(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のグロープラグまたは複数のグロープラグの組への通電を制御するグロープラグ制御装置であって、
各々制御信号入力端子を有し、直流電源と各グロープラグ又は各グロープラグの組とを接続する回路をそれぞれ開閉する複数のスイッチングデバイスと、
上記各制御信号入力端子に接続され、上記グロープラグのプリグロー期間開始時に、上記スイッチングデバイスをそれぞれターンオンさせるターンオン信号を上記各制御信号入力端子間で互いに微少時間ずつ異ならせて出力し、上記直流電源から上記複数のグロープラグ又はグロープラグの組に流れる総電流量を複数段の階段状に増加させる制御信号発生回路と、
を有することを特徴とするグロープラグ制御装置。
【請求項２】
複数のグロープラグまたは複数のグロープラグの組への通電を制御するグロープラグ制御装置であって、
各々制御信号入力端子を有し、直流電源と各グロープラグ又は各グロープラグの組とを接続する回路をそれぞれ開閉する複数のスイッチングデバイスと、
上記各制御信号入力端子に接続され、上記スイッチングデバイスをそれぞれターンオンさせるターンオン信号及びターンオフさせるターンオフ信号を上記各制御信号入力端子間で互いに微少時間ずつ異ならせて出力し、上記直流電源から上記複数のグロープラグ又はグロープラグの組に流れる総電流量を複数段の階段状に増減させる制御信号発生回路と、
を有することを特徴とするグロープラグ制御装置。
【請求項３】
請求項２に記載のグロープラグ制御装置であって、
前記制御信号発生回路は、前記グロープラグのいずれの動作期間においても、前記ターンオン信号及びターンオフ信号を前記各制御信号入力端子間で互いに微少時間ずつ異ならせて出力することを特徴とするグロープラグ制御装置。
【請求項４】
複数のグロープラグまたは複数のグロープラグの組への通電を制御するグロープラグの制御方法であって、
直流電源と各グロープラグ又は各グロープラグの組とを接続する回路をそれぞれ開閉する複数のスイッチングデバイスについて、ターンオン時刻及びターンオフオフ時刻を、各スイッチングデバイス間で互いに微少時間ずつ異ならせてターンオンまたはターンオフさせ、上記直流電源から上記複数のグロープラグ又はグロープラグの組に流れる総電流量を複数段の階段状に増加及び減少させることを特徴とするグロープラグの制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、グロープラグに通電するためのグロープラグ制御装置及びグロープラグの制御方法に関し、特に、ノイズの発生を抑制したグロープラグ制御装置及びグロープラグの制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ディーゼル機関などの内燃機関の始動時に、各気筒内に挿入したグロープラグに通電して昇温させ、短時間で内燃機関を始動可能にすることが行われている。また、低温動作時などにおいて、排気ガス浄化のためにグロープラグに通電して昇温させることもある。
【０００３】
ところで、各気筒に装着された複数のグロープラグの駆動制御は、図４に示すように、バッテリＢＴと並列に接続した複数のグロープラグＧ１〜Ｇ４との間に直列に１つのスイッチングデバイスＳＤを設けた回路を形成しておき、制御信号発生回路ＣＳＧからこのスイッチングデバイスＳＤの制御信号入力端子ＳＤＩＮに、ターンオンあるいはターンオフを指示する制御信号を入力することによって行う。ここで、内燃機関の始動前（プリグロー期間）には、図５（ａ）に示すように、その開始時（ｔ＝ｔ０）にスイッチングデバイスＳＤをターンオンさせて、低温状態の各グロープラグＧ１〜Ｇ４に同時に通電して、図５（ｃ）に示すように短時間で昇温させる。すると、図５（ｂ）に示すように、スイッチングデバイスＳＤのターンオン時にバッテリＢＴから各グロープラグＧ１〜Ｇ４に一挙に電流が流れるため、ｔ＝ｔ０の前後でバッテリＢＴから流れ出る総電流量Ｉがごく短時間に急増し、その総電流量Ｉの変動に伴って高周波の電磁ノイズが発生する。
【０００４】
また、上記したような内燃機関の始動時のいわゆるプリグロー期間（予熱期間）の開始時の他、プリグロー期間のうち昇温した各グロープラグの温度を略一定に保って運転者のイグニッションキーによる始動指示を待つ保温期間も各グロープラグに断続的に通電（ｔ＝ｔ２…）・遮断（ｔ＝ｔ１…）を行う。さらには、内燃機関の始動後も数秒〜数分程度の期間、各グロープラグの温度を略一定に保って、エンスト防止及び排気ガス浄化を行ういわゆるポストグロー（又はアフターグロー）期間も、各グロープラグに断続的に通電（ｔ＝ｔ４，ｔ６…）・遮断（ｔ＝ｔ３，ｔ５，ｔ…）を行う。この際にもスイッチングデバイスＳＤをオンオフに伴って、総電流量Ｉの急変が生じ電磁ノイズが発生する。さらに、内燃機関が始動して内燃機関が十分暖まり各グロープラグＧ１〜Ｇ４の補助が不要となり、グロープラグに流れる電流を遮断するために、スイッチングデバイスをターンオフさせる時（ｔ＝ｔ７）にも生じる。
【０００５】
さらに、内燃機関の運転中にであるが、外気温や内燃機関の冷却水温が低下した場合などに、排気ガス浄化等を目的としてグロープラグＧ１〜Ｇ４を駆動させる中間駆動期間中にも同様に各グロープラグを断続的に通電（ｔ＝ｔ８，ｔ１０，ｔ１２，ｔ１４）・遮断（ｔ＝ｔ９，ｔ１１，ｔ１３，ｔ１５）する場合がある。
【０００６】
このような総電流量Ｉの急変による電磁ノイズの発生を防止するため、従来においては、以下のような手法が取られていた。即ち、図６（ａ）に示すように、スイッチングデバイスＳＤの制御信号入力端子ＳＤＩＮに入力する制御信号の電圧変化の傾きを小さくして、スイッチングデバイスＳＤのターンオン時間（ｔ＝ｓ０〜ｓ１など）あるいはターンオフ時間（ｔ＝ｓ２〜ｓ３など）を意図的に長くする。これにより、図６（ｂ）に示すように、スイッチングデバイスＳＤを通じてグロープラグＧ１〜Ｇ４に流れる総電流量Ｉを、徐々に増加させ、あるいは徐々に減少させていた。このようにすれば、総電流量Ｉは、例えばｔ＝ｓ０〜Ｓ１の期間中には徐々に増加し急増しないので、発生する電磁ノイズをごく小さくすることができる。
【０００７】
その他、特開昭５９−９６４８６号公報では、上述したポストグロー期間における各グロープラグの通電を、グロープラグに接続された「複数の電気的開閉素子を異なる位相でもって周期的に開閉させる複数の電気制御信号を順次発生させる電気的信号発生装置」を備えるグロープラグ制御装置によって時分割通電を行い、流れる総電流量を同時通電の数分の一に抑制するように制御して、電気雑音の軽減を図ることが開示されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図６に示したように、スイッチングデバイスＳＤがオフからオンに遷移するターンオン時間（例えばｔ＝ｓ０〜ｓ１）あるいはオンからオフに遷移するターンオフ時間（例えばｔ＝ｓ２〜ｓ３）を長くすると、スイッチングデバイスＳＤで発生する損失に伴って大きな熱が発生する。このため、最大定格損失が大きく耐熱性の高い高価なスイッチングデバイスを用いたり、大型の放熱板を用いることが必要となるなど、グロープラグ制御装置が高価かつ大型となる。
【０００９】
一方、上記特開昭５９−９６４８６号公報に示された技術では、依然としてプリグロー期間の開始時（例えば、図５におけるｔ＝ｔ０）などにおける電磁ノイズの発生を防止することができず、別途対策を講じる必要がある。また、各グロープラグに順次周期的に通電することで電磁ノイズを低減できるものの、内燃機関に多数のグロープラグが装着されている場合には、各グロープラグについてみると、通電期間に比して遮断期間が長くなるため、略一定に保たれるべきグロープラグの温度の変動が大きくなるなど、温度制御の自由度が低い。
【００１０】
本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであって、グロープラグの駆動に伴って発生する電磁ノイズを低減しながらも、安価、小型な、さらには制御の自由度の高いグロープラグ制御装置およびグロープラグの制御方法を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段、作用及び効果】
しかしてその解決手段は、複数のグロープラグまたは複数のグロープラグの組への通電を制御するグロープラグ制御装置であって、各々制御信号入力端子を有し、直流電源と各グロープラグ又は各グロープラグの組とを接続する回路をそれぞれ開閉する複数のスイッチングデバイスと、上記各制御信号入力端子に接続され、上記グロープラグのプリグロー期間開始時に、上記スイッチングデバイスをそれぞれターンオンさせるターンオン信号を上記各制御信号入力端子間で互いに微少時間ずつ異ならせて出力し、上記直流電源から上記複数のグロープラグ又はグロープラグの組に流れる総電流量を複数段の階段状に増加させる制御信号発生回路と、を有することを特徴とするグロープラグ制御装置である。
【００１２】
通常グロープラグのプリグロー期間の開始時には、グロープラグの温度はほぼ外気温と同程度となっているため、グロープラグの持つ抵抗値が特に低い。このため、ターンオン時の突入電流が特に大きくなるので、各スイッチングデバイスを一挙にターンオンさせると、各グロープラグに流れる電流が重畳され、総電流量の変化が大きくなって発生するノイズも大きくなる（図５（ｂ）参照）。これに対し、本発明のグロープラグ制御装置では、プリグロー期間の開始時に、スイッチングデバイスをターンオンさせるターンオン信号を互いに微少時間ずつ異ならせて出力しているので、各スイッチングデバイスが順にターンオンするから、直流電源から流れる総電流量が一挙に増加することはなく、複数段の階段状に順次増加する。このため、総電流量の時間変化率（単位時間あたりの総電流量の変化）が小さくなり、電流変化に伴って発生・放射される高周波ノイズを低減させることが出来る。
【００１３】
しかも、各スイッチングデバイスはそれぞれ単一のグロープラグあるいはグロープラグの組に対応しているので、すべてのグロープラグに流れる総電流量を１つのスイッチングデバイスで制御する必要がなく、各スイッチングデバイスは小型のもので足りる。その上、各スイッチングデバイスは、いずれもターンオン時間を短くしても良いから、発生する損失や発熱も少くできる。このため、電流容量が大きく、最大定格損失が大きく耐熱性の高い高価なスイッチングデバイスを用いる必要はなく、小型で安価なスイッチングデバイスを複数個用いれば足り、放熱部材等も小型のもので足りる。従って、安価で小型のグロープラグ制御装置とすることができる。
【００１４】
なお、各スイッチングデバイスはそれぞれ単数のグロープラグと接続する場合のみならず、グロープラグの組、即ち、複数のグロープラグと接続する場合も含まれる。また、スイッチングデバイスとしては、公知のスイッチングデバイスを用いれば良く、例えば、トランジスタ、ＦＥＴ、サイリスタ、ＧＴＯ等が挙げられる。
【００１５】
また、他の解決手段は、複数のグロープラグまたは複数のグロープラグの組への通電を制御するグロープラグ制御装置であって、各々制御信号入力端子を有し、直流電源と各グロープラグ又は各グロープラグの組とを接続する回路をそれぞれ開閉する複数のスイッチングデバイスと、上記各制御信号入力端子に接続され、上記スイッチングデバイスをそれぞれターンオンさせるターンオン信号及びターンオフさせるターンオフ信号を上記各制御信号入力端子間で互いに微少時間ずつ異ならせて出力し、上記直流電源から上記複数のグロープラグ又はグロープラグの組に流れる総電流量を複数段の階段状に増減させる制御信号発生回路と、を有することを特徴とするグロープラグ制御装置である。
【００１６】
本発明のグロープラグ制御装置によれば、ターンオン信号及びターンオフ信号を各制御信号入力端子間で互いに微少時間ずつ異ならせて出力し、直流電源から複数のグロープラグ又はグロープラグの組に流れる総電流量を複数段の階段状に増減させる。従って、多数のグロープラグの通電制御を行っても、直流電源から流れる総電流量が一挙に増加あるいは減少せず、階段状に増加あるいは減少するので、総電流量の時間変化率が小さくなり、総電流量変化に伴って発生・放射される高周波ノイズを低減させることが出来る。
【００１７】
しかも、各スイッチングデバイスはそれぞれ単一のグロープラグあるいはグロープラグの組に対応しているので、すべてのグロープラグに流れる総電流量を１つのスイッチングデバイスで制御する必要がなく、各スイッチングデバイスは小型のもので足りる。その上、各スイッチングデバイスについて見ると、いずれもターンオン時間やターンオフ時間は短く保たれているため、発生する損失や発熱も少ない。このため、電流容量が大きく、最大定格損失が大きく耐熱性の高い高価なスイッチングデバイスを用いる必要はなく、小型で安価なスイッチングデバイスを用いることができ、放熱部材等も小型のもので足りる。従って、安価で小型のグロープラグ制御装置とすることができる。
【００１８】
さらに、本発明のグロープラグ制御装置では、複数のスイッチングデバイスのターンオン信号及びターンオフ信号をそれぞれ互いに微少時間ずつ異ならせて出力するだけで、ターンオン信号やターンオフ信号の発生が周期的であることを要しない。このため、プリグロー期間のうちの保温期間中、ポストグロー期間中、あるいは中間駆動期間中において、内燃機関の冷却水温、外気温、グロープラグの温度等を勘案して、各グロープラグに対応するスイッチングデバイスについて適宜ターンオン信号やターンオフ信号の出力タイミングを変化させることができる。したがって、前記公報記載の技術に比べ、グロープラグの制御の自由度を高くすることができる。
【００１９】
さらに、上記のグロープラグ制御装置であって、前記制御信号発生回路は、前記グロープラグのいずれの動作期間においても、前記ターンオン信号及びターンオフ信号を前記各制御信号入力端子間で互いに微少時間ずつ異ならせて出力することを特徴とするグロープラグ制御装置とすると良い。
【００２０】
このようにすると、グロープラグの動作期間のいずれにおいても、スイッチングデバイスのターンオン信号及びターンオフ信号を微少時間ずつ異ならせて出力するので、グロープラグのプリグロー期間開始時をはじめ、保温期間やポストグロー期間、中間駆動期間などいずれの動作時にも高周波ノイズの発生を常に抑制することが出来る。
【００２１】
なお、グロープラグの動作期間とは、プリグロー期間、ポストグロー期間、中間駆動期間など、グロープラグを所定温度まで昇温させ、あるいは所定温度範囲に保温して、着火の補助や排気ガス浄化など所期の役割を果たさせる期間をいう。
【００２２】
さらに他の解決手段は、複数のグロープラグまたは複数のグロープラグの組への通電を制御するグロープラグの制御方法であって、直流電源と各グロープラグ又は各グロープラグの組とを接続する回路をそれぞれ開閉する複数のスイッチングデバイスについて、ターンオン時刻及びターンオフ時刻を、各スイッチングデバイス間で互いに微少時間ずつ異ならせてターンオンまたはターンオフさせ、上記直流電源から上記複数のグロープラグ又はグロープラグの組に流れる総電流量を複数段の階段状に増加及び減少させることを特徴とするグロープラグの制御方法である。
【００２３】
本発明のグロープラグの制御方法によれば、複数のスイッチングデバイスのターンオン時刻及びターンオフ時刻を各スイッチングデバイス間で互いに微少時間ずつ異ならせてターンオン及びターンオフさせ、直流電源から複数のグロープラグ又はグロープラグの組に流れる総電流量を複数段の階段状に増減させる。従って、多数のグロープラグの通電制御を行っても、直流電源から流れる総電流量が一挙に増加あるいは減少せず、階段状に増加あるいは減少するので、総電流量の時間変化率が小さくなり、総電流量変化に伴って発生・放射される高周波ノイズを低減させることが出来る。
【００２４】
しかも、このような制御方法によれば、各スイッチングデバイスはそれぞれ単一のグロープラグあるいはグロープラグの組に対応しているので、すべてのグロープラグに流れる総電流量を１つのスイッチングデバイスで制御する必要がないため、各スイッチングデバイスは小型のもので足りる。その他、各スイッチングデバイスについてのターンオン時間やターンオフ時間を短くしても良いから、発生する損失や発熱は小さくできる。このため、電流容量が大きく、最大定格損失が大きく耐熱性の高い高価なスイッチングデバイスを用いる必要はなく、安価なスイッチングデバイスを複数用いることで足り、放熱部材等も小型のもので足りる。従って、安価で小型のグロープラグ制御装置で、このグロープラグの制御方法を実現することができる。
【００２５】
また、本発明のグロープラグ制御装置では、複数のスイッチングデバイスのターンオン時刻及びターンオフ時刻をそれぞれ互いに微少時間ずつ異ならせてターンオン及びターンオフさせるだけで、ターンオン時刻やターンオフ時刻が周期的であることを要しない。このため、プリグロー期間のうちの保温期間中、ポストグロー期間中や中間駆動期間中において、内燃機関の冷却水温、外気温、グロープラグの温度等を勘案して、各グロープラグについて適宜オン時刻やオフ時刻を変化させることができる。したがって、前記公報記載の技術に比べ、グロープラグの制御の自由度も高くすることができる。
【００２６】
さらに、上記のグロープラグ制御方法であって、前記グロープラグのいずれの動作期間においても、前記複数のスイッチングデバイスのオン時刻及びオフ時刻をそれぞれ互いに微少時間ずつ異ならせてターンオン及びターンオフさせることを特徴とするグロープラグ制御方法とするのが好ましい。
【００２７】
このようにすると、グロープラグの動作期間のいずれにおいても、スイッチングデバイスのターンオン時刻及びターンオフ時刻を微少時間ずつ異ならせているので、グロープラグのプリグロー期間開始時をはじめ、保温期間やポストグロー期間、中間駆動期間などいずれの動作時にも高周波ノイズの発生を常に抑制することが出来る。
【００２８】
【発明の実施の形態】
次いで、本発明の実施の形態を、図１〜図３を参照しつつ説明する。バッテリＢＴと複数（本実施形態では４本）のグロープラグＧ１〜Ｇ４との間には、図１において一点鎖線で示すグロープラグ制御装置１０が介在している。このグロープラグ制御装置１０は、スイッチングデバイスであるＦＥＴ１１，１２，１３，１４及び制御信号発生回路２０を備える。ここで、各ＦＥＴ１１〜１４は、直流電源であるバッテリＢＴと各グロープラグＧ１〜Ｇ４との間に介在して、ＦＥＴ１１〜１４をそれぞれ開閉することにより、バッテリＢＴからグロープラグＧ１〜Ｇ４へ電流を通電・遮断することができるようになっている。さらに、このＦＥＴ１１〜１４の制御信号入力端子であるゲート端子１１ＩＮ，１２ＩＮ，１３ＩＮ，１４ＩＮは、それぞれ制御信号発生回路２０に接続している。また、この制御信号発生回路２０の外部信号入力端子ＳＩＧＩＮには、グロープラグ駆動のための様々な信号が入力される。
【００２９】
次いで、この制御信号発生回路２０の内容の詳細は、図２に示すようになっている。即ち、外部入力端子ＳＩＧＩＮに入力されたシリアル信号は、デコーダ２１で、プリグロー、ポストグロー、中間駆動のいずれの場合の駆動指示かが解読され、それに対応した３つの出力端子ＰＲＥ，ＩＮＴ，ＰＯＳＴのいずれかがハイレベルとされる。内燃機関の始動時には、まず、出力端子ＰＲＥがハイレベルとされる。一方、運転者によってキースイッチＳＷがオンされると、バッテリ電圧入力端子ＢＴＩＮを通じて、バッテリＢＴの電圧がバッテリ電圧依存タイマ２２のバッテリ電圧端子ＶＢ１に入力される。バッテリ電圧依存タイマ２２は内部に記憶されている２次元マップ（具体的には２次元マップを数表化したルックアップテーブル）を参照して、バッテリの電圧に応じた所定時間だけタイマー出力端子ＴＩＭＥＲをハイレベルとする。グロープラグＧ１等が十分昇温したと見込まれる時間が経過した時点でグロープラグの昇温を停止させるためである。なお、バッテリ電圧によってタイマを変更するのは、バッテリ電圧によって、グロープラグＧ１等に投入される電力が変化するため、バッテリ電圧が高い場合にはタイマを短く、バッテリ電圧が低い場合にはタイマを長くして、グロープラグが適温の範囲に昇温するようにするためである。
【００３０】
これにより、タイマ出力端子ＴＩＭＥＲがハイレベルの期間中、ＡＮＤ素子２５の出力がハイとなり、ＯＲ素子２９がハイとなる。このＯＲ素子の出力は、各ＦＥＴ１１〜１４のゲート端子１１ＩＮ〜１４ＩＮの微少時間ずつ異ならせたターンオン信号を発生する信号シフト回路３０に入力される。この信号シフト回路３０は、本実施形態では具体的には、８ビットのシフトレジスタ３１と、そのクロック入力端子ＣＫ１に接続されたシフト周波数発振器３２をからなる。また、このシフトレジスタ３１の８つの出力端子ＯＡ〜ＯＨのうち、１つ飛びの４つの出力端子ＯＡ，ＯＣ，ＯＥ，ＯＧは、それぞれＦＥＴ１１〜１４のゲート端子１１ＩＮ〜１４ＩＮと接続している。一方、他の出力端子ＯＢ，ＯＤ，ＯＦ，ＯＨはオープンとされている。
【００３１】
従って、ＯＲ素子２９がハイとなると、シフトレジスタ３１の入力端子ＩＮがハイレベルとなり、シフト周波数発振器３２の発生する周波数で、出力端子ＯＡ〜ＯＨが次々にハイレベルとされる。つまり、ＦＥＴ１１〜１４につながっている出力端子ＯＡ，ＯＣ，ＯＥ，ＯＧについてみると、シフト周波数発振器３２の発信周波数の１／２の周波数に基づいて順にハイレベルになる。即ち、各ＦＥＴ１１等をターンオンさせるターンオン信号が、シフト周波数発振器３２のクロック２ヶ分の時刻ずつずれたターンオン時刻毎に発生する。このため、ＦＥＴ１１〜１４が順にターンオンして、バッテリＢＴと各グロープラグＧ１等との回路を閉じ、バッテリＢＴからグロープラグＧ１等に電流が流れる。以降は、タイマ出力端子ＴＩＭＥＲがローレベルの切り替わるまで、いずれのＦＥＴ１１等もオン即ち通電状態を維持する。
【００３２】
この際の様子を、図３を参照して説明する。ゲート端子１１ＩＮがローレベルからハイレベルとなるタイミング（ターンオン時刻）をｔ＝ｕ０とすると（図３（ａ）参照）、他のゲート１２ＩＮ，１３ＩＮ，１４ＩＮの電圧（レベル）は、これより△ｔずつ順に遅れてハイレベルとなる（図３（ｂ）〜図３（ｄ）参照）。即ち、ゲート端子１１ＩＮにターンオン信号が入力されてから、△ｔ、２△ｔ、３△ｔずつ順に遅れたターンオン時刻でゲート端子１２ＩＮ，１３ＩＮ、１４ＩＮにターンオン信号が入力される。従って、ＦＥＴ１１〜１４を通じて流れる総電流量Ｉは、図３（ｅ）に示すように、４段の階段状に増加することになる。つまり、本実施形態によれば、総電流量Ｉは一挙に増加することが無く、階段状に増加するので、総電流量Ｉの時間変化に伴って発生する電磁ノイズは、抑制できることが判る。しかも、図３（ａ）〜図３（ｄ）に示すように、ゲート端子１１ＩＮ等に印加される電圧は、ローレベルからハイレベルに短時間で切り替わるため、各ＦＥＴ１１〜１４で発生する損失も少なくて済む。
【００３３】
次いで、所定時間が経過し、タイマ出力端子ＴＩＭＥＲがローレベルとなると、ＡＮＤ素子２５さらにＯＲ素子２９が反転してローレベルとなり、シフトレジスタ３１の入力端子ＩＮがローレベルとされる。すると、上記とは逆に、出力端子ＯＡ，ＯＣ，ＯＥ，ＯＧが、シフト周波数発振器３２の１／２の周波数で、順にハイレベルからローレベルになる。即ち、各ＦＥＴ１１等をターンオフさせるターンオフ信号を発生する。従って、ＦＥＴ１１，１２，１３，１４の順にオフ、即ち、遮断状態となる。
【００３４】
再び図３を参照して説明すると、ゲート端子１１ＩＮがローレベルとなるターンオフ信号の入力タイミング（ターンオフ時刻）をｔ＝ｕ１とすると（図３（ａ）参照）、他のゲート１２ＩＮ，１３ＩＮ，１４ＩＮの電圧（レベル）は、これより順に△ｔ、２△ｔ、３△ｔずつ遅れたターンオフ時刻でローレベルのターンオフ信号が入力される（図３（ｂ）〜図３（ｄ）参照）。従って、ＦＥＴ１１〜１４を通じて流れる総電流量Ｉは、図３（ｅ）に示すように、４段の階段状に減少することになる。つまり、総電流量Ｉは一挙に減少すること無く、階段状に減少するので、ここでも総電流量Ｉの時間変化に伴って発生する電磁ノイズを抑制できることが判る。しかも、図３（ａ）〜図３（ｄ）に示すように、ゲート端子１１ＩＮ等に印加される電圧は、ハイレベルからローレベルに短時間で切り替わるため、各ＦＥＴ１１〜１４で発生する損失も少なくて済む。
【００３５】
その後は、プリグロー期間の内、グロープラグＧ１等の温度を保持する保温期間となる。即ち、パルス幅変調（ＰＷＭ）によって、グロープラグＧ１等の通電と遮断時間を適当に変えることにより、グロープラグＧ１等の温度を適切な温度範囲内に保持する。まず、上記バッテリ電圧依存タイマ２２と同様に、バッテリＢＴの電圧がバッテリ電圧依存ＰＭＷモジュール２３のバッテリ電圧端子ＶＢ２に入力される。バッテリ電圧依存ＰＭＷモジュール２３には、ＰＷＭ周波数発振器２４の発生するクロック信号が入力されるクロック入力端子ＣＫ２を備えており、内部に記憶されている２次元マップ（具体的には２次元マップを数表化したルックアップテーブル）を参照して、バッテリ電圧に応じたデューティ比を持つＰＭＷ変調信号を発生する。即ち、所定のデューティー比で、ハイレベルとローレベルが切り替わる。なお、バッテリ電圧によってデューティ比を変更するのは、バッテリ電圧によって、グロープラグＧ１等に投入される電力が変化するため、バッテリ電圧が高い場合にはデューティ比を小さく、バッテリ電圧が低い場合にはデューティ比を大きくして、グロープラグの温度が適温の範囲に保持されるようにするためである。
【００３６】
容易に理解できるように、デコーダ２１の出力端子ＰＲＥがハイレベルにある期間中、ＡＮＤ素子２６及びＯＲ素子２９は、バッテリ電圧依存ＰＭＷモジュール２３の出力端子ＲＡＴＩＯに追従して動作する。従って、シフトレジスタ３１の入力端子ＩＮに入力される信号も出力端子ＲＡＴＩＯの変化に追従したものとなり、この変化が、シフト周波数発振器３２の１／２の周波数タイミングで、ゲート端子１１ＩＮ等に順次現れる。つまり所定タイミングでターンオン信号及びターンオフ信号が交互にゲート端子１１ＩＮ等に入力される。
【００３７】
この際の様子を、図３を参照して説明する。ゲート端子１１ＩＮがローレベルからハイレベルとなるターンオン信号の入力タイミング（ターンオン時刻）をｔ＝ｕ２…、ハイレベルからローレベルになるターンオフ信号の入力タイミング（ターンオフ時刻）をｔ＝ｕ３…とすると（図３（ａ）参照）、他のゲート１２ＩＮ，１３ＩＮ，１４ＩＮの電圧（レベル）は、これより順に遅れたターンオン時刻及びターンオフ時刻でそれぞれ切り替わる（図３（ｂ）〜図３（ｄ）参照）。従って、ＦＥＴ１１〜１４は順にターンオン及びターンオフし、ＦＥＴ１１〜１４を通じて流れる総電流量Ｉは、図３（ｅ）に示すように、４段の階段状に増加あるいは減少することになる。つまり、本実施形態によれば、プリグロー期間のうち保温期間においても、総電流量Ｉは一挙に増減することが無く、階段状に増加あるいは減少するので、総電流量Ｉの時間変化に伴って発生する電磁ノイズは、抑制できることが判る。しかも、各ＦＥＴ１１〜１４で発生する損失が少なくて済むことも同様である。
【００３８】
次に、内燃機関がｔ＝ｕ３〜ｕ４の間で始動し、エンストや排気ガス浄化のためにしばらくの間グロープラグＧ１等を適切な温度に保持しておくポストグロー期間に移行した場合を考える。内燃機関が始動すると（ポストグロー期間に移行すると）、外部信号入力端子ＳＩＧＩＮにその旨の信号が入力され、デコーダ２１で解読されて、出力端子ＰＲＥがローレベルとなる代わりに、出力端子ＰＯＳＴがハイレベルとなる。一方、前述したバッテリ電圧依存ＰＭＷモジュール２３は依然動作を継続しており、ＰＷＭ変調信号がＡＮＤ素子２８及びＯＲ素子２９を通じて、シフトレジスタ３１の入力端子ＩＮに入力される。
【００３９】
従って、上記保温期間と同様に、ゲート端子１１ＩＮがローレベルからハイレベルとなるターンオン信号の入力タイミング（ターンオン時刻）をｔ＝ｕ４，ｕ６、ハイレベルからローレベルになるターンオフ信号の入力タイミング（ターンオフ時刻）をｔ＝ｕ５，ｕ７とすると（図３（ａ）参照）、他のゲート１２ＩＮ，１３ＩＮ，１４ＩＮの電圧（レベル）は、これより順に遅れて切り替わる。（図３（ｂ）〜図３（ｄ）参照）。このため、ＦＥＴ１１〜１４を通じて流れる総電流量Ｉは、図３（ｅ）に示すように、４段の階段状に増加あるいは減少することになる。つまり、本実施形態によれば、ポストグロー期間においても、総電流量Ｉが階段状に増加あるいは減少するので、総電流量Ｉの時間変化に伴って発生する電磁ノイズを抑制できることが判る。また、各ＦＥＴ１１〜１４で発生する損失が少なくて済むことも同様である。
【００４０】
その後、内燃機関が暖まり、グロープラグＧ１等の補助が不要となると、外部信号入力端子ＳＩＧＩＮにその旨の信号が入力され、デコーダ２１の３つの出力端子ＰＲＥ、ＰＯＳＴ、ＩＮＴのいずれもローレベルとされる。これにより、いずれのＡＮＤ素子２５，２６，２７，２８ともローレベルになり、ＯＲ素子２９もローレベルとなる。従って、シフトレジスタ３１の出力端子ＯＡ，ＯＣ，ＯＥ，ＯＧも順次ローレベルとされてＦＥＴ１１〜１４がオフ、即ち遮断となる。
【００４１】
しかし、外気温の低下その他の理由により、内燃機関が駆動中であるにもかかわらず、排気ガス浄化等のためにグロープラグＧ１等の補助が必要と判断されると、外部信号入力端子ＳＩＧＩＮにその旨の信号が入力され、デコーダ２１の出力端子ＩＮＴがハイレベルとされる。一方、前述したバッテリ電圧依存ＰＭＷモジュール２３は依然動作を継続しているから、ＰＷＭ変調信号がＡＮＤ素子２７及びＯＲ素子２９を通じて、シフトレジスタ３１の入力端子ＩＮに入力されるようになる。
【００４２】
従って、上記保温期間及びポストグロー期間と同様に、ゲート端子１１ＩＮがローレベルからハイレベルとなるターンオン信号の入力タイミング（ターンオン時刻）をｔ＝ｕ８，ｕ１０…、ハイレベルからローレベルになるターンオフ信号の入力タイミング（ターンオフ時刻）をｔ＝ｕ９，ｕ１１…とすると（図３（ａ）参照）、他のゲート１２ＩＮ，１３ＩＮ，１４ＩＮの電圧（レベル）は、これより順に遅れて切り替わる。（図３（ｂ）〜図３（ｄ）参照）。従って、ＦＥＴ１１〜１４を通じて流れる総電流量Ｉは、図３（ｅ）に示すように、４段の階段状に増加あるいは減少することになる。つまり、本実施形態によれば、中間駆動期間においても、総電流量Ｉが階段状に増加あるいは減少するので、総電流量Ｉの時間変化に伴って発生する電磁ノイズを抑制できることが判る。また、各ＦＥＴ１１〜１４で発生する損失が少なくて済むことも同様である。
【００４３】
以上の説明から容易に理解できるように、本実施形態によれば、グロープラグＧ１等が冷えて抵抗値が低いために、突入電流の大きくなるプリグロー期間の開始時において、ＦＥＴ１１〜１４の電磁ノイズの発生を抑制できる。
さらに、プリグロー期間の開始時ばかりでなく、プリグロー期間のうち、保温期間、ポストグロー期間、中間駆動期間のいずれの期間においても、電磁ノイズの発生を抑制できる。
さらに、本実施形態では、４つのグロープラグＧ１〜Ｇ４の各々に対し、１つのＦＥＴ１１〜１４を対応させて、各グロープラグＧ１等に流す電流を制御させたので、ＦＥＴ１１等の電流容量がグロープラグ１ヶ分有れば足りる。従って、電流容量の小さなＦＥＴを用いることができる。しかも、各ゲート端子１１ＩＮ等に入力される信号は、ハイレベルからローレベル、あるいはローレベルからハイレベルに素早く切り替わるので、ＦＥＴ１１等で生じる損失は少なく、耐熱性や定格損失の小さいＦＥＴを用いることができ、放熱板等も小さなもので足りる。従って、本実施形態のグロープラグ制御装置１０を、安価で小型なものとすることができる。
【００４４】
以上において、本発明を実施形態に即して説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で、適宜変更して適用できることはいうまでもない。
例えば、上記実施形態では、スイッチングデバイスとしてＦＥＴを用いたが、トランジスタやサイリスタ、その他のスイッチングデバイスを用いることもできる。
また、上記実施形態では、各スイッチングデバイスで、それぞれ１本のグロープラグについて制御をしたが、例えば、図１に破線で示すように、グロープラグＧ４とグロープラグＧ５を並列に接続し、これらを１つのスイッチングデバイスで制御するようにするなど、各スイッチングデバイスで複数のグロープラグの組をそれぞれ制御するようにしても良い。
【００４５】
また、上記実施形態では、シフトレジスタ３１に８ビットのシフトレジスタを使用しながらも、４本のグロープラグＧ１等だけを制御した例を示した。容易に理解できるように、上記実施形態の制御信号発生回路２０を用いれば、最大で８本のグロープラグ、あるいは８組までのグロープラグの組を制御することができる。さらに多くのグロープラグを制御する場合には、１６ビット等のシフトレジスタを用いることで、同様な制御信号発生回路を構成することができる。一方、グロープラグの本数が少ない場合には、例えば、４ビットなどのシフトレジスタを用いることもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】グロープラグ、バッテリ及び実施形態にかかるグロープラグ制御装置の接続を示す回路図である。
【図２】図１に示すグロープラグ制御装置のうち、制御信号発生回路の構成の詳細を含めて説明する回路図である。
【図３】図１及び図２に示すグロープラグ制御装置の動作を示す説明図であり、（ａ）〜（ｄ）は各スイッチングデバイスの制御信号の時間変化を、（ｅ）はバッテリから流れる総電流量の時間変化を示す。
【図４】グロープラグ、バッテリ及び従来のグロープラグ制御装置の接続を示す回路図である。
【図５】図４に示すグロープラグ制御装置の動作を示す説明図であり、（ａ）はスイッチングデバイスの制御信号の時間変化を、（ｂ）はバッテリから流れる総電流量の時間変化を、（ｃ）はグロープラグ温度の時間変化を示す。
【図６】図４に示すグロープラグ制御装置の他の動作を示す説明図であり、（ａ）はスイッチングデバイスの制御信号の時間変化を、（ｂ）はバッテリから流れる総電流量の時間変化を示す。
【符号の説明】
ＢＴ                                    バッテリ（直流電源）
Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３，Ｇ４                  グロープラグ
Ｉ                （直流電源から流れる）総電流量
１０                                    グロープラグ制御装置
１１，１２，１３，１４                  ＦＥＴ（スイッチングデバイス）
１１ＩＮ，１２ＩＮ，１３ＩＮ，１４ＩＮ  ゲート端子（制御信号入力端子）
２０                                    制御信号発生回路
２１                                    デコーダ
２２                                    バッテリ電圧依存タイマ
２３                                    バッテリ電圧依存ＰＭＷモジュール
２４，３２                              発振器
２５，２６，２７，２８                  ＡＮＤ素子
２９                                    ＯＲ素子
３０                                    信号シフト回路
３１                                    シフトレジスタ
ｕ０，ｕ２，ｕ４，ｕ６，ｕ８，ｕ１０    ターンオン時刻
ｕ１，ｕ３，ｕ５，ｕ７，ｕ９，ｕ１１    ターンオフ時刻
【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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