(57)【要約】【課題】外乱の影響および性能バラツキの影響を簡易な処理で抑えつつ、複数のグロープラグの温度を一定に制御する。【解決手段】複数のグロープラグへの電圧の印加を制御するグロープラグ通電制御装置は、複数のグロープラグの各抵抗値を求める抵抗値導出部と、複数のグロープラグに含まれる第１のグロープラグについて求められた抵抗値が目標抵抗値に近づくように第１のグロープラグに電圧を印加する第１の電圧印加部と、第１のグロープラグに印加される電力値を算出する電力値算出部と、算出された電力値と複数のグロープラグに含まれる第２のグロープラグの抵抗値とを用いて、第２のグロープラグに印加される電力値が第１のグロープラグに印加される電力値と一致するように第２のグロープラグに電圧を印加する第２の電圧印加部と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のグロープラグへの電圧の印加を制御するグロープラグ通電制御装置であって、
前記複数のグロープラグの各抵抗値を求める抵抗値導出部と、
前記複数のグロープラグに含まれる第１のグロープラグについて前記求められた抵抗値が目標抵抗値に近づくように、前記第１のグロープラグに電圧を印加する第１の電圧印加部と、
前記第１のグロープラグに印加される電力値を算出する電力値算出部と、
前記電力値算出部により算出された電力値と、前記複数のグロープラグに含まれる前記第１のグロープラグとは異なる第２のグロープラグの抵抗値と、を用いて、前記第２のグロープラグに印加される電力値が前記第１のグロープラグに印加される電力値と一致するように、前記第２のグロープラグに電圧を印加する第２の電圧印加部と、
を備える、グロープラグ通電制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載のグロープラグ通電制御装置において、
前記抵抗値導出部は、
前記第１のグロープラグの電流値を測定する電流測定部と、
前記第１のグロープラグの電圧値を測定する電圧測定部と、
前記電流測定部により測定された電流値と、前記電圧測定部により測定された電圧値とから前記第１のグロープラグの抵抗値を算出する抵抗値算出部と、
を有する、グロープラグ通電制御装置。
【請求項３】
請求項２に記載のグロープラグ通電制御装置において、
前記第１の電圧印加部は、
前記抵抗値算出部により算出された抵抗値と、前記第１のグロープラグの目標抵抗値と、の差分値に基づき、前記第１のグロープラグに印加する電圧値を算出する電圧値算出部と、
前記電圧値算出部により算出された電圧値を、前記第１のグロープラグに印加する印加制御部と、
を有する、グロープラグ通電制御装置。
【請求項４】
請求項２または請求項３に記載のグロープラグ通電制御装置において、
前記電力値算出部は、前記電圧測定部により測定された電圧値と、前記抵抗値算出部により算出された抵抗値と、を用いて、前記第１のグロープラグに印加される電力値を算出する、グロープラグ通電制御装置。
【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グロープラグ通電制御装置において、さらに、
前記第１のグロープラグの目標温度値を入力する目標温度値入力部と、
前記入力された目標温度値に基づき前記目標抵抗値を特定する目標抵抗値特定部と、
を備える、グロープラグ通電制御装置。
【請求項６】
請求項１から請求項５までのいずれか一項に記載のグロープラグ通電制御装置において、さらに、
前記複数のグロープラグが取付けられる内燃機関の駆動が停止されているときに、前記第２のグロープラグは非通電としつつ前記第１のグロープラグに通電し、前記第１のグロープラグの温度が所定温度となった際の前記第１のグロープラグの抵抗値である補正前抵抗値を取得するキャリブレーション部と、
を備える、グロープラグ通電制御装置。
【請求項７】
複数のグロープラグへの電圧の印加を制御するグロープラグ印加電圧制御方法であって、
（ａ）前記複数のグロープラグの各抵抗値を求める工程と、
（ｂ）前記複数のグロープラグに含まれる第１のグロープラグについて前記求められた抵抗値が目標抵抗値に近づくように、前記第１のグロープラグに電圧を印加する工程と、
（ｃ）前記第１のグロープラグに印加される電力値を算出する工程と、
（ｄ）前記工程（ｃ）において算出された電力値と、前記複数のグロープラグに含まれる前記第１のグロープラグとは異なる第２のグロープラグの抵抗値と、を用いて、前記第２のグロープラグに印加される電力値が前記第１のグロープラグに印加される電力値と一致するように、前記第２のグロープラグに電圧を印加する工程と、
を備えるグロープラグ印加電圧制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、グロープラグの温度制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
グロープラグは、印加される電圧（以下、「印加電圧」と呼ぶ）に応じて昇温し、ディーゼルエンジンの始動時または始動後において燃焼室内を昇温させる。複数の気筒を有するディーゼルエンジンにおいて個々の気筒にグロープラグを設置する場合、各グロープラグへの印加電圧の印加を、１つの制御装置により制御することが行われる場合がある。この場合、各グロープラグの温度をそれぞれ一定の温度に制御したいという要請がある。例えば、各気筒に設置されるグロープラグの目標温度と各グロープラグへの印加電圧との関係を示すマップを作成する際に、ディーゼルエンジンの負荷状況および回転数といった運転条件を変化させつつ、各グロープラグの目標温度を維持可能な印加電圧を特定する試験において、上記要請がある。
【０００３】
グロープラグの温度を一定に制御する方法として、グロープラグの抵抗値を求め、かかる抵抗値が目標値に近づき且つ維持するように印加電圧の値を決定し、かかる値の電圧を印加する方法（以下、「一定抵抗値制御」と呼ぶ）が知られている（特許文献１参照）。また、グロープラグに印加する電力量（グロープラグを流れる電流値と印加電圧値とから求められる電力量）が目標値に近づき且つ維持するように印加電圧の値を決定し、かかる値の電圧を印加する方法（以下、「一定電力制御」と呼ぶ）も知られている（特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−２３２５０３号公報
【特許文献２】特許第４１８１３７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一定抵抗値制御は、外乱の影響、例えば、グロープラグの取り付け先であるシリンダヘッドの温度、グロープラグにおいて燃焼室内に生じたスワールと接する位置、インジェクタの向き等に対して制御は容易である一方、各グロープラグの公差等に起因する性能バラツキ（抵抗値のバラツキ）の影響に対して制御は容易ではないという問題があった。また、一定電力制御は、各グロープラグの性能バラツキの影響に対して制御は容易である一方、外乱の影響が大きく、その影響に対して制御は容易ではないという問題があった。上述した外乱の影響や性能バラツキの影響に対する制御が容易ではないとは、その制御を実行するために複雑な計算が必要となる、或いは、演算処理量が多いことなどを意味する。以上のことから、外乱の影響および性能バラツキの影響を簡易な処理で抑えつつ、複数のグロープラグの温度を一定に制御可能な技術が望まれている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
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。
【０００７】
（１）本発明の一形態によれば、複数のグロープラグへの電圧の印加を制御するグロープラグ通電制御装置が提供される。このグロープラグ通電制御装置は、前記複数のグロープラグの各抵抗値を求める抵抗値導出部と；前記複数のグロープラグに含まれる第１のグロープラグについて前記求められた抵抗値が目標抵抗値に近づくように、前記第１のグロープラグに電圧を印加する第１の電圧印加部と；前記第１のグロープラグに印加される電力値を算出する電力値算出部と；前記電力値算出部により算出された電力値と、前記複数のグロープラグに含まれる前記第１のグロープラグとは異なる第２のグロープラグの抵抗値と、を用いて、前記第２のグロープラグに印加される電力値が前記第１のグロープラグに印加される電力値と一致するように、前記第２のグロープラグに電圧を印加する第２の電圧印加部と；を備える。
【０００８】
この形態のグロープラグ通電制御装置によれば、第１のグロープラグについては、抵抗値が目標値に近づくように電圧が印加されるので、換言すると、一定抵抗値制御が実行されるので、外乱の影響を簡易な処理で抑えつつ第１のグロープラグの温度を一定に保つことができ、第２のグロープラグについては、第２のグロープラグに印加される電力値が第１のグロープラグに印加される電力値と一致するように電圧が印加されるので、換言すると、一定電力制御が実行されるので、製造バラツキ等に起因する抵抗値のバラツキの影響を簡易な処理で抑えつつ第２のグロープラグの温度を一定に保つことができる。加えて、第２のグロープラグを一定電力制御する際に用いられる電力値は、第１のグロープラグについて外乱の影響を簡易な処理で抑えて求められる電力値であるので、第２のグロープラグについても間接的に外乱の影響を簡易な処理で抑えることができるという効果を奏する。
【０００９】
（２）上記形態のグロープラグ通電制御装置において、前記抵抗値導出部は、前記第１のグロープラグの電流値を測定する電流測定部と；前記第１のグロープラグの電圧値を測定する電圧測定部と；前記電流測定部により測定された電流値と、前記電圧測定部により測定された電圧値とから前記第１のグロープラグの抵抗値を算出する抵抗値算出部と；を有してもよい。この形態のグロープラグ通電制御装置によれば、抵抗値導出部は、第１のグロープラグの抵抗値を、第１のグロープラグの電流値と電圧値とを測定し、これらの測定値から算出するので、第１のグロープラグの抵抗値を精度良く算出できる。
【００１０】
（３）上記形態のグロープラグ通電制御装置において、前記第１の電圧印加部は、前記抵抗値算出部により算出された抵抗値と、前記第１のグロープラグの目標抵抗値と、の差分値に基づき、前記第１のグロープラグに印加する電圧値を算出する電圧値算出部と；前記電圧値算出部により算出された電圧値を、前記第１のグロープラグに印加する印加制御部と；を有してもよい。この形態のグロープラグ通電制御装置によれば、算出された第１のグロープラグの抵抗値と、第１のグロープラグの目標抵抗値との差分値に基づき、第１のグロープラグに印加する電圧値を算出し、その電圧値を第１のグロープラグに印加するので、第１のグロープラグの抵抗値が一定値に近づくように制御して、第１のグロープラグの温度が一定値を保つように制御できる。
【００１１】
（４）上記形態のグロープラグ通電制御装置において、前記電力値算出部は、前記電圧測定部により測定された電圧値と、前記抵抗値算出部により算出された抵抗値と、を用いて、前記第１のグロープラグに印加される電力値を算出してもよい。この形態のグロープラグ通電制御装置によれば、電圧測定部により測定された電力値と、抵抗値算出部により算出された抵抗値とを用いて、第１のグロープラグに印加される電力値が算出されるので、第１のグロープラグに印加される電力値を精度良く求めることができる。
【００１２】
（５）上記形態のグロープラグ通電制御装置において、さらに、前記第１のグロープラグの目標温度値を入力する目標温度値入力部と；前記入力された目標温度値に基づき前記目標抵抗値を特定する目標抵抗値特定部と；を備えてもよい。この形態のグロープラグ通電制御装置によれば、入力された目標温度値に基づき目標抵抗値を特定するので、第１のグロープラグの温度を一定（目標温度値）に保つことができる目標抵抗値を精度良く求めることができる。
【００１３】
（６）上記形態のグロープラグ通電制御装置において、さらに、前記複数のグロープラグが取付けられる内燃機関の駆動が停止されているときに、前記第２のグロープラグは非通電としつつ前記第１のグロープラグに通電し、前記第１のグロープラグの温度が所定温度となった際の前記第１のグロープラグの抵抗値である補正前抵抗値を取得するキャリブレーション部と；を備えてもよい。第１のグロープラグには個体差によるばらつきが生じるため、例えば、ディーゼルエンジンから第１のグロープラグを交換した際に、交換後の第１のグロープラグの目標抵抗値が、交換前の第１のグロープラグの目標抵抗値と異なることが考えらえる。これに対し、この形態のグロープラグ通電制御装置によれば、第１のグロープラグのそれぞれについて補正前抵抗値を取得し、その補正前抵抗値を基に目標抵抗値を設定することができる。その結果、第１のグロープラグの個体差によるばらつきが生じたとしても、第１のグロープラグの目標抵抗値を精度良く算出できる。
【００１４】
また、この形態のグロープラグ通電制御装置によれば、第２のグロープラグは非通電としつつ第１のグロープラグに通電することで、第１のグロープラグの補正前抵抗値を取得しているため、第１のグロープラグ及び第２のグロープラグの両方に通電する必要が無く、第１グロープラグ及び第２グロープラグの電力値の低減を図ることができる。
【００１５】
本発明は、グロープラグ通電制御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、グロープラグ印加電圧制御方法や、かかる方法を実現するためのコンピュータープログラム、かかるコンピュータープログラムを記録した記録媒体等の形態で実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態としてのグロープラグ通電制御装置の概略構成を示すブロック図である。
【図２】グロープラグ通電制御装置において実行される印加電圧制御処理の手順を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
Ａ．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グロープラグ通電制御装置の概略構成を示すブロック図である。図１では、グロープラグ通電制御装置１００に加えて、グロープラグ通電制御装置１００と電気的に接続されているＥＣＵ（Electronic  control  unit）２００、４つのスイッチ（第１スイッチ２１，第２スイッチ２２，第３スイッチ２３および第４スイッチ２４）、直流電源３０を表している。また、図１では、グロープラグ通電制御装置１００により印加電圧が制御される４つのグロープラグ（第１グロープラグ１１，第２グロープラグ１２，第３グロープラグ１３および第４グロープラグ１４）を表している。グロープラグ通電制御装置１００は、ＥＣＵ２００、４つのスイッチ２１〜２４、直流電源３０、および４つのグロープラグ１１〜１４と共に、例えば、ディーゼルエンジンを搭載した車両に配置されて用いられる。
【００１８】
グロープラグ通電制御装置１００は、ＥＣＵ２００から送信される制御信号に従って、各グロープラグ１１〜１４への電圧の印加を制御する。上述の「電圧の印加を制御する」とは、具体的には、印加電圧の大きさ、電圧を印加するタイミング、および電圧を印加する期間を制御することを意味する。グロープラグ通電制御装置１００は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭを有するマイクロコンピュータにより構成されており、予めＲＯＭに記憶されている制御用プログラムをＣＰＵが実行することにより、目標温度値入力部１１１、目標抵抗値特定部１１２、抵抗値導出部１２０、電力値算出部１３０、第１電圧印加部１４０、第２電圧印加部１５２、第３電圧印加部１５３、第４電圧印加部１５４、キャリブレーション部１６０として、それぞれ機能する。
【００１９】
目標温度値入力部１１１は、ＥＣＵ２００から出力される制御信号を入力する。この制御信号には、各グロープラグ１１〜１４についての目標温度値を示す情報が含まれている。したがって、目標温度値入力部１１１は、ＥＣＵ２００から送信される目標温度値を入力するともいえる。
【００２０】
目標抵抗値特定部１１２は、目標温度値入力部１１１が入力する目標温度値に基づき、第１グロープラグ１１の目標抵抗値を特定する。本実施形態において、かかる特定は、予め目標温度値と目標抵抗値とが対応付けられているマップを参照して行われる。かかるマップは、後述する方法により作成され、グロープラグ通電制御装置１００が有する図示しないＲＯＭに記憶されている。後述するように、本実施形態では、第１グロープラグ１１の電圧印加は、一定抵抗値制御により実行される。これに対して、残りの３つのグロープラグ１２〜１４の電圧印加は、一定電力値制御により実行される。したがって、目標抵抗値特定部１１２は、第１グロープラグ１１についての一定抵抗値制御を行う際の目標となる抵抗値を、目標温度値入力部１１１が入力する目標温度値に基づき特定する。
【００２１】
抵抗値導出部１２０は、電流測定部１２１、電圧測定部１２２、および抵抗値算出部１２３を備えている。電流測定部１２１は、各スイッチ２１〜２４から入力する電流値を示す信号に基づき、各グロープラグ１１〜１４を流れる電流を測定する。電圧測定部１２２は、各スイッチ２１〜２４の出力電圧を測定することにより、各グロープラグ１１〜１４に実際に印加される電圧、すなわち各スイッチ２１〜２４がオンである際の直流電源３０の電圧を測定する。抵抗値算出部１２３は、各グロープラグ１１〜１４の抵抗値、より正確には、各グロープラグ１１〜１４がそれぞれ有する発熱抵抗体の抵抗値を求める。
【００２２】
電力値算出部１３０は、第１グロープラグ１１に入力される電力値を算出する。後述するように、電力値算出部１３０により算出された電力値は、他の３つのグロープラグ１２〜１４の一定電力値制御において、目標とする電力値として用いられる。
【００２３】
第１電圧印加部１４０は、電圧値算出部１４１と、印加制御部１４２とを備えている。電圧値算出部１４１は、第１グロープラグ１１に印加すべき電圧値を算出する。かかる電圧値の算出については、後ほど詳述する。印加制御部１４２は、電圧値算出部１４１により算出された電圧値を、第１グロープラグ１１に印加する。具体的には、電圧値算出部１４１により算出された電圧値が第１グロープラグ１１に印加されるように、第１スイッチ２１に対して制御信号を送信する。かかる制御信号は、所定のデューティ比（直流電源３０から第１グロープラグ１１への通電をオンする時間の割合）でオンとオフとを繰り返す信号であり、印加制御部１４２は、かかる制御信号を利用して第１グロープラグ１１への印加電圧をＰＷＭ制御する。
【００２４】
第２電圧印加部１５２は、第２グロープラグ１２への電圧の印加を制御する。同様に、第３電圧印加部１５３は第３グロープラグ１３への電圧の印加を、第４電圧印加部１５４は第４グロープラグ１４への電圧の印加を、それぞれ制御する。これら３つの電圧印加部１５２〜１５４は、電圧値算出部１４１が省略されている点において、第１電圧印加部１４０と異なり、他の構成は第１電圧印加部１４０と同じである。
【００２５】
キャリブレーション部１６０は、第１グロープラグ１１の通電制御を行う上で必要となる、第１グロープラグの目標温度値と目標抵抗値とが対応付けされているマップを取得するために、第１グロープラグ１１の補正前抵抗値を取得するものである。なお「補正前抵抗値」は、所定の温度（例えば、１０００℃や１２００℃）における第１グロープラグ１１の抵抗値を言う。キャリブレーション部１６０によるキャリブレーションとしては、先ず、第２〜第４グロープラグ１２〜１４へ非通電としつつ第１グロープラグ１１へ通電し、所定の温度となった際の第１グロープラグ１１の抵抗値（補正前抵抗値）を取得する。そして、予め取得している、基準の第１グロープラグの目標温度値と目標抵抗値とが対応付けされているマップに対し、第１グロープラグ１１の補正雨抵抗値を用いて、補正・調整を行う。
【００２６】
また、キャリブレーション部１６０によるキャリブレーションは、第１グロープラグ１１の交換が検知された場合や、補正前抵抗値がクリアである場合に行われる。そして、ディーゼルエンジンのスワールや燃料噴射による冷却などの外乱の影響を避けるため、ディーゼルエンジンの駆動が停止している時（非駆動時）に行われる。さらに、キャリブレーションでは第１グロープラグ１１を、ディーゼルエンジンの始動時における温度と同程度に加熱するため、電力の消費量が大きい。従って、ディーゼルエンジンが駆動され、次いで停止されたとき、つまり、後述するバッテリーの充電がなされたことが見込まれるときにキャリブレーションが行われるようになっている。
【００２７】
なお、第１グロープラグ１１の交換は、例えば、次のようにして検知される。すなわち、ディーゼルエンジンの停止時において、第１グロープラグ１１側へと短時間ごとに通電を行い、そのとき印加された電圧と流された電流とから、第１グロープラグ１１の抵抗値を定期的に取得する。そして、取得された抵抗値が所定の閾値（交換判定値）よりも大きいか否かを比較する。第１グロープラグ１１がディーゼルエンジンから取り外されている場合には、第１グロープラグ１１が存在しないため、電流は流れず、その結果、取得された抵抗値が非常に大きなものとなる。従って、第１グロープラグ１１の抵抗値が交換判定値よりも大きければ、第１グロープラグ１１が取り外された、すなわち第１グロープラグ１１が交換されたものと判定される。一方、取得された抵抗値が交換判定値以下の場合には、第１グロープラグ１１は交換されていないものと判定される。なお、グロープラグの交換検知手法はこれに限られるものではなく、他の手法（例えば、利用者が所定の入力手段により、第１グロープラグ１１が交換されたことを示す信号を入力する手法など）を用いることとしてもよい。
【００２８】
４つのグロープラグ１１〜１４は、それぞれディーゼルエンジンが有する互いに異なる気筒において、自身の先端部分が燃焼室内に露出するように配置されている。各グロープラグ１１〜１４は、各気筒の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、各気筒の始動後においては、燃焼室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、４つのグロープラグ１１〜１４は、いずれも同じ構成を有する。各グロープラグ１１〜１４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抵抗体が埋設された構造を有し、電圧の印加に伴って発熱抵抗体が昇温する、いわゆるセラミックヒータを備える。なお、本実施形態において、第１グロープラグ１１は、他の３つのグロープラグ１２〜１４に比べて、製造誤差、特に発熱抵抗体の抵抗値の誤差（より詳細には、予定されている抵抗値からのずれ）が小さな個体を用いている。
【００２９】
第１グロープラグ１１が有する通電用の図示しない電極は、第１スイッチ２１を介して直流電源３０の正極と電気的に接続されている。同様に、第２グロープラグ１２が有する通電用の図示しない電極は第２スイッチ２２を介して、第３グロープラグ１３が有する通電用の図示しない電極は第３スイッチ２３を介して、第４グロープラグ１４が有する通電用の図示しない電極は第４スイッチ２４を介して、それぞれ直流電源３０の正極と電気的に接続されている。なお、直流電源３０の負極は接地されている。本実施形態において、直流電源３０は、バッテリーにより構成されている。バッテリーとしては、例えば、図示しないディーゼルエンジンの出力によって充電される鉛蓄電池を採用してもよい。
【００３０】
４つのスイッチ２１〜２４は、いずれもＩＰＤ（intelligent  power  device）により構成されており、それぞれ対応するグロープラグと、グロープラグ通電制御装置１００と、直流電源３０とに電気的に接続されている。第１スイッチ２１は、グロープラグ通電制御装置１００（印加制御部１４２）から受信する制御信号に応じて、第１グロープラグ１１と直流電源３０との間の通電のオンオフを切り替える。同様に、第２スイッチ２２は、グロープラグ通電制御装置１００（第２電圧印加部１５２）から受信する制御信号に応じて、第２グロープラグ１２と直流電源３０との間の通電のオンオフを切り替える。第３スイッチ２３は、グロープラグ通電制御装置１００（第３電圧印加部１５３）から受信する制御信号に応じて、第３グロープラグ１３と直流電源３０との間の通電のオンオフを切り替える。第４スイッチ２４は、グロープラグ通電制御装置１００（第４電圧印加部１５４）から受信する制御信号に応じて、第４グロープラグ１４と直流電源３０との間の通電のオンオフを切り替える。各スイッチ２１〜２４は、それぞれ対応するグロープラグ１１〜１４と直流電源３０との間の通電がオンの状態において各スイッチ２１〜２４を流れる電流を検出し、検出した電流値を示す信号を、グロープラグ通電制御装置１００（電流測定部１２１）に送信する。
【００３１】
ＥＣＵ２００は、ディーゼルエンジンの駆動を制御する。具体的には、図示しないインジェクタにおける燃料の噴射量を調整することにより、エンジンの回転数やトルクを制御する。このとき、図示しない通信経路を介してエンジンの回転数やトルクを検出する。また、ＥＣＵ２００は、検出されたエンジンの回転数等に基づき、各グロープラグ１１〜１４の目標温度を決定し、かかる目標温度を示す情報を含む信号をグロープラグ通電制御装置１００に送信する。
【００３２】
上述の構成を有するグロープラグ通電制御装置１００では、後述する印加電圧制御処理が実行されることにより、外乱の影響および性能バラツキの影響を簡易な処理で抑えつつ、４つのグロープラグ１１〜１４の温度を一定に制御することができる。
【００３３】
第１グロープラグ１１は、請求項における第１のグロープラグの下位概念に相当する。また、第２〜第４グロープラグ１２〜１４は、請求項における第２のグロープラグの下位概念に相当する。また、第１電圧印加部１４０は、請求項における第１の電圧印加部の下位概念に相当する。また、第２〜第４電圧印加部１５２〜１５４は、請求項における第２の電圧印加部の下位概念に相当する。
【００３４】
Ａ２．印加電圧制御処理：
図２は、グロープラグ通電制御装置１００において実行される印加電圧制御処理の手順を示すフローチャートである。印加電圧制御処理とは、各グロープラグ１１〜１４への電圧の印加を制御する処理を意味する。グロープラグ通電制御装置１００では、電源がオンした後、目標温度値入力部１１１がＥＣＵ２００から目標温度値を入力し、目標抵抗値特定部１１２が入力された目標温度値に基づき第１グロープラグ１１の目標抵抗値を特定すると、印加電圧制御処理が実行される。
【００３５】
抵抗値導出部１２０は、第１〜第４グロープラグ１１〜１４の抵抗値をそれぞれ求める（ステップＳ１０５）。具体的には、抵抗値導出部１２０が有する抵抗値算出部１２３は、電流測定部１２１により測定された各グロープラグ１１〜１４を流れる電流と、電圧測定部１２２により測定された各グロープラグ１１〜１４に印加される電圧値とを用いて、各グロープラグ１１〜１４の抵抗値、より正確には、各グロープラグ１１〜１４が有する発熱抵抗体の抵抗値をそれぞれ算出する。
【００３６】
第１電圧印加部１４０は、ステップＳ１０５で算出される抵抗値が、目標抵抗値特定部１１２により特定された目標抵抗値に近づくように、第１スイッチ２１を制御して第１グロープラグ１１に電圧を印加する（ステップＳ１１０）。具体的には、電圧値算出部１４１は、ステップＳ１０５で算出される抵抗値と目標抵抗値との差分抵抗値ΔRを用いて、以下の式（１）に基づき第１グロープラグ１１に印加する電圧Vcomを算出する。そして、印加制御部１４２は、電圧値算出部１４１により算出された電圧Vcomが第１グロープラグ１１に印加されるように、制御信号を第１スイッチ２１に出力することにより、第１グロープラグ１１への電圧の印加を制御する。
【００３７】
【数１】
2017219038.tif 000003
【００３８】
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／Ω）を、ΔRは抵抗値差分（Ω）を、Tsはサンプリング時間（ｓｅｃ）、すなわち抵抗値算出周期（ｓｅｃ）を、Tlは積分定数（ｓｅｃ）、すなわち収束目標期間を、Vrefは目標抵抗値における定格電圧（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２５ｍｓｅｃ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、目標抵抗値（目標温度）毎に予め設定されており、目標抵抗値が設定されると、かかる定格電圧の値もそれに応じて設定される。定格電圧Vrefは、第１グロープラグ１１の製造者によって予め設定されている値であり、ユーザは、かかる値を、予めグロープラグ通電制御装置１００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抵抗値が目標抵抗値として設定される場合には、かかる抵抗値の定格電圧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のうちの最も近い抵抗値に設定されている電圧値を設定してもよい。
【００３９】
後述するように、上述のステップＳ１０５，Ｓ１１０は、繰り返し実行される。すなわち、上記式（１）により算出された印加電圧Vcomが第１グロープラグ１１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第１グロープラグ１１への印加が繰り返し実行されるので、第１グロープラグ１１について、抵抗値差分ΔRを用いたＰＩ制御が実現される。このため、第１グロープラグ１１の温度が目標温度に近づくように、また、目標温度を維持するように、印加電圧が制御されることとなる。このように、第１グロープラグ１１については、一定抵抗値制御が行われるため、外乱、例えば、第１グロープラグ１１が取り付けられている気筒（シリンダヘッド）の温度や、インジェクタの向きや、第１グロープラグ１１の先端部分の位置が燃焼室内においてスワールに直接当たる位置であるか否かといった外乱の影響に対して、容易に温度一定に制御することができる。
【００４０】
電力値算出部１３０は、第１グロープラグ１１に印加される電力値を算出する（ステップＳ１１５）。具体的には、電力値算出部１３０は、印加電圧値およびデューティ比に基づき実効電圧を求め、かかる実効電圧の２乗を第１グロープラグ１１の抵抗値で割ることにより、第１グロープラグ１１に印加される電力値を算出する。印加電圧値は、電圧測定部１２２により測定された電圧値を用いる。デューティ比は、印加制御部１４２により算出された値を用いる。
【００４１】
第１電圧印加部１４０を除く各電圧印加部１５２〜１５４は、ステップＳ１１５で算出された電力値と、対応する各グロープラグ１２〜１４の抵抗値とを用いて、対応する各グロープラグ１２〜１４に印加する目標電圧値をそれぞれ算出する（ステップＳ１２０）。このステップＳ１２０では、各グロープラグ１２〜１４の抵抗値R2〜R4として、上述のステップＳ１０５で求められた各抵抗値が用いられる。各グロープラグ１２〜１４に印加する目標電圧値Vn（nは２，３，４）は、下記式（２）により算出される。
【００４２】
【数２】
2017219038.tif 000004
【００４３】
上記式（２）において、Wは、ステップＳ１１５で算出された第１グロープラグ１１への印加電力値を示す。また、Rnは、抵抗値R2〜R4を示す。
【００４４】
第１電圧印加部１４０を除く各電圧印加部１５２〜１５４は、ステップＳ１２０で算出された目標電圧値の電圧を、対応する各グロープラグ１２〜１４に印加する（ステップＳ１２５）。後述するように、上述のステップＳ１０５〜Ｓ１２５は、繰り返し実行される。すなわち、上記式（２）により算出された目標電圧値の電圧が第２〜第４グロープラグ１２〜１４に印加され、また、第１グロープラグ１１に印加された電力量とその他の各グロープラグ１２〜１４に印加される電力量とが一致するような電圧値として、目標電圧値が決定されることが繰り返し実行される。すなわち、３つのグロープラグ１２〜１４については、一定電力値制御が行われることとなる。したがって、これら３つのグロープラグ１２〜１４について、製造バラツキ等に因る発熱抵抗体の抵抗値のバラツキの影響を抑えつつ容易に温度一定に制御することができる。各グロープラグ１２〜１４の発熱抵抗体の抵抗値にバラツキがあっても、発熱抵抗体の熱容量にバラツキが少なければ、一定の電力を印加することで、グロープラグ（より正確にはグロープラグが有するセラミックヒータ）の温度は一定に維持されるからである。なお、上述の「容易に」とは、一定電力制御の過程で実行される演算において、平方根の計算が上記式（２）の１回で済むこと等を意味する。また、上述のように一定に保つべき目標とする電力値は、一定抵抗値制御の対象となる第１グロープラグ１１に印加された電力値として設定されている。一定抵抗値制御では、外乱の影響を簡易な処理で抑えることが可能である。したがって、各グロープラグ１２〜１４についても間接的に外乱の影響を抑えつつ、かかる影響の抑制を簡易な処理で一定電力値制御を実現できる。
【００４５】
ステップＳ１２５の後、ステップＳ１０５に戻り、上述のステップＳ１０５〜Ｓ１２５が再度実行される。したがって、ステップＳ１０５およびＳ１１０は繰り返し実行されることとなり、第１グロープラグ１１の温度が目標温度に近づくように一定抵抗値制御が実現される。同様に、ステップＳ１１５〜Ｓ１２５が繰り返し実行されることとなり、他の３つのグロープラグ１２〜１４の温度が目標温度に近づくように一定電力値制御が実現される。
【００４６】
以上説明した実施形態のグロープラグ通電制御装置１００によれば、第１グロープラグ１１については、抵抗値が目標値に近づくように電圧が印加されるので、換言すると、一定抵抗値制御が実行されるので、外乱の影響を簡易な処理で抑えつつ第１グロープラグ１１の温度を一定に保つことができ、第２〜第４グロープラグ１２〜１４については、第２〜第４グロープラグ１２〜１４に印加される電力値が第１グロープラグ１１に印加される電力値と一致するように電圧が印加されるので、換言すると、一定電力制御が実行されるので、製造バラツキ等に起因する抵抗値のバラツキの影響を簡易な処理で抑えつつ第２〜第４グロープラグ１２〜１４の温度を一定に保つことができる。加えて、第２〜第４グロープラグ１２〜１４を一定電力制御する際に用いられる目標電力値は、第１グロープラグ１１について外乱の影響を簡易な処理で抑えて求められる電力値であるので、第２〜第４グロープラグ１２〜１４についても間接的に外乱の影響を簡易な処理で抑えることができるという効果を奏する。
【００４７】
また、ステップＳ１０５において、抵抗値導出部１２０は、第１グロープラグ１１の抵抗値を、第１グロープラグ１１を流れる電流値と第１グロープラグ１１に実際に印加される電圧値とを測定し、それらの測定値から算出するので、第１グロープラグ１１の抵抗値を精度良く算出できる。
【００４８】
また、ステップＳ１１０において、第１電圧印加部１４０は、算出された第１グロープラグ１１の抵抗値と、第１グロープラグ１１の目標抵抗値との差分値ΔRに基づき、第１グロープラグ１１に印加する電圧Vcomの電圧値を算出し、その電圧値の電圧Vcomを第１グロープラグ１１に印加するので、第１グロープラグ１１の抵抗値が一定値に近づくように制御して、第１グロープラグ１１の温度が一定値を保つように制御できる。
【００４９】
また、ステップＳ１１５において、電力値算出部１３０により算出された電力値と、抵抗値算出部１２３により算出された抵抗値とを用いて、第１グロープラグ１１に印加される電力値が算出されるので、第１グロープラグ１１に印加される電力値を精度良く求めることができる。
【００５０】
また、目標抵抗値特定部１１２は、ＥＣＵ２００から入力された目標温度値に基づき目標抵抗値を特定するので、第１グロープラグ１１の温度を一定（目標温度値）に保つことが可能な目標抵抗値を精度良く求めることができる。
【００５１】
また、キャリブレーション部１６０は、複数のグロープラグが取付けられる内燃機関の駆動が停止されているときに、第２〜第４グロープラグ１２〜１４は非通電としつつ第１グロープラグ１１に通電し、第１のグロープラグ１１の温度が所定温度となった際の第１グロープラグ１１の抵抗値である補正前抵抗値を取得している。これにより第１グロープラグ１１のそれぞれについて補正前抵抗値を取得し、その補正前抵抗値を基に目標抵抗値を設定することができる。その結果、第１グロープラグ１１の個体差によるばらつきが生じたとしても、第１グロープラグ１１の目標抵抗値を精度良く算出できる。
【００５２】
Ｂ．変形例：
Ｂ１．変形例１：
上記実施形態において、ＥＣＵ２００とグロープラグ通電制御装置１００とは、互いに別の装置として構成されていたが、これに代えて、これらを一体の装置として構成してもよい。例えば、グロープラグ通電制御装置１００の各機能をＥＣＵ２００が有する構成として、グロープラグ通電制御装置１００を省略してもよい。かかる構成においては、ＥＣＵ２００は、請求項におけるグロープラグ通電制御装置の下位概念に相当する。
【００５３】
Ｂ２．変形例２：
上記実施形態において、目標抵抗値特定部１１２は、目標温度値入力部１１１がＥＣＵ２００から入力する目標温度値に基づき、第１グロープラグ１１の目標抵抗値を特定していたが、本発明はこれに限定されない。ＥＣＵ２００がグロープラグ通電制御装置１００に対して、第１グロープラグ１１に印加する目標電力値を出力する構成においては、かかる目標電力値に基づき、第１グロープラグ１１の目標抵抗値を特定してもよい。
【００５４】
Ｂ３．変形例３：
上記実施形態では、ステップＳ１２０において各グロープラグ１２〜１４に印加する目標電圧値をそれぞれ算出する際に用いる各グロープラグ１２〜１４の抵抗値R2〜R4は、ステップＳ１０５において、電流測定部１２１により測定された各グロープラグ１２〜１４を流れる電流に基づき求められていたが、本発明はこれに限定されない。予め実験により、想定される使用温度範囲（例えば、７００℃〜１０００℃）における各グロープラグ１２〜１４の抵抗値を測定し、かかる測定値をグロープラグ通電制御装置１００の図示しないＲＯＭに記憶しておき、ステップＳ１２０において、ＲＯＭから各グロープラグ１２〜１４の抵抗値を読み出して用いてもよい。第１グロープラグ１１の抵抗値についても同様にして求めてステップＳ１１０において用いてもよい。このような構成により、各スイッチ２１〜２４は、各グロープラグ１１〜１４を流れる電流を測定する機能を有しなくてよいため、各スイッチ２１〜２４の準備コストを低く抑えることができる。
【００５５】
Ｂ４．変形例４：
上記実施形態のグロープラグ通電制御装置１００において、各機能部の包含関係は、図１に示す関係に限定されるものではない。例えば、電圧値算出部１４１および印加制御部１４２は、第１電圧印加部１４０に含まれていたが、これに代えて、第１電圧印加部１４０に含まれずに第１電圧印加部１４０から独立した機能部であってもよい。同様に、電流測定部１２１、電圧測定部１２２、抵抗値算出部１２３は、抵抗値導出部１２０に含まれずに抵抗値導出部１２０から独立した機能部であってもよい。また、例えば、第２電圧印加部１５２と、第３電圧印加部１５３と、第４電圧印加部１５４とを単一の機能部として構成してもよい。
【００５６】
Ｂ５．変形例５：
上記実施形態では、ステップＳ１１５において第１グロープラグ１１に印加される電力値を算出する際に用いられる印加電圧値は、電圧測定部１２２により測定された電圧値であったが、本発明はこれに限定されない。例えば、電圧測定部１２２により測定された電圧値に代えて、ステップＳ１１０において電圧値算出部１４１により算出された電圧Vcomの電圧値を用いてもよい。
【００５７】
Ｂ６．変形例６：
上記実施形態では、一定抵抗値制御の対象となるグロープラグの数は、１つ（第１グロープラグ１１）であり、一定電力値制御の対象となるグロープラグの数は、３つ（第２〜第４グロープラグ１２〜１４）であったが、これに代えて、それぞれ１つ以上の任意の数としてもよい。例えば、一定電力値制御の対象となるグロープラグを、第２グロープラグ１２の１つのみとしてもよい。かかる構成においても、第１グロープラグ１１を一定抵抗値制御し、第１グロープラグ１１に印加された電力値に基づき第２グロープラグ１２を対象とした一定電力値制御を行うことで、上記実施形態と同様な効果を奏する。また、一定抵抗値制御の対象となるグロープラグを複数設けてもよい。一定抵抗値制御の対象となるグロープラグを複数設ける例として、例えば、以下の構成を採用してもよい。すなわち、ディーゼルエンジンが、それぞれ複数のグロープラグからなる右バンク（気筒群）と、左バンク（気筒群）とを備える構成においては、右バンクおよび左バンクにそれぞれ一定抵抗値制御の対象となるグロープラグを１つずつ配置し、右バンクおよび左バンクにそれぞれ一定電力値制御の対象となるグロープラグを１つ以上配置する構成を採用してもよい。かかる構成においては、右バンクおよび左バンクのそれぞれにおいて、上記実施形態の印加電圧制御処理を実行することにより、実施形態と同様な効果を奏する。
【００５８】
Ｂ７．変形例７：
上記実施形態において、各グロープラグ１１〜１４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。
【００５９】
Ｂ８．変形例８：
上記実施形態においてソフトウェアによって実現されていた構成の一部をハードウェアに置き換えるようにしてもよく、逆に、ハードウェアによって実現されていた構成の一部をソフトウェアに置き換えるようにしてもよい。また、本発明の機能の一部または全部がソフトウェアで実現される場合には、そのソフトウェア（コンピュータープログラム）は、コンピューター読み取り可能な記録媒体に格納された形で提供することができる。「コンピューター読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスクやＣＤ−ＲＯＭのような携帯型の記録媒体に限らず、各種のＲＡＭやＲＯＭ等のコンピューター内の内部記憶装置や、ハードディスク等のコンピューターに固定されている外部記憶装置も含んでいる。すなわち、「コンピューター読み取り可能な記録媒体」とは、データを一時的ではなく固定可能な任意の記録媒体を含む広い意味を有している。
【００６０】
Ｂ９．変形例９：
上記実施形態において、グロープラグ通電制御装置１００は、キャリブレーション部１６０を備える構成であったが、これに限られるものではない。キャリブレーション部１６０の備える代わりに、例えば、次の手法によりキャリブレーションを行っても良い。具体的には、個々の第１グロープラグ１１をディーゼルエンジンに取り付ける前に、それぞれの第１グロープラグ１１の補正前抵抗値を取得し、これを第１グロープラグ１１に取り付けた情報コード（例えば、バーコード等）に書き込む。そして、ディーゼルエンジンに第１グロープラグ１１を取り付けた後、第１グロープラグ１１に取り付けた情報コードからＥＣＵへ第１グロープラグ１１の補正前抵抗値を読み取る。このような手法であっても、キャリブレーションを行うことが可能である。
【００６１】
本発明は、上述の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】
【００６２】
１１…第１グロープラグ
１２…第２グロープラグ
１３…第３グロープラグ
１４…第４グロープラグ
２１…第１スイッチ
２２…第２スイッチ
２３…第３スイッチ
２４…第４スイッチ
３０…直流電源
１００…グロープラグ通電制御装置
１１１…目標温度値入力部
１１２…目標抵抗値特定部
１２０…抵抗値導出部
１２１…電流測定部
１２２…電圧測定部
１２３…抵抗値算出部
１３０…電力値算出部
１４０…第１電圧印加部
１４１…電圧値算出部
１４２…印加制御部
１５２…第２電圧印加部
１５３…第３電圧印加部
１５４…第４電圧印加部
１６０…キャリブレーション部
【図１】
2017219038.tif 000005
【図２】
2017219038.tif 000006