DE102010033492B4

DE102010033492B4 - Bestromungssteuerungsvorrichtung für Glühkerze und Wärmeerzeugungssystem

Info

Publication number: DE102010033492B4
Application number: DE102010033492.8A
Authority: DE
Inventors: Takayuki Sakurai; Hiroki Tsuchiya
Original assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: Niterra Co Ltd
Priority date: 2009-08-07
Filing date: 2010-08-05
Publication date: 2022-09-08
Anticipated expiration: 2030-08-06
Also published as: JP5155964B2; KR20110015400A; DE102010033492A1; KR101188072B1; JP2011038419A

Abstract

Bestromungssteuerungsvorrichtung (21) für eine Glühkerze (1), die bei Stromversorgung derselben Wärme erzeugt und deren Widerstand sich gemäß ihrer eigenen Temperatur ändert, wobei die Bestromungssteuerungsvorrichtung (21) eine der Glühkerze (1) zugeführte Spannung gemäß einem Widerstandssteuerungsschema steuert, so dass der Widerstand der Glühkerze (1) mit einem vorbestimmten Sollwiderstand übereinstimmt, wobei die Vorrichtung einen Mikrocomputer (31) aufweist, welcher umfasst:(1) ein erstes Erfassungsmittel zum Erfassen eines ersten Widerstands der Glühkerze (1) durch Stromversorgung der Glühkerze (1), wenn ein aktiver Betrieb eines Verbrennungsmotors (EN), an dem die Glühkerze angebracht ist, gestoppt wird und wenn sich der Verbrennungsmotor (EN) in einem Leerlaufzustand befindet;(2) Zwischenwert-Einstellmittel zum Einstellen eines Zwischenwerts des Sollwiderstands auf der Grundlage mindestens des ersten Widerstands;(3) Referenzeffektivspannungs-Einstellmittel zum Einstellen einer Referenzeffektivspannung, die eine Spannung ist, die an der Glühkerze (1) anzulegen ist, um die Temperatur der Glühkerze (1) durch Verwendung eines ersten Beziehungsausdrucks, der die Beziehung zwischen der an der Glühkerze (1) angelegten Spannung und der Temperatur der Glühkerze (1) zu dem Zeitpunkt zeigt, da der aktiv Betrieb des Verbrennungsmotors (EN) gestoppt wird, auf die Solltemperatur anzuheben;(4) Referenzwiderstands-Einstellmittel zum Einstellen eines Referenzwiderstands, der ein Widerstand der Glühkerze (1) ist, der der Solltemperatur der Glühkerze (1) entspricht, durch Verwendung eines zweiten Beziehungsausdrucks, der die Beziehung zwischen dem Widerstand der Glühkerze (1) und der Temperatur der Glühkerze (1) zu dem Zeitpunkt zeigt, da der aktive Betrieb des Verbrennungsmotors (EN) gestoppt wird;(5) Korrekturwert-Einstellmittel zum Einstellen eines Störungskorrekturwerts aus einem Widerstandskorrekturwert durch Verwendung eines dritten Beziehungsausdrucks, der die Beziehung zwischen der an der Glühkerze (1) angelegten Spannung und dem Widerstandskorrekturwert beruhend auf der Differenz zwischen dem Widerstand der Glühkerze (1) und dem Referenzwiderstand zeigt, wobei die Beziehung auf der Grundlage der Beziehung zwischen der an der Glühkerze (1) angelegten Spannung und dem Widerstand der Glühkerze (1) zu dem Zeitpunkt, da der Verbrennungsmotor (EN) aktiv betrieben wird, erhalten wird;(6) Sollwiderstand-Einstellmittel zum Einstellen des Sollwiderstands durch Verwendung des Zwischenwerts des Sollwiderstands und des Störungskorrekturwerts nach Starten des aktiven Betriebs des Verbrennungsmotors (EN); und(7) Effektivspannungs-Ermittlungsmittel zum Ermitteln einer an der Glühkerze (1) anzulegenden Effektivspannung auf der Grundlage der Referenzeffektivspannung und des Sollwiderstands.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Energiesteuervorrichtung für eine Glühkerze, die zum Beispiel zum Vorheizen eines Dieselmotors verwendet wird, und ein Wärmeerzeugungssystem, das eine solche Energiesteuervorrichtung umfasst.
Herkömmlicherweise wird eine Glühkerze, die bei Stromversorgung Wärme erzeugt, verwendet, um das Starten eines Motors eines Kraftfahrzeugs oder dergleichen zu unterstützen, um den Motor stabil zu betreiben. Eine Glühkerze besteht aus einem Heizwiderstand (einer Heizwendel, einer Keramikheizvorrichtung oder dergleichen), einer Regelwendel und einem Leitungsabschnitt (Mittelstab), der als Weg für das Zuführen elektrischer Energie zu dem Heizwiderstand, einem Metallmantel, etc. dient. Beispiele bekannter Schemata zum Steuern der Stromversorgung einer solchen Glühkerze umfassen ein Steuerungsschema für konstante Leistung und ein Widerstandssteuerungsschema.
Bei dem Steuerungsschema für konstante Leistung wird der einer Glühkerze gelieferte Betrag elektrischer Leistung aus elektrischer Spannung, die an der Glühkerze angelegt wird, und aus durch diesen strömendem elektrischen Strom erhalten, und der Glühkerze wird Strom so zugeführt, dass eine kumulative elektrische Energie, die durch Integration der elektrischen Leistung erhalten wird, gleich einer vorbestimmten elektrischen Energie wird. Gemäß einem solchen Steuerungsschema erzeugt die Glühkerze proportional zu der zugeführten elektrischen Energie Wärme. Somit kann die Temperatur der Glühkerze durch Zufuhr einer bestimmten Menge elektrischer Energie angehoben werden.
Das Halten des Heizwiderstands bei einer konstanten Temperatur ist aber in dem Fall schwierig, da die Glühkerze von außen thermisch beeinflusst wird, wie in dem Fall, da der Heizwiderstand der Glühkerze aufgrund einer Störung gekühlt wird, die durch eine Änderung von Motordrehzahl, Last (Drosselöffnen), Wassertemperatur, etc. verursacht wird. Um die Temperatur des Heizwiderstands konstant zu halten, ist es erforderlich, Informationen bezüglich der Motordrehzahl, Last etc. von zum Beispiel einem ECU zu erhalten und die an der Glühkerze angelegte Effektivspannung auf der Grundlage der erhaltenen Informationen zu steuern (siehe DE 102 47 042 B3 ).
Wenn eine anzulegende Effektivspannung aber gemäß Änderungen verschiedener Parameter wie Motordrehzahl, Last und Wassertemperatur für Durchführung von Bestromungssteuerung berechnet wird, kann die Verarbeitungslast steigen. Um einen Anstieg der Verarbeitungslast zu bewältigen, kann eine Bestromungssteuerungsvorrichtung durch Verwendung eines Mikrocomputers mit hoher Verarbeitungsleistung hergestellt werden. In einem solchen Fall steigen die Kosten unvermeidlich. Um die Verarbeitungslast zu reduzieren, kann die Bestromungssteuerungsvorrichtung konfiguriert sein, um ein Kennfeld zu erzeugen, das eindeutig die anzulegende Effektivspannung aus den vorstehend erwähnten verschiedenen Parametern und einer Solltemperatur ermitteln kann, und um eine Bestromungssteuerung auf der Grundlage des Kennfelds durchzuführen. Da aber die Erzeugung eines solchen Kennfelds unter Berücksichtigung der vorstehend erwähnten verschiedenen Parameter das Ausführen komplizierter Verarbeitung erfordert, kann doch kein Anstieg der Verarbeitungslast vermieden werden. Da weiterhin die Erzeugung des Kennfelds einen langen Zeitraum erfordert, steigt die zum Herstellen einer Bestromungssteuerungsvorrichtung erforderliche Arbeitszeit unvermeidlich.
Mittlerweile wird bei dem Widerstandssteuerschema die Stromversorgung einer Glühkerze so gesteuert, dass sich der Widerstand einem Sollwiderstand nähert, der einer Solltemperatur entspricht. Gemäß diesem Steuerungsschema kann der Einfluss mittels Ändern der anzulegenden Effektivspannung gemäß einer Änderung des Widerstands der Glühkerze, der durch die Störung hervorgerufen wird, beseitigt werden, selbst wenn die Glühkerze durch eine auf eine Störung rückführbare Temperaturänderung beeinflusst wird. Im Gegensatz zu dem vorstehend beschriebenen Schema kann die Glühkerze demgemäß relativ einfach ohne Zunahme der Verarbeitungslast bei einer konstanten Temperatur gehalten werden.
[Zusammenfassung der Erfindung]
[Durch die Erfindung zu lösenden Probleme]
Da heutzutage die Sorge um die Umwelt weltweit zunimmt, werden aber die Bedenken größer, dass das herkömmliche Widerstandssteuerungsschema bezüglich Temperatursteuerung einer Glühkerze für die vorstehend erwähnte Störung ungenügend wird. Bei dem herkömmlichen Widerstandssteuerschema wird nämlich unter der Annahme, dass eine Änderung des Widerstands einer Glühkerze nur durch eine Änderung des Widerstands eines Heizwiderstands der Glühkerze hervorgerufen wird, der der Haupterzeuger für Wärme ist, ein Sollwiderstand so eingestellt, dass er den der Glühkerze gelieferten Betrag an Strom um einen Betrag ändert, der der Änderung des Widerstands des Heizwiderstands entspricht, und der Glühkerze wird Strom zugeführt, so dass die Glühkerze den Sollwiderstand annimmt. Der als Widerstand der Glühkerze gemessene Wert (kann hierin nachstehend als „Widerstand der gesamten Glühkerze“ bezeichnet werden) ist nicht der Widerstand des Heizwiderstands, sondern die Summe des Widerstands des Heizwiderstands, des Widerstands einer Regelwendel und eines Leitungsabschnitts, des Widerstands eines Stromversorgungskabels, das mit der Glühkerze verbunden ist, und des Widerstands eines Metallmantels. In dem Fall, da nach dem Antreiben (Start des Anlassens) eines Motors daher zum Beispiel der Heizwiderstand der Glühkerze durch eine Störung, beispielsweise einen in einem Brennraum erzeugten Wirbel, teilweise abgekühlt wird, auch wenn der Widerstand des Heizwiderstands infolge eines Temperaturabfalls des Heizwiderstands sinkt, sinkt der Widerstand der gesamten Glühkerze nicht sehr. Selbst wenn demgemäß die der Glühkerze zugeführte elektrische Leistung (Effektivspannung) um einen Betrag gesteigert wird, der einer Abnahme des Widerstands entspricht, wird der Teil der zugeführten elektrischen Leistung, der dem Anstieg entspricht, durch Wärmeerzeugung an der Regelwendel, etc. verbraucht, und die Temperatur des Heizwiderstands kann nicht um einen Betrag erhöht werden, der dem Temperaturabfall entspricht, der durch den Wirbel, etc. hervorgerufen wurde. Dadurch kann das Halten der Temperatur der Glühkerze bei der Solltemperatur schwierig werden. Bisher wurde keine ausreichende Prüfung der Einflüsse einer solchen in einem Brennraum entstehenden Störung auf die Glühkerze ausgeführt und es wurde keine genauere Temperatursteuerung durchgeführt.
Um ein Verständnis dieses Phänomens zu erleichtern, wird durch Verwendung spezifischer Zahlenwerte ein beispielhafter Fall beschrieben. Hier wird eine Situation angenommen, bei der der Widerstand der gesamten Glühkerze bei 1,2 Ω gehalten wird, und es wird eine konstante Wärmeerzeugung durchgeführt. Die Situation, bei der der Widerstand der gesamten Glühkerze bei 1,2 Ω gehalten wird, kann durch eine Bestromungssteuerungsvorrichtung durch Berechnung und Messung geprüft werden. Wenn hier der Heizwiderstand der Glühkerze einen Widerstand von 1,0 Ω aufweist, hat der verbleibende Abschnitt, einschließlich der Regelwendel, des Leitungsabschnitts, etc. einen Widerstand von 0,2 Ω. Hier wird der Fall angenommen, bei dem der Heizwiderstand durch eine Störung in einer solchen Situation lokal gekühlt wird. In einem solchen Fall sinkt der Widerstand des Heizwiderstands zum Beispiel auf 0,9 Ω. Demgemäß wird der Widerstand der gesamten Glühkerze 1,1 Ω, da nur der Heizwiderstand lokal gekühlt wird, und daher ändert sich der Widerstand des verbleibenden Abschnitts nicht von 0,2 Ω.
In einem solchen Fall wird bei dem herkömmlichen Widerstandssteuerungsschema die der Glühkerze zugeführte elektrische Leistung angehoben, um den Widerstand der gesamten Glühkerze auf 1,2 Ω zurückzuführen, was der eingestellte Sollwiderstand ist, um dadurch die Wärmeerzeugungstemperatur der Glühkerze zu halten. Somit wird eine Situation verwirklicht, bei der der gemessene Widerstand der gesamten Glühkerze 1,2 Ω wird. Es gibt aber keine Garantie, dass der gesamte Teil der zugeführten elektrischen Leistung, der dem Anstieg entspricht, nur von dem Heizwiderstand verwendet wird, und daher kann der Fall eintreten, bei dem der Teil der zugeführten elektrischen Leistung, der dem Anstieg entspricht, sowohl von dem Heizwiderstand als auch dem verbleibenden Abschnitt genutzt wird. D.h. es kann der Fall eintreten, bei dem, auch wenn Wärme hauptsächlich an dem Heizwiderstand erzeugt wird, ein geringer Wärmebetrag an dem verbleibenden Abschnitt erzeugt wird. Dadurch ändert sich der Widerstand des Heizwiderstands zum Beispiel von 0,9 Ω zu 0,95 Ω, und der Widerstand des verbleibenden Abschnitts wird 0,25 Ω.
Da der Widerstand der gesamten Glühkerze wie vorstehend beschrieben 1,2 Ω, scheint die Glühkerze Wärmeerzeugung in gleicher Weise wie vor dem Auftreten der Störung durchzuführen. Tatsächlich aber ist die Temperatur des Heizwiderstands verglichen mit der vor dem Auftreten der Störung gefallen. Zu beachten ist, dass die hier verwendeten Zahlenwerte lediglich Beispiele sind und sich von tatsächlichen Zahlenwerten unterscheiden können.
Aus der Firmenschrift der BERU AG: Alles über Glühkerzen - Technische Information Nr. 04; Bestell-Nr. 5 100 006 001; 5.07.07 ist eine Bestromungssteuerungsvorrichtung für eine Glühkerze bekannt, die eine Heizwendel und eine Regelwendel aufweist. Die Glühkerze wird durch ein elektronisches Steuergerät gesteuert, in dem Leistungshalbleiter als Schalter zur Ansteuerung der Glühkerzen eingesetzt werden. Dabei soll an die Glühkerzen die für den jeweiligen Betriebspunkt optimale Effektivspannung ausgegeben werden.
Die vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf die vorstehenden Umstände erreicht, und eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Bestromungssteuerungsvorrichtung für eine Glühkerze vorzusehen, die die Stromversorgung der Glühkerze gemäß dem Widerstandssteuerungsschema steuert, so dass der Widerstand der Glühkerze mit einem Sollwiderstand übereinstimmt, und die einen Temperaturabfall unterbinden kann, der von Störungen, wie einem Wirbel, hervorgerufen wird, um dadurch die Glühkerze stabil bei der Solltemperatur zu halten. Eine andere Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Wärmeerzeugungssystem vorzusehen, das eine solche Bestromungssteuerungsvorrichtung umfasst.
[Mittel zum Lösen der Probleme]
Als Nächstes werden Konfigurationen einzeln beschrieben, die zum Erreichen der vorstehend erwähnten Aufgabe geeignet sind. Wo erforderlich werden Funktionen und Wirkungen, die den einzelnen Konfigurationen zu eigen sind, zusätzlich beschrieben.
Die der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe wird durch eine Bestromungssteuerungsvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst, also durch eine Bestromungssteuerungsvorrichtung für eine Glühkerze, die bei Stromversorgung derselben Wärme erzeugt und deren Widerstand sich gemäß ihrer Eigentemperatur ändert, wobei die Bestromungssteuerungsvorrichtung eine an der Glühkerze angelegte elektrische Spannung gemäß einem Widerstandssteuerungsschema ändert, so dass der Widerstand der Glühkerze mit einem vorbestimmten Sollwiderstand übereinstimmt, wobei die Vorrichtung einen Mikrocomputer aufweist, welcher umfasst:

ein erstes Erfassungsmittel zum Erfassen eines ersten Widerstands der Glühkerze durch Stromversorgung der Glühkerze, wenn ein aktiver Betrieb eines Verbrennungsmotors, an dem die Glühkerze angebracht ist, gestoppt wird und wenn sich der Verbrennungsmotor in einem Leerlaufzustand befindet;
Zwischenwert-Einstellmittel zum Einstellen eines Zwischenwerts des Sollwiderstands auf der Grundlage mindestens des ersten Widerstands;
Referenzeffektivspannungs-Einstellmittel zum Einstellen einer Referenzeffektivspannung, die eine Spannung ist, die an der Glühkerze anzulegen ist, um die Temperatur der Glühkerze durch Verwendung eines ersten Beziehungsausdrucks, der die Beziehung zwischen der an der Glühkerze angelegten Spannung und der Temperatur der Glühkerze zu dem Zeitpunkt zeigt, da der aktive Betrieb des Verbrennungsmotors gestoppt wird, auf die Solltemperatur anzuheben;
Referenzwiderstands-Einstellmittel zum Einstellen eines Referenzwiderstands, der ein Widerstand der Glühkerze ist, der der Solltemperatur der Glühkerze entspricht, durch Verwendung eines zweiten Beziehungsausdrucks, der die Beziehung zwischen dem Widerstand der Glühkerze und der Temperatur der Glühkerze zu dem Zeitpunkt zeigt, da der aktive Betrieb des Verbrennungsmotors gestoppt wird;
Korrekturwert-Einstellmittel zum Einstellen eines Störungskorrekturwerts aus einem Widerstandskorrekturwert durch Verwendung eines dritten Beziehungsausdrucks, der die Beziehung zwischen der an der Glühkerze angelegten Spannung und dem Widerstandskorrekturwert beruhend auf der Differenz zwischen dem Widerstand der Glühkerze und dem Referenzwiderstand zeigt, wobei die Beziehung auf der Grundlage der Beziehung zwischen der an der Glühkerze angelegten Spannung und dem Widerstand der Glühkerze zu dem Zeitpunkt, da der Verbrennungsmotor aktiv betrieben wird, erhalten wird;
Sollwiderstand-Einstellmittel zum Einstellen des Sollwiderstands durch Verwendung des Zwischenwerts des Sollwiderstands und des Störungskorrekturwerts nach Starten des aktiven Betriebs des Verbrennungsmotors; und
Effektivspannungs-Ermittlungsmittel zum Ermitteln einer an der Glühkerze anzulegenden Effektivspannung auf der Grundlage der Referenzeffektivspannung und des Sollwiderstands.

Zu beachten ist, dass der erste Beziehungsausdruck aus der Beziehung zwischen der an der Glühkerze angelegten Effektivspannung und der Temperatur der Glühkerze abgeleitet werden kann, wenn die Effektivspannung in einem Zustand an der Glühkerze angelegt wird, in dem der aktive Betrieb des Verbrennungsmotors gestoppt ist (ein Zustand, in dem keine Störung vorliegt). Zum Beispiel kann der erste Beziehungsausdruck ein vorbestimmter linearer Korrelationsausdruck sein, wie in 9 gezeigt ist.
Der zweite Beziehungsausdruck kann mittels Zuführen von elektrischer Leistung, die zum Steigern der Temperatur der Glühkerze auf eine vorbestimmte Temperatur erforderlich ist, in einem Zustand, in dem der aktive Betrieb des Verbrennungsmotors gestoppt ist (ein Zustand, in dem keine Störung vorliegt), und Messen des Widerstands der Glühkerze bei diesem Zeitpunkt erhalten werden. Der zweite Beziehungsausdruck kann zum Beispiel ein vorbestimmter linearer Ausdruck sein, wie in 10 gezeigt.
Der dritte Beziehungsausdruck kann durch Verwendung von zwei Ausdrücken erhalten werden. Der erste Ausdruck stellt die Beziehung zwischen dem Widerstand der Glühkerze und der Effektivspannung dar, die in einem Zustand erhalten wird, in dem der Verbrennungsmotor aktiv betrieben wird (eine Störung liegt vor), und die Effektivspannung, die Motordrehzahl und die Last (Drosselöffnen) werden geändert, während die Wassertemperatur konstant gehalten wird. Der zweite Ausdruck stellt die Beziehung zwischen dem Widerstand der Glühkerze und der Effektivspannung in einem Zustand dar, in dem der aktive Betrieb des Verbrennungsmotors gestoppt ist. Der dritte Beziehungsausdruck kann zum Beispiel eine vorbestimmte Korrelationsfunktion sein, die wie in 12 gezeigt, die Korrelation zwischen der Differenz zwischen der Effektivspannung zu dem Zeitpunkt, da der Verbrennungsmotor aktiv betrieben wird, und der Effektivspannung (die Referenzeffektivspannung, etc.) zu dem Zeitpunkt, da der aktive Betrieb des Verbrennungsmotors gestoppt ist, und dem Widerstandskorrekturwert beruhend auf der Differenz zwischen dem Widerstand zu der Zeit, da der Verbrennungsmotor aktiv betrieben wird, und dem Widerstand zu der Zeit, da der aktive Betrieb des Verbrennungsmotors gestoppt ist, darstellt.
Die „Zeit, da der aktive Betrieb des Verbrennungsmotors gestoppt ist“ umfasst nicht nur eine Zeit, da der Betrieb des Verbrennungsmotors gestoppt ist, sondern auch eine Zeit, da eine Störung stabil ist; wenn sich zum Beispiel der Verbrennungsmotor in einem Leerlaufzustand befindet.
Gemäß der Erfindung kann die Temperatursteuerung auf der Grundlage des Widerstands der Glühkerze ausgeführt werden. Ferner ist kein innovativeres Bestromungsmittel erforderlich, das ansonsten erforderlich werden würde, wenn das Konstantleistungssteuerungsschema genutzt wird, und somit können Fertigungskosten gesenkt werden.
Gemäß der Erfindung wird zudem nach Starten des aktiven Betriebs des Verbrennungsmotors der Sollwiderstand durch Verwendung des Störungskorrekturwerts eingestellt, der durch Verwendung des dritten Beziehungsausdrucks erhalten wird. Wie vorstehend beschrieben dient der dritte Beziehungsausdruck für die Zeit, da der Verbrennungsmotor aktiv betrieben wird (d.h. ein Wirbel, etc. wird erzeugt), und zeigt den Widerstandskorrekturwert beruhend auf dem Widerstand der Glühkerze und dem Referenzwiderstand (der Widerstand, wenn keine Störung erzeugt wird) entsprechend der an der Glühkerze angelegten Spannung. Demgemäß kann unter Berücksichtigung von Einflüssen von Wirbel etc. ein geeigneter Sollwiderstand mittels Korrigieren - durch Verwendung des aus dem Widerstandskorrekturwert erhaltenen Störungskorrekturwerts - des Zwischenwerts des Sollwiderstands beruhend auf dem Referenzwiderstand eingestellt werden, der in einem Zustand erhalten wird, in dem der Verbrennungsmotor nicht aktiv betrieben wird (d.h. ein Wirbel etc. wird nicht erzeugt). Dadurch kann ein durch den Wirbel etc. verursachter Temperaturabfall zuverlässiger verhindert werden, wodurch die Temperatur der Glühkerze stabil bei der Solltemperatur gehalten werden kann.
Zu beachten ist, dass die Bezugseffektivspannung bei Glühkerzen variieren kann. Wenn daher mehrere Glühkerzen durch gemeinsame Nutzung des dritten Beziehungsausdrucks beruhend auf der Referenzeffektivspannung einer bestimmten einzelnen Glühkerze gesteuert werden, variiert der Widerstandskorrekturwert (der Störungskorrekturwert) unter den Glühkerzen stark, und daher kann der Sollwiderstand nicht ordnungsgemäß eingestellt werden. Um ein solches Problem zu lösen, kann jede Glühkerze durch Verwenden eines anderen dritten Beziehungsausdrucks gesteuert werden. Alternativ kann die Differenz zwischen der an jeder Glühkerze angelegten Spannung und einer Standardeffektivspannung, die eine für jede Modellnummer von Glühkerze festgelegte Standard-Referenzeffektivspannung ist, als Effektivspannungsdifferenz in dem dritten Beziehungsausdruck verwendet werden. Die Standardeffektivspannung liegt nahe bei der Referenzeffektivspannung jeder Glühkerze. Selbst wenn daher der dritte Beziehungsausdruck gemeinsam verwendet wird, kann für jede Glühkerze ein geeigneter Sollwiderstand eingestellt werden.
Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
Eine bevorzugte Bestromungssteuerungsvorrichtung für eine Glühkerze gemäß der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Korrekturwert-Einstellmittel den Störungskorrekturwert gemäß einer Zunahme des Widerstands der Glühkerze, der auf einen Temperaturanstieg der Glühkerze rückführbar ist, ändert, bis die Temperatur der Glühkerze gesättigt wird, nachdem der Verbrennungsmotor aktiv betrieben wird.
Bevor ein vorbestimmter Zeitraum nach Start eines Antreibens (Anlassens) des Verbrennungsmotors verstreicht, ist möglicherweise die Temperatur eines Teils der Glühkerze mit Ausnahme des Heizwiderstands nicht genügend gestiegen. Daher ist der Widerstand der gesamten Glühkerze noch nicht gesättigt. Wenn in einem solchen Fall der aus dem dritten Beziehungsausdruck erhaltene Widerstandskorrekturwert, so wie er ist, als Störungskorrekturwert verwendet wird, kann es zu einem Überhitzen der Glühkerze kommen.
Gemäß der vorteilhaften Weiterbildung dagegen wird unter Berücksichtigung der Tatsache, dass der Widerstand der Glühkerze mit dem Temperaturanstieg derselben steigt, bevor die Temperatur der Glühkerze nach dem Start des aktiven Betriebs des Verbrennungsmotors gesättigt wird, der Störungskorrekturwert gemäß dem steigenden Widerstand der Glühkerze geändert (zum Beispiel wird der Störungskorrekturwert am Anfang auf einen recht niedrigen Wert eingestellt und wird allmählich angehoben, wenn der Widerstand der Glühkerze bei Stromversorgung der Glühkerze steigt). Demgemäß ist es möglich, ein Überhitzen der Glühkerze zuverlässig zu verhindern, während ein Temperaturabfall, der durch die Einflüsse eines Wirbels, etc. hervorgerufen wird, effektiv unterbunden wird.
Zu beachten ist, dass die Erfindung so abgewandelt werden kann, dass eine Zeit, die erforderlich ist, damit die Temperatur der Glühkerze gesättigt wird (in etwa konstant wird), vorab ermittelt wird und dass der Widerstandskorrekturwert geändert wird, bis diese Zeit nach dem Start des aktiven Betriebs des Verbrennungsmotors verstreicht.
Eine weitere bevorzugte Bestromungssteuerungsvorrichtung für eine Glühkerze ist dadurch gekennzeichnet, dass Information bezüglich einer Umgebungstemperatur, die einer Umgebung entspricht, bei der die Glühkerze verwendet wird, erhalten wird; und das Zwischenwert-Einstellmittel den Zwischenwert des Sollwiderstands beruhend auf der Information bezüglich der Umgebungstemperatur einstellt.
Zu beachten ist, dass die „Umgebungstemperatur“ die Temperatur von Kühlwasser des Verbrennungsmotors, die Umgebungstemperatur oder dergleichen bezeichnet.
Gemäß dieser vorteilhaften Weiterbildung wird, wenn der Zwischenwert des Sollwiderstands eingestellt wird, zusätzlich zu dem Bezugswiderstand eine Umgebungsinformation berücksichtigt, die eine Änderung der Wassertemperatur etc. anzeigt. Daher kann der Sollwiderstand, der als Steuerziel dient, besser eingestellt werden, wodurch die Temperatur der Glühkerze stabiler bei der Solltemperatur gehalten werden kann.
Die Erfindung betrifft ferner ein Wärmeerzeugungssystem, das eine erfindungsgemäße Bestromungssteuerungsvorrichtung für eine Glühkerze und eine Glühkerze umfasst.
Figurenliste

[1] Blockdiagramm, das die Konfiguration eines Systems zum Steuern der Stromversorgung einer Glühkerze durch eine GCU zeigt.
[2] Flussdiagramm, das eine Hauptroutine eines Bestromungssteuerungsprogramms zeigt, das in der GCU durchgeführt wird.
[3] Flussdiagramm, das eine Bestromungsverarbeitung zeigt, die von der Hauptroutine des Bestromungssteuerungsprogramms aufgerufen wird.
[4] Flussdiagramm, das eine als Reaktion auf eine Austauschprüfungsunterbrechung ausgeführte Verarbeitung zeigt.
[5] Flussdiagramm, das Verarbeitung zum Ausführen von temperaturerhaltender Bestromung zeigt.
[6] Flussdiagramm, das eine Anpassungskorrekturwert-Einstellverarbeitung zeigt.
[7] Flussdiagramm, das eine Wirbelkorrekturverarbeitung zeigt.
[8] Graph, der Änderungen der Temperatur einer Glühkerze und des Sollwiderstands zeigt.
[9] Graph, der ein Beispiel eines Spannungs-Temperatur-Beziehungsausdrucks zeigt.
[10] Graph, der ein Beispiel eines Widerstands-Temperatur-Beziehungsausdrucks zeigt.
[11] Graph, der ein Beispiel eines Wassertemperaturkorrekturausdrucks zeigt.
[12] Graph, der ein Beispiel eines Korrekturausdrucks zeigt.
[13] Graph, der Änderungen der eine Veränderung eines Sollwiderstandkorrekturkoeffizienten mit Bestromungszeit zeigt.
[14] 14A ist eine teilweise freigeschnittene Vorderansicht einer Glühkerze der vorliegenden Ausführungsform und 14B ist eine teilweise vergrößerte Querschnittansicht eines Vorderendabschnitts der Glühkerze.
[15] Graph, der die Temperatur einer Glühkerze gesteuert von der GCU der vorliegenden Erfindung und die Temperatur einer Glühkerze gesteuert von einer herkömmlichen GCU für den Fall zeigt, da die Betriebsbedingungen eines Motors unterschiedlich geändert werden.

[Methode zum Ausführen der Erfindung]
Nun wird eine Ausführungsform unter Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. Eine Glühsteuerungsvorrichtung (GCU) 21, die als Bestromungssteuerungsvorrichtung dient, steuert die Bestromung einer Glühkerze 1, die verwendet wird, um das Starten eines Dieselmotors (hierin nachstehend als „Motor“ bezeichnet) EN eines Kraftfahrzeugs zu unterstützen und die Betriebsstabilität des Motors EN zu verbessern.
Vor der Beschreibung der GCU 21 wird der Aufbau der Glühkerze 1, die von der GCU 21 gesteuert wird, zuerst kurz beschrieben.
Wie in 14A und 14B gezeigt umfasst die Glühkerze 1 einen rohrförmigen Metallmantel 2 und eine Hüllenheizelement 3, das an dem Metallmantel 2 angebracht ist.
Der Metallmantel 2 weist ein axiales Loch 4 auf, das sich durch den Metallmantel 2 in Richtung einer Achse CL1 erstreckt. Der Metallmantel 2 weist auch an seiner Außenumfangsfläche einen Einschraubabschnitt 5 zur Anbringung an dem Motor EN und einen Werkzeugangriffabschnitt 6 auf, der einen sechseckigen Querschnitt hat und an dem ein Werkzeug, wie ein Drehmomentschlüssel, angreift.
Das Hüllenheizelement 3 umfasst ein Rohr 7 und einen Mittelstab 8, die in Richtung der Achse CL1 miteinander vereint sind.
Das Rohr 7 ist ein zylindrisches Rohr, das hauptsächlich aus Eisen (Fe) oder Nickel (Ni) gebildet ist und ein geschlossenes Vorderende aufweist. Das hintere Ende des Rohrs 7 ist durch ein ringförmiges Gummielement 16 abgedichtet, das zwischen dem hinteren Ende des Rohrs 7 und dem Mittelstab 8 angeordnet ist. Eine Heizwendel 9 (entsprechend dem „Heizwiderstand“ in der vorliegenden Erfindung) und eine Regelwendel 10 sind in dem Rohr 7 zusammen mit Isolierpulver 11, beispielsweise Magnesiumoxid (MgO), angeordnet. Die Heizwendel 9 ist mit dem Vorderende des Rohrs 7 verbunden, und die Regelwendel 10 ist mit dem hinteren Ende der Heizwendel 9 in Reihe verbunden.
Die Heizwendel 9 ist zum Beispiel aus einem Heizwiderstandsdraht aus einer Fe-Chrom(Cr)-Aluminium(AI)-Legierung hergestellt. Die Regelwendel 10 ist dagegen zum Beispiel aus einem Heizwiderstandsdraht gebildet, der Ni als Hauptbestandteil enthält.
Durch Gesenkschmieden oder dergleichen wird ein Abschnitt 7a kleinen Durchmessers zum Aufnehmen der Heizwendel 9, etc. an einem Vorderendabschnitt des Rohrs 7 gebildet, und ein Abschnitt 7b großen Durchmessers, der von größerem Durchmesser als der Abschnitt 7a kleinen Durchmessers ist, wird hinter dem Abschnitt 7a kleinen Durchmessers gebildet. Der Abschnitt 7b großen Durchmessers wird in einen Abschnitt 4a kleinen Durchmessers des axialen Lochs des Metallmantels 2 eingepresst, wodurch das Rohr 7 in einem Zustand gehalten wird, in dem das Rohr 7 von dem Vorderende des Metallmantels 2 ragt.
Der Mittelstab 8 erstreckt sich durch das axiale Loch 4 des Metallmantels 2. Das Vorderende des Mittelstabs 8 ist in das Rohr 7 eingeführt und ist mit dem hinteren Ende der Regelwendel 10 elektrisch verbunden. Das hintere Ende des Mittelstabs 8 ragt von dem hinteren Ende des Metallmantels 2 weg. An einem hinteren Endabschnitt des Metallmantels 2 ist ein O-Ring 12 aus Gummi oder dergleichen, eine aus Harz oder dergleichen gebildete isolierende Buchse 13, ein Haltering 14 zum Verhindern des Ablösens der isolierenden Buchse 13 und eine Mutter 15 zum Verbinden eines Stromversorgungskabels in dieser Reihenfolge von der Vorderendseite an dem Mittelstab 8 angebracht.
Als Nächstes wird die Glühsteuerungsvorrichtung (GCU) 21, die das Merkmal der vorliegenden Erfindung ist, beschrieben.
1 ist ein Blockdiagramm, das die Konfiguration eines Systems zum Steuern der Stromversorgung der Glühkerze 1 durch die GCU 21 zeigt. Zu beachten ist, dass in 1 die Glühkerze 1 als einmal enthalten gezeigt ist. Tatsächlich aber hat der Motor EN mehrere Zylinder. Daher sind die Glühkerze 1 und ein Schalter 37, die zu beschreiben sind, für jeden Zylinder vorgesehen. Auch wenn weiterhin die GCU 21 die Bestromungssteuerung für die einzelnen Glühkerzen 1 vornimmt, ist das Steuerverfahren bei den Glühkerzen 1 das gleiche. Demgemäß wird im Folgenden die Bestromungssteuerung, die die GCU 21 für eine bestimmte Glühkerze 1 vornimmt, beschrieben.
Die GCU 21 arbeitet unter Verwenden von elektrischer Leistung, die von einer Batterie VA zugeführt wird, und umfasst einen Mikrocomputer 31, der aus einer CPU 32, ROM 33, RAM 34 etc. besteht.
Der Mikrocomputer 31 hat einen normalen Modus, in dem der Mikrocomputer 31 gemäß Arbeitstakten einer hohen Schwingungsfrequenz arbeitet, und einen Stromsparmodus, in dem der Mikrocomputer 31 gemäß Arbeitstakten arbeitet, deren Schwingungsfrequenz niedriger als die der Arbeitstakte im normalen Modus ist. In einem Zustand, in dem aktiver Betrieb des Motors EN gestoppt ist (in einem Zustand, in dem ein Motorschlüssel EK auf Aus steht), ist der Mikrocomputer 31 zu dem Stromsparmodus geschaltet. In dem Stromsparmodus stoppt der Mikrocomputer 31 das Ausführen verschiedener Programme und wartet auf Eingang eines Unterbrechungssignals. Wenn das Unterbrechungssignal eingegeben wird, kehrt der Mikrocomputer 31 zum normalen Modus zurück und führt die verschiedenen Programme aus. Zum Zeitpunkt des Startens der CPU 32 führt die CPU 32 im Allgemeinen eine Initialisierung durch (eine so genannte Initialisierungsverarbeitung, einschließlich Löschen interner Register und des RAM 34 und Setzen jeweiliger Anfangswerte zu verschiedenen Flags und Zählern). Da der Mikrocomputer 31 der vorliegenden Ausführungsform einen Stromsparmodus hat, kann in Standby-Zeiträumen verringerter Stromverbrauch vorliegen, zum Beispiel wenn ein aktiver Betrieb des Verbrennungsmotors gestoppt wird.
Weiterhin umfasst der Mikrocomputer 31 einen Unterbrechungstimer 35, und ein Signal, das regelmäßig (z.B. alle 60 s) von dem Unterbrechungstimer 35 erzeugt wird, wird zu der CPU 32 als Unterbrechungssignal eingegeben. Der Mikrocomputer 31 ist weiterhin so konfiguriert, dass er ein Signal empfängt, welches anzeigt, ob der Motorschlüssel EK sich in einem Ein-Zustand oder einem Aus-Zustand befindet. Im Stromsparmodus dient dieses Signal auch als Unterbrechungssignal.
Ferner ist der Schalter 37 in der GCU 21 vorgesehen. Die GCU 21 steuert die Stromversorgung zu der Glühkerze 1 durch PWM-Steuerung, und der Schalter 37 startet und stoppt die Stromversorgung zu der Glühkerze 1 gemäß Befehlen von dem Mikrocomputer 31. Weiterhin ist in der vorliegenden Ausführungsform zum Messen des Widerstands der Glühkerze 1 der Schalter 37 konfiguriert, um einen PET (Feldeffekttransistor) mit einer Stromdetektionsfunktion mittels eines NPN-Transistors oder dergleichen zu betreiben.
Zu beachten ist, dass ein relativ kostengünstiger FET ohne Stromdetektionsfunktion als Schalter 37 verwendet werden kann. In diesem Fall ist zum Beispiel ein Nebenschlusswiderstand zwischen dem Schalter 37 und der Glühkerze 1 vorgesehen, und ein durch den Nebenschlusswiderstand strömender Strom wird gemessen, um den Widerstand der Glühkerze 1 zu messen. Alternativ kann ein Widerstand für Stromdetektion parallel zu dem Schalter 37 vorgesehen sein. Wenn in diesem Fall die Stromversorgung der Glühkerze 1 gestoppt wird, wird der Glühkerze 1 mittels des Widerstands ein vorbestimmter Strom geliefert, und der Widerstand der der Glühkerze 1 wird beruhend auf einer durch Spannungsteilung erhaltenen Spannung berechnet.
Weiterhin ist die GCU 21 mittels eines vorbestimmten Kommunikationsmittels (z.B. CAN, etc.) mit einer elektronischen Steuereinrichtung (ECU) 41 des Kraftfahrzeugs verbunden. Die ECU 41 erhält von einem Wassertemperatursensor SE, der die Temperatur von Kühlwasser des Motors EN misst, einen Messwert. Die GCU 21 erfasst die Temperatur des Kühlwassers (Wassertemperaturinformation) von der ECU 41 als Information bezüglich der Umgebungstemperatur. Zu beachten ist, dass die GCU 21 konfiguriert sein kann, um die Wassertemperaturinformation direkt von dem Wassertemperatursensor SE zu erhalten, ohne die Wassertemperaturinformation von der ECU 41 zu erhalten.
Ferner ist der Mikrocomputer 31 mittels Spannungsteilungswiderständen 38 und 39 mit dem Stromversorgungsanschluss der Glühkerze 1 verbunden. Daher empfängt der Mikrocomputer 31 eine erhaltene Spannung durch Spannungsteil von der an der Glühkerze 1 angelegten Spannung (der Spannungsausgang von der GCU 21). Der Mikrocomputer 31 kann aus der empfangenen Spannung die an der Glühkerze 1 angelegte Spannung berechnen und kann den Widerstand der Glühkerze 1 aus der angelegten Spannung und dem durch die Glühkerze 1 fließenden Strom, der durch den FET des Schalters 37 gemessen wird, berechnen.
Streng genommen umfasst ein als „Widerstand der Glühkerze 1“ gemessener Wert nicht nur den Widerstand der Glühkerze 1 (d.h. die Widerstände der Heizwendel 9, der Regelwendel 10, des Mittelstabs 8, etc. die in Reihe verbunden sind), sondern auch den Widerstand eines Kabelbaums etc. der den Schalter 37 und die Glühkerze 1 verbindet. D.h. der „Widerstand der Glühkerze‟ in der vorliegenden Ausführungsform ist die Summe des Widerstands der Heizwendel 9, des Widerstands eines Wegs für das Zuführen elektrischer Leistung zu der Heizwendel 9, wobei der Weg durch die Regelwendel 10, den Mittelstab 8, den vorstehend erwähnten Kabelbaum, etc. (der Weg entspricht in der vorliegenden Erfindung dem „Widerstandsabschnitt“) gebildet ist, und des Widerstands des Metallmantels 2, etc. Daher kann in der vorliegenden Ausführungsform der „Widerstand der Glühkerze 2“ auch als der „Widerstand der gesamten Glühkerze“ bezeichnet werden.
In der wie vorstehend beschriebenen GCU 21 wird weiterhin zum Steuern der Stromversorgung der Glühkerze 1 ein Vorkorrekturwiderstand (entsprechend dem „ersten Widerstand“) der Glühkerze 1 durch Kalibrierung (Korrektur/Anpassung), die an der Korrelation zwischen der Temperatur und dem Widerstand der Glühkerze 1 durchgeführt wird, erhalten.
Die Kalibrierung wird wie folgt durchgeführt. D.h. die Widerstände einzelner Glühkerzen variieren aufgrund verschiedener Faktoren, und aufgrund des Einflusses der Schwankung unterscheiden sich sogar Glühkerzen der gleichen Modellnummer in der Beziehung zwischen Temperatur und Widerstand voneinander. Die Beziehung zwischen dem kumulativen Betrag zugeführter elektrischer Leistung und dem Betrag erzeugter Wärme hängt aber von dem Material des Heizwiderstands (der Heizwendel 9) jeder Glühkerze ab und weist eine relativ kleine Abweichung unter den Glühkerzen auf. Daher wird einer Glühkerze Strom zugeführt, der als Referenzwert dient, so dass ihr Temperaturanstieg bei einer Temperatur gesättigt wird, die als Steuerziel (Solltemperatur) zu verwenden ist, und es wird der kumulative Betrag elektrischer Leistung erhalten, der zu dem Zeitpunkt zugeführt wird (kumulative elektrische Energie). Durch Zufuhr dieser kumulativen elektrischen Energie zu einer zu kalibrierenden Glühkerze kann die Temperatur der zu kalibrierenden Glühkerze auf die Solltemperatur angehoben werden. Wenn der Widerstand des Heizwiderstands zu dem Zeitpunkt (wenn die vorstehend erwähnte kumulative elektrische Energie zugeführt wird) mit anderen Worten als Vorkorrekturwiderstand für jede Glühkerze 1 erhalten wird und der Widerstand jeder Glühkerze 1 beruhend auf dem entsprechenden Vorkorrekturwiderstand gesteuert wird, kann eine Korrektur (d.h. Kalibrierung) so ausgeführt werden, dass die Schwankung unter den mehreren Glühkerzen 1 eliminiert wird. Zu beachten ist, dass in der vorliegenden Ausführungsform der in der vorstehend beschriebenen Weise erhaltene Widerstand als Vorkorrekturwiderstand verwendet wird. In der vorliegenden Erfindung ist das Verfahren für die Kalibrierung nicht auf das vorstehend beschriebene Verfahren beschränkt.
Wenn die GCU 21 detektiert, dass die Glühkerze 1 durch eine neue Glühkerze 1 ersetzt wurde, führt die GCU 21 die vorstehend beschriebene Kalibrierung für die neu angebrachte Glühkerze 1 durch. Jedes Mal, wenn der Motor EN aktiv betrieben wird (jedes Mal, wenn die Glühkerze 1 verwendet wird), liegt die GCU 21 danach den Vorkorrekturwiderstand, der durch die Kalibrierung erhalten wurde, an dieser Glühkerze 1 an. Die Kalibrierung für die Glühkerze 1 wird mit anderen Worten nicht jedes Mal ausgeführt, wenn der Motor EN aktiv betrieben wird. Zu beachten ist, dass zum Detektieren des Austausches der Glühkerze 1 die GCU 21 in der vorliegenden Ausführungsform Verarbeitung zum Prüfen des Austausches der Glühkerze 1, die später zu beschreiben ist, sowie die Bestromungssteuerung für die Glühkerze 1 ausführt.
Als Nächstes wird ein spezifisches Beispiel der Bestromungssteuerung, die die GCU 21 für die Glühkerze 1 durchführt, gemäß den Flussdiagrammen von 2 bis 7 beschrieben. 1 ist ein Flussdiagramm, das eine Hauptroutine eines Bestromungssteuerungsprogramms zeigt, das in der GCU 21 ausgeführt wird. 3 ist ein Flussdiagramm, das Bestromungsverarbeitung zeigt, die aus der Hauptroutine des Bestromungssteuerungsprogramms aufgerufen wird. 4 ist ein Flussdiagramm, das Verarbeitung zeigt, die als Reaktion auf eine Austauschprüfungsunterbrechung ausgeführt wird. 5 ist ein Flussdiagramm, das Verarbeitung zum Ausführen von temperaturhaltender Bestromung zeigt. 6 ist ein Flussdiagramm, das eine Einstellverarbeitung des Anpassungskorrekturwerts zeigt, die aufgerufen wird, wenn die temperaturhaltende Bestromung ausgeführt wird. 7 ist ein Flussdiagramm, das Wirbelkorrekturverarbeitung zeigt, die aufgerufen wird, wenn die temperaturhaltende Bestromung ausgeführt wird.
Vor dem Beschreiben der Bestromungssteuerung werden verschiedene Variablen und Flags, die in dem Bestromungssteuerungsprogramm verwendet werden, beschrieben (verschiedene Variablen und Flags, die in der temperaturhaltenden Bestromungsverarbeitung verwendet werden, werden aber später beschrieben). Zu beachten ist, dass, sofern die CPU 32 nicht initialisiert wird, die jeweiligen Werte der Flags und Variablen, die in dem RAM 34 gespeichert sind, unabhängig vom Betriebsmodus des Mikrocomputers 31 beibehalten werden.
Ein „Prüfflag“ ist ein Flag, das auf 1 gesetzt ist, wenn das Prüfen des Austausches der Glühkerze 1 (Austauschprüfung) ausgeführt wird. Das Prüfflag wird im Einzelnen auf 1 gesetzt, wenn der Unterbrechungstimer 35 ein Unterbrechungssignal erzeugt. Wenn in dem Bestromungssteuerungsprogramm festgestellt wird, dass das Prüfflag auf 1 gesetzt wurde, werden eine Reihe von Verarbeitungsschritten zum Prüfen, ob die Glühkerze 1 ausgetauscht wurde oder nicht, durchgeführt.
Ein „erstmaliges Flag“ ist ein Flag, das, nachdem der Motorschlüssel EK eingeschaltet wird, verwendet wird, um einmal einen spezifischen Teil (S23 bis S28, der später zu beschreiben ist) einer Reihe von Verarbeitungsschritten des Bestromungssteuerungsprogramms auszuführen, die wiederholt ausgeführt werden, wenn der Motorschlüssel EK ein ist. Das erstmalige Flag wird auf 1 gesetzt, wenn der Motorschlüssel EK eingeschaltet wird und der spezifische Verarbeitungsteil ausgeführt wird, und wird auf 0 zurückgesetzt, wenn der Motorschlüssel EK ausgeschaltet wird.
Ein „Austauschflag“ ist ein Flag, das auf 1 gesetzt wird, wenn der Austausch der Glühkerze 1 in der Reihe von Verarbeitungsschritten zum Ermitteln, ob die Glühkerze 1 ausgetauscht wurde oder nicht, detektiert wird. In dem Bestromungssteuerungsprogramm wird, wenn das Austauschflag als 1 ermittelt wird, die Kalibrierung für die Glühkerze 1 ausgeführt.
Ein „Korrekturflag“ ist ein Flag, das verwendet wird, um zu ermitteln, ob die Kalibrierung auszuführen ist. Wie vorstehend beschrieben wird die Kalibrierung ausgeführt, wenn der Austausch der Glühkerze 1 detektiert wird. Die Kalibrierung wird aber auch ausgeführt, wenn der durch die Kalibrierung erhaltene Vorkorrekturwiderstand einen gelöschten Wert annimmt (d.h. 0). Der Vorkorrekturwiderstand wird in dem RAM 34 gespeichert. Wenn daher der RAM 34 gelöscht wird, zum Beispiel zu dem Zeitpunkt des Ersatzes der Batterie VA oder zu dem Zeitpunkt des Lieferns, wird das Korrekturflag auf 1 gesetzt, um durch Ausführen der Kalibrierung einen neuen Vorkorrekturwiderstand zu erhalten.
Der „Vorkorrekturwiderstand“ ist ein Widerstand der Glühkerze 1, der durch die Kalibrierung erhalten wird und aus dem ein Widerstand (ein Sollwiderstand) der Glühkerze 1, der einer Temperatur (einer Solltemperatur) entspricht, bei der die Temperatur der Glühkerze 1 zu halten ist, berechnet wird. Im Anfangszustand (wenn der RAM 34 gelöscht ist und der Wert des Vorkorrekturwiderstands null wird, z.B. zum Zeitpunkt des Lieferns oder des Auswechselns der Batterie VA) wird ein vorbestimmter Anfangswert als Vorkorrekturwiderstand verwendet (gesetzt).
[Betrieb in einem gewöhnlichen Zustand]
Als Nächstes wird die Bestromungssteuerung für die Glühkerze 1 näher beschrieben. Zuerst wird die Bestromungssteuerung beschrieben, die für die Glühkerze 1 in einem gewöhnlichen Zustand (in einem Zustand, in dem kein Austausch der Glühkerze 1 etc. durchgeführt wird) durchgeführt wird. Zu beachten ist, dass in diesem Zustand alle Werte des Prüfflag, des erstmaligen Flag, des Austauschflag und des Korrekturflag null sind.
Wenn sich anfangs der Motor EN in einem gestoppten Zustand befindet (in einem Zustand, in dem der Motorschlüssel EK aus ist), befindet sich der Mikrocomputer 31 in dem Stromsparmodus und wartet auf Eingang eines Unterbrechungssignals von dem Unterbrechungstimer 35.
Wenn der Motorschlüssel EK in diesem Zustand eingeschaltet wird, wird ein Unterbrechungssignal, das den Ein-Zustand meldet, zu dem Mikrocomputer 31 eingegeben. Als Reaktion darauf werden die Arbeitstakte des Mikrocomputer 31 zu denen einer höheren Schwingungsfrequenz geschaltet, wodurch der Mikrocomputer 31 aus dem Stromsparmodus zu dem normalen Modus geschaltet wird. Infolge des Schaltens zu dem normalen Modus wird das Ausführen des in 2 gezeigten Bestromungssteuerungsprogramms gestartet, und die CPU 32 führt verschiedene Einstellungen durch, die für das Durchführen der Bestromungssteuerung für die Glühkerze 1 in dem normalen Modus erforderlich sind (S11). Weiterhin führt die CPU 32 eine Unterbrechungsverbotsverarbeitung (S12) durch, wobei die Unterbrechungssignaleingabe zu dem Mikrocomputer 31 ignoriert wird, bis das Verbot der Unterbrechung aufgehoben wird (S19).
Als Nächstes greift die CPU 32 das Prüfflag auf (S13). Da insbesondere das Prüfen des Austausches der Glühkerze 1 nicht in dem gewöhnlichen Zustand durchgeführt wird, ist der Wert des Prüfflag null. Daher rückt die 32 zu S18 vor und ruft die Subroutine für die Bestromungsverarbeitung auf, die in 3 gezeigt ist. Wie in 3 gezeigt ermittelt die CPU 32 beruhend auf der Spannung an einem Anschluss des Computers 31, der mit dem Motorschlüssel EK verbunden ist, ob der Motorschlüssel EK ein ist oder nicht (S21). Wenn der Motorschlüssel EK zu diesem Zeitpunkt ein ist, rückt die CPU 32 zu S22 vor. In einem Zeitraum, in dem der Motorschlüssel EK ein ist, wird die Stromversorgung der Glühkerze 1 so gesteuert, dass eine Bestromung für schnellen Temperaturanstieg und eine temperaturhaltende Bestromung durchgeführt werden, was später beschrieben wird.
Wenn die Bestromungsverarbeitung zum ersten Mal nach Rückkehr des Mikrocomputers 31 zu dem normalen Modus durchgeführt wird, wie in dem Fall des vorstehend erwähnten Prüfflags, ist der Wert des erstmaligen Flags null (ein Anfangszustand). Wie vorstehend beschrieben ist das erstmalige Flag ein Flag, das verwendet wird, um die Schritte S22 bis S38 nur einmal nach Rückkehr des Mikrocomputers 31 zu dem normalen Modus auszuführen. Demgemäß wird das erstmalige Flag bei Schritt S23 auf 1 gesetzt, um der CPU 38 ein Springen von Schritt S22 zu Schritt S29 in dem nächsten und den folgenden Ausführungszyklen zu ermöglichen.
Anschließend liest die CPU 32 den Vorkorrekturwiderstand (greift auf seinen Wert zu) (S24). Wenn der Vorkorrekturwiderstand nicht 0 ist. bedeutet dies, dass die Kalibrierung bereits ausgeführt wurde. Danach greift die CPU 32 auf das Austauschflag zu (S27). Wie vorstehend beschrieben wird das Austauschflag auf 1 gesetzt, wenn der Austausch der Glühkerze 1 detektiert wird (die Verarbeitung, die durchgeführt wird, wenn die Glühkerze 1 ausgetauscht wird, wird später beschrieben). In dem gewöhnlichen Zustand rückt die CPU 32 aber zu Schritt S29 vor, da das Austauschflag 0 ist.
In den Schritten S29 bis S36 legt die CPU 32 wirklich elektrische Leistung an der Glühkerze 1 an. D.h. die CPU 32 führt die Bestromung für ein schnelles Anheben der Temperatur der Glühkerze 1 aus, wie in 8 gezeigt ist (Bestromung für schnelles Anheben der Temperatur) (S30), bis die Temperatur der Glühkerze 1 nach Starten der Stromversorgung der Glühkerze 1 eine vorbestimmte Temperaturanstieg-Solltemperatur erreicht (S29; Nein).
Bei dieser Bestromung für schnelles Anheben der Temperatur wird eine Kurve, die die Beziehung zwischen einer der Glühkerze 1 zugeführten elektrischen Leistung und zwischen dem Verstreichen von Zeit darstellt, mit der zuvor ermittelten Referenzkurve in Übereinstimmung gebracht, wodurch die Temperatur der Glühkerze 1 unabhängig von den Eigenschaften der Glühkerze 1 schnell auf die Temperaturanstieg-Solltemperatur (zum Beispiel binnen etwa 2 s) angehoben wird. Im Einzelnen wird durch Nutzen eines Beziehungsausdrucks oder einer Tabelle, die die zuvor ermittelte Referenzkurve zeigt, eine zu der Glühkerze 1 zu jedem Zeitpunkt zuzuführende elektrische Leistung gemäß der nach Start der Bestromung verstrichenen Zeit erhalten. Aus der Beziehung zwischen dem durch die Glühkerze 1 fließenden Strom und der zu jedem Zeitpunkt zuzuführenden elektrischen Leistung wird eine an der Glühkerze 1 anzulegende Spannung erhalten, und die an der Glühkerze 1 anzulegende Spannung wird mittels PWM-Steuerung gesteuert. Somit wird der Glühkerze 1 elektrische Leistung zugeführt, so dass die Kurve, die die Beziehung zwischen der zugeführten elektrischen Leistung und dem Verstreichen von Zeit darstellt, mit der Referenzkurve übereinstimmt, wodurch die Glühkerze 1 Wärme gemäß dem kumulativen Betrag elektrischer Leistung erzeugt, die bis zu jedem Zeitpunkt in dem Temperaturanstiegsprozess zugeführt wird. Wenn demgemäß die Zufuhr elektrischer Leistung gemäß der Referenzkurve abgeschlossen ist, erreicht die Temperatur der Glühkerze 1 die Temperaturanstieg-Solltemperatur innerhalb einer durch die Referenzkurve ermittelten Zeit.
Danach kehrt die CPU 32 zu Schritt S21 zurück und wiederholt die Verarbeitung von Schritt S30, bis die Bestromung für schnelle Temperaturanhebung endet, um dadurch die Bestromung der Glühkerze 1 für schnelle Temperaturanhebung fortzusetzen. Da insbesondere das erstmalige Flag bei Schritt S23 gesetzt wurde, springt die CPU 32, wenn die CPU in dem nächsten der folgenden Ausführungszyklus zu Schritt S22 vorrückt, von Schritt S22 zu Schritt S29, ohne die Verarbeitung der Schritte S23 bis S28 durchzuführen.
Es wird darauf hingewiesen, dass in der vorliegenden Ausführungsform die CPU 32 bei Schritt S29 ermittelt, dass die Bestromung für schnelles Anheben der Temperatur beendet sein muss, wenn eine der folgenden drei Bedingungen erfüllt ist. Die erste Bedingung ist, dass die nach dem Start der Bestromung für schnelles Anheben der Temperatur verstrichene Zeit eine vorbestimmte Zeit erricht (z.B. 3,3 s). Die zweite Bedingung ist, dass die der Glühkerze 1 zugeführte kumulative elektrische Energie eine vorbestimmte elektrische Energie (z.B: etwa 214 J) erreicht. Da in diesen Fällen die Temperatur der Glühkerze 1 als Temperatur betrachtet wird, die die Temperaturanstiegs-Sollwerttemperatur erreicht hat, wird die Bestromung für schnelles Anheben der Temperatur beendet. Die dritte Bedingung ist, dass der Widerstand R der Glühkerze 1, der von dem Mikrocomputer 31 gemessen wird, gleich einem vorbestimmten Widerstand wird (z.B. 780 mΩ). D.h. in dem Fall da die Temperatur der Glühkerze 1 bereits relativ hoch ist, wenn die Zufuhr elektrischer Leistung zu der Glühkerze 1 gestartet wird (zum Beispiel in dem Fall, da die Bestromung erneut durchgeführt wird, bevor die Glühkerze nach dem Stoppen der vorherigen Bestromung nicht ausreichend abgekühlt hat), wird die Zufuhr elektrischer Leistung beendet, wenn der Widerstand R der Glühkerze 1 den vorbestimmten Widerstand erreicht. Somit kann ein Überhitzen der Glühkerze 1 verhindert werden.
Wenn eine der vorstehend beschriebenen Endbedingungen erfüllt wird, während die Bestromung für schnelles Anheben der Temperatur durch Wiederholung der Schritte S29 bis S30 fortgesetzt wird, und wenn die CPU 32 ermittelt, dass die Bestromung für schnelles Anheben der Temperatur beendet werden muss (S29; JA), stoppt die CPU 32 die Bestromung der Glühkerze 1 für schnelles Anheben der Temperatur (S31). In der vorliegenden Ausführungsform wird nach der Bestromung für schnelles Anheben der Temperatur eine temperaturhaltende Bestromung (so genannte Nachglühbestromung) durchgeführt, um die Temperatur der Glühkerze 1 bei einem Sollwert zu halten, um dadurch die Betriebsstabilität des Motors EN nach dem Starten zu verbessern. Es wird darauf hingewiesen, dass der Betrieb zum Zeitpunkt der temperaturhaltenden Bestromung später näher beschrieben wird.
Wenn die CPU 32 ermittelt, dass die temperaturhaltende Bestromung beendet werden muss (S32; Ja), nachdem die temperaturhaltende Bestromung durch Wiederholung der Schritte S32 bis S35 fortgesetzt wurde, stoppt die CPU 32 die Zufuhr elektrischer Leistung zu der Glühkerze 1 (S36). Danach wird die Stromversorgung der Glühkerze 1 nicht durchgeführt, solange der Motorschlüssel EK ein ist. Zu beachten ist, dass die Bedingung für das Beenden der temperaturhaltenden Bestromungsverarbeitung darin bestehen kann, dass ein vorbestimmter Zeitraum (z.B. 180 s) nach dem Start der temperaturhaltenden Bestromung verstrichen ist.
Wenn der Motorschlüssel EK ausgeschaltet wird und der Motor EN gestoppt wird (S21; Nein), setzt die CPU 32 das erstmalige Flag (S41) zurück, um die Verarbeitung der Schritte S23, etc. durchzuführen, wenn der Motor EN das nächste Mal betrieben wird. In dem Fall, da die Bestromung für schnelles Anheben der Temperatur oder die temperaturhaltende Bestromung für die Glühkerze 1 durchgeführt wird, wenn der Motorschlüssel EK ausgeschaltet ist (S42; Ja), stoppt die CPU 32 die Bestromung (S43). In dem Fall, da weder die Bestromung für schnelles Anheben der Temperatur noch die temperaturhaltende Bestromung durchgeführt wird, rückt die CPU 32 direkt zu Schritt S44 vor. Bei Schritt S44 greift die CUP 32 auf das Korrekturflag zu. In dem Fall, da die Kalibrierung bereits ausgeführt wurde, ist der Wert des Korrekturflags 0. Daher kehrt die CPU 32 zu der Hauptroutine zurück, ohne eine Verarbeitung auszuführen. In dem Fall dagegen, da der Wert des Korrekturflags 1 ist, führt die CPU 32 eine Kalibrierung durch (der Betrieb zu dem Zeitpunkt der Kalibrierung wird später beschrieben).
Unter erneutem Bezug auf 2 beendet die CPU 32 die Bestromungsverarbeitung von Schritt S19, wenn der Wert des Korrekturflags 0 ist (S44; Nein) und erlaubt eine Unterbrechung (S19). Somit wird es wieder möglich, den Unterbrechungssignaleingang zu dem Mikrocomputer 31 zu akzeptieren. Nach dem Durchführen verschiedener Einstellungen (S20), die für das Bewegen zum Stromsparmodus erforderlich sind, werden die Arbeitstakte des Mikrocomputers 32 zu solchen mit einer niedrigeren Schwingungsfrequenz geschaltet. Somit wird der Mikrocomputer 31 von dem normalen Modus zu dem Stromsparmodus geschaltet, wodurch das Bestromungssteuerungsprogramm beendet wird.
[Betrieb für Austauschprüfung]
Als Nächstes werden eine Reihe von Verarbeitungsschritten zum Prüfen von Austausch der Glühkerze 1 beschrieben. Die Verarbeitung zum Prüfen von Austausch der Glühkerze 1 wird regelmäßig ausgeführt, wenn der Motor EN nicht aktiv betrieben wird; d.h. wenn sich der Mikrocomputer 31 im Stromsparmodus befindet. In der vorliegenden Ausführungsform wird die Verarbeitung für das Prüfen von Austausch der Glühkerze 1 alle 60 s durchgeführt, und dieses Zeitintervall wird kürzer als eine Zeit festgelegt, die zum Entfernen der Glühkerze 1 von dem Motor EN und zum Anbringen einer neuen Glühkerze 1 an dem Motor EN erforderlich ist. D.h. das vorstehend erwähnte Zeitintervall wird so gesetzt, dass die Verarbeitung zum Prüfen von Austausch der Glühkerze 1 durchgeführt wird, während die Glühkerze 1 von dem Motor EN abgenommen ist.
In dem Fall, da das von dem Unterbrechungstimer 35 bei dem vorstehend beschriebenen Zeitintervall erzeugte Unterbrechungssignal zu der CPU 32 eingegeben wird, wenn sich der Mikrocomputer 31 in dem Stromsparmodus befindet, wird das Unterbrechungssignal akzeptiert und der Mikrocomputer 31 geht in den normalen Modus. Wenn das Unterbrechungssignal von dem Unterbrechungstimer 35 eingegeben wird, führt die CPU 32 ein Programm zur Verarbeitung der Austauschprüfungsunterbrechung durch, das in 4 gezeigt ist, und setzt das Prüfflag auf 1 (S51). Wenn das in 2 gezeigte Bestromungssteuerungsprogramm ausgeführt wird, ermittelt die CPU 32 dadurch bei Schritt S13, dass das Prüfflag auf 1 gesetzt ist (S13; Ja), und führt eine Reihe von Verarbeitungsschritten (S14 bis S17) zum Prüfen durch, ob die Glühkerze 1 ausgetauscht wurde oder nicht (S14 bis S17).
Zuerst versorgt die CPU 32 die Glühkerze 1 einen kurzen Zeitraum lang (z.B. 25 ms) mit Strom und erhält den Widerstand (Bestromungswiderstand) der Glühkerze 1 aus der zu diesem Zeitpunkt angelegten Spannung und dem zu diesem Zeitpunkt fließenden Strom (S14). Nach dem Zurücksetzen des Prüfflags (S15) ermittelt die CPU 32 durch Vergleich, ob der Bestromungswiderstand größer als ein vorbestimmter Schwellenwert ist (Austauschermittlungswert). Wenn die Glühkerze 1 von dem Motor EN abgenommen ist, ist die Glühkerze 1 nicht vorhanden. Daher fließt kein Strom durch die Glühkerze 1 und der Bestromungswiderstand wird dadurch sehr groß. Wenn demgemäß der Bestromungswiderstand größer als der Austauschermittlungswert ist, ermittelt die CPU 32, dass die Glühkerze 1 entfernt wurde, d.h. die Glühkerze 1 wurde ausgetauscht (S16; Ja), und setzt das Austauschflag auf 1 (S17). Wenn dagegen der Bestromungswiderstand gleich oder kleiner als der Austauschermittlungswert ist (S16; Nein), ermittelt die CPU 32, dass die Glühkerze 1 nicht ausgetauscht wurde. Danach führt die CPU 32 die vorstehend beschriebene Verarbeitung der Schritte S19 und S20 aus und bewegt sich dann zu dem Stromsparmodus.
[Betrieb für Kalibrierung]
Als Nächstes wird der Betrieb zum Durchführen der Kalibrierung für die Glühkerze 1 beschrieben. Wie vorstehend beschrieben wird die Kalibrierung für die Glühkerze 1 durchgeführt, wenn ein Austausch der Glühkerze 1 detektiert wird (d.h. wenn das Austauschflag auf 1 gesetzt ist) oder wenn der Vorkorrekturwiderstand den gelöschten Wert annimmt. Um den Einfluss einer Störung, beispielsweise Kühlen durch einen Wirbel oder Kraftstoff, zu vermeiden, wird die Kalibrierung durchgeführt, wenn der Motor EN nicht aktiv betrieben wird. Da die Glühkerze 1 ferner während Kalibrierung auf eine Temperatur in etwa gleich der Temperatur zu dem Zeitpunkt des Startens des Motors EN erwärmt wird, wird ein großer Betrag elektrischer Leistung verbraucht. Demgemäß wird die Kalibrierung durchgeführt, wenn der Motor EN aktiv betrieben wird und dann gestoppt wird; d.h. wenn erwartet wird, dass die Batterie VA geladen wurde.
Wenn der Motorschlüssel EK eingeschaltet ist und der Motor EN aktiv betrieben wird, führt die CPU 32 nach Rückkehr zu dem normalen Modus die gewöhnliche Bestromungssteuerung für die Glühkerze 1 (S21 bis S36) aus, wie in 3 gezeigt ist. Wenn wie in dem vorstehend beschriebenen Fall die Verarbeitung der Schritte S21 bis S36 zum ersten Mal nach dem Einschalten des Motorschlüssels EK durchgeführt wird, ist der Wert des erstmaligen Flags 0 (S22; Nein). Die CPU 32 führt daher die Verarbeitung der Schritte S23 bis S28 aus. Wenn zu diesem Zeitpunkt der Wert des Austauschflags 1 ist (S27; Ja) oder der Wert des Vorkorrekturwiderstands 0 ist (S25; Ja), setzt die CPU 32 das Korrekturflag auf 1 und setzt das Austauschflag zurück (S26). Da weiterhin der in dem RAM 34 gespeicherte Vorkorrekturwiderstand zu diesem Zeitpunkt der der ausgetauschten Glühkerze 1 sein kann, setzt die CPU 32 den Vorkorrekturwiderstand auf den Anfangswert (S28) und führt dann die vorstehend beschriebene Bestromungsverarbeitung für die Glühkerze 1 aus (S29 bis S36).
Zu beachten ist, dass der Anfangswert des Vorkorrekturwiderstands wie folgt gesetzt wird. D.h. der Vorkorrekturwiderstand wird so gesetzt, dass selbst bei Durchführen von Widerstandssteuerung für andere Glühkerzen mit anderen Eigenschaften durch Verwendung eines aus dem Anfangswert berechneten Sollwiderstands sich keine der Glühkerzen überhitzt.
Wie vorstehend beschrieben wird die Bestromungssteuerung für die Glühkerze 1 wie üblich durchgeführt, wenn der Motorschlüssel EK eingeschaltet wird, um den Motor EN erstmals nach Austausch der Glühkerze 1 oder Löschen des Vorkorrekturwiderstands (zum Zeitpunkt der Lieferung eines Kraftfahrzeugs, des Austausches der Batterie VA, etc.) zu betreiben. Wenn der Motorschlüssel EK abgeschaltet wird (S121; Nein), rückt die CPU 32, da der Wert des Korrekturflags 1 ist (S44; Ja) von dem Schritt S44 zu Schritt S45 vor, um die Kalibrierung auszuführen.
Während der Kalibrierung wird wie vorstehend beschrieben eine kumulative elektrische Energie, die zum Erreichen der Solltemperatur erforderlich ist, der Glühkerze 1 zugeführt, und der Widerstand der Glühkerze 1 wird als Vorkorrekturwiderstand erfasst, nachdem der Temperaturanstieg der Glühkerze 1 gesättigt wird und ihre Temperatur bei der Solltemperatur stabil wird. Wenn in der vorliegenden Ausführungsform eine seit Start der Kalibrierung verstrichene Zeit gleich einer vorbestimmten Zeit wird (z.B. 60 s), wird der Temperaturanstieg der Glühkerze 1 als gesättigt betrachtet. Wenn demgemäß die Kalibrierung gestartet wird, wird ein nicht gezeigter Timer gestartet und, bis eine Zeit verstreicht, die erforderlich ist, damit der Temperaturanstieg gesättigt wird (S45; Nein), führt die CPU 32 eine Korrekturbestromung für die Glühkerze 1 aus (S46). Bei dieser Korrekturbestromung wird der Glühkerze 1 eine konstante elektrische Leistung pro Zeiteinheit zugeführt, so dass die gesamte zugeführte elektrische Energie gleich einer vorbestimmten kumulativen elektrischen Energie wird. Danach kehrt die CPU 32 zu Schritt S21 zurück und setzt die Korrekturbestromung fort.
Wenn nach dem Start der Korrekturbestromung eine vorbestimmte Zeit verstrichen ist, rückt die CPU 32 zu Schritt S47 vor. Zu diesem Zeitpunkt hat die Temperatur der Glühkerze 1 die Solltemperatur erreicht. Daher erhält die CPU 32 den Widerstand der Glühkerze 1 zu diesem Zeitpunkt und speichert den erhaltenen Widerstand in dem RAM 34 als Vorkorrekturwiderstand (S47). Die CPU 32 erfasst weiterhin von der ECU 41 die Wassertemperaturinformation, die die von dem Wassertemperatursensor SE detektierte Wassertemperatur darstellt, und speichert die Wassertemperaturinformation in dem RAM 34 zusammen mit dem Vorkorrekturwiderstand (S48). Somit endet die Kalibrierung. Danach setzt die CPU 32 das Korrekturflag zurück (S49), beendet die Korrekturbestromung durch Stoppen der Stromversorgung der Glühkerze 1 (S50) und kehrt zu der Hauptroutine von 2 zurück. Zu beachten ist, dass die CPU 32, die den Vorkorrekturwiderstand (den ersten Widerstand) erfasst, in der vorliegenden Erfindung dem „ersten Erfassungsmittel“ entspricht.
Nach der Rückkehr zur Hauptroutine lässt die CPU 32 Unterbrechung (S19) zu und führt verschiedene Festlegungen (S20) durch. Danach bewegt sich die CPU 32 zu dem Stromsparmodus, wodurch das Bestromungssteuerungsprogramm gestoppt wird. Zu beachten ist, dass in dem Fall, da der Motorschlüssel EK in einem Zeitraum eingeschaltet wird, während dessen die Kalibrierung durchgeführt wird, die Bestromung für schnelles Anheben der Temperatur und die temperaturhaltende Bestromung durchgeführt werden. Da aber die Kalibrierung noch nicht abgeschlossen wurde, wurde der Vorkorrekturwiderstand noch nicht erfasst. Daher wird ein Anfangswert auf den Vorkorrekturwiderstand gesetzt und die Bestromungssteuerung für die Glühkerze 1 wird durchgeführt. Wenn demgemäß der Motorschlüssel EK ausgeschaltet wird, wird die Kalibrierung erneut durchgeführt.
[Betrieb für temperaturhaltende Bestromung]
Als Nächstes wird die Bestromungssteuerung für die temperaturhaltende Bestromung, die das Merkmal der vorliegenden Erfindung ist, beschrieben. Zuerst werden verschiedene Variablen und Flags, die bei dem temperaturhaltenden Bestromungsprogramm verwendet werden, beschrieben.
Ein „Erstberechnungsende-Flag“ wird verwendet, um verschiedene Werte zu initialisieren, die für die temperaturhaltende Bestromung verwendet werden. Das Erstberechungsende-Flag wird auf 1 gesetzt, wenn die verschiedenen Werte auf ihre Anfangswerte gesetzt werden, und vor der Initialisierung ist der Wert des Erstberechnungsend-Flags 0.
Eine „Anfangssolltemperatur“ ist eine Temperatur, die anfangs als Solltemperatur der Glühkerze 1 für die temperaturhaltende Bestromung gesetzt wird.
Eine „Bezugseffektivspannung V₀“ wird aus der gesetzten Solltemperatur und einem Ausdruck erhalten, der die Beziehung zwischen einer Temperatur der Glühkerze 1 in einem störungsfreien Zustand und einer an der Glühkerze 1 anzulegenden Effektivspannung, um die Glühkerze 1 diese Temperatur erreichen zu lassen, darstellt (ein Spannungs-Temperatur-Beziehungsausdruck). Zu beachten ist, dass in der vorliegenden Ausführungsform der Spannungs-Temperatur-Beziehungsausdruck vorab erzeugt wird und er eine in etwa lineare Beziehung zwischen der Temperatur der Glühkerze und der Referenzeffektivspannung V₀ darstellt, wie in 9 gezeigt ist. Der Spannungs-Temperatur-Beziehungsausdruck entspricht in der vorliegenden Erfindung dem „ersten Beziehungsausdruck“.
Eine „Steuerungseffektivspannung V₁“ ist eine Effektivspannung, die wirklich an der Glühkerze 1 angelegt wird.
Eine „mittlere Effektivspannung V₂“ ist das Mittel der Steuerungseffektivspannung V₁ innerhalb eines vorbestimmten Zeitraums.
Eine „Standardeffektivspannung V₃“ ist eine Spannung, die für jede Art (Modellnummer) von Glühkerze als Effektivspannung festgelegt wird, die an der Glühkerze anzulegen ist, um deren Temperatur auf die Solltemperatur anzuheben. In der vorliegenden Ausführungsform wird eine der Art der Glühkerze 1 entsprechende Spannung vorab als Standardeffektivspannung V₃ festgelegt.
Ein „Bezugswiderstand R₀“ wird aus der festgelegten Solltemperatur und einem Ausdruck erhalten, der die Beziehung zwischen der Temperatur und dem Widerstand der Glühkerze 1 in einem störungsfreien Zustand darstellt (ein Widerstands-Temperatur-Beziehungsausdruck). In der vorliegenden Ausführungsform wird der Widerstands-Temperatur-Beziehungsausdruck vorab erzeugt, und er stellt eine vorbestimmte lineare Beziehung zwischen der Temperatur und dem Widerstand der Glühkerze 1 dar, wie in 10 gezeigt ist. Zu beachten ist, dass, auch wenn die Beziehung zwischen der Temperatur und dem Widerstand unter den Glühkerzen stark variiert, das Verhältnis des Anstiegs des Widerstands zur Temperatur (Neigung) eine relativ kleine Schwankung unter den Glühkerzen aufweist. Demgemäß ist es unnötig, die Beziehung zwischen Widerstand und Temperatur für jede Glühkerze zu berechen, um dadurch den Widerstands-Temperatur-Beziehungsausdruck zu ermitteln. Ein Ausdruck, der eine Linie darstellt, die durch Koordinaten der Solltemperatur, die bei der Kalibrierung verwendet wurde, und des Vorkorrekturwiderstands, der bei der Kalibrierung erhalten wurde, verläuft und die eine vorbestimmte, im voraus festgelegte Neigung hat, kann als Widerstands-Temperatur-Beziehungsausdruck verwendet werden. Zu beachten ist, dass der Widerstands-Temperatur-Beziehungsausdruck in der vorliegenden Erfindung dem „zweiten Beziehungsausdruck“ entspricht.
Ein „Anpassungskorrekturwert R₁“ ist ein Korrekturwert, der zu dem Referenzwiderstand R₀ addiert wird, um den Referenzwiderstand R₀ zu korrigieren, wenn ein später zu beschreibender Sollwiderstand R_TAR (ein Sollwiderstandzwischenwert R₄) berechnet wird, und wird regelmäßig durch eine später zu beschreibende Anpassungswert-Einstellverarbeitung aktualisiert. Zu beachten ist, dass in der vorliegenden Ausführungsform der Anfangswert des Anpassungskorrekturwerts R₁ vorab auf einen vorbestimmten Wert gesetzt ist (z.B. 0 mΩ).
Ein „Solltemperaturänderungskorrekturwert R₂“ wird aus der Solltemperatur, die bei dem vorliegenden Zeitpunkt festgelegt wurde, und aus dem vorstehend erwähnten Ausdruck, der die Beziehung zwischen Temperatur und Widerstand darstellt (der Widerstands-Temperatur-Beziehungsausdruck), berechnet. Im Einzelnen ist der Solltemperaturänderungskorrekturwert R₂ die Differenz zwischen dem Widerstand bei der anfänglichen Solltemperatur, die aus dem vorstehend erwähnten Widerstands-Temperatur-Beziehungsausdruck abgeleitet ist, und dem Widerstand bei der derzeit festgelegten Solltemperatur, der aus dem vorstehend erwähnten Widerstands-Temperatur-Beziehungsausdruck abgeleitet ist. Der Solltemperaturänderungskorrekturwert R₂ wird verwendet, um den Sollwiderstand R_TAR (den Sollwiderstandszwischenwert R₄) zu korrigieren, wenn die Solltemperatur geändert wird.
Ein „Wassertemperaturänderungskorrekturwert R₃“ wird aus der Differenz zwischen der durch den Wassertemperatursensor SE gemessenen Wassertemperatur und der zu dem Zeitpunkt der Kalibrierung gespeicherten Wassertemperatur auf der Grundlage eines zuvor festgelegten Korrekturausdrucks (Wassertemperaturkorrekturausdruck) erhalten, der die Beziehung zwischen der Wassertemperatur und dem Korrekturwert zeigt. Zu beachten ist, dass der Wassertemperaturkorrekturwert für jeden Motortyp spezifiziert werden kann(der Wassertemperaturkorrekturwert ändert sich mit anderen Worten unter den Glühkerzen nicht), und wird ermittelt, um eine vorbestimmte lineare Korrelation zwischen der Wassertemperatur und dem Korrekturwert darzustellen, wie in 11 gezeigt ist.
Der „Sollwiderstandzwischenwert R₄“ wird durch Korrigieren des Referenzwiderstands R₀ durch Verwendung des Anpassungskorrekturwerts R₁, des Solltemperaturänderungskorrekturwerts R₂ und des Wassertemperaturänderungskorrekturwerts R₃ berechnet.
Ein „Wirbelkorrekturwert R₅“ entspricht in der vorliegenden Erfindung dem „Störungskorrekturwert“ und wird nach dem Starten des Motors im Hinblick auf die Einflüsse eines Wirbels etc. zu dem Sollwiderstandzwischenwert R₄ nach dem Starten des Motors addiert.
Ein „Sollwiderstandskorrekturkoeffizient α“ ist ein Zahlenwert, der zum Berechnen des vorstehend erwähnten Wirbelkorrekturwerts R₅ verwendet wird. Zu beachten ist, dass in der vorliegenden Ausführungsform der Wirbelkorrekturwert R₅ durch einen Ausdruck „(V₂-V₃) /α“ dargestellt ist.
Der „Sollwiderstand R_TAR“ wird beruhend auf dem Sollwiderstandzwischenwert R₄ und dem Wirbelkorrekturwert R₅ berechnet und wird bei der Widerstandssteuerung als Sollwiderstand verwendet, um die Temperatur der Glühkerze 1 die Solltemperatur erreichen zu lassen. Zu beachten ist, dass der Sollwiderstand R_TAR wenn nötig durch eine später zu beschreibende Verarbeitung aktualisiert wird.
Als Nächstes werden die Einzelheiten der Bestromungssteuerung für die temperaturhaltende Bestromung beschrieben. Zuerst prüft die CPU 32, wie in 5 gezeigt, das Erstberechnungsend-Flag (S61), um dadurch zu ermitteln, ob die Widerstandssteuerung (d.h. die temperaturhaltende Bestromung) ausgeführt wurde oder nicht. In dem Fall, da die temperaturhaltende Bestromung noch nicht durchgeführt wurde, führt die CPU 32 eine anfängliche Festlegverarbeitung (S62 bis S65) durch. In dem Fall dagegen, dass die temperaturhaltende Bestromung durchgeführt wurde, führt die CPU 32 eine später zu beschreibende Verarbeitung zum Festlegen des Anpassungskorrekturwerts durch (S66).
Bei der anfänglichen Festlegverarbeitung legt die CPU 32 zuerst den Referenzwiderstand R₀ beruhend auf der anfänglichen Solltemperatur und dem Vorkorrekturwiderstand fest (S62). Im Einzelnen wird ein Wert, der durch Subtrahieren eines vorbestimmten Widerstands (z.B. 180 mΩ) von dem Widerstand bei der anfänglichen Solltemperatur erhalten wurde, die unter Bezug auf den vorstehend beschriebenen Widerstands-Temperatur-Beziehungsausdruck erhalten wurde, als Referenzwiderstand R₀ festgelegt. Zu beachten ist, dass die CPU 32, die den Referenzwiderstand R₀ festlegt, in der vorliegenden Erfindung dem „Referenzwiderstand-Einstellmittel“ entspricht.
Durch Greifen auf den Spannungs-Temperatur-Beziehungsausdruck legt die CPU 32 weiterhin die Effektivspannung bei der anfänglichen Solltemperatur als Referenzeffektivspannung V₀ fest (S63). Ferner setzt die CPU 32 den Sollwiderstandkorrekturkoeffizienten α auf einen vorbestimmten Anfangswert (S64) und setzt das Erstberechnungsend-Flag (S65), um in der nächsten und der folgenden temperaturhaltenden Bestromungsverarbeitung nicht von Schritt S61 hin zu Schritten für die Verarbeitung des anfänglichen Festlegens (S62 bis S65) abzuzweigen.
In dem Fall dagegen, da das Erstberechnungsend-Flag gesetzt ist (S61; Nein), ermittelt die CPU 32 den Anpassungskorrekturwert R₁ durch Durchführen der Verarbeitung für das Anpassungskorrekturwertfestlegen (S66).
Im Einzelnen addiert, wie in 6 und 8 gezeigt, bis zum Verstreichen einer zuvor gesetzten ersten Referenzzeit T₁ (z.B. 2,5 s) nach Start der temperaturhaltenden Bestromung (S661; Nein) bei vorbestimmten ersten Zeitintervallen (z.B. 50 ms) die CPU 32 einen vorbestimmten Anpassungswert R_n (z.B. 1 mΩ) zu dem Anfangswert des Anpassungskorrekturwerts R₁ (S663). Bis eine zuvor gesetzte zweite Referenzzeit T₂ nach dem Zeitraum der ersten Referenzzeit T₁ (S662; Nein) verstreicht (z.B. 6,4 s), addiert ferner die CPU 32 bei vorbestimmten zweiten Zeitintervallen (z.B. 80 ms) den Anpassungswert R_n zu dem Anpassungskorrekturwert R₁ (S665). Bis weiterhin eine zuvor gesetzte dritte Referenzzeit T₃ (z.B. 6,4 s) nach dem Zeitraum der zweiten Referenzzeit T₂ verstreicht (S664; Nein) addiert die CPU 32 bei vorbestimmten dritten Zeitintervallen (z.B. 500 ms) den Anpassungswert R_n zu dem Anpassungskorrekturwert R₁ (S666).
Anschließend kehrt die CPU 32 zu der Routine von 5 zurück und setzt den Sollwiderstandzwischenwert R₄ beruhend auf dem Referenzwiderstand R₀, etc. (S67). Im Einzelnen wird ein Wert, der durch Addieren des Referenzwiderstands R₀, des Anpassungskorrekturwerts R₁ und des Wassertemperaturänderungskorrekturwerts R₃ erhalten wird, als Sollwiderstandzwischenwert R₄ festgelegt. In dem Fall, da aber eine Solltemperatur, die von der anfänglichen Solltemperatur abweicht, festgelegt wird, wird der Solltemperaturänderungskorrekturwert R₂ zusätzlich zu dem Sollwiderstandszwischenwert R₄ addiert. D.h. der Sollwiderstandszwischenwert R₄ wird durch eine Gleichung „R₄ = R₀ (der Bezugswiderstand) + R₁ (der anpassungskorrekturwert) + R₂(der Solltemperaturänderungskorrekturwert) + R₃ (der Wasserstemperaturänderungskorrekturwert)“ ermittelt. Da sich demgemäß wie vorstehend beschrieben der Anstiegsbetrag des Anpassungskorrekturwerts R₁ pro Zeiteinheit in drei Schritten ändert, steigt in dem Fall, da der Solltemperaturänderungskorrekturwert R₂ und der Wassertemperaturänderungskorrekturwert R₃ nicht berücksichtigt werden, der Sollwiderstandzwischenwert R₄ wie in 8 gezeigt, wobei seine Anstiegsrate (Neigung) allmählich abnimmt. Zu beachten ist, dass die CPU 32, die den Sollwiderstandszwischenwert R₄ berechnet und setzt, in der vorliegenden Erfindung dem „Zwischenwert-Einstellmittel“ entspricht.
Zu beachten ist, dass infolge der Addition des Anpassungskorrekturwerts R₁ zu dem Referenzwiderstand R₀ der Reduktionsbetrag des Referenzwiderstands R₀, der in Schritt S62 gesetzt wird, schließlich komplementiert wird. Die Anstiegsrate etc. des Anpassungskorrekturwerts R₁ wird mit anderen Worten so festgelegt, dass der Reduktionsbetrag des Referenzwiderstands R₀ schließlich komplementiert werden kann.
Der Grund, warum übrigens der Referenzwiderstand R₀ durch Verwendung des allmählich steigenden Anpassungskorrekturwerts R₁ korrigiert wird, ist folgender. Wie vorstehend beschrieben ist nämlich der gemessene Widerstand der Glühkerze 1 der Widerstand der gesamten Glühkerze, was nicht nur den Widerstand des Wärmeerzeugungsabschnitts (der Heizwendel 9), sondern auch die Widerstände eines Kabelbaums, der Regelwendel 10, etc. einschließt, die die GCU 21 und den Wärmeerzeugungsabschnitt (die Heizwendel 9) miteinander elektrisch verbinden. Unmittelbar nach dem Start der temperaturhaltenden Bestromung ist aber die Temperatur des Wärmeerzeugungsabschnitts (der Heizwendel 9) der Glühkerze 1 relativ hoch und der Widerstand des Wärmeerzeugungsabschnitts ist relativ groß Der Widerstand des verbleibenden Abschnitts (der Regelwendel 10, etc.) ist dagegen relativ niedrig, da die Wärme noch nicht ausreichend von dem Wärmeerzeugungsabschnitt zu dem verbleibenden Abschnitt übertragen wurde (d.h. der Widerstand der Glühkerze 1 ist noch nicht gesättigt geworden).
Unter der Berücksichtigung der Tatsache, dass die Widerstände der Regelwendel 10, etc. kurze Zeit unmittelbar nach dem Start der temperaturhaltenden Bestromung relativ niedrig sind, wird daher in der vorliegenden Ausführungsform der Referenzwiderstand R₀ auf einen recht niedrigen Wert gesetzt, wodurch der Sollwiderstandszwischenwert R₄, aus dem der Sollwiderstand R_TAR abgeleitet wird, auf einen relativ niedrigen Wert gesetzt wird. Wenn unterdessen das Beheizen fortschreitet und die Widerstände der Regelwendel 10 etc. steigen, wird der Anpassungskorrekturwert R₁ zu dem Referenzwiderstand R0 addiert, wodurch der Sollwiderstandszwischenwert R (also der Sollwiderstand R_TAR) gemäß dem sich ändernden Widerstand der Glühkerze 1 steigt.
Die Beschreibung der temperaturhaltenden Bestromungssteuerung wird fortgesetzt. Nach dem Festlegen des Sollwiderstandszwischenwerts R₄ (S67) legt die CPU 32 die Referenzeffektivspannung V₀ von der derzeit festgelegten Solltemperatur beruhend auf dem Spannungstemperatur-Beziehungsausdruck (S68) fest. Zu beachten ist, dass die CPU 32, die die Referenzeffektivspannung V₀ festlegt, in der vorliegenden Erfindung dem „Referenzeffektivspannungs-Einstellmittel“ entspricht.
Als Nächstes prüft die CPU 32, ob der vorliegende Zeitpunkt vor dem Anlassen (Start des Motors) liegt oder nicht (S69). In der Zeit zwischen vor und nach dem Anlassen ändert die CPU 32 einen Proportionaltermkoeffizienten K und einen Integraltermkoeffizienten T₁ in einer Steuerungsgleichung [V₁ = V₀ + K . {(R_TAR - R) + (T_S/T_I) · Σ (R_TAR - R)} ], die zur Berechnung der Steuerungseffektivspannung V₁ bei PI-Steuerung (S74) verwendet wird, was später zu beschreiben ist. Zu beachten ist, dass T_s eine Abtastzeit ist und in der vorliegenden Ausführungsform eine vorbestimmte Zeit (z.B. 25 ms) als die Abtastzeit T festgelegt ist.
Vor dem Anlassen (S69; Ja) ist eine Änderung der Bedingung des Motors gering. Daher sind die vorstehend erwähnten Koeffizienten K und TI festgelegte vorbestimmte Werte (zum Beispiel K = 20 V/Ω; T_I = 5 s), so dass die Geschwindigkeit, bei der sich der Widerstand der Glühkerze 1 dem Sollwiderstand nähert, gemäß einer Änderung der Drehzahl relativ hoch wird, um so zu ermöglichen, dass die Temperatur der Glühkerze 1 der Solltemperatur einfacher folgen kann (S71).
Wenn die CUP 32 ermittelt, dass der vorliegende Zeitpunkt vor dem Anlassen liegt (S69; Ja), verwendet (setzt) die CPU 32 nach dem Festlegen der Koeffizienten K und T_I (S70) den Sollwiderstandszwischenwert R₄, so wie er ist, als Sollwiderstand R_TAR (S72). Die CUP 32, die den Sollwiderstand R_TAR festlegt, entspricht in der vorliegenden Erfindung dem „Sollwiderstand-Einstellmittel“.
Wenn unterdessen die CPU 32 ermittelt, dass der vorliegende Zeitpunkt nach dem Anlassen liegt (S69; Nein), führt die CPU 32 nach dem Festlegen der Koeffizienten K und T_I (S71) eine Wirbelkorrekturverarbeitung (S73) aus. Zu beachten ist, dass diese Wirbelkorrekturverarbeitung später näher beschrieben wird.
Nach dem Festlegen des Sollwiderstands R_TAR bei Schritt S72 berechnet die CPU 32 die Steuerungseffektivspannung V₁, die an der Glühkerze 1 anzulegen ist, durch Heranziehen des Sollwiderstands R_TAR und des gemessenen Widerstands R der Glühkerze 1 (S74). D.h. die Steuerungseffektivspannung V₁ wird beruhend auf der Gleichung „V₁ = V₀+K·{(R_TAR-R)+(T_S/T_I)-Z(R_TAR-R)}“ festgelegt. Die CPU 32, die die Steuerungseffektivspannung V₁ festlegt, entspricht in dieser Erfindung dem „Effektivspannungs-Ermittlungsmittel".
Weiterhin berechnet die CPU 32 eine mittlere Effektivspannung V₂ beruhend auf den Werten der Steuerungseffektivspannung V₁, die zu dem vorliegenden Zeitpunkt gesetzt ist (S75). In der vorliegenden Ausführungsform wird synchron zu dem Arbeitstakt der CPU 32 die Steuerungseffektivspannung V₁ einmal pro Verstreichen eines vorbestimmten Zeitraums (z.B. 25 ms) berechnet. Daher wird das Mittel der Steuerungseffektivspannung V₁ innerhalb eines Zeitraums (z:B. 250 ms), der ausreichend länger als der vorstehend erwähnte vorbestimmte Zeitraum ist, als mittlere Effektivspannung V₂ berechnet.
Danach berechnet die CPU 32 eine relative Einschaltdauer beruhend auf der Steuerungseffektivspannung V₁ und der Ausgangsspannung (Steuergerät-Ausgangsspannung) die von der GCU 21 zu der Glühkerze 1 ausgegeben wird (S76) und steuert die Stromversorgung der Glühkerze 1 beruhend auf der relativen Einschaltdauer. Bis die Bedingung zum Enden der temperaturhaltenden Bestromung erfüllt ist (d.h. bis bei Schritt S32 eine „Ja“-Ermittlung erfolgt), führt die CPU 32 danach wiederholt das Verarbeiten der Schritte S61 bis S76 aus. Zu beachten ist, dass die CPU 32 die relative Einschaltdauer berechnen kann, während sie die Versorgungsspannung der Batterie VA statt der Ausgangsspannung von der GCU 21 nutzt.
Vor dem Beschreiben der Wirbelkorrekturverarbeitung (Sz3) wird als Nächstes ein Korrekturausdruck, der bei der Wirbelkorrekturverarbeitung als dritter Beziehungsausdruck verwendet wird, zuerst beschrieben.
In der vorliegenden Ausführungsform wird ein in 12 gezeigter Ausdruck, der die Beziehung zwischen Effektivspannungsdifferenz und Widerstandskorrekturwert darstellt und der durch einen Benchmarktest erhalten wurde, bei dem ein Motor allein betrieben wurde, während Motordrehzahl, Last, Wassertemperatur etc. unterschiedlich verändert wurden, vorab als der vorstehend erwähnte Korrekturwert festgelegt. Die Effektivspannungsdifferenz wird durch Subtrahieren der Standardeffektivspannung V₃ von der mittleren Effektivspannung V₂, die der mittlere Wert der Steuerungseffektivspannung V₁ ist, erhalten. Der Widerstandskorrekturwert entspricht der Effektivspannungsdifferenz (entspricht der Differenz zwischen dem Widerstand R der Glühkerze zu dem Zeitpunkt, da der Motor aktiv betrieben wird, und dem Referenzwiderstand R₀ der Glühkerze, zu dem Zeitpunkt, da der Motor nicht aktiv betrieben wird). Im Hinblick auf die empirisch gefundene Tatsache, dass die Effektivspannungsdifferenz und der Widerstandskorrekturwert eine in etwa lineare Korrelation dazwischen aufweisen, wird in der vorliegenden Ausführungsform insbesondere ein linearer Ausdruck abgeleitet durch Verwenden eines Punkts, bei dem der Widerstandskorrekturwert 0 wird, wenn die mittlere Effektivspannung V₂ gleich der Standardeffektivspannung V₃ ist, als Bezugspunkt und durch Verwenden von Koordinaten mehrerer Punkte, die die Beziehung zwischen der Effektivspannungsdifferenz und dem Widerstandskorrekturwert zeigen, die erhalten werden, während Motordrehzahl, Last, etc. geändert wird. Der lineare Ausdruck wird als Korrekturwert verwendet. Zu beachten ist, dass der Korrekturwert einen Widerstand darstellt, der zu dem Sollwiderstand R zu addieren ist, um die zugeführte elektrische Energie unter Berücksichtigung des Einflusses von zum Beispiel Wärmeerzeugung an dem Widerstandsabschnitt, der die Regelwendel 10, etc. einschließt, zu steigern. Der Korrekturausdruck wird üblicherweise zum Durchführen der Bestromungssteuerung für jede Glühkerze 1 verwendet.
Die Beschreibung der Wirbelkorrekturverarbeitung wird fortgesetzt. Wie in 7 gezeigt, ermittelt die CPU 32, ob nach dem Start des Anlassens eine vorbestimmte Zeit (z.B. 20 s) verstrichen ist oder nicht (S731), und legt den Wirbelkorrekturwert R₅ gemäß dem vorstehend erwähnten Widerstandskorrekturwert fest, wenn die vorbestimmte Zeit nicht verstrichen ist.
Bevor die vorbestimmte Zeit nach dem Start des Anlassens verstrichen ist (S731; Nein), ist der Widerstand der Glühkerze 1 im Einzelnen wahrscheinlich noch nicht genügend gesättigt geworden, da die Temperatur des Abschnitts der Glühkerze 1 mit Ausnahme des Wärmeerzeugungsabschnitts noch nicht ausreichend gestiegen ist. Wenn demgemäß der aus dem vorstehend erwähnten Korrekturausdruck erhaltene Widerstandskorrekturwert so verwendet wird, wie er ist, kann es zu Überhitzung kommen. Um Überhitzen zu verhindern, wird in der vorliegenden Ausführungsform daher der Wirbelkorrekturwert R₅ auf einen recht niedrigen Wert gesetzt, bis die vorbestimmte Zeit nach dem Start des Anlassens verstreicht, und wird dann im Laufe der Zeit allmählich erhöht. Wie aus dem vorstehend beschriebenen Korrekturausdruck ersichtlich ist, kann der Wirbelkorrekturwert R₅ im Einzelnen durch „(V₂-V₃)/α“ dargestellt werden. Der Anfangswert des Sollwiderstandskorrekturkoeffizienten α und ein Reduktionsbetrag pro Zeiteinheit des Sollwiderstandskorrekturkoeffizienten α werden so festgelegt, dass bei Verringern des Sollwiderstandskorrekturkoeffizienten α um einen vorbestimmten Betrag (z.B. 1), jedes Mal, wenn eine vorbestimmte Zeit (z.B. 1 s) verstreicht (S732), schließlich (nach Ablauf der vorbestimmten Zeit ab Start des Anlassens) der aus dem Korrekturausdruck abgeleitete Widerstandskorrekturwert gleich dem Wirbelkorrekturwert R₅ wird.
Wenn unterdessen die vorbestimmte Zeit ab Start des Anlassens verstrichen ist (S731; Ja) wird der Widerstand der Glühkerze 1 in einem gesättigten Zustand liegend eingestuft. Daher wird ein relativ großer Wert, der dem aus dem vorstehend erwähnten Korrekturausdruck abgeleiteten Widerstandskorrekturwert entspricht, als Wirbelkorrekturwert R₅ festgelegt. Zu beachten ist, dass die CPU 32, die den Wirbelkorrekturwert R₅ festlegt, in der vorliegenden Erfindung dem „Korrekturwert-Einstellmittel“ entspricht.
Zu beachten ist, dass in der vorliegenden Ausführungsform der Anfangswert und die Änderungsrate des Sollwiderstandskorrekturkoeffizienten α so festgelegt werden, dass, wie in 13 gezeigt, der Kehrwert (1/α) des Sollwiderstandskorrekturkoeffizienten α während eines vorbestimmten Zeitraums (z.B. 20 s) von einem vorbestimmten ersten festgelegten Wert (z.B., 8,8 mΩ/V) auf einen vorbestimmten zweiten festgelegten Wert (z.B. 13,5 mΩ/V) steigt. Die beispielhaften Werte sind für den Fall, bei dem die Solltemperatur 1.200°C beträgt.
Nach dem Festlegen des Wirbelkorrekturwerts ermittelt die CPU 32, ob die mittlere Effektivspannung V₂ gleich oder höher als die Standardeffektivspannung V₃ ist oder nicht (S733). Wenn die mittlere Effektivspannung V₂ gleich oder höher als die Standardeffektivspannung V₃ ist (S733; Ja), wird der Motor als gestartet eingestuft. Daher muss die Korrektur gegenüber Wirbeln durchgeführt werden. Demgemäß nutzt die CPU 32 als Sollwiderstand R_TAR einen Wert, der durch Addieren des Wirbelkorrekturwerts R₅ zu dem Sollwiderstandszwischenwert R₄ erhalten wird (S734).
Wenn unterdessen die mittlere Effektivspannung V₂ niedriger als die Standardeffektivspannung V₃ ist (S733; Nein), wird der Motor als nicht gestartet eingestuft. Daher ist eine Korrektur gegenüber Wirbeln unnötig. Demgemäß nutzt die CPU 32 als Sollwiderstand R_TAR den Sollwiderstandszwischenwert R₄, so wie er ist (S735).
Bis die Bedingung zum Beenden der temperaturhaltenden Bestromung erfüllt ist, führt die CPU 32 danach die temperaturhaltende Bestromungssteuerung bei den Schritten S61 bis S76 beruhend auf dem Sollwiderstand R_TAR durch, der bei Bedarf festgelegt (aktualisiert) wird.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird nach dem Anlassen unter Berücksichtigung des Einflusses zum Beispiel der Wärmeerzeugung an dem Widerstandsabschnitt, der die Regelwendel 10 etc. einschließt, wie vorstehend beschrieben ein Wert, der erhalten wird durch Addieren des Sollwiderstandzwischenwerts R₄ und des Wirbelkorrekturwerts R₅, der durch Verwenden des vorstehend erwähnten Korrekturausdrucks erhalten wird, als Sollwiderstand R_TAR verwendet. Der Korrekturausdruck wird unter Berücksichtigung des Falls vorgesehen, bei dem der Motor aktiv betrieben wird (d.h. ein Wirbel erzeugt wird), und stellt einen Widerstandskorrekturwert dar, der der an der Glühkerze 1 angelegten Spannung entspricht und der auf der Differenz zwischen dem Widerstand der Glühkerze und dem Referenzwiderstand R₀ beruht (dem Widerstand, bei dem keine Störung vorliegt). Mittels Korrigieren des Referenzwiderstands R₀ (des Sollwiderstandzwischenwerts R₄), der in einem Zustand erhalten wird, in dem der Motor EN nicht aktiv betrieben wird (d.h. kein Wirbel erzeugt wird), kann demgemäß durch Verwenden des aus dem Widerstandskorrekturwert erhaltenen Wirbelkorrekturwerts R₅ der Sollwiderstand R_TAR unter Berücksichtigung des Einflusses eines Wirbels ordnungsgemäß festgelegt werden. Dadurch kann ein durch einen Wirbel verursachter Temperaturabfall zuverlässiger verhindert werden und die Temperatur der Glühkerze 1 kann stabil bei der Solltemperatur gehalten werden.
Da weiterhin der Widerstand der Glühkerze 1 mit ihrem Temperaturanstieg steigt, bis die Temperatur der Glühkerze 1 nach dem aktiven Betrieb des Motors EN gesättigt wird, wird der Wirbelkorrekturwert R₅ gemäß dem steigenden Widerstand geändert. Der Wirbelkorrekturwert R₅ wird also in der vorliegenden Ausführungsform anfangs auf einen recht niedrigen Wert gesetzt und wird allmählich im Lauf der Zeit, in der Strom zu der Glühkerze 1 zugeführt wird, angehoben. Demgemäß ist es möglich, ein Überhitzen der Glühkerze 1 zuverlässiger zu verhindern, während ein durch einen Wirbel verursachter Temperaturabfall ausreichend verhindert wird.
Wenn ferner der Sollwiderstandszwischenwert R₄ zusätzlich zu dem Referenzwiderstand R₀ festgelegt wird, wird Umgebungsinformation, die eine Änderung der Wassertemperatur etc. darstellt (Wassertemperaturänderungskorrekturwert R₃), berücksichtigt. Daher kann der Sollwiderstand R_TAR, der als Steuerungsziel dient, besser festgelegt werden und die Temperatur der Glühkerze 1 kann stabiler bei der Solltemperatur gehalten werden.
Zudem wird der Wirbelkorrekturwert R₅ durch Verwenden der Standardeffektivspannung V₃ berechnet. Statt der Standardeffektivspannung V₃ kann die Referenzeffektivspannung V0 einer bestimmten Glühkerze verwendet werden. Da aber in einem solchen Fall die Referenzeffektivspannung V₀ dieser Glühkerze und die anderer Glühkerzen untereinander unterschiedlich sein kann, besteht eine Möglichkeit, dass kein ordnungsgemäßer Wirbelkorrekturwert R₅ für jede Glühkerze festgelegt werden kann. Da in der vorliegenden Ausführungsform dagegen die Standardeffektivspannung V₃, die recht nahe bei der Referenzeffektivspannung V₀ jeder Glühkerze liegt, verwendet wird, selbst wenn ein gemeinsamer Korrekturausdruck für die Bestromungssteuerung für jede Glühkerze verwendet wird, kann die Bestromungssteuerung für jede Glühkerze richtig durchgeführt werden.
Da zudem der Widerstandskorrekturwert beruhend auf der Differenz zwischen der Standardeffektivspannung V₃ und der mittleren Effektivspannung V₂, die der Mittelwert der Steuerungseffektivspannung V₁ ist, festgelegt wird, kann verhindert werden, dass die Änderung des Widerstandskorrekturwerts extrem groß wird. Dadurch ist es möglich, zuverlässig zu verhindern, dass die Temperaturänderung der Glühkerze 1 extrem groß wird.
Um die Funktion und Wirkung der vorliegenden Erfindung zu bestätigen, wurde als Nächstes der folgende Test durchgeführt. Die Temperaturen (Kerzentemperaturen) einer Glühkerze, die durch eine GCU (die Wirbelkorrekturverarbeitung durchführt) gesteuert wird, eines Beispiels und einer Glühkerze, die durch eine GCU (die keine Wirbelkorrekturverarbeitung durchführt) gesteuert wird, eines Vergleichsbeispiels (eine herkömmliche CGU) wurden gemessen, während der Zustand des Motors ständig geändert wurde. Die Messung wurde in sechs Zuständen durchgeführt; d.h. fünf Zuständen niedriger Last, einschließlich ein Zustand ohne Last, und ein Zustand hoher Last. Die fünf Zustände niedriger Last sind ein Zustand, in dem der Motor gestoppt ist (bevor er gestartet wird), ein Zustand, in dem der Motor sich in einem Leerlaufzustand befindet, und Zustände, in denen der Motor bei 2.000 U/min., 3000 U/min. bzw. 4.000 U/min. betrieben wird. Der Zustand hoher Last ist ein Zustand, in dem der Motor bei 4.000 U/min. unter hoher Last betrieben wird. 15 zeigt die Ergebnisse des Tests. Zu beachten ist, dass die Solltemperatur der Glühkerze auf 1.250°C gesetzt wurde. In 15 ist die Temperatur der Glühkerze, die durch die GCU des Beispiels gesteuert ist, durch Verwenden von schwarzen quadratischen Markierungen aufgetragen, und die Temperatur der Glühkerze, die durch die GCU des Vergleichsbeispiels gesteuert ist, ist durch Verwenden von kreuzförmigen Markierungen aufgetragen.
15 zeigt, dass bei Steigen der Drehzahl des Motors (wenn mit anderen Worten die Einflüsse von Störungen wie Wirbel etc. stark werden) die Temperatur der Glühkerze, die durch die GCU des Vergleichsbeispiels gesteuert wird, stark sinkt (sinkt im vorliegenden Test um 84°C (maximal) von dem Wert, bevor der Motor gestartet wurde) und das Halten der Solltemperatur schwierig ist.
In dem Fall dagegen, da eine Glühkerze durch die GCU des Beispiels gesteuert wird, kann die Glühkerze selbst bei Steigen der Drehzahl des Motors oder Änderung der Last in einem Zustand bei der Solltemperatur gehalten werden, bei dem die Differenz zwischen der höchsten Temperatur und der niedrigsten Temperatur sehr klein ist (in dem vorliegenden Test 12°C) (d.h. in einem stabilen Zustand). Diese vorteilhafte Wirkung wird möglicherweise aus folgendem Grund erreicht. Selbst wenn der Heizwiderstand durch die Einflüsse eines Wirbels etc. nach Start des Motors teilweise gekühlt wird, kann durch Durchführen der Wirbelkorrekturverarbeitung eine elektrische Leistung, die zum Halten des Heizwiderstands bei der Solltemperatur erforderlich ist, dem Heizwiderstand zuverlässiger zugeführt werden.
Um die Glühkerze stabil bei der Solltemperatur zu halten, müssen die Ergebnisse des vorstehend beschriebenen Tests berücksichtigt werden. D.h. es ist erwünscht, den Sollwiderstand unter Berücksichtigung des Einflusses des Widerstandsabschnitts, einschließlich der Regelwendel etc., zu dem Zeitpunkt, da der Glühkerze elektrische Leistung zugeführt wird, mittels zum Beispiel Addieren eines Wirbelkorrekturwerts, der durch Verwenden des Korrekturausdrucks ermittelt wurde, zu dem Sollwiderstand festzulegen.
Zu beachten ist, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die Einzelheiten der vorstehend beschriebenen Ausführungsform beschränkt ist und wie folgt umgesetzt werden kann. Natürlich sind andere Anwendungsbeispiele und Abwandlungen, die nicht nachstehend veranschaulicht sind, ebenfalls möglich.

(a) In der vorstehend beschriebenen Ausführungsform erfasst die GCU 21 die Temperatur von Kühlwasser (Wassertemperaturinformation) von der ECU 41 als Information bezüglich der Umgebungstemperatur, und der Sollwiderstandzwischenwert R₄ (der Sollwiderstand R_TAR) wird durch Heranziehen der Information bezüglich der Umgebungstemperatur berechnet. Die Ausführungsform kann aber abgewandelt werden, um den Sollwiderstandzwischenwert R₄ (den Sollwiderstand R_TAR) ohne Verwenden der Information bezüglich der Umgebungstemperatur zu berechnen. In diesem Fall ist es unnötig, Kommunikationsmittel zwischen der GCU 21 und der ECU 41 und zwischen der ECU 41 und dem Wassertemperatursensor SE vorzusehen, wodurch die Fertigungskosten verringert werden können.
(b) in der vorstehend beschriebenen Ausführungsform ist die GCU 21 konfiguriert, um die Bestromung der die Heizwendel 9 aufweisenden Glühkerze 1 (Metallglühkerze) zu steuern. Der durch die GCU 21 gesteuerte Gegenstand ist nicht darauf beschränkt. Zum Beispiel können die Größen verschiedener Elemente, die Zusammensetzung der Wendel etc. frei geändert werden, so dass die Glühkerze 1 mühelos durch die GCU 21 gesteuert werden kann. Weiterhin ist die Glühkerze nicht auf die Metallglühkerze beschränkt. Demgemäß kann die GCU 21 konfiguriert sein, um die Bestromung einer Keramikglühkerze mit einem Keramikheizelement zu steuern.
(c) In der vorstehend beschriebenen Ausführungsform wird der Sollwiderstandzwischenwert R₄ (der Sollwiderstand R_TAR) durch Addieren des Anpasskorrekturwerts R₁ angepasst, bis die Temperaturen der Regelwendel 10 etc. ausreichend steigen (S66, S67). Die Ausführungsform kann aber abgewandelt werden, um als Bezugswiderstand R₀ den Widerstand bei der Solltemperatur zu verwenden, der aus dem vorstehend erwähnten Widerstands-Temperatur-Beziehungsausdruck erhalten wird, ohne Addition des Anpassungskorrekturwerts R₁, und um den Sollwiderstandzwischenwert R₄ aus dem Bezugswiderstand R₀ zu berechnen. D.h. die Bestromungssteuerung kann unter der Annahme ausgeführt werden, dass sich der Widerstand der Glühkerze 1 unmittelbar nach dem Start des Anlassens bereits in einem gesättigten Zustand befindet.
(d) In der vorstehend beschriebenen Ausführungsform wird durch Reduzieren des Sollwiderstandskorrekturkoeffizienten α de Wirbelkorrekturwert R₅ allmählich mit Verstreichen der Bestromungszeit angehoben. Die Ausführungsform kann aber so abgewandelt werden, dass der Wirbelkorrekturwert R₅ sich nicht mit dem Verstreichen der Bestromungszeit ändert [der Wirbelkorrekturwert R₅ ändert sich aber gemäß der Effektivspannungsdifferenz (die Differenz zwischen der mittleren Effektivspannung V₂ und der Standardeffektivspannung V₃)].
(e) Auch wenn dies in der vorstehend beschriebenen Ausführungsform nicht beschrieben ist, kann der Sollwiderstand unter Berücksichtigung der Einflüsse von Störungen festgelegt werden, die die Temperatur eines Brennraums ändern, in dem die Glühkerze 1 angeordnet ist, um dadurch den Widerstandsabschnitt mit Ausnahme der Heizwendel 9 zu beeinflussen. Beispiele für solche Störungen umfassen Änderungen der geöffneten Zeiten von Einlass- und Auslassventilen, eine Änderung des Durchsatzes, der von einem Luftmengensensor oder dergleichen detektiert wird, und eine Änderung der Kraftstoffeinspritzmenge. In diesem Fall kann die Heiztemperatur stabiler gehalten werden.

Bezugszeichenliste

1: Glühkerze
9: Heizwendel (Heizwiderstand)
21: Glühsteuerungsvorrichtung (GCU), die als Bestromungssteuerungsvorrichtung dient
EN: Motor (Verbrennungsmotor)

Claims

Bestromungssteuerungsvorrichtung (21) für eine Glühkerze (1), die bei Stromversorgung derselben Wärme erzeugt und deren Widerstand sich gemäß ihrer eigenen Temperatur ändert, wobei die Bestromungssteuerungsvorrichtung (21) eine der Glühkerze (1) zugeführte Spannung gemäß einem Widerstandssteuerungsschema steuert, so dass der Widerstand der Glühkerze (1) mit einem vorbestimmten Sollwiderstand übereinstimmt, wobei die Vorrichtung einen Mikrocomputer (31) aufweist, welcher umfasst: (1) ein erstes Erfassungsmittel zum Erfassen eines ersten Widerstands der Glühkerze (1) durch Stromversorgung der Glühkerze (1), wenn ein aktiver Betrieb eines Verbrennungsmotors (EN), an dem die Glühkerze angebracht ist, gestoppt wird und wenn sich der Verbrennungsmotor (EN) in einem Leerlaufzustand befindet; (2) Zwischenwert-Einstellmittel zum Einstellen eines Zwischenwerts des Sollwiderstands auf der Grundlage mindestens des ersten Widerstands; (3) Referenzeffektivspannungs-Einstellmittel zum Einstellen einer Referenzeffektivspannung, die eine Spannung ist, die an der Glühkerze (1) anzulegen ist, um die Temperatur der Glühkerze (1) durch Verwendung eines ersten Beziehungsausdrucks, der die Beziehung zwischen der an der Glühkerze (1) angelegten Spannung und der Temperatur der Glühkerze (1) zu dem Zeitpunkt zeigt, da der aktiv Betrieb des Verbrennungsmotors (EN) gestoppt wird, auf die Solltemperatur anzuheben; (4) Referenzwiderstands-Einstellmittel zum Einstellen eines Referenzwiderstands, der ein Widerstand der Glühkerze (1) ist, der der Solltemperatur der Glühkerze (1) entspricht, durch Verwendung eines zweiten Beziehungsausdrucks, der die Beziehung zwischen dem Widerstand der Glühkerze (1) und der Temperatur der Glühkerze (1) zu dem Zeitpunkt zeigt, da der aktive Betrieb des Verbrennungsmotors (EN) gestoppt wird; (5) Korrekturwert-Einstellmittel zum Einstellen eines Störungskorrekturwerts aus einem Widerstandskorrekturwert durch Verwendung eines dritten Beziehungsausdrucks, der die Beziehung zwischen der an der Glühkerze (1) angelegten Spannung und dem Widerstandskorrekturwert beruhend auf der Differenz zwischen dem Widerstand der Glühkerze (1) und dem Referenzwiderstand zeigt, wobei die Beziehung auf der Grundlage der Beziehung zwischen der an der Glühkerze (1) angelegten Spannung und dem Widerstand der Glühkerze (1) zu dem Zeitpunkt, da der Verbrennungsmotor (EN) aktiv betrieben wird, erhalten wird; (6) Sollwiderstand-Einstellmittel zum Einstellen des Sollwiderstands durch Verwendung des Zwischenwerts des Sollwiderstands und des Störungskorrekturwerts nach Starten des aktiven Betriebs des Verbrennungsmotors (EN); und (7) Effektivspannungs-Ermittlungsmittel zum Ermitteln einer an der Glühkerze (1) anzulegenden Effektivspannung auf der Grundlage der Referenzeffektivspannung und des Sollwiderstands.
Bestromungssteuerungsvorrichtung (21) für eine Glühkerze (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Korrekturwert-Einstellmittel den Störungskorrekturwert gemäß einer Zunahme des Widerstands der Glühkerze (1), der auf einen Temperaturanstieg der Glühkerze (1) zurückzuführen ist, ändert, bis die Temperatur der Glühkerze (1) nach dem aktiven Betreiben des Verbrennungsmotors (EN) gesättigt wird.
Bestromungssteuerungsvorrichtung (21) für eine Glühkerze (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass Information bezüglich einer Umgebungstemperatur, die einer Umgebung entspricht, bei der die Glühkerze (1) verwendet wird, erhalten wird; und das Zwischenwert-Einstellmittel den Zwischenwert des Sollwiderstands beruhend auf der Information bezüglich der Umgebungstemperatur einstellt.
Wärmeerzeugungssystem, das eine Bestromungssteuerungsvorrichtung (21) für eine Glühkerze nach einem der Ansprüche 1 bis 3 und eine Glühkerze (1) umfasst.