JP5852644B2 - グロープラグの駆動制御方法及びグロープラグ駆動制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、主としてディーゼルエンジンの始動補助に用いられるグロープラグの駆動制御方法に係り、特に、温度制御の安定性、信頼性の向上等を図ったものに関する。

ディーゼルエンジンを用いた車両においては、その始動補助のためにグロープラグが用いられており、その温度制御の安定性、信頼性は、燃焼の良否、換言すればエンジン動作の良否に大きく影響を与えるものであり、如何に安定した通電制御が実現できるかは重要な関心事である。
そのため、かかるグロープラグの通電制御については、種々の観点から様々な制御方法が提案、実用化されている（例えば、特許文献１、特許文献２等参照）。

ところで、実際のグロープラグの温度特性（発熱特性）、すなわち、ある電圧を印加した場合の発熱温度は、いわゆる製造ロットが同一であっても、個々のグロープラグによっても比較的ばらつくことが多く、製造ロットが異なる場合にはなおさらである。
一方、車両におけるグロープラグの通電制御としては、例えば、標準的なグロープラグの通電特性を基準として種々のエンジン回転数及びエンジンの負荷状況に応じた適切な駆動電圧が予め定められ、車両の動作制御を行う電子制御ユニットなどに記憶されて、車両の実際の運転の際に随時読み出されて、その読み出された電圧でグロープラグが駆動される方法が一般的に良く採られている。

しかしながら、先に述べたように、車両に搭載されたグロープラグの温度特性のばらつきが大きく現れている場合などには、上述のようにして印加された電圧に対するグロープラグの実際の温度と目標温度との間に差が生じ、適切な燃焼状態の確保が困難になるという問題を招来する可能性がある。
特開２００９−１６８３１９号公報 国際公開ＷＯ２０１０／００１８８８号パンフレット

本発明は、上記実状に鑑みてなされたもので、グロープラグの発熱温度制御の精度の向上、制御動作の安定性、信頼性の向上を図ったグロープラグの駆動制御方法及びグロープラグ駆動制御装置を提供するものである。

本発明の第１の形態によれば、グロープラグの通電を制御するグロープラグの駆動制御方法であって、
エンジンの動作状況に応じて定められたグロープラグの印加電圧を、前記グロープラグの温度特性に応じて予め定められた補正係数によって補正し、その補正後の電圧を前記グロープラグに印加して駆動制御を行うよう構成されてなるものが提供される。
また、本発明の第２の形態によれば、グロープラグの駆動制御を実行する電子制御ユニットと、
前記電子制御ユニットにより実行されるグロープラグの駆動制御に応じて、前記グロープラグへの通電を行う通電回路とを具備してなるグロープラグ駆動制御装置であって、
前記電子制御ユニットは、
エンジンの動作状況に応じて前記グロープラグへ対する標準印加電圧が定めるられるよう構成される一方、
搭載されたグロープラグの温度分類に応じて予め定められる補正係数によって前記標準印加電圧を補正し、その補正後の電圧を前記グロープラグに印加して駆動制御を行うよう構成されてなるものが提供される。

上記本発明の目的を達成するため、本発明に係るグロープラグの駆動制御方法は、
グロープラグの通電を制御するグロープラグの駆動制御方法であって、
エンジンの動作状況に応じて定められたグロープラグの印加電圧を、前記グロープラグの温度特性に応じて予め定められた補正係数によって補正し、その補正後の電圧を前記グロープラグの印加して駆動制御を行い、
前記グロープラグの温度特性に応じて定められる補正係数は、
使用されるグロープラグについて、所定の通電条件の下で温度を測定し、その測定結果を、複数の温度範囲に分類し、前記分類毎に、当該分類に属し、標準的な温度特性を有するグロープラグについて、車両搭載後の駆動時における目標とされる目標温度を得るに必要な印加電圧を実印加電圧として取得し、前記使用されるグロープラグ全体の中で標準的な温度特性を有する中央品を基準に定められた駆動時におけるグロープラグへの印加電圧である標準印加電圧に対する前記各分類毎の実印加電圧の比をそれぞれ補正係数として算出したものであり、使用されるグロープラグが属する前記分類に対応したものとなるよう構成されてなるものである。
また、上記本発明の目的を達成するため、本発明に係るグロープラグ駆動制御装置は、
グロープラグの駆動制御を実行する電子制御ユニットと、
前記電子制御ユニットにより実行されるグロープラグの駆動制御に応じて、前記グロープラグへの通電を行う通電回路とを具備してなるグロープラグ駆動制御装置であって、
前記電子制御ユニットは、
エンジンの動作状況に応じて前記グロープラグへ対する標準印加電圧が定められるよう構成される一方、
搭載されたグロープラグの温度分類に応じて予め定められる補正係数によって前記標準印加電圧を補正し、その補正後の電圧を前記グロープラグに印加して駆動制御を行うと共に、当該電子制御ユニットは、前記搭載されたグロープラグが属する温度分類に対応するグループコードが予め入力されると共に、前記グループコードと補正係数との対応を定めた補正係数マップが予め記憶されており、前記グループコードが入力された際に、当該入力されたグループコードに対応する補正係数が前記補正係数マップにより決定され、前記グロープラグの温度分類は、使用されるグロープラグについて、所定の通電条件の下で温度を測定し、その測定結果を、複数の温度範囲に分類したものであり、
前記グループコードは、前記分類を識別するためそれぞれ定められ、それぞれのグロープラグには、それぞれが属する分類に対応した前記グループコードが付与され、
前記温度分類毎の補正係数は、前記分類毎に、当該分類に属し、標準的な温度特性を有するグロープラグについて、車両搭載後の駆動時における目標とされる目標温度を得るに必要な印加電圧を実印加電圧として取得し、
前記使用されるグロープラグ全体の中で標準的な温度特性を有する中央品を基準に定められた駆動時におけるグロープラグへの印加電圧である標準印加電圧に対する前記各分類毎の実印加電圧の比として算出され、
前記補正係数マップは、前記グループコードから対応する前記算出された補正係数が読み出し可能に構成されてなるものである。

本発明の実施の形態におけるグロープラグ駆動制御方法が適用されるグロープラグ駆動制御装置の構成例を示す構成図である。 図１に示されたグロープラグ駆動制御装置を構成する電子制御ユニットにおいて実行される本発明の実施の形態におけるグロープラグ駆動制御の処理手順を示すサブルーチンフローチャートである。 図１に示されたグロープラグ駆動制御装置に用いられるグロープラグの発熱温度のばらつきの正規分布の一例を模式的に示す模式図。 図１に示されたグロープラグ駆動制御装置を構成する電子制御ユニットに記憶される補正係数マップの一例を模式的示す模式図である。

５０−１〜５０−ｎ…グロープラグ
１０１…電子制御ユニット
１０２…通電回路

以下、本発明の実施の形態について、図１乃至図４を参照しつつ説明する。
なお、以下に説明する部材、配置等は本発明を限定するものではなく、本発明の趣旨の範囲内で種々改変することができるものである。
最初に、本発明の実施の形態におけるグロープラグ駆動制御方法が適用されるグロープラグ駆動制御装置の構成例について、図１を参照しつつ説明する。
本発明の実施の形態におけるグロープラグ駆動装置は、電子制御ユニット（図１においては「ＥＣＵ」と表記）１０１と、通電回路（図１においては「ＤＲＶ」と表記）１０２とに大別されて構成されたものとなっている。

電子制御ユニット１０１は、例えば、公知・周知の構成を有してなるマイクロコンピュータ（図示せず）を中心に、ＲＡＭやＲＯＭ等の記憶素子（図示せず）を有すると共に、外部の回路との信号の授受のための入出力インターフェイス回路（図示せず）等を有して構成されたものとなっており、車両のエンジン制御や燃料噴射制御等と共に、後述するグロープラグ駆動制御処理を実行するものとなっている。
通電回路１０２は、電子制御ユニット１０１により実行されるグロープラグ駆動制御処理に応じて複数のグロープラグ５０−１〜５０−ｎへの通電を行うための公知・周知の構成を有してなるものである。

グロープラグ５０−１〜５０−ｎは、図示されないエンジンの気筒数に対応して設けられたもので、内部に設けられた発熱体（図示せず）の一端が通電回路１０２の出力段に接続される一方、その発熱体の他端側がグランド（車体アース）に接続されるようになっている。

次に、本発明の実施の形態におけるグロープラグ駆動制御方法の概略について説明する。
まず、従来から行われている基本的なグロープラグ５０−１〜５０−ｎの駆動制御について説明する。
グロープラグ５０−１〜５０−ｎの駆動の際に印加される電圧は、基本的に、エンジンの動作状況に応じて適切な値が定められるものとなっている。
ここで、エンジンの動作状況は、エンジンが如何なる状態にあるかを示す概念であり、エンジン始動前と、エンジン始動後の双方を包含するものである。
まず、エンジン始動前において、グロープラグ５０−１〜５０−ｎに印加される電圧は、車種あるいはエンジン機種等に応じた始動モードとしての所定の規定値が用いられるものとなっている。
一方、エンジン始動後においては、エンジン回転数Ｎｅとエンジンの負荷状況に応じて適切な値が印加電圧として定められるものとなっている。すなわち、エンジンの負荷状況とエンジン回転数Ｎｅの種々の組合せに対して、標準的な温度特性（発熱特性）を有するグロープラグを駆動する際に印加されるべき電圧（以下、説明の便宜上「標準印加電圧」と称する）との関係が試験やシミューレション結果に基づいてマップとして求められ、電子制御ユニット１０１の適宜な記憶領域に予め記憶されるものとなっている。そして、グロープラグ５０−１〜５０−ｎの駆動の際のエンジン回転数Ｎｅとエンジンの負荷状況をパラメータとして、上述のマップから適切な印加電圧を読み出し、読み出された印加電圧をグロープラグ５０−１〜５０−ｎへ印加するのが従来のグロープラグの駆動方法である。

これに対して、本発明の実施の形態におけるグロープラグ駆動制御方法は、上述のような従来の駆動制御方法において、グロープラグの標準品を基に定められた標準印加電圧が必ずしも所望の温度を得るに適した電圧値ではないことがあることに鑑みてなされたものである。
すなわち、グロープラグの温度特性は、量産時にある程度のばらつきが生じるのは避けられないものとなっていることを考慮したものである。

そこで、本発明の実施の形態においては、ある車両に搭載されるグロープラグが決定された場合、まず、使用が決定された全てのグロープラグについて、温度特性を実測し、取得された温度特性の違いによって分類し、その分類毎に、グロープラグの標準品を基準に定められた標準印加電圧を補正するための補正係数を定め、電子制御ユニット１０１にブロープラグの分類毎の補正係数を記憶させる。

一方、個々の車両毎に使用されるグロープラグが具体的に特定された段階において、そのグロープラグが先のいずれの分類に属するかを表す特定のコードを電子制御ユニット１０１に入力し、電子制御ユニット１０１において、接続されたグロープラグ５０−１〜５０−ｎが、いずれの分類に属するものかを認識可能とする。
そして、グロープラグ５０−１〜５０−ｎの駆動の際には、グロープラグ５０−１〜５０−ｎの分類に対応した補正係数を電子制御ユニット１０１の記憶領域から読み出し、標準印加電圧を、その読み出された補正係数で補正し、その補正された印加電圧（補正印加電圧）でグロープラグ５０−１〜５０−ｎの駆動を行うようにしたものである。

以下、補正係数の決定手順についてより具体的に説明することとする。
まず、図３には、グロープラグの発熱温度のばらつきの正規分布の一例を模式的に示す模式図が示されており、以下、同図を参照しつつ説明する。なお、図３において、縦軸はグロープラグの個数である。
図３に示されたように、使用対象となる複数のグロープラグについて、それぞれ規定の条件で電圧を印加した際の発熱温度が実測により取得されたとすると、これに対して所定の温度分類基準に従って分類分けを行う。

ここで、所定の温度分類基準とは、発熱温度が実測された上述のグロープラグを、幾つかの温度範囲に分類するための基準である。
この図３の例においては、例えば、中央値である１２００℃を中心に±αの範囲、１２００℃−β以上１２００℃−α未満の範囲、及び、１２００℃＋αを超過し１２００℃＋β以下の範囲の３つに分類されており、説明の便宜上、温度が１２００℃−β以上１２００℃−α未満の範囲を第１の分類（図３においては「Ａ」と表記）、温度が１２００℃±αの範囲を第２の分類（図３においては「Ｂ」と表記）、温度が１２００℃＋αを超過し１２００℃＋β以下の範囲を第３の分類（図３においては「Ｃ」と表記）と称することとする。
なお、α、βの大きさは、個々の車両の具体的な諸条件や使用されるグロープラグの特性等の具体的な条件を考慮して個々に定められるべきものである。
また、上述の分類例は、Ａ、Ｂ、Ｃの３分類であるが、この３分類に限定される必要はなく、分類の数は、適宜設定できるものである。

そして、上述のように区分した場合において、個々のデータの識別に際しては、各々のデータが属する分類を区別する上述のＡ、Ｂ、Ｃの英字の後に、個々のデータを区分するための整数を１から昇順に付してそれぞれのデータを区別するのが好適である。
具体的には、例えば、Ａ０１、Ａ０２、Ｂ０１、Ｂ０２・・・の如くである。

ここで、これらＡ０１、Ａ０２、Ｂ０１、Ｂ０２・・・を、説明の便宜上、”グループコード”と称する。なお、個々のデータを識別するための上述の整数（０１、０２、・・・）を省略した符号Ａ、Ｂ、Ｃについても、以下の説明において、”グループコード”と称することとする。

次いで、各分類毎に補正係数を定める。
図３の例において、補正係数は、第１の分類（図３においては「Ａ」と表記）、及び、第３の分類（図３においては「Ｃ」と表記）について求められる。すなわち、それぞれの分類において温度中央値に対して、所望する温度とするための電圧値補正値を試験やシミュレーション結果に基づいて求められるものとなっている。
一方、第２の分類（図３においては「Ｂ」と表記）については、この例の場合、所望する温度範囲であるため、補正係数は”１”とされる。

上述のようにして求められた各分類毎の補正係数は、例えば、図４に示されたように、グループコードとそれに対応する補正係数の対応を表す補正係数マップとされて、電子制御ユニット１０１に記憶される。なお、図４において、Ｋａは、グループコードＡを有するグロープラグの補正係数を、Ｋｂは、グループコードＢを有するグロープラグの補正係数を、Ｋｃは、グループコードＣを有するグロープラグの補正係数を、それぞれ意味するものとする。なお、図３に示された例の場合、Ｋｂ＝１である。

次に、電子制御ユニット１０１により実行される本発明の実施の形態におけるグロープラグ駆動制御処理の手順について、図２に示されたサブルーチンフローチャートを参照しつつ説明する。
まず、本発明の実施の形態におけるグロープラグ駆動制御処理は、グロープラグ駆動制御装置を初めて始動する場合、又は、グロープラグ５０−１〜５０−１の交換後に最初に駆動を行う際に、一度だけ実行される処理（以下、説明の便宜上「初期処理」と称する）と、グロープラグ５０−１〜５０−１の駆動の際に随時実行される処理（以下、説明の便宜上「繰り返し処理」と称する）とに大別され、図２（Ａ）には、初期処理の手順を示すサブルーチンフローチャートが、図２（Ｂ）には、繰り返し処理の手順を示すサブルーチンフローチャートが、それぞれ示されている。

まず、初期処理について、図２（Ａ）に示されたサブルーチンフローチャートを参照しつつ説明する。
電子制御ユニット１０１により処理が開始されると、最初に、予め電子制御ユニット１０１の適宜な記憶領域に記憶されているグロープラグ５０−１〜５０−ｎのグループ（Ｇｒ）コードの読み出しが行われる（図２（Ａ）のステップＳ１０２参照）。

次いで、読み出されたグループコードに対応する補正係数が、先に説明したように予め電子制御ユニット１０１に記憶された補正係数マップ（図４参照）から読み出されて、後述する補正印加電圧の演算算出に用いるため、演算処理用の適宜な記憶領域に記憶されることとなる（図２（Ａ）のステップＳ１０４参照）。
この図２（Ａ）に示された一連の処理は、グロープラグ５０−１〜５０−ｎが交換されない限り、補正係数は一度読み出されたものを用いれば良いので、先に述べたように装置として初めて動作開始される場合に一度実行されれば良いものである。

次に、図２（Ｂ）を参照しつつ、繰り返し処理の手順について説明する。
電子制御ユニット１０１により処理が開始されると、最初に、標準印加電圧が決定される（図２（Ｂ）のステップＳ２０２参照）。標準印加電圧は、先に述べたように、エンジンの動作状況に応じて適切な値が定められるものとなっている。すなわち、エンジン始動前においては、所定の規定値が用いられる一方、エンジン始動後においては、このステップ実行時におけるエンジン回転数Ｎｅとエンジンの負荷状況に応じて適切な値が、電子制御ユニット１０１の適宜な記憶領域に予め記憶されたマップや所定の演算式によって決定されるものとなっている。
なお、エンジン回転数とエンジンの負荷状況は、電子制御ユニット１０１において従来同様に実行されるようになっているエンジン制御処理において取得されるデータであるので、そのデータを流用すれば足り、この一連の処理のために別途、演算等により求める必要はないものである。

次いで、先の補正係数及び上述の標準印加電圧を基に、実際のグロープラグ５０−１〜５０−ｎに印加される補正印加電圧Ｖcorrの算出が行われる（図２（Ｂ）のステップＳ２０４参照）。
すなわち、補正印加電圧Ｖcorrは、Ｖcorr＝Ｋ×Ｖｄｒｖとして求められるものである。ここで、Ｋは、補正係数であり、先に図４において一例を示したように、グロープラグ５０−１〜５０−ｎが第１の分類に属するものであれば、その値はＫａである。
上述のようにして補正印加電圧が印加された後は、一連の処理は終了され、図示されないメインルーチンへ戻り、従来と同様にしてグロープラグ５０−１〜５０−ｎに対する通電制御が行われるが、この際、上述のようにして算出された補正印加電圧で通電制御が行われることとなる。

なお、補正係数の電子制御ユニット１への入力、記憶方法としては、例えば、グロープラグに予め補正係数を示すバーコードを刻印しておき、車両組み込みの際に、このバーコードを、電子制御ユニット１に接続されたバーコードリーダ等によって読み込み、電子制御ユニット１へ入力、記憶する方法を採ることができる。
また、上述した本発明の実施の形態においては、補正係数の記憶や読み出し、通電制御等の制御が電子制御ユニット１０１により実行されるものとして説明したが、例えば、通電回路１０２を、マイクロコンピュータや、ＲＡＭやＲＯＭ等の記憶素子を備える構成として、通電回路１０２によって補正係数の記憶や読み出し、通電制御等の制御が実行されるようにしても好適である。

グロープラグの駆動時における発熱温度のさらなる安定性、信頼性が求められる車両のグロープラグ駆動制御装置に適する。

Claims (2)

1. グロープラグの通電を制御するグロープラグの駆動制御方法であって、
   エンジンの動作状況に応じて定められたグロープラグの印加電圧を、前記グロープラグの温度特性に応じて予め定められた補正係数によって補正し、その補正後の電圧を前記グロープラグの印加して駆動制御を行い、
   前記グロープラグの温度特性に応じて定められる補正係数は、
   使用されるグロープラグについて、所定の通電条件の下で温度を測定し、その測定結果を、複数の温度範囲に分類し、前記分類毎に、当該分類に属し、標準的な温度特性を有するグロープラグについて、車両搭載後の駆動時における目標とされる目標温度を得るに必要な印加電圧を実印加電圧として取得し、前記使用されるグロープラグ全体の中で標準的な温度特性を有する中央品を基準に定められた駆動時におけるグロープラグへの印加電圧である標準印加電圧に対する前記各分類毎の実印加電圧の比をそれぞれ補正係数として算出したものであり、使用されるグロープラグが属する前記分類に対応したものであることを特徴とするグロープラグの駆動制御方法。
2. グロープラグの駆動制御を実行する電子制御ユニットと、
   前記電子制御ユニットにより実行されるグロープラグの駆動制御に応じて、前記グロープラグへの通電を行う通電回路とを具備してなるグロープラグ駆動制御装置であって、
   前記電子制御ユニットは、
   エンジンの動作状況に応じて前記グロープラグへ対する標準印加電圧が定められるよう構成される一方、
   搭載されたグロープラグの温度分類に応じて予め定められる補正係数によって前記標準印加電圧を補正し、その補正後の電圧を前記グロープラグに印加して駆動制御を行うと共に、当該電子制御ユニットは、前記搭載されたグロープラグが属する温度分類に対応するグループコードが予め入力されると共に、前記グループコードと補正係数との対応を定めた補正係数マップが予め記憶されており、前記グループコードが入力された際に、当該入力されたグループコードに対応する補正係数が前記補正係数マップにより決定され、前記グロープラグの温度分類は、使用されるグロープラグについて、所定の通電条件の下で温度を測定し、その測定結果を、複数の温度範囲に分類したものであり、
   前記グループコードは、前記分類を識別するためそれぞれ定められ、それぞれのグロープラグには、それぞれが属する分類に対応した前記グループコードが付与され、
   前記温度分類毎の補正係数は、前記分類毎に、当該分類に属し、標準的な温度特性を有するグロープラグについて、車両搭載後の駆動時における目標とされる目標温度を得るに必要な印加電圧を実印加電圧として取得し、
   前記使用されるグロープラグ全体の中で標準的な温度特性を有する中央品を基準に定められた駆動時におけるグロープラグへの印加電圧である標準印加電圧に対する前記各分類毎の実印加電圧の比として算出され、
   前記補正係数マップは、前記グループコードから対応する前記算出された補正係数が読み出し可能に構成されてなるものであることを特徴とするグロープラグ駆動制御装置。
   

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