JP5577800B2 - グロープラグ異常検出装置 - Google Patents

Description

本発明は、ディーゼル燃焼機関の気筒毎に設けた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に発生するグロープラグの劣化や、断線、短絡異常等の異常を検出するグロープラグ異常検出装置に関するものであり、特にグロープラグの予熱時に発生する異常を検出するのに好適なものである。

従来、ディーゼル燃焼機関の着火を補助するグロープラグの断線異常や過電流異常等を検出する異常検出装置として、グロープラグとグロープラグへの通電を制御するスイッチ手段との間に電流センサや電流検出抵抗を設けてグロープラグに流れる電流を監視しグロープラグの異常を検出する装置が知られている（例えば、特許文献１、２、３等参照）。

また、発熱体として通電により発熱する導電性セラミック（例えば、炭化タングステンを主成分として窒化ケイ素等を含むセラミック抵抗体）からなる発熱体を絶縁性セラミック（例えば、窒化ケイ素を主成分として硅化モリブデン等を含むセラミック絶縁体）からなる支持体に埋設したセラミックグロープラグが速暖性に優れたグロープラグとして用いられるようになっている（例えば、特許文献４、５等参照）。

さらに、セラミックグロープラグは、長期に使用を続けると熱負荷により導電性セラミックの粒界成分が電極に拡散するマイグレーションや導電性セラミックのポーラス化によって抵抗値が徐々に増加し、所望の発熱温度に到達しなくなったり、過電流によって破壊に至ったりする虞がある。このため、セラミックグロープラグの使用に際してはセラミックグロープラグの劣化を確実に監視し、早期に異常を検出する必要がある。

ところが、セラミックグロープラグは、発熱温度によって抵抗値が大きく変化するため、特に通電開始直後余熱時の抵抗変化は短時間で大きい。
その上に、エンジンの運転状況によってグロープラグの設けられた燃焼室内に流れる筒内気流の流速や、燃料の噴霧量などによって吸熱量が変化し、これに伴いグロープラグの発熱温度や抵抗値も変化する。
さらにセラミックグロープラグは、製造工程において焼結を伴っているため、抵抗値について固体間の差が発生し易い。
このため、一定の基準で劣化しているか否かを判定した場合には、誤判定を防止するため、通電開始直後は、劣化判定を禁止したり、大きく劣化してしまった固体のみ検出することしかできない虞があった。

また、グロープラグを駆動するバッテリの電圧は、バッテリ容量や、グロープラグと同時に駆動されるクランクモータ等の負荷の状況やエンジンの運転状況等を考慮して劣化検出を実施するためには、エンジンを制御するＥＣＵ側で劣化判定の演算処理を実施する必要がある。
従来のグロープラグ異常検出装置では、電流検出手段として、電源とグロープラグとの間にシャント抵抗を介装したり、スイッチンッグ素子にカレントミラー回路を形成したりして、グロープラグに流れるプラグ電流を検出しているが、プラグ電流として検出されるのは、実際には、プラグ電流に比例する電圧値であり、グロープラグに印加されている電圧値と共にＡ／Ｄコンバータ等を用いてデジタルデータに変換した後、マイクロコンピュータにより演算処理してグロープラグに流れる抵抗値を算出している。

このため、エンジンを制御するＥＣＵ側でこの演算処理を行おうとすると、プラグ電流とプラグ電圧とをＡ／Ｄ変換して大量のデータを送信するため、ＥＣＵとグロープラグ通電制御装置との間を高速通信手段で繋ぐ必要が生じたり、グロープラグ通電制御装置内で演算処理を行おうとすると、演算処理能力の高いマイコンを使用せざるを得なったりするため、製造コストの増大を招く虞がある。
特に、セラミックグロープラグは、通電開始直後の予熱時の抵抗値の温度変化が短時間で極めて大きく、始動直後には、１００Ａ程度の大電流が流れ、温度が安定し定電力制御を行うときには数Ａ以下となるため、広い範囲の抵抗レンジに対して、精度良く抵抗値を短時間で算出するためには極めて膨大なデータが必要となる。
また、プラグ電流とプラグ電圧とのサンプリングのタイミングにずれが生じ、正確な抵抗値を算出して劣化状態を判定することが困難となる虞もある。
さらに、上述の如くプラグ電流とプラグ電圧とから算出したグロープラグの抵抗値は、発熱体の抵抗値のみならず、配線経路も含めた導通部分全体の合成抵抗として検出されるため、算出された抵抗値の変化が温度変化によるものなのか、グロープラグの劣化やグロープラグのみならず導通部分の断線、短絡等の異常によるものなのか区別できない虞もある。

そこで、本発明は、かかる実情に鑑み、簡易な構成により、通電開始直後の予熱時のグロープラグの劣化や断線、短絡といったグロープラグ通電制御装置に発生する異常を正確に検出可能なグロープラグ異常検出装置を提供することを目的とする。

第１の発明では、ディーゼル燃焼機関の気筒毎に設けられたグロープラグと電源との間に設けたスイッチング手段を駆動信号によって開閉駆動して、上記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の異常を検出するグロープラグ異常検出装置であって、上記グロープラグに流れるプラグ電流を電圧変換し所定の電圧閾値との比較によって上記グロープラグの状態を閾値判定するプラグ電流閾値判定手段と、その判定結果にしたがって最大電力を供給する予熱制御と、上記機関の運転を制御する電子制御装置によって算出された目標温度の維持を図る温度維持制御との切り換えを行う駆動切換制御手段と、上記機関の運転状況に応じた所定の時間閾値を設定する時間閾値設定手段と、通電開始から温度維持制御に切り換えられるまでの切換時間と所定の時間閾値との比較によって、切換時間が所定の時間閾値の範囲内であるときは予熱正常と判断し、それ以外は予熱異常と判断する時間閾値判定を上記駆動信号の発信周期毎に行う時間閾値判定手段とを具備し、上記目標温度に対して、所定の温度だけ低い温度において上記グロープラグに流れるプラグ電流を第１の電圧閾値とし、上記目標温度における上記グロープラグに流れるプラグ電流を第２の電圧閾値とし、上記切換時間が上記所定の時間閾値以下であっても、上記プラグ電流が上記第２の電圧閾値以上である場合には、再起動時であると判断して予熱正常と判定し、上記切換時間が上記所定の時間閾値以下で、かつ、上記プラグ電流が上記第の電圧閾値より低い場合は、断線異常であると判断して予熱異常と判定する（請求項１）。

第１の発明によれば、実際にグロープラグの抵抗値などを算出することなく、予熱制御から温度維持制御に切り換えるまでの切換時間を閾値判定するものであり、また、駆動信号の周期毎に判定を行うので、グロープラグの抵抗値変化の大きい通電初期においても異常の有無を早期に検出することができる。
なお、上記プラグ電流は、電流検出手段によって電圧値として電圧変換して検出することができ、上記電圧閾値は、電源電圧や駆動電圧やグロープラグ出力電圧等を分圧した電圧閾値として形成し、これらを比較することによって、グロープラグの抵抗値の変化として検知することができる。
加えて、本発明によれば、グロープラグが所定の目標温度に到達する前に、予熱制御から温度維持制御に切り換えられるので、過昇温によるグロープラグの破壊等を招く虞がなく、グロープラグの異常検出が可能となるのに加え、上記グロープラグへの通電を開始した後、一旦通電を停止し、直後に再度通電を再開した場合には、グロープラグの温度がある程度上昇しているので、通電を停止してから極めて短い時間で再起動された場合には、上記時間閾値判定手段によって、予熱時間過短異常であると判定される虞があるが、再起動時には上記グロープラグに電流が流れており、上記第２の電圧閾値以上となるので、再起動時と判定され、断線異常と誤判定されることなく、上記温度維持制御が継続される。
一方、断線異常が生じた場合には、上記グロープラグに電流が流れず、第２の電圧閾値より低くなるので、速やかに断線異常と判断され、直ちに異常を警告したり、通電を停止したりすることによって、グロープラグ通電制御装置の異常による上記機関への悪影響を早期に回避することができる。
さらに、上記電子制御装置に入力される運転状況検出手段からの情報を用いて、断線異常か再起動時の判断の精度を向上させることも可能となる。
本発明によれば、確実に再起動時と断線異常とを区別して検出することができ、グロープラグ異常検出装置の信頼性が向上する。

第２の発明では、上記時間閾値判定手段は、時間閾値として、最長予熱時間と、最短予熱時間とを具備し、上記予熱制御が継続される時間が最長予熱時間よりも長いときには、予熱時間過長異常と判定し、上記切換時間が最短予熱時間よりも短いときには、予熱時間過短異常と判定する（請求項２）。

従来のようにプラグ抵抗を算出して異常を検出するためには、プラグ温度が安定した状態又は、安定していると想定される時間に異常の有無を判断しなければならないが、本発明では、上記最長予熱時間といえども、従来のプラグ温度が安定した状態に比べれば短い時間内に異常の有無の判定が終了する。
グロープラグの劣化や、グロープラグと電源との間で他の配線との短絡が生じている場合や、グロープラグ内に短絡異常が発生している場合等では、グロープラグが昇温せず、予熱時間が長くなるので、最長予熱時間を超過した場合には直ちに予熱時間過長異常と判断されるので、直ちに異常を警告したり、通電を停止したりすることによって、グロープラグ通電制御装置の異常による上記機関への悪影響を早期に回避することができる。
また、グロープラグと電源とを繋ぐ通電経路で断線を生じた場合には、極短期間に予熱制御から温度維持制御に切り換えられ、予熱時間過短異常と判定されるので、直ちに異常を警告したり、通電を停止したりすることによって、グロープラグ通電制御装置の異常による上記機関への悪影響を早期に回避することができる。

第３の発明では、上記目標温度に対して、所定の温度だけ低い温度において上記グロープラグに流れるプラグ電流に対応する値を上記所定の電圧閾値とする（請求項３）。

第３の発明によれば、グロープラグが所定の目標温度に到達する前に、予熱制御から温度維持制御に切り換えられるので、過昇温によるグロープラグの破壊等を招く虞がなく、グロープラグの異常検出が可能となる。

第４の発明では、上記時間閾値設定手段と上記時間閾値判定手段とを、上記電子制御装置側に設け、上記プラグ電流閾値判定手段を、上記グロープラグ通電制御装置側に設け、上記プラグ電流閾値判定手段によって上記予熱時と判定したときには、自己診断信号として、予熱中信号を上記グロープラグ通電制御装置から上記電子制御装置に発信し、上記温度維持時と判定したときには、該予熱中信号を停止し、上記時間閾値判定手段は、上記予熱中信号の有無によって切換時間を特定する（請求項４）。

第４の発明によれば、上記時間閾値判定手段をエンジン制御側に設けることにより、外気温、電源電圧や、再通電の有無等の運転状況を示すより多くの情報を利用でき、機関の運転状況に応じた上記時間閾値を選択可能となるので、グロープラグ異常検出装置の信頼性がさらに向上する。
上記電子制御装置とグロープラグ通電制御装置との間で送受信されるデータは、駆動信号及び自己診断信号のみであり、従来のように電流値や電圧値等のアナログデータをデジタルデータに変換して送信することはないので、通信速度の速い高額な通信手段を設ける必要がなく、簡易な構成で信頼性の高いグロープラグ異常検出装置が実現できる。

第５の発明では、上記電子制御装置は、上記予熱中信号を検出したときには、上記機関の始動クランキングを許可しない（請求項５）。

第５の発明によれば、上記予熱制御中の始動クランキングを禁止することにより、突入電流の大きい予熱制御中にクランキングが同時に行われることがないので、一時的な電源容量の急低下を招く虞がなく、安定した状態でグロープラグ通電制御装置の異常を検出することができるので、電源容量低下による誤判定が回避され、グロープラグ異常検出装置の信頼性が向上する。
加えて、同時クランキングによる予熱速度の低下を招く虞がなく、早期にグロープラグの温度を上昇させることができる。

第６の発明では、上記予熱制御が所定の時間内に完了せず、上記時間閾値判定手段によって予熱時間過長異常と判定された場合は、異常を通知した上で始動クランキングを許可する（請求項６）。

第６の発明によれば、緊急避難的に駆動を許可して異常検出時にエンジンが始動できなくなるのを回避し、ユーザーにグロープラグの異常を警告し早期の交換を促すことができる。

本発明の第１の実施形態におけるグロープラグ異常検出装置の概要を示す構成図。 本発明の適用されるグロープラグの概要を示す断面図。 本発明の第１の実施形態におけるグロープラグ異常検出装置に用いられるグロープラグの通電制御方法を示すフローチャート。 本発明の第１の実施形態におけるグロープラグ異常検出装置に用いられる異常判定方法を示すフローチャート。 セラミックグロープラグの問題点を説明するための説明図であって、（ａ）は、抵抗成分を示す模式図、（ｂ）は、抵抗特性を示す特性図。 （ａ）本発明の第１の実施形態におけるグロープラグ異常検出装置のプラグ電流閾値判定手段に用いられる所定の電圧閾値を決定する方法を示す特性図、（ｂ）は、比較例と共に、本発明の効果を示す特性図。 本発明の第１の実施形態におけるグロープラグ異常検出装置の異常判定方法の概要を示し、（ａ）は、プラグ電流に起因する出力電圧の変化を示す特性図、（ｂ）は、再起動時における駆動信号と個別の駆動信号とを示すタイムチャート、（ｃ）は、通常始動時におけるタイムチャート、（ｄ）は、電源容量低下時、又はスタータを同時駆動した場合におけるタイムチャート、（ｅ）は、短絡異常発生時におけるタイムチャート、（ｆ）は、断線時におけるタイムチャート、（ｇ）は、各状況における本発明の効果を示す特性図。 本発明の第２の実施形態におけるグロープラグ異常検出装置の概要を示す構成図。 本発明の第２の実施形態におけるグロープラグ異常検出装置に用いられるグロープラグの通電制御方法を示すフローチャート。 本発明の第２の実施形態におけるグロープラグ異常検出装置に用いられる異常判定方法を示すフローチャート。 本発明の第２の実施形態におけるグロープラグ異常検出装置の効果を示し、（ａ）は、プラグ電流に起因する出力電圧の変化を示す特性図、（ｂ）は、再起動時における駆動信号と個別の駆動信号とを示すタイムチャート、（ｃ）は、断線時におけるタイムチャート、（ｄ）は、各状況における本発明の効果を示す特性図。 本発明の第３の実施形態におけるグロープラグ異常検出装置の概要を示す構成図。

図１を参照して、本発明の第１の実施形態におけるグロープラグ異常検出装置６の概要について説明する。
本発明のグロープラグ異常検出装置６は、図略のディーゼル燃焼機関５の気筒毎に設けられたグロープラグ１と電源ＢＡＴＴとの間に設けたスイッチング手段２１０を駆動信号によって開閉駆動して、グロープラグ１への通電を制御するグロープラグ通電制御装置２やグロープラグ１の異常の有無を早期に検出するものである。
早期に昇温すべく最大電力を通電する予熱制御期間においては、グロープラグ１の温度変化が大きく、グロープラグ１の抵抗値も短期間で大きく変化する。
このため、従来のグロープラグ異常検出装置では、グロープラグ１の抵抗値が安定した状態で異常の有無を検出していたが、本発明のグロープラグ異常検出装置６は、従来検出が困難であった予熱制御期間に発生する異常の検出に好適なものである。

図１に示すように、グロープラグ異常検出装置６は、グロープラグ１とグロープラグ通電制御装置２と、電子制御装置３と、運転状況検出手段４とによって構成されている。
グロープラグ通電制御装置２は、グロープラグ１に流れるプラグ電流ＩＧＬと所定の電圧閾値との比較によってグロープラグ１の状態を閾値判定するプラグ電流閾値判定手段２３と、その判定結果にしたがって最大電力を供給する予熱制御（例えば、１００％、又は、１００％に近い予熱時デューティ比Ｄ_０）と、機関５の運転を制御するＥＣＵ３によって算出された目標温度ＴＭＰ_ＴＲＧの維持を図る温度維持制御（例えば、駆動信号ＳＩのディーティ比に等しい温度維持時デューティ比Ｄ_１）との切り換えを行う駆動切換制御手段（ＤＣＵ）２０と、機関５の運転状況に応じた所定の時間閾値Ｔ_ＪＤＧを設定する時間閾値設定手段３１と、通電開始から温度維持制御Ｄ１に切り換えられるまでの切換時間Ｔ_Ｓと所定の時間閾値（ｍｉｎＴ_ＪＤＧ、ｍａｘＴ_ＪＤＧ）との比較によって、切換時間Ｔ_Ｓが所定の時間閾値（ｍｉｎＴ_ＪＤＧ、ｍａｘＴ_ＪＤＧ）の範囲内であるときは予熱正常と判断し、それ以外は予熱異常と判断する時間閾値判定（Ｓ２００〜Ｓ２９０）を駆動信号ＳＩの発信周期毎に行う時間閾値判定手段３０とを具備する。

ＧＣＵ２には、少なくとも、駆動制御装置（ＤＣＵ）２０と、自己診断装置（ＤＩＵ）２０１と、駆動装置（ＤＲＶ）２１と、電流検出手段（Ｒ_{ＳＥＮＳＥ}）２２と、電流増幅手段（ＯＰ）２３と、プラグ電流閾値判定手段として比較器（ＣＰ_１）２４が設けられている。

ＧＣＵ２では、グロープラグ１への通電により変化するプラグ電流Ｉ_ＧＬを電流検出手段２２（例えば、シャント抵抗等）によって検出し、電流増幅手段２３によって増幅された出力電圧Ｖ_Ｉ、と所定の電圧閾値Ｖ_ＲＥＦとを比較器２４によって閾値判定している。
なお、電圧閾値Ｖ_ＲＥＦは、バッテリ電源＋Ｂを、所定の抵抗値を有する抵抗２６、２７を用いて案分して形成している。

で、プラグ電流Ｉ_ＧＬを増幅した出力電圧Ｖ_Ｉは、所定の電圧閾値Ｖ_ＲＥＦ以上となり、比較器２４の判定出力Ｖ_ＯＵＴはＨ_Ｉ出力となり、通電に伴い、プラグ電流Ｉ_ＧＬは徐々に低下し、所定に電圧閾値Ｖ_ＲＥＦより小さくなると、比較器２４の判定出力Ｖ_ＯＵＴはＬ_Ｏ出力となる。
さらに、ＤＣＵ２０は、比較器２４の判定出力Ｖ_ＯＵＴに基づいて、早期の昇温を果たすべくグロープラグ１に最大電力を供給する予熱制御（例えば１００又は１００％に近い予熱時デューティ比Ｄ_０）とＥＣＵ３によって算出された所定の目標温度ＴＭＰ_ＴＲＧの維持を図るべく所定の電力を供給する温度維持制御（例えば、駆動信号ＳＩに等しい温度維持時デューティ比Ｄ_１）とを切り換えると共に、自己診断信号ＤＩとして、予熱制御を行っている間は、自己診断信号ＤＩの特定の情報データをセット状態として予熱中信号をＥＣＵ３に発信し、予熱制御から温度維持制御に切り換えられたときには、その情報データをリセットして予熱中信号を停止する。

ＥＣＵ３には、エンジン水温ＴＷ、エンジン回転数ＮＥ、バッテリ電圧＋Ｂ、アクセル開度ＳＬ等の機関の運転状況を検出する機関運転状況検出手段４によって検出された運転状況を示す情報に基づいて、機関５の運転制御を行うのに必要な公知の構成に加え、本発明の要部である時間閾値判定手段３０と閾値時間設定手段３１とが設けられている。
ＥＣＵ３は、少なくとも、グロープラグ１への通電の開始からの経過時間を計測する通電時間計測手段（Ｓ２３０）と、機関５の運転状況に応じた所定の時間閾値Ｔ_ＪＤＧを設定する時間閾値設定手段３１と、予熱制御から温度維持制御に切り換えられるまでの切換時間Ｔ_Ｓと所定の時間閾値Ｔ_ＪＤＧとの比較によって、切換時間Ｔ_Ｓが所定の時間閾値（ｍｉｎＴ_ＪＤＧ〜ｍａｘＴ_ＪＤＧ）の範囲内であるときは予熱正常と判断し、それ以外は予熱異常と判断する時間閾値判定手段３０とを具備し、ＧＣＵ２から発信された自己診断信号ＤＩに基づいて、駆動信号ＳＩの発信周期毎に時間閾値判定（Ｓ２００〜Ｓ２９０）を行っている。

ＥＣＵ３は、機関５の運転を制御すると共に、運転状況に応じて、グロープラグ１の温度を目標温度ＴＭＰ_ＴＲＧに維持するために必要な電力を算出し、その電力を供給するためにスイッチング手段２１０を開閉駆動する駆動信号ＳＩをＧＣＵ２に発信している。
さらに、ＥＣＵ３は、グロープラグ通電制御装置２から発信された自己診断信号ＤＩに基づいて、時間閾値判定手段３０によって、グロープラグ１及びグロープラグ通電制御装置２の異常の有無を検出している。

本実施形態においては、グロープラグ１の抵抗値Ｒ_ＧＬの代用特性として、グロープラグ１に流れるプラグ電流Ｉ_ＧＬを検出すべく電流検出手段２２として、駆動電源ＢＡＴＴとグロープラグ１との間にシャント抵抗（Ｒ_{ＳＥＮＳＥ}）２２を設け、電流増幅手段２３としてシャント抵抗の両端の電位差を増幅するオペアンプ２３を用いている。
シャント抵抗２２は、比較的低い抵抗値（例えば、０．０１Ω）で、温度変化のよる抵抗値の変動が少なく高精度の抵抗体が用いられる。

電流増幅手段２３は、シャント抵抗２２の両端の電位差を増幅して出力しており、シャント抵抗２２の抵抗値が一定であることから、電流増幅手段２３の出力電圧Ｖ_Ｉはグロープラグ１に流れるプラグ電流Ｉ_ＧＬに比例し、プラグ電流Ｉ_ＧＬを電圧変換して検出することができる。
一般的には、グロープラグ１に印加されるプラグ電圧Ｖ_ＧＬとプラグ電流Ｉ_ＧＬとをＡ／Ｄコンバータ、エンコーダ等を用いてデジタルデータに変換し、マイコンを用いて演算処理することによってグロープラグ１の抵抗値Ｒ_ＧＬを算出して、グロープラグ１の異常を検出している。

しかし、本発明においては、従来行われているようにプラグ電圧Ｖ_ＧＬとプラグ電流Ｉ_ＧＬとの演算処理を行って抵抗値Ｒ_ＧＬを算出し、抵抗値Ｒ_ＧＬに応じてグロープラグ１の異常を検出するのではなく、ＥＣＵ３に設けられた切換時間判定手段３０によってＧＣＵ２から発信された自己診断信号ＤＩに基づいて、予熱制御から温度維持制御に切り換えられるまでの切換時間Ｔ_Ｓを所定の時間閾値Ｔ_ＪＤＧと比較してグロープラグ１及びグロープラグ通電制御装置２の異常の有無を検出している。

図２を参照して、本発明に用いられるグロープラグ１の概要を説明する。
グロープラグ１は、発熱部１０と通電部１１とハウジング部１２とによって構成されている。
発熱部１０は、通電により発熱する導電性セラミック（例えば、炭化タングステンを主成分として窒化珪素等を含むセラミック抵抗体）からなる発熱体１００を絶縁性セラミック（例えば、窒化珪素を主成分として、珪化モリブデン等を含むセラミック絶縁体）からなるセラミック支持体１０１に埋設し、タングステン等の導電性金属からなるリード部１１４、１２３によって、端子部１１３、１２２と発熱体１００とが接続されている。
入力側の端子１１３には、金属製の接続金具１１２を介して通電部１１を構成する金属製の中軸部１１０の先端が接続され、中軸部１１０の基端側には外部のグロープラグ通電制御装置２に接続される接続部１１１が形成されている。
接地側の端子１２２は、導電性耐熱材料からなる先端側筒部１２４に接続され、さらに、その周囲を金属からなり筒状に形成されたハウジング部１２のハウジング基体１２０によって覆われ、ハウジング基体１２０の外周に設けられたネジ部１２１によって内燃機関の燃焼室５に固定されている。
燃焼室の所定位置に先端側の発熱部１０が載置され、接地側端子１２２がハウジング基体１２０を介して燃焼室５に電気的に接地された状態となっている。

図３を参照して、本発明の第１の実施形態におけるグロープラグ異常検出装置６を構成するＧＣＵ２に用いられるグロープラグ１への通電制御方法について説明する。
グロープラグ１への通電を開始すべく電源が投入されると、ＧＣＵ２の通電制御が開始される。なお、本制御は、標準駆動信号ＳＩの１周期毎に繰り返される。
ステップＳ１００の駆動信号発信判定行程では、ＥＣＵ３からＧＣＵ２へ送信される駆動信号ＳＩのＰＷＭ信号の有無が判定される。
ステップＳ１００の駆動信号発信判定行程で、駆動信号ＳＩのＰＷＭ信号が検出されると、判定Ｙｅｓとなり、ステップＳ１１０の通電行程に進む。
ステップＳ１００の駆動信号発信判定行程で、駆動信号ＳＩのＰＷＭ信号が検出されなければ、判定Ｎｏとなり、ステップＳ１２０の出力停止行程へ進む。
ステップＳ１２０の出力停止では、グロープラグ１への出力が停止され、次の駆動信号ＳＩのＰＷＭ信号を検出するまでループが繰り返される。
ステップＳ１１０の通電行程では、グロープラグ１への通電が開始される。
ステップＳ１３０の閾値判定行程では、電流検出手段２２によって検出され電流増幅手段２３によって増幅されたプラグ電流Ｉ_ＧＬに応じた出力電圧Ｖ_Ｉと、プラグ電流閾値判定手段として設けられた比較器２４に入力された電圧閾値Ｖ_ＲＥＦとの直接的な比較によって、出力電圧Ｖ_Ｉが電圧閾値Ｖ_ＲＥＦ以上の場合には、判定出力Ｖ_ＯＵＴがＨ_Ｉ出力となり、判定Ｙｅｓとなって、予熱時と判定され、ステップＳ１４０に進み、出力電圧Ｖ_Ｉが電圧閾値Ｖ_ＲＥＦより低くなった場合には、判定出力Ｖ_ＯＵＴがＬ_Ｏ出力となり、判定Ｎｏとなって、温度維持時と判定され、ステップＳ１５０に進む。
ステップＳ１４０の予熱時制御行程では、個別駆動信号ＩＳＩとして、最大電力を供給すべく、１００％又はこれに近い予熱時デューティ比Ｄ_０で通電制御する予熱時駆動信号が選択され、グロープラグ１に最大電力で通電される予熱制御が行われ、同時にステップＳ１５０の予熱中信号発信行程において、自己診断信号ＤＩの予熱中であることを示す自己診断情報がセットされ、ステップＳ１００へ戻る。
ステップＳ１６０の温度維持時通電行程では個別駆動信号ＩＳＩとして、ＥＣＵ３において運転状況に応じて算出された目標温度ＴＭＰ_ＴＲＧの維持を図るための、駆動信号ＳＩに等しいデューティ比Ｄ_１の温度制御時駆動信号が選択され、グロープラグ１へのＰＷＭ制御通電が実施され、同時にステップＳ１７０の予熱中信号解除行程において、自己診断信号ＤＩの予熱中であることを示す自己診断情報がリセットされ、ステップＳ１００へ戻る。
ステップ１８０の自己診断情報出力行程では、予熱中であることを示す自己診断情報がセットされたときには、Ｈ_Ｉ出力がＥＣＵ３へ伝達され、予熱中であることを示す自己診断情報がリセットされたときには、Ｌ_Ｏ出力がＥＣＵ３へ伝達される。
なお、本実施形態では、ステップＳ１３０の電流閾値判定行程において、グロープラグ１が目標温度ＴＭＰ_ＴＲＧに到達する前に、最大電力を供給する予熱時駆動信号Ｄ_０から、目標温度の維持を図るための温度維持時駆動信号Ｄ_１に切り変えられるため過昇温が抑制されている。
以上の通電制御行程が駆動信号ＳＩの周期毎に実行され、個々のグロープラグ１の状態に応じて予熱制御と温度維持制御が選択され、同時に予熱中であるか否かについての情報が自己診断信号としてＥＣＵ３に伝達される。
従来のように、グロープラグ１に流れるプラグ電流Ｉ_ＧＬとグロープラグ１に印加されているプラグ電圧Ｖ_ＧＬとから、グロープラグ１の抵抗値Ｒ_ＧＬを算出して、抵抗値Ｒ_ＧＬに応じた駆動信号を算出するのではなく、閾値判定手段２３によって判定された判定出力Ｖ_ＯＵＴによって、駆動信号の切り換えを行うので、瞬間的な駆動信号の切り換えが可能で、通電途中であってもデューティ比を切り換えることができる。

図４を参照して、本発明の第１の実施形態におけるグロープラグ異常検出装置６に用いられる異常判定方法について説明する。
ステップＳ２００のグロープラグ通電要否判定行程では、運転状況検出手段４からＥＣＵ３に伝達された運転状況を示すデータに基づいて、グロープラグ１への通電の要否が判定され、通電が必要と判断されたときには判定Ｙｅｓとなり、ステップＳ２１０の駆動信号出力行程に進み、通電が不要と判断されたときには、判定Ｎｏとなり、ステップＳ２２０の終了行程に進み、グロープラグ１の異常判定及び通電を終了する。
ステップＳ２１０の駆動信号出力行程では、運転状況に応じて算出された目標温度ＴＭＰ_ＴＲＧを維持するために必要な電力が算出され、その電力を供給するためのデューティ比を指示する駆動信号ＳＩがＧＣＵ２へ出力される。
ステップＳ２３０の通電時間計測開始行程では、通電開始からの経過時間の計測が開始される。
ステップＳ２４０予熱中判定行程では、ＧＣＵ２から発信された自己診断信号ＩＤの予熱中信号がＨｉ出力となっているか否かが判定される。
ＧＣＵ２から、予熱中信号が発信されている場合には判定Ｙｅｓとなり、ステップ２５０の最長予熱時間閾値判定行程では、時間閾値設定手段３１によって時間閾値Ｔ_ＪＤＧとして、機関５の運転状況に応じて選択された最長予熱時間ｍａｘＴ_ＪＤＧと、予熱中信号が検出さている間の経過時間Ｔ_Ｓとが比較される。
ＧＣＵ２から予熱中信号が送信され、最長予熱時間ｍａｘＴ_ＪＤＧを超えるまでは、ステップＳ２４０とステップＳ２５０との間のループが繰り返される。
通電に伴いグロープラグ１の抵抗値が下がり、プラグ電流Ｉ_ＧＬが電圧閾値Ｖ_ＲＥＦ以下となって、予熱制御から温度維持制御に切り換えられると予熱中信号がリセットされるので、ステップＳ２４０の予熱中判定行程で判定Ｎｏとなり、ステップＳ２６０の最短予熱時間閾値判定行程に進む。
一方、通電を継続しても、グロープラグ１の抵抗値が下がらない場合には、プラグ電流Ｉ_ＧＬが電圧閾値Ｖ_ＲＥＦ以下とならず、予熱中信号が発信され続けるため、やがて、予熱制御が継続される時間Ｔ_Ｓが最長予熱時間ｍａｘＴ_ＪＤＧを超えるので、ステップＳ２５０の最長予熱時間閾値判定行程では、判定Ｙｅｓとなり、ステップＳ２７０の予熱時間過長異常判定がなされる。
ステップＳ２６０の最短予熱時間閾値判定行程では、時間閾値設定手段３１によって時間閾値Ｔ_ＪＤＧとして、機関５の運転状況に応じて選択された最短予熱時間ｍｉｎＴ_ＪＤＧと通電開始から温度維持制御に切り換えられるまでの切換時間Ｔ_Ｓとが比較される。
ステップＳ２６０において、切換時間Ｔ_Ｓが最短予熱時間ｍｉｎＴ_ＪＤＧよりも長い場合には、正常にグロープラグ１が昇温され、プラグ電流Ｉ_ＧＬが下がり、温度維持制御に切り換えられていると判断されるので、判定Ｙｅｓとなり、ステップＳＳ２８０の予熱正常判定に進む。
一方、グロープラグ１と電源ＢＡＴＴとを繋ぐ通電経路で断線を生じた場合には、極めて短期間に予熱制御から温度維持制御に切り換えられるので、切換時間ＴＳは、最短予熱時間ｍｉｎＴ_ＪＤＧよりも短くなり、判定Ｎｏとなり、ステップＳ２８０の予熱時間過短異常判定に進む。
以上により、本発明の第１の実施形態における異常判定行程が完了し、各判定結果に応じて、予熱異常と判定された場合には、異常警報を発信したり、通電を停止したり、予熱正常と判定された場合には、温度維持制御が継続される。

ここで、図５を参照して、本発明のグロープラグ異常検出装置６の適用されるグロープラグ１の温度特性について述べる。
図５（ａ）に示すように、セラミックグロープラグの抵抗Ｒ_ＳＵＭは、発熱に寄与する発熱体抵抗成分Ｒ_Ｈとリード部の内部抵抗や導通線との接触抵抗等のその他の抵抗成分Ｒ_Ｉ、Ｒ_Ｏとによって構成され、電流検出手段２２は、図５（ｂ）に示すように、発熱体抵抗成分Ｒ_Ｈとその他の抵抗成分Ｒ_Ｉ、Ｒ_Ｏとの合成抵抗Ｒ_ＳＵＭに流れる電流を検出することになる。
発熱体抵抗成分Ｒ_Ｈは電開始後、熱容量が小さいため早期に発熱し抵抗値が安定するのに対して、他の抵抗成分Ｒ_Ｉ、Ｒ_Ｏは熱容量が大きいため電開始後温度が比較的ゆっくり上昇するため、抵抗値の安定が熱体抵抗成分Ｒ_Ｈ対して遅れる。
そのため閾値を目標温度付近に設定すると、発熱体抵抗成分Ｒ_Ｈと他の抵抗成分Ｒ_Ｉ、Ｒ_Ｏの抵抗変化の時間差により、グロープラグ１の温度は、目標温度ＴＭＰ_ＴＲＧよりも最大で４００℃程度高くなってしまい、過昇温を招く虞がある。

図６を参照して、本発明の第１の実施形態におけるグロープラグ異常検出装置６の要部を構成するプラグ電流閾値判定手段に用いられる所定の電圧閾値Ｖ_ＲＥＦの設定方法について説明する。
図６（ａ）に示すように、例えば、目標温度ＴＭＰ_ＴＲＧを１２００℃としたとき、温度閾値ＴＭＰ_ＲＥＦを０〜４００℃程度低い値に設定し、このときの標準的なグロープラグの抵抗閾値Ｒ_ＲＥＦとし、さらに、このときグロープラグ１に流れる電流Ｉ_ＧＬを電流増幅手段２３で増幅した出力電圧Ｖ_Ｉを電圧閾値Ｖ_ＲＥＦとしている。
実施例１では、本図（ｂ）に実線で示すように、グロープラグ１の抵抗値から算出される目標温度よりも所定の温度だけ低い、閾値温度ＴＭＰ_ＲＥＦ以下では、個別駆動信号ＩＳＩとして、予熱時駆動信号Ｄ_０が選択され、最大電力でグロープラグ１への通電が実施され、閾値温度ＴＭＰ_ＲＥＦに到達すると、個別駆動信号ＩＳＩが、温度維持時駆動信号Ｄ_１に切り換えられるので、昇温が抑制され、過昇温となることなく目標温度ＴＭＰ_ＴＲＧに到達する。
一方、比較例１として、本図（ｂ）に一点破線で示すように、従来のグロープラグ通電制御装置では、通電開始から一定時間Ｔ_ＦＩＸだけ、１００％デューティで通電を行い、電流検出手段によって算出されたグロープラグ１の抵抗値に基づいて算出された算出温度ＴＭＰ_ＣＡＬが目標温度ＴＭＰ_ＴＲＧに到達した後、ＰＷＭ制御に切り換えているので、実際のグロープラグの発熱に寄与する発熱体の抵抗Ｒ_Ｈと、電流検出手段によって検出される合成抵抗Ｒ_ＳＵＭとの差によって、実際のグロープラグの温度は目標温度ＴＭＰ_ＴＲＧに到達しているにも拘わらず、一定時間Ｔ_ＦＩＸの間１００％デューティで昇温され続けるため、実際のプラグ温度は過昇温となり、算出温度ＴＭＰ_ＣＡＬが目標温度ＴＭＰ_ＴＲＧとなり、ＰＷＭ制御が開始されると、過昇温の状態から目標温度ＴＭＰ_ＴＲＧに近づき、目標温度ＴＭＰ_ＴＲＧに到達した状態で、抵抗値Ｒ_ＧＬが安定した状態となっている。
このため、従来のグロープラグ異常検出装置では、グロープラグの温度或いは抵抗値が安定した状態となる一定時間以上経過したときでないと正確な異常検出を行うことができず、過昇温によるグロープラグの破損等の異常が回避できない虞があった。

図７を参照して、本発明に第１の実施形態における効果について説明する。
本図（ａ）は、プラグ電流に起因する出力電圧の変化を示す特性図、（ｂ）は、再起動時における駆動信号と個別の駆動信号とを示すタイムチャート、（ｃ）は、通常始動時におけるタイムチャート、（ｄ）は、電源容量低下時、又はスタータを同時駆動した場合におけるタイムチャート、（ｅ）は、短絡異常発生時におけるタイムチャート、（ｆ）は、断線時におけるタイムチャート、（ｇ）は、各状況における本発明の効果を示す特性図である。
本図（ａ）に点線で示すように、グロープラグ１への通電を開始し、一旦停止した後再度通電を開始した再起動時においては、グロープラグ１の温度が比較的高い状態で通電が開始されるので、比較的短い時間でプラグ電流Ｉ_ＧＬに基づく出力電圧Ｖ_Ｉが所定の電圧閾値Ｖ_ＲＥＦ以下になり、本図（ｂ）に示すように、予熱制御（Ｄｔｙ＝Ｄ_０）から温度維持制御（Ｄｔｙ＝Ｄ_１）に切り換わるので、従来のように、抵抗値が上昇しているにも拘わらず一定時間予熱制御がされることはないので、本図（ｇ）中点線で示すように、温度閾値ＴＭ_ＰＲＥＦに到達した時点で、ＥＣＵ３からの駆動信号ＳＩに等しいデューティ比の温度維持制御がなされるので過昇温とならず、また、本図（ｂ）に示すように、予熱中信号が通電開始からＴ_Ｓ１経過時にリセットされ、これが、最短時間閾値ｍｉｎＴ_ＪＤＧより長いときには、早期に再起動時と判定され、温度維持制御が継続され、目標温度ＴＭＰ_ＴＲＧを維持される。

また、図７（ａ）に実線で示す通常始動時には、プラグ電流Ｉ_ＧＬに基づく出力電圧Ｖ_Ｉが電圧閾値Ｖ_ＲＥＦ以下となるまでは、本図（ｃ）に示すように、予熱制御（Ｄｔｙ＝Ｄ_０）され、温度維持制御（Ｄｔｙ＝Ｄ_１）に切り換えられた切換時間Ｔ_Ｓ２は、所定の時間閾値Ｔ_ＪＤＧの範囲内（ｍｉｎＴ_ＪＤＧ〜ｍａｘＴ_ＪＤＧ）で、予熱正常判定され、温度維持制御が継続され、本図（ｇ）に実線で示すように、過昇温を引き起こすことなく目標温度ＴＭＰ_ＴＲＧを維持できる。

さらに、図７（ａ）に、一点鎖線で示す電源電圧の低下や、始動クランキングがグロープラグ１への通電と同時に行われた場合などでは、供給電力が十分でないため、グロープラグ１の昇温速度が遅くなり、出力電圧ＶＩが所定の電圧閾値Ｖ_ＲＥＦ以下となるまでの時間が長くなり、本図（ｄ）に示すように、予熱制御時間も長くなるため、電源容量の低下によるエネルギ不足を補い、昇温速度が遅くなっても、切換時間Ｔ_Ｓ３が、所定の最長時間閾値ｍａｘＴ_ＪＤＧ以内に電圧閾値Ｖ_ＲＥＦ以下となれば、異常判定されず、本図（ｄ）に示すように、温度維持制御が維持される、本図（ｇ）に示すように、目標温度ＴＭＰ_ＴＲＧに到達させることができる。

また、図７（ａ）に２点鎖線で示す、電流が他に分流している可能性がある配線異常か、グロープラグ１内で短絡が生じている場合には、電力印加が少なく温度上昇が小さくなるので、本図（ｅ）に示すように、予熱制御が、温度維持制御に切り換えられず、切換時間Ｔ_Ｓ４が、最長予熱時間ｍａｘＴ_ＪＤＧを超え、予熱異常と判断されるので、異常警報を発信したり、直ちに駆動信号を停止したりすることができ、本図（ｇ）に２点鎖線で示すように、通電が停止される。

さらに、図７（ａ）に３点鎖線で示す、断線異常が発生している場合、本図（ｆ）に示すように、最短時間閾値ｍｉｎＴ_ＪＤＧ以下の極めて短い時間Ｔ_Ｓ５で予熱制御から温度維持制御に切り換えられるので、直ちに予熱異常と判定され、通電を停止することができる。

図８を参照して、本発明の第２の実施形態におけるグロープラグ異常検出装置６ａの概要について説明する。なお、上記実施形態と同様の構成については、同じ符号を付したので説明を省略する。
上記実施形態においては、閾値判定手段として、一つの比較器２４を設けた例を示したが、本実施形態においては、閾値判定手段として、第１の比較器（ＣＰ_１）２４と、第２の比較器（ＣＰ_２）２５とを具備し、電流増幅手段２３の出力電圧Ｖ_Ｉを第１の比較器２４の非反転入力（Ｖ＋）と第２の比較器２５の非反転入力（Ｖ＋）とのそれぞれに入力し、第１の比較器２４の反転入力（Ｖ−）と第２の比較器２５（Ｖ−）とのそれぞれに入力された第１の電圧閾値Ｖ_ＲＥＦ１と第２の電圧閾値Ｖ_ＲＥＦ２とを直接比較するアナログロジックによって、グロープラグ１に流れる電流Ｉ_ＧＬの閾値判定を行っている。
第１の比較器２４と第２の比較器２５とには、それぞれ、バッテリ電圧＋Ｂと接地ＧＮＤとの間に直列に接続された所定の抵抗値を有する分圧抵抗２６、２７、２８によって分圧された第１の電圧閾値Ｖ_ＲＥＦ１と第２の電圧閾値Ｖ_ＲＥＦ２とが入力されている。
また、上記実施形態においては、電流検出手段２２としてシャント抵抗を用いた例を示したが、本実施形態のように、ＧＣＵ２ａの設けたスイッチング手段２１０ａの素子の一部を利用してカレントミラー回路を形成し、これを電流検出手段としても良い。
上記実施形態においては、極めて短時間の間に再起動がなされた場合に、断線異常との区別がなされず、予熱異常と判定される虞があるが、本実施形態では、第２の電圧閾値Ｖ_ＲＥＦを設けることにより、早期にプラグ電流が第１の閾値Ｖ_ＲＥＦ１如何となった場合に、プラグ電流の有無を検出して、断線異常か再起同時かを区別して判定することが可能となる。なお、ＥＣＵ３に入力される運転状況検出手段４からの情報を用いて、断線異常か再起動時の判断の精度を向上させることも可能である。

図９を参照して、本発明の第２の実施形態におけるグロープラグ異常検出装置６ａを構成するＧＣＵ２ａに用いられるグロープラグ１への通電制御方法について説明する。
グロープラグ１への通電を開始すべく電源が投入されると、ＧＣＵ２の通電制御が開始される。なお、本制御は、標準駆動信号ＳＩの１周期毎に繰り返される。
ステップＳ３００の駆動信号発信判定行程では、ＥＣＵ３からＧＣＵ２へ送信される駆動信号ＳＩのＰＷＭ信号の有無が判定される。
ステップＳ３００の駆動信号発信判定行程で、駆動信号ＳＩのＰＷＭ信号が検出されると、判定Ｙｅｓとなり、ステップＳ４１０の通電行程に進む。
ステップＳ３００の駆動信号発信判定行程で、駆動信号ＳＩのＰＷＭ信号が検出されなければ、判定Ｎｏとなり、ステップＳ３２０の出力停止行程へ進む。
ステップＳ３２０の出力停止では、グロープラグ１への出力が停止され、次の駆動信号ＳＩのＰＷＭ信号を検出するまでループが繰り返される。
ステップＳ３１０の通電行程では、グロープラグ１への通電が開始される。
ステップＳ３３０の第１の閾値判定行程では、電流検出手段２２によって検出され電流増幅手段２３によって増幅されたプラグ電流Ｉ_ＧＬに応じた出力電圧Ｖ_Ｉと、第１のプラグ電流閾値判定手段として設けられた比較器２４に入力された第１の電圧閾値Ｖ_ＲＥＦ１との直接的な比較によって、出力電圧Ｖ_Ｉが第１の電圧閾値Ｖ_ＲＥＦ１以上の場合には、第１の判定出力Ｖ_ＯＵＴ１がＨ_Ｉ出力となり、判定Ｙｅｓとなって、第１の予熱時と判定され、ステップＳ３４０に進み、出力電圧Ｖ_Ｉが第１の電圧閾値Ｖ_ＲＥＦ１より低くなった場合には、第１の判定出力Ｖ_ＯＵＴ１がＬ_Ｏ出力となり、判定Ｎｏとなって、ステップＳ３５０の第２の閾値判定行程に進む。
ステップＳ３５０の第２の閾値判定行程では、電流検出手段２２によって検出され電流増幅手段２３によって増幅されたプラグ電流Ｉ_ＧＬに応じた出力電圧Ｖ_Ｉと、第２のプラグ電流閾値判定手段として設けられた比較器２５に入力された第２の電圧閾値Ｖ_ＲＥＦ２との直接的な比較によって、出力電圧Ｖ_Ｉが第２の電圧閾値Ｖ_ＲＥＦ２以上の場合には、第２の判定出力Ｖ_ＯＵＴ１がＨ_Ｉ出力となり、判定Ｙｅｓとなって、再起動時と判断され、ステップＳ３６０の温度維持制御行程に進み、出力電圧Ｖ_Ｉが第２の電圧閾値Ｖ_ＲＥＦ２より低くなった場合には、第２の判定出力Ｖ_ＯＵＴ２がＬ_Ｏ出力となり、判定Ｎｏとなって、断線異常と判断され、ステップＳ３７０の通電停止行程に進む。
ステップＳ３４０の予熱時制御行程では、個別駆動信号ＩＳＩとして、最大電力を供給すべく、１００％又はこれに近い予熱時デューティ比Ｄ_０で通電制御する予熱時駆動信号が選択され、グロープラグ１に最大電力で通電される予熱制御が行われ、同時にステップＳ３８０の予熱中信号発信行程において、自己診断信号ＤＩの予熱中であることを示す自己診断情報ＤＩ_１がセットされ、ステップＳ３００へ戻る。
ステップＳ３６０の温度維持時通電行程では個別駆動信号ＩＳＩとして、ＥＣＵ３において運転状況に応じて算出された目標温度ＴＭＰ_ＴＲＧの維持を図るための、駆動信号ＳＩに等しいデューティ比Ｄ_１の温度制御時駆動信号が選択され、グロープラグ１へのＰＷＭ制御通電が実施され、同時にステップＳ３７０の予熱中信号解除行程において、自己診断信号ＤＩの予熱中であることを示す自己診断情報ＤＩ_１及び断線状態であることを示す断線情報信号ＤＩ_２がリセットされ、ステップＳ３００へ戻る。
ステップＳ３７０の通電停止行程では、自己診断信号ＤＩとして断線情報信号ＤＩ_２がセットされ、ステップＳ３００へ戻る。
ステップＳ４１０の第１の自己診断情報出力行程では、予熱中であることを示す第１の自己診断情報ＤＩ_１がセットされたときには、Ｈ_Ｉ出力がＥＣＵ３へ伝達され、予熱中であることを示す第１の自己診断情報ＤＩ_１がリセットされたときには、Ｌ_Ｏ出力がＥＣＵ３へ伝達される。
ステップＳ４２０の第２の自己診断情報出力行程では、断線状態であることを示す第２の自己診断情報ＤＩ_２がセットされたときには、Ｈ_Ｉ出力がＥＣＵ３へ伝達され、温度維持通電中である場合には、断線状態を示す第２の自己診断情報ＤＩ_２がリセットされ、Ｌ_Ｏ出力がＥＣＵ３へ伝達される。

図１０を参照して、本発明の第１の実施形態におけるグロープラグ異常検出装置６ａに用いられる異常判定方法について説明する。
ステップＳ５００のグロープラグ通電要否判定行程では、運転状況検出手段４からＥＣＵ３ａに伝達された運転状況を示すデータに基づいて、グロープラグ１への通電の要否が判定され、通電が必要と判断されたときには判定Ｙｅｓとなり、ステップＳ５１０の駆動信号出力行程に進み、通電が不要と判断されたときには、判定Ｎｏとなり、ステップＳ５２０の終了行程に進み、グロープラグ１の異常判定及び通電を終了する。
ステップＳ５１０の駆動信号出力行程では、運転状況に応じて算出された目標温度ＴＭＰ_ＴＲＧを維持するために必要な電力が算出され、その電力を供給するためのデューティ比を指示する駆動信号ＳＩがＧＣＵ２ａへ出力される。
ステップＳ５３０の通電時間計測開始行程では、通電開始からの経過時間の計測が開始される。
ステップＳ５４０予熱中判定行程では、ＧＣＵ２ａから発信されただい１の自己診断信号の予熱中信号ＩＤ_１がＨｉ出力となっているか否かが判定される。
ＧＣＵ２ａから、予熱中信号ＩＤ_１が発信されている場合には判定Ｙｅｓとなり、 ステップ５５０の最長予熱時間閾値判定行程では、時間閾値設定手段３１によって時間閾値Ｔ_ＪＤＧとして、機関５の運転状況に応じて選択された最長予熱時間ｍａｘＴ_ＪＤＧと、予熱中信号が検出さている間の経過時間Ｔ_Ｓとが比較される。
ＧＣＵ２ａから予熱中信号ＩＤ_１が送信され、最長予熱時間ｍａｘＴ_ＪＤＧを超えるまでは、ステップＳ５４０とステップＳ５５０との間のループが繰り返される。
通電に伴いグロープラグ１の抵抗値が下がり、プラグ電流Ｉ_ＧＬが第１の電圧閾値Ｖ_ＲＥＦ１以下となって、予熱制御から温度維持制御に切り換えられると予熱中信号ＤＩ_１がリセットされるので、ステップＳ５４０の予熱中判定行程で判定Ｎｏとなり、ステップＳ５６０の最短予熱時間閾値判定行程に進む。
一方、通電を継続しても、グロープラグ１の抵抗値が下がらない場合には、プラグ電流Ｉ_ＧＬが第１の電圧閾値Ｖ_ＲＥＦ１以下とならず、予熱中信号ＩＤ_１が発信され続けるため、やがて、予熱制御が継続される時間Ｔ_Ｓが最長予熱時間ｍａｘＴ_ＪＤＧを超えるので、ステップＳ５５０の最長予熱時間閾値判定行程では、判定Ｙｅｓとなり、ステップＳ５７０の予熱時間過長異常判定がなされる。
ステップＳ５６０の最短予熱時間閾値判定行程では、時間閾値設定手段３１によって時間閾値Ｔ_ＪＤＧとして、機関５の運転状況に応じて選択された最短予熱時間ｍｉｎＴ_ＪＤＧと通電開始から温度維持制御に切り換えられるまでの切換時間Ｔ_Ｓとが比較される。
ステップＳ５６０において、切換時間Ｔ_Ｓが最短予熱時間ｍｉｎＴ_ＪＤＧよりも長い場合には、正常にグロープラグ１が昇温され、プラグ電流Ｉ_ＧＬが下がり、温度維持制御に切り換えられていると判断されるので、判定Ｙｅｓとなり、ステップＳＳ５８０の予熱正常判定に進む。
一方、グロープラグ１と電源ＢＡＴＴとを繋ぐ通電経路で断線を生じた場合や、極めて短時間の間に通電の再起動がなされた場合には、極めて短期間に予熱制御から温度維持制御に切り換えられるので、切換時間Ｔ_Ｓは、最短予熱時間ｍｉｎＴ_ＪＤＧよりも短くなり、判定Ｎｏとなり、ステップＳ５９０の断線異常判定行程に進む。
ステップＳ５９０の断線異常判定行程では、断線状態であることを示す第２の自己診断信号ＤＩ_２の有無が判定される。
ステップＳ５９０の断線判定行程で、第２の自己診断信号ＤＩ_２が検出されると、判定Ｙｅｓとなり、断線異常の蓋然性が高いため、ステップＳ６００の予熱過短異常判定に進む。
ステップＳ５９０の断線判定行程で、第２の自己診断信号ＤＩ_２が検出されなければ、判定Ｎｏとなり、再起動時である蓋然性が高く、ステップＳ６１０の予熱正常判定に進む。以上により、本発明の第２の実施形態における異常判定行程が完了し、各判定結果に応じて、予熱異常と判定された場合には、異常警報を発信したり、通電を停止したり、予熱正常と判定された場合には、温度維持制御が継続される。

図１１を参照して本発明の第２の実施形態における効果について説明する。図１１（ａ）に点線で示す再起動時においては、出力電圧Ｖ_Ｉが、極めて早期に第１の電圧閾値Ｖ_ＲＥＦ１以下となった場合には、切換時間Ｔ_Ｓ１が、最短予熱時間ｍｉｎＴ_ＪＤＧ以下となるので、予熱異常判定され得るが、所定の第２の電圧閾値Ｖ_ＲＥＦ２以上となるプラグ電流Ｉ_ＧＬが流れる場合には、本図（ｂ）に示すように、断線を示す自己診断信号ＤＩ_２がリセットされた状態であるので、再起動時と判定され、温度維持制御が継続され、本図（ｄ）に点線で示すように、早期に目標温度に到達し、目標温度ＴＭＰ_ＴＲＧの維持が図られる。
一方、図１１（ａ）に３点鎖線で示す断線時には、導通がなく、出力電圧ＶＩは、直ちに第２の電圧閾値ＶＲＥＦ２以下となるので、本図（ｃ）に示すように、断線状態であることを示す自己診断信号ＤＩ_２がセットされ、断線異常であることを警報することが可能となり、直ちに駆動信号ＳＩが停止さる。

図１２を参照して、本発明の第３の実施形態におけるグロープラグ異常犬種装置６ｂについて説明する。上記実施形態においては、１組のグロープラグ１の制御について説明したが、本実施形態においては、多気筒エンジン（例えば４気筒）に搭載された複数のグロープラグ１（ａ〜ｄ）の通電制御をする場合について説明する。
上記実施形態と同様に、１つのグロープラグ毎に電流検出手段２２、電流増幅手段２３、第１の比較器２４、及び、第２の比較器２５を設けても良いが、本実施形態のように、１組の電流検出手段２２、電流増幅手段２３、第１の比較器２４、第２の比較器２５を複数のグロープラグに対して共用し、電流切換手段２９を設けて、気筒順にグロープラグ１（ａ〜ｄ）に流れる電流を切り換えながら検出して閾値判定し、それぞれのグロープラグ１（ａ〜ｄ）に応じた個別駆動信号ＩＳＩ（ａ〜ｄ）とする構成としても良い。
また、一つの比較器の反転入力（Ｖ−）に複数の閾値電圧を入力し、閾値のチャンネルを切り換えることによって、より精度の高い閾値判定を行うことも可能となる。
複数の閾値判定手段を設けることにより、第２の実施形態と同様に、断線異常と再起動時とを明確に区別して判定することが可能となり、加えた、複数の閾値判定手段によって、駆動信号の切り換えを複数行うことにより、予熱制御と温度維持制御との間に、第２の予熱制御を設けて、最大電力よりは低い電力で、温度維持制御よりは高い電力で通電することにより、グロープラグの過昇温を抑制しつつさらに早期の昇温を実現することも可能となる。

時間閾値判定手段３０をＥＣＵ３側に設けることにより、外気温、電源電圧や、再通電の有無等の運転状況を示すより多くの情報を利用でき、機関の運転状況に応じた時間閾値Ｔ_ＪＤＧを選択可能となるので、グロープラグ異常検出装置６の信頼性がさらに向上する。
また、ＥＣＵ３とＧＣＵ２との間で送受信されるデータは、駆動信号ＳＩ及び自己診断信号ＤＩのみであり、従来のように電流値や電圧値等のアナログデータをデジタルデータに変換して送信することはないので、通信速度の速い高額な通信手段を設ける必要がなく、簡易な構成で信頼性の高いグロープラグ異常検出装置が実現できる。
したがって、上記実施形態に示したように、時間閾値設定手段３１と時間閾値判定手段３０とを、ＥＣＵ３側に設け、プラグ電流閾値判定手段２４を、ＧＣＵ２側に設け、プラグ電流閾値判定手段２３によって予熱時と判定したときには、自己診断信号ＤＩとして、予熱中信号をＧＣＵ２からＥＣＵ３に発信し、温度維持時と判定したときには、予熱中信号を停止し、時間閾値判定手段３０は、予熱中信号の有無によって切換時間Ｔ_Ｓを特定するように構成するのが望ましいが、ＧＣＵ２のメモリや演算処理能力に余裕が持てる場合には、時間閾値判定手段３０をＧＣＵ２側に設けた構成としても良い。

また、ＥＣＵ３は、予熱中信号を検出したときには、機関５の始動クランキングを許可しないように構成しても良い。
予熱制御中の始動クランキングを禁止することにより、突入電流の大きい予熱制御中にクランキングが同時に行われることがないので、一時的な電源容量の急低下を招く虞がなく、安定した状態でグロープラグ通電制御装置６の異常を検出することができるので、電源容量低下による誤判定が回避され、グロープラグ異常検出装置６の信頼性が向上する。
加えて、同時クランキングによる予熱速度の低下を招く虞がなく、早期にグロープラグ１の温度を目標温度に上昇させることができる。
さらに、予熱制御が所定の時間内に完了せず、予熱時間閾値を超え時間閾値判定手段３０によって予熱時間過長異常と判定された場合は、警告灯を点灯表示する等、異常を通知した上で始動クランキングを許可することもできる。
このような構成とすれば、緊急避難的に駆動を許可して異常検出時にエンジンが始動できなくなるのを回避し、ユーザーにグロープラグ１の異常を警告し早期の交換を促すことができる。

本発明は、上記実施形態に限定するものではなく、グロープラグ通電制御装置に設けた閾値判定手段によって判定したグロープラグの判定結果にしたがって最大電力を供給する予熱制御と、ＥＣＵによって算出された目標温度の維持を図る温度維持制御との切り換えを行うと共に、機関の運転状況に応じた所定の時間閾値を設定する時間閾値設定手段と、通電開始から温度維持制御に切り換えられるまでの切換時間と所定の時間閾値との比較によって、切換時間が所定の時間閾値の範囲内であるときは予熱正常と判断し、それ以外は予熱異常と判断する時間閾値判定を駆動信号の発信周期毎に行う時間閾値判定手段を具備することによって予熱制御時におけるグロープラグ及びグロープラグ通電制御装置の異常を早期に検出しようとする本発明の趣旨に反しない限りにおいて適宜変更可能である。

例えば、本発明は発熱体としてセラミックグロープラグの通電制御に特に好適なものであるが、金属発熱体を有するグロープラグの通電制御に用いても良い。

１ グロープラグ
２１０ スイッチング手段
２ グロープラグ通電制御装置（ＧＣＵ）
３ 電子制御装置（ＥＣＵ）
３０ 時間閾値判定手段（Ｓ２００〜Ｓ２９０）
Ｓ２３０ 通電時間計測手段
３１ 時間閾値設定手段
５ ディーゼル燃焼機関
６ グロープラグ異常検出装置
＋Ｂ 制御電源
ＢＡＴＴ 駆動電源
ＳＩ 駆動信号
Ｉ_ＧＬ プラグ電流
Ｖ_ＲＥＦ 電圧閾値
ＴＭＰ_ＴＲＧ 目標温度
Ｄ_０ 予熱制御
Ｄ_１ 温度維持制御
Ｔ_ＪＤＧ 時間閾値
Ｔ_Ｓ 切換時間
ｍａｘＴ_ＪＤＧ 最長予熱時間
ｍｉｎＴ_ＪＤＧ 最短予熱時間

特開２００１−６６３２９号公報 特開２００８−３１９７９号公報 特開２００８−２９７９２５号公報 特開２００３−２４７７２１号公報 特開２００５−１４７５３３号公報

Claims (6)

1. ディーゼル燃焼機関の気筒毎に設けられたグロープラグと電源との間に設けたスイッチング手段を駆動信号によって開閉駆動して、上記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の異常を検出するグロープラグ異常検出装置であって、
   上記グロープラグに流れるプラグ電流を電圧変換し所定の電圧閾値との比較によって上記グロープラグの状態を閾値判定するプラグ電流閾値判定手段と、
   その判定結果にしたがって最大電力を供給する予熱制御と、
   上記機関の運転を制御する電子制御装置によって算出された目標温度の維持を図る温度維持制御との切り換えを行う駆動切換制御手段と、
   上記機関の運転状況に応じた所定の時間閾値を設定する時間閾値設定手段と、
   通電開始から温度維持制御に切り換えられるまでの切換時間と所定の時間閾値との比較によって、切換時間が所定の時間閾値の範囲内であるときは予熱正常と判断し、それ以外は予熱異常と判断する時間閾値判定を上記駆動信号の発信周期毎に行う時間閾値判定手段とを具備し、
   上記目標温度に対して、所定の温度だけ低い温度において上記グロープラグに流れるプラグ電流を第１の電圧閾値とし、
   上記目標温度における上記グロープラグに流れるプラグ電流を第２の電圧閾値とし、
   上記切換時間が上記所定の時間閾値以下であっても、上記プラグ電流が上記第２の電圧閾値以上である場合には、再起動時であると判断して予熱正常と判定し、
   上記切換時間が上記所定の時間閾値以下で、かつ、上記プラグ電流が上記第の電圧閾値より低い場合は、断線異常であると判断して予熱異常と判定することを特徴とするグロープラグ異常検出装置。
2. 上記時間閾値判定手段は、時間閾値として、最長予熱時間と、最短予熱時間とを具備し、上記予熱制御が継続される時間が最長予熱時間よりも長いときには、予熱時間過長異常と判定し、上記切換時間が最短予熱時間よりも短いときには、予熱時間過短異常と判定する請求項１に記載のグロープラグ異常検出装置。
3. 上記目標温度に対して、所定の温度だけ低い温度において上記グロープラグに流れるプラグ電流に対応する値を上記所定の電圧閾値とする請求項１又は２に記載のグロープラグ異常検出装置。
4. 上記時間閾値設定手段と上記時間閾値判定手段とを、上記電子制御装置側に設け、
   上記電流閾値判定手段を、上記グロープラグ通電制御装置側に設け、
   上記電流閾値判定手段によって上記予熱時と判定したときには、自己診断信号として、
   予熱中信号を上記グロープラグ通電制御装置から上記電子制御装置に発信し、
   上記温度維持時と判定したときには、該予熱中信号を停止し、
   上記時間閾値判定手段は、上記予熱中信号の有無によって切換時間を特定する請求項１ないし３のいずれか１項に記載のグロープラグ異常検出装置。
5. 上記電子制御装置は、上記予熱中信号を検出したときには、上記機関の始動クランキングを許可しないことを特徴とする請求項１ないし４に記載のグロープラグ異常検出装置。
6. 上記予熱制御が所定の時間内に完了せず、上記時間閾値判定手段によって予熱時間過長異常と判定された場合は、異常を通知した上で始動クランキングを許可する請求項５に記載のグロープラグ異常検出装置。

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