JP4977044B2 - グロープラグの通電制御装置 - Google Patents

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の通電制御装置に関するものである。

ディーゼルエンジンの始動の補助をするために使用されるグロープラグは、自身の内部に発熱抵抗体を有する棒状のヒータを筒状の主体金具内に保持する形態をなし、そのヒータの先端側を燃焼室内に位置させた状態でエンジンに取り付けられて使用される。このようなグロープラグへの通電を制御する通電制御装置では、例えばイグニッションキーのオンを契機とするエンジンの始動時において発熱抵抗体の速やかな昇温が行われるように、バッテリから発熱抵抗体に直流電圧を印加する制御が行われる。そして発熱抵抗体の温度がエンジンを始動させるのに十分な温度（例えば１２５０℃）に達した後は、発熱抵抗体の温度がその温度で維持されるように、例えばＰＷＭ制御が行われる。

エンジン始動時におけるこのようなグロープラグの急速昇温はエンジンの始動時間短縮のため一般的に行われているが、直流電圧の印加は発熱抵抗体に大きな負荷がかかるため、通電制御装置による印加電圧や通電時間の制御が肝要である。特に、イグニッションキーのオン・オフが短期間に繰り返される場合など、一旦昇温した発熱抵抗体の温度が十分に下がる前に再通電が行われ、このとき初回の通電時と同じ時間で通電が行われると、過昇温となり、発熱抵抗体の劣化を招く虞がある。

そこで通電制御装置では、発熱抵抗体に一旦通電が行われた後に非通電状態となり再び通電が行われたときに、非通電だった時間に応じて再通電時の通電時間を調節したり、前回通電時の通電時間に応じて再通電時の通電時間を調節したりする制御が行われている（例えば、特許文献１参照。）。また、通電時における発熱抵抗体の温度上昇の度合いは、発熱抵抗体の周囲の温度、すなわちエンジンの温度によって異なるため、より適切な通電制御を行えるようにエンジンの温度情報（水温情報など）を取得し、その温度情報に基づいて通電時間の調整を行う制御も行われている。
特開２００６−２５７９７５号公報

しかしながら、特許文献１では、エンジン温度情報を取得してから通電時間を決定し、グロープラグへの通電を開始している。このため、温度情報の取得がリアルタイムではなく、例えば、ＥＣＵが外部回路から得た温度情報をＥＣＵとの通信を介して取得する場合など、通電制御装置が通電開始の指示を受けてから実際に通電を開始するまでに、信号の受信間隔など、タイムラグによる遅延を生ずることがあった。特に急速昇温を特徴とする発熱抵抗体では、その特性を十分に生かすことができなかった。

本発明は上記問題点を解決するためになされたものであり、通電開始信号の受信を契機に発熱抵抗体への通電を開始すると共に、取得した温度情報に基づき通電の完了条件を調整することで、より早く昇温させることができるグロープラグの通電制御装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に係る発明のグロープラグの通電制御装置は、内燃機関に取り付けられたグロープラグが有する発熱抵抗体へのバッテリからの通電を制御して、前記発熱抵抗体の速やかな昇温を行うための急速昇温通電を行った後、前記発熱抵抗体の温度を維持するための定常温度通電を行うグロープラグの通電制御装置であって、外部からの通電開始信号の受信を契機に直ちに前記急速昇温通電を開始する通電開始手段と、所定時間ごとに、その時点における前記バッテリから前記発熱抵抗体への通電量に対応する通電量対応値を取得する通電量対応値取得手段と、取得された前記通電量対応値を積算し、前記急速昇温通電の開始からの前記通電量対応値の総量を求める通電量対応値総量積算手段と、前記通電量対応値の総量が、予め定められた目標通電量以上となったら、前記急速昇温通電を完了する通電完了手段と、前記通電開始手段による前記急速昇温通電の開始後に、外部から受信する温度情報に基づいて、前記目標通電量を変更する目標通電量変更手段とを備えている。

請求項１に係る発明のグロープラグの通電制御装置では、発熱抵抗体の過昇温を防止するため温度情報に基づく通電の完了条件の調整を行うものであるが、通電開始信号を受信したら直ちに発熱抵抗体への通電を開始し、温度情報を取得し次第、通電の完了条件を変更することができる。このため、温度情報の取得を待つことなくグロープラグへの通電を開始することができるので、発熱抵抗体の速やかな昇温を行うことができる。なお、通電開始信号を受信した状態とは、例えばイグニッションキーがオンにされた場合や、ＥＣＵから通電開始の指示を受けた場合をいう。前者の場合はイグニッションキーに接続されたマイクロコンピュータのポートの状態により検知することができ、後者の場合は通電開始コマンド等を受信した場合などを例に挙げることができる。

以下、本発明を具体化したグロープラグの通電制御装置の一実施の形態について、図面を参照して説明する。まず、図１を参照し、グロープラグ４０の通電制御装置１００の概略的な構成について説明する。図１は、グロープラグ４０の通電制御装置１００にバッテリ３０およびＥＣＵ５０を接続した状態の概略的な回路構成を示す図である。

図１に示すように、イグニッションキーのスイッチ（以下、「キースイッチ」という。）３１を介してバッテリ３０に接続された通電制御装置１００は、ＣＡＮによる通信を介して接続されたＥＣＵ５０から受信する情報に基づき、グロープラグ４０への通電を制御するものである。通電制御装置１００には、ＣＰＵ１１、ＲＯＭ１２、ＲＡＭ１３を有し、通電制御装置１００の主制御を司るマイクロコンピュータ１０が設けられている。このマイクロコンピュータ１０には、少なくとも、電源端子２１、出力ポート２２、データ入出力ポート２３、出力ポート２４、接地端子２５、出力ポート２６、データ入出力ポート２７、および入力ポート２８が設けられている。そして、電源端子２１には、電圧を安定化するレギュレータ６のＯＵＴ端子が接続されている。また、このレギュレータ６のＧＮＤ端子は接地され、ＩＮ端子には、一例としてＰＮＰ型のトランジスタ３のコレクタが接続されている。このトランジスタ３のエミッタは、電源であるバッテリ３０の正極に接続されている。

また、バッテリ３０の正極にはキースイッチ３１の一端部が接続され、キースイッチ３１の他端部には、一例としてＮＰＮ型のトランジスタ４のベースが接続されている。このキースイッチ３１の操作により、トランジスタ４へのベース電流のオン・オフが制御できるようになっている。さらに、トランジスタ４のベースは、マイクロコンピュータ１０の出力ポート２４にも接続されている。また、トランジスタ４のコレクタはトランジスタ３のベースに接続され、トランジスタ４のエミッタは、接地されている。なお、バッテリ３０の負極は接地されている。

トランジスタ３のベースには、一例としてＮＰＮ型のトランジスタ５のコレクタが接続され、トランジスタ５のエミッタは、トランジスタ４のエミッタと同様に接地されている。そしてトランジスタ５のベースは、マイクロコンピュータ１０の出力ポート２２に接続されている。

マイクロコンピュータ１０のデータ入出力ポート２３には、不揮発メモリであるＥＥＰＲＯＭ１４が接続されている。このＥＥＰＲＯＭ１４は、通電制御装置１００への非通電時においても、後述するオフ時間カウント終了フラグの値が維持されるように設けられている。さらに、マイクロコンピュータ１０の出力ポート２６は、一例としてＮＰＮ型のトランジスタ１５のベースに接続されている。また、トランジスタ１５のエミッタは接地され、トランジスタ１５のコレクタは、抵抗８の一端部に接続されている。抵抗８の他端部は、抵抗７の一端部に接続されると共に、ＭＯＳＦＥＴ９のゲートに接続されている。そして抵抗７の他端部およびＭＯＳＦＥＴ９のソースは、バッテリ３０の正極に接続されている。ＭＯＳＦＥＴ９のドレインは、この通電制御装置１００により通電制御を行うグロープラグ４０の発熱抵抗体４１の一端部に、図示しない端子金具を介して接続されており、発熱抵抗体４１の他端部は、図示しない主体金具を介して接地されている。なお、グロープラグ４０は、１本しか図示していないが、実際には、ディーゼルエンジンのシリンダ数に応じた本数が設けられている。

また、マイクロコンピュータ１０のデータ入出力ポート２７には、通信インターフェース（Ｉ／Ｆ）２が接続されている。通信インターフェース２は、エンジン制御装置（以下、「ＥＣＵ」という。）５０と通電制御装置１００との間でＣＡＮ（車載用ネットワーク）を介した信号の送受信を行うために設けられている。なお、ＥＣＵ５０もバッテリ３０から電力の供給を受けており、また、キースイッチ３１のオン・オフの状態を検出できるように、その両端に接続されている。

そして、マイクロコンピュータ１０の入力ポート２８には、電圧測定回路１６が接続されている。電圧測定回路１６は、バッテリ３０の正極とグランドとの間に設けられており、バッテリ３０の出力電圧を測定する。そして、測定したバッテリ３０の電圧をＡ／Ｄ変換した電圧対応値が、入力ポート２８を介してマイクロコンピュータ１０に入力される。

次に、グロープラグ４０について説明する。グロープラグ４０は、円筒形をなす主体金具（図示外）の上部に端子金具（図示外）が設けられ、主体金具から延設された円筒形の先端部内に発熱抵抗体４１を内蔵する公知の構成を有している。発熱抵抗体４１としては、一例として、Ｆｅ−Ｃｒ合金あるいはＮｉ−Ｃｒ合金等からなる発熱コイルが用いられる。なお、グロープラグ４０は、発熱抵抗体４１としてＷ合金などからなる導電性ペーストを使用し、これを窒化珪素等の絶縁粉体で包み焼成してなるセラミックヒータを用いたものであってもよい。本実施の形態の通電制御装置１００はこのグロープラグ４０への通電制御を行うものであり、後述する通電制御プログラムの実行に従い、ディーゼルエンジン（図示外）の始動時に、発熱抵抗体４１を短時間で急速に昇温できるようにしたものである。

次に、図２〜図４を参照し、マイクロコンピュータ１０に内蔵されたＲＯＭ１２およびＲＡＭ１３と、マイクロコンピュータ１０に接続されたＥＥＰＲＯＭ１４の各記憶エリアの構成について説明する。図２は、ＲＯＭ１２の記憶エリアの構成を示す概念図である。図３は、ＲＡＭ１３の記憶エリアの構成を示す概念図である。図４は、ＥＥＰＲＯＭ１４の記憶エリアの構成を示す概念図である。

図２に示すように、ＲＯＭ１２には、初期値記憶エリア１２１、通電制御プログラム記憶エリア１２２、テーブル記憶エリア１２３、オフ時間記憶エリア１２４、定常温度通電時間記憶エリア１２５等が設けられている。初期値記憶エリア１２１には、通電制御プログラムに使用される変数やカウンタ、フラグ等の初期値が記憶されている。通電制御プログラム記憶エリア１２２には、グロープラグ４０への通電制御を行うためＣＰＵ１１に実行される通電制御プログラム（図５〜図８参照）が記憶されている。

テーブル記憶エリア１２３には、カウント加算値設定テーブル、カウント初期値設定テーブル、および目標値設定テーブルが記憶されている。「カウント加算値設定テーブル」は、後述するカウント加算値算出処理（図６参照）で参照されるテーブルであり、急速昇温通電時間カウンタ（後述）に加算するカウント加算値（後述）をバッテリ３０の電圧に応じ適宜調整するため、互いが対応付けられ記憶されている。「カウント初期値設定テーブル」は、後述する急速昇温通電処理（図７参照）で参照されるテーブルであり、再通電時の過昇温を防止するため、急速昇温通電時間カウンタのカウント開始時の初期値が、オフ時間（後述）に対応付けられて記憶されている。「目標値設定テーブル」は、後述する温度情報受信処理（図９参照）で参照されるテーブルであり、急速昇温通電を終了させるタイミングを決定するため、急速昇温通電時間カウンタによるカウントを終了させる目標値（後述）が、ＥＣＵ５０から得られる温度情報（例えば水温情報）に対応付けられて記憶されている。

オフ時間記憶エリア１２４には、グロープラグ４０への再通電時の過昇温を防止するため、通電が終了したタイミングからの経過時間が十分であるかの判断基準となる「オフ時間」（例えば６０秒）に相当するカウント値が記憶されている。定常温度通電時間記憶エリア１２５には、公知のＰＷＭ制御により行われる定常温度通電を終了させるタイミングの判断基準としての「定常温度通電時間」（例えば８０秒）に相当するカウント値が記憶されている。さらにＲＯＭ１２には、図示しないが、通電制御プログラムで用いられる各種変数の初期値等を記憶した記憶エリアや、その他各種の記憶エリアが設けられている。

次に、図３に示すように、ＲＡＭ１３には、カウンタ記憶エリア１３１、フラグ記憶エリア１３２、目標値記憶エリア１３３、カウント加算値記憶エリア１３４等が設けられている。カウンタ記憶エリア１３１には、オフ時間カウンタ、急速昇温通電時間カウンタ、および定常温度通電時間カウンタが設けられている。「オフ時間カウンタ」は、グロープラグ４０への再通電時の過昇温を防止するため、通電が終了したタイミングからの経過時間をカウントするためのカウンタであり、そのカウント値が前述したオフ時間に相当するカウント値に達すると、カウントを終了する。「急速昇温通電時間カウンタ」は、グロープラグ４０への急速昇温通電を行った時間をカウントするためのカウンタであり、そのカウント値が前述した目標値に達するとカウントを終了する。本実施の形態では、この目標値を、ＥＣＵ５０から得られる温度情報に基づいて適宜変更し、発熱抵抗体４１の過昇温を防止している。「定常温度通電時間カウンタ」は、急速昇温通電の完了後に行う定常温度通電の経過時間をカウントするためのカウンタであり、そのカウント値が前述した定常温度通電時間に相当するカウント値に達するとカウントを終了する。

なお、後述する通電制御プログラムでは一連の処理が所定時間ごとに繰り返し実行されるように構成されており、オフ時間カウンタおよび定常温度通電時間カウンタのカウント値、その一連の処理が一周するごとにインクリメントされる。具体的には１２．５ｍｓｅｃごとに一連の処理が行われるため、これらのカウンタのカウント値は、１カウントあたり１２．５ｍｓｅｃに相当し、８０カウントされるとカウント開始から１ｓｅｃが経過したことになる。急速昇温通電時間カウンタのカウント値にはカウント加算値による重み付けがなされるため、必ずしも経過時間とは一致しない。

また、フラグ記憶エリア１３２には、急速昇温通電完了フラグ、定常温度通電終了フラグ、および通電許可フラグが記憶されている。「急速昇温通電完了フラグ」は、急速昇温通電が完了したか否かを確認するためのフラグであり、初期状態では０、急速昇温通電が完了すると（急速昇温通電時間カウンタのカウント値が目標値に達すると）１が記憶される。「定常温度通電終了フラグ」は、定常温度通電が終了したか否かを確認するためのフラグであり、初期状態では０、定常温度通電が終了すると（定常温度通電時間カウンタのカウント値が定常温度通電時間に達すると）１が記憶される。

「通電許可フラグ」は、グロープラグ４０の発熱抵抗体４１への通電の可否を確認するためのフラグであり、通電不可の場合には０、通電可能である場合には１が記憶される。本実施の形態では、ＥＣＵ５０からの通電開始信号の受信を契機に、後述する通電開始信号受信処理（図１０参照）が、実行中の通電制御プログラムへの割込処理として行われ、通電許可フラグが立てられる。エンジンの稼働状況に応じてグロープラグ４０への通電が不要であると判断された場合などには、ＥＣＵ５０から通電開始信号が送出されず、あるいは通電停止信号などの送出により、通電許可フラグに０がセットされる。

目標値記憶エリア１３３には、前述した急速昇温通電時間カウンタによるカウントを終了させる「目標値」が記憶される。目標値は、ＥＣＵ５０から得られる温度情報に基づいて適宜変更（設定）されるが、その処理は後述する温度情報受信処理（図９参照）によって、実行中の通電制御プログラムへの割込処理として行われる。

カウント加算値記憶エリア１３４には、前述した急速昇温通電時間カウンタのカウント時に加算される「カウント加算値」が記憶される。カウント加算値は、発熱抵抗体４１の過昇温を防止するため、急速昇温通電時間カウンタのカウント値を発熱抵抗体４１に供給した電力に応じた値にするものであり、バッテリ３０の電圧に応じて適宜調整される。

次に、図４に示すように、ＥＥＰＲＯＭ１４には、オフ時間カウント終了フラグ記憶エリア１４１が設けられている。「オフ時間カウント終了フラグ」は、オフ時間カウンタによるカウントが終了した、すなわち、グロープラグ４０への通電の終了後、オフ時間が経過したか否かを確認するためのフラグである。初期状態では０、オフ時間が経過すると（オフ時間カウンタのカウント値がオフ時間に達すると）１が記憶される。前述したように、ＥＥＰＲＯＭ１４は、通電制御装置１００への非通電時においても記憶内容を維持することができる。この特性を利用して、本実施の形態では、グロープラグ４０への通電中に通電制御装置１００への通電が、例えばバッテリ３０の電圧低下などにより停止（以下、このような状態を「異常終了」ともいう。）した場合の検知にオフ時間カウント終了フラグを用いている。異常終了の発生を検知することで、通電制御装置１００への通電が復帰した後に、マイクロコンピュータ１０がリセットされてグロープラグ４０への通電が初期状態のまま行われてしまうことを防止し、発熱抵抗体４１を過昇温から保護している。

次に、通電制御装置１００の動作の概略を説明する。図１に示すように、まず、キースイッチ３１が操作されてオンとなると、バッテリ３０からの電流がトランジスタ４のベースに流れ込みベース・エミッタ間に電流が流れる。従って、トランジスタ４のコレクタ・エミッタ間にもトランジスタ３のベースから電流が流れ込む。トランジスタ３のエミッタ・コレクタ間にも電流が流れ、レギュレータ６のＩＮ端子にバッテリ３０からの電力が供給されて、例えば５Ｖの安定化された電圧がマイクロコンピュータ１０の電源端子２１に供給される。

そして、マイクロコンピュータ１０の出力ポート２６から出力電流がトランジスタ１５のベースに供給されると、トランジスタ１５のコレクタ・エミッタ間に、抵抗７，８を介してバッテリ３０から電流が流れることになる。すると、ＭＯＳＦＥＴ９のゲートの電位がソースの電位より低くなり、ソース・ドレイン間にバッテリ３０から電流が流れ、グロープラグ４０の発熱抵抗体４１に電流が流れて加熱する。

一方、マイクロコンピュータ１０の出力ポート２６から出力電流が途絶えると、トランジスタ１５がオフとなり、トランジスタ１５のコレクタ・エミッタ間に電流が流れなくなる。すると、ＭＯＳＦＥＴ９のゲートの電位はソースの電位と同じになり、ソース・ドレイン間がオフとなり、グロープラグ４０の発熱抵抗体４１にバッテリ３０からの電流が流れず、発熱が停止する。

なお、キースイッチ３１がオフとなっても、マイクロコンピュータ１０の出力ポート２２からトランジスタ５のベースへの出力電流によりトランジスタ５がオン状態に維持される。よって、トランジスタ３もオン状態に維持されるので、レギュレータ６からマイクロコンピュータ１０の電源端子２１への電源の供給は停止しない。従って、キースイッチ３１がオフでも、マイクロコンピュータ１０は動作可能となっている。また、マイクロコンピュータ１０自身が、出力ポート２２からトランジスタ５のベースへの出力電流をオフにすると、マイクロコンピュータ１０に電源が供給されずに、マイクロコンピュータ１０は動作を停止する。

また、ＥＣＵ５０では、図示しない温度検出手段によりエンジンの温度（水温）の測定を行っている。通電制御装置１００では、その測定結果を温度情報として、ＣＡＮを介してＥＣＵ５０から受信し、後述する通電制御プログラムにおいて利用する。

次に、この通電制御装置１００で実行する通電制御プログラムの詳細について、図５〜図１０に示すフローチャートを参照して説明する。図５は、通電制御プログラムのメインルーチンのフローチャートである。図６は、メインルーチンからコールされるカウント加算値算出処理のフローチャートである。図７は、メインルーチンからコールされる急速昇温通電処理のフローチャートである。図８は、メインルーチンからコールされる定常温度通電処理のフローチャートである。図９は、通電制御プログラムの実行時に割込処理を行う温度情報受信処理のフローチャートである。図１０は、通電制御プログラムの実行時に割込処理を行う通電開始信号受信処理のフローチャートである。なお、フローチャートにおける各ステップを「Ｓ」と略記する。

グロープラグ４０はディーゼルエンジン（図示外）始動時の補助を行うものであり、通電制御装置１００は、エンジン（図示外）の駆動に伴い起動される。すなわち、運転者によりイグニッションキーが操作されてキースイッチ３１がオンとされると、バッテリ３０から電力が供給されてマイクロコンピュータ１０が駆動し、図５に示す、通電制御プログラムのメインルーチンが実行される。

図５に示すように、通電制御プログラムが実行されると、最初にマイクロコンピュータ１０の初期化が行われる（Ｓ１１）。具体的には、マイクロコンピュータ１０内部のＲＡＭ１３のワークエリア（図示外）に確保された、通電制御プログラムで使用される変数やカウンタ、フラグ等の値がクリアされ、それらにＲＯＭ１２の初期値記憶エリア１２１から読み込まれた初期値が設定される。

次に、ＥＥＰＲＯＭ１４に記憶されたオフ時間カウント終了フラグが参照される（Ｓ１２）。このときに、オフ時間カウント終了フラグが１であった場合には（Ｓ１２：ＹＥＳ）、オフ時間カウント終了フラグのクリアが行われ、０が記憶される（Ｓ１５）。一方、オフ時間カウント終了フラグが０であれば（Ｓ１２：ＮＯ）、前回、通電制御装置１００の動作時においてオフ時間のカウントが終了する前に異常終了してしまい、マイクロコンピュータ１０はリセット状態となっている。従って、発熱抵抗体４１の保護のため急速昇温通電処理が行われないように、急速昇温通電完了フラグを１とする（Ｓ１６）。

次に、イグニッションキーが操作されたことによりキースイッチ３１がオンであると（Ｓ１７：ＹＥＳ）、通電許可フラグの確認が行われる（Ｓ２３）。前述したように、通電制御装置１００がＥＣＵ５０から通電開始信号を受信したときには、図１０に示す、通電開始信号受信処理が、通電制御プログラムの実行を中断して（割り込んで）実行され、通電許可フラグに１が記憶される（Ｓ７５）。この割込処理が終了すれば、通電制御プログラムは中断したステップから実行を再開する。図５に示すように、Ｓ２３が実行されたときに通電許可フラグが０であるなら（Ｓ２３：ＮＯ）、Ｓ１７に戻り、キースイッチ３１がオンであるうちはＳ１７およびＳ２３が繰り返される。そして、通電許可フラグが１となっていれば（Ｓ２３：ＹＥＳ）、カウント加算値算出処理のサブルーチンがコールされる（Ｓ２４）。

図６に示す、カウント加算値算出処理では、ＲＡＭ１３の急速昇温通電完了フラグが参照される（Ｓ４１）。初期状態ではＳ１１の初期化処理（図５参照）で急速昇温通電完了フラグに０が記憶されており（Ｓ４１：ＮＯ）、ここでは急速昇温通電を行うため、まず、電圧測定回路１６によって測定され入力ポート２８から入力されたバッテリ３０の電圧の電圧対応値（電圧に応じて変換された値）が読み取られる（Ｓ４２）。次に、ＲＯＭ１２のカウント加算値設定テーブルが参照され、電圧対応値に応じたカウント加算値が選択されて、ＲＡＭ１３のカウント加算値記憶エリア１３４に記憶される（Ｓ４３）。その後、メインルーチンに戻る。なお、カウント加算値が、本発明における「通電量対応値」に相当し、Ｓ４３の処理を行って、バッテリ３０の電圧に応じたカウント加算値の設定を行うＣＰＵ１１が、本発明における「通電量対応値取得手段」に相当する。

図５に示す、通電制御プログラムのメインルーチンでは、次に、急速昇温通電処理のサブルーチンがコールされる（Ｓ２５）。図７に示す、急速昇温通電処理では、ＲＡＭ１３の急速昇温通電完了フラグが参照され、上記同様０であれば（Ｓ４５：ＮＯ）、急速昇温通電を行うため、まず、オフ時間カウンタのカウント値が０か否かが確認される（Ｓ４６）。オフ時間カウンタのカウント値が０である場合（Ｓ４６：ＹＥＳ）、現在、グロープラグ４０への通電中であると判断される。これは後述するＳ２９において、通電中であればオフ時間カウンタが常時リセットされることによる。従って、急速昇温通電時間カウンタに対する処理は行われず、Ｓ４９へ進む。

一方、オフ時間カウンタのカウント値が０でない場合（Ｓ４６：ＮＯ）、すでにグロープラグ４０への通電が終了した後（急速昇温通電が完了し、定常温度通電も終了した状態）の処理中、すなわち後述するオフ時間のカウント中であると判断されてＳ４７に進む。グロープラグ４０が一度通電された後、短期間のうちに再通電される場合（例えば運転者がイグニッションキーを一旦オフにした後すぐにオンとした場合）、発熱抵抗体４１の温度は未だ高い状態にある。この状態で通常通りに急速昇温通電が行われると発熱抵抗体４１の過昇温を招く虞があるため、Ｓ４７では、オフ時間カウンタの（現在の）カウント値に応じ、急速昇温通電におけるカウント値の初期値の設定が行われる。

このオフ時間カウンタの初期値とオフ時間カウンタのカウント値との対応付けは、予め行われる実験等の結果により設定され、本実施の形態では上記したカウント初期値設定テーブルとして記憶されている。一例として、急速昇温通電を行う時間を最大で２秒（１６０カウント）、オフ時間を６０秒（４８００カウント）とする。オフ時間カウンタのカウント値が６０秒（４８００カウント）である場合、実験結果によれば、発熱抵抗体４１の温度が十分に下がっており、急速昇温通電を行う時間を最大の２秒としてもよい状態とみなされ、急速昇温通電カウンタの初期値に０秒（０カウント）が設定される。また、オフ時間カウンタのカウント値が３０秒（２４００カウント）である場合、実験結果によれば急速昇温通電が０．２秒行われた直後の状態と同等とみなされ、急速昇温通電が１．８秒を超えないようにするため、急速昇温通電カウンタの初期値に０．２秒（１６カウント）が設定される。さらに、オフ時間カウンタのカウント値が２秒（１６０カウント）である場合、実験結果によれば急速昇温通電が１．６秒行われた直後の状態と同等とみなされ、急速昇温通電が０．４秒を超えないようにするため、急速昇温通電カウンタの初期値に１．６秒（１２８カウント）が設定される。

急速昇温通電時間カウンタの初期値が設定されると、次にＳ４９へ進み、急速昇温通電時間カウンタのカウント値が、急速昇温通電を終了させる目標値以上の値となっていないか確認が行われる。初期状態では急速昇温通電時間カウンタのカウント値は初期値から加算されておらず、目標値未満であり（Ｓ４９：ＮＯ）、次のＳ５０において、急速昇温通電時間カウンタにカウント加算値算出処理（図６参照）で決定されたカウント加算値が加算される（Ｓ５０）。なお、Ｓ５０の処理を行って急速昇温時間カウンタにカウント加算値を加算するＣＰＵ１１が、本発明における「通電量対応値総量積算手段」に相当する。

次いで急速昇温通電がオン状態にされ、グロープラグ４０への急速昇温通電が開始される（Ｓ５１）。具体的には、マイクロコンピュータ１０の出力ポート２６から出力電流がトランジスタ１５のベースに供給され、トランジスタ１５のコレクタ・エミッタ間に抵抗７，８を介して、バッテリ３０から電流が流れる。すると、ＭＯＳＦＥＴ９のゲートの電位がソースの電位より低くなり、ソース・ドレイン間にバッテリ３０から電流が流れ、グロープラグ４０の発熱抵抗体４１にバッテリ３０からの電圧（一例として、１１Ｖ）が常時印加される。急速昇温通電の開始後は図５のメインルーチンに戻る。なお、Ｓ５１の処理を行ってグロープラグ４０への急速昇温通電を開始させるＣＰＵ１１が、本発明における「通電開始手段」に相当する。

なお、後述するが、メインルーチンのＳ１７〜Ｓ３６は所定時間（本実施の形態では１２．５ｍｓｅｃ）ごとに繰り返し実行されている。図７に示すように、Ｓ５１の処理も、Ｓ４９で急速昇温通電時間カウンタのカウント値が目標値に達したと判断されるまで、所定時間ごとに繰り返し実行される。つまり、２周目以降のＳ５１の処理では、マイクロコンピュータ１０の出力ポート２６からトランジスタ１５のベースへの出力電流の供給が継続されることとなる。この結果、発熱抵抗体４１は目標温度（一例として、１２５０℃）に向けて短時間のうちに昇温していく。

急速昇温通電処理が繰り返し実行されるうちに、ＥＣＵ５０が温度情報（水温情報）を得て、その温度情報を、ＣＡＮを介して送信してきた場合、図９に示す、温度情報受信処理が割込処理として実行され、通電制御プログラムの実行が中断される。温度情報受信処理ではＲＯＭ１２に記憶された目標値設定テーブルが参照され、受信した温度情報に応じた目標値が抽出される。そして、その新たな目標値でＲＡＭ１３の目標値記憶エリア１３３を上書きすることによって目標値が変更されると（Ｓ７１）、割込を行った温度情報受信処理は終了し、図５に示す、通電制御プログラムは中断したステップから実行を再開する。なお、ＥＣＵ５０から温度情報を受信し次第、Ｓ７１の割込処理を行って、目標値の変更を行うＣＰＵ１１が、本発明における「目標通電量変更手段」に相当する。

さらに、急速昇温通電処理が繰り返し実行されるうちに、図７に示すように、急速昇温通電時間カウンタのカウント値が目標値に達すると（Ｓ４９：ＹＥＳ）、急速昇温通電はオフ状態にされる（Ｓ５３）。具体的には、マイクロコンピュータ１０の出力ポート２６からの出力電流がオフにされ、トランジスタ１５がオフにされる。トランジスタ１５のコレクタ・エミッタ間には電流が流れなくなり、ＭＯＳＦＥＴ９のゲートの電位がソースの電位と同じとなってソース・ドレイン間がオフとなり、グロープラグ４０の発熱抵抗体４１にバッテリ３０からの電流が流れず、発熱が停止する。急速昇温通電の完了に伴い、急速昇温通電完了フラグに１が記憶され（Ｓ５４）、その後、図５のメインルーチンに戻る。次回以降のカウント加算値算出処理（Ｓ２４）および急速昇温通電処理（Ｓ２５）では、急速昇温通電完了フラグが１となっているため（Ｓ４１：ＹＥＳ／Ｓ４５：ＹＥＳ）、各サブルーチンは実行されず、そのまま図５のメインルーチンに戻る。なお、目標値が、本発明における「目標通電量」に相当し、Ｓ４９の処理を行って、急速昇温通電時間カウンタのカウント値が目標値以上となったことを判断し、Ｓ５３の処理で急速昇温通電をオフとするＣＰＵ１１が、本発明における「通電完了手段」に相当する。

Ｓ２５の急速昇温通電処理が終了すると、次いで、定常温度通電処理（Ｓ２７）のサブルーチンがコールされる。グロープラグ４０への定常温度通電は、急速昇温通電の完了後に行う通電であるため、図８に示すように、急速昇温通電完了フラグが参照される（Ｓ６１）。急速昇温通電の継続中であれば急速昇温通電完了フラグは０であり（Ｓ６１：ＮＯ）、そのまま図５のメインルーチンに戻る。

一方、急速昇温通電完了フラグが１であり、グロープラグ４０に対する急速昇温通電が完了していれば（Ｓ６１：ＹＥＳ）、次いで、定常温度通電終了フラグが参照される（Ｓ６２）。常温度通電が行われる前の初期状態では定常温度通電終了フラグは０であり（Ｓ６２：ＮＯ）、Ｓ６３に進み、定常温度通電が実施される。まず、定常温度通電時間カウンタのカウント値が参照され、定常温度通電時間が経過していないか確認が行われる（Ｓ６３）。初期状態ではＳ１１の初期化処理（図５参照）で定常温度通電時間カウンタのカウント値は０となっており（Ｓ６３：ＮＯ）、定常温度通電時間に相当するカウント値未満であるので、次のＳ６５において、定常温度通電時間カウンタがインクリメントされる（Ｓ６５）。

次いで定常温度通電がオン状態にされ、グロープラグ４０への定常温度通電が開始される（Ｓ６６）。なお、この定常温度通電は、ＰＷＭ制御で行われる。具体的には、マイクロコンピュータ１０の出力ポート２６からの出力電流のオンとオフの比率を変化させて、グロープラグ４０にバッテリ３０から印加される電力を調整し、目標温度（例えば１２５０℃）に制御する。この制御は、通電制御プログラムとは別に並列実行されるＰＷＭ制御プログラムの実行に従って行われる。定常温度通電の開始後は図５のメインルーチンに戻る。

上記した急速昇温通電と同様に定常温度通電も、図８に示す、Ｓ６３で定常温度通電時間カウンタのカウント値が定常温度通電時間に相当するカウント値に達し、定常温度通電時間が経過したと判断されるまで、所定時間ごとに繰り返し実行される。つまり、２周目以降のＳ６６の処理では、定常温度通電として、ＰＷＭ制御によるグロープラグ４０への通電が、継続して行われる。発熱抵抗体４１は目標温度に維持される。

定常温度通電処理が繰り返し実行されるうちに、定常温度通電時間カウンタのカウント値が定常温度通電時間に相当するカウント値に達すると（Ｓ６３：ＹＥＳ）、定常温度通電はオフ状態にされる（Ｓ６７）。すなわち、マイクロコンピュータ１０の出力ポート２６からの出力電流が常時オフにされ、上記同様、グロープラグ４０の発熱抵抗体４１にバッテリ３０からの電流が流れなくなり、発熱が停止する。定常温度通電の終了に伴い、定常温度通電終了フラグに１が記憶され（Ｓ６９）、その後、図５のメインルーチンに戻る。次回以降の定常温度通電処理では、急速昇温通電完了フラグおよび定常温度通電終了フラグが共に１であるため（Ｓ６１：ＹＥＳ，Ｓ６２：ＹＥＳ）、そのまま図５のメインルーチンに戻る。

Ｓ２７の定常温度通電処理が終了すると、次に、グロープラグ４０への通電が行われている最中であるか否かが確認される（Ｓ２８）。このとき、急速昇温通電完了フラグおよび定常温度通電終了フラグのいずれか一方でも０であれば、通電中であると判断される（Ｓ２８：ＹＥＳ）。この場合は、通電終了からの経過時間のカウントを行わないため、オフ時間カウンタのリセットを行い（Ｓ２９）、Ｓ３６へ進む。Ｓ３６では、Ｓ１７〜Ｓ３６の一連の処理を所定時間ごとに繰り返して行うためのウエイト処理が行われる。具体的には、ＣＰＵ１１のクロック信号に同期して、例えば、１２．５ｍｓｅｃごとに割込信号を発するようにしたプログラムを並列実行させておき、この割込信号の受信がなければ待機し（Ｓ３６：ＮＯ）、受信したらＳ１７に戻る（Ｓ３６：ＹＥＳ）。

Ｓ１７〜Ｓ３６の一連の処理が繰り返し実行されるうちに、グロープラグ４０への通電が終了し、急速昇温通電完了フラグおよび定常温度通電終了フラグが共に１となれば（Ｓ２８：ＮＯ）、Ｓ３１に進み、通電終了後の経過時間のカウントが開始される。Ｓ３１が最初に実施されたとき、オフ時間カウンタのカウント値は、前回までＳ２９においてリセットされ続けていたため０であり、オフ時間に相当するカウント値には達しておらず、オフ時間は経過していないと判断される（Ｓ３１：ＮＯ）。この場合にはオフ時間カウンタのインクリメントが行われ（Ｓ３２）、Ｓ３６を経てＳ１７に戻る。

そして、Ｓ１７〜Ｓ３６の一連の処理が繰り返し実行され、オフ時間カウンタのカウント値がオフ時間に相当するカウント値に達し、オフ時間が経過したと判断されると（Ｓ３１：ＹＥＳ）、ＥＥＰＲＯＭ１４のオフ時間カウント終了フラグが参照され、０であれば（Ｓ３３：ＮＯ）、オフ時間カウント終了フラグに１が記憶される（Ｓ３５）。なお、次回以降のＳ３３の処理では、オフ時間カウント終了フラグに１が記憶されているので、Ｓ３５の記憶処理（すなわちＥＥＰＲＯＭ１４へのデータの書込処理）はスキップされる（Ｓ３３：ＹＥＳ）。以降、Ｓ３６を経てＳ１７に戻り、イグニッションキーがオンであるうちはＳ１７〜Ｓ３６の一連の処理が繰り返されるが、エンジンは駆動しており、グロープラグ４０への通電によるエンジンの始動補助を行う必要はない。また、オフ時間カウント終了フラグが１であれば、運転者により突然エンジンがかけ直されたとしても発熱抵抗体４１は十分に温度が低下しており、グロープラグ４０への通電が初期状態から行われても過昇温となることはない。

ところで、通電制御プログラムの実行中に運転者によりイグニッションキーが操作され、キースイッチ３１がオフとされた場合には、Ｓ１７からＳ１９へ進み（Ｓ１７：ＮＯ）、通電制御装置１００の電源をオフとするための終了過程に移行する。まず、ＲＡＭ１３の急速昇温通電完了フラグと定常温度通電終了フラグに０が記憶され、また、定常温度通電時間カウンタがリセットされる。さらに、エンジンの駆動中、すなわちグロープラグ４０への通電中であっても運転者にイグニッションキーがオフにされる場合があるため、グロープラグ４０への通電をオフにする（Ｓ１９）。すなわち、マイクロコンピュータ１０の出力ポート２６からの出力電流が常時オフにされ、上記同様、グロープラグ４０の発熱抵抗体４１にバッテリ３０からの電流が流れなくなり、発熱が停止する。

次に、Ｓ３１と同様に、オフ時間カウンタのカウント値が参照され、オフ時間の経過が確認される（Ｓ２０）。オフ時間カウンタのカウント値がオフ時間に相当するカウント値に達しないうちは（Ｓ２０：ＮＯ）、Ｓ３２に進んでオフ時間カウンタをインクリメントし、オフ時間の経過を待つ。

そしてオフ時間カウンタのカウント値がオフ時間に相当するカウント値に達してオフ時間が経過したと判断されると（Ｓ２０：ＹＥＳ）、ＥＥＰＲＯＭ１４のオフ時間カウント終了フラグに１が記憶される（Ｓ３７）。その後、マイクロコンピュータ１０の出力ポート２２からトランジスタ５のベースへの出力電流をオフにして、マイクロコンピュータ１０への電源の供給を停止し、通電制御装置１００の電源をオフにする（Ｓ３９）。

このように、本実施の形態の通電制御装置１００では、グロープラグ４０への急速昇温通電を行うにあたって、その通電時間の管理に、急速昇温通電時間カウンタを用いた。そして、発熱抵抗体４１に印加されるバッテリ３０の電圧、および前回の発熱抵抗体４１への通電完了後の経過時間に応じて、カウント加算値、およびカウント開始時の初期値を適宜変更できるようにし、発熱抵抗体４１の過昇温を防止した。さらに、発熱抵抗体４１の過昇温の防止のため、ＥＣＵ５０から受信する温度情報に応じてカウント終了の目標値の変更を行うが、その設定を割込処理によって行うため、ＥＣＵ５０からの温度情報の受信待ちを行う必要がない。すなわち、ＥＣＵ５０からの温度情報の受信待ちを行って、受信してから目標値を設定し、目標値を設定してから急速昇温通電を開始する従来の通電制御装置と比べ、より早く、発熱抵抗体４１の昇温を行うことができる。

なお、本実施の形態は上記実施の形態に限られず、各種変形が可能である。例えば、急速昇温通電処理する場合にバッテリ３０から印加する電圧や時間は、グロープラグ４０の発熱抵抗体４１の特性に合わせて適宜決定すればよい。また、定常温度通電処理する場合のＰＷＭ制御のデューティ比についても、グロープラグ４０の発熱抵抗体４１の特性に合わせて適宜決定すればよい。また、通電制御装置１００の回路構成は、上記の実施の形態のものに限定されず、適宜変更してもよい。

また、上記の実施の形態では、ＥＣＵ５０からの通電開始信号の受信を契機に通電許可フラグを１にしてグロープラグ４０への急速昇温通電を開始したが、キースイッチ３１がオンされたことを契機にグロープラグ４０への通電処理を開始してもよい。換言すれば、キースイッチ３１がオンとなった状態が、通電開始信号を受信した状態であるといえる。また、通電制御プログラムとは別に並列実行するプログラムによりグロープラグ４０への通電が可能な状態であるか否かの判断を行い、通電許可フラグの管理を行ってもよい。

また、目標値設定テーブルは、エンジンの温度情報（水温情報）に対応した目標値をテーブル化したものであるが、水温情報に限定するものではなく、ＥＣＵ５０から得られる様々なその他の温度情報を元に目標値の設定を行ってもよい。また、各テーブル（カウント加算値設定テーブル、カウント初期値設定テーブル、目標値設定テーブル）の代わりに計算式を用い、それぞれが目的とする値を得てもよい。

また、各カウンタ（オフ時間カウンタ、急速昇温通電時間カウンタ、定常温度通電時間カウンタ）にはカウント値を加算していく方式を採用したが、減算していく方式を用いてもよい。

また、温度情報受信処理は割込処理としたが、メインルーチンのＳ３６（図５参照）において行われるウエイト処理と共に温度情報の受信待ちを行い、受信し次第、目標値の設定を行うようにしてもよい。

グロープラグ４０の通電制御装置１００にバッテリ３０およびＥＣＵ５０を接続した状態の概略的な回路構成を示す図である。 ＲＯＭ１２の記憶エリアの構成を示す概念図である。 ＲＡＭ１３の記憶エリアの構成を示す概念図である。 ＥＥＰＲＯＭ１４の記憶エリアの構成を示す概念図である。 通電制御プログラムのメインルーチンのフローチャートである。 メインルーチンからコールされるカウント加算値算出処理のフローチャートである。 メインルーチンからコールされる急速昇温通電処理のフローチャートである。 メインルーチンからコールされる定常温度通電処理のフローチャートである。 通電制御プログラムの実行時に割込処理を行う温度情報受信処理のフローチャートである。 通電制御プログラムの実行時に割込処理を行う通電開始信号受信処理のフローチャートである。

３０ バッテリ
３１ キースイッチ
４０ グロープラグ
４１ 発熱抵抗体
５０ ＥＣＵ
１００ 通電制御装置

Claims (1)

1. 内燃機関に取り付けられたグロープラグが有する発熱抵抗体へのバッテリからの通電を制御して、前記発熱抵抗体の速やかな昇温を行うための急速昇温通電を行った後、前記発熱抵抗体の温度を維持するための定常温度通電を行うグロープラグの通電制御装置であって、
   外部からの通電開始信号の受信を契機に直ちに前記急速昇温通電を開始する通電開始手段と、
   所定時間ごとに、その時点における前記バッテリから前記発熱抵抗体への通電量に対応する通電量対応値を取得する通電量対応値取得手段と、
   取得された前記通電量対応値を積算し、前記急速昇温通電の開始からの前記通電量対応値の総量を求める通電量対応値総量積算手段と、
   前記通電量対応値の総量が、予め定められた目標通電量以上となったら、前記急速昇温通電を完了する通電完了手段と、
   前記通電開始手段による前記急速昇温通電の開始後に、外部から受信する温度情報に基づいて、前記目標通電量を変更する目標通電量変更手段と
   を備えたことを特徴とするグロープラグの通電制御装置。

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