HINTERGRUND DER ERFINDUNGBACKGROUND OF THE INVENTION
1. Gebiet der Erfindung1. Field of the invention
Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Steuervorrichtung zur
Steuerung von Energiezufuhr zu einem Heizelement, das in einer Verbrennungskammer
einer Verbrennungskraftmaschine angeordnet ist.The
The present invention relates to a control device for
Control of energy supply to a heating element in a combustion chamber
an internal combustion engine is arranged.
2. Beschreibung der verwandten
Technik2. Description of the related
technology
Es
wurden verschiedenste Steuervorrichtungen zur Steuerung von Energiezufuhr
zu einem Glühstift bzw. einer Glühkerze vorgeschlagen,
der bzw. die in einer Verbrennungskammer einer Dieselmaschine angeordnet
ist, um Zündung und Verbrennung von Kraftstoff zu der Zeit
eines Startens der Maschine zu fördern. Die japanische Patentanmeldungsoffenlegungsschrift
Nr. 2005-240707 beschreibt eine derartige Steuervorrichtung,
welche konfiguriert ist, eine an eine Glühkerze angelegte
Spannung auf der Grundlage eines Widerstandswerts eines Heizabschnitts
einer Glühkerze auf einen derartigen Wert zu setzen, dass
die Temperatur des Heizabschnitts durch Energiezufuhrsteuerung auf
einer Solltemperatur gehalten wird, wobei die Tatsache Verwendung findet,
dass es eine Korrelation zwischen dem Widerstandswert des Heizabschnitts
und der Temperatur des Heizabschnitts gibt.There have been proposed various control devices for controlling power supply to a glow plug arranged in a combustion chamber of a diesel engine to promote ignition and combustion of fuel at the time of starting the engine. The Japanese Patent Application Laid-Open Publication No. 2005-240707 describes such a control device configured to set a voltage applied to a glow plug based on a resistance value of a heating portion of a glow plug to such a value that the temperature of the heating portion is maintained at a target temperature by power supply control, the fact being used; that there is a correlation between the resistance value of the heating section and the temperature of the heating section.
Für
den Fall, dass die Glühkerze eine keramische Glühkerze
ist, deren Heizabschnitt durch Keramik geformt ist, sind individuelle
Unterschiede zwischen den Widerstandswerten des Heizabschnitts von
verschiedenen Glühkerzen relativ groß, da ihr Herstellungsprozess
einen Sinterschritt umfasst. Dementsprechend kommt es häufig
vor, wenn die Energiezufuhr zu dem Heizabschnitt auf der Grundlage
des Widerstandswerts des Heizabschnitts durchgeführt wird,
dass dem Heizabschnitt tatsächlich zugeführte
elektrische Leistung bzw. Energie von der elektrischen Energie abweicht,
welche erforderlich ist, um den Heizabschnitt auf der Solltemperatur
zu halten, da es einen Unterschied zwischen dem Widerstandswert
des Heizabschnitts und einem Standarddesignwert gibt, was verursacht,
dass die Temperatur des Heizabschnitts um ein großes Maß von der
Solltemperatur abweicht.For
the case that the glow plug is a ceramic glow plug
is, whose heating section is formed by ceramic, are individual
Differences between the resistance values of the heating section of
different glow plugs relatively large, since their manufacturing process
a sintering step. Accordingly, it often happens
before, when the power supply to the heating section based on
the resistance value of the heating section is performed,
that actually supplied to the heating section
electric power or energy deviates from the electrical energy,
which is required to keep the heating section at the set temperature
to hold, as there is a difference between the resistance value
of the heating section and a standard design value gives what causes
that the temperature of the heating section by a large amount of the
Setpoint temperature deviates.
Wie
in 9 gezeigt, hat eine Glühkerze eine positive
Temperaturcharakteristik, bei welcher der Widerstandswert mit Zunahme
der Temperatur zunimmt. Dementsprechend ist elektrische Energie, welche
zuzuführen ist, um den Widerstandswert des Heizabschnitts
auf einen Sollwert für ein Produkt zu bringen, dessen Widerstandswert
relativ klein ist, größer als für ein
Produkt, dessen Widerstandswert relativ groß ist. Dementsprechend
können Produkte mit kleineren Widerstandswerten überhitzt
werden, und als Folge davon eine kurze Lebensdauer haben.As in 9 As shown, a glow plug has a positive temperature characteristic in which the resistance value increases as the temperature increases. Accordingly, electric energy to be supplied to bring the resistance value of the heating portion to a target value for a product whose resistance value is relatively small is larger than that for a product whose resistance value is relatively large. Accordingly, products with lower resistance values can be overheated, and as a result, have a short life.
Darüber
hinaus hat die keramische Glühkerze eine Neigung, dass
ihr Widerstandswert mit der Zeit zunimmt.About that
In addition, the ceramic glow plug has a tendency that
their resistance increases with time.
Dementsprechend
kann, wenn eine Energiezufuhr zu dem Heizabschnitt auf der Grundlage
des Widerstandswerts durchgeführt wird, wie zuvor beschrieben,
es auftreten, dass dem Heizabschnitt tatsächlich zugeführte
elektrische Energie kleiner als die elektrische Energie wird, welche
erforderlich ist, um den Heizabschnitt auf der Solltemperatur zu
halten, da der Widerstandswert mit der Zeit zunimmt, was verursacht,
dass die Temperatur des Heizabschnitts geringer als die Solltemperatur
ist.Accordingly
can if based on a power supply to the heating section
of the resistance value, as described above,
occur that actually fed to the heating section
electrical energy becomes smaller than the electrical energy that becomes
is required to the heating section to the set temperature
hold because the resistance increases with time, which causes
that the temperature of the heating section is lower than the target temperature
is.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNGSUMMARY OF THE INVENTION
Die
vorliegende Erfindung stellt eine Vorrichtung zur Steuerung von
Energiezufuhr zu einem Heizelement bereit, das in einer Verbrennungskammer einer
Verbrennungskraftmaschine angeordnet ist, um Wärme zu erzeugen,
wenn es von einer externen Energiequelle mit Energie versorgt wird,
mit
einer ersten Funktion eines Setzens einer elektrischen
Sollenergie, die von der externen Energiequelle an das Heizelement
anzulegen ist;
einer zweiten Funktion eines Berechnens einer
tatsächlichen elektrischen Energie, die tatsächlich
an das Heizelement angelegt wird; und
einer dritten Funktion
eines Durchführens einer Energieregelung bzw. Leistungsregelung,
um zu veranlassen, dass die tatsächliche elektrische Energie
auf die elektrische Sollenergie konvergiert.The present invention provides an apparatus for controlling power supply to a heating element disposed in a combustion chamber of an internal combustion engine to generate heat when energized by an external power source
a first function of setting a target electrical energy to be applied from the external power source to the heating element;
a second function of calculating an actual electric power actually applied to the heating element; and
a third function of performing power regulation to cause the actual electrical energy to converge to the target electrical energy.
Gemäß der
vorliegenden Erfindung ist es möglich, ein Heizelement,
das in einer Verbrennungskammer einer Verbrennungskraftmaschine
angeordnet ist, ungeachtet von individuellen Unterschieden des Widerstands
des Heizelements oder einer Alterung des Heizelement auf eine Solltemperatur
zu steuern bzw. regeln.According to the
present invention, it is possible to use a heating element,
that in a combustion chamber of an internal combustion engine
regardless of individual differences in resistance
of the heating element or an aging of the heating element to a desired temperature
to control or regulate.
Andere
Vorteile und Merkmale der Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung
einschließlich der Zeichnungen und Patentansprüche
ersichtlich.Other
Advantages and features of the invention will become apparent from the following description
including the drawings and claims
seen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
Es
zeigen:It
demonstrate:
1 ein
Schaubild eines Gesamtaufbaus eines Maschinensteuersystems, das
eine Heizelementsteuervorrichtung gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung umfasst; 1 FIG. 12 is a diagram of an overall structure of an engine control system including a heater control device according to a first embodiment of the invention; FIG.
2 ein
Schaubild, das einen Schaltungsaufbau einer GCU (Glühkerzensteuereinheit)
zeigt, welche die Heizelementsteuervorrichtung bildet, und eine
elektrische Verbindung zwischen der GCU und ihrem Äußeren
zeigt; 2 Fig. 12 is a diagram showing a circuit configuration of a GCU (glow plug control unit) constituting the heater control device and showing an electrical connection between the GCU and its exterior;
3 einen
Graphen, der eine Beziehung zwischen der Temperatur einer Glühkerze
als einem Heizelement und der an die Glühkerze angelegten elektrischen
Energie zeigt; 3 a graph showing a relationship between the temperature of a glow plug as a heating element and the applied to the glow plug electrical energy;
4 ein
Flussdiagramm eines Vorgangs einer Energiezufuhr zu der Glühkerze,
welcher durch die GCU durchgeführt wird; 4 a flowchart of a process of supplying power to the glow plug, which is performed by the GCU;
5 ein
Zeitverlaufsdiagramm zur Erläuterung des Vorgangs einer
Energiezufuhr zu der Glühkerze, welcher durch die GCU durchgeführt
wird; 5 a timing chart for explaining the operation of a power supply to the glow plug, which is performed by the GCU;
6 ein
Flussdiagramm eines Vorgangs einer Fehlerdiagnose, welcher durch
die GCU durchgeführt wird; 6 a flowchart of a process of a fault diagnosis, which is performed by the GCU;
7 ein
Zeitverlaufsdiagramm, das eine zeitliche Schwankung von integrierter
Energie (tatsächliche Energie) zeigt, die der Glühkerze
zugeführt wird, wenn ein Erdschluss bzw. Kurzschlussfehler
bei der Glühkerze aufgetreten ist, und eine zeitliche Schwankung
von integrierter Energie (tatsächliche Energie) zeigt,
die der Glühkerze zugeführt wird, wenn ein Alterungsfehler
bei der Glühkerze aufgetreten ist; 7 5 is a timing chart showing a time fluctuation of integrated energy (actual energy) supplied to the glow plug when a short circuit fault has occurred in the glow plug and a time fluctuation of integrated energy (actual energy) of the glow plug is supplied when an aging error has occurred in the glow plug;
8 ein
Schaubild, welches eine zeitliche Schwankung von integrierter Energie
(tatsächliche Energie) zeigt, die der Glühkerze
während einer Maschinenstartzeitdauer zugeführt
wird; 8th FIG. 12 is a graph showing a time fluctuation of integrated energy (actual energy) supplied to the glow plug during an engine start period; FIG.
9 einen
Graphen, welcher Beziehungen zwischen der Temperatur und dem Widerstand
von verschiedenen Glühkerzen zeigt; und 9 a graph showing relationships between the temperature and the resistance of various glow plugs; and
10 ein
Zeitverlaufsdiagramm, das zeitliche Schwankungen von relativer Einschaltdauer
und integrierter Energie (tatsächliche Energie) von Energie
zeigt, die einer Glühkerze in einem Fall, in welchem der
Widerstand der Glühkerze klein ist, und in einem Fall zugeführt
wird, in welchem der Widerstand der Glühkerze groß ist. 10 Fig. 10 is a timing chart showing variations over time of the duty ratio and integrated energy (actual energy) of energy supplied to a glow plug in a case where the resistance of the glow plug is small and in a case where the resistance of the glow plug is large is.
BEVORZUGTE AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
DER ERFINDUNGPREFERRED EMBODIMENTS
THE INVENTION
Erstes AusführungsbeispielFirst embodiment
1 ist
ein Schaubild, das einen Gesamtaufbau eines Maschinensteuersystems
zur Steuerung einer Dieselmaschine zeigt, wobei das Steuersystem
eine Heizelementsteuervorrichtung gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung umfasst. Wie in
dieser Figur gezeigt, ist eine Dieselmaschine 10 mit einem
Einlassventil 11 und einem Ausstoßventil 12 ausgestattet,
die jeweils an ihrer Einlassöffnung und Ausstoßöffnung
angeordnet sind. Durch ein Einlassrohr (Einlassweg) 13 wird durch
den Öffnungsbetrieb des Einlassventils 11 eine Luft-Kraftstoff-Mischung
in eine Verbrennungskammer 14 eingeführt, und
Abgas nach Verbrennung wird durch den Öffnungsbetrieb des
Ausstoßventils 12 an ein Ausstoßrohr
(Ausstoßweg) ausgestoßen. 1 FIG. 10 is a diagram showing an overall structure of an engine control system for controlling a diesel engine, the control system including a heater control device according to a first embodiment of the invention. As shown in this figure, a diesel engine is 10 with an inlet valve 11 and a discharge valve 12 equipped, which are respectively arranged at its inlet opening and ejection opening. Through an inlet pipe (inlet path) 13 is due to the opening operation of the intake valve 11 an air-fuel mixture in a combustion chamber 14 introduced, and exhaust after combustion is by the opening operation of the exhaust valve 12 to a discharge pipe (discharge path) ejected.
In
die Verbrennungskammer 14 ragt der vordere Endabschnitt
eines Kraftstoffeinspritzventils 16 hinein. Der in die
Verbrennungskammer 14 eingespritzte Kraftstoff entzündet
sich selbst, wenn die Verbrennungskammer 14 komprimiert
wird, und brennt.In the combustion chamber 14 protrudes the front end portion of a fuel injection valve 16 into it. The one in the combustion chamber 14 injected fuel ignites itself when the combustion chamber 14 compressed and burns.
Die
Maschine 10 ist auch mit einer Glühkerze 17 ausgestattet.
Die Glühkerze 17 ist eine keramische Glühkerze
mit einer keramischen Heizeinrichtung. Die Glühkerze 17 ist
derart angeordnet, dass ihr vorderer Endabschnitt in die Verbrennungskammer 14 hineinragt,
um die Verbrennungskammer rotzuglühen, um dadurch die Zündfähigkeit
der Maschine 10 zu verbessern. Die Glühkerze 17 ist
mit einer GCU (Glühkerzensteuereinheit) 30 verbunden,
welche die Energieversorgung von einer Batterie 21 zu der
Glühkerze 17 steuert.The machine 10 is also with a glow plug 17 fitted. The glow plug 17 is a ceramic glow plug with a ceramic heater. The glow plug 17 is arranged such that its front end portion in the combustion chamber 14 protruding in order to red-burn the combustion chamber, thereby igniting the ignitability of the engine 10 to improve. The glow plug 17 is with a GCU (glow plug control unit) 30 connected to the power supply of a battery 21 to the glow plug 17 controls.
Eine
ECU 40, welche hauptsächlich durch einen Mikrocomputer
gebildet ist, welcher eine CPU, ein ROM und ein RAM umfasst, führt
verschiedenste Steuerprogramme aus, um die Maschine 10 gemäß dem
Laufzustand der Maschine 10 zu steuern. Genauer gesagt,
empfängt der Mikrocomputer der ECU 40 Befehlssignale
von einem Zündschalter 25 usw., und Sensorsignale
von verschiedensten Sensoren einschließlich eines Kurbelwinkelsensors 22,
welcher einen Drehwinkel einer Kurbelwelle 18 erfasst,
eines Wassertemperatursensors 23, welcher eine Maschinenwassertemperatur
erfasst, und eines Umgebungstemperatursensors 24. Die ECU 40 berechnet eine
Sollenergie Etg auf der Grundlage des Maschinenlaufzustands zu jedem
Moment, und gibt sie an die GCU 30 zur Energiezufuhrsteuerung
der Glühkerze 17 aus. Der Maschinenlaufzustand
umfasst die Maschinendrehzahl, die Maschinenwassertemperatur, die
Umgebungstemperatur, und die Kraftstoffeinspritzmenge. Beispielsweise
wird, wenn die Maschinendrehzahl hoch ist, oder die Maschinenwassertemperatur
niedrig ist, die Sollenergie Etg mit zunehmender Umgebungstemperatur
als ein höherer Wert berechnet. Die Berechnung der Sollenergie
Etg kann durch Verwendung eines Sollsetzkennfelds durchgeführt
werden.An ECU 40 , which is mainly constituted by a microcomputer including a CPU, a ROM and a RAM, executes various control programs to the machine 10 according to the running state of the machine 10 to control. More specifically, the microcomputer receives the ECU 40 Command signals from an ignition switch 25 etc., and sensor signals from various sensors including a crank angle sensor 22 , which is a rotation angle of a crankshaft 18 detected, a water temperature sensor 23 , which detects an engine water temperature, and an ambient temperature sensor 24 , The ECU 40 calculates a target energy Etg based on the machine running condition at each moment and sends it to the GCU 30 for power supply control of the glow plug 17 out. The engine running state includes the engine speed, the engine water temperature, the ambient temperature, and the fuel injection amount. For example, when the engine speed is high or the engine water temperature is low, the target energy Etg is calculated as the ambient temperature increases as a higher value. The calculation of the target energy Etg can be performed by using a target setting map.
Als
Nächstes wird die GCU 30 ausführlich beschrieben. 2 ist
ein Schaubild, das einen Schaltungsaufbau der GCU 30 und
eine elektrische Verbindung zwischen der GCU 30 und ihrer
Außenseite zeigt. Die GCU 30 ist durch einen Schaltabschnitt 31 gebildet,
welcher ein Schaltelement TR, wie beispielsweise einen MOS-Transistor,
und einen Steuerabschnitt 32 umfasst, welcher das Schaltelement
TR ein-/ausschaltet. Der Steuerabschnitt 32 ist hauptsächlich
durch einen Mikrocomputer gebildet, welcher eine CPU, ein ROM und
ein RAM umfasst. Der Steuerabschnitt 32 ist mit einer Strommessschaltung 34,
welche einen an die Glühkerze 17 angelegten Strom
Ig misst, und mit einer Spannungsmessschaltung 35 elektrisch
verbunden, welche eine an die Glühkerze 17 angelegte
Spannung Vg misst. Zwischen dem Schaltelement TR und der Glühkerze 17 ist
ein Stromerfassungswiderstand 26 angeschlossen. Die Strommessschaltung 34 misst
den angelegten Strom Ig auf der Grundlage eines Spannungsabfalls über
dem Stromerfassungswiderstand 26.Next is the GCU 30 described in detail. 2 is a diagram showing a circuit design of the GCU 30 and an electric one Connection between the GCU 30 and their outside shows. The GCU 30 is through a switching section 31 formed, which a switching element TR, such as a MOS transistor, and a control section 32 includes, which turns the switching element TR on / off. The control section 32 is mainly constituted by a microcomputer including a CPU, a ROM and a RAM. The control section 32 is with a current measuring circuit 34 , which one to the glow plug 17 applied current Ig, and with a voltage measuring circuit 35 electrically connected, one to the glow plug 17 applied voltage Vg measures. Between the switching element TR and the glow plug 17 is a current detection resistor 26 connected. The current measuring circuit 34 measures the applied current Ig based on a voltage drop across the current sensing resistor 26 ,
Der
Stromerfassungswiderstand 26 kann zwischen der Glühkerze 17 und
der Masse angeschlossen sein. Die angelegte Spannung Vg kann auf der
Drainseite bzw. Senkenseite oder der Sourceseite bzw. Quellenseite
des MOS-Transistors (dem Schaltelement TR) gemessen werden.The current detection resistor 26 can be between the glow plug 17 and be connected to the earth. The applied voltage Vg can be measured on the drain side or the source side of the MOS transistor (the switching element TR).
Der
Steuerabschnitt 32 erzeugt ein Ansteuersignal zum Ansteuern
des Schaltelements TR derart, dass eine Energiezufuhrzeitsteuerung
bei jeder Zyklusdauer eines vorbestimmten Zyklus (beispielsweise
alle 30 msek) kommt. Genauer schaltet der Steuerabschnitt 32 das
Ansteuersignal auf den Ein-Pegel bei der Energiezufuhrzeitsteuerung,
falls das Ansteuersignal auf dem Aus-Pegel war, wenn die Energiezufuhrzeitsteuerung
gekommen ist, während sie das Ansteuersignal auf dem Ein-Pegel
hält, wenn das Ansteuersignal auf dem Ein-Pegel war, wenn
die Energiezufuhrzeitsteuerung gekommen ist.The control section 32 generates a drive signal for driving the switching element TR such that a power supply timing comes every cycle time of a predetermined cycle (for example, every 30 msec). More specifically, the control section switches 32 the drive signal is at the on-level at the power supply timing control if the drive signal was at the off-level when the power supply timing has come while holding the drive signal at the on-level when the drive signal was at the on-level when the power-on timing Power supply timing has come.
Außerdem
berechnet der Steuerabschnitt 32 eine tatsächliche
elektrische Leistung durch Integration eines Produkts des gemessenen
angelegten Stroms Ig und der gemessenen angelegten Spannung Vg und
legt das Ansteuersignal an das Schaltelement TR an, um das Schaltelement
TR abhängig von der berechneten tatsächlichen
elektrischen Energie Ein/Aus zu steuern. Zu dieser Zeit führt
der Steuerabschnitt 32 eine Leistungsregelung durch, damit
die von der Batterie 21 an die Glühkerze 17 angelegte
tatsächliche elektrische Energie auf die elektrische Sollenergie
konvergiert. Da es eine Korrelation zwischen der Kerzentemperatur
und der angelegten elektrischen Energie gibt, wie in 3 gezeigt,
ist es möglich, die Temperatur der Glühkerze 17 mit
einem hohen Maß an Präzision durch Durchführen
der Regelung zu steuern.In addition, the control section calculates 32 an actual electric power by integrating a product of the measured applied current Ig and the measured applied voltage Vg, and applies the drive signal to the switching element TR to control the switching element TR depending on the calculated actual electric power On / Off. At this time, the control section leads 32 a power control through, so that by the battery 21 to the glow plug 17 applied actual electrical energy converges to the electrical energy of interest. Because there is a correlation between the candle temperature and the applied electrical energy, as in 3 It is possible to see the temperature of the glow plug 17 to control with a high degree of precision by performing the control.
Bei
diesem Ausführungsbeispiel ist der zuvor genannte vorbestimmte
Zyklus derart gesetzt, dass jede Energiezufuhrzeitsteuerung mit
dem Start jeder Zyklusdauer übereinstimmt, und als tatsächliche elektrische
Energie wird elektrische Energie Eac integriert über jede
Zyklusdauer berechnet. Diese integrierte elektrische Energie Eac
wird mit der elektrischen Sollenergie Etg verglichen, und es wird
eine Leistungssteuerung gemäß einem Ergebnis des
Vergleichs durchgeführt, um die Glühkerze 17 auf
einer Solltemperatur zu halten.In this embodiment, the aforementioned predetermined cycle is set such that each power supply timing coincides with the start of each cycle duration, and as actual electric power, electric power Eac is calculated integrated over each cycle period. This integrated electric energy Eac is compared with the target electric energy Etg, and a power control is performed according to a result of the comparison to the glow plug 17 to keep at a set temperature.
Der
Mikrocomputer 33 des Steuerabschnitts 32 führt
eine Fehlerdiagnose der Glühkerze 17 durch. Genauer
gesagt bestimmt der Mikrocomputer 33 auf der Grundlage
der tatsächlichen elektrischen Energie (integrierten elektrische
Energie Eac), die in Synchronisation mit der Energiezufuhrzeitsteuerung
ausgegeben wird, ob es einen Fehler bei der Glühkerze 17 gibt
oder nicht. Das Ergebnis der Diagnose wird als ein Diagnosesignal
an die ECU 40 ausgegeben.The microcomputer 33 of the control section 32 performs a fault diagnosis of the glow plug 17 by. More specifically, the microcomputer determines 33 based on the actual electrical energy (integrated electric energy Eac) that is output in synchronization with the power supply timing, if there is a fault in the glow plug 17 there or not. The result of the diagnosis is transmitted as a diagnostic signal to the ECU 40 output.
Als
Nächstes wird ein Vorgang einer Energiezufuhr zu der Glühkerze 17 und
ein Vorgang der Fehlerdiagnose durch die GCU 30 erläutert.
Zuerst wird der Vorgang einer Energiezufuhr zu der Glühkerze 17 unter
Bezugnahme auf das Flussdiagramm von 4 erläutert.
Dieser Vorgang, welcher mit regelmäßigen Zeitabständen
durch den Mikrocomputer 33 der GCU 30 durchgeführt
wird, beginnt durch Bestimmen bei Schritt S101, ob eine vorbestimmte
Zeit Ts (beispielsweise mehrere Sekunden) seit dem Start einer Energiezufuhr
zu der Glühkerze 17, der einem Start der Maschine
folgt, vergangen ist oder nicht. Falls das Bestimmungsergebnis bei
Schritt S101 negativ ist, geht der Vorgang zu Schritt S102 weiter,
bei welchem das an das Schaltelement TR angelegte Ansteuersignal
auf den Ein-Pegel gesetzt wird. Das heißt, während
einer gewissen Dauer unmittelbar nach dem Start einer Energiezufuhr
zu der Glühkerze 17 wird nicht die in Schritt
S103 und folgenden Schritten gezeigte Energieregelung bzw. Leistungsregelung
sondern eine Energiesteuerung bzw. Leistungssteuerung durchgeführt.Next, a process of supplying power to the glow plug 17 and a process of fault diagnosis by the GCU 30 explained. First, the process of energizing the glow plug 17 with reference to the flow chart of 4 explained. This process, which at regular intervals by the microcomputer 33 the GCU 30 is performed, by determining at step S101, whether a predetermined time Ts (for example, several seconds) since the start of a power supply to the glow plug 17 which follows a start of the machine, has passed or not. If the determination result in step S101 is negative, the operation proceeds to step S102, in which the drive signal applied to the switching element TR is set to the on level. That is, for a certain duration immediately after the start of a power supply to the glow plug 17 the power control shown in step S103 and following steps is not performed, but power control is performed.
Andererseits
geht der Vorgang, falls das Bestimmungsergebnis bei Schritt S101
bestätigend ist, zu Schritt S103 weiter, bei welchem es
bestimmt wird, ob es die Zeitsteuerung ist, um die Glühkerze 17 einzuschalten.
Das heißt, bei Schritt S103 wird es bestimmt, ob die Energiezufuhrzeitsteuerung,
die jede gewisse Zeitdauer (bei diesem Ausführungsbeispiel
alle 30 msek) auftritt, gekommen ist. Falls das Bestimmungsergebnis
bei Schritt S103 bestätigend ist, wird ein Wert der integrierten
Energie Eac bei dieser Zeitsteuerung in dem RAM als ein Diagnoseenergiepegel
Edi gespeichert, welcher bei der später beschriebenen Fehlerdiagnose
Verwendung findet. Danach wird die integrierte elektrische Energie
Eac bei Schritt S105 auf 0 zurückgesetzt, und dann wird
das an das Schaltelement TR angelegte Ansteuersignal von dem Aus-Pegel
auf den Ein-Pegel geschaltet. Als Folge davon wird das Schaltelement
TR eingeschaltet, um eine Energiezufuhr zu der Glühkerze 17 zu starten.On the other hand, if the determination result in step S101 is affirmative, the operation proceeds to step S103, at which it is determined whether it is the timing to the glow plug 17 turn. That is, at step S103, it is determined whether the power supply timing that occurs every certain period of time (every 30 msec in this embodiment) has come. If the determination result in step S103 is affirmative, a value of the integrated energy Eac at that timing is stored in the RAM as a diagnostic energy level Edi used in the failure diagnosis described later. Thereafter, the integrated electric power Eac is reset to 0 at step S105, and then the drive signal applied to the switching element TR is switched from the off-level to the on-level. As a result, the switching element TR is turned on to supply energy to the glow plug 17 to start.
Andererseits
geht der Vorgang, falls das Bestimmungsergebnis bei Schritt S103
negativ ist, zu Schritt S107 weiter, bei welchem es bestimmt wird, ob
der Glühkerze 17 Energie zugeführt wird
oder nicht. Falls das Bestimmungsergebnis bei Schritt S107 negativ
ist, wird dieser Vorgang beendet. Andererseits geht der Vorgang,
falls das Bestimmungsergebnis bei Schritt S107 bestätigend
ist, zu Schritt S108 weiter, bei welchem die elektrische Sollenergie Etg
von der ECU 40 in die GCU 30 eingegeben wird.On the other hand, if the determination result in step S103 is negative, the operation proceeds to step S107, at which it is determined whether the glow plug 17 Energy is supplied or not. If the determination result in step S107 is negative, this process is ended. On the other hand, if the determination result in step S107 is affirmative, the operation proceeds to step S108, where the target electric energy Etg from the ECU 40 to the GCU 30 is entered.
Bei
dem anschließenden Schritt S109 wird die integrierte elektrische
Energie Eac berechnet, und dann wird es bei Schritt S110 bestimmt,
ob die berechnete integrierte elektrische Energie Eac größer
als die elektrische Sollenergie Etg ist oder nicht. Falls das Bestimmungsergebnis
bei Schritt S110 negativ ist, wird das an das Schaltelement TR angelegte
Ansteuersignal auf dem Ein-Pegel aufrechterhalten, um die Glühkerze 17 in
dem Zustand einer Energiezufuhr bzw. Energieversorgung zu halten.
Andererseits geht der Vorgang, falls das Bestimmungsergebnis bei
Schritt S110 bestätigend ist, zu Schritt S111 weiter. Bei
Schritt S111 wird das an das Schaltelement TR angelegte Ansteuersignal
von dem Ein-Pegel auf den Aus-Pegel geschaltet, um eine Energiezufuhr
zu der Glühkerze 17 zu stoppen. Danach wird bei
Schritt S112 eine Ein-Zeitdauer des Ansteuersignals (eine Dauer
einer Zeit, von wenn die Energiezufuhrzeitsteuerung gekommen ist,
bis wenn das Ansteuersignal auf den Aus-Pegel geschaltet ist) in dem
RAM als eine Diagnoseeinzeitdauer Tdi gespeichert, welche bei der
später erläuterten Fehlerdiagnose verwendet wird,
und dann wird die integrierte elektrische Energie Eac auf 0 zurückgesetzt.
Wie zuvor erläutert, wird nach einem Vergehen der gewissen
Dauer einer Zeit von dem Start einer Energiezufuhr zu der Glühkerze 17 die
Leistungsregelung derart durchgeführt, dass die integrierte
elektrische Energie Eac zu der elektrischen Sollenergie Etg konvergiert.At the subsequent step S109, the integrated electric energy Eac is calculated, and then it is determined at step S110 whether or not the calculated integrated electric energy Eac is larger than the target electric energy Etg. If the determination result in step S110 is negative, the drive signal applied to the switching element TR is maintained at the on-level to the glow plug 17 to hold in the state of a power supply or energy supply. On the other hand, if the determination result in step S110 is affirmative, the process proceeds to step S111. At step S111, the drive signal applied to the switching element TR is switched from the on-level to the off-level to supply power to the glow plug 17 to stop. Thereafter, at step S112, an on-time duration of the drive signal (a duration of time from when the power supply timing has come to when the drive signal is turned off) is stored in the RAM as a diagnosis time period Tdi, which will be explained later Fault diagnosis is used and then the integrated electrical energy Eac is reset to zero. As previously explained, after a certain amount of time lapses from the start of a power supply to the glow plug 17 the power control is performed such that the integrated electric energy Eac converges to the target electric energy Etg.
5 ist
ein Zeitverlaufsdiagramm zur Erläuterung eines Glühkerzenenergiezufuhrvorgangs. Wie
in 5 gezeigt, nimmt die integrierte elektrische Energie
Eac allmählich zu, wenn eine Energiezufuhr zu der Glühkerze 17 bei
der Energiezufuhrzeitsteuerung (Zeit t1) gestartet wird. Wenn die
integrierte elektrische Energie Eac die elektrische Sollenergie
Etg bei der Zeit t2 überschreitet, wird das Schaltelement
TR ausgeschaltet, und als ein Ergebnis wird eine Energiezufuhr zu
der Glühkerze 17 gestoppt. Außerdem wird
zu dieser Zeit die integrierte elektrische Energie Eac auf 0 gesetzt. 5 Fig. 10 is a timing chart for explaining a glow plug power supply operation. As in 5 As shown, the integrated electric energy Eac gradually increases when an energy supply to the glow plug 17 at the power supply timing (time t1) is started. When the integrated electric power Eac exceeds the target electric energy Etg at the time t2, the switching element TR is turned off, and as a result, power is supplied to the glow plug 17 stopped. In addition, the integrated electric energy Eac is set to 0 at this time.
Als
Nächstes wird der Fehlerdiagnosevorgang, welcher in regelmäßigen
Zeitabständen durch den Mikrocomputer 33 des Steuerabschnitts 32 durchgeführt
wird, unter Bezugnahme auf das Flussdiagramm von 6 ausführlich
erläutert.Next, the fault diagnosis process is performed at regular intervals by the microcomputer 33 of the control section 32 is performed with reference to the flowchart of 6 explained in detail.
Dieser
Vorgang beginnt bei Schritt S201 durch Setzen eines Fehlerenergiepegels
Eer auf der Grundlage der elektrischen Sollenergie Etg. Der Fehlerenergiepegel
Eer wird auf einen Wert gesetzt, welcher kleiner als der Wert der
elektrischen Sollenergie Etg ist, wenn die elektrische Sollenergie
Etg gemäß dem Maschinenlaufzustand variabel gesetzt
wird. Danach geht der Vorgang zu Schritt S202 weiter, bei welchem
es bestimmt wird, ob der Diagnoseenergiepegel Edi den Fehlerenergiepegel
Eer überschreitet oder nicht. Falls das Bestimmungsergebnis
bei Schritt S202 negativ ist, geht der Vorgang zu Schritt S205 weiter,
bei welchem es bestimmt wird, dass ein Fehler bei der Glühkerze 17 aufgrund
einer Alterung aufgetreten ist, und gibt das einen Systemfehler
anzeigende Diagnosesignal an die ECU 40 aus. Dies basiert
auf der Tatsache, dass, falls der Widerstand der Glühkerze 17 aufgrund
einer Alterung zunimmt, da der angelegte Strom Ig reduziert wird,
die integrierte elektrische Energie nur schleppend zunimmt. Dementsprechend
kann es, wenn der Diagnoseenergiepegel Edi geringer als der Fehlerenergiepegel
Eer ist, bestimmt werden, dass bei der Glühkerze 17 ein Fehler
aufgetreten ist.This process starts at step S201 by setting an error energy level Eer based on the target electric energy Etg. The error energy level Eer is set to a value smaller than the target electric energy value Etg when the target electric energy Etg is variably set according to the engine running state , Thereafter, the process proceeds to step S202 where it is determined whether or not the diagnostic energy level Edi exceeds the error energy level Eer. If the determination result in step S202 is negative, the operation proceeds to step S205, at which it is determined that a failure in the glow plug 17 due to aging, and outputs the diagnostic error signal indicative of the system error to the ECU 40 out. This is based on the fact that if the resistance of the glow plug 17 due to aging increases as the applied current Ig is reduced, the integrated electrical energy increases only slowly. Accordingly, when the diagnosis energy level Edi is lower than the failure energy level Eer, it may be determined that the glow plug 17 an error has occurred.
Andererseits
geht der Vorgang, falls das Bestimmungsergebnis bei Schritt S202
bestätigend ist, zu Schritt S203 weiter, bei welchem es
bestimmt wird, ob die Diagnoseeinzeitdauer Tdi gleich oder kleiner
als eine Fehlerbestimmungszeitdauer Ter ist oder nicht. Falls das
Bestimmungsergebnis bei Schritt S203 negativ ist, geht der Vorgang
zu Schritt S204 weiter, bei welchem es bestimmt wird, dass sich
das System in einem normalen Zustand befindet. Andererseits geht
der Vorgang, falls das Bestimmungsergebnis bei Schritt S203 bestätigend
ist, zu Schritt S205 weiter, bei welchem es bestimmt ist, dass ein
Kurzschlussfehler bei der Glühkerze 17 aufgetreten
ist, und gibt das einen Systemfehler anzeigende Diagnosesignal an
die ECU 40 aus.On the other hand, if the determination result in step S202 is affirmative, the operation proceeds to step S203, at which it is determined whether or not the diagnosis time period Tdi is equal to or smaller than a fault determination time period Ter. If the determination result in step S203 is negative, the process proceeds to step S204, where it is determined that the system is in a normal state. On the other hand, if the determination result in step S203 is affirmative, the process proceeds to step S205, at which it is determined that a short-circuit fault in the glow plug 17 has occurred, and outputs the system error indicating diagnostic signal to the ECU 40 out.
Beispielsweise
kann es bei einem Aufbau, bei welchem der Stromerfassungswiderstand 26 zwischen
der Glühkerze 17 und der Masse verbunden ist,
und die Strommessschaltung 34 den Spannungsabfall über
dem Stromerfassungswiderstand 26 erfasst, bestimmt werden,
dass ein Energieversorgungskurzschlussfehler aufgetreten ist, falls
erfasst wird, dass die Diagnoseeinzeitdauer Tdi gleich oder kleiner
der Fehlerbestimmungszeitdauer Ter ist.For example, in a structure in which the current detection resistor 26 between the glow plug 17 and the ground is connected, and the current measuring circuit 34 the voltage drop across the current sensing resistor 26 detects, it is determined that a power supply short-circuit error has occurred, if it is detected that the diagnosis time period Tdi is equal to or smaller than the error determination time period Ter.
7 ist
ein Zeitverlaufsdiagramm, welches eine zeitliche Variation der integrierten
elektrischen Energie Eac, wenn ein Kurzschlussfehler bei der Glühkerze 17 aufgetreten
ist, und eine zeitliche Variation der integrierten elektrischen
Energie Eac zeigt, wenn ein Fehler aufgrund von Alterung bei der
Glühkerze 17 aufgetreten ist. Wie in (a) von 7 gezeigt, wenn
bei der Glühkerze 17 ein Kurzschlussfehler aufgetreten
ist, da ein großer Strom durch die Glühkerze 17 fließt
und dementsprechend die Versorgungsenergie zu der Glühkerze 17 groß wird,
erreicht die integrierte elektrische Energie Eac, welche von 0 bei der
Energiezufuhrzeitsteuerung (Zeit t1) zugenommen hat, die elektrische
Sollenergie Etg bei der Zeitsteuerung t2 vor Ablauf der Fehlerbestimmungszeitdauer
Ter. Dementsprechend wird bei der Zeit t2 das einen Systemfehler
anzeigende Diagnosesignal ausgegeben. 7 FIG. 12 is a timing chart showing a time variation of the integrated electric power Eac when a short-circuit failure occurs in the glow plug 17 has occurred, and shows a temporal variation of the integrated electrical energy Eac, if an error due to aging in the glow plug 17 occured. As in (a) of 7 shown when at the glow plug 17 A short circuit fault has occurred because of a large current flowing through the glow plug 17 flows and, accordingly, the supply energy to the glow plug 17 becomes large, the integrated electric energy Eac, which has increased from 0 at the power supply timing (time t1), reaches the target electrical energy Etg at the timing t2 before the elapse of the fault determination period Ter. Accordingly, at the time t2, the diagnostic signal indicating a system error is output.
Andererseits
wird, wie in (b) von 7 gezeigt, wenn bei der Glühkerze 17 ein
Fehler aufgrund von Alterung aufgetreten ist, da der Widerstand
der Glühkerze 17 zunimmt, die Anstiegsrate der
integrierten elektrischen Energie Eac verglichen damit kleiner,
wenn sich die Glühkerze 17 in einem normalen Zustand
befindet. Dementsprechend wird, da die integrierte elektrische Energie
Eac nicht den Fehlerenergiepegel Eer erreicht, auch nachdem die
nächste Energiezufuhrzeitsteuerung (Zeit t3) gekommen ist,
bei der Zeit t3 das einen Systemfehler anzeigende Diagnosesignal
ausgegeben.On the other hand, as in (b) of 7 shown when at the glow plug 17 An error due to aging has occurred because of the resistance of the glow plug 17 increases, the rate of increase of the integrated electric energy Eac compared with that smaller, when the glow plug 17 in a normal condition. Accordingly, since the integrated electric power Eac does not reach the fault energy level Eer even after the next power supply timing control (time t3) has come, at the time t3, the system error indicative diagnostic signal is output.
8 ist
ein Schaubild, welches eine zeitliche Variation bzw. Schwankung
der integrierten elektrischen Energie während einer Maschinenstartdauer zeigt.
Wie in 8 gezeigt, wird die Energiezufuhr zu der Glühkerze 17 gestartet,
wenn die Zündung eingeschaltet ist. Ein Vorheizen wird
von dem Start der Energiezufuhr bis dahin durchgeführt,
bis eine vorbestimmte Zeit Ts (beispielsweise mehrere Sekunden) vergangen
ist, um die Temperatur der Glühkerze 17 schnell
auf die Solltemperatur anzuheben. Das heißt, es wird verboten,
dass die Energieregelung bzw. Leistungsregelung auf den Energiesollpegel
Etg durchgeführt wird, und es wird die Energiesteuerung bzw.
Leistungssteuerung durchgeführt. Nachdem das Vorheizen beendet
ist, startet eine Durchführung der Leistungsregelung für
eine Anfangsglühdauer. 8th FIG. 12 is a graph showing a variation in time of the integrated electric power during an engine start period. FIG. As in 8th shown, the energy supply to the glow plug 17 started when the ignition is on. Preheating is performed from the start of the power supply until then, until a predetermined time Ts (for example, several seconds) has passed to the temperature of the glow plug 17 quickly raise to the set temperature. That is, it is prohibited that the power control is performed to the target power level Etg, and the power control is performed. After preheating is completed, performance control for an initial annealing period starts.
Zu
dieser Zeit kann der Sollenergiepegel Etg gemäß dem
Maschinenlaufzustand unter Verwendung eines Kennfelds schrittweise
gesetzt werden. Danach wird bei einer anschließenden Nachglühdauer
ein Kennfeld, dass von dem bei der Anfangsglühdauer verwendeten
Kennfeld verschieden ist, zum Setzen des Sollenergiepegels Etg auf
einen kleineren Wert als der Wert verwendet, der bei der Anfangsglühdauer
gesetzt ist. Vorzugsweise ist der Sollenergiepegel Etg derart gesetzt,
dass er allmählich mit der Zeit zunimmt. Wenn eine vorbestimmte
Zeit (beispielsweise 3 Minuten) vergangen ist, wird die integrierte
Energie auf 0 zurückgesetzt, und es wird ein Heizen der
Verbrennungskammer 14 durch die Glühkerze 17 gestoppt.At this time, the target power level Etg may be set stepwise according to the engine running state using a map. Thereafter, in a subsequent afterglow period, a map other than the map used in the initial annealing period is used for setting the target energy level Etg to a value smaller than the value set at the initial annealing period. Preferably, the target energy level Etg is set to gradually increase with time. When a predetermined time (for example, 3 minutes) has passed, the integrated energy is reset to 0, and the combustion chamber is heated 14 through the glow plug 17 stopped.
Das
zuvor beschriebene erste Ausführungsbeispiel stellt die
folgenden Vorteile bereit.The
previously described first embodiment provides the
following advantages.
Die
Leistungsregelung wird durchgeführt, um die Temperatur
der Glühkerze 17 zu steuern. Dementsprechend ist
es, auch wenn der Widerstand der Glühkerze 17 einen
großen individuellen Unterschied aufweist, oder mit der
Zeit schwankt, möglich, die Temperatur der Glühkerze 17 auf
eine Solltemperatur zu steuern. Darüber hinaus kann eine
Reduktion ihrer Lebensdauer vermieden werden, da ein Überhitzen der
Glühkerze 17 verhindert werden kann. Dieses Ausführungsbeispiel
ist insbesondere für keramische Glühkerzen nützlich,
welche einen großen individuellen Unterschied zwischen
ihren Widerständen haben.The power control is performed to the temperature of the glow plug 17 to control. Accordingly, it is, even if the resistance of the glow plug 17 has a large individual difference, or varies with time, possibly, the temperature of the glow plug 17 to control to a set temperature. In addition, a reduction in their service life can be avoided as overheating of the glow plug 17 can be prevented. This embodiment is particularly useful for ceramic glow plugs that have a large individual difference between their resistances.
Die
Energiezufuhr zu der Glühkerze 17 wird derart
gesteuert, dass die tatsächliche elektrische Energie, welche
ab der Energiezufuhrzeitsteuerung integriert wird (die integrierte
elektrische Energie Eac) nicht die elektrische Sollenergie Etg überschreitet.
Dies macht es möglich, die Glühkerze 17 stabil mit
Energie zu versorgen und die Temperaturschwankung der Glühkerze 17 zu
reduzieren.The energy supply to the glow plug 17 is controlled such that the actual electric power integrated from the power supply timing (the integrated electric power Eac) does not exceed the target electric energy Etg. This makes it possible the glow plug 17 stable supply of energy and the temperature fluctuation of the glow plug 17 to reduce.
Während
einer vorbestimmten Zeitdauer ab dem Start einer Energiezufuhr wird
die Durchführung der Leistungsregelung zu der Glühkerze 17 verhindert,
und stattdessen wird die Leistungssteuerung durchgeführt.
Dies macht es möglich, in kurzen Zeiten nach dem Start
der Energiezufuhr die Temperatur der Glühkerze 17 auf
die Solltemperatur anzuheben.During a predetermined period of time from the start of a power supply, the performance of the power control becomes the glow plug 17 prevents, and instead, the power control is performed. This makes it possible, in short times after the start of the power supply, the temperature of the glow plug 17 to raise to the set temperature.
Die
Sollenergie Etg wird gemäß dem Maschinenlaufzustand
bei jedem Moment bestimmt. Dies macht es möglich, die Leistungssteuerung
auf eine optimale Weise durchzuführen.The
Desired energy Etg becomes according to the engine running state
determined at every moment. This makes it possible to control the power
in an optimal way.
Eine
Erfassung eines Systemfehlers wird auf der Grundlage der integrierten
elektrischen Energie Eac durchgeführt. Dies macht es möglich,
das Auftreten eines Systemfehlers zuverlässig zu bestimmen. Darüber
hinaus kann ein Kurschlussfehler bei der Glühkerze 17 durch
Vergleich der Zeit, die vergangen ist, bevor die integrierte elektrische
Energie Eac die elektrische Sollenergie Etg erreicht (die Diagnoseeinzeitdauer
Tdi) mit der Fehlerbestimmungszeitdauer Ter erfasst werden. In ähnlicher
Weise kann durch Vergleich der integrierten elektrischen Energie
Eac (der Diagnoseenergiepegel Edi) mit dem Fehlerenergiepegel Eer
ein Fehler aufgrund einer Alterung erfasst werden.A detection of a system failure is performed on the basis of the integrated electric power Eac. This makes it possible to reliably determine the occurrence of a system error. In addition, a short circuit in the glow plug 17 by comparing the time elapsed before the integrated electric energy Eac reaches the target electrical energy Etg (the diagnosis time period Tdi) with the fault determination time period Ter. Similarly, by comparing the integrated electric energy Eac (the diagnosis energy level Edi) with the error energy level Eer, an error due to aging can be detected.
Zweites AusführungsbeispielSecond embodiment
Als
Nächstes wird ein zweites Ausführungsbeispiel
der Erfindung mit Schwerpunkt auf dem Unterschied zu dem ersten
Ausführungsbeispiel beschrieben. Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel führt
die GCU 30 eine Leistungsregelung durch, bei welcher eine
Energiezufuhrzeitdauer in eine Zyklusdauer eines vorbestimmten Zyklus
gesetzt wird, und die Glühkerze 17 wird für
diese Energiezufuhrzeitdauer mit Energie versorgt, so dass die integrierte elektrische
Energie Eac die elektrische Sollenergie Etg erreicht.Next, a second embodiment of the invention will be described with emphasis on the difference from the first embodiment. In the second embodiment leads the GCU 30 a power control in which a power supply period is set in a cycle time of a predetermined cycle, and the glow plug 17 is energized for this energy supply period, so that the integrated electric energy Eac reaches the target electric energy Etg.
Die
Temperatur der Glühkerze 17 variiert bei jedem
Moment aufgrund von Variationen der Maschinendrehzahl, der Kraftstoffeinspritzmenge
und der Einlasslufttemperatur, usw. Zudem variiert bzw. schwankt
der Widerstand der Glühkerze 17 zu jedem Moment
aufgrund der Schwankung der Temperatur der Glühkerze 17 (vgl. 9).
Beispielsweise erreicht die integrierte elektrische Energie Eac
die elektrische Sollenergie Etg zu einer früheren Zeit,
wenn die Temperatur der Glühkerze 17 abnimmt,
da auch der Widerstand der Glühkerze 17 abnimmt.
Dementsprechend wird, wenn die Energiezufuhr zu der Glühkerze 17 gestoppt
wird, sobald die integrierte elektrische Energie Eac die elektrische
Sollenergie Etg überschreitet, da die Dauer einer Energiezufuhr
zu der Glühkerze 17 verkürzt wird, die
Zeit, welche benötigt wird, dass die Temperatur der Glühkerze 17 wieder
die Solltemperatur annimmt, lang. Dementsprechend wird bei dem zweiten
Ausführungsbeispiel, auch wenn die integrierte elektrische
Energie Eac die elektrische Sollenergie Etg erreicht, bevor die Energiezufuhrzeitdauer
abgelaufen ist, die Energiezufuhr zu der Glühkerze 17 fortgesetzt.The temperature of the glow plug 17 varies at each moment due to variations in engine speed, fuel injection quantity and intake air temperature, etc. In addition, the resistance of the glow plug varies 17 at any moment due to the fluctuation of the temperature of the glow plug 17 (see. 9 ). For example, the integrated electric energy Eac reaches the target electric energy Etg at an earlier time when the temperature of the glow plug 17 decreases, as well as the resistance of the glow plug 17 decreases. Accordingly, when the power supply to the glow plug 17 is stopped as soon as the integrated electric energy Eac exceeds the target electric energy Etg, since the duration of an energy supply to the glow plug 17 is shortened, the time it takes that the temperature of the glow plug 17 again takes the set temperature, long. Accordingly, in the second embodiment, even when the integrated electric power Eac reaches the target electrical energy Etg before the power supply time period has expired, the power supply to the glow plug becomes 17 continued.
Wie
bei dem Vorangehenden erläutert wird, falls der Widerstand
der Glühkerze 17 größer als
der Standarddesignwert aufgrund von individuellen Unterschieden ist,
da der durch die Glühkerze 17 fließende
Strom reduziert wird, die Anstiegsrate der integrierten elektrischen
Energie Eac kleiner. In diesem Fall kann die Glühkerze 17,
da die integrierte elektrische Energie Eac vor Ablauf der Energiezufuhrzeit nicht
die elektrische Sollenergie Etg erreicht, nicht auf der Solltemperatur
gehalten werden. Dementsprechend wird bei diesem Ausführungsbeispiel,
falls die integrierte elektrische Energie Eac vor Ablauf der Energiezufuhrzeitdauer
nicht die elektrische Sollenergie Etg erreicht, die Energiezufuhr
zu der Glühkerze 17 fortgesetzt, bis die integrierte
elektrische Energie Eac die elektrische Sollenergie Etg erreicht.As explained in the foregoing, if the resistance of the glow plug 17 larger than the standard design value due to individual differences, because of the glow plug 17 flowing electricity is reduced, the rate of increase of the integrated electric energy Eac smaller. In this case, the glow plug 17 That is, since the integrated electric energy Eac does not reach the target electric energy Etg before the expiration of the energization time, it is not kept at the target temperature. Accordingly, in this embodiment, if the integrated electric power Eac does not reach the target electric energy Etg before the expiration of the power supply period, the power supply to the glow plug becomes 17 continues until the integrated electric energy Eac reaches the target electric energy Etg.
Zu
diesem Zweck berechnet die ECU 40 eine relative Einschaltdauer
Da, mit welcher die Glühkerze 17 mit Energie gemäß dem
Maschinenlaufzustand zu jedem Moment versorgt wird, und gibt die
berechnete relative Einschaltdauer Da an die GCU 30 aus. Die
GCU 30 kompensiert die relative Einschaltdauer Da gemäß der
Spannung der Batterie 21. Dies macht es möglich,
die Energiezufuhr zu der Glühkerze 17 richtig
durchzuführen, auch wenn die Spannung der Batterie 21 variiert.
Anschließend berechnet die GCU 30 die elektrische
Sollenergie Etg gemäß der kompensierten relativen
Einschaltdauer Dk unter Verwendung eines Kennfelds, welches eine
Beziehung zwischen der relativen Einschaltdauer und der elektrischen
Sollenergie Etg zeigt. Die GCU 30 führt die Leistungsregelung
durch, damit die integrierte elektrische Energie Eac gleich der
elektrischen Sollenergie Etg wird.For this purpose, the ECU calculates 40 a duty cycle Da, with which the glow plug 17 is supplied with power according to the engine running state every moment, and outputs the calculated duty ratio Da to the GCU 30 out. The GCU 30 compensates for the duty ratio Da according to the voltage of the battery 21 , This makes it possible to increase the energy supply to the glow plug 17 to perform properly, even if the voltage of the battery 21 varied. Subsequently, the GCU calculates 30 the target electric energy Etg according to the compensated duty ratio Dk using a map showing a relationship between the duty ratio and the target electric energy Etg. The GCU 30 performs the power control so that the integrated electric energy Eac becomes equal to the electric target energy Etg.
10 ist
ein Zeitverlaufsdiagramm, welches zeitliche Schwankungen der relativen
Einschaltdauer Dk und der integrierten elektrischen Energie Eac
zeigt. Genauer gesagt, in (a) von 10 ist
eine zeitliche Schwankung der kompensierten relativen Einschaltdauer
Dk gezeigt, in (b) von 10 sind zeitliche Schwankungen
der integrierten elektrischen Energie Eac und ein Ein/Aus-Zustand
des Schaltelements TR gezeigt, wenn sich der Widerstand der Glühkerze 17 reduziert
hat, und in (c) von 10 sind zeitliche Schwankungen
der integrierten elektrischen Energie Eac und ein Ein/Aus-Zustand
des Schaltelements TR gezeigt, wenn sich der Widerstand der Glühkerze 17 erhöht
hat. Die gestrichelten Linien in 10 zeigen
eine zeitliche Schwankung der integrierten elektrischen Energie
Eac vor einer Erhöhung bzw. Zunahme oder Abnahme des Widerstands
der Glühkerze 17. 10 FIG. 15 is a timing chart showing temporal variations in the duty ratio Dk and the integrated electric power Eac. More specifically, in (a) of 10 is a time variation of the compensated duty cycle Dk shown in (b) of 10 For example, when the resistance of the glow plug is shown, variations with time of the integrated electric power Eac and an on / off state of the switching element TR are shown 17 has reduced, and in (c) of 10 For example, when the resistance of the glow plug is shown, variations with time of the integrated electric power Eac and an on / off state of the switching element TR are shown 17 has increased. The dashed lines in 10 show a time variation of the integrated electric energy Eac before an increase or decrease of the resistance of the glow plug 17 ,
Zuerst
wird ein Fall erläutert, bei welchem der Widerstandswert
der Glühkerze 17 reduziert worden ist. Wie in
(b) von 10 gezeigt, nimmt die integrierte
elektrische Energie Eac, nachdem eine Energiezufuhr zu der Glühkerze 17 bei
einer Zeit t1 gestartet worden ist, allmählich zu, und
erreicht die elektrische Sollenergie Etg bei der Zeit t2 vor einem Ende
des vorbestimmten Zyklus. Bei diesem Ausführungsbeispiel
wird das Schaltelement TR zur Energiezufuhr zu der Glühkerze 17 bis
zur Zeit t3, welche, abhängig von der relativen Einschaltdauer
Dk, das Ende der Energiezufuhrzeitdauer ist, im Ein-Zustand gehalten.First, a case will be explained in which the resistance value of the glow plug 17 has been reduced. As in (b) of 10 shown, the integrated electrical energy eac takes after a power supply to the glow plug 17 has been started at a time t1, gradually, and reaches the target electric energy Etg at the time t2 before an end of the predetermined cycle. In this embodiment, the switching element TR for supplying energy to the glow plug 17 until the time t3, which is in the on state depending on the duty ratio Dk, which is the end of the power supply period.
Als
Nächstes wird ein Fall erläutert, bei welchem
der Widerstandswert der Glühkerze 17 beispielsweise
aufgrund einer Alterung zugenommen hat. Wie in (c) von 10 gezeigt,
kann es in diesem Fall auftreten, dass die integrierte elektrische
Energie Eac bei der Zeit t3, nach dem Start der Energiezufuhr zu
der Glühkerze 17 bei der Zeit t1, nicht die elektrische
Sollenergie Etg erreicht. In diesem Fall wird die Energiezufuhr
zu der Glühkerze 17 bis nach der Zeit t3 fortgesetzt,
bis die integrierte elektrische Energie Eac die elektrische Sollenergie
Etg erreicht.Next, a case will be explained in which the resistance value of the glow plug 17 for example, has increased due to aging. As in (c) of 10 In this case, it may occur that the integrated electric energy Eac at time t3, after the start of the power supply to the glow plug 17 at the time t1, not reached the electric energy energy Etg. In this case, the power supply to the glow plug 17 until after the time t3 until the integrated electric energy Eac reaches the target electric energy Etg.
Das
zuvor beschriebene zweite Ausführungsbeispiel der Erfindung
stellt die folgenden Vorteile bereit.The
previously described second embodiment of the invention
provides the following advantages.
Die
Energiezufuhr zu der Glühkerze 17 wird bis zu
dem Ende der Energiezufuhrzeitdauer fortgesetzt, welche abhängig
von der relativen Einschaltdauer Dk gesetzt ist, auch wenn die integrierte
elektrische Energie Eac die elektrische Sollenergie Etg vor dem
Ende der Energiezufuhrzeitdauer erreicht. Dies macht es möglich,
eine Wärmemenge schnell zu kompensieren, die eine Temperaturreduktion
der Glühkerze 17 abhängig von dem Maschinenlaufzustand
wert ist, um dadurch die Glühkerze 17 auf der Solltemperatur
zu halten.The energy supply to the glow plug 17 is continued until the end of the energy supply period, which depends on the relative switch-on Dk is set even if the integrated electric energy Eac reaches the target electrical energy Etg before the end of the energy supply period. This makes it possible to quickly compensate for an amount of heat that reduces the temperature of the glow plug 17 is worth depending on the engine running state, thereby the glow plug 17 to keep at the target temperature.
Die
Energiezufuhr zu der Glühkerze 17 wird nach dem
Ende der Energiezufuhrzeitdauer fortgesetzt, welche abhängig
von der relativen Einschaltdauer Dk gesetzt ist, bis die integrierte
elektrische Energie Eac die elektrische Sollenergie Etg erreicht, falls
die integrierte elektrische Energie Eac die elektrische Sollenergie
Etg vor dem Ende der Energiezufuhrzeitdauer nicht erreicht. Dies
macht es möglich die Glühkerze 17 auf
der Solltemperatur zu halten, auch wenn der Widerstand der Glühkerze 17 aufgrund
von Alterung zunimmt, was eine Abnahme des dadurch fließenden
Stroms verursacht.The energy supply to the glow plug 17 is continued after the end of the energization period which is set depending on the duty ratio Dk until the integrated electric energy Eac reaches the target electric energy Etg if the integrated electric energy Eac does not reach the target electric energy Etg before the end of the energization period. This makes it possible the glow plug 17 to maintain the target temperature, even if the resistance of the glow plug 17 due to aging, causing a decrease in the current flowing therethrough.
Es
ist selbstverständlich, dass verschiedenste Modifikationen
an den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen vorgenommen
werden können.It
is, of course, that various modifications
made on the previously described embodiments
can be.
Bei
den vorangehenden Ausführungsbeispielen wird die integrierte
elektrische Energie Eac der Glühkerze 17 auf der
Grundlage der angelegten Spannung Vg, des angelegten Stroms Ig und
einer Energiezufuhrdauer (einer Dauer von Zeit, in welcher die Glühkerze 17 mit
Energie versorgt wird) berechnet. Die integrierte elektrische Energie
Eac kann jedoch auf eine andere Weise berechnet werden. Beispielsweise
kann sie auf der Grundlage der angelegten Spannung Vg, des Widerstands
der Glühkerze 17 und der Energiezufuhrdauer, oder
auf der Grundlage des angelegten Stroms Ig, dem Widerstand der Glühkerze 17 und
der Energiezufuhrdauer berechnet werden.In the foregoing embodiments, the integrated electric power Eac of the glow plug becomes 17 based on the applied voltage Vg, the applied current Ig and a power supply time (a duration of time in which the glow plug 17 is supplied with energy). However, the integrated electrical energy Eac can be calculated in another way. For example, it may be based on the applied voltage Vg, the resistance of the glow plug 17 and the power supply duration, or based on the applied current Ig, the resistance of the glow plug 17 and the energy supply duration are calculated.
Bei
den vorangehenden Ausführungsbeispielen wird die elektrische
Sollenergie Etg variabel gemäß dem Maschinenlaufzustand
gesetzt, jedoch kann sie auf einen fixierten Wert gesetzt werden, oder
sie kann gemäß anderen Parametern als dem Maschinenlaufzustand
variabel gesetzt werden. Beispielsweise kann die elektrische Sollenergie
Etg gemäß der Zeit variabel gesetzt werden, welche
seit dem Start der Energiezufuhr zu der Glühkerze 17 abgelaufen
ist. In diesem Fall wird die elektrische Sollenergie Etg mit zunehmender
abgelaufener bzw. vergangener Zeit seit dem Start der Energiezufuhr
auf einen kleineren Wert gesetzt.In the foregoing embodiments, the target electric energy Etg is set variably according to the engine running state, but it may be set to a fixed value, or it may be variably set according to other parameters than the engine running state. For example, the target electric energy Etg may be variably set according to the time since the start of the power supply to the glow plug 17 has expired. In this case, the target electric energy Etg is set to a smaller value with increasing elapsed time from the start of the power supply.
Bei
den vorangehenden Ausführungsbeispielen wird die elektrische
Sollenergie Eac durch Integration eines Produkts aus dem angelegten
Strom Ig und der angelegten Spannung Vg von dem Start einer Zyklusdauer
eines fixierten Zyklus berechnet, jedoch kann die Zyklusdauer variabel
sein.at
In the preceding embodiments, the electrical
Energy Eac by integrating a product from the created
Current Ig and the applied voltage Vg from the start of a cycle time
of a fixed cycle, but the cycle time can be variable
be.
Bei
den vorangehenden Ausführungsbeispielen werden der Glühkerzenenergiezufuhrvorgang
und der Fehlerdiagnosevorgang durch die GCU 30 durchgeführt,
sie können jedoch durch die ECU 40 durchgeführt
werden.In the foregoing embodiments, the glow plug power supply operation and the fault diagnosis operation are performed by the GCU 30 However, they can be done through the ECU 40 be performed.
Bei
den vorangehenden Ausführungsbeispielen wird die Leistungsregelung
derart durchgeführt, dass die integrierte elektrische Energie
Eac die elektrische Sollenergie Etg nicht überschreitet.
Die Leistungsregelung kann jedoch derart durchgeführt werden,
dass die integrierte elektrische Energie Eac zwischen einem vorbestimmten
oberen und unteren Grenzwert gehalten wird. In diesem Fall wird
beispielsweise, wenn die der Glühkerze 17 zugeführte Energie
kleiner als der untere Grenzwert ist, die Energiezufuhr zu der Glühkerze 17 eingeschaltet,
während wenn die der Glühkerze 17 zugeführte
Energie größer als der obere Grenzwert ist, die
Energiezufuhr zu der Glühkerze 17 ausgeschaltet
wird. Gemäß dieser Modifikation der Leistungsregelung
kann die Temperaturabweichung der Glühkerze 17 effektiv
unterbunden werden, da die integrierte elektrische Energie Eac in
dem Bereich von dem unteren Grenzwert und dem oberen Grenzwert gehalten
wird.In the foregoing embodiments, the power control is performed such that the integrated electric power Eac does not exceed the target electric energy Etg. However, the power control may be performed such that the integrated electric power Eac is maintained between a predetermined upper and lower limit. In this case, for example, when the glow plug 17 supplied energy is less than the lower limit, the power supply to the glow plug 17 turned on while when the glow plug 17 supplied energy is greater than the upper limit, the power supply to the glow plug 17 is turned off. According to this modification of the power control, the temperature deviation of the glow plug 17 can be effectively prevented because the integrated electric energy Eac is kept in the range of the lower limit and the upper limit.
Bei
den vorangehenden Ausführungsbeispielen wird ein Kurzschlussfehler
auf der Grundlage der Zeit erfasst, welche vergangen ist, bevor
die integrierte elektrische Energie Eac die elektrische Sollenergie
Etg überschreitet. Er kann jedoch auf der Grundlage des
Ergebnisses eines Vergleichs zwischen einer Zunahmerate der integrierten
elektrischen Energie Eac und einem vorbestimmten Wert erfasst werden.at
The foregoing embodiments will become a short circuit fault
recorded on the basis of time, which has passed before
the integrated electrical energy Eac the electrical energy
Etg exceeds. He can, however, based on the
Result of a comparison between an increase rate of the integrated
electric energy Eac and a predetermined value are detected.
Auch
wenn die Glühkerze 17 bei den vorangehenden Ausführungsbeispielen
eine keramische Glühkerze ist, kann die Glühkerze 17 eine
Metallglühkerze sein.Even if the glow plug 17 In the foregoing embodiments, a ceramic glow plug is, the glow plug 17 to be a metal glow plug.
Die
zuvor erwähnten bevorzugten Ausführungsbeispiele
dienen als Beispiel für die Erfindung der vorliegenden
Anmeldung, welche nur durch die nachfolgend angehängten
Patentansprüche beschrieben wird. Es sollte verstanden werden,
dass Modifikationen der bevorzugten Ausführungsbeispiele
vorgenommen werden können, wie sie einem Fachmann ersichtlich
sein würden.The
previously mentioned preferred embodiments
serve as an example of the invention of the present invention
Registration, which only by the following appended
Claims is described. It should be understood
that modifications of the preferred embodiments
can be made, as one skilled in the art
would be.
Die
Vorrichtung dient zur Steuerung von Energiezufuhr zu einem Heizelement,
das in einer Verbrennungskammer einer Verbrennungskraftmaschine
angeordnet ist, um Wärme zu erzeugen, wenn es von einer
externen Energiequelle mit Energie versorgt wird. Die Vorrichtung
umfasst eine erste Funktion eines Setzens einer elektrischen Sollenergie,
die von der externen Energiequelle an das Heizelement anzulegen
ist, eine zweite Funktion eines Berechnens einer tatsächlichen
elektrischen Energie, die tatsächlich an das Heizelement
angelegt wird, und eine dritte Funktion eines Durchführens
einer Leistungsregelung, um zu veranlassen, dass die tatsächliche
elektrische Energie auf die elektrische Sollenergie konvergiert.The apparatus is for controlling power supply to a heating element disposed in a combustion chamber of an internal combustion engine to generate heat when energized by an external power source. The apparatus includes a first function of setting a target electrical energy from the external power source to the heating element a second function of calculating an actual electric power actually applied to the heating element and a third function of performing a power control to cause the actual electric energy to converge to the target electrical energy.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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- JP 2005-240707 [0002] - JP 2005-240707 [0002]