(57)【要約】【課題】グロープラグが有するヒータの温度を精度良く測定する。【解決手段】駆動信号に応じてＰＷＭ制御された電圧が印加されるグロープラグに含まれるヒータの温度を測定するヒータ温度測定装置は、駆動信号がオフであるオフ状態であるか否かを特定するオフ状態特定部と、グロープラグにおいてヒータに接して配置されている温度測定用の熱電対と電気的に接続され、オフ状態において熱電対から入力される信号に基づき、ヒータの温度を測定する温度測定部と、を備える。【選択図】図１
2017214887.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動信号に応じてＰＷＭ制御された電圧が印加されるグロープラグに含まれるヒータの温度を測定するヒータ温度測定装置であって、
前記駆動信号がオフであるオフ状態であるか否かを特定するオフ状態特定部と、
前記グロープラグにおいて前記ヒータに接して配置されている温度測定用の熱電対と電気的に接続され、前記オフ状態において前記熱電対から入力される信号に基づき、前記ヒータの温度を測定する温度測定部と、
を備える、ヒータ温度測定装置。
【請求項２】
請求項１に記載のヒータ温度測定装置において、
前記グロープラグと電気的に接続されたスイッチング素子に対して前記駆動信号を出力する通電制御装置と電気的に接続され、前記オフ状態特定部と前記温度測定部と前記通電制御装置が出力した前記駆動信号をモニタする駆動信号モニタ部とを有する制御部を更に備え、
前記オフ状態特定部は、前記駆動信号モニタ部によるモニタ結果を用いて前記オフ状態であるか否かを特定する、ヒータ温度測定装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のヒータ温度測定装置において、
前記温度測定部は、前記オフ状態であって前記駆動信号がオンからオフになったタイミングから所定期間経過後に、前記熱電対から入力される信号に基づき、前記ヒータの温度を測定する、ヒータ温度測定装置。
【請求項４】
請求項２に記載のヒータ温度測定装置において、
前記通電制御装置は、複数の前記グロープラグと電気的に接続された複数の前記スイッチング素子に対して、それぞれ所定時間だけずらして前記駆動信号を出力し、
前記駆動信号モニタ部は、前記通電制御装置が前記複数のスイッチング素子にそれぞれ出力した前記駆動信号のうち、所定の１つの前記駆動信号をモニタし、
前記オフ状態特定部は、前記駆動信号モニタ部によるモニタ結果を用いて、前記所定の１つの駆動信号に対応する前記グロープラグである特定グロープラグについて前記オフ状態であるか否かを特定し、
前記温度測定部は、
前記特定グロープラグについて、前記オフ状態において前記熱電対から入力される信号に基づき、前記ヒータの温度を測定し、
前記複数のグロープラグのうち、前記特定グロープラグを除く他のグロープラグについて、前記特定グロープラグについて前記オフ状態であると特定されてから前記所定時間以上の時間だけずれたタイミングで前記熱電対から入力される信号に基づき、前記ヒータの温度をそれぞれ測定する、ヒータ温度測定装置。
【請求項５】
請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載のヒータ温度測定装置において、
前記グロープラグは、ディーゼルエンジンの負荷状況及び回転数に関連するエンジン設定値と、前記ディーゼルエンジンに搭載されたグロープラグである搭載グロープラグに対して印加する印加電圧の大きさに関連する電圧設定値と、前記搭載グロープラグの温度と、を対応付けたマップを作成するために用いられる、ヒータ温度測定装置。
【請求項６】
駆動信号に応じてＰＷＭ制御された電圧が印加されるグロープラグに含まれるヒータの温度を測定するヒータ温度測定方法であって、
（ａ）前記駆動信号がオフであるオフ状態であるか否かを特定する工程と、
（ｂ）前記オフ状態において、前記グロープラグにおいて前記ヒータに接して配置されている温度測定用の熱電対から入力される信号に基づき、前記ヒータの温度を測定する工程と、
を備える、ヒータ温度測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、グロープラグが有するヒータの温度測定に関する。
【背景技術】
【０００２】
ディーゼルエンジンにおける始動補助に用いられるグロープラグとして、絶縁材料からなる基体の内部に導電性の発熱体が配置された構成を有するヒータと、かかるヒータの温度測定用の熱電対とを備えたグロープラグが提案されている（特許文献１参照）。熱電対は、例えば、基体内部に埋設されたり、基体表面に形成された溝に収容されて接着材で固定されたりする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−４２６２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
グロープラグの基体は完全な絶縁性を有しないため、グロープラグに対して大きな駆動電圧が印加された場合に、僅かではあるが発熱体から基体を介して熱電対に電流がリークするおそれがある。一般に、温度変化に対する熱電対に流れる電流の変化量は小さい。したがって、上述のように、発熱体から熱電対に電流がリークした場合、測定される温度が大きく変化してしまい、ヒータの温度を正確に測定できないという問題があった。このため、グロープラグが有するヒータの温度を精度良く測定可能な技術が望まれている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、以下の形態として実現することが可能である。
【０００６】
（１）本発明の一形態によれば、駆動信号に応じてＰＷＭ制御された電圧が印加されるグロープラグに含まれるヒータの温度を測定するヒータ温度測定装置が提供される。このヒータ温度測定装置は、前記駆動信号がオフであるオフ状態であるか否かを特定するオフ状態特定部と；前記グロープラグにおいて前記ヒータに接して配置されている温度測定用の熱電対と電気的に接続され、前記オフ状態において前記熱電対から入力される信号に基づき、前記ヒータの温度を測定する温度測定部と；を備える。この形態のヒータ温度測定装置によれば、駆動信号がオフであるオフ状態において熱電対から入力される信号に基づきヒータの温度を測定するので、仮にヒータの構成が、駆動信号に起因して発熱体から熱電対にリーク電流が生じ得る構成であっても、熱電対から温度測定部に入力される信号がかかるリーク電流の影響を受けることを抑制でき、ヒータの温度を精度良く測定できる。なお、「駆動信号がオフであるオフ状態」とは、駆動信号の電圧が０Ｖである状態に加え、駆動信号がオンであるオン状態における電圧の大きさに比べて小さな状態を含む広い概念を有する。
【０００７】
（２）上記形態のヒータ温度測定装置において、前記グロープラグと電気的に接続されたスイッチング素子に対して前記駆動信号を出力する通電制御装置と電気的に接続され、前記オフ状態特定部と前記温度測定部と前記通電制御装置が出力した前記駆動信号をモニタする駆動信号モニタ部とを有する制御部を更に備え、前記オフ状態特定部は、前記駆動信号モニタ部によるモニタ結果を用いて前記オフ状態であるか否かを特定してもよい。この形態のヒータ温度測定装置によれば、駆動信号のモニタ結果を用いてオフ状態であるか否かを特定するので、オフ状態であるか否かをより確実に特定できる。
【０００８】
（３）上記形態のヒータ温度測定装置において、前記温度測定部は、前記オフ状態であって前記駆動信号がオンからオフになったタイミングから所定期間経過後に、前記熱電対から入力される信号に基づき、前記ヒータの温度を測定してもよい。この形態のヒータ温度測定装置によれば、駆動信号がオンからオフになったタイミングから所定期間経過後に、熱電対から入力される信号に基づきヒータの温度を測定するので、発熱体から熱電対までリーク電流が流れる際の遅延が生じた場合であっても、熱電対から温度測定部に入力される信号がリーク電流の影響を受けることをより確実に抑制できる。
【０００９】
（４）上記形態のヒータ温度測定装置において、前記通電制御装置は、複数の前記グロープラグと電気的に接続された複数の前記スイッチング素子に対して、それぞれ所定時間だけずらして前記駆動信号を出力し；前記駆動信号モニタ部は、前記通電制御装置が前記複数のスイッチング素子にそれぞれ出力した前記駆動信号のうち、所定の１つの前記駆動信号をモニタし；前記オフ状態特定部は、前記駆動信号モニタ部によるモニタ結果を用いて、前記所定の１つの駆動信号に対応する前記グロープラグである特定グロープラグについて前記オフ状態であるか否かを特定し；前記温度測定部は、前記特定グロープラグについて、前記オフ状態において前記熱電対から入力される信号に基づき、前記ヒータの温度を測定し、前記複数のグロープラグのうち、前記特定グロープラグを除く他のグロープラグについて、前記特定グロープラグについて前記オフ状態であると特定されてから前記所定時間以上の時間だけずれたタイミングで前記熱電対から入力される信号に基づき、前記ヒータの温度をそれぞれ測定してもよい。
この形態のヒータ温度測定装置によれば、特定グロープラグについては、モニタ結果を用いてオフ状態であるか否かを特定し、他のグロープラグについては、特定グロープラグについてオフ状態であると特定されてから所定時間以上の時間だけずれたタイミングで熱電対から入力される信号に基づき、ヒータの温度をそれぞれ測定するので、他のグロープラグについて駆動信号をモニタするための構成を省略でき、ヒータ温度測定装置の小型化や製造コストの低廉化を実現できる。また、複数のグロープラグに対して所定時間だけずらして駆動信号を出力しているため、特定グロープラグについてオフ状態であると特定されてから所定時間と関連する時間だけずれたタイミングでは、他のグロープラグについてオフ状態である可能性が高い。このため、他のグロープラグについても、オフ状態においてヒータの温度を測定できる可能性が高い。なお、「所定時間以上の時間」とは、例えば、所定時間と同じ時間や、所定時間に対してリーク電流が基体を流れる際の遅延時間を加えた時間などが該当する。
【００１０】
（５）上記形態のヒータ温度測定装置において、前記グロープラグは、ディーゼルエンジンの負荷状況及び回転数に関連するエンジン設定値と、前記ディーゼルエンジンに搭載されたグロープラグである搭載グロープラグに対して印加する印加電圧の大きさに関連する電圧設定値と、前記搭載グロープラグの温度と、を対応付けたマップを作成するために用いられてもよい。この形態のヒータ温度測定装置によれば、マップを作成するために用いられるグロープラグに含まれるヒータの温度を精度良く測定できるので、精度の高いマップを作成することができる。
【００１１】
本発明は、ヒータ温度測定装置以外の種々の形態で実現することも可能である。例えば、グロープラグ制御装置、ディーゼルエンジン制御装置、ヒータ温度測定方法等の形態で実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態としてのヒータ温度測定装置を適用した電圧印加試験システムの概略構成を示すブロック図。
【図２】第１実施形態におけるヒータ温度測定処理の手順を示すフローチャート。
【図３】ヒータ温度測定処理の実行時における駆動信号と温度信号とを示すタイミングチャート。
【図４】第２実施形態におけるヒータ温度測定装置を適用した電圧印加試験システムの概略構成を示すブロック図。
【図５】第２実施形態におけるヒータ温度測定処理の手順を示すフローチャート。
【図６】第２実施形態のヒータ温度測定処理の実行時における駆動信号と温度信号とを示すタイミングチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
Ａ．第１実施形態：
Ａ１．装置構成：
図１は、本発明の一実施形態としてのヒータ温度測定装置を適用した電圧印加試験システム１００の概略構成を示すブロック図である。電圧印加試験システム１００は、グロープラグ２００の通電用のマップ（以下、「通電用マップ」と呼ぶ）を作成するための電圧印加試験を行なうためのシステムである。通電用マップとは、グロープラグ（グロープラグ２００とは異なるグロープラグ、以下「搭載グロープラグ」と呼ぶ）が搭載されるエンジン、例えば、ディーゼルエンジンの始動後において、搭載グロープラグへの印加電圧の大きさを決定するために参照されるマップである。通電用マップでは、ディーゼルエンジンの負荷状況および回転数に関連する設定値と、印加電圧の大きさと、搭載グロープラグの温度とが対応付けられている。本実施形態において、「ディーゼルエンジンの負荷状況に関連する設定値」とは、ディーゼルエンジンのトルクの値を意味する。このような通電用マップを参照して決定された大きさの印加電圧が搭載グロープラグに印加されることにより、ディーゼルエンジンの負荷状況や回転数が変化した場合であっても、搭載グロープラグの温度を、通電用マップで対応付けられている温度を含む所定の温度範囲内の温度となるように制御できる。なお、通電用マップは、請求項におけるマップの下位概念に相当する。
【００１４】
電圧印加試験とは、ディーゼルエンジンの負荷状況および回転数（以下、「運転条件」と呼ぶ）を変化させつつ、各運転条件においてグロープラグ２００に印加電圧を印加する試験を意味する。かかる試験により、各運転条件においてグロープラグ２００の温度が所定の温度範囲内の温度を維持するような印加電圧が決定され、通電用マップの設定値として用いられる。
【００１５】
電圧印加試験システム１００は、エンジン制御装置２０と、ヒータ温度測定装置１０と、通電制御装置５０と、グロープラグ２００と、スイッチ６０と、直流電源７０と、燃料噴射装置８０とを備えている。
【００１６】
エンジン制御装置２０は、燃料噴射装置８０を制御して燃料の噴射量を調整することにより、試験用のエンジン９０の回転数やトルクを制御する。本実施形態において、エンジン制御装置２０は、ＥＣＵ（Electronic control unit）として構成されており、エンジン制御部２５を備えている。エンジン制御部２５は、制御信号ＣＳを燃料噴射装置８０に送信することにより燃料噴射装置８０による燃料の噴射量を制御して、試験用のエンジン９０の回転数やトルクを制御する。なお、エンジン制御装置２０は、エンジン９０から回転数やトルク等の情報を受信すると共に、かかる情報をヒータ温度測定装置１０に出力する。
【００１７】
ヒータ温度測定装置１０は、グロープラグ２００に含まれる図示しないセラミックヒータの温度を測定する。本実施形態では、ヒータ温度測定装置１０は、スイッチ６０、グロープラグ２００、通電制御装置５０およびエンジン制御装置２０と電気的に接続されている。ヒータ温度測定装置１０は、制御部３０と、印加電圧決定部４０とを備えている。
【００１８】
制御部３０は、温度測定部３１、オフ状態特定部３２、および駆動信号モニタ部３３を備えている。温度測定部３１は、グロープラグ２００、より正確にはグロープラグ２００が有する後述の熱電対（熱電対２１０）から出力される温度信号ＴＳを受信し、かかる温度信号ＴＳに基づき、図示しないセラミックヒータの温度を測定する。オフ状態特定部３２は、スイッチ６０を駆動するための駆動信号ＤＳが、現在オフであるオフ状態であるか否かを特定する。駆動信号ＤＳの詳細については後述する。駆動信号モニタ部３３は、スイッチ６０に向けて出力された駆動信号ＤＳをモニタする。
【００１９】
印加電圧決定部４０は、電圧印加試験において、グロープラグ２００に対して印加する電圧値を決定する。具体的には、温度測定部３１により測定された温度と目標温度との温度差分を求め、かかる温度差分を低減させるための電圧値を決定する。そして、印加電圧決定部４０は、決定された電圧値を示す値（印加電圧値）を含む信号を、通電制御装置５０に送信する。後ほど詳述するように、通電制御装置５０は、印加電圧決定部４０から受信する値の電圧がグロープラグ２００に印加されるように制御する。したがって、温度測定部３１により測定される温度と目標温度との差分は次第に小さくなる。温度差分を低減させるための電圧値は、例えば、下記式（１）に基づき算出してもよい。
【００２０】
Vcom=K×(ΔTplug+Ts/Tl×ΣΔTplug)+Vref  ・・・（１）
【００２１】
上記式（１）において、Vcomは、印加電圧（Ｖ）を示す。また、Kは比例定数（Ｖ／℃）を、ΔTplugは温度差分（℃）を、Tsはサンプリング時間（ｓｅｃ）、すなわち温度取得周期（ｓｅｃ）を、Tlは積分定数（ｓｅｃ）、すなわち収束目標期間を、Vrefは目標温度における定格電圧（Ｖ）を、それぞれ示す。各パラメータのうち、比例定数Kと、サンプリング時間Tsと、積分定数Tlと、定格電圧Vrefとは、予め設定されている。例えば、サンプリング時間Tsとして１００ｍｓｅｃが設定されてもよい。また、例えば、積分定数Tlとして１ｓｅｃが設定されてもよい。定格電圧Vrefは、目標温度毎に予め設定されており、目標温度が設定されると、かかる定格電圧の値もそれに応じて設定される。例えば、目標温度が１３００℃の場合には、定格電圧Vrefとして７．５Ｖが設定され、目標温度が１２００℃の場合には、定格電圧Vrefとして６．７Ｖが設定され、目標温度が１１００℃の場合には、定格電圧Vrefとして６．０Ｖが設定されてもよい。定格電圧Vrefは、グロープラグ２００の製造者によって予め設定されている値であり、ユーザ（試験者）は、これらの値を、予め通電制御装置５０に設定しておく。なお、予め定格電圧Vrefが設定されていない温度が目標温度として設定される場合には、かかる温度の定格電圧Vrefとして、予め設定されている定格電圧Vrefを用いた内挿法により補完して得られた電圧値、或いは、予め設定されている定格電圧Vrefのうちの最も近い温度に設定されている電圧値を設定してもよい。
【００２２】
上記式（１）により算出された印加電圧Vcomがグロープラグ２００に印加され、また、印加電圧の算出および算出された値の印加電圧のグロープラグ２００への印加が繰り返し実行される。したがって、温度差分ΔTplugを用いたＰＩ制御が実現され、グロープラグ２００の温度が目標温度に近づくように印加電圧が制御されることとなる。そして、積分定数Tl、すなわち収束目標期間経過後の印加電圧の値を特定することにより、その運転条件において目標温度を実現するための印加電圧の値を特定でき、かかる値を通電用マップに設定できる。このような作業を、運転条件を変えて、また、目標温度を変えて行なうことで、通電用マップが作成される。
【００２３】
通電制御装置５０は、ヒータ温度測定装置１０から受信する印加電圧値を含む信号に基づき駆動信号ＤＳを生成し、かかる駆動信号ＤＳをスイッチ６０に出力することにより、グロープラグ２００への印加電圧を制御する。前述の「印加電圧を制御する」とは、具体的には、印加電圧の大きさ、印加電圧を印加するタイミング、および印加する期間を制御することを意味する。通電制御装置５０は、印加電圧決定部４０が送信した印加電圧値を含む信号を受信し、かかる印加電圧値に基づきグロープラグ２００をオンする時間割合（デューティ比）を決定し、かかるデューティ比を満たす駆動信号ＤＳを生成してスイッチ６０に出力する。このようにして、通電制御装置５０は、グロープラグ２００への印加電圧をＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御する。図１に示すように、通電制御装置５０から出力された駆動信号ＤＳは、スイッチ６０に入力されると共に、ヒータ温度測定装置１０にも入力されて駆動信号モニタ部３３によってモニタされる。
【００２４】
本実施形態において、グロープラグ２００は、電圧印加試験用に用意されたグロープラグであり、作成後の通電用マップが参照されて印加電圧が制御される制御対象のグロープラグ（前述の搭載グロープラグ）とは、別の個体である。なお、グロープラグ２００として、搭載グロープラグと同一の個体を用いてもよい。グロープラグ２００は、エンジン９０のシリンダヘッドに装着され、先端側が燃焼室９２内に露出するように配置されている。グロープラグ２００は、エンジン始動時における燃料着火の補助熱源として用いられると共に、エンジン９０の始動後においては、燃焼室９２の内部温度を制御するために用いられる。本実施形態では、グロープラグ２００は、絶縁性セラミックからなる基体の内部に導電性セラミックからなる発熱体が埋設された構造を有し、電圧の印加に伴って発熱体が昇温する、いわゆるセラミックヒータを備える。上述の絶縁性セラミックとしては、例えば、窒化珪素やサイアロン等を用いることができる。グロープラグ２００の先端には、温度測定用の熱電対２１０が配置されている。本実施形態において、熱電対２１０は、グロープラグ２００の基体の外周表面に形成された溝に配置され、接着剤により基体に接合されている。熱電対２１０は、ヒータ温度測定装置１０と電気的に接続されており、グロープラグ２００の温度に応じた信号（以下、「温度信号ＴＳ」と呼ぶ）を、ヒータ温度測定装置１０に出力する。グロープラグ２００は、スイッチ６０を介して直流電源７０の正極と電気的に接続されている。
【００２５】
スイッチ６０は、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ：Field effect transistor）により構成されており、通電制御装置５０から受信する駆動信号ＤＳのデューティ比に応じて、直流電源７０とグロープラグ２００との間の通電のオンオフを切り替える。
【００２６】
本実施形態において、直流電源７０は、バッテリにより構成されている。バッテリとしては、例えば、エンジン９０の出力によって充電される鉛蓄電池を採用してもよい。直流電源７０の正極は、上述のようにスイッチ６０を介してグロープラグ２００に接続されており、負極は接地されている。燃料噴射装置８０は、エンジン９０に取り付けられ、エンジン９０の燃焼室９２に燃料を噴射する。
【００２７】
上述ように、電圧印加試験では、温度測定部３１により測定された温度と目標温度との温度差分を低減するように電圧値が決定される。したがって、温度測定部３１による温度測定値には高い精度が求められる。ここで、グロープラグ２００の基体は、絶縁性セラミックにより形成されているものの、完全な絶縁体ではない。このため、グロープラグ２００に高い電圧が印加された場合、基体を介して発熱体から熱電対２１０に電流がリークしてしまい、温度測定部３１により測定される温度が実際の温度からずれてしまうおそれがある。しかしながら、電圧印加試験システム１００では、後述するヒータ温度測定処理を実行することにより、グロープラグ２００が有するヒータの温度を精度良く測定できる。
【００２８】
Ａ２．ヒータ温度測定処理：
図２は、第１実施形態におけるヒータ温度測定処理の手順を示すフローチャートである。電圧印加試験システム１００では、ユーザ（試験者）がヒータ温度測定装置１０を制御して運転条件を変更した後に、ヒータ温度測定装置１０に対して電圧印加試験の開始を指示すると、電圧印加試験が開始され、それと同時にヒータ温度測定処理が実行される。
【００２９】
駆動信号モニタ部３３は、通電制御装置５０から出力された駆動信号ＤＳをモニタし、駆動信号ＤＳがオンからオフに変化したか否かを判定する（ステップＳ１０５）。駆動信号ＤＳがオンからオフに変化していないと判定されると（ステップＳ１０５：ＮＯ）、かかる判定を再び実行する。これに対して、駆動信号ＤＳがオンからオフに変化したと判定されると（ステップＳ１０５：ＹＥＳ）、駆動信号モニタ部３３は、第１所定期間だけ待機し（ステップＳ１１０）、その後、熱電対２１０から入力される温度信号ＴＳに基づきセラミックヒータの温度を測定する（ステップＳ１１５）。ステップＳ１１５の後、第２所定期間だけ待機した後（ステップＳ１２０）、上述のステップＳ１０５に戻ってステップＳ１０５〜Ｓ１１５が再び実行される。ステップＳ１２０の第２の所定期間は、セラミックヒータの温度を測定する時間間隔を調整するために設けられた待機時間である。本実施形態では、この第２の所定期間は、１００ｍｓｅｃ（ミリ秒）に設定されている。なお、１００ｍｓｅｃに限らず、ＰＷＭ制御における１周期よりも長い任意の時間に設定してもよい。例えば、スイッチ６０が４０Ｈｚで駆動する場合には、１周期は２５ｍｓｅｃ（ミリ秒）であり、２５ｍｓｅｃよりも長い任意の時間を、第２所定時間として設定してもよい。
【００３０】
図３は、ヒータ温度測定処理の実行時における駆動信号ＤＳと温度信号ＴＳとを示すタイミングチャートである。図３において、上段は駆動信号ＤＳを示し、下段は温度信号ＴＳを示す。また、図３において、横軸は、時刻を示す。
【００３１】
図３に示すように、駆動信号ＤＳは、所定のデューティ比となるように定められた期間ごとにオン状態とオフ状態とを繰り返している。「オン」状態とは、駆動信号ＤＳが予め定められた閾値電圧Ｖｔｈよりも大きな値である状態を意味し、「オフ」状態とは、駆動信号ＤＳが閾値電圧Ｖｔｈ以下の値である状態を意味する。本実施形態において、温度信号ＴＳは、図３に示すように矩形波になっている。これは、駆動信号ＤＳに起因して（より正確には、駆動信号ＤＳのオン状態に起因して）、セラミックヒータにおいて、基体を介して発熱体から熱電対２１０へのリーク電流が生じていることによる。具体的には、駆動信号ＤＳがオンのときの高い電圧に起因して、セラミックヒータ内の発熱体から熱電対２１０へとリーク電流が流れ、かかる電流に起因して、温度信号ＴＳが上昇する。また、駆動信号ＤＳがオフのときは、グロープラグ２００に高電圧は印加されないので上述のリーク電流は生じず、したがって、温度信号ＴＳは、本来の電圧、すなわちセラミックヒータの温度に応じた電圧値に戻る。
【００３２】
ここで、駆動信号ＤＳと温度信号ＴＳとは完全に同期して変化しておらず、駆動信号ＤＳの変化に対して若干遅延してから温度信号ＴＳが変化している。例えば、駆動信号ＤＳがオンからオフに変化した時刻ｔ１から遅れる時刻ｔ２において、温度信号ＴＳはハイ（ＨＩ）からロー（ＬＯ）に変化している。これは、セラミックヒータの基体内をリーク電流が流れる際の遅延時間分だけ、温度信号ＴＳの変化が駆動信号ＤＳから遅れることに起因するものと推測される。そこで、かかる遅延時間よりも長い時間を、上述のステップＳ１１０における第１所定時間として予め設定しておくことにより、温度信号ＴＳが、本来の電圧、すなわちセラミックヒータの温度に応じた電圧値を示すタイミング、換言すると、温度信号ＴＳが駆動信号ＤＳの影響を受けないタイミングで、温度測定（ステップＳ１１５）を実行できる。更に換言すると、駆動信号ＤＳがオフであるオフ状態において熱電対２１０から入力される温度信号ＴＳに基づきセラミックヒータの温度を測定できる。なお、上述の遅延時間を予め実験により特定しておき、かかる遅延時間に基づき第１所定時間を予め設定しておいてもよい。
【００３３】
本実施形態において、上述の第１所定時間Ｔａは、スイッチ６０が４０Ｈｚで駆動し、基体内におけるリーク電流の遅延時間が１５０μｓｅｃ（マイクロ秒）との前提の下、例えば、４００μｓｅｃに設定してもよい。このようにすることで、時刻ｔ１から第１所定時間Ｔａ（４００μｓｅｃ）経過後の時刻ｔ３において、温度信号ＴＳに基づきセラミックヒータの温度を測定できる。この時刻ｔ３では、図３に示すように、温度信号ＴＳは、駆動信号ＤＳの影響を受けておらず、したがって、温度信号ＴＳに基づきセラミックヒータの温度を精度良く測定できる。なお、上述の４００μｓｅｃはあくまでも例示であり、１５０μｓｅｃよりも大きく且つ１周期（２５ｍｓｅｃ）よりも短い任意の時間を、第１所定時間Ｔａとして設定してもよい。なお、第１所定時間Ｔａは、請求項における所定期間の下位概念に相当する。
【００３４】
以上説明した第１実施形態の電圧印加試験システム１００において、ヒータ温度測定装置１０は、駆動信号ＤＳがオフであるオフ状態において熱電対２１０から入力される温度信号ＴＳに基づきセラミックヒータの温度を測定するので、仮に駆動信号ＤＳに起因して基体を介して発熱体から熱電対２１０へのリーク電流が生じたとしても、熱電対２１０から出力される温度信号ＴＳが駆動信号ＤＳの影響（駆動信号ＤＳがオンであるときの電圧の影響）を受けることを抑制でき、セラミックヒータの温度を精度良く測定できる。
【００３５】
加えて、駆動信号モニタ部３３は、通電制御装置５０から出力されてスイッチ６０に入力される駆動信号ＤＳをモニタすることにより、駆動信号ＤＳがオンからオフに変化したか否かを特定するので、駆動信号ＤＳがオフであるオフ状態であることを確実に特定できる。
【００３６】
また、駆動信号ＤＳのオンからオフに変化したタイミングから第１所定時間Ｔａだけ経過後に、熱電対２１０から入力される温度信号ＴＳに基づき、セラミックヒータの温度を測定するので、発熱体から熱電対に電流がリークする際に遅延が生じた場合であっても、駆動信号ＤＳがオフ状態においてセラミックヒータの温度を測定できる。このため、熱電対２１０から温度測定部３１に入力される信号がリーク電流の影響を受けることをより確実に抑制し、セラミックヒータの温度をより精度良く測定できる。また、このようにセラミックヒータの温度を精度良く測定できるので、通電用マップとして精度の高いマップを作成できる。
【００３７】
Ｂ．第２実施形態：
Ｂ１．装置構成：
図４は、第２実施形態におけるヒータ温度測定装置を適用した電圧印加試験システムの概略構成を示すブロック図である。第２実施形態の電圧印加試験システム１００ａは、２つのグロープラグを同時に試験対象として電圧印加試験を実行する。図４では、２つのグロープラグ（第１グロープラグ２００ａおよび第２グロープラグ２００ｂ）が試験対象として表されている。図４では、図示の便宜上、燃料噴射装置８０、エンジン９０、および燃焼室９２が省略されている。
【００３８】
２つのグロープラグ２００ａ，２００ｂは、図示しない互いに異なる燃焼室にそれぞれ配置されている。２つのグロープラグ２００ａ，２００ｂの構成は、第１実施形態のグロープラグ２００の構成と同じである。すなわち、第１グロープラグ２００ａは、セラミックヒータと熱電対２１０ａとを有し、スイッチ６０ａを介して通電制御装置５０ａから入力される駆動信号ＤＳ１により駆動される。また、第２グロープラグ２００ｂは、セラミックヒータと熱電対２１０ｂとを有し、スイッチ６０ｂを介して通電制御装置５０ａから入力される駆動信号ＤＳ２により駆動される。なお、２つ熱電対２１０ａ，２１０ｂは、いずれも第１実施形態の熱電対２１０と同じ構成を有する。また、２つスイッチ６０ａ，６０ｂは、いずれも第１実施形態のスイッチ６０と同じ構成を有する。２つスイッチ６０ａ，６０ｂは、直流電源７０（バッテリ）に対して並列接続されている。第２実施形態の通電制御装置５０ａは、２つのグロープラグ２００ａ，２００ｂをそれぞれ駆動するための駆動信号ＤＳ１，ＤＳ２を出力する点において、第１実施形態の通電制御装置５０と異なる。駆動信号ＤＳ１，ＤＳ２は、いずれも第１実施形態の駆動信号ＤＳと同様に、グロープラグ２００ａ，２００ｂへの印加電圧をＰＷＭ制御するための駆動信号である。ここで、通電制御装置５０ａは、第１グロープラグ２００ａと第２グロープラグ２００ｂとに向けて、それぞれ同じデューティ比の駆動信号（駆動信号ＤＳ１および駆動信号ＤＳ２）を出力する。但し、駆動信号ＤＳ１と駆動信号ＤＳ２とを、互いに所定の期間（後述の期間Ｔｄｓ）だけ時間的にずれた信号として出力する。より具体的には、駆動信号ＤＳ２を駆動信号ＤＳ１に対して期間Ｔｄｓだけ遅延させた信号として出力する。
【００３９】
第２実施形態のヒータ温度測定装置１０ａは、温度測定部３１に代えて温度測定部３１ａを備えている点と、スイッチ６０ｂに入力される駆動信号ＤＳ２をモニタしない点とにおいて、第１実施形態のヒータ温度測定装置１０と異なる。第２実施形態のヒータ温度測定装置１０ａにおけるその他の構成は、第１実施形態のヒータ温度測定装置１０と同じであるので、同一の構成には同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。温度測定部３１ａは、後述する第２実施形態のヒータ温度測定処理において、２つのグロープラグ２００ａ，２００ｂが有する２つのセラミックヒータの温度を測定する点において、第１実施形態の温度測定部３１と異なる。なお、第２実施形態において、第１グロープラグ２００ａは、請求項における特定グロープラグの下位概念に相当する。また、第２グロープラグ２００ｂは、請求項における他のグロープラグの下位概念に相当する。
【００４０】
Ｂ２．ヒータ温度測定処理：
図５は、第２実施形態におけるヒータ温度測定処理の手順を示すフローチャートである。第２実施形態のヒータ温度測定処理は、ステップＳ１１５に代えてステップＳ１１５ａを実行する点と、ステップＳ１１６およびＳ１１８を追加実行する点において、図２に示す第１実施形態のヒータ温度測定処理と異なる。第２実施形態のヒータ温度測定処理におけるその他の手順は、第１実施形態のヒータ温度測定処理と同じであるので、同一の手順には同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。なお、ステップＳ１０５では、第１グロープラグ２００ａを駆動させるためにスイッチ６０ａに出力された駆動信号ＤＳ１について、オンからオフに変化したか否かが判定される。
【００４１】
図５に示すようにステップＳ１１０において第１所定期間だけ待機した後、温度測定部３１ａは、熱電対２１０ａから入力される温度信号ＴＳ１に基づき、第１グロープラグ２００ａが有するセラミックヒータの温度を測定する（ステップＳ１１５ａ）。その後、温度測定部３１ａは、第３所定時間だけ待機し（ステップＳ１１６）、熱電対２１０ｂから入力される温度信号ＴＳ２に基づき、第２グロープラグ２００ｂが有するセラミックヒータの温度を測定する（ステップＳ１１８）。ここで、第３所定時間は、上述の駆動信号ＤＳ１と駆動信号ＤＳ２との時間的なずれである期間Ｔｄｓに一致する時間である。そして、ステップＳ１１８が実行された後、上述のステップＳ１２０が実行される。
【００４２】
図６は、第２実施形態のヒータ温度測定処理の実行時における駆動信号ＤＳ１，ＤＳ２と温度信号ＴＳ１，ＴＳ２とを示すタイミングチャートである。図６において、１段目は、駆動信号ＤＳ１のタイミングチャートを示す。また、２段目は駆動信号ＤＳ２のタイミングチャートを、３段目は温度信号ＴＳ１のタイミングチャートを、４段目は温度信号ＴＳ２のタイミングチャートを、それぞれ示す。図６では、１段目の駆動信号ＤＳ１、および３，４段目の温度信号ＴＳ１，ＴＳ２は、いずれも実線で表しているのに対して、２段目の駆動信号ＤＳ２は、破線で表している。これは、駆動信号ＤＳ１および温度信号ＴＳ１，ＴＳ２は、ヒータ温度測定装置１０ａにおいて測定またはモニタされており、ヒータ温度測定装置１０ａにおいてその状態が把握可能であるのに対して、駆動信号ＤＳ２は、ヒータ温度測定装置１０ａでは、測定またはモニタしておらず、かかる駆動信号の状態は正確には特定されていないことを示す。
【００４３】
図６の１段目および２段目に示すように、駆動信号ＤＳ２は、駆動信号ＤＳ１に比べて期間Ｔｄｓだけ遅れている。本実施形態において期間Ｔｄｓは、８００μｓｅｃである。第１グロープラグ２００ａのセラミックヒータの温度については、駆動信号ＤＳ１がオンからオフに変化した時刻ｔ１１から第１所定時間Ｔａ経過後の時刻ｔ１２に、温度信号ＴＳ１に基づき測定される。これに対して、第２グロープラグ２００ｂのセラミックヒータの温度については、時刻ｔ１２から第３所定時間、すなわち期間Ｔｄｓだけ経過した後の時刻ｔ１３に、温度信号ＴＳ２に基づき測定される。ここで、時刻ｔ１２には、駆動信号ＤＳ１は、第１実施形態の時刻ｔ２における駆動信号ＤＳと同様にオフ状態である。そして、駆動信号ＤＳ２は駆動信号ＤＳ１から期間Ｔｄｓだけ遅れているため、時刻ｔ１２から期間Ｔｄｓだけ経過した時刻ｔ１３においては、駆動信号ＤＳ２はオフ状態である。したがって、このタイミングで入力される温度信号ＴＳ２に基づき測定されるセラミックヒータの温度は、駆動信号ＤＳ２の影響（駆動信号ＤＳ２がオンであるときのリーク電流の影響）を受けず、精度の高い測定値といえる。なお、ステップＳ１１６における第３所定時間（８００μｓｅｃ）は、駆動信号ＤＳ１がオンからオフに変化した時刻ｔ１１を基準に考えると、第１所定時間Ｔａ（４００μｓｅｃ）に期間Ｔｄｓ（８００μｓｅｃ）を加えた所定時間（１．２ｍｓｅｃ）ともいえる。つまり、ステップＳ１１６は、駆動信号ＤＳ１がオンからオフに変化してから所定時間（１．２ｍｓｅｃ）経過するまで待機する手順であるともいえる。
【００４４】
以上説明した第２実施形態の電圧印加試験システム１００ａにおいて、ヒータ温度測定装置１０ａは、第１グロープラグ２００ａのセラミックヒータの温度測定については、第１実施形態のヒータ温度測定装置１０と同様な効果を有する。
【００４５】
加えて、第２グロープラグ２００ｂのセラミックヒータの温度測定については、駆動信号ＤＳ１がオンからオフに変化してから、リーク電流の遅延時間（すなわち第１所定時間Ｔａ）と、駆動信号ＤＳ１と駆動信号ＤＳ２との間の時間的ずれ（すなわち期間Ｔｄｓ）と、を足し合わせた時間だけ経過したタイミングで温度信号ＴＳ２に基づき測定するので、駆動信号ＤＳ２がオフ状態においてセラミックヒータの温度を測定できる。したがって、第２グロープラグ２００ｂのセラミックヒータの温度を精度良く測定できる。
【００４６】
また、第２グロープラグ２００ｂのセラミックヒータの温度測定については、駆動信号ＤＳ２をモニタするための構成を用意しなくて済み、ヒータ温度測定装置１０ａの小型化や製造コストの低廉化を実現できる。
【００４７】
Ｃ．変形例：
Ｃ１．変形例１：
第１実施形態において、ヒータ温度測定装置１０と通電制御装置５０とは互いに異なる装置として構成されていたが、これらを一体の装置として構成してもよい。同様に、第２実施形態のヒータ温度測定装置１０ａおよび通電制御装置５０ａについても、一体の装置として構成してもよい。そして、これらの構成においては、駆動信号ＤＳ，ＤＳ１，ＤＳ２をモニタするための構成を省略してもよい。これらの構成においては、スイッチ６０，６０ａ，６０ｂに対して駆動信号ＤＳ，ＤＳ１，ＤＳ２を出力する装置と、温度信号ＴＳ，ＴＳ１，ＴＳ２を入力する装置とが同じ装置となるので、駆動信号ＤＳ，ＤＳ１，ＤＳ２をモニタするための構成を省略しても、駆動信号ＤＳ，ＤＳ１，ＤＳ２がオンからオフに変化したか否か（オフ状態であるか否か）を特定できるからである。なお、ヒータ温度測定装置１０と通電制御装置５０とエンジン制御装置２０とを一体の装置として構成してもよい。同様に、ヒータ温度測定装置１０ａと通電制御装置５０ａとエンジン制御装置２０とを一体の装置として構成してもよい。さらには、ヒータ温度測定装置１０とエンジン制御装置２０とを、エンジン制御装置２０と通電制御装置５０とを、ヒータ温度測定装置１０ａとエンジン制御装置２０とを、エンジン制御装置２０と通電制御装置５０ａとを、それぞれ一体の装置として構成してもよい。
【００４８】
Ｃ２．変形例２：
第２実施形態において温度測定対象のセラミックヒータを備えるグロープラグの数は２つであったが、２つに限らず３つ以上の任意の数であってもよい。このような構成においても、各グロープラグが、所定の時間だけ互いにずれた駆動信号で駆動される構成においては、第２実施形態と同様に、或る１つのグロープラグに接続されたスイッチに出力された駆動信号をモニタし、他のグロープラグに接続されたスイッチに出力された駆動信号をモニタしなくてもよい。この場合、第２実施形態と同様に、モニタされた駆動信号がオンからオフに変化したタイミングを基準として、所定の時間ごとに、各グロープラグが有する熱電対から入力される温度信号に基づきセラミックヒータの温度を測定してもよい。
【００４９】
Ｃ３．変形例３：
第１実施形態において、発熱体から熱電対２１０へのリーク電流の遅延時間が無視できる程度に小さい場合には、ステップＳ１１０を省略して、駆動信号ＤＳがオンからオフになったことを検出したら直ちに温度信号ＴＳに基づきセラミックヒータの温度を測定してもよい。第２実施形態においても同様に、ステップＳ１１０を省略してもよい。この場合、駆動信号ＤＳ２がオンからオフに変化した直後に、温度信号ＴＳ２に基づき第２グロープラグ２００ｂが有するセラミックヒータの温度を測定することとなる。
【００５０】
Ｃ４．変形例４：
上記各実施形態において、スイッチ６０，６０ａ，６０ｂは、電界効果トランジスタにより構成されていたが、スイッチ６０，６０ａ，６０ｂとしては、通電制御装置５０，５０ａから受信する制御信号において指定されたデューティ比に応じて、直流電源７０とグロープラグ２００，２００ａ，２００ｂとの間の通電のオンオフを切り替える機能を備えていれば、どのような構成を採用してもよい。例えば、スイッチとして、直流電源とグロープラグとの間の通電のオンオフを切り替える電界効果トランジスタに加えて他の機能を備えたスイッチモジュールを採用してもよい。また、電界効果トランジスタを搭載し、実際の車両に搭載されてグロープラグへの通電を制御するグローコントローラをスイッチとして採用してもよい。
【００５１】
Ｃ５．変形例５：
上記各実施形態において、グロープラグ２００，２００ａ，２００ｂは、セラミックヒータを備える構成であったが、セラミックヒータに代えて、金属ヒータを備える構成としてもよい。金属ヒータとしては、導電性金属からなる円筒状のシーズチューブの内部に、螺旋状に巻かれた導電性の発熱コイルおよび制御コイルが配置され、シーズチューブ内のその他の空隙に絶縁材料としてのマグネシア粉末が充填された構造を備えるヒータを採用してもよい。
【００５２】
本発明は、上述の各実施形態および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することができる。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本実施形態、変形例中の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、上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可能である。また、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、削除することが可能である。
【符号の説明】
【００５３】
１０，１０ａ…ヒータ温度測定装置
２０…エンジン制御装置
２５…エンジン制御部
３０…制御部
３１，３１ａ…温度測定部
３２…オフ状態特定部
３３…駆動信号モニタ部
４０…印加電圧決定部
５０，５０ａ…通電制御装置
６０，６０ａ，６０ｂ…スイッチ
７０…直流電源
８０…燃料噴射装置
９０…エンジン
９２…燃焼室
１００，１００ａ…電圧印加試験システム
２００…グロープラグ
２００ａ…第１グロープラグ
２００ｂ…第２グロープラグ
２１０，２１０ａ，２１０ｂ…熱電対
ＣＳ…制御信号
ＤＳ，ＤＳ１，ＤＳ２…駆動信号
ＴＳ，ＴＳ１，ＴＳ２…温度信号
Ｔａ…第１所定時間
Ｔｄｓ…期間
Ｖｔｈ…閾値電圧
ｔ１，ｔ２，ｔ３，ｔ１１，ｔ１２，ｔ１３…時刻
【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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