JP3810744B2 - グロープラグ通電制御装置及びグロープラグ通電制御方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の始動を補助するグロープラグへの通電を制御するグロープラグ通電制御装置及びグロープラグ通電制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
グロープラグは、抵抗発熱ヒータを用いるものが一般的である。このグロープラグは、抵抗発熱ヒータを主体金具を取り付けて構成され、抵抗発熱ヒータの先端が燃焼室内に位置するように、ディーゼルエンジンのエンジンブロックに取り付けて使用される。
このようなグロープラグへの通電を制御する装置として、グロープラグ通電制御装置が知られている。従来のグロープラグ通電制御装置では、キースイッチがオン位置とされると、抵抗発熱ヒータの温度がエンジンを始動させるのに十分な第１目標温度（例えば１０００℃）に向けて上昇するように、グロープラグへの通電を制御して、グロープラグに大電力を供給する。このようなステップは、一般にプリグローやプリグローステップなどと呼ばれている。急速加熱が可能なグロープラグでは、数秒間のうちに抵抗発熱ヒータの温度を第１目標温度まで昇温させることができる。次に、抵抗発熱ヒータの温度が第１目標温度に達した後は、所定期間中（例えば１８０秒間）、抵抗発熱ヒータの温度が第２目標温度（例えば９００℃）を維持するように、グロープラグへの通電を制御して、グロープラグに小電力を供給する。このようなステップは、一般にアフターグローやアフターグローステップなどと呼ばれている。エンジン始動前は、エンジンをいつでも始動できるように、抵抗発熱ヒータの温度を十分に高い温度に維持すると共に、エンジン始動後は、エンジンの燃焼室内の暖気を促進させ、また、ディーゼルノックの発生を防止し、騒音や白煙の発生、ＨＣ成分の排出などを抑制することができる。
このような技術に関連する文献として、例えば、特許文献１及び特許文献２が挙げられる。
【０００３】
【特許文献１】
特開昭５６−１２９７６３号公報
【特許文献２】
特開昭６０−６７７７５号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のグロープラグ通電装置では、プリグローステップからアフターグローステップに移行した直後に、一旦、抵抗発熱ヒータの温度が維持すべき第２目標温度よりも落ち込んでしまう現象がみられた。これは、プリグローステップで抵抗発熱ヒータの温度が第１目標温度に達しても、エンジンブロックや主体金具など抵抗発熱ヒータの周辺の温度が低く、これらがまだ定常状態に達していないために、抵抗発熱ヒータの温度がこれらに大きく奪われてしまうことに起因するものと考えられる。このように抵抗発熱ヒータの温度が落ち込んだ状態では、キースイッチをスタート位置としてクランキングを開始しても、エンジンが始動しにくい。
【０００５】
また、アフターグローステップ中に、キースイッチがスタート位置とされ、エンジンのクランキングが開始されると、この場合も、抵抗発熱ヒータの温度が維持すべき第２目標温度よりも落ち込んでしまうという現象がみられた。これは、第１に、燃焼噴霧やスワールなどの外的な要因により、抵抗発熱ヒータが冷却されることに起因するものと考えられる。また、第２に、クランキング中は、クランキングに過大な電力が必要とされるために、バッテリの電圧が著しく低下することに起因するものと考えられる。特に、アフターグローステップに移行した直後では、上記のように抵抗発熱ヒータからその周囲への熱引きも生じるため、抵抗発熱ヒータの温度が著しく低下し、エンジンの始動性に劣るという問題があった。
【０００６】
本発明は、かかる現状に鑑みてなされたものであって、プリグローステップ終了後に抵抗発熱ヒータの温度が落ち込むのを防止し、エンジンの始動性を向上させることができるグロープラグ制御装置及びグロープラグ通電制御方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段、作用及び効果】
その解決手段は、キースイッチがオン位置及びスタート位置とされたときに、バッテリからエンジンに設置された抵抗発熱ヒータを有するグロープラグへの通電を制御するグロープラグ通電制御装置であって、上記キースイッチが上記オン位置とされたときに、上記抵抗発熱ヒータの温度が急速昇温するように、上記グロープラグへの通電を制御するプリグロー手段と、上記プリグロー手段による通電制御に続いて、上記バッテリから上記グロープラグに印加される電圧値に基づいて、上記グロープラグに印加する電圧波形のデューティ比Ｄｈを算出し、このデューティ比Ｄｈにより上記グロープラグへの通電をＰＷＭ制御する遷移グロー手段と、上記遷移グロー手段による通電制御中に、上記キースイッチが上記スタート位置とされ上記エンジンのクランキングが開始されたときに、上記クランキングの期間中、上記バッテリから上記グロープラグに印加される電圧値に基づいて、上記グロープラグに印加する電圧波形のデューティ比Ｄｋを算出するクランキンググロー手段であって、上記遷移グロー手段による制御期間における上記バッテリの電圧値が、このクランキンググロー手段による制御期間における上記バッテリの電圧値と同一であると仮定したときに、上記遷移グロー手段で算出される仮想デューティ比Ｄｈｈよりも大きいデューティ比Ｄｋにより、上記グロープラグへの通電をＰＷＭ制御するクランキンググロー手段と、上記エンジンの始動後、上記プリグロー手段により上記グロープラグへ供給する電力よりも小さい電力を上記グロープラグへ供給し、上記抵抗発熱ヒータの安定加熱を図る始動後グロー手段と、を備えるグロープラグ通電制御装置である。
【０００８】
本発明によれば、グロープラグ通電制御装置は、４つの手段、即ち、プリグロー手段と遷移グロー手段とクランキンググロー手段と始動後グロー手段とを備える。
このうち、プリグロー手段は、キースイッチがオン位置とされたときに、抵抗発熱ヒータの温度が急速昇温するように、グロープラグへの通電を制御するものである。このような手段を持つことにより、キースイッチがオン位置とされたときに、他の手段よりも、平均電力を大きく設定してグロープラグへの通電を行うことができる。従って、抵抗発熱ヒータの温度を効率よく昇温させることができる。なお、プリグロー手段には、バッテリ電圧に拘わらず所定時間グロープラグへ連続通電するものや、後述するように、グロープラグへ投入した積算電力量が第１目標温度に対応する所定値となるまでグロープラグへ通電するものがある。いずれにしても、このプリグロー手段による制御によって、抵抗発熱ヒータの温度を第１目標温度またはその付近まで上昇させる。
【０００９】
遷移グロー手段は、プリグロー手段による通電制御に続いて、バッテリからグロープラグに印加される電圧値に基づいて、グロープラグに印加する電圧波形のデューティ比Ｄｈを算出し、このデューティ比Ｄｈによりグロープラグへの通電をＰＷＭ制御するものである。前述したように、従来は、プリグローステップからアフターグローステップに移行した直後に、抵抗発熱ヒータから周囲への熱引きにより、一旦、抵抗発熱ヒータの温度が落ち込むという問題があった。これに対し、本発明では、遷移グロー手段を別途設け、グロープラグへの通電をＰＷＭ制御する。即ち、プリグロー手段による通電制御後に、抵抗発熱ヒータからその周囲への熱引きが生じることも見込んで、グロープラグへの通電を制御する。しかも、ＰＷＭ制御は、デューテイ比Ｄｈによりグロープラグへの投入電力を簡単に調整できる利点がある。従って、抵抗発熱ヒータの温度の落ち込みを防止し、エンジンの始動性を向上させることができる。なお、各々の受電電圧に応じたデューティ比Ｄｈを予め定めておけば、制御形態を簡単なものとすることができる。
【００１０】
クランキンググロー手段は、遷移グロー手段による通電制御中に、キースイッチがスタート位置とされエンジンのクランキングが開始されたときに、クランキングの期間中、バッテリからグロープラグに印加される電圧値に基づいて、グロープラグに印加する電圧波形のデューティ比Ｄｋを算出するものである。また、この手段は、遷移グロー手段による制御期間におけるバッテリの電圧値が、この手段による制御期間におけるバッテリの電圧値と同一であると仮定したときに、遷移グロー手段で算出される仮想デューティ比Ｄｈｈよりも大きいデューティ比Ｄｋにより、グロープラグへの通電をＰＷＭ制御するものである。前述したように、従来の通電制御装置では、クランキング中、燃焼噴霧やスワールなどの外的な要因やクランキングによるバッテリ電圧の低下により、抵抗発熱ヒータの温度が、遷移グロー手段による制御期間中よりもさらに落ち込むという問題があった。これに対し、本発明では、クランキンググロー手段を別途設け、グロープラグへの通電をＰＷＭ制御する。即ち、クランキング期間中に起こる抵抗発熱ヒータの温度低下をも見込んで、グロープラグへの通電を制御する。具体的には、クランキンググロー手段で算出されるデューティ比Ｄｋを、代わりに遷移グロー手段による制御をした場合に算出される仮想デューティ比Ｄｈｈよりも大きくして、グロープラグへの通電を制御する。しかも、ＰＷＭ制御は、デューテイ比Ｄｋによりグロープラグへの投入電力を簡単に調整できる利点がある。従って、クランキング期間中であっても、抵抗発熱ヒータの温度の落ち込みを防止し、エンジンの始動性を向上させることができる。なお、各々の受電電圧に応じたデューティ比Ｄｋを予め定めておけば、制御形態を簡単なものとすることができる。
【００１１】
始動後グロー手段は、エンジンの始動後、プリグロー手段によりグロープラグへ供給する電力よりも小さい電力をグロープラグへ供給し、抵抗発熱ヒータの安定加熱を図るものである。このような手段により、エンジン始動後も抵抗発熱ヒータの温度を安定に加熱できるので、エンジンの燃焼室内の暖気を促進させ、また、ディーゼルノックの発生を防止し、騒音や白煙の発生、ＨＣ成分の排出などを抑制することができる。
【００１２】
さらに、上記のグロープラグ通電制御装置であって、前記プリグロー手段は、前記グロープラグへ投入した積算電力量が第１目標温度に対応する所定値となるまで、上記グロープラグへの通電を制御するグロープラグ通電制御装置とすると良い。
【００１３】
プリグロー手段による制御としては、予め設定した所定時間グロープラグへの通電を行うことにより、抵抗発熱ヒータの温度を第１目標温度まで上昇させることが考えられる。しかし、バッテリ電圧は必ずしも一定ではないため、抵抗発熱ヒータの予熱不足や予熱過剰が生じやすい。予熱不足の場合には、エンジンの始動性に影響を及ぼし、他方、予熱過剰の場合には、抵抗発熱ヒータの寿命低下や断線、溶損など不具合が生じやすくなる。これに対し、本発明のプリグロー手段は、グロープラグへの積算電力量が第１目標温度に対応する所定値となるまで、グロープラグへの通電を制御する。このように積算電力量で制御すれば、抵抗発熱ヒータの温度をより正確に第１目標温度まで上昇させることできるため、抵抗発熱ヒータの予熱不足や予熱過剰を効果的に抑制することができる。
【００１４】
さらに、上記のいずれかに記載のグロープラグ通電制御装置であって、前記プリグロー手段は、その制御期間中、前記グロープラグへ連続通電を行うグロープラグ通電制御装置とすると良い。
【００１５】
本発明によれば、プリグロー手段は、グロープラグへ連続通電を行う。このように連続通電をすることで、より効率よく短時間で、抵抗発熱ヒータの温度を第１目標温度に向けて昇温させることができる。
【００１６】
さらに、上記のいずれかに記載のグロープラグ通電制御装置であって、前記遷移グロー手段は、この遷移グロー手段による通電制御が開始されてから所定時間内に前記キースイッチが前記スタート位置とされないときには、前記グロープラグへの通電を停止するグロープラグ通電制御装置とすると良い。
【００１７】
本発明によれば、遷移グロー手段は、これによる通電制御が開始されてから所定時間内にキースイッチがスタート位置とされないときには、グロープラグへの通電を停止する。長時間遷移グロー手段による通電制御を続けると、グロープラグへの負担が大きくなり、また、バッテリ上がりも起こりやすい。一方、キースイッチがオン位置とされてから長時間経過した場合には、操作者にエンジンを始動させる意思がないものと考えられる。そこで、本発明のように所定時間経過後グロープラグへの通電を停止することにより、グロープラグやバッテリを保護することができる。
【００１８】
さらに、上記のいずれかに記載のグロープラグ通電制御装置であって、前記始動後グロー手段は、前記抵抗発熱ヒータの温度が第２目標温度となり、これを維持するように、前記グロープラグへの通電を制御するグロープラグ通電制御装置とすると良い。
【００１９】
本発明によれば、始動後グロー手段は、抵抗発熱ヒータの温度が第２目標温度となり、これを維持するように、グロープラグへの通電を制御する。これにより、エンジン始動後も抵抗発熱ヒータの温度を第２目標温度とし、これを維持できるので、より効果的に、エンジンの燃焼室内の暖気を促進させ、また、ディーゼルノックの発生を防止し、騒音や白煙の発生、ＨＣ成分の排出などを抑制することができる。
【００２０】
さらに、上記のグロープラグ通電制御装置であって、前記始動後グロー手段は、前記抵抗発熱ヒータの抵抗値に基づいて、前記グロープラグに印加する電圧波形のデューティ比Ｄａを算出し、このデューティ比Ｄａにより上記グロープラグへの通電をＰＷＭ制御するグロープラグ通電制御装置とすると良い。
【００２１】
本発明によれば、始動後グロー手段は、抵抗発熱ヒータの抵抗値に基づいて、グロープラグに印加する電圧波形のデューティ比Ｄａを算出し、これによりグロープラグへの通電をＰＷＭ制御する。ＰＷＭ制御は、デューテイ比によりグロープラグへの投入電力を簡単に調整できる利点がある。ここで、始動後グロー手段による制御期間中は、燃焼噴霧やスワールなどの外的な要因により、抵抗発熱ヒータの温度が低下することがあるため、これを見込んで抵抗発熱ヒータを安定加熱する必要がある。一方、始動後グロー手段による制御期間中における抵抗発熱ヒータの抵抗値は、その温度に対応した定常状態にあるので、即ち、抵抗発熱ヒータの抵抗値とその温度との間で相関があるので、その抵抗値に基づいて算出したデューティ比Ｄａを利用すれば、ヒータ温度をより正確に第２目標温度とし、これを安定に維持することができる。なお、各々の抵抗値に応じたデューティ比Ｄａを予め定めておけば、簡単な制御形態により、ヒータ温度を制御することができる。
【００２２】
さらに、上記のグロープラグ通電制御装置であって、前記始動後グロー手段は、前記グロープラグの現在の抵抗値をＲ、前記抵抗発熱ヒータの温度が前記第２目標温度となったときの抵抗値をＲｔ、上記グロープラグへの印加電圧をＶｂとし、誤差ΔＲを、ΔＲ＝Ｒｔ−Ｒで与え、制御実効電圧値Ｖｃを、Ｖｃ＝Ｋ0＋Ｋ1ΔＲ＋Ｋ2∫ΔＲｄｔで与えたとき、前記デューティ比Ｄａを、Ｄａ＝Ｖｃ2／Ｖｂ2 に従って算出する算出手段を有するグロープラグ通電制御装置とするのが好ましい。
【００２３】
本発明によれば、始動後グロー手段は、抵抗発熱ヒータの抵抗値の誤差ΔＲを、ΔＲ＝Ｒｔ−Ｒで与え、制御実効電圧値Ｖｃを、Ｖｃ＝Ｋ0＋Ｋ1ΔＲ＋Ｋ2∫ΔＲｄｔで与えたとき、デューティ比Ｄａを、Ｄａ＝Ｖｃ2／Ｖｂ2 に従って算出する算出手段を有する。このようにしてデューティ比Ｄａを算出し、グロープラグへの通電を制御すれば、始動後グロー手段による制御中の抵抗発熱ヒータの温度をより正確に第２目標温度とし、これをより安定に維持することができる。なお、Ｋ0 、Ｋ1 、Ｋ2 は係数を示すものである。
【００２４】
さらに、上記のいずれかに記載のグロープラグ通電制御装置であって、前記プリグロー手段による通電制御中に前記キースイッチが前記スタート位置とされ前記エンジンのクランキングが開始されたとき、上記プリグロー手段による通電制御終了を待って、前記クランキンググロー手段による通電制御に移行させるプリグロー優先手段を備えるグロープラグ通電制御装置とするのが好ましい。
【００２５】
プリグロー手段による通電制御中にクランキンググロー手段による通電制御が開始されると、バッテリ電圧の低下に伴いグロープラグへの印加電圧が低下するため、抵抗発熱ヒータが十分に加熱されず、エンジンの始動性が低下することがある。これに対し、本発明では、プリグロー手段による通電制御中にキースイッチがスタート位置とされエンジンのクランキングが開始されたときには、プリグロー手段による通電制御終了を待ってから、クランキンググロー手段による通電制御に移行させるプリグロー優先手段を備える。このため、プリグロー手段による通電制御が終了し、抵抗発熱ヒータが十分に昇温してから、クランキンググロー手段による通電制御がなされるので、エンジンを確実に始動させることができる。
【００２６】
また、他の解決手段は、キースイッチがオン位置及びスタート位置とされたときに、バッテリからエンジンに設置された抵抗発熱ヒータを有するグロープラグへの通電を制御するグロープラグ通電制御方法であって、上記キースイッチが上記オン位置とされたときに、上記抵抗発熱ヒータの温度が急速昇温するように、上記グロープラグへの通電を制御するプリグローステップと、上記プリグローステップに続いて、上記バッテリから上記グロープラグに印加される電圧値に基づいて、上記グロープラグに印加する電圧波形のデューティ比Ｄｈを算出し、このデューティ比Ｄｈにより上記グロープラグへの通電をＰＷＭ制御する遷移グローステップと、上記遷移グローステップ中に、上記キースイッチが上記スタート位置とされ上記エンジンのクランキングが開始されたときに、上記クランキングの期間中、上記バッテリから上記グロープラグに印加される電圧値に基づいて、上記グロープラグに印加する電圧波形のデューティ比Ｄｋを算出するクランキンググローステップであって、上記遷移グローステップにおける上記バッテリの電圧値が、このクランキンググローステップにおける上記バッテリの電圧値と同一であると仮定したときに、上記遷移グローステップで算出される仮想デューティ比Ｄｈｈよりも大きいデューティ比Ｄｋにより、上記グロープラグへの通電をＰＷＭ制御するクランキンググローステップと、上記エンジンの始動後、上記プリグローステップで上記グロープラグへ供給する電力よりも小さい電力を上記グロープラグへ供給し、上記抵抗発熱ヒータの安定加熱を図る始動後グローステップと、を備えるグロープラグ通電制御方法である。
【００２７】
本発明のグロープラグ通電制御方法は、４つのステップ、即ち、プリグローステップと遷移グローステップとクランキンググローステップと始動後グローステップとを備える。
このうち、プリグローステップでは、キースイッチがオン位置とされたときに、抵抗発熱ヒータの温度が急速昇温するように、グロープラグへの通電を制御する。このようなステップを有することにより、キースイッチがオン位置とされたときに、他のステップよりも、平均電力を大きく設定してグロープラグへの通電を行うことができる。従って、抵抗発熱ヒータの温度を効率よく昇温させることができる。
【００２８】
遷移グローステップでは、プリグローステップに続いて、バッテリからグロープラグに印加される電圧値に基づいて、グロープラグに印加する電圧波形のデューティ比Ｄｈを算出し、このデューティ比Ｄｈによりグロープラグへの通電をＰＷＭ制御する。前述したように、従来は、プリグローステップからアフターグローステップに移行した直後に、抵抗発熱ヒータから周囲への熱引きにより、一旦、抵抗発熱ヒータの温度が落ち込むという問題があった。これに対し、本発明では、遷移グローステップを別途設け、グロープラグへの通電をＰＷＭ制御する。即ち、プリグローステップ後に、抵抗発熱ヒータからその周囲への熱引きが生じることも見込んで、グロープラグへの通電を制御する。しかも、ＰＷＭ制御は、デューテイ比Ｄｈによりグロープラグへの投入電力を簡単に調整できる利点がある。従って、抵抗発熱ヒータの温度の落ち込みを防止し、エンジンの始動性を向上させることができる。
【００２９】
クランキンググローステップでは、遷移グローステップ中に、キースイッチがスタート位置とされエンジンのクランキングが開始されたときに、クランキングの期間中、バッテリからグロープラグに印加される電圧値に基づいて、グロープラグに印加する電圧波形のデューティ比Ｄｋを算出する。また、このステップでは、遷移グローステップにおけるバッテリの電圧値が、このステップにおけるバッテリの電圧値と同一であると仮定したときに、遷移グローステップで算出される仮想デューティ比Ｄｈｈよりも大きいデューティ比Ｄｋにより、グロープラグへの通電をＰＷＭ制御する。前述したように、従来では、クランキング中、燃焼噴霧やスワールなどの外的な要因やクランキングによるバッテリ電圧の低下により、抵抗発熱ヒータの温度が、遷移グローステップ中よりもさらに落ち込むという問題があった。これに対し、本発明では、クランキンググローステップを別途設け、グロープラグへの通電をＰＷＭ制御する。即ち、クランキング期間中に起こる抵抗発熱ヒータの温度低下をも見込んで、グロープラグへの通電を制御する。具体的には、クランキンググローステップで算出されるデューティ比Ｄｋを、代わりに遷移グローステップにおいて制御をした場合に算出される仮想デューティ比Ｄｈｈよりも大きくして、グロープラグへの通電を制御する。しかも、ＰＷＭ制御は、デューテイ比Ｄｋによりグロープラグへの投入電力を簡単に調整できる利点がある。従って、クランキング期間中であっても、抵抗発熱ヒータの温度の落ち込みを防止し、エンジンの始動性を向上させることができる。
【００３０】
始動後グローステップでは、エンジンの始動後、プリグローステップにおいてグロープラグへ供給する電力よりも小さい電力をグロープラグへ供給し、抵抗発熱ヒータの安定加熱を図る。このようなステップにより、エンジン始動後も抵抗発熱ヒータの温度を安定に加熱できるので、エンジンの燃焼室内の暖気を促進させ、また、ディーゼルノックの発生を防止し、騒音や白煙の発生、ＨＣ成分の排出などを抑制することができる。
【００３１】
さらに、上記のグロープラグ通電制御方法であって、前記プリグローステップでは、前記グロープラグへの積算電力量が第１目標温度に対応する所定値となるまで、上記グロープラグへの通電を制御するグロープラグ通電制御方法とすると良い。
【００３２】
プリグローステップにおける通電制御としては、予め設定した所定時間グロープラグへの通電を行うことにより、抵抗発熱ヒータの温度を第１目標温度まで上昇させることが考えられる。しかし、前述したように、バッテリ電圧は必ずしも一定ではないため、抵抗発熱ヒータの予熱不足や予熱過剰が生じやすい。これに対し、本発明のプリグローステップでは、グロープラグへの積算電力量が第１目標温度に対応する所定値となるまで、グロープラグへの通電を制御する。このように積算電力量で制御すれば、抵抗発熱ヒータの温度をより正確に第１目標温度まで上昇させることできるため、抵抗発熱ヒータの予熱不足や予熱過剰を効果的に抑制することができる。
【００３３】
さらに、上記のいずれかに記載のグロープラグ通電制御方法であって、前記プリグローステップでは、前記グロープラグへ連続通電を行うグロープラグ通電制御方法とすると良い。
【００３４】
本発明によれば、プリグローステップでは、グロープラグへ連続通電を行う。このように連続通電をすることで、より効率よく短時間で、抵抗発熱ヒータの温度を第１目標温度に向けて昇温させることができる。
【００３５】
さらに、上記のいずれかに記載のグロープラグ通電制御方法であって、前記遷移グローステップでは、この遷移グローステップが開始されてから所定時間内に前記キースイッチが前記スタート位置とされないときには、前記グロープラグへの通電を停止するグロープラグ通電制御方法とすると良い。
【００３６】
本発明によれば、遷移グローステップでは、このステップが開始されてから所定時間内にキースイッチがスタート位置とされないときには、グロープラグへの通電を停止する。長時間遷移グローステップにおける通電制御を続けると、グロープラグへの負担が大きくなり、また、バッテリ上がりも起こりやすい。一方、キースイッチがオン位置とされてから長時間経過した場合には、操作者にエンジンを始動させる意思がないものと考えられる。そこで、本発明のように所定時間経過後グロープラグへの通電を停止することにより、グロープラグやバッテリを保護することができる。
【００３７】
さらに、上記のいずれかに記載のグロープラグ通電制御方法であって、前記始動後グローステップでは、前記抵抗発熱ヒータの温度が第２目標温度となり、これを維持するように、前記グロープラグへの通電を制御するグロープラグ通電制御方法とすると良い。
【００３８】
本発明によれば、始動後グローステップでは、エンジンの始動後、抵抗発熱ヒータの温度が第２目標温度となり、これを維持するように、グロープラグへの通電を制御する。このようなステップにより、エンジン始動後も抵抗発熱ヒータの温度を第２目標温度とし、これを維持できるので、より効果的に、エンジンの燃焼室内の暖気を促進させ、また、ディーゼルノックの発生を防止し、騒音や白煙の発生、ＨＣ成分の排出などを抑制することができる。
【００３９】
さらに、上記のいずれかに記載のグロープラグ通電制御方法であって、前記始動後グローステップは、上記抵抗発熱ヒータの抵抗値に基づいて、上記グロープラグに印加する電圧波形のデューティ比Ｄａを算出し、このデューティ比Ｄａにより上記グロープラグへの通電をＰＷＭ制御するグロープラグ通電制御方法とすると良い。
【００４０】
本発明によれば、始動後グローステップでは、抵抗発熱ヒータの抵抗値に基づいて、グロープラグに印加する電圧波形のデューティ比Ｄａを算出し、これによりグロープラグへの通電をＰＷＭ制御する。ＰＷＭ制御は、デューテイ比によりグロープラグへの投入電力を簡単に調整できる利点がある。ここで、始動後グローステップ中は、燃焼噴霧やスワールなどの外的な要因により、抵抗発熱ヒータの温度が低下することがあるため、これを見込んで抵抗発熱ヒータを安定加熱する必要がある。一方、始動後グローステップ中における抵抗発熱ヒータの抵抗値は、その温度に対応した定常状態にあるので、即ち、抵抗発熱ヒータの抵抗値とその温度との間で相関があるので、その抵抗値に基づいて算出したデューティ比Ｄａを利用すれば、ヒータ温度をより正確に第２目標温度とし、これを安定に維持することができる。
【００４１】
さらに、上記のグロープラグ通電制御方法であって、前記始動後グローステップは、前記グロープラグの現在の抵抗値をＲ、前記抵抗発熱ヒータが前記第２目標温度となったときの抵抗値をＲｔ、上記グロープラグへの印加電圧をＶｂとし、誤差ΔＲを、ΔＲ＝Ｒｔ−Ｒで与え、制御実効電圧値Ｖｃを、Ｖｃ＝Ｋ0＋Ｋ1ΔＲ＋Ｋ2∫ΔＲｄｔで与えたとき、上記デューティ比Ｄａを、Ｄａ＝Ｖｃ2／Ｖｂ2 に従って算出する算出ステップを有するグロープラグ通電制御方法とするのが好ましい。
【００４２】
本発明によれば、始動後グローステップでは、抵抗発熱ヒータの抵抗値の誤差ΔＲを、ΔＲ＝Ｒｔ−Ｒで与え、制御実効電圧値Ｖｃを、Ｖｃ＝Ｋ0＋Ｋ1ΔＲ＋Ｋ2∫ΔＲｄｔで与えたとき、デューティ比Ｄａを、Ｄａ＝Ｖｃ2／Ｖｂ2 に従って算出する算出ステップを有する。このようにしてデューティ比Ｄａを算出し、グロープラグへの通電を制御すれば、始動後グローステップ中の抵抗発熱ヒータの温度をより正確に第２目標温度とし、これをより安定に維持することができる。なお、Ｋ0 、Ｋ1 、Ｋ2 は係数を示すものである。
【００４３】
さらに、上記のいずれかに記載のグロープラグ通電制御方法であって、前記プリグローステップ中に前記キースイッチが前記スタート位置とされ前記エンジンのクランキングが開始されたとき、上記プリグローステップが終了するのを待って、前記クランキンググローステップに移行するグロープラグ通電制御方法とするのが好ましい。
【００４４】
プリグローステップ中にクランキンググローステップによる通電制御が開始されると、バッテリ電圧の低下に伴いグロープラグへの印加電圧が低下するため、抵抗発熱ヒータが十分に加熱されず、エンジンの始動性が低下する。これに対し、本発明では、プリグローステップ中にキースイッチがスタート位置とされエンジンのクランキングが開始されたときには、プリグローステップが終了を待ってから、クランキンググローステップに移行させる。このため、プリグローステップが終了し、抵抗発熱ヒータが十分に昇温してから、クランキンググローステップが行われるので、エンジンを確実に始動させることができる。
【００４５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しつつ説明する。
まず、本発明のグロープラグ通電制御装置１０１で通電制御されるグロープラグ１について説明する。図２は、グロープラグ１の断面図を示す。また、図３は、グロープラグ１をディーゼルエンジンのエンジンブロックＥＢに設置した状態等を示す。このグロープラグ１は、抵抗発熱ヒータとして構成されたシーズヒータ２と、その外側に配置された主体金具３とを備える。シーズヒータ２は、図３に示すように、先端が閉じたシーズチューブ１１の内側に、複数の、本実施形態においては２つの抵抗線コイル、即ち、先端側に配置された発熱コイル２１と、その後端に直列接続された制御コイル２３とを有し、絶縁材料としてのマグネシア粉末２７と共に封入されている。図２に示すように、シーズチューブ１１の、発熱コイル２１及び制御コイル２３を収容している本体部１１ａは、先端側が主体金具３から突出している。図３に示すように、発熱コイル２１は、その先端においてシーズチューブ１１と導通しているが、発熱コイル２１及び制御コイル２３の外周とシーズチューブ１１の内周面とは、マグネシア粉末２７の介在により絶縁された状態となっている。
【００４６】
このうち、発熱コイル２１は、例えば、２０℃での電気比抵抗Ｒ20が８０μΩ・ｃｍ以上２００μΩ・ｃｍ以下、１０００℃での電気比抵抗をＲ1000として、Ｒ1000／Ｒ20が０．８以上３以下の材料、具体的には、Ｆｅ−Ｃｒ合金、あるいは、Ｎｉ−Ｃｒ合金等により構成されている。一方、制御コイル２３は、例えば、２０℃での電気比抵抗Ｒ20が５μΩ・ｃｍ以上２０μΩ・ｃｍ以下、１０００℃での電気比抵抗をＲ1000として、Ｒ1000／Ｒ20が６以上２０以下の材料、具体的には、Ｎｉ、Ｃｏ−Ｆｅ合金、あるいは、Ｃｏ−Ｎｉ−Ｆｅ合金等により構成されている。
【００４７】
シーズチューブ１１には、その基端側から棒状の通電端子軸１３が挿入され、その先端が制御コイル２３の後端に溶接等により接続されている。他方、図２に示すように、通電端子軸１３の後端部には、雄ねじ部１３ａが形成されている。また、主体金具３は、軸方向の貫通孔４を有する筒状に形成され、ここに、シーズヒータ２が、一方の開口端からシーズチューブ１１の先端側を所定長突出させた状態で挿入され固定されている。この主体金具３の外周面には、グロープラグ１をディーゼルエンジンに取り付けるに際して、トルクレンチ等の工具を係合させるための六角断面形状の工具係合部９が形成されており、これに続く形で取付用のねじ部７が形成されている。
【００４８】
主体金具３の貫通孔４は、シーズチューブ１１が突出する開口側に位置する大径部４ｂと、これに続く小径部４ａとを備え、この小径部４ａにシーズチューブ１１の基端側に形成された大径部１１ｂが圧入され、固定されている。他方、貫通孔４の反対側の開口部には座ぐり部３ａが形成され、ここに、通電端子軸１３に外装されたゴム製のＯリング１５と絶縁ブッシュ１６（例えばナイロン製のもの）とがはめ込まれている。そして、そのさらに後方側において通電端子軸１３には、絶縁ブッシュ１６の脱落を防止するための押さえリング１７が装着されている。この押さえリング１７は、外周面に形成された加締め部１７ａにより通電端子軸１３に固定されると共に、通電端子軸１３に対応する表面には、加締め結合力を高めるためのローレット部１３ｂが形成されている。なお、１９は、通電用のケーブルを通電端子軸１３に固定するためのナットである。
【００４９】
図３に示すように、グロープラグ１は、主体金具３のねじ部７によりディーゼルエンジン等のエンジンブロックＥＢのプラグホールに取り付けられている。シーズヒータ２の先端部はエンジン燃焼室ＣＲ内に一定長突出している。制御コイル２３は、そのほぼ全体がエンジン燃焼室ＣＲ内に位置している。また、発熱コイル２１は、制御コイル２３の先端側に直列接続されているので、その全体がエンジン燃焼室ＣＲ内に位置している。
【００５０】
エンジン燃焼室ＣＲの内面から突出する制御コイル２３の突出長ｈは、３ｍｍ以上確保されている。なお、この突出長ｈは、一般的に１０ｍｍ以下に設定される。本明細書では、燃焼室ＣＲの内面のプラグホール開口周縁の３次元的な幾何学的重心位置を起点として、そこからのコイル中心軸線の突出長で突出長ｈを定義する。但し、プラグホール開口側がテーパ面や座ぐりによる拡径部とされている場合は、その拡径部開始底の周縁を、プラグホール開口周縁と定義する。また、制御コイル２３の全体がプラグホールの外にある場合には、制御コイル２３の全長が突出長ｈである。
【００５１】
制御コイル２３を、上記のように、エンジン燃焼室ＣＲの内面から突出させる取付形態を採用することにより、どのような効果を得られるかを検証した実験結果を以下に説明する。まず、各コイル２１，２３の詳細について以下に示す（各コイル２１，２３の寸法を示す記号については、図３（ａ），（ｂ）を参照。）。
（発熱コイル２１）
材質：鉄−クロム合金（組成：Ａｌ＝７．５重量％；Ｃｒ＝２６重量％；Ｆｅ＝残部）。
寸法：コイル太さｋ＝０．３ｍｍ、コイル中心軸線長さＣＬ１＝２ｍｍ、コイル外径ｄ１＝２ｍｍ、ピッチＰ＝０．８ｍｍ、Ｒ20＝０．２５Ω、Ｒ1000／Ｒ20＝１。
（制御コイル２３）
材質：コバルト−ニッケル−鉄合金（組成：Ｎｉ＝２５重量％；Ｆｅ＝４重量％；Ｃｏ＝残部）。
寸法：コイル太さｋ＝０．２２ｍｍ、コイル中心軸線長さＣＬ２＝３ｍｍ、コイル外径ｄ１＝２ｍｍ、ピッチＰ＝０．８ｍｍ、Ｒ20＝０．１Ω、Ｒ1000／Ｒ20＝９。
（コイル間ギャプ２５）
ＪＬ：２ｍｍ。
（シーズチューブ１１）
材質：ＳＵＳ３１０Ｓ。
寸法：本体部１１ａの外径Ｄ１＝３．５ｍｍ、肉厚ｔ＝０．５ｍｍ、本体部１１ａの内面から発熱コイル２１（または制御コイル２３）外面までの距離ＣＧ＝０．２５ｍｍ。
【００５２】
この試験品を、炭素鋼製のブロックに形成した試験用プラグホールに装着した。制御コイル２３のブロック面（燃焼室内面に相当）からの突出長（図３のｈに相当）は、実施例が３ｍｍ、比較例が０ｍｍである。そして、シーズヒータ２のブロック面からの突出部を無風状態、及び、送風機により４ｍ／ｓ（弱風）、あるいは、６ｍ／ｓ（強風）で送風しながら、後述する始動後グローステップにおいて、通電抵抗値の目標値を種々に定めてＰＷＭ方式により通電し、電流と電圧の値からシーズヒータ２の通電抵抗値を、また、シーズチューブ１１の表面に接触させた熱電対により飽和温度を測定した。
【００５３】
その結果、実施例では、無風、弱風及び強風のいずれの場合でも、通電抵抗値に応じて、シーズヒータ２の飽和温度が一義的に決まっている。これは、燃焼ガス等による冷却の影響を受けても制御コイル２３の抵抗値変化が速やかに追従し安定な抵抗制御が実現していることを意味している。
他方、比較例では、無風、弱風及び強風の各場合により、通電抵抗値と飽和温度との関係がみな異なる傾向を示し、通電抵抗値が同じでもシーズヒータ２の飽和温度が必ずしも同一になっていない。これは、制御コイル２３の全体がブロック内の没入しているために、冷却の影響が制御コイル２３に及びにくく、制御コイル２３の抵抗値が追従変化しなかったためであると考えられる。
【００５４】
次に、本発明のグロープラグ通電制御装置１０１について説明する。
図１は、本発明のグロープラグ通電制御装置１０１の電気的構成を示すブロック図である。
主制御部１１１は、電源回路１０３を介して、信号処理のための安定した動作電圧を受電する。また、電源回路１０３は、バッテリＢＴからキースイッチＫＳＷ及び端子１０１Ｂを介して受電する。従って、キースイッチＫＳＷをオン位置及びスタート位置にすると、電源回路１０３に電力が供給され、主制御部１１１が動作する。一方、キースイッチＫＳＷをＯＦＦにすると、電源回路１０３への電力供給が途絶え、主制御部１１１は動作を停止する。
【００５５】
また、バッテリＢＴの電力は、端子１０１Ｆを介して、ｎ個存在するスイッチング素子１０５１〜１０５ｎにそれぞれ供給されている。各スイッチング素子１０５１〜１０５ｎは、本実施例ではＦＥＴから構成され、バッテリＢＴの電圧は、ＦＥＴのドレインに供給される。各ＦＥＴのソースは、各端子１０１Ｇ１〜１０１Ｇｎを介して、複数（ｎ個）のグロープラグＧＰ１〜ＧＰｎに接続されている。また、各ＦＥＴのゲートには、主制御部１１１からのスイッチング信号が入力され、各グロープラグＧＰ１〜ＧＰｎへの通電がＯＮ／ＯＦＦされる。また、各スイッチング素子１０５１〜１０５ｎを構成するＦＥＴは、本実施例では電流検知機能付きＦＥＴ（Infineon Technologies AG 社製 ＰＲＯＦＥＴ（登録商標））から構成されており、これらから主制御部１１１へ電流信号が出力される。
【００５６】
主制御部１１１には、バッテリＢＴから各グロープラグＧＰ１〜ＧＰｎへの印加電圧、各グロープラグＧＰ１〜ＧＰｎへの通電電流が入力される。主制御部１１１に入力されたグロープラグＧＰ１〜ＧＰｎへの印加電圧とグロープラグＧＰ１〜ＧＰｎへの通電電流の大きさは、図示しないＡ／Ｄコンバータによりデジタル化される。
また、主制御部１１１は、インターフェースを介して、マイクロコンピュータにより構成されたエンジン制御ユニット２０１（Engine Control Unit：以下、ＥＣＵとも言う。）と通信可能とされている。また、主制御部１１１は、オルタネータ２１１の駆動信号を入力可能に構成されている。
【００５７】
次いで、このグロープラグ通電制御装置１０１によるグロープラグ１の通電制御について、図４〜図１０に示したフローチャートを参照しつつ説明する。
この通電制御では、基本的に、以下の動作を行う。即ち、操作者がキースイッチＫＳＷをオン位置にすると、プリグロー手段により制御されるプリグローステップに入る。即ち、バッテリＢＴの電圧をグロープラグ１に直接印加して、シーズヒータ２を短時間で昇温させて第１目標温度（例えば１０００℃）まで到達させる。その後、遷移グロー手段により制御される遷移グローステップに移行する。即ち、グロープラグ１の印加電圧に基づいて、グロープラグ１への通電をＰＷＭ制御して、シーズヒータ２の温度の落ち込みを抑制する。この遷移グローステップ中に、操作者がキースイッチＫＳＷをスタート位置にすると、今度はクランキンググロー手段により制御されるクランキンググローステップに移行する。即ち、グロープラグ１の印加電圧に基づいて、グロープラグ１への通電をＰＷＭ制御して、シーズヒータ２の温度の落ち込みを抑制し、エンジンの始動性を向上させる。エンジン始動後は、始動後グロー手段により制御される始動後グローステップに移行して、シーズヒータ２の温度を所定時間（例えば１８０秒間）制御し、その温度を第２目標温度（例えば９００℃）とし、これを維持する。
【００５８】
図４に示すように、キースイッチＫＳＷをオン位置にすると、主制御部１１１に電源が投入され、具体的には、バッテリＢＴから、キースイッチＫＳＷ、端子１０１Ｂ、電源回路１０３を介して、主制御部１１１に駆動電圧が印加され、主制御部１１１が所定の手順で作動し始める。そして、まず、ステップＳ１において、主制御部１１１のプログラムの初期化を行う。例えば、グロープラグ１への積算電力量ＧｗはＧｗ＝０とされる。また、プリグロー中フラグ（プリグローステップ中であることを意味するフラグ）がセットされる。一方、プリグロー終了フラグ（プリグローステップが終了したことを意味するフラグ）、スタート信号フラグ（キースイッチＫＳＷがスタート位置とされたことを意味するフラグ）、始動後グロー中フラグ（始動後グローステップ中であることを意味するフラグ）は、それぞれクリアされる。
【００５９】
次に、ステップＳ２において、バッテリＢＴからグロープラグ１に印加される電圧値と、各スイッチング素子１０５１〜１０５ｎを通じてグロープラグ１に流れる電流値を取り込む。そして、これらの電圧値と電流値より、各シーズヒータ２の現在の抵抗値Ｒを算出する。
【００６０】
次に、ステップＳ３において、スタート信号の入力処理を行う。即ち、図５に示すスタート信号入力処理のサブルーチンに進む。具体的には、まず、ステップＳ３１において、プリグローステップが終了し、かつ、始動後グローステップ中でないことを判断する。即ち、プリグロー終了フラグがセットされ、かつ、始動後グロー中フラグがクリアされているかを判断する。ここで、ＹＥＳ、即ち、プリグローステップが終了し、かつ、始動後グローステップ中でない場合には、ステップＳ３２に進む。つまり、遷移グローステップ中あるいはクランキンググローステップ中の場合に、ステップＳ３２に進む。一方、ＮＯ、即ち、プリグローステップが終了していないか、あるいは、始動後グローステップ中の場合には、そのままメインルーチンに戻る。つまり、プリグローステップ中あるいは始動後グローステップ中の場合に、そのままメインルーチンに戻る。
【００６１】
ステップＳ３２に進んだ場合には、まず、スタート信号を取り込む。そして、ステップＳ３３に進み、スタート信号の入力が０．１ｓｅｃ連続してオンか否か、具体的には、スタート信号の入力が８周期連続してオンか否かを判断する。即ち、キースイッチＫＳＷがスタート位置とされているか否かを判断する。０．１ｓｅｃ連続して入力をみるのは、ノイズ等による誤ったスタート信号が入力されている場合を排除するためである。ここで、ＹＥＳ、即ち、スタート信号の入力が０．１ｓｅｃ連続してオンの場合（キースイッチＫＳＷがスタート位置とされている場合）には、ステップＳ３４に進み、スタート信号フラグをセットする。そして、メインルーチンに戻る。一方、ＮＯ、即ち、スタート信号の入力が０．１ｓｅｃ連続してオンでない場合（キースイッチＫＳＷがスタート位置とされていない場合）には、ステップＳ３５に進む。ステップＳ３５では、スタート信号入力が０．１ｓｅｃ連続してオフか否か、具体的には、スタート信号の入力が８周期連続してオフか否かを判断する。即ち、キースイッチＫＳＷがスタート位置にないかどうかを判断する。ここで、ＹＥＳ、即ち、スタート信号入力が０．１ｓｅｃ連続してオフの場合（キースイッチＫＳＷがスタート位置とされていない場合）には、ステップＳ３６に進み、スタート信号フラグをクリアにする。一方、ＮＯ、即ち、スタート信号入力が０．１ｓｅｃ連続してオフでない場合には、そのままメインルーチンに戻る。
【００６２】
次に、図４のメインルーチンのステップＳ５において、遷移グローステップ中に参照するデューティ比Ｄｈと、クランキンググローステップ中に参照するデューティ比Ｄｋをそれぞれ算出する。具体的には、遷移グローステップに関しては、グロープラグ１に印加される電圧値に基づいて、グロープラグ１に印加する電圧波形のデューティ比Ｄｈを算出する。例えば、グロープラグ１に印加される電圧値とデューティ比Ｄｈとの関係を示すテーブルまたは関数の形で用意しておき、これを参照してデューティ比Ｄｈを決定するようにすればよい。同様に、クランキンググローステップに関しても、グロープラグ１に印加される電圧値に基づいて、グロープラグ１に印加する電圧波形のデューティ比Ｄｋを算出する。例えば、グロープラグ１に印加される電圧値とデューティ比Ｄｋとの関係を示すテーブルまたは関数の形で用意しておき、これを参照してデューティ比Ｄｈを決定するようにすればよい。
なお、クランキンググローステップ中に参照されるデューティ比Ｄｋは、遷移グローステップ中におけるグロープラグ１に印加される電圧値が、クランキンググローステップ中におけるグロープラグ１に印加される電圧値と同一であると仮定したときに、遷移グローステップで参照される仮想デューティ比Ｄｈｈよりも大きい。
【００６３】
次に、ステップＳ６において、始動後グローステップ中に参照されるデューティ比Ｄａを計算する。即ち、図６に示すサブルーチンに進む。ここでは、まず、ステップＳ６１において、シーズヒータ２の抵抗値の誤差ΔＲの計算を行う。具体的には、シーズヒータ２の現在の抵抗値をＲ、シーズヒータ２が第２目標温度となったときの抵抗値をＲｔとし、抵抗値の誤差ΔＲを、ΔＲ＝Ｒｔ−Ｒで与える。次に、ステップＳ６２に進み、制御実効電圧値Ｖｃを計算する。具体的には、制御実効電圧値Ｖｃを、Ｖｃ＝Ｋ0＋Ｋ1ΔＲ＋Ｋ2∫ΔＲｄｔで与える。なお、Ｋ0、Ｋ1、Ｋ2は定数であるが、Ｋ0、Ｋ1、Ｋ2＞０である。続いて、ステップＳ６３に進み、デューティ比Ｄａを計算する。具体的には、デューティ比Ｄａを、Ｄａ＝Ｖｃ2／Ｖｂ2 に従って算出する。なお、Ｖｂは、ステップＳ２で取り込んだ電圧値（グロー電圧）である。そして、メインルーチンに戻る。
【００６４】
次に、図４のメインルーチンのステップＳ７において、クランキング中か否かを判断する。即ち、スタート信号フラグがセットされているか否かを判断する。ここで、ＹＥＳ、即ち、クランキング中である場合（スタート信号入力フラグがセットされている場合）には、ステップＳ８に進む。一方、ＮＯ、即ち、クランキング中でない場合（スタート信号入力フラグがクリアされている場合）には、ステップＳ１０に進む。
【００６５】
ステップＳ８に進んだ場合には、クランキンググロー処理を行う。即ち、図７に示すサブルーチンに進む。ここでは、ステップＳ８１において、クランキング通電をオンにする。即ち、ステップＳ５で算出したデューティ比Ｄｋに基づいて、グロープラグ１への通電をＰＷＭ制御する。その後、メインルーチンに戻る。
【００６６】
次に、図４のメインルーチンでステップＳ７からステップＳ１０に進んだ場合には、オルタネータが発動中か否かを判断する。
ここで、ＹＥＳ、即ち、オルタネータが発動中である場合には、ステップＳ１１の始動後グロー処理に進む。即ち、図８に示すサブルーチンに進む。ここでは、まず、ステップＳ１１１において、始動後グローステップの所定時間（例えば１８０秒間）が経過したか否かを判断する。具体的には、後述するステップＳ１１２においてカウントアップするカウンタが所定値となったか否かで判断する。ここで、ＮＯ、即ち、始動後グロー時間が経過していない場合には、ステップＳ１１２に進む。そして、ステップＳ１１２において、始動後グロー通電をオンとし、始動後グロー中フラグをセットする。また、上記のように始動後グロー時間をカウントアップする。始動後グロー通電は、ステップＳ６で算出したデューティ比Ｄａに基づいて、グロープラグ１への通電をＰＷＭ制御して、シーズヒータ２の温度がまだ第２目標温度になっていない場合には、この温度が第２目標温度となるようにし、あるいは、既に第２目標温度をなっている場合には、この温度を維持するものである。その後は、メインルーチンに戻り、ステップＳ９に進む。一方、ステップＳ１１１において、ＹＥＳ、即ち、始動後グロー時間が経過した場合には、ステップＳ１１３に進む。そして、ステップＳ１１３において、始動後グロー通電をオフとし、始動後グロー中フラグをクリアする。その後はメインルーチンに戻り、ステップＳ９に進む。
【００６７】
次に、ステップＳ１０において、ＮＯ、即ち、オルタネータが発動中でない場合について説明すると、この場合には、ステップＳ１２のプリグロー処理に進む。即ち、図９に示すサブルーチンに進む。ここでは、まず、ステップＳ１２１において、プリグローステップ中であるか否かを判断する。即ち、プリグロー中フラグがセットされているかどうかを判断する。ここで、ＹＥＳ、即ち、プリグローステップ中である場合（プリグロー中フラグがセットされている場合）には、ステップＳ１２２に進み、１サイクルの期間中にグロープラグ１に投入された電力量（Ｇｗ１）を計算する。次に、ステップＳ１２３に進み、グロープラグ１の積算電力量（Ｇｗ）を算出する。即ち、以前の積算電力量Ｇｗに新たに投入された電力量Ｇｗ１を加算して、新たな積算電力量Ｇｗとする。
【００６８】
次に、ステップＳ１２４において、この積算電力量Ｇｗが、第１目標温度に対応する目標投入量を越えたか否かを判断する。ここで、ＮＯ、即ち、積算電力量Ｇｗが目標投入量を超えていない場合には、ステップＳ１２６に進み、プリグロー通電をオンとする。具体的には、グロープラグ１へ連続通電を行う。その後、メインルーチンに戻る。一方、ステップＳ１２４において、ＹＥＳ、即ち、積算電力量Ｇｗが目標投入量を超えた場合には、ステップＳ１２５に進み、プリグロー通電をオフとする。また、プリグロー中フラグをクリアし、一方でプリグロー終了フラグをセットする。その後、メインルーチンに戻る。
なお、ステップＳ１２１の判断において、ＮＯ、即ち、プリグローステップ中ではないと判断された場合（プリグロー中フラグがセットされていない場合）には、そのままメインルーチンに戻り、ステップＳ９に進む。
【００６９】
次に、メインルーチンのステップＳ９では、遷移グロー処理を行う。即ち、図１０に示すサブルーチンに進む。ここでは、まず、ステップＳ９１において、クランキングステップ中か否か、あるいは、始動後グローステップ中か否かを判断する。即ち、スタート信号フラグがセットされているか、あるいは、始動後グロー中フラグがセットされているかを判断する。ここで、ＹＥＳ、即ち、クランキング中である場合（スタート信号フラグがセットされている場合）、あるいは、始動後グローステップ中である場合（始動後グロー中フラグがセットされている場合）には、ステップＳ９７に進み、遷移グロー通電をオフとする。そして、メインルーチンに戻る。
【００７０】
一方、ステップＳ９１において、ＮＯ、即ち、クランキング中でなく（スタート信号フラグがクリアされており）、かつ、始動後グロー中でもない（始動後グロー中フラグもクリアされている）場合には、ステップＳ９２に進む。ステップＳ９２では、遷移グロー時間（遷移グローステップの所定時間）が経過したか否かを判断する。具体的には、後述するステップＳ９４でカウントアップするカウンタが所定値となったか否かを判断する。ここで、ＹＥＳ、即ち、遷移グロー時間が経過している場合には、ステップＳ９６に進み、遷移グロー通電をオフとする。そしてその後、メインルーチンに戻る。一方、ステップＳ９２において、ＮＯ、即ち、遷移グロー時間が経過していない場合には、ステップＳ９３に進み、プリグローステップが終了したか否かを判断する。即ち、プリグロー終了フラグがセットされているかどうかを判断する。ここで、ＮＯ、即ち、プリグローステップが終了していない場合（プリグロー終了フラグがクリアされている場合）には、ステップＳ９５に進み、遷移グロー通電をオフとする。そしてその後、メインルーチンに戻る。これに対し、ステップＳ９３において、プリグローステップが終了している場合（プリグロー終了フラグがセットされている場合）には、ステップＳ９４に進み、遷移グロー通電をオンとする。この遷移グロー通電は、ステップＳ５で算出されたデューティ比Ｄｈに基づいて、グロープラグ１への通電をＰＷＭ制御して、シーズヒータ２の温度の落ち込みを抑制する。また、ステップ９４では、前述したように、遷移グロー時間をカウントアップする。その後、メインルーチンに戻る。
【００７１】
ステップＳ９を経た後は、ステップＳ１３に進む。そして、ステップＳ１３において、１２．５ｍｓが経過したか否かを判断する。ここで、ＹＥＳ、即ち、１２．５ｍｓが経過した場合には、ステップＳ２に返る。一方、ＮＯ、即ち、１２．５ｍｓが経過していない場合には、経過するまでステップＳ１３を繰り返す。本発明のグロープラグ通電制御装置１０１は、以上で述べた通電制御を行う。
【００７２】
（実施例）
次に、具体的な実施例について説明する。本実施例では、操作者がキースイッチＫＳＷをオン位置とした後、しばらくしてから、即ち、シーズヒータ２が十分に加熱されてから、キースイッチＫＳＷをスタート位置とする場合のグロープラグ通電制御装置１０１の通電制御について説明する。図１１は、本発明のグロープラグ通電制御装置１０１を使用したときのグロープラグ１の温度変化についてに示す。なお、本実施例においては、４００℃以下の温度は測定不能であったため、４００℃以上における温度変化について示してある。本実施例では、グロープラグ１を、前述したようにして、炭素鋼製のブロックに形成した試験用プラグホールに装着し、シーズヒータ２のうち、発熱コイル２１の外側に位置する部分に熱電対を接触させて、シーズヒータ２の温度を測定した。この机上実験では、プリグローステップ及び遷移グローステップおいては無風状態とし、クランキンググローステップ及び始動後グローステップおいては送風機により６ｍ／ｓ（強風）で送風した。
【００７３】
まず、操作者がキースイッチＫＳＷをオン位置とすると、プリグローステップに入り、プリグロー手段によるグロープラグ１への通電制御により、シーズヒータ２が第１目標温度（本実施例では１０００℃）までほぼ直線的に上昇する（図１１参照）。
前述のフローチャートに沿って説明すると、キースイッチＫＳＷがオン位置とされると、ステップＳ１に進み、グロープラグ通電制御装置１０１が初期化され、プリグロー中フラグがセットされ、プリグロー終了フラグ、スタート信号フラグ及び始動後グロー中フラグがクリアされる（図４参照）。続いて、ステップＳ２に進むが、この段階ではまだグロープラグ１に通電されていないので、抵抗値Ｒは算出されない。次に、ステップＳ３のサブルーチンに進む（図５参照）。ステップＳ３１では、現在プリグロー中であって（プリグロー中フラグがセットされていて）、プリグローステップがまだ終了していないため（プリグロー終了フラグがセットされていないため）、ＮＯと判断される。従って、そのままメインルーチンに戻る。次に、ステップＳ５に進むが、この段階ではまだグロープラグ１に通電されていないので、遷移グローステップにおけるデューティ比Ｄｈとクランキンググローステップにおけるデューティ比Ｄｋは算出されない。次に、ステップＳ６のサブルーチンに進むが、この段階ではまだグロープラグ１に通電されていないので、その抵抗値Ｒを求めることはできない（図６参照）。従って、始動後グローステップにおけるデューティ比Ｄａは計算されない。次に、ステップＳ７に進む（図４参照）。ステップＳ７では、クランキング中でないので（スタート信号入力フラグがセットされていないので）、ＮＯと判断され、ステップＳ１０に進む。
【００７４】
ステップＳ１０では、オルタネータは発動していないので、ＮＯと判断され、ステップＳ１２のサブルーチンに進む（図９参照）。ステップＳ１２１では、プリグローステップ中であるので（プリグロー中フラグがセットされているので）、ＹＥＳと判断され、ステップＳ１２２に進む。ステップＳ１２２では、この段階ではまだグロープラグ１への通電が行われていなめ、電力量ＧＷ１＝０とされる。そして、ステップＳ１２３に進む。ステップＳ１２３では、積算電力量Ｇｗの初期値が０であり、また、投入された電力量Ｇｗ１も０であるため、Ｇｗ＝０とされる。続いて、ステップＳ１２４では、積算電力Ｇｗが目標投入量に達していないため、ＮＯと判断され、ステップＳ１２６に進む。そして、ステップＳ１２６において、プリグロー通電がオンとされる。即ち、バッテリＢＴからグロープラグ１へ連続通電が行われる。その後、メインルーチンに戻る。
【００７５】
次に、ステップＳ９のサブルーチンに進む（図１０参照）。そして、ステップＳ９１において、クランキング中でもなく（スタート信号フラグがセットされておらず）、始動後グロー中でもないので（アフタグロー中フラグもセットされていないので）、ＮＯと判断され、ステップＳ９２に進む。ステップＳ９２では、まだ遷移グローステップがされておらず、遷移グロー時間が経過していないので、ＮＯと判断され、ステップＳ９３に進む。ステップＳ９３では、現在プリグローステップ中であって、まだプリグローステップが終了していないので（プリグロー終了フラグがセットされていないので）、ＮＯと判断され、ステップＳ９５に進む。ステップＳ９５では、遷移グロー通電がオフとされる。その後、メインルーチンに戻り、ステップＳ１３に進む（図４参照）。そして、１２．５ｍｓ経過した後に、ステップＳ２に返る。
【００７６】
次に、ステップＳ２において、グロープラグ１に印加される電圧値とグロープラグ１に流れる電流値が取り込まれ、シーズヒータ２の現在の抵抗値Ｒが計算される。続いて、ステップＳ３に進むが、上記と同様、ステップＳ３１を経てメインルーチンに戻る（図５参照）。次に、ステップＳ５において、上述したように、遷移グローステップにおけるデューティ比Ｄｈとクランキンググローステップにおけるデューティ比Ｄｋが計算されるが、このプリグローステップ中では、これらのデューティ比Ｄｈ，Ｄｋは使用されない（図４参照）。次に、ステップＳ６のサブルーチンに進み、ステップＳ６１〜ステップＳ６３を経て、始動後グローステップにおけるデューティ比Ｄａが計算される（図６参照）。但し、プリグローステップ中には、このデューティ比Ｄａは使用されない。次に、ステップＳ７に進む（図４参照）。ステップＳ７では、上記のように、クランキング中でないので、ＮＯと判断され、ステップＳ１０に進む。
【００７７】
ステップＳ１０では、オルタネータは発動していないので、ＮＯと判断され、ステップＳ１２のサブルーチンに進む（図９参照）。ステップＳ１２１では、上記のように、プリグローステップ中であるので、ＹＥＳと判断され、ステップＳ１２２に進む。ステップＳ１２２では、１サイクルの期間中にグロープラグ１に投入された電力量ＧＷ１を計算する。続いて、ステップＳ１２３に進む。ステップＳ１２３で、積算電力量Ｇｗを計算する。即ち、１サイクル前の積算電力量Ｇｗ（ここでは０）に、新たに投入された電力量Ｇｗ１を加算し、新たな積算電力量Ｇｗとする。次に、ステップＳ１２４において、積算電力量Ｇｗがまだ目標投入量に達していないため、ＮＯと判断され、ステップＳ１２６に進む。そして、ステップＳ１２６において、引き続きプリグロー通電がオンとされる。その後、メインルーチンに戻る。
【００７８】
次に、ステップＳ９のサブルーチンに進む（図１０参照）。ステップＳ９１においては、プリグローステップ中であるので、上記のように、ＮＯと判断され、ステップＳ９２に進む。ステップＳ９２では、遷移グロー時間が経過していないので、ＮＯと判断され、ステップＳ９３に進む。ステップＳ９３では、まだプリグローステップが終了していないので、ＮＯと判断され、ステップＳ９５に進む。そして、引き続き遷移グロー通電がオフとされる。その後、メインルーチンに戻り、ステップＳ１３に進む。そして、１２．５ｍｓ経過した後に、ステップＳ２に返る。
【００７９】
その後は、積算電力量Ｇｗが目標投入量を超えるまで（図９のステップＳ１２４参照）、しばらくの間上記のサイクルを繰り返す。そして、積算電力量Ｇｗが目標投入量を超えた場合には、ステップＳ１２４でＹＥＳと判断され、ステップＳ１２５に進み、プリグロー通電がオフされる。また、プリグロー中フラグがクリアされ、一方でプリグロー終了フラグがセットされる。このとき、シーズヒータ２の温度は、図１１に示すように、第１目標温度（１０００℃）に到達している。その後、メインルーチンに戻り、ステップＳ９のサブルーチンに進む（図１０参照）。ステップＳ９１においては、上記と同様、クランキング中でも始動後グロー中でもないので、ＮＯと判断され、ステップＳ９２に進む。ステップＳ９２では、まだ遷移グロー時間が経過していないので、ＮＯと判断され、ステップＳ９３に進む。そして、ステップＳ９３においては、上記と異なり、プリグローステップが終了しているので（プリグロー終了フラグがセットされているので）、ＹＥＳと判断され、ステップＳ９４に進む。
【００８０】
そして、ステップＳ９４において、遷移グロー通電がオンとされる。即ち、ここで、プリグローステップから遷移グローステップに移行する。この遷移グローステップでは、図１１に示すように、このステップ中、シーズヒータ２を第１目標温度（１０００℃）に維持し、温度の落ち込みを防止する。この遷移グロー通電は、前述したように、デューティ比Ｄｈに基づいてグロープラグ１へＰＷＭ通電される。その後、メインルーチンに戻り、ステップＳ１３に進む（図４参照）。そして、１２．５ｍｓ経過した後に、ステップＳ２に返る。
【００８１】
次に、ステップＳ２において、上記のように、電圧値と電流値が取り込まれ、グロープラグ１の抵抗値Ｒが計算される。続いて、ステップＳ３のサブルーチンに進む（図５参照）。ステップＳ３１では、プリグローステップが終了し（プリグロー終了フラグがセットされ）、かつ、始動後グローステップ中でもないので（始動後グロー中フラグがクリアされているので）、上記とは異なり、ＹＥＳと判断され、ステップＳ３２に進む。そして、ステップＳ３２でスタート信号を取り込んだ後、ステップＳ３３に進むが、この段階でまだ操作者がキースイッチＫＳＷをスタート位置にしていなければ、連続したスタート信号入力はないので、ＮＯと判断される。そして、ステップＳ３５に進む。ステップＳ３５では、スタート信号入力が８周期連続してオフとされていないため、ＮＯと判断される。なお、スタート信号フラグは、ステップＳ１にてクリアされているので、そのクリア状態が維持される。その後、メインルーチンに戻り、ステップＳ５に進む（図４参照）。そして、遷移グローステップにおけるデューティ比Ｄｈとクランキングステップにおけるデューティ比Ｄｋが計算される。次に、ステップＳ６のサブルーチンに進み、始動後グローステップにおけるデューティ比Ｄａが計算される（図６参照）。但し、遷移グローステップ中には、このデューティ比Ｄａは使用されない。
【００８２】
次に、ステップＳ７に進み、クランキング中でないので、ＮＯと判断され、ステップＳ１０に進む（図４参照）。ステップＳ１０では、オルタネータは発動していないので、ＮＯと判断され、ステップＳ１２のサブルーチンに進む（図９参照）。ステップＳ１２１では、既にプリグローステップを終了しているので（プリグロー中フラグがクリアされているので）、上記とは異なり、ＮＯと判断され、そのままメインルーチンに戻り、ステップＳ９のサブルーチンに進む（図１０参照）。ステップＳ９１において、上記のように、クランキング中でも始動後グロー中でもないので、ＮＯと判断され、ステップＳ９２に進む。ステップＳ９２では、所定の遷移グロー時間（本実施例では３０秒）が経過していないので、ＮＯと判断され、ステップＳ９３に進む。ステップＳ９３では、上記のように、プリグローステップが終了しているので、ＹＥＳと判断され、ステップＳ９４に進む。そして、ステップＳ９４において、引き続き遷移グロー通電がオンとされる。その後、メインルーチンに戻り、ステップＳ１３に進む（図４参照）。そして、１２．５ｍｓ経過した後に、ステップＳ２に返る。
【００８３】
その後は、キースイッチＫＳＷが連続して０．１秒間スタート位置とされるか（図５のステップＳ３３参照）、あるいは、所定の遷移グロー時間が経過するまで（図１０のステップＳ９２参照）、上記のサイクルを繰り返す。
キースイッチＫＳＷが連続して０．１秒間スタート位置とされないまま所定の遷移グロー時間が経過した場合には、図１０に示すサブルーチンのステップＳ９２において、ＹＥＳと判断され、ステップＳ９６に進む。そして、ステップＳ９６において、遷移グロー通電がオフされる。即ち、遷移グローステップが終了する。その後、メインルーチンに戻り、ステップＳ１３に進み（図４参照）、１２．５ｍｓ経過した後に、ステップＳ２に返る。
【００８４】
一方、遷移グロー時間が経過する前に、キースイッチＫＳＷが０．１秒間連続してスタート位置とされた場合には、ステップＳ３のサブルーチン（図５参照）のステップＳ３３において、連続したスタート信号入力が認められるので、ＹＥＳと判断される。そして、ステップＳ３４に進み、スタート信号フラグがセットされる。即ち、ここで、遷移グローステップからクランキンググローステップに移行する。つまり、クランキングの期間中、シーズヒータ２を第１目標温度（１０００℃）に維持するように、グロープラグ１への通電をＰＷＭ制御する。その結果、図１１に示すように、送風が行われているにも拘わらず、シーズヒータ２の温度に落ち込みはなく、第１目標温度（１０００℃）に維持される。
【００８５】
次に、ステップＳ５において、遷移グローステップにおけるデューティ比Ｄｈとクランキングステップにおけるデューティ比Ｄｋが、それぞれバッテリＢＴからグロープラグ１に印加される電圧値に基づいて計算される。次に、ステップＳ６のサブルーチンに進み（図６参照）、始動後グローステップにおけるデューティ比Ｄａが計算される。但し、クランキンググローステップ中には、このデューティ比Ｄａは参照されない。次に、ステップＳ７に進む（図４参照）。ステップＳ７では、上記と異なり、この段階ではスタート信号フラグがセットされているので、クランキング中とみなされ、ＹＥＳと判断される。そして、ステップＳ８のサブルーチンに進む（図７参照）。そして、ステップＳ８１において、クランキング通電がオンとされる。このクランキング通電は、前述したように、デューティ比Ｄｋに基づいてグロープラグ１へＰＷＭ通電される。その後は、メインルーチンに戻り、ステップＳ９のサブルーチンに進む（図１０参照）。ステップＳ９１では、上記とは異なり、クランキング中であるので（スタート信号フラグがセットされているので）、ＹＥＳと判断され、ステップＳ９７に進む。そして、ステップＳ９７において、遷移グロー通電はオフとされる。その後、メインルーチンに戻り、ステップＳ１３に進む（図４参照）。そして、１２．５ｍｓ経過した後に、ステップＳ２に返る。
【００８６】
次に、ステップＳ２において、上記のように、電圧値と電流値が取り込まれ、グロープラグ１の抵抗値Ｒが計算される。続いて、ステップＳ３のサブルーチンに進む（図５参照）。ステップＳ３１では、上記のように、プリグローステップが終了し、かつ、始動後グローステップ中でもないので、ＹＥＳと判断され、ステップＳ３２に進む。ステップＳ３２では、連続したスタート信号入力が認められるので、ＹＥＳと判断される。そして、ステップＳ３３に進み、引き続きスタート信号フラグがセットされる。その後は、クランキングが終了し、エンジンが始動してオルタネータが発動するまで（図４のステップＳ１０参照）、上述のサイクルが繰り返される。
【００８７】
エンジンが始動した場合には、操作者はキースイッチＫＳＷをスタート位置からオン位置に戻すので、ステップＳ３のサブルーチンのステップＳ３２において、０．１秒間連続したスタート信号入力が認められなければ、ＮＯと判断され（図５参照）、ステップＳ３４にてＹＥＳと判断される。次に、ステップＳ３５に進み、スタート信号フラグがクリアされる。即ち、ここで、クランキンググローステップから始動後グローステップに移行する。つまり、シーズヒータ２を第２目標温度（本実施例では９００℃）とし、これを維持するように、グロープラグ１への通電をＰＷＭ制御する。その結果、図１１に示すように、シースヒータ２の温度は、第１目標温度（１０００℃）から徐々に低下し、第２目標温度（９００℃）となった後はこの温度を維持する。
【００８８】
次に、ステップＳ５において、遷移グローステップにおけるデューティ比Ｄｈとクランキンググローステップにおけるデューティ比Ｄｋがそれぞれ計算されるが、始動後グローステップ中には、これらのデューティ比Ｄｈ，Ｄｋは参照されない（図４参照）。次に、ステップＳ６のサブルーチンに進む（図６参照）。そして、前述したように、ステップＳ６１〜ステップＳ６３を経て、始動後グローステップにおけるデューティ比Ｄａが計算される。次に、ステップＳ７に進み、クランキング中でなく、スタート信号入力フラグが既にクリアされているので、ＮＯと判断され、ステップＳ１０に進む（図４参照）。ステップＳ１０では、エンジンの始動によりオルタネータが発動しているので、ＹＥＳと判断され、ステップＳ１１のサブルーチンに進む（図８参照）。ステップＳ１１１では、まだ始動後グローステップの所定時間（本実施例では１８０秒）が経過していないため、ＮＯと判断され、ステップＳ１１２に進む。そして、ステップＳ１１２において、始動後グロー通電がオンとされる。また、始動後グロー中フラグがセットされる。始動後グロー通電は、前述したように、シーズヒータ２の温度がまだ第２目標温度（９００℃）となっていない場合には、第２目標温度となるようにグロープラグ１への通電をＰＷＭ制御し、既に第２目標温度となっている場合には、この温度を維持するようにグロープラグ１への通電をＰＷＭ制御する。その後、メインルーチンに戻り、ステップＳ９のサブルーチンに進む（図１０参照）。ステップＳ９１において、アフタグロー中フラグがセットされ、始動後グロー中であるので、ＹＥＳと判断され、ステップＳ９７に進む。そして、遷移グロー通電がオフとされる。その後、メインルーチンに戻り、ステップＳ１３に進み（図４参照）、１２．５ｍｓ経過した後に、ステップＳ２に返る。
そして、ステップＳ２において、上記のように、電圧値と電流値が取り込まれ、グロープラグ１の抵抗値Ｒが計算される。
【００８９】
その後は、始動後グロー時間が経過するまで（図８のステップＳ１１１参照）、上記のサイクルが繰り返される。始動後グロー時間が経過すると、ステップＳ１１のサブルーチンのステップＳ１１１において、ＹＥＳと判断され、ステップＳ１１３に進む。そして、ステップＳ１１３において、始動後グロー通電がオフとされる。また、始動後グロー中フラグがクリアされる。これにより、始動後グローステップが終了する。即ち、本発明のグロープラグ通電制御装置１０１によるグロープラグ１への通電制御が終了する。
【００９０】
以上で説明したように、本実施形態では、グロープラグ通電制御装置１０１は、４つの手段、即ち、プリグロー手段と遷移グロー手段とクランキンググロー手段と始動後グロー手段とを備える。
このうち、プリグロー手段は、キースイッチＫＳＷがオン位置とされたときに、シーズヒータ２の温度が急速昇温するように、グロープラグ１への通電を制御するものである。このような手段を持つことにより、キースイッチＫＳＷがオン位置とされたときに、他の手段よりも、平均電力を大きく設定してグロープラグ１への通電を行うことができる。従って、シーズヒータ２の温度を効率よく昇温させることができる。
【００９１】
遷移グロー手段は、プリグロー手段による通電制御に続いて、バッテリＢＴからグロープラグ１に印加される電圧値に基づいて、グロープラグ１に印加する電圧波形のデューティ比Ｄｈを算出し、このデューティ比Ｄｈによりグロープラグ１への通電をＰＷＭ制御するものである。このような手段を持つことにより、プリグロー手段による通電制御後にシーズヒータ２からその周囲への熱引きが生じることをも見込んで、グロープラグ１への通電を制御することができる。しかも、ＰＷＭ制御は、デューテイ比Ｄｈによりグロープラグへの投入電力を簡単に調整できる利点がある。従って、シーズヒータ２の温度の落ち込みを防止し、エンジンの始動性を向上させることができる。
【００９２】
クランキンググロー手段は、遷移グロー手段による通電制御中に、キースイッチＫＳＷがスタート位置とされエンジンのクランキングが開始されたときに、クランキングの期間中、バッテリＢＴからグロープラグ１に印加される電圧値に基づいて、グロープラグ１に印加する電圧波形のデューティ比Ｄｋを算出するものである。また、この手段は、遷移グロー手段による制御期間におけるバッテリＢＴの電圧値が、この手段による制御期間におけるバッテリＢＴの電圧値と同一であると仮定したときに、遷移グロー手段で算出される仮想デューティ比Ｄｈｈよりも大きいデューティ比Ｄｋにより、グロープラグ１への通電をＰＷＭ制御するものである。このような手段を持つことにより、クランキング期間中に起こるシーズヒータ２の温度低下をも見込んで、グロープラグ１への通電を制御することができる。しかも、ＰＷＭ制御は、デューテイ比Ｄｋによりグロープラグ１への投入電力を簡単に調整できる利点がある。従って、クランキング期間中であっても、シーズヒータ２の温度の落ち込みを防止し、エンジンの始動性を向上させることができる。
【００９３】
始動後グロー手段は、エンジンの始動後、プリグロー手段によりグロープラグ１へ供給する電力よりも小さい電力をグロープラグ１へ供給し、シーズヒータ２の安定加熱を図るものである。このような手段により、エンジン始動後もシーズヒータ２の温度を安定に加熱できるので、エンジンの燃焼室内の暖気を促進させ、また、ディーゼルノックの発生を防止し、騒音や白煙の発生、ＨＣ成分の排出などを抑制することができる。
【００９４】
さらに、本実施形態のプリグロー手段は、グロープラグ１への積算電力量が第１目標温度に対応する所定値となるまで、グロープラグ１への通電を制御する。このように積算電力量で制御すれば、シーズヒータ２の温度をより正確に第１目標温度まで上昇させることできるため、シーズヒータ２の予熱不足や予熱過剰を効果的に抑制することができる。
【００９５】
またさらに、本実施形態のプリグロー手段は、グロープラグ１へ連続通電を行う。このように連続通電をすることで、より効率よく短時間で、シーズヒータ２の温度を第１目標温度に向けて昇温させることができる。
またさらに、本実施形態の遷移グロー手段は、これによる通電制御が開始されてから所定時間内にキースイッチＫＳＷがスタート位置とされないときには、グロープラグ１への通電を停止する。これにより、グロープラグ１やバッテリＢＴに掛かる負担を軽減し、これらを保護することができる。
【００９６】
またさらに、本実施形態の始動後グロー手段は、シーズヒータ２の温度が第２目標温度となり、これを維持するように、グロープラグ１への通電を制御する。これにより、エンジン始動後もシーズヒータ２の温度を第２目標温度とし、これを維持できるので、より効果的に、エンジンの燃焼室内の暖気を促進させ、また、ディーゼルノックの発生を防止し、騒音や白煙の発生、ＨＣ成分の排出などを抑制することができる。
またさらに、本実施形態の始動後グロー手段は、シーズヒータ２の抵抗値に基づいて、グロープラグ１に印加する電圧波形のデューティ比Ｄａを算出し、これによりグロープラグ１への通電をＰＷＭ制御する。ＰＷＭ制御は、デューテイ比によりグロープラグへの投入電力を簡単に調整できる利点がある。ここで、始動後グロー手段による制御期間中は、燃焼噴霧やスワールなどの外的な要因により、シーズヒータ２の温度が低下することがあるため、これを見込んでシーズヒータ２を安定加熱する必要がある。一方、始動後グロー手段による制御期間中におけるシーズヒータ２の抵抗値は、その温度に対応した定常状態にあるので、即ち、シーズヒータ２の抵抗値とその温度との間で相関があるので、その抵抗値に基づいて算出したデューティ比Ｄａを利用すれば、ヒータ温度をより正確に第２目標温度とし、これを安定に維持することができる。
【００９７】
またさらに、本実施形態の始動後グロー手段は、シーズヒータ２の抵抗値の誤差ΔＲを、ΔＲ＝Ｒｔ−Ｒで与え、制御実効電圧値Ｖｃを、Ｖｃ＝Ｋ0＋Ｋ1ΔＲ＋Ｋ2∫ΔＲｄｔで与えたとき、デューティ比Ｄａを、Ｄａ＝Ｖｃ2／Ｖｂ2 に従って算出する算出手段を有する。このようにしてデューティ比Ｄａを算出し、グロープラグ１への通電を制御すれば、始動後グロー手段による制御中のシーズヒータ２の温度をより正確に第２目標温度とし、これをより安定に維持することができる。
またさらに、本実施形態では、プリグロー手段による制御中にキースイッチがスタート位置とされエンジンのクランキングが開始されたときには、プリグロー手段による制御終了を待ってから、クランキンググロー手段による制御に移行させるプリグロー優先手段を備える。このため、プリグロー手段による制御が終了し、シーズヒータ２が十分に昇温してから、クランキンググロー手段による制御がなされるので、エンジンを短時間で確実に始動させることができる。
【００９８】
以上において、本発明を実施形態及び実施例に即して説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で、適宜変更して適用できることはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態に係るグロープラグ通電制御装置を示す回路図である。
【図２】実施形態に係り、使用するグロープラグの断面図である。
【図３】実施形態に係り、グロープラグをエンジンに取り付けた状態を示す部分断面図である。
【図４】実施形態に係るグロープラグ通電制御装置による通電制御を示すフローチャートである。
【図５】実施形態に係るグロープラグ通電制御装置による通電制御のうち、スタート信号入力処理について示すフローチャートである。
【図６】実施形態に係るグロープラグ通電制御装置による通電制御のうち、始動後グロー中のデューティ比Ｄａ計算について示すフローチャートである。
【図７】実施形態に係るグロープラグ通電制御装置による通電制御のうち、クランキンググロー処理について示すフローチャートである。
【図８】実施形態に係るグロープラグ通電制御装置による通電制御のうち、始動後グロー処理について示すフローチャートである。
【図９】実施形態に係るグロープラグ通電制御装置による通電制御のうち、プリグロー処理について示すフローチャートである。
【図１０】実施形態に係るグロープラグ通電制御装置による通電制御のうち、遷移グロー処理について示すフローチャートである。
【図１１】実施例に関し、キーをオン位置にしてからの時間とグロープラグの温度との関係について示すグラフである。
【符号の説明】
１ グロープラグ
２ シーズヒータ（抵抗発熱ヒータ）
１０１ グロープラグ通電制御装置
１１１ 主制御部
ＫＳＷ キースイッチ
ＢＴ バッテリ
ＥＢ エンジンブロック
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の始動を補助するグロープラグへの通電を制御するグロープラグ通電制御装置及びグロープラグ通電制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
グロープラグは、抵抗発熱ヒータを用いるものが一般的である。このグロープラグは、抵抗発熱ヒータを主体金具を取り付けて構成され、抵抗発熱ヒータの先端が燃焼室内に位置するように、ディーゼルエンジンのエンジンブロックに取り付けて使用される。
このようなグロープラグへの通電を制御する装置として、グロープラグ通電制御装置が知られている。従来のグロープラグ通電制御装置では、キースイッチがオン位置とされると、抵抗発熱ヒータの温度がエンジンを始動させるのに十分な第１目標温度（例えば１０００℃）に向けて上昇するように、グロープラグへの通電を制御して、グロープラグに大電力を供給する。このようなステップは、一般にプリグローやプリグローステップなどと呼ばれている。急速加熱が可能なグロープラグでは、数秒間のうちに抵抗発熱ヒータの温度を第１目標温度まで昇温させることができる。次に、抵抗発熱ヒータの温度が第１目標温度に達した後は、所定期間中（例えば１８０秒間）、抵抗発熱ヒータの温度が第２目標温度（例えば９００℃）を維持するように、グロープラグへの通電を制御して、グロープラグに小電力を供給する。このようなステップは、一般にアフターグローやアフターグローステップなどと呼ばれている。エンジン始動前は、エンジンをいつでも始動できるように、抵抗発熱ヒータの温度を十分に高い温度に維持すると共に、エンジン始動後は、エンジンの燃焼室内の暖気を促進させ、また、ディーゼルノックの発生を防止し、騒音や白煙の発生、ＨＣ成分の排出などを抑制することができる。
このような技術に関連する文献として、例えば、特許文献１及び特許文献２が挙げられる。
【０００３】
【特許文献１】
特開昭５６−１２９７６３号公報
【特許文献２】
特開昭６０−６７７７５号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のグロープラグ通電装置では、プリグローステップからアフターグローステップに移行した直後に、一旦、抵抗発熱ヒータの温度が維持すべき第２目標温度よりも落ち込んでしまう現象がみられた。これは、プリグローステップで抵抗発熱ヒータの温度が第１目標温度に達しても、エンジンブロックや主体金具など抵抗発熱ヒータの周辺の温度が低く、これらがまだ定常状態に達していないために、抵抗発熱ヒータの温度がこれらに大きく奪われてしまうことに起因するものと考えられる。このように抵抗発熱ヒータの温度が落ち込んだ状態では、キースイッチをスタート位置としてクランキングを開始しても、エンジンが始動しにくい。
【０００５】
また、アフターグローステップ中に、キースイッチがスタート位置とされ、エンジンのクランキングが開始されると、この場合も、抵抗発熱ヒータの温度が維持すべき第２目標温度よりも落ち込んでしまうという現象がみられた。これは、第１に、燃焼噴霧やスワールなどの外的な要因により、抵抗発熱ヒータが冷却されることに起因するものと考えられる。また、第２に、クランキング中は、クランキングに過大な電力が必要とされるために、バッテリの電圧が著しく低下することに起因するものと考えられる。特に、アフターグローステップに移行した直後では、上記のように抵抗発熱ヒータからその周囲への熱引きも生じるため、抵抗発熱ヒータの温度が著しく低下し、エンジンの始動性に劣るという問題があった。
【０００６】
本発明は、かかる現状に鑑みてなされたものであって、プリグローステップ終了後に抵抗発熱ヒータの温度が落ち込むのを防止し、エンジンの始動性を向上させることができるグロープラグ制御装置及びグロープラグ通電制御方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段、作用及び効果】
その解決手段は、キースイッチがオン位置及びスタート位置とされたときに、バッテリからエンジンに設置された抵抗発熱ヒータを有するグロープラグへの通電を制御するグロープラグ通電制御装置であって、上記キースイッチが上記オン位置とされたときに、上記抵抗発熱ヒータの温度が急速昇温するように、上記グロープラグへの通電を制御するプリグロー手段と、上記プリグロー手段による通電制御に続いて、上記バッテリから上記グロープラグに印加される電圧値に基づいて、上記グロープラグに印加する電圧波形のデューティ比Ｄｈを算出し、このデューティ比Ｄｈにより上記グロープラグへの通電をＰＷＭ制御する遷移グロー手段と、上記遷移グロー手段による通電制御中に、上記キースイッチが上記スタート位置とされ上記エンジンのクランキングが開始されたときに、上記クランキングの期間中、上記バッテリから上記グロープラグに印加される電圧値に基づいて、上記グロープラグに印加する電圧波形のデューティ比Ｄｋを算出するクランキンググロー手段であって、上記遷移グロー手段による制御期間における上記バッテリの電圧値が、このクランキンググロー手段による制御期間における上記バッテリの電圧値と同一であると仮定したときに、上記遷移グロー手段で算出される仮想デューティ比Ｄｈｈよりも大きいデューティ比Ｄｋにより、上記グロープラグへの通電をＰＷＭ制御するクランキンググロー手段と、上記エンジンの始動後、上記プリグロー手段により上記グロープラグへ供給する電力よりも小さい電力を上記グロープラグへ供給し、上記抵抗発熱ヒータの安定加熱を図る始動後グロー手段と、を備えるグロープラグ通電制御装置である。
【０００８】
本発明によれば、グロープラグ通電制御装置は、４つの手段、即ち、プリグロー手段と遷移グロー手段とクランキンググロー手段と始動後グロー手段とを備える。
このうち、プリグロー手段は、キースイッチがオン位置とされたときに、抵抗発熱ヒータの温度が急速昇温するように、グロープラグへの通電を制御するものである。このような手段を持つことにより、キースイッチがオン位置とされたときに、他の手段よりも、平均電力を大きく設定してグロープラグへの通電を行うことができる。従って、抵抗発熱ヒータの温度を効率よく昇温させることができる。なお、プリグロー手段には、バッテリ電圧に拘わらず所定時間グロープラグへ連続通電するものや、後述するように、グロープラグへ投入した積算電力量が第１目標温度に対応する所定値となるまでグロープラグへ通電するものがある。いずれにしても、このプリグロー手段による制御によって、抵抗発熱ヒータの温度を第１目標温度またはその付近まで上昇させる。
【０００９】
遷移グロー手段は、プリグロー手段による通電制御に続いて、バッテリからグロープラグに印加される電圧値に基づいて、グロープラグに印加する電圧波形のデューティ比Ｄｈを算出し、このデューティ比Ｄｈによりグロープラグへの通電をＰＷＭ制御するものである。前述したように、従来は、プリグローステップからアフターグローステップに移行した直後に、抵抗発熱ヒータから周囲への熱引きにより、一旦、抵抗発熱ヒータの温度が落ち込むという問題があった。これに対し、本発明では、遷移グロー手段を別途設け、グロープラグへの通電をＰＷＭ制御する。即ち、プリグロー手段による通電制御後に、抵抗発熱ヒータからその周囲への熱引きが生じることも見込んで、グロープラグへの通電を制御する。しかも、ＰＷＭ制御は、デューテイ比Ｄｈによりグロープラグへの投入電力を簡単に調整できる利点がある。従って、抵抗発熱ヒータの温度の落ち込みを防止し、エンジンの始動性を向上させることができる。なお、各々の受電電圧に応じたデューティ比Ｄｈを予め定めておけば、制御形態を簡単なものとすることができる。
【００１０】
クランキンググロー手段は、遷移グロー手段による通電制御中に、キースイッチがスタート位置とされエンジンのクランキングが開始されたときに、クランキングの期間中、バッテリからグロープラグに印加される電圧値に基づいて、グロープラグに印加する電圧波形のデューティ比Ｄｋを算出するものである。また、この手段は、遷移グロー手段による制御期間におけるバッテリの電圧値が、この手段による制御期間におけるバッテリの電圧値と同一であると仮定したときに、遷移グロー手段で算出される仮想デューティ比Ｄｈｈよりも大きいデューティ比Ｄｋにより、グロープラグへの通電をＰＷＭ制御するものである。前述したように、従来の通電制御装置では、クランキング中、燃焼噴霧やスワールなどの外的な要因やクランキングによるバッテリ電圧の低下により、抵抗発熱ヒータの温度が、遷移グロー手段による制御期間中よりもさらに落ち込むという問題があった。これに対し、本発明では、クランキンググロー手段を別途設け、グロープラグへの通電をＰＷＭ制御する。即ち、クランキング期間中に起こる抵抗発熱ヒータの温度低下をも見込んで、グロープラグへの通電を制御する。具体的には、クランキンググロー手段で算出されるデューティ比Ｄｋを、代わりに遷移グロー手段による制御をした場合に算出される仮想デューティ比Ｄｈｈよりも大きくして、グロープラグへの通電を制御する。しかも、ＰＷＭ制御は、デューテイ比Ｄｋによりグロープラグへの投入電力を簡単に調整できる利点がある。従って、クランキング期間中であっても、抵抗発熱ヒータの温度の落ち込みを防止し、エンジンの始動性を向上させることができる。なお、各々の受電電圧に応じたデューティ比Ｄｋを予め定めておけば、制御形態を簡単なものとすることができる。
【００１１】
始動後グロー手段は、エンジンの始動後、プリグロー手段によりグロープラグへ供給する電力よりも小さい電力をグロープラグへ供給し、抵抗発熱ヒータの安定加熱を図るものである。このような手段により、エンジン始動後も抵抗発熱ヒータの温度を安定に加熱できるので、エンジンの燃焼室内の暖気を促進させ、また、ディーゼルノックの発生を防止し、騒音や白煙の発生、ＨＣ成分の排出などを抑制することができる。
【００１２】
さらに、上記のグロープラグ通電制御装置であって、前記プリグロー手段は、前記グロープラグへ投入した積算電力量が第１目標温度に対応する所定値となるまで、上記グロープラグへの通電を制御するグロープラグ通電制御装置とすると良い。
【００１３】
プリグロー手段による制御としては、予め設定した所定時間グロープラグへの通電を行うことにより、抵抗発熱ヒータの温度を第１目標温度まで上昇させることが考えられる。しかし、バッテリ電圧は必ずしも一定ではないため、抵抗発熱ヒータの予熱不足や予熱過剰が生じやすい。予熱不足の場合には、エンジンの始動性に影響を及ぼし、他方、予熱過剰の場合には、抵抗発熱ヒータの寿命低下や断線、溶損など不具合が生じやすくなる。これに対し、本発明のプリグロー手段は、グロープラグへの積算電力量が第１目標温度に対応する所定値となるまで、グロープラグへの通電を制御する。このように積算電力量で制御すれば、抵抗発熱ヒータの温度をより正確に第１目標温度まで上昇させることできるため、抵抗発熱ヒータの予熱不足や予熱過剰を効果的に抑制することができる。
【００１４】
さらに、上記のいずれかに記載のグロープラグ通電制御装置であって、前記プリグロー手段は、その制御期間中、前記グロープラグへ連続通電を行うグロープラグ通電制御装置とすると良い。
【００１５】
本発明によれば、プリグロー手段は、グロープラグへ連続通電を行う。このように連続通電をすることで、より効率よく短時間で、抵抗発熱ヒータの温度を第１目標温度に向けて昇温させることができる。
【００１６】
さらに、上記のいずれかに記載のグロープラグ通電制御装置であって、前記遷移グロー手段は、この遷移グロー手段による通電制御が開始されてから所定時間内に前記キースイッチが前記スタート位置とされないときには、前記グロープラグへの通電を停止するグロープラグ通電制御装置とすると良い。
【００１７】
本発明によれば、遷移グロー手段は、これによる通電制御が開始されてから所定時間内にキースイッチがスタート位置とされないときには、グロープラグへの通電を停止する。長時間遷移グロー手段による通電制御を続けると、グロープラグへの負担が大きくなり、また、バッテリ上がりも起こりやすい。一方、キースイッチがオン位置とされてから長時間経過した場合には、操作者にエンジンを始動させる意思がないものと考えられる。そこで、本発明のように所定時間経過後グロープラグへの通電を停止することにより、グロープラグやバッテリを保護することができる。
【００１８】
さらに、上記のいずれかに記載のグロープラグ通電制御装置であって、前記始動後グロー手段は、前記抵抗発熱ヒータの温度が第２目標温度となり、これを維持するように、前記グロープラグへの通電を制御するグロープラグ通電制御装置とすると良い。
【００１９】
本発明によれば、始動後グロー手段は、抵抗発熱ヒータの温度が第２目標温度となり、これを維持するように、グロープラグへの通電を制御する。これにより、エンジン始動後も抵抗発熱ヒータの温度を第２目標温度とし、これを維持できるので、より効果的に、エンジンの燃焼室内の暖気を促進させ、また、ディーゼルノックの発生を防止し、騒音や白煙の発生、ＨＣ成分の排出などを抑制することができる。
【００２０】
さらに、上記のグロープラグ通電制御装置であって、前記始動後グロー手段は、前記抵抗発熱ヒータの抵抗値に基づいて、前記グロープラグに印加する電圧波形のデューティ比Ｄａを算出し、このデューティ比Ｄａにより上記グロープラグへの通電をＰＷＭ制御するグロープラグ通電制御装置とすると良い。
【００２１】
本発明によれば、始動後グロー手段は、抵抗発熱ヒータの抵抗値に基づいて、グロープラグに印加する電圧波形のデューティ比Ｄａを算出し、これによりグロープラグへの通電をＰＷＭ制御する。ＰＷＭ制御は、デューテイ比によりグロープラグへの投入電力を簡単に調整できる利点がある。ここで、始動後グロー手段による制御期間中は、燃焼噴霧やスワールなどの外的な要因により、抵抗発熱ヒータの温度が低下することがあるため、これを見込んで抵抗発熱ヒータを安定加熱する必要がある。一方、始動後グロー手段による制御期間中における抵抗発熱ヒータの抵抗値は、その温度に対応した定常状態にあるので、即ち、抵抗発熱ヒータの抵抗値とその温度との間で相関があるので、その抵抗値に基づいて算出したデューティ比Ｄａを利用すれば、ヒータ温度をより正確に第２目標温度とし、これを安定に維持することができる。なお、各々の抵抗値に応じたデューティ比Ｄａを予め定めておけば、簡単な制御形態により、ヒータ温度を制御することができる。
【００２２】
さらに、上記のグロープラグ通電制御装置であって、前記始動後グロー手段は、前記グロープラグの現在の抵抗値をＲ、前記抵抗発熱ヒータの温度が前記第２目標温度となったときの抵抗値をＲｔ、上記グロープラグへの印加電圧をＶｂとし、誤差ΔＲを、ΔＲ＝Ｒｔ−Ｒで与え、制御実効電圧値Ｖｃを、Ｖｃ＝Ｋ0＋Ｋ1ΔＲ＋Ｋ2∫ΔＲｄｔで与えたとき、前記デューティ比Ｄａを、Ｄａ＝Ｖｃ2／Ｖｂ2 に従って算出する算出手段を有するグロープラグ通電制御装置とするのが好ましい。
【００２３】
本発明によれば、始動後グロー手段は、抵抗発熱ヒータの抵抗値の誤差ΔＲを、ΔＲ＝Ｒｔ−Ｒで与え、制御実効電圧値Ｖｃを、Ｖｃ＝Ｋ0＋Ｋ1ΔＲ＋Ｋ2∫ΔＲｄｔで与えたとき、デューティ比Ｄａを、Ｄａ＝Ｖｃ2／Ｖｂ2 に従って算出する算出手段を有する。このようにしてデューティ比Ｄａを算出し、グロープラグへの通電を制御すれば、始動後グロー手段による制御中の抵抗発熱ヒータの温度をより正確に第２目標温度とし、これをより安定に維持することができる。なお、Ｋ0 、Ｋ1 、Ｋ2 は係数を示すものである。
【００２４】
さらに、上記のいずれかに記載のグロープラグ通電制御装置であって、前記プリグロー手段による通電制御中に前記キースイッチが前記スタート位置とされ前記エンジンのクランキングが開始されたとき、上記プリグロー手段による通電制御終了を待って、前記クランキンググロー手段による通電制御に移行させるプリグロー優先手段を備えるグロープラグ通電制御装置とするのが好ましい。
【００２５】
プリグロー手段による通電制御中にクランキンググロー手段による通電制御が開始されると、バッテリ電圧の低下に伴いグロープラグへの印加電圧が低下するため、抵抗発熱ヒータが十分に加熱されず、エンジンの始動性が低下することがある。これに対し、本発明では、プリグロー手段による通電制御中にキースイッチがスタート位置とされエンジンのクランキングが開始されたときには、プリグロー手段による通電制御終了を待ってから、クランキンググロー手段による通電制御に移行させるプリグロー優先手段を備える。このため、プリグロー手段による通電制御が終了し、抵抗発熱ヒータが十分に昇温してから、クランキンググロー手段による通電制御がなされるので、エンジンを確実に始動させることができる。
【００２６】
また、他の解決手段は、キースイッチがオン位置及びスタート位置とされたときに、バッテリからエンジンに設置された抵抗発熱ヒータを有するグロープラグへの通電を制御するグロープラグ通電制御方法であって、上記キースイッチが上記オン位置とされたときに、上記抵抗発熱ヒータの温度が急速昇温するように、上記グロープラグへの通電を制御するプリグローステップと、上記プリグローステップに続いて、上記バッテリから上記グロープラグに印加される電圧値に基づいて、上記グロープラグに印加する電圧波形のデューティ比Ｄｈを算出し、このデューティ比Ｄｈにより上記グロープラグへの通電をＰＷＭ制御する遷移グローステップと、上記遷移グローステップ中に、上記キースイッチが上記スタート位置とされ上記エンジンのクランキングが開始されたときに、上記クランキングの期間中、上記バッテリから上記グロープラグに印加される電圧値に基づいて、上記グロープラグに印加する電圧波形のデューティ比Ｄｋを算出するクランキンググローステップであって、上記遷移グローステップにおける上記バッテリの電圧値が、このクランキンググローステップにおける上記バッテリの電圧値と同一であると仮定したときに、上記遷移グローステップで算出される仮想デューティ比Ｄｈｈよりも大きいデューティ比Ｄｋにより、上記グロープラグへの通電をＰＷＭ制御するクランキンググローステップと、上記エンジンの始動後、上記プリグローステップで上記グロープラグへ供給する電力よりも小さい電力を上記グロープラグへ供給し、上記抵抗発熱ヒータの安定加熱を図る始動後グローステップと、を備えるグロープラグ通電制御方法である。
【００２７】
本発明のグロープラグ通電制御方法は、４つのステップ、即ち、プリグローステップと遷移グローステップとクランキンググローステップと始動後グローステップとを備える。
このうち、プリグローステップでは、キースイッチがオン位置とされたときに、抵抗発熱ヒータの温度が急速昇温するように、グロープラグへの通電を制御する。このようなステップを有することにより、キースイッチがオン位置とされたときに、他のステップよりも、平均電力を大きく設定してグロープラグへの通電を行うことができる。従って、抵抗発熱ヒータの温度を効率よく昇温させることができる。
【００２８】
遷移グローステップでは、プリグローステップに続いて、バッテリからグロープラグに印加される電圧値に基づいて、グロープラグに印加する電圧波形のデューティ比Ｄｈを算出し、このデューティ比Ｄｈによりグロープラグへの通電をＰＷＭ制御する。前述したように、従来は、プリグローステップからアフターグローステップに移行した直後に、抵抗発熱ヒータから周囲への熱引きにより、一旦、抵抗発熱ヒータの温度が落ち込むという問題があった。これに対し、本発明では、遷移グローステップを別途設け、グロープラグへの通電をＰＷＭ制御する。即ち、プリグローステップ後に、抵抗発熱ヒータからその周囲への熱引きが生じることも見込んで、グロープラグへの通電を制御する。しかも、ＰＷＭ制御は、デューテイ比Ｄｈによりグロープラグへの投入電力を簡単に調整できる利点がある。従って、抵抗発熱ヒータの温度の落ち込みを防止し、エンジンの始動性を向上させることができる。
【００２９】
クランキンググローステップでは、遷移グローステップ中に、キースイッチがスタート位置とされエンジンのクランキングが開始されたときに、クランキングの期間中、バッテリからグロープラグに印加される電圧値に基づいて、グロープラグに印加する電圧波形のデューティ比Ｄｋを算出する。また、このステップでは、遷移グローステップにおけるバッテリの電圧値が、このステップにおけるバッテリの電圧値と同一であると仮定したときに、遷移グローステップで算出される仮想デューティ比Ｄｈｈよりも大きいデューティ比Ｄｋにより、グロープラグへの通電をＰＷＭ制御する。前述したように、従来では、クランキング中、燃焼噴霧やスワールなどの外的な要因やクランキングによるバッテリ電圧の低下により、抵抗発熱ヒータの温度が、遷移グローステップ中よりもさらに落ち込むという問題があった。これに対し、本発明では、クランキンググローステップを別途設け、グロープラグへの通電をＰＷＭ制御する。即ち、クランキング期間中に起こる抵抗発熱ヒータの温度低下をも見込んで、グロープラグへの通電を制御する。具体的には、クランキンググローステップで算出されるデューティ比Ｄｋを、代わりに遷移グローステップにおいて制御をした場合に算出される仮想デューティ比Ｄｈｈよりも大きくして、グロープラグへの通電を制御する。しかも、ＰＷＭ制御は、デューテイ比Ｄｋによりグロープラグへの投入電力を簡単に調整できる利点がある。従って、クランキング期間中であっても、抵抗発熱ヒータの温度の落ち込みを防止し、エンジンの始動性を向上させることができる。
【００３０】
始動後グローステップでは、エンジンの始動後、プリグローステップにおいてグロープラグへ供給する電力よりも小さい電力をグロープラグへ供給し、抵抗発熱ヒータの安定加熱を図る。このようなステップにより、エンジン始動後も抵抗発熱ヒータの温度を安定に加熱できるので、エンジンの燃焼室内の暖気を促進させ、また、ディーゼルノックの発生を防止し、騒音や白煙の発生、ＨＣ成分の排出などを抑制することができる。
【００３１】
さらに、上記のグロープラグ通電制御方法であって、前記プリグローステップでは、前記グロープラグへの積算電力量が第１目標温度に対応する所定値となるまで、上記グロープラグへの通電を制御するグロープラグ通電制御方法とすると良い。
【００３２】
プリグローステップにおける通電制御としては、予め設定した所定時間グロープラグへの通電を行うことにより、抵抗発熱ヒータの温度を第１目標温度まで上昇させることが考えられる。しかし、前述したように、バッテリ電圧は必ずしも一定ではないため、抵抗発熱ヒータの予熱不足や予熱過剰が生じやすい。これに対し、本発明のプリグローステップでは、グロープラグへの積算電力量が第１目標温度に対応する所定値となるまで、グロープラグへの通電を制御する。このように積算電力量で制御すれば、抵抗発熱ヒータの温度をより正確に第１目標温度まで上昇させることできるため、抵抗発熱ヒータの予熱不足や予熱過剰を効果的に抑制することができる。
【００３３】
さらに、上記のいずれかに記載のグロープラグ通電制御方法であって、前記プリグローステップでは、前記グロープラグへ連続通電を行うグロープラグ通電制御方法とすると良い。
【００３４】
本発明によれば、プリグローステップでは、グロープラグへ連続通電を行う。このように連続通電をすることで、より効率よく短時間で、抵抗発熱ヒータの温度を第１目標温度に向けて昇温させることができる。
【００３５】
さらに、上記のいずれかに記載のグロープラグ通電制御方法であって、前記遷移グローステップでは、この遷移グローステップが開始されてから所定時間内に前記キースイッチが前記スタート位置とされないときには、前記グロープラグへの通電を停止するグロープラグ通電制御方法とすると良い。
【００３６】
本発明によれば、遷移グローステップでは、このステップが開始されてから所定時間内にキースイッチがスタート位置とされないときには、グロープラグへの通電を停止する。長時間遷移グローステップにおける通電制御を続けると、グロープラグへの負担が大きくなり、また、バッテリ上がりも起こりやすい。一方、キースイッチがオン位置とされてから長時間経過した場合には、操作者にエンジンを始動させる意思がないものと考えられる。そこで、本発明のように所定時間経過後グロープラグへの通電を停止することにより、グロープラグやバッテリを保護することができる。
【００３７】
さらに、上記のいずれかに記載のグロープラグ通電制御方法であって、前記始動後グローステップでは、前記抵抗発熱ヒータの温度が第２目標温度となり、これを維持するように、前記グロープラグへの通電を制御するグロープラグ通電制御方法とすると良い。
【００３８】
本発明によれば、始動後グローステップでは、エンジンの始動後、抵抗発熱ヒータの温度が第２目標温度となり、これを維持するように、グロープラグへの通電を制御する。このようなステップにより、エンジン始動後も抵抗発熱ヒータの温度を第２目標温度とし、これを維持できるので、より効果的に、エンジンの燃焼室内の暖気を促進させ、また、ディーゼルノックの発生を防止し、騒音や白煙の発生、ＨＣ成分の排出などを抑制することができる。
【００３９】
さらに、上記のいずれかに記載のグロープラグ通電制御方法であって、前記始動後グローステップは、上記抵抗発熱ヒータの抵抗値に基づいて、上記グロープラグに印加する電圧波形のデューティ比Ｄａを算出し、このデューティ比Ｄａにより上記グロープラグへの通電をＰＷＭ制御するグロープラグ通電制御方法とすると良い。
【００４０】
本発明によれば、始動後グローステップでは、抵抗発熱ヒータの抵抗値に基づいて、グロープラグに印加する電圧波形のデューティ比Ｄａを算出し、これによりグロープラグへの通電をＰＷＭ制御する。ＰＷＭ制御は、デューテイ比によりグロープラグへの投入電力を簡単に調整できる利点がある。ここで、始動後グローステップ中は、燃焼噴霧やスワールなどの外的な要因により、抵抗発熱ヒータの温度が低下することがあるため、これを見込んで抵抗発熱ヒータを安定加熱する必要がある。一方、始動後グローステップ中における抵抗発熱ヒータの抵抗値は、その温度に対応した定常状態にあるので、即ち、抵抗発熱ヒータの抵抗値とその温度との間で相関があるので、その抵抗値に基づいて算出したデューティ比Ｄａを利用すれば、ヒータ温度をより正確に第２目標温度とし、これを安定に維持することができる。
【００４１】
さらに、上記のグロープラグ通電制御方法であって、前記始動後グローステップは、前記グロープラグの現在の抵抗値をＲ、前記抵抗発熱ヒータが前記第２目標温度となったときの抵抗値をＲｔ、上記グロープラグへの印加電圧をＶｂとし、誤差ΔＲを、ΔＲ＝Ｒｔ−Ｒで与え、制御実効電圧値Ｖｃを、Ｖｃ＝Ｋ0＋Ｋ1ΔＲ＋Ｋ2∫ΔＲｄｔで与えたとき、上記デューティ比Ｄａを、Ｄａ＝Ｖｃ2／Ｖｂ2 に従って算出する算出ステップを有するグロープラグ通電制御方法とするのが好ましい。
【００４２】
本発明によれば、始動後グローステップでは、抵抗発熱ヒータの抵抗値の誤差ΔＲを、ΔＲ＝Ｒｔ−Ｒで与え、制御実効電圧値Ｖｃを、Ｖｃ＝Ｋ0＋Ｋ1ΔＲ＋Ｋ2∫ΔＲｄｔで与えたとき、デューティ比Ｄａを、Ｄａ＝Ｖｃ2／Ｖｂ2 に従って算出する算出ステップを有する。このようにしてデューティ比Ｄａを算出し、グロープラグへの通電を制御すれば、始動後グローステップ中の抵抗発熱ヒータの温度をより正確に第２目標温度とし、これをより安定に維持することができる。なお、Ｋ0 、Ｋ1 、Ｋ2 は係数を示すものである。
【００４３】
さらに、上記のいずれかに記載のグロープラグ通電制御方法であって、前記プリグローステップ中に前記キースイッチが前記スタート位置とされ前記エンジンのクランキングが開始されたとき、上記プリグローステップが終了するのを待って、前記クランキンググローステップに移行するグロープラグ通電制御方法とするのが好ましい。
【００４４】
プリグローステップ中にクランキンググローステップによる通電制御が開始されると、バッテリ電圧の低下に伴いグロープラグへの印加電圧が低下するため、抵抗発熱ヒータが十分に加熱されず、エンジンの始動性が低下する。これに対し、本発明では、プリグローステップ中にキースイッチがスタート位置とされエンジンのクランキングが開始されたときには、プリグローステップが終了を待ってから、クランキンググローステップに移行させる。このため、プリグローステップが終了し、抵抗発熱ヒータが十分に昇温してから、クランキンググローステップが行われるので、エンジンを確実に始動させることができる。
【００４５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しつつ説明する。
まず、本発明のグロープラグ通電制御装置１０１で通電制御されるグロープラグ１について説明する。図２は、グロープラグ１の断面図を示す。また、図３は、グロープラグ１をディーゼルエンジンのエンジンブロックＥＢに設置した状態等を示す。このグロープラグ１は、抵抗発熱ヒータとして構成されたシーズヒータ２と、その外側に配置された主体金具３とを備える。シーズヒータ２は、図３に示すように、先端が閉じたシーズチューブ１１の内側に、複数の、本実施形態においては２つの抵抗線コイル、即ち、先端側に配置された発熱コイル２１と、その後端に直列接続された制御コイル２３とを有し、絶縁材料としてのマグネシア粉末２７と共に封入されている。図２に示すように、シーズチューブ１１の、発熱コイル２１及び制御コイル２３を収容している本体部１１ａは、先端側が主体金具３から突出している。図３に示すように、発熱コイル２１は、その先端においてシーズチューブ１１と導通しているが、発熱コイル２１及び制御コイル２３の外周とシーズチューブ１１の内周面とは、マグネシア粉末２７の介在により絶縁された状態となっている。
【００４６】
このうち、発熱コイル２１は、例えば、２０℃での電気比抵抗Ｒ20が８０μΩ・ｃｍ以上２００μΩ・ｃｍ以下、１０００℃での電気比抵抗をＲ1000として、Ｒ1000／Ｒ20が０．８以上３以下の材料、具体的には、Ｆｅ−Ｃｒ合金、あるいは、Ｎｉ−Ｃｒ合金等により構成されている。一方、制御コイル２３は、例えば、２０℃での電気比抵抗Ｒ20が５μΩ・ｃｍ以上２０μΩ・ｃｍ以下、１０００℃での電気比抵抗をＲ1000として、Ｒ1000／Ｒ20が６以上２０以下の材料、具体的には、Ｎｉ、Ｃｏ−Ｆｅ合金、あるいは、Ｃｏ−Ｎｉ−Ｆｅ合金等により構成されている。
【００４７】
シーズチューブ１１には、その基端側から棒状の通電端子軸１３が挿入され、その先端が制御コイル２３の後端に溶接等により接続されている。他方、図２に示すように、通電端子軸１３の後端部には、雄ねじ部１３ａが形成されている。また、主体金具３は、軸方向の貫通孔４を有する筒状に形成され、ここに、シーズヒータ２が、一方の開口端からシーズチューブ１１の先端側を所定長突出させた状態で挿入され固定されている。この主体金具３の外周面には、グロープラグ１をディーゼルエンジンに取り付けるに際して、トルクレンチ等の工具を係合させるための六角断面形状の工具係合部９が形成されており、これに続く形で取付用のねじ部７が形成されている。
【００４８】
主体金具３の貫通孔４は、シーズチューブ１１が突出する開口側に位置する大径部４ｂと、これに続く小径部４ａとを備え、この小径部４ａにシーズチューブ１１の基端側に形成された大径部１１ｂが圧入され、固定されている。他方、貫通孔４の反対側の開口部には座ぐり部３ａが形成され、ここに、通電端子軸１３に外装されたゴム製のＯリング１５と絶縁ブッシュ１６（例えばナイロン製のもの）とがはめ込まれている。そして、そのさらに後方側において通電端子軸１３には、絶縁ブッシュ１６の脱落を防止するための押さえリング１７が装着されている。この押さえリング１７は、外周面に形成された加締め部１７ａにより通電端子軸１３に固定されると共に、通電端子軸１３に対応する表面には、加締め結合力を高めるためのローレット部１３ｂが形成されている。なお、１９は、通電用のケーブルを通電端子軸１３に固定するためのナットである。
【００４９】
図３に示すように、グロープラグ１は、主体金具３のねじ部７によりディーゼルエンジン等のエンジンブロックＥＢのプラグホールに取り付けられている。シーズヒータ２の先端部はエンジン燃焼室ＣＲ内に一定長突出している。制御コイル２３は、そのほぼ全体がエンジン燃焼室ＣＲ内に位置している。また、発熱コイル２１は、制御コイル２３の先端側に直列接続されているので、その全体がエンジン燃焼室ＣＲ内に位置している。
【００５０】
エンジン燃焼室ＣＲの内面から突出する制御コイル２３の突出長ｈは、３ｍｍ以上確保されている。なお、この突出長ｈは、一般的に１０ｍｍ以下に設定される。本明細書では、燃焼室ＣＲの内面のプラグホール開口周縁の３次元的な幾何学的重心位置を起点として、そこからのコイル中心軸線の突出長で突出長ｈを定義する。但し、プラグホール開口側がテーパ面や座ぐりによる拡径部とされている場合は、その拡径部開始底の周縁を、プラグホール開口周縁と定義する。また、制御コイル２３の全体がプラグホールの外にある場合には、制御コイル２３の全長が突出長ｈである。
【００５１】
制御コイル２３を、上記のように、エンジン燃焼室ＣＲの内面から突出させる取付形態を採用することにより、どのような効果を得られるかを検証した実験結果を以下に説明する。まず、各コイル２１，２３の詳細について以下に示す（各コイル２１，２３の寸法を示す記号については、図３（ａ），（ｂ）を参照。）。
（発熱コイル２１）
材質：鉄−クロム合金（組成：Ａｌ＝７．５重量％；Ｃｒ＝２６重量％；Ｆｅ＝残部）。
寸法：コイル太さｋ＝０．３ｍｍ、コイル中心軸線長さＣＬ１＝２ｍｍ、コイル外径ｄ１＝２ｍｍ、ピッチＰ＝０．８ｍｍ、Ｒ20＝０．２５Ω、Ｒ1000／Ｒ20＝１。
（制御コイル２３）
材質：コバルト−ニッケル−鉄合金（組成：Ｎｉ＝２５重量％；Ｆｅ＝４重量％；Ｃｏ＝残部）。
寸法：コイル太さｋ＝０．２２ｍｍ、コイル中心軸線長さＣＬ２＝３ｍｍ、コイル外径ｄ１＝２ｍｍ、ピッチＰ＝０．８ｍｍ、Ｒ20＝０．１Ω、Ｒ1000／Ｒ20＝９。
（コイル間ギャプ２５）
ＪＬ：２ｍｍ。
（シーズチューブ１１）
材質：ＳＵＳ３１０Ｓ。
寸法：本体部１１ａの外径Ｄ１＝３．５ｍｍ、肉厚ｔ＝０．５ｍｍ、本体部１１ａの内面から発熱コイル２１（または制御コイル２３）外面までの距離ＣＧ＝０．２５ｍｍ。
【００５２】
この試験品を、炭素鋼製のブロックに形成した試験用プラグホールに装着した。制御コイル２３のブロック面（燃焼室内面に相当）からの突出長（図３のｈに相当）は、実施例が３ｍｍ、比較例が０ｍｍである。そして、シーズヒータ２のブロック面からの突出部を無風状態、及び、送風機により４ｍ／ｓ（弱風）、あるいは、６ｍ／ｓ（強風）で送風しながら、後述する始動後グローステップにおいて、通電抵抗値の目標値を種々に定めてＰＷＭ方式により通電し、電流と電圧の値からシーズヒータ２の通電抵抗値を、また、シーズチューブ１１の表面に接触させた熱電対により飽和温度を測定した。
【００５３】
その結果、実施例では、無風、弱風及び強風のいずれの場合でも、通電抵抗値に応じて、シーズヒータ２の飽和温度が一義的に決まっている。これは、燃焼ガス等による冷却の影響を受けても制御コイル２３の抵抗値変化が速やかに追従し安定な抵抗制御が実現していることを意味している。
他方、比較例では、無風、弱風及び強風の各場合により、通電抵抗値と飽和温度との関係がみな異なる傾向を示し、通電抵抗値が同じでもシーズヒータ２の飽和温度が必ずしも同一になっていない。これは、制御コイル２３の全体がブロック内の没入しているために、冷却の影響が制御コイル２３に及びにくく、制御コイル２３の抵抗値が追従変化しなかったためであると考えられる。
【００５４】
次に、本発明のグロープラグ通電制御装置１０１について説明する。
図１は、本発明のグロープラグ通電制御装置１０１の電気的構成を示すブロック図である。
主制御部１１１は、電源回路１０３を介して、信号処理のための安定した動作電圧を受電する。また、電源回路１０３は、バッテリＢＴからキースイッチＫＳＷ及び端子１０１Ｂを介して受電する。従って、キースイッチＫＳＷをオン位置及びスタート位置にすると、電源回路１０３に電力が供給され、主制御部１１１が動作する。一方、キースイッチＫＳＷをＯＦＦにすると、電源回路１０３への電力供給が途絶え、主制御部１１１は動作を停止する。
【００５５】
また、バッテリＢＴの電力は、端子１０１Ｆを介して、ｎ個存在するスイッチング素子１０５１〜１０５ｎにそれぞれ供給されている。各スイッチング素子１０５１〜１０５ｎは、本実施例ではＦＥＴから構成され、バッテリＢＴの電圧は、ＦＥＴのドレインに供給される。各ＦＥＴのソースは、各端子１０１Ｇ１〜１０１Ｇｎを介して、複数（ｎ個）のグロープラグＧＰ１〜ＧＰｎに接続されている。また、各ＦＥＴのゲートには、主制御部１１１からのスイッチング信号が入力され、各グロープラグＧＰ１〜ＧＰｎへの通電がＯＮ／ＯＦＦされる。また、各スイッチング素子１０５１〜１０５ｎを構成するＦＥＴは、本実施例では電流検知機能付きＦＥＴ（Infineon Technologies AG 社製 ＰＲＯＦＥＴ（登録商標））から構成されており、これらから主制御部１１１へ電流信号が出力される。
【００５６】
主制御部１１１には、バッテリＢＴから各グロープラグＧＰ１〜ＧＰｎへの印加電圧、各グロープラグＧＰ１〜ＧＰｎへの通電電流が入力される。主制御部１１１に入力されたグロープラグＧＰ１〜ＧＰｎへの印加電圧とグロープラグＧＰ１〜ＧＰｎへの通電電流の大きさは、図示しないＡ／Ｄコンバータによりデジタル化される。
また、主制御部１１１は、インターフェースを介して、マイクロコンピュータにより構成されたエンジン制御ユニット２０１（Engine Control Unit：以下、ＥＣＵとも言う。）と通信可能とされている。また、主制御部１１１は、オルタネータ２１１の駆動信号を入力可能に構成されている。
【００５７】
次いで、このグロープラグ通電制御装置１０１によるグロープラグ１の通電制御について、図４〜図１０に示したフローチャートを参照しつつ説明する。
この通電制御では、基本的に、以下の動作を行う。即ち、操作者がキースイッチＫＳＷをオン位置にすると、プリグロー手段により制御されるプリグローステップに入る。即ち、バッテリＢＴの電圧をグロープラグ１に直接印加して、シーズヒータ２を短時間で昇温させて第１目標温度（例えば１０００℃）まで到達させる。その後、遷移グロー手段により制御される遷移グローステップに移行する。即ち、グロープラグ１の印加電圧に基づいて、グロープラグ１への通電をＰＷＭ制御して、シーズヒータ２の温度の落ち込みを抑制する。この遷移グローステップ中に、操作者がキースイッチＫＳＷをスタート位置にすると、今度はクランキンググロー手段により制御されるクランキンググローステップに移行する。即ち、グロープラグ１の印加電圧に基づいて、グロープラグ１への通電をＰＷＭ制御して、シーズヒータ２の温度の落ち込みを抑制し、エンジンの始動性を向上させる。エンジン始動後は、始動後グロー手段により制御される始動後グローステップに移行して、シーズヒータ２の温度を所定時間（例えば１８０秒間）制御し、その温度を第２目標温度（例えば９００℃）とし、これを維持する。
【００５８】
図４に示すように、キースイッチＫＳＷをオン位置にすると、主制御部１１１に電源が投入され、具体的には、バッテリＢＴから、キースイッチＫＳＷ、端子１０１Ｂ、電源回路１０３を介して、主制御部１１１に駆動電圧が印加され、主制御部１１１が所定の手順で作動し始める。そして、まず、ステップＳ１において、主制御部１１１のプログラムの初期化を行う。例えば、グロープラグ１への積算電力量ＧｗはＧｗ＝０とされる。また、プリグロー中フラグ（プリグローステップ中であることを意味するフラグ）がセットされる。一方、プリグロー終了フラグ（プリグローステップが終了したことを意味するフラグ）、スタート信号フラグ（キースイッチＫＳＷがスタート位置とされたことを意味するフラグ）、始動後グロー中フラグ（始動後グローステップ中であることを意味するフラグ）は、それぞれクリアされる。
【００５９】
次に、ステップＳ２において、バッテリＢＴからグロープラグ１に印加される電圧値と、各スイッチング素子１０５１〜１０５ｎを通じてグロープラグ１に流れる電流値を取り込む。そして、これらの電圧値と電流値より、各シーズヒータ２の現在の抵抗値Ｒを算出する。
【００６０】
次に、ステップＳ３において、スタート信号の入力処理を行う。即ち、図５に示すスタート信号入力処理のサブルーチンに進む。具体的には、まず、ステップＳ３１において、プリグローステップが終了し、かつ、始動後グローステップ中でないことを判断する。即ち、プリグロー終了フラグがセットされ、かつ、始動後グロー中フラグがクリアされているかを判断する。ここで、ＹＥＳ、即ち、プリグローステップが終了し、かつ、始動後グローステップ中でない場合には、ステップＳ３２に進む。つまり、遷移グローステップ中あるいはクランキンググローステップ中の場合に、ステップＳ３２に進む。一方、ＮＯ、即ち、プリグローステップが終了していないか、あるいは、始動後グローステップ中の場合には、そのままメインルーチンに戻る。つまり、プリグローステップ中あるいは始動後グローステップ中の場合に、そのままメインルーチンに戻る。
【００６１】
ステップＳ３２に進んだ場合には、まず、スタート信号を取り込む。そして、ステップＳ３３に進み、スタート信号の入力が０．１ｓｅｃ連続してオンか否か、具体的には、スタート信号の入力が８周期連続してオンか否かを判断する。即ち、キースイッチＫＳＷがスタート位置とされているか否かを判断する。０．１ｓｅｃ連続して入力をみるのは、ノイズ等による誤ったスタート信号が入力されている場合を排除するためである。ここで、ＹＥＳ、即ち、スタート信号の入力が０．１ｓｅｃ連続してオンの場合（キースイッチＫＳＷがスタート位置とされている場合）には、ステップＳ３４に進み、スタート信号フラグをセットする。そして、メインルーチンに戻る。一方、ＮＯ、即ち、スタート信号の入力が０．１ｓｅｃ連続してオンでない場合（キースイッチＫＳＷがスタート位置とされていない場合）には、ステップＳ３５に進む。ステップＳ３５では、スタート信号入力が０．１ｓｅｃ連続してオフか否か、具体的には、スタート信号の入力が８周期連続してオフか否かを判断する。即ち、キースイッチＫＳＷがスタート位置にないかどうかを判断する。ここで、ＹＥＳ、即ち、スタート信号入力が０．１ｓｅｃ連続してオフの場合（キースイッチＫＳＷがスタート位置とされていない場合）には、ステップＳ３６に進み、スタート信号フラグをクリアにする。一方、ＮＯ、即ち、スタート信号入力が０．１ｓｅｃ連続してオフでない場合には、そのままメインルーチンに戻る。
【００６２】
次に、図４のメインルーチンのステップＳ５において、遷移グローステップ中に参照するデューティ比Ｄｈと、クランキンググローステップ中に参照するデューティ比Ｄｋをそれぞれ算出する。具体的には、遷移グローステップに関しては、グロープラグ１に印加される電圧値に基づいて、グロープラグ１に印加する電圧波形のデューティ比Ｄｈを算出する。例えば、グロープラグ１に印加される電圧値とデューティ比Ｄｈとの関係を示すテーブルまたは関数の形で用意しておき、これを参照してデューティ比Ｄｈを決定するようにすればよい。同様に、クランキンググローステップに関しても、グロープラグ１に印加される電圧値に基づいて、グロープラグ１に印加する電圧波形のデューティ比Ｄｋを算出する。例えば、グロープラグ１に印加される電圧値とデューティ比Ｄｋとの関係を示すテーブルまたは関数の形で用意しておき、これを参照してデューティ比Ｄｈを決定するようにすればよい。
なお、クランキンググローステップ中に参照されるデューティ比Ｄｋは、遷移グローステップ中におけるグロープラグ１に印加される電圧値が、クランキンググローステップ中におけるグロープラグ１に印加される電圧値と同一であると仮定したときに、遷移グローステップで参照される仮想デューティ比Ｄｈｈよりも大きい。
【００６３】
次に、ステップＳ６において、始動後グローステップ中に参照されるデューティ比Ｄａを計算する。即ち、図６に示すサブルーチンに進む。ここでは、まず、ステップＳ６１において、シーズヒータ２の抵抗値の誤差ΔＲの計算を行う。具体的には、シーズヒータ２の現在の抵抗値をＲ、シーズヒータ２が第２目標温度となったときの抵抗値をＲｔとし、抵抗値の誤差ΔＲを、ΔＲ＝Ｒｔ−Ｒで与える。次に、ステップＳ６２に進み、制御実効電圧値Ｖｃを計算する。具体的には、制御実効電圧値Ｖｃを、Ｖｃ＝Ｋ0＋Ｋ1ΔＲ＋Ｋ2∫ΔＲｄｔで与える。なお、Ｋ0、Ｋ1、Ｋ2は定数であるが、Ｋ0、Ｋ1、Ｋ2＞０である。続いて、ステップＳ６３に進み、デューティ比Ｄａを計算する。具体的には、デューティ比Ｄａを、Ｄａ＝Ｖｃ2／Ｖｂ2 に従って算出する。なお、Ｖｂは、ステップＳ２で取り込んだ電圧値（グロー電圧）である。そして、メインルーチンに戻る。
【００６４】
次に、図４のメインルーチンのステップＳ７において、クランキング中か否かを判断する。即ち、スタート信号フラグがセットされているか否かを判断する。ここで、ＹＥＳ、即ち、クランキング中である場合（スタート信号入力フラグがセットされている場合）には、ステップＳ８に進む。一方、ＮＯ、即ち、クランキング中でない場合（スタート信号入力フラグがクリアされている場合）には、ステップＳ１０に進む。
【００６５】
ステップＳ８に進んだ場合には、クランキンググロー処理を行う。即ち、図７に示すサブルーチンに進む。ここでは、ステップＳ８１において、クランキング通電をオンにする。即ち、ステップＳ５で算出したデューティ比Ｄｋに基づいて、グロープラグ１への通電をＰＷＭ制御する。その後、メインルーチンに戻る。
【００６６】
次に、図４のメインルーチンでステップＳ７からステップＳ１０に進んだ場合には、オルタネータが発動中か否かを判断する。
ここで、ＹＥＳ、即ち、オルタネータが発動中である場合には、ステップＳ１１の始動後グロー処理に進む。即ち、図８に示すサブルーチンに進む。ここでは、まず、ステップＳ１１１において、始動後グローステップの所定時間（例えば１８０秒間）が経過したか否かを判断する。具体的には、後述するステップＳ１１２においてカウントアップするカウンタが所定値となったか否かで判断する。ここで、ＮＯ、即ち、始動後グロー時間が経過していない場合には、ステップＳ１１２に進む。そして、ステップＳ１１２において、始動後グロー通電をオンとし、始動後グロー中フラグをセットする。また、上記のように始動後グロー時間をカウントアップする。始動後グロー通電は、ステップＳ６で算出したデューティ比Ｄａに基づいて、グロープラグ１への通電をＰＷＭ制御して、シーズヒータ２の温度がまだ第２目標温度になっていない場合には、この温度が第２目標温度となるようにし、あるいは、既に第２目標温度をなっている場合には、この温度を維持するものである。その後は、メインルーチンに戻り、ステップＳ９に進む。一方、ステップＳ１１１において、ＹＥＳ、即ち、始動後グロー時間が経過した場合には、ステップＳ１１３に進む。そして、ステップＳ１１３において、始動後グロー通電をオフとし、始動後グロー中フラグをクリアする。その後はメインルーチンに戻り、ステップＳ９に進む。
【００６７】
次に、ステップＳ１０において、ＮＯ、即ち、オルタネータが発動中でない場合について説明すると、この場合には、ステップＳ１２のプリグロー処理に進む。即ち、図９に示すサブルーチンに進む。ここでは、まず、ステップＳ１２１において、プリグローステップ中であるか否かを判断する。即ち、プリグロー中フラグがセットされているかどうかを判断する。ここで、ＹＥＳ、即ち、プリグローステップ中である場合（プリグロー中フラグがセットされている場合）には、ステップＳ１２２に進み、１サイクルの期間中にグロープラグ１に投入された電力量（Ｇｗ１）を計算する。次に、ステップＳ１２３に進み、グロープラグ１の積算電力量（Ｇｗ）を算出する。即ち、以前の積算電力量Ｇｗに新たに投入された電力量Ｇｗ１を加算して、新たな積算電力量Ｇｗとする。
【００６８】
次に、ステップＳ１２４において、この積算電力量Ｇｗが、第１目標温度に対応する目標投入量を越えたか否かを判断する。ここで、ＮＯ、即ち、積算電力量Ｇｗが目標投入量を超えていない場合には、ステップＳ１２６に進み、プリグロー通電をオンとする。具体的には、グロープラグ１へ連続通電を行う。その後、メインルーチンに戻る。一方、ステップＳ１２４において、ＹＥＳ、即ち、積算電力量Ｇｗが目標投入量を超えた場合には、ステップＳ１２５に進み、プリグロー通電をオフとする。また、プリグロー中フラグをクリアし、一方でプリグロー終了フラグをセットする。その後、メインルーチンに戻る。
なお、ステップＳ１２１の判断において、ＮＯ、即ち、プリグローステップ中ではないと判断された場合（プリグロー中フラグがセットされていない場合）には、そのままメインルーチンに戻り、ステップＳ９に進む。
【００６９】
次に、メインルーチンのステップＳ９では、遷移グロー処理を行う。即ち、図１０に示すサブルーチンに進む。ここでは、まず、ステップＳ９１において、クランキングステップ中か否か、あるいは、始動後グローステップ中か否かを判断する。即ち、スタート信号フラグがセットされているか、あるいは、始動後グロー中フラグがセットされているかを判断する。ここで、ＹＥＳ、即ち、クランキング中である場合（スタート信号フラグがセットされている場合）、あるいは、始動後グローステップ中である場合（始動後グロー中フラグがセットされている場合）には、ステップＳ９７に進み、遷移グロー通電をオフとする。そして、メインルーチンに戻る。
【００７０】
一方、ステップＳ９１において、ＮＯ、即ち、クランキング中でなく（スタート信号フラグがクリアされており）、かつ、始動後グロー中でもない（始動後グロー中フラグもクリアされている）場合には、ステップＳ９２に進む。ステップＳ９２では、遷移グロー時間（遷移グローステップの所定時間）が経過したか否かを判断する。具体的には、後述するステップＳ９４でカウントアップするカウンタが所定値となったか否かを判断する。ここで、ＹＥＳ、即ち、遷移グロー時間が経過している場合には、ステップＳ９６に進み、遷移グロー通電をオフとする。そしてその後、メインルーチンに戻る。一方、ステップＳ９２において、ＮＯ、即ち、遷移グロー時間が経過していない場合には、ステップＳ９３に進み、プリグローステップが終了したか否かを判断する。即ち、プリグロー終了フラグがセットされているかどうかを判断する。ここで、ＮＯ、即ち、プリグローステップが終了していない場合（プリグロー終了フラグがクリアされている場合）には、ステップＳ９５に進み、遷移グロー通電をオフとする。そしてその後、メインルーチンに戻る。これに対し、ステップＳ９３において、プリグローステップが終了している場合（プリグロー終了フラグがセットされている場合）には、ステップＳ９４に進み、遷移グロー通電をオンとする。この遷移グロー通電は、ステップＳ５で算出されたデューティ比Ｄｈに基づいて、グロープラグ１への通電をＰＷＭ制御して、シーズヒータ２の温度の落ち込みを抑制する。また、ステップ９４では、前述したように、遷移グロー時間をカウントアップする。その後、メインルーチンに戻る。
【００７１】
ステップＳ９を経た後は、ステップＳ１３に進む。そして、ステップＳ１３において、１２．５ｍｓが経過したか否かを判断する。ここで、ＹＥＳ、即ち、１２．５ｍｓが経過した場合には、ステップＳ２に返る。一方、ＮＯ、即ち、１２．５ｍｓが経過していない場合には、経過するまでステップＳ１３を繰り返す。本発明のグロープラグ通電制御装置１０１は、以上で述べた通電制御を行う。
【００７２】
（実施例）
次に、具体的な実施例について説明する。本実施例では、操作者がキースイッチＫＳＷをオン位置とした後、しばらくしてから、即ち、シーズヒータ２が十分に加熱されてから、キースイッチＫＳＷをスタート位置とする場合のグロープラグ通電制御装置１０１の通電制御について説明する。図１１は、本発明のグロープラグ通電制御装置１０１を使用したときのグロープラグ１の温度変化についてに示す。なお、本実施例においては、４００℃以下の温度は測定不能であったため、４００℃以上における温度変化について示してある。本実施例では、グロープラグ１を、前述したようにして、炭素鋼製のブロックに形成した試験用プラグホールに装着し、シーズヒータ２のうち、発熱コイル２１の外側に位置する部分に熱電対を接触させて、シーズヒータ２の温度を測定した。この机上実験では、プリグローステップ及び遷移グローステップおいては無風状態とし、クランキンググローステップ及び始動後グローステップおいては送風機により６ｍ／ｓ（強風）で送風した。
【００７３】
まず、操作者がキースイッチＫＳＷをオン位置とすると、プリグローステップに入り、プリグロー手段によるグロープラグ１への通電制御により、シーズヒータ２が第１目標温度（本実施例では１０００℃）までほぼ直線的に上昇する（図１１参照）。
前述のフローチャートに沿って説明すると、キースイッチＫＳＷがオン位置とされると、ステップＳ１に進み、グロープラグ通電制御装置１０１が初期化され、プリグロー中フラグがセットされ、プリグロー終了フラグ、スタート信号フラグ及び始動後グロー中フラグがクリアされる（図４参照）。続いて、ステップＳ２に進むが、この段階ではまだグロープラグ１に通電されていないので、抵抗値Ｒは算出されない。次に、ステップＳ３のサブルーチンに進む（図５参照）。ステップＳ３１では、現在プリグロー中であって（プリグロー中フラグがセットされていて）、プリグローステップがまだ終了していないため（プリグロー終了フラグがセットされていないため）、ＮＯと判断される。従って、そのままメインルーチンに戻る。次に、ステップＳ５に進むが、この段階ではまだグロープラグ１に通電されていないので、遷移グローステップにおけるデューティ比Ｄｈとクランキンググローステップにおけるデューティ比Ｄｋは算出されない。次に、ステップＳ６のサブルーチンに進むが、この段階ではまだグロープラグ１に通電されていないので、その抵抗値Ｒを求めることはできない（図６参照）。従って、始動後グローステップにおけるデューティ比Ｄａは計算されない。次に、ステップＳ７に進む（図４参照）。ステップＳ７では、クランキング中でないので（スタート信号入力フラグがセットされていないので）、ＮＯと判断され、ステップＳ１０に進む。
【００７４】
ステップＳ１０では、オルタネータは発動していないので、ＮＯと判断され、ステップＳ１２のサブルーチンに進む（図９参照）。ステップＳ１２１では、プリグローステップ中であるので（プリグロー中フラグがセットされているので）、ＹＥＳと判断され、ステップＳ１２２に進む。ステップＳ１２２では、この段階ではまだグロープラグ１への通電が行われていなめ、電力量ＧＷ１＝０とされる。そして、ステップＳ１２３に進む。ステップＳ１２３では、積算電力量Ｇｗの初期値が０であり、また、投入された電力量Ｇｗ１も０であるため、Ｇｗ＝０とされる。続いて、ステップＳ１２４では、積算電力Ｇｗが目標投入量に達していないため、ＮＯと判断され、ステップＳ１２６に進む。そして、ステップＳ１２６において、プリグロー通電がオンとされる。即ち、バッテリＢＴからグロープラグ１へ連続通電が行われる。その後、メインルーチンに戻る。
【００７５】
次に、ステップＳ９のサブルーチンに進む（図１０参照）。そして、ステップＳ９１において、クランキング中でもなく（スタート信号フラグがセットされておらず）、始動後グロー中でもないので（アフタグロー中フラグもセットされていないので）、ＮＯと判断され、ステップＳ９２に進む。ステップＳ９２では、まだ遷移グローステップがされておらず、遷移グロー時間が経過していないので、ＮＯと判断され、ステップＳ９３に進む。ステップＳ９３では、現在プリグローステップ中であって、まだプリグローステップが終了していないので（プリグロー終了フラグがセットされていないので）、ＮＯと判断され、ステップＳ９５に進む。ステップＳ９５では、遷移グロー通電がオフとされる。その後、メインルーチンに戻り、ステップＳ１３に進む（図４参照）。そして、１２．５ｍｓ経過した後に、ステップＳ２に返る。
【００７６】
次に、ステップＳ２において、グロープラグ１に印加される電圧値とグロープラグ１に流れる電流値が取り込まれ、シーズヒータ２の現在の抵抗値Ｒが計算される。続いて、ステップＳ３に進むが、上記と同様、ステップＳ３１を経てメインルーチンに戻る（図５参照）。次に、ステップＳ５において、上述したように、遷移グローステップにおけるデューティ比Ｄｈとクランキンググローステップにおけるデューティ比Ｄｋが計算されるが、このプリグローステップ中では、これらのデューティ比Ｄｈ，Ｄｋは使用されない（図４参照）。次に、ステップＳ６のサブルーチンに進み、ステップＳ６１〜ステップＳ６３を経て、始動後グローステップにおけるデューティ比Ｄａが計算される（図６参照）。但し、プリグローステップ中には、このデューティ比Ｄａは使用されない。次に、ステップＳ７に進む（図４参照）。ステップＳ７では、上記のように、クランキング中でないので、ＮＯと判断され、ステップＳ１０に進む。
【００７７】
ステップＳ１０では、オルタネータは発動していないので、ＮＯと判断され、ステップＳ１２のサブルーチンに進む（図９参照）。ステップＳ１２１では、上記のように、プリグローステップ中であるので、ＹＥＳと判断され、ステップＳ１２２に進む。ステップＳ１２２では、１サイクルの期間中にグロープラグ１に投入された電力量ＧＷ１を計算する。続いて、ステップＳ１２３に進む。ステップＳ１２３で、積算電力量Ｇｗを計算する。即ち、１サイクル前の積算電力量Ｇｗ（ここでは０）に、新たに投入された電力量Ｇｗ１を加算し、新たな積算電力量Ｇｗとする。次に、ステップＳ１２４において、積算電力量Ｇｗがまだ目標投入量に達していないため、ＮＯと判断され、ステップＳ１２６に進む。そして、ステップＳ１２６において、引き続きプリグロー通電がオンとされる。その後、メインルーチンに戻る。
【００７８】
次に、ステップＳ９のサブルーチンに進む（図１０参照）。ステップＳ９１においては、プリグローステップ中であるので、上記のように、ＮＯと判断され、ステップＳ９２に進む。ステップＳ９２では、遷移グロー時間が経過していないので、ＮＯと判断され、ステップＳ９３に進む。ステップＳ９３では、まだプリグローステップが終了していないので、ＮＯと判断され、ステップＳ９５に進む。そして、引き続き遷移グロー通電がオフとされる。その後、メインルーチンに戻り、ステップＳ１３に進む。そして、１２．５ｍｓ経過した後に、ステップＳ２に返る。
【００７９】
その後は、積算電力量Ｇｗが目標投入量を超えるまで（図９のステップＳ１２４参照）、しばらくの間上記のサイクルを繰り返す。そして、積算電力量Ｇｗが目標投入量を超えた場合には、ステップＳ１２４でＹＥＳと判断され、ステップＳ１２５に進み、プリグロー通電がオフされる。また、プリグロー中フラグがクリアされ、一方でプリグロー終了フラグがセットされる。このとき、シーズヒータ２の温度は、図１１に示すように、第１目標温度（１０００℃）に到達している。その後、メインルーチンに戻り、ステップＳ９のサブルーチンに進む（図１０参照）。ステップＳ９１においては、上記と同様、クランキング中でも始動後グロー中でもないので、ＮＯと判断され、ステップＳ９２に進む。ステップＳ９２では、まだ遷移グロー時間が経過していないので、ＮＯと判断され、ステップＳ９３に進む。そして、ステップＳ９３においては、上記と異なり、プリグローステップが終了しているので（プリグロー終了フラグがセットされているので）、ＹＥＳと判断され、ステップＳ９４に進む。
【００８０】
そして、ステップＳ９４において、遷移グロー通電がオンとされる。即ち、ここで、プリグローステップから遷移グローステップに移行する。この遷移グローステップでは、図１１に示すように、このステップ中、シーズヒータ２を第１目標温度（１０００℃）に維持し、温度の落ち込みを防止する。この遷移グロー通電は、前述したように、デューティ比Ｄｈに基づいてグロープラグ１へＰＷＭ通電される。その後、メインルーチンに戻り、ステップＳ１３に進む（図４参照）。そして、１２．５ｍｓ経過した後に、ステップＳ２に返る。
【００８１】
次に、ステップＳ２において、上記のように、電圧値と電流値が取り込まれ、グロープラグ１の抵抗値Ｒが計算される。続いて、ステップＳ３のサブルーチンに進む（図５参照）。ステップＳ３１では、プリグローステップが終了し（プリグロー終了フラグがセットされ）、かつ、始動後グローステップ中でもないので（始動後グロー中フラグがクリアされているので）、上記とは異なり、ＹＥＳと判断され、ステップＳ３２に進む。そして、ステップＳ３２でスタート信号を取り込んだ後、ステップＳ３３に進むが、この段階でまだ操作者がキースイッチＫＳＷをスタート位置にしていなければ、連続したスタート信号入力はないので、ＮＯと判断される。そして、ステップＳ３５に進む。ステップＳ３５では、スタート信号入力が８周期連続してオフとされていないため、ＮＯと判断される。なお、スタート信号フラグは、ステップＳ１にてクリアされているので、そのクリア状態が維持される。その後、メインルーチンに戻り、ステップＳ５に進む（図４参照）。そして、遷移グローステップにおけるデューティ比Ｄｈとクランキングステップにおけるデューティ比Ｄｋが計算される。次に、ステップＳ６のサブルーチンに進み、始動後グローステップにおけるデューティ比Ｄａが計算される（図６参照）。但し、遷移グローステップ中には、このデューティ比Ｄａは使用されない。
【００８２】
次に、ステップＳ７に進み、クランキング中でないので、ＮＯと判断され、ステップＳ１０に進む（図４参照）。ステップＳ１０では、オルタネータは発動していないので、ＮＯと判断され、ステップＳ１２のサブルーチンに進む（図９参照）。ステップＳ１２１では、既にプリグローステップを終了しているので（プリグロー中フラグがクリアされているので）、上記とは異なり、ＮＯと判断され、そのままメインルーチンに戻り、ステップＳ９のサブルーチンに進む（図１０参照）。ステップＳ９１において、上記のように、クランキング中でも始動後グロー中でもないので、ＮＯと判断され、ステップＳ９２に進む。ステップＳ９２では、所定の遷移グロー時間（本実施例では３０秒）が経過していないので、ＮＯと判断され、ステップＳ９３に進む。ステップＳ９３では、上記のように、プリグローステップが終了しているので、ＹＥＳと判断され、ステップＳ９４に進む。そして、ステップＳ９４において、引き続き遷移グロー通電がオンとされる。その後、メインルーチンに戻り、ステップＳ１３に進む（図４参照）。そして、１２．５ｍｓ経過した後に、ステップＳ２に返る。
【００８３】
その後は、キースイッチＫＳＷが連続して０．１秒間スタート位置とされるか（図５のステップＳ３３参照）、あるいは、所定の遷移グロー時間が経過するまで（図１０のステップＳ９２参照）、上記のサイクルを繰り返す。
キースイッチＫＳＷが連続して０．１秒間スタート位置とされないまま所定の遷移グロー時間が経過した場合には、図１０に示すサブルーチンのステップＳ９２において、ＹＥＳと判断され、ステップＳ９６に進む。そして、ステップＳ９６において、遷移グロー通電がオフされる。即ち、遷移グローステップが終了する。その後、メインルーチンに戻り、ステップＳ１３に進み（図４参照）、１２．５ｍｓ経過した後に、ステップＳ２に返る。
【００８４】
一方、遷移グロー時間が経過する前に、キースイッチＫＳＷが０．１秒間連続してスタート位置とされた場合には、ステップＳ３のサブルーチン（図５参照）のステップＳ３３において、連続したスタート信号入力が認められるので、ＹＥＳと判断される。そして、ステップＳ３４に進み、スタート信号フラグがセットされる。即ち、ここで、遷移グローステップからクランキンググローステップに移行する。つまり、クランキングの期間中、シーズヒータ２を第１目標温度（１０００℃）に維持するように、グロープラグ１への通電をＰＷＭ制御する。その結果、図１１に示すように、送風が行われているにも拘わらず、シーズヒータ２の温度に落ち込みはなく、第１目標温度（１０００℃）に維持される。
【００８５】
次に、ステップＳ５において、遷移グローステップにおけるデューティ比Ｄｈとクランキングステップにおけるデューティ比Ｄｋが、それぞれバッテリＢＴからグロープラグ１に印加される電圧値に基づいて計算される。次に、ステップＳ６のサブルーチンに進み（図６参照）、始動後グローステップにおけるデューティ比Ｄａが計算される。但し、クランキンググローステップ中には、このデューティ比Ｄａは参照されない。次に、ステップＳ７に進む（図４参照）。ステップＳ７では、上記と異なり、この段階ではスタート信号フラグがセットされているので、クランキング中とみなされ、ＹＥＳと判断される。そして、ステップＳ８のサブルーチンに進む（図７参照）。そして、ステップＳ８１において、クランキング通電がオンとされる。このクランキング通電は、前述したように、デューティ比Ｄｋに基づいてグロープラグ１へＰＷＭ通電される。その後は、メインルーチンに戻り、ステップＳ９のサブルーチンに進む（図１０参照）。ステップＳ９１では、上記とは異なり、クランキング中であるので（スタート信号フラグがセットされているので）、ＹＥＳと判断され、ステップＳ９７に進む。そして、ステップＳ９７において、遷移グロー通電はオフとされる。その後、メインルーチンに戻り、ステップＳ１３に進む（図４参照）。そして、１２．５ｍｓ経過した後に、ステップＳ２に返る。
【００８６】
次に、ステップＳ２において、上記のように、電圧値と電流値が取り込まれ、グロープラグ１の抵抗値Ｒが計算される。続いて、ステップＳ３のサブルーチンに進む（図５参照）。ステップＳ３１では、上記のように、プリグローステップが終了し、かつ、始動後グローステップ中でもないので、ＹＥＳと判断され、ステップＳ３２に進む。ステップＳ３２では、連続したスタート信号入力が認められるので、ＹＥＳと判断される。そして、ステップＳ３３に進み、引き続きスタート信号フラグがセットされる。その後は、クランキングが終了し、エンジンが始動してオルタネータが発動するまで（図４のステップＳ１０参照）、上述のサイクルが繰り返される。
【００８７】
エンジンが始動した場合には、操作者はキースイッチＫＳＷをスタート位置からオン位置に戻すので、ステップＳ３のサブルーチンのステップＳ３２において、０．１秒間連続したスタート信号入力が認められなければ、ＮＯと判断され（図５参照）、ステップＳ３４にてＹＥＳと判断される。次に、ステップＳ３５に進み、スタート信号フラグがクリアされる。即ち、ここで、クランキンググローステップから始動後グローステップに移行する。つまり、シーズヒータ２を第２目標温度（本実施例では９００℃）とし、これを維持するように、グロープラグ１への通電をＰＷＭ制御する。その結果、図１１に示すように、シースヒータ２の温度は、第１目標温度（１０００℃）から徐々に低下し、第２目標温度（９００℃）となった後はこの温度を維持する。
【００８８】
次に、ステップＳ５において、遷移グローステップにおけるデューティ比Ｄｈとクランキンググローステップにおけるデューティ比Ｄｋがそれぞれ計算されるが、始動後グローステップ中には、これらのデューティ比Ｄｈ，Ｄｋは参照されない（図４参照）。次に、ステップＳ６のサブルーチンに進む（図６参照）。そして、前述したように、ステップＳ６１〜ステップＳ６３を経て、始動後グローステップにおけるデューティ比Ｄａが計算される。次に、ステップＳ７に進み、クランキング中でなく、スタート信号入力フラグが既にクリアされているので、ＮＯと判断され、ステップＳ１０に進む（図４参照）。ステップＳ１０では、エンジンの始動によりオルタネータが発動しているので、ＹＥＳと判断され、ステップＳ１１のサブルーチンに進む（図８参照）。ステップＳ１１１では、まだ始動後グローステップの所定時間（本実施例では１８０秒）が経過していないため、ＮＯと判断され、ステップＳ１１２に進む。そして、ステップＳ１１２において、始動後グロー通電がオンとされる。また、始動後グロー中フラグがセットされる。始動後グロー通電は、前述したように、シーズヒータ２の温度がまだ第２目標温度（９００℃）となっていない場合には、第２目標温度となるようにグロープラグ１への通電をＰＷＭ制御し、既に第２目標温度となっている場合には、この温度を維持するようにグロープラグ１への通電をＰＷＭ制御する。その後、メインルーチンに戻り、ステップＳ９のサブルーチンに進む（図１０参照）。ステップＳ９１において、アフタグロー中フラグがセットされ、始動後グロー中であるので、ＹＥＳと判断され、ステップＳ９７に進む。そして、遷移グロー通電がオフとされる。その後、メインルーチンに戻り、ステップＳ１３に進み（図４参照）、１２．５ｍｓ経過した後に、ステップＳ２に返る。
そして、ステップＳ２において、上記のように、電圧値と電流値が取り込まれ、グロープラグ１の抵抗値Ｒが計算される。
【００８９】
その後は、始動後グロー時間が経過するまで（図８のステップＳ１１１参照）、上記のサイクルが繰り返される。始動後グロー時間が経過すると、ステップＳ１１のサブルーチンのステップＳ１１１において、ＹＥＳと判断され、ステップＳ１１３に進む。そして、ステップＳ１１３において、始動後グロー通電がオフとされる。また、始動後グロー中フラグがクリアされる。これにより、始動後グローステップが終了する。即ち、本発明のグロープラグ通電制御装置１０１によるグロープラグ１への通電制御が終了する。
【００９０】
以上で説明したように、本実施形態では、グロープラグ通電制御装置１０１は、４つの手段、即ち、プリグロー手段と遷移グロー手段とクランキンググロー手段と始動後グロー手段とを備える。
このうち、プリグロー手段は、キースイッチＫＳＷがオン位置とされたときに、シーズヒータ２の温度が急速昇温するように、グロープラグ１への通電を制御するものである。このような手段を持つことにより、キースイッチＫＳＷがオン位置とされたときに、他の手段よりも、平均電力を大きく設定してグロープラグ１への通電を行うことができる。従って、シーズヒータ２の温度を効率よく昇温させることができる。
【００９１】
遷移グロー手段は、プリグロー手段による通電制御に続いて、バッテリＢＴからグロープラグ１に印加される電圧値に基づいて、グロープラグ１に印加する電圧波形のデューティ比Ｄｈを算出し、このデューティ比Ｄｈによりグロープラグ１への通電をＰＷＭ制御するものである。このような手段を持つことにより、プリグロー手段による通電制御後にシーズヒータ２からその周囲への熱引きが生じることをも見込んで、グロープラグ１への通電を制御することができる。しかも、ＰＷＭ制御は、デューテイ比Ｄｈによりグロープラグへの投入電力を簡単に調整できる利点がある。従って、シーズヒータ２の温度の落ち込みを防止し、エンジンの始動性を向上させることができる。
【００９２】
クランキンググロー手段は、遷移グロー手段による通電制御中に、キースイッチＫＳＷがスタート位置とされエンジンのクランキングが開始されたときに、クランキングの期間中、バッテリＢＴからグロープラグ１に印加される電圧値に基づいて、グロープラグ１に印加する電圧波形のデューティ比Ｄｋを算出するものである。また、この手段は、遷移グロー手段による制御期間におけるバッテリＢＴの電圧値が、この手段による制御期間におけるバッテリＢＴの電圧値と同一であると仮定したときに、遷移グロー手段で算出される仮想デューティ比Ｄｈｈよりも大きいデューティ比Ｄｋにより、グロープラグ１への通電をＰＷＭ制御するものである。このような手段を持つことにより、クランキング期間中に起こるシーズヒータ２の温度低下をも見込んで、グロープラグ１への通電を制御することができる。しかも、ＰＷＭ制御は、デューテイ比Ｄｋによりグロープラグ１への投入電力を簡単に調整できる利点がある。従って、クランキング期間中であっても、シーズヒータ２の温度の落ち込みを防止し、エンジンの始動性を向上させることができる。
【００９３】
始動後グロー手段は、エンジンの始動後、プリグロー手段によりグロープラグ１へ供給する電力よりも小さい電力をグロープラグ１へ供給し、シーズヒータ２の安定加熱を図るものである。このような手段により、エンジン始動後もシーズヒータ２の温度を安定に加熱できるので、エンジンの燃焼室内の暖気を促進させ、また、ディーゼルノックの発生を防止し、騒音や白煙の発生、ＨＣ成分の排出などを抑制することができる。
【００９４】
さらに、本実施形態のプリグロー手段は、グロープラグ１への積算電力量が第１目標温度に対応する所定値となるまで、グロープラグ１への通電を制御する。このように積算電力量で制御すれば、シーズヒータ２の温度をより正確に第１目標温度まで上昇させることできるため、シーズヒータ２の予熱不足や予熱過剰を効果的に抑制することができる。
【００９５】
またさらに、本実施形態のプリグロー手段は、グロープラグ１へ連続通電を行う。このように連続通電をすることで、より効率よく短時間で、シーズヒータ２の温度を第１目標温度に向けて昇温させることができる。
またさらに、本実施形態の遷移グロー手段は、これによる通電制御が開始されてから所定時間内にキースイッチＫＳＷがスタート位置とされないときには、グロープラグ１への通電を停止する。これにより、グロープラグ１やバッテリＢＴに掛かる負担を軽減し、これらを保護することができる。
【００９６】
またさらに、本実施形態の始動後グロー手段は、シーズヒータ２の温度が第２目標温度となり、これを維持するように、グロープラグ１への通電を制御する。これにより、エンジン始動後もシーズヒータ２の温度を第２目標温度とし、これを維持できるので、より効果的に、エンジンの燃焼室内の暖気を促進させ、また、ディーゼルノックの発生を防止し、騒音や白煙の発生、ＨＣ成分の排出などを抑制することができる。
またさらに、本実施形態の始動後グロー手段は、シーズヒータ２の抵抗値に基づいて、グロープラグ１に印加する電圧波形のデューティ比Ｄａを算出し、これによりグロープラグ１への通電をＰＷＭ制御する。ＰＷＭ制御は、デューテイ比によりグロープラグへの投入電力を簡単に調整できる利点がある。ここで、始動後グロー手段による制御期間中は、燃焼噴霧やスワールなどの外的な要因により、シーズヒータ２の温度が低下することがあるため、これを見込んでシーズヒータ２を安定加熱する必要がある。一方、始動後グロー手段による制御期間中におけるシーズヒータ２の抵抗値は、その温度に対応した定常状態にあるので、即ち、シーズヒータ２の抵抗値とその温度との間で相関があるので、その抵抗値に基づいて算出したデューティ比Ｄａを利用すれば、ヒータ温度をより正確に第２目標温度とし、これを安定に維持することができる。
【００９７】
またさらに、本実施形態の始動後グロー手段は、シーズヒータ２の抵抗値の誤差ΔＲを、ΔＲ＝Ｒｔ−Ｒで与え、制御実効電圧値Ｖｃを、Ｖｃ＝Ｋ0＋Ｋ1ΔＲ＋Ｋ2∫ΔＲｄｔで与えたとき、デューティ比Ｄａを、Ｄａ＝Ｖｃ2／Ｖｂ2 に従って算出する算出手段を有する。このようにしてデューティ比Ｄａを算出し、グロープラグ１への通電を制御すれば、始動後グロー手段による制御中のシーズヒータ２の温度をより正確に第２目標温度とし、これをより安定に維持することができる。
またさらに、本実施形態では、プリグロー手段による制御中にキースイッチがスタート位置とされエンジンのクランキングが開始されたときには、プリグロー手段による制御終了を待ってから、クランキンググロー手段による制御に移行させるプリグロー優先手段を備える。このため、プリグロー手段による制御が終了し、シーズヒータ２が十分に昇温してから、クランキンググロー手段による制御がなされるので、エンジンを短時間で確実に始動させることができる。
【００９８】
以上において、本発明を実施形態及び実施例に即して説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で、適宜変更して適用できることはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態に係るグロープラグ通電制御装置を示す回路図である。
【図２】実施形態に係り、使用するグロープラグの断面図である。
【図３】実施形態に係り、グロープラグをエンジンに取り付けた状態を示す部分断面図である。
【図４】実施形態に係るグロープラグ通電制御装置による通電制御を示すフローチャートである。
【図５】実施形態に係るグロープラグ通電制御装置による通電制御のうち、スタート信号入力処理について示すフローチャートである。
【図６】実施形態に係るグロープラグ通電制御装置による通電制御のうち、始動後グロー中のデューティ比Ｄａ計算について示すフローチャートである。
【図７】実施形態に係るグロープラグ通電制御装置による通電制御のうち、クランキンググロー処理について示すフローチャートである。
【図８】実施形態に係るグロープラグ通電制御装置による通電制御のうち、始動後グロー処理について示すフローチャートである。
【図９】実施形態に係るグロープラグ通電制御装置による通電制御のうち、プリグロー処理について示すフローチャートである。
【図１０】実施形態に係るグロープラグ通電制御装置による通電制御のうち、遷移グロー処理について示すフローチャートである。
【図１１】実施例に関し、キーをオン位置にしてからの時間とグロープラグの温度との関係について示すグラフである。
【符号の説明】
１ グロープラグ
２ シーズヒータ（抵抗発熱ヒータ）
１０１ グロープラグ通電制御装置
１１１ 主制御部
ＫＳＷ キースイッチ
ＢＴ バッテリ
ＥＢ エンジンブロック
Claims (12)
- キースイッチがオン位置及びスタート位置とされたときに、バッテリからエンジンに設置された抵抗発熱ヒータを有するグロープラグへの通電を制御するグロープラグ通電制御装置であって、
上記キースイッチが上記オン位置とされたときに、上記抵抗発熱ヒータの温度が急速昇温するように、上記グロープラグへの通電を制御するプリグロー手段と、
上記プリグロー手段による通電制御に続いて、上記バッテリから上記グロープラグに印加される電圧値に基づいて、上記グロープラグに印加する電圧波形のデューティ比Ｄｈを算出し、このデューティ比Ｄｈにより上記グロープラグへの通電をＰＷＭ制御する遷移グロー手段と、
上記遷移グロー手段による通電制御中に、上記キースイッチが上記スタート位置とされ上記エンジンのクランキングが開始されたときに、上記クランキングの期間中、上記バッテリから上記グロープラグに印加される電圧値に基づいて、上記グロープラグに印加する電圧波形のデューティ比Ｄｋを算出するクランキンググロー手段であって、上記遷移グロー手段による制御期間における上記バッテリの電圧値が、このクランキンググロー手段による制御期間における上記バッテリの電圧値と同一であると仮定したときに、上記遷移グロー手段で算出される仮想デューティ比Ｄｈｈよりも大きいデューティ比Ｄｋにより、上記グロープラグへの通電をＰＷＭ制御するクランキンググロー手段と、
上記エンジンの始動後、上記プリグロー手段により上記グロープラグへ供給する電力よりも小さい電力を上記グロープラグへ供給し、上記抵抗発熱ヒータの安定加熱を図る始動後グロー手段と、
を備えるグロープラグ通電制御装置。 - 請求項１に記載のグロープラグ通電制御装置であって、
前記プリグロー手段は、前記グロープラグへ投入した積算電力量が第１目標温度に対応する所定値となるまで、上記グロープラグへの通電を制御する
グロープラグ通電制御装置。 - 請求項１または請求項２に記載のグロープラグ通電制御装置であって、
前記プリグロー手段は、その制御期間中、前記グロープラグへ連続通電を行うグロープラグ通電制御装置。 - 請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載のグロープラグ通電制御装置であって、
前記遷移グロー手段は、この遷移グロー手段による通電制御が開始されてから所定時間内に前記キースイッチが前記スタート位置とされないときには、前記グロープラグへの通電を停止する
グロープラグ通電制御装置。 - 請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載のグロープラグ通電制御装置であって、
前記始動後グロー手段は、前記抵抗発熱ヒータの温度が第２目標温度となり、これを維持するように、前記グロープラグへの通電を制御する
グロープラグ通電制御装置。 - 請求項５に記載のグロープラグ通電制御装置であって、
前記始動後グロー手段は、前記抵抗発熱ヒータの抵抗値に基づいて、前記グロープラグに印加する電圧波形のデューティ比Ｄａを算出し、このデューティ比Ｄａにより上記グロープラグへの通電をＰＷＭ制御する
グロープラグ通電制御装置。 - キースイッチがオン位置及びスタート位置とされたときに、バッテリからエンジンに設置された抵抗発熱ヒータを有するグロープラグへの通電を制御するグロープラグ通電制御方法であって、
上記キースイッチが上記オン位置とされたときに、上記抵抗発熱ヒータの温度が急速昇温するように、上記グロープラグへの通電を制御するプリグローステップと、
上記プリグローステップに続いて、上記バッテリから上記グロープラグに印加される電圧値に基づいて、上記グロープラグに印加する電圧波形のデューティ比Ｄｈを算出し、このデューティ比Ｄｈにより上記グロープラグへの通電をＰＷＭ制御する遷移グローステップと、
上記遷移グローステップ中に、上記キースイッチが上記スタート位置とされ上記エンジンのクランキングが開始されたときに、上記クランキングの期間中、上記バッテリから上記グロープラグに印加される電圧値に基づいて、上記グロープラグに印加する電圧波形のデューティ比Ｄｋを算出するクランキンググローステップであって、上記遷移グローステップにおける上記バッテリの電圧値が、このクランキンググローステップにおける上記バッテリの電圧値と同一であると仮定したときに、上記遷移グローステップで算出される仮想デューティ比Ｄｈｈよりも大きいデューティ比Ｄｋにより、上記グロープラグへの通電をＰＷＭ制御するクランキンググローステップと、
上記エンジンの始動後、上記プリグローステップで上記グロープラグへ供給する電力よりも小さい電力を上記グロープラグへ供給し、上記抵抗発熱ヒータの安定加熱を図る始動後グローステップと、
を備えるグロープラグ通電制御方法。 - 請求項７に記載のグロープラグ通電制御方法であって、
前記プリグローステップでは、前記グロープラグへの積算電力量が第１目標温度に対応する所定値となるまで、上記グロープラグへの通電を制御する
グロープラグ通電制御方法。 - 請求項７または請求項８に記載のグロープラグ通電制御方法であって、
前記プリグローステップでは、前記グロープラグへ連続通電を行う
グロープラグ通電制御方法。 - 請求項７〜請求項９のいずれか一項に記載のグロープラグ通電制御方法であって、
前記遷移グローステップでは、この遷移グローステップが開始されてから所定時間内に前記キースイッチが前記スタート位置とされないときには、前記グロープラグへの通電を停止する
グロープラグ通電制御方法。 - 請求項７〜請求項１０のいずれか一項に記載のグロープラグ通電制御方法であって、
前記始動後グローステップでは、前記抵抗発熱ヒータの温度が第２目標温度となり、これを維持するように、前記グロープラグへの通電を制御する
グロープラグ通電制御方法。 - 請求項１１に記載のグロープラグ通電制御方法であって、
前記始動後グローステップでは、前記抵抗発熱ヒータの抵抗値に基づいて、前記グロープラグに印加する電圧波形のデューティ比Ｄａを算出し、このデューティ比Ｄａにより上記グロープラグへの通電をＰＷＭ制御する
グロープラグ通電制御方法。
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