WO2017138330A1

WO2017138330A1 - 発熱体制御装置、エンジン制御システム

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Publication number: WO2017138330A1
Application number: PCT/JP2017/001986
Authority: WO
Inventors: 尚治森田
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2016-02-10
Filing date: 2017-01-20
Publication date: 2017-08-17
Anticipated expiration: 2018-08-10
Also published as: DE112017000737T5; JP2017141751A; JP6631294B2

Abstract

発熱体制御装置３０は、エンジン１０の始動要求に応じて、複数の発熱体１７に一定の電力を供給することで各発熱体１７の温度を目標温度に制御する温度制御部と、目標温度における各発熱体１７の抵抗値を目標抵抗値として取得する抵抗値取得部と、各発熱体１７の抵抗値が対応する目標抵抗値に維持されるよう、各発熱体１７の抵抗値を個別に制御する抵抗制御部と、を有している。また、温度制御部は、エンジン１０の始動要求が行われた後、エンジン１０の始動前に発熱体１７に対する前記一定の電力を供給する。

Description

発熱体制御装置、エンジン制御システム

関連出願の相互参照

　本出願は、２０１６年２月１０日に出願された日本出願番号２０１６－０２４０８７号に基づくもので、ここにその記載内容を援用する。

　本開示は、エンジンに備えられる発熱体の温度を制御する発熱体制御装置、及びエンジン制御システムに関する。

　従来、エンジンでは、冷間始動時における燃焼性能を確保する等の理由から、各部を所定の温度に保持する発熱体が備えられている。発熱体は、制御装置を介して電源と接続されており、この制御装置によりその温度が一定となるよう制御される。

　特許文献１には、発熱体の一例であるグロープラグの温度制御が開示されている。特許文献１で開示された温度制御では、まず、グロープラグが使用されるタイミングで、制御部は、新たに交換されたグロープラグの所定温度での抵抗値を取得し、この抵抗値を目標抵抗値とする。次に、制御部は、このグロープラグを目標温度に到達させるために必要な目標電力量を取得する。そして、制御部は取得した目標電力量をグロープラグに投入しグロープラグを目標温度となるように制御する。

特開２０１１－３８４１９号公報

　例えば、エンジンは気筒毎に複数の発熱体を備えているが、発熱体は個体差がありその抵抗値にばらつきが存在する。また、発熱体は使用を継続することで経年劣化し、抵抗値を変化させる。抵抗値に経年変化があると発熱体の抵抗値を設定した値になるよう制御しても、発熱体の温度が変化してエンジン冷間始動時の燃焼性能を確保できなくなってしまう場合がある。そのため、特許文献１に記載したように、発熱体の交換後、１度だけこの発熱体の抵抗値を取得し、取得した抵抗値により発熱体を制御する方法では、経年劣化などによる抵抗値の変化に対応できず、発熱体を交換して抵抗値取得作業を実施しないかぎり各発熱体の温度制御が適正に実施されない場合がある。

　本開示は、上記課題に鑑みてなされたものであり、発熱体の温度のばらつきを特別な作業を必要とせず、自動的に少なくすることができる発熱体制御装置、又はエンジン制御システムを提供することを目的とする。

　本開示では、エンジンに備えられた発熱体の温度を制御する発熱体制御装置であって、前記発熱体に一定の電力を供給することで前記発熱体の温度を目標温度に制御する温度制御部と、前記目標温度における前記発熱体の抵抗値を目標抵抗値として取得する抵抗値取得部と、前記発熱体の抵抗値が前記目標抵抗値に維持されるよう、前記発熱体の抵抗値を制御する抵抗制御部と、を有し、前記温度制御部は、前記エンジンの始動要求が行われた後、前記エンジンの始動前に前記発熱体に対して前記一定の電力を供給し、前記抵抗制御部は、前記エンジンの始動前に前記発熱体に対して前記一定の電力を供給することで求められた前記目標抵抗値に、前記発熱体の抵抗値を維持する。

　このため、温度制御部が発熱体に対して一定の電力を供給することで発熱体の温度が供給電力量と相関する所定の温度で定常状態となる。発熱体の温度が定常状態となると、温度とともに変化していた発熱体の抵抗値は個々のばらつきに応じた値に収束する。また、発熱体に対する供給電力が一定であり、同じ仕様の発熱体では放熱特性も一定であるため、発熱体の温度が物性に応じた温度に収束する。即ち、この状態で取得される発熱体の各抵抗値は、発熱体の温度を一致させた状態で得られたものとなる。そして、抵抗制御部は発熱体の抵抗値が定常状態における抵抗値に維持されるよう、発熱体の抵抗値を個別に抵抗値制御する。そのため、経年劣化等に伴い発熱体に抵抗値の変化が生じる場合でも、発熱体の温度を所定の範囲に維持することが可能となる。

　本開示についての上記目的およびその他の目的、特徴や利点は、添付の図面を参照しながら下記の詳細な記述により、より明確になる。その図面は、
図１は、エンジン制御システムの全体概略を示す構成図であり、図２は、ＧＣＵの回路構成を示す概略図であり、図３は、グロープラグに対する制御を説明する図であり、図４は、グロープラグに対する制御を示すフローチャートであり、図５は、グロープラグに対する制御において各値の変化を示す動作チャートであり、図６は、第２実施形態に係るＧＣＵの動作を説明する動作チャートであり、図７は、ＩＧオフ後の所定期間において実施される処理を示すフローチャートであり、図８は、ステップＳ２４において実施される処理を説明する図であり、図９は、ステップＳ３１で実施される昇温時間Ｔｉｍ＿ｒの設定を説明する図であり、図１０は、第３実施形態に係るＧＣＵが定電力制御と抵抗制御を実施するタイミングを示す動作チャートである。

　（第１の実施形態）
　以下、本開示を具体化した第１の実施の形態について図面を参照しつつ説明する。本実施形態は、ディーゼルエンジンを対象にエンジン制御システムを構築するものである。なお、以下の実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付しており、同一符号の部分についてはその説明を援用する。

　図１は、本実施形態におけるエンジン制御システムの全体概略を示す構成図である。エンジン制御システム１００は、エンジン１０と、バッテリ２１と、グローコントロールユニット３０（以下、ＧＣＵとも記載する）と、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）５０と、を備えている。

　エンジン１０は、内燃運動を行う周知の内燃機関である。例えば、この実施形態では、エンジン１０は、４気筒のエンジンとして説明される。図１において、エンジン１０の吸気ポート及び排気ポートにはそれぞれ吸気バルブ１１及び排気バルブ１２が設けられている。燃焼室１４には、燃料噴射弁１６の先端部が突出されており、この燃料噴射弁１６により燃料供給が行われる。そして、燃焼室１４内の圧縮に伴い燃料が自己着火して燃焼が行われる。また、吸気バルブ１１の開動作により空気が吸気管（吸気通路）１３から燃焼室１４内に導入され、排気バルブ１２の開動作により燃焼後の排ガスが排気管（排気通路）１５に排出される。

　エンジン１０の燃焼室１４には発熱体として機能するグロープラグ１７が配置されている。グロープラグ１７は、例えば、セラミックス製のヒータを有するセラミックグロープラグである。グロープラグ１７は、その先端部が燃焼室１４に突出して配置されており、発熱により燃焼室１４内のガスを暖めることでエンジン１０の燃料の着火性を向上させる。本実施形態では、各気筒にそれぞれ配置された４つのグロープラグを備えており、各グロープラグを区別するときは、１７♯１，１７♯２，１７♯３，１７♯４の符号を付すものとする。ここで、グロープラグ１７の温度と記載するときは、グロープラグ１７におけるヒータの温度を意味し、グロープラグ１７の抵抗と記載するときは、ヒータの抵抗を意味する。

　ＧＣＵ３０は、グロープラグ１７への電力の供給を制御する。ＧＣＵ３０は、グロープラグ１７とバッテリ２１とにそれぞれ接続されており、バッテリ２１からグロープラグ１７への通電を制御する。なお、ＧＣＵ３０の詳細な構成については後述する。

　バッテリ２１は、電源として機能し、エンジン制御システム１００の各部に電力を供給する。バッテリ２１は、例えば、直流電源を供給する鉛蓄電池であり、図示されたＧＣＵ３０やＥＣＵ５０の他、不図示の負荷に対しても電力を供給する。

　バッテリ２１とＥＣＵ５０及びＧＣＵ３０との間にはメインリレー２６が介在している。メインリレー２６は、バッテリ２１とＥＣＵ５０及びＧＣＵ３０とを繋ぐ経路を開閉する開閉器としても機能する。メインリレー２６は、例えば、経路を繋ぐスイッチと、このスイッチを作動させるソレノイドとで構成されている。

　ＥＣＵ５０は、エンジン制御システム１００の駆動を統合的に制御する。ＥＣＵ５０は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を備えるマイクロコンピュータを主体として構成されている。そして、ＣＰＵがＲＯＭに記憶された各種の制御プログラムを実行することで、エンジン運転状態に応じてエンジン１０の各種制御を実施する。また、ＥＣＵ５０は、エンジン１０にバッテリ２１を繋ぐことで始動要求を生じさせるＩＧ（イグニッション）スイッチ２５、クランク軸１８の回転角度を検出するクランク角センサ２２、エンジン水温を検出する水温センサ２３、外気温を検出する外気温センサ２４、と接続されている。

　ＥＣＵ５０は、グロープラグ１７への電力供給に関して、都度のエンジン運転状態に基づいて指令入力ＳＩを算出してＧＣＵ３０に出力する。エンジン運転状態として具体的には、エンジン回転速度やエンジン水温、外気温、燃料噴射量等が挙げられる。

　次に、ＧＣＵ３０について詳細に説明する。図２は、ＧＣＵ３０の回路構成を示す概略図である。ＧＣＵ３０は、バッテリ端子４１及び制御系電源端子４２を介してバッテリ２１と接続され、このバッテリ端子４１及び制御系電源端子４２を介してバッテリ２１から電力の供給を受ける。この内、制御系電源端子４２はメインリレー２６を介してバッテリ２１と接続されている。また、ＧＣＵ３０は、通信端子４３，４４を介してＥＣＵ５０と接続され、この通信端子４３，４４を介してＥＣＵ５０との間で通信を行う。そして、ＧＣＵ３０は、出力端子４６を介してグロープラグ１７に接続されている。なお、ＧＣＵ３０は、グランド端子４５を介して、グランドと接続されている。

　ＧＣＵ３０は、その機能として、スイッチング部３１、電圧検出部３２、電流検出部３４、制御部３７を備えている。例えば、ＧＣＵ３０はワンチップマイコンにより構成されており、上記したスイッチング部３１、電圧検出部３２、電流検出部３４、制御部３７はこのワンチップマイコンの機能ブロックとして構成されている。なお、ＧＣＵ３０はマイコンにより構成されるものに限定されず、上述した各部をハードウェア回路により構成するものであっても良い。

　ＧＣＵ３０は、グロープラグ１７♯１～１７♯４毎に、スイッチング部３１、電圧検出部３２、電流検出部３４を備えている。なお、図２では、便宜上、グロープラグ１７♯１に対応するスイッチング部３１、電圧検出部３２、電流検出部３４を記載し、他のグロープラグ１７♯２～１７♯４に対応する構成は記載を省略している。

　スイッチング部３１は、オン・オフ動作によりグロープラグ１７の給電を制御する。スイッチング部３１は、例えばＭＯＳトランジスタからなるスイッチ素子ＴＲを備えている。スイッチ素子ＴＲのドレインはバッテリ端子４１を介してバッテリ２１と接続され、そのソースは出力端子４６を介してグロープラグ１７に接続されている。また、スイッチ素子ＴＲのゲートは制御部３７の出力端子に接続されている。

　電圧検出部３２は、グロープラグ１７の電圧値Ｖｇを検出し、検出した電圧値Ｖｇを制御部３７に出力する。電圧検出部３２の検出端子はスイッチング部３１のソースと出力端子４６とを繋ぐノードに接続され、その出力端子は制御部３７の入力端子に接続されている。

　電流検出部３４は、グロープラグ１７の電流値Ｉｇを検出する。この実施形態では、電流検出部３４は、バッテリ２１からの通電時（スイッチング部３１のオン時）及びバッテリ２１からの非通電時（スイッチング部３１のオフ時）の電流を検出できるよう、異なる部位（通電時電流検出部３５、非通電時電流駆動部３６）を備えている。

　通電時電流検出部３５は、バッテリ２１からの通電時におけるグロープラグ１７の電流値を検出する。通電時電流検出部３５は、センス抵抗Ｒ１とこのセンス抵抗Ｒ１の両端の値を演算する演算アンプＯＰとを備えている。センス抵抗Ｒ１の一端は、スイッチ素子ＴＲのセンス端子に接続されている。演算アンプＯＰは、バッテリ２１による通電時に、センス抵抗Ｒ１に生じる電圧値に応じた出力を制御部３７に出力する。この出力は、グロープラグ１７の電流値に応じて値が変化するため、制御部３７は通電時電流検出部３５からの出力と電圧検出部３２からの出力に基づいて印加電力を求め、又グロープラグの発熱体の抵抗値を求めることで、グロープラグ１７の電流値を制御することができる。

　非通電時電流駆動部３６は、抵抗Ｒ２を備えており、この抵抗Ｒ２の一端は定電流源に接続され、抵抗Ｒ２のもう一端はスイッチ素子ＴＲのソースと出力端子４６とを繋ぐノードに接続されている。制御部３７は、スイッチ素子ＴＲのオフ時において、定電流源からの電流を非通電時電流駆動部３６よりグロープラグ１７に流す。定電流源からの電流はその値が一定であるため、制御部３７は、電圧検出部３２で検出したグロープラグ１７に発生する非通電時の電圧値と、定電流源からの駆動電流と、から発熱体の抵抗値を検出することができる。

　なお、グロープラグ１７の抵抗値Ｒｇが低い値である場合、非通電時電流駆動部３６の抵抗Ｒ２はこのグロープラグ１７の抵抗値Ｒｇと同様に低い値であることが望ましい。また、非通電時電流駆動部３６を定電流源に接続することは一例に過ぎない。これ以外にも、非通電時電流駆動部３６は、定電圧源のみに接続され、抵抗Ｒ２とグロープラグ１７との抵抗値Ｒｇとの分圧比に応じた電流値を、オペアンプ等を介して制御部３７に出力するものであってもよい。更には、非通電時電流駆動部３６を常に通電しておき、制御部３７はスイッチ素子ＴＲがオンとなる通電時における電流を通電時電流検出部３５で求まる電流値に定電流分を加算して制御してもよい。この場合、制御部３７は、グロープラグ１７への通電と非通電時の発熱体の抵抗値の検出を電流出力と電圧検出のタイミングずれによる誤差を抑えることができる。この場合、制御部３７と非通電時電流駆動部３６とは電気的に接続されていなくともよい。

　また、制御部３７は、電圧検出部３２で取得した電圧を、電流検出部３４および、非通電時電流駆動部３６で取得した電流で除することでグロープラグ１７の抵抗値Ｒｇを検出する。この実施形態では、制御部３７は、バッテリ２１からの通電時において、通電時電流検出部３５により検出された電流Ｉｇを用いて抵抗値Ｒｇを検出する。また、制御部３７は、バッテリ２１からの非通電時において、非通電時電流駆動部３６の駆動に応じて検出された電流Ｉｇ（非通電時電流値）を用いて抵抗値Ｒｇを検出する。そのため、この実施形態では、制御部３７が抵抗検出部としても機能する。

　制御部３７は、スイッチング部３１の駆動を制御する。制御部３７は、例えば、周知のＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等よりなるマイクロコンピュータ（以下、マイコンという）を主体として構成されている。制御部３７は、通信端子４３を介してＥＣＵ５０からの指令入力ＳＩを受信し、各スイッチング部３１を動作させるゲート信号を出力する。例えば、このゲート信号により、グロープラグ１７♯１～１７♯４には、所定周期（例えば３０ｍｓｅｃ）毎に通電タイミングが到来するよう通電が行われる。また、制御部３７は、グロープラグ１７の異常診断時において異常を検出すると、通信端子４４を介してＥＣＵ５０に診断結果を出力する。

　次に、グロープラグ１７の温度制御を、図３Ａ，図３Ｂを用いて説明する。抵抗値にばらつきが生じている４つのグロープラグ１７♯１～１７♯４に対する温度変化を図３Ａで示し、抵抗値変化を図３Ｂで示している。

　ＧＣＵ３０はＩＧスイッチ２５のオン操作（以下、ＩＧオンとも記載する。）毎に、一定の温度となったグロープラグ１７を温度制御する（抵抗値制御）。また、この実施形態では、グロープラグ１７の温度を定常状態での目標温度に保持するために定電力制御が、ＩＧオン毎に最大電力で駆動する急速昇温動作の後に実施される。この定電力制御は、不図示のスタータによるエンジン１０の始動（クランキング）が開始されるまでなど、グロープラグ温度に影響を与える外乱が少ない期間において実施される。

　急速昇温は、グロープラグ１７の温度が増加するようグロープラグ１７を一定の時間までバッテリ電圧を印加し急速昇温させる。例えば、急速昇温は、ＰＷＭ通電の駆動Ｄｕｔｙを１００％で電圧を印加し、かつ昇温を行う時間が所定値に設定されたオープン制御により実施される。

　定電力制御は公知技術（特許４９４１３９１号）と同様に、所定の一定周期で通電をオンし、電圧および電流から算出される積算電力が設定値になると通電をオフさせるよう、オンとオフを繰り返す制御である。また、設定積算電力値に達したときの抵抗値を求める。このように、電圧検出部３２で検出されるグロープラグ１７の電圧値Ｖｇ及び電流検出部３４で検出されるグロープラグ１７の電流値Ｉｇに基づいて、供給電力が一定の値となるようグロープラグ１７に対する通電が制御される。この定電力制御は、図３（ａ）に示すように、グロープラグ１７の温度が所定の範囲となる定常状態に達するまで継続される。定常状態でのグロープラグ１７♯１～１７♯４の各温度は、グロープラグ１７の放熱特性がほぼ同じであるためグロープラグ１７の比熱又は材質等により定まり、各グロープラグ１７♯１～♯４の温度は同じ温度に収束する。一方で、図３（ｂ）に示すように、定常状態に収束したときのグロープラグ１７の抵抗値Ｒｇ１～Ｒｇ４は、個々のバラツキや経時変化などにより異なる値にばらついている。

　更に、グロープラグ１７の各抵抗値が所定の範囲内となったことによりグロープラグ１７の温度が一定の定常状態となったと判定すると、定電力制御で求めた各抵抗値を制御目標とした抵抗値制御によりグロープラグ１７の抵抗値が定電力制御時の定常状態での抵抗値に維持されるよう制御される。この第１実施形態では、検出されたグロープラグ１７の各抵抗値Ｒｇ１，２，３，４を各制御目標値としてこの値に維持されるよう抵抗値を検出しながらスイッチング部３１のオン・オフ制御が実施される。図３（ｂ）では、グロープラグ１７♯１～１７♯４に対してそれぞれ抵抗値Ｒｇ１～Ｒｇ４が一定の範囲に維持され、グロープラグ１７の温度が定電力制御で収束させた温度に保持される。

　次に、図３（ａ），図３（ｂ）で示すグロープラグ１７に対する制御を図４に示すフローチャートを用いて説明する。図４のＳ１２以降に示す処理は、ＩＧスイッチ２５がオンされる毎に、ＧＣＵ３０により実施される処理を示す。図４に示すフローチャートにおいて、ＧＣＵ３０がステップＳ１２～Ｓ１５の処理を実施することで温度制御部として機能し、ステップＳ１６の処理を実施することで抵抗値取得部として機能し、Ｓ１７の処理を実施することで抵抗制御部として機能する。また、図５（ａ）～図５（ｃ）は、グロープラグ１７に対する制御において各値の変化を示す動作チャートである。

　ステップＳ１１では、ＩＧオンを判定する。例えば、ＩＧスイッチ２５が操作されてメインリレー２６がオンされることで、ＧＣＵ３０にバッテリ２１からの電源が供給されると、ＧＣＵ３０はＩＧオンを判定する。ＧＣＵ３０はこのＩＧオンの判定により、エンジン１０に対する始動要求が生じたことを判定する。なお、ステップＳ１１では、ＩＧオンによりＥＣＵ５０が、始動要求が生じたことを判定し、ＧＣＵ３０に通電指令を送信することでＧＣＵ３０がエンジン１０に対する始動要求が生じたことを判定してもよい。

　ＩＧオンを判定した場合（ステップＳ１１：ＹＥＳ）、ステップＳ１２では、急速昇温を実施する。図５（ａ）に示すように、急速昇温では、ＧＣＵ３０は、Ｄｕｔｙが１００％となるようスイッチング部３１制御し、このときのバッテリ電圧の印加によりグロープラグ１７を昇温する。この急速昇温によりグロープラグ１７の温度は急速に上昇する。

　ステップＳ１３では、昇温時間Ｔｉｍ＿ｒの経過を判定する。ステップＳ１３における昇温時間Ｔｉｍ＿ｒは、例えば、１００％のバッテリ電圧の印加でグロープラグ１７が所定の温度に到達するのに必要な時間として予め定められた時間である。即ち、急速昇温をこの昇温時間Ｔｉｍ＿ｒだけ実施することで、グロープラグ１７の温度は急速に所定の温度範囲に達することとなる。

　昇温時間Ｔｉｍ＿ｒが経過したことを判定した場合（ステップＳ１３：ＹＥＳ）、ステップＳ１４では、定電力制御を実施する。図５（ａ）に示すように、定電力制御が実施される期間では、ＧＣＵ３０は、所定期間において検出された電圧値Ｖｇと電流値Ｉｇとを乗算して得たオン期間の電力を積算し、所定の積算値で通電をオフし、一定周期で通電をオンすることで、周期毎の積算電力が所定の積算値で一定となるようグロープラグ１７に対する通電を繰り返し制御する。

　グロープラグ１７は投入される電力に応じて温められ、図５（ｂ）に示すようにその抵抗値Ｒｇを変化させる。

　ステップＳ１５では、グロープラグ１７の抵抗値Ｒｇの変化を監視する。この実施形態では、グロープラグ１７の通電時では通電時電流検出部３５が検出する電流値Ｉｇ基づいて、又、非通電時では非通電時電流駆動部３６の駆動による電流値Ｉｇに基づいて、ＧＣＵ３０は抵抗値Ｒｇを監視する。なお、この実施形態では、ＧＣＵ３０はグロープラグ１７♯１～１７♯４のそれぞれの抵抗値Ｒｇ♯１～♯４を監視する。

　ステップＳ１５において抵抗値Ｒｇの監視が継続される期間は、グロープラグ１７の所定タイミングでの抵抗値Ｒｇが一定の範囲（定常状態）に収束するか否かに基づいて判定する。例えば、ＧＣＵ３０は、通電オフ直前の抵抗値Ｒｇを記憶しており、前回と今回との抵抗値Ｒｇの差が閾値以下となれば一定の範囲に収束したと判定する。図５（ｂ）では、図中右側において、抵抗値Ｒｇが一定の範囲に収束しており、ＧＣＵ３０は収束判定を行っている。なお、収束判定は、通電オン開始時の前回と今回との抵抗値の差が所定値以下となった場合や、定電力制御のオン時間の前回と今回との差が所定値以下となった場合、更には所定周期で別途計測したグロープラグ温度の前回と今回との差が所定値以下となった場合に収束したと判定してもよい。これ以外にも、抵抗値Ｒｇが所定回数連続して範囲内となったことで収束判定を実施してもよい。

　抵抗値Ｒｇの変化が収束した場合、ステップＳ１６では、このときの抵抗値Ｒｇを目標抵抗値Ｔｇとして取得する。この目標抵抗値Ｔｇは、抵抗値制御におけるターゲットとなる値である。この実施形態では、グロープラグ１７♯１～１７♯４に対してそれぞれ目標抵抗値Ｔｇ♯１～Ｔｇ♯４がＩＧオン毎に取得される。なお、目標抵抗値Ｔgは抵抗値Ｒgの収束点の直前の複数の値を平均化して求めても良い。

　ステップＳ１６における各グロープラグ１７♯１～１７♯４に対応する目標抵抗値Ｔｇ♯１～Ｔｇ♯４の取得タイミングは、ステップＳ１５において、全てのグロープラグ１７♯１～１７♯４の抵抗値Ｒｇが収束したことを条件に実施される。これ以外にも、ステップＳ１５において、各グロープラグ１７♯１～１７♯４の抵抗値が個別に収束した場合に、ステップＳ１６でそれぞれの目標抵抗値Ｔｇ♯１～Ｔｇ♯４が取得されるものであってもよい。

　ステップＳ１７では、抵抗値制御を実施する。抵抗値制御では、ＧＣＵ３０は、各グロープラグ１７♯１～１７♯４の抵抗値ＲｇがステップＳ１６で取得された対応する目標抵抗値Ｔｇ（♯１～♯４）に近づくよう、グロープラグ１７に対する通電を制御する（図５（ａ））。例えば、抵抗値Ｒｇが目標抵抗値Ｔｇよりも大きくなる場合、ＧＣＵ３０はバッテリ電圧の通電をオフする。一方、抵抗値Ｒｇが目標抵抗値Ｔｇよりも所定値以上小さくなった場合、ＧＣＵ３０はバッテリ電圧の通電をオンする。なお、図５（ｃ）では、便宜上、抵抗値制御における電力変化の記載を省略している。

　抵抗値制御は、ＩＧスイッチ２５の操作によりエンジン１０がオフ（ＩＧオフとも記載する）されることで終了され、図４で示した処理を終了する。

　以上説明したようにこの第１実施形態に係るＧＣＵ３０（発熱体制御装置）によれば、ＧＣＵ３０がグロープラグ１７に対して定電力制御を実施することで各グロープラグ１７の温度が所定の値に達して定常状態となる。グロープラグ１７の温度が定常状態となると、グロープラグ１７の抵抗値は個々のばらつきに応じた値に収束する。また、各グロープラグ１７に対する供給電力が一定であるため、各グロープラグ１７の温度が物性に応じた温度に収束する。即ち、この状態で取得されるグロープラグの各抵抗値は、各グロープラグ１７の温度を一致させた状態で得られたものとなる。そして、ＧＣＵ３０はグロープラグ１７の抵抗値が定常状態における抵抗値（目標抵抗値）に維持されるよう、各グロープラグ１７の抵抗値を個別に抵抗値制御する。そのため、経年劣化等に伴いグロープラグ１７毎に抵抗値のばらつきが生じる場合でも、各グロープラグ１７の温度を所定の範囲に維持することが可能となる。

　ここで、経年劣化によりグロープラグ１７の抵抗値は長い時間で徐々に変化する。そのため、ＩＧオンに伴う通電開始の都度、定電力制御を実施することで、グロープラグ１７の温度を所定の範囲に維持するための抵抗値Ｒｇを取得することが可能となる。例えば、経年劣化が進行することで抵抗値Ｒｇが上昇した場合は、印加電流が低下しても定電力制御により印加される実効電圧を増加させることで、結果として同じ電力量が投入されるため、経年劣化に伴う抵抗値Ｒｇの上昇前のグロープラグ１７と同じ温度となる抵抗値Ｒｇが取得できる。そして、取得された抵抗値Ｒｇを用いた抵抗値制御によりグロープラグ１７の温度を劣化前と同じ所定の範囲に維持することが可能となる。

　また、エンジンの始動要求前といった昇温動作に対する影響が少ない状態で、ＧＣＵ３０が定電力制御を所定時間実施することで、常に一定の電力がグロープラグ１７に印加される。そのため、経年劣化による抵抗値が変化したグロープラグ１７であってもその温度は常に物性に応じた所定の温度に収束する。そして、このときの抵抗値Ｒｇを維持するための抵抗値制御を実施することで、エンジン１０が始動されバッテリ電圧の変動や筒内気流によるグロープラグ１７の温度変化が発生した場合でも、定電力制御の実施により得られた所定の温度に対応し、且つ経年変化を含む抵抗値を狙いとした抵抗値制御が実施される。抵抗値制御を実施すると電源電圧の変動や筒内気流による冷却などでグロープラグ１７の温度が変化しても、グロープラグ１７の抵抗値を一致させるよう通電制御を実施する。その結果、グロープラグ１７の温度を一定に制御できる。

　ここで、エンジン１０の始動要求とは、運転者がＩＧスイッチ２５を操作することでメインリレー２６がオンされる場合を意味し、エンジン１０を始動させる以外にも、いわゆるアイドリングストップ後のエンジン１０の再始動も含む概念である。また、エンジン１０の始動に伴う外乱とは、例えば、エンジン１０のクランクシャフトの回転がスタータにより開始されることで生じるバッテリ２１の急速な電圧低下や気筒内に発生する気流の流れによるグロープラグ１７の冷却による温度の低下を意味している。

　ＧＣＵ３０は、グロープラグ１７♯１～１７♯４の定電力制御前に、グロープラグ１７♯１～１７♯４を所定時間だけ継続通電させ昇温する（急速昇温）。上記構成により、グロープラグ１７♯１～１７♯４の温度を定常状態まで変化させるのに要する時間を短くすることができ、又、目標抵抗値を早い時間で求めることができ、抵抗制御を開始するまでに要する時間を短くすることができる。

　ＧＣＵ３０は、グロープラグ１７♯１～１７♯４の抵抗値の変化量が所定範囲に収まった場合、グロープラグ１７♯１～１７♯４に対して抵抗値制御を実施する。上記構成により、グロープラグ１７♯１～１７♯４の抵抗値が定常状態に至ったことを、抵抗値の変化量から判定することができるため、判定に必要な処理を簡素化し、処理負荷を低減することができる。

　（第２実施形態）
　この第２実施形態では、エンジン１０が停止されてから再度、エンジン１０が始動されるまでの時間に応じて、ＧＣＵ３０が目標抵抗値Ｔｇを新たに取得するか、すでに取得している目標抵抗値Ｔｇを流用するかを切り替える。

　図６は、第２実施形態に係るＧＣＵ３０の動作を説明する動作チャートである。図６では、ＩＧオンからＩＧオフまでの期間に応じて、グロープラグ１７の各温度制御（急速昇温、定電力制御、抵抗値制御）の実施の有無が変化している。なお、期間ＴＡと期間ＴＢとは、ＴＡ＞ＴＢの関係を有している。

　例えば、時刻ｔ１で運転者がＩＧスイッチ２５を操作してＩＧオンが成立すると、ＧＣＵ３０は急速昇温を開始する。その後、ＧＣＵ３０が定電力制御を開始する前に時刻ｔ２で運転者がＩＧスイッチを操作してＩＧオフが成立したとする。その後、期間ＴＡ経過後に、時刻ｔ３でＩＧオンが成立すると、ＧＣＵ３０は急速昇温を再開し、時刻ｔ４において定電力制御を開始する。その後、時刻ｔ５においてグロープラグ１７が定常状態に達すると、求めた抵抗値Ｒgから目標抵抗値Ｔgを求めてＧＣＵ３０は目標抵抗値Ｔｇに一致するよう抵抗値制御を開始する。

　また、時刻ｔ６においてＩＧオフが成立したとする。このとき、期間ＴＢ後のメインリレー２６のオンが維持されている期間において、再度、ＩＧオンが成立すると（時刻ｔ７）、ＧＣＵ３０は急速昇温を実施するが、定電力制御を実施することなく抵抗値制御を開始する。すなわち、この状態において、ＧＣＵ３０は、前回（時刻ｔ５）で記憶した目標抵抗値Ｔｇを用いて抵抗値制御を実施する。

　図７は、図６に示す処理を説明するフローチャートのうち、エンジン１０の停止後（ＩＧオフ後）の所定期間において実施される処理を示すフローチャートである。例えば、図７に示すフローチャートは、ＩＧオフが成立した後、ＧＣＵ３０により実施される処理である。

　まず、ステップＳ２１では、ＩＧオフが成立してからの経過時間を取得する。経過時間は、ＩＧオフ後の期間を判定するために取得され、図７に示す処理が繰り返される毎に更新される。ＧＣＵ３０は、例えば、不図示のタイマーからの出力により経過時間を取得する。

　ステップＳ２２では、ＩＧオンを判定する。ＧＣＵ３０はＩＧオフ後に、ＥＣＵ５０から再度のＩＧオンの指令入力ＳＩが送信されたか否かの判定を行う。

　ＩＧオンを判定しなければ（ステップＳ２２：ＮＯ）、ステップＳ２３に進む。一方、ＩＧオンを判定すれば（ステップＳ２２：ＹＥＳ）、ステップＳ２４では、グロープラグ１７の温度制御を実施し、処理を終了する。ステップＳ２４で実行される温度制御により、前回記憶されている目標抵抗値Ｔｇを流用する抵抗値制御が実施される。

　ステップＳ２３では、メインリレー２６がオフされるまでの時間が経過したか否かを判定する。ＧＣＵ３０はステップＳ２１で更新される経過時間が、メインリレー２６がオフされる時間が経過したか否かに基づいてステップＳ２３の判定を行う。時間経過していなければ（ステップＳ２３：ＮＯ）、メインリレー２６のオンは維持されているため、ＧＣＵ３０はステップＳ２１に戻り経過時間を更新する。一方、時間経過に達していれば（ステップＳ２３：ＹＥＳ）、メインリレー２６はその後オフされるため、処理を終了する。

　メインリレー２６のオフ後、再度、ＩＧオンが成立した場合、ＧＣＵ３０は、第１実施形態同様、図４に示す処理を実施する。そのため、ＧＣＵ３０は、定電力制御（図４、ステップＳ１４）を実施することでグロープラグ１７における目標抵抗値Ｔｇを取得し、抵抗値制御（図４、ステップＳ１７）を実施する。一方、ステップＳ２４の処理を実施する場合、図８に示す処理が実施される。

　次に、メインリレー２６がオンされている期間内においてＩＧオンが成立した場合の処理を、図８を用いて説明する。ステップＳ３１では、急速昇温を実施する期間である昇温時間Ｔｉｍ＿ｒを設定する。この第２実施形態では、ＧＣＵ３０はＩＧオフが成立してからＩＧオンが成立するまでの期間の長さに応じて、昇温時間Ｔｉｍ＿ｒを変化させる。具体的には、図７のステップＳ２１で更新されたカウント値に応じて昇温時間Ｔｉｍ＿ｒが取得される。

　図９は、ステップＳ３１で実施される昇温時間Ｔｉｍ＿ｒの設定を説明する図である。この第２実施形態では、ＧＣＵ３０は、例えば、図７のステップＳ２１で取得される経過時間が短いほど、昇温時間Ｔｉｍ＿ｒが短くなるようその値を設定する。経過時間が短いほど、グロープラグ１７の温度の低下量が少なく、グロープラグ１７の温度を上昇させると、グロープラグ１７の温度が過剰な温度となる虞がある。特に、昇温速度を高めることを目的にグロープラグ１７を抵抗値の低い材質で形成している場合、グロープラグ１７の温度を高め過ぎるとグロープラグ１７を劣化させる虞がある。そのため、この第２実施形態では、ＩＧオフが成立してから再度のＩＧオンが成立するまでの期間に応じて、急速昇温の実施時間を可変させている。

　図８に戻り、ステップＳ３２では、急速昇温を実施する。そのため、ＧＣＵ３０は、グロープラグ１７に対する急速昇温をステップＳ３１で設定された昇温時間Ｔｉｍ＿ｒで実施する。そして、ステップＳ３３では、ステップＳ３２で設定された昇温時間Ｔｉｍ＿ｒの経過を判定する。

　昇温時間Ｔｉｍ＿ｒが経過すると（ステップＳ３３：ＹＥＳ）、ステップＳ３４では、記憶済みの目標抵抗値Ｔｇを読み出す。この実施形態においても、ＧＣＵ３０は、グロープラグ１７♯１～１７♯４のそれぞれの目標抵抗値Ｔｇを読み出す。

　ステップＳ３５では、抵抗値制御を実施する。抵抗値制御では、ＧＣＵ３０は各グロープラグ１７♯１～１７♯４の抵抗値ＲｇがステップＳ３４で読みだされた目標抵抗値Ｔｇ（即ち、前回取得された目標抵抗値）に近づくよう、グロープラグ１７の通電を制御する。

　以上説明したようにこの第２実施形態では、ＧＣＵ３０は、ＩＧスイッチ２５（電源スイッチ）のオフ操作後に電源を供給するためのメインリレー２６を所定時間、オン状態で維持するエンジン制御システム１００（制御システム）に適用されている。そして、ＧＣＵ３０は、エンジン１０の停止から再始動までの時間が所定時間内となる場合、既に記憶されている目標抵抗値を使用して、グロープラグ１７♯１～１７♯４の抵抗値を制御する。上記構成により、エンジン１０が停止されてから再始動までの時間が短い場合、すでに記憶されている目標抵抗値を使用して抵抗値制御を実施するため、再始動後の抵抗の制御を開始するまでの時間を短くすることができる。

　ＧＣＵ３０は、エンジン１０が停止されてから再始動するまでの期間が短くなるに従い、再始動後の急速昇温を実施する期間を短くする。上記構成により、エンジン１０が停止されてから再始動するまでの時間が短い場合、急速昇温を実施する期間が短くなるため、グロープラグ１７♯１～１７♯４の温度の過上昇を抑制することができ、温度の過上昇に伴うグロープラグ１７♯１～１７♯４の劣化を抑制することができる。

　（第３実施形態）
　この第３実施形態では、グロープラグ１７の抵抗値（目標抵抗値）の取得を、ＩＧオン時以外の所定期間で取得する。図１０は、第３実施形態に係るＧＣＵ３０が定電力制御と抵抗制御を実施するタイミングを示す動作チャートである。

　図１０では、ＧＣＵ３０は、目標抵抗値Ｔｇを取得するために実施される定電力制御を、エンジン１０の始動後（クランキング終了後）のアイドリング時や、ＩＧオフ時の一定期間において実施する。無論、グロープラグ１７の温度を制御するための抵抗値制御は、ＩＧオン時において実施されるため、ＩＧオン時は第２実施形態で示したいように前回取得した目標抵抗値Ｔｇを用いて抵抗制御を実施することになる。

　（その他の実施形態）
　ＧＣＵ３０は、接続可能なグロープラグ１７の数に応じた電圧検出部３２、電流検出部３４を備える以外にも、上述した各部を一組だけ備え、その一組により、全てのグロープラグ１７の温度制御を実施する構成としてもよい。この場合、図４のステップＳ１４の定電力制御及びステップＳ１７の抵抗値制御は、各グロープラグ１７♯１～１７♯４に対して時系列をずらして実施される。

　グロープラグ１７をセラミックグロープラグとしたが、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変化するグロープラグであればよく、金属グロープラグとしてもよい。

　エンジン１０が４個のグロープラグ１７を備えることは一例に過ぎず、気筒数に応じた数のグロープラグ１７を備える構成としてもよい。

　発熱体をグロープラグ１７としたことは一例に過ぎず、エンジン１０に備えられ、温度制御が実施されるものであればどのようなものであってもよい。

　本開示は、実施例に準拠して記述されたが、本開示は当該実施例や構造に限定されるものではないと理解される。本開示は、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。加えて、様々な組み合わせや形態、さらには、それらに一要素のみ、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせや形態をも、本開示の範疇や思想範囲に入るものである。

Claims

　エンジン（１０）に備えられた発熱体（１７）の温度を制御する発熱体制御装置（３０）であって、
　前記発熱体に一定の電力を供給することで前記発熱体の温度を目標温度に制御する温度制御部（Ｓ１４）と、
　前記目標温度における前記発熱体の抵抗値を目標抵抗値として取得する抵抗値取得部（Ｓ１６）と、
　前記発熱体の抵抗値が前記目標抵抗値に維持されるよう、前記発熱体の抵抗値を制御する抵抗制御部（Ｓ１７）と、を有し、
　前記温度制御部は、前記エンジンの始動要求が行われた後、前記エンジンの始動前に前記発熱体に対して前記一定の電力を供給し、
　前記抵抗制御部は、前記発熱体の抵抗値を、前記エンジンの始動前に前記発熱体に対して前記一定の電力を供給することで求められた前記目標抵抗値に維持する、発熱体制御装置。
　前記発熱体は、前記エンジンに複数設けられている、請求項１に記載の発熱体制御装置。
　前記温度制御部は、前記発熱体に対する前記一定の電力の供給前に、前記発熱体を所定時間昇温する、請求項１又は請求項２に記載の発熱体制御装置。
　前記温度制御部は、前記エンジンが停止されてから再始動するまでの期間が短くなるに従い、前記再始動後の前記発熱体を昇温する期間を短くする、請求項３に記載の発熱体制御装置。
　前記抵抗制御部は、前記抵抗値取得部が取得する前記発熱体の抵抗値の変化量が所定範囲に収まった場合、前記発熱体に対する前記抵抗値の制御を実施する、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の発熱体制御装置。
　エンジン（１０）に備えられた発熱体（１７）の温度を制御する発熱体制御装置（３０）と、前記発熱体制御装置に電源を供給するためのメインリレー（２６）と、電源スイッチのオフ操作後に前記メインリレーを所定期間だけオン状態に維持する制御装置（５０）と、を有するエンジン制御システムであって、
　前記発熱体に一定の電力を供給することで発熱体の温度を定常状態に制御する温度制御部（Ｓ１４）と、
　前記定常状態における前記発熱体の抵抗値を目標抵抗値として取得する抵抗値取得部（Ｓ１６）と、
　前記各発熱体の抵抗値が対応する前記目標抵抗値に維持されるよう、前記発熱体の抵抗値を個別に制御する抵抗制御部（Ｓ１７）と、を有し、
　前記温度制御部は、前記エンジンの始動要求が行われた後、前記エンジンの始動前に前記発熱体に対して前記一定の電力を供給し、
　前記抵抗制御部は、前記発熱体の抵抗値を、前記エンジンの始動前に前記発熱体に対して前記一定の電力を供給することで求められた前記目標抵抗値に維持し、かつ、前記エンジンの停止から再始動までの時間が、前記メインリレーがオン状態に維持されている期間である場合、事前に記憶されている前記抵抗値を使用して、前記発熱体の抵抗値を制御する、エンジン制御システム。