JP5350761B2 - Heater energization control device - Google Patents
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Description
本発明は、通電によって発熱する発熱抵抗体を有するヒータへの通電を制御するヒータの通電制御装置に関する。 The present invention relates to a heater energization control device that controls energization of a heater having a heating resistor that generates heat when energized.
従来、自動車には、例えば、エンジンの始動補助および安定駆動のためや車室内の暖房のためなどに、通電によって発熱する発熱抵抗体を有したヒータが使用されている。その発熱抵抗体には、自身の温度の上昇にともない抵抗値が大きくなる正の相関関係を有したものが広く用いられている。このような発熱抵抗体に対し通電を行う場合、通電の初期においては、発熱抵抗体の温度が低いため抵抗値も小さく、比較的大きな電流が流れる。そして、発熱抵抗体の温度の上昇にともない抵抗値が大きくなれば、発熱抵抗体を流れる電流も小さくなる。そこで近年では、発熱抵抗体の抵抗値をさらに小さくし、より大きな電流が流れるようにして急速に昇温できるようにしたものが開発されている。 Conventionally, a heater having a heating resistor that generates heat by energization is used in an automobile, for example, for engine start assistance and stable driving, or for heating a vehicle interior. As the heat generating resistor, those having a positive correlation in which the resistance value increases as the temperature of the heating resistor increases are widely used. When energizing such a heating resistor, in the initial stage of energization, the temperature of the heating resistor is low, so the resistance value is small and a relatively large current flows. If the resistance value increases as the temperature of the heating resistor increases, the current flowing through the heating resistor also decreases. Therefore, in recent years, there has been developed a device in which the resistance value of the heating resistor is further reduced and the temperature can be increased rapidly so that a larger current flows.
このような発熱抵抗体を有するヒータへの通電の制御方式として、定電力制御方式や抵抗値制御方式が知られている。定電力制御方式は、発熱抵抗体に印加した電圧および流した電流から投入した電力を求め、さらにこれを積分して求めた積算電力量が所定の電力量となるようにヒータへの通電を行う制御方式である。定電力制御方式によれば、投入された電力量に応じ発熱抵抗体が発熱するため、所定の電力量を投入すれば発熱抵抗体の温度を所定の温度とすることができ、発熱抵抗体の温度管理を行いやすい。これは発熱抵抗体の発熱量(つまり温度)が、発熱抵抗体を構成する材料の材質によるところが大きく、発熱抵抗体の材質の均一化については工業的に図りやすいことによる。定電力制御方式は、特に発熱抵抗体への通電初期において過昇温を防止するのに好適であるが、例えば外乱により発熱抵抗体が冷却された場合など、発熱抵抗体が外部から温度影響を受けた場合に、その温度を維持することが難しい。 As a control method for energizing a heater having such a heating resistor, a constant power control method and a resistance value control method are known. In the constant power control method, the supplied electric power is obtained from the voltage applied to the heating resistor and the flowing current, and the heater is energized so that the integrated electric energy obtained by integrating the electric power becomes a predetermined electric energy. Control method. According to the constant power control method, the heating resistor generates heat according to the amount of electric power input. Therefore, when a predetermined amount of power is input, the temperature of the heating resistor can be set to a predetermined temperature. Easy to manage temperature. This is because the heat generation amount (that is, temperature) of the heating resistor largely depends on the material of the material constituting the heating resistor, and it is industrially easy to make the material of the heating resistor uniform. The constant power control method is particularly suitable for preventing an excessive temperature rise in the initial stage of energization of the heating resistor, but the heating resistor has a temperature influence from the outside, for example, when the heating resistor is cooled by a disturbance. If received, it is difficult to maintain that temperature.
一方、抵抗値制御方式は、上記のように発熱抵抗体の温度と抵抗値とが正の相関関係を有することを利用し、発熱抵抗体の抵抗値が昇温目標となる温度に対応した目標抵抗値に近づくように、発熱抵抗体への通電を制御する方式である。抵抗値制御方式によれば、発熱抵抗体が外乱による温度変化の影響を受けても、容易に発熱抵抗体の温度を一定に保つことができるという利点がある。しかし、発熱抵抗体の抵抗値は、発熱抵抗体を構成する材料の材質が同一であっても、製品の公差による発熱抵抗体の断面積や密度などの微少な変化によって特性差が生じうる。このため、たとえ同一品番の発熱抵抗体であっても、温度と抵抗値との相関関係において、個々の特性の違いによる差(ばらつき)が生じる。 On the other hand, the resistance value control method utilizes the fact that the temperature of the heating resistor and the resistance value have a positive correlation as described above, and the target value corresponding to the temperature at which the resistance value of the heating resistor becomes the temperature increase target. This is a method for controlling energization to the heating resistor so as to approach the resistance value. According to the resistance value control method, there is an advantage that the temperature of the heating resistor can be easily kept constant even if the heating resistor is affected by a temperature change due to disturbance. However, even if the resistance value of the heating resistor is the same as the material constituting the heating resistor, a characteristic difference may occur due to a slight change in the cross-sectional area or density of the heating resistor due to product tolerances. For this reason, even if the heating resistors have the same product number, differences (variations) due to differences in individual characteristics occur in the correlation between temperature and resistance value.
そこで、例えば、ディーゼルエンジンに用いられるグロープラグの通電制御装置は、外乱の変動が少ないエンジン始動時にはグロープラグの通電制御を定電力制御方式で行い、発熱抵抗体(抵抗発熱ヒータ)の温度を目標とする温度に昇温させている。そして昇温後は抵抗値制御方式に切り替えて、発熱抵抗体の目標温度を維持することにより、グロープラグの通電制御を行っている(例えば特許文献1参照。)。 Thus, for example, a glow plug energization control device used in a diesel engine performs glow plug energization control with a constant power control system at the time of engine start with little fluctuation in disturbance, and targets the temperature of a heating resistor (resistance heating heater). The temperature is raised to And after temperature rising, it switches to a resistance value control system, and the energization control of a glow plug is performed by maintaining the target temperature of a heating resistor (for example, refer patent document 1).
ところで、発熱抵抗体における温度と抵抗値との相関関係について、個々の発熱抵抗体ごとに補正を行えば、個々の特性の違いによらず、温度と抵抗値との相関関係を一定とすることができる。つまり、抵抗値制御方式を用いても、発熱抵抗体を目標温度に昇温することが容易となる。補正するためには定電力制御方式を用い、発熱抵抗体の温度が所定の温度となるように電力を投入し、そのときの発熱抵抗体の抵抗値を測定する。さらに外乱による温度変化に対する条件を同一とするため、例えば水温や外気温など、環境温度の情報を取得する。そして、同一の環境温度で予め測定した発熱抵抗体の抵抗値と温度との相関関係に一致させるよう、現在の発熱抵抗体の特性に対する補正を行うとよい。上記のように、エンジン始動時にグロープラグの昇温が定電力制御方式で行われるので、昇温中に補正のための条件を取得し、取得した条件から補正値を算出すれば、その補正値を昇温後の抵抗値制御に用いることができる。
しかしながら、昇温中にエンジンそのものの始動(クランキング)が開始された場合、燃焼室内に生ずるスワールや噴射される燃料によって、グロープラグの発熱抵抗体が部分的に冷却される場合がある。このような場合、発熱抵抗体の抵抗値には変化を生ずるが、環境温度の情報には変化を生じないことがあり、昇温中に測定する発熱抵抗体の抵抗値をもって現在の発熱抵抗体の特性に対する補正を行っても、精度が得られない虞があった。 However, when starting (cranking) of the engine itself is started during the temperature rise, the heat generating resistor of the glow plug may be partially cooled by swirl or injected fuel generated in the combustion chamber. In such a case, the resistance value of the heating resistor changes, but the environmental temperature information may not change, and the current heating resistor has the resistance value of the heating resistor measured during temperature rise. There is a possibility that the accuracy may not be obtained even if correction is performed on the above characteristics.
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、抵抗値制御方式によって通電を制御するヒータが有する発熱抵抗体の個々の特性の違いに対し、精度よく補正することができるヒータの通電制御装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and is a heater that can accurately correct differences in the individual characteristics of the heating resistors of the heater that controls energization by a resistance value control method. An object is to provide an energization control device.
本発明に係るヒータの通電制御装置は、通電によって発熱するとともに、自身の温度変化に応じて自身の抵抗値が正の相関をもって変化する発熱抵抗体を有するヒータについて、前記発熱抵抗体の抵抗値が目標抵抗値に一致するように通電を制御する抵抗値制御方式によって前記発熱抵抗体に対する通電を制御するヒータの通電制御装置であって、前記ヒータが取り付けられる内燃機関の駆動が停止されているときに、前記発熱抵抗体に通電して前記発熱抵抗体の第1抵抗値を取得する第1取得手段と、前記第1抵抗値を取得する際に、前記ヒータが使用される環境に応じた環境温度の情報を取得する環境情報取得手段と、前記第1抵抗値および前記環境温度の情報に基づいて、前記目標抵抗値を算出する算出手段と、前記内燃機関の駆動時に、前記算出手段によって算出された前記目標抵抗値に一致するように、前記発熱抵抗体への通電を制御する通電制御手段とを備えている。 The heater energization control device according to the present invention is a heater having a heating resistor that generates heat when energized and changes its own resistance value with a positive correlation according to its own temperature change. Is a heater energization control device that controls energization of the heating resistor by a resistance value control system that controls energization so that the value matches the target resistance value, and the drive of the internal combustion engine to which the heater is attached is stopped Sometimes, the first acquisition means for energizing the heating resistor to acquire the first resistance value of the heating resistor and the environment in which the heater is used when acquiring the first resistance value Environmental information acquisition means for acquiring environmental temperature information, calculation means for calculating the target resistance value based on the first resistance value and the environmental temperature information, and when the internal combustion engine is driven , To match the target resistance value calculated by said calculating means, and a current supply control means for controlling the energization of the heating resistor.
本発明によれば、目標抵抗値の算出に用いる第1抵抗値の取得を、内燃機関の駆動が停止されているときに行うので、発熱抵抗体が、内燃機関の駆動時に生じ得る外乱の影響(例えばスワールや燃料噴射による発熱抵抗体の冷却など)を受けることによって、発熱抵抗体の温度、ひいてはその抵抗値が一時的に変化してしまうという状況を招くことがない。よって、取得される第1抵抗値の精度は高く、この第1抵抗値と環境温度の情報とに基づき算出される目標抵抗値に一致するように発熱抵抗体への通電を行うことで、発熱抵抗体の温度を目標温度に維持する制御を精度よく行うことができる。 According to the present invention, since the acquisition of the first resistance value used for calculating the target resistance value is performed when the driving of the internal combustion engine is stopped, the influence of the disturbance that may be caused when the heating resistor drives the internal combustion engine. By receiving (for example, cooling of the heating resistor by swirl or fuel injection, etc.), the temperature of the heating resistor, and hence the resistance value, does not change temporarily. Therefore, the accuracy of the acquired first resistance value is high, and the heating resistor is energized so as to coincide with the target resistance value calculated based on the first resistance value and the environmental temperature information. Control for maintaining the temperature of the resistor at the target temperature can be accurately performed.
また、本発明に係るヒータの通電制御装置は、前記内燃機関に取り付けられた前記ヒータが交換されたか否かを判定する判定手段を備えてもよい。そして、前記判定手段によって前記ヒータが交換されたと判定され、かつ、前記内燃機関の駆動が停止されているときに、前記第1取得手段が、前記発熱抵抗体の前記第1抵抗値を取得してもよい。第1抵抗値を取得するには、発熱抵抗体への通電を行わなければならず、その通電は内燃機関の駆動が停止されているときに行われるので、内燃機関の駆動時に蓄積されたエネルギーの消費を伴うことになる。そこで本発明のように、ヒータが交換されたときだけ第1抵抗値の取得を行えば、エネルギーの消費を抑制することができる。 In addition, the heater energization control device according to the present invention may include determination means for determining whether or not the heater attached to the internal combustion engine has been replaced. Then, when it is determined by the determination means that the heater has been replaced, and the driving of the internal combustion engine is stopped, the first acquisition means acquires the first resistance value of the heating resistor. May be. In order to acquire the first resistance value, the heating resistor must be energized, and the energization is performed when the internal combustion engine is stopped. Will be accompanied by consumption. Therefore, as in the present invention, if the first resistance value is acquired only when the heater is replaced, energy consumption can be suppressed.
また、本発明に係るヒータの通電制御装置において、前記判定手段によって前記ヒータが交換されたと判定された後、初めて、前記内燃機関が駆動され、その後、前記内燃機関の駆動が停止された場合に、前記第1取得手段が、前記発熱抵抗体の前記第1抵抗値を取得してもよい。つまり、第1抵抗値の取得時期を、ヒータ交換後の初めて内燃機関の駆動停止後とすることで、上記のように外乱に影響されないタイミングのうち、ヒータ交換後の最も早い時期に、第1抵抗値を得ることができる。 In the heater energization control device according to the present invention, when the determination means determines that the heater has been replaced, the internal combustion engine is driven for the first time, and then the drive of the internal combustion engine is stopped. The first acquisition unit may acquire the first resistance value of the heating resistor. That is, the first resistance value is acquired after the first stop of the internal combustion engine after the heater replacement, so that the first time after the heater replacement is the first among the timings not affected by the disturbance as described above. A resistance value can be obtained.
また、本発明に係るヒータの通電制御装置は、前記判定手段によって前記ヒータが交換されたと判定された後において、前記通電制御手段による前記発熱抵抗体への初めての通電の制御が開始される前までに、前記第1抵抗値に初期値を設定する設定手段を備えるとよい。ヒータ交換後、初めて内燃機関が駆動される際には、新たな発熱抵抗体に対応させた第1抵抗値が取得されていないが、その第1抵抗値に初期値を設定することによって、第1抵抗値をもとに算出される目標抵抗値を用いて制御される発熱抵抗体への通電を、過昇温を防止した安全範囲内で行うことができる。すなわち初期値としては、発熱抵抗体への通電を制限し、個々の発熱抵抗体の特性の違いによらず過昇温を防止可能となる抵抗値が望まれる。第1抵抗値への初期値の設定は、ヒータ交換後において、初めて発熱抵抗体への通電の制御が開始される前、つまりは目標抵抗値を用いた通電制御(抵抗値制御)が行われる前までに完了していればよい。よって、ヒータ交換後であれば、内燃機関の非駆動時(例えば交換直後)に初期値の設定が行われてもよいし、あるいはヒータの初めての使用時(例えばエンジンキーをONにしたとき)や、発熱抵抗体の目標温度へ向けた昇温中に、初期値の設定が行われてもよい。また、内燃機関の製造後の初回出荷の際に、予め、初期値を設定しておいてもよい。 In the heater energization control device according to the present invention, after the determination unit determines that the heater has been replaced, before the first energization control of the heating resistor by the energization control unit is started. By now, it is preferable to provide setting means for setting an initial value for the first resistance value. When the internal combustion engine is driven for the first time after replacing the heater, the first resistance value corresponding to the new heating resistor is not acquired, but by setting the initial value to the first resistance value, the first resistance value is obtained. Energization of the heating resistor controlled using the target resistance value calculated based on one resistance value can be performed within a safe range in which excessive temperature rise is prevented. That is, the initial value is desirably a resistance value that limits energization to the heating resistors and can prevent overheating regardless of the characteristics of the individual heating resistors. The initial value is set to the first resistance value before energization control to the heating resistor is started for the first time after replacing the heater, that is, energization control (resistance value control) using the target resistance value is performed. It only needs to be completed before. Therefore, after the heater replacement, the initial value may be set when the internal combustion engine is not driven (for example, immediately after replacement), or when the heater is used for the first time (for example, when the engine key is turned on). Alternatively, the initial value may be set during the temperature rise toward the target temperature of the heating resistor. Further, an initial value may be set in advance at the time of the first shipment after the manufacture of the internal combustion engine.
また、本発明に係るヒータの通電制御装置は、前記発熱抵抗体に通電し、前記発熱抵抗体の第2抵抗値を取得する第2取得手段と、前記第2抵抗値に基づき前記発熱抵抗体の劣化を検知する劣化検知手段とを備えてもよい。そして、前記劣化検知手段によって前記発熱抵抗体の劣化が検知された場合、前記内燃機関の駆動が停止されるたびに、前記第1取得手段が前記第1抵抗値を取得し、前記算出手段が前記目標抵抗値を算出するとよい。発熱抵抗体の劣化が検知された以後は、内燃機関の駆動が停止されるたびに第1抵抗値を取得して目標抵抗値を算出すれば、発熱抵抗体の劣化の度合いに応じて発熱抵抗体の抵抗値が変動しても、それに追従させた精度のよい目標抵抗値を用い、発熱抵抗体の通電制御を行うことができる。 In addition, the heater energization control device according to the present invention includes a second acquisition means for energizing the heating resistor to acquire a second resistance value of the heating resistor, and the heating resistor based on the second resistance value. Deterioration detecting means for detecting the deterioration of the ink may be provided. When the deterioration detection unit detects the deterioration of the heating resistor, the first acquisition unit acquires the first resistance value every time the driving of the internal combustion engine is stopped, and the calculation unit The target resistance value may be calculated. After the deterioration of the heating resistor is detected, if the first resistance value is obtained and the target resistance value is calculated every time the driving of the internal combustion engine is stopped, the heating resistance is determined according to the degree of deterioration of the heating resistor. Even if the resistance value of the body fluctuates, the energization control of the heating resistor can be performed using a precise target resistance value that follows the resistance value.
また、本発明に係るヒータの通電制御装置において、前記第1取得手段による前記発熱抵抗体への通電を、前記発熱抵抗体に投入する電力の積算電力量を所定の電力量とする定電力制御方式によって行うとよい。積算電力量は、発熱抵抗体に印加する電圧および流す電流から算出される電力を積分することによって得られる電力量である。よって、発熱抵抗体の特性の違いによって抵抗値にばらつきがあっても、同一条件下(外乱がなく水温等から得られる環境温度が一定であるなどの同一条件が揃った場合)であれば、発熱抵抗体に投入した積算電力量に応じた発熱量が得られる。つまり、個々の発熱抵抗体に対して投入する積算電力量が同一であれば、個々の発熱抵抗体の温度も同一となる。したがって、個々の発熱抵抗体の温度と抵抗値との関係を導き目標抵抗値を算出する上で、発熱抵抗体への通電に定電力制御方式を採用することは好ましい。 Further, in the heater energization control device according to the present invention, the constant power control in which the energization of the heating resistor by the first acquisition unit is a predetermined power amount that is an integrated power amount of power supplied to the heating resistor. It is good to do by the method. The integrated electric energy is an electric energy obtained by integrating the electric power calculated from the voltage applied to the heating resistor and the flowing current. Therefore, even if the resistance value varies due to differences in the characteristics of the heating resistor, under the same conditions (when there are no disturbances and the same conditions such as a constant ambient temperature obtained from the water temperature, etc.) A heat generation amount corresponding to the integrated power amount input to the heating resistor is obtained. That is, if the integrated electric energy supplied with respect to each heating resistor is the same, the temperature of each heating resistor is also the same. Therefore, in order to calculate the target resistance value by deriving the relationship between the temperature and the resistance value of each heating resistor, it is preferable to adopt a constant power control method for energizing the heating resistors.
なお、前記ヒータが、前記内燃機関に取り付けられて使用されるグロープラグの発熱部をなしてもよい。 The heater may form a heat generating part of a glow plug used by being attached to the internal combustion engine.
以下、本発明を具体化したヒータ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。本実施の形態では、ヒータの一例として、自動車のディーゼルエンジン(以下では単に「エンジン」ともいう。)1の始動補助および駆動安定性の向上のために用いられるグロープラグ20を挙げ、そのグロープラグへの通電を制御するグロー制御装置(GCU)30を、通電制御装置の一例として説明する。
Hereinafter, an embodiment of a heater energization control device embodying the present invention will be described with reference to the drawings. In the present embodiment, as an example of a heater, a
まず、図1を参照し、GCU30によってグロープラグ20への通電制御を行うシステムの概略的な構成について説明する。図1は、GCU30によってグロープラグ20への通電制御を行うシステムの電気的な構成を示す図である。
First, a schematic configuration of a system that controls energization of the
なお、図1では、GCU30に通電制御されるグロープラグ20を、一つのみ、示すが、実際の内燃機関には複数の気筒が設けられており、グロープラグやそれに対応するスイッチは、気筒の数だけ設けられている。GCU30による通電制御は、各グロープラグに対してそれぞれ独立に行われるが、制御方法は同一である。したがって本実施の形態の説明では、任意の一のグロープラグ20に対してGCU30が行う通電制御について、以下の説明を行うものとする。
In FIG. 1, only one
図1に示す、GCU30は、内燃機関の一例としての自動車のエンジン1の始動補助および駆動安定性の向上のために用いられるグロープラグ20に対する通電を制御する装置であり、バッテリ4から電力を投入されて駆動する。GCU30は、公知のCPU32、ROM33およびRAM34を有するマイクロコンピュータ31を搭載し、CPU32の実行する各種プログラムにしたがって、グロープラグ20への通電を制御する。
A
このマイクロコンピュータ31は、駆動モードとして、発振周波数の高い動作クロックで駆動する通常モードと、通常モードよりも低い発振周波数の動作クロックで駆動する省電力モードとを有する。マイクロコンピュータ31は、エンジン1の駆動が停止した状態(エンジンキー6がOFFの状態)において、省電力モードへ移行される。省電力モードにおいて、マイクロコンピュータ31は各種プログラムの実行を停止し、割込信号の入力待ちを行う。そして、割込信号が入力されると、これを機にマイクロコンピュータ31は通常モードへ復帰し、各種プログラムを実行する。一般に、CPU32の起動時にはイニシャライズ(例えば内部レジスタやRAMのクリア、ポートやドライバ等のリセット、割込時の処理プログラムのアドレス設定、フラグやカウンタなど各種初期値の設定など、いわゆる初期化処理)が行われる。本実施の形態のマイクロコンピュータ31では、こうした省電力モードを搭載することにより、通常モードへ移行する際に、CPU32がイニシャライズを省略して速やかな駆動(プログラムの実行等)を行うことができる。
The
そして本実施の形態では、マイクロコンピュータ31が割込タイマ36を内蔵しており、割込タイマ36から定期的(本実施の形態では60秒ごと)に発せられる信号が、割込信号として、CPU32に入力される。さらにマイクロコンピュータ31には、エンジンキー6がONまたはOFFの状態を報せる信号(電圧)が入力されるように構成されており、この信号も、省電力モードにおいて割込信号として機能する。
In the present embodiment, the
また、GCU30には、スイッチ37が設けられている。GCU30によるグロープラグ20への通電制御はPWM制御により行われ、スイッチ37は、マイクロコンピュータ31の指示に従い、グロープラグ20の発熱抵抗体21への通電のON・OFFの切り換えを行う。
なお、本実施の形態では発熱抵抗体21の抵抗値を算出するため、このスイッチ37は、電流検知機能を有するFET(Infineon Technologies AG社製 PROFET(登録商標))を、NPN型トランジスタを介して駆動するよう構成している。もちろん、スイッチ37には電流検知機能を有さないFETを用いてもよい。このような場合、例えば発熱抵抗体21に直列接続したシャント抵抗に流れる電流を算出して電流検知を行えばよい。あるいは、PWM制御における通電OFFのときに、スイッチ37とは並列に接続した電流検知用の抵抗に電流を流し、得られる分圧をもとに、発熱抵抗体21の抵抗値を直接算出するなど公知の手法を用いて行えばよい。
The
In the present embodiment, in order to calculate the resistance value of the
このGCU30は、自動車の電子制御装置(ECU)10と、CANを用いた通信によって接続されている。ECU10にはエンジン1の冷却水の水温を測定する水温センサ5の測定値が入力されており、GCU30はCANを介し、ECU10から水温の測定結果(水温情報)を取得する。本実施の形態では、後述する環境温度の情報として、このように、ECU10を介して得られる水温センサ5の測定結果(水温情報)を用いているが、水温センサ5から直接水温情報を得られるようにしてもよい。また、環境温度の情報は水温情報に限定するものではなく、例えば排気温や油温、エンジン1付近の外気温、エンジン1そのものの温度など、エンジンの駆動状態に応じて変化を示す温度の情報を用いてもよい。なお、ECU10には、上記したエンジンキー6のON・OFFの状態を報せる信号も入力されている。
The
次に、グロープラグ20は、例えば、Fe−Cr合金やNi−Cr合金などを用いて形成される発熱コイルを発熱抵抗体21として用いたヒータ22を発熱部として構成し、エンジン1への取り付けねじが形成された取り付け金具25で保持したものである。この発熱抵抗体21は、自身の温度の上昇にともない抵抗値が増加する正の相関関係を有する(換言すると、抵抗温度係数が正の値を有する)ものである。グロープラグとしては、絶縁セラミックからなる基体にタングステンやモリブデン等の高融点材料を用いて形成した発熱パターンを埋設し、焼成することで形成されるヒータを発熱部として構成したタイプのものも使用できる。発熱抵抗体の温度と抵抗値との関係が正の相関関係を有すればよい。なお、グロープラグについては公知であるため、詳細についての説明は省略する。
Next, the
発熱抵抗体21は、一端側が取り付け金具25およびエンジン1を介して接地されており、他端側が、前述したスイッチ37を介し、バッテリ4に接続されている。つまり、発熱抵抗体21への通電は、バッテリ4の電圧をPWM制御により印加することにより行われる。さらに、発熱抵抗体21の他端側は、分圧抵抗38,39(それぞれ抵抗値R1,R2)を介し、マイクロコンピュータ31に接続されている。この接続により、マイクロコンピュータ31には、バッテリ4から発熱抵抗体21に印加されている電圧Vgを分圧した電圧Veが入力される。マイクロコンピュータ31では、グロープラグ20に印加される電圧Vgを、Vg={(R1+R2)/R2}×Veにより求めることができる。そして、発熱抵抗体21を流れる電流Igは、上記のように、電流検知機能付きのスイッチ37から得られるので、マイクロコンピュータ31は、発熱抵抗体21の抵抗値Rgを、Rg=Vg/Igにより得ることができる。なお、発熱抵抗体21の抵抗値Rgには、厳密には、グロープラグ20の内部やグロープラグ20への通電経路上(例えば通電ケーブルなど)の配線抵抗も含まれるが、便宜上、それぞれの抵抗の区別は行わず、以下では発熱抵抗体21の抵抗値Rgとして説明を行うものとする。
One end of the
このように構成される、GCU30によってグロープラグ20への通電制御を行うシステムでは、グロープラグ20に対する通電制御を行う上で、発熱抵抗体21の温度と抵抗値との相関関係に対し、キャリブレーション(補正)を行っている。ここで、キャリブレーションの原理について簡単に説明する。
In the system configured to control the energization of the
外乱等の影響を受けない場合、発熱抵抗体に一定の電圧を印加すると、発熱抵抗体に電流が流れ、発熱する。そして、発熱抵抗体の温度が上昇するにしたがって抵抗値が大きくなっていくため、発熱抵抗体を流れる電流は、次第に減少する。よって、印加電圧が一定であれば、発熱抵抗体に投入される電力は温度上昇に伴って次第に減少していく。つまり、発熱抵抗体への電力の投入を開始してから、時間の経過に伴い、電力が減少していく曲線が得られる。 When not affected by a disturbance or the like, when a constant voltage is applied to the heating resistor, a current flows through the heating resistor to generate heat. Since the resistance value increases as the temperature of the heating resistor rises, the current flowing through the heating resistor gradually decreases. Therefore, if the applied voltage is constant, the electric power supplied to the heating resistor gradually decreases as the temperature rises. In other words, a curve is obtained in which the power decreases with the passage of time after the start of power supply to the heating resistor.
電力の投入開始当初は発熱抵抗体の温度が低く抵抗値も小さいので、比較的大きな電流が流れる。そして、発熱抵抗体の温度の上昇にともない抵抗値が大きくなり、流れる電流も次第に抑制される。発熱抵抗体の温度上昇は全長を通じて不均一となる場合が多く、温度上昇の過渡期においては抵抗値の増加具合が安定しないが、温度分布が平衡状態に近づくと抵抗値も略一定となるため、発熱抵抗体の温度が飽和する。 Since the temperature of the heating resistor is low and the resistance value is small at the beginning of power supply, a relatively large current flows. As the temperature of the heating resistor increases, the resistance value increases and the flowing current is gradually suppressed. The temperature rise of the heating resistor often becomes non-uniform throughout the entire length, and the increase of the resistance value is not stable during the transition period of the temperature rise, but the resistance value becomes substantially constant when the temperature distribution approaches the equilibrium state. The temperature of the heating resistor is saturated.
ところで、個々の発熱抵抗体の抵抗値には諸要因によるばらつきがあり、同一品番のものであっても、温度と抵抗値との関係が、そのばらつきの影響を受ける。しかし、投入電力の積算量と発熱量との関係は発熱抵抗体の材質によるものであり、比較的ばらつきが小さい。したがって、基準とする発熱抵抗体に通電し、その温度上昇を、制御目標とする温度(目標温度)で飽和させ、そのときまでの投入電力の積算量(積算電力量)を求める。この積算電力量を、キャリブレーションの対象とする(別個体の)発熱抵抗体に投入すれば、対象の発熱抵抗体の温度を目標温度とすることができる。ゆえに、このときのキャリブレーション対象の発熱抵抗体の抵抗値を、目標抵抗値に対応した補正前抵抗値として求める。そして、キャリブレーション対象の発熱抵抗体の抵抗値が目標抵抗値となるようにPI制御を行えば、発熱抵抗体の温度を目標温度に維持することができることになる。 By the way, the resistance value of each heating resistor varies depending on various factors, and the relationship between the temperature and the resistance value is affected by the variation even if they have the same product number. However, the relationship between the integrated amount of input power and the amount of generated heat depends on the material of the heating resistor, and the variation is relatively small. Therefore, the reference heating resistor is energized, the temperature rise is saturated at the control target temperature (target temperature), and the integrated amount (integrated power amount) of input power up to that point is obtained. If this integrated power amount is input to a heating resistor to be calibrated (separate body), the temperature of the heating resistor as a target can be set as the target temperature. Therefore, the resistance value of the heating resistor to be calibrated at this time is obtained as the pre-correction resistance value corresponding to the target resistance value. If the PI control is performed so that the resistance value of the heating resistor to be calibrated becomes the target resistance value, the temperature of the heating resistor can be maintained at the target temperature.
もっとも、キャリブレーション対象の発熱抵抗体の抵抗値には、上記したように、グロープラグの内部やグロープラグへの通電経路上の配線抵抗も含まれ、これらの抵抗値も、グロープラグを取り巻く環境温度の変化に応じて変化する。ここで、発明者等によれば、発熱抵抗体への通電開始時の抵抗値や昇温中の任意のタイミングにおける抵抗値と、温度が飽和したときの抵抗値との関係に、環境温度に応じた一定の相関関係があることがわかっている(詳細については特願2008−142459号明細書を参照されたい。)。そこで、本実施の形態では、環境温度の情報として水温情報を得ることとし、キャリブレーションを行う際に、対象の発熱抵抗体の補正前抵抗値を取得するとともに、そのときの水温情報も取得している。そして、目標抵抗値を用いたPI制御による保温通電(後述)を行う際に、その時点での水温情報を取得し、上記の相関関係に基づいて予め定めた補正テーブル、あるいは補正演算式を適用することで、補正前抵抗値を水温補正して目標抵抗値を算出し、グロープラグの通電制御を行うのである。このように、キャリブレーションを、発熱抵抗体の抵抗値にグロープラグの内部やグロープラグへの通電経路上の配線抵抗が含まれた状態のまま行うので、精度の高い目標抵抗値を算出することができるのである。 However, as described above, the resistance value of the heating resistor to be calibrated includes the wiring resistance inside the glow plug and on the energization path to the glow plug, and these resistance values also depend on the environment surrounding the glow plug. It changes according to the change of temperature. Here, according to the inventors, the relationship between the resistance value at the start of energization of the heating resistor and the resistance value at any timing during the temperature rise, and the resistance value when the temperature is saturated is It is known that there is a certain correlation (see Japanese Patent Application No. 2008-142459 for details). Therefore, in this embodiment, water temperature information is obtained as environmental temperature information, and when performing calibration, the pre-correction resistance value of the target heating resistor is acquired, and the water temperature information at that time is also acquired. ing. Then, when performing heat insulation energization (described later) by PI control using the target resistance value, water temperature information at that time is acquired, and a correction table or a correction arithmetic expression determined in advance based on the above correlation is applied. By doing so, the target resistance value is calculated by correcting the resistance value before correction to the water temperature, and energization control of the glow plug is performed. As described above, since the calibration is performed while the resistance value of the heating resistor includes the wiring resistance in the glow plug and on the energization path to the glow plug, the target resistance value with high accuracy can be calculated. Can do it.
GCU30では、上記のようなグロープラグ20に対するキャリブレーションを、グロープラグ20の交換(エンジン1からの取り外し)がなされたことを検知した際に、新たに取り付けられたグロープラグ20に対して実施している。そして、キャリブレーションによって得られた補正前抵抗値を、それ以降、エンジン1が駆動される度に(グロープラグ20が使用される度に)、そのグロープラグ20に対して適用している。換言すると、エンジン1の駆動の度に、グロープラグ20に対するキャリブレーションが行われるわけではない。ゆえに、本実施の形態では、後述する通電制御プログラムにしたがってグロープラグ20に対する通電の制御を行うだけでなく、グロープラグ20の交換確認(グロープラグ20が交換されたか否かの検知)を行っている。
In the
ところで、グロープラグ20の交換はエンジン1の停止時に行われるが、エンジン1の停止時には、バッテリ4の消費を抑えるため、GCU30のマイクロコンピュータ31では、上記した省電力モードへの移行が行われる。その省電力モードでは、通電制御プログラムを含む各種プログラムの実行が停止される。そこで本実施の形態では、前述した割込タイマ36から定期的に発せられる割込信号の入力を機に、マイクロコンピュータ31を省電力モードから通常モードに移行(復帰)させている。そして通常モードにおいて通電制御プログラムが実行され、その通電制御プログラムにおいて、グロープラグ20の交換確認が行われる。
By the way, the replacement of the
以下、GCU30がグロープラグ20に対して行う通電制御の具体例について、図1を参照しつつ、図2〜図4に示す通電制御プログラムのフローチャートにしたがって説明する。図2は、GCU30において実行され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。図3は、通電制御プログラムのメインルーチンからコールされる通電処理のフローチャートである。図4は、交換チェック割込が行われる際の処理を示すフローチャートである。なお、フローチャートの各ステップについては「S」と略記する。
Hereinafter, a specific example of the energization control performed by the
まず、通電制御について説明する前に、通電制御プログラムで使用される各種変数やフラグについて説明する。以下の各フラグや変数は、RAM34に確保される領域に記憶されるが、マイクロコンピュータ31の駆動モードの如何に関わらず、CPU32のイニシャライズが行われない限り、その値は保持される。
First, before describing energization control, various variables and flags used in the energization control program will be described. The following flags and variables are stored in an area secured in the
「チェックフラグ」は、グロープラグ20の交換確認(交換チェック)を実施する場合に立てられるフラグである。具体的には、割込タイマ36から割込信号が発せられた際に、チェックフラグが立てられる。通電制御プログラムでは、チェックフラグの成立が確認されると、グロープラグ20の交換確認を行う一連の処理が実施される。
The “check flag” is a flag that is set when the replacement confirmation (replacement check) of the
「初回フラグ」は、通電制御プログラムにおいて、エンジンキー6がONの場合に繰り返し実行される一連の処理の中で、特定の処理部分(後述するS45〜S55)の実行を、エンジンキー6をONにした初回にのみ実行させるため、その条件判定に用いられるフラグである。初回フラグは、エンジンキー6がONとなり特定の処理部分が実行されたときに成立され、エンジンキー6がOFFになると非成立とされる。
The “initial flag” indicates that execution of a specific processing portion (S45 to S55 described later) in the series of processes repeatedly executed when the
「交換フラグ」は、グロープラグ20の交換確認を行う一連の処理において、グロープラグ20の交換がなされたことを検知した場合に立てられるフラグである。通電制御プログラムでは、交換フラグの成立した場合に、グロープラグ20に対するキャリブレーションが実施されるように条件付け(後述する補正フラグの成立)が行われる。
The “exchange flag” is a flag that is set when it is detected that the
「補正フラグ」は、キャリブレーションを実施する場合の判断に用いられるフラグである。上記したように、キャリブレーションは、グロープラグ20が交換されたことを検知した場合に実施されるが、キャリブレーションによって求められる補正前抵抗値がクリア状態(すなわち0)であった場合にも行われる。補正前抵抗値はRAM34に保存されるが、例えばバッテリ4の交換時や初回出荷時など、RAM34がクリアされる状況が生じた場合にも、キャリブレーションの実施によって新たに補正前抵抗値が求められるように、補正フラグが成立される。
The “correction flag” is a flag used for determination when performing calibration. As described above, the calibration is performed when it is detected that the
「補正前抵抗値」は、キャリブレーションによって取得される抵抗値であり、発熱抵抗体21の維持(保温)目標とする温度(目標温度)に対応する発熱抵抗体21の抵抗値(目標抵抗値)を算出する上で、そのもととなる発熱抵抗体21の抵抗値をいう。初期状態(初回出荷時やバッテリ4の交換時など、RAM34がクリアされ、値が0となっている場合)には、予め定められた初期値が設定される。なお、補正前抵抗値が、本発明における「第1抵抗値」に相当する。
The “pre-correction resistance value” is a resistance value acquired by calibration, and the resistance value (target resistance value) of the
「目標抵抗値」は、補正前抵抗値に対し、環境温度の情報(例えば水温情報)による補正を行ったものであり、発熱抵抗体21の温度を目標温度に維持する上で制御目標とする、発熱抵抗体21の抵抗値である。
The “target resistance value” is obtained by correcting the resistance value before correction based on environmental temperature information (for example, water temperature information), and is used as a control target for maintaining the temperature of the
[通常動作時の動作]
次に、グロープラグ20に対する通電制御の詳細について説明する。まず、通常動作時(すでにキャリブレーションが行われ、補正前抵抗値が取得されている状態)において、グロープラグ20に対して行われる通電制御について説明する。なお、この状態では、チェックフラグ、初回フラグ、交換フラグ、補正フラグはいずれも0となっている。
[Operation during normal operation]
Next, details of energization control for the
前述したように、マイクロコンピュータ31は、エンジン1の駆動が停止した状態(エンジンキー6がOFFの状態)において省電力モードへ移行され、割込信号の入力待ちが行われている。この省電力モードにおいて、割込タイマ36による割込信号が入力された場合については後述する。
As described above, the
図1に示すように、運転者がエンジンキー6をONに操作すると、マイクロコンピュータ31に、ONの状態を報せる割込信号が入力される。するとマイクロコンピュータ31の動作クロックが通常モードにおける高い発信周波数のものに切り替えられ、省電力モードから通常モードへの移行が行われる。通常モードへの移行にともない、図2に示す、通電制御プログラムの実行が開始され、通常モードにおいてグロープラグ20の通電制御を行う上で必要な各種設定が行われる(S11)。さらに、割込禁止処理が行われ(S13)、以降、マイクロコンピュータ31に入力される割込信号は、無視される。
As shown in FIG. 1, when the driver operates the
次にチェックフラグが参照されるが、通常動作時にはグロープラグ20の交換確認を行わないのでチェックフラグは非成立となっており(S15:NO)、S31に進み、図3の通電処理のサブルーチンがコールされる。図3に示すように、通電処理では、エンジンキー6に接続されたマイクロコンピュータ31のポート電圧から、エンジンキーがONであるか確認される(S41)。上記のように、エンジンキー6はONに操作されており(S41:YES)、S43に進む。なお、エンジンキー6がONである間(S41:YES)は、S43〜S75が繰り返し実行されることにより、グロープラグ20への通電状態(後述する急速昇温通電および保温通電)が制御されることなる。
Next, the check flag is referred to. However, since the replacement check of the
通常モードへの復帰後で初回の通電処理の実行時において、上記のチェックフラグと同様、初回フラグも初期状態では0となっている(S43:NO)。初回フラグはS45〜S55を通常モードへの復帰後に一度だけ実施するためのフラグであるので、次回以降のS43ではスキップしてS61に進むことができるように、S45で、初回フラグに1が記憶される(S45)。 When the first energization process is executed after returning to the normal mode, the initial flag is also set to 0 in the initial state (S43: NO). Since the initial flag is a flag for performing S45 to S55 only once after returning to the normal mode, 1 is stored in the initial flag in S45 so that the process can skip to S43 and proceed to S61. (S45).
そしてS47で、補正前抵抗値の読み出し(値の参照)が行われる(S47)。前述したように、補正前抵抗値はキャリブレーションが行われた際に取得され、RAM34に保存されている。補正前抵抗値が0でなければ(S49:NO)、すでにキャリブレーションが実施されたことを意味し(ここではすでに補正前抵抗値が取得されているものとして話を進める。)、次いで交換フラグが参照される(S51)。交換フラグは、グロープラグ20の交換がなされたことを検知した場合(後述)に立てられるので、ここでは非成立であり(S51:NO)、S61に進む。
In S47, the resistance value before correction is read (reference value) (S47). As described above, the resistance value before correction is acquired when calibration is performed, and is stored in the
S61〜S75では、グロープラグ20に対する通電処理が行われる。発熱抵抗体21への通電を開始してから発熱抵抗体21の温度が昇温目標温度に達する前は(S61:NO)、発熱抵抗体21の温度を速やかに上昇させるための通電(急速昇温通電)が行われる(S63)。なお、昇温目標温度は、目標抵抗値に応じた発熱抵抗体21の温度(目標温度)よりも若干低い温度であり、定電力制御から抵抗値制御に切り換えた後のわずかな通電で、発熱抵抗体21の温度を目標温度に達させられるように設定された、昇温目標とする温度である。
In S61 to S75, energization processing for the
この急速昇温通電では、発熱抵抗体21に投入される電力と経過時間との関係を示す曲線(カーブ)を、予め作成した基準とする曲線に一致させることで、発熱抵抗体21の特性によらず急速(例えば2秒)で昇温目標温度まで昇温させる。具体的には、予め定めた、上記の基準とする曲線の関係式またはテーブルを用い、通電開始からの経過時間に応じた各時点において投入すべき電力の値を求める。発熱抵抗体21を流れる電流の大きさと、その時点において投入すべき電力の値との関係から、発熱抵抗体21に印加すべき電圧を求め、PWM制御により、発熱抵抗体21に印加する電圧を制御する。これにより、基準とする曲線と同じカーブを描く電力の投入が行われ、昇温過程の各時点までに投入された電力の積算量に応じ、発熱抵抗体21が発熱する。ゆえに、上記の基準とする曲線に沿った電力の投入が完了すれば、発熱抵抗体21は基準曲線通りの時間で昇温目標温度に到達する。
In this rapid temperature increase energization, the curve indicating the relationship between the electric power input to the
その後S41へ戻り、急速昇温通電が終了するまでS63の処理を繰り返して、発熱抵抗体21への急速昇温通電を継続する(S41:YES,S43:YES,S61:NO,S63)。なお、S45において初回フラグが成立されているので、2回目以降のS43では、S61に進む(S43:YES)。
Thereafter, the process returns to S41, and the process of S63 is repeated until the rapid temperature increase energization is completed, and the rapid temperature increase energization to the
このように、急速昇温通電の過渡期において発熱抵抗体21に投入する電力を調整し、発熱抵抗体21の温度を昇温目標温度に到達させる。なお、本実施の形態では、急速昇温通電の終了時期を以下の2つの条件のうち、いずれか一方が成立した場合としている。一つは、発熱抵抗体21への急速昇温通電の開始からの経過時間が所定時間(例えば3.3秒)に達した場合であり、この場合には、発熱抵抗体21の温度が昇温目標温度に達している。もう一つは、発熱抵抗体21の抵抗値Rgが所定の抵抗値(例えば780mΩ)となった場合である。発熱抵抗体21への電力の投入が開始された時点で発熱抵抗体21の温度が既にある程度高い場合(例えば前回の通電停止後、十分に冷却されることなく再通電が行われた場合など)、発熱抵抗体21の抵抗値Rgが所定の抵抗値に達したら電力の投入が停止されるため、発熱抵抗体21の過昇温を防止することができる。
In this way, the electric power supplied to the
S41〜S63が繰り返されて急速昇温通電が継続されるうちに、上記のいずれかの条件が満たされ、急速昇温通電が終了したと判断された場合(S61:YES)、PWM制御に基づく発熱抵抗体21への電力の投入が停止される(S65)。ここで、本実施の形態では、急速昇温通電後に保温通電(いわゆるアフターグロー通電)を行い、発熱抵抗体21の温度を目標抵抗値に対応した目標温度に維持することで、エンジン1の始動後の駆動安定性を高めている。この保温通電も、所定時間(例えば180秒)の経過をもって終了と判断される。よって、保温通電の開始と共に図示しないタイマーによる計時が開始され、所定時間が経過する前は(S67:NO)、保温通電のため、ECU10を介して水温センサ5から水温情報が取得される(S69)。この水温情報をもとに、RAM34に記憶された補正前抵抗値に対し、上記した水温補正を行い、目標抵抗値を得る(S71)。そして、発熱抵抗体21の抵抗値Rgが目標抵抗値に近づくように、抵抗値Rgと目標抵抗値との差分に応じてデューティ比を変化させるPI制御による発熱抵抗体21への保温通電が行われる(S73)。その後S41へ戻り、保温通電が終了するまでS73の処理を繰り返して、発熱抵抗体21への保温通電を継続する(S41:YES,S43:YES,S61:YES,S67:NO,S73)。なお、S71で、補正前抵抗値に対して水温補正(予め定めた補正テーブルあるいは補正演算式の適用)を行い、目標抵抗値を得るCPU32が、本発明における「算出手段」に相当する。また、S73で、PI制御により発熱抵抗体21への保温通電を制御するCPU32が、本発明における「通電制御手段」に相当する。
If it is determined that any of the above conditions is satisfied and the rapid temperature increase energization has been completed while S41 to S63 are repeated and the rapid temperature increase energization is continued (S61: YES), it is based on PWM control. The power supply to the
S41〜S73が繰り返されて保温通電が継続されるうちに、所定時間(180秒)が経過し、保温通電が終了したと判断された場合(S67:YES)、発熱抵抗体21への電力の投入が停止される(S75)。以降、エンジンキー6がONであるうちは、グロープラグ20に対する通電は行われない(S41:YES,S43:YES,S61:YES,S67:YES)。
When it is determined that the predetermined time (180 seconds) has elapsed while the heat insulation energization is continued while S41 to S73 are repeated and the heat insulation energization is completed (S67: YES), the power to the
運転者がエンジンキー6をOFFに操作し、エンジン1の駆動が停止されると(S41:NO)、次回のエンジン1の駆動時にS45〜S55の処理が行われるように、初回フラグがリセットされる(S77)。ここで、エンジンキー6がOFFに操作されたときに、グロープラグ20に対する急速昇温通電や保温通電が行われている最中であった場合には(S79:YES)、通電を停止し(S81)、そうでなければそのまま(S79:NO)、S83へ進む。S83では補正フラグが参照されるが、通常動作時にはすでにキャリブレーションがなされているので補正フラグは非成立となっており(S83:NO)、そのままメインルーチンに戻る。
When the driver operates the
図2に示すように、S31の通電処理が終了すると、割込が許可され(S33)、再び、マイクロコンピュータ31に入力される割込信号を受け付けるようになる。そして省電力モードへ移行するにあたって必要な各種設定が行われてから(S35)、マイクロコンピュータ31の動作クロックが省電力モードにおける低い発信周波数のものに切り替えられ、通常モードから省電力モードへの移行が行われる。通電制御プログラムは、動作を停止される。
As shown in FIG. 2, when the energization process of S31 is completed, an interrupt is permitted (S33), and an interrupt signal input to the
[交換確認時の動作]
次に、グロープラグ20の交換確認が行われる際の一連の動作について説明する。エンジン1に取り付けられたグロープラグ20の交換確認は、エンジン1の非駆動時、すなわち、マイクロコンピュータ31が省電力モードにあるときに、定期的に行われる。本実施の形態ではグロープラグ20の交換確認を60秒ごとに行っており、この時間間隔(グロープラグ20の交換に要する時間)は、エンジン1から古いグロープラグ20が取り外されてから新しいグロープラグ20が取り付けられるまでにかかる時間よりも短い時間に設定されている。すなわち、グロープラグ20の交換が行われる際に、必ず一度は、グロープラグ20がエンジン1から取り外されている最中にグロープラグ20の交換確認が行われるよう、上記の時間間隔が設定されている。
[Operation when confirming replacement]
Next, a series of operations when confirmation of replacement of the
マイクロコンピュータ31が省電力モードにあるときに、割込タイマ36から、上記の時間間隔で(60秒ごとに)発せられる割込信号がCPU32に入力されると、割込信号が受け付けられ、マイクロコンピュータ31は通常モードに移行する。割込タイマ36から割込信号が入力された場合には、図4に示す、交換チェック割込処理のプログラムが実行され、チェックフラグが成立される(S5)。よって、図2に示す、通電制御プログラムが実行されると、S15においてチェックフラグの成立が確認されて(S15:YES)、グロープラグ20の交換確認を行う一連の処理(S17〜S23)が実施される。
When the
まず、発熱抵抗体21に短時間(例えば25msec)の通電が行われ、そのときに印加された電圧Vgと流された電流Igとから、発熱抵抗体21の抵抗値Rgが算出(取得)される(S17)。そしてチェックフラグをリセットした後(S19)、発熱抵抗体21の抵抗値Rgが所定のしきい値(交換判定値)より大きいか否かが比較される。グロープラグ20がエンジン1から取り外されている場合には、発熱抵抗体21も存在しないため電流Igが流れず、発熱抵抗体21に対する通電抵抗は非常に大きくなる。したがって、発熱抵抗体21の抵抗値Rgが交換判定値より大きければ、グロープラグ20が取り外されており、すなわちグロープラグ20の交換が行われたものとして判定され(S21:YES)、交換フラグが成立される(S23)。しかし、抵抗値Rgが交換判定値以下ならば(S21:NO)、グロープラグ20は交換されてないと判定される。以後は前述したS33以降の処理を行って、省電力モードへ移行する。このように、グロープラグ20の交換確認は省電力モードにおいて定期的に行われ、交換がなされたことが検知された場合に交換フラグが成立される。なお、S21で、グロープラグ20が交換されたか否かを判定するCPU32が、本発明における「判定手段」に相当する。また、S17で、発熱抵抗体21の抵抗値Rgを取得するCPU32が、本発明における「第2取得手段」に相当し、その際に取得される抵抗値Rgが、本発明における「第2抵抗値」に相当する。
First, the
[キャリブレーション時の動作]
次に、グロープラグ20の発熱抵抗体21に対するキャリブレーションを実施する際の動作について説明する。上記したように、グロープラグ20のキャリブレーションは、グロープラグ20の交換がなされたことを検知した場合や(交換フラグが成立した場合)、補正前抵抗値がクリア状態であった場合(値が0の場合)に行われる。そして、例えばスワールや燃料による冷却など、外乱の影響を避けるため、エンジン1の非駆動時に行われる。また、キャリブレーションでは発熱抵抗体21を、エンジン1の始動時に加熱する温度と同等程度に加熱するため、電力の消費が大きい。よって、マイクロコンピュータ31の省電力モードにおいてグロープラグ20の交換を検知した場合には、次回、エンジン1が駆動され、次いで停止された場合(つまりバッテリ4の充電がなされたことが見込まれる場合)に、キャリブレーションが行われる。
[Operation during calibration]
Next, the operation at the time of performing calibration for the
したがって、エンジンキー6がONに操作されエンジン1の駆動が行われる場合には、通常モードへの復帰後、図3に示すように、通常通りのグロープラグ20の通電制御が行われる(S41〜S75)。上記同様、エンジンキー6がONに操作された後、初めてS41〜S75の処理が行われる際には初回フラグが0であるので(S43:NO)、S45〜S55が実行される。このとき、交換フラグが成立しているか(S51:YES)、あるいは補正前抵抗値がクリア状態であれば(S49:YES)、補正フラグの成立が行われると共に、交換フラグがリセットされる(S53)。また、この時点でRAM34に保存されている補正前抵抗値は、交換前のグロープラグ20の発熱抵抗体21のものであるので、補正前抵抗値に初期値が設定され(S55)、その後、前述した、グロープラグ20に対する通電処理が行われる(S61〜S75)。なお、補正前抵抗値に設定される初期値は、その初期値から算出した目標抵抗値を用い特性の異なる他の発熱抵抗体の抵抗値制御を行ったとしても、いずれの発熱抵抗体も過昇温となることがないように、予め定められたものである。なお、補正抵抗値に初期値を設定するCPU32が、本発明における「設定手段」に相当する。
Therefore, when the
このように、グロープラグ20の交換後や、補正前抵抗値のクリア後(自動車の初回出荷時やバッテリ4の交換時など)に、初めてエンジンキー6がONに操作されエンジン1が駆動された場合には、通常通り、グロープラグ20の通電制御が行われる。そして、エンジンキー6がOFFに操作されると(S41:NO)、今回は補正フラグが成立していることから、S83においてS85に進み、キャリブレーションが行われる(S83:YES)。
As described above, the
前述したように、キャリブレーションでは、発熱抵抗体21に、目標温度が得られる積算量の電力(積算電力量)を投入し、発熱抵抗体21の温度上昇が飽和して、その温度が目標温度で安定したときの抵抗値Rgを、補正前抵抗値として取得している。本実施の形態では、キャリブレーションの開始からの時間の経過(例えば60秒)をもって、発熱抵抗体21の温度上昇が飽和したとみなしている。よって、キャリブレーションの開始と共に、図示しないタイマーをスタートさせ、飽和にかかる時間が経過するまでは(S85:NO)、発熱抵抗体21に対し、最終的な電力の積算量が積算電力量となるよう、時間あたり一定の電力を投入する補正通電を行う(S87)。その後、S41に戻り、補正通電を継続する。
As described above, in the calibration, the
S41:NO,S83:YES,S85:NO,S87が繰り返されるうちに、補正通電の開始から60秒(発熱抵抗体21の温度上昇が飽和したとみなせる時間)が経過したら(S85:YES)、S89に進む。発熱抵抗体21の温度は目標温度に達しているので、そのときの発熱抵抗体21の抵抗値Rgを求め、これを補正前抵抗値としてRAM34に保存する(S89)。さらに、ECU10から水温センサ5の水温情報を取得し、補正前抵抗値と共にRAM34に保存する(S91)。そして、キャリブレーションが終了したとして補正フラグをリセットすると共に(S93)、発熱抵抗体21への通電を停止して補正通電を終了し(S95)、図2のメインルーチンに戻る。なお、S87において補正通電を行って、発熱抵抗体21に、目標温度が得られる積算量の電力(積算電力量)を投入した後に、S89で、補正前抵抗値を取得するCPU32が、本発明における「第1取得手段」に相当する。また、S91で、ECU10経由で水温センサ5の水温情報を取得するCPU32が、本発明における「温度取得手段」に相当する。
When S41: NO, S83: YES, S85: NO, and S87 are repeated, if 60 seconds (time when the temperature rise of the
図2に示す、メインルーチンに戻ると、前述したS33の処理で割込が許可され、S35で各種設定が行われてから、省電力モードへの移行が行われる。通電制御プログラムは、動作を停止される。なお、キャリブレーションが行われている最中(上記した補正通電が行われている最中)にエンジンキー6がONに操作された場合には、急速昇温通電および保温通電が行われることになる。しかし、キャリブレーションが完了していないので補正前抵抗値が取得されておらず、補正前抵抗値には初期値が設定され、グロープラグ20の通電制御が行われる。よって、その後、エンジンキー6がOFFに操作されたら、再び、キャリブレーションが行われる。
Returning to the main routine shown in FIG. 2, the interrupt is permitted in the above-described processing of S33, and after making various settings in S35, the shift to the power saving mode is performed. The operation of the energization control program is stopped. When the
なお、本発明は上記実施の形態に限られず、各種の変形が可能なことは言うまでもない。例えば、図5に示す、通電制御プログラムの第1の変形例のように、発熱抵抗体21の劣化を検知できるようにしてもよい。図5の通電制御プログラムの第1の変形例は、図2の通電制御プログラムにおけるS23とS33の間に、発熱抵抗体21の劣化を検知するための追加処理を加えたものである。また、劣化が検知された場合に行われる追加処理を、図3の通電処理におけるS55とS61の間に加えたものを、通電処理の変形例として図6に示す。
Needless to say, the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications are possible. For example, the deterioration of the
第1の変形例では、発熱抵抗体21の劣化検知を、発熱抵抗体21への通電抵抗の変化をみることによって行っている。発熱抵抗体21は、劣化状態が進行するにしたがって、例えば常温における抵抗値が高くなるが、劣化状態の進行に応じて抵抗値が高くなっていくのではなく、劣化状態がある程度進行したところで急激に抵抗値が高くなる特性を有することが知られている。ゆえに、図5に示すように、発熱抵抗体21の劣化検知は、S17において求めた発熱抵抗体21の抵抗値Rgが、所定の劣化判定値よりも高くなった場合において、発熱抵抗体21に劣化が生じたと判定し(S25:YES)、劣化フラグ(劣化の有無の判定結果を示すフラグ)を成立させ(S27)、S33へ進む。また、抵抗値Rgが劣化判定値以下であれば(S25:NO)、そのままS33へ進む。ただし、上記したように、発熱抵抗体21の抵抗値Rgが交換判定値より大きければ、S21においてグロープラグ20が交換されたと判定される。発熱抵抗体21の劣化検知はグロープラグ20の交換確認後に行われるが、S25では、抵抗値Rgが交換判定値以下であることも劣化検知の条件としている。上記のS25,S27における劣化の有無の検知後は、S33に進む。なお、S25で、発熱抵抗体21に劣化が生じたと判定するCPU32が、本発明における「劣化検知手段」に相当する。
In the first modification, the deterioration of the
そして、エンジンキー6がONに操作されて実行される図6の通電処理では、エンジンキー6がONとなった初回のみ実行されるS45〜S55の処理に次いで、劣化フラグの状態が確認される(S57)。劣化フラグが非成立であればそのままS61に進み(S57:NO)、劣化フラグが成立している場合には(S57:YES)、補正フラグを成立させると共に、劣化フラグをリセットしてS61に進む(S59)。これにより、前述した交換フラグが成立した場合と同様に、エンジンキー6がONに操作され、その後OFFに操作された際に(S41:NO)、キャリブレーションが行われることになる(S83:YES)。なお、発熱抵抗体21の劣化検知は、エンジンキー6がOFFでマイクロコンピュータ31が省電力モードにある状態で、グロープラグ20の交換確認が行われるたびに実施される。よって、発熱抵抗体21が劣化状態となり、抵抗値が劣化判定値より大きくなった以後は、グロープラグ20の交換により発熱抵抗体21が非劣化のものに交換されない限り、劣化検知の度に、劣化状態にあると判定されることになる。ゆえに、エンジン1が駆動され、停止される度にキャリブレーションが実施され、その都度、目標抵抗値が算出されるので、劣化状態に応じた最新の目標抵抗値が維持される。
In the energization process of FIG. 6 that is executed when the
もっとも、エンジン1の停止直後は発熱抵抗体21の温度も高く、抵抗値Rgが高い状態にある。そこで、ECU10から水温情報を取得し、水温によって、抵抗値Rgの補正を行った上で、劣化判定値と比較してもよい。あるいは、冷却水の温度が所定の水温(例えば25℃)または水温域(例えば0℃〜25℃)にあるときにのみ、抵抗値Rgと劣化判定値とを比較して劣化判定を行ってもよい。もしくは、エンジン1の停止後、所定の時間が経過し、水温が所定の温度以下に下がったとみなされるまでは、劣化判定を行わないようにしてもよい。
However, immediately after the engine 1 is stopped, the temperature of the
また、図7に示す、通電制御プログラムの第2の変形例のように、グロープラグ20の交換確認の際にS17において求めた発熱抵抗体21の抵抗値RgをRAM34に記憶し(S29)、保存できるようにしてもよい。これにより、前回の交換確認の際に得られた発熱抵抗体21の抵抗値Rgと、今回の交換確認の際に得られた発熱抵抗体21の抵抗値Rgとの比較を行うことができ、さらにその比較結果を、グロープラグ20の交換確認に用いることができる。例えば、発熱抵抗体21の劣化にともないその抵抗値Rgが高くなっていくことを利用すれば、前回の交換確認の際に得られた発熱抵抗体21の抵抗値Rgよりも、今回の交換確認の際に得られた発熱抵抗体21の抵抗値Rgが低くなった場合に、グロープラグ20の交換が行われたとして検知することができる。そして、この検知方法であれば、定期的な通電による検知によらずとも交換したとの判定をすることができる。すると、交換確認を行う間隔(割込タイマ36が割込信号を出力する間隔)を長くし、交換確認の頻度を下げることができるので、バッテリ4の消費を低減することができる。なお、上記の第1の変形例と同様に、発熱抵抗体21の抵抗値Rgが、取得時の発熱抵抗体21の温度によって変化するため、水温によって抵抗値Rgを補正した上で交換判定を行ってもよいし、上記同様に、水温が所定の水温または水温域にあるときにのみ抵抗値Rgを取得して交換判定を行ってもよい。あるいは、エンジン1の停止後、所定の時間が経過し、水温が所定の温度以下に下がったとみなされるまでは、交換判定を行わないようにしてもよい。また、詳細な説明は省略するが、ヒータの劣化に伴って段階的に抵抗値が変化するような発熱抵抗体であれば、劣化フラグをリセットするとともに劣化判定値を変動させ、再度キャリブレーションが行えるようにしてもよいことは言うまでもない。この、キャリブレーションを実施するタイミングがエンジンの停止時であることが、本発明においては肝要であり、ヒータの交換を検知する手段については何ら限定されるものではない。
Further, as in the second modification of the energization control program shown in FIG. 7, the resistance value Rg of the
また、本実施の形態では、S87において、キャリブレーションの際の温度上昇の飽和を、時間の経過をもって判断したが、補正通電中に発熱抵抗体21の抵抗値Rgを継続して取得し、抵抗値Rgの変動が所定値より小さくなったら飽和したと判断してもよい。
In the present embodiment, in S87, the saturation of the temperature rise at the time of calibration is determined over time, but the resistance value Rg of the
1 エンジン
20 グロープラグ
21 発熱抵抗体
22 ヒータ
30 GCU
31 マイクロコンピュータ
32 CPU
1
31
Claims (7)
前記ヒータが取り付けられる内燃機関の駆動が停止されているときに、前記発熱抵抗体に通電して前記発熱抵抗体の第1抵抗値を取得する第1取得手段と、
前記第1抵抗値を取得する際に、前記ヒータが使用される環境に応じた環境温度の情報を取得する環境情報取得手段と、
前記第1抵抗値および前記環境温度の情報に基づいて、前記目標抵抗値を算出する算出手段と、
前記内燃機関の駆動時に、前記算出手段によって算出された前記目標抵抗値に一致するように、前記発熱抵抗体への通電を制御する通電制御手段と
を備えたことを特徴とするヒータの通電制御装置。 For a heater having a heating resistor that generates heat when energized and its resistance value changes with a positive correlation according to its own temperature change, energization is performed so that the resistance value of the heating resistor matches the target resistance value. A heater energization control device for controlling energization to the heating resistor by a resistance value control method for controlling,
First acquisition means for energizing the heating resistor to acquire a first resistance value of the heating resistor when driving of the internal combustion engine to which the heater is attached is stopped;
Environmental information acquisition means for acquiring environmental temperature information according to the environment in which the heater is used when acquiring the first resistance value;
Calculation means for calculating the target resistance value based on the information on the first resistance value and the environmental temperature;
Energization control means for controlling energization of the heating resistor so as to coincide with the target resistance value calculated by the calculation means when the internal combustion engine is driven. apparatus.
前記第1取得手段は、前記判定手段によって前記ヒータが交換されたと判定され、かつ、前記内燃機関の駆動が停止されているときに、前記発熱抵抗体の前記第1抵抗値を取得することを特徴とする請求項1に記載のヒータの通電制御装置。 Determining means for determining whether or not the heater attached to the internal combustion engine has been replaced;
The first acquisition means acquires the first resistance value of the heating resistor when it is determined by the determination means that the heater has been replaced, and the driving of the internal combustion engine is stopped. The energization control device for a heater according to claim 1, wherein the heater is energized.
前記第2抵抗値に基づき前記発熱抵抗体の劣化を検知する劣化検知手段と
を備え、
前記劣化検知手段によって前記発熱抵抗体の劣化が検知された場合、前記内燃機関の駆動が停止されるたびに、前記第1取得手段が前記第1抵抗値を取得し、前記算出手段が前記目標抵抗値を算出することを特徴とする請求項1に記載のヒータの通電制御装置。 A second acquisition means for energizing the heating resistor and acquiring a second resistance value of the heating resistor;
Deterioration detecting means for detecting deterioration of the heating resistor based on the second resistance value,
When deterioration of the heating resistor is detected by the deterioration detection unit, the first acquisition unit acquires the first resistance value every time the driving of the internal combustion engine is stopped, and the calculation unit sets the target The heater energization control apparatus according to claim 1, wherein a resistance value is calculated.
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