グロープラグの通電制御装置及びその制御方法
【課題】省電力化を図りつつ低吸気温度時の運転を安定化する。
【解決手段】本発明のグロープラグ４の通電制御方法は、ディーゼルエンジンの始動後に、グロープラグ４への供給電力を制御してグロープラグの温度が設定された所定の目標温度となるようにアフターグローを行うグロープラグの通電制御方法である。グロープラグ４の温度抵抗特性を利用してグロープラグ４の温度を検出し、クランキング時の吸気に伴ってグロープラグ４の温度変化を検出することで、吸気温を検出することができる。そして、吸気温度Ｔinが低いときにアフターグローの目標温度を高く設定する。
【解決手段】本発明のグロープラグ４の通電制御方法は、ディーゼルエンジンの始動後に、グロープラグ４への供給電力を制御してグロープラグの温度が設定された所定の目標温度となるようにアフターグローを行うグロープラグの通電制御方法である。グロープラグ４の温度抵抗特性を利用してグロープラグ４の温度を検出し、クランキング時の吸気に伴ってグロープラグ４の温度変化を検出することで、吸気温を検出することができる。そして、吸気温度Ｔinが低いときにアフターグローの目標温度を高く設定する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、グロープラグの通電制御装置及びその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ディーゼルエンジンのグロープラグに関しては、エンジンの始動前の予熱（本書では、これを「予熱グロー」と呼ぶことがある）だけでなく、エンジンの始動後もグロープラグに通電して比較的高温に維持するアフターグローを実行することで、エンジンの振動や騒音の低減、排ガスのクリーン化を図ることが行われている。
【０００３】
一方で、このアフターグローを実行すると電力の消費量が増大することになる。このため、電力消費を極力抑えるべく、例えば特許文献１に記載した技術では、エンジンの冷却水温を検出し、それが高くなるほどグロープラグへの通電時間（アフターグローの時間）を短くする制御方式が提案されている。
【特許文献１】特開昭６３−５１７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、エンジンの冷却水温がある程度高い状態になったとしても、冬場の極寒冷地などで外気温が例えば−４０℃のような極めて低い状態では、吸気温度が低いためスワールによってグロープラグ表面が冷却されてしまうことがある。すると、上述したグロープラグの通電制御装置では、冷却水温が高くなるとグロープラグへの通電時間が短くされるため、グロープラグが低温となってアフターグローが適切に働かず、結局、アイドリングが安定しないことがあった。
【０００５】
本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、アフターグローの省電力化を図りつつ、エンジンへの吸気温度が低い場合でも、エンジンの運転を安定化できるグロープラグの温度制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のグロープラグの通電制御方法は、ディーゼルエンジンの始動後に、グロープラグへの供給電力を制御してグロープラグの温度が設定された所定の目標温度となるようにアフターグローを行うグロープラグの通電制御方法において、ディーゼルエンジンへの吸気温度が低いときに前記目標温度を高く設定するところに特徴を有する。
【０００７】
本発明によれば、エンジンへの吸気温度が低い場合には、グロープラグ温度の目標温度を高く設定するから、スワールによってグロープラグから熱が奪われてもエンジン内の温度を高く維持できてエンジンの安定的運転に寄与する。
【０００８】
ここで、ディーゼルエンジンの吸気温度は、ディーゼルエンジンの始動前のグロープラグの予熱温度と、ディーゼルエンジンの始動に伴う吸気動作によって変化したグロープラグの始動後温度とに基づいて算出することができる。
【０００９】
本発明のグロープラグの通電制御装置は、ディーゼルエンジンの始動後にグロープラグに電力を供給してアフターグローを行うグロープラグの通電制御装置であって、グロープラグの温度を検出するグロープラグ温度検出手段と、グロープラグへの通電路に設けられグロープラグ温度検出手段によって検出される温度が設定された所定の目標温度となるようにグロープラグへの供給電力を制御する電力制御手段と、ディーゼルエンジンへの吸気温度を検出する吸気温検出手段と、この吸気温検出手段からの信号に基づき吸気温度が高いほど電力制御手段における目標温度を低く設定し、吸気温度が低いほど目標温度を高く設定する目標温度設定手段とを備えるところに特徴を有する。
【００１０】
上記グロープラグの通電制御装置において、前記グロープラグ温度検出手段は、グロープラグの通電時の抵抗を測定する抵抗測定手段を備え、グロープラグが有する抵抗発熱体の温度−抵抗特性に基づいてグロープラグの温度を検出する構成とできる。
【００１１】
この構成とすると、グロープラグの温度をグロープラグ自体が有する抵抗発熱体を利用して測定することができるから、グロープラグの温度を測定するための専用の温度センサーを別個に設ける必要がない。
【００１２】
また、吸気温検出手段は、グロープラグ温度検出手段によって測定された、ディーゼルエンジンの始動前のグロープラグの予熱温度と、ディーゼルエンジンの始動に伴う吸気動作によって変化したグロープラグの始動後温度とに基づいて吸気温度を検出する構成とすることができる。
【００１３】
グロープラグを所定温度に予熱してディーゼルエンジンを始動させた後でも、吸気温度が低ければ低いほど、シリンダ内のスワールの影響によってグロープラグからより多くの熱が奪われ、その温度がより低下する。このことは、グロープラグのエンジン始動後の温度変化を観察すると、吸気温度が推定できることを意味する。そこで、上記構成はでは、エンジンの始動後の吸気動作によって変化したグロープラグの始動後温度に基づいて吸気温度を検出することとした。一般に、吸気温度を検出するには、エンジンへの吸気経路に吸気温度センサを設けることにより可能になるが、上記の構成とすると、吸気温度センサを設けることなく、グロープラグ自体を利用して吸気温度を検出することができるので、構成が簡単になる。
【００１４】
さらに、前記吸気温検出手段は、予熱温度とディーゼルエンジンが始動してから所定時間が経過したときにおける始動後温度との温度差を求める始動後温度差算出手段と、予め求めた複数の吸気温度と前記温度差との関係をテーブル化して記憶する記憶手段と、始動後温度差算出手段によって算出した温度差に応じて記憶手段に記憶したテーブルから吸気温度を読み出す読み取り手段とを備える構成とすることができる。
【００１５】
このようにすると演算処理が簡単になるから、高速処理が可能になる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、アフターグローの省電力化とエンジンの運転の安定化を両立させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明の一実施形態を図面を参照して説明する。
１．全体構成
本実施形態では、例えば４気筒のディーゼルエンジン（以下「エンジン」という）に適用されるグロープラグ通電制御装置１を例に説明する。
【００１８】
図１に図示するようにグロープラグ通電制御装置１にはＥＦＩ-ＥＣＵ（Engine Fuel Injection Electronic Control Unit）２、車両に搭載されて直流電源として機能するバッテリ３、４本のグロープラグ４が接続されている。図示はしないがグロープラグ４は、金属外筒の中に抵抗発熱体を収容してなる周知の構造で、エンジンの各気筒にそれぞれ設置されている。
【００１９】
ＥＦＩ−ＥＣＵ２はエンジンの各部を制御する制御コンピュータである。ＥＦＩ−ＥＣＵ２は、イグニッションスイッチＩＧがオンにされてエンジンを始動するとき、グロープラグ通電制御装置１に通電指令を出力する。ＥＦＩ−ＥＣＵ２にはエンジンの運転状態を把握するための各種センサが接続されている。
【００２０】
グロープラグ通電制御装置１は、ＣＰＵ２１を備えた制御部２０、ＦＥＴ３１を備えたスイッチング部３０、逆接続保護回路４０を備える。
【００２１】
制御部２０は、後述する作用説明から明らかなように、本発明における「グロープラグ温度検出手段」、「電力制御手段」、「吸気温検出手段」及び「目標温度設定手段」として機能し、ＣＰＵ２１の他、各種のプログラムやデータを記憶しているＲＯＭ２２、ＲＡＭ２３などを備えている。
【００２２】
スイッチング部３０は、本発明における「電力制御手段」の一部を構成するもので、パワーＭＯＳＦＥＴなどからなるＦＥＴ３１の他、このＦＥＴ３１のソース電圧を検出する電圧測定回路、センスＦＥＴによって構成されてメインＦＥＴであるＦＥＴ３１のソース電流を検出する電流検出回路等を備え、過熱・過電流・過電圧等の保護機能と負荷短絡・オープン時の診断機能を有するいわゆるＩＰＳ（Intelligent Power Device）により構成されている。
【００２３】
逆接保護回路４０は電源側がバッテリ３の＋Ｂ端子に接続されている。逆接保護回路４０の負荷側では回路が４分岐し、それぞれスイッチング部３０を介して前記グロープラグ４に接続されている。逆接保護回路４０はＰチャンネルのＭＯＳＦＥＴ４１を備えると共に、ゲートが抵抗４２を介して接地され、ゲート−ソース間に互いに逆方向接続したツエナーダイオード４３，４４が接続され、ドレイン−ソース間にはボディダイオード４５が順方向に並列接続された状態になっている。これにより、万一、バッテリー３が逆方向の極性で接続されてしまったときには、ＭＯＳＦＥＴ４１及びボディダイオード４５がオフ状態を維持するから、グロープラグ４に電流が流れることが防止される。
【００２４】
２．制御の態様
［１］グロープラグの温度測定原理
一般に、グロープラグ４の抵抗発熱体の温度Ｔ［℃］とその抵抗値Ｒ［Ω］との関係、すなわち温度−抵抗特性は、グロープラグの抵抗発熱体の抵抗温度係数をｋ（材料に応じた固有の値である）、０℃のときの抵抗値をＲ0 とすると、以下の一次式で近似することができる。
【００２５】
Ｒ＝Ｒ0 （１＋ｋＴ） ……式（１）
従って、目標温度をＴｐとすると、そのときの抵抗値（目標抵抗値Ｒp ）は次式（２）によって示される値となるから、グロープラグの抵抗値が目標抵抗値Ｒp となるように通電を制御すれば、そのときにグロープラグの抵抗発熱体の温度は目標温度Ｔｐとなっていることになる。
【００２６】
Ｒp ＝Ｒ0 （１＋ｋＴｐ） ……式（２）
なお、グロープラグ４には抵抗発熱体の断面積や長さなどについて製造誤差があるため、同一温度でもその抵抗値はグロープラグ４間でばらつく。このため、同一の抵抗値に達したとしても、各グロープラグ４の温度は必ずしも同一ではない。したがって、全てのグロープラグ４に同一の目標抵抗値Ｒp を設定してしまうと、グロープラグ４によってはその抵抗値が目標抵抗値Ｒp に達したとしても、その温度が目標温度Ｔｐとは異なる可能性がある。
【００２７】
そこで、本実施例では、各グロープラグ４について、その温度が目標温度Ｔｐとなる抵抗値を当該グロープラグに固有の目標抵抗値Ｒp として設定し、それぞれ各固有の目標抵抗値Ｒp に達したときにグロープラグ４を個別に断電することとしている。これにより、全てのグロープラグ４について同一の目標温度Ｔｐに温度制御することができる。
【００２８】
ところで、上式（１）においてＲ0 （０℃における抵抗値）は上述したように製造誤差によってばらつきグロープラグ４によって異なるから、式（１）に基づいてグロープラグ４の抵抗値と温度との関係を求めるには、各グロープラグ４毎に判っている必要がある。そのためには、各グロープラグ４に関して、ある特定の温度（初期温度Ｔini ）における抵抗値Ｒini を測定し、Ｔ＝Ｔini ，Ｒ＝Ｒini を式（１）に代入することで、Ｒ0 を求めることができる。
【００２９】
この場合、本実施形態ではグロープラグ４には温度を測定するための温度センサが設けられていないので、グロープラグ４の初期温度Ｔini を直接測定することはできない。しかし、エンジンがある程度の長い期間停止していた場合には、グロープラグ４に通電する前であれば、全てのグロープラグ４の温度は、冷却水、シリンダブロックなどの温度とほぼ等しくなっていると見なすことができる。
【００３０】
そこで、本実施形態では、エンジンをある程度の長い期間停止していた後に始動する場合であって、グロープラグ４への予熱通電前に、冷却水温度を測定する温度センサからの信号に基づいてグロープラグ４の初期温度Ｔini （冷却水温度）を読み取ると共に、そのときの抵抗値Ｒini を測定し、これらに基づいてＲ0 を算出する。Ｒ0 が判れば、グロープラグ４の抵抗発熱体の抵抗温度係数ｋは既知であるから、これらを用いて式（１）により、グロープラグ４の抵抗からその温度を知ることができる。このようにすると、グロープラグ４の温度を測定するための温度センサを別途備える必要がなくなる。
【００３１】
［２］グロープラグ温度検出手段における変数の初期化
以上の原理に基づき、本実施形態では、グロープラグ温度検出手段が次のようにして各グロープラグ４の温度を検出するための準備動作を行う。
本実施形態のグロープラグ温度検出手段はグロープラグの通電時の抵抗を測定する抵抗測定手段を備える。その抵抗測定手段は、スイッチング部３０における、ＦＥＴ３１のソース電圧を測定する電圧測定回路、センスＦＥＴによって構成されてＦＥＴ３１のソース電流を測定する電流測定回路及びそれらの回路からの信号を受けて、グロープラグ４への通電時における電圧値を電流値で除した値（抵抗値）を演算するＣＰＵ２１により構成されている。
【００３２】
グロープラグ通電制御装置１の制御部２０がＥＦＩ−ＥＣＵ２からエンジン始動のための予熱指令を受けると、制御部２０は図２に示す予熱制御を開始するが、まずエンジンブロックの温度とグロープラグ４の温度とがほぼ等しくなっていると見なせる程度の長時間にわたってエンジンが停止していた場合には、制御部２０は図３に示すような変数の初期化動作を行う（ステップＳ１０１）。なお、エンジン停止からの時間が短く、冷却水温度とグロープラグ温度とが一致していないような場合には、この初期化動作は省略され、前回の値が利用される。
【００３３】
まず、制御部２０は１本のグロープラグ４への短時間通電を行う（ステップＳ１１１）。これは、残り３本のグロープラグ４については断電したまま、スイッチング部３０のＦＥＴ３１を例えば２ミリ秒などの短時間だけオン状態にすることにより行う。その時のＦＥＴ３１のソース電流、ソース電圧はそれぞれスイッチング部３０の電流測定回路及び電圧測定回路によって測定され、これに基づき初期抵抗値Ｒini が算出される（ステップＳ１１２）。一方、その時点での冷却水温度がＥＦＩ−ＥＣＵ２から取得され、これがグロープラグ４の初期温度Ｔini とみなされる（ステップＳ１１３）。これらに基づき、上記式（１）においてＲ＝Ｒint ，Ｔ＝Ｔini とおいて、そのグロープラグ４の発熱抵抗体の抵抗値Ｒ0 を算出し、その具体的な値を式（１）のＲ0 に代入して初期化を行う（ステップＳ１１４）。
なお、これらの処理は４本全てのグロープラグ４について各抵抗値Ｒ0 を求めるまで繰り返してリターンするが、本実施形態の場合、初期温度Ｔini は全て同一の値を使用している。
【００３４】
［３］予熱グローにおける通電制御
変数の初期化動作が終わると、予めＲＡＭ２３に記憶されている予熱グロー時の目標温度に対応する各グロープラグ４の目標温度Ｔtaと、抵抗温度係数ｋが読み出され（ステップＳ１０２）、これと上述の通りに設定された抵抗値Ｒ0 に基づいて目標温度Ｔtaに対応する各グロープラグ４の目標抵抗値Ｒp を算出し、ＲＡＭ２３に格納する（ステップＳ１０３）。なお、本実施形態では、各グロープラグ４の目標温度Ｔtaは各気筒について同一の温度としているが、これは気筒毎に異ならせるようにしてもよい。
【００３５】
次に、制御部２０は全てのスイッチング部３０のＦＥＴ３１をオン状態にして各グロープラグ４に通電してこれを発熱させる（ステップＳ１０４）。同時に、制御部２０はグロープラグ４に流れる電流（ＦＥＴ３１のソース電流）を電流検出回路により検出するとともに、グロープラグ４に印加される電圧を電圧検出回路によって検出し、検出した電圧値を対応する電流値で除算することにより、通電中のグロープラグ４の抵抗値Ｒをそれぞれ測定する（ステップＳ１０５）。
【００３６】
そして、制御部２０は各グロープラグ４について、測定した抵抗値Ｒが当該グロープラグ４に固有の目標抵抗値Ｒp に達したか否かを判定し（ステップＳ１０６）、その目標抵抗値Ｒp に達するまで通電を維持し、目標抵抗値Ｒp に達したグロープラグ４については制御部２０はそのグロープラグに対応するＦＥＴ３１をオフ状態にして当該グロープラグ４への通電を終了し、個別に温度維持制御に移行する。
【００３７】
ここで温度維持制御とは、気筒内の温度を一定範囲に維持するために行うグロープラグ４への通電制御であり、グロープラグ４が常に目標抵抗値Ｒp を維持するように、例えばＦＥＴ３１を所要のデューティー比でオンさせる。
各グロープラグ４の発熱抵抗体が目標抵抗値Ｒp に達していることは、その温度、ひいてはグロープラグ４の表面温度が目標温度Ｔtaに到達したことを意味しているから、ここでエンジンのクランキングを行うことで、エンジンを始動させることができる。運転者がクランキングの開始操作を行うと、図４に示すアフターグローにおける通電制御に移行する。この通電制御の説明に先立ち、本実施形態における吸気温度の測定原理について説明する。
【００３８】
［４］吸気温度の測定原理
エンジンの始動のために数回のクランキングが行われると、気筒内に外気が導入されるため、所定の目標温度Ｔtaに維持されていたグロープラグ４が冷却され、グロープラグ４はその抵抗発熱体の抵抗温度係数に従って抵抗値が変化する。このとき、どの程度の値だけ抵抗値が変化するか、すなわちどの程度温度が低下するかは、導入される外気の温度に依存する。
【００３９】
従って、エンジン中のグロープラグ４を所定の温度となるように予熱グローを行った状態で、様々な温度の空気を気筒内に導入し、その時のグロープラグ４の温度変化（抵抗変化）を予め測定しておけば、吸気温度を推定することができる。図５には、予熱グローを行ってグロープラグ４を所定の目標温度に維持した状態で、様々な温度の冷気を気筒内に導入した場合のグロープラグ４の温度変化を測定した結果をグラフ化して示してある。これによれば、クランキングを開始してから最低数秒後の温度を測定することで、吸気温度の相違を識別できることが判る。
【００４０】
そこで、本実施形態では、この実験結果を予めデータテーブル化しておき、クランキング開始から所定時間経過後のグロープラグ４の温度を測定し、その温度差に基づいて吸気温度を検出することとしている。
【００４１】
そのための吸気温検出手段の具体的な構成としては、クランキング後温度差算出手段と、ＥＰＲＯＭ等の記憶手段（図示せず）と、読み取り手段とを備える。クランキング後温度差算出手段は制御部２０に含まれるＣＰＵ２１により構成され、グロープラグ４の予熱温度（即ち予熱グローの制御時に設定した「目標温度Ｔta」に相当する）と、エンジンのクランキングを開始してから所定時間が経過したときのクランキング後温度との温度差を求める。記憶手段には、吸気温度とグロープラグの温度低下量との関係がテーブル化されて記憶されている。このデータテーブルは、予熱グローを行ったエンジン内に予め温度が異なる複数種の空気をクランキングによって導入し、クランキング開始から所定時間経過後のグロープラグ４の温度低下量をグロープラグ温度検出手段によって検出することで得たものである。また、読み取り手段は、制御部２０に含まれるＣＰＵ２１により構成され、グロープラグ温度検出手段によって検出した温度低下量を求めることで、上記データテーブル内のその温度低下量に対応する吸気温度の値を読み出す機能を有する。
【００４２】
［５］アフターグローにおける通電制御
アフターグローは、エンジンが始動した後においてもグロープラグ４に通電して、その温度を高く維持しておくことをいう。このアフターグローを行う場合のグロープラグ４の通電制御は、グロープラグ４が常にある目標温度Ｔtaを維持するようにＦＥＴ３１を所要のデューティー比でオンさせることにより行うのであり、グロープラグ温度検出手段によって検出されたグロープラグ４の実際の温度と、目標温度Ｔtaとを比較し、その実際の温度が目標温度Ｔtaよりも低い場合には通電のデューティー比を大きくし、実際の温度が目標温度Ｔtaに到達した場合にはデューティー比を小さくまたはグロープラグ４を断電する。
【００４３】
本実施形態ではアフターグローを行う場合、上記の目標温度Ｔtaは次のようにして設定される。
すなわち、グロープラグ４が予熱グローの目標温度Ｔtaに到達し、運転者がクランキングの開始操作を行うと、まず、アフターグローの目標温度Ｔtaとして標準の目標温度Ｔstが設定される（ステップＳ１２１）。そして、クランキングを開始してから所定時間（例えば数秒以内であって燃料の着火前）が経過したところで、グロープラグ温度検出手段によってグロープラグ４の温度を測定し（ステップＳ１２２）、その温度と目標温度Ｔtaとの温度差を算出する（ステップＳ１２３）。そして、その値に基づいて、記憶手段に記録してあるその温度差に対応する吸気温度Ｔinを読み取る（ステップＳ１２４）。これにより吸気温度Ｔinがグロープラグの温度変化から推定されたことになる。
【００４４】
この後、その吸気温度Ｔinが予め定めてある基準温度Ｔref に比べて低いか否かが判断され（ステップＳ１２５）、高い場合（「Ｎ」の場合）には目標温度Ｔtaの変更を行わないが（ステップＳ１２６）、低い場合（「Ｙ」の場合）には、変更後の目標温度Ｔtaとしてその時点の目標温度Ｔta（標準の目標温度Ｔst）に所定値ΔＴだけ加えたものを再設定し（ステップＳ１２７）、その後、その目標温度Ｔta（＝Ｔta＋ΔＴ）に基づいてアフターグローにおけるグロープラグ４の通電が制御される。ここでは制御部２０のＣＰＵ２１が目標温度設定手段として機能している。
【００４５】
従って、本実施形態によれば、極寒冷地においてエンジンが始動され非常に低い温度の外気が気筒内に吸引されるような事態が生じた場合には、吸気温度Ｔinが基準温度Ｔref よりも低いときに、アフターグローの通電制御におけるグロープラグ４の目標温度を高く設定するから、グロープラグ４の抵抗発熱体の温度は通常よりも高く維持される。この結果、始動後のいわゆるスワールによってグロープラグ４の表面から通常よりも多くの熱が奪われる場合であっても、グロープラグ４の温度低下を抑制することができ、エンジンを安定的に運転することができる。
【００４６】
また、エンジンへの吸気温度Ｔinが基準温度Ｔref よりも高い場合（ステップＳ１２５にて「Ｎ」）には、アフターグローの目標温度Ｔtaは標準的な目標温度Ｔstのままであるから、無駄にグロープラグ４を加熱することがなく、アフターグローのための消費電力を削減することができる。このようにグロープラグ４の目標温度Ｔtaが低くしても、吸気温度Ｔinが高ければスワールによるグロープラグの冷却が少ないないからエンジンは安定的に運転できる。
【００４７】
また、本実施形態では、グロープラグ４の温度をグロープラグ４自体が有する抵抗発熱体を利用して測定するグロープラグ温度検出手段を設けたから、グロープラグ４の温度を測定するための温度センサーを別個に設ける必要がない。さらに、吸気温度Ｔinを検出する吸気温検出手段も、グロープラグ温度検出手段を利用し、クランキングに伴うグロープラグの温度変化に基づき吸気温度Ｔinを検出する構成としたから、やはり吸気温度Ｔinを測定するための温度センサーを別個に設ける必要がなく、構成が簡単になる。
【００４８】
なお、本実施形態のグローブラグ温度検出手段では、エンジンをある程度の長い期間停止していた後に始動する場合に、グロープラグ４の抵抗値を測定して変数Ｒ0 をその都度初期化することとしている。このため、グロープラグ４の抵抗発熱体が経年劣化によって抵抗温度特性が変化してしまっても、それに追従して正しく通電制御を行うことができるようになる。
【００４９】
＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
【００５０】
（１）前記実施形態では、吸気温検出手段を、クランキング時のグロープラグ４の温度変化を利用して吸気温を検出する構成としたが、これに限らず、エンジンへの吸気経路のいずれかの場所に温度センサを設け、その温度センサによって吸気温を直接的に測定してもよい。
【００５１】
（２）上記実施形態では、検出された吸気温度Ｔinが基準温度Ｔref よりも低いときに、アフターグロー温度の目標温度をΔＴだけ高くする構成としたが、このように温度の閾値を１つだけ設けるに限らず、温度の閾値を複数設けて、目標温度を３以上に異ならせるようにしてもよい。また、吸気温度Ｔinと目標温度Ｔtaとの関係を特定の関数（直線的関係を含む）によって記述できるようにしておき、検出された吸気温度Ｔinに応じて目標温度Ｔtaを決定するようにしてもよく、要するに、吸気温度Ｔinが低いほど目標温度Ｔtaを高く設定するようにしておけばよい。
【００５２】
（３）上記実施形態では、クランキング時のグロープラグ４の温度変化に基づいて吸気温度Ｔinを検出し、それが基準温度Ｔref よりも低いか否かを判断するようにしたが、クランキング時のグロープラグ４の温度変化に基づく抵抗値変化を検出し、その抵抗値変化を基準値と比較し、抵抗値変化が基準値よりも大きい場合にはアフターグロー時の目標温度を温度が高くなる方向に変更させればよい。グロープラグ４の抵抗発熱体は所定の温度抵抗特性を有しているのであるから、抵抗変化が大きい場合には吸気温度が低いことを意味するからである。
【００５３】
（４）上記実施形態では、吸気温度Ｔinを取得するに当たり、エンジンをクランキングして燃料の着火前におけるグロープラグ４の温度変化を利用するようにしたが、これに限らず、燃料の着火後のエンジンのアイドリング時におけるグロープラグの温度変化を測定して吸気温度を取得することもできる。アイドリング時の燃料消費、ひいては気筒内の発熱量はほぼ一定であるから、極低温の空気の吸気に伴ってアイドリング時にグロープラグ温度がどの程度低下するかは、やはり吸気する空気温度に依存し、それを実験的に把握することもできるからである。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の一実施形態に係るグロープラグの通電制御装置のブロック図
【図２】予熱グローの温度制御を示すフローチャート
【図３】変数の初期化ルーチンを示すフローチャート
【図４】アフターグローの温度制御を示すフローチャート
【図５】各種の吸気温度においてエンジンをクランキングした場合におけるグロープラグ４の温度変化を示すグラフ
【符号の説明】
【００５５】
４…グロープラグ
２０…制御部（グロープラグ温度検出手段、吸気温検出手段、目標温度設定手段）
３０…スイッチング部（電力制御部）
４０…逆接保護回路
【技術分野】
【０００１】
本発明は、グロープラグの通電制御装置及びその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ディーゼルエンジンのグロープラグに関しては、エンジンの始動前の予熱（本書では、これを「予熱グロー」と呼ぶことがある）だけでなく、エンジンの始動後もグロープラグに通電して比較的高温に維持するアフターグローを実行することで、エンジンの振動や騒音の低減、排ガスのクリーン化を図ることが行われている。
【０００３】
一方で、このアフターグローを実行すると電力の消費量が増大することになる。このため、電力消費を極力抑えるべく、例えば特許文献１に記載した技術では、エンジンの冷却水温を検出し、それが高くなるほどグロープラグへの通電時間（アフターグローの時間）を短くする制御方式が提案されている。
【特許文献１】特開昭６３−５１７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、エンジンの冷却水温がある程度高い状態になったとしても、冬場の極寒冷地などで外気温が例えば−４０℃のような極めて低い状態では、吸気温度が低いためスワールによってグロープラグ表面が冷却されてしまうことがある。すると、上述したグロープラグの通電制御装置では、冷却水温が高くなるとグロープラグへの通電時間が短くされるため、グロープラグが低温となってアフターグローが適切に働かず、結局、アイドリングが安定しないことがあった。
【０００５】
本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、アフターグローの省電力化を図りつつ、エンジンへの吸気温度が低い場合でも、エンジンの運転を安定化できるグロープラグの温度制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のグロープラグの通電制御方法は、ディーゼルエンジンの始動後に、グロープラグへの供給電力を制御してグロープラグの温度が設定された所定の目標温度となるようにアフターグローを行うグロープラグの通電制御方法において、ディーゼルエンジンへの吸気温度が低いときに前記目標温度を高く設定するところに特徴を有する。
【０００７】
本発明によれば、エンジンへの吸気温度が低い場合には、グロープラグ温度の目標温度を高く設定するから、スワールによってグロープラグから熱が奪われてもエンジン内の温度を高く維持できてエンジンの安定的運転に寄与する。
【０００８】
ここで、ディーゼルエンジンの吸気温度は、ディーゼルエンジンの始動前のグロープラグの予熱温度と、ディーゼルエンジンの始動に伴う吸気動作によって変化したグロープラグの始動後温度とに基づいて算出することができる。
【０００９】
本発明のグロープラグの通電制御装置は、ディーゼルエンジンの始動後にグロープラグに電力を供給してアフターグローを行うグロープラグの通電制御装置であって、グロープラグの温度を検出するグロープラグ温度検出手段と、グロープラグへの通電路に設けられグロープラグ温度検出手段によって検出される温度が設定された所定の目標温度となるようにグロープラグへの供給電力を制御する電力制御手段と、ディーゼルエンジンへの吸気温度を検出する吸気温検出手段と、この吸気温検出手段からの信号に基づき吸気温度が高いほど電力制御手段における目標温度を低く設定し、吸気温度が低いほど目標温度を高く設定する目標温度設定手段とを備えるところに特徴を有する。
【００１０】
上記グロープラグの通電制御装置において、前記グロープラグ温度検出手段は、グロープラグの通電時の抵抗を測定する抵抗測定手段を備え、グロープラグが有する抵抗発熱体の温度−抵抗特性に基づいてグロープラグの温度を検出する構成とできる。
【００１１】
この構成とすると、グロープラグの温度をグロープラグ自体が有する抵抗発熱体を利用して測定することができるから、グロープラグの温度を測定するための専用の温度センサーを別個に設ける必要がない。
【００１２】
また、吸気温検出手段は、グロープラグ温度検出手段によって測定された、ディーゼルエンジンの始動前のグロープラグの予熱温度と、ディーゼルエンジンの始動に伴う吸気動作によって変化したグロープラグの始動後温度とに基づいて吸気温度を検出する構成とすることができる。
【００１３】
グロープラグを所定温度に予熱してディーゼルエンジンを始動させた後でも、吸気温度が低ければ低いほど、シリンダ内のスワールの影響によってグロープラグからより多くの熱が奪われ、その温度がより低下する。このことは、グロープラグのエンジン始動後の温度変化を観察すると、吸気温度が推定できることを意味する。そこで、上記構成はでは、エンジンの始動後の吸気動作によって変化したグロープラグの始動後温度に基づいて吸気温度を検出することとした。一般に、吸気温度を検出するには、エンジンへの吸気経路に吸気温度センサを設けることにより可能になるが、上記の構成とすると、吸気温度センサを設けることなく、グロープラグ自体を利用して吸気温度を検出することができるので、構成が簡単になる。
【００１４】
さらに、前記吸気温検出手段は、予熱温度とディーゼルエンジンが始動してから所定時間が経過したときにおける始動後温度との温度差を求める始動後温度差算出手段と、予め求めた複数の吸気温度と前記温度差との関係をテーブル化して記憶する記憶手段と、始動後温度差算出手段によって算出した温度差に応じて記憶手段に記憶したテーブルから吸気温度を読み出す読み取り手段とを備える構成とすることができる。
【００１５】
このようにすると演算処理が簡単になるから、高速処理が可能になる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、アフターグローの省電力化とエンジンの運転の安定化を両立させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明の一実施形態を図面を参照して説明する。
１．全体構成
本実施形態では、例えば４気筒のディーゼルエンジン（以下「エンジン」という）に適用されるグロープラグ通電制御装置１を例に説明する。
【００１８】
図１に図示するようにグロープラグ通電制御装置１にはＥＦＩ-ＥＣＵ（Engine Fuel Injection Electronic Control Unit）２、車両に搭載されて直流電源として機能するバッテリ３、４本のグロープラグ４が接続されている。図示はしないがグロープラグ４は、金属外筒の中に抵抗発熱体を収容してなる周知の構造で、エンジンの各気筒にそれぞれ設置されている。
【００１９】
ＥＦＩ−ＥＣＵ２はエンジンの各部を制御する制御コンピュータである。ＥＦＩ−ＥＣＵ２は、イグニッションスイッチＩＧがオンにされてエンジンを始動するとき、グロープラグ通電制御装置１に通電指令を出力する。ＥＦＩ−ＥＣＵ２にはエンジンの運転状態を把握するための各種センサが接続されている。
【００２０】
グロープラグ通電制御装置１は、ＣＰＵ２１を備えた制御部２０、ＦＥＴ３１を備えたスイッチング部３０、逆接続保護回路４０を備える。
【００２１】
制御部２０は、後述する作用説明から明らかなように、本発明における「グロープラグ温度検出手段」、「電力制御手段」、「吸気温検出手段」及び「目標温度設定手段」として機能し、ＣＰＵ２１の他、各種のプログラムやデータを記憶しているＲＯＭ２２、ＲＡＭ２３などを備えている。
【００２２】
スイッチング部３０は、本発明における「電力制御手段」の一部を構成するもので、パワーＭＯＳＦＥＴなどからなるＦＥＴ３１の他、このＦＥＴ３１のソース電圧を検出する電圧測定回路、センスＦＥＴによって構成されてメインＦＥＴであるＦＥＴ３１のソース電流を検出する電流検出回路等を備え、過熱・過電流・過電圧等の保護機能と負荷短絡・オープン時の診断機能を有するいわゆるＩＰＳ（Intelligent Power Device）により構成されている。
【００２３】
逆接保護回路４０は電源側がバッテリ３の＋Ｂ端子に接続されている。逆接保護回路４０の負荷側では回路が４分岐し、それぞれスイッチング部３０を介して前記グロープラグ４に接続されている。逆接保護回路４０はＰチャンネルのＭＯＳＦＥＴ４１を備えると共に、ゲートが抵抗４２を介して接地され、ゲート−ソース間に互いに逆方向接続したツエナーダイオード４３，４４が接続され、ドレイン−ソース間にはボディダイオード４５が順方向に並列接続された状態になっている。これにより、万一、バッテリー３が逆方向の極性で接続されてしまったときには、ＭＯＳＦＥＴ４１及びボディダイオード４５がオフ状態を維持するから、グロープラグ４に電流が流れることが防止される。
【００２４】
２．制御の態様
［１］グロープラグの温度測定原理
一般に、グロープラグ４の抵抗発熱体の温度Ｔ［℃］とその抵抗値Ｒ［Ω］との関係、すなわち温度−抵抗特性は、グロープラグの抵抗発熱体の抵抗温度係数をｋ（材料に応じた固有の値である）、０℃のときの抵抗値をＲ0 とすると、以下の一次式で近似することができる。
【００２５】
Ｒ＝Ｒ0 （１＋ｋＴ） ……式（１）
従って、目標温度をＴｐとすると、そのときの抵抗値（目標抵抗値Ｒp ）は次式（２）によって示される値となるから、グロープラグの抵抗値が目標抵抗値Ｒp となるように通電を制御すれば、そのときにグロープラグの抵抗発熱体の温度は目標温度Ｔｐとなっていることになる。
【００２６】
Ｒp ＝Ｒ0 （１＋ｋＴｐ） ……式（２）
なお、グロープラグ４には抵抗発熱体の断面積や長さなどについて製造誤差があるため、同一温度でもその抵抗値はグロープラグ４間でばらつく。このため、同一の抵抗値に達したとしても、各グロープラグ４の温度は必ずしも同一ではない。したがって、全てのグロープラグ４に同一の目標抵抗値Ｒp を設定してしまうと、グロープラグ４によってはその抵抗値が目標抵抗値Ｒp に達したとしても、その温度が目標温度Ｔｐとは異なる可能性がある。
【００２７】
そこで、本実施例では、各グロープラグ４について、その温度が目標温度Ｔｐとなる抵抗値を当該グロープラグに固有の目標抵抗値Ｒp として設定し、それぞれ各固有の目標抵抗値Ｒp に達したときにグロープラグ４を個別に断電することとしている。これにより、全てのグロープラグ４について同一の目標温度Ｔｐに温度制御することができる。
【００２８】
ところで、上式（１）においてＲ0 （０℃における抵抗値）は上述したように製造誤差によってばらつきグロープラグ４によって異なるから、式（１）に基づいてグロープラグ４の抵抗値と温度との関係を求めるには、各グロープラグ４毎に判っている必要がある。そのためには、各グロープラグ４に関して、ある特定の温度（初期温度Ｔini ）における抵抗値Ｒini を測定し、Ｔ＝Ｔini ，Ｒ＝Ｒini を式（１）に代入することで、Ｒ0 を求めることができる。
【００２９】
この場合、本実施形態ではグロープラグ４には温度を測定するための温度センサが設けられていないので、グロープラグ４の初期温度Ｔini を直接測定することはできない。しかし、エンジンがある程度の長い期間停止していた場合には、グロープラグ４に通電する前であれば、全てのグロープラグ４の温度は、冷却水、シリンダブロックなどの温度とほぼ等しくなっていると見なすことができる。
【００３０】
そこで、本実施形態では、エンジンをある程度の長い期間停止していた後に始動する場合であって、グロープラグ４への予熱通電前に、冷却水温度を測定する温度センサからの信号に基づいてグロープラグ４の初期温度Ｔini （冷却水温度）を読み取ると共に、そのときの抵抗値Ｒini を測定し、これらに基づいてＲ0 を算出する。Ｒ0 が判れば、グロープラグ４の抵抗発熱体の抵抗温度係数ｋは既知であるから、これらを用いて式（１）により、グロープラグ４の抵抗からその温度を知ることができる。このようにすると、グロープラグ４の温度を測定するための温度センサを別途備える必要がなくなる。
【００３１】
［２］グロープラグ温度検出手段における変数の初期化
以上の原理に基づき、本実施形態では、グロープラグ温度検出手段が次のようにして各グロープラグ４の温度を検出するための準備動作を行う。
本実施形態のグロープラグ温度検出手段はグロープラグの通電時の抵抗を測定する抵抗測定手段を備える。その抵抗測定手段は、スイッチング部３０における、ＦＥＴ３１のソース電圧を測定する電圧測定回路、センスＦＥＴによって構成されてＦＥＴ３１のソース電流を測定する電流測定回路及びそれらの回路からの信号を受けて、グロープラグ４への通電時における電圧値を電流値で除した値（抵抗値）を演算するＣＰＵ２１により構成されている。
【００３２】
グロープラグ通電制御装置１の制御部２０がＥＦＩ−ＥＣＵ２からエンジン始動のための予熱指令を受けると、制御部２０は図２に示す予熱制御を開始するが、まずエンジンブロックの温度とグロープラグ４の温度とがほぼ等しくなっていると見なせる程度の長時間にわたってエンジンが停止していた場合には、制御部２０は図３に示すような変数の初期化動作を行う（ステップＳ１０１）。なお、エンジン停止からの時間が短く、冷却水温度とグロープラグ温度とが一致していないような場合には、この初期化動作は省略され、前回の値が利用される。
【００３３】
まず、制御部２０は１本のグロープラグ４への短時間通電を行う（ステップＳ１１１）。これは、残り３本のグロープラグ４については断電したまま、スイッチング部３０のＦＥＴ３１を例えば２ミリ秒などの短時間だけオン状態にすることにより行う。その時のＦＥＴ３１のソース電流、ソース電圧はそれぞれスイッチング部３０の電流測定回路及び電圧測定回路によって測定され、これに基づき初期抵抗値Ｒini が算出される（ステップＳ１１２）。一方、その時点での冷却水温度がＥＦＩ−ＥＣＵ２から取得され、これがグロープラグ４の初期温度Ｔini とみなされる（ステップＳ１１３）。これらに基づき、上記式（１）においてＲ＝Ｒint ，Ｔ＝Ｔini とおいて、そのグロープラグ４の発熱抵抗体の抵抗値Ｒ0 を算出し、その具体的な値を式（１）のＲ0 に代入して初期化を行う（ステップＳ１１４）。
なお、これらの処理は４本全てのグロープラグ４について各抵抗値Ｒ0 を求めるまで繰り返してリターンするが、本実施形態の場合、初期温度Ｔini は全て同一の値を使用している。
【００３４】
［３］予熱グローにおける通電制御
変数の初期化動作が終わると、予めＲＡＭ２３に記憶されている予熱グロー時の目標温度に対応する各グロープラグ４の目標温度Ｔtaと、抵抗温度係数ｋが読み出され（ステップＳ１０２）、これと上述の通りに設定された抵抗値Ｒ0 に基づいて目標温度Ｔtaに対応する各グロープラグ４の目標抵抗値Ｒp を算出し、ＲＡＭ２３に格納する（ステップＳ１０３）。なお、本実施形態では、各グロープラグ４の目標温度Ｔtaは各気筒について同一の温度としているが、これは気筒毎に異ならせるようにしてもよい。
【００３５】
次に、制御部２０は全てのスイッチング部３０のＦＥＴ３１をオン状態にして各グロープラグ４に通電してこれを発熱させる（ステップＳ１０４）。同時に、制御部２０はグロープラグ４に流れる電流（ＦＥＴ３１のソース電流）を電流検出回路により検出するとともに、グロープラグ４に印加される電圧を電圧検出回路によって検出し、検出した電圧値を対応する電流値で除算することにより、通電中のグロープラグ４の抵抗値Ｒをそれぞれ測定する（ステップＳ１０５）。
【００３６】
そして、制御部２０は各グロープラグ４について、測定した抵抗値Ｒが当該グロープラグ４に固有の目標抵抗値Ｒp に達したか否かを判定し（ステップＳ１０６）、その目標抵抗値Ｒp に達するまで通電を維持し、目標抵抗値Ｒp に達したグロープラグ４については制御部２０はそのグロープラグに対応するＦＥＴ３１をオフ状態にして当該グロープラグ４への通電を終了し、個別に温度維持制御に移行する。
【００３７】
ここで温度維持制御とは、気筒内の温度を一定範囲に維持するために行うグロープラグ４への通電制御であり、グロープラグ４が常に目標抵抗値Ｒp を維持するように、例えばＦＥＴ３１を所要のデューティー比でオンさせる。
各グロープラグ４の発熱抵抗体が目標抵抗値Ｒp に達していることは、その温度、ひいてはグロープラグ４の表面温度が目標温度Ｔtaに到達したことを意味しているから、ここでエンジンのクランキングを行うことで、エンジンを始動させることができる。運転者がクランキングの開始操作を行うと、図４に示すアフターグローにおける通電制御に移行する。この通電制御の説明に先立ち、本実施形態における吸気温度の測定原理について説明する。
【００３８】
［４］吸気温度の測定原理
エンジンの始動のために数回のクランキングが行われると、気筒内に外気が導入されるため、所定の目標温度Ｔtaに維持されていたグロープラグ４が冷却され、グロープラグ４はその抵抗発熱体の抵抗温度係数に従って抵抗値が変化する。このとき、どの程度の値だけ抵抗値が変化するか、すなわちどの程度温度が低下するかは、導入される外気の温度に依存する。
【００３９】
従って、エンジン中のグロープラグ４を所定の温度となるように予熱グローを行った状態で、様々な温度の空気を気筒内に導入し、その時のグロープラグ４の温度変化（抵抗変化）を予め測定しておけば、吸気温度を推定することができる。図５には、予熱グローを行ってグロープラグ４を所定の目標温度に維持した状態で、様々な温度の冷気を気筒内に導入した場合のグロープラグ４の温度変化を測定した結果をグラフ化して示してある。これによれば、クランキングを開始してから最低数秒後の温度を測定することで、吸気温度の相違を識別できることが判る。
【００４０】
そこで、本実施形態では、この実験結果を予めデータテーブル化しておき、クランキング開始から所定時間経過後のグロープラグ４の温度を測定し、その温度差に基づいて吸気温度を検出することとしている。
【００４１】
そのための吸気温検出手段の具体的な構成としては、クランキング後温度差算出手段と、ＥＰＲＯＭ等の記憶手段（図示せず）と、読み取り手段とを備える。クランキング後温度差算出手段は制御部２０に含まれるＣＰＵ２１により構成され、グロープラグ４の予熱温度（即ち予熱グローの制御時に設定した「目標温度Ｔta」に相当する）と、エンジンのクランキングを開始してから所定時間が経過したときのクランキング後温度との温度差を求める。記憶手段には、吸気温度とグロープラグの温度低下量との関係がテーブル化されて記憶されている。このデータテーブルは、予熱グローを行ったエンジン内に予め温度が異なる複数種の空気をクランキングによって導入し、クランキング開始から所定時間経過後のグロープラグ４の温度低下量をグロープラグ温度検出手段によって検出することで得たものである。また、読み取り手段は、制御部２０に含まれるＣＰＵ２１により構成され、グロープラグ温度検出手段によって検出した温度低下量を求めることで、上記データテーブル内のその温度低下量に対応する吸気温度の値を読み出す機能を有する。
【００４２】
［５］アフターグローにおける通電制御
アフターグローは、エンジンが始動した後においてもグロープラグ４に通電して、その温度を高く維持しておくことをいう。このアフターグローを行う場合のグロープラグ４の通電制御は、グロープラグ４が常にある目標温度Ｔtaを維持するようにＦＥＴ３１を所要のデューティー比でオンさせることにより行うのであり、グロープラグ温度検出手段によって検出されたグロープラグ４の実際の温度と、目標温度Ｔtaとを比較し、その実際の温度が目標温度Ｔtaよりも低い場合には通電のデューティー比を大きくし、実際の温度が目標温度Ｔtaに到達した場合にはデューティー比を小さくまたはグロープラグ４を断電する。
【００４３】
本実施形態ではアフターグローを行う場合、上記の目標温度Ｔtaは次のようにして設定される。
すなわち、グロープラグ４が予熱グローの目標温度Ｔtaに到達し、運転者がクランキングの開始操作を行うと、まず、アフターグローの目標温度Ｔtaとして標準の目標温度Ｔstが設定される（ステップＳ１２１）。そして、クランキングを開始してから所定時間（例えば数秒以内であって燃料の着火前）が経過したところで、グロープラグ温度検出手段によってグロープラグ４の温度を測定し（ステップＳ１２２）、その温度と目標温度Ｔtaとの温度差を算出する（ステップＳ１２３）。そして、その値に基づいて、記憶手段に記録してあるその温度差に対応する吸気温度Ｔinを読み取る（ステップＳ１２４）。これにより吸気温度Ｔinがグロープラグの温度変化から推定されたことになる。
【００４４】
この後、その吸気温度Ｔinが予め定めてある基準温度Ｔref に比べて低いか否かが判断され（ステップＳ１２５）、高い場合（「Ｎ」の場合）には目標温度Ｔtaの変更を行わないが（ステップＳ１２６）、低い場合（「Ｙ」の場合）には、変更後の目標温度Ｔtaとしてその時点の目標温度Ｔta（標準の目標温度Ｔst）に所定値ΔＴだけ加えたものを再設定し（ステップＳ１２７）、その後、その目標温度Ｔta（＝Ｔta＋ΔＴ）に基づいてアフターグローにおけるグロープラグ４の通電が制御される。ここでは制御部２０のＣＰＵ２１が目標温度設定手段として機能している。
【００４５】
従って、本実施形態によれば、極寒冷地においてエンジンが始動され非常に低い温度の外気が気筒内に吸引されるような事態が生じた場合には、吸気温度Ｔinが基準温度Ｔref よりも低いときに、アフターグローの通電制御におけるグロープラグ４の目標温度を高く設定するから、グロープラグ４の抵抗発熱体の温度は通常よりも高く維持される。この結果、始動後のいわゆるスワールによってグロープラグ４の表面から通常よりも多くの熱が奪われる場合であっても、グロープラグ４の温度低下を抑制することができ、エンジンを安定的に運転することができる。
【００４６】
また、エンジンへの吸気温度Ｔinが基準温度Ｔref よりも高い場合（ステップＳ１２５にて「Ｎ」）には、アフターグローの目標温度Ｔtaは標準的な目標温度Ｔstのままであるから、無駄にグロープラグ４を加熱することがなく、アフターグローのための消費電力を削減することができる。このようにグロープラグ４の目標温度Ｔtaが低くしても、吸気温度Ｔinが高ければスワールによるグロープラグの冷却が少ないないからエンジンは安定的に運転できる。
【００４７】
また、本実施形態では、グロープラグ４の温度をグロープラグ４自体が有する抵抗発熱体を利用して測定するグロープラグ温度検出手段を設けたから、グロープラグ４の温度を測定するための温度センサーを別個に設ける必要がない。さらに、吸気温度Ｔinを検出する吸気温検出手段も、グロープラグ温度検出手段を利用し、クランキングに伴うグロープラグの温度変化に基づき吸気温度Ｔinを検出する構成としたから、やはり吸気温度Ｔinを測定するための温度センサーを別個に設ける必要がなく、構成が簡単になる。
【００４８】
なお、本実施形態のグローブラグ温度検出手段では、エンジンをある程度の長い期間停止していた後に始動する場合に、グロープラグ４の抵抗値を測定して変数Ｒ0 をその都度初期化することとしている。このため、グロープラグ４の抵抗発熱体が経年劣化によって抵抗温度特性が変化してしまっても、それに追従して正しく通電制御を行うことができるようになる。
【００４９】
＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
【００５０】
（１）前記実施形態では、吸気温検出手段を、クランキング時のグロープラグ４の温度変化を利用して吸気温を検出する構成としたが、これに限らず、エンジンへの吸気経路のいずれかの場所に温度センサを設け、その温度センサによって吸気温を直接的に測定してもよい。
【００５１】
（２）上記実施形態では、検出された吸気温度Ｔinが基準温度Ｔref よりも低いときに、アフターグロー温度の目標温度をΔＴだけ高くする構成としたが、このように温度の閾値を１つだけ設けるに限らず、温度の閾値を複数設けて、目標温度を３以上に異ならせるようにしてもよい。また、吸気温度Ｔinと目標温度Ｔtaとの関係を特定の関数（直線的関係を含む）によって記述できるようにしておき、検出された吸気温度Ｔinに応じて目標温度Ｔtaを決定するようにしてもよく、要するに、吸気温度Ｔinが低いほど目標温度Ｔtaを高く設定するようにしておけばよい。
【００５２】
（３）上記実施形態では、クランキング時のグロープラグ４の温度変化に基づいて吸気温度Ｔinを検出し、それが基準温度Ｔref よりも低いか否かを判断するようにしたが、クランキング時のグロープラグ４の温度変化に基づく抵抗値変化を検出し、その抵抗値変化を基準値と比較し、抵抗値変化が基準値よりも大きい場合にはアフターグロー時の目標温度を温度が高くなる方向に変更させればよい。グロープラグ４の抵抗発熱体は所定の温度抵抗特性を有しているのであるから、抵抗変化が大きい場合には吸気温度が低いことを意味するからである。
【００５３】
（４）上記実施形態では、吸気温度Ｔinを取得するに当たり、エンジンをクランキングして燃料の着火前におけるグロープラグ４の温度変化を利用するようにしたが、これに限らず、燃料の着火後のエンジンのアイドリング時におけるグロープラグの温度変化を測定して吸気温度を取得することもできる。アイドリング時の燃料消費、ひいては気筒内の発熱量はほぼ一定であるから、極低温の空気の吸気に伴ってアイドリング時にグロープラグ温度がどの程度低下するかは、やはり吸気する空気温度に依存し、それを実験的に把握することもできるからである。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の一実施形態に係るグロープラグの通電制御装置のブロック図
【図２】予熱グローの温度制御を示すフローチャート
【図３】変数の初期化ルーチンを示すフローチャート
【図４】アフターグローの温度制御を示すフローチャート
【図５】各種の吸気温度においてエンジンをクランキングした場合におけるグロープラグ４の温度変化を示すグラフ
【符号の説明】
【００５５】
４…グロープラグ
２０…制御部（グロープラグ温度検出手段、吸気温検出手段、目標温度設定手段）
３０…スイッチング部（電力制御部）
４０…逆接保護回路
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ディーゼルエンジンの始動後にグロープラグに電力を供給してアフターグローを行うグロープラグの通電制御装置であって、前記グロープラグの温度を検出するグロープラグ温度検出手段と、前記グロープラグへの通電路に設けられ前記グロープラグ温度検出手段によって検出される温度が設定された所定の目標温度となるように前記グロープラグへの供給電力を制御する電力制御手段と、前記ディーゼルエンジンへの吸気温度を検出する吸気温検出手段と、この吸気温検出手段からの信号に基づき前記吸気温度が低いほど前記目標温度を高く設定する目標温度設定手段とを備えるグロープラグの通電制御装置。
【請求項２】
前記グロープラグ温度検出手段は、前記グロープラグの通電時の抵抗を測定する抵抗測定手段を備え、前記グロープラグが有する抵抗発熱体の温度−抵抗特性に基づいて前記グロープラグの温度を検出するものである請求項１記載のグロープラグの通電制御装置。
【請求項３】
前記吸気温検出手段は、前記グロープラグ温度検出手段によって測定された、前記ディーゼルエンジンのクランキング前の前記グロープラグの予熱温度と、前記ディーゼルエンジンのクランキングに伴う吸気動作によって変化した前記グロープラグのクランキング後温度とに基づいて前記吸気温度を検出することを特徴とする請求項１又は請求項２記載のグロープラグの通電制御装置。
【請求項４】
前記吸気温検出手段は、前記予熱温度と前記ディーゼルエンジンのクランキングを開始してから所定時間が経過したときにおける前記クランキング後温度との温度差を求めるクランキング後温度差算出手段と、予め求めた複数の吸気温度と前記温度差との関係をテーブル化して記憶する記憶手段と、前記クランキング後温度差算出手段によって算出した温度差に応じて前記記憶手段に記憶したテーブルから前記吸気温度を読み出す読み取り手段とを備える請求項３記載のグロープラグの通電制御装置。
【請求項５】
ディーゼルエンジンの始動後に、グロープラグへの供給電力を制御して前記グロープラグの温度が設定された所定の目標温度となるようにアフターグローを行うグロープラグの通電制御方法において、前記ディーゼルエンジンへの吸気温度が低いほど前記目標温度を高く設定するようにしたことを特徴とするグロープラグの通電制御方法。
【請求項６】
前記ディーゼルエンジンの吸気温度を、前記ディーゼルエンジンのクランキング前の前記グロープラグの予熱温度と、前記ディーゼルエンジンのクランキングに伴う吸気動作によって変化した前記グロープラグのクランキング後温度とに基づいて算出することを特徴とする請求項５記載のグロープラグの通電制御方法。
【請求項１】
ディーゼルエンジンの始動後にグロープラグに電力を供給してアフターグローを行うグロープラグの通電制御装置であって、前記グロープラグの温度を検出するグロープラグ温度検出手段と、前記グロープラグへの通電路に設けられ前記グロープラグ温度検出手段によって検出される温度が設定された所定の目標温度となるように前記グロープラグへの供給電力を制御する電力制御手段と、前記ディーゼルエンジンへの吸気温度を検出する吸気温検出手段と、この吸気温検出手段からの信号に基づき前記吸気温度が低いほど前記目標温度を高く設定する目標温度設定手段とを備えるグロープラグの通電制御装置。
【請求項２】
前記グロープラグ温度検出手段は、前記グロープラグの通電時の抵抗を測定する抵抗測定手段を備え、前記グロープラグが有する抵抗発熱体の温度−抵抗特性に基づいて前記グロープラグの温度を検出するものである請求項１記載のグロープラグの通電制御装置。
【請求項３】
前記吸気温検出手段は、前記グロープラグ温度検出手段によって測定された、前記ディーゼルエンジンのクランキング前の前記グロープラグの予熱温度と、前記ディーゼルエンジンのクランキングに伴う吸気動作によって変化した前記グロープラグのクランキング後温度とに基づいて前記吸気温度を検出することを特徴とする請求項１又は請求項２記載のグロープラグの通電制御装置。
【請求項４】
前記吸気温検出手段は、前記予熱温度と前記ディーゼルエンジンのクランキングを開始してから所定時間が経過したときにおける前記クランキング後温度との温度差を求めるクランキング後温度差算出手段と、予め求めた複数の吸気温度と前記温度差との関係をテーブル化して記憶する記憶手段と、前記クランキング後温度差算出手段によって算出した温度差に応じて前記記憶手段に記憶したテーブルから前記吸気温度を読み出す読み取り手段とを備える請求項３記載のグロープラグの通電制御装置。
【請求項５】
ディーゼルエンジンの始動後に、グロープラグへの供給電力を制御して前記グロープラグの温度が設定された所定の目標温度となるようにアフターグローを行うグロープラグの通電制御方法において、前記ディーゼルエンジンへの吸気温度が低いほど前記目標温度を高く設定するようにしたことを特徴とするグロープラグの通電制御方法。
【請求項６】
前記ディーゼルエンジンの吸気温度を、前記ディーゼルエンジンのクランキング前の前記グロープラグの予熱温度と、前記ディーゼルエンジンのクランキングに伴う吸気動作によって変化した前記グロープラグのクランキング後温度とに基づいて算出することを特徴とする請求項５記載のグロープラグの通電制御方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１０−１７５１１６（Ｐ２０１０−１７５１１６Ａ）
【公開日】平成２２年８月１２日（２０１０．８．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１６９９８（Ｐ２００９−１６９９８）
【出願日】平成２１年１月２８日（２００９．１．２８）
【出願人】（３９５０１１６６５）株式会社オートネットワーク技術研究所 (2,668)
【出願人】（０００１８３４０６）住友電装株式会社 (6,135)
【出願人】（０００００２１３０）住友電気工業株式会社 (12,747)
【公開日】平成２２年８月１２日（２０１０．８．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１月２８日（２００９．１．２８）
【出願人】（３９５０１１６６５）株式会社オートネットワーク技術研究所 (2,668)
【出願人】（０００１８３４０６）住友電装株式会社 (6,135)
【出願人】（０００００２１３０）住友電気工業株式会社 (12,747)
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