JP4654964B2 - グロープラグ通電制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、ディーゼルエンジンのグロープラグ通電制御装置に関するものである。

従来、ディーゼルエンジンの始動に際しては、噴射燃料を予熱し着火を補助するグロープラグに予め通電（プリグロー）し、グロープラグを十分に昇温させた後に、エンジンのクランキングを行うスタータによってエンジンを始動させるようにしている。スタータは停止状態のエンジンのクランキングを行うので、始動開始直後において、大きな負荷が加わり、スタータに流れる突入電流は大きい。

一方、始動性向上のため、あるいはバッテリ容量低減のために、近年、低い電圧でも速やかに昇温可能な、低定格グロープラグが使用されるようになっている。ところが、低定格グロープラグは、初期抵抗が低いため、通電開始直後の突入電流が大きい。

また、始動時にはエンジンが止まっているため、エンジンの回転によって駆動される発電機は作動しておらず、グロープラグやスタータや燃料噴射を実施するインジェクタなどの始動系アクチュエータの電力供給電源は限られた容量のバッテリのみとなっている。
従って、極寒冷地などで、バッテリ内部の電気抵抗が大きくなり、バッテリ電圧が下がってしまうような場合には、グロープラグやスタータに十分な電力が供給されず、始動に成功しないことがある。

さらに、図７に示すように、バッテリ電圧が下がっていなくとも、グロープラグへの通電時期とスタータへの通電時期とが重なると、両者の突入電流が大きいため、バッテリの消耗が早くなる。
このような場合には、両者への電力供給が不十分となり、グロープラグも十分昇温せず、またスタータの回転数も十分に上がらないため、始動に成功しないこともある。

その対策として、バッテリ容量を上げることが考えられるが、これは近年の煩雑化したエンジンルーム内に搭載スペースを確保の面から困難である。
そこで、限られた容量のバッテリでグロープラグ、スタータ、燃料噴射等のへの通電を効率よく制御することが大きな課題となっている。

そのため、特許文献１には、プレヒート最大電流時期がスタータ最大電流時期よりも早くなるように、スタータの始動をプレヒートの開始時期よりも遅らせることによりバッテリへの負荷を低減する方法などが開示されている。
また、特許文献２には、グロープラグ通電開始から任意の時間は燃料噴射を停止して、バッテリの負荷を低減し、任意の噴射時間経過後またはスタータ駆動後に燃料噴射を開始する方法などが開示されている。
特開２００３−６５１９５号公報 特開平９−０３２６０６号公報

しかしながら、自動車の運転者は通常、エンジンの回転を実施しようとして、始動操作を開始するのであって、グロープラグへの通電に対する意識が比較的薄い。
従って、グロープラグとスタータとの最大電流時期をずらすために、スタータへの通電を遅らせると、運転者の意思に反してエンジンの回転が遅れることになる。この時、運転者はエンジンの不調と判断し、一旦、始動を止め、再始動を試みる可能性がある。
このような場合、始動、停止、再始動の繰り返しによってバッテリの消耗が助長され、始動不能となる可能性が高くなる。

一方、上述した低定格グロープラグを使用し、スタータ、グロープラグ、インジェクタ等の始動系アクチュエータに同時に通電が開始された場合や、グロープラグ通電時の電流が下がりきらない状況下で、突入電流の大きいスタータが回された場合などには、始動系アクチュエータに満足な電力が供給されず、始動できないおそれもある。

加えて、グロープラグは始動時の着火を補助するのみならず、始動後におけるエンジン回転の安定性向上や常時通電による排ガス浄化性能向上を目的として、加熱を継続する場合もある（アフターグロー）。このため、バッテリの軽量化やバッテリ搭載スペースの軽減のために、始動時のみならず、始動後の通電制御についても考慮する必要があるが、従来ほとんど検討されていない。

本発明は、かかる実情に鑑みてなされたものであり、スタータへの通電時期の如何に関わらず、極低温時であっても、確実に始動することができ、また、バッテリの負荷の低減が可能なグロープラグへの通電制御を実施し、特に低定格グロープラグを使用する場合に好適であり、バッテリ容量の低減や搭載スペースの確保が容易なグロープラグ通電制御装置を提供することを目的とする。

請求項１の発明では、ディーゼルエンジンの各気筒に設けられ上記気筒の燃焼室に噴射される高圧燃料を加熱して着火を補助するグロープラグと、始動時に上記エンジンのクランキングを行うスタータと、上記グロープラグと上記スタータとへの電力を供給する電源と、上記エンジンの状態を検出するエンジン状態検出手段とを具備し、上記電源から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であって、
上記エンジン状態検出手段の検出結果に応じて、上記グロープラグへの通電を実施するグロープラグ通電実施手段と、
上記スタータへの通電が開始された時に、上記スタータと上記グロープラグとのそれぞれの最大電流発生時期が一致しないように、上記グロープラグへの通電を遅延するグロープラグ通電遅延処理を実施するグロープラグ通電遅延実施手段とを具備し、上記グロープラグ通電遅延実施手段は、上記スタータの駆動開始から所定の遅延時間tdを経過するまで、上記グロープラグ通電遅延処理を実施し、
上記スタータへの通電開始前に上記グロープラグへの通電が実施されている場合において、上記スタータへの通電が開始された時に上記グロープラグ通電遅延処理を実施するか否かを判定するグロープラグ通電遅延要否判定手段を具備し、上記グロープラグ通電遅延要否判定手段によって上記グロープラグ通電遅延処理を実施する必要があると判定したときにのみ上記グロープラグ通電遅延処理を実施するものであり、
上記グロープラグ通電遅延要否判定手段は、エンジンキースイッチの投入開始から上記スタータへの通電開始までの経過時間が所定時間以下の場合に、上記グロープラグ通電遅延処理を実施することを特徴とする。

上記スタータの通電開始は運転者の意思に応じて、任意のタイミングで実施されるが、上記グロープラグへの通電開始と上記スタータと通電開始とが同時期に行われた場合に、上記遅延実施手段によって、上記スタータの駆動開始から所定の遅延時間tdを経過するまで、上記グロープラグへの通電が上記タイミングと一致しないように遅延されるので、上記スタータと上記グロープラグへの最大電流発生時期がずれ、上記電源の消耗を抑制する。従って、上記スタータと上記グロープラグとへの電力供給が安定的に実施され、始動を確実に行うことができる。

また、上記エンジン状態検出手段によって検出された上記エンジンの状態に応じて、上記グロープラグへの通電条件（具体的にはプリグロー時間tp、アフターグロー時間ta、グロープラグ通電遅延時間td等）が適正に設定され、上記通電条件に従って、上記グロープラグへの通電が実施されるため、上記電源への負荷を低減することができる。
上記スタータに流れる電流は、突入電流は大きいものの、その後は急減し、上記所定の遅延時間tdが経過する間に、上記スタータに流れる電流値は十分下がる。
したがって、上記グロープラグ通電遅延実施手段によって、上記スタータの駆動開始から所定の遅延時間tdを経過するまで、上記グロープラグ通電遅延処理を実施するに当たり、上記遅延時間tdを適正に設定し、その経過後に上記グロープラグに通電するようにすれば、上記スタータに通電したときの最大電流発生の時期と上記グロープラグに通電した時の最大電流発生の時期とが重ならず、上記電源の許容電流を超えないため、その後のグロープラグとスタータの両者への電力供給が安定し、確実に始動できる。
グロープラグへの通電開始とスタータへの通電開始が重なった場合に、本発明によらず、従来行われているように、グロープラグへの通電が優先され、スタータへの通電開始が遅延されると、運転者のエンジンを回転させようとする意思に反するため、運転者がエンジンの不調と誤判断し、始動と停止を繰り返し、電源の過剰な消耗を引き起こし、始動不能となる可能性が高くなるが、本発明によれば、グロープラグへの通電開始とスタータへの通電開始が重なった場合に、運転者の意思に沿うように、スタータへの通電が優先され、グロープラグへの通電が遅延され、所定の遅延時間ｔｄが経過し、スタータに流れる突入電流が下った後に、グロープラグへの通電が開始されるので、運転者に違和感を抱かせることがなく、運転者による不必要な始動と停止が繰り返されず始動を成功させることができるのである。
さらに、請求項１の発明では、上記スタータへの通電開始前に上記グロープラグへの通電が実施されている場合において、上記スタータへの通電が開始された時に上記グロープラグ通電遅延処理を実施する否かを判定するグロープラグ通電遅延要否判定手段を具備し、上記グロープラグ通電遅延要否判定手段によって上記グロープラグ通電遅延処理を実施する必要があると判定したときにのみ上記グロープラグ通電遅延処理を実施する。
上記スタータへの通電開始前に上記グロープラグへの通電が実施されている場合、上記スタータへの通電開始時点において、上記グロープラグへの通電開始から間もない場合、あるいは、上記グロープラグにながられる電流が十分低下していない場合には、一旦、上記グロープラグへの通電を停止し、上記遅延処理を実施する。
上記スタータの最大電流発生時期と上記グロープラグの最大電流発生時期とが重ならず、上述した場合と同様の上記グロープラグへの通電遅延処理実施の効果が得られる。
ただし、上記スタータへの通電開始のタイミングによっては、上記グロープラグに流れる電流が十分下がっている場合もある。
そのような場合に、上記スタータへの通電開始時に上記グロープラグ通電遅延処理を実施し、上記グロープラグへの通電を遅延した後、再度上記グロープラグへの通電を再開することは、かえって上記電源への負荷を多くすることになる。
そこで、上記スタータへの通電が開始された時に、一律に上記グロープラグへの通電を遅延するのではなく、上記グロープラグ通電遅延要否判定手段によって、通電遅延が必要と判定されたときのみ、グロープラグ通電遅延処理を実施する。
従って、上記グロープラグへの通電を無駄にせず、かつ上記スタータに通電したときの最大電流発生の時期と上記グロープラグに通電した時の最大電流発生の時期とが重なることがないため、両者への電力供給が安定し、確実に始動できる。
また、請求項１の発明では、上記グロープラグ通電遅延要否判定手段は、エンジンキースイッチの投入開始から、上記スタータへの通電開始までの経過時間が所定時間以下の場合に、上記グロープラグ通電遅延処理を実施する。
上記エンジンキースイッチ投入後、上記スタータへの通電が続いて開始されず、上記グロープラグへの通電が開始された後、上記所定時間経過前に上記スタータへの通電が開始された場合は、一旦、上記グロープラグへの通電を停止する上記グロープラグ通電遅延処理を実施し、上記スタータの最大電流発生時期を回避した後、上記グロープラグへの通電が再開される。
一方、上記エンジンキースイッチ投入後、上記スタータへの通電が続いて開始されず、上記グロープラグへの通電が開始されて上記所定時間以上経過した場合には、上記グロープラグへ流れる電流は安定しており、その後、上記スタータへの通電が要求されても、上記グロープラグへの通電を停止する必要はない。
従って、上記所定時間以上経過した場合には、上記グロープラグ通電遅延実施手段による上記グロープラグ通電遅延処理を実施せず、上記所定時間以下の場合のみ上記グロープラグ通電遅延処理を実施することで、より効率よく適切な通電処理を実現できる。

請求項２の発明では、請求項１の上記グロープラグ通電遅延要否判定手段を、上記グロープラグに流れる電流値が所定の電流値以上の場合に、上記グロープラグ通電遅延処理を実施する、という構成に置き換えている。
上記グロープラグに流れる電流が上記所定値以上の時に、上記スタータへの通電が開始された場合には、上記グロープラグ通電遅延処理が実施され、上記グロープラグに流れる電流が上記所定値以下の時に、上記スタータへの通電が開始された場合には、上記グロープラグへの通電遅延処理を実施する必要はない。従って、上記スタータへの通電開始が上記グロープラグに流れる電流が上記所定値以上の場合のみ、上記グロープラグ通電遅延処理が実施されることで、請求項１の発明の場合と同様に、より効率よく適切な通電制御を実現できる。
請求項３の発明では、上記グロープラグ通電遅延実施手段は、上記スタータに流れる電流値が所定の電流値以下になるまで、上記グロープラグ通電遅延処理を実施する。

上記スタータに流れる電流値に基づく制御を実施することもできる。上記電流値が所定値以下になるまで、上記グロープラグへの通電が停止される。上記スタータに流れる電流が許容電流限界以下になると、直ちに上記グロープラグへ通電するので、遅延による上記グロープラグの昇温の遅れを最小限にし、両者への電力供給が安定するので、確実に始動できる。

請求項４の発明では、上記グロープラグは低定格グロープラグである。

低定格グロープラグは昇温スピードが早く、より速やかに始動を完了することができる。請求項１から６に記載された通電遅延実施手段によって、上記グロープラグと上記スタータとへの通電タイミングがずれているので、低定格グロープラグの特徴である大きな突入電流が流れても、上記電源への負荷を押さえることができる。従って、上記低定格グロープラグに十分な電力供給がなされるので、低定格グロープラグの昇温スピードの早さを十分に生かすことができる。

請求項５の発明では、上記電源は、始動時においては車体に搭載されたバッテリであり、始動後においては上記エンジンの連結された発電機によって電圧を発生するオルタネータであり、
上記グロープラグ通電実施手段は、上記エンジンの始動開始から始動完了前、即ち、プリグロー通電時間には、上記バッテリからの電圧の１００％またはパルス幅変調通電により高い電圧に設定した実行電圧の通電を実施し、
上記エンジンの始動完了後、上記エンジンの回転が安定するまでの時間、即ちアフターグロー通電時間には、上記オルタネータで発生する電圧をパルス幅変調通電によって安定化した実行電圧の通電を実行する。

始動時の上記プリグロー通電時間においては限られた容量のバッテリが電源であるが、請求項１から７に記載された通電遅延実施手段によって、上記スタータと上記グロープラグとに流れる最大電流の時期がずれているので、上記バッテリの消耗を押さえることができる。
従って、上記プリグロー時間tpにおいては、上記バッテリ電圧の１００％を通電あるいは高い電圧に設定したパルス幅変調通電を実施するので、上記グロープラグの立ち上がりが早く、速やかに始動を完了することができる。

また、始動後においてはオルタネータが、バッテリの充電、上記グロープラグ、燃料噴射装置、その他の装置の電源となり、上記アフターグロー時間taにおいては、上記オルタネータで発生した電圧を上記パルス幅変調通電によって安定化して通電する。
従って、始動後の上記グロープラグの温度が安定し、上記エンジンの回転を安定化できる。

請求項６の発明では、上記電源電圧を監視する電源電圧監視手段を具備し、上記電源電圧が異常時には上記グロープラグへの通電を停止する。

上記オルタネータの電圧異常を監視し、異常時には上記グロープラグへの通電を停止することによって、上記グロープラグの保護を図ることができる。

本発明によれば、ディーゼルエンジンの始動時に、ドライバーがグロープラグによる予備加熱を意識することなく始動を開始しても、グロープラグとスタータとへの通電タイミングをずらし、グロープラグへの通電を開始するので、スタータに流れる突入電流の影響を受けることなく、グロープラグの昇温を実施できる。従って、速やかにディーゼルエンジンを始動させることができる。また、低温始動時でない場合にも、エンジン状態に応じた適切なグロープラグへの通電が実施されるので、バッテリの消耗を抑制し、バッテリの寿命向上を図ることができる。

本発明の第１の実施形態について図１〜６を参照して説明する。図１に本発明のグロープラグ通電制御装置を備えたディーゼルエンジン１（以下エンジン１という）の全体構成を示す。図１において、上記エンジン１の各気筒１０には上記気筒１０の燃焼室内に噴射された高圧燃料を加熱し、着火を補助するグロープラグ２が設けられている。
上記高圧燃料は図略のコモンレール装置の高圧燃料供給手段によって高圧に蓄圧され、図略のインジェクタに供給され、上記インジェクタから上記燃焼室内に噴射される。

上記エンジン１には始動時に上記エンジン１のクランキングを行うスタータ３が連結されている。

上記コモンレール装置、上記インジェクタ、上記グロープラグ２、上記スタータ３等の上記エンジン１の始動完了前の電力供給電源として、バッテリ４が車体に搭載されている。
また、上記エンジン１の始動完了後の電力供給電源として、オルタネータ４１が設けられている。
上記オルタネータ４１は、上記エンジン１の出力軸に連結された電機子４１Ａの回転によって電圧を発生し、レギュレータ４１ｂによって磁界コイル４１ｃと上記バッテリ４との間で充放電をすることで、上記電源の電圧を調整する。

上記エンジン１の始動時の環境、運転状態などのエンジン状態を検出するエンジン状態検出手段として、上記バッテリ４または上記オルタネータ４１の電圧＋Ｂを検出する電源電圧検出手段４３、上記グロープラグ２に流れる電流を検出するグロー電流Ig検出手段２１、上記スタータ３に流れる電流を検出するスタータ電流Is検出手段３２、上記エンジン水温Twを検出するエンジン水温Tw検出手段５等が設けられている。

電子制御ユニット（ＥＣＵ）６は本発明のグロープラグ通電制御装置を構成し、上記スタータ３への通電が開始された時に上記グロープラグ２への通電を遅延するグロープラグ通電遅延処理を実施するグロープラグ通電遅延実施手段と上記エンジン状態検出手段の検出結果に応じて、上記バッテリ４または上記オルタネータ４１から上記グロープラグ２への通電を実施するグロープラグ通電実施手段とを具備する。

上記ＥＣＵ６にはエンジンキースイッチ１２からのキースイッチ信号、スタータ信号、上記バッテリ電圧＋Ｂ、上記グロー電流Ig、上記スタータ電流Is、上記エンジン水温Tw等が入力される。
上記スタータ信号は上記スタータ３の駆動を開始するためスタータスイッチ３１を投入したときに、上記ＥＣＵ６に入力される。

グロープラグコントローラ２０は上記グロープラグ通電実施手段を構成し、上記エンジン１の状態に応じた適切な通電方法を選択し、上記グロープラグ２への通電を調整する。

上記ＥＣＵ６は上記エンジンキースイッチ１２のスイッチが投入されキースイッチ信号の入力を受けると、本発明のグロープラグへの通電制御を開始する。
また、上記キースイッチ信号又は上記スタータ信号の入力によって、上記ＥＣＵ６に内蔵されたカウンタが初期化され、その後の経過時間tの計測を開始する。

本発明の通電制御が開始されると、上記エンジン水温Tw、上記バッテリ電圧＋Ｂに基づいて、上記グロープラグへの通電を遅延する遅延時間td、始動開始から始動完了までの間の上記噴射燃料の着火を補助するために上記グロープラグ２へ通電を実施するプリグロー時間tp、始動後も上記エンジン１の安定化のために上記グロープラグ２への通電を実施するアフターグロー時間taの通電条件が設定される。
上記バッテリ電圧＋Ｂ、上記エンジン水温Twと上記プリグロー時間tp、上記アフターグロー時間ta、上記遅延時間tdとの関係を図２のグラフに示す。

極低温時においては、エンジン水温Twも低く、バッテリ４の起電力＋Ｂも低下している場合がある。このようなときには、上記エンジン１に始動が困難となるため、図２（Ａ）に示すように、上記プリグロー時間tpは長く設定される。同様に、図２（Ｂ）、（Ｃ）に示すように上記アフターグロー時間ta、上記遅延時間tdも長く設定される。

また、例えばエンジン１を停止した後、すぐに再始動するような場合においては、エンジン水温Twは高いので、図２（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）に示すように、極低温時の場合とは反対に上記プリグロー時間tp、上記アフターグロー時間ta、上記遅延時間tdは短く設定される。

上記スタータ３の駆動は運転者の上記スタータスイッチ３１の投入によって開始され、上記スタータスイッチ３１の切断によって停止される。
従って、上記スタータ３の駆動について何等制限はなく、運転者の任意の判断で上記スタータスイッチ３１の開閉がなされる。

上記スタータ３への通電が開始されると、上記カウンタによって計測された上記経過時間tが上記遅延時間tdを経過するまで、上記グロープラグ２への通電を禁止し、上記バッテリ４からは上記スタータ３にのみ通電がなされ、上記エンジン１のクランキングを実施する。
また、上記グロープラグ３への通電は上記グロープラグ通電遅延手段によって上記遅延時間td遅延された後に開始される。

上記スタータ３によるクランキングによって、上記エンジン１の気筒１０内は圧縮高温化されるので、たとえ低温始動時であっても、圧縮熱によって上記グロープラグ２が暖められる。これに伴い、上記グロープラグ２の内部抵抗が上昇し、突入電流を小さくすることができる。

上記遅延時間td経過後から、上記エンジン１の始動完了まで即ちプリグロー時間tpまでは、上記グロープラグ２は、上記噴射燃料を加熱し着火を補助するプリグローが実施され、上記エンジン１の始動後即ち、上記プリグロー時間tp経過後には上記噴射燃料の燃焼を安定化するためのアフターグローが、上記アフターグロー時間taの間実施される。

上記遅延時間td経過後、上記プリグロー時間tpまでの間は、上記グロープラグコントローラ２０によって、上記バッテリ４の電圧１００％もしくは高い実行電圧に設定したパルス幅変調通電が実施される。
上記パルス幅変調通電とは、任意の周波数で直流電流をオンオフしながら通電し、元の電源電圧以下で任意の実行電圧を通電する方法であり、実行電圧＝電源電圧×√（オン時間／オンオフ時間）の関係を満たす（図１１参照）。

上記プリグロー時間tp経過後から上記アフターグロー時間taを経過するまでの間、即ちtp＋taまで実施されるアフターグロー通電は上記グロープラグコントローラ２０によって、上記オルタネータ４１で発生した電圧の変動をオン時間の長さを調整して、安定化した実行電圧に制御するパルス幅変調通電定によって、上記グロープラグ２へ通電する。

本発明の第１の実施形態によれば、運転者は上記グロープラグ２への通電を意識することなく、任意のタイミングでスタータスイッチ３１を投入しても、上記グロープラグ２への通電は安定した状態でなされ、速やかに始動できる。

図３を参照して、本発明の第１の実施形態におけるグロープラグ通電処理フローについて説明する。
上記エンジンキースイッチ１２が投入され、上記ＥＣＵ６にエンジンキースイッチ１２からの信号が入力されると、本発明のグロープラグへの通電制御が開始される。

ステップ１００ではカウンタが初期化され、上記エンジンキースイッチ１２投入後からの経過時間tがカウントされ、後述する上記グロープラグ２への通電を決定する判定基準となる。

ステップ１０１では、上記エンジン水温Tw、上記バッテリ電圧＋Ｂに基づいて、図２に示した関係から、上記プリグロー時間tp、上記アフターグロー時間ta、上記遅延時間tdが設定される。
このとき上記エンジン１は停止状態であるので、上記バッテリ電圧＋Ｂとしては上記バッテリ４の電圧が測定される。

ステップ１０２で上記グロープラグ２の通電を調整する上記グロープラグコントローラ２０の電源が立ち上がり、上記グロープラグ２への通電が準備される。

上記グロープラグ通電処理を実施中に、上記スタータ３への通電が開始されると、上記スタータ信号が上記ＥＣＵ６に入力され、ステップ１０３の〔スタータ信号ON判定〕はYesとなり、後述するグロープラグ通電遅延処理へ進む。
当該グロープラグ通電遅延処理によって上記グロープラグ２への通電が遅延された後、ステップ１０４へ戻る。

ステップ１０４では、上記電源電圧検出手段４３により上記バッテリ４または上記オルタネータ４１のバッテリ電圧＋Ｂを検出し、上記バッテリ電圧＋Ｂが異常か否かの判定をする。
上記バッテリ４の定格電圧は１２〜１３Ｖ程度であり、上記エンジン１の始動後に上記オルタネータ４１で発電された電圧が１４．５Ｖ以上となるような場合は、上記オルタネータ４１に内蔵された上記レギュレータ４１ｂの故障などにより過放電となっていることが考えられる。
このような場合、上記グロープラグ２に通電を続けると上記グロープラグ２が破壊されることがあり、直ちに通電を停止する必要がある。

従って、ステップ１０４で、［＋Ｂ＜１４．５Ｖ］がNoならステップ１０５に進み、上記グロープラグ２への通電を停止する。
ステップ１０４で、［＋Ｂ＜１４．５Ｖ］がYesならステップ１０６へ進み、上記エンジンキースイッチ１２が投入か否かを判定する。

ステップ１０６で、上記エンジンキースイッチ１２が切断、即ち、運転者が始動を停止した場合には、上記グロープラグ２への通電は不要であるので、［エンジンキースイッチONチェック］はNoとなり、ステップ１０５へ進み、上記グロープラグ２への通電を停止する。
ステップ１０６で、上記エンジンキースイッチ１２が投入の状態なら［エンジンキースイッチONチェック］はYesとなり、ステップ１０７へ進み、上記エンジン１の状態に応じて、上記グロープラグ２への通電要否判定を行う。

ステップ１０７で、上記エンジン１の状態判定として［水温判定 Tw＜４０℃］の判定が実施される。始動時の外気温が十分高い場合や、上記エンジン１の始動が完了して、上記エンジン水温Twが４０℃以上となった場合には、［水温判定 Tw＜４０℃］はNoとなり、上記グロープラグ２への通電は不要と判断されるので、ステップ１０５に進み、上記グロープラグ２への通電を停止する。
上記エンジン水温Twが４０℃より低い場合には、［水温判定 Tw＜４０℃］はYesとなり、上記グロープラグ２への通電は必要と判断され、ステップ１０８へ進む。

ステップ１０８で、始動開始から上記経過時間tが上記プリグロー時間tpと上記アフターグロー時間taとの合計時間を超えている場合、［t＜tp＋ta］がNoとなり、上記グロープラグ２への通電は不要と判断され、ステップ１０５へ進み、上記グロープラグ２への通電を停止する。
ステップ１０８で、上記経過時間tが上記プリグロー時間tpと上記アフターグロー時間taとの合計時間を超えていない場合、［t＜tp＋ta］がYesとなり、上記グロープラグ２への通電が必要と判断され、ステップ１０９へ進む。

ステップ１０９で上記経過時間が上記プリグロー時間tpを超えているか否かが判定され、上記グロープラグ２への通電方法が選択される。

上記経過時間tが上記プリグロー時間tpを超えていない場合、［t＜tp］はYesとなり、ステップ１１０へ進む。
ステップ１１０で、上記グロープラグ２には上記バッテリ４からの電圧を１００％の状態で通電、若しくは高い電圧に設定したパルス幅変調通電を実施する。
このとき、上記スタータ３への通電は通電開始から既に上記遅延時間td以上経過しているので、安定した状態で継続しており、上記グロープラグ２へ上記バッテリ４からの電圧を１００％の状態で通電、若しくは高い電圧に設定したパルス幅変調通電を実施しても電力安定して供給される。

ステップ１１２で、上記タイマカウンタの上記経過時間tが繰り上がり、ステップ１０３へ進む。
このとき、上記スタータスイッチ３１は投入されているが、上記スタータ信号は上記スタータスイッチ３１を投入に切り替えた瞬間に一回のみ入力されるので、［スタータ信号ON判定］はNoとなり、ステップ１０４へ進む。
ステップ１０４からステップ１１２のループを上記エンジン１が始動完了するまで、即ち、上記プリグロー時間tpを経過するまで繰り返す。

ステップ１０４からステップ１１２までは上述した如く、上記グロープラグへの通電の可否、要否が判定され、ステップ１０９で上記経過時間tが予め設定された上記プリグロー時間tpを経過していた場合には、［t＜tp］はNoとなり、ステップ１１１へ進む。

ステップ１１１では上記エンジン１は始動が完了しているので、ステップ１１１→ステップ１１２→ステップ１０３→ステップ１０４→ステップ１０６→ステップ１０７→ステップ１０８→ステップ１０９→ステップ１１１のループを繰り返しながら、予め設定された上記アフターグロー時間taの間、上記グロープラグ２にはアフターグロー通電がなされ上記エンジン１の駆動の安定を図る。

上記アフターグロー通電は上記オルタネータ４１からの電圧を上記グロープラグコントローラ２０によってパルス幅変調通電を実施し、安定化した実行電圧で行われる。
上記アフターグロー時間taが終了すると、ステップ１０８で［t＜tp＋ta］がNoとなり、上記グロープラグ２への通電は不要と判断され、ステップ１０５へ進み、上記グロープラグ２への通電を停止する。

上記エンジンキースイッチ１２を投入にした後、上記スタータスイッチ３１が投入されないまま、上記グロープラグ通電処理が進むと、ステップ１０３からステップ１１２を繰り返しながら、上記スタータ３の駆動のないまま、上記グロープラグ２への通電のみを実施する。

その後、上記スタータスイッチ３１が投入された場合、ステップ１０３で［スタータ信号ON判定］がYesとなり、後述するグロープラグ遅延処理へ進む。
当該グロープラグ遅延処理によって上記グロープラグ２への通電が遅延された後、ステップ１０４へ戻り、その後は、上述した通りの上記グロープラグ２への通電処理が実施される。

従って、上記エンジンキースイッチ１２が投入となった後、しばらく上記スタータスイッチ３１が投入されない場合でも、本実施例のグロープラグ通電制御装置によれば、上記確実にエンジン１が始動される。

図４を参照しながら、上記グロープラグ通電遅延処理について詳述する。
図４（Ａ）にグロープラグ通電遅延処理のフローチャートを示す。上記スタータ信号の入力が有ると、ステップ２００で、上記カウンタは再初期化され、上記スタータ３駆動開始後経過時間の計測を開始する。

ステップ２０１で上記グロープラグ２への通電可否の判定がなされる。
図４（Ｂ）に示すように上記スタータ３の始動開始後、上記遅延時間td経過前には上記スタータ３に流れるスタータ電流Isは突入電流Is(max)が大きい。
従って、安定した電流値Is(min)になるまで、すなわち上記遅延時間tdを経過するまで上記グロープラグ２への通電開始を禁止する。
従って、ステップ２０１で上記遅延時間td経過前なら［t＜td］はYesとなり、ステップ２０２へ進み、上記グロープラグ２への通電は禁止され、ステップ２０３でカウンタが繰り上げられステップ２０１へ戻る。
ステップ２０１から２０３を繰り返しながら上記遅延時間td経過するまで上記グロープラグ２への通電が禁止されるため、上記グロープラグ２への通電開始は遅延される。

図４（Ｂ）に示すように、上記遅延時間td経過後には上記スタータ電流Isは安定した値Is(min)まで下がるので、上記バッテリ４への負荷は小さくなり、上記グロープラグ２への通電を開始しても、上記グロープラグ２へ十分な電力を供給できる。
上記グロープラグ２への通電遅延処理が終了するとステップ１０４へ戻り、上記グロープラグ２への通電が開始される。
ステップ２０１で上記グロープラグ２への通電可否判定は、本実施形態においては上記遅延時間tdによって判定したが、図４（Ｃ）に示すように、実際に上記スタータ電流Isを計測して、所定値Isc以下になるまで、上記グロープラグ２への通電を遅延しても良い。

図５に本発明の第１の実施形態において、上記エンジンキースイッチ１２を投入した後、直ちに上記スタータスイッチ３１を投入した場合の効果として、上記エンジンキースイッチ１２、上記グロープラグ２、スタータスイッチ３１、スタータ信号、スタータ駆動の各駆動状態、グロー温度Tg、エンジン回転数Ne、電流Ｉとの関係を示す。

上記エンジンキースイッチ１２を投入した後、直ちに上記スタータスイッチ３１を投入すると、上記スタータスイッチ３１を入れた瞬間、スタータ信号が上記ＥＣＵ６に入力され、上記経過時間tのカウントが始まる。
同時に、上記スタータ３の駆動が開始される。この時、上記スタータ３に流れる突入電流Is(max)は時間経過とともに一定のスタータ電流値Is(min)に漸減する。

上記スタータ３のクランキングによって、上記エンジン１の気筒１０内の燃焼室は圧縮高温化されているので、上記グロープラグ２は上記グロープラグ２へ通電する前に暖められている。
このため、上記グロープラグ２の内部抵抗が上昇し、通電を開始したときの突入電流が押さえられる。
上記遅延時間td経過後、上記グロープラグ２に通電が開始されると、上記スタータ３および上記グロープラグ２に流れる電流値は、上記スタータ電流Is(min)と上記グロープラグ３に流れる突入電流Ig(max)との和から安定したグロー電流Ig(min)と上記スタータ電流Is(min)との和Is(min)+Ig(min)へと漸減する。

上記グロープラグ２への通電は上記プリグロー時間tpが経過するまでは上述の如く、上記バッテリ４の電圧が１００％通電され、速やかに昇温する。これにともない、上記エンジン１に噴射される燃料の着火を補助し、初爆が引き起こされ、上記エンジン１の回転数Neは一気に上昇する。
上記エンジン回転数Neの上昇に伴い、上記スタータ３は停止され、上記グロープラグ２へのみ、上述したパルス幅変調通電により、上記アフターグロー時間taを経過するまで実施されることにより、上記エンジン回転数Neは安定する。

図６に本発明の第１の実施形態おいて、上記エンジンキースイッチ１２を投入した後、しばらく時間経過した後、上記スタータスイッチ３１を投入した場合の効果を示す。
このような場合には、上記スタータスイッチ３１を投入した瞬間に上記グロープラグ２への通電が遮断されるので、上記スタータ３に流れる突入電流Is(max)のみとなり、上記バッテリ４への負荷が軽減される。
その後は、上述した上記エンジンキースイッチ１２投入後、上記スタータスイッチ３１を直ちに投入した場合と同様の通電遅延処理がされ、上記グロープラグ２へ通電が再開された時には、上記スタータ電流は安定した値Is(min)まで下がっているので、上記グロープラグ２への通電は安定した状態で行われ、上記グロープラグ２は速やかに昇温する。

本発明の第２の実施形態について図８、９を参照して説明する。
本実施形態においては、基本となる上記グロープラグ通電処理は、上記第１の実施形態と同様であるが、これに、上記グロープラグ通電遅延処理において、上記グロープラグ通電遅延処理の要否を判定する上記グロープラグ通電遅延要否判定手段を具備する。

上記エンジンキースイッチ３１投入後、しばらく、上記スタータスイッチ３１が投入されず、上記グロープラグ２のみ通電され続けた場合、上記グロープラグ２が十分昇温し、かつ、上記グロープラグ２に流れる電流Igも十分下がっていることもある。
このような場合まで、上記スタータ３の駆動を開始する時に、上記グロープラグ２への通電を禁止する必要はない。
そこで、本発明の第２の実施形態においては、上記グロープラグ通電遅延処理において、上記スタータ３の駆動開始時期に応じて、上記グロープラグ通電遅延処理の要否を判定し、上記グロープラグ２への通電開始を遅延する必要がないと判定された場合には、直ちに上記グロープラグ２への通電を開始する。

図８に本発明の第２の実施形態におけるグロープラグ遅延処理のフローチャートを示す。
ステップ３００で、上記エンジンキースイッチ１２投入後からの経過時間tが上記遅延時間tdを超えても上記スタータスイッチ３１が投入されていない場合、［t＜td］Noとなり、ステップ３０５へ進み、上記経過時間tのカウントを初期化して、グロープラグ通電遅延処理を終了し、上記グロープラグ通電処理へ進む。

ステップ３００で、上記エンジンキースイッチ１２投入後からの経過時間tが上記遅延時間tdを経過する前に、上記スタータスイッチ３１が投入されると、［t＜td］Yesとなり、ステップ３０２へ進み、上記経過時間tのカウントを初期化して、グロープラグ通電遅延処理を開始する。

ステップ３０２では上記経過時間tが上記遅延時間tdを経過するまで［t＜td］Yesとなり、ステップ３０３へ進み、上記グロープラグ２への通電は禁止され、ステップ３０４で上記経過時間tを繰り上げ、ステップ３０２〜３０４を繰り返す。

上記経過時間tが上記遅延時間tdを超えると［t＜td］Noとなり、グロープラグ通電遅延処理を終了し、上記グロープラグ通電処理に進む。

図９（Ａ）に上記エンジンキースイッチ１２投入後上記遅延時間td経過以後に上記スタータスイッチ３１が投入された場合のタイムチャートを示す。
上記エンジンキースイッチ１２投入後上記遅延時間td以上経過していれば、上記グロープラグ２に流れる電流Igは安定した値Ig(min)まで下がっている。
このため、上記グロープラグ２への通電を禁止せずに上記スタータ３への通電が開始されても、上記スタータ３への上記バッテリ４からの電力供給が安定してなされる。

図９（Ｂ）に上記エンジンキースイッチ１２投入後上記遅延時間td経過以前に上記スタータスイッチ３１が投入された場合のタイムチャートを示す。
この場合、本発明の第１の実施形態と同様のグロープラグ通電遅延処理がなされ、上記グロープラグ２に流れる電流Igの最大電流値Ig(max)と上記スタータ３に流れる電流Isの最大電流値Is(max)の発生時期がずれているので、上記グロープラグ２と上記スタータ３とに安定して電力供給される。

図１０に本発明の第２の実施形態において、始動開始から上記遅延時間td経過以後に、上記スタータ３に通電された場合の効果を示す。

上記スタータ３の通電開始時に既に上記グロープラグ３は温度が上昇しており、かつ上記グロープラグ３に流れる電流Igは十分下がっているため、上記グロープラグ２への通電を禁止することなく、上記スタータ３への通電が開始されても、速やかに完爆し、始動を完了する。

また、本発明の第２の実施形態において、始動開始から上記遅延時間td経過前に、上記スタータ３への通電が開始された場合には、本発明の第１の実施形態と同様、図６に示すように、上記スタータ３の始動開始直後から上記遅延時間tdを経過するまでは上記グロープラグ２への通電が禁止される。

なお、本発明の第２の実施形態において、上記グロープラグ通電遅延要否判定は上記エンジンキースイッチ１２投入開始からの経過時間tが上記遅延時間tdを経過したか否かによって判定したが、上記グロープラグ２に流れる電流Igを計測し、上記グロー電流Igが所定値Igc以下になるまで、上記グロープラグへの通電を遅延するようにしても良い。

本発明によれば、如何なるタイミングで上記スタータ３への通電が開始されようとも、上記グロープラグ２と上記スタータ３とへの通電タイミングがずれているので、上記グロープラグ２への通電は最適の状態で開始されるため、上記グロープラグ２に低定格グロープラグを採用した場合に、低定格グロープラグの欠点である大きな突入電流が流れても、上記バッテリの負荷を最小限に押さえることができる。従って、低定格グロープラグの昇温スピードの早さを十分に生かすことができる。

なお、本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で各種変更が可能であることは言うまでもない。
例えば、本実施形態において、上記プリグローから上記アフターグローへの切換、および上記アフターグローの停止は、上記エンジン水温Ｔｗおよびバッテリ電圧から設定された上記プリグロー時間tp、上記アフターグロー時間taによってなされたが、上記グロープラグ通電要否判定手段は上記エンジン回転数Neを検出して、上記エンジン回転数Neに基づいて判定を実施してもよい。

また、本発明の上記実施形態においては上記スタータスイッチ３１の開閉は運転者による手動操作を前提に説明してあるが、上記スタータ３への通電を運転者の意思によって、自由に開始できればよい。
従って、上記スタータ３への通電の停止については、上記エンジン回転数Neを検出して、所定の回転数以上になったら停止するような制御手段等を用いてもよい。

本発明の第１の実施形態における構成図。 （Ａ）は本発明の第１の実施形態におけるエンジン水温Twおよびバッテリ電圧＋Ｂとプリグロー時間tpとの関係を示し、（Ｂ）はアフターグロー時間taとの関係を示し、（Ｃ）は遅延時間tdとの関係を示すグラフである。 本発明の第１の実施形態におけるグロープラグ通電処理のフローチャートである。 （Ａ）は本発明の第１の実施形態における時間判定を基準としたグロープラグ通電遅延処理のフローチャートであり、（Ｂ）はグロープラグ通電遅延処理のタイムチャートおよびスタータ電流Isとの関係を表すグラフであり、（Ｃ）は電流値判定を基準としたグロープラグ通電遅延処理のフローチャートである。 本発明の第１の実施形態において、直ちにスタータが投入された場合の効果を示すグラフである。 本発明の第１の実施形態において、しばらくスタータが投入されなかった場合の効果を示すグラフである。 比較例において始動に失敗した状態を示す。 本発明の第２の実施形態における、グロープラググロープラグ通電遅延要否判定手段を含む、時間判定を基準としたグロープラグ通電遅延処理のフローチャートである。 （Ａ）は始動開始から遅延時間td以上経過した後にスタータが駆動された場合のグロープラグ通電処理のタイムチャートである。（Ｂ）は始動開始から遅延時間td経過前に、スタータが駆動された場合のグロープラグ通電処理のタイムチャートである。 本発明の第２の実施形態において、グロープラグに所定時間以上通電された後スタータが通電された場合の効果を示すタイムチャートである。 （Ａ）は元電圧一定の場合、（Ｂ）は元電圧が変動する場合のパルス幅変調通電を模式的にあらわした説明図である。

符号の説明

１ ディーゼルエンジン
１０ 気筒
１２ エンジンキースイッチ
２ グロープラグ
２０ グロープラグコントローラ
２１ グロー電流Ig検出手段
３ スタータ
３１ スタータスイッチ
３２ スタータ電流Is検出手段
４ バッテリ
４１ オルタネータ
４１Ａ 発電器
４１ｂ レギュレータ
４１ｃ ローターコイル
４３ 電源電圧＋Ｂ検出手段
５ エンジン水温Tw検出手段
６ ＥＣＵ

Claims (6)

1. ディーゼルエンジンの各気筒に設けられ上記気筒の燃焼室に噴射される高圧燃料を加熱して着火を補助するグロープラグと、始動時に上記エンジンのクランキングを行うスタータと、上記グロープラグと上記スタータとへの電力を供給する電源と、上記エンジンの状態を検出するエンジン状態検出手段とを具備し、上記電源から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であって、
   上記エンジン状態検出手段の検出結果に応じて、上記グロープラグへの通電を実施するグロープラグ通電実施手段と、
   上記スタータへの通電が開始された時に、上記スタータと上記グロープラグとのそれぞれの最大電流発生時期が一致しないように、上記グロープラグへの通電を遅延するグロープラグ通電遅延処理を実施するグロープラグ通電遅延実施手段とを具備し、上記グロープラグ通電遅延実施手段は、上記スタータの駆動開始から所定の遅延時間tdを経過するまで、上記グロープラグ通電遅延処理を実施し、
   上記スタータへの通電開始前に上記グロープラグへの通電が実施されている場合において、上記スタータへの通電が開始された時に上記グロープラグ通電遅延処理を実施するか否かを判定するグロープラグ通電遅延要否判定手段を具備し、上記グロープラグ通電遅延要否判定手段によって上記グロープラグ通電遅延処理を実施する必要があると判定したときにのみ上記グロープラグ通電遅延処理を実施するものであり、
   上記グロープラグ通電遅延要否判定手段は、エンジンキースイッチの投入開始から上記スタータへの通電開始までの経過時間が所定時間以下の場合に、上記グロープラグ通電遅延処理を実施することを特徴とするグロープラグ通電制御装置。
2. ディーゼルエンジンの各気筒に設けられ上記気筒の燃焼室に噴射される高圧燃料を加熱して着火を補助するグロープラグと、始動時に上記エンジンのクランキングを行うスタータと、上記グロープラグと上記スタータとへの電力を供給する電源と、上記エンジンの状態を検出するエンジン状態検出手段とを具備し、上記電源から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であって、
   上記エンジン状態検出手段の検出結果に応じて、上記グロープラグへの通電を実施するグロープラグ通電実施手段と、
   上記スタータへの通電が開始された時に、上記スタータと上記グロープラグとのそれぞれの最大電流発生時期が一致しないように、上記グロープラグへの通電を遅延するグロープラグ通電遅延処理を実施するグロープラグ通電遅延実施手段とを具備し、上記グロープラグ通電遅延実施手段は、上記スタータの駆動開始から所定の遅延時間tdを経過するまで、上記グロープラグ通電遅延処理を実施し、
   上記スタータへの通電開始前に上記グロープラグへの通電が実施されている場合において、上記スタータへの通電が開始された時に上記グロープラグ通電遅延処理を実施するか否かを判定するグロープラグ通電遅延要否判定手段を具備し、上記グロープラグ通電遅延要否判定手段によって上記グロープラグ通電遅延処理を実施する必要があると判定したときにのみ上記グロープラグ通電遅延処理を実施するものであり、
   上記グロープラグ通電遅延要否判定手段は、上記グロープラグに流れる電流値が所定の電流値以上の場合に、上記グロープラグ通電遅延処理を実施することを特徴とするグロープラグ通電制御装置。
3. 上記グロープラグ通電遅延実施手段は、上記スタータに流れる電流値が所定の電流値以下になるまで、上記グロープラグ通電遅延処理を実施する請求項１または２に記載のグロープラグ通電制御装置。
4. 上記グロープラグは低定格グロープラグである請求項１ないし３のいずれか１項に記載の記載のグロープラグ通電制御装置。
5. 上記電源は、始動時においては車体に搭載されたバッテリであり、始動後においては上記エンジンの連結された発電機によって電圧を発生するオルタネータであり、
   上記グロープラグ通電実施手段は、上記エンジンの始動開始から始動完了前、即ち、プリグロー通電時間には、上記バッテリからの電圧の１００％またはパルス幅変調通電により高い電圧に設定した実行電圧の通電を実施し、
   上記エンジンの始動完了後、上記エンジンの回転が安定するまでの時間、即ちアフターグロー通電時間には、上記オルタネータで発生する電圧をパルス幅変調通電によって安定化した実行電圧の通電を実行する請求項１ないし４のいずれか１項に記載のグロープラグ通電制御装置。
6. 上記電源電圧を監視する電源電圧監視手段を具備し、上記電源電圧が異常時には上記グロープラグへの通電を停止する請求項１ないし５のいずれか１項に記載のグロープラグ通電制御装置。