JPWO2013042488A1 - グロープラグ診断方法及びグロープラグ駆動制御装置 - Google Patents

Abstract

比較的簡易な手順で、信頼性の高いグロープラグの劣化、異常の有無を判定可能とする。動作状態にあるグロープラグ１の抵抗値を最新抵抗値として測定し（Ｓ１０２）、グロープラグ１の初期抵抗値に対する最新抵抗値の変化率が第１の所定値を越えているか否かを判定し（Ｓ１０４）、グロープラグ１の初期抵抗値に対する最新抵抗値の変化率が第１の所定値ａを越えている場合には、最新抵抗値が取得された時点の直近におけるグロープラグ１の抵抗値である最前抵抗値に対する最新抵抗値の変化率が第２の所定値ｂを越えているか否かを判定し（Ｓ１０６）、最前抵抗値に対する最新抵抗値の変化率が第２の所定値を越えている場合には、グロープラグ１が異常劣化状態にあると判定し（Ｓ１０８）、高い信頼性で劣化、異常の有無を判定可能としたものである。

Description

本発明は、グロープラグの劣化、異常の有無を診断する方法に係り、特に、診断の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などの内燃機関に用いられるグロープラグの良否は、ディーゼルエンジン等の始動性などに大きな影響を与えることがあるため、従来から、その良否、劣化の程度等について診断する方法、装置などが種々提案、実用化されている。

例えば、通電時のグロープラグの抵抗値を測定し、その値を単一の閾値と比較し、その比較結果によってグロープラグの良否を判定する方法などが良く知られているところである（例えば、特許文献１等参照）。
しかしながら、単一の閾値との比較では、個々のグロープラグの製品ばらつきや、個々のグロープラグの使用による劣化状態の差などにより、必ずしも十分信頼性のある診断結果を得ることができるものではない。
特開２０１０−１２７４８７号公報

本発明は、上記実状に鑑みてなされたもので、比較的簡易な手順で、信頼性の高いグロープラグの劣化、異常の有無を判定可能なグロープラグ診断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、動作状態にあるグロープラグの抵抗値を最新抵抗値として測定し、前記グロープラグの初期抵抗値に対する前記最新抵抗値の変化率が第１の所定値を越えているか否かを判定し、前記グロープラグの初期抵抗値に対する前記最新抵抗値の変化率が第１の所定値を越えている場合には、前記最新抵抗値が取得された時点の直近における前記グロープラグの抵抗値である最前抵抗値に対する前記最新抵抗値の変化率が第２の所定値を越えているか否かを判定し、
前記最前抵抗値に対する前記最新抵抗値の変化率が第２の所定値を越えている場合には、前記グロープラグが異常劣化状態にあると判定するよう構成されてなるグロープラグ診断方法が提供される。
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演算制御部と、
前記演算制御部により実行されるグロープラグの駆動制御に応じて、前記グロープラグの通電を行う通電駆動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、
前記演算制御部は、前記グロープラグの通電電流と印加電圧とに基づいて、前記通電電流と印加電圧の取得時における前記グロープラグの抵抗値を最新抵抗値として算出し、前記グロープラグの初期抵抗値に対する前記最新抵抗値の変化率が第１の所定値を越えているか否かを判定し、前記グロープラグの初期抵抗値に対する前記最新抵抗値の変化率が第１の所定値を越えていると判定された場合には、前記最新抵抗値が取得された時点の直近における前記グロープラグの抵抗値である最前抵抗値に対する前記最新抵抗値の変化率が第２の所定値を越えているか否かを判定し、
前記最前抵抗値に対する前記最新抵抗値の変化率が第２の所定値を越えていると判定された場合には、前記グロープラグが異常劣化状態にあると判定するよう構成されてなるグロープラグ駆動制御装置が提供される。

本発明によれば、グロープラグの抵抗値の変化を、初期値に対する変化と、直近の抵抗値に対する変化の２種類取得し、それぞれ、変化率を基準値と比較することで、製品毎の特性ばらつきによらず、異常な劣化状態にあるのか、通常の劣化状態にあるのかが判断可能となり、従来に比して、より診断精度が高く、より信頼性の高いグロープラグの劣化、異常の有無を診断できるという効果を奏するものである。

本発明の実施の形態におけるグロープラグ駆動制御装置の一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において実行されるグロープラグ診断処理の手順を示すサブルーチンフローチャートである。 グロープラグの抵抗値の変化例を示す特性線図である。 グロープラグ制御マップの一例を模式的に示す模式図であって、図４（Ａ）は、グロープラグが正常な場合の制御マップの例を模式的に示す模式図、図４（Ｂ）は、グロープラグが異常と判定された場合に用いられる制御マップの例を模式的に示す模式図である。

１…グロープラグ
２１…通電駆動回路
２２…計測回路
２３…演算制御部

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装置（以下「ＧＣＵ」と称する）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ＧＣＵ１００は、通電駆動回路２１と、計測回路２２と、演算制御部（図１においては「ＣＰＵ」と表記）２３とに大別されて構成されたものとなっている。
通電駆動回路２１は、通電制御用半導体素子３１と、抵抗器３２とを主たる構成要素として、グロープラグ１の通電制御を行うよう構成されたものとなっている。

通電制御用半導体素子３１は、例えば、ＭＯＳ ＦＥＴなどが用いられ、そのドレインは、車両バッテリ２５の正極に、ソースは、抵抗器３２を介してグロープラグ１の正極側に接続される一方、ゲートには、演算制御部２３からの制御信号が印加されて、その導通、非導通が制御されるものとなっている。かかる通電制御用半導体素子３１の導通制御によって、グロープラグ１の通電が制御されるものとなっている。なお、かかる通電駆動回路２１と演算制御部２３による通電制御は、基本的に従来と同様のもので、例えば、ＰＷＭ(Pulse Width Modulation)制御などが用いられる。
そして、グロープラグ１の負極側はアースに接続されたものとなっている。

計測回路２２は、演算増幅器３３とアナログ・ディジタル変換器（図１においては「Ａ／Ｄ」と表記）３４とを主たる構成要素として、グロープラグ１に流れる電流に比例した抵抗器３２における電圧降下を演算制御部２３に入力可能に構成されたものとなっている。
演算増幅器３３には、抵抗器３２の両端の電圧が入力されるようになっており、その出力電圧は、アナログ・ディジタル変換器３４によりディジタル値として演算制御部２３に入力されるようになっている。

また、グロープラグ１の正極側における電圧、すなわち、グロープラグ１への印加電圧（グロープラグ電圧）がアナログ・ディジタル変換器３４を介して演算制御部２３に入力されるようになっている。
アナログ・ディジタル変換器３４を介して演算制御部２３に入力された電圧値は、後述するようにグロープラグの異常診断処理に供されるものとなっている。

演算制御部２３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、先の通電制御用半導体素子３１へ対する制御信号を出力するためのインターフェイス回路（図示せず）などを主たる構成要素として構成されたものとなっているものである。

次に、上述の演算制御部２３によって実行されるグロープラグ診断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、図２に示されたサブルーチンフローチャートは、演算制御部２３において従来同様実行されるグロープラグ１の通電駆動制御などと共に演算制御部２３において実行される１つのサブルーチン処理となっているものである。
しかして、演算制御部２３により処理が開始されると、最初に、グロープラグ（ＧＬＰ）１の抵抗値測定が行われる（図２のステップＳ１０２参照）。
グロープラグ１の抵抗値は、グロープラグ１の正極側、すなわち、図１において、計測回路２２に接続された側の端部におけるグロープラグ電圧を、グロープラグ１に流れる電流で除することで算出されるものとなっている。なお、この抵抗値測定は、グロープラグ１が図示されないエンジンの駆動状態に応じて演算制御部２３により通電駆動されている状態において行われるものとなっている。

ここで、グロープラグ電圧は、先に述べたようにアナログ・ディジタル変換器３４を介して演算制御部２３に入力されるものとなっている。
また、グロープラグ１を流れる電流は、アナログ・ディジタル変換器３４を介して演算制御部２３に入力された抵抗器３２における電圧降下の値を、予め記憶されている抵抗器３２の抵抗値で除して求められるものとなっている。
このように、アナログ・ディジタル変換器３４を介して演算制御部２３に入力されたデータに基づいて算出されたグロープラグ１の抵抗値は、この時点における最新の抵抗値（以下、便宜的に「最新抵抗値」と称する）Ｒcurrentとされ、演算制御部２３の適宜な記憶領域に一時的に記憶される。

次いで、グロープラグ１の初期抵抗値Ｒinitialに対する最新抵抗値Ｒcurrentの変化率が第１の所定値ａを上回っているか否かが判定される（図２のステップＳ１０４参照）。
すなわち、ａ＜（Ｒcurrent−Ｒinitial）／Ｒinitialが成立しているか否かが判定される。

ここで、（Ｒcurrent−Ｒinitial）／Ｒinitialは、初期抵抗値Ｒinitialに対する最新抵抗値Ｒcurrentの変化率である。
また、グロープラグ１の初期抵抗値Ｒinitialは、グロープラグ１を車両に搭載する際の抵抗値であり、事前に測定され、その測定値が演算制御部２３の適宜な記憶領域に記憶されたものとなっている。
なお、第１の所定値ａは、使用されているグロープラグ１の実際の電気的特性や使用環境等に応じて試験やシミュレーション結果等に基づいて適切な値が設定されるべきものであり、特定の値に限定されるものではない。

ステップＳ１０４において、ａ＜（Ｒcurrent−Ｒinitial）／Ｒinitialが成立していると判定された場合（ＹＥＳの場合）には、後述するステップＳ１０６の処理へ進む一方、ａ＜（Ｒcurrent−Ｒinitial）／Ｒinitialが成立していないと判定された場合（ＮＯの場合）には、変化率が通常生じ得る正常な範囲にあることからグロープラグ１の劣化状態は正常であると判定されて一連の処理が終了さ、図示されないメインルーチンへ一旦戻ることとなる（図２のステップＳ１１８参照）。
このように、初期抵抗値Ｒinitialに対する最新抵抗値Ｒcurrentの変化率を劣化の判定に用いることで、個々のグロープラグ毎の温度特性のばらつきに応じて、従来に比してより的確な劣化の有無の判定が可能となっている。

ステップＳ１０６においては、最新抵抗値Ｒcurrentを得る直前に時点において直近に計測されたグロープラグ１の抵抗値（以下、便宜的に「最前抵抗値」と称する）Ｒlastに対する最新抵抗値Ｒcurrentの変化率が第２の所定値ｂを上回っているか否かが判定される。
すなわち、ｂ＜（Ｒcurrent−Ｒlast）／Ｒlastが成立しているか否かが判定される。

ここで、（Ｒcurrent−Ｒlast）／Ｒlastは、最前抵抗値Ｒlastに対する最新抵抗値Ｒcurrentの変化率である。
なお、第２の所定値ｂは、使用されているグロープラグ１の実際の電気的特性や使用環境等に応じて試験やシミュレーション結果等に基づいて適切な値が設定されるべきものであり、特定の値に限定されるものではない。

ステップＳ１０６において、ｂ＜（Ｒcurrent−Ｒlast）／Ｒlastが成立していると判定された場合（ＹＥＳの場合）には、ステップＳ１０８の処理へ進む一方、ｂ＜（Ｒcurrent−Ｒlast）／Ｒlastが成立していないと判定された場合（ＮＯの場合）には、後述するステップＳ１１４の処理へ進むこととなる。
まず、ステップＳ１０８においては、最前抵抗値Ｒlastに対する最新抵抗値Ｒcurrentの変化率が第２の所定値ｂを上回っているとの判定は、最前抵抗値Ｒlastから最新抵抗値Ｒcurrentへの抵抗値の変化の仕方が、通常生じるであろうとされる抵抗値の変化を越えたものであることに鑑みて、異常劣化であると判定されることとなる。

ここで、図３を参照しつつ本発明の実施の形態におけるグロープラグの抵抗値の変化に基づく異常の有無判定について説明する。
グロープラグ１の抵抗値は、使用が進むにつれてグロープラグ１の劣化に伴い上昇するのが通常である。そして、グロープラグ１の劣化が通常生じ得る程度のものであれば、初期抵抗値Ｒinitialに対する最新抵抗値Ｒcurrentの変化は、例えば、図３において、点線の直線で示される如くにある傾きを持ったものとなると考えられる。

また、初期抵抗値Ｒinitialから最前抵抗値Ｒlastに対する変化、最前抵抗値Ｒlastから最新抵抗値Ｒcurrentへの変化も、グロープラグ１の劣化が通常生じ得る程度のものであれば、例えば、図３に実線で示された特性線の如くの変化となると考えられる。
これに対して、何らかの原因によりグロープラグ１の劣化に異常が生じた場合、すなわち、通常の劣化を越える劣化状態が生じた場合には、最前抵抗値Ｒlastから最新抵抗値Ｒcurrentへの変化が、例えば、図３において二点鎖線で示された如くに、通常の劣化（図３の実線の特性線）時における変化と比較して明らかに大きな変化が生じたものとなることが考えられる。

本発明の実施の形態におけるグロープラグ診断処理においては、上述したようなグロープラグ１の劣化に伴う抵抗値の変化の仕方の違いに着目し、異常な劣化と通常の劣化とを判別可能としたものである。
再び、図２の説明に戻れば、ステップＳ１０８においてグロープラグ１は異常劣化であると判定されたことに対応して、ステップＳ１１０においては、演算制御部３２の適宜な記憶領域に、グロープラグ１が異常劣化状態に至った旨が記録される。

次いで、ステップＳ１１２においては、グロープラグ１が異常劣化状態であることに対応してグロープラグ制御マップの変更が行われ、その後、図示されないメインルーチンへ一旦戻ることとなる。
ここで、グロープラグ制御マップは、エンジン（図示せず）の動作状態に応じてグロープラグ１への印加電圧を定めたものである。
図４には、その具体例が示されており、以下、この具体例について、同図を参照しつつ説明する。

最初に、図４（Ａ）は、グロープラグ１が正常状態である場合のグロープラグ制御マップの例である。
かかるグロープラグ制御マップは、エンジン回転数と燃料噴射量との組み合わせに対して、グロープラグ１の印加電圧が定められるものとなっており、エンジン回転数及び燃料噴射量は、図示されない車両制御用電子制御ユニットから演算制御部２３へ入力されるものとなっている。

一方、図４（Ｂ）は、グロープラグ１が異常劣化と判定された際に、先のステップＳ１１２におけるグロープラグ制御マップ変更処理によって、図４（Ａ）に示されたグロープラグ制御マップに代えて用いられるグロープラグ制御マップの例である。
図４（Ｂ）に示された例においては、エンジン回転数、燃料噴射量の値に関わらず、グロープラグ１の印加電圧を一律に７Ｖとしているが、これは、グロープラグ１が異常劣化の状態に至っているとの判定結果（図２のステップＳ１０６、Ｓ１０８参照）を考慮して、車両の走行状態を、いわゆるリンプホーム（縮退運転）モードとするためのグロープラグ１の制御状態を定めたものである。

再び、図２の説明に戻れば、先のステップＳ１０６におけるＮＯの判定結果に基づいて、ステップＳ１１４へ進んだ場合には、グロープラグ１は、通常の劣化状態であると判定され、次いで、その通常劣化である旨が演算制御部３２の適宜な記憶領域に記録され、一連の処理が終了し、図示されないメインルーチンへ一旦戻ることとなる（図２のステップＳ１１６参照）。
なお、上述した図２の一連の処理は、所定の周期で繰り返し実行されるのが好適であるが、その周期は特に任意に設定されるべきもので、特定の値に限定されるものではない。また、その場合、グロープラグ１への印加電圧が所定の実効電圧の場合に処理が実行されるようにするのが好適である。

グロープラグの劣化状態についてより信頼性の高い診断が所望される車両などに適する。

Claims (6)

1. 動作状態にあるグロープラグの抵抗値を最新抵抗値として測定し、前記グロープラグの初期抵抗値に対する前記最新抵抗値の変化率が第１の所定値を越えているか否かを判定し、前記グロープラグの初期抵抗値に対する前記最新抵抗値の変化率が第１の所定値を越えている場合には、前記最新抵抗値が取得された時点の直近における前記グロープラグの抵抗値である最前抵抗値に対する前記最新抵抗値の変化率が第２の所定値を越えているか否かを判定し、
   前記最前抵抗値に対する前記最新抵抗値の変化率が第２の所定値を越えている場合には、前記グロープラグが異常劣化状態にあると判定することを特徴とするグロープラグ診断方法。
2. 前記最前抵抗値に対する前記最新抵抗値の変化率が第２の所定値を下回っている場合には、前記グロープラグは通常の劣化状態にあると判定することを特徴とする請求項１記載のグロープラグ診断方法。
3. グロープラグの初期抵抗値に対する前記最新抵抗値の変化率が第１の所定値を下回っている場合には、前記グロープラグの劣化状態は正常であると判定することを特徴とする請求項２記載のグロープラグ診断方法。
4. グロープラグの駆動制御を実行する演算制御部と、
   前記演算制御部により実行されるグロープラグの駆動制御に応じて、前記グロープラグの通電を行う通電駆動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、
   前記演算制御部は、前記グロープラグの通電電流と印加電圧とに基づいて、前記通電電流と印加電圧の取得時における前記グロープラグの抵抗値を最新抵抗値として算出し、前記グロープラグの初期抵抗値に対する前記最新抵抗値の変化率が第１の所定値を越えているか否かを判定し、前記グロープラグの初期抵抗値に対する前記最新抵抗値の変化率が第１の所定値を越えていると判定された場合には、前記最新抵抗値が取得された時点の直近における前記グロープラグの抵抗値である最前抵抗値に対する前記最新抵抗値の変化率が第２の所定値を越えているか否かを判定し、
   前記最前抵抗値に対する前記最新抵抗値の変化率が第２の所定値を越えていると判定された場合には、前記グロープラグが異常劣化状態にあると判定するよう構成されてなることを特徴とするグロープラグ駆動制御装置。
5. 演算制御部は、最前抵抗値に対する前記最新抵抗値の変化率が第２の所定値を下回っていると判定された場合には、前記グロープラグは通常の劣化状態にあると判定するよう構成されてなることを特徴とする請求項４記載のグロープラグ駆動制御装置。
6. 演算制御部は、グロープラグの初期抵抗値に対する前記最新抵抗値の変化率が第１の所定値を下回っていると判定された場合には、前記グロープラグの劣化状態は正常であると判定するよう構成されてなることを特徴とする請求項５記載のグロープラグ駆動制御装置。

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