JP5215938B2 - グロープラグの通電制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、グロープラグに対する通電を制御するための通電制御装置に関する。

ディーゼルエンジンの予熱などには、発熱抵抗体を有するグロープラグが一般に使用される。

従来、グロープラグの発熱を制御する制御装置として、電源装置（バッテリ）からグロープラグに対する通電の可否を決定する信号を出力するための通電信号出力手段と、前記信号がゲートに入力された際に、バッテリからグロープラグへの通電経路を開放するためのＦＥＴとを備えたものが知られている（例えば、特許文献１等参照）。当該制御装置の動作について詳述すると、キースイッチがオン位置にされることによって、シースヒータの温度がエンジンを始動させるのに十分な第１目標温度に向けて上昇するように、前記通電可否決定手段が、通電を許可する信号を出力することで、ＦＥＴの通電経路が開放され、バッテリからグロープラグに対して電力が供給される。そして、シースヒータの温度が第１目標温度に到達した後は、所定時間（例えば、１８０秒間）に亘って、前記シースヒータの温度が第２目標温度を維持するようにグロープラグ（発熱コイル）への通電を制御する。より詳しくは、通電信号出力手段は、一周期における通電を許可する信号の幅（時間）を種々変更して出力することで、ＦＥＴの通電経路の開放時間を変更する。これにより、グロープラグへの電力供給量が制御（ＰＷＭ制御）され、ひいてはシースヒータの温度が第２目標温度となるように制御される。

ところで、熱応力や機械的衝撃等によって、前記発熱コイルの基端部等が前記チューブと当接した状態となってしまう、すなわち、グロープラグが短絡してしまうことがある。ここで、グロープラグが短絡してしまうと、グロープラグの抵抗値が減少してしまうため、十分な発熱性能を発揮することができなくなってしまったり、ＦＥＴ等の電子部品に対して過電流が流れ、電子部品等の破損を招いてしまったりするおそれがある。従って、短絡に伴う影響を最小限に抑えるべく、グロープラグの短絡を速やかに検知可能な装置を設けることが必要となってくる。

そこで、グロープラグの短絡を検知する装置としては、グロープラグの短絡時にＦＥＴに大電流が流れ、ひいてはＦＥＴの下流側の電圧値が減少することに着目して、ＦＥＴの下流側の電圧値が予め設定された閾値電圧未満のときに、グロープラグに短絡が発生したものと検知するものが考えられる。

特開２００４−２３２９０７号公報

しかしながら、ＦＥＴの下流側の電圧値は、電源装置の供給電圧の大小に伴い変動する。そのため、電源装置の供給電圧が小さい場合には、グロープラグが短絡していないにも関わらず、ＦＥＴの下流側の電圧値が前記閾値電圧未満となってしまったり、一方で、電源装置の供給電圧が大きい場合には、グロープラグが短絡していても、ＦＥＴの下流側の電圧値が前記閾値電圧以上となってしまったりするおそれがある。従って、上記技術を用いた場合には、グロープラグの短絡を精度よく検知することができないおそれがある。

本発明は、上記事情を鑑みてなされたものであり、その目的は、電源装置の供給電圧の変動に関わらず、グロープラグの短絡を精度よく検出す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にある。

以下、上記目的を解決するのに適した各構成につき、項分けして説明する。なお、必要に応じて対応する構成に特有の作用効果を付記する。

構成１．本構成のグロープラグの通電制御装置は、グロープラグへと電力を供給するための電源装置、及び、前記グロープラグの間に配置され、前記グロープラグへの通電・非通電を切り替えるＦＥＴを具備してなるスイッチング手段と、
前記電源装置及び前記ＦＥＴの間の電圧をＡＤ変換するための第１ＡＤコンバータと、
前記ＦＥＴ及び前記グロープラグ間の電圧をＡＤ変換するための第２ＡＤコンバータと、
前記両ＡＤコンバータを介して、前記両電圧を取得するＥＣＵと
を備えたグロープラグの通電制御装置であって、
前記ＥＣＵは、
前記第１ＡＤコンバータを介して取得された電圧に基づく閾値電圧の設定処理を行う閾値設定手段と、
前記第２ＡＤコンバータを介して取得された電圧が、前記閾値電圧未満か否かの判定処理を行う判定手段と
を有することを特徴とする。

上記構成１によれば、閾値設定手段により、電源装置及びＦＥＴ間の電圧（つまり、電源装置の供給電圧）に基づいて閾値電圧が決定される。従って、電源装置の供給電圧の変動に伴うグロープラグの短絡の誤検出といった事態を抑制することができる。その結果、前記判定手段による判定処理を精度よく行うことができ、ひいてはグロープラグの短絡を精度よく検出することができる。

ところで、ＥＣＵが閾値設定手段や判定手段を有することなく、例えば、電源装置とＦＥＴとの間に機械的な閾値設定手段（例えば、分圧回路）を接続した上で、当該閾値設定手段により設定された閾値電圧と、ＦＥＴ及びグロープラグ間の電圧とを判定手段（例えば、比較器）により比較し、比較結果をＥＣＵに伝達することで、グロープラグの短絡を検出する手法も考えられる。ところが、この場合には、機械的な閾値設定手段や判定手段を設ける必要があり、製造コストの増大が懸念される。これに対して、本構成１のように、閾値設定手段や判定手段による処理をＥＣＵ内において行うこととすれば、製造コストの増大を効果的に抑制することができる。

構成２．本構成のグロープラグの通電制御装置は、上記構成１において、前記電源装置及び前記ＦＥＴのソースの間を電気的に接続する第１の導電経路の抵抗値をＲ１とし、
前記ＦＥＴのソース及びドレイン間の抵抗値をＲ２とし、
前記ＦＥＴのドレイン及び前記グロープラグの間を電気的に接続する第２の導電経路の抵抗値をＲ３とし、
前記グロープラグの抵抗値をＲ４とし、
前記電源装置の供給電圧をＶ_Bとし、
前記グロープラグが内燃機関に組み付けられたとき、当該グロープラグが電気的に接続されるグランドの電圧をＶ_Gとし、
前記閾値電圧をＶ_Kとしたとき、
前記閾値設定手段は、次の式（１）及び式（２）を満たすように前記閾値電圧Ｖ_Kの設定処理を行うことを特徴とする。

（Ｖ_B−Ｖ_G）／（Ｒ１＋Ｒ２＋Ｒ３）×Ｒ３＋Ｖ_G＜Ｖ_K…（１）
Ｖ_K＜（Ｖ_B−Ｖ_G）／（Ｒ１＋Ｒ２＋Ｒ３＋Ｒ４）×（Ｒ３＋Ｒ４）＋Ｖ_G…（２）
上記構成２によれば、閾値電圧Ｖ_Kは、上記式（１）及び式（２）を満たすようにして設定される。すなわち、閾値設定手段によって、上記式（１）で表される、グロープラグ短絡時を想定したＦＥＴ下流側の電圧と、式（２）で表される、グロープラグが正常なとき（非短絡時）を想定したＦＥＴ下流側の電圧との間に閾値電圧が設定される。従って、適切な閾値電圧を設定することができるとともに、閾値電圧の設定をより簡易に行うことができる。また、判定手段による判定を一層精度よく行うことができ、グロープラグの短絡検出精度の更なる向上を図ることができる。

構成３．本構成のグロープラグの通電制御装置は、上記構成１又は２において、前記閾値設定手段は、前記第１ＡＤコンバータを介して取得された電圧に一定の数値を乗じて得た値を前記閾値電圧として設定することを特徴とする。

本願発明者が鋭意検討した結果、電源装置の供給電圧に所定の第１数値未満の数値を乗じた値を閾値電圧とした場合には、グロープラグが短絡しているにも関わらず、ＦＥＴ下流側の電圧が閾値電圧を上回ってしまうおそれがあることがわかった。一方で、電源装置の供給電圧に所定の第２数値を超える数値を乗じて得た値を閾値電圧とした場合には、グロープラグが正常であるにも関わらず、ＦＥＴ下流側の電圧が閾値電圧を下回ってしまうおそれがあることが明らかとなった。

そこで、本構成３によれば、閾値電圧は、第１ＡＤコンバータを介して測定された電圧（電源装置の供給電圧）に対して一定の数値（例えば、前記第１数値以上第２数値以下の数値）を乗じた値に設定される。このため、判定手段による判定をより一層精度よく行うことができる。また、電源装置の供給電圧に所定数値を乗じることだけで閾値電圧を設定できるため、閾値電圧の設定に際する、閾値設定手段の処理負担の軽減を図ることができる。

構成４．本構成のグロープラグの通電制御装置は、上記構成１乃至３のいずれかにおいて、前記判定手段によって前記第２ＡＤコンバータを介して取得された電圧が前記閾値電圧未満であると判定された回数が予め設定された所定回数以上となったときに、前記グロープラグへの通電を一時的に停止することを特徴とする。

上記構成４によれば、判定手段によって、ＦＥＴの下流側の電圧が閾値電圧未満であると判定された回数が所定回数以上となったときに、グロープラグへの通電が停止される。そのため、ＦＥＴに大電流が流れてしまうことを防止でき、グロープラグの短絡に伴う通電制御装置に対する悪影響を極力抑制することができる。

構成５．本構成のグロープラグの通電制御装置は、上記構成４において、前記グロープラグへの通電の停止が予め設定された所定回数以上行われたときに、前記グロープラグが短絡しているものと判定することを特徴とする。

上記構成５によれば、グロープラグへの通電停止処理が所定回数以上行われたときに、グロープラグに短絡が生じているものと判定される。従って、クランキング時における供給電圧の瞬間的な低下やノイズ等に起因する誤検出の発生を極力抑制することができ、グロープラグの短絡の検出精度を一層向上させることができる。

（ａ）は、本実施形態のグロープラグの一部破断正面図であり、（ｂ）は、グロープラグ先端部の部分拡大断面図である。 通電制御装置の構成を示すためのブロック図である。 グロープラグの短絡検出方法を説明するためのフローチャートである。 電源装置の供給電圧に３／４を乗じた値を閾値電圧とした理由を説明するためのグラフである。 ＦＥＴの通電経路の抵抗値、及び、グロープラグの抵抗値を種々変更したときの正常時電圧範囲や短絡時電圧範囲等を示すグラフである。 電源装置及びＦＥＴを接続する第１の導線の抵抗値を種々変更したときの、正常時電圧範囲や短絡時電圧範囲等を示すグラフである。 ＦＥＴの通電経路の抵抗値を種々変更したときの、正常時電圧範囲や短絡時電圧範囲等を示すグラフである。 ＦＥＴ及びグロープラグを接続する第２の導線の抵抗値を種々変更したときの、正常時電圧範囲や短絡時電圧範囲等を示すグラフである。 グロープラグの抵抗値を種々変更したときの、正常時電圧範囲や短絡時電圧範囲等を示すグラフである。 グランドの電圧を種々変更したときの、正常時電圧範囲や短絡時電圧範囲等を示すグラフである。

以下に、一実施形態について図面を参照しつつ説明する。まず、本発明のグロープラグの通電制御装置３０によって通電制御されるグロープラグ１の構成について説明する。図１（ａ）は、グロープラグの一例を示す一部破断正面図であり、図１（ｂ）はグロープラグ先端部の断面図である。

図１（ａ），（ｂ）に示すように、グロープラグ１は、筒状の主体金具２と、主体金具２に装着されたシースヒータ３とを備えている。

主体金具２は、軸線ＣＬ１方向に貫通する軸孔４を有するとともに、その外周面には、ディーゼルエンジンへの取付用のねじ部５と、トルクレンチ等の工具を係合させるための断面六角形状の工具係合部６とが形成されている。

シースヒータ３は、チューブ７と中軸８とが軸線ＣＬ１方向に一体化されて構成されている。

チューブ７は、鉄（Ｆｅ）又はニッケル（Ｎｉ）を主成分とする先端部が閉じた筒状チューブであり、前記チューブ７の後端は、中軸８との間で環状ゴム１７により封止されている。

加えて、前記チューブ７の内側には、チューブ７先端に接合される発熱コイル９と、当該発熱コイル９の後端に直列接続された制御コイル１０とが酸化マグネシウム（ＭｇＯ）粉末等の絶縁粉末１１とともに封入されている。但し、発熱コイル９は、その先端においてチューブ７と導通しているが、発熱コイル９及び制御コイル１０の外周面とチューブ７の内周面とは、絶縁粉末１１の介在により絶縁された状態となっている。

前記発熱コイル９は、例えば、Ｆｅ−クロム（Ｃｒ）−アルミニウム（Ａｌ）系合金からなる抵抗発熱線により構成されている。一方で、制御コイル１０は、発熱コイル９の材質よりも電気比抵抗の温度係数が大きい材質、例えばコバルト（Ｃｏ）−Ｎｉ−Ｆｅ系合金等に代表されるＣｏ又はＮｉを主成分とする抵抗発熱線により構成されている。これにより、制御コイル１０は、自身の発熱及び発熱コイル９からの発熱を受けることにより電気抵抗値を増大させ、発熱コイル９に対する電力供給量を制御する。従って、通電初期においては発熱コイル９には比較的大きな電力供給がなされ、発熱コイル９の温度は急速に上昇する。すると、その発熱により制御コイル１０が加熱されて電気抵抗値が増大し、発熱コイル９への電力供給が減少する。これにより、シースヒータ３の昇温特性は、通電初期に急速昇温した後、以降は制御コイル１０の働きにより電力供給が抑制されて温度が飽和する形となる。つまり、制御コイル１０の存在により、急速昇温性を高めつつ発熱コイル９の温度の過昇（オーバーシュート）も生じにくくすることができるようになっている。

加えて、チューブ７には、スウェージング加工等によって、その先端部に発熱コイル９等を収容する小径部７ａが形成されるとともに、その後端側において小径部７ａよりも径の大きい大径部７ｂが形成されている。そして、この大径部７ｂが、主体金具２の軸孔４に形成された小径部４ａに対し圧入接合されることにより、チューブ７が主体金具２の先端より突出した状態で保持される。

中軸８は、自身の先端がチューブ７内に挿入され、前記制御コイル１０の後端と電気的に接続されるとともに、主体金具２の軸孔４に挿通されている。中軸８の後端は主体金具２の後端から突出しており、この主体金具２の後端部においては、ゴム製等のＯリング１２、樹脂製等の絶縁ブッシュ１３、絶縁ブッシュ１３の脱落を防止するための押さえリング１４、及び、通電用のケーブル接続用のナット１５が先端側からこの順序で中軸８に嵌め込まれた構造となっている。

次に、本発明の特徴であるグロープラグの通電制御装置３０について説明する。

通電制御装置３０は、図２に示すように、通電信号出力手段３１と、スイッチング手段としてのＦＥＴ（電界効果トランジスタ）３２及びＦＥＴドライバ３３と、ＣＰＵを有するＥＣＵ３４とを備えている。

前記通電信号出力手段３１は、前記ＥＣＵ３４によって制御されており、所定の出力電圧（例えば、１２Ｖ）を有する電源装置（バッテリ）３５からグロープラグ１へと通電するタイミングを表す矩形状のＰＷＭ信号を、前記ＦＥＴドライバ３３に対して出力する。通電信号出力手段３１の動作について詳述すると、当該通電信号出力手段３１は、電源電圧３５からグロープラグ１へと通電させる場合には、ＰＷＭ信号としてＨｉｇｈ信号をＦＥＴドライバ３３に対して出力する。一方で、電源装置３５からグロープラグ１への通電を停止させる場合には、通電信号出力手段３１は、ＰＷＭ信号としてＬｏｗ信号をＦＥＴドライバ３３に出力する。尚、前記シースヒータ３の温度制御においては、一周期中のＨｉｇｈ信号の幅を変更することでグロープラグ１への通電量を制御する、いわゆるＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ−Ｗｉｄｔｈ−Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）制御が行われるようになっている。

前記ＦＥＴ３２は、ソースが電源装置３５に対して第１の導線（本発明の第１の導電経路に相当する）４１を介して電気的に接続されるとともに、ドレインがグロープラグ１に対して第２の導線（本発明の第２の導電経路に相当する）４２を介して電気的に接続されている。また、ＦＥＴ３２のゲートは、前記ＦＥＴドライバ３３に接続されており、当該ゲートに印加された電圧が所定値以下となった際に、ソース及びドレイン間の通電経路が開放され（ＦＥＴ３２がＯＮとされ）、グロープラグ１に対する通電が開始される。

前記ＦＥＴドライバ３３は、トランジスタや複数の所定の抵抗（ともに図示せず）によって構成されており、通電信号出力手段３１から入力されるＰＷＭ信号に基づいて前記ＦＥＴ３２の通電経路の開閉を行うものである。すなわち、ＰＷＭ信号としてＨｉｇｈ信号が入力された場合には、前記ＦＥＴ３２のゲートに印加された電圧が所定値以下となり、ＦＥＴ３２の通電経路が開放される（ＦＥＴ３２がＯＮとされる）。一方で、ＰＷＭ信号としてＬｏｗ信号が入力された場合には、ＦＥＴ３２のゲートに対する電圧が所定値以上となり、ＦＥＴ３２の通電経路が閉鎖される（ＦＥＴ３２がＯＦＦとされる）。

前記ＥＣＵ３４は、第１ＡＤコンバータ５１と、第２ＡＤコンバータ５２と、閾値設定手段５３と、判定手段５４とを備える。

前記第１ＡＤコンバータ５１は、第１の導線４１側から入力される電圧（アナログ値）をデジタル変換するものである。より詳しくは、第１ＡＤコンバータ５１は、所定の抵抗値を有する抵抗６１を介して、前記電源装置３５及びＦＥＴ３３を接続する第１の導線４１に対して電気的に接続されている。また、所定の抵抗値を有する抵抗６２の一端部が前記抵抗６１及び第１ＡＤコンバータ５１間の導電経路に電気的に接続されているとともに、抵抗６２の他端部がグランド（アース）に接続されている。これにより、グロープラグ１に対して電力が供給されるときには、両抵抗６１，６２によって分圧された電源装置３５及びＦＥＴ３２間の電圧（電源装置３５の供給電圧）が、第１ＡＤコンバータ５１によりデジタル変換される。尚、デジタル変換された電圧値は、ＥＣＵ３４によって取得される。

前記第２ＡＤコンバータ５２は、第２の導線４２側から入力される電圧をデジタル変換するものである。詳述すると、第２ＡＤコンバータ５２は、抵抗６１と等しい抵抗値を有する抵抗６３を介して、第２の導線４２に対して接続されている。加えて、抵抗６２と等しい抵抗値を有する抵抗６４の一端部が、前記抵抗６３と第２ＡＤコンバータ５２との間の導電経路に電気的に接続されているとともに、抵抗６４の他端部はグランドに接続されている。このため、グロープラグ１に対して電力が供給されるときには、両抵抗６３，６４によって分圧されたＦＥＴ３２及びグロープラグ１間の電圧（ＦＥＴ３２の下流側の電圧）が、第２ＡＤコンバータ５２によりデジタル変換される。尚、デジタル変換された電圧値は、ＥＣＵ３４によって取得される。

前記閾値設定手段５３は、ＥＣＵ３４の内部において、取得された電圧を電子的に処理するものである。具体的には、第１ＡＤコンバータ５１を介して取得されたＦＥＴ３２の上流側の電圧（すなわち、電源装置３５の供給電圧）に基づいて、グロープラグ１の短絡検出用の閾値電圧を設定する。本実施形態において、閾値設定手段５３は、電源装置３５の供給電圧に３／４を乗じて得た値を閾値電圧として設定するようになっている。

ここで、閾値設定手段５３が、電源装置３５の供給電圧に３／４を乗じて得た値を閾値電圧として設定する理由は次の通りである。すなわち、図４に示すように、正常な（非短絡状態の）グロープラグ１におけるＦＥＴ３２の下流側の電圧は、同図のグラフ１に示すように、電源装置３５からの供給電圧に比例して変化し、また、電源装置３５の供給電圧とほぼ等しい電圧となる。一方で、短絡したグロープラグ１におけるＦＥＴ３２の下流側の電圧は、同図のグラフ２に示すように、電源装置３５からの供給電圧に比例して変化するものの、電源装置３５の供給電圧よりも著しく減少する。そこで、閾値設定手段５３は、電源装置３５の供給電圧に比例し、かつ、両グラフ１，２の間に位置する、電源装置３５の供給電圧に３／４を乗じて得た値（同図のグラフ３）を、グロープラグ１の短絡検出用の閾値電圧として設定する。

前記判定手段５４は、前記閾値設定手段５３と同様にＥＣＵ３４の内部において、取得された電圧を電子的に処理するものである。具体的には、判定手段５４は、前記グロープラグ１への電力供給時において、第２ＡＤコンバータ５２を介して取得された電圧（すなわち、ＦＥＴ３２の下流側の電圧）が、前記閾値電圧未満であるか否かを所定時間毎に判定する。そして、判定手段５４によって、ＦＥＴ３２の下流側の電圧が閾値電圧未満であると判定された場合には、前記ＥＣＵ３４に対して異常を検出した旨の情報が伝達される。

尚、判定手段５４から異常検出した旨の情報が伝達されたＥＣＵ３４は、当初０に設定された一次検出用カウンタの数値を１つ増加させる。そして、一次検出用カウンタの数値が予め設定された数値（例えば、２；以下、「一次検出用閾値」と称す）以上となったときに、ＦＥＴ３２への過電流の流入を防止すべく、ＦＥＴ３２の通電経路を一時的に（例えば、ＰＷＭ信号の一周期分だけ）閉鎖するとともに、当初０に設定された短絡検出用カウンタの数値を１つ増加させる。また、ＥＣＵ３４は、短絡検出用カウンタの数値が予め設定された数値（例えば、２；以下、「短絡検出用閾値」と称す）以上となったとき、グロープラグ１に短絡故障が生じているものと判定する。そして、ＥＣＵ３４は、ＦＥＴ３２の通電経路を閉鎖し、電源装置３５からグロープラグ１への通電を停止する。

次いで、上述した通電制御装置３０によるグロープラグ１の短絡検出処理について、図３のフローチャートに従って説明する。

まず、ステップＳ１において、グロープラグ１が通電状態にあるか否か、すなわち、通電信号出力手段３１から出力されているＰＷＭ信号がＨｉｇｈ信号であるか否かがチェックされる。ここで、グロープラグ１が通電状態にある場合には、ステップＳ２に移行し、一方で、グロープラグ１への通電が停止状態にあるときには、処理を終了する。

ステップＳ２においては、第１ＡＤコンバータ５１を介して、ＦＥＴ３２の上流側の電圧が取得（測定）される。そして、ステップＳ３において、閾値設定手段５３により、取得された電圧に基づいて（本実施形態では、取得された電圧に３／４を乗ずることで）閾値電圧が設定される。また、ステップＳ４においては、第２ＡＤコンバータ５２を介して、ＦＥＴ３２の下流側の電圧（以下、「プラグ電圧」と称す）が取得（測定）される。

次いで、ステップＳ５において、判定手段５４により、測定されたプラグ電圧と閾値電圧とが比較され、プラグ電圧が閾値電圧未満であるか否かが判断される。ここで、プラグ電圧が閾値電圧未満である場合には、ステップＳ６に移行する。一方で、プラグ電圧が閾値電圧以上である場合には、処理を終了する。

ステップＳ６では、一次検出用カウンタの数値が１つ増加させられ、次いで、ステップＳ７において、一次検出用カウンタの数値が前記一次検出用閾値以上であるか否かが判定される。一次検出用カウンタの数値が一次検出用閾値以上である場合には、ステップＳ８において、ＦＥＴ３２への過電流の流入を防止すべく、ＦＥＴ３２の通電経路が一時的に閉鎖される。そして、ステップＳ９において、短絡検出用カウンタの数値が１つ増加させられる。一方で、一次検出用カウンタの数値が一次検出用閾値未満である場合には、処理を終了する。

次いで、ステップＳ１０では、短絡検出用カウンタの数値が前記短絡検出用閾値以上であるか否かが判定される。ここで、短絡検出用カウンタの数値が短絡検出用閾値以上である場合には、ステップＳ１１において、グロープラグ１に短絡が生じたものと判定され、ＦＥＴ３２の通電経路が閉鎖される。一方、短絡検出用カウンタの数値が短絡検出用閾値未満である場合には、処理を終了する。

以降、所定時間毎に上述した短絡検出処理が行われ、グロープラグ１が短絡しているか否かが判定される。

以上詳述したように、本実施形態によれば、閾値設定手段５３により、電源装置３５及びＦＥＴ３２間の電圧（つまり、電源装置３５の供給電圧）に基づいて閾値電圧が決定される。従って、電源装置３５からの供給電圧の変動に伴うグロープラグ１の短絡の誤検出といった事態を抑制することができる。その結果、判定手段５４による判定を精度よく行うことができ、ひいてはグロープラグ１の短絡を精度よく検出することができる。

また、閾値設定手段５３や判定手段５４による処理がＥＣＵ３４内において行われるため、製造コストの増大を効果的に抑制することができる。

さらに、閾値電圧は、第１ＡＤコンバータ５１を介して取得された電圧（ＦＥＴ３２の上流側の電圧）に対して３／４を乗じた値に設定される。そのため、閾値電圧の設定に際する、閾値設定手段３５の処理負担の軽減を図ることができる。

また、判定手段５４によって、ＦＥＴ３２の下流側の電圧が閾値電圧未満であると判定された回数が一次検出用閾値以上となったときに、グロープラグ１への通電が停止される。そのため、ＦＥＴ３２に大電流が流れてしまうことを防止でき、グロープラグ１の短絡に伴う通電制御装置３０に対する悪影響を極力抑制することができる。

加えて、グロープラグ１への通電停止処理が所定回数以上行われたときに、グロープラグ１に短絡が生じているものと判定される。従って、クランキング時における供給電圧の瞬間的な低下やノイズ等に起因する誤検出の発生を極力抑制することができ、グロープラグ１の短絡の検出精度を一層向上させることができる。

次いで、電源装置の供給電圧に所定の数値を乗じて閾値電圧を得る場合における、前記所定数値の適切な範囲を確認すべく、通電制御装置の構成部品やグロープラグ等の抵抗値を種々変更した上で、グロープラグが正常なときのＦＥＴ下流側電圧の変動範囲（正常時電圧範囲）と、グロープラグが短絡しているときのＦＥＴ下流側電圧の変動範囲（短絡時電圧範囲）とをそれぞれ導出した。

図５に、ＦＥＴの通電経路の抵抗値を４．７５ｍΩ又は１ｍΩに設定し、かつ、グロープラグの抵抗値を２５０ｍΩ又は５０ｍΩに設定した上で、電源装置の供給電圧Ｖを種々変更したときの、正常時電圧範囲と短絡時電圧範囲とを示す。尚、図５及び以下の図６〜１０において、正常時電圧範囲は散点模様を付した領域を指し、短絡時電圧範囲は斜線を付した領域を指す（但し、図示の便宜上、電圧範囲が狭い場合には、各電圧範囲が直線で表われていることもある）。

また、図６に、電源装置及びＦＥＴを接続する第１の導線の抵抗値を１ｍΩから６．５ｍΩまでの範囲で種々変更したときの、正常時電圧範囲と短絡時電圧範囲とを示す。尚、この場合においては、第１の導線の抵抗値が増大するほど、短絡時のＦＥＴ下流側電圧は減少した。

さらに、図７に、ＦＥＴの通電経路の抵抗値を１ｍΩから４．５ｍΩまでの範囲で種々変更したときの、正常時電圧範囲と短絡時電圧範囲とを示す。

加えて、図８に、ＦＥＴ及びグロープラグを接続する第２の導線の抵抗値を１ｍΩから６．５ｍΩまでの範囲で種々変更したときの、正常時電圧範囲と短絡時電圧範囲とを示す。尚、この場合においては、第２の導線の抵抗値が増大するほど、短絡時のＦＥＴ下流側電圧が増大した。

併せて、図９に、グロープラグの抵抗値を５０ｍΩから２５０ｍΩまでの範囲で種々変更したときの、正常時電圧範囲と短絡時電圧範囲とを示す。

さらに、図１０に、グロープラグが内燃機関に組み付けられたとき、当該グロープラグが電気的に接続されるグランドの電圧を０Ｖから１．０Ｖまでの範囲で種々変更したときの、正常時電圧範囲と、短絡時電圧範囲とを示す。

尚、図５〜１０には、電源装置の供給電圧Ｖに１１／１６、３／４、又は、１３／１６を乗じて得られる値を示す３本の直線（１１Ｖ／１６、３Ｖ／４、及び、１３Ｖ／１６）をそれぞれ記載した。

図５〜１０に示すように、各種条件を変更した場合であっても、正常時電圧範囲及び短絡時電圧範囲と、直線１１Ｖ／１６や直線１３Ｖ／１６とが重なり合うことはなかった。すなわち、電源装置の供給電圧に１１／１６から１３／１６までの値を乗じた値を閾値電圧とすることで、グロープラグが短絡しているか否かを精度よく判定することができるといえる。また特に、直線３Ｖ／４は、種々条件を変更した場合であっても、正常時電圧範囲と短絡時電圧範囲との双方から比較的離間した位置にあることがわかった。従って、誤差等により影響を考慮すると、電源装置の供給電圧に３／４又はその近傍の値を乗じて得た値を閾値電圧として設定することがより好ましいといえる。

尚、使用される車両のハーネス径やその長さ等によって上記閾値電圧は前後し得るが、上述のように通電制御装置の構成部品やグロープラグ等の抵抗値を種々変更して、正常時電圧範囲や短絡時電圧範囲をそれぞれ導出することで、同様に適切な閾値電圧を導出することができる。

尚、上記実施形態の記載内容に限定されず、例えば次のように実施してもよい。勿論、以下において例示しない他の応用例、変更例も当然可能である。

（ａ）上記実施形態では、通電制御装置３０は、発熱コイル９を有するグロープラグ１（メタルグロープラグ）の通電を制御するように構成されているが、通電制御装置３０による制御の対象は、メタルグロープラグに限定されるものではない。従って、通電制御装置３０が、セラミックヒータを有するセラミックグロープラグの通電を制御するように構成することとしてもよい。

（ｂ）上記実施形態において、閾値設定手段５３は、第１ＡＤコンバータ５１を介して取得された電圧（電源装置３５の供給電圧）に３／４を乗じて得た値を閾値電圧として設定しているが、閾値電圧は、ＦＥＴ３２の上流側の電圧値に基づくものであればよい。従って、例えば、前記第１の導線４１の抵抗値をＲ１とし、ＦＥＴ３２のソース及びドレイン間の通電経路の抵抗値をＲ２とし、前記第２の導線４２の抵抗値をＲ３とし、グロープラグ１の抵抗値をＲ４とし、電源装置３５の供給電圧をＶ_Bとし、グランドの電圧をＶ_Gとし、前記閾値電圧をＶ_Kとしたとき、次の式（１）及び式（２）を満たすように閾値電圧Ｖ_Kを設定することとしてもよい。

（Ｖ_B−Ｖ_G）／（Ｒ１＋Ｒ２＋Ｒ３）×Ｒ３＋Ｖ_G＜Ｖ_K…（１）
Ｖ_K＜（Ｖ_B−Ｖ_G）／（Ｒ１＋Ｒ２＋Ｒ３＋Ｒ４）×（Ｒ３＋Ｒ４）＋Ｖ_G…（２）
この場合には、閾値電圧を適切に、かつ、比較的簡易に設定することができる。

（ｃ）上記実施形態では、電源装置３５の供給電圧に関わらず、当該供給電圧に３／４を乗じた値が閾値電圧として設定されている。これに対して、電源装置３５からの供給電圧に応じて、当該供給電圧に対して乗じる数を変更することとしてもよい。

１…グロープラグ、３０…通電制御装置、３２…ＦＥＴ、３４…ＥＣＵ、３５…電源装置、４１…第１の導線（第１の導電経路）、４２…第２の導線（第２の導電経路）、５１…第１ＡＤコンバータ、５２…第２ＡＤコンバータ、５３…閾値設定手段、５４…判定手段。

Claims (5)

1. グロープラグへと電力を供給するための電源装置、及び、前記グロープラグの間に配置され、前記グロープラグへの通電・非通電を切り替えるＦＥＴを具備してなるスイッチング手段と、
   前記電源装置及び前記ＦＥＴの間の電圧をＡＤ変換するための第１ＡＤコンバータと、
   前記ＦＥＴ及び前記グロープラグ間の電圧をＡＤ変換するための第２ＡＤコンバータと、
   前記両ＡＤコンバータを介して、前記両電圧を取得するＥＣＵと
   を備えたグロープラグの通電制御装置であって、
   前記ＥＣＵは、
   前記第１ＡＤコンバータを介して取得された電圧に基づく閾値電圧の設定処理を行う閾値設定手段と、
   前記第２ＡＤコンバータを介して取得された電圧が、前記閾値電圧未満か否かの判定処理を行う判定手段と
   を有することを特徴とするグロープラグの通電制御装置。
2. 前記電源装置及び前記ＦＥＴのソースの間を電気的に接続する第１の導電経路の抵抗値をＲ１とし、
   前記ＦＥＴのソース及びドレイン間の抵抗値をＲ２とし、
   前記ＦＥＴのドレイン及び前記グロープラグの間を電気的に接続する第２の導電経路の抵抗値をＲ３とし、
   前記グロープラグの抵抗値をＲ４とし、
   前記電源装置の供給電圧をＶ_Bとし、
   前記グロープラグが内燃機関に組み付けられたとき、当該グロープラグが電気的に接続されるグランドの電圧をＶ_Gとし、
   前記閾値電圧をＶ_Kとしたとき、
   前記閾値設定手段は、次の式（１）及び式（２）を満たすように前記閾値電圧Ｖ_Kの設定処理を行うことを特徴とする請求項１に記載のグロープラグの通電制御装置。
   （Ｖ_B−Ｖ_G）／（Ｒ１＋Ｒ２＋Ｒ３）×Ｒ３＋Ｖ_G＜Ｖ_K…（１）
   Ｖ_K＜（Ｖ_B−Ｖ_G）／（Ｒ１＋Ｒ２＋Ｒ３＋Ｒ４）×（Ｒ３＋Ｒ４）＋Ｖ_G…（２）
3. 前記閾値設定手段は、前記第１ＡＤコンバータを介して取得された電圧に一定の数値を乗じて得た値を前記閾値電圧として設定することを特徴とする請求項１又は２に記載のグロープラグの通電制御装置。
4. 前記判定手段によって前記第２ＡＤコンバータを介して取得された電圧が前記閾値電圧未満であると判定された回数が予め設定された所定回数以上となったときに、前記グロープラグへの通電を一時的に停止することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のグロープラグの通電制御装置。
5. 前記グロープラグへの通電の停止が予め設定された所定回数以上行われたときに、前記グロープラグが短絡しているものと判定することを特徴とする請求項４に記載のグロープラグの通電制御装置。

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