム
１０１，２０１ グロープラグ通電制御装置
１０５１〜１０５ｎ，２０５１〜２０５ｎ スイッチング素子
２０６１〜２０６ｎ ＦＥＴ
２０７１〜２０７ｎ 基準抵抗
２０８１〜２０８ｎ 抵抗分割回路
Ｖ１（ｔ）〜Ｖｎ（ｔ） (各グロープラグからの)電圧信号
Ｉ１（ｔ）〜Ｉｎ（ｔ） (スイッチング素子からの)電流信号
１１１，２１１ 主制御部
ＧＰ，ＧＰ１〜ＧＰｎ グロープラグ
ＧＰ１ グロープラグ（第１グロープラグ）
ＧＰ１ｅ （交換後の）グロープラグ（第２グロープラグ）
Ｖｇ１（ｔ）〜Ｖｇｎ（ｔ） (グロープラグに印加される電圧の)印加電圧値
Ｉｇ１（ｔ）〜Ｉｇｎ（ｔ） (グロープラグを流れる電流の)電流値
Ｒｇ１（ｔ）〜Ｒｇｎ（ｔ） (グロープラグの)抵抗値
Ｐ(ｔ) 電力値
Ｐｂ(ｔ) 基準電力値
Ｄ１（ｔ）〜Ｄｎ（ｔ） デューティ比
Ｓ３〜Ｓ７，Ｓ３１，Ｓ３２〜Ｓ７，Ｓ６１ 昇温時通電制御手段，投入電力制御手段
Ｓ３〜Ｓ５，Ｓ３１，Ｓ３２〜Ｓ５ 基準電力値付与手段
Ｓ６，Ｓ７， 電力値制御手段
Ｓ３，Ｓ４，Ｓ３１，Ｓ３２ 電圧等取得手段
Ｓ６，Ｓ６１ デューティ比取得手段
Ｓ７ パルス通電手段
２ シーズヒータ（ヒータ部）
１００，２００ グロープラグ通電制御システム
１０１，２０１ グロープラグ通電制御装置
１０５１〜１０５ｎ，２０５１〜２０５ｎ スイッチング素子
２０６１〜２０６ｎ ＦＥＴ
２０７１〜２０７ｎ 基準抵抗
２０８１〜２０８ｎ 抵抗分割回路
Ｖ１（ｔ）〜Ｖｎ（ｔ） (各グロープラグからの)電圧信号
Ｉ１（ｔ）〜Ｉｎ（ｔ） (スイッチング素子からの)電流信号
１１１，２１１ 主制御部
ＧＰ，ＧＰ１〜ＧＰｎ グロープラグ
ＧＰ１ グロープラグ（第１グロープラグ）
ＧＰ１ｅ （交換後の）グロープラグ（第２グロープラグ）
Ｖｇ１（ｔ）〜Ｖｇｎ（ｔ） (グロープラグに印加される電圧の)印加電圧値
Ｉｇ１（ｔ）〜Ｉｇｎ（ｔ） (グロープラグを流れる電流の)電流値
Ｒｇ１（ｔ）〜Ｒｇｎ（ｔ） (グロープラグの)抵抗値
Ｐ(ｔ) 電力値
Ｐｂ(ｔ) 基準電力値
Ｄ１（ｔ）〜Ｄｎ（ｔ） デューティ比
Ｓ３〜Ｓ７，Ｓ３１，Ｓ３２〜Ｓ７，Ｓ６１ 昇温時通電制御手段，投入電力制御手段
Ｓ３〜Ｓ５，Ｓ３１，Ｓ３２〜Ｓ５ 基準電力値付与手段
Ｓ６，Ｓ７， 電力値制御手段
Ｓ３，Ｓ４，Ｓ３１，Ｓ３２ 電圧等取得手段
Ｓ６，Ｓ６１ デューティ比取得手段
Ｓ７ パルス通電手段
Claims (6)
- 通電により発熱するヒータ部を有するグロープラグの上記ヒータ部に通電して、このヒータ部を高温とする通電制御を行うグロープラグの通電制御装置であって、
上記グロープラグのヒータ部を昇温させる昇温時通電制御手段であって、
各々の前記経過時間ｔにおいて、前記グロープラグに印加される電圧の印加電圧値Ｖｇ(ｔ)と、上記グロープラグを流れる電流の電流値Ｉｇ（ｔ）及び上記グロープラグが有する抵抗値Ｒｇ(ｔ)の少なくともいずれかと、を取得する電圧等取得手段、及び、
上記印加電圧値Ｖｇ(ｔ)と、上記電流値Ｉｇ（ｔ）及び上記抵抗値Ｒｇ(ｔ)の少なくともいずれかと、を用いて、
同一品番であるが特性ばらつきにより、自身の抵抗値が互いに異なる第１グロープラグと第２グロープラグとを、この通電制御装置に繋ぎ替えて通電制御したときでも、
同一の環境温度条件下で上記第１グロープラグ及び第２グロープラグの上記ヒータ部をそれぞれ昇温させると、昇温中の各時点で、上記第１グロープラグに投入したのと同一の大きさの電力を、上記第２グロープラグにも投入する通電の電力制御を行う昇温時通電制御手段を有する
グロープラグの通電制御装置。 - 請求項１に記載のグロープラグの通電制御装置であって、
前記昇温時通電制御手段は、
前記ヒータ部への通電開始からの経過時間に応じて予め定めた大きさの電力を、前記グロープラグへ投入する投入電力制御手段を有する
グロープラグの通電制御装置。 - 請求項２に記載のグロープラグの通電制御装置であって、
前記投入電力制御手段は、
前記ヒータ部への通電開始からの経過時間ｔにおいて、前記グロープラグへ投入すべき基準電力値Ｐｂ(ｔ)を与える基準電力値付与手段と、
各々の上記経過時間ｔにおいて、上記グロープラグへ投入される電力値が上記基準電力値Ｐｂ(ｔ)となるように通電制御を行う電力値制御手段と、を有する
グロープラグの通電制御装置。 - 請求項３に記載のグロープラグの通電制御装置であって、
前記電力値制御手段は、
前記基準電力値Ｐｂ(ｔ)と、上記印加電圧値Ｖｇ(ｔ)と、上記電流値Ｉｇ（ｔ）及び上記抵抗値Ｒｇ(ｔ)の少なくともいずれかと、を用いて、デューティ比Ｄ(ｔ)を得るデューティ比取得手段、及び、
上記グロープラグにそれぞれ上記デューティ比Ｄ(ｔ)でパルス通電するパルス通電手段、を含む
グロープラグの通電制御装置。 - 請求項２に記載のグロープラグの通電制御装置であって、
前記投入電力制御手段は、
前記抵抗値Ｒｇ(ｔ)、及び印加電圧値Ｖｇ(ｔ)を用いて、デューティ比Ｄ(ｔ)を得るデューティ比取得手段、及び、
上記グロープラグに上記デューティ比Ｄ(ｔ)でパルス通電するパルス通電手段、を含む
グロープラグの通電制御装置。 - 請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載のグロープラグの通電制御装置と、
前記グロープラグと、を備える
グロープラグ通電制御システム。
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