(57)【要約】【課題】グロープラグの昇温状態に対応して電流閾値等を変更することで、グロープラグの短絡を精度よく、かつ、速やかに検知することができるグロープラグの短絡検知装置、及び、当該グロープラグの短絡検知装置を備えてなる発熱システムを提供する。【解決手段】制御装置２０は、グロープラグ１の短絡を検知するための短絡検知装置３０を備える。短絡検知装置３０は、グロープラグ１に流れる電流値に対応する電圧値（検出電圧値）を計測する電圧検出部３２と、前記検出電圧値及び所定の電圧閾値を比較し、グロープラグ１を短絡・非短絡を判定するオペアンプ３６とを備える。また、短絡検知装置３０は、前記電圧閾値を生成する閾値生成部３４を有し、閾値生成部３４は、グロープラグ１に対する初期通電期間において、第１電圧閾値を生成し、初期通電期間の経過後において、第１電圧閾値よりも電圧値の小さい第２電圧閾値を生成する。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
グロープラグに流れる電流値を計測する計測手段と、
前記計測手段によって計測された電流値、及び、所定の電流閾値を生成する閾値生成手段によって生成された前記電流閾値を比較し、前記グロープラグの短絡・非短絡を判定する短絡判定手段とを備えるグロープラグの短絡検知装置であって、
前記閾値生成手段は、
前記グロープラグへの初期通電期間において、前記電流閾値として第１電流閾値を生成するとともに、前記グロープラグへの初期通電期間経過後において、前記電流閾値として前記第１電流閾値よりも小さい第２電流閾値を生成することを特徴とするグロープラグの短絡検知装置。
【請求項２】
前記閾値生成手段は、前記グロープラグへの通電時間が予め設定された時間となったときに、生成する前記電流閾値を前記第１電流閾値から前記第２電流閾値へと変更することを特徴とする請求項１に記載のグロープラグの短絡検知装置。
【請求項３】
前記グロープラグに対する通電可否を決定するためのＰＷＭ信号を出力する通電信号出力手段を備え、
前記閾値生成手段は、前記ＰＷＭ信号に基づいて、生成する前記電流閾値を前記第１電流閾値から前記第２電流閾値へと変更することを特徴とする請求項１に記載のグロープラグの短絡検知装置。
【請求項４】
前記閾値生成手段は、前記電流閾値を３種類以上生成することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のグロープラグの短絡検知装置。
【請求項５】
グロープラグに流れる電流に基づく電圧値を計測する計測手段と、
前記計測手段によって計測された電圧値、及び、所定の電圧閾値を生成する閾値生成手段によって生成された前記電圧閾値を比較し、前記グロープラグの短絡・非短絡を判定する短絡判定手段とを備えるグロープラグの短絡検知装置であって、
前記閾値生成手段は、
前記グロープラグへの初期通電期間において、前記電圧閾値として第１電圧閾値を生成するとともに、前記グロープラグへの初期通電期間経過後において、前記電圧閾値として前記第１電圧閾値よりも小さい第２電圧閾値を生成することを特徴とするグロープラグの短絡検知装置。
【請求項６】
前記閾値生成手段は、前記グロープラグへの通電時間が予め設定された時間となったときに、生成する前記電圧閾値を前記第１電圧閾値から前記第２電圧閾値へと変更することを特徴とする請求項５に記載のグロープラグの短絡検知装置。
【請求項７】
前記グロープラグに対する通電可否を決定するためのＰＷＭ信号を出力する通電信号出力手段を備え、
前記閾値生成手段は、前記ＰＷＭ信号に基づいて、生成する前記電圧閾値を前記第１電圧閾値から前記第２電圧閾値へと変更することを特徴とする請求項５に記載のグロープラグの短絡検知装置。
【請求項８】
前記閾値生成手段は、前記電圧閾値を３種類以上生成することを特徴とする請求項５乃至７のいずれか１項に記載のグロープラグの短絡検知装置。
【請求項９】
前記計測手段は、前記グロープラグに直列的に接続されたシャント抵抗を備え、
前記シャント抵抗の両端の電位差に基づいて、前記グロープラグを流れる電流に基づく電圧値を計測することを特徴とする請求項５乃至８のいずれか１項に記載のグロープラグの短絡検知装置。
【請求項１０】
前記閾値生成手段は、
所定の第１の閾値生成用電源に対して一端が接続された第１の抵抗と、
前記第１の抵抗の他端に対して一端が接続され、他端が接地された第２の抵抗と、
前記第１の抵抗及び第２の抵抗間に一端が接続された第３の抵抗と、
前記第３の抵抗の他端にコレクタが接続されるとともに、所定の第２の閾値生成用電源にエミッタが接続されたトランジスタと、
当該トランジスタのベースに接続され、前記トランジスタのコレクタ及びエミッタ間の通電経路を開放・閉鎖するための閾値変更用信号を出力する閾値変更用信号出力手段とを備え、
前記閾値生成手段は、前記トランジスタのコレクタ及びエミッタ間の通電経路が閉鎖されることで、前記第１電圧閾値を生成するとともに、前記トランジスタのコレクタ及びエミッタ間の通電経路を開放されることで、前記第２電圧閾値を生成することを特徴とする請求項５乃至９のいずれか１項に記載のグロープラグの短絡検知装置。
【請求項１１】
請求項１乃至１０のいずれか１項に記載のグロープラグの短絡検知装置と、
前記グロープラグの短絡検知装置による短絡検知の対象となるグロープラグとを備えてなる発熱システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ディーゼルエンジンの予熱などに使用するグロープラグについての短絡を検知するための装置、及び、当該装置を備えてなる発熱システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ディーゼルエンジンの予熱などに使用するグロープラグとしては、一般に、先端部の閉じた金属製のチューブ内に、クロム（Ｃｒ）やアルミニウム（Ａｌ）等を含有する発熱コイルを封入したシースヒータを用いるものが知られている。
【０００３】
従来、グロープラグの発熱を制御する制御装置として、電源装置（バッテリ）からグロープラグに対する通電の可否を決定する信号を出力するための通電信号出力手段と、前記信号がゲートに入力された際に、バッテリからグロープラグへの通電経路を開放するためのＦＥＴとを備えたものが知られている（例えば、特許文献１等参照）。当該制御装置の動作について詳述すると、キースイッチがオン位置にされることによって、シースヒータの温度がエンジンを始動させるのに十分な第１目標温度に向けて上昇するように、前記通電可否決定手段が、通電を許可する信号を出力することで、ＦＥＴの通電経路が開放され、バッテリからグロープラグに対して電力が供給される。そして、シースヒータの温度が第１目標温度に到達した後は、所定時間（例えば、１８０秒間）に亘って、前記シースヒータの温度が第２目標温度を維持するようにグロープラグ（発熱コイル）への通電を制御する。より詳しくは、通電信号出力手段は、一周期における通電を許可する信号の幅（時間）を種々変更して出力することで、ＦＥＴの通電経路の開放時間を変更する。これにより、グロープラグへの電力供給量が制御（ＰＷＭ制御）され、ひいてはシースヒータの温度が第２目標温度となるように制御される。
【０００４】
ところで、熱膨張や機械的衝撃等によって、前記発熱コイルの基端部等が前記チューブと当接した状態となってしまう、すなわち、グロープラグが短絡してしまうことがある。ここで、グロープラグが短絡してしまうと、グロープラグの抵抗値が減少してしまうため、十分な発熱性能を発揮することができなくなってしまったり、ＦＥＴ等の電子部品に対して過電流が流れ、電子部品等の破損を招いてしまったりするおそれがある。従って、短絡に伴う影響を最小限に抑えるべく、グロープラグの短絡を速やかに検知可能な装置を設けることが必要となってくる。
【０００５】
ここで、グロープラグの短絡を検知する装置としては、通電開始時にグロープラグに流れる電流（突入電流）に基づいた所定の電流閾値を予め設定し、グロープラグに流れる電流（グロープラグ電流）が当該電流閾値を超えた場合に、グロープラグが短絡であると判定する装置が考えられる。
【特許文献１】特開２００４−２３２９０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、通電に伴い、発熱コイルの温度が上昇していくと、発熱コイルの抵抗値が増大していく。そのため、図７に示すように、グロープラグ電流が徐々に小さなものとなっていく。ここで、発熱コイルが高温となったことで、熱膨張等により発熱コイルの基端部側とチューブとが接触した場合（つまり、グロープラグが短絡した場合）には、上述の通りグロープラグに対して正常時（非短絡時）よりも大きな電流が流れることとなる。ところが、通電開始時の突入電流に基づいた前記電流閾値は比較的大きなものであるため、発熱コイルが高温となったときに短絡が生じ、同図の点線で示したように、グロープラグに流れる電流値が増大したとしても、当該電流値が前記電流閾値を超えることなく、グロープラグに短絡が発生していないものと判定されてしまうおそれがある。また、仮に発熱時間の経過とともに、発熱コイルとチューブとの当接部分が増大し、グロープラグに流れる電流が前記電流閾値を超えることになったとしても、短絡検知までに比較的長い時間を要することとなるため、シースヒータの温度上昇が不十分なものとなってしまったり、電子部品に対して比較的長期間に亘って過電流が流れてしまったりするおそれがある。
【０００７】
本発明は上記事情を鑑みてなされたものであり、その目的は、グロープラグの昇温状態に対応して電流閾値等を変更することで、グロープラグの短絡を精度よく、かつ、速やかに検知することができるグロープラグの短絡検知装置、及び、当該グロープラグの短絡検知装置を備えてなる発熱システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
以下、上記目的を解決するのに適した各構成につき、項分けして説明する。なお、必要に応じて対応する構成に特有の作用効果を付記する。
【０００９】
構成１．本構成のグロープラグの短絡検知装置は、グロープラグに流れる電流値を計測する計測手段と、
前記計測手段によって計測された電流値、及び、所定の電流閾値を生成する閾値生成手段によって生成された前記電流閾値を比較し、前記グロープラグの短絡・非短絡を判定する短絡判定手段とを備えるグロープラグの短絡検知装置であって、
前記閾値生成手段は、
前記グロープラグへの初期通電期間において、前記電流閾値として第１電流閾値を生成するとともに、前記グロープラグへの初期通電期間経過後において、前記電流閾値として前記第１電流閾値よりも小さい第２電流閾値を生成することを特徴とする。
【００１０】
尚、「初期通電期間」とあるのは、グロープラグに対する通電の開始時から所定時間が経過するまでの期間を意味するものであり、所定時間としては、例えば、シースヒータの温度が第１目標温度に到達するまでの時間等を挙げることができる。
【００１１】
上記構成１によれば、発熱コイルの抵抗値が比較的小さな初期通電期間においては、比較的大きな第１電流閾値を用いてグロープラグの短絡が判定されるとともに、発熱コイルの抵抗値が比較的大きな初期通電期間の経過後においては、比較的小さな第２電流閾値を用いてグロープラグの短絡が判定される。すなわち、グロープラグの昇温状態（抵抗値）に合わせた電流閾値を生成することによって、電流閾値と非短絡時におけるグロープラグ電流との電流差を比較的小さなものとすることができる。これにより、発熱コイルが高温のときであっても、短絡に伴うグロープラグ電流の増大をより確実に検知することができ、ひいては、発熱コイルの温度状態に関わらず、グロープラグの短絡を精度よく、かつ、速やかに検知することができる。
【００１２】
構成２．本構成のグロープラグの短絡検知装置は、上記構成１において、前記閾値生成手段は、前記グロープラグへの通電時間が予め設定された時間となったときに、生成する前記電流閾値を前記第１電流閾値から前記第２電流閾値へと変更することを特徴とする。
【００１３】
尚、「予め設定された時間」とあるのは、例えば、グロープラグを第１目標温度に到達させるのに要する時間として経験的に取得された時間等を挙げることができる。
【００１４】
上記構成２によれば、基本的には上記構成１と同様の作用効果が奏されることとなる。加えて、本構成２では、グロープラグへの通電時間が予め設定された時間となったときに、閾値生成手段によって生成される電流閾値が変更される。このため、例えば、発熱コイルの実際の温度に対応して電流閾値を変更する場合等に必要となる複雑な処理（例えば、グロープラグに供給された積算電力量の測定等）を要することなく、電流閾値を変更することができ、ひいては装置の複雑化やコストの増大等の不具合を抑制することができる。
【００１５】
構成３．本構成のグロープラグの短絡検知装置は、上記構成１において、前記グロープラグに対する通電可否を決定するためのＰＷＭ信号を出力する通電信号出力手段を備え、
前記閾値生成手段は、前記ＰＷＭ信号に基づいて、生成する前記電流閾値を前記第１電流閾値から前記第２電流閾値へと変更することを特徴とする。
【００１６】
上記構成３によれば、基本的には上記構成１と同様の作用効果が奏される。また、一般的にグロープラグは、一周期中における通電を許可する通電信号の幅（時間）を種々変更した信号（ＰＷＭ信号）に基づいて温度制御されるが、本構成３によれば、当該ＰＷＭ信号に基づいて電流閾値が変更される〔例えば、通電信号の幅が比較的大きいとき（急速昇温期間）には第１電流閾値が生成され、通電信号の幅が比較的小さいとき（温度を一定に維持するとき）においては、第２電流閾値が生成される〕。これにより、グロープラグの実温度を測定することなく、グロープラグの温度変化に対応した電流閾値を生成することができる。また、一般的に用いられるＰＷＭ信号に基づいて電流閾値を変更することから、電流閾値の変更タイミングを決定するための別途の装置を設ける必要がなく、装置の複雑化やコストの増大等を防止することができる。
【００１７】
構成４．本構成のグロープラグの短絡検知装置は、上記構成１乃至３において、前記閾値生成手段は、前記電流閾値を３種類以上生成することを特徴とする。
【００１８】
上記構成４によれば、閾値生成手段は、前記第１電流閾値及び第２電流閾値に加えて、第３、第４の電流閾値等、複数の電流閾値を生成することができる。これにより、電流閾値を多段階で変更することができるため、通電時間内のより多くの時間において、グロープラグ電流と電流閾値との電流差を比較的小さなものとすることができる。その結果、グロープラグの短絡をより速やかに、かつ、より一層精度よく検知することができる。
【００１９】
構成５．本構成のグロープラグの短絡検知装置は、グロープラグに流れる電流に基づく電圧値を計測する計測手段と、
前記計測手段によって計測された電圧値、及び、所定の電圧閾値を生成する閾値生成手段によって生成された前記電圧閾値を比較し、前記グロープラグの短絡・非短絡を判定する短絡判定手段とを備えるグロープラグの短絡検知装置であって、
前記閾値生成手段は、
前記グロープラグへの初期通電期間において、前記電圧閾値として第１電圧閾値を生成するとともに、前記グロープラグへの初期通電期間経過後において、前記電圧閾値として前記第１電圧閾値よりも小さい第２電圧閾値を生成することを特徴とする。
【００２０】
上記構成５のように、グロープラグに流れる電流に基づいた電圧値と、電圧閾値とを比較することでグロープラグの短絡を検知することとしてもよい。この場合においても、上記構成１等と同様に、グロープラグの短絡を精度よく、かつ、速やかに検知することができる。
【００２１】
構成６．本構成のグロープラグの短絡検知装置は、上記構成５において、前記閾値生成手段は、前記グロープラグへの通電時間が予め設定された時間となったときに、生成する前記電圧閾値を前記第１電圧閾値から前記第２電圧閾値へと変更することを特徴とする。
【００２２】
上記構成６によれば、上記構成２と同様の作用効果が奏されることとなる。
【００２３】
構成７．本構成のグロープラグの短絡検知装置は、上記構成５において、前記グロープラグに対する通電可否を決定するためのＰＷＭ信号を出力する通電信号出力手段を備え、
前記閾値生成手段は、前記ＰＷＭ信号に基づいて、生成する前記電圧閾値を前記第１電圧閾値から前記第２電圧閾値へと変更することを特徴とする。
【００２４】
上記構成７によれば、上記構成３と同様の作用効果が奏される。
【００２５】
構成８．本構成のグロープラグの短絡検知装置は、上記構成５乃至７のいずれかにおいて、前記閾値生成手段は、前記電圧閾値を３種類以上生成することを特徴とする。
【００２６】
上記構成８によれば、上記構成４と同様の作用効果が奏されることとなる。
【００２７】
構成９．本構成のグロープラグの短絡検知装置は、上記構成５乃至８のいずれかにおいて、前記計測手段は、前記グロープラグに直列的に接続されたシャント抵抗を備え、
前記シャント抵抗の両端の電位差に基づいて、前記グロープラグを流れる電流に基づく電圧値を計測することを特徴とする。
【００２８】
上記構成９によれば、グロープラグに流れる電流に基づく電圧値を比較的容易に計測することができる。
【００２９】
尚、グロープラグに対する供給電力の損失を極力抑制するという観点からは、シャント抵抗の抵抗値を極力小さなものとすることが好ましい。但し、シャント抵抗の抵抗値を小さくすると、シャント抵抗の両端の電位差も小さなものとなる。そのため、差動増幅器を設けることで、シャント抵抗両端の電位差を増幅するように構成することとしてもよい。
【００３０】
構成１０．本構成のグロープラグの短絡検知装置は、上記構成５乃至９のいずれかにおいて、前記閾値生成手段は、
所定の第１の閾値生成用電源に対して一端が接続された第１の抵抗と、
前記第１の抵抗の他端に対して一端が接続され、他端が接地された第２の抵抗と、
前記第１の抵抗及び第２の抵抗間に一端が接続された第３の抵抗と、
前記第３の抵抗の他端にコレクタが接続されるとともに、所定の第２の閾値生成用電源にエミッタが接続されたトランジスタと、
当該トランジスタのベースに接続され、前記トランジスタのコレクタ及びエミッタ間の通電経路を開放・閉鎖するための閾値変更用信号を出力する閾値変更用信号出力手段とを備え、
前記閾値生成手段は、前記トランジスタのコレクタ及びエミッタ間の通電経路が閉鎖されることで、前記第１電圧閾値を生成するとともに、前記トランジスタのコレクタ及びエミッタ間の通電経路を開放されることで、前記第２電圧閾値を生成することを特徴とする。
【００３１】
上記構成１０によれば、閾値生成手段が、トランジスタと、閾値変更用信号出力手段と、３つの抵抗と、２つの閾値変更用電源とを備えて構成されている。この場合には、閾値変更用信号を変更することのみによって、２つの電圧閾値を比較的容易に切り替えることができる。また、第１〜第３の抵抗の抵抗値を種々変更することで、電圧閾値を増減させることができる。すなわち、特段の困難性を伴うことなく、使用環境や使用条件に応じた適切な電圧閾値を比較的容易に設定することができる。
【００３２】
構成１１．上記構成１乃至１０のいずれかに記載のグロープラグの短絡検知装置と、
前記グロープラグの短絡検知装置による短絡検知の対象となるグロープラグとを備えてなる発熱システム。
【００３３】
上記構成１１のように、上記技術思想をグロープラグを備える発熱システムに具現化することとしてもよい。この場合には、基本的に上記構成１等と同様の作用効果が奏されることとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
以下に、一実施形態について図面を参照しつつ説明する。まず、グロープラグの制御装置２０によって通電制御されるグロープラグ１の構成について説明する。図１（ａ）は、シースヒータを具備してなるグロープラグの一例を示す一部破断正面図であり、図１（ｂ）はグロープラグ先端部の断面図である。
【００３５】
図１（ａ），（ｂ）に示すように、グロープラグ１は、筒状の主体金具２と、主体金具２に装着されたシースヒータ３とを備えている。
【００３６】
主体金具２は、軸線Ｃ１方向に貫通する軸孔４を有するとともに、その外周面には、ディーゼルエンジンへの取付用のねじ部５と、トルクレンチ等の工具を係合させるための断面六角形状の工具係合部６とが形成されている。
【００３７】
シースヒータ３は、チューブ７と中軸８とが軸線Ｃ１方向に一体化されて構成されている。
【００３８】
チューブ７は、鉄（Ｆｅ）又はニッケル（Ｎｉ）を主成分とする先端部が閉じた筒状チューブであり、前記チューブ７の後端は、中軸８との間で環状ゴム１７により封止されている。
【００３９】
加えて、前記チューブ７の内側には、チューブ７先端に接合される発熱コイル９と、当該発熱コイル９の後端に直列接続された制御コイル１０とが酸化マグネシウム（ＭｇＯ）粉末等の絶縁粉末１１とともに封入されている。但し、発熱コイル９は、その先端においてチューブ７と導通しているが、発熱コイル９及び制御コイル１０の外周面とチューブ７の内周面とは、絶縁粉末１１の介在により絶縁された状態となっている。
【００４０】
前記発熱コイル９は、例えば、Ｆｅ−クロム（Ｃｒ）−アルミニウム（Ａｌ）系合金からなる抵抗発熱線により構成されている。一方で、制御コイル１０は、発熱コイル９の材質よりも電気比抵抗の温度係数が大きい材質、例えばコバルト（Ｃｏ）−Ｎｉ−Ｆｅ系合金等に代表されるＣｏ又はＮｉを主成分とする抵抗発熱線により構成されている。これにより、制御コイル１０は、自身の発熱及び発熱コイル９からの発熱を受けることにより電気抵抗値を増大させ、発熱コイル９に対する電力供給量を制御する。従って、通電初期においては発熱コイル９には比較的大きな電力供給がなされ、発熱コイル９の温度は急速に上昇する。すると、その発熱により制御コイル１０が加熱されて電気抵抗値が増大し、発熱コイル９への電力供給が減少する。これにより、シースヒータ３の昇温特性は、通電初期に急速昇温した後、以降は制御コイル１０の働きにより電力供給が抑制されて温度が飽和する形となる。つまり、制御コイル１０の存在により、急速昇温性を高めつつ発熱コイル９の温度の過昇（オーバーシュート）も生じにくくすることができるようになっている。
【００４１】
加えて、チューブ７には、スウェージング加工等によって、その先端部に発熱コイル９等を収容する小径部７ａが形成されるとともに、その後端側において小径部７ａよりも径の大きい大径部７ｂが形成されている。そして、この大径部７ｂが、主体金具２の軸孔４に形成された小径部４ａに対し圧入接合されることにより、チューブ７が主体金具２の先端より突出した状態で保持される。
【００４２】
中軸８は、自身の先端がチューブ７内に挿入され、前記制御コイル１０の後端と電気的に接続されるとともに、主体金具２の軸孔４に挿通されている。中軸８の後端は主体金具２の後端から突出しており、この主体金具２の後端部においては、ゴム製等のＯリング１２、樹脂製等の絶縁ブッシュ１３、絶縁ブッシュ１３の脱落を防止するための押さえリング１４、及び、通電用のケーブル接続用のナット１５が先端側からこの順序で中軸８に嵌め込まれた構造となっている。
【００４３】
次に、本発明の特徴であるグロープラグ１の短絡検知装置３０を有するグロープラグ１の制御装置２０について説明する。
【００４４】
図２に示すように、制御装置２０は、グロープラグ１に対する電力の供給・非供給を切り替えるための供給切替装置４０と、グロープラグ１の短絡を検知するための短絡検知装置３０と、ＣＰＵを備えるＥＣＵ（電子制御ユニット）５０とを備えている。
【００４５】
前記供給切替装置４０は、通電信号出力手段としての通電信号出力部４２と、ＦＥＴ（電界効果コンデンサ）４４とを備えている。
【００４６】
前記通電信号出力部４２は、前記ＦＥＴ４４のゲートに接続されている。また、当該通電信号出力部４２は、前記ＥＣＵ５０によって制御されており、所定の出力電圧（例えば、１２Ｖ）を有する電源装置（バッテリ）ＶＢからグロープラグ１へと通電するタイミングを表すＰＷＭ信号を、前記ＦＥＴ４４のゲートに対して出力する。通電信号出力部４２の動作について詳述すると、当該通電信号出力部４２は、電源装置ＶＢからグロープラグ１へと電力を供給する場合には、ＰＷＭ信号としてＨｉｇｈ信号をＦＥＴ４４のゲートに出力する。一方で、電源装置ＶＢからグロープラグ１への電力供給を停止させる場合には、通電信号出力部４２は、ＰＷＭ信号としてＬｏｗ信号をＦＥＴ４４のゲートに出力する。尚、前記シースヒータ３の温度制御においては、一周期中のＨｉｇｈ信号の幅を変更することでグロープラグ１への通電量を制御する、いわゆるＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ−Ｗｉｄｔｈ−Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）制御が行われるようになっている。
【００４７】
また、前記ＦＥＴ４４は、ソースが前記電源装置ＶＢに接続されるとともに、ドレインが後述するシャント抵抗３２２を介してグロープラグ１に接続されている。加えて、ＦＥＴ４４のゲートにＰＷＭ信号としてＨｉｇｈ信号が入力されるとソース及びドレイン間の通電経路が開放され、電源装置ＶＢからグロープラグ１に対して電力が供給される。一方で、ＦＥＴ４４のゲートに対してＰＷＭ信号としてＬｏｗ信号が入力されると、前記ソース及びドレイン間の通電経路が閉鎖され、電源装置ＶＢからグロープラグ１に対する電力の供給が停止される。
【００４８】
次いで、本発明の特徴であるグロープラグ１の短絡検知装置３０について詳述する。
【００４９】
前記短絡検知装置３０は、計測手段としての電圧検出部３２と、閾値生成手段としての閾値生成部３４と、短絡判定手段としてのオペアンプ３６とを備えている。
【００５０】
前記電圧検出部３２は、所定の低抵抗値を有するシャント抵抗３２２と、差動増幅器３２４とを備えている。前記シャント抵抗３２２は、その一端が前記ＦＥＴ４４のドレインに接続され、その他端が前記グロープラグ１に接続されている。また、シャント抵抗３２２の両端部の電位差が前記差動増幅器３２４によって増幅され、前記オペアンプ３６の一端に対して出力されるようになっている。すなわち、電圧検出部３２は、グロープラグ１に流れる電流に基づいた電圧値（検出電圧値）を検出（測定）し、当該検出電圧値をオペアンプ３６に対して出力するようになっている。
【００５１】
また、前記閾値生成部３４は、閾値変更用信号出力手段としての信号出力部３４２、トランジスタ３４４、第１の抵抗Ｔ１、第２の抵抗Ｔ２、第３の抵抗Ｔ３、及び、所定の出力電圧（例えば、ＶA）を有する閾値生成用電源ＶＤＤを備えている。
【００５２】
前記信号出力部３４２は、前記トランジスタ３４４のベースに対して接続されている。また、当該信号出力部３４２は、前記ＥＣＵ５０によって制御されており、閾値変更用信号を前記トランジスタ３４４に対して出力する。詳述すると、信号出力部３４２は、シースヒータ３の温度をエンジンを始動させるのに十分な第１目標温度とするために要する時間として予め設定された時間（以下、「急速昇温期間」という）の間、閾値変更用信号としてＬｏｗ信号を前記トランジスタ３４４に対して出力する。一方で、前記予め設定された時間の経過後から所定時間の間（すなわち、前記シースヒータ３の温度を所定の第２目標温度に維持する時間；以下、「温度安定化期間」という）、前記信号出力部３４２は、閾値変更用信号としてＨｉｇｈ信号をトランジスタ３４４に出力する。
【００５３】
前記トランジスタ３４４は、エミッタが前記閾値生成用電源ＶＤＤに接続されるとともに、コレクタが前記第３の抵抗Ｔ３の一端に対して接続されている。また、トランジスタ３４４は、自身のベースに入力される信号出力部３４２からの閾値変更用信号に基づいて、コレクタ及びエミッタ間の通電経路を開放或いは閉鎖する。より詳しくは、閾値変更用信号がＬｏｗ信号である場合には、コレクタ及びエミッタ間の通電経路が閉鎖され、一方で、閾値変更用信号がＨｉｇｈ信号である場合には、コレクタ及びエミッタ間の通電経路が開放される。
【００５４】
加えて、前記第１の抵抗Ｔ１及び第２の抵抗Ｔ２は、それぞれ所定の抵抗値（例えば、ＲT1、ＲT2）を有しており、両者の一端同士が接続されている。また、第１の抵抗Ｔ１の他端は前記閾値生成用電源ＶＤＤに接続されており、第２の抵抗Ｔ２の他端は接地されている。加えて、所定の抵抗値（例えば、ＲT3）を有する前記第３の抵抗Ｔ３は、その他端が、第１の抵抗Ｔ１及び第２の抵抗Ｔ２の間に接続されている。さらに、前記オペアンプ３６の他端が、第１の抵抗Ｔ１及び第２の抵抗Ｔ２の間に接続されている。
【００５５】
ここで、閾値生成部３４の動作について詳述すると、信号出力部３４２から閾値変更用信号としてＬｏｗ信号が出力されると、トランジスタ３４２のコレクタ及びエミッタ間の通電経路が開放され、前記オペアンプ３６の他端に対して、所定の第１電圧閾値が出力される〔本実施形態において、第１電圧閾値とは、ＲT2／[ＲT1・ＲT3／（ＲT1＋ＲT3）＋ＲT2]×ＶAの式で表される値となる〕。尚、第１電圧閾値は、電源装置ＶＢから正常な（非短絡状態の）グロープラグ１に対して電力が供給された際にグロープラグ１に流れ得る最大電流（突入電流）と等しい電流を前記シャント抵抗３２２に流したときに、前記差動増幅器３２４から出力される電圧値よりも所定値だけ大きな値となるように設定されている。
【００５６】
閾値生成部３４の動作説明に戻り、信号出力部３４２から閾値変更用信号としてＨｉｇｈ信号が出力されると、トランジスタ３４４のコレクタ及びエミッタ間の通電経路が閉鎖される。これにより、オペアンプ３６の他端に対して、所定の第２電圧閾値が出力される〔本実施形態において、第２電圧閾値とは、ＲT2／（ＲT1＋ＲT2）×ＶAの式で表される値となる〕。尚、第２電圧閾値は、シースヒータ３を第２目標温度に維持する段階（温度安定化期間）において、電源装置ＶＢから正常な（非短絡状態の）グロープラグ１に対して電力が供給された際にグロープラグ１に流れ得る最大電流と等しい電流を前記シャント抵抗３２２に流したときに、前記差動増幅器３２４から出力される電圧値よりも所定値だけ大きな値となるように設定されている。また、急速昇温期間におけるグロープラグ１の抵抗値は比較的小さいため、突入電流は比較的大きなものとなり、一方で、温度安定化期間におけるグロープラグ１の抵抗値は比較的大きいため、正常なグロープラグ１に対して流れ得る最大電流は比較的小さなものとなる。そのため、前記第２電圧閾値は、前記第１電圧閾値よりも小さな値が設定されることとなる。
【００５７】
前記オペアンプ３６は、電圧検出部３２によって検出された検出電圧値、及び、前記閾値生成部３４から出力された第１電圧閾値又は第２電圧閾値を比較し、判定結果を示す判定結果信号をＥＣＵ５０に対して出力する。より詳しくは、検出電圧値が前記閾値生成部３４で生成された電圧閾値以下である場合には、グロープラグ１に短絡が生じていないものと判定され、判定結果信号としてＬｏｗ信号がＥＣＵ５０に対して出力される。一方で、検出電圧値が電圧閾値を超える場合には、グロープラグ１に短絡が生じているものと判定され、判定結果信号としてＨｉｇｈ信号がＥＣＵ５０に出力される。
【００５８】
加えて、前記ＥＣＵ５０は、グロープラグ１に短絡が生じていると判定された場合（オペアンプ３６から判定結果信号としてＨｉｇｈ信号が入力された場合）には、前記通電信号出力部４２を制御し、ＰＷＭ信号のＨｉｇｈ信号をＬｏｗ信号へと切り替えるようになっている。これにより、グロープラグ１に短絡が生じた場合には、グロープラグ１への電力供給が停止される。
【００５９】
次いで、上述した短絡判定装置３０について、グロープラグ１が正常（非短絡状態）である場合と、グロープラグ１が短絡している場合とに場合分けして説明する。尚、通電信号出力部４２からＰＷＭ信号としてＬｏｗ信号が出力されている場合には、グロープラグ１に対して電力は供給されていない。そのため、電圧検出部３２によって検出される検出電圧値は必然的に電圧閾値よりも小さなものとなり、オペアンプ３６からは判定結果信号としてのＬｏｗ信号が出力される。従って、以降においては、通電信号出力部４２からＰＷＭ信号としてＨｉｇｈ信号が出力されていることとして説明する。
【００６０】
初めに、グロープラグ１が正常（非短絡状態）である場合について説明する。
【００６１】
グロープラグ１の急速昇温期間においては、信号出力部３４２から、閾値変更用信号としてのＬｏｗ信号が出力される。このため、前記トランジスタ３４４のコレクタ及びエミッタ間の通電経路が開放され、図３に示すように、オペアンプ３６に対して比較的大きな第１電圧閾値が入力される。一方で、電圧検出部３２によって、グロープラグ１に流れる電流に基づいた検出電圧値が検出され、当該検出電圧値がオペアンプ３６に対して入力される〔尚、シースヒータ３（発熱コイル９）の温度上昇によって、発熱コイル９の抵抗値が増大していくことに伴い、前記検出電圧値は徐々に減少していくこととなる〕。そして、前記オペアンプ３６によって、入力された検出電圧値及び第１電圧閾値が比較される。ここで、検出電圧値が第１電圧閾値以下となっているため、グロープラグ１が正常であると判定され、ＥＣＵ５０に対して判定結果信号としてＬｏｗ信号が出力される。
【００６２】
次いで、急速昇温期間の経過後の温度安定化期間においては、信号出力部３４２から、閾値変更用信号としてのＨｉｇｈ信号が出力される。このため、前記トランジスタ３４４のコレクタ及びエミッタ間の通電経路が閉鎖され、オペアンプ３６に対して前記第２電圧閾値が入力される。一方で、電圧検出部３２によって、グロープラグ１に流れる電流に基づいた検出電圧値が検出され、当該検出電圧値がオペアンプ３６に対して入力される（尚、温度安定化期間においては、シースヒータ３の温度は略一定に維持されるため、発熱コイル９の抵抗値はほとんど変化せず、ひいてはオペアンプ３６に対して、略一定の検出電圧値が入力されることとなる）。そして、前記オペアンプ３６によって、入力された検出電圧値及び第２電圧閾値が比較される。ここで、検出電圧値が前記第２電圧閾値以下であるため、グロープラグ１が正常であると判定され、ＥＣＵ５０に対して判定結果信号としてＬｏｗ信号が出力される。
【００６３】
次に、グロープラグ１が短絡している場合について説明する。尚、グロープラグ１が短絡している場合としては、グロープラグ１がエンジン始動時から短絡状態にある場合と、温度安定化期間（エンジン内が比較的高温である時）に、短絡状態に至る場合とを挙げることができる。そこで、以降においては、グロープラグ１がエンジン始動時から短絡状態にある場合と、温度安定化期間にグロープラグ１が短絡状態となる場合とに場合分けをして説明する。
【００６４】
まず、グロープラグ１がエンジン始動時から短絡状態にある場合について説明する。急速昇温期間においては、信号出力部３４２から閾値変更用信号としてのＬｏｗ信号が出力され、オペアンプ３６に対して第１電圧閾値が入力される。一方で、電圧検出部３４２によって、グロープラグ１に流れる電流に基づいた検出電圧値が検出され、当該検出電圧値がオペアンプ３６に対して入力される。尚、グロープラグ１は当初から短絡状態にあるため、グロープラグ１には、正常時のグロープラグ１に流れ得る電流の最大値よりも大きな突入電流が流れ、図４に示すように、前記第１電圧閾値を超える検出電圧値が検出されることとなる。前記オペアンプ３６は、入力された検出電圧値及び第１電圧閾値を比較し、検出電圧値が第１電圧閾値を超えているため、グロープラグ１が短絡状態にあると判定し、判定結果信号としてのＨｉｇｈ信号をＥＣＵ５０に対して出力する。Ｈｉｇｈ信号が入力されたＥＣＵ５０は、通電信号出力部３４２を制御して、通電信号をＨｉｇｈ信号からＬｏｗ信号へと変更する。これにより、グロープラグ１に対する電力の供給が停止されることとなる。
【００６５】
次いで、温度安定化期間においてグロープラグ１が短絡状態となる場合について説明する。急速昇温期間においては、上述したグロープラグ１が正常である場合と同様、図５に示すように、検出電圧値が第１電圧閾値以下となるため、オペアンプ３６によってグロープラグ１は正常であると判定される。一方で、温度安定化期間においては、発熱コイル９の熱膨張等により、発熱コイル９とチューブ７との接触部分が増大していき、グロープラグ１の抵抗値が通常時よりも低下する。このため、グロープラグ１に流れる電流値が増大し、ひいては検出電圧値が増大する。そして、検出電圧値が第２電圧閾値を超えたとき、オペアンプ３６によってグロープラグ１が短絡状態にあると判定され、判定結果信号としてＨｉｇｈ信号がＥＣＵ５０に対して出力される。Ｈｉｇｈ信号が入力されたＥＣＵ５０は、通電信号出力部４２から出力される通電信号をＨｉｇｈ信号からＬｏｗ信号へと変更し、グロープラグ１に対する電力の供給が停止される。
【００６６】
以上詳述したように、本実施形態における短絡検知装置３０によれば、発熱コイル９の抵抗値が比較的小さな初期通電期間においては、比較的大きな第１電圧閾値を用いてグロープラグ１の短絡が判定されるとともに、発熱コイル９の抵抗値が比較的大きな初期通電期間の経過後においては、比較的小さな第２電圧閾値を用いてグロープラグ１の短絡が判定される。すなわち、グロープラグ１の昇温状態（抵抗値）に合わせた電圧閾値を生成することによって、電圧閾値と非短絡時における検出電圧値との電圧差を比較的小さなものとすることができる。これにより、発熱コイル９が高温のときであっても、短絡に伴う検出電圧値の増大をより確実に検知することができ、ひいては、発熱コイル９の温度状態に関わらず、グロープラグ１の短絡を精度よく、かつ、速やかに検知することができる。
【００６７】
また、本実施形態では、グロープラグ１への通電時間が予め設定された時間となったときに、閾値生成手段によって生成される電圧閾値が変更される。このため、例えば、発熱コイル１の実際の温度に対応して電圧閾値を変更する場合等に必要となる複雑な処理（例えば、グロープラグに供給された積算電力量の測定等）を要することなく、電圧閾値を変更することができ、ひいては装置の複雑化やコストの増大等の不具合を抑制することができる。
【００６８】
加えて、閾値生成部３４が、トランジスタ３４４と、信号出力部３４２と、３つの抵抗Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３と、閾値生成用電源ＶＤＤとを備えて構成されている。この場合には、信号出力部から出力される閾値変更用信号を変更することのみによって、２つの電圧閾値を比較的容易に切り替えることができる。また、第１〜第３の抵抗Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３の抵抗値を種々変更することで、電圧閾値を増減させることができる。すなわち、特段の困難性を伴うことなく、使用環境や使用条件に応じた適切な電圧閾値を比較的容易に設定することができる。
【００６９】
尚、上記実施形態の記載内容に限定されず、例えば次のように実施してもよい。勿論、以下において例示しない他の応用例、変更例も当然可能である。
【００７０】
（ａ）上記実施形態では、短絡検知装置３０は、発熱コイル９を有するグロープラグ１（メタルグロープラグ）の短絡を検知するように構成されているが、短絡検知装置３０による短絡検知の対象は、メタルグロープラグに限定されるものではない。従って、短絡検知装置３０が、セラミックヒータを有するセラミックグロープラグの短絡を検知するように構成することとしてもよい。但し、セラミックグロープラグについては、発熱コイルのような熱膨張等に伴う短絡といった事態が発生しにくい。そのため、短絡検知装置３０は、メタルグロープラグを短絡検知の対象とする際に特に有意である。
【００７１】
（ｂ）上記実施形態では、閾値生成部３４によって、予め設定された時間（急速昇温期間）の間、第１電圧閾値が生成され、急速昇温期間の経過後の所定時間（温度安定化期間）の間、第２電圧閾値が生成されている。つまり、グロープラグ１への通電時間が予め設定された時間となったときに、電圧閾値が変更されることとなっているが、電圧閾値の変更タイミングはこれに限定されるものではない。従って、例えば、通電信号における１周期中のＨｉｇｈ信号の幅が所定の幅以下となったときに電圧閾値を変更することとしてもよい。また、グロープラグ１に対して供給された電力積算量が予め設定された所定値となった場合に電圧閾値を変更することとしてもよい。
【００７２】
（ｃ）上記実施形態では、第１電圧閾値及び第２電圧閾値の２種類の電圧閾値を用いることとしているが、例えば、図６に示すように、前記両電圧閾値に加え、第３電圧閾値を用いる等、３種類以上の電圧閾値を用いることとしてもよい。この場合には、電圧閾値を多段階で変更することができるため、通電時間内のより多くの時間において、グロープラグ電流と電圧閾値との電圧差を比較的小さなものとすることができる。その結果、グロープラグ１の短絡をより速やかに、かつ、より一層精度よく検知することができる。
【００７３】
（ｄ）上記実施形態では、グロープラグ１に流れる電流に基づいて検出された検出電圧値を用いることで、グロープラグ１の短絡判定を行うこととしている。つまり、短絡判定における比較対象が電圧値となっている。これに対して、グロープラグ１に流れる電流を検出し、当該電流と２種類以上の電流閾値とを比較することでグロープラグ１の短絡を検知することとしてもよい。すなわち、短絡判定の比較対照を電流値としてもよい。
【００７４】
（ｅ）上記実施形態では、閾値生成部３４が設けられるとともに、当該閾値生成部３４によって生成された電圧閾値と検出電圧値とがオペアンプ３６によって比較されることで短絡判定が行われている。これに対して、前記検出電圧値をそのままＥＣＵ５０に対して入力するとともに、前記ＥＣＵ５０が電圧閾値を（仮想的に）生成し、当該ＥＣＵ５０によって、生成された電圧閾値と検出電圧値とが比較され短絡判定が行われることとしてもよい。すなわち、ＥＣＵ５０が、閾値生成部３４及びオペアンプ３６の機能を内包するように構成することとしてもよい。
【００７５】
（ｆ）グロープラグ１の形状等は上記実施形態に限定されるものではなく、例えば、チューブ７は、大径部７ｂが省略され、その外径が略一定のストレート形態のものであってもよい。また、主体金具２の軸孔４の小径部４ａを省略し、軸線方向にストレート形態となった軸孔４にチューブ７が圧入される構成としてもよい。
【００７６】
（ｇ）また、制御コイル１０を省略し、発熱コイル９の後端を直接中軸８に接合することとしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】（ａ）は、本実施形態のグロープラグの一部破断正面図であり、（ｂ）は、グロープラグ先端部の部分拡大断面図である。
【図２】グロープラグの制御装置の構成を示すブロック図である。
【図３】非短絡状態にあるグロープラグについて、電圧閾値と検出電圧値との関係を示すグラフである。
【図４】エンジン始動時から短絡状態にあるグロープラグについて、電圧閾値と検出電圧値との関係を示すグラフである。
【図５】エンジン始動後に短絡状態に至ったグロープラグについて、電圧閾値と検出電圧値との関係を示すグラフである。
【図６】他の実施形態における複数の電圧閾値等を示すグラフである。
【図７】従来技術における電流閾値とスパークプラグ電流との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００７８】
１…グロープラグ、３０…短絡検知装置、３２…計測手段としての電圧検出部、３４…閾値生成手段としての閾値生成部、３６…短絡判定手段としてのオペアンプ、４２…通電信号出力手段としての通電信号出力部、３２２…シャント抵抗、３４２…閾値変更用信号出力手段としての信号出力部、３４４…トランジスタ、Ｔ１…第１の抵抗、Ｔ２…第２の抵抗、Ｔ３…第３の抵抗、ＶＤＤ…閾値生成用電源。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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