JP5810878B2 - 発熱体通電制御システム - Google Patents

Description

本発明は、発熱体制御システムに係り、複数の気筒を有する内燃機関の気筒毎に設けた発熱体への通電を個別の発熱体通電制御装置によって制御する発熱体通電制御システムにおける異常検出に関し、特に、ディーゼル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システムに好適なものである。

従来、例えば、ディーゼル燃焼機関の着火を補助する発熱体であるグロープラグへの通電を制御するグロープラグ通電制御装置（以下、ＧＣＵと略す）として、グロープラグと電源との間にスイッチング素子を設け、機関の運転状況に応じてＥＣＵから発信される駆動信号にしたがって、ＭＯＳＦＥＴ等のスイッチング素子を開閉してグロープラグへの通電を制御するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

近年、大電流を供給して早期の昇温を可能とする、低定格のセラミックグロープラグが用いられるようになっており、これに伴い、グロープラグへの通電を制御するスイッチング素子の発熱量も増加する傾向にある。
ところが従来のＧＣＵでは、複数のグロープラグを１つのＧＣＵ内に複数のスイッチング素子を設けて制御しており、放熱性を良好にして複数のスイッチング素子から発生する熱の影響を互いに少なくするため装置が大型化する虞がある。

そこで、複数の気筒毎に設けられたグロープラグに対して、それぞれを独立して制御するＧＣＵを個別に設けることによって、複数のＧＣＵからの発熱が互いに影響を及ぼさないようにして、更なる小型化や装置の簡素化を実現できると期待されている。

特許文献２には、グロープラグユニットを制御線路に接続するための入力端を有するグロープラグユニットであって、前記制御線路を介して前記グロープラグユニットのグロープラグが駆動制御される形式のグロープラグユニットにおいて、前記グロープラグユニットは出力端を有し、該出力端を介して少なくとも１つの別のグロープラグユニットが前記制御線路と接続されることを特徴とし、複数のグロープラグユニットを直列に接続して配線コストを低減できることが開示されている。

特許文献２にあるように、ＧＣＵに別のＧＣＵと接続するための出力端を設けると共に、抵抗素子（レジスタ）、誘導素子（インダクタ）、又は、容量素子（キャパシタ）のいずれかを設け、各ＧＣＵを直列に接続したときに、気筒位置に応じて変化する抵抗値（レジスタンス）、誘導係数（インダクタンス）、又は、静電容量（キャパシタンス）のいずれかを検出することによって、各ＧＣＵが自己の搭載された気筒位置を認識することが可能となる。
しかし、ＧＣＵの入力端と別のＧＣＵの出力端とを繋ぐ制御線路に断線や、コネクタの外れ等が生じた場合には、断線部の下流側となるＧＣＵとＥＣＵとの接続が断たれ、断線部の下流側となるグロープラグのすべてに通電されなくなる。

一方、ＧＣＵには、グロープラグの抵抗値の変化等を読み取り、グロープラグの劣化、断線、過電流等の何らかの異常を検出してハイ・ローの二値によって異常の有無を示す自己診断信号ＤＩを出力し、ＥＣＵ側に伝達する自己診断装置（ＤＩＵ）が設けられている。このようなＤＩＵの出力端子には、一般的に、オープンコレクタ型（オープンドレイン型を含む）のトランジスタが用いられ、ＥＣＵ側において電源にプルアップすることで、ＥＣＵ側に自己診断信号ＤＩを伝達している。
この自己診断出力用のトランジスタは、何らかの異常が検出されたときにはオフとなりハイ側に出力され、正常時にオンとなりロー側に出力され、ハイ・ローの二値のデータからなるデータコードを形成することができる。

特許文献２のように、複数のＧＣＵが直列に接続されている場合、それぞれのＤＩ出力端子が並列に接続されワイヤードオア回路を構成するように内部回路を形成して、それぞれの自己診断信号ＤＩを気筒順に出力させ、その論理和をＥＣＵ側で認識させることにより、複数のデータコードを重畳的に送信して気筒別の異常検出を図ることが可能である（図９参照）。

一方、特許文献２にあるように、ＧＣＵを直列につないだときに 途中の配線経路で断線が生じた場合に、断線の発生した部分よりも下流側となるＧＣＵの自己診断出力は全てハイ側に固定されるので、グロープラグに異常がなくても異常と判定され、通電が全く行われなくなり、また、ＧＣＵを直列につないだときに、途中の配線経路で地絡が生じた場合には、気筒位置を判定するのに直列に接続される抵抗素子の数が変わることで、気筒位置を示す電位が変わり、ＥＣＵに誤ったダイアグ情報が出力されることが起こりうると考えられる（図１０参照）。
以上から、ＧＣＵを直列にした時に、断線が生じると、断線以降の正常なＧＣＵへの通電を止めてしまい、さらに、配線経路の途中で地絡が生じた場合には誤ったダイアグ信号を出力する虞がある。

さらに、特許文献２にあるように、グロープラグへの通電を制御するための制御信号の伝送と、位置評価のための制御信号の伝送と、自己診断結果の伝送と、グロープラグへの電力の供給とを共通の制御線路を介して重畳的に行った場合、フィルタを介して信号を分離する必要がある。
特に、セラミックグロープラグのように、通電開始直後の抵抗値と昇温後の抵抗値の差が大きい場合、電流変化によるノイズが発生し易く、上述の信号分離のためのフィルタに加えて、ノイズ除去のためのフィルタを設ける必要があり、体格の増加を招く虞がある。

そこで、上述のような弊害を避けるために、従来の、グロープラグ通電制御システムにおいて、気筒位置判定手段を廃し、駆動信号ＳＩ、自己診断信号ＤＩ、エネルギ供給をそれぞれ独立した配線経路（駆動信号線ＷＩＲ_ＳＩ、自己診断信号線ＷＩＲ_ＤＩ、動力線ＷＩＲ_ＢＡＴ）を介して、電源及びＥＣＵとＧＣＵとを接続することが考えられる。
しかし、各ＧＣＵの自己診断結果が同時に出力されたときに、負論理が優先されるため、一つのＧＣＵで異常が発生していても、他のＧＣＵが正常な場合には、ＥＣＵ側に伝達される論理和が常にロー出力となり、正常な状態を示すことになってしまう虞がある（図１１、図１２参照）。

そこで、本発明は、かかる実情に鑑み、エンジン制御装置の多ポート化や配線の複雑化を招くことなく、複数の気筒を有する内燃機関の気筒毎に設けたグロープラグへの通電をそれぞれのグロープラグに個別に設けたグロープラグ通電制御装置によって行うに際して、各グロープラグ通電制御装置が自身の気筒位置を認識しているか否かに拘わらず、結線の外れ、断線の有無、グロープラグの劣化、過電流等の異常の有無を確実に検出できるグロープラグ通電制御システムとその制御方法を提供することを目的とする。

請求項１の発明では、複数の気筒からなる内燃機関の気筒毎に設けられた発熱体と電源との間にそれぞれ独立して発熱体通電制御装置を設け、該発熱体通電制御装置に設けた開閉素子を上記機関の運転を制御するエンジン制御装置から発信される駆動信号に基づいて開閉駆動して、上記発熱体への通電を個別に制御する発熱体通電制御システムであって、上記発熱体通電制御装置が、発熱体の異常の有無を検出して、その結果を自己診断信号として出力する自己診断装置を具備し、
少なくとも、該自己診断装置を、上記エンジン制御装置に直接接続する自己診断信号主配線と、該自己診断信号主配線から枝分かれして、上記複数の発熱体通電制御装置に接続する自己診断信号副配線とによって接続すると共に、上記自己診断信号主配線を上記エンジン制御装置の側で、プルアップ抵抗を介して電源に接続し、上記自己診断信号副配線を、それぞれの発熱体通電制御装置に設けたオープンコレクタ型のトランジスタのコレクタ、又は、オープンドレイン型のトランジスタのドレインに接続し、該トランジスタのエミッタ、又は、ソースと接地との間に所定の自己診断電流を発生する定電流電源を介装して、上記複数の自己診断装置の出力端子を並列に接続せしめ、その出力結果に応じて、それぞれの自己診断装置に上記自己診断電流が流れたときに、それぞれの出力端子に流れる自己診断電流によって生じる電圧降下の和に応じて上記プルアップ抵抗に発生する電圧を検出して、検出された電圧レベルの変化によって異常の有無を判定する。

請求項１の発明によれば、複数の発熱体通電制御装置に設けられた自己診断装置の自己診断出力がワイヤードオア回路を形成ながらも、ハイ・ローの二値で異常の有無を判断するのではなく、それぞれの自己診断装置に流れる電流和によって生じる電圧降下を定量的に検出することができるので、電源と発熱体通電制御装置との間を繋ぐ配線経路で断線が生じた場合に、断線本数に応じて上記定電流電源に流れる自己診断電流の量が定量的に変化し、気筒位置の判定手段を設けていない極めて簡素な構成においても、配線経路における断線の有無を速やかに検出することができる。

請求項２の発明では、上記複数の発熱体通電制御装置において、それぞれの上記自己診断装置が、上記駆動信号の立下がり、又は、立上がりに同期して異常の有無を判定する自己診断を開始し、それぞれの診断結果に応じて、上記自己診断用のトランジスタを開閉して、自己診断信号の開始を示すスタートビットから自己診断信号の終了を示すストップビットまでの間に所定のデータビットとエラービットとを含むダイアグコードを形成し、該ダイアグコードに応じて、上記定電流電源から自己診断電流を流し、上記エンジン制御装置において、上記自己診断電流と上記プルアップ抵抗との積によって求められる電圧を検出できる電圧を第１の閾値電圧とし、上記プルアップ抵抗の接続された電源の電圧から、上記自己診断電流と上記プルアップ抵抗との積によって求められる電圧分だけ降下した電圧を検出できる電圧を第２の閾値電圧とし、上記スタートビットと最初のデータビットに対応し、上記それぞれの出力端子に流れる自己診断電流によって生じる電圧降下の和に応じて上記プルアップ抵抗に発生する電圧が、第１の閾値電圧を超えず、かつ、上記エラービットに対応し、上記それぞれの出力端子に流れる自己診断電流によって生じる電圧降下の和に応じて上記プルアップ抵抗に発生する電圧が上記第２の閾値電圧以上の場合には、正常と判定し、上記スタートビットと最初のデータビットに対する上記それぞれの出力端子に流れる自己診断電流によって生じる電圧降下の和に応じて上記プルアップ抵抗に発生する電圧が、上記第１の閾値電圧を超えず、かつ、上記エラービットに対応し、上記それぞれの出力端子に流れる自己診断電流によって生じる電圧降下の和に応じて上記プルアップ抵抗に発生する電圧が、上記第２の閾値を越えない場合には、動作環境異常と判定し、上記スタートビットと最初のデータビットに対応し、上記それぞれの出力端子に流れる自己診断電流によって生じる電圧降下の和に応じて上記プルアップ抵抗に発生する電圧が、第１の閾値電圧を超え、かつ、上記エラービットに対応し、上記それぞれの出力端子に流れる自己診断電流によって生じる電圧降下の和に応じて上記プルアップ抵抗に発生する電圧が第２の閾値電圧を超える場合には、配線経路断線異常と判定し、上記スタートビットと最初のデータビットに対応し、上記それぞれの出力端子に流れる自己診断電流によって生じる電圧降下の和に応じて上記プルアップ抵抗に発生する電圧が、第１の閾値電圧を超え、かつ、上記エラービットに対応し、上記それぞれの出力端子に流れる自己診断電流によって生じる電圧降下の和に応じて上記プルアップ抵抗に発生する電圧が第２の閾値電圧以下の場合には、発熱体の異常と判定する。

請求項２の発明によれば、極めて簡易な構成により、上記エンジン制御装置から上記発熱体通電制御装置までの配線経路における断線の検出と、発熱体の劣化、過電流の発生、端子間短絡、地絡、断線等の発熱体、及び、発熱体通電制御装置内で発生した異常の検出とを区別して認識することができる。

請求項３の発明では、上記内燃機関がディーゼル燃焼機関であり、上記発熱体が、通電により発熱すると共にその抵抗値が自己の発熱温度に応じて正の相関をもって変化するセラミック発熱体、又は、金属発熱体を含むグロープラグである。

請求項３の発明によれば、ディーゼル燃焼機関の気筒毎に設けたセラミックグロープラグ、又は、メタルグロープラグのいずれにおいても、個々のグロープラグへの通電を個別に制御する上記発熱体通電制御装置と上記グロープラグ並びにこれらを繋ぐ配線経路における異常の有無を速やかに検出することができる。

本発明の第１の実施形態におけるグロープラグ通電制御システムの全体概要を示す構成図。 図１のグロープラグ通電制御システムの要部を示し、（ａ）は、ダイアグ構成を示すブロック図、（ｂ）は、グロープラグ通電制御装置の一例を示す回路図。 本発明の異常判定法を示し、（ａ）は、第１の閾値の設定方法を示す図、（ｂ）は、第２の閾値の設定方法を示す図、（ｃ）は、異常判定方法の一例を示すフローチャート。 比較例１として示す、気筒位置判定手段を備えた従来のグロープラグ通電制御システムの回路図。 比較例２として示す、気筒位置判定手段を備えていない従来のグロープラグ通電制御システムの回路図。 比較例とともに本発明の断線検出に対する効果を示し、（ａ）は、本発明において断線本数に対する検出電圧の変化を示す特性図、（ｂ）は、比較例において断線本数に対する検出電圧の変化を示す特性図。 本発明第１の実施形態におけるグロープラグ通電制御システムの効果を示し、（ａ）は、正常時におけるダイアグコード、（ｂ）は、グロープラグの異常を検出したときにおけるダイアグコードの一例。 本発明第１の実施形態におけるグロープラグ通電制御システムの効果を示し、（ａ）は、主配線経路の断線検出時におけるダイアグコードの一例、（ｂ）は、副配線形路の断線検出時におけるダイアグコードの一例。 比較例１の効果を示し、（ａ）は、正常時におけるダイアグコード、（ｂ）は、異常検出時におけるダイアグコードの一例。 比較例１の問題点を示し、（ａ）は、配線経路途中の断線発生時におけるダイアグコード、（ｂ）は、配線経路途中の地絡発生時におけるダイアグコードの一例。 比較例２の問題点を示し、（ａ）は、正常時におけるダイアグコード、（ｂ）は、異常検出時におけるダイアグコードの一例。 比較例２の問題点を示し、（ａ）は、主配線経路の断線発生時におけるダイアグコードの一例、（ｂ）は、副配線形路の断線発生時におけるダイアグコードの一例。 （ａ）、（ｂ）は、本発明のグロープラグ通電制御システムの変形例を示す構成図。 本発明の第２の実施形態における実施形態におけるグロープラグ通電制御システムの全体概要を示す構成図。 本発明の第２の実施形態におけるグロープラグ通電制御システムの効果を示し、（ａ）は、正常時におけるダイアグコード、（ｂ）は、異常検出時におけるダイアグコードの一例。 本発明の第２の実施形態におけるグロープラグ通電制御システムの効果を示し、（ａ）は、主配線経路の断線検出時におけるダイアグコードの一例、（ｂ）は、副配線経路の断線検出時におけるダイアグコードの一例。

図１、図２を参照して、本発明の第１の実施形態における発熱体通電制御システムの概要について、通電により発熱すると共に、その抵抗値が自己の発熱温度に応じて正の相関をもって変化する、セラミック発熱体、又は、金属発熱体を含むグロープラグ１０を発熱体とし、発熱体通電制御装置として設けたグロープラグ通電制御装置（以下、適宜、ＧＣＵと称する。）３０、及び、発熱体として設けたグロープラグ１０の異常について、グロープラグ１０の異常の有無のみならず、グロープラグ１０とＧＣＵ３０との間の配線経路における異常の有無を速やかに検出可能なグロープラグ通電制御システム１００を例として説明する。
なお、本発明において、抵抗温度特性として正の相関をもって変化するものであれば、発熱体を特に限定するものでなく、公知のセラミックグロープラグ、メタルグロープラグについて適宜採用し得るものである。
具体的には、セラミック発熱体として、例えば、窒化珪素、炭化タングステンの混合焼結体からなる導電性セラミックを略Ｕ字形に形成し、タングステンなどの耐熱性金属材料からなる一対のリード線を接続し、窒化珪素等の絶縁性セラミックで覆い、略柱状に形成し、リード部に接続する端子を外部に引き出し、これを略有底筒状の金属製のハウジング内に収容して、一方の端子をＧＣＵ３０の出力端子に接続し、他方の端子をハウジングを介して接地して制御部一体型のセラミックグロープラグとすることができる。
また、金属発熱体として、例えば、鉄・クロム・アルミニウム合金、鉄・クロム合金、ニッケル・クロム合金等の抵抗材料が用いられ、コイル状に形成され、マグネシア粉末等の絶縁材料と共に有底筒状の金属製のハウジングに収容し、一端を外部に引き出してＧＣＵ３０と接続可能として、他方をハウジングを介してＧＮＤに接続して、制御部一体型のメタルグロープラグとすることができる。

図１は、全体概要を示し、図２（ａ）は、本発明の要部であるダイアグ構成を示すブロック図を示し、（ｂ）は、グロープラグ通電制御装置の一例を示す回路図である。本発明に係るグロープラグ通電制御システム１００は、複数の気筒からなるディーゼル燃焼機関７０の気筒毎（＃１〜＃ｎ）に設けられたグロープラグ（以下、ＧＰと称す。）１０_（１）〜１０_（ｎ）と電源８０との間にそれぞれ独立してグロープラグ通電制御装置（以下、ＧＣＵと称す。）３０_（１）〜３０_（ｎ）が設けられている。

さらに、それぞれのＧＣＵ３０_（１）〜３０_（ｎ）には、半導体を有する開閉素子（例えば、ｎ―チャンネルパワーＭＯＳＦＥＴ等、以下ＭＯＳと称す。）３３_（１）〜３３_（ｎ）が用いられている。
各ＭＯＳ３３_（１）〜３３_（ｎ）は、機関７０の運転を制御するエンジン制御装置（以下、ＥＣＵと称す。）６０から発信される駆動信号（ＳＩ）に基づいて駆動回路（以下、ＤＲＶと称す。）３２によって開閉駆動され、ＧＰ１０_（１）〜１０_（ｎ）への通電を個別に制御している。

さらに、本発明のグロープラグ通電制御システム１００は、ＧＣＵ３０_（１）〜３０_（ｎ）が、それぞれの駆動制御するＧＰ１０_（１）〜１０_（ｎ）に発生する異常の有無を検出して、その結果を自己診断信号（以下、ＤＩと称す。）として出力する自己診断装置（以下、ＤＩＵと称す。）３６_（１）〜３６_（ｎ）を具備する。
ＤＩＵ３６_（１）〜３６_（ｎ）は、少なくとも、ＥＣＵ６０に直接接続する自己診断信号主配線ＷＩＲ_ＤＩ（Ｍ）と、自己診断信号主配線ＷＩＲ_ＤＩ（Ｍ）から枝分かれして、複数のＧＣＵ３０_（１）〜３０_（ｎ）のそれぞれに接続する自己診断信号副配線ＷＩＲ_ＤＩ（Ｓ）とによって接続されている。
さらに、自己診断信号主配線ＷＩＲ_ＤＩ（Ｍ）をＥＣＵ６０側で、プルアップ抵抗Ｒ_ＥＣＵを介して電源＋Ｖ_Ｂに接続されている。

また、自己診断信号副配線ＷＩＲＤＩ（Ｓ）は、各ＧＣＵ３０_（１）〜３０_（ｎ）に設けたオープンドレイン型のトランジスタＴｒ３６１のドレインに接続し、トランジスタＴｒ３６１のソースと接地ＧＮＤとの間に所定の自己診断電流Ｉ_ＤＩＡＧを発生する定電流電源３６２が介装してある。
さらに、複数のＧＣＵ３０_（１）〜３０_（ｎ）のそれぞれに設けたＤＩＵ３６の出力端子ＤＩが、並列に接続されている。
複数のＤＩＵ３６_（１）〜３６_（ｎ）の出力結果Ｖ _ＤＩ に応じて、それぞれのＤＩＵ３６_（１）〜３６_（ｎ）に自己診断電流Ｉ_ＤＩＡＧが流れたときに、プルアップ抵抗Ｒ_ＥＣＵに発生する電圧Ｖ_ＥＣＵを検出して、検出された電圧レベルの変化によって異常の有無を判定することを特徴とする。具体的な判定方法は、図３を参照して後述する。

なお、本実施形態においては、ＤＩ出力端子として、オープンドレイン型のトランジスタＴｒ３６１を用いた構成を示したが、本発明において、トランジスタの種類を限定するものではなく、オープンドレイン型を含め、出力端子として広く一般的に用いられている、いわゆるオープンコレクタ型のトランジスタを用いることができる。
また、複数のオープンコレクタ型のトランジスタの出力を並列に接続してワイヤードオア回路を形成し、電源にプルアップすることで、論理和を得ることは一般的に行われているが、本発明においては、それに加え、エミッタ（ドレイン）側に、定電流電源３６２が設けてあり、従来あるようなハイ・ローの２値の論理和を得るのではなく、それぞれの出力端子に流れる自己診断電流Ｉ_ＤＩＡＧによって生じる電圧降下ΔＶ_ＤＩ（＝Ｒ_ＥＣＵ×Ｉ_ＤＩＡＧ）の和に応じて検出される検出電圧Ｖ_ＥＣＵ、又は、電圧降下ΔＶ_ＥＣＵを定量的に検出可能とし、異常の有無、及び、異常発生回路数の検出を行っている。

本発明のグロープラグ通電制御システム１００では、詳述略の複数（ｎ気筒）の気筒を有するディーゼル燃焼機関７０の気筒（＃１〜＃ｎ）毎に設けたグロープラグ１０_（１）〜１０_（ｎ）への通電を各グロープラグ通電制御装置（ＧＣＵ）３０_（１）〜３０_（ｎ）によって個別に制御している。
また、本実施形態においては、通電により発熱する公知の発熱体を備えたグロープラグ１０_（１）〜１０_（ｎ）とＧＣＵ３０_（１）〜３０_（ｎ）とが、略有底筒状のハウジング２０_（１）〜２０_（ｎ）内に一体的に収容され、制御部一体型グロープラグ１_（１）〜１_（ｎ）を構成している。

制御部一体型グロープラグ１_（１）〜１_（ｎ）は、直接ＥＣＵ６０及び電源８０に繋がる主配線（駆動信号線ＷＩＲ_ＳＩ（Ｍ）、自己診断信号線ＷＩＲ_ＤＩ（Ｍ）、動力線ＷＩＲ_ＢＡＴ（Ｍ））と、各ＧＣＵ３０_（１）〜３０_（ｎ）に枝分かれして接続される副配線（駆動信号線ＷＩＲ_ＳＩ（Ｓ）、自己診断信号線ＷＩＲ_ＤＩ（Ｓ）、動力線ＷＩＲ_ＢＡＴ（Ｓ））を介してＥＣＵ６０及び電源８０に対して並列となるように接続され、内燃機関７０の各気筒＃１〜＃ｎにおいて、図略のシリンダヘッドに螺結・固定されたハウジング２０_（１）〜２０_（ｎ）を介して接地状態となっている。
なお、図１、図２において、便宜上、複数の気筒（＃１〜＃ｎ）に設けられた制御部一体型グロープラグ１、及び、その構成要素であるＧＰ１０、ハウジング２０、ＧＣＵ３０に対して、それぞれの気筒位置（＃１〜＃ｎ）に対応して（１）〜（ｎ）の枝番を付してあるが、本発明において、気筒位置によって、制御部一体型グロープラグ１に構成の違いを設ける必要はなく、すべての気筒（＃１〜＃ｎ）に対して、全く同じ構成のものが配設されている。

本発明においては、後述するＤＩＵの自己診断出力を、従来のようなハイ・ローによる二値判定ではなく、自己診断用定電流電源Ｉ_ＤＩＡＧを設けることによって、従来行われているのと同様、ＧＰ１０_（１）〜１０_（ｎ）に流れる電流値Ｉ_ＧＰの変化を検出して、ＧＰ１０_（１）〜１０_（ｎ）の劣化やＧＣＵ３０_（１）〜３０_（ｎ）内の断線を検出するだけでなく、ＥＣＵ６０と各制御部一体型グロープラグ１_（１）〜１_（ｎ）と間を繋ぐ配線（特に、自己診断信号主配線ＷＩＲ_ＤＩ（Ｍ）、自己診断信号副配線ＷＩＲ_ＤＩ（Ｓ））の結線外れや断線等によるＤＩＵ３６の停止等の異常が発生したときに、異常の発生した気筒数に応じて定量的に変化する電圧Ｖ_ＥＣＵのレベルを定量的に検出することが可能となっており、極めて簡単な構成であるのも拘わらず、速やかに、しかも、確実に、異常の有無を検出し、ＥＣＵ側に伝達することが可能となっているものである。

ＥＣＵ６０は、内燃機関７０の運転状況に応じて、駆動信号ＳＩを算出し、駆動信号主配線ＷＩＲ_ＳＩ（Ｍ）、及び、駆動信号副配線ＷＩＲ_ＳＩ（Ｓ）を経由して各ＧＣＵ３０_{（１〜ｎ）}に出力すると共に、自己診断信号主配線ＷＩＲ_ＤＩ（Ｍ）、及び、自己診断信号副配線ＷＩＲ_ＤＩ（Ｓ）を介して接続された各ＧＣＵ３０_{（１〜ｎ）}の異常の有無を、後述する異常検出方法によって速やかに検出する。
ＥＣＵ６０は、キースイッチＳＷ、及び、ヒューズＦを介してバッテリ等の電源８０に接続されている。
一方、枝分かれするように結線された副動力線ＷＩＲ_ＢＡＴ（Ｓ）を介して並列に接続された複数の制御部一体型グロープラグ１ _（１）〜１ _（ｎ）が１本の主動力線ＷＩＲ_ＢＡＴ（Ｍ）に集約され、ヒューズＦを介して、電源８０に接続されており、常に駆動電圧ＢＡＴが印加された状態となっており、ＥＣＵ６０の立ち上がりに応じて直ちにグロープラグ１ _（１）〜１ _（ｎ）への通電を開始できる状態となっている。

ＧＣＵ３０の構成について詳述する。ＧＣＵ３０は、入力処理部３１、ＤＲＶ３２、ＭＯＳ３３、抵抗値算出回路３４、フィードバック制御部３５、ＤＩＵ３６によって構成されている。
入力処理部３１は、ＥＣＵ６０から、駆動信号ＳＩの入力を受け、ＤＲＶ３２に駆動信号ＳＩを伝達すると共に、駆動信号ＳＩの立下がり、又は、立上がりのエッジＥＤＧ_ＳＩを検出し、ＤＩＵ３６の判定開始の基準を発生させる。
ＤＲＶ３２は、ＥＣＵ６０から入力された駆動信号ＳＩにしたがって、ＭＯＳ３３を開閉駆動するための駆動電圧Ｖ_ＧＧを発生させる。
ＭＯＳ３３は、電源８０から印加された電源電圧ＢＡＴのＧＰ１０への印加と遮断とを切り換えて、ＧＰ１０の発熱温度を所定の温度に維持する。
本実施形態においては、ＭＯＳ３３として、ｎ−チャンネルパワーＭＯＳＦＥＴを、ＧＰ１０の上流側（ハイサイド）に配設した例を示してあるが、本発明においては、ｎ−チャンネルパワーＭＯＳＦＥＴに限定するものではなく、ｐ−チャンネルパワーＭＯＳＦＥＴを用いても良いし、ＧＰ１０の下流側（ローサイド）に設けた構成としたり、ＭＯＳＦＥＴのみならず、ＩＧＢＴ等のパワーデバイスを用いたりしても良く、その際、ＤＲＶ３２から供給される駆動電圧Ｖ_ＧＧの発生方法を適宜変更することによって半導体開閉素子３３の種類の違いに対応することができる。

なお、本実施形態において、ＭＯＳ３３を構成する半導体セルの一部を利用してカレントミラー回路を形成し、ＭＯＳ３３に流れる電流Ｉ_ＧＰを検出するためのセンスＭＯＳとし、電流検出手段としてシャント抵抗を設け、その両端の電位差から、ＧＰ１０に流れるプラグ電流Ｉ_ＧＰとＧＰ１０に印加されるプラグ電圧Ｖ_ＧＰとを検出して、検出抵抗値算出回路（以下、ＤＴＣと称す。）３４に入力して、ＧＰ１０の抵抗値Ｒ_ＧＰを算出している。
また、本実施形態においては、通電時にセンスＭＯＳに流れる電流によってＧＰ１０の抵抗値Ｒ_ＧＰを算出する方法を示しているが、本発明において、ＧＰ１０の抵抗値Ｒ_ＧＰを検出する方法を限定するものではなく、例えば、ＧＰ１０への通電が行われていないときに、ＧＰ１０が発熱しない程度の極めて微弱な電流をＧＰ１０に供給することができる定電流電源を設けて、そのときの電流値Ｉ_ＧＰからＧＰ１０の抵抗値Ｒ_ＧＰを算出するようにしても良い。

ＤＴＣ３４によって算出された抵抗値Ｒ_ＧＰは、フィードバック制御部３５に入力され、ＧＰ１０の抵抗温度特性に応じて設定される目標温度における基準抵抗値Ｒ_Ｃを閾値として比較され、ＤＲＶ３２にフィードバックされ、抵抗値Ｒ_ＧＰが基準抵抗値Ｒ_Ｃと一致するように、ＤＲＶ３２をオンオフさせ、発熱温度と目標温度とが一致するように温度制御に利用される。
例えば、実際に検出された抵抗値Ｒ_ＧＰと、所定の目標温度における基準抵抗値Ｒ_Ｃとを比較して、抵抗値Ｒ_ＧＰが基準抵抗値Ｒ_Ｃ以上の場合には、目標温度に達しているものとしてＧＰ１０への通電を停止し、抵抗値Ｒ_ＧＰが基準抵抗値Ｒ_Ｃより低い場合には、目標温度に達していないものとしてＧＰ１０への通電を維持するように、オンオフ信号（ＯＮ／ＯＦＦ）を出力することで、温度センサ等によって目標温度の検出を必要とすることなく、ＧＰ１０の発熱温度を一定の状態に制御することができる。

さらに、ＤＩＵ３６は、ＤＴＣ３４によって算出された抵抗値Ｒ_ＧＰと所定の閾値（例えば、過電流を検出するための過電流検出閾値Ｒ_ＯＶＲ、短絡の有無を検出するためのＲ_ＳＨＴ、接地短絡を検出するための地絡検出閾値Ｒ_ＧＮＤ、断線を検出する断線検出閾値Ｒ_ＣＵＴ、劣化を検出するための劣化検出閾値Ｒ_ＷＲＮ等）との閾値判定を異常判定回路（以下、ＪＤＧと称す。）３６０によって行い、グロープラグ１０の劣化、断線、過電流の発生等の異常を検出し、駆動信号ＳＩの立下がりに同期して、トランジスタＴｒ３６１を開閉して、所定のデータビットから成るダイアグコードを形成する。
このとき、本発明においては、トランジスタＴｒ３６１のソース側には、一定のダイアグ電流Ｉ_ＤＩＡＧを発生する定電流電源Ｉ_ＳＯＲ３６２が設けられているため、正常時には、トランジスタＴｒ３６１がオンとなり、一定の自己診断電流Ｉ_ＤＩＡＧが流れるためプルアップ抵抗Ｒ _ＥＣＵ と自己診断電流Ｉ_ＤＩＡＧとの積に相当する電圧降下ΔＶ_ＩＤを生じ、ＥＣＵ６０側で検出される電圧Ｖ_ＥＣＵは、気筒数に応じた電圧降下ｎ・ΔＶ_ＩＤを生じ（Ｖ_Ｂ−ｎ・Ｒ_ＥＣＵ・Ｉ_ＤＩＡＧ）となる。何らかの異常が発生し。トランジスタＴｒ３６１がオフとなった場合には、その分の電圧降下（ΔＶ_ＩＤ＝Ｉ_ＤＩＡＧ・Ｒ_ＥＣＵ）が生じなくなることなる。

ＥＣＵ６０のＧＮＤ電位と各ＧＣＵ３０ _（１） 〜３０ _（ｎ） のグランド電位との間の電位差が少ない場合には、複数のＧＣＵ３０_（１）〜３０_（ｎ）のＤＩ出力をＥＣＵ６０側で検出する際に、ＥＣＵ側のプルアップ抵抗Ｒ_ＥＣＵの下流端における電圧Ｖ_ＥＣＵによって異常の有無、及び、異常の発生している回路数を定量的に検出することができる。
また、ＥＣＵ６０とＧＣＵ３０と間のＧＮＤ電位差による影響をなくすために、プルアップ抵抗Ｒ_ＥＣＵの両端の電位差ΔＶ_ＥＣＵの電圧レベルによって、より正確に異常の有無、及び、異常の発生している回路数を定量的に検出することができる。

ここで、図３を参照して、本発明のグロープラグ通電制御装置１００に利用可能な異常判定方法について説明する。
本図（ａ）に示すように、複数のＧＣＵ３０_（１）〜３０_（ｎ）の何処かに異常が発生した場合、ＤＩ出力がオフとなるので、その分だけ、電圧降下（Ｒ_ＥＣＵ・Ｉ_ＤＩＡＧ）が発生しなくなり、ＥＣＵ６０で、検出される電圧Ｖ_ＥＣＵは、その分高くなる。
そこで、第１の閾値電圧Ｖ_ＴＨ１として、異常の発生原因に拘わらず、１つの気筒に設けたＧＣＵ３０のＤＩ出力がオフとなり、定電流電源３６２の自己診断電流Ｉ _ＤＩＡＧ が流れなくなったことを検出可能な電圧に設定する。
例えば、バッテリ電圧Ｖ_Ｂが９．０Ｖで、プルアップ抵抗Ｒ_ＥＣＵが１５０Ω、自己診断電流Ｉ_ＤＩＡＧが１０ｍＡであるとして、何らかの異常が発生した場合には、１５０Ω×１０ｍＡ＝１．５Ｖだけ、検出電圧Ｖ_ＥＣＵが高くなる。
したがって、第１の閾値Ｖ_ＴＨ１を０．５Ｖ〜１．０Ｖ程度に設定すれば、電源電圧_ＶＢに±５％程度の変動があったとしても、１．５Ｖ程度の電圧Ｖ_ＥＣＵの変化を確実に検出することができる。

また、本図（ｂ）に示すように、第２の閾値Ｖ_ＴＨ２は、電源電圧Ｖ_Ｂから、１回路分の電圧降下（Ｒ_ＥＣＵ・Ｉ_ＤＩＡＧ）が検出可能な電圧に設定する。
具体的には、電源電圧Ｖ_Ｂが９．０Ｖ、電圧降下が１．５Ｖの場合、第２の閾値Ｖ_ＴＨ２を、例えば、７．６Ｖ〜８．０Ｖ、典型的には、７．８Ｖとすれば、電圧Ｖ _ＥＣＵ において、電源電圧Ｖ_Ｂから１回路分の電圧降下があったときに確実に検出できる。

図３（ｃ）に、本発明のグロープラグ通電制御システム１００に利用可能な異常判定方法の一例をフローチャートで示す。
ＤＩＵ３６に駆動信号ＳＩの立下がりエッジＥＤＧ _ＳＩ が、異常診断が開始されると、ステップＳ１００において、スタートビットから、第１のデータビットにおける電圧Ｖ_ＥＣＵが測定され、ステップＳ１１０において、第１の閾値Ｖ_ＴＨ１との比較が行われ、Ｖ_ＥＣＵ＜Ｖ_ＴＨ１であるなら判定Ｎｏとなり、ステップＳ１２０に進む。
ステップＳ１２０において、正常か動作環境異常かを特定すべく、エラービットＥＲＲ１、ＥＲＲ２における電圧Ｖ_ＥＣＵが測定され、ステップＳ１３０において、第２の閾値Ｖ_ＴＨ２と比較が行われる。
ステップＳ１３０において、Ｖ_ＥＣＵ≧Ｖ_ＴＨ２なら判定Ｙｅｓとなり、ステップＳ１４０に進み、エラービットが出力されていないことから正常と判定される。
ステップＳ１３０において、Ｖ_ＥＣＵ＜Ｖ_ＴＨ２なら判定Ｎｏとなり、エラービットＥＲＲ１、ＥＲＲ２によって異常が示されているので動作環境異常と判定される。
ステップＳ１１０において、Ｖ_ＥＣＵ≧Ｖ_ＴＨ１であるなら、判定Ｙｅｓとなり、何らかの異常があると判断され、ステップＳ１６０に進む。
ステップＳ１６０では、異常の種類を特定すべくエラービットＥＲＲ１、ＥＲＲ２における電圧Ｖ_ＥＣＵが測定され、ステップＳ１７０において、第２の閾値Ｖ_ＴＨ２と比較が行われる。
ステップ１７０において、Ｖ_ＥＣＵ≧Ｖ_ＴＨ２なら判定Ｙｅｓとなり、ステップＳ１８０に進み、エラービットが出力されていないことから、ＧＰ１０の異常ではなく、配線経路の断線であると判定される。
ステップＳ１７０において、Ｖ_ＥＣＵ＜Ｖ_ＴＨ２なら判定Ｎｏとなり、エラービットＥＲＲ１、ＥＲＲ２によってＧＰ１０の異常が示されているのでＧＰ異常と判定される。
必要に応じてステップＳ１００に戻り、異常診断が繰り返される。

ここで、図４を参照して、比較例として示す、従来の自己の気筒位置判定手段ＩＤＵ３７ｚを備え、オープンコレクタ型の出力端子をワイヤードオア接続したＤＩＵ３６ｚを備えたグロープラグ通電制御システム１ｚの概要について説明する。
なお、比較例において、上記実施形態と同様の構成、或いは、対応する構成については、同じ番号を付け枝番としてｚの符号を付してあるので、共通する点については説明を省略し、相違点を中心に説明する。

比較例１として示すグロープラグ通電制御システム１ｚでは、ＥＣＵ６０ｚと、各ＧＣＵ３０ｚ_（１）〜３０ｚ_（ｎ）が一本の信号配線ＷＩＲ_ＭＵＬを介して、直列に接続され、各ＧＣＵ１０ｚ _（１）〜１０ｚ_（ｎ）が各ＧＣＵ３０ｚ_（１）〜３０ｚ_（ｎ）と共に、ハウジング２０ｚ_（１）〜２０ｚ_（ｎ）内に収容されている。
信号配線ＷＩＲ_ＭＵＬには、ＥＣＵ６０ｚから発信される駆動信号ＳＩとＥＣＵ６０ｚに伝送される自己診断信号ＤＩと、ＧＰ１０ｚ_（１）〜１０ｚ_（ｎ）へのエネルギ供給とが重畳的に行われ、詳述略の周波数フィルタによって、ＧＣＵ３０ｚ_（１）〜３０ｚ_（ｎ）内部で分離されるようになっている。

ＤＲＶ３２ｚ_（１）〜３２ｚ_（ｎ）は、駆動信号ＳＩにしたがって、ＭＯＳ３３ｚ _（１）〜３３ｚ_（ｎ）を開閉駆動し、ＧＰ１０ｚ _（１）〜１０ｚ_（ｎ）への通電を制御している。ＤＴＣ３４ｚ _（１）〜３４ｚ_（ｎ）は、ＧＰ１０ｚ _（１）〜１０ｚ_（ｎ）の抵抗値Ｒ_ＧＰを算出している。得られた抵抗値Ｒ_ＧＰは、ＤＩＵ３６ｚ_（１）〜３６ｚ_（ｎ）において異常の有無の判定に利用される。

ＤＩＵ３６ｚ _（１）〜３６ｚ_（ｎ）では、異常の有無に応じてトランジスタＴｒを開閉し、所定のダイアグ抵抗Ｒ_ＤＩＡＧ、及び、プルアップ抵抗Ｒ _ＥＣＵ を介して電源＋Ｂに接続され、トランジスタＴｒのコレクタ端子が並列に接続されワイヤードオア回路を形成している。
ＧＣＵ３０ｚ_（１）〜３０ｚ_（ｎ）の、いずれかのトランジスタＴｒが閉じられたときには、接地ＧＮＤに接地状態となるので、ＥＣＵ６０ｚ側で検出される電圧Ｖ_ＥＣＵは、プルアップ抵抗Ｒ_ＥＣＵとダイアグ抵抗Ｒ_ＤＩＡＧとによって分圧された０に近い値となり、すべてのトランジスタＴｒが開いているときには、バッテリ電圧＋Ｖ_Ｂにプルアップされているので、Ｖ_ＥＣＵは、バッテリ電圧＋Ｖ_Ｂとなり、自己診断出力の論理和は、ハイ・ローの二値となる。

また、ＩＤＵ３７ｚ _（１）〜３７ｚ_（ｎ）は、気筒位置を認識するときにスイッチＳＷが切換られ、各ＩＤＵ３７ｚ_（１）〜３７ｚ_（ｎ）に配設された気筒位置認識抵抗Ｒ_ＩＤが直列となり、それぞれのＩＤＵ３７ｚ _（１）〜３７ｚ_（ｎ）の気筒位置に応じた自己認識電圧ＶＩＤを計測することで、自己の設けられた気筒位置（＃１〜＃ｎ）を認識することができるように成っている。

比較例１では、複数の気筒＃１〜＃ｎからなる内燃機関７０の気筒毎にＧＰ１０ｚ_（１）〜１０ｚ_（ｎ）を設けて、各ＧＰ１０ｚ_（１）〜１０ｚ_（ｎ）をそれぞれ独立したＧＣＵ３０ｚ_（１）〜３０ｚ_（ｎ）を個別に設けて通電制御を行うに際して、ＩＤＵ３７ｚ_（１）〜３７ｚ_（ｎ） を設けて自己の設けられた気筒位置が認識できるので、それぞれのＧＣＵ３０ｚ_（１）〜３０ｚ_（ｎ）の自己診断信号ＤＩを気筒位置（＃１〜＃ｎ）に応じてタイミングをずらして出力させることによって、その出力をワイヤードオア接続された出力端子を介してＥＣＵ６０ｚ側に伝達したときに、気筒位置（＃１〜＃ｎ）を特定して異常の有無を認識させることが可能となる。

しかし、ＩＤＵ３７ｚ_（１）〜３７ｚ_（ｎ）に設けた気筒位置認識抵抗Ｒ_ＩＤが直列となるように配線する必要があり、しかも、それぞれのＧＣＵで気筒位置を認識する際にのみ、すべての気筒位置認識抵抗Ｒ_ＩＤが直列に接続された状態となり、それ以外のタイミングにおいて気筒位置認識抵抗Ｒ_ＩＤが直列のままではエネルギの伝送を抑制してしまうので、気筒位置認識抵抗Ｒ_ＩＤが分離されている必要があり、駆動信号ＳＩ等を利用して気筒位置を認識するタイミングを同期させる必要がある等、ＧＣＵ３０ｚ_（１）〜３０ｚ_（ｎ）の回路規模が大きくなる虞がある。
また、複数のＧＣＵ３０ｚ_（１）〜３０ｚ_（ｎ）間を繋ぐ配線ＷＩＲ_ＭＵＬの結線外れや断線等が起こった場合には、その下流側となるＧＣＵのすべての電力供給が絶たれる虞がある。
具体例として、図９、図１０に、６気筒エンジンにおける比較例１のダイアグコードを示す。

図５を参照して比較例２として示すグロープラグ通電制御システム１００ｙについて説明する。
比較例２では、気筒位置認識手段を設けず、駆動信号ＳＩ、自己診断信号ＤＩ、駆動電圧ＢＡＴをそれぞれ別の配線で伝送し、自己診断出力を並列に接続して通常のワイヤードオア回路を形成してある。ＥＣＵ６０ｙと複数のＤＩ出力端子とは、自己診断信号主配線ＷＩＲ_ＤＩ（Ｍ）、及び、枝分かれした自己診断信号副配線ＷＩＲ_ＤＩ（Ｓ）を介して並列に接続されている。
比較例２のような構成とした場合、各気筒（＃１〜＃ｎ）に設けたＧＣＵ３０ｙ_（１）〜３０ｙ_（ｎ）の区別がなくなり、同時に自己診断信号ＤＩが出力されることになり、ワイヤードオア接続された複数のＤＩ出力のいずれかが異常を示していても、論理和において負論理が優先されることになり、ＥＣＵ６０ｙ側で認識されない虞がある。
また、自己診断信号主配線ＷＩＲ_ＤＩ（Ｍ）、及び、枝分かれした自己診断信号副配線ＷＩＲ_ＤＩ（Ｓ）において、結線が外れていたり、断線していたりした場合でも、論理和において負論理が優先され、ＥＣＵ側でその異常が認識されない虞がある。具体例として、図１１、図１２に、６気筒エンジンにおける比較例２のダイアグコードを示す。

図６を参照して、６気筒エンジンに適用した場合の本発明の効果について比較例１の効果と共に説明する。
本図（ａ）に示すように、すべての気筒（＃１〜＃６）に設けられたＧＣＵ３０_（１）〜３０_（６）が正常である場合、すべての定電流回路３６２に自己診断電流Ｉ_ＤＩＡＧが流れ、電圧降下量は、６・Ｉ_ＤＩＡＧ・Ｒ_ＥＣＵ、即ち、ΔＶ_ＥＣＵ（Ｖ）となるので、結果として、ＥＣＵ６０で検出される電圧Ｖ_ＥＣＵは、０Ｖとなり、Ｖ_ＴＨ１との比較によって正常と判定される。
ＥＣＵ６０と各ＧＣＵ３０_（１）〜３０_（ｎ）のいずれかとの間で断線が生じた場合には、断線数に応じて定電流回路３６２に流れる自己診断電流Ｉ_ＤＩＡＧの量が定量的に減少し、電圧降下量も定量的に減少するので、その分、ＥＣＵ６０で検出される電圧Ｖ_ＥＣＵが高くなり、第１の閾値Ｖ_ＴＨ１との比較によって、断線異常であることが検出される。
一方、比較例１においては、本図（ｂ）に示すように、断線によってＥＣＵ６０ｚで検出される電圧が、断線の数、位置によって変化する分圧抵抗の大きさに依存して変化するので、比較すべき閾値を複数設ける必要があるのに加え、特に正常な場合と、１、２カ所で断線が発生したときの電圧降下の差が小さく断線異常の検出が困難であり、本発明の第１の閾値Ｖ_ＴＨ１と同じ閾値で判定した場合には、断線数が１、２カ所である場合、ＥＣＵ６０ｚで検出される電圧Ｖ_ＥＣＵは、Ｖ_ＴＨ１よりも低く、正常時との区別ができないため、断線異常の検出ができないことが分かる。

図７、図８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通電制御システム１００を６気筒エンジンに用いた場合の異常検出結果について説明する。
なお、本発明において、特に限定するものではないが、以下の説明において、理解を容易にするために、自己診断電流Ｉ_ＤＩＡＧが１０ｍＡ、バッテリ電圧Ｖ_Ｂが９．０Ｖ、プルアップ抵抗Ｒ_ＥＣＵ が１５０Ω、第１の閾値Ｖ_ＴＨ１が０．６Ｖ、第２の閾値Ｖ_ＴＨ２が７．８Ｖであるものとする。
複数のＧＣＵ３０_（１）〜３０_（６）において、それぞれのＤＩＵ３６が、駆動信号ＳＩの立下がり、又は、立上がりに同期して異常の有無を判定する自己診断を開始する。
それぞれの診断結果に応じて、自己診断用のトランジスタＴＲ３６１を開閉して、自己診断信号の開始を示すスタートビットＳＴＲから自己診断信号の終了を示すストップビットＳＴＰまでの間に所定のデータビット＃１ビット〜＃６ビットとエラービットＥＲＲ１、ＥＲＲ２とを含むダイアグコードを形成する。
その結果得られたダイアグコードに応じて、定電流電源３６２から自己診断電流Ｉ_ＤＩＡＧを流す。
ＥＣＵ６０において、自己診断電流Ｉ_ＤＩＡＧとプルアップ抵抗Ｒ_ＥＣＵとの積によって求められる電圧を検出できる電圧を第１の閾値電圧Ｖ_ＴＨ１とし、プルアップ抵抗Ｒ_ＥＣＵの接続された電源の電圧＋ＶＢから、自己診断電流Ｉ_ＤＩＡＧとプルアップ抵抗Ｒ_ＥＣＵとの積によって求められる電圧分（Ｒ_ＥＣＵ×Ｉ_ＤＩＡＧ）だけ降下した電圧を検出できる電圧を第２の閾値電圧Ｖ_ＴＨ２とする。
スタートビットＳＴＲと最初のデータビット＃１ビットに対応する電圧Ｖ_ＥＣＵが、第１の閾値電圧Ｖ_ＴＨ１を超えない場合には、正常と判定する。
スタートビットＳＴＲと最初のデータビット＃１ビットに対応する電圧Ｖ_ＥＣＵが、第１の閾値電圧Ｖ_ＴＨ１を超え、かつ、エラービットＥＲＲ１、ＥＲＲ２に対応する電圧Ｖ_ＥＣＵが第２の閾値電圧Ｖ_ＴＨ２を超える場合には、配線経路断線異常と判定する。
スタートビットＳＴＲと最初のデータビット＃１ビットに対応する電圧Ｖ_ＥＣＵが、第１の閾値電圧Ｖ_ＴＨ１を超え、かつ、エラービットＥＲＲ１、ＥＲＲ２に対応する電圧Ｖ_ＥＣＵが第２の閾値電圧Ｖ_ＴＨ２以下の場合には、ＧＰ１０の異常と判定する。

図７（ａ）は、正常な場合の判定結果を示すダイアグコードである。本図に示すように、異常判定が開始されると、１気筒目から６気筒目のすべてにおいて、同時にトランジスタＴｒを閉じられ、スタートビットＳＴＲが割り当てられ、自己診断電流Ｉ_ＤＩＡＧが流れるため、その電圧降下分（１．５Ｖ）だけ、各出力端子の電圧ＶＤＩが低下し、ＥＣＵ６０では、その和として、１．５Ｖ×６＝９Ｖの電圧降下となり、結果的に検出される電圧Ｖ_ＥＣＵは、０Ｖとなる。
次にＧＰ１０の異常がないときには、トランジスタＴｒ３６１が閉じられ、最初のデータビット＃１ビットに正常であることを示す自己診断電流Ｉ_ＤＩＡＧ分、即ち、１．５Ｖだけ電圧降下した出力となり、ＥＣＵ６０側で検出される電圧Ｖ_ＥＣＵは、０Ｖとなり、スタートビットＳＴＲ及び第１のデータビット＃１ビットと第１の閾値Ｖ_ＴＨ１との比較によって正常と判定される。

次いで、図７（ｂ）に示すように、例えば、ＧＰ１０ _（４） に何らかの異常が発生している場合、４番目の出力電圧Ｖ_ＤＩは、スタートビットＳＴＲでは、１．５Ｖ降下しているが、第１のデータビットでは、トランジスタＴｒ３６１が開かれ、出力電圧Ｖ_ＤＩが電源電圧となり、さらに、エラービットＥＲＲ１、ＥＲＲ２において、トランジスタＴｒが閉じられ、出力電圧Ｖ_ＤＩが、それぞれ１．５Ｖ低下している。このため、ＥＣＵ６０で検出される、電圧Ｖ_ＥＣＵは、スタートビットＳＴＲにおいて０Ｖとなり、第１のデータビット＃１において１．５Ｖとなり、第１の閾値Ｖ_ＴＨ１より高い電圧となり、さらに、エラービットＥＲＲ１、ＥＲＲ２における出力電圧が電源電圧Ｖ_Ｂから、１．５Ｖ低下した電圧（７．５Ｖ）となり、第２の閾値Ｖ_ＴＨ２より低い電圧となる。
したがって、第１のデータビット＃１ビットとエラービットＥＲＲ１、ＥＲＲ２において、図３に示したフローチャートにしたがった判定がなされ、ＧＰ１０に何らかの異常が発生していることを検出することができる。

さらに、図８（ａ）に示すように、本実施形態において、例えば４気筒目に繋がる自己診断信号主配線ＷＩＲ_ＤＩ（Ｍ）に断線が生じた場合、その下流側となる４気筒目のＧＣＵ３０_（４）と５気筒目のＧＣＵ３０_（５）と６気筒目のＧＣＵ３０_（６）の出力信号は遮断され、ハイ側（電源電圧Ｖ_Ｂ）に固定されることになり、その他の気筒においては正常な状態を示している場合、従来のワイヤードオア回路であれば、負論理が優先され、論理和が、ローとなり、正常時との区別ができないが、本発明においては、断線によって、自己診断電流Ｉ_ＤＩＡＧが流れなくなり、４気筒目、５気筒目、６気筒目の電圧降下量１．５Ｖ×３＝４．５Ｖ分だけ、ＥＣＵ６０側で検出される電圧Ｖ_ＥＣＵが上昇することになり、スタートビット及び第１のデータビットにおける、電圧Ｖ_ＥＣＵが第１の閾値Ｖ _ＴＨ１ よりも高く、エラービットＥＲＲ１、ＥＲＲ２における電圧Ｖ_ＥＣＵが第２の閾値Ｖ_ＴＨ２を超えているため、図３に示したフローチャートにしたがって、配線経路における断線と判定される。
また、データビット＃１において検出された電圧Ｖ_ＥＣＵの電圧レベルをさらに詳細に測定すれば、複数箇所に影響のある断線か、一カ所にのみ影響を与える断線異常かを判定することもできる。

加えて、図８（ｂ）に示すように、本実施形態において、例えば４気筒目に繋がる自己診断信号副配線ＷＩＲ_ＤＩ（Ｓ）に断線が生じた場合、４気筒目のＧＣＵ３０_（４）の出力信号だけが遮断され、ハイ側（電源電圧Ｖ_Ｂ）に固定されることになり、その他の気筒においては正常な状態を示している場合、断線によって、４気筒目のみ自己診断電流Ｉ_ＤＩＡＧが流れなくなり、その分（１．５Ｖ）だけ、ＥＣＵ６０側で検出される電圧Ｖ_ＥＣＵが上昇することになり、スタートビットＳＴＲ及び第１のデータビット＃１ビットにおける、電圧Ｖ_ＥＣＵが第１の閾値Ｖ _ＴＨ１ よりも高く、エラービットＥＲＲ１、ＥＲＲ２における電圧Ｖ_ＥＣＵが第２の閾値Ｖ_ＴＨ２を超えているため、図３に示したフローチャートにしたがって、配線経路における断線異常と判定される。

図９、図１０を参照して、比較例１のグロープラグ通電制御システム１００ｚを６気筒エンジンに適用したときに可能なことと、発生する問題点とについて説明する。
図９（ａ）に示すように、正常な状態では、気筒位置に応じたデータビットが順に、ロー側出力となり、ＥＣＵ側で検出される論理和は、スタートビットＳＴＲから、データビット＃１ビット〜＃６ビットまでがロー側出力となり、エラービットＥＲＲ１、ＥＲＲ２がハイ側出力となって、正常であることを認識できる。
さらに、図９（ｂ）に示すように、例えば、ＧＰ１０ｚ_（４）に何らかの異常が検出された場合、４気筒目のデータビット＃４ビットがハイ側出力となり、エラービットＥＲＲ１、ＥＲＲ２がロー側出力となり、さらに、ＥＣＵ側で検出される論理和が、＃４ビットがハイ側出力となり、エラービットＥＲＲ１、ＥＲＲ２がロー側出力となって、４気筒目に設けたＧＰ１０ｚ_（４）に何らか異常があることが検出できる。
ところが、図１０（ａ）に示すように比較例１において、例えば、３気筒目のＧＣＵ３０ｚ_（３）と４気筒目のＧＣＵ３０ｚ_（４）との間を繋ぐ信号配線ＷＩＲ_ＭＵＬにコネクタの外れや断線等の異常が発生した場合、断線箇所の下流側となるＧＣＵ３０ｚ_（４）〜ＧＣＵ３０ｚ_（６）には、まったく通電されなくなり、ダイアグ出力としてはハイ側に固定された状態と同じになる。
このため、実際には、グロープラグ１０ｚ_（１）〜１０ｚ_（６）が全く正常であっても、断線箇所の下流側が全て異常と判定され、グロープラグ１０ｚ_（４）〜１０ｚ_（６）への通電が停止されてしまう。
また、図１０（ｂ）に示すように、途中の配線経路で地絡が生じた場合には、直列に接続される気筒位置判定のための抵抗素子の数が変わることで、気筒位置認識の基準となる電位が変わり、ＥＣＵ６０ｚに誤った自己診断信号ＤＩが出力される虞もある。
以上から、比較例１においては、ＧＣＵ３０ｚを直列にした時に、断線が生じると、断線以降の正常なＧＣＵ３０ｚへの通電を止めてしまい、さらに、配線経路の途中で地絡が生じた場合には誤ったダイアグ信号を出力する虞がある。

図１１、図１２を参照して、比較例２として示したグロープラグ通電制御システム１００ｙを、６気筒エンジンに適用した場合の問題点について説明する。
図１１（ａ）に示すように、正常時においては、気筒位置の判定手段がないため、全てのＧＣＵ３０_（１）〜３０_（６）において、同時にＤＩ出力がなされるが、正常時においては、特に問題はない。
ところが、図１１（ｂ）に示すように、例えばＧＰ１０ｚ_（４）に何らかの異常が発生し、正しくＤＩＵ３６ｚにおいて、異常が認識され、４気筒目の出力Ｖ _ＤＩ が、データビット＃１ビットにおいてハイ側に出力され、エラービットＥＲＲ１、ＥＲＲ２において、ロー側に出力された場合、ＥＣＵ６０ｚ側で検出される論理和は、負論理が優先されるため、４気筒目の異常が全く認識されず、正常な状態と同じ結果となってしまう虞がある。

さらに、図１２（ａ）に示すように、例えば、４気筒目に繋がる主配線経路ＷＩＲ_ＤＩ（Ｍ）に何らかの断線が生じた場合には、その下流側のすべてのＧＣＵ３０ｙ_（４）〜３０ｙ_（６）への通電が遮断され、ＤＩ出力は、ハイ側に固定されることになるが、他のＤＩＵ３６ｙ_（１）〜３６ｙ_（３）の診断結果が正常である場合、ＥＣＵ６０ｙで検出される論理和は、負論理が優先となり、ロー側出力となるので、正常時と同じ結果となってしまう。
また、図１２（ｂ）に示すように、４気筒目に繋がる副配線経路ＷＩＲ_ＤＩ（Ｓ）で断線が生じた場合、４気筒目以外のＤＩＵ３６ｙ_（１）〜３６ｙ_（３）、３６ｙ_（５）、３６ｙ_（６）は正常に作動するにも拘わらず、同時にＤＩ出力がなされるため、結果的には、上述の場合と同様、ＥＣＵ６０ｙで検出される論理和は、正常な状態と同じになって異常の検出ができない虞がある。
なお、比較例２に示した問題は、自己診断信号主配線ＷＩＲ_ＤＩ（Ｍ）、自己診断信号副配線ＷＩＲ_ＤＩ（Ｓ）の断線のみならず、駆動信号主配線ＷＩＲ_ＳＩ（Ｍ）、駆動信号副配線ＷＩＲ_ＳＩ（Ｓ）、動力主配線ＷＩＲ_ＢＡＴ（Ｍ）、動力副配線ＷＩＲ_ＢＡＴ（Ｓ）のいずれかにおいて断線が生じた場合にも発生する問題であり、本発明によれば、いずれの配線経路においても断線が発生した場合には、直ちに、ＥＣＵ６０側で検出される電圧Ｖ_ＥＣＵが変化するので、速やかに異常の有無を検出することができる。

図１３を参照して、本発明に適用し得る幾つかの変形例について説明する。上記実施形態においては、各ＧＣＵ３０_（１）〜３０_（ｎ）とＥＣＵ６０及び電源８０との具体的、実体的な結線方法ではなく、原理的な結線方法として、駆動信号主配線ＷＩＲ_ＳＩ（Ｍ）、駆動信号副配線ＷＩＲ_ＳＩ（Ｓ）、自己診断信号ＷＩＲ_ＤＩ（Ｍ）を枝分かれするように配線した例を示したが、本図(ａ)、（ｂ）に示すように、雌雄のコネクタの嵌合により配線の接続を行うことにより配線の自由度が増し、実用性のさらなる向上を図ることができる。
本図（ａ）に示す変形例１００ａでは、互いに嵌合する係止部２１０、２２０を有する雌雄のコネクタ２１、２２内で、駆動信号ＳＩ、自己診断信号ＤＩ、電源電圧ＢＡＴの伝達を可能とし、互いに弾性的に接続する雌雄の自己診断信号端子２１１、２２１、動力端子２１２、２２２、駆動信号端子２１３、２２３が設けられている。
また、本図（ｂ）に示す変形例１００ｂでは、互いに嵌合する係止部２１０ｂ、２２０ｂを有する雌雄のコネクタ２１ｂ、２２ｂを具備し、ＧＣＵ３０がコネクタ２２ｂ内に設けられ、コネクタ２１ｂ、２２ｂ内で、プラグ電圧Ｖ _ＧＰ 、及び、ＧＮＤの接続を可能とし、互いに弾性的に接続する雌雄の動力端子２１１ｂ、２２１ｂ、接地端子２１２ｂ、２２２ｂが設けられている。

図１４を参照して本発明の第２の実施形態について説明する。上記実施形態においては、気筒位置判定手段を設けることなく、極めて簡素な構成で、気筒毎（＃１〜＃ｎ）に設けたＧＰ１０_（１）〜１０_（ｎ）への通電を個別に制御するＧＣＵ３０_（１）〜３０_（ｎ）と、ＥＣＵ６０、及び、電源８０との配線経路における断線を速やかに検出すると共に、各ＧＰ１０（１）〜１０（ｎ）で異常が発生した場合にも速やかに異常を検出可能とする構成を示したが、本実施形態においては、上記実施形態と同様の効果に加え、気筒位置判定回路３７として、従来のような、複数のＧＣＵ３０_（１）〜３０_（ｎ）の間を直列に繋いで、気筒位置を認識するのではなく、各気筒（＃１〜＃ｎ）において燃焼時に発生する燃焼圧力や、燃焼熱によって変化するＧＰ１０_（１）〜１０_（ｎ）の抵抗値Ｒ_ＧＰの変化を検出することによって自己の気筒位置を認識することで、配線経路の断線を検出すると共に、気筒別の異常検出を可能とした点が相違する。

本実施形態においては、駆動信号ＳＩが停止している状態で、抵抗値算出回路ＤＴＣ３４ｃに、ＧＰ１０が発熱しない程度の微弱な検出用電流Ｉ_ＤＴＣを供給可能な低電流電源を具備し、精度良くＧＰ１０の抵抗値Ｒ_ＧＰを検出すると共に、ＥＣＵ６０から、駆動信号ＳＩに加え、各気筒＃１〜＃ｎへの燃料噴射を行うタイミングに同期して、燃焼時期検出判定信号ＳＴＭを発信して、抵抗値Ｒ _ＧＰ の変化や、燃焼圧力の測定によって検出された燃焼時期と、気筒に応じて変わる燃料噴射時期に同期した燃焼時期検出判定信号ＳＴＭとを比較して自己の配設された気筒位置を認識する気筒位置判定回路（以下、ＩＤＵと称す。)３７を具備している。
ＩＤＵ３７で気筒位置が決定されると、その情報ＩＤ＃は、ＤＩＵ３６ｃに伝達され、気筒位置＃１〜＃ｎに応じて、タイミングをずらして自己診断を実施し、その結果をダイアグコードとして出力する共に、自己診断電流Ｉ_ＤＩＡＧによって、ＥＣＵ６０側で検出される電圧Ｖ_ＥＣＵの定量的な変化を検出可能としている。
さらに、本実施形態においては、自己の気筒位置の検出結果をＤＲＶ３２ｃに反映させ、気筒の燃焼順に合わせて、通電開始を遅延させるよう遅延時間ｔ _＃ｎ を発生させ、通電開始時に複数のＧＰ１０_（１）〜１０_（ｎ）への通電時期が一度に重ならないようにして、電源への負荷を低減させ、より安定した発熱を実現することもできる。

図１５、図１６を参照して、本実施形態における効果について説明する。
図１５（a）に示すように、正常時においては、各気筒位置（＃１〜＃ｎ）に応じたデータビット（＃１ビット〜＃ｎビット）を割り当てるようにダイアグコードを構成しているのに加え、配線経路の異常を認識するため、＃０ビットのデータコードを断線検出コードとして割り当てている。
便宜上、気筒位置＃１〜＃ｎは、燃焼順と一致する順に記載してあるが、実際のエンジンにおいては、燃焼をスムーズに行うために、適宜燃焼順は必ずしも気筒順とは成っておらず、適宜変更可能なものである。また、配線の異常を示すデータコード＃０ビットは、各気筒に対応するデータコード＃１ビット〜＃ｎビットの後に設けても良い。
図１５（a）に示すように、正常時において、ＥＣＵ６０で検出される電圧Ｖ_ＥＣＵは、スタートビット、及び、データビット＃０ビットにおいて０Ｖ又は、第１の閾値Ｖ_ＴＨ１より低く、＃１ビット〜＃６ビットまでは、第２の閾値Ｖ_ＴＨ２より低く、ＥＲＲ１、ＥＲＲ２でＶ_ＴＨ２より高くなり、正常と判定される。
さらに、図１５(ｂ)に示すように、例えば、ＧＰ１０_（４）に異常が発生している場合には、スタートビット、＃０ビットが第１の閾値Ｖ _ＴＨ１ より低く、＃１ビット〜＃３ビット、＃５ビット、＃６ビットが第２の閾値Ｖ_ＴＨ２より低く、＃４ビットが第２の閾値Ｖ_ＴＨ２より高く、エラービットＥＲＲ１、ＥＲＲ２が第２の閾値Ｖ_ＴＨ２より低くなるので、ＧＰ１０_（４）に異常が発生していることが判定できる。
さらに、エラービットＥＲＲ１、ＥＲＲ２の使い分けにより、異常の種類を特定することも可能となる。

図１６（ａ）に示すように、例えば、４気筒目に繋がる主配線経路で断線が生じた場合、断線部の下流側がハイ側に固定され、ＥＣＵ６０側で検出される電圧Ｖ_ＥＣＵは、スタートビット及び＃０ビットが第１の閾値Ｖ_ＴＨ１を超え、＃１ビット〜＃３ビットが第２の閾値Ｖ_ＴＨ２より低く、エラービットＥＲＲ１、ＥＲＲ２が第２の閾値Ｖ_ＴＨ２より高いので、＃４ビットの主配線経路と判定できる。
さらに、図１６（ｂ）に示すように、例えば、４気筒目に繋がる副配線経路で断線が生じた場合、４気筒目のみがハイ側に固定され、ＥＣＵ６０側で検出される電圧Ｖ_ＥＣＵは、スタートビット及び＃０ビットが第１の閾値Ｖ_ＴＨ１を超え、＃１ビット〜＃３ビット、＃５ビット、＃６ビットが第２の閾値Ｖ_ＴＨ２より低く、エラービットＥＲＲ１、ＥＲＲ２が第２の閾値Ｖ_ＴＨ２より高いので、＃４ビットの副配線経路と判定できる。

１０ グロープラグ（ＧＰ）
２０ ハウジング
３０ グロープラグ通電制御装置（ＧＣＵ）
３１ 入力処理部
３２ 駆動回路
３３ 半導体開閉素子（ＭＯＳ）
３４ 抵抗値算出回路
３５ 抵抗値算出結果Ｆ／Ｂ制御手段
３６ 自己診断装置（ＤＩＵ）
３６０ 異常判定回路
３６１ オープンコレクタ型のトランジスタ（Ｔｒ）
３６２ 自己診断用定電流電源（Ｉ_ＤＩＡＧ）
６０ エンジン制御装置（ＥＣＵ）
７０ 内燃機関
＃１〜＃ｎ 気筒位置
８０ 電源
ＳＩ 駆動信号
ＤＩ 自己診断信号
Ｉ_ＤＩＡＧ 自己診断電流値
Ｉ_ＧＰ プラグ電流値
Ｖ_ＧＰ プラグ電圧値
Ｒ_ＧＰ プラグ抵抗値
Ｒ_Ｃ 基準抵抗値
Ｒ_ＥＣＵ ＥＣＵ側プルアップ抵抗値
Ｖ_ＥＣＵ 自己診断出力検出部電圧（論理和電圧）
ΔＶ_ＥＣＵ プルアップ抵抗両端電位差（電圧降下）
Ｖ_ＤＤ ドレイン電圧
Ｖ_ＧＧ ゲート電圧
Ｖ_ＳＳ ソース電圧
ＳＥＮ センス端子
ＷＩＲ_ＳＩ 駆動信号配線（（Ｍ）主配線（Ｓ）副配線）
ＷＩＲ_ＤＩ 自己診断信号配線（（Ｍ）主配線（Ｓ）副配線）
ＷＩＲ_ＢＡＴ 動力配線（（Ｍ）主配線（Ｓ）副配線）
ＳＴＲ スタートビット
ＳＴＰ ストップビット
＃１ビット 最初のデータビット
ＥＲＲ１、ＥＲＲ２ エラービット

特開２００８−６３９６７号公報 特表２００９−５１５０８９号公報

Claims (3)

1. 複数の気筒からなる内燃機関の気筒毎に設けられた発熱体と電源との間にそれぞれ独立して発熱体通電制御装置を設け、該発熱体通電制御装置に設けた開閉素子を上記機関の運転を制御するエンジン制御装置から発信される駆動信号に基づいて開閉駆動して、上記発熱体への通電を個別に制御する発熱体通電制御システムであって、
   上記発熱体通電制御装置が、発熱体の異常の有無を検出して、その結果を自己診断信号として出力する自己診断装置を具備し、
   少なくとも、該自己診断装置を、上記エンジン制御装置に直接接続する自己診断信号主配線と、該自己診断信号主配線から枝分かれして、上記複数の発熱体通電制御装置に接続する自己診断信号副配線とによって接続すると共に、
   上記自己診断信号主配線を上記エンジン制御装置の側で、プルアップ抵抗を介して電源に接続し、
   上記自己診断信号副配線を、それぞれの発熱体通電制御装置に設けたオープンコレクタ型のトランジスタのコレクタ、又は、オープンドレイン型のトランジスタのドレインに接続し、
   該トランジスタのエミッタ、又は、ソースと接地との間に所定の自己診断電流を発生する定電流電源を介装して、
   上記複数の自己診断装置の出力端子を並列に接続せしめ、
   その出力結果に応じて、それぞれの自己診断装置に上記自己診断電流が流れたときに、それぞれの出力端子に流れる自己診断電流によって生じる電圧降下の和に応じて上記プルアップ抵抗に発生する電圧を検出して、検出された電圧レベルの変化によって異常の有無を判定することを特徴とする発熱体通電制御システム。
2. 上記複数の発熱体通電制御装置において、それぞれの上記自己診断装置が、上記駆動信号の立下がり、又は、立上がりに同期して異常の有無を判定する自己診断を開始し、
   それぞれの診断結果に応じて、上記自己診断用のトランジスタを開閉して、自己診断信号の開始を示すスタートビットから自己診断信号の終了を示すストップビットまでの間に所定のデータビットとエラービットとを含むダイアグコードを形成し、
   該ダイアグコードに応じて、上記定電流電源から自己診断電流を流し、
   上記エンジン制御装置において、上記自己診断電流と上記プルアップ抵抗との積によって求められる電圧を検出できる電圧を第１の閾値電圧とし、
   上記プルアップ抵抗の接続された電源の電圧から、上記自己診断電流と上記プルアップ抵抗との積によって求められる電圧分だけ降下した電圧を検出できる電圧を第２の閾値電圧とし、
   上記スタートビットと最初のデータビットに対応し、上記それぞれの出力端子に流れる自己診断電流によって生じる電圧降下の和に応じて上記プルアップ抵抗に発生する電圧が、第１の閾値電圧を超えず、かつ、上記エラービットに対応し、上記それぞれの出力端子に流れる自己診断電流によって生じる電圧降下の和に応じて上記プルアップ抵抗に発生する電圧が上記第２の閾値電圧以上の場合には、正常と判定し、
   上記スタートビットと最初のデータビットに対応し、上記それぞれの出力端子に流れる自己診断電流によって生じる電圧降下の和に応じて上記プルアップ抵抗に発生する電圧が、上記第１の閾値電圧を超えず、かつ、上記エラービットに対応し、上記それぞれの出力端子に流れる自己診断電流によって生じる電圧降下の和に応じて上記プルアップ抵抗に発生する電圧が、上記第２の閾値を越えない場合には、動作環境異常と判定し、
   上記スタートビットと最初のデータビットに対応し、上記それぞれの出力端子に流れる自己診断電流によって生じる電圧降下の和に応じて上記プルアップ抵抗に発生する電圧が、第１の閾値電圧を超え、かつ、上記エラービットに対応し、上記それぞれの出力端子に流れる自己診断電流によって生じる電圧降下の和に応じて上記プルアップ抵抗に発生する電圧が第２の閾値電圧を超える場合には、配線経路断線異常と判定し、
   上記スタートビットと最初のデータビットに対応し、上記それぞれの出力端子に流れる自己診断電流によって生じる電圧降下の和に応じて上記プルアップ抵抗に発生する電圧が、第１の閾値電圧を超え、かつ、上記エラービットに対応し、上記それぞれの出力端子に流れる自己診断電流によって生じる電圧降下の和に応じて上記プルアップ抵抗に発生する電圧が第２の閾値電圧以下の場合には、発熱体の異常と判定する請求項１に記載の発熱体通電制御システム。
3. 上記内燃機関がディーゼル燃焼機関であり、上記発熱体が、通電により発熱すると共にその抵抗値が自己の発熱温度に応じて正の相関をもって変化するセラミック発熱体、又は、金属発熱体を含むグロープラグである請求項１又は２記載の発熱体通電制御システム。

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