JP2000249034A - グロープラグ制御装置及びグロープラグの制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 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。 【解決手段】 本発明のグロープラグ制御装置１０は、
複数のグロープラグＧ１，Ｇ２，Ｇ３，Ｇ４への通電を
制御するものである。このグロープラグ制御装置１０
は、各々制御信号入力端子１１ＩＮ，１２ＩＮ，１３Ｉ
Ｎ，１４ＩＮを有し、バッテリＢＴと各グロープラグＧ
１等とを接続する回路をそれぞれ開閉する複数のＦＥＴ
１１，１２，１３，１４と、各制御信号入力端子１１Ｉ
Ｎ等に接続され、グロープラグＧ１等のプリグロー期
間、ポストグロー期間、中間駆動期間など、に、ＦＥＴ
１１等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各制御信号入力端子
１１ＩＮ，１２ＩＮ等の間で互いに微少時間△ｔずつ異
ならせて出力し、バッテリＢＴからグロープラグＧ１等
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２０と、を有する。

Description

【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Ｂ
Ｔ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〜Ｇ
４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＝ｔ
４，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ＳＤ
ＩＮ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１
０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Ｂ
Ｔと各グロープラグＧ１〜Ｇ４との間に介在して、ＦＥ
Ｔ１１〜１４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ＦＥＴ
１１〜１４の制御信号入力端子であるゲート端子１１Ｉ
Ｎ，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〜１４Ｉ
Ｎ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〜１４
ＩＮ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、ＦＥ
Ｔ１１〜１４につながっている出力端子ＯＡ，ＯＣ，Ｏ
Ｅ，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、１４Ｉ
Ｎ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，１４Ｉ
Ｎ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ＦＥＴ１
１〜１４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Ｂ
Ｔ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Ｃ
Ｋ２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１２
ＩＮ，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＝ｕ
４，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１２Ｉ
Ｎ，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ＳＩＧ
ＩＮ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２５，２
６，２７，２８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、ＦＥＴ１１〜１
４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、１
６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

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【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。
2. 【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。
3. 【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。
4. 【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。