DE102009002063B4

DE102009002063B4 - Device for controlling power supply to a heating element for an internal combustion engine

Info

Publication number: DE102009002063B4
Application number: DE102009002063.2A
Authority: DE
Inventors: Kouji Andoh
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2008-04-09
Filing date: 2009-03-31
Publication date: 2023-05-25
Anticipated expiration: 2029-04-01
Also published as: JP2009250182A; DE102009002063A1; JP4941391B2

Abstract

Vorrichtung 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, miteiner 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; undeiner dritten Funktion eines Durchführens einer Leistungsregelung, um zu veranlassen, dass die tatsächliche elektrische Energie auf die elektrische Sollenergie konvergiert,wobei die erste Funktion einen Wert der elektrischen Sollenergie derart einstellt, dass der Wert der elektrischen Sollenergie mit Verstreichen der Zeit graduell abnimmt.An apparatus for controlling power supply to a heating element disposed in a combustion chamber of an internal combustion engine to generate heat when powered from an external power source, having a first function of setting a target electric power supplied from the external power source to the heating element to be applied;a second function of calculating an actual electric power actually applied to the heating element; anda third function of performing power control to cause the actual electric power to converge on the target electric power,wherein the first function sets a value of the target electric power such that the value of the target electric power gradually decreases as time elapses.

Description

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 present invention relates to a control device for controlling energization of a heating element disposed in a combustion chamber of an internal combustion engine.

2. Beschreibung der verwandten Technik2. Description of Related Art

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 JP 2005-240707 A 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.Various control devices have been proposed 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. Japanese Patent Application Laid-Open Specification JP 2005-240707 A 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 through energization control, using the fact that 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.In the case where the glow plug is a ceramic glow plug whose heating portion is formed by ceramics, since their manufacturing process includes a sintering step, individual differences between the resistance values of the heating portion of different glow plugs are relatively large. Accordingly, when power supply to the heating section is performed based on the resistance value of the heating section, it often happens that electric power actually supplied to the heating section deviates from electric power required to keep the heating section at the target temperature , since there is a difference between the resistance value of the heating section and a standard design value, causing the temperature of the heating section to deviate from the target temperature by a large amount.

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 with increasing temperature. Accordingly, electric power 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 for a product whose resistance value is relatively large. Accordingly, products with smaller resistance values may overheat and, as a result, have a short service life.

Darüber hinaus hat die keramische Glühkerze eine Neigung, dass ihr Widerstandswert mit der Zeit zunimmt.In addition, the ceramic glow plug has a tendency that its resistance value 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, when power supply to the heating section is performed based on the resistance value as described above, it may happen that electric power actually supplied to the heating section becomes smaller than the electric power required to keep the heating section at the target temperature , since the resistance value increases with time, causing the temperature of the heating section to be lower than the target temperature.

Die nachveröffentlichte Druckschrift WO 2008/110 143 A1 zeigt ein Regelungsverfahren einer Glühkerze.The post-published pamphlet WO 2008/110 143 A1 shows a control method of a glow plug.

Ferner beschreibt die Druckschrift DE 100 25 953 A1 ein Verfahren zum Ansteuern eines Glühstifts eines Fahrzeugheizgeräts mit einem Steuergerät, wobei ein getaktetes Anlegen einer Versorgungsspannung an den Glühstift erfolgt, und mittels dem am Glühstift gemessenen Widerstand eine Auswertung durchgeführt wird.Furthermore, the document describes DE 100 25 953 A1 a method for controlling a glow plug of a vehicle heater with a control unit, a supply voltage being applied to the glow plug in a clocked manner, and an evaluation being carried out using the resistance measured at the glow plug.

Die Druckschrift DE 10 2006 010 082 A1 offenbart eine Bestimmung eines Maßes der Alterung der Glühkerze, wobei die Alterung der Glühkerze aufgrund möglicher alterungsbedingter Änderungen der Betriebseigenschaften bei der PWM-Steuerung berücksichtigt werden kann.The pamphlet DE 10 2006 010 082 A1 discloses a determination of a degree of aging of the glow plug, whereby aging of the glow plug due to possible changes in operating characteristics due to aging can be taken into account in the PWM control.

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,
wobei die erste Funktion einen Wert der elektrischen Sollenergie derart einstellt, dass der Wert der elektrischen Sollenergie mit Verstreichen der Zeit graduell abnimmt.The present invention provides an apparatus for controlling energization of a heating element disposed in a combustion chamber of an internal combustion engine to generate heat when energized from an external power source
a first function of setting a target electric power 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 control to cause the actual electric power to converge to the target electric power,
wherein the first function sets a value of the target electric energy such that the value of the target electric energy gradually decreases as time elapses.

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 Heizelements auf eine Solltemperatur zu steuern bzw. regeln.According to the present invention, it is possible to control a heater arranged in a combustion chamber of an internal combustion engine to a target temperature regardless of individual differences in resistance of the heater or aging of the heater.

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 be apparent from the following description including the drawings and claims.

Figurenlistecharacter list

Es zeigen:

1 ein Schaubild eines Gesamtaufbaus eines Maschinensteuersystems, das eine Heizelementsteuervorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung umfasst;
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;
3 einen Graphen, der eine Beziehung zwischen der Temperatur einer Glühkerze als einem Heizelement und der an die Glühkerze angelegten elektrischen Energie zeigt;
4 ein Flussdiagramm eines Vorgangs einer Energiezufuhr zu der Glühkerze, welcher durch die GCU durchgeführt wird;
5 ein Zeitverlaufsdiagramm zur Erläuterung des Vorgangs einer Energiezufuhr zu der Glühkerze, welcher durch die GCU durchgeführt wird;
6 ein Flussdiagramm eines Vorgangs einer Fehlerdiagnose, welcher durch die GCU durchgeführt wird;
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;
8 ein Schaubild, welches eine zeitliche Schwankung von integrierter Energie (tatsächliche Energie) zeigt, die der Glühkerze während einer Maschinenstartzeitdauer zugeführt wird;
9 einen Graphen, welcher Beziehungen zwischen der Temperatur und dem Widerstand von verschiedenen Glühkerzen zeigt; und
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.

Show it:

1 12 is a diagram showing an overall configuration of an engine control system including a heater control device according to a first embodiment of the invention;
2 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 12 is a graph showing a relationship between the temperature of a glow plug as a heating element and electric power applied to the glow plug;
4 FIG. 14 is a flowchart of a process of energizing the glow plug performed by the GCU; FIG.
5 12 is a timing chart for explaining the process of energizing the glow plug, which is performed by the GCU;
6 FIG. 14 is a flowchart of a process of fault diagnosis performed by the GCU;
7 14 is a timing chart showing a variation with time of integrated energy (actual energy) supplied to the glow plug when a ground fault has occurred in the glow plug, and a variation with time of integrated energy (actual energy) supplied to the glow plug is supplied when an aging failure has occurred in the glow plug;
8th 12 is a graph showing a time variation of integrated energy (actual energy) supplied to the glow plug during an engine starting period;
9 Fig. 14 is a graph showing relationships between temperature and resistance of various glow plugs; and
10 Fig. 12 is a timing chart showing time variations of 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 OF 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 14 is a diagram showing an overall configuration 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 10 is equipped with an intake valve 11 and an exhaust valve 12 disposed at its intake port and exhaust port, respectively. An air-fuel mixture is introduced into a combustion chamber 14 through an intake pipe (intake path) 13 by the opening operation of the intake valve 11 , and exhaust gas after combustion is discharged to an exhaust pipe (exhaust path) by the opening operation of the exhaust valve 12 .

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.The front end portion of a fuel injection valve 16 protrudes into the combustion chamber 14 . The fuel injected into the combustion chamber 14 auto-ignites when the combustion chamber 14 is 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 engine 10 is also equipped with a glow plug 17 . 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 protrudes into the combustion chamber 14 to red-hot the combustion chamber, thereby improving the ignitability of the engine 10 . The glow plug 17 is connected to a GCU (Glow Plug Control Unit) 30 which controls power supply from a battery 21 to the glow plug 17 .

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 control the engine 10 according to the running state of the engine 10. More specifically, the microcomputer of the ECU 40 receives command signals from an ignition switch 25, etc., and sensor signals from various sensors including a crank angle sensor 22 which detects a rotation angle of a crankshaft 18, a water temperature ture 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 engine running state at each moment, and outputs it to the GCU 30 for energization control of the glow plug 17. The engine running condition includes engine speed, engine water temperature, ambient temperature, and 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 a higher value as the ambient temperature increases. 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, the GCU 30 will be described in detail. 2 12 is a diagram showing a circuit configuration of the GCU 30 and an electrical connection between the GCU 30 and its outside. The GCU 30 is formed by a switching portion 31 including a switching element TR such as a MOS transistor and a control portion 32 which turns on/off the switching element TR. The control section 32 is mainly constituted by a microcomputer including a CPU, a ROM, and a RAM. The control section 32 is electrically connected to a current measuring circuit 34 which measures a current Ig applied to the glow plug 17 and a voltage measuring circuit 35 which measures a voltage Vg applied to the glow plug 17 . A current detection resistor 26 is connected between the switching element TR and the glow plug 17 . The current measurement 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.Current sensing resistor 26 may be connected between glow plug 17 and ground. 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 an energization timing comes every cycle period of a predetermined cycle (for example, every 30 msec). More specifically, the control section 32 switches the drive signal to the on level at the energization timing if the drive signal was at the off level when the energization timing has come, while keeping the drive signal at the on level when the drive signal is at the on Level was when the energize timer came.

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 32 calculates 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 on/off control the switching element TR depending on the calculated actual electric power . At this time, the control section 32 performs output control so that the actual electric power applied from the battery 21 to the glow plug 17 is converged to the target electric power. Since there is a correlation between the candle temperature and the electrical energy applied, as in 3 As shown, it is possible to control the temperature of the glow plug 17 with a high degree of precision by performing the feedback 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 aforesaid predetermined cycle is set such that each energization timing coincides with the start of each cycle period, and as actual electric energy, electric energy Eac integrated over each cycle period is calculated. This integrated electric energy Eac is compared with the target electric energy Etg, and output control is performed according to a result of the comparison to keep the glow plug 17 at a target 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 failure diagnosis of the glow plug 17 . More specifically, the microcomputer 33 determines whether or not there is a failure of the glow plug 17 based on the actual electric energy (integrated electric energy Eac) output in synchronization with the energization timing. The result of the diagnosis is output to the ECU 40 as a diagnosis signal.

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 energizing the glow plug 17 and a process of failure diagnosis by the GCU 30 will be explained. First, the operation of energizing the glow plug 17 will be described with reference to the flowchart of FIG 4 explained. This process, which is performed at regular intervals by the microcomputer 33 of the GCU 30, begins by determining at step S101 whether a predetermined time Ts (e.g., several seconds) since the start of energization of the glow plug 17 follows a start of the engine , passed or not. If the determination result in step S101 is negative, the process proceeds to step S102, in which the drive signal applied to the switching element TR is set to the on level. That is, during a certain period immediately after the start of energization to the glow plug 17, the in step S103 and the following steps shown energy control or power control but performed an energy control or power control.

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 at step S101 is affirmative, the process proceeds to step S103 at which it is determined whether it is the timing to turn on the glow plug 17 or not. 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 this timing is stored in the RAM as a diagnosis energy level Edi, which is used in the failure diagnosis described later. Thereafter, the integrated electric energy 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 start energizing the glow plug 17 .

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 process proceeds to step S107, in which it is determined whether the glow plug 17 is being energized 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 process proceeds to step S108 in which the target electric energy Etg is input from the ECU 40 to the GCU 30 .

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 Diagnose-Ein-Zeitdauer 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 subsequent step S109, the integrated electric energy Eac is calculated, and then at step S110, it is determined 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 keep the glow plug 17 in the energized state. On the other hand, if the determination result in step S110 is affirmative, the process proceeds to step S111. At step S<b>111 , the drive signal applied to the switching element TR is switched from the on level to the off level to stop energization of the glow plug 17 . Thereafter, at step S112, an on-time duration of the drive signal (a duration of time from when the power supply timing has come until when the drive signal is switched to the off level) is stored in the RAM as a diagnostic on-time duration Tdi, which is used in the failure diagnosis explained later, and then the integrated electric energy Eac is reset to 0. As explained above, after a lapse of the certain period of time from the start of energization to the glow plug 17, the output 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. 12 is a timing chart for explaining a glow plug energizing operation. As in 5 1, the integrated electric energy Eac gradually increases when energization to the glow plug 17 is started at the energization timing (time t1). When the integrated electric energy Eac exceeds the target electric energy Etg at the time t2, the switching element TR is turned off, and as a result, energization to the glow plug 17 is stopped. Also, at this time, the integrated electric energy Eac is set to 0.

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 failure diagnosis process, which is performed at regular intervals by the microcomputer 33 of the control section 32, will be described with reference to the flowchart of FIG 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 value of the target electric energy Etg when the target electric energy Etg is variably set according to the engine running state . Thereafter, the process proceeds to step S202, at which it is determined whether or not the diagnosis energy level Edi exceeds the error energy level Eer. If the determination result in step S202 is negative, the process proceeds to step S205, in which it is determined that a failure has occurred in the glow plug 17 due to deterioration and outputs the diagnosis signal indicating a system failure to the ECU 40. This is based on the fact that if the resistance of the glow plug 17 increases due to aging as the applied current Ig is reduced, the integrated electric energy increases slowly. Accordingly, when the diagnosis energy level Edi is lower than the failure energy level Eer, it can be determined that the glow plug 17 has failed.

Andererseits geht der Vorgang, falls das Bestimmungsergebnis bei Schritt S202 bestätigend ist, zu Schritt S203 weiter, bei welchem es bestimmt wird, ob die Diagnose-Ein-Zeitdauer 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 at step S202 is affirmative, the process proceeds to step S203, where it is determined whether or not the diagnosis-on period Tdi is equal to or smaller than a failure determination 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 in which it is determined that a short circuit failure has occurred in the glow plug 17 and outputs the diagnosis signal indicative of a system failure to the ECU 40 .

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 Diagnose-Ein-Zeitdauer Tdi gleich oder kleiner der Fehlerbestimmungszeitdauer Ter ist.For example, in a structure in which the current detection resistor 26 is connected between the glow plug 17 and the ground, and the current measurement circuit 34 detects the voltage drop across the current detection resistor 26, it can be determined that a power supply short-circuit failure has occurred if it is detected that the diagnosis -on-time Tdi is equal to or less than failure determination time 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 14 is a timing chart showing a variation with time of the integrated electric energy Eac when a short-circuit failure has occurred in the glow plug 17 and a variation with time of the integrated electric energy Eac when a failure due to aging has occurred in the glow plug 17. As in (a) of 7 12, when the glow plug 17 has a short-circuit failure, since a large current flows through the glow plug 17 and accordingly the supply energy to the glow plug 17 becomes large, the integrated electric energy reaches Eac, which increases from 0 at the energization timing (time t1). the target electric energy Etg at the timing t2 before the elapse of the failure determination period Ter. Accordingly, at time t2, the diagnostic signal indicative of 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 As shown, when the glow plug 17 has failed due to aging, since the resistance of the glow plug 17 increases, the rate of increase of the integrated electric energy Eac is smaller compared with when the glow plug 17 is in a normal state. Accordingly, since the integrated electric energy Eac does not reach the error energy level Eer even after the next energization timing (time t3) comes, the diagnosis signal indicative of a system error is output at time t3.

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 time variation of integrated electric energy during an engine start period. As in 8th 1, energization to the glow plug 17 is started when the ignition is on. Preheating is performed from the start of energization until a predetermined time Ts (e.g., several seconds) elapses to quickly raise the temperature of the glow plug 17 to the target temperature. That is, the power control is prohibited from being performed to the power target level Etg, and the power control is performed. After the preheating is finished, execution of the power control for an initial glow 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 energy level Etg can be set stepwise according to the engine running state using a map. Thereafter, at a subsequent afterglow period, a map different from the map used at the initial glow period is used for setting the target energy level Etg to a smaller value than the value set at the initial glow period. Preferably, the target energy level Etg is set to increase gradually with time. When a predetermined time (for example, 3 minutes) has passed, the integrated energy is reset to 0 and heating of the combustion chamber 14 by the glow plug 17 is stopped.

Das zuvor beschriebene erste Ausführungsbeispiel stellt die folgenden Vorteile bereit.The first embodiment described above 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. The output control is performed to control the temperature of the glow plug 17 . Accordingly, even if the resistance of the glow plug 17 has a large individual difference or varies with time, it is possible to control the temperature of the glow plug 17 to a target temperature.

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.In addition, since the glow plug 17 can be prevented from being overheated, a reduction in its durability can be avoided. This embodiment is particularly useful for ceramic glow plugs, which 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 energization to the glow plug 17 is controlled such that the actual electric energy integrated from the energization timing (the integrated electric energy Eac) does not exceed the target electric energy Etg. This makes it possible to stably energize the glow plug 17 and reduce the temperature fluctuation of the glow plug 17 .

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 energization, the performance of the output control to the glow plug 17 is prohibited, and the output control is performed instead. This makes it possible to raise the temperature of the glow plug 17 to the target temperature in a short time after the start of energization.

Die Sollenergie Etg wird gemäß dem Maschinenlaufzustand bei jedem Moment bestimmt. Dies macht es möglich, die Leistungssteuerung auf eine optimale Weise durchzuführen.The target energy Etg is determined according to the engine running condition at each moment. This makes it possible to perform power control in an optimal manner.

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 Diagnose-Ein-Zeitdauer 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 system error detection is performed based on the integrated electric energy Eac. This makes it possible to reliably determine the occurrence of a system failure. Moreover, a short-circuit failure in the glow plug 17 can be detected by comparing the time that has elapsed before the integrated electric energy Eac reaches the target electric energy Etg (the diagnosis-on period Tdi) with the failure determination period Ter. Similarly, by comparing the integrated electric energy Eac (the diagnosis energy level Edi) with the error energy level Eer, an aging error 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 focusing on the difference from the first embodiment. In the second embodiment, the GCU 30 performs power control in which an energization period is set in a cycle period of a predetermined cycle, and the glow plug 17 is energized for this energization 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 every moment due to variations in the engine speed, the fuel injection amount, and the intake air temperature, etc. Also, the resistance of the glow plug 17 varies every moment due to the fluctuation in the temperature of the glow plug 17 (see Fig. 9 ). For example, the integrated electric energy Eac reaches the target electric energy Etg at an earlier timing as the temperature of the glow plug 17 decreases since the resistance of the glow plug 17 also decreases. Accordingly, when the energization to the glow plug 17 is stopped once the integrated electric energy Eac exceeds the target electric energy Etg, since the duration of energization to the glow plug 17 is shortened, the time required for the temperature of the glow plug 17 returns to the target temperature, long. Accordingly, in the second embodiment, even if the integrated electric energy Eac reaches the target electric energy Etg before the energization period has elapsed, the energization of the glow plug 17 is 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 is larger than the standard design value due to individual differences, since the current flowing through the glow plug 17 is reduced, the increasing rate of the integrated electric energy Eac is smaller. In this case, since the integrated electric energy Eac does not reach the target electric energy Etg before the elapse of the energization time, the glow plug 17 cannot be maintained at the target temperature. Accordingly, in this embodiment, if the integrated electric energy Eac does not reach the target electric energy Etg before the lapse of the energizing period, the energization of the glow plug 17 is continued 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 40 calculates a duty ratio Da with which the glow plug 17 is energized according to the engine running state at each moment, and outputs the calculated duty ratio Da to the GCU 30 . The GCU 30 compensates the duty ratio Da according to the voltage of the battery 21. This makes it possible to properly perform the power supply to the glow plug 17 even if the voltage of the battery 21 varies. Then, the GCU 30 calculates 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 target electric 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 14 is a timing chart showing variations in the duty ratio Dk and the integrated electric energy Eac with time. More precisely, in (a) of 10 a time fluctuation of the compensated duty cycle Dk is shown in (b) of 10 there are shown time fluctuations of the integrated electric energy Eac and an on/off state of the switching element TR when the resistance of the glow plug 17 has reduced, and in (c) of FIG 10 Shown are time fluctuations of the integrated electric energy Eac and an on/off state of the switching element TR when the resistance of the glow plug 17 has increased. The dashed lines in 10 show a temporal fluctuation of the integrated electrical energy Eac before an increase or increase or decrease in 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 where the resistance value of the glow plug 17 has been reduced will be explained. As in (b) of 10 1, after energization of the glow plug 17 is started at a time t1, the integrated electric energy Eac gradually increases 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 energizing the glow plug 17 is kept in the on-state until time t3, which is the end of the energizing period depending on the duty ratio Dk.

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 where the resistance value of the glow plug 17 has increased due to aging, for example, will be explained. As in (c) of 10 1, in this case, it may happen that the integrated electric energy Eac does not reach the target electric energy Etg at time t3 after the start of energization to the glow plug 17 at time t1. In this case, the energization of the glow plug 17 is continued 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 second embodiment of the invention described above 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 energization of the glow plug 17 is continued until the end of the energization period set depending on the duty ratio Dk even if the integrated electric energy Eac reaches the target electric energy Etg before the end of the energization period. This makes it possible to quickly compensate for an amount of heat worth a temperature reduction of the glow plug 17 depending on the engine running condition, to thereby maintain the glow plug 17 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 energization of 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 reaches the target electric energy Etg before the end of the Energy delivery duration not reached. This makes it possible to keep the glow plug 17 at the target temperature even if the resistance of the glow plug 17 increases due to aging, causing a decrease in current flowing therethrough.

Es ist selbstverständlich, dass verschiedenste Modifikationen an den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen vorgenommen werden können.It goes without saying that various modifications can be made to the exemplary embodiments described above.

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 energy Eac of the glow plug 17 is calculated based on the applied voltage Vg, the applied current Ig, and an energization period (a period of time in which the glow plug 17 is energized). However, the integrated electric energy Eac can be calculated in another way. For example, it can be calculated based on the applied voltage Vg, the resistance of the glow plug 17 and the energization time, or based on the applied current Ig, the resistance of the glow plug 17 and the energization time.

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 variably set according to the engine running condition, but it may be set to a fixed value, or it may be variably set according to parameters other than the engine running condition. For example, the target electric energy Etg may be variably set according to the time elapsed from the start of energization to the glow plug 17 . In this case, the target electric energy Etg is set to a smaller value as the elapsed time from the start of the energization increases.

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.In the foregoing embodiments, the target electric energy Eac is calculated by integrating a product of the applied current Ig and the applied voltage Vg from the start of a cycle time of a fixed cycle, but the cycle time may be variable.

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 energizing process and the fault diagnosis process are performed by the GCU 30, but they may be performed by the ECU 40.

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 energy Eac does not exceed the target electric energy Etg. However, the power control can be performed in such a way that the integrated electric energy Eac is kept between a predetermined upper and lower limit value. In this case, for example, when the power supplied to the glow plug 17 is smaller than the lower limit, the power supply to the glow plug 17 is turned on, while when the power supplied to the glow plug 17 is larger than the upper limit value, the power supply to the glow plug 17 is turned off becomes. According to this modification of the output control, since the integrated electric energy Eac is kept in the range of the lower limit value and the upper limit value, the temperature deviation of the glow plug 17 can be effectively suppressed.

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.In the foregoing embodiments, a short-circuit fault is based on of the time elapsed before the integrated electric energy Eac exceeds the target electric energy Etg. However, it can be detected based on the result of comparison between an increase rate of the integrated electric energy Eac and a predetermined value.

Auch wenn die Glühkerze 17 bei den vorangehenden Ausführungsbeispielen eine keramische Glühkerze ist, kann die Glühkerze 17 eine Metallglühkerze sein.Although the glow plug 17 is a ceramic glow plug in the foregoing embodiments, the glow plug 17 may 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 aforesaid preferred embodiments serve as an example of the invention of the present application, which is described only by the claims appended below. It should be understood that modifications can be made to the preferred embodiments as would be apparent to those skilled in the art.

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 device is for controlling power supply to a heating element disposed in a combustion chamber of an internal combustion engine to generate heat when energized from an external power source. The device includes a first function of setting a target electric power to be applied to the heating element from the external power source, a second function of calculating an actual electric power that is actually applied to the heating element, and a third function of performing power control, to cause the actual electric power to converge to the target electric power.

Claims

Apparatus for controlling power supply to a heating element disposed in a combustion chamber of an internal combustion engine to generate heat when energized from an external power source a first function of setting a target electric power 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 control to cause the actual electric power to converge on the target electric power, wherein the first function sets a value of the target electric energy such that the value of the target electric energy gradually decreases as time elapses.

device after claim 1 , wherein the second function calculates, as the actual electric power, an integrated electric power by integrating electric power applied to the heating element for each cycle time of a predetermined cycle, the first function setting the target electric power for each of these cycle times, and wherein the third function for a period of time during which the integrated electric energy is below the target electric energy for each of the cycle periods, applying electric energy to the heating element and stopping power supply to the heating element when the integrated electric energy exceeds the target electric energy.

device after claim 1 , wherein the second function calculates, as the actual electric energy, an integrated electric energy by integrating an electric energy applied to the heating element for each cycle time of a predetermined cycle, the first function setting an energization time period and the target electric energy for each cycle time, and wherein the third function operates to continue energizing the heating element until the energizing period has elapsed if the integrated electric energy reaches the target electric energy before the energizing period has elapsed, and continues energizing the heating element until the integrated electric energy exceeds the electric Target power reached if the integrated electric power does not reach the target electric power before the energization period has elapsed.

device after claim 1 wherein the apparatus continuously energizes the heating element when the heating element is in a cold state, regardless of a value of the target electrical energy.

device after claim 1 wherein the second function calculates, as the actual electric power, an integrated electric power by integrating electric power applied to the heating element for each cycle time of a predetermined cycle, and the apparatus also has a fourth function of detecting a failure in the heating element or a includes an electrical system that supplies electrical energy to the heating element.

device after claim 5 , wherein the third function controls power supply to the heating element such that the integrated electric power becomes equal to the target electric power, and the fourth function determines that there is a fault in the heating element or the electric system if the integrated electric power is not reaches a preset failure determination value that is smaller than the target electric power.

device after claim 5 , wherein the fourth function performs an error detection operation based on a time elapsed from a timing at which the cycle time starts to a timing at which the integrated electric energy reaches the target electric energy.

device after claim 5 , wherein the second function sets the target electric power according to a running condition of the internal combustion engine.