(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸線方向に延びるセラミック製の基体と、前記基体に埋設され、通電によって自身の先端付近が発熱する発熱体と、を有するヒータと、
前記発熱体の前記先端付近を含む前記ヒータの先端側を露出させた状態で前記ヒータを保持し、内燃機関に取り付けられる際にシリンダブロックに接触するハウジングと、を備え、
前記内燃機関の燃焼室内で発生するイオンに基づくイオン電流を測定するための検知部として機能するグロープラグであって、
前記発熱体の発熱時に前記基体の外表面において最高温度を呈する位置から、前記基体と前記ハウジングとが接触する部位のうち最も先端の位置までの前記軸線方向の距離は、７ｍｍ以上であり、
検出対象となる前記イオン電流が流れる導電体を前記基体の内部に埋設したこと
を特徴とするグロープラグ。
【請求項２】
前記導電体は、前記発熱体と隔離した状態で前記基体に埋設されると共に前記発熱体の前記先端付近から前記軸線方向に沿って後端側に延び、自身を流れる電流値に基づきイオン電流が測定される電極、又は発熱用の電流とは別に自身を流れる電流値に基づきイオン電流が測定される前記発熱体であること
を特徴とする請求項１に記載のグロープラグ。
【請求項３】
軸線方向に延びるセラミック製の基体と、前記基体に埋設され、通電によって自身の先端付近が発熱する発熱体と、前記発熱体と隔離した状態で前記基体に埋設され、前記発熱体の前記先端付近から前記軸線方向に沿って後端側に延びる電極と、を有するヒータと、
前記発熱体の前記先端付近を含む前記ヒータの先端側を露出させた状態で前記ヒータを保持し、内燃機関に取り付けられる際にシリンダブロックに接触するハウジングと、を備え、
前記電極と前記発熱体との間の前記基体の電気抵抗値に基づき、外部装置によって前記基体の温度が推定されるグロープラグであって、
前記発熱体の発熱時に前記基体の外表面において最高温度を呈する位置から、前記基体と前記ハウジングとが接触する部位のうち最も先端の位置までの前記軸線方向の距離は、７ｍｍ以上であり、
前記発熱体及び前記電極を前記基体の内部に埋設したこと
を特徴とするグロープラグ。
【請求項４】
前記軸線方向の距離は、１０ｍｍ以上である
ことを特徴とする請求項１から請求項３までの何れか一項に記載のグロープラグ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、グロープラグに関する。
【背景技術】
【０００２】
グロープラグは、圧縮着火方式による内燃機関（例えばディーゼルエンジン等）の補助熱源として用いられるヒータである。このグロープラグに、燃焼室内に発生したイオンに基づくイオン電流を測定するための機能を追加することができる。イオン電流の電流値（以下「イオン電流値」ともいう）を測定すると、燃焼室内における燃料の燃焼状態が推定できる。イオン電流値の測定を実現するために、発熱体とは別の導電体を、セラミック製の基体に埋設したグロープラグの構成が知られている。この構成の場合、導電体と接地電位（シリンダブロック）との間に電圧を印加することで、基体を介して導電体にイオン電流が流れる（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３６０５９６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記先行技術の場合、導電体に接続したリード線で導電体に流れる電流をグロープラグの外部に取り出し、グロープラグの外部で電流値を測定する。これは、導電体を流れる電流値が、イオン電流値と同じであることを前提としている。しかし実際には、導電体をシリンダブロックに対して完全に絶縁することは困難であるため、導電体を流れる電流の一部は、リード線でグロープラグの外部に取り出される前に、基体及びハウジングを介してシリンダブロックにリークしてしまう。よって、グロープラグの外部で測定される電流値は、実際のイオン電流値よりも大きく出力される。このため、従来技術では、イオン電流値を正確に測定できない虞があった。このような課題は、上記導電体を用いないでイオン電流を測定する場合や上記導電体を流れる電流値に基づくイオン電流以外の他の測定にも共通であった。本発明は、上記先行技術に鑑み、基体及びハウジングを介してシリンダブロックにリークする電流を減少させることを解決課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上記課題を解決するためのものであり、以下の形態として実現できる。
【０００６】
（１）本発明の一形態によれば、軸線方向に延びるセラミック製の基体と、前記基体に埋設され、通電によって自身の先端付近が発熱する発熱体と、を有するヒータと；前記発熱体の前記先端付近を含む前記ヒータの先端側を露出させた状態で前記ヒータを保持し、内燃機関に取り付けられる際にシリンダブロックに接触するハウジングと、を備え；前記内燃機関の燃焼室内で発生するイオンに基づくイオン電流を測定するための検知部として機能するグロープラグが提供される。このグロープラグは；前記発熱体の発熱時に前記基体の外表面において最高温度を呈する位置から、前記基体と前記ハウジングとが接触する部位のうち最も先端の位置までの前記軸線方向の距離が、７ｍｍ以上であることを特徴とする。基体はセラミック製なので、基体の電気抵抗値は温度に対して強く依存し、基体における低温の部位ほど電気抵抗値が大きくなる。よって、基体において、最高温度を呈する部位から離れれば離れるほど、基体の電気抵抗値が大きくなる。上記の軸線方向の距離が７ｍｍ以上離れた部位は、基体の温度が最高温度を呈する部位よりも充分に小さくなり、基体の電気抵抗値が先端付近に比べて充分に大きくなる。そこで本発明では、発熱体の発熱時に基体の電気抵抗値が充分に大きくなった部位において、基体とハウジングとが接触する構成にすることにより、イオン電流測定時に基体及びハウジングを介してシリンダブロックにリークする電流を減少させることができる。ひいては、イオン電流値の測定精度を向上させることができる。
【０００７】
（２）上記形態において、前記ヒータは、前記発熱体と隔離した状態で前記基体に埋設されると共に前記発熱体の前記先端付近から前記軸線方向に沿って後端側に延び、自身を流れる電流値に基づきイオン電流が測定される導電体を有してもよい。この形態によれば、導電体を利用した手法によってイオン電流を測定できる。
【０００８】
（３）本発明の他の形態によれば、軸線方向に延びるセラミック製の基体と、前記基体に埋設され、通電によって自身の先端付近が発熱する発熱体と、前記発熱体と隔離した状態で前記基体に埋設され、前記発熱体の前記先端付近から前記軸線方向に沿って後端側に延びる導電体と、を有するヒータと；前記発熱体の前記先端付近を含む前記ヒータの先端側を露出させた状態で前記ヒータを保持し、内燃機関に取り付けられる際にシリンダブロックに接触するハウジングと、を備え；前記導電体と前記発熱体との間の前記基体の電気抵抗値に基づき、外部装置によって前記基体の温度が推定されるグロープラグが提供される。このグロープラグは；前記発熱体の発熱時に前記基体の外表面において最高温度を呈する位置から、前記基体と前記ハウジングとが接触する部位のうち最も先端の位置までの前記軸線方向の距離が、７ｍｍ以上であることを特徴とする。この形態においても、基体の電気抵抗値の測定時に、導電体から基体及びハウジングを介してシリンダブロックにリークする電流を減少させることができる。この結果、導電体と発熱体との間の基体の電気抵抗値を安定的に測定でき、ひいてはグロープラグの温度推定の精度を向上させることができる。
【０００９】
（４）上記形態において、前記軸線方向の距離は、１０ｍｍ以上でもよい。基体及びハウジングを介してシリンダブロックにリークする電流を更に減少させることができる。
【００１０】
本発明は、上記以外の種々の形態で実現できる。例えば、上記グロープラグの製造方法等の形態で実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】イオン電流測定装置の概略構成図。
【図２】グロープラグの部分断面図。
【図３】グロープラグの先端付近の断面図。
【図４】イオン電流測定処理を示すフローチャート。
【図５】電流値の時間変動を例示するグラフ。
【図６】基体の表面温度と基体の先端からの距離との関係の一例を示すグラフ。
【図７】第１基体抵抗値と基体の最高表面温度との関係を概略的に示すグラフ。
【図８】イオン電流測定装置の概略構成図（実施形態２）。
【図９】グロープラグの先端付近の断面図（実施形態２）。
【図１０】グロープラグの先端付近の断面図（実施形態３）。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
実施形態１を説明する。図１は、イオン電流測定装置１００の概略構成を示す。イオン電流測定装置１００は、ディーゼルエンジン車に搭載され、ディーゼルエンジンの燃焼室内に発生したイオンに基づくイオン電流値を測定する。さらに、イオン電流測定装置１００は、燃焼室内を加熱する。この加熱は、インジェクタ４５９から噴射された燃料の着火を補助するために実行される。さらに、イオン電流測定装置１００は、この加熱のために、グロープラグ１の表面温度を推定する。
【００１３】
イオン電流測定装置１００は、グロープラグ１と、制御部５０と、を備える。グロープラグ１は、セラミックグロープラグである。グロープラグ１は、図１に示すように、シリンダブロック４５に対して、ハウジング４の雄ねじ部を螺合することにより装着する。これにより、グロープラグ１の先端部が、シリンダブロック４５の燃焼室に露出した状態で装着される。
【００１４】
制御部５０は、ＥＣＵ５２と、グローリレー５３と、バッテリ５４と、グローリレー５３１と、を備える。グローリレー５３は、バッテリ５４の正極と、グロープラグ１に備えられた外部リード線２３３との間に配置される。
【００１５】
バッテリ５４の負極は、グローリレー５３１を介して、シリンダブロック４５に接続されている。グローリレー５３がオンの場合、バッテリ５４の負極がシリンダブロック４５に導通する。シリンダブロック４５の電位は接地電位であるので、グローリレー５３１がオンの場合、バッテリ５４の負極は接地される。
【００１６】
ＥＣＵ５２は、バッテリ５４の電力を、グロープラグ１に備えられた外部リード線２３３を介して給電することで、グロープラグ１を発熱させる。ＥＣＵ５２は、グローリレー５３のオン時間とオフ時間との割合を制御することで、グロープラグ１の発熱を制御する。グローリレー５３１は、加熱が実行される間は常にオンにされ、加熱が停止された場合にオフにされる。
【００１７】
制御部５０は、さらに、直流電源５１と、リレー５５と、抵抗５２１と、電位差計５２２と、を備える。リレー５５は、抵抗５２１と、グロープラグ１に備えられた外部リード線３３３との間に配置される。リレー５５は、直流電源５１からグロープラグ１への給電のオン、オフをスイッチングするためのものである。
【００１８】
直流電源５１の負極は、シリンダブロック４５に接続されることで、接地されている。抵抗５２１は、直流電源５１の正極側に配置されている。電位差計５２２は、抵抗５２１において降下する電圧値（降下電圧）を測定する。ＥＣＵ５２は、これらの回路構成を用い、グロープラグ１を検知部として利用することで、イオン電流値を測定する。
【００１９】
図２は、グロープラグ１の部分断面図である。図３は、グロープラグ１の先端付近の断面図であり、シリンダブロック４５に取り付けられた状態を示す。以下、図２、図３を参照して説明する。
【００２０】
グロープラグ１は、図２に示すように、ハウジング４と、ヒータ１０と、端子部２３と、端子部３１と、内部リード線３３と、内部リード線２３１と、接続端子２３２と、外部リード線２３３と、接続端子３３２と、外部リード線３３３と、ゴムブッシュ４２１と、を備える。これらの部材は、グロープラグ１の軸線Ｏに沿って組み付けられている。なお、本明細書では、グロープラグ１におけるヒータ１０側を「先端側」と呼び、その反対側を「後端側」と呼ぶ。
【００２１】
図２に示すように、ハウジング４は、外筒４１と、保護筒４２と、主体金具４７と、を有する。保護筒４２は、軸線Ｏに沿って延びる略円筒形状の部材であり、先端側および後端側に開口部を有する。保護筒４２の先端側開口部は、主体金具４７の後端に装着されている。保護筒４２の後端側開口部には、ゴムブッシュ４２１が挿入されている。ゴムブッシュ４２１は、ゴム製の円柱部材である。ゴムブッシュ４２１が保護筒４２に挿入されることで、ゴムブッシュ４２１よりも先端側が封止される。外筒４１は、金属製であり、保護筒４２の先端側に配置される。外筒４１は、ヒータ１０を固定するために、基体１１に接触している。主体金具４７には、雄ねじ部４３が設けられている。雄ねじ部４３は、エンジンのシリンダブロック４５へ装着するために用いられる。
【００２２】
図３に示すように、ヒータ１０は、半球状の先端部を有し、軸線Ｏに沿って延びる略棒状の部材である。ヒータ１０は、ハウジング４内に、外筒４１を介して固定されている。外筒４１は、金属製であり、リング形状の部材である。ヒータ１０は、通電発熱体２と、電極３と、基体１１と、一対のリード線２１、２２と、を有する。通電発熱体２、電極３及びリード線２１、２２は、基体１１内に埋設されて保持される。基体１１は、Ｓｉ3Ｎ4（窒化ケイ素）を主成分として含有するセラミックで形成される。
【００２３】
図２に示すように、外部リード線２３３、３３３は、ゴムブッシュ４２１を貫通し、グロープラグ１の内部に通じている。外部リード線２３３は、接続端子２３２と内部リード線２３１とを介して、端子部２３に接続されている。端子部２３は、ハウジング４の内周面との隙間が設けられた状態で、基体１１の外周面に配置される。端子部２３は、後述するように、ヒータ１０を介して、ハウジング４に導通している。ハウジング４は、先述したようにシリンダブロック４５に固定されることで、接地電位のシリンダブロック４５に導通している。シリンダブロック４５は、先述したように、バッテリ５４の負極に接続されている。よって、グローリレー５３，５３１がオンになると、閉回路が形成される。
【００２４】
図３に示すように、端子部２３には、リード線２１が接続される。リード線２１は、基体１１の内部を通り、Ｕ字形状を有する通電発熱体２の一端に接続される。通電発熱体２の他端は、リード線２２を介し、外筒４１に接続される。よって、グローリレー５３，５３１がオンになると、バッテリ５４の電圧が通電発熱体２に印加され、基体１１の内部に埋設された通電発熱体２を電流が流れる。通電発熱体２は、基体１１内に埋設されると共に軸線Ｏに沿って配置される。通電発熱体２は、基体１１よりも電気抵抗値が小さいセラミックで形成され、通電されると先端付近が発熱する。
【００２５】
次に、先述したイオン電流値の測定のための回路について説明する。図２に示すように、外部リード線３３３は、接続端子３３２と内部リード線３３とを介して、基体１１の後端に配置された端子部３１に接続されている。図３に示すように、電極３は、一端が端子部３１に接続され、基体１１内部で軸線Ｏ方向に沿って延びる。電極３の他端は、通電発熱体２の先端付近に配置される。
【００２６】
電極３は、導電性セラミックからなり、通電発熱体２に対して隔離された状態で、基体１１の内部に埋設される。よって、リレー５５がオンになり、直流電源５１と電極３とが導通すると、電極３の電位が接地電位に対して高くなる。電極３の電位が接地電位に対して高くなると、基体１１の電位も高くなる。基体１１の電位が高く、且つ、燃焼室内にイオンが存在すると、イオン電流が発生する。このイオン電流は、基体１１とシリンダブロック４５との間の空間を流れる。直流電源５１の負極はシリンダブロック４５に接続されているので、イオン電流が発生すると、閉回路が形成される。
【００２７】
図３に示すように、基体１１の先端位置から、基体１１とハウジング４とが接触する部位の中で最も先端の位置までの距離を距離Ｌと呼ぶ。距離Ｌは、軸線Ｏに沿った方向についての距離である。本実施形態における距離Ｌは、基体１１の先端位置からハウジング４の先端位置までの距離に等しく、さらに、基体１１の先端から外筒４１の先端位置までの距離に等しい。本実施形態における距離Ｌは、１２ｍｍに設定されている。距離Ｌの技術的意義については後述する。
【００２８】
図４は、イオン電流測定処理を示すフローチャートである。イオン電流測定処理は、ＥＣＵ５２によって繰り返し実行される。
【００２９】
まず、電位差計５２２を用い、抵抗５２１における降下電圧Ｖ521を取得する（ステップＳ６１０）。降下電圧Ｖ521は、イオン電流の影響を受けて変動するので、ステップＳ６１０では、少なくともエンジンの１サイクル分の時間について、降下電圧Ｖ521の値を取得する。
【００３０】
続いて、取得した降下電圧Ｖ521を抵抗５２１の抵抗値で除算することで、電流値Ｉに変換する（ステップＳ６２０）。図５は、ステップＳ６２０において変換された電流値Ｉの時間変動を示すＩ（ｔ）を例示するグラフである。
【００３１】
次に、第１基体抵抗値Ｒ11を算出する（ステップＳ６３０）。第１基体抵抗値Ｒ11とは、通電発熱体２と電極３との間の基体１１の電気抵抗値である。基体１１は、セラミック製であり、一般的には絶縁体に分類される電気抵抗値を有する。しかし、基体１１の電気抵抗値は、当然、有限なので、電極３に高電圧を印加すると、僅かな電流が基体１１内を流れる。この電流は、基体１１内に埋設された導電体、及び基体１１に接触した導電体に向かって流れ、最終的には接地電位のシリンダブロック４５へと流れる。基体１１内に配置された導電体とは、通電発熱体２と、リード線２１と、リード線２２と、である。基体１１に接触した導電体には、端子部２３、端子部３１及び外筒４１に加え、燃焼室内において発生したイオンが含まれる。
【００３２】
上記のイオンは、燃焼室内における燃料の燃焼に伴い発生するので、イオン電流値は、エンジンの１サイクル分の時間内で変動する。これに対し、他の経路による電流は、このような短時間では殆ど変動しない。よって、ステップＳ６２０で換算された電流値は、イオン電流の分と、他の経路による電流の分とに切り分けることができる。具体的には、図５に示すように、ステップＳ６２０で変換された電流値の時間変動における最低値Ｉminが他の経路による電流の分であり、最低値Ｉminを超える分がイオン電流の分である。最低値Ｉminを超える分は（Ｉ（ｔ）−Ｉmin）であり、以下、この値を電流値Ｉion（ｔ）と呼ぶ。
【００３３】
上記の他の経路は主に、電極３から外筒４１へと流れる経路と、電極３の先端付近から通電発熱体２の先端付近へと流れる経路とである。なお、後述するように、基体１１は、温度が高い部位ほど、電気抵抗値が低くなる。通電発熱体２は、先述したように先端付近が発熱するので、通電発熱体２の先端付近の基体１１は、他の部位に比べて温度が高くなる。よって、電極３から外筒４１へと流れる経路よりも、電極３の先端付近から通電発熱体２の先端付近へと流れる経路の方が、大きな電流が流れる。但し、電極３の先端付近から通電発熱体２の先端付近へと流れる経路は、電極３を採用した構成に特有の現象であり、電極３を廃止すれば消失する。これに対し、電極３から外筒４１へと流れる経路は、たとえ電極３を廃止しても、通電発熱体２から外筒４１へと流れる経路が新たに発生するので、経路自体を消失させることが難しい。
【００３４】
図６は、基体１１の表面温度と、基体１１の先端からの距離との関係の一例を示すグラフである。基体１１の先端からの距離は、軸線Ｏ方向に沿った距離である。この関係は、実験によって取得されたものである。この実験は、単色放射温度計を用い、軸線Ｏ方向について０．１ｍｍ毎に測定した。さらに、軸線Ｏ方向の各位置において、グロープラグ１を軸線Ｏ回りに１度ずつ回転させ、各角度において温度を測定した。軸線Ｏ方向の或る位置における表面温度として、その位置における各角度について測定された温度のうちの最高値を採用した。
【００３５】
図６に示すように、本実施形態のグロープラグ１の場合、基体１１の先端からの距離が２ｍｍの位置において、基体１１の表面温度が最高値を呈する。図６には、表面温度の最高値が１２００℃として例示されている。
【００３６】
図６に示すように、基体１１において最高表面温度を呈する位置からの距離が大きければ大きい程、基体１１の表面温度は低下する。基体１１の先端からの距離が距離Ｌに一致する１２ｍｍ、つまり、基体１１において最高表面温度を呈する位置からの距離が１０ｍｍであると、６００℃に低下する。基体１１において最高表面温度を呈する位置からの距離が１０ｍｍの位置は、本実施形態においては、先述したように基体１１とハウジング４とが接触する部位のうちで最も先端に位置する。さらに、この位置は、基体１１とハウジング４とが接触する部位のうちで最も表面温度が高い部位である。よって、電極３から基体１１を介してハウジング４にリークする電流の大部分は、この部位を経由して流れる。しかし、表面温度が６００℃の部位は、１２００℃の部位と比べて電気抵抗値が大幅に大きいので、上記のリーク電流は無視できる程度の小さな値に抑制される。同様に、リード線２１と、リード線２２と、端子部２３と、端子部３１と、にリークする電流も無視できる程度の値に抑制される。
【００３７】
上記に鑑み、第１基体抵抗値Ｒ11の算出においては、電極３以外に流れる電流は無視する。さらに、通電発熱体２の電気抵抗値は、第１基体抵抗値Ｒ11に比べて小さいので、第１基体抵抗値Ｒ11の算出においては無視する。つまり、通電発熱体２は、本実施形態では導電体として取り扱う。
【００３８】
上記を前提にした場合、第１基体抵抗値Ｒ11は、下記式（３）によって算出される。下記式（１）〜（３）におけるＶ11は通電発熱体２と電極３との電位差、Ｖ0は直流電源５１の電圧を示す。
【００３９】
Ｒ11＝Ｖ11／Ｉmin…（１）、Ｖ11＝Ｖ0−Ｖ521…（２）
式（１）に式（２）を代入すると、式（３）になる。
Ｒ11＝（Ｖ0−Ｖ521）／Ｉmin…（３）
本実施形態では、Ｖ521≪Ｖ0なので、式（３）は次の式（４）に変形できる。
R11=V0/Imin…(4)
【００４０】
続いて、第１基体抵抗値Ｒ11が所定値以下であるかを判定する（ステップＳ６４０）。この所定値について説明するために、第１基体抵抗値Ｒ11と基体１１の最高表面温度との関係を説明する。基体１１の最高表面温度とは、基体１１の表面温度の中での最高値のことである。本実施形態の場合、先述したように、基体１１の先端からの距離が２ｍｍの位置における表面温度が、基体１１の最高表面温度に該当する。
【００４１】
図７は、第１基体抵抗値Ｒ11と基体１１の最高表面温度との関係を概略的に示すグラフである。このグラフは、第１基体抵抗値Ｒ11を対数で示す片対数グラフである。この関係は、基体１１の最高表面温度を変化させながら第１基体抵抗値Ｒ11を実測する実験によって予め取得されたものであり、ＥＣＵ５２に記憶されている。
【００４２】
図７に示すように、基体１１の最高表面温度が高くなればなる程、第１基体抵抗値Ｒ11は大幅に低下する。具体的には、最高表面温度が２００℃上昇する毎に、第１基体抵抗値Ｒ11は約1/10になる。例えば図７に示すように、基体１１の最高表面温度が６００℃から８００℃に変化すると第１基体抵抗値Ｒ11は約1/10になり、６００℃から１２００℃に変化すると第１基体抵抗値Ｒ11は約1/1000になる。基体１１がこのような特性を有するため、基体１１の最高表面温度は、イオン電流値の測定に大きな影響を与える。なぜなら、イオン電流の発生によって形成される閉回路においても、基体１１が抵抗として作用するからである。この閉回路における抵抗としての基体１１の抵抗値を、以下、第２基体抵抗値Ｒ12と呼ぶ。
【００４３】
第２基体抵抗値Ｒ12と電流値Ｉion（ｔ）との関係は、次の式（５）のように記述できる。
Iion(t)=V0/(R12+Rion(t))…(5)
上記Ｒion（ｔ）は、イオン抵抗値Ｒion（ｔ）を意味する。イオン抵抗値Ｒion（ｔ）は、燃焼室における電気抵抗値であり、燃焼室におけるイオンの発生量に依存する変動値である。
【００４４】
一方で、基体１１の最高表面温度は、エンジンの運転状況に応じて制御されるパラメータであり、例えば本実施形態では、エンジンの始動時においては１２００℃を目標値として制御される。その後は、１２００℃よりも低い温度が目標値に設定されたり、加熱が停止されたりする。第２基体抵抗値Ｒ12は、第１基体抵抗値Ｒ11と同様、基体１１の最高表面温度に依存する。よって、式（５）より、電流値Ｉion（ｔ）は、基体１１の最高表面温度に依存する。
【００４５】
但し、第２基体抵抗値Ｒ12≪イオン抵抗値Ｒion（ｔ）であれば、式（５）は、次の式（６）に変形できる。
Iion(t)=V0/Rion(t)…(6)
つまり、第２基体抵抗値Ｒ12≪イオン抵抗値Ｒion（ｔ）であれば、電流値Ｉion（ｔ）は、第２基体抵抗値Ｒ12に殆ど依存せず、ひいては基体１１の最高表面温度に殆ど依存しない。
【００４６】
本実施形態では、基体１１の最高表面温度が１２００℃以上の場合、イオン抵抗値Ｒion（ｔ）が最小のときでも、式（６）が成立する。「イオン抵抗値Ｒion（ｔ）が最小のとき」とは、エンジンの１サイクル内において、燃焼室内の電気抵抗値が最低値になったときのことである。
【００４７】
そこで、本実施形態では、最高表面温度が１２００℃以上であればイオン電流値の補正は不要であり、最高表面温度が１２００℃未満であればイオン電流値の補正は必要であると取り扱う。ステップＳ６４０における第１基体抵抗値Ｒ11の所定値とは、最高表面温度が１２００℃の場合における第１基体抵抗値Ｒ11（図７における抵抗値Ａ、以下ではＲ11@1200℃と表記する）のことである。
【００４８】
よって、ステップＳ６４０では、基体１１の最高表面温度が１２００℃以上であるかを判定していると捉えることもできる。
【００４９】
第１基体抵抗値Ｒ11が所定値以下である場合（ステップＳ６４０、ＹＥＳ）、電流値Ｉion（ｔ）をイオン電流値として取得する（ステップＳ６６０）。
【００５０】
一方、第１基体抵抗値Ｒ11が所定値よりも大きい場合（ステップＳ６４０、ＮＯ）、電流値Ｉion（ｔ）を補正し（ステップＳ６５０）、補正後の電流値をイオン電流値として取得する（ステップＳ６６０）。補正後の電流値をＩc（ｔ）と表記すると、この補正は、下記式（７）によって記述される。
Ic(t)=Iion(t)×{(R12+Rion(t))/(R12@1200℃+Rion(t))}…(7)
上記のＲ12@1200℃とは、基体１１の最高表面温度が１２００℃の場合に対応する第２基体抵抗値Ｒ12のことである。Ｒ12@1200℃は、Ｒ11@1200℃と同様、Ｒion（ｔ）の最小値と比較して微小な値なので、式（７）は次の式（８）に変形できる。
Ic(t)=Iion(t)×{(R12+Rion(t))/Rion(t)}…(8)
【００５１】
さらに、式（８）は、式（９）を代入することで、式（１０）に変形できる。式（９）は、式（５）の変形によって得ることができる。
Rion(t)=(V0/Iion(t))-R12…(9)
Ic(t)=Iion(t)/(1-Iion(t)×R12/V0)…(10)
【００５２】
第２基体抵抗値Ｒ12は、本実施形態では式（１１）によって算出される。
R12=R11×R12@1200℃/R11@1200℃…(11)
式（１０），（１１）によって、補正後の電流値Ｉc（ｔ）が算出される。Ｒ12@1200℃/R11@1200℃の値は、予め実験によって取得され、ＥＣＵ５２に記憶されている。
【００５３】
ステップＳ６６０の後、基体１１の最高表面温度を推定する（ステップＳ６６５）。この推定は、ステップＳ６３０で算出した第１基体抵抗値Ｒ11と、図７に示した関係とに基づき実行する。
【００５４】
その後、燃焼室内の加熱を制御するためのステップＳ６７０〜Ｓ６９０を実行する。まず、目標温度を決定する（ステップＳ６７０）。目標温度とは、基体１１の最高表面温度の目標値である。目標温度は、水温センサ５２５からの入力値、回転数センサ５２６からの入力値、その他、エンジンに関する値（例えば、吸気の温度）に基づき決定する。
【００５５】
続いて、目標抵抗値を決定する（ステップＳ６８０）。目標抵抗値とは、ステップＳ６７０で決定した目標温度に対応する第１基体抵抗値Ｒ11のことである。この決定は、図７に示した関係に基づき実行される。
【００５６】
最後に、通電を制御する（ステップＳ６９０）。具体的には、第１基体抵抗値Ｒ11が目標抵抗値に近づくように、グローリレー５３のオン時間とオフ時間との比率を制御する。その後、イオン電流測定処理を終える。
【００５７】
上記の実施形態によれば、少なくとも以下の（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）の効果を得ることができる。
（ａ）基体１１の最高表面温度が変化しても、イオン電流値の取得値に与える影響を低減できる。この効果がもたらされる理由は、主には次の（ａ−１），（ａ−２），（ａ−３），（ａ−４）であると考えられる。
【００５８】
（ａ−１）先述したように、第２基体抵抗値Ｒ12は、第１基体抵抗値Ｒ11と同様、基体１１の最高表面温度に強く依存する。よって、実際に流れるイオン電流値は、基体１１の最高表面温度に強く依存する。しかし、基体１１の最高表面温度が変化しても、本実施形態では測定されたイオン電流値を補正するので、その影響を相殺できる。
【００５９】
（ａ−２）上記式（１１）として示したように、第１基体抵抗値Ｒ11を測定することで、第２基体抵抗値Ｒ12の変動を推定でき、且つ、この推定精度が高いので、上記の効果を得ることができる。以下、詳しく説明する。
【００６０】
基体１１は、温度が高くなると電気抵抗値が大幅に小さくなるので、通電発熱体２と電極３との間の基体１１のうちで最高温度を呈する部位における電気抵抗値が、第１基体抵抗値Ｒ11の支配的因子になる。通電発熱体２と電極３との間の基体１１のうちで最高温度を呈する部位は、最高表面温度を呈する部位（基体１１の先端からの軸線方向距離が２ｍｍの位置）の付近であると考えられる。
【００６１】
同様に、電極３と基体１１の表面との間の基体１１のうち、最高温度を呈する部位における電気抵抗値が、第２基体抵抗値Ｒ12の支配的因子になる。電極３と基体１１の表面との間の基体１１のうち、最高温度を呈する部位も、通電発熱体２の先端付近である。
【００６２】
このように上記２つの部位は近接しているので、上記２つの最高温度は値が近似する。この結果、第１基体抵抗値Ｒ11及び第２基体抵抗値Ｒ12は、互いに強い相関を持つ。よって、第１基体抵抗値Ｒ11は、第２基体抵抗値Ｒ12の変動を推定するパラメータとして優れている。
【００６３】
（ａ−３）電極３とハウジング４（より詳細には外筒４１）との間の基体１１の電気抵抗値は、無限大と見なすことができる。これは、先述したように距離Ｌが１２ｍｍに設定されており、基体１１において最高表面温度を呈する部位からハウジング４に接触する部位までの軸線Ｏ方向の距離（以下「距離Ｍ」という）が１０ｍｍだからである。この結果、ハウジング４にリークする電流を考慮しなくてもよくなり、イオン電流値の算出を簡易な手法で実現できる。
【００６４】
（ａ−４）第１基体抵抗値Ｒ11及び第２基体抵抗値Ｒ12は、上記のように局所的な部位の状態を強く反映したパラメータであるので、グロープラグの製造におけるばらつきや、外乱の影響を受けにくい。外乱とは、エンジンの冷却水温度、エンジンオイルの温度、燃焼室内の温度などのことである。
【００６５】
（ｂ）第１基体抵抗値Ｒ11の取得は、先述した簡易な回路によって容易に実現できる。
（ｃ）第１基体抵抗値Ｒ11が所定値以下の場合は、電流値Ｉion（ｔ）の補正が不要なので、処理負荷が軽減される。
（ｄ）第１基体抵抗値Ｒ11を利用して、基体１１の最高表面温度を精度良く推定できる。
【００６６】
実施形態２を説明する。図８は、イオン電流測定装置２００の概略構成を示す。イオン電流測定装置２００は、グロープラグ２０１と、制御部２５０と、を備える。
【００６７】
制御部２５０が実施形態１の制御部５０に対して異なる点は、バッテリ５４の負極が、シリンダブロック４５ではなく、外部リード線３３３に接続されている点である。それ以外の構成は、制御部５０と同じである。
【００６８】
図９は、グロープラグ２０１の先端付近の断面図であり、シリンダブロック４５に取り付けられた状態を示す。図９に示すように、グロープラグ２０１は、実施形態１における電極３を備えない。さらに、グロープラグ２０１は、実施形態１におけるリード線２１，２２の代わりに、リード線２２１，２２２を備える。リード線２２１は、端子部３１と、通電発熱体２の一端とを接続する。リード線２２２は、端子部２３と、通電発熱体２の他端とを接続する。
【００６９】
イオン電流測定装置２００は、上記で説明した構成であるため、グローリレー５３，５３１がオンになると、外部リード線２３３と、外部リード線３３３と間に電位差が発生し、通電発熱体２が通電される。
【００７０】
一方、リレー５５がオンになり、直流電源５１と通電発熱体２とが導通すると、通電発熱体２の電位が高くなる。これによって、実施形態１と同様に、イオン電流値の測定ができる。
【００７１】
図９に示すように、実施形態１と同じように距離Ｌが定義される。距離Ｌは、実施形態２においても１２ｍｍに設定されている。実施形態２においても、基体１１の先端からの軸線Ｏ方向の距離が２ｍｍの位置において、基体１１の表面温度が最高値を呈する。よって、本実施形態においても距離Ｍは、１０ｍｍである。この結果、実施形態１と同様に、イオン電流値の測定において、通電発熱体２から外筒４４１にリークする電流を無視できる程度の値に抑制できる。
【００７２】
このように、電極３を用いない構成においても、距離Ｍを好ましい値に設定することによって、イオン電流値の測定精度を向上させることができる。
【００７３】
実施形態３を説明する。図１０は、グロープラグ３０１の先端付近の断面図であり、シリンダブロック３４５に取り付けられた状態を示す。グロープラグ３０１は、実施形態１の外筒４１の代わりに、外筒４４１を備える。外筒４４１は、先端に向かって細くなるテーパ形状を有する。外筒４４１は、このテーパ形状の部位において、ハウジングの一部としてシリンダブロック３４５に接触し、固定される。
【００７４】
図１０に示すように、実施形態１と同じように距離Ｌが定義される。距離Ｌは、実施形態３においても１２ｍｍに設定されている。実施形態３においても、基体１１の先端からの軸線Ｏ方向の距離が２ｍｍの位置において、基体１１の表面温度が最高値を呈する。よって、本実施形態においても距離Ｍは、１０ｍｍである。この結果、実施形態１と同様に、イオン電流値の測定において、通電発熱体２から外筒４４１にリークする電流を無視できる程度の値に抑制できる。
【００７５】
このように、距離Ｍを好ましい値に設定することによる効果は、ハウジングの何れの部位がシリンダブロックに接触するかに関わらず、得ることができる。
【００７６】
本発明は、本明細書の実施形態や実施例、変形例に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現できる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態、実施例、変形例中の技術的特徴は、先述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、先述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことができる。その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除できる。例えば、以下のものが例示される。
【００７７】
距離Ｍは、１０ｍｍでなくてもよく、例えば７ｍｍ以上の任意の値でもよい。例えば距離Ｍを７ｍｍに設定する場合、通電発熱体の発熱時に基体の外表面において最高温度を呈する位置が、実施形態と同じく基体の先端から軸線方向に２ｍｍ離れているのであれば、距離Ｌを９ｍｍに設定することになる。
【００７８】
距離Ｌ及び距離Ｍの後端側の基点位置は、ハウジングの先端の位置と一致しなくてもよい。つまり、ハウジングの先端位置は、基体と接触していなくてもよい。
基体の材質は、他のセラミックに変更してもよい。例えば、二ホウ化チタン単体、或いは窒化ケイ素と二ホウ化チタンとの混合物でもよいし、アルミナやサイアロン等でもよい。
【００７９】
イオン電流値を測定する一方で、温度推定をしなくてもよい。
温度推定を実行する一方で、イオン電流値の測定をしなくてもよい。
【００８０】
加熱の対象は、ディーゼルエンジンの燃焼室でなくてもよい。例えば、半導体の製造におけるイオン注入工程でのイオンの状態を検出するために用いてもよい。このような用途の場合に加熱が不要であれば、通電発熱体による発熱を、第１及び第２基体抵抗値を制御するためだけに用いてもよい。
【符号の説明】
【００８１】
１…グロープラグ
２…通電発熱体
３…電極
４…ハウジング
１０…ヒータ
１１…基体
２１…リード線
２２…リード線
２３…端子部
３１…端子部
３３…内部リード線
４１…外筒
４２…保護筒
４３…雄ねじ部
４５…シリンダブロック
４７…主体金具
５０…制御部
５１…直流電源
５２…ＥＣＵ
５３…グローリレー
５４…バッテリ
５５…リレー
１００…イオン電流測定装置
２００…イオン電流測定装置
２０１…グロープラグ
２２１…リード線
２２２…リード線
２３１…内部リード線
２３２…接続端子
２３３…外部リード線
２５０…制御部
３０１…グロープラグ
３３２…接続端子
３３３…外部リード線
３４５…シリンダブロック
４２１…ゴムブッシュ
４４１…外筒
４５９…インジェクタ
５２１…抵抗
５２２…電位差計
５２５…水温センサ
５２６…回転数センサ
５３１…グローリレー
Ｏ…軸線
【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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【図８】
0006736254.tif 000009
【図９】
0006736254.tif 000010
【図１０】
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