JP2008196308A - グロープラグの異常診断装置 - Google Patents

Abstract

【課題】バッテリの劣化に伴い、グロープラグで異常が発生しているにもかかわらず、その異常の発生している旨の判断を行えなくなるという現象が生じることを抑制する。
【解決手段】エンジン１の始動開始から始動完了後までのグロー期間中にバッテリ７からの電力供給を受けて通電されるグロープラグ８に関しては、次のように異常の有無が判断される。すなわち、バッテリ７を充電すべく駆動されるオルタネータ１２の発電出力ｅｄｆが適正範囲内にあり、かつグロー期間の終了時点での発電出力ｅｄｆの変化量Δｅｄｆが判定値ａ以下であることに基づき、上記プラグ８での異常発生の可能性がある旨判断される。そして、その旨判断されると、上記プラグ８への一時的な通電が行われ、発電出力ｅｄｆが上記適正範囲に比べてより増大側に拡大された適正範囲内であり、かつ上記通電の際の変化量Δｅｄｆが判定値ａ以下であることに基づき、上記異常発生の旨判断される。
【選択図】図１

Description

本発明は、内燃機関に設けられるグロープラグの異常診断装置に関するものである。

内燃機関が搭載される自動車等の車両においては、内燃機関の始動の際に各種電気機器への通電が行われ、その後にスタータの駆動を通じて内燃機関のクランキングが行われる。そして、内燃機関のクランキング中に同機関の燃焼室への燃料供給を行うことで、同機関の始動が完了して自立運転が開始され、その自立運転の開始後にはスタータの駆動が停止される。

また、車両に搭載される内燃機関としては、例えば、ディーゼルエンジンに代表される圧縮点火方式の内燃機関が採用される。こうした内燃機関では、始動開始から始動完了後までの所定期間における燃料の着火性及び燃焼性を改善するため、バッテリからの電力供給を受けて通電されることにより発熱するグロープラグが燃焼室に設けられている。そして、そのグロープラグへの通電は、内燃機関の始動開始から始動完了後までの所定期間であるグロー期間中に行われる。

ところで、グロープラグに関しては、同プラグが通電されたままになったり、同プラグの通電が不能になったりする異常が生じる。このため、特許文献１では、バッテリがオルタネータの発電を通じて適正充電状態となるよう充電されることから、グロープラグの通電状態と非通電状態との間での変化の際、それに伴うオルタネータの発電出力の変化量の大きさに基づいてグロープラグでの異常の有無を判断するようにしている。ここで、グロープラグが通電されたままになったり通電不能になったりしていると、上記オルタネータの発電出力の変化量が小となる。このため、同変化量がグロープラグの異常の有無を判断するための判定値以下であるか否かを判断することにより、上記異常の有無を判断することが可能になる。より詳しくは、上記変化量が判定値以下であるとき、グロープラグで異常が発生している旨判断することができる。

上述したようにグロープラグでの異常の有無を判断する際には、オルタネータの発電出力が予め定められた適正範囲内であることを条件として、上記判断を行うようにすることが好ましい。これは、オルタネータの発電出力が異常である場合には、その発電出力の変化量に基づくグロープラグでの異常の有無の判断を正確に行うことができないためである。なお、適正範囲としては、例えば、オルタネータの発電出力がとり得る最小値よりも所定量だけ大きい値（下限値Ａ）から、同発電出力がとり得る最大値よりも所定量だけ小さい値（上限値Ｂ）まで、という範囲（Ａ〜Ｂ）が用いられる。

また、グロープラグでの異常発生の有無を判断するためのグロープラグの通電状態と非通電状態との間での変化としては、内燃機関の始動完了後（自立運転開始後）であってグロー期間が終了した時点で生じるグロープラグの通電状態から非通電状態への変化を利用することが好ましい。これは、グロー期間の終了時点では、内燃機関がアイドル運転等の自立運転の行われた状態にあるとともに、機関始動開始時のように各種電気機器への通電状態が変化している状態ではないことから、オルタネータの発電出力が不安定になることが少ないためである。

ただし、グロープラグの通電状態から非通電状態への変化の際のオルタネータの発電出力の変化に関しては、グロープラグの非通電状態から通電状態への変化に比べて、反応が鈍くなるとともに変化量も小さくなる。これは、グロープラグの非通電状態から通電状態への変化では、非通電中に冷えた状態となったグロープラグを通電状態としたときに大きな起電力を要するという傾向があり、その分だけグロープラグの通電状態から非通電状態とした場合の上記発電出力の変化量に比べて、同変化量が大きくなるということが関係している。このため、グロー期間の終了時点でのグロープラグの通電状態から非通電状態への変化の際のオルタネータの発電出力の変化の大きさのみに基づきグロープラグでの異常の有無を判断した場合、その判断を必ずしも正確なものとすることができるとは限らず、同判断に関して正確さに欠けるおそれがある。

そこで、グロー期間の終了直後において、グロープラグの通電状態から非通電状態への変化に伴うオルタネータの発電出力の変化量が上記判定値以下であることに基づいてグロープラグでの異常ありの旨判断されたときには、直ちに異常ありと確定するのではなく、グロープラグでの異常が発生している可能性があると判断する。そして、グロープラグでの異常発生の可能性のある旨の判断に基づき、再度のグロープラグにおける異常の有無の判断を行うことが考えられる。具体的には、グロー期間の終了後にグロープラグへの一時的な通電を行い、その際のオルタネータの発電出力の変化量が上記判定値以下であるか否かを判断し、ここで肯定判定であることに基づきグロープラグで異常が発生している旨判断し、異常ありと確定する。このように再度のグロープラグにおける異常の有無の判断を行うことで、グロープラグの異常ありの旨判断されたときの同判断を正確なものとすることができる。なお、再度のグロープラグでの異常の有無の判断においても、その判断に関してはオルタネータの発電出力が上記適正範囲内にあることを条件に行われる。
特開２００２−１１５６４１公報（請求項６、段落［００３１］、［００６０］、［００６２］、［００６４］、［００６５］）

上述したように、グロー期間の終了時点でグロープラグに異常が発生している可能性があるか否かを判断し、その可能性のある旨判断されたときに再度のグロープラグにおける異常の有無の判断を行うことで、グロープラグの異常ありの旨判断されたときの同判断を正確なものとすることができるようにはなる。

しかし、バッテリが劣化してオルタネータの発電出力が増加傾向にある場合には、グロー期間の終了時点では上記発電出力が適正範囲内にあったとしても、グロープラグの一時的な通電が開始されたときには上記発電出力が適正範囲の上限値Ｂよりも大きくなり、再度のグロープラグにおける異常の有無の判断を行うことができなくなるおそれがある。特に、グロー期間の終了時点においてオルタネータの発電出力が適正範囲内の上限値Ｂ付近にある場合などには、グロープラグの一時的な通電を開始したときにオルタネータの発電出力が適正範囲の上限値Ｂよりも大きくなる可能性が高い。こうした現象が生じるのは、グロープラグの一時的な通電の開始に伴う非通電状態から通電状態への変化では、非通電中に冷えた状態となったグロープラグを通電状態としたときに大きな起電力を要し、その分だけオルタネータの発電出力も大きくなるためである。

このように、再度のグロープラグでの異常の有無の判断を行うべくグロープラグの一時的な通電が行われたとき、オルタネータの発電出力が所定範囲の上限値Ｂよりも大きくなると、再度のグロープラグでの異常の有無の判断を行えなくなることは上述したとおりである。従って、グロープラグで異常が発生している場合、同異常が発生している可能性のある旨の判断を行うことはできるものの、再度のグロープラグでの異常の発生の有無の判断を実行できないことから、同異常の発生している旨の判断を行うことができないという現象が生じる。

本発明はこのような実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、バッテリの劣化に伴い、グロープラグで異常が発生しているにもかかわらず、その異常の発生している旨の判断を行えなくなるという現象が生じることを抑制できるグロープラグの異常診断装置を提供することにある。

以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について記載する。
上記目的を達成するため、請求項１記載の発明では、内燃機関に設けられるグロープラグの異常診断装置であって、前記グロープラグは同機関の始動開始から始動完了後までのグロー期間中にバッテリからの電力供給を受けて通電されるものであり、前記バッテリはオルタネータの発電を通じて適正充電状態となるよう充電されるものであり、前記オルタネータの発電出力が予め定められた適正範囲内にあることを条件に、前記グロー期間の終了時点での前記グロープラグの通電状態から非通電状態への変化の際の前記オルタネータの発電出力の変化量が、前記グロープラグの異常の有無を判断するための判定値以下であるか否かを判断し、前記オルタネータの発電出力の変化量が前記判定値以下であることに基づき前記グロープラグでの異常発生の可能性がある旨判断する仮異常判定手段と、前記仮異常判定手段によって前記グロープラグでの異常発生の可能性がある旨判断されたとき、前記グロー期間の終了後に前記グロープラグへの通電として同グロープラグへの一時的な通電を行い、前記オルタネータの発電出力が前記適正範囲内であることを条件に、前記グロープラグへの一時的な通電の際の前記オルタネータの発電出力の変化量が前記判定値以下であるか否かを判断し、前記オルタネータの発電出力の変化量が前記判定値以下であることに基づき前記グロープラグで異常が発生している旨判断する異常確定手段と、前記仮異常判定手段によって前記グロープラグに異常発生の可能性がある旨判断されることに基づき、前記適正範囲の上限値を増大側に変化させて前記適正範囲を変更する範囲変更手段とを備えた。

仮異常判定手段によってグロー期間の終了直後にグロープラグでの異常発生の可能性のある旨判断された場合には、異常確定手段によってグロー期間終了後にグロープラグの一時的な通電が行われてグロープラグでの異常の発生の有無の判断が行われる。しかし、バッテリが劣化してオルタネータの発電出力が増加傾向にあり、グロー期間の終了時点においてオルタネータの発電出力が例えば適正範囲内の上限値付近にある場合などには、次のような問題が生じるおそれがある。すなわち、グロー期間の終了後にグロープラグの一時的な通電を開始したとき、オルタネータの発電出力が上記適正範囲の上限値よりも大きくなり、異常確定手段によるグロープラグでの異常の有無の判断を行うことができなくなる。このため、グロープラグで異常が発生している場合、同異常が発生している可能性のある旨の判断を行うことはできるものの、異常確定手段によるグロープラグでの異常の発生の有無の判断を実行できないことから、同異常の発生している旨の判断を行うことができないという現象が生じる。

しかし、上記構成によれば、仮異常判定手段によってグロープラグに異常発生の可能性がある旨判断されたときには、上記適正範囲の上限値を増大側に変化させて同適正範囲を変更することが行われる。これにより、グロー期間の終了後にグロープラグの一時的な通電を開始したとき、バッテリが劣化してオルタネータの発電出力が増加傾向にあることに起因してオルタネータの発電出力が上記適正範囲の上限値よりも大きくなることが抑制される。その結果、オルタネータの発電出力が上記適正範囲の上限値よりも大きくなり、異常確定手段によるグロープラグでの異常の有無の判断を行えなくなるという現象の発生も抑制される。従って、バッテリの劣化に伴い、グロープラグで異常が発生しているにもかかわらず、その異常の発生している旨の判断を行えなくなるという現象が生じることを抑制できる。

なお、異常確定手段によるグロープラグでの異常の有無の判断を行う際、上記適正範囲の上限値を増大側に変化させて同適正範囲を変更したとしても、そのことが問題になることはない。これは、仮異常判定手段によるグロープラグでの異常発生の可能性があるか否かの判断の際の前提条件として、オルタネータの発電出力が変更前の適正範囲内にあるという条件が既に成立しており、異常確定手段による上記異常の有無の判断を行う際、グロープラグの一時的な通電の開始時にオルタネータの発電出力が大きくなるといった傾向があるとはいえ、その発電出力が不適切に大きい値になる可能性は無視できるほど小さいためである。

請求項２記載の発明では、請求項１記載の発明において、前記異常確定手段は、前記グロープラグの一時的な通電が開始された直後であって、その通電の開始が前記オルタネータの発電出力に影響を及ぼすのに必要な時間が経過した時点で、前記発電出力の変化量が判定値以下であるか否かを判断し、ここで肯定であれば前記グロープラグで異常が発生している旨判断し、否定であれば前記グロープラグが正常である旨判断するものとした。

異常確定手段によってグロー期間の終了後にグロープラグの一時的な通電が行われ、その際のオルタネータの発電出力の変化量に基づくグロープラグでの異常の有無の判断に関しては、グロープラグでの異常ありの旨の判断を正確なものにするために、例えば次のように行うことも考えられる。

すなわち、（Ａ）グロープラグの一時的な通電が行われる期間全体に亘ってオルタネータの発電出力が上記適正範囲内であり、且つ（Ｂ）上記一時的な通電の終了に伴うオルタネータの発電出力の変化量が上記判定値以下であるとき、グロープラグでの異常ありの旨判断する。このように上記（Ａ）及び（Ｂ）の条件が共に成立したときにグロープラグでの異常ありの旨判断することで、グロープラグでの異常ありの旨の判断をより正確なものとすることが可能である。これは、上記一時的な通電が開始された直後ではオルタネータの発電出力の変動が大きく、その変動の収まる通電の終了時にて上記発電出力の変化量が判定値以下であるか否かの判断を行うことが、グロープラグでの異常ありの旨の判断を正確なものにするうえで有利なためである。

ただし、こうしたグロープラグでの異常の有無の判断を採用した場合、バッテリが劣化している状況のもとでは、上記一時的な通電が行われる期間中にオルタネータの発電出力が上記適正範囲内から外れて上記（Ａ）の条件が不成立になり、グロープラグでの異常ありの旨の判断を行うことができなくなる可能性が高くなる。その結果、グロープラグで異常が発生しているにもかかわらず、その異常の発生している旨の判断を行えなくなるという現象が生じる。しかし、上記構成によれば、前記グロープラグの一時的な通電が開始された直後であって、その通電の開始が前記オルタネータの発電出力に影響を及ぼすのに必要な時間が経過した時点で、グロープラグで異常が発生しているか、あるいはグロープラグが正常であるかの判断がなされるため、上述した現象が生じることを抑制できる。

以下、本発明を自動車用のディーゼルエンジンに適用した一実施形態を図１〜図５に従って説明する。
図１に示されるように、エンジン１においては、インジェクタ２から燃焼室３内に噴射される燃料を燃焼させることにより、ピストン４が往復移動してクランクシャフト５が回転する。このクランクシャフト５には、エンジン１の始動時に同シャフト５を強制回転（クランキング）させるためのスタータ６、及び同クランクシャフト５の回転を通じて駆動されてバッテリ７の充電等のための発電を行うオルタネータ１２が接続されている。

エンジン１を始動させる際には、スタータ６がバッテリ７からの電力供給を受けて駆動されることによりエンジン１のクランキングが行われる。そして、このクランキング中に燃焼室３への燃料噴射が行われることによってエンジン１の運転が開始される。また、エンジン１の燃焼室３には、同エンジン１の始動開始後から始動完了後における所定期間（以下、グロー期間という）における燃焼室３内での燃料の着火性及び燃焼性を改善するため、バッテリ７からの電力供給を受けて通電されることにより発熱するグロープラグ８が設けられている。

上記オルタネータ１２は、発電出力を制御するための電圧レギュレータを備え、その電圧レギュレータに対しデューティ指令値に基づくデューティ制御を行うことで、そのデューティ指令値に対応する出力（発電出力ｅｄｆ）を生じさせるものである。なお、上記デューティ指令値は、バッテリ７を適正充電状態とすべくバッテリ電圧に基づき可変設定され、同バッテリ電圧の低下に従って大きい値とされるようになる。従って、グロープラグ８が非通電状態にあるときにはオルタネータ１２の発電出力ｅｄｆが小さくなり、グロープラグ８が通電状態にあるときには上記発電出力ｅｄｆが大きくなる。

エンジン１の搭載される自動車には、エンジン１の運転制御や自動車の走行制御等を行う電子制御装置９が設けられている。電子制御装置９は、上記各種搭載機器の駆動制御に係る各種演算処理を実行するＣＰＵ、その制御に必要なプログラムやデータの記憶されたＲＯＭ、ＣＰＵの演算結果等が一時記憶されるＲＡＭ、外部との間で信号を入・出力するための入・出力ポート等を備えて構成されている。

電子制御装置９の入力ポートには、エンジン１の冷却水温を検出する水温センサ１０、及びエンジン回転速度を検出する回転速度センサ１３等の各種センサが接続されるほか、自動車の運転者によって切り換え操作されるイグニッションスイッチ１１も接続されている。このイグニッションスイッチ１１は、自動車の運転者により「オフ」、［アクセサリ］、「オン」、及び「スタート」といった四つの切換位置のいずれかに切り換え操作され、それら切換位置のうち現在の切換位置に対応した信号を出力する。一方、電子制御装置９の出力ポートには、上記インジェクタ２、スタータ６、グロープラグ８、及びオルタネータ１２等の駆動回路が接続されている。

電子制御装置９は、上記各センサ類から入力される検出信号より把握される自動車の走行状態、自動車の各種搭載機器の状態、及びエンジン１の運転状態等に応じて、上記出力ポートに接続された各機器類の駆動回路に指令信号を出力する。こうして、上記インジェクタ２からの燃料噴射の制御、エンジン始動時のスタータ６の駆動制御、及びグロープラグ８の通電制御、オルタネータ１２の発電出力制御等の各種制御が電子制御装置９により実施されている。

ここで、エンジン１の始動時における上記各種制御の実行態様について説明する。
エンジン１の停止状態にあって、運転者によりイグニッションスイッチ１１が「オフ」から「アクセサリ」、「オン」へと順次切り換えられると、自動車における電子制御装置９等を含む各種電気機器への通電が行われる。その後、イグニッションスイッチ１１が「オン」から「スタート」に切り換えられることにより、バッテリ７からの電力供給を受けてスタータ６が駆動され、エンジン１のクランキングが開始される。このクランキング中にインジェクタ２から燃焼室３への燃料噴射が行われることによりエンジン１の運転が開始される。そして、エンジン１の始動が完了してエンジン１の自立運転が開始された後、運転者によりイグニッションスイッチ１１が「スタート」から「オン」へと切り換えられると、それに基づきスタータ６への電力供給が停止されて同スタータ６の駆動が停止される。

図２（ａ）は、エンジン始動開始後におけるグロープラグ８の通電態様を示している。エンジン１の始動のためにイグニッションスイッチ１１が「オン」に切り換えられたときには、その時点でのエンジン１の冷却水温に基づきエンジン１の始動開始から始動完了後までの期間であって燃焼室３内の燃料の着火性及び燃焼性を改善すべくグロープラグ８を通電状態とする期間であるグロー期間の長さが定められる。こうしたグロー期間の長さに関しては、上記冷却水温が低くなるほど長い値となるように設定される。そして、エンジン１の始動が開始されてからグロー期間が経過するまでの間はグロープラグ８が通電状態とされ、エンジン１の始動完了後であってグロー期間の終了時点（Ｔ１）で通電状態にあるグロープラグ８が非通電状態とされる。

図２（ｂ）は、エンジン始動開始後におけるオルタネータ１２の発電出力ｅｄｆの変化を示している。オルタネータ１２は、上述したようにバッテリ電圧に応じて可変設定されるデューティ指令値に基づき駆動制御され、そのデューティ指令値に対応した発電出力ｅｄｆを生じさせる。ここで、デューティ指令値は最小値０％から最大値１００％までの間で可変設定されるものである。従って、そのデューティ指令値に対応した値となる発電出力ｅｄｆも、最小値０％から最大値１００％までという範囲内で変化する値として表すことができる。この発電出力ｅｄｆに関しては、グロープラグ８が非通電状態にあるときにはそれに伴うバッテリ電圧の低下が小さいために小さい値になり、グロープラグ８が通電状態にあるときにはそれに伴うバッテリ電圧が低下が大きいために大きい値になる。従って、グロープラグ８が通電状態と非通電状態との間で変化すると、それに伴い発電出力ｅｄｆが大きく変化することとなる。そして、エンジン始動開始後における発電出力ｅｄｆは、グロー期間の開始時におけるグロープラグ８の非通電状態から通電状態への変化に伴い増加側に大きく変化し、その後のグロー期間の終了時点（Ｔ１）でのグロープラグ８の通電状態から非通電状態への変化に伴い減少側に大きく変化する。

次に、グロープラグ８における異常の有無を判断する異常診断の概要について、図２を参照して説明する。
こうした異常の有無の判断は、グロープラグ８が通電状態と非通電状態との間での変化したときのオルタネータ１２の発電出力ｅｄｆの変化量Δｅｄｆに基づいて行われる。ここで、グロープラグ８に例えば通電されたままになったり通電不能になったりするという異常が生じている場合には、上記変化量Δｅｄｆが小さくなる。このため、同変化量Δｅｄｆがグロープラグ８での異常の有無を判断するための判定値ａ以下であるか否かを判断することにより、上記異常の有無を判断することができる。より詳しくは、上記変化量Δｅｄｆが判定値ａ以下であれば、グロープラグ８に異常が発生している旨判断することができる。

また、グロープラグ８での異常の有無を判断するためのグロープラグ８の通電状態と非通電状態との間での変化としては、グロー期間の終了時点で生じるグロープラグ８の通電状態から非通電状態への変化が利用される。これは、グロー期間の終了時点では、エンジン１がアイドル運転等の自立運転の行われる状態にあるとともに、始動開始時のように各種電気機器への通電状態が変化している状態ではないことから、発電出力ｅｄｆが不安定になることが少なく、変化量Δｅｄｆに基づくグロープラグ８での異常の有無の判断を行ううえで好ましいためである。

上述したグロープラグ８での異常の有無の判断を実行するための条件としては、以下に示される（１）〜（８）の各条件があげられる。そして、これら各条件すべての成立をもって、上記異常の有無の判断の実行が許可される。

（１）バッテリ電圧が許容下限値以上。
（２）エンジン回転速度がアイドル回転速度付近の所定範囲内。
（３）エンジン回転速度の変化量が小さい。

（４）始動開始してから自立運転開始までに要する時間よりも長い時間である所定時間が始動開始後に経過。
（５）オルタネータ１２の発電出力ｅｄｆが適正範囲内。

（６）バッテリからの電力供給を受ける外部機器が動作していない。
（７）水温センサが異常でなく、かつ冷却水温がグロー期間でのグロープラグ８の通電が行われるほど低い温度。

（８）イグニッションスイッチ１１が「オン」に切り換えられている。
なお、上記各条件のうち（５）の条件は、オルタネータ１２の発電出力ｅｄｆが異常である状況のもとで上記グロープラグ８での異常の有無が判断されることにより、その判断を正確に行えなくなるということが生じないようにするためのものである。そして、（５）の条件での適正範囲としては、発電出力ｅｄｆがとり得る最小値よりも所定量だけ大きい値である下限値Ａ（例えば２０％）から、同発電出力ｅｄｆがとり得る最大値よりも所定量だけ小さい値である上限値Ｂ（例えば９０％）まで、という範囲（Ａ〜Ｂ）が用いられる。

そして、上記（１）〜（８）の各条件すべてが成立している状況のもとで、グロー期間の終了時点でグロープラグ８が通電状態から非通電状態へと切り換えられると、上述したようにグロープラグ８での異常の有無の判断が実行される。

ただし、グロープラグ８の通電状態から非通電状態への変化の際のオルタネータ１２の発電出力ｅｄｆの変化に関しては、グロープラグ８の非通電状態から通電状態への変化に比べて、反応が鈍くなるとともに変化量Δｅｄｆも小さくなる。これは、グロープラグ８の非通電状態から通電状態への変化では、非通電中に冷えた状態となったグロープラグ８では通電状態となったときに大きな起電力を要するという傾向があり、その分だけグロープラグ８を通電状態から非通電状態とした場合の上記変化量Δｅｄｆに比べて同変化量Δｅｄｆが大きくなるということが関係している。このため、グロー期間の終了時点でのグロープラグ８の通電状態から非通電状態への変化の際の発電出力ｅｄｆの変化の大きさのみに基づきグロープラグ８での異常の有無を判断した場合、その判断を必ずしも正確なものとすることができるとは限らず、同判断に関して正確さに欠けるおそれがある。

そこで、グロー期間の終了直後における上記変化量Δｅｄｆが上記判定値ａ以下であることに基づいてグロープラグ８での異常ありの旨判断されたときには、直ちに異常ありと確定するのではなく、グロープラグ８での異常が発生している可能性があると判断する（Ｔ２）。そして、グロープラグ８での異常発生の可能性のある旨の判断に基づき、上記（１）〜（８）の各条件すべてが成立しているときに再度のグロープラグ８における異常の有無の判断を行う。具体的には、グロー期間が終了して一定時間が経過した後、グロープラグ８への一時的な通電を行い、その際のオルタネータ１２の発電出力の変化量Δｅｄｆが上記判定値ａ以下であるか否かを判断する。そして、グロープラグ８の一時的な通電の開始後（Ｔ３以後）、上記変化量Δｅｄｆが判定値ａ以下である旨判断された時点（Ｔ４）で、グロープラグ８での異常が発生している旨判断し、異常ありと確定する。このように再度のグロープラグ８における異常の有無の判断を行うことで、グロープラグ８の異常ありの旨判断されたときの同判断を正確なものとすることができる。

ところで、バッテリ７には経時変化として劣化が生じ、劣化したバッテリ７ではバッテリ電圧が下がり気味になることから、そのバッテリ７の劣化に伴いオルタネータ１２の発電出力ｅｄｆが増加傾向を示す。この場合、グロー期間の終了時点では発電出力ｅｄｆが適正範囲（Ａ〜Ｂ）内にあったとしても、グロープラグ８の一時的な通電を開始したときには上記発電出力ｅｄｆが適正範囲の上限値Ｂよりも大きくなり、上記（５）の条件が成立せず、再度のグロープラグ８における異常の有無の判断を行うことができなくなるおそれがある。特に、図２（ｂ）に示されるように、グロー期間の終了時点（Ｔ１）において発電出力ｅｄｆが適正範囲内の上限値Ｂ付近にある場合などには、グロープラグ８の一時的な通電を開始したとき（Ｔ３）に発電出力ｅｄｆが上限値Ｂよりも大きくなる可能性が高い。こうした現象が生じるのは、グロープラグ８の一時的な通電の開始に伴う非通電状態から通電状態への変化では、非通電中に冷えた状態となったグロープラグ８通電状態にしたときに大きな起電力を要し、その分だけ発電出力ｅｄｆも大きくなるためである。

このように、グロープラグ８での異常の有無の判断を行うべくグロープラグ８の一時的な通電が行われたとき、発電出力ｅｄｆが適正範囲の上限値Ｂよりも大きくなると、そのグロープラグ８での異常の発生の有無の判断を行えなくなることは上述したとおりである。従って、グロープラグ８で異常が発生している場合、同異常が発生している可能性のある旨の判断を行うことはできるものの、グロープラグ８での異常の発生の有無の判断を実行できないことから、同異常の発生している旨の判断を行うことができないという現象が生じる。

そこで本実施形態では、グロープラグ８での異常発生の可能性がある旨判断されたとき、上記（５）の条件で用いられる適正範囲（Ａ〜Ｂ）の上限値Ｂを、図２（ｂ）のＴ３以降に破線で示されるように増大側に変化させて上限値Ｂ’とし、その適正範囲を変更することが行われる。その後、グロープラグ８での異常の有無の判断を行うべくグロープラグ８の一時的な通電が行われ、上記（１）〜（８）の各条件すべての成立をもって上記グロープラグ８での異常の有無の判断が実行される。

この場合、グロープラグ８での異常の有無の判断を行うべくグロープラグ８の一時的な通電を開始したとき（Ｔ３以降）、バッテリ７が劣化して発電出力ｅｄｆが増加傾向にあることに起因して、同発電出力ｅｄｆが上限値Ｂ’よりも大きくなり、適正範囲（Ａ〜Ｂ’）から増大側に外れることが抑制される。その結果、発電出力ｅｄｆが適正範囲から外れて上記（５）の条件が成立しなくなり、グロープラグ８における異常の有無の判断を行えなくなるという現象の発生も抑制される。従って、バッテリ７の劣化に伴い、グロープラグ８で異常が発生しているにもかかわらず、その異常の発生している旨の判断を行えなくなるという現象が生じることを抑制できる。

なお、グロープラグ８での異常の有無の判断を行う際、上記（５）の条件で用いられる適正範囲の上限値Ｂを上限値Ｂ’へと大きくして同適正範囲を変更したとしても、そのことが問題になることは次の理由によってほとんどないと言える。すなわち、グロー期間の終了後（Ｔ１後）においてグロープラグ８での異常発生の可能性があるか否かを判断する際の前提条件として、発電出力ｅｄｆが適正範囲（Ａ〜Ｂ）内にあるという上記（５）の条件が既に成立している。従って、グロープラグ８での異常の有無の判断を行う際、グロープラグ８の一時的な通電の開始時に発電出力ｅｄｆが大きくなる傾向があるとはいえ、その発電出力ｅｄｆが不適切に大きい値になる可能性は無視できるほど小さい。

次に、グロープラグ８における異常の有無の判断手順について、図３〜図５を参照して詳しく説明する。
図３は、グロー期間の終了直後においてグロープラグ８での異常発生の可能性の有無を判断する仮異常判定ルーチンを示すフローチャートである。この仮異常判定ルーチンは、電子制御装置９を通じて、例えば所定時間毎の時間割り込みにて周期的に実行される。

同ルーチンにおいては、まずグロー期間の終了直後（図２のタイミングＴ１直後）であるか否かが判断される（Ｓ１０１）。そして、グロー期間の終了直後であることを条件に（Ｓ１０１：ＹＥＳ）、上記（１）〜（８）の各条件すべてが成立しているか否かが判断される（Ｓ１０２）。なお、同判断の際に考慮される上記（５）の条件で用いられる適正範囲は、ここでは下限値Ａから上限値Ｂまでの範囲ということになる。

上記ステップＳ１０２で肯定判定であれば、グロー期間の終了に伴うグロープラグ８の通電状態（オン）から非通電状態（オフ）への変化時におけるオルタネータ１２の発電出力ｅｄｆの変化量Δｅｄｆが算出される（Ｓ１０３）。より詳しくは、グロープラグ８のオフ直前の発電出力ｅｄｆからグロープラグ８のオフ後の発電出力ｅｄｆを減算し、それによって得られた値が上記変化量Δｅｄｆとされる。なお、上記グロープラグ８のオフ後の発電出力ｅｄｆとしては、グロープラグ８のオンからオフへの切り換え時から同オフが発電出力ｅｄｆに影響を及ぼすのに必要な時間が経過した時点（図２のＴ２）での発電出力ｅｄｆが用いられる。

その後、算出した変化量Δｅｄｆがグロープラグ８の異常の有無を判断するための上記判定値ａ以下であるか否かが判断される（Ｓ１０４）。ここで否定判定であればグロープラグ８が正常である旨判断され（Ｓ１０６）、肯定判定であればグロープラグ８での異常発生の可能性があるか否かを判断するための仮異常フラグＦが図２（ｃ）のタイミングＴ２以降で示されるように「０（異常可能性なし）」から「１（異常可能性あり）」へと変更される（Ｓ１０５）。

図４及び図５は、グロープラグ８での異常発生の可能性がある旨の判断に基づき、グロープラグ８での異常の有無の判断を実行する異常確定ルーチンを示すフローチャートである。この異常確定ルーチンは、電子制御装置９を通じて、例えば所定時間毎の時間割り込みにて周期的に実行される。

同ルーチンにおいては、まず仮異常フラグＦが「１（異常可能性あり）」であるか否かが判断され（図４のＳ２０１）、ここで肯定判定であればグロープラグ８での異常の有無の判断を行うべくグロープラグ８を一時的に通電するための一連の処理（Ｓ２０２〜Ｓ２０７）が実施される。

この一連の処理では、グロープラグ８の通電中（オン中）でないことを条件に（Ｓ２０２：ＹＥＳ）、前回のグロープラグ８のオフ開始から予め定められた一定時間が経過したか否かが判断される（Ｓ２０３）。そして、前回のグロープラグ８のオフ開始から一定時間が経過している場合には（Ｓ２０３：ＹＥＳ）、グロープラグ８の一時的な通電が開始される（Ｓ２０４）。こうしたグロープラグ８の一時的な通電に関しては、同通電開始からの経過時間が予め定められた設定値以内（Ｓ２０６：ＹＥＳ）である間は続けられ、同設定値よりも長くなったとき（Ｓ２０６：ＮＯ）に停止される（Ｓ２０７）。

従って、グロープラグ８での異常の有無の判断を行うためのグロープラグ８の一時的な通電に関しては、グロー期間の終了後に一定時間（図２のＴ１〜Ｔ３）をおいた後、上記設定値に対応する時間が経過するまでの間は実行されることとなる。なお、ここでの設定値としては、グロープラグ８の寿命に悪影響を及ぼすほど短くなることのない時間であって、かつ通電開始後に発電出力ｅｄｆが安定するのに十分な時間（例えば１ｓ）が採用される。

上記のように、グロープラグ８での異常の有無の判断を行うためのグロープラグ８の一時的な通電が開始されると（Ｔ３）、上記（５）の条件で用いられる適正範囲（Ａ〜Ｂ）を大きくすることが行われる（図５のＳ２０８）。具体的には、その適正範囲の上限値Ｂが、図２（ｂ）におけるタイミングＴ３以降の破線で示されるように上限値Ｂ’へと増大側に変化させられる。これにより上記適正範囲が変更され、「Ａ〜Ｂ’」という範囲が（５）の条件での適正範囲として用いられることとなる。その後、上記（１）〜（８）の各条件すべてが成立しているか否かが判断される（Ｓ２０９）。なお、同判断の際に考慮される上記（５）の条件で用いられる適正範囲は、ここでは下限値Ａから上限値Ｂ’までの範囲ということになる。

上記ステップＳ２０９で肯定判定であれば、グロープラグ８の一時的な通電の開始に伴うグロープラグ８の非通電状態（オフ）から通電状態（オン）への変化時におけるオルタネータ１２の発電出力ｅｄｆの変化量Δｅｄｆが算出される（Ｓ２１０）。より詳しくは、グロープラグ８のオン後の発電出力ｅｄｆからグロープラグ８のオン直前の発電出力ｅｄｆを減算し、それによって得られた値が上記変化量Δｅｄｆとされる。なお、上記グロープラグ８のオン後の発電出力ｅｄｆとしては、グロープラグ８のオフからオンへの切り換え時から同オンが発電出力ｅｄｆに影響を及ぼすのに必要な時間が経過した時点での発電出力ｅｄｆが用いられる。

その後、算出した変化量Δｅｄｆがグロープラグ８の異常の有無を判断するための上記判定値ａ以下であるか否かが判断される（Ｓ２１１）。ここで否定判定であればグロープラグ８が正常である旨判断され（Ｓ２１３）、肯定判定であればグロープラグ８での異常が発生している旨判断される。（Ｓ２１２）。こうしたグロープラグ８の正常か異常かの判断が行われた後（図２（ｃ）のタイミングＴ４以降）、仮異常フラグＦが「０」にリセットされる（Ｓ２１４）。

一方、上記ステップＳ２０９で否定判定がなされた場合には、ステップＳ２０１以降の処理が繰り返される。従って、グロー期間が終了した後、最初のグロープラグ８の一時的な通電の期間中に上記（１）〜（８）の各条件すべてが成立せず、グロープラグ８の正常か異常かの判断ができなかった場合には、図４の２０２〜Ｓ２０７の処理を通じて再びグロープラグ８の一時的な通電が行われる。こうしたグロープラグ８の一時的な通電は、ステップＳ２１２での異常である旨の判断とステップＳ２１３での正常である旨の判断とのいずれかがなされるまで、繰り返し実行される。

以上詳述した本実施形態によれば、以下に示す効果が得られるようになる。
（１）グロープラグ８での異常発生の可能性がある旨判断されることに基づき、グロープラグ８での異常の有無の判断を行うべくグロープラグ８が一時的に通電されたときには、上記（５）の条件で用いられる適正範囲（Ａ〜Ｂ）の上限値Ｂが上限値Ｂ’へと大きくされ、それによって適正範囲の変更が行われる。このため、バッテリ７の劣化に伴いオルタネータ１２の発電出力ｅｄｆが増加傾向になることに起因して、上記一時的な通電の開始後に同発電出力ｅｄｆが適正範囲の上限値よりも大きくなり、上記（５）の条件が成立せずにグロープラグ８での異常の有無の判断を行えなくなるということはない。従って、バッテリ７の劣化に伴い、グロープラグ８で異常が発生しているにもかかわらず、その異常の発生している旨の判断を行えなくなるという現象が生じることを抑制できる。

（２）バッテリ劣化によって上記グロープラグ８の一時的な通電時に上述したように（５）の条件が成立しない状況では、その通電中にグロープラグ８での異常の有無の判断が行われるまで、グロープラグ８の一時的な通電が繰り返し実行されることとなる。しかし、こうしたグロープラグ８の一時的な通電の繰り返しが生じることを抑制できる。

（３）グロープラグ８での異常の有無の判断は、上記（１）〜（８）の各条件すべてが成立している状況のもと、グロープラグ８への一時的な通電が開始された直後であって、グロープラグ８のオンからオフへの切り換え時から同オフが発電出力ｅｄｆに影響を及ぼすのに必要な時間が経過した時点で行われる。そして、その時点までの発電出力ｅｄｆの変化量Δｅｄｆが判定値ａ以下であるか否かの判断を行い、同判断において肯定であればグロープラグ８での異常ありの旨判断され、否定であればグロープラグ８が正常である旨判断される。

ここで、グロープラグ８での異常発生の旨の判断をより正確なものにするため、同異常発生の有無の判断を例えば次の各項目（Ａ）及び（Ｂ）の成立に基づき行うようにすることも考えられる。（Ａ）グロープラグ８の一時的な通電が行われる期間全体に亘って上記（１）〜（８）の各条件すべてが成立している。（Ｂ）上記一時的な通電の終了に伴う発電出力ｅｄｆの変化量Δｅｄｆも判定値ａ以下である。これら（Ａ）及び（Ｂ）の条件が共に成立したときにグロープラグ８での異常ありの旨判断することにより、グロープラグ８での異常ありの旨の判断をより正確なものとすることが可能である。これは、上記一時的な通電が開始された直後ではオルタネータ１２の発電出力ｅｄｆの変動が大きく、その変動の収まる通電の終了時にて上記発電出力ｅｄｆの変化量Δｅｄｆが判定値ａ以下であるか否かの判断を行うことが、グロープラグ８での異常ありの旨の判断を正確なものにするうえで有利なためである。

ただし、こうしたグロープラグ８での異常の有無の判断を採用した場合、バッテリ７が劣化している状況のもとでは、上記グロープラグ８での一時的な通電が行われている期間中に発電出力ｅｄｆが適正範囲（Ａ〜Ｂ’）から外れて上記項目（Ａ）が不成立になり、グロープラグ８での異常ありの旨の判断を行うことができなくなる可能性が高くなる。その結果、グロープラグ８で異常が発生しているにもかかわらず、その異常の発生している旨の判断を行えなくなるという現象、及び、グロープラグ８の一時的な通電が繰り返し実行されるという現象が生じやすくなる。

しかし、グロープラグ８で異常が発生しているか、あるいはグロープラグ８が正常であるかの判断は、上記（１）〜（８）の各条件すべてが成立している状況のもと、グロープラグ８への一時的な通電が開始された直後であって、その通電の開始が発電出力ｅｄｆに影響を及ぼすのに必要な時間が経過した時点でなされる。このため、上述した現象が生じることを抑制できる。

なお、上記実施形態は、例えば以下のように変更することもできる。
・グロープラグ８の一時的な通電の開始直後に上記（１）〜（８）の各条件のいずれかが不成立になるなど、その一時的な通電の開始直後にグロープラグ８での異常の有無の判断を行えなかった場合に、上記一時的な通電の終了直後にグロープラグ８での異常の有無の判断を行うようにしてもよい。この場合、上記（１）〜（８）の各条件のすべてが成立していることを条件として、上記一時的な通電の終了の際の発電出力ｅｄｆの変化量Δｅｄｆが判定値ａ以下であるか否かの判断が行われることとなる。そして、この判断で肯定であればグロープラグ８で異常が発生している旨され、否定であればグロープラグ８が正常である旨判断される。このようにすれば、グロープラグ８での異常の有無を判断する機会が増えるという効果が得られる。

・グロー期間終了後における再度のグロープラグ８での異常の有無の判断を上記実施形態における（３）の効果の欄に記載したように実施し、その判断をより正確なものとするようにしてもよい。

・グロープラグ８の一時的な通電を行う時間、言い換えれば上記設定値を適宜変更してもよい。
・上記（５）の条件で用いられる適正範囲の下限値Ａ及び上限値Ｂの値を適宜変更してもよい。

・上限値Ｂから大きくされた上限値Ｂ’に関しては、発電出力ｅｄｆのとり得る最大値（１００％）としたり、その最大値（１００％）と上限値Ｂとの間の任意の値としたりすることが可能である。

・上記適正範囲における下限値Ａを上限値Ｂから上限値Ｂ’への増大に併せて増大側の値に変更してもよい。

本実施形態の異常診断装置が適用されるエンジン全体を示す略図。 （ａ）〜（ｃ）は、グロープラグの異常診断時におけるグロープラグの通電態様、オルタネータの発電出力の変化態様、及び仮異常フラグの設定態様を示すタイムチャート。 グロープラグでの異常発生の可能性の有無を判断する手順を示すフローチャート。 グロープラグでの異常の有無を判断する手順を示すフローチャート。 グロープラグでの異常の有無を判断する手順を示すフローチャート。

符号の説明

１…エンジン、２…インジェクタ、３…燃焼室、４…ピストン、５…クランクシャフト、６…スタータ、７…バッテリ、８…グロープラグ、９…電子制御装置（仮異常判定手段、異常確定手段、範囲変更手段）、１０…水温センサ、１１…イグニッションスイッチ、１２…オルタネータ、１３…回転速度センサ。

Claims (2)

1. 内燃機関に設けられるグロープラグの異常診断装置であって、前記グロープラグは同機関の始動開始から始動完了後までのグロー期間中にバッテリからの電力供給を受けて通電されるものであり、前記バッテリはオルタネータの発電を通じて適正充電状態となるよう充電されるものであり、
   前記オルタネータの発電出力が予め定められた適正範囲内にあることを条件に、前記グロー期間の終了時点での前記グロープラグの通電状態から非通電状態への変化の際の前記オルタネータの発電出力の変化量が、前記グロープラグの異常の有無を判断するための判定値以下であるか否かを判断し、前記オルタネータの発電出力の変化量が前記判定値以下であることに基づき前記グロープラグでの異常発生の可能性がある旨判断する仮異常判定手段と、
   前記仮異常判定手段によって前記グロープラグでの異常発生の可能性がある旨判断されたとき、前記グロー期間の終了後に前記グロープラグへの通電として同グロープラグへの一時的な通電を行い、前記オルタネータの発電出力が前記適正範囲内であることを条件に、前記グロープラグへの一時的な通電の際の前記オルタネータの発電出力の変化量が前記判定値以下であるか否かを判断し、前記オルタネータの発電出力の変化量が前記判定値以下であることに基づき前記グロープラグで異常が発生している旨判断する異常確定手段と、
   前記仮異常判定手段によって前記グロープラグに異常発生の可能性がある旨判断されることに基づき、前記適正範囲の上限値を増大側に変化させる範囲変更手段と、
   を備えるグロープラグの異常診断装置。
2. 前記異常確定手段は、前記グロープラグの一時的な通電が開始された直後であって、その通電の開始が前記オルタネータの発電出力に影響を及ぼすのに必要な時間が経過した時点で、前記発電出力の変化量が判定値以下であるか否かを判断し、ここで肯定であれば前記グロープラグで異常が発生している旨判断し、否定であれば前記グロープラグが正常である旨判断する
   請求項１記載のグロープラグの異常診断装置。

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