DE102011006790A1

DE102011006790A1 - Steuerungsvorrichtung zum steuern einer stromzufuhr an eine glühkerze; die in einer dieselbrennkraftmaschine angebracht ist

Info

Publication number: DE102011006790A1
Application number: DE102011006790A
Authority: DE
Inventors: Kouji Andoh
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2010-04-05
Filing date: 2011-04-05
Publication date: 2012-01-05
Anticipated expiration: 2031-04-06
Also published as: DE102011006790B4

Abstract

Eine Glühkerzenstromzufuhrsteuerungsvorrichtung zur Verwendung in einer Dieselbrennkraftmaschine und ein Steuerungsverfahren für dieses sind bereitgestellt. Die Vorrichtung umfasst zumindest eine Betriebsbedingungserfassungseinrichtung (4), die die Betriebsbedingungen einer Maschine erfasst, eine Maschinensteuerungseinheit (3), die eine Solltemperatur einer Glühkerze (1) berechnet und ein normales Ansteuersignal (SI) überträgt, eine Stromerfassungseinrichtung (22), die einen Kerzenstrom (IGL), der durch die Glühkerze (1) fließt, erfasst, eine Schwellenwertbestimmungseinrichtung (CP 24), die den Zustand der Glühkerze (1) durch Vergleichen einer Ausgangspannung (VI) entsprechend dem Kerzenstrom (IGL) mit einem vorbestimmen Schwellenwert (VREF) bestimmt, und eine Ansteuersteuerungseinheit (20), die ein spezifisches Ansteuersignal (ISI) gemäß den Ergebnissen der Bestimmung (HI, LO) überträgt.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Steuerungsvorrichtung zum Steuern einer Stromzufuhr an keramische Glühkerzen, die für entsprechende Zylinder in einer Dieselbrennkraftmaschine bereitgestellt sind, und genauer eine Steuerungsvorrichtung zum Steuern von keramischen Glühkerzen, die elektrisch leitfähige Keramiken als Heizelemente aufweisen.
Stand der Technik
Es ist bekannt, dass eine Dieselbrennkraftmaschine eine Glühkerzenstromzufuhrvorrichtung verwendet, die eine Stromzufuhr an Glühkerzen steuert, die eine Zündung der Maschine unterstützen. Wie in der JP-A-2009-250182 und der JP-A-2009-287496 offenbart ist, ist diese Vorrichtung derart konfiguriert, dass ein Umschaltelement zwischen einer Glühkerze und einer Energiequelle bereitgestellt ist, um das Umschaltelement als Reaktion auf ein Ansteuerungssignal, das von einer ECU gemäß den Betriebsbedingungen der Maschine übertragen wird, an/aus zu schalten. Somit wird eine Stromzufuhr an die Glühkerzen gesteuert.
Eine weitere Glühkerzenstromzufuhrvorrichtung ist zum Beispiel in der JP-A-2003-247721 oder der JP-A-2005-147533 offenbart. In dieser Vorrichtung ist ein Heizelement bereitgestellt, das aus einer elektrisch leitfähigen Keramik besteht, die Wärme erzeugt, wenn Strom zugeführt wird. Bei einer keramischen Glühkerze ist dieses Heizelement in eine Halterung eingebettet, die aus isolierender Keramik besteht, so dass Strom an die Glühkerze zugeführt wird. Die elektrisch leitfähige Keramik ist ein keramischer Widerstand, der zusätzlich zu der Hauptkomponente von Wolframkarbid zum Beispiel Siliziumnitrid enthält. Die isolierende Keramik ist ein keramischer Isolator, der zusätzlich zu der Hauptkomponente von Siliziumnitrid zum Beispiel Molybdänsilizid umfasst. Diese keramische Glühkerze dient als eine Glühkerze, die ein gutes schnelles Aufwärmleistungsvermögen besitzt.
Eine keramische Glühkerze besitzt jedoch einen Widerstand, der sich in Abhängigkeit der erzeugten Wärmetemperatur drastisch ändert. Zusätzlich ändert sich in Abhängigkeit der Betriebsbedingungen der Maschine die Flussrate eines Zylinderluftstroms, der in die Brennkammer strömt, in der die Glühkerze bereitgestellt ist. Weiterhin ändert sich ebenso eine Wärmeabsorptionsrate in Abhängigkeit von etwa einer Kraftstoffsprührate. Begleitend dazu ändert sich ebenso die erzeugte Wärmetemperatur der Glühkerze. Genauer tendiert eine Anfangstemperatur einer Glühkerze beim Start einer Stromzufuhr dazu, durch die Betriebsbedingungen, wie etwa einer Außentemperatur oder einer erneuten Stromzufuhr in einer kurzen Zeit, beeinflusst zu werden und die Änderung ist drastisch.
Weiterhin wird eine keramisch Glühkerze bei ihrem Herstellungsprozess einem Sintern unterzogen. Deshalb ist es wahrscheinlich, dass in dem Widerstand individuelle Unterschiede entstehen. Ebenso, wenn unter gleichförmigen Bedingungen Strom an Glühkerzen zugeführt wird, die in einer entsprechenden Vielzahl von Zylindern bereitgestellt sind, kann eine erreichte Temperatur zwischen den Glühkerzen unterschiedlich sein oder ein Überstrom kann entstehen.
Ebenso ändert sich eine Batteriespannung, die Glühkerzen antreibt, in Abhängigkeit von etwa dem Zustand einer Last, zum Beispiel einem Anlassermotor, der gleichzeitig mit den Glühkerzen angetrieben wird.
Somit wird in der Glühkerzenstromzufuhrsteuerungsvorrichtung der herkömmlichen Technik bezüglich der JP-A-2009-250182 oder der JP-A-2009-287496 der Widerstand einer Glühkerze aus einem Kerzenstrom, der durch die Glühkerze fließt und durch eine Stromerfassungseinrichtung erfasst wurde, und eine Kerzenspannung, die an die Glühkerze angelegt wird und durch eine Spannungserfassungseinrichtung erfasst wurde, berechnet. Dann wird gemäß den Ergebnissen der Berechnung eine elektrische Energie, die an die Glühkerze zuzuführen ist, bestimmt, so dass kein Überstrom oder Überschwingen verursacht werden.
Bei solch einer Glühkerzenstromzufuhrsteuerungsvorrichtung der herkömmlichen Technik wird ein Kerzenstrom, der durch eine Glühkerze fließt, durch Zwischenschalten eines Shunt-Widerstandes als eine Stromerfassungseinrichtung zwischen eine Energiequelle und die Glühkerze oder Bilden einer Stromspiegelschaltung als ein Umschaltelement erfasst. Der Strom, der als ein Glühkerzenstrom erfasst wird, entspricht tatsächlich einer Spannung, die proportional zu dem Kerzenstrom ist. Die Spannung wird zusammen mit einer Spannung, die an die Glühkerze angelegt wird, zum Beispiel unter Verwendung eines A/D-Wandlers in digitale Daten umgewandelt. Die digitalen Daten werden durch einen Mikrocomputer verarbeitet, um dadurch einen Widerstand zu berechnen, der durch die Glühkerze fließt.
Aus diesem Grund, wenn die Verarbeitung auf Seiten der ECU durchgeführt wird, die die Maschine steuert, ist es erforderlich, eine große Menge an Daten zu übertragen, die den Daten entsprechen, die sich aus der A/B-Wandlung eines Kerzenstroms und einer Kerzenspannung ergeben. Deshalb ist es notwendig, dass die ECU und die Glühkerzenstromzufuhrsteuerungsvorrichtung über eine Hochgeschwindigkeitskommunikationseinrichtung verbunden sind. Weiterhin, wenn die vorstehend erwähnte Verarbeitung in der Glühkerzenstromzufuhrsteuerungsvorrichtung durchzuführen ist, ist es notwendig, dass der Mikrocomputer, der zu verwenden ist, eine hohe Verarbeitungskapazität aufweist. Deshalb werden die Herstellungskosten steigen.
Insbesondere ist bei einer keramischen Glühkerze die Änderung eines Widerstands aufgrund einer Temperatur beträchtlich groß. Ein hoher Strom von ungefähr 100 A fließt unmittelbar nach einem Starten bzw. in Betrieb nehmen durch die keramische Glühkerze. Wenn jedoch die Temperatursteuerung in einem Zustand durchgeführt wird, in dem die Temperatur stabilisiert ist, ist der Strom, der durch die keramische Glühkerze fließt, einige Ampere oder niedriger. Somit ist eine gewaltige Menge an Daten erforderlich, um einen Widerstand mit einer hohen Genauigkeit für den gesamten Widerstandsbereich zu berechnen.
Weiterhin, wenn eine Stromzufuhr an die Glühkerze gesteuert wird, kann es einen Versatz zwischen den Zeitpunkten des Abgreifens bzw. Abtastens eines Stroms und einer Spannung geben, und somit ist es schwierig, einen Widerstand genau zu berechnen. Somit, wenn ein komplizierter Stromzufuhrsteuerungsprozess, wie er etwa in der JP-A-2009-287496 offenbart ist, verwendet wird, kann in der Verarbeitung eine Verzögerung verursacht werden, und somit tendiert eine Temperatur wiederum dazu, von einer Solltemperatur abzuweichen.
Allgemein wird bei einem Starten eine Stromzufuhr einer offenen Steuerung für eine vorbestimmte Periode durchgeführt. Bei der Stromzufuhr einer offenen Steuerung wird Strom bei einer relativen Einschaltdauer von 100 Prozent zugeführt, um eine Temperatur einer Glühkerze in einem früheren Stadium zu erhöhen. Nach Ablauf der vorbestimmten Periode wird eine Stromzufuhrsteuerung, wie etwa eine PWM-Steuerung gemäß einem Ansteuerungssignal, das durch eine ECU berechnet wird, durchgeführt, um eine erzeugte Wärmemenge zu erreichen, die für die Betriebsbedingungen der Maschine geeignet ist. Somit, wenn solch eine Stromzufuhr einer offenen Steuerung für eine vorbestimmte Periode gleichförmig durchgeführt wird, können ein Überstrom oder ein übermäßiger Temperaturanstieg entstehen.
Weiterhin, wenn die Stromzufuhr einer offenen Steuerung gleichzeitig mit einem Anlassen durchgeführt wird, oder ein Starten unter extrem niedrigen Temperaturen durchgeführt wird, kann eine Kapazität einer Energiequelle reduziert werden. In solch einer Situation kann ein Temperaturanstieg einer Glühkerze unzureichend sein.
Andererseits ist es bei der herkömmlichen Technik bekannt, eine Vorrichtung zu verwenden, die eine Funktion des Erfassens einer Fehlfunktion, wie etwa eine Verbindungsunterbrechung oder ein Überstrom, der Glühkerze aufweist, wie vorstehend erwähnt. Wie in der JP-A-2001-066329 , der JP-A-2008-031979 und der JP-A-2008-297925 offenbart ist, ist zum Beispiel in solch einer Vorrichtung ein Stromsensor oder ein Stromerfassungswiderstand zwischen einer Glühkerze und einer Schalteinrichtung, die eine Stromzufuhr an die Glühkerze steuert, bereitgestellt, um den Strom, der durch die Glühkerze fließt, zu überwachen und somit eine Fehlfunktion der Glühkerze zu erfassen.
Selbstverständlich ist die Funktion dieser Fehlfunktionserfassung ebenso für eine keramische Glühkerze erforderlich. Eine keramische Glühkerze kann, wenn diese für eine lange Zeit verwendet wird, eine Migration verursachen, bei der Korngrenzenbestandteile der elektrisch leitfähigen Keramik durch eine Wärmelast diffundieren, oder kann einen schrittweisen Anstieg eines Widerstands verursachen, aufgrund der Bildung von Poren in der elektrisch leitfähigen Keramik, wodurch ein Erreichen einer gewünschten erzeugten Wärmetemperatur verhindert wird, oder kann einen Überstrom verursachen, der zum Brechen der Glühkerze führt. Deshalb ist es bei einer Verwendung einer keramischen Glühkerze erforderlich, eine Verschlechterung der keramischen Glühkerze verlässlich zu überwachen, und es ist erforderlich, eine Fehlfunktion in einem früheren Stadium zu erfassen.
Jedoch ist es bei dieser Fehlfunktionserfassung ebenso erforderlich, eine Beziehung zwischen Temperatur und Widerstand, wie vorstehend beschrieben, oder einen individuellen Unterschied eines Widerstands, der sich aus der Herstellung ergibt, zu berücksichtigen. Deshalb ist es in dem Fall, in dem einen Bestimmung vorgenommen wird, ob in diesem Fall versucht wird, Verschlechterungsfortschritte mit einer bestimmten normalen und einer fehlerhaften Bestimmung zu verhindern, oder nicht, sehr wahrscheinlich, dass eine Verschlechterungsbestimmung unmittelbar nach dem Start einer Stromzufuhr verhindert wird oder nur ein drastisch verschlechterter individueller Körper erfasst wird.
Ebenso ist es bezüglich der Spannung einer Batterie, die die Glühkerzen antreibt, erforderlich, dass die Verarbeitung für eine Verschlechterungsbestimmung auf Seiten der ECU, die die Maschine steuert, durchgeführt wird, damit die Verschlechterungserfassung unter Berücksichtigung von zum Beispiel der Batteriekapazität oder Belastungsbedingungen, wie etwa eines Anlassermotors, der gleichzeitig mit den Glühkerzen angetrieben wird, oder den Betriebsbedingungen der Maschine durchgeführt wird.
Bezüglich der Fehlfunktion einer Glühkerze der herkömmlichen Technik wird die Spannung, die proportional zu einem Glühkerzenstrom ist, zusammen mit der Spannung, die an die Glühkerze angelegt wird, unter Verwendung von zum Beispiel einem A/D-Wandler in digitale Daten umgewandelt. Dann wurden die digitalen Daten durch einen Mikrocomputer verarbeitet, um dadurch einen Widerstand zu berechnen, der durch die Glühkerze fließt.
Somit werden hier, wie vorstehend beschrieben, ebenso verschiedene Unannehmlichkeiten verursacht, zusammen mit der Übertragung einer großen Menge an Daten, die sich aus der A/D-Wandlung des Kerzenstroms und der Kerzenspannung ergibt. Zusätzlich wird der Widerstand einer Glühkerze, der aus dem Kerzenstrom und der Kerzenspannung berechnet wird, nicht als ein Widerstand eines Heizelements erfasst, sondern als ein zusammengesetzter Widerstand, der einen gesamten leitenden Teil inklusive eines Verdrahtungswegs abdeckt. Dementsprechend kann es schwer sein, zu unterscheiden, ob die Änderung eines berechneten Widerstands durch eine Temperaturänderung oder durch die Verschlechterung der Glühkerze oder durch eine Fehlfunktion, wie etwa eine Verbindungsunterbrechung oder einen Kurzschluss, nicht nur der Glühkerze, sondern auch des leitenden Teils verursacht wird.
KURZFASSUNG DER ERFINDUNG
Angesichts der vorstehend dargelegten Situationen ist es eine erste Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Steuerungsvorrichtung für eine Dieselbrennkraftmaschine bereitzustellen, die mit Glühkerzen versehen ist, wobei die Vorrichtung eine vereinfachte Konfiguration aufweist und dazu in der Lage ist, eine Steuerung durchzuführen, unter der die Temperatur der Glühkerzen schnell erhöht und stabilisiert wird, ohne solche Probleme wie einen Übertemperaturanstieg oder ein Überschwingen zu verursachen, auch wenn eine Anfangstemperatur beim Start einer Stromzufuhr der Glühkerzen in Abhängigkeit der Betriebsbedingungen, wie etwa einer Außentemperatur oder einer erneuten Stromzufuhr nach einem kurzen Zeitintervall, variiert.
Zusätzlich zu der vorstehend erwähnten ersten Aufgabe, ist es eine zweite Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Steuerungsvorrichtung für eine Dieselbrennkraftmaschine bereitzustellen, die ebenso eine Funktion des genauen Erfassens einer Fehlfunktion, wie etwa eine Verschlechterung, eine Verbindungsunterbrechung oder einen Kurzschluss einer Glühkerze, die in einer Glühkerzenstromzufuhrsteuerungseinheit während einer Aufwärmzeit auftritt, die unmittelbar nach einem Start einer Stromzufuhr folgt, aufweist.
In einer ersten Erfindung umfasst eine Vorrichtung zum Steuern einer Stromzufuhr an eine Glühkerze, die an jedem Zylinder der Dieselbrennkraftmaschine bereitgestellt ist, durch An-/Ausschalten einer Schalteinrichtung, die zwischen der Glühkerze und einer Energiequelle bereitgestellt ist, zumindest:
eine Betriebsbedingungserfassungseinrichtung, die Betriebsbedingungen der Maschine erfasst;
eine Maschinensteuerungseinheit, die eine Solltemperatur der Glühkerze basierend auf Informationen, die durch die Betriebsbedingungserfassungseinrichtung erfasst werden, berechnet, und ein normales Ansteuersignal zum Erreichen der Solltemperatur überträgt;
eine Stromerfassungseinrichtung, die einen Kerzenstrom, der durch die Glühkerze fließt, als eine alternative Charakteristik, die einen Zustand der Glühkerze angibt, erfasst;
eine Schwellenwertbestimmungseinrichtung, die einen Zustand der Glühkerze bestimmt, durch Vergleichen des Kerzenstroms, der durch die Stromerfassungseinrichtung erfasst wird, mit einem vorbestimmten Schwellenwert; und
eine Ansteuersteuerungseinrichtung, die eine spezifische Stromzufuhrbedingung bestimmt, gemäß den Ergebnissen einer Bestimmung, die durch die Schwellenwertbestimmungseinrichtung vorgenommen wird, um ein spezifisches Ansteuersignal zu übertragen.
Gemäß der ersten Erfindung wird das herkömmliche Verfahren nicht länger durchgeführt, bei dem eine Kerzenspannung, die an eine Glühkerze angelegt wird, und ein Kerzenstrom unter Verwendung, zum Beispiel, eines A/D-Wandlers oder eines Codierers in digitale Daten umgewandelt werden, um einen Widerstand der Glühkerze durch Verarbeiten der digitalen Daten unter Verwendung eines Mikrocomputers zu berechnen, um dadurch eine elektrische Energie zu bestimmen, die der Glühkerze zuzuführen ist. Stattdessen wird gemäß der ersten Erfindung der Zustand einer Glühkerze nur basierend auf den Ergebnissen einer Schwellenwertbestimmung bestimmt, die durch einen Vergleich zwischen einem Kerzenstrom, der durch die Stromerfassungseinrichtung erfasst wird, und einen vorbestimmten Schwellenwert erhalten werden, und dann wird ein Ansteuersignal, das für den Zustand einer einzelnen Glühkerze geeignet ist, ausgewählt. Dementsprechend wird unabhängig von solchen Bedingungen, wie etwa ob ein Niedrigtemperaturstart durchgeführt wird oder nicht, oder ob eine erneute Stromzufuhr durchgeführt wird oder nicht, eine Temperatur sofort einer Temperaturanstiegssteuerung unterzogen und stabilisiert, wobei Schwankungen der Anfangstemperatur beim Start einer Energiezufuhr an die Glühkerze bewältigt werden, ohne dass irgendwelche Probleme, wie etwa ein Übertemperaturanstieg oder ein Überschwingen verursacht werden.
In einer zweiten Erfindung wird ein Widerstand einer Glühkerze in einem Temperaturschwellenwert als ein Widerstandsschwellenwert eingestellt, wobei der Temperaturschwellenwert um eine vorbestimmte Temperatur niedriger als eine Solltemperatur ist, in Temperaturcharakteristika, die einem Widerstand zur Zeit einer Widerstandssättigung entsprechen;
ein Kerzenstrom in dem Widerstandsschwellenwert wird als der vorbestimmte Schwellenwert eingestellt, wobei der Kerzenstrom durch die Stromerfassungseinrichtung erfasst wird;
die Schwellenwertbestimmungseinrichtung bestimmt eine „Aufwärmzeit”, wenn der Kerzenstrom gleich oder größer als der vorbestimmte Schwellenwert ist, und bestimmt eine „Temperaturbeibehaltungszeit”, wenn der Kerzenstrom niedriger als der vorbestimmte Schwellenwert wird; und
die Ansteuersteuerungseinrichtung wählt ein Aufwärmzeitansteuersignal als das spezifische Ansteuersignal während der Aufwärmzeit aus, um eine Aufwärmstromzufuhrsteuerung über eine maximale elektrische Energie durchzuführen, und wählt ein Temperaturbeibehaltungszeitansteuersignal, das gleich einem normalen Ansteuersignal ist, als das spezifische Ansteuersignal während der Temperaturbeibehaltungszeit aus, um eine Temperaturbeibehaltungsstromzufuhrsteuerung zum Unterdrücken einer stabilen Temperaturbeibehaltung durchzuführen, während ein Übertemperaturanstieg bzw. ein übermäßiger Temperaturanstieg unterdrückt wird.
Eine Glühkerze erzeugt Hitze bei einer Zufuhr von Strom, ändert den Widerstand mit der Erhöhung der Temperatur und ändert ebenso den Kerzenstrom umgekehrt proportional zu dem Widerstand. In Abhängigkeit von etwa individuellen Unterschieden der Glühkerze oder Betriebsbedingungen kann die Temperatur, die zu erreichen ist, variieren. Diesbezüglich wird gemäß der zweiten Erfindung bestimmt, ob die tatsächliche Temperatur, die den Zustand einer einzelnen Glühkerze widerspiegelt, den Temperaturschwellenwert, der niedriger als eine Solltemperatur ist, erreicht hat oder nicht. Diese Bestimmung wird sofort dadurch vorgenommen, dass der Schwellenwertbestimmungseinrichtung erlaubt wird, dem Kerzenstrom mit dem vorbestimmten Schwellenwert zu vergleichen, ohne die tatsächliche Temperatur der Glühkerze, die Änderung des Widerstandes oder Ähnliches zu berechnen, gefolgt von einer Bestimmung des spezifischen Ansteuersignals.
Weiterhin wird eine Bestimmung einer „Aufwärmzeit” vorgenommen, bis die Temperatur der Glühkerze den Temperaturzeitschwellenwert erreicht. Somit wird eine maximale elektrische Energie gemäß dem Aufwärmzeitansteuersignal an die Glühkerze zugeführt und somit wird eine Temperatur in einem früheren Stadium erhöht. Dementsprechend wird eine Bestimmung einer „Temperaturbeibehaltungszeit” bei dem Temperaturschwellenwert, der niedriger als die Solltemperatur ist, vorgenommen. Dann wird das Aufwärmzeitansteuersignal zu einem Temperaturbeibehaltungszeitansteuersignal umgeschaltet und somit wird ein Temperaturanstieg zuverlässig unterdrückt.
In einer dritten Erfindung ist die Schwellenwertbestimmungseinrichtung durch eine Vielzahl von Schwellenwertbestimmungseinrichtungen konfiguriert;
die Schwellenwertbestimmungseinrichtung umfasst zumindest eine erste Schwellenwertbestimmungseinrichtung, die eine Schwellenwertbestimmung basierend auf dem vorbestimmten Schwellenwert als ein erster Schwellenwert vornimmt und eine zweite Schwellenwertbestimmungseinrichtung, die eine Schwellenwertbestimmung basierend auf einem normalen Kerzenstrom als ein zweiter Schwellenwert vornimmt, wobei der normale Kerzenstrom zu der Zeit erhalten wird, wenn die Solltemperatur erreicht wurde;
die Schwellenwertbestimmungseinrichtung bestimmt eine „erste Aufwärmzeit”, wenn der Kerzenstrom gleich oder höher als der erste Schwellenwert ist, bestimmt eine „zweite Aufwärmzeit”, wenn der Kerzenstrom niedriger als der erste Schwellenwert aber gleich oder höher als der zweite Schwellenwert ist, und bestimmt eine „Temperaturbeibehaltungszeit”, wenn der Kerzenstrom niedriger als der zweite Schwellenwert wird;
die Ansteuersteuerungseinrichtung wählt während der ersten Aufwärmzeit ein erstes Aufwärmzeitansteuersignal als das spezifische Ansteuersignal aus, um eine Aufwärmstromzufuhrsteuerung über eine maximale elektrische Energie durchzuführen;
die Ansteuersteuerungsschaltung wählt während der zweiten Aufwärmzeit ein zweites Aufwärmzeitansteuersignal als das spezifische Ansteuersignal aus, um eine Stromzufuhrsteuerung über eine elektrische Energie durchzuführen, die niedriger als die maximale elektrische Energie aber höher als das normale Ansteuersignal ist; und
die Ansteuersteuerungseinrichtung wählt während der Temperaturbeibehaltungszeit ein Temperaturbeibehaltungszeitansteuersignal, das gleich dem normalen Ansteuersignal ist, als das spezifische Ansteuersignal aus, um eine Temperaturbeibehaltungsstromzufuhr zum Unterdrücken einer stabilen Temperaturbeibehaltung während eines Unterdrückens eines Übertemperaturanstiegs durchzuführen.
Gemäß der dritten Erfindung, wenn der Kerzenstrom gleich oder größer als der erste Schwellenwert ist, ist die Glühkerze in einem Zustand, in dem der Widerstand ausreichend niedrig ist. Dementsprechend wird ein Übertemperaturanstieg nicht verursacht, wenn Strom mit einer maximalen elektrischen Energie gemäß dem ersten Aufwärmzeitansteuersignal zugeführt wird. Als ein Ergebnis wird die Temperatur der Glühkerze in einem früheren Stadium erhöht. Bis eine Solltemperatur erreicht ist, d. h. die Zeit, wenn die Temperatur der Glühkerze unmittelbar vor dem Erreichen der Solltemperatur ist, wenn der Kerzenstrom niedriger als der erste Schwellenwert aber gleich oder höher als der zweite Schwellenwert ist, wird Strom mit einer elektrischen Energie zugeführt, die niedriger als die maximale elektrische Energie aber höher als die elektrische Energie ist, die zum Beibehalten der Temperatur eines stabilen Zustands notwendig ist, unter Verwendung des zweiten Aufwärmzeitansteuersignals. Somit, während ein Übertemperaturanstieg unterdrückt wird, wird die Solltemperatur in einem viel früheren Stadium erreicht. Wenn der Kerzenstrom gleich oder niedriger als der zweite Schwellenwert wird, gibt es eine hohe Wahrscheinlichkeit, dass die Solltemperatur erreicht wurde, und somit wird eine Temperaturbeibehaltungstromzufuhr durchgeführt, um einen stabilisierten Zustand beizubehalten.
In einer vierten Erfindung umfasst die Schwellenwertbestimmungseinrichtung zumindest eine Spannungsverstärkungseinrichtung, die eine Ausgangsspannung, die durch Durchführen einer Spannungswandlung eines Kerzenstroms, der durch die Stromerfassungseinrichtung erfasst wird, erhalten wird, verstärkt, und einen Komparator, der eine Ausgangsspannung der Spannungsverstärkereinrichtung mit einem Spannungsschwellenwert, der auf eine vorbestimmte Spannung eingestellt ist, vergleicht, um eine High-Side-Ausgabe zu verursachen, wenn die Ausgangsspannung höher als der Spannungsschwellenwert ist, und eine Low-Side-Ausgabe zu veranlassen, wenn die Ausgangsspannung niedriger als der Spannungsschwellenwert ist.
Gemäß der vierten Erfindung wird der vorbestimmte Schwellenwert durch Teilen der Energieversorgungsspannung, der Ansteuerenergieversorgung und der Glühkerzenausgangsspannung gebildet. Somit wird eine Schwellenwertbestimmung mit Bezug auf einen stabilen Spannungsschwellenwert vorgenommen, wobei die Änderung des Kerzenstroms bewältigt wird, die mit der Änderung des Widerstandes der Glühkerze einher geht. Dementsprechend wird die Temperatur der Glühkerze in einem früheren Stadium erhöht und stabilisiert, ohne einen Übertemperaturanstieg, ein Überschwingen, einen unzureichenden Temperaturanstieg oder Ähnliches zu verursachen, auch wenn die Energiezufuhrspannung schwankt.
In einer fünften Erfindung umfasst die Maschine eine Vielzahl von Zylindern, die entsprechende Glühkerzen aufweisen, von denen jede die Stromerfassungseinrichtung umfasst, wobei die Maschine ebenso eine Stromumschalteinrichtung zum Umschalten einer Verbindung zu der Vielzahl von Stromerfassungseinrichtungen aufweist. Gemäß der fünften Erfindung wird eine anvisierte Glühkerze durch die Stromumschalteinrichtung umgeschaltet, um eine Schwellenwertbestimmung bezüglich des Zustandes von jeder Glühkerze basierend auf dem Strom, der durch die Glühkerze fließt, vorzunehmen. Somit werden Stromzufuhrbedingungen in Übereinstimmung mit individuellen Unterschieden optimiert. Als ein Ergebnis werden Probleme, wie etwa ein Übertemperaturanstieg, Überschwingen oder unzureichender Temperaturanstieg eliminiert, wodurch eine Glühkerzenstromzufuhrsteuerungseinheit realisiert wird, die dazu in der Lage ist, eine Temperatur zur Stabilisation in einem früheren Stadium zu erhöhen.
In einer sechsten Erfindung gemäß der ersten und zweiten Erfindung umfasst die Vorrichtung insbesondere:
eine Zeitschwellenwerteinstelleinrichtung, die einen vorbestimmten Zeitschwellenwert gemäß Betriebsbedingungen der Maschine einstellt; und
eine Zeitschwellenwertbestimmungseinrichtung, die eine Zeitschwellenwertbestimmung vornimmt, bei der eine Umschaltzeit, die von dem Zeitpunkt, wenn die Stromzufuhr gestartet wird, bis zu dem Zeitpunkt, wenn ein Umschalten zu einer Temperaturbeibehaltungssteuerung in der Maschine vorgenommen wird, vergangen ist, mit dem vorbestimmten Zeitschwellenwert verglichen wird, um ein ”normales Aufwärmen” zu bestimmen, wenn die Umschaltzeit in einem Bereich des vorbestimmten Zeitschwellenwerts liegt, und ansonsten einen ”Aufwärmfehler” zu bestimmen, wobei die Zeitschwellenwertbestimmung zu jedem Übertragungszyklus des Ansteuersignals vorgenommen wird.
Gemäß der sechsten Erfindung werden der Betrieb und die Effekte, die nachstehend aufgeführt sind, ausgeübt, zusätzlich zu denen, die durch die erste und zweite Erfindung ausgeübt werden, wie vorstehend beschrieben. Speziell wird die Umschaltzeit, die zum Umschalten der Aufwärmsteuerung zu der Temperaturbeibehaltungssteuerung vergangen ist, einer Schwellenwertsbestimmung unterzogen, ohne den tatsächlichen Widerstand der Glühkerze zu berechnen. Ebenso wird eine Bestimmung zu jedem Zyklus des Ansteuersignals vorgenommen. Dementsprechend wird ein Vorhandensein/Nichtvorhandensein einer Fehlfunktion in einem früheren Stadium erfasst, auch während einer anfänglichen Stromzufuhr, bei der der Widerstand der Glühkerze sich drastisch ändert.
Der Kerzenstrom wird durch Umwandeln des Kerzenstroms in eine Spannung unter Verwendung der Stromerfässungseinrichtung erfasst. Der Spannungsschwellenwert wird als ein Spannungsschwellenwert gebildet, der durch Teilen der Energiezufuhrspannung, der Ansteuerspannung, der Glühkerzenausgangsspannung, oder Ähnlichem erhalten wird. Die Ergebnisse des Vergleichs zwischen der Spannung und dem Spannungsschwellenwert werden als die Änderung des Widerstands der Glühkerze erfasst.
In einer siebten Erfindung umfasst die Zeitschwellenwertbestimmungseinrichtung eine maximale Aufwärmzeit und eine minimale Aufwärmzeit als Zeitschwellenwerte. Die Zeitschwellenwertbestimmungseinrichtung bestimmt einen ”Fehler einer übermäßig verlängerten Aufwärmzeit”, wenn die Zeit des Fortsetzens der Aufwärmsteuerung länger als die maximale Aufwärmzeit ist, und bestimmt einen ”Fehler einer übermäßig verkürzten Aufwärmzeit”, wenn die Umschaltzeit kürzer als die minimale Aufwärmzeit ist.
Bei der herkömmlichen Technik, damit eine Fehlfunktion durch Berechnen eines Kerzenwiderstandes erfasst wird, muss das Vorhandensein/Nichtvorhandensein der Fehlfunktion während der Zeit bestimmt werden, wenn die Kerzentemperatur stabil ist, oder geschätzt wird, dass diese stabil ist. In der vorliegenden Erfindung jedoch wird auch wenn die maximale Aufwärmzeit vergangen ist, eine Bestimmung über das Vorhandensein/Nichtvorhandensein der Fehlfunktion innerhalb einer Zeit vervollständigt, die kürzer ist, als in dem Zustand, in dem die Kerzentemperatur bei der herkömmlichen Technik stabil ist.
In dem Zustand zum Beispiel, in dem eine Glühkerze sich verschlechtert hat oder ein Kurzschluss zwischen der Glühkerze und der Energiequelle verursacht wird, was eine unterschiedliche Verdrahtung mit sich bringt, oder in dem Fall, in dem ein Kurzschlussfehler in der Glühkerze verursacht wird, wird sich die Temperatur der Glühkerze nicht erhöhen und somit wird die Aufwärmzeit verlängert. Wenn dementsprechend die maximale Aufwärmzeit überschritten ist, wird ein ”Fehler einer übermäßig verlängerten Aufwärmzeit” unmittelbar bestimmt und somit wird das Auftreten einer Fehlfunktion unmittelbar alarmiert oder eine Stromzufuhr unmittelbar gestoppt. Auf diese Weise wird in einem früheren Stadium verhindert, dass die Maschine durch die Fehlfunktion in der Glühkerzenstromzufuhrsteuerungseinheit nachteilig beeinflusst wird.
Weiterhin, wenn eine Verbindungsunterbrechung in einem Stromversorgungspfad, der eine Glühkerze und einer Energiequelle verbindet, verursacht wird, wird die Aufwärmsteuerung zu der Temperaturbeibehaltungssteuerung in einer recht kurzen Zeit umgeschaltet, gefolgt von einem Bestimmen eines ”Fehlers einer übermäßig verkürzten Aufwärmzeit”. Dementsprechend wird ein Auftreten der Fehlfunktion unmittelbar alarmiert oder eine Stromzufuhr unmittelbar gestoppt, so dass in einem früheren Stadium verhindert wird, dass die Maschine durch die Fehlfunktion in der Glühkerzenstromzufuhrsteuerungseinheit nachteilig beeinflusst wird.
In einer achten Erfindung wird ein Kerzenstrom, der bei einer Temperatur, die um eine vorbestimmte Temperatur niedriger als die Solltemperatur ist, durch die Kerze fließt, als ein erster Spannungsschwellenwert eingestellt;
ein Kerzenstrom, der bei der Solltemperatur durch die Glühkerze fließt, wird als ein zweiter Spannungsschwellenwert eingestellt;
eine ”Neustartzeit”-Bestimmung wird für die Bestimmung eines ”normalen Aufwärmens” vorgenommen, wenn der Kerzenstrom gleich oder höher als der zweite Spannungsschwellenwert ist, auch wenn die Umschaltzeit gleich oder kleiner als der vorbestimmte Zeitschwellenwert ist; und
eine ”Kurzschlussfehler”-Bestimmung wird für die Bestimmung eines ”Aufwärmfehlers” vorgenommen, wenn die Umschaltzeit gleich oder kleiner als der vorbestimmte Schwellenwert ist und der Kerzenstrom niedriger als der Spannungsschwellenwert ist.
Gemäß der achten Erfindung wird die Aufwärmsteuerung zu der Temperaturbeibehaltungssteuerung umgeschaltet, bevor eine Glühkerze eine vorbestimmte Solltemperatur erreicht. Somit ist es unwahrscheinlich, dass die Glühkerze zerbricht, z. B. durch einen möglichen Übertemperaturanstieg, wobei eine Fehlfunktionserfassung der Glühkerze ermöglicht wird. Zusätzlich, wenn eine Stromzufuhr an die Glühkerze gestartet wird, dann gestoppt und dann unmittelbar wieder aufgenommen wird, wird die Temperatur der Glühkerze in einem gewissen Ausmaß erhöht. Somit kann in dem Fall eines Neustarts in einer beträchtlich kurzen Zeit von dem Zeitpunkt, wenn eine Stromzufuhr gestoppt wird, die Zeitschwellenwertbestimmungseinrichtung einen ”Fehler einer übermäßig verkürzten Aufwärmzeit” bestimmen. Diesbezüglich passiert gemäß der achten Erfindung Strom die Glühkerze zur Zeit des Neustarts und die Spannung wird gleich oder höher als der zweite Spannungsschwellenwert. Dementsprechend wird eine ”Neustartzeit”-Bestimmung vorgenommen, ohne fälschlicherweise eine ”Verbindungsunterbrechungsfehler”-Bestimmung vorzunehmen, wodurch die Temperaturbeibehaltungssteuerung kontinuierlich durchgeführt wird.
Andererseits, wenn ein Verbindungsunterbrechungsfehler verursacht wird, passiert kein Strom die Glühkerze und somit wird die Spannung niedriger als der zweite Spannungsschwellenwert. Dementsprechend wird sofort eine ”Verbindungsunterbrechungsfehler”-Bestimmung vorgenommen, gefolgt von einer unmittelbaren Alarmierung betreffend das Auftreten einer Fehlfunktion oder eines Stoppens einer Stromzufuhr. Somit wird in einem früheren Stadium verhindert, dass die Maschine durch die Fehlfunktion in der Glühkerzenstromzufuhrsteuerungseinheit nachteilig beeinflusst wird. Weiterhin kann unter Verwendung der Informationen von der Betriebsbedingungserfassungseinrichtung, wobei die Informationen in die elektrische Steuerungseinheit eingegeben werden, die Genauigkeit beim Vornehmen einer Bestimmung eines ”Verbindungsunterbrechungsfehlers” oder einer ”Neustartzeit” verbessert werden. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine ”Neustartzeit” oder ein ”Verbindungsunterbrechungsfehler” zuverlässig erfasst, wobei eine Unterscheidung zwischen diesen vorgenommen wird, wodurch die Zuverlässigkeit des Glühkerzenfehlfunktionserfassungssystems verbessert wird.
In einer neunten Erfindung sind die Zeitschwellenwerteinstelleinrichtung und die Zeitschwellenwertbestimmungseinrichtung auf Seiten der elektronischen Steuerungseinheit bereitgestellt;
die Stromschwellenwertbestimmungseinrichtung ist auf Seiten der Glühkerzenstromzufuhrsteuerungseinheit bereitgestellt;
ein Unter-Aufwärmen-Signal als ein Selbstdiagnosesignal wird von der Glühkerzenstromzufuhrsteuerungseinheit an die elektronische Steuerungseinheit übertragen, wenn die ”Aufwärmzeit”-Bestimmung durch die Stromschwellenwertbestimmungseinrichtung vorgenommen wird, und wenn die ”Temperaturbeibehaltungszeit”-Bestimmung durch die Stromschwellenwertbestimmungseinrichtung vorgenommen wird, wird das Unter-Aufwärmen-Signal gestoppt; und
die Zeitschwellenwertbestimmungseinrichtung spezifiziert die Umschaltzeit gemäß dem Vorhandensein/Nichtvorhandensein des Unter-Aufwärmen-Signals.
Gemäß der neunten Erfindung ist die Zeitschwellenwertbestimmungseinrichtung auf Seiten der Maschinensteuerung bereitgestellt, um viel mehr Informationen zu nutzen, die die Betriebsbedingungen angeben, wie etwa eine Außentemperatur, eine Energiezufuhrspannung, ein Vorhandensein/Nichtvorhandensein einer erneuten Stromzufuhr. Dementsprechend kann der Zeitschwellenwert, der für die Betriebsbedingungen der Maschine geeignet ist, ausgewählt werden und somit wird die Zuverlässigkeit des Glühkerzenfehlfunktionserfassungssystems weiter verbessert. Die Daten, die zwischen der elektronischen Steuerungseinheit und einer Glühkerzenstromzufuhrsteuerungseinheit übertragen/empfangen werden, umfassen nur ein Ansteuersignal und ein Selbstdiagnosesignal. Dementsprechend wird das herkömmliche Verfahren nicht länger durchgeführt, bei dem analoge Daten, wie etwa von Strom oder Spannung, für eine Übertragung in digitale Daten umgewandelt werden. Auf diese Weise ist es nicht notwendig, eine teure Kommunikationseinrichtung bereitzustellen, die zu einer Hochgeschwindigkeitskommunikation fähig ist, wodurch ein Glühkerzenfehlfunktionserfassungssystem mit einer einfachen Konfiguration und einer hohen Zuverlässigkeit realisiert wird.
In einer zehnten Erfindung erlaubt die elektronische Steuerungseinheit der Maschine nicht, ein Anlassen der Maschine durchzuführen, wenn das Unter-Aufwärmen-Signal erfasst wird. Gemäß der zehnten Erfindung wird ein Anlassen während der Aufwärmsteuerung verhindert. Somit wird ein Anlassen während der Aufwärmsteuerung, unter der ein hoher Anlaufstrom fließt, nicht durchgeführt. Deshalb wird die Energiequellenkapazität nicht sofort und drastisch verringert und somit wird eine Fehlfunktion einer Glühkerzenstromzufuhrsteuerungseinheit in einem stabilen Zustand erfasst. Dementsprechend wird eine fehlerhafte Bestimmung verhindert, die ansonsten aufgrund der Verringerung der Energiequellenkapazität vorgenommen werden würde, was zu einer Verbesserung der Zuverlässigkeit des Glühkerzenfehlfunktionserfassungssystems führt. Zusätzlich wird die Aufwärmgeschwindigkeit nicht reduziert, welche ansonsten aufgrund des Anlassens, gleichzeitig mit der Aufwärmsteuerung, reduziert werden würde, was zu einem Temperaturanstieg der Glühkerze in einem früheren Stadium führt.
In einer elften Erfindung wird ein Anlassen nach einer Mitteilung einer Fehlfunktion erlaubt, wenn die Aufwärmsteuerung innerhalb einer vorbestimmten Zeit nicht vollendet wird, und wenn eine Bestimmung eines ”Fehler einer übermäßig verlängerten Aufwärmzeit” durch die Zeitschwellenwertbestimmungseinrichtung vorgenommen wird. Gemäß der elften Erfindung wird ein Fahren in einer Weise einer Notfallevakuierung erlaubt, um zu verhindern, dass ein Maschinenstarten deaktiviert wird, wenn eine Fehlfunktion erfasst wird. Somit kann eine Warnung bezüglich einer Fehlfunktion der Glühkerze an den Benutzer gegeben werden, um die Aufmerksamkeit des Benutzers auf das frühe Auswechseln von Teilen zu richten.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
In den anhängigen Zeichnungen zeigen:
1 ein schematisches Diagramm, das eine Glühkerzenstromzufuhrsteuerungseinheit bezüglich eines ersten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung darstellt;
2 eine schematische Querschnittsansicht, die eine in dem ersten Ausführungsbeispiel verwendete Glühkerze darstellt;
3 ein Ablaufdiagramm, das einen Steuerungsprozess für die Glühkerzenstromzufuhrsteuerungseinheit bezüglich des ersten Ausführungsbeispiels darstellt;
4A ein schematisches Diagramm, das Widerstandskomponenten zum Erklären eines Problems einer keramischen Glühkerze darstellt;
4B ein charakteristisches Diagramm, das Widerstandscharakteristika beim Start einer Stromzufuhr zum Erklären eines Problems einer keramischen Glühkerze darstellt;
5A ein Temperaturcharakteristikdiagramm für einen Widerstand in einer Widerstandssättigungszeit, das einen Prozess des Bestimmens eines vorbestimmten Schwellenwerts, der durch eine Schwellenwertbestimmungseinrichtung der Glühkerzenstromzufuhrsteuerungseinheit verwendet wird, darstellt.
5B ein charakteristisches Diagramm, das die Effekte des vorliegenden Ausführungsbeispiels zusammen mit einem vergleichendem Beispiel darstellt;
6 ein erläuterndes Diagramm, das einen Umriss eines Stromzufuhrsteuerungsprozesses der Glühkerzenstromzufuhrsteuerungseinheit bezüglich des ersten Ausführungsbeispieles darstellt;
7 ein erläuterndes Diagramm, das einen Umriss eines Stromzufuhrsteuerungsverfahrens in einer Glühkerzenstromzufuhrsteuerungseinheit der herkömmlichen Technik als ein vergleichendes Beispiel darstellt, und dessen Probleme darstellt;
8 ein schematisches Diagramm, das eine Glühkerzenstromzufuhrsteuerungseinheit bezüglich eines zweiten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung darstellt;
9 ein Ablaufdiagramm, das einen Steuerungsprozess für die Glühkerzenstromzufuhrsteuerungseinheit bezüglich des zweiten Ausführungsbeispiels darstellt;
10 ein erläuterndes Diagramm, das den Betrieb und die Effekte der Glühkerzenstromzufuhrsteuerungseinheit bezüglich des zweiten Ausführungsbeispiels darstellt;
11 ein schematisches Diagramm, das die Glühkerzenstromzufuhrsteuerungseinheit bezüglich eines dritten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung darstellt;
12 ein schematisches Diagramm, das eine Glühkerzenstromzufuhrsteuerungseinheit bezüglich eines vierten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung darstellt;
13 ein Ablaufdiagramm, das ein Stromzufuhrsteuerungsverfahren für eine Glühkerze, das für ein Glühkerzenfehlfunktionserfassungssystem verwendet wird, in dem vierten Ausführungsbeispiel darstellt;
14 ein Ablaufdiagramm, dass einen Fehlfunktionsbestimmungsprozess, der für das Glühkerzenfehlfunktionsbestimmungssystem in dem vierten Ausführungsbeispiel verwendet wird, darstellt;
15 ein erläuterndes Diagramm, das einen Umriss des Fehlfunktionsbestimmungsprozesses, der für das Glühkerzenfehlfunktionserfassungssystem in dem vierten Ausführungsbeispiel verwendet wird, darstellt;
16 ein schematisches Diagramm, das eine Glühkerzenstromzufuhrsteuerungseinheit in einem fünften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt;
17 ein Ablaufdiagramm, das einen Stromzufuhrsteuerungsprozess für eine Glühkerze zur Verwendung in einem Glühkerzenfehlfunktionserfassungssystem in dem fünften Ausführungsbeispiel darstellt;
18 ein Ablaufdiagramm, das einen Fehlfunktionsbestimmungsprozess zur Verwendung in dem Glühkerzenfehlfunktionserfassungssystem des fünften Ausführungsbeispiels darstellt;
19 ein erläuterndes Diagramm, das die Effekte der Fehlfunktionserfassungseinheit für eine Glühkerze in einem fünften Ausführungsbeispiel darstellt; und
20 ein schematisches Diagramm, das ein Glühkerzenfehlfunktionserfassungssystem in einem sechsten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG VON BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELEN
Mit Bezug auf die anhängigen Zeichnungen wird nachstehend eine Steuerungsvorrichtung für eine Dieselbrennkraftmaschine, die mit Glühkerzenstromzufuhrsteuerungsfunktionen und Glühkerzenfehlfunktionserfassungsfunktionen bereitgestellt ist, mit Bezug auf verschiedene Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Wie in 12 gezeigt ist, ist ein Glühkerzenfehlfunktionserfassungssystem 6 durch eine Glühkerze 1, eine Glühkerzenstromzufuhrsteuerungseinheit (GCU) 2, einer elektronischen Steuerungseinheit (ECU) 3 und eine Betriebsbedingungserfassungseinrichtung 4 konfiguriert.
(1. Ausführungsbeispiel)
Bezugnehmend auf 1 bis 7 wird nachstehend eine Steuerungsvorrichtung für eine Dieselbrennkraftmaschine, die mit einer Glühkerzenstromzufuhreinheit versehen ist, bezüglich eines ersten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Eine in 1 gezeigte Steuerungsvorrichtung umfasst eine Glühkerze 1, eine Glühkerzenstromzufuhrsteuerungseinheit (GCU) 2, eine Maschinensteuerungseinheit (ECU) 3 und eine Maschinenbetriebsbedingungserfassungseinrichtung 4. Von diesen Komponenten umfasst die Glühkerzenstromzufuhrsteuerungseinheit 2 zumindest eine Ansteuersteuerungseinheit (DCU) 20, eine Ansteuereinheit (DRV) 21, eine Stromerfassungseinrichtung (R_sense) 22, eine Spannungsverstärkungseinrichtung (OP) 23 und einen Komparator (CP₁) 24, der als eine Schwellenwertbestimmungseinrichtung bereitgestellt ist.
Mit dieser Konfiguration steuert die Glühkerzenstromzufuhrsteuerungseinheit 2 eine Stromzufuhr an die Glühkerze 1, die für jeden Zylinder einer Dieselbrennkraftmaschine 5, die nicht gezeigt ist, bereitgestellt ist. Die Glühkerzenstromzufuhrsteuerungseinheit 2 schaltet ein Umschaltelement 210 an/aus, das an der Ansteuereinheit 21 bereitgestellt ist, gemäß einem spezifischen Ansteuersignal ISI, basierend auf den Informationen, die Betriebsbedingungen angeben, um dadurch eine Stromzufuhr an die Glühkerze 1 von einer Ansteuerenergieversorgung BATT zu steuern. Die Operationsbedingungen, wie etwa eine Maschinenwassertemperatur TW, eine Maschinendrehzahl NE, eine Batteriespannung +B und eine Drosselstellung SL werden durch die Maschinenbetriebsbedingungserfassungseinrichtung 4 erfasst. Ein spezifisches Ansteuersignal ISI wird durch die Ansteuersteuerungseinheit 20 gemäß einem normalen Ansteuersignal SI, das von der Maschinensteuerungseinheit 3 übertragen wird, und der Änderung eines spezifischen Widerstandes der Glühkerze 1 bestimmt.
In der Maschinensteuerungseinheit 3 wird eine Solltemperatur der Glühkerze 1, die für die Betriebsbedingungen der Dieselbrennkraftmaschine 5 geeignet sind, eingestellt. Ebenso wird in der Maschinensteuerungseinheit 3 das normale Ansteuersignal SI als ein normales Ansteuersignal übertragen, so dass eine elektrische Energie zum Erreichen der Solltemperatur in einem normalen Zustand zugeführt wird.
Die Ansteuersteuerungseinheit 20 empfängt ein Ansteuersignal SI, das von der Maschinensteuerungseinheit übertragen wird, und überträgt ein spezifisches Ansteuersignal ISI, das für den Zustand der Glühkerze 1 geeignet ist, an die Ansteuersteuerungseinheit 21 basierend auf den Ergebnissen einer Bestimmung, die von der Schwellenwertbestimmungseinrichtung hergeleitet wird. Ebenso überträgt die Ansteuersteuerungseinheit 20 ein Selbstdiagnosesignal DI an die ECU 3.
Die Ansteuereinheit 21 ist mit einem Halbleiterumschaltelement 210, wie etwa einem MOSFET oder IGBT, als Schalteinrichtung bereitgestellt. Das Umschalt- bzw. Schaltelement 210 wird gemäß dem spezifischen Ansteuersignal ISI, das von der Ansteuersteuerungseinheit 20 übertragen wird, an-/aus-geschalten, um den Strom, der von der Ansteuer- bzw. Antriebsenergieversorgung BATT an die Glühkerze 1 zugeführt wird, zu steuern.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird ein Kerzenstrom I_GL, der durch die Glühkerze 1 fließt, als eine alternative Charakteristik eines Widerstandes R_GL der Glühkerze 1 erfasst. Dazu ist ein Shuntwiderstand 22 als eine Stromerfassungseinrichtung 22 zwischen der Ansteuerenergieversorgung BATT und der Glühkerze 1 bereitgestellt, während als die Spannungsverstärkungseinrichtung 23 ein Operationsverstärker 23 verwendet wird, um die Potenzialdifferenz zwischen beiden Enden des Shuntwiderstandes zu verstärken.
Der Shuntwiderstand 22 ist ein Hochgenauigkeitswiderstand mit einem vergleichsweise niedrigen Widerstand (zum Beispiel 0,01 Ω), der aufgrund einer Änderung der Temperatur wenig variiert.
Der Komparator 23 verstärkt die Potenzialdifferenz zwischen beiden Enden des Shuntwiderstandes 22 und gibt diese aus. Da der Widerstand des Shuntwiderstandes 22 konstant ist, ist eine Ausgangsspannung V_I des Komparators 23 proportional zu dem Kerzenstrom I_GL, der durch die Glühkerze 1 fließt. Somit wird der Kerzenstrom I_GL erfasst.
Die Kerzenspannung V_GL, die an die Glühkerze 1 angelegt wird, und der Kerzenstrom I_GL werden unter Verwendung von zum Beispiel einem A/D-Wandler oder einem Kodierer in digitale Daten umgewandelt. Dann werden die digitalen Daten unter Verwendung eines Mikrocomputers verarbeitet, um den Widerstand R_GL der Glühkerze 1 zu berechnen. In einer Glühkerzenstromzufuhrsteuerungsvorrichtung der herkömmlichen Technik, wird solch eine Verarbeitung allgemein durchgeführt, um einen Widerstand der Glühkerze 1 zu berechnen und eine elektrische Energie einer Stromzufuhr für die Glühkerze 1 zu bestimmen.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird das herkömmliche Verfahren jedoch nicht länger durchgeführt, bei dem die Kerzenspannung V_GL und der Kerzenstrom I_GL verarbeitet werden, um den Widerstand R_GL zu berechnen, und die Ansteuerbedingungen der Glühkerze 1 gemäß dem Widerstand R_GL bestimmt werden. Stattdessen wird in den vorliegenden Ausführungsbeispiel die Ausgangsspannung V_I des Komparators 23 in einen nicht invertierenden Eingang (V+) des Komparators 24 eingegeben, der als eine Schwellenwertbestimmungseinrichtung bereitgestellt ist, um eine Schwellenwertbestimmung des Stroms I_GL vorzunehmen, der durch die Glühkerze 1 fließt, unter Verwendung einer analogen Logik zum direkten Vergleichen des nicht invertierenden Eingangs (V+) mit einem Spannungsschwellenwert V_REF1, der in einen invertierten Eingang (V–) des Komparators 24 eingegeben wird.
In den Komparator 24 wird der Spannungsschwellenwert V_REF1 als ein vorbestimmter Schwellenwert eingegeben, der eine Spannung ist, die durch Spannungsteilerwiderstände 27 und 28 geteilt wird, die zwischen der Batteriespannung +B und Masse GND angeschlossen sind und jeweils einen vorbestimmten Widerstand aufweisen.
Alternativ kann eine Spannungsreferenz V_REF eingegeben werden, die zum Beispiel durch Teilen der Kerzenspannung V_GL, die an die Glühkerze 1 angelegt wird, einer konstanten Spannungsquelle V_CC oder der Ansteuerspannung BATT erhalten wird.
Wenn die Ausgangsspannung V_I, die in den nicht invertierenden Eingang (V+) des Komparators 24, eingegeben wird, gleich oder größer als der Spannungsschwellwert V_REF, der in den invertierenden Eingang (V–) eingegeben wird, ist, wird eine Bestimmungsausgabe V_OUT zu einer H_I-Ausgabe (high-side-Ausgabe). Wenn die Ausgangsspannung V_I, die in den invertierenden Eingang (V+) eingegeben wird, niedriger als die invertierende Eingabe (V–) wird, wird die Bestimmungsausgabe V_OUT zu einer L₀-Ausgabe (low-side-Ausgabe).
Dementsprechend, wenn der Widerstand R_GL der Glühkerze niedrig ist und somit ein großer Kerzenstrom I_GL fließt, wird die Bestimmungsausgabe V_OUT zu einer H_I-Ausgabe.
Ebenso, wenn der Widerstand R_GL der Glühkerze 1 zu einem gewissen Ausmaß hoch ist, wird der Kerzenstrom I_GL zu einem gewissen Ausmaß niedrig. Somit wird die Ausgangsspannung V_I, die proportional zu dem Kerzenstrom I_GL ist, niedriger als der Spannungsschwellenwert V_REF1 und die Bestimmungsausgabe V_OUT wird zu einer L₀-Ausgabe.
Die Bestimmungsausgabe V_OUT wird die Ansteuersteuerungseinheit 20 eingegeben, um als eine Referenz zum Auswählen eines spezifischen Ansteuersignals ISI, das für den Widerstand R_GL der Glühkerze 1 geeignet ist, zu dienen. Somit wird gemäß einem Stromzufuhrsteuerungsprozess, der später beschrieben wird, eine Stromzufuhrsteuerungsbedingung, die für den spezifischen Zustand der Glühkerze geeignet ist, ausgewählt, basierend auf dem Ansteuersignal SI, das durch die ECU 3 in Abhängigkeit der Betriebsbedingungen berechnet wird, wodurch eine Stromzufuhrsteuerung durchgeführt wird.
In einer Anfangsperiode einer Stromzufuhr ist der Widerstand R_GL der Glühkerze 1 niedrig und somit fließt ein großer Kerzenstrom I_GL durch die Glühkerze, während die Ausgangsspannung V_I des Komparators 23 zu einem großen Wert wird.
In diesem Fall wird die Bestimmungsausgabe V_OUT zu einer H₁-Ausgabe und somit wird bestimmt, dass die Glühkerze 1 in einem Zustand ist, in dem der Kerzenstrom I_GL groß ist und der Widerstand R_GL der Glühkerze 1 ausreichend niedrig ist. Somit wird eine offene Steuerung D₀ hinsichtlich eines spezifischen Ansteuersignals ISI ausgewählt, um eine Stromzufuhr an die Glühkerze 1 über eine gesamte Periode durchzuführen. Unterdessen wird das Umschaltelement 210 über die gesamte Periode für den Ansteuerzyklus des normalen Ansteuersignals SI geschlossen. Somit wird zum Beispiel eine Stromzufuhr zum Durchführen einer Aufwärmzeitstromzufuhrsteuerung hinsichtlich eines Aufwärmansteuersignals bei einer relativen Einschaltdauer von 100% oder nahe dazu durchgeführt, um einer Glühkerze 1 eine maximale elektrische Energie zuzuführen, wodurch die Temperatur der Glühkerze 1 in einem früheren Stadium erhöht wird.
Wenn Strom an die Glühkerze 1 zugeführt wird, erhöht sich die Temperatur der Glühkerze 1 und ebenso wird der Widerstand R_GL hoch. Umgekehrt proportional dazu wird der Kerzenstrom I_GL schrittweise verringert und somit wird eine Ausgabe V_OUT1 zu einer L_O-Ausgabe. In diesem Zustand wird der Kerzenwiderstand R_GL gleich oder höher als der vorbestimmte Wert, was zu einer Bestimmung führt, dass die Temperatur in dem Prozess des Erhöhens ist, und somit um einen vorbestimmten Wert niedriger als die Solltemperatur ist. Dementsprechend wird eine Temperaturbeibehaltungszeitansteuersignal D1 hinsichtlich eines spezifischen Ansteuersignals ISI ausgewählt, um eine Temperaturbeibehaltungsstromzufuhrsteuerung durchzuführen. Unter dieser Steuerung wird Strom an die Glühkerze 1 bei einer vorbestimmten relativen Einschaltdauer, die gleich zu der des normalen Ansteuersignals SI ist, zugeführt, das gemäß den Betriebszuständen der ECU 3 ausgewählt wurde.
Mit dem Temperaturbeibehaltungszeitansteuersignal D₁ wird Strom bei der relativen Einschaltdauer, die gleich der des normalen Ansteuersignals SI ist zugeführt, bevor die Temperatur der Glühkerze 1 die Solltemperatur erreicht. Somit, während ein Übertemperaturanstieg unterdrückt wird, wird die Temperatur der Glühkerze 1 auf die Solltemperatur erhöht.
Die Glühkerze 1 erzeugt Hitze, während sie mit Strom versorgt wird. Wenn die Temperatur sich erhöht, ändert sich der Widerstand R_GL drastisch und ändert sich ebenso der Kerzenstrom I_GL drastisch umgekehrt proportional zu dem Widerstand R_GL. Unterdessen ändert sich der Zustand der Glühkerze 1 in Abhängigkeit von etwa individuellen Unterschieden der Glühkerze 1, einer Außentemperatur und den Betriebsbedingungen. In dieser Hinsicht wird in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die Ausgangsspannung V_I der Stromerfassungseinrichtung, die umgekehrt proportional zu dem Kerzenstrom I_GL ist, direkt mit dem Schwellenwert V_REF1 mithilfe des Komparators 23, der als eine Schwellenwertbestimmungseinrichtung bereits eingestellt ist, verglichen. Unter Verwendung von nur den Ergebnissen der Bestimmung, die sich aus dem direkten Vergleich ergeben, wird ein spezifisches Ansteuersignal ISI ausgewählt und somit ist die Betriebslast gering. Somit wird ein spezifisches Ansteuersignal ISI, das für den Zustand der Glühkerze 1 geeignet ist, ausgewählt, um eine Stromzufuhrsteuerung durchzuführen, ohne eine Verzögerung zu verursachen, auch wenn die Betriebseinrichtung, die auf Seiten der Glühkerzenstromzufuhrsteuerungseinheit 2 bereit gestellt ist, ein kleiner Mikrocomputer oder eine dedizierte IC ist.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird der Widerstand R_GL der Glühkerze 1 auf einen Widerstandsschwellenwert R_REF bei einem Temperaturschwellenwert TMP_REF eingestellt, der um eine vorbestimmte Temperatur niedriger als eine Solltemperatur ist. Weiterhin wird der Kerzenstrom I_GL, der durch die Stromerfassungseinrichtung 22 bei dem Widerstandsschwellenwert R_REF erfasst wird, einer Spannungsumwandlung unterzogen, um die umgewandelte Ausgangsspannung V_I als den vorbestimmten Schwellenwert V_REF zu verwenden. Wenn der Kerzenstrom I_GL gleich oder größer als der vorbestimmte Schwellenwert V_REF ist, nimmt der Komparator 23, der als eine Schwellenwertbestimmungseinrichtung bereitgestellt ist, eine ”Aufwärmzeit”-Bestimmung vor, und wenn diese niedriger als der vorbestimmte Schwellenwert V_REF wird, nimmt dieser eine ”Temperaturbeibehaltungszeit”-Bestimmung vor. In der Aufwärmzeit wählt die Ansteuersteuerungseinheit 20 ein Aufwärmzeitansteuersignal D₀ als ein spezifisches Ansteuersignal ISI aus, um eine Stromzufuhrsteuerung mit einer maximalen elektrischen Energie durchzuführen, und wählt in der Temperaturbeibehaltungszeit ein Temperaturbeibehaltungszeitansteuersignal D₁, das gleich dem normalen Ansteuersignal SI ist, als ein spezifisches Ansteuersignal ISI aus, um eine Temperaturbeibehaltungsstromzufuhrsteuerung durchzuführen, unter der verhindert wird, dass eine stabile Temperatur beibehalten wird, während ein Übertemperaturanstieg unterdrückt wird.
Das vorliegende Ausführungsbeispiel veranschaulicht, dass ein spezifisches Ansteuersignal ISI in der Ansteuersteuerungseinheit 20 erzeugt wird. Alternativ kann es jedoch so konfiguriert sein, dass die Bestimmungsausgabe V_OUT1 als ein Selbstdiagnosesignal DI an die ECU 3 übertragen wird. In diesem Fall kann auf Seiten der ECU 3 ein normales SI in ein spezifisches Ansteuersignal ISI umgewandelt werden, zum Übertragen an die Glühkerzenstromzufuhrsteuerungseinheit 2.
Mit dieser Konfiguration muss das herkömmliche Verfahren nicht länger durchgeführt werden, bei dem der Strom I_GL und die Kerzenspannung V_GL A/D-gewandelt werden, zur Übertragung auf die Seite der ECU 3 über eine serielle Datenkommunikation, so dass der Widerstand R_GL berechnet wird. Stattdessen werden mit dieser Konfiguration nur die Ergebnisse der Schwellenwertbestimmung über den Zustand der Glühkerze 1 übertragen. Dementsprechend, wenn ein spezifisches Ansteuersignal ISI auf Seiten der ECU 3 erzeugt wird, ist die erforderliche Menge an Daten klein und somit wird für die Kommunikation und Verarbeitung keine lange Zeit benötigt, was die Möglichkeit des Verursachens eines Versatzes zwischen Kommunikationszeitpunkten eliminiert.
Mit Bezug auf 2 wird nachstehend ein Umriss der Glühkerze 1 beschrieben. Die Glühkerze 1 ist durch einen Wärmeerzeugungsabschnitt 100, einen Stromzufuhrabschnitt 11 und einen Gehäuseabschnitt 12 konfiguriert.
Der Wärmeerzeugungsabschnitt 100 wird durch Einbetten eines Heizelements 10 in eine keramische Halterung 101 erhalten. Das Heizelement 10 besteht aus einer elektrisch leitfähigen Keramik (zum Beispiel einem Keramikwiderstand, der zusätzlich zu der Hauptkomponente von Wolframkarbit zum Beispiel Siliziumnitrid enthält), der Hitze erzeugt, wenn Strom zugeführt wird. Die keramische Halterung 101 besteht aus einer isolierenden Keramik (zum Beispiel einem Keramikisolator, der zusätzlich zu der Hauptkomponente von Siliziumnitrid zum Beispiel Molybdensilizid enthält). Dann werden über Drähte 114 und 123, die entsprechend aus elektrisch leitfähigem Metall, wie etwa Wolfram bestehen, Anschlüsse 113 und 122 mit dem Heizelement 100 verbunden.
Der Anschluss 113, d. h. eine Eingangsseite, ist über eine Metallverbindungsklammer 112 mit einem Spitzenende eines Zwischenachsabschnitts 110, der aus Metall besteht und den Stromzufuhrabschnitt 11 konfiguriert, verbunden. Der Zwischenachsabschnitt 110 besitzt eine Basisendseite, an dem ein Verbindungsabschnitt 111 gebildet ist, um eine Verbindung zu der externen Glühkerzenstromzufuhrsteuerungseinheit 2 herzustellen.
Der Anschluss 122, d. h. eine Erdungsseite, ist mit einem zylindrischen Abschnitt 124 an einem oberen Ende, das aus einem elektrisch leitfähigen wärmebeständigen Material besteht, verbunden. Längs des Umfangs des zylindrischen Abschnitts 124 ist eine zylindrisch geformte Metallgehäusebasis 120 des Gehäuseabschnitts 12 zur Abdeckung bereitgestellt. Die Gehäusebasis 120 besitzt einen äußeren Umfang, der mit einem Gewindeabschnitt 121 versehen ist, zur Befestigung an einer Brennkammer 5 einer Brennkraftmaschine.
Der Heizabschnitt 10 auf Seiten des Spitzenendes ist an einer vorbestimmten Position der Brennkammer angebracht. Der Anschluss 122 auf der Erdungsseite ist an der Brennkammer 5 über die Gehäusebasis 120 elektrisch geerdet.
Bezug nehmend auf 3 wird nachstehend ein Steuerungsprozess für die Glühkerzenstromzufuhrsteuerungseinheit gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel beschrieben. Wenn eine Energie eingeschalten wird, um eine Stromzufuhr zu der Glühkerze 1 zu starten, wird eine Stromzufuhrsteuerung der Glühkerzenstromzufuhrsteuerungseinheit 2 gestartet. Die momentane Steuerung wird für jeden Zyklus des normalen Ansteuersignals SI wiederholt. Bei Schritt S100, der ein Ansteuersignalübertragenbestimmungsprozess ist, wird eine Bestimmung vorgenommen, bezüglich des Vorhandenseins/Nichtvorhandenseins eines PWM-Signals als ein normales Ansteuersignal SI, das von der ECU 3 an die Glühkerzenstromzufuhrsteuerungseinheit 2 übertragen wird.
Wenn ein PWM-Signal als ein normales Ansteuersignal SI bei Schritt S100 erfasst wird, wird eine ”Ja”-Bestimmung vorgenommen und die Steuerung geht über zu Schritt S110, der ein Stromzuführprozess ist. Wenn ein PWM-Signal als ein normales Ansteuersignal SI in Schritt 100 nicht erfasst wird, wird eine ”Nein”-Bestimmung vorgenommen. Dann wird die Ausgabe gestoppt und die Schleife wird bis zum nächsten Mal, wenn ein PWM-Signal als ein normales Ansteuersignal SI erfasst wird, wiederholt.
Bei Schritt S110 des Stromzufuhrprozesses wird eine Stromzufuhr an die Glühkerze 1 gestartet. Bei Schritt S130, der ein Schwellenwertbestimmungsprozess ist, wird die Ausgangsspannung V_I direkt mit dem Spannungsschwellenwert V_REF verglichen. Die Ausgangsspannung V_I entspricht dem Kerzenstrom I_GL, der durch die Stromerfassungseinrichtung 22 erfasst wird und durch die Spannungsverstärkereinrichtung 23 verstärkt wird. Der Spannungsschwellenwert V_REF wird in den Komparator 24 eingegeben, der als eine Schwellenwertbestimmungseinrichtung bereitgestellt ist. Als ein Ergebnis des Vergleichs, wenn die Ausgangsspannung V_I gleich oder größer als der Spannungsschwellenwert V_REF ist, wird die Bestimmungsausgabe V_OUT zu einer H_I-Ausgabe, um eine ”Ja”-Bestimmung zu erhalten, die eine ”Aufwärmzeit” angibt, und die Steuerung geht über zu Schritt S140. Wenn die Ausgangsspannung V_I niedriger als der Spannungsschwellenwert V_REF wird, wird die Bestimmungsausgabe V_OUT zu einer L_O-Ausgabe, um eine ”Nein”-Bestimmung zu erhalten, die eine ”Temperaturbeibehaltungszeit” angibt, und die Verarbeitung geht über zu Schritt S141.
Bei Schritt S140, der ein Aufwärmzeitstromzufuhrprozess ist, wird ein Aufwärmzeitansteuersignal D₀ als ein spezifisches Ansteuersignal ISI ausgewählt (Duty = D₀), um eine Stromzufuhrsteuerung bei einer relativen Einschaltdauer von 100% oder nahe dazu durchzuführen, so dass eine maximale elektrische Energie zugeführt wird. Somit wird Strom an die Glühkerze 1 mit einer maximalen elektrischen Energie zugeführt und dann kehrt die Steuerung zurück zu Schritt S100.
Bei Schritt S141, der ein Temperaturbeibehaltungszeitstromzufuhrprozess ist, wird ein Ansteuersignal D₁, das eine relative Einschaltdauer aufweist, die gleich einem normalen Ansteuersignal SI ist, als ein spezifisches Ansteuersignal ISI ausgewählt (Duty = D₁), um die Solltemperatur, die durch die ECU 3 gemäß den Betriebsbedingungen berechnet wird, beizubehalten. Somit wird unter einer PWM-Steuerung Strom an die Glühkerze 1 zugeführt und dann kehrt die Steuerung zurück zu Schritt S100.
Bei Schritt S130 des Schwellenwertbestimmungsprozesses wird das Aufwärmzeitansteuersignal D₀ zum Zuführen einer maximalen elektrischen Energie in das Temperaturbeibehaltungszeitansteuersignal D₁ zum Beibehalten einer Solltemperatur umgeschaltet, vor einem Erreichen der Solltemperatur durch die Glühkerze 1, um dadurch einen Übertemperaturanstieg zu unterdrücken.
Der Stromzufuhrsteuerungsprozess wie vorstehend beschrieben wird bei jedem Zyklus des normalen Ansteuersignals SI durchgeführt. Somit wird ein Ansteuersignal gemäß dem Zustand von jeder Glühkerze 1 angemessen ausgewählt.
Somit muss das herkömmliche Verfahren nicht länger durchgeführt werden, bei dem der Widerstand R_GL aus den Kerzenstrom I_GL, der durch die Glühkerze 1 fließt, und der Kerzenspannung V_GL, die auf die Glühkerze 1 angewendet wird, berechnet wird, um ein Ansteuersignal zu berechnen, das für den Widerstand R_GL geeignet ist. Stattdessen wird ein Ansteuersignal basierend auf der Bestimmungsausgabe V_OUT umgeschaltet, die durch die Schwellenwertbestimmungseinrichtung 3 bestimmt wird. Dementsprechend kann ein Ansteuersignal sofort umgeschaltet werden und somit kann ebenso eine relative Einschaltdauer in der Mitte bzw. während einer Stromzufuhr umgeschaltet werden.
Die Steuerung des vorliegenden Ausführungsbeispiels wird nicht nur unmittelbar nach einem Starten gestartet, sondern ebenso während eines sogenannten Nachglühens, wenn eine Stromzufuhr zu der Glühkerze 1 notwendig wird, durch wiederholtes Ausführen der Schritte S100 bis S141.
Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird das Aufwärmzeitansteuersignal D₀ zum Durchführen einer Stromzufuhr bei einer relativen Einschaltdauer von 100 Prozent oder das Temperaturbeibehaltungszeitansteuersignal D₁ angemessen ausgewählt, nicht nur unmittelbar nach einem Starten, sondern ebenso während einem sogenannten Nachglühen, wenn die Temperatur der Glühkerze 1 aufgrund von etwa einer Änderung der Maschinenbetriebsbedingungen oder einer Reduzierung der Energieversorgungsspannung reduziert wird, und somit der Widerstand der Glühkerze verringert wird. Auf diese Weise wird ein Übertemperaturanstieg verhindert, während eine Steuerung umgesetzt wird, um eine gewünschte Temperatur schnell zu realisieren.
Bezugnehmend auf 4 werden nachstehend der Widerstand der Glühkerze 1 beim Start einer Stromzufuhr unter der Steuerung der Glühkerzenstromzufuhrsteuerungseinheit 2 und Glühkerzentemperaturcharakteristika beschrieben.
Wie in 4(a) gezeigt ist, ist ein Widerstand R_SUM der keramischen Glühkerze durch eine Heizelementwiderstandskomponente R_H, die zur Hitzeerzeugung beiträgt, und andere Widerstandskomponenten R_I und R₀, die einen internen Widerstand der Leitungen und einen Kontaktwiderstand, der durch Kontakt mit einem leitfähigen Draht verursacht wird, umfassen, konfiguriert. Wie in 4(b) gezeigt ist, erfasst die Stromerfassungseinrichtung 22 einen Strom, der durch den zusammengesetzten Widerstand R_SUM fließt, der ein Widerstand ist, der durch Zusammensetzen der Heizelementwiderstandskomponente R_H und der Widerstände R_I und R_o erhalten wird.
Die Heizelementwiderstandskomponente R_H besitzt eine kleine Wärmekapazität und erzeugt somit Hitze in einem früheren Stadium nach einem Starten einer Stromzufuhr zur Stabilisierung des Widerstandes. Unterdessen besitzen die Widerstandskomponenten R_I und R_o eine große Wärmekapazität und somit erhöht sich die Temperatur von diesen vergleichsweise langsam nach dem Start einer Energiezufuhr, was eine Stabilisierung des Widerstands von der der Heizelementwiderstandskomponente R_H verzögert.
Deshalb kann ein Schwellenwert auf einen Widerstand eingestellt werden, der nahe einer Solltemperatur in Temperaturcharakteristika ist, wobei der Widerstand der Widerstandsättigungszeit entspricht. Aufgrund einer Zeitverzögerung bei der Änderung des Widerstandes zwischen der Heizelementwiderstandskomponente R_H und den Widerstandskomponenten R_I und R_o ist es wahrscheinlich, dass die Temperatur der Glühkerze um maximal ungefähr 400°C höher wird als eine Solltemperatur TMP_TRG, was einen Übertemperaturanstieg verursacht.
Bezugnehmend auf 5 wird nachstehend ein Prozess zum Einstellen eines vorbestimmten Schwellenwerts zur Verwendung durch die Schwellenwertbestimmungseinrichtung beschrieben, die ein Hauptteil der Glühkerzenstromzufuhrsteuerungseinheit 2 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel ist.
Wie in 5(a) gezeigt ist, wenn die Solltemperatur TMP_TRG z. B. auf 1200°C eingestellt wird, wird der Temperaturschwellenwert TMP_REF auf einen Wert eingestellt, der um ungefähr 0 bis 400°C niedriger als die Solltemperatur ist, zur Verwendung als der Widerstandsschwellenwert R_REF einer normalen Glühkerze in diesem Moment. In diesem Fall wird der Strom I_GL, der durch die Glühkerze 1 fließt, durch die Spannungsverstärkungseinrichtung 23 verstärkt, um die Ausgangsspannung V_I zur Verwendung als der Spannungsschwellenwert V_REF zu erhalten.
Wie in 5(b) durch eine durchgezogene Linie angegeben ist, wird in dem ersten Ausführungsbeispiel, wenn eine Temperatur gleich oder niedriger als die Schwellenwerttemperatur ist, die um eine vorbestimmte Temperatur niedriger als eine Solltemperatur ist, die aus dem Widerstand der Glühkerze 1 berechnet wird, das Aufwärmzeitansteuersignal D₀ als ein spezifisches Ansteuersignal ISI ausgewählt, um eine Stromzufuhr zu der Glühkerze 1 mit einer maximalen elektrischen Energie durchzuführen. Wenn die Schwellenwerttemperatur erreicht ist, wird das spezifische Ansteuersignal ISI zu dem Temperaturbeibehaltungszeitansteuersignal D_I umgeschaltet. Somit kann eine Temperaturerhöhung unterdrückt werden, um die Solltemperatur TMP_TRG zu erreichen, ohne einen Übertemperaturanstieg zu verursachen.
Wie durch eine strichgepunktete Linie in 5(b) als ein vergleichendes Beispiel angegeben ist, wird bei einer Glühkerzenstromzufuhrsteuerungsvorrichtung der herkömmlichen Technik Strom bei einer relativen Einschaltdauer von 100 Prozent für eine vorbestimmte Zeit T_S von dem Start einer Stromzufuhr zugeführt. Dann, nachdem eine berechnete Temperatur TMP_CAL die Solltemperatur TMP_PRG erreicht hat, wird die Steuerung zu der PWM-Steuerung umgeschaltet, wobei die berechnete Temperatur TMP_CAL basierend auf dem Widerstand der Glühkerze 1 berechnet wird, der durch die Stromerfassungseinrichtung berechnet wird. Dementsprechend gibt es einen Unterschied zwischen dem tatsächlichen Widerstand R_H des Heizelements, der zur Hitzeerzeugung der Glühkerze beiträgt, und dem zusammengesetzten Widerstand R_SUM, der durch die Stromerfassungseinrichtung erfasst wird. Somit wird die tatsächliche Temperatur der Glühkerze, obwohl diese die Solltemperatur TMP_TRG erreicht hat, für eine vorbestimmte Zeit bei einer relativen Einschaltdauer von 100 Prozent kontinuierlich erhöht, was einen Übertemperaturanstieg verursacht. Dann, wenn die berechnete Temperatur TMP_CAL eine Solltemperatur erreicht hat und die PWM-Steuerung gestartet wird, nähert sich die Temperatur in dem Übertemperaturanstiegzustand der Solltemperatur.
Bezugnehmend auf 6 werden nachstehend die Effekte beschrieben, die von den Unterschieden in dem Stromzuführzustand der Glühkerze 1 unter Verwendung der Glühkerzenstromzufuhrsteuerungseinheit 2 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel abhängen.
Wie durch die strichgepunktete Linie in 6(a) angegeben ist, ist zur Zeit eines Neustarts oder während eines Nachglühens die Glühkerze 1 in einem Zustand, in dem sie bis zu einem gewissen Ausmaß aufgewärmt ist. Dementsprechend ist ein Anlaufstrom niedrig und somit wird die Ausgangsspannung V_I in einer vergleichsweise kurzen Zeit niedriger als der vorbestimmte Schwellenwert V_REF1. Wie durch die durchgezogene Linie in 6(a) angegeben ist, ist ein Anlaufstrom zur Zeit eines normalen Starts hoch, während der Widerstand schrittweise verringert wird, wenn die Glühkerze 1 Wärme erzeugt. Letztendlich wird die Ausgangsspannung V, niedriger als der vorbestimmte Schwellenwert V_REF1. Wie durch die gestrichelte Linie in 6(a) angegeben ist, verringert sich eine Geschwindigkeit eines Temperaturanstiegs der Glühkerze 1 aufgrund der unzureichenden Energiezufuhr, wenn die Energiequellenkapazität wie zur Zeit eines Niedrigtemperaturstarts verringert wird, oder wenn eine Stromzufuhr an die Glühkerze 1 gleichzeitig mit dem Ansteuern eines Anlassers durchgeführt wird. Als ein Ergebnis braucht es für die Ausgangsspannung V_I Zeit, um kleiner als der vorbestimmte Schwellenwert V_REF1 zu werden.
In dieser Hinsicht wird gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel zu der Zeit eines Neustarts, wie in 6(b) gezeigt ist, eine Stromzufuhr unmittelbar nach dem Neustart gemäß der Eingabe des normalen Ansteuersignals SI von der ECU 3 gestartet. Dann, bis die Ausgangsspannung V_I gleich oder niedriger als der vorbestimmte Schwellenwert V_REF1 wird, wird das Aufwärmzeitansteuersignal D₀ ausgewählt, um eine maximale elektrische Energie zuzuführen. Nachdem die Ausgangsspannung V_I gleich oder niedriger als der vorbestimmte Schwellenwert V_REF1 wird, wird das Temperaturbeibehaltungszeitansteuersignal D₁, das gleich dem normalen Ansteuersignal SI, ausgewählt, um die Temperatur beizubehalten.
Im Gegensatz zur herkömmlichen Technik wird ein Umschalten von dem Aufwärmzeitansteuersignal D₀ zu dem Temperaturbeibehaltungszeitansteuersignal D₁ nicht gleichmäßig zu einer vorbestimmten Zeit durchgeführt, sondern wird basierend auf den Ergebnissen der Schwellenwertbestimmung gemäß dem tatsächlichen Zustand der Glühkerze 1 durchgeführt. Dementsprechend, auch wenn die Ausgangsspannung V_I gleich oder niedriger als der vorbestimmte Schwellenwert V_REF1 in einem früheren Stadium wurde, wird das Aufwärmzeitansteuersignal D₀ unmittelbar zu dem Temperaturbeibehaltungszeitansteuersignal D₁ wie bei der Zeit eines Neustarts umgeschaltet. Somit, wie durch die strichgepunktete Linie in 6(e) angegeben ist, wird kein Übertemperaturanstieg verursacht.
Weiterhin wird zur Zeit eines normalen Starts eine Stromzufuhr an die Glühkerze 1 unmittelbar nach einem Starten gestartet, wie in 6(c) gezeigt ist. Bis dann, wenn die Ausgangsspannung V_I gleich oder niedriger als der vorbestimmte Schwellenwert V_REF1 wird, wird das Aufwärmzeitansteuersignal D₀ ausgewählt, um eine maximale elektrische Energie zuzuführen. Wenn die Ausgangsspannung V_I gleich oder niedriger als der vorbestimmte Schwellenwert V_REF1 wurde, wird das Temperaturbeibehaltungszeitansteuersignal D₁, das gleich dem normalen Ansteuersignal SI ist, ausgewählt, um die Temperatur beizubehalten.
In diesem Fall, zur Zeit eines normalen Starts, nimmt es für die Ausgangsspannung V_I Zeit in Anspruch, um gleich oder niedriger als der vorbestimmte Schwellenwert V_REF1 zu werden, verglichen mit der Zeit, die zur Zeit eines Neustarts benötigt wird. Jedoch wird das spezifische Ansteuersignal zu dem Zeitpunkt, der für den Zustand einer einzelnen Glühkerze 1 geeignet ist, basierend auf den Ergebnissen der Schwellenwertbestimmung umgeschaltet. Dementsprechend, wie in 6(e) gezeigt ist, wird eine Temperatur sofort bei einer vorbestimmten Temperatur beibehalten, ohne einen Übertemperaturanstieg zu verursachen.
Weiterhin, wie in 6(d) gezeigt ist, wird in dem Fall, in dem zum Beispiel die Energiequellenkapazität reduziert wird, die Periode einer Stromzufuhr unter Verwendung des Aufwärmzeitansteuersignals D₀ fortgesetzt, um einen Strom mit einer maximalen elektrischen Energie zuzuführen, bis zu dem Zeitpunkt, wenn die Ausgangsspannung V_I gleich oder kleiner als ein vorbestimmter Schwellenwert V_REF1 wird. Deshalb ist es unwahrscheinlich, dass eine Temperaturinsuffizienz verursacht wird, um dadurch die Solltemperatur zu erreichen, wie durch die gestrichelte Linie in 6(e) angegeben ist.
Bezugnehmend auf 7 werden nachstehend die Probleme in dem Fall beschrieben, in dem eine Stromzufuhr einer offenen Steuerung, d. h. eine Stromzufuhr mit einer relativen Einschaltdauer von 100 Prozent für die vorbestimmte Zeit T_S durch eine Glühkerzenstromzufuhrsteuerungsvorrichtung der herkömmlichen Technik durchgeführt wird, die von einer Stromzufuhr unter einer PWM-Steuerung gemäß einem Ansteuersignal von der ECU gefolgt wird.
In einem Stromzufuhrsteuerungsprozess der herkömmlichen Technik, wenn ein erneutes Ansteuern durchgeführt wird, wird das normale Ansteuersignal SI, das durch die ECU berechnet wird, wie in 7(a) gezeigt ist, wie es ist als ein Ansteuersignal SI' zum Ansteuern eines Umschaltelements, das eine Stromzufuhr an jede Glühkerze steuert, verwendet. In diesem Fall wird eine Stromzufuhr einer offenen Steuerung durchgeführt, bis die vorbestimmte Zeit T_S abläuft, ohne die individuellen Unterschiede oder die Betriebsbedingungen zu berücksichtigen. Deshalb, wie durch die strichgepunktete Linie in 7(c) gezeigt ist, kann sich die Temperatur nach einem Überschreiten einer Solltemperatur erhöhen, was einen Übertemperaturanstieg verursacht.
Weiterhin, wie in 7(b) gezeigt ist, wird in dem Fall, in dem die Batteriekapazität reduziert ist, oder der Anlasser gleichzeitig angesteuert wird, eine Stromzufuhrsteuerung unter den gleichen Bedingungen wie denen einer normalen Startsteuerung umgesetzt. Dementsprechend, wenn die vorbestimmte Zeit T_S abläuft, bevor eine Solltemperatur erreicht wird, wird die Stromzufuhr einer offenen Steuerung beendet, um eine Stromzufuhr unter einer konstanten Energiesteuerung (PWM-Steuerung) zu starten. Dies kann zu einer unzureichenden Energiezufuhr führen und somit, wie durch die gestrichelte Linie in 7(a) angegeben ist, kann ein Temperaturanstieg unzureichend sein.
In der Schaltungskonfiguration, die in 1 gezeigt ist, können die Ansteuersteuerungseinheit (DCU) 20, die Stromerfassungseinrichtung 22, die Spannungsverstärkungseinrichtung 23 und der Komparator 24 als eine Schwellenwertbestimmungseinrichtung, unter Verwendung einer analogen Schaltung oder einer digitalen Logikschaltung konfiguriert sein. Weiterhin kann eine Schaltung, die auf diese Weise konfiguriert ist, die Ansteuereinheit 21 umfassen. Das gleiche gilt für die Konfigurationen der nachstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele.
(Zweites Ausführungsbeispiel)
Bezug nehmend auf 8 bis 11 wird nachstehend eine Steuerungsvorrichtung für eine Dieselbrennkraftmaschine beschrieben, die mit einer Glühkerzenstromzufuhrsteuerungseinheit bezüglich eines zweiten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung versehen ist. Es sollte verstanden werden, dass in dem vorliegendem und den nachfolgenden Ausführungsbeispielen den Komponenten, die mit denen der Steuerungsvorrichtung bezüglich des ersten Ausführungsbeispiels, das vorstehend beschrieben wurde, identisch oder ähnlich sind, die gleichen Bezugszeichen gegeben wurden, um eine unnötige Erklärung auszulassen oder die Erklärung zu vereinfachen.
8 zeigt eine Glühkerzenstromzufuhrsteuerungseinheit 2a bezüglich des zweiten Ausführungsbeispiels. Die Einheit 2a wurde von der Stromzufuhrsteuerungseinheit bezüglich des ersten Ausführungsbeispiels wie folgt geändert. Speziell hat das erste Ausführungsbeispiel den Fall veranschaulicht, in dem der Komparator 24 als eine Schwellenwertbestimmungseinrichtung bereitgestellt ist. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel werden jedoch ein erster Komparator (CP₁) 24 und ein zweiter Komparator (CP₂) 25 als eine Vielzahl von Schwellenwertbestimmungseinrichtungen bereitgestellt. Weiterhin wird eine analoge Logik verwendet, bei der die Ausgangsspannung V_I der Spannungsverstärkungseinrichtung 23 in einen nicht invertierenden Eingang (V+) des ersten Komparators 24 und einen nicht invertierenden Eingang (V+) des zweiten Komparators 25 eingegeben wird. Weiterhin werden in der analogen Logik diese eingegebenen Spannungen direkt mit dem ersten Spannungsschwellenwert V_REF1 und dem zweiten Spannungsschwellenwert V_REF2, die entsprechend in einen invertierenden Eingang (V–) des ersten Komparators 24 und einen invertierenden Eingang (V–) des zweiten Komparators 25 eingegeben werden, verglichen. Somit wird unter Verwendung der analogen Logik eine Schwellenwertbestimmung für den Strom I_GL, der durch die Glühkerze 1 fließt, vorgenommen.
Der erste Spannungsschwellenwert V_REF1 und der zweite Spannungsschwellenwert V_REF2 werden entsprechend in den ersten Komparator 24 und dem zweiten Komparator 25 eingegeben. Dieser erste und zweite Spannungsschwellenwert sind Teilspannungen, die als ein Ergebnis einer Teilung erhalten werden, die durch Spannungsteilerwiderstände 26, 27 und 28, die einen vorbestimmten Widerstand aufweisen, durchgeführt werden, wobei die Widerstände in Serie zwischen der Batteriespannung +B und einer Masse GND verbunden sind.
Somit, wenn der Widerstand R_GL der Glühkerze 1 niedrig ist und somit ein großer Kerzenstrom I_GL durch diese fließt, werden die erste Bestimmungsausgabe V_OUT1 und eine zweite Bestimmungsausgabe V_OUT2 beide zu einer H_I-Ausgabe. Wenn der Widerstand R_GL der Glühkerze 1 zu einem gewissen Ausmaß hoch ist, wird der Kerzenstrom I_GL zu einem gewissen Ausmaß niedrig. Wenn die Ausgangsspannung V_I proportional zu dem Kerzenstrom I_GL niedriger als der erste Spannungsschwellenwert V_REF1 und höher als der zweite Spannungsschwellenwert V_REF2 ist, wird die erste Bestimmungsausgabe V_OUT1 zu einer L_O-Ausgabe, und wird die zweite Bestimmungsausgabe V_OUT2 zu einer H_I-Ausgabe. Wenn der Widerstand R_GL der Glühkerze 1 viel höher wird, und somit ein kleiner Kerzenstrom I_GL durch diese fließt, werden die erste Bestimmungsausgabe V_OUT1 und die zweite Bestimmungsausgabe V_OUT2 beide zu einer L_O-Ausgabe.
Die erste Bestimmungsausgabe V_OUT1 und die zweite Bestimmungsausgabe V_OUT2 werden in die Ansteuersteuerungseinheit 20 zur Verwendung als eine Referenz zum Auswählen eines spezifischen Ansteuersignals IS1, das für den Widerstand der Glühkerze 1 geeignet ist, eingegeben. Somit wird gemäß einem Stromzufuhrsteuerungsprozess, der später beschrieben wird, eine Stromzufuhrsteuerungsbedingung, die für den spezifischen Zustand der Glühkerze 1 geeignet ist, ausgewählt, unter Verwendung, als eine Basis, des Ansteuersignals SI, das durch die ECU gemäß den Operationsbedingungen berechnet wird, wodurch die Stromzufuhrsteuerung durchgeführt wird.
Weiterhin wurde in dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel die Potentialdifferenz an beiden Enden des Shuntwiderstandes 22 als eine Stromerfassungseinrichtung durch den Operationsverstärker 23 erfasst. Diesbezüglich, wie in 8 gezeigt ist, ist eine Stromspiegelschaltung zur Verwendung als eine Stromerfassungseinrichtung 22a unter Verwendung eines Teils eines Umschaltelements 210a konfiguriert.
Der Strom I_GL, der durch die Glühkerze 1 fließt, kann unter Verwendung solch einer Konfiguration erfasst werden. Dann kann der erfasste Strom I_GL durch die Verstärkereinrichtung 23 verstärkt werden, um die Ausgangsspannung V_I zu erhalten, die wiederum in den ersten Verstärker 24 und dem zweiten Verstärker 25 eingegeben wird, um eine Schwellenwertbestimmung vorzunehmen.
Bezugnehmend auf 9 wird nachstehend ein Steuerungsprozess für die Glühkerzenstromzufuhrsteuerungseinheit 2a in dem zweiten Ausführungsbeispiel beschrieben.
Wenn Energie eingeschalten wird, um eine Stromzufuhr an die Glühkerze 1 zu starten, wird eine Stromzufuhrsteuerung der Glühkerzenstromzufuhrsteuerungseinheit 2a gestartet. Diese Steuerung wird bei jedem Zyklus des normalen Ansteuersignals SI wiederholt.
Bei Schritt S200, der ein Ansteuersignalübertragungsbestimmungsprozess ist, wird eine Bestimmung bezüglich des Vorhandenseins/Nichtvorhandenseins eines PWM-Signals als ein normales Ansteuersignal SI, das von der ECU 3 an die Glühkerzenstromzufuhrsteuerungseinheit 2 übertragen wird, vorgenommen.
Wenn ein PWM-Signal als ein normales Ansteuersignal SI bei Schritt S200 erfasst wird, wird eine ”Ja”-Bestimmung vorgenommen und eine Steuerung geht über zu Schritt S210, der ein Stromzuführprozess ist. Wenn ein PWM-Signal als ein normales Ansteuersignal SI bei Schritt S200 nicht erfasst wird, wird eine ”Nein”-Bestimmung vorgenommen. Dann wird die Ausgabe gestoppt und die Schleife bis zum nächsten Mal, wenn ein PWM-Signal als ein normales Ansteuersignal SI erfasst wird, wiederholt.
Eine Stromzufuhr an die Glühkerze 1 wird in dem Stromzuführprozess bei Schritt S210 gestartet. In einem Schwellenwertbestimmungsprozess bei Schritt S230 wird ein direkter Vergleich zwischen der Ausgangsspannung V_I und dem ersten Spannungsschwellenwert V_REF1 vorgenommen. Die Ausgangsspannung V_I entspricht dem Kerzenstrom I_GL, der durch die Stormerfassungseinrichtung 22 erfasst wird und durch die Spannungsverstärkungseinrichtung 23 verstärkt wird. Der erste Spannungsschwellenwert V_REF1 wird in den ersten Komparator 24, der als eine erste Schwellenwertbestimmungseinrichtung bereitgestellt ist, eingegeben. Als ein Ergebnis des direkten Vergleichs, wenn die Ausgangsspannung V_I gleich oder größer als der Spannungsschwellenwert V_REF1 ist, wird die erste Bestimmungsausgabe V_OUT1 zu einer H_I-Ausgabe, um eine ”Ja”-Bestimmung nach sich zu ziehen, die eine ”erste Aufwärmzeit” angibt, und eine Steuerung geht über zu Schritt S240. Wenn die Ausgangsspannung V_I niedriger als der erste Spannungsschwellenwert V_REF1 ist, wird die erste Bestimmungsausgabe V_OUT zu einer L_O-Ausgabe, um eine ”Nein”-Bestimmung nach sich zu ziehen, und dann geht die Verarbeitung zu Schritt S250 über, der ein zweiter Schwellenwertbestimmungsprozess ist. Bei Schritt S240, der ein erster Aufwärmzeitstromzufuhrprozess bzw. ein Stromzufuhrprozess einer ersten Aufwärmzeit ist, wird ein Ansteuersignal einer ersten Aufwärmzeit D₀ als ein spezifisches Ansteuersignal ISI ausgewählt, um eine Stromzufuhrsteuerung bei einer relativen Einschaltdauer von 100 Prozent oder nahe zu dieser durchzuführen, so dass eine maximale elektrische Energie zugeführt wird. Somit wird Strom mit der maximalen elektrischen Energie an die Glühkerze 1 zugeführt und dann kehrt die Verarbeitung zurück zu Schritt S200.
Bei Schritt S250, der ein zweiter Schwellenwertbestimmungsprozess ist, wird ein direkter Vergleich zwischen der Ausgangsspannung V_I und dem zweiten Spannungsschwellenwert V_REF2 vorgenommen. Die Ausgangsspannung V_I entspricht dem Kerzenstrom I_GL, der durch die Stromerfassungseinrichtung 22 erfasst wird und durch die Spannungsverstärkungseinrichtung 23 verstärkt wird. Der zweite Spannungsschwellenwert V_REF2 wird in den zweiten Komparator 25, der als eine zweite Schwellenwertbestimmungseinrichtung bereitgestellt ist, eingegeben. Als ein Ergebnis des direkten Vergleichs, wenn die Ausgangsspannung V_I gleich oder größer als der zweite Spannungsschwellenwert V_REF2 ist, wird die zweite Bestimmungsausgabe V_OUT1 zu einer H_I-Ausgabe, um eine ”Ja”-Bestimmung nach sich zu ziehen, die eine ”zweite Aufwärmzeit” angibt, und die Steuerung geht über zu Schritt S260. Wenn die Ausgangsspannung V_I niedriger als der zweite Spannungsschwellenwert V_REF2 ist, wird die zweite Bestimmungsausgabe V_OUT zu einer L_O-Ausgabe, um eine ”Nein”-Bestimmung nach sich zu ziehen, die eine ”Temperaturbeibehaltungszeit” angibt, und dann geht die Steuerung zu Schritt S270 über.
Bei Schritt S260, der ein zweiter Aufwärmzeitstromzufuhrprozess bzw. ein Stromzufuhrprozess einer zweiten Aufwärmzeit ist, wird ein Ansteuersignal einer zweiten Aufwärmzeit D₁ als ein spezifisches Ansteuersignal ISI ausgewählt, um eine Stromzufuhrsteuerung bei einer relativen Einschaltdauer durchzuführen, die niedriger als die der maximalen elektrischen Energie aber höher als die des normalen Ansteuersignals SI ist. Somit wird Strom an die Glühkerze 1 zugeführt mit einer elektrischen Energie, die niedriger als die maximale elektrische Energie ist aber höher als die elektrische Energie zum Beibehalten der Temperatur, und die Steuerung kehrt zurück zu Schritt S200.
Bei Schritt S270, der ein Temperaturbeibehaltungszeitstromzufuhrprozess ist, wird ein Ansteuersignal D2, das eine relative Einschaltdauer aufweist, die gleich der des normalen Ansteuersignals SI ist, als ein spezifisches Ansteuersignal ISI ausgewählt, um die Solltemperatur, die durch die ECU 3 gemäß den Betriebsbedingungen berechnet wird, beizubehalten. Somit wird eine Stromzufuhr zu der Glühkerze 1 unter einer PWM-Steuerung durchgeführt und die Steuerung kehrt zurück zu Schritt S200.
Bei Schritt S230, der ein erster Schwellenwertbestimmungsprozess ist, wird das Ansteuersignal einer ersten Aufwärmzeit D₀ zum Zuführen einer maximalen elektrischen Energie in das Ansteuersignal einer zweiten Aufwärmzeit D₁ umgeschaltet, vor dem Erreichen der Solltemperatur durch die Glühkerze 1, um dadurch einen Übertemperaturanstieg zu unterdrücken.
Weiterhin, bei Schritt S250, der ein zweiter Schwellenwertbestimmungsprozess ist, wird die Geschwindigkeit des Temperaturanstiegs erhöht, bis das Ansteuersignal einer zweiten Aufwärmzeit D₁ zu dem Temperaturbeibehaltungsansteuersignal D₂ umgeschaltet wird. Somit wird eine Zieltemperatur in einem viel früheren Stadium erreicht.
Der vorstehend beschriebene Stromzufuhrsteuerungsprozess wird bei jedem Zyklus eines normalen Ansteuersignals SI durchgeführt. Somit wird ein Ansteuersignal gemäß dem Zustand von jeder Glühkerze 1 angemessen ausgewählt.
Bezugnehmend auf 10 werden nachstehend die Effekte beschrieben, die ausgeübt werden, wenn die Glühkerzenstromzufuhrsteuerungseinheit 2a verwendet wird.
Zur Zeit eines Neustarts, der in 10(a) durch die punktgestrichelte Linie angegeben ist, werden die Kerzentemperatur und die Temperatur der Brennkammer erhöht. Somit bleibt die Kerzentemperatur zu einem gewissen Ausmaß hoch, auch nach dem Stopp einer Stromzufuhr und somit bleibt ebenso der Widerstand auf einem hohen Level. Dementsprechend wird ein Anlaufstrom vergleichsweise niedrig und somit wird die Ausgangsspannung V_I ebenso niedrig.
Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel, wie in 10(b) gezeigt ist, wenn ein normales Ansteuersignal SI von der Maschinensteuerungseinheit 3 übertragen wird, wird ein spezifisches Ansteuersignal ISI durch den Vergleich der Ausgangsspannung V_I mit dem ersten Spannungsschwellenwert V_REF1 und dem zweiten Spannungsschwellenwert V_REF2 ausgewählt. Für das ausgewählte spezifische Ansteuersignal ISI wird ein Strom gemäß dem Ansteuersignal einer ersten Aufwärmzeit D₀ von dem Zeitpunkt, wenn sich der Kerzenstrom I_GL mit dem Anstieg des Kerzenwiderstandes verringert, bis zu dem Zeitpunkt, wenn die Ausgangsspannung V_I gleich oder kleiner als der erste Spannungsschwellenwert V_REF1 wird, zugeführt. Wenn die Ausgangsspannung V_I gleich oder kleiner als der erste Spannungsschwellenwert V_REF1 ist, aber den zweiten Spannungsschwellenwert V_REF2 überschreitet, wird Strom gemäß dem Ansteuersignal einer zweiten Aufwärmzeit D₁ zugeführt. Wenn die Ausgangsspannung V_I gleich oder niedriger als der zweite Spannungsschwellenwert V_REF2 wird, wird Strom gemäß dem Temperaturbeibehaltungszeitansteuersignal D₂, das gleich dem normalen Ansteuersignal SI ist, zugeführt.
Dementsprechend, wie durch die strichgepunktete Linie in 10(e) angegeben ist, wird eine Temperatur bis zu einer Solltemperatur sofort erhöht und danach wird die Temperatur beibehalten, ohne von der Solltemperatur drastisch versetzt zu sein.
Zur Zeit eines normalen Startens, das durch die durchgezogene Linie in 10(a) angegeben ist, wenn das normale Ansteuersignal SI gestoppt ist, wie in 10(c) gezeigt ist, wird eine Stromzufuhr zum Erhöhen einer Temperatur nicht durchgeführt, aber eine Stromzufuhr wird gestartet, nach einem Start des normalen Ansteuersignals SI. Dann wird durch den Vergleich der Ausgangsspannung V_I von dem Verstärker 23, die sich gemäß dem spezifischen Widerstand der Glühkerze 1 ändert, mit dem ersten Spannungsschwellenwert V_REF1 und dem zweiten Spannungsschwellenwert V_REF2 ein spezifisches Ansteuersignal ISI ausgewählt. Für das ausgewählte spezifische Ansteuersignal ISI wird ein Strom mit dem Ansteuersignal einer ersten Aufwärmzeit D₀ bis zu dem Zeitpunkt, wenn der Kerzenstrom I_GL sich mit dem Anstieg des Kerzenwiderstandes verringert und dem Zeitpunkt, wenn die Ausgangsspannung V_I gleich oder kleiner als der erste Spannungsschwellenwert V_REF1 wird, zugeführt. Wenn die Ausgangsspannung V_I gleich oder kleiner als der erste Spannungsschwellenwert V_REF1 ist, aber den zweiten Spannungsschwellenwert V_REF2 überschreitet, wird ein Strom mit dem Ansteuersignal einer zweiten Aufwärmzeit D₁ zugeführt. Wenn die Ausgangsspannung V_I gleich oder kleiner als der zweite Spannungsschwellenwert V_REF2 wird, wird Strom mit dem Temperaturbeibehaltungszeitansteuersignal D₂, das gleich dem normalen Ansteuersignal SI ist, zugeführt.
Dementsprechend, wie durch die durchgezogene Linie in 10(e) angegeben ist, wird eine Temperatur bis zu einer Solltemperatur sofort erhöht und danach wird die Temperatur beibehalten, ohne von der Solltemperatur drastisch versetzt zu sein.
Weiterhin, wie durch die gestrichelte Linie in 10(a) angegeben ist, wenn die Batteriekapazität verringert wird, wird die Erhöhungsgeschwindigkeit des Widerstands R_GL verringert, wenn gleichzeitig ein Anlassen gestartet wird. Dann, wie durch eine gestrichelte Linie in 10(d) angegeben ist, wird die Periode eines Ansteuersignals einer ersten Aufwärmzeit D₀ verlängert, so dass die Solltemperatur erreicht wird, wie durch die gestrichelte Linie in 10(e) angegeben ist.
Die Glühkerze 1 erzeugt eine Hitze dadurch, dass sie mit Strom versorgt wird und besitzt den Widerstand R_GL, der sich mit der Erhöhung der Temperatur drastisch ändert. Der Kerzenstrom I_GL ändert sich ebenso drastisch, da dieser umgekehrt proportional zu dem Widerstand R_GL ist. Unterdessen ändert sich der Zustand in Abhängigkeit der individuellen Unterschiede der Glühkerze 1, der Außentemperatur, den Betriebesbedingungen und Ähnlichem. Diesbezüglich ist in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die Operationslast klein, da das spezifische Ansteuersignal ISI nur unter Verwendung der Ergebnisse der Bestimmung ausgewählt wird, die durch den direkten Vergleich der Ausgangsspannung V_I der Stromerfassungseinrichtung 22, die proportional zu dem Kerzenstrom I_GL ist, mit dem Schwellenwerten V_REF1 und V_REF2, unter Verwendung der Komparatoren 23 und 24, die als Schwellenwertbestimmungseinrichtungen bereitgestellt sind, erhalten werden. Somit, auch wenn die Betriebseinrichtung, die auf Seiten der Glühkerzenstromzufuhrsteuerungseinheit 2 bereit gestellt ist, ein kleiner Mikrocomputer oder eine dedizierte IC mit einem niedrigen Verarbeitungsleistungsvermögen ist, wird ein angemessenes spezifisches Ansteuersignal ISI gemäß dem Zustand der Glühkerze 1 ausgewählt, ohne eine Verzögerung zu verursachen, um dadurch eine Stromzufuhrsteuerung durchzuführen.
In Synchronisation mit der steigenden Flanke eines normalen Ansteuersignals SI, das von der ECU 3 in die Glühkerzenstromzufuhrsteuerungseinheit 2 eingegeben wird, kann eine relative Einschaltdauer D₀, D₁ oder D₂, die in einem Speichermedium gespeichert ist, wie etwa einer Übersicht, die nicht gezeigt ist, die in der Ansteuersteuerungseinheit 20 gespeichert ist, basierend auf der ersten Ausgabe V_OUT1 und der zweiten Ausgabe V_OUT2, die durch die Schwellenwertbestimmung erhalten werden, ausgewählt werden. Dann kann die ausgewählte relative Einschaltdauer zu der relativen Einschaltdauer eines normalen Ansteuersignals SI geändert werden, um ein spezifisches Ansteuersignal ISI in der Ansteuersteuerungseinheit 20 zu bilden, zur Übertragung an die Ansteuereinheit 21.
(Drittes Ausführungsbeispiel)
Bezug nehmend auf 11 wird nachstehend eine Steuerungsvorrichtung für eine Dieselbrennkraftmaschine, die mit einer Glühkerzenstromzufuhrsteuerungseinheit versehen ist, gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beschrieben.
In dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel wurde eine Steuerung über einen Satz von Glühkerzen 1 beschrieben. Eine Glühkerzenstromzufuhrsteuerungseinheit 2b, die in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel beschrieben wird und sich auf dieses bezieht, führt eine Stromsteuerung über eine Vielzahl von Glühkerzen 1a (bis 1d) durch, die in einer Multizylindermaschine (z. B. Vierzylinder) installiert sind.
Ähnlich wie bei dem vorstehenden Ausführungsbeispiel kann jede Glühkerze mit der Stromerfassungseinrichtung 22, der Spannungsverstärkungseinrichtung 23, dem ersten Komparator 24 und dem zweiten Komparator 25 versehen sein. Alternativ, wie in der Glühkerzenstromzufuhrsteuerungseinheit 2b des vorliegenden Ausführungsbeispiels, kann zwischen der Vielzahl von Glühkerzen 1a (bis 1d) ein Satz der Stromerfassungseinrichtung 22, der Spannungsverstärkungseinrichtung 23, des ersten Komparators 24 und des zweiten Komparators 25 geteilt bzw. gemeinsam genutzt werden. In diesem Fall kann eine Stromschalteinrichtung 29 für das Umschalten der Zylinder bereit gestellt sein, um den Strom, der durch die Glühkerzen 1a (bis 1d) fließt, zu erfassen, und dadurch eine Schwellenwertbestimmung vorzunehmen. Somit ist sichergestellt, dass spezifische Ansteuersignale ISIa (bis ISId) erhalten werden, die für die entsprechenden Glühkerzen 1a (bis 1d) geeignet sind.
Alternativ kann eine Vielzahl von Schwellenwertspannungen in einen invertierenden Eingang (V–) eines einzelnen Komparators eingegeben werden. Dann kann ein Umschalten von Kanälen von Schwellenwerten, eine Schwellenwertbestimmung einer höheren Genauigkeit durchgeführt werden.
(Viertes Ausführungsbeispiel)
Bezug nehmend auf 12 bis 15 wird nachstehend eine Steuerungsvorrichtung für eine Dieselbrennkraftmaschine bezüglich eines vierten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung beschrieben, wobei die Vorrichtung eine Funktion des Erfassens einer Fehlfunktion von Glühkerzen besitzt. In dem vierten und den nachfolgenden Ausführungsbeispielen kann sich die Beschreibung teilweise mit der Beschreibung der vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele überlappen. Zur Klärung des Geistes der vorliegenden Erfindung wird jedoch die Gesamtheit der Ausführungsbeispiele im Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.
Bezugnehmend auf 12 wird nachstehend eine Steuerungsvorrichtung als das vierte Ausführungsbeispiel bezüglich der vorliegenden Erfindung beschrieben. Die Steuerungsvorrichtung wird als ein Glühkerzenfehlfunktionserfassungssystem 6 zur Verwendung in einer Dieselbrennkraftmaschine implementiert.
In der Fehlfunktionserfassungseinheit 6 ist die Schalteinrichtung 210 zwischen der Glühkerze 1 in jedem der Zylinder einer Dieselbrennkraftmaschine 5, die nicht gezeigt ist, und einer Energiequelle BATT bereitgestellt. Die Schalteinrichtung 210 wird durch ein Ansteuersignal ein-/ausgeschalten, um in einem früheren Stadium das Vorhandensein/Nichtvorhandensein einer Fehlfunktion in der Glühkerzenstromzufuhrsteuerungseinheit 2 zum Steuern einer Stromzufuhr an die Glühkerze 1 oder in der Glühkerze 1 zu erfassen. In einer Aufwärmsteuerungsperiode, in der Strom mit einer maximalen elektrischen Energie zugeführt wird, um eine Temperatur in einem früheren Stadium zu erhöhen, ändert sieh die Temperatur in der Glühkerze 1 drastisch und somit ändert sich ebenso der Widerstand der Glühkerze 1 in einer kurzen Periode drastisch. Deshalb wurde bei dem Glühkerzenfehlfunktionserfassungssystem der herkömmlichen Technik das Vorhandensein/Nichtvorhandensein einer Fehlfunktion in dem Zustand erfasst, in dem der Widerstand der Glühkerze 1 stabilisiert ist. Diesbezüglich wird das Glühkerzenfehlfunktionserfassungssystem 6 ebenso vorzugsweise für die Erfassung einer Fehlfunktion verwendet, die in der Aufwärmsteuerungsperiode auftritt, was mit der herkömmlichen Technik schwierig war.
Wie in 12 gezeigt ist, ist das Glühkerzenfehlfunktionserfassungssystem 6 durch < Glühkerze 1, die Glühkerzenstromzufuhrsteuerungseinheit (GCU) 302, die Maschinensteuerungseinheit (ECU) 303 und die Betriebsbedingungserfassungseinrichtung 4 konfiguriert.
Die Glühkerzenstromzufuhrsteuerungseinheit 302 ist, als deren Komponenten, zumindest mit der Ansteuersteuerungseinheit (DCU) 20 als eine Ansteuerumschaltsteuerungseinrichtung, einer Selbstdiagnoseeinheit (DIU) 201, einer Ansteuereinheit (DRV) 21, einer Stromerfassungseinrichtung (R_SENSE) 22, einer Spannungsverstärkungseinrichtung (OP) 23, und einem Komparator (CP₁) 24 als eine Kerzenstromschwellenwertbestimmungseinrichtung bereitgestellt.
Die Glühkerzenstromzufuhrsteuerungseinheit 302 umfasst: den Komparator 24, der den Strom I_GL, der durch die Glühkerze 1 fließt, mit einem vorbestimmten Spannungsschwellenwert vergleicht, um eine Schwellenwertbestimmung bezüglich des Zustandes der Glühkerze 1 vorzunehmen; und die Ansteuersteuerungseinheit 20, die ein Umschalten zwischen einer Aufwärmsteuerung zum Zuführen einer maximalischen elektrischen Energie gemäß den Ergebnissen der Schwellenwertbestimmung (z. B. der Aufwärmzeiteinschaltdauer D₀ von 100% oder annähernd dazu) und einer Temperaturbeibehaltungssteuerung zum Beibehalten einer Solltemperatur TMP_TRG, die durch die Maschinensteuerungseinheit 303 berechnet wird, die den Betrieb der Maschine 5 steuert (z. B. die Maschinentemperaturbeibehaltungszeiteinschaltdauer D₁, die gleich der relativen Einschaltdauer des Ansteuersignals SI ist) durchführt. Weiterhin umfasst das Glühkerzenfehlfunktionserfassungssystem 6: eine Zeitschwellenwerteinstelleinrichtung 31, die einen vorbestimmten Zeitschwellenwert T_JDG gemäß den Betriebsbedingungen der Maschine 5 einstellt; und eine Zeitschwellenwertbestimmungseinrichtung 30, die eine Zeitschwellenwertbestimmung (14: S280 bis S289) bei jedem Übertragungszyklus des Ansteuersignals SI vornimmt. Beim Durchführen der Zeitschwellenwertbestimmung vergleicht die Zeitschwellenwertbestimmungseinrichtung 30 eine Umschaltzeit T_S, die von dem Zeitpunkt, wenn die Stromzufuhr gestartet wird, bis zu dem Zeitpunkt, wenn ein Umschalten zu der Temperaturbeibehaltungssteuerung D₁ vorgenommen wird, genommen wird, mit vorbestimmten Zeitschwellenwerten (minT_JDG und maxT_JDG), um ”normales Aufwärmen” zu bestimmen, wenn die Umschaltzeit T_S innerhalb der vorbestimmten Zeitschwellenwerte (minT_JDG und maxT_JDG) liegt, und ansonsten einen ”Aufwärmfehler” zu bestimmen.
Bei der Glühkerzenstromzufuhrsteuerungseinheit 302 wird der Kerzenstrom I_GL, der sich mit der Stromzufuhr an die Glühkerze 1 ändert, durch die Stromerfassungseinrichtung 22 (z. B. Shuntwiderstand) erfasst. Dann wird die Ausgangsspannung V_I, die durch die Verstärkungseinrichtung 23 verstärkt wird, mit dem Spannungsschwellenwert V_REF durch den Komparator 24 verglichen, um eine Schwellenwertbestimmung vorzunehmen. Es sollte erkannt werden, dass der Spannungsschwellenwert V_REF durch anteiliges Aufteilen der Batterieenergieversorgung +B unter Verwendung von Widerständen 26 und 27 mit einem vorbestimmten Widerstand gebildet wird.
Somit wird die Ausgangsspannung V_I, die durch Verstärken des Kerzenstroms I_GL erhalten wird, gleich oder größer als der vorbestimmte Spannungsschwellenwert V_REF. In diesem Zustand wird die Bestimmungsausgabe V_OUT des Komparators 24 zu einer H_I-Ausgabe. Wenn Strom zugeführt wird, wird die Kerzenspannung I_GL schrittweise verringert. Wenn der Kerzenstrom I_GL niedriger als der vorbestimmte Spannungsschwellenwert V_REF wird, wird die Bestimmungsausgabe V_OUT des Komparators 24 zu einer L_O-Ausgabe.
Weiterhin führt die Ansteuersteuerungsschaltung 20 ein Umschalten zwischen einer Aufwärmsteuerung zum Zuführen einer maximalen elektrischen Energie basierend auf der Bestimmungsausgabe V_OUT des Komparators, um eine Temperatur in einem früheren Stadium zu erhöhen (z. B. die Aufwärmzeiteinschaltdauer D₀ von 100% oder annähernd dazu) und einer Temperaturbeibehaltungssteuerung zum Zuführen einer vorbestimmten elektrischen Energie, um die Solltemperatur TMP_TRG, die durch die Maschinensteuerungseinheit 303, die den Betrieb der Maschine 5 steuert, berechnet wird, beizubehalten (z. B. Temperaturbeibehaltungszeiteinshaltdauer D₁, die gleich der Einschaltdauer des Ansteuersignals SI ist), durch. Unterdessen, während die Aufwärmsteuerung durchgeführt wird, überträgt die Ansteuersteuerungseinheit 20 ein Unter-Aufwärmen-Signal als ein Selbstdiagnosesignal DI, das einen Satz von spezifischen Informationsdaten des Selbstdiagnosesignals DI umfasst, an die Maschinensteuerungseinheit 303. Wenn die Aufwärmsteuerung zu der Temperaturbeibehaltungssteuerung umgeschaltet wird, werden die Informationsdaten zurückgesetzt, um das Unter-Aufwärmen-Signal zu stoppen.
Die Maschinensteuerungseinheit 303 besitzt eine bekannte Konfiguration, die zum Durchführen einer Betriebssteuerung der Maschine 5 basierend auf den Informationen, die die Betriebsbedingungen der Maschine angeben, notwendig ist. Die Betriebsbedingungen, die eine Maschinenwassertemperatur TW, eine Maschinendrehzahl NE, eine Batteriespannung +B und eine Drosselposition umfassen, werden durch eine Maschinenbetriebsbedingungserfassungseinrichtung 4 erfasst. Zusätzlich zu der bekannten Konfiguration ist die Maschinensteuerungseinheit 303 mit der Zeitschwellenwertbestimmungseinrichtung 30 und der Zeitschwellenwerteinstelleinrichtung 31 versehen.
Die Maschinensteuerungseinheit 303 umfasst zumindest: eine Stromzufuhrzeitmesseinrichtung (S283) zum Messen einer abgelaufenen Zeit von dem Start einer Stromzufuhr zu der Glühkerze 1; die Zeitschwellenwerteinstelleinrichtung 31, die den vorbestimmten Schwellenwert T_JDG gemäß den Betriebsbedingungen der Maschine 5 einstellt; und die Zeitschwellenwertbestimmungseinrichtung 30, die die Umschaltzeit T_S, die für das Umschalten der Aufwärmsteuerung zu der Temperaturbeibehaltungssteuerung aufgewendet wird, mit dem vorbestimmten Schwellenwert T_JDG vergleicht, um ein ”normales Aufwärmen” zu bestimmen, wenn die Umschaltzeit TS innerhalb der vorbestimmten Zeitschwellenwerte (minT_JDG bis maxT_JDG) liegt und ansonsten einen ”Aufwärmfehler” zu bestimmen. Somit nimmt die Maschinensteuerungseinheit 303 eine Zeitschwellenwertbestimmung (S280 bis S289) bei jedem Übertragungszyklus des Ansteuersignals SI vor, basierend auf einen Selbstdiagnosesignal DI, das von der Glühkerzenstromzufuhrsteuerungseinheit 302 übertragen wird.
Die Maschinensteuerungseinheit 303 steuert den Betrieb der Maschine 5. Gleichzeitig berechnet die Maschinensteuerungseinheit 303 gemäß den Betriebsbedingungen eine elektrische Energie, die zum Beibehalten der Temperatur der Glühkerze 1 bei der Solltemperatur TMP_TRG notwendig ist. Um die elektrische Energie zuzuführen, überträgt die Maschinensteuerungseinheit 303 ein Ansteuersignal SI zum Ein-/Ausschalten der Schalteinrichtung 210 an die Glühkerzenstromzufuhrsteuerungseinheit 302. Weiterhin erlaubt die Maschinensteuerungseinheit 303 der Zeitschwellenwertbestimmungseinrichtung 30, das Vorhandensein/Nichtvorhandensein einer Fehlfunktion in der Glühkerze 1 und der Glühkerzenstromzufuhrsteuerungseinheit 302 zu erfassen, basierend auf dem Selbstdiagnosesignal DI, das von der Glühkerzenstromzufuhrsteuerungseinheit 302 übertragen wird.
Es sollte erkannt werden, dass die Konfiguration des Shuntwiderstandes (R_SENSE) als die Stromerfassungseinrichtung 22 zum Erfassen des Kerzenstroms I_GL und die Konfiguration des Operationsverstärkers 23 als die Spannungsverstärkungseinrichtung 23 ähnlich zu denen sind, die vorstehend in dem ersten Ausführungsbeispiel beschrieben wurden.
In dem vorliegenden vierten Ausführungsbeispiel wird das Verfahren der herkömmlichen Technik nicht länger durchgeführt, bei der der Widerstand R_GL durch Verarbeitung der Kerzenspannung V_GL und des Kerzenstroms I_GL berechnet wird und dann die Fehlfunktion der Glühkerze 1 basierend auf den Widerstand R_GL erfasst wird. Stattdessen wird in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ein Selbstdiagnosesignal DI von der Glühkerzenstromzufuhrsteuerungseinheit 302 mit Hilfe der Umschaltzeitbestimmungseinrichtung 30, die in der Maschinensteuerungseinheit 303 bereitgestellt ist, übertragen. Dann wird basierend auf diesem Selbstdiagnosesignal DI die Umschaltzeit T_S, die zum Umschalten der Aufwärmsteuerung zu der Temperaturbeibehaltungssteuerung aufgewendet wird, mit dem vorbestimmten Zeitschwellenwert T_JDG verglichen, um das Vorhandensein/Nichtvorhandensein einer Fehlfunktion in der Glühkerze 1 und der Glühkerzenstromzufuhrsteuerungseinheit 302 zu erfassen.
Es sollte erkannt werden, dass die Glühkerze 1 eine Konfiguration aufweist, die ähnlich zu der ist, die vorstehend beschrieben wurde und in 2 gezeigt ist.
Bezugnehmend auf 13 wird nachstehend ein Stromzufuhrprozess für die Glühkerze 1 beschrieben, wobei der Prozess durch sie Glühkerzestromzufuhrsteuerungseinheit 302 verwendet wird, die das Glühkerzenfehlfunktionserfassungssystem 6 des vierten Ausführungsbeispiels konfiguriert.
Wenn eine Energie eingeschalten wird, um einen Stromzufuhr zu der Glühkerze 1 zu starten, wird eine Stromzufuhrsteuerung durch die Glühkerzenstromzufuhrsteuerungseinheit 302 gestartet. Die vorliegende Steuerung wird bei jedem Zyklus des normalen Ansteuersignals SI wiederholt.
Ähnlich zu dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel wird bei Schritt S100 des Ansteuersignalübertragungsbestimmungsprozesses eine Bestimmung bezüglich des Vorhandenseins/Nichtvorhandenseins eines PWM-Signals als ein Ansteuersignal SI, das von der Maschinensteuerungseinheit 303 an die Glühkerzenstromzufuhrsteuerungseinheit 302 übertragen wird, vorgenommen. Bei Schritt S100 des Ansteuersignalübertragungsbestimmungsprozesses, wenn ein PWM-Signal als ein Ansteuersignal SI erfasst wird, wird eine ”Ja”-Bestimmung vorgenommen und die Steuerung geht über zu Schritt S110 des Stromzufuhrprozesses.
Bei Schritt S100 des Ansteuersignalübertragungsbestimmungsprozesses, wenn ein PWM-Signal als ein Ansteuersignal SI nicht erfasst wird, wird eine ”Nein”-Bestimmung vorgenommen und die Steuerung geht über zu Schritt S120 des Ausgabestoppprozesses. Bei Schritt S120 des Ausgabestoppprozesses wird die Ausgabe an die Glühkerze 1 gestoppt und die Schleife bis zum nächsten Mal, wenn ein PWM-Signal als ein Ansteuersignal SI erfasst wird, wiederholt.
Bei Schritt S110 des Stromzufuhrprozesses wird eine Stromzufuhr an die Glühkerze 1 gestartet.
Bei Schritt S130 des Schwellenwertbestimmungsprozesses wird der Kerzenstrom I_GL durch die Stromerfassungseinrichtung 22 erfasst und durch die Spannungsverstärkungseinrichtung 23 verstärkt. Die Ausgangsspannung V₁, die für den Kerzenstrom I_PL geeignet ist, wird direkt mit dem Spannungsschwellenwert V_REF, der in einen Komparator 24 eingegeben wird, verglichen. Wenn die Ausgangsspannung V_I gleich oder größer als der Spannungsschwellenwert V_REF ist, wird die Bestimmungsausgabe V_OUT zu einer H_I Ausgabe, um eine ”Ja”-Bestimmung nach sich zu ziehen, die eine ”Aufwärmzeit” angibt, und die Steuerung geht über zu Schritt S140. Wenn die Ausgangsspannung V_I niedriger als der Spannungsschwellenwert V_REF wird, wird die Ausgabe V_OUT zu einer L_O-Ausgabe, um eine ”Nein”-Bestimmung nach sich zu ziehen, die eine ”Temperaturbeibehaltungszeit” angibt, und die Steuerung geht über zu Schritt S150.
Bei S140 des Aufwärmzeitsteuerungsprozesses wird ein Aufwärmzeitansteuersignal als ein spezifisches Ansteuersignal ISI ausgewählt, um eine Stromzufuhrsteuerung bei der Aufwärmzeiteinschaltdauer D₀ von 100 Prozent oder annähernd dazu durchzuführen, so dass eine maximale elektrische Energie zugeführt wird. Somit wird die Aufwärmsteuerung durchgeführt, um Strom mit einer maximalen elektrischen Energie an die Glühkerze 1 zuzuführen. Gleichzeitig wird bei Schritt S150, der ein Unter-Aufwärmen-Signal-Übertragungsprozess ist, die Selbstdiagnoseinformation als ein Selbstdiagnosesignal DI, das angibt, dass ein Unter-Aufwärmen-Zustand vorliegt, eingestellt, und dann kehrt die Steuerung zurück zu Schritt S100.
Bei Schritt S160, der ein Temperaturbeibehaltungszeitstromzufuhrprozess ist, wird ein Temperatursteuerungszeitansteuersignal, das die relative Einschaltdauer von D₁ aufweist, die gleich dem Ansteuersignal SI ist, als ein spezifisches Ansteuersignal ISI ausgewählt, um die Solltemperatur TMP_TRG, die gemäß den Betriebsbedingungen in der Maschinensteuerungseinheit 303 berechnet wird, beizubehalten. Somit wird eine Stromzufuhr an die Glühkerze 1 unter einer PWM-Steuerung durchgeführt. Gleichzeitig wird bei Schritt S140, der ein Unter-Aufwärmen-Signal-Aufhebungsprozess ist, die Selbstdiagnoseinformation als das Selbstdiagnosesignal DI, das angibt, dass ein Unter-Aufwärmen-Zustand vorliegt, zurückgesetzt, und dann kehrt die Steuerung zurück zu Schritt S100.
Bei Schritt S180, der ein Selbstdiagnoseinformationsausgabeprozess ist, wenn die Selbstdiagnoseinformationen, die angeben, dass ein Unter-Aufwärmen-Zustand vorliegt, eingestellt werden, wird eine H_I-Ausgabe an die Maschinensteuerungseinheit 303 ausgegeben. Wenn die Selbstdiagnoseinformationen, die angeben, dass ein Unter-Aufwärmen-Zustand vorliegt, zurückgesetzt werden, wird eine L_O-Ausgabe an die Maschinensteuerungseinheit 303 ausgegeben.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird bei Schritt S130 des Stromschwellenwertbestimmungsprozesses das Aufwärmansteuersignal D₀ zum Zuführen einer maximalen elektrischen Energie zu dem Temperaturbeibehaltungszeitansteuersignal D₁ zum Beibehalten einer Solltemperatur vor dem Erreichen der Solltemperatur TMP_TRG durch die Glühkerze 1 umgeschaltet und dadurch wird ein Übertemperaturanstieg unterdrückt.
Der vorstehend beschriebene Stromsteuerungsprozess wird bei jedem Zyklus des Ansteuersignals SI durchgeführt. Somit wird die Aufwärmsteuerung oder die Temperaturbeibehaltungssteuerung in Abhängigkeit des Zustandes der individuellen Glühkerze 1 ausgewählt. Gleichzeitig werden die Informationen darüber, ob die Glühkerze in einem Unter-Aufwärmen-Zustand ist bzw. aufgeheizt wird, als ein Selbstdiagnosesignal an die Maschinensteuerungseinheit 303 übertragen.
Das Verfahren der herkömmlichen Technik wird nicht länger durchgeführt, bei dem der Widerstand R_GL der Glühkerze 1 aus dem Kerzenstrom I_GL, der durch die Glühkerze 1 fließt, und der Kerzenspannung V_GL, die an die Glühkerze 1 angelegt wird, berechnet wird, um ein Ansteuersignal zu berechnen, das für den Widerstand R_GL geeignet ist. Stattdessen wird das Ansteuersignal basierend auf der Bestimmungsausgabe V_OUT, das durch die Schwellwertbestimmungseinrichtung 23 bestimmt wird, umgeschaltet. Dementsprechend kann das Ansteuersignal sofort umgeschaltet werden und somit kann die relative Einschaltdauer in der Mitte bzw. während einer Stromzufuhr umgeschaltet werden.
Bezugnehmend auf 14 wird nachstehend ein Fehlfunktionserfassungsprozess beschrieben, der durch das Glühkerzenfehlfunktionserfassungssystem 6 in dem vorliegenden vierten Ausführungsbeispiel verwendet wird.
Bei Schritt S280, der ein Glühkerzenstromzufuhrnotwendigkeitsbestimmungsprozess bzw. ein Prozess zum Bestimmen einer Notwendigkeit einer Stromzufuhr an die Glühkerze ist, wird eine Bestimmung bezüglich der Notwendigkeit des Zuführens von Strom an die Glühkerze 1 basierend auf Daten, die die Betriebsbedingungen angeben, die von der Betriebsbedingungserfassungseinrichtung 4 an die Maschinensteuerungseinheit 303 übertragen wurden, vorgenommen. Wenn bestimmt wird, dass eine Stromzufuhr notwendig ist, wird eine ”Ja”-Bestimmung vorgenommen und die Steuerung geht über zu Schritt S281, der ein Ansteuersignalausgabeprozess ist. Wenn bestimmt ist, dass die Stromzufuhr nicht notwendig ist, wird eine ”Nein”-Bestimmung vorgenommen, und die Steuerung geht über zu Schritt S282, der ein Beendungsprozess ist. Dann werden die Fehlfunktionsbestimmung bezüglich der Glühkerze 1 und die Stromzufuhr an diese gestoppt.
Bei Schritt S281 des Ansteuersignalausgabeprozesses wird eine elektrische Energie berechnet, die zum Beibehalten der Solltemperatur TMP_TRG, die gemäß den Betriebsbedingungen berechnet wurde, erforderlich ist. Dann wird ein Ansteuersignal SI, das eine relative Einschaltdauer zum Zuführen der elektrischen Energie angibt, an die Glühkerzenstromzufuhrsteuerungseinheit 302 ausgegeben.
Bei Schritt S283, der ein Stromzufuhrzeitmessstartprozess ist, wird eine Messung einer abgelaufenen Zeit von dem Start einer Stromzufuhr gestartet.
Bei Schritt 284, der ein Unter-Aufwärmen-Bestimmungsprozess ist, wird bestimmt, ob ein Unter-Aufwärmen-Signal als ein Selbstdiagnosesignal DI, das von der Glühkerzenstromzufuhrsteuerungseinheit 302 übertragen wird, zu einer H_I-Ausgabe wird oder nicht. Wenn ein Unter-Aufwärmen-Signal von der Glühkerzenstromzufuhrsteuerungseinheit 302 übertragen wurde, wird eine ”Ja”-Bestimmung vorgenommen. Somit wird bei einem Schritt S285, der ein Prozess des Bestimmens eines maximalen Aufwärmzeitschwellenwerts ist, eine maximalen Aufwärmzeit maxT_JDG, die durch die Zeitschwellenwertbestimmungseinrichtung 31 als der Zeitschwellenwert T_JDG gemäß den Betriebsbedingungen der Maschine 5 ausgewählt wird, mit der abgelaufenen Zeit T_S verglichen, während der ein Unter-Aufwärmen-Signal erfasst wurde. Die Schleife zwischen Schritten S284 und S285 wird bis zu dem Zeitpunkt wiederholt, bis ein Unter-Aufwärmen-Signal von der Glühkerzenstromzufuhrsteuerungseinheit 302 übertragen wird und die maximale Aufwärmzeit maxT_JDG abläuft.
Wenn der Widerstand der Glühkerze 1 verringert wird, wenn Strom zugeführt wird, und der Kerzenstrom I_GL gleich oder niedriger als der Spannungsschwellenwert V_REF wird, wird die Aufwärmsteuerung zu der Temperaturbeibehaltungssteuerung umgeschaltet, um das Unter-Aufwärmen-Signal zurück zu setzen. Somit wird bei Schritt S284 des Unter-Aufwärmen-Bestimmungsprozesses eine ”Nein”-Bestimmung vorgenommen, und dann geht die Steuerung zu Schritt S286 über, der ein Prozess des Bestimmens eines minimalen Aufwärmzeitschwellenwerts ist.
Andererseits, wenn der Widerstand der Glühkerze 1 nicht verringert wird, trotz der kontinuierlichen Stromzufuhr, wird der Kerzenstrom I_GL nicht gleich oder niedriger als der Spannungsschwellenwert V_REF und somit wird eine Übertragung des Unter-Aufwärmen-Signals beibehalten. Deshalb wird letztendlich die Zeit T_S, bei der die Aufwärmsteuerung fortgesetzt wird, die maximale Aufwärmzeit maxT_JGD überschreiten. Dementsprechend wird bei Schritt S285 des Prozesses zum Bestimmen eines maximalen Aufwärmzeitschwellenwerts eine ”Ja”-Bestimmung vorgenommen, und dann wird bei Schritt S287 eine Bestimmung eines Fehlers einer übermäßig verlängerten Aufwärmzeit vorgenommen.
Bei Schritt S286 des Prozesses zur Bestimmung eines minimalen Aufwärmzeitschwellenwertes wird eine minimale Aufwärmzeit minT_JDG, die als der Zeitschwellenwert T_JDG durch die Zeitschwellenwertbestimmungseinrichtung 31 gemäß den Betriebsbedingungen der Maschine 5 ausgewählt ist, mit der Umschaltzeit T_S, die von dem Zeitpunkt, wenn die Stromzufuhr gestartet ist, bis zu dem Zeitpunkt, wenn ein Umschalten zu der Temperaturbeibehaltungssteuerung vorgenommen wird, aufgewendet wird, verglichen.
Bei Schritt S286, wenn die Umschaltzeit T_S länger als die minimale Aufwärmzeit minT_JDG ist, wird bestimmt, dass der Temperaturanstieg der Glühkerze 1 normal war, der Kerzenstrom I_GL sich verringert hat und ein Umschalten zu der Temperaturbeibehaltungssteuerung vorgenommen wurde. Dementsprechend wird eine ”Ja”-Bestimmung vorgenommen und die Steuerung geht über zu Schritt S288, der eine Bestimmung eines normalen Aufwärmens ist.
Andererseits, wenn eine Verbindungsunterbrechung in einem Stromzuführpfad zwischen der Glühkerze 1 und der Energieversorgung BATT auftritt, wird die Aufwärmsteuerung zu der Temperaturbeibehaltungssteuerung in einer relativ kurzen Zeit umgeschaltet. Dementsprechend wird die Umschaltzeit T_S kürzer als die minimale Aufwärmzeit minT_JDG. Somit wird eine ”Nein”-Bestimmung vorgenommen und die Steuerung geht über zu Schritt S289, der eine Bestimmung eines Fehlers einer übermäßig verkürzten Aufwärmzeit ist.
Auf diese Weise ist der Fehlfunktionsbestimmungsprozess in dem vierten Ausführungsbeispiel vollständig. Wenn ein durch die Ergebnisse der Bestimmungen bestimmt wird, wird ein Fehleralarm ausgegeben oder eine Stromzufuhr gestoppt. Wenn ein ”normales Aufwärmen” bestimmt wird, wird die Temperaturbeibehaltungssteuerung fortgesetzt.
Es sollte erkannt werden, dass die Temperaturcharakteristika der Glühkerze 1, die auf das Glühkerzenfehlfunktionserfassungssystem 6 angewendet werden, die gleichen oder ähnlich zu denen sind, die in der vorstehend beschriebenen 5 gezeigt sind.
Weiterhin ist der Einstellprozess des vorbestimmten Spannungsschwellenwerts V_REF, der auf den Komparator 24 als eine Kerzenstromschwellenwertbestimmungseinrichtung, die den Hauptteil des Glühkerzenfehlfunktionserfassungssystems 6 konfiguriert, angewendet wird, ebenso der gleiche oder ähnlich zu dem, der in den vorstehend beschriebenen 5A und 5B gezeigt ist. Wie aus 5B gesehen werden kann, kann bei einem Glühkerzenfehlfunktionserfassungssystem der herkömmlichen Technik eine korrekte Fehlfunktionserfassung nicht durchgeführt werden, bis eine vorbestimmte Zeit oder mehr abgelaufen ist, in der die Temperatur oder der Widerstand der Glühkerze stabilisiert ist. Somit war es oft schwierig, eine Fehlfunktion, wie etwa ein Brechen der Glühkerze aufgrund eines Übertemperaturanstiegs zu vermeiden.
Bezugnehmen auf 15 werden nachstehend die Effekte, die durch das vierte Ausführungsbeispiel ausgeübt werden, beschrieben.
15(a) ist ein charakteristisches Diagramm, das die Änderung der Ausgangsspannung darstellt, die durch den Kerzenstrom verursacht wird. 15(b) ist ein Zeitdiagramm, das ein Ansteuersignal und ein spezifisches Ansteuersignal zur Zeit eines Neustarts darstellt. 15(c) ist ein Zeitdiagramm zur Zeit eines normalen Startens. 15(d) ist ein Zeitdiagramm zu der Zeit, wenn sich eine Energiequellenkapazität verringert hat oder in dem Fall, in dem ein Anlasser gleichzeitig gestartet wird. 15(e) ist ein Zeitdiagramm zu der Zeit, wenn ein Kurzschlussfehler verursacht wird. 15(f) ist ein Zeitdiagramm, zu der Zeit, wenn eine Verbindungsunterbrechung aufgetreten ist. 15(g) ist ein charakteristisches Diagramm, das die Effekte darstellt, die durch das vorliegende Ausführungsbeispiel unter verschiedenen Bedingungen ausgeübt werden.
Wie durch die gestrichelte Linie in 15(a) angegeben ist, wird zu der Zeit eines Neustarts, das heißt, zu der Zeit, wenn eine Stromzufuhr zu der Glühkerze 1 gestartet wird, alsbald gestoppt wird, und dann wieder aufgenommen wird, eine Stromzufuhr in einem Zustand gestartet, in dem die Temperatur der Glühkerze 1 vergleichsweise hoch ist. Deshalb wird die Ausgangsspannung V_I, die auf dem Kerzenstrom I_GL basiert, gleich oder niedriger als der Spannungsschwellenwert V_REF in einer vergleichsweise kurzen Zeit. Somit, wie in 15(b) gezeigt ist, wird die Aufwärmsteuerung (Dty = D₀) zu der Temperaturbeibehaltungssteuerung (Dty = D₁) umgeschaltet. Dementsprechend, im Gegensatz zu der herkömmlichen Technik, wird es nicht passieren, dass die Aufwärmsteuerung für eine vorbestimmte Zeit unabhängig von einer Erhöhung des Widerstands fortgesetzt wird. Deshalb, wie durch die zwischengepunkteten Linien in 15(g) angegeben ist, wird ein Übertemperaturanstieg nicht verursacht, weil die Temperaturbeibehaltungssteuerung bei einer relativen Einschaltdauer, die gleich dem Ansteuersignal SI ist, von der Maschinensteuerungseinheit 303 durchgeführt wird, zu der Zeit, wenn der Temperaturschwellenwert TMP_REF erreicht ist. Ebenso, wie in 15(b) gezeigt ist, wird das Unter-Aufwärmen-Signal zurückgesetzt, wenn T_S1 von dem Start der Stromzufuhr abgelaufen ist. Wenn dies länger als der maximale Zeitschwellenwert minT_JDG ist, wird in einem früheren Stadium eine ”Neustartzeit”-Bestimmung vorgenommen. Somit wird die Temperaturbeibehaltungssteuerung fortgesetzt, um die Solltemperatur TMP_TRG beizubehalten.
Zur Zeit des normalen Startens, wie durch die durchgezogene Linie in 15(a) gezeigt ist, wird die Ausgangsspannung V_I, die auf dem Kerzenstrom I_GL basiert, letztendlich gleich oder kleiner als der Spannungsschwellenwert V_REF. Bis dann, wie in 15(c) gezeigt ist, wird die Aufwärmsteuerung (Dty = D₀) durchgeführt, gefolgt von einem Umschalten zu der Temperaturbeibehaltungssteuerung (Dty = D₁). Eine Umschaltzeit T_S2, die für das Umschalten aufgewendet wird, liegt innerhalb des Bereichs des vorbestimmten Zeitschwellenwerts T_JDG (minT_DG bis maxT_JDG). Somit wird eine ”normales Aufwärmen”-Bestimmung vorgenommen, um die Temperaturbeibehaltungssteuerung fortzusetzen. Auf diese Weise, wie durch die durchgezogene Linie in 15(g) angegeben ist, wird die Solltemperatur TMP_TRG beibehalten, ohne einen Übertemperaturanstieg zu verursachen.
Weiterhin, wie durch die strichgepunktete Linie in 15(a) angegeben ist, wird eine elektrische Energiezufuhr unzureichend sein, wenn sich zum Beispiel eine Energiezufuhrspannung verringert, oder wenn gleichzeitig mit der Stromzufuhr an die Glühkerze 1 ein Anlassen durchgeführt wird. Dementsprechend wird die Geschwindigkeit eines Temperaturanstiegs in der Glühkerze 1 verringert und somit wird eine lange Zeit vergehen, bevor die Ausgangsspannung V_I gleich oder kleiner als der Spannungsschwellenwert V_REF wird. Somit, wie in 15(d) gezeigt ist, wird die Zeit, die für die Aufwärmsteuerung aufgewendet wird, ebenso lang. Somit, um die Energieknappheit aufgrund der Verringerung der Energiequellenkapazität zu kompensieren, wird die Geschwindigkeit während des Temperaturanstiegs verringert. Sobald jedoch eine Umschaltzeit T_S3 gleich oder kleiner als der Spannungsschwellenwert V_REF innerhalb des vorbestimmten maximalen Zeitschwellenwerts maxT_JDG wird, wird eine Fehlfunktionsbestimmung nicht vorgenommen. Somit, wie in 15(g) gezeigt ist, wird die Solltemperatur erreicht werden.
Wie durch die zweifach gepunktete Linie in 15(a) angegeben ist, wenn ein Verdrahtungsfehler auftritt und es somit wahrscheinlich ist, dass ein Strom irgendwo anders hin divergiert, oder ein Kurzschluss in der Glühkerze 1 aufgetreten ist, wird die Aufbringung elektrischer Energie reduziert und somit ist ein Temperaturanstieg klein. Dementsprechend, wie in 15(e) gezeigt ist, wird eine Aufwärmsteuerung nicht zu der Temperaturbeibehaltungssteuerung umgeschaltet. Somit wird eine Umschaltzeit T_S4 die maximale Aufwärmzeit maxT_JDG überschreiten, um eine ”Aufwärmfehler”-Bestimmung nach sich zu ziehen. In diesem Fall kann ein Fehleralarm ausgegeben werden oder das Ansteuersignal kann unmittelbar gestoppt werden, so dass eine Stromzufuhr gestoppt wird, wie durch die zweifach gepunktete Linie in 15(g) angegeben ist.
Weiterhin, wenn ein Verbindungsunterbrechungsfehler auftritt, wie durch die dreifach gepunktete Linie in 15(a) angegeben ist, wird die Aufwärmsteuerung in einer relativ kurzen Zeit T_S5, die gleich oder kleiner als der minimale Schwellenwert minT_JDG ist, zu der Temperaturbeibehaltungssteuerung umgeschaltet. In diesem Fall kann eine ”Aufwärmfehler”-Bestimmung unmittelbar vorgenommen werden, um einen Stromzufuhr zu stoppen.
(Fünftes Ausführungsbeispiel)
Bezug nehmend auf 16 bis 19 wird nachstehend eine Steuerungsvorrichtung für eine Dieselbrennkraftmaschine mit einer Funktion des Erfassens einer Fehlfunktion einer Glühkerze bezüglich eines fünften Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Bezug nehmend auf 16 wird die Steuerungsvorrichtung bezüglich der vorliegenden Erfindung als das fünfte Ausführungsbeispiel beschrieben. Diese Steuerungsvorrichtung ist als ein Glühkerzenfehlfunktionserfassungssystem 6a zur Verwendung in einer Dieselbrennkraftmaschine implementiert.
Das vorstehend beschriebene vierte Ausführungsbeispiel hat veranschaulicht, dass ein einzelner Komparator 24 als eine Schwellenwertbestimmungseinrichtung bereitgestellt ist. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind der erste Komparator (CP₁) 24 und der zweite Komparator (CP₂) 25 als eine Schwellenwertbestimmungseinrichtung zum Bereitstellen einer analogen Logik bereitgestellt. Bei der analogen Logik wird die Ausgangsspannung V_I der Spannungsverstärkungseinrichtung 23 in einen nichtinvertierenden Eingang (V+) des ersten Komparators 24 und einen nichtinvertierenden Eingang (V+) des zweiten Komparators 25 eingegeben, um einen direkten Vergleich zwischen dem ersten Spannungsschwellenwert V_REF1 und dem zweiten Spannungsschwellenwert V_REF2, die entsprechend in einen invertierenden Eingang (V–) des ersten Komparators 24 und einen invertierenden Eingang (V–) des zweiten Komparators 25 eingegeben werden, vorzunehmen. Unter Verwendung der analogen Logik wird eine Schwellenwertbestimmung bezüglich des Stroms I_GL, der durch die Glühkerze 1 fließt, vorgenommen.
In den ersten Komparator 24 und den zweiten Komparator 25 werden entsprechend der erste Spannungsschwellenwert V_REF1 und der zweite Spannungsschwellenwert V_REF2 eingegeben. Dieser erste und zweite Spannungsschwellenwert sind Teilspannungen, die als ein Ergebnis der Teilung erhalten werden, die durch die Spannungsteilerwiderstände 26, 27 und 28 durchgeführt werden, die einen vorbestimmten Widerstand aufweisen, wobei die Widerstände in Reihe zwischen der Batteriespannung +B und einer Masse GND verbunden sind.
Das vierte Ausführungsbeispiel hat veranschaulicht, dass ein Shuntwiderstand als die Stromerfassungseinrichtung 22 verwendet wird. Alternativ kann jedoch, wie in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel, eine Stromspiegelschaltung unter Verwendung eines Teils eines Elements einer Schalteinrichtung 210a, die in einer Glühkerzenstromzufuhreinheit 302a bereitgestellt ist, zur Verwendung als eine Stromerfassungseinrichtung gebildet werden.
In dem vierten Ausführungsbeispiel, wenn ein Neustart in einer extrem kurzen Zeit durchgeführt wird, kann ein ”Aufwärmfehler” bestimmt werden, wobei es nicht möglich ist, eine Unterscheidung von einem ”Verbindungsunterbrechungsfehler” vorzunehmen. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel, wenn der Kerzenstrom gleich oder niedriger als der erste Schwellenwert V_REF1 in einem früheren Stadium wird, ermöglicht der zweite Spannungsschwellenwert V_REF eine Erfassung des Vorhandenseins/Nichtvorhandenseins des Kerzenstroms, um eine Bestimmung vorzunehmen, wobei eine Unterscheidung zwischen einem ”Verbindungsunterbrechungsfehler” und einem ”Neustart” vorgenommen wird. Die Genauigkeit der Bestimmung ”Verbindungsunterbrechungsfehler” oder ”Neustart” kann unter Verwendung von Informationen von der Betriebsbedingungserfassungseinrichtung 4 verbessert werden, die in die Maschinensteuerungseinheit 303 eingeben werden.
Bezug nehmend auf 17 wird nachstehend ein Stromzufuhrsteuerungsprozess für die Glühkerze 1 unter Verwendung der Glühkerzenstromzufuhrsteuerungseinheit 302a, die das Glühkerzenfehlfunktionserfassungssystem 6a in dem fünften Ausführungsbeispiel konfiguriert, beschrieben.
Wenn Energie eingeschalten wird, um eine Stromzufuhr an die Glühkerze 1 zu starten, wird eine Stromzufuhrsteuerung für die Glühkerzenstromzufuhrsteuerungseinheit 302a gestartet. Die vorliegende Steuerung wird für jeden Zyklus des normalen Ansteuerungssignals SI wiederholt.
Bei Schritt S300, der ein Ansteuersignalübertragungsbestimmungsprozess ist, wird eine Bestimmung bezüglich des Vorhandenseins/Nichtvorhandenseins eines PWM-Signals als ein Ansteuersignal SI, das von der Maschinensteuerungseinheit 303 an die Glühkerzenstromzufuhrsteuerungseinheit 302a übertragen wird, vorgenommen. Wenn ein PWM-Signal als ein Ansteuersignal SI bei Schritt S300 des Ansteuersignalübertragungsbestimmungsprozesses erfasst wird, wird eine ”Ja”-Bestimmung vorgenommen und die Steuerung geht über zu Schritt S310, der ein Stromzuführprozess ist.
Wenn bei Schritt S300 des Ansteuersignalübertragungsbestimmungsprozesses ein PWM-Signal als ein Ansteuersignal SI nicht erfasst wird, wird eine ”Nein”-Bestimmung vorgenommen und die Steuerung geht über zu Schritt S320, der ein Ausgabestoppprozess ist.
Bei Schritt S320 des Ausgabestoppprozesses, wird die Ausgabe an die Glühkerze 1 gestoppt. Die Schleife wird wiederholt, bis zum nächsten Mal ein PWM-Signal als ein Ansteuersignal SI erfasst wird.
Bei Schritt S310 des Stromzuführprozesses wird eine Stromzufuhr and die Glühkerze 1 gestartet. Bei Schritt S330, der ein Prozess zum Bestimmen eines ersten Schwellenwerts ist, wird die Ausgangsspannung V_I, die für den Kerzenstrom I_GL, der durch die Stromerfassungseinrichtung 22 erfasst wurde und durch die Spannungsverstärkungseinrichtung 23 verstärkt wird, geeignet ist, direkt mit dem ersten Spannungsschwellenwert V_REF1, der in den Komparator 24 eingeben wird, der als eine erste Kerzenstromschwellenwertbestimmungseinrichtung bereitgestellt ist, verglichen. Wenn die Ausgangsspannung V_I gleich oder größer als der erste Spannungsschwellenwert V_REF1 ist, wird die erste Bestimmungsausgabe V_OUT1 zu einer H_I-Ausgabe, um eine ”Ja”-Bestimmung nach sich zu ziehen, die eine Bestimmung als ”erste Aufwärmzeit” angibt und die Steuerung geht über zu Schritt S340. Wenn die Ausgangsspannung V_I niedriger als der erste Spannungsschwellenwert V_REF1 wird, wird die erste Bestimmungsausgabe V_OUT1 zu einer L_O Ausgabe, um eine ”Nein”-Bestimmung nach sich zu ziehen, und die Steuerung geht über zu Schritt S350, der ein Prozess zum Bestimmen eines zweiten Schwellenwerts ist.
Bei Schritt S350 des Prozesses zum Bestimmen eines zweiten Schwellenwerts wird die Ausgangsspannung V_I, die für den Kerzenstrom I_GL, der durch die Stromerfassungseinrichtung 22 erfasst wurde und durch die Spannungsverstärkungseinrichtung 23 verstärkt wird, geeignet ist, direkt mit dem zweiten Spannungsschwellenwert V_REF2 verglichen, der in den Komparator 25 eingegeben wird, der als eine zweite Kerzenstromschwellenwertbestimmungseinrichtung bereitgestellt ist. Wenn die Ausgangsspannung V_I gleich oder größer als der zweite Spannungsschwellenwert V_REF2 ist, wird die zweite Bestimmungsausgabe V_OUT1 zu einer H_I-Ausgabe, um eine ”Ja”-Bestimmung nach sich zu ziehen, die eine Bestimmung als eine ”Neustartzeit” angibt, und die Steuerung geht über zu Schritt S360, der ein Temperaturbeibehaltungssteuerungsprozess ist. Wenn die Ausgangsspannung V_I niedriger als der zweite Spannungsschwellenwert V_REF2 wird, wird die zweite Bestimmungsausgabe V_OUT2 zu einer L_O-Ausgabe, um eine ”Nein”-Bestimmung nach sich zu ziehen, die eine Bestimmung als einen ”Verbindungsunterbrechungsfehler” angibt und die Steuerung geht über zu Schritt S370, der ein Stromzufuhrstoppprozess ist.
Bei Schritt S340 des Aufwärmzeitsteuerungsprozesses, wird ein Aufwärmzeitansteuersignal als ein spezifisches Ansteuersignal ISI ausgewählt, um eine Stromzufuhr bei der Aufwärmzeiteinschaltdauer D₀ von 100% oder annähernd dazu zu steuern, so dass eine maximale elektrische Energie zugeführt wird. Somit wird die Aufwärmsteuerung durchgeführt, unter der Strom an die Glühkerze 1 mit einer maximalen elektrischen Energie zugeführt wird. Zur gleichen Zeit wird bei Schritt S380, der ein Unter-Aufwärmen-Signal-Übertragungsprozess ist, eine Selbstdiagnoseinformation DI₁ als ein Selbstdiagnosesignal DI eingestellt, um ein ”Unter-Aufwärmen” anzugeben, und die Steuerung kehrt zurück zu Schritt S300.
Bei Schritt S360 des Temperaturbeibehaltungszeitsteuerungsprozesses wird ein Temperaturbeibehaltungszeitansteuersignal mit der relativen Einschaltdauer D₁, die gleich dem Ansteuersignal SI ist, als ein spezifisches Ansteuersignal ISI ausgewählt, um die Solltemperatur TMP_TRG, die in der Maschinensteuerungseinheit 303 gemäß den Betriebsbedingungen berechnet wird, beizubehalten. Dann wird Strom an die Glühkerze 1 unter einer PWM-Steuerung zugeführt. Zur gleichen Zeit werden bei Schritt S370, der ein Unter-Aufwärmen-Signal-Aufhebungsprozess ist, die Selbstdiagnoseinformationen DI₁, die ein ”Unter-Aufwärmen” angeben, und ein Verbindungsunterbrechungsinformationssignal DI₂, das einen ”Verbindungsunterbrechungszustand” angibt, zurückgesetzt und die Steuerung kehrt zurück zu Schritt S300.
Bei Schritt S370 des Stromzufuhrstoppprozesses wird das Verbindungsunterbrechungsinformationssignal DI₂ als ein Selbstdiagnosesignal DI eingestellt und die Steuerung kehrt zurück zu Schritt S300.
Bei Schritt S410, der ein Prozess zum Ausgeben von ersten Selbstdiagnoseinformationen ist, wird eine H_I-Ausgabe an die Maschinensteuerungseinheit 303 übertragen, wenn die ersten Selbstdiagnoseinformationen DI₁, die ein ”Unter-Aufwärmen” angeben, eingestellt sind. Wenn die ersten Selbstdiagnoseinformationen DI₁, die ein ”Unter-Aufwärmen” angeben, zurückgesetzt werden, wird eine L_O-Ausgabe an die Maschinensteuerungseinheit 303 übertragen.
Bei Schritt S420, der ein Prozess zum Ausgeben von zweiten Selbstdiagnoseinformationen ist, wird eine H_I-Ausgabe an die Maschinensteuerungseinheit 303 übertragen, wenn die zweiten Selbstdiagnoseinformationen DI₂, die einen ”Verbindungsunterbrechungszustand” angeben, eingestellt sind. Wenn eine Temperaturbeibehaltungsstromzufuhr durchgeführt wird, werden die zweiten Selbstdiagnoseinformationen DI₂, die einen ”Verbindungsunterbrechungszustand” angeben, zurückgesetzt, um eine L_O-Ausgabe an die Maschinensteuerungseinheit 303 zu übertragen.
Bezug nehmend auf 18 wird nachstehend ein Fehlfunktionsbestimmungsprozess zur Verwendung in dem Glühkerzenfehlfunktionserfassungssystem 6a beschrieben.
Bei Schritt S500, der ein Glühkerzenstromzufuhrnotwendigkeitsbestimmungsprozess ist, wird eine Bestimmung bezüglich der Notwendigkeit einer Stromzufuhr an die Glühkerze 1 bestimmt, basierend auf Daten, die die Betriebsbedingungen angeben, die von der Betriebsbedingungserfassungseinrichtung 4 an die Maschinensteuerungseinheit 303a übertragen wurden. Wenn bestimmt ist, dass eine Stromzufuhr notwendig ist, wird eine ”Ja”-Bestimmung vorgenommen und die Steuerung geht über zu Schritt S510, der ein Ansteuersignalausgabeprozess ist. Wenn bestimmt ist, dass eine Stromzufuhr nicht notwendig ist, wird eine ”Nein”-Bestimmung vorgenommen, und die Steuerung geht über zu Schritt S520, der ein Beendungsprozess ist, um eine Fehlfunktionserfassung der Glühkerze 1 und eine Stromzufuhr zu dieser zu beenden.
Bei Schritt S510 des Ansteuersignalausgabeprozesses wird eine elektrische Energie berechnet, die zum Beibehalten der Solltemperatur TMP_TRG, die gemäß den Betriebsbedingungen berechnet wurde, erforderlich ist. Somit wird ein Ansteuersignal SI zum Anweisen einer relativen Einschaltdauer zum Zuführen der elektrischen Energie an die Glühkerzenstromzufuhrsteuerungseinheit 302a ausgegeben.
Bei Schritt S530, der ein Stromzufuhrzeitmessstartprozess ist, wird eine Messung einer abgelaufenen Zeit von dem Start einer Stromzufuhr gestartet.
Bei Schritt S540, der ein Unter-Aufwärmen-Bestimmungsprozess ist, wird bestimmt, ob ein Unter-Aufwärmen-Signal ID₁ als ein erstes Selbstdiagnosesignal von der Glühkerzenstromzufuhrsteuerungseinheit 302a, zu einer H_I-Ausgabe wurde oder nicht.
Wenn ein Unter-Aufwärmen-Signal ID₁ von der Glühkerzenstromzufuhrsteuerungseinheit 302a übertragen wurde, wird eine ”Ja”-Bestimmung vorgenommen. Bei Schritt S550, der ein Prozess zum Bestimmen eines maximalen Aufwärmzeitschwellenwerts ist, wird die maximale Aufwärmzeit maxT_JDG, die als der Zeitschwellenwert T_JDG durch die Zeitschwellenwerteinstelleinrichtung 31 gemäß den Betriebsbedingungen der Maschine 5 ausgewählt wird, mit der abgelaufenen Zeit T_S, während der ein Unter-Aufwärmen-Signal erfasst wird, verglichen.
Die Schleife zwischen Schritten S540 und S550 wird wiederholt, bis zu dem Zeitpunkt, wenn ein Unter-Aufwärmen-Signal DI₁ von der Glühkerzestromzufuhrsteuerungseinheit 302a übertragen wird und die maximale Aufwärmzeit maxT_JDG abläuft.
Der Widerstand der Glühkerze 1 verringert sich, wenn Strom zugeführt wird, und somit wird der Kerzenstrom I_GL gleich oder kleiner als der erste Spannungsschwellenwert V_REF1. Somit wird die Aufwärmsteuerung zu der Temperaturbeibehaltungssteuerung umgeschaltet, wenn das Unter-Aufwärmen-Signal DI₁ zurückgesetzt wird. Dementsprechend wird bei Schritt S540 des Unter-Aufwärmen-Bestimmungsprozesses eine ”Nein”-Bestimmung vorgenommen und eine Steuerung geht über zu Schritt S560, der ein Prozess zum Bestimmen eines minimalen Aufwärmzeitschwellenwerts ist.
Andererseits, wenn der Widerstand der Glühkerze 1 trotz der kontinuierlichen Stromzufuhr nicht verringert wird, wird der Kerzenstrom I_GL nicht gleich oder kleiner als der erste Spannungsschwellenwert V_REF1. Somit wird das Unter-Aufwärmen-Signal ID₁ weiterhin übertragen. Somit überschreitet letztendlich die Zeit T_S, in der die Aufwärmsteuerung fortgesetzt wird, die maximale Aufwärmzeit maxT_JGD. Dementsprechend wird bei Schritt S550 des Prozesses zum Bestimmen eines maximalen Aufwärmzeitschwellenwerts eine ”Ja”-Bestimmung vorgenommen, gefolgt von Schritt S570, der eine Bestimmung eines Fehlers einer übermäßig verlängerten Aufwärmzeit ist.
Bei Schritt S560 des Prozesses zum Bestimmen eines minimalen Aufwärmzeitschwellenwerts wird die minimale Aufwärmzeit minT_JDG, die als der Zeitschwellenwert T_JDG durch die Zeitschwellenwerteinstelleinrichtung 31 gemäß den Betriebsbedingungen der Maschine 5 ausgewählt ist, mit der Umschaltzeit T_S verglichen, die von dem Zeitpunkt, wenn die Stromzufuhr gestartet ist, bis zu dem Zeitpunkt, wenn ein Umschalten zu der Temperaturbeibehaltungssteuerung vorgenommen wird, aufgewendet wurde.
Bei Schritt S560, wenn die Umschaltzeit T_S größer als die minimale Aufwärmzeit minT_JDG ist, wird bestimmt, dass der Temperaturanstieg der Glühkerze 1 normal war, der Kerzenstrom I_GL sich verringert hat und ein Umschalten zu der Temperaturbeibehaltungssteuerung vorgenommen wurde. Somit wird eine ”Ja”-Bestimmung vorgenommen und die Steuerung geht über zu Schritt S580, der eine Bestimmung eines normalen Aufwärmens ist.
Andererseits, wenn eine Verbindungsunterbrechung in einem Stromzuführpfad zwischen der Glühkerze 1 und der Energieversorgung BATT aufgetreten ist, oder wenn eine Stromzufuhr in einer relativ kurzen Zeit erneut gestartet wurde, wird die Aufwärmsteuerung in einer relativ kurzen Zeit zu der Temperaturbeibehaltungssteuerung umgeschaltet. Dementsprechend wird die Umschaltzeit T_S kürzer als die minimale Aufwärmzeit minT_JDG. Somit wird eine ”Nein”-Bestimmung vorgenommen und die Steuerung geht über zu Schritt S590, der ein Verbindungsunterbrechungsfehlerbestimmungsprozess ist.
Bei Schritt S590 des Verbindungsunterbrechungsfehlerbestimmungsprozesses wird eine Bestimmung bezüglich des Vorhandenseins/Nichtvorhandenseins eines zweiten Selbstdiagnosesignals DI₂, das einen ”Verbindungsunterbrechungszustand” angibt, vorgenommen.
Bei Schritt S590 des Verbindungsunterbrechungsbestimmungsprozesses, wenn ein zweites Selbstdiagnosesignal DI₂ erfasst wird, wird eine ”Ja”-Bestimmung vorgenommen. Dies bedeutet, dass die Möglichkeit des Auftretens eines ”Verbindungsunterbrechungsfehlers” hoch ist und somit geht die Steuerung über zu Schritt S600, der eine Bestimmung eines Fehlers einer übermäßig verkürzten Aufwärmzeit ist. Bei Schritt S590 des Verbindungsunterbrechungsbestimmungsprozesses, wenn ein zweites Selbstdiagnosesignal DI₂ nicht erfasst wird, wird eine ”Nein”-Bestimmung vorgenommen. Dies bedeutet, dass die Möglichkeit einer ”Neustartzeit” hoch ist und somit geht die Steuerung zu Schritt S610 über, der eine Bestimmung eines normalen Aufwärmens ist.
Auf diese Weise wird ein Fehlfunktionsbestimmungsprozess Vollständig. Wenn ein ”Aufwärmfehler” durch die Ergebnisse der Bestimmungen bestimmt wird, wird ein Fehleralarm ausgegeben oder eine Stromzufuhr gestoppt. Wenn ein ”normales Aufwärmen” bestimmt wird, wird die Temperaturbeibehaltungssteuerung fortgesetzt.
Bezug nehmend auf 19 werden nachstehend die Effekte, die durch das fünfte Ausführungsbeispiel ausgeübt werden, beschrieben. Bei einer Neustartzeit, die durch die gestrichelte Linie in 19(a) angegeben ist, wird eine Umschaltzeit T_S1 gleich oder kleiner als die minimale Aufwärmzeit minT_JDG, wenn die Ausgangsspannung V_I in einem beträchtlich früheren Stadium gleich oder kleiner als der erste Spannungsschwellenwert V_REF1 wird. Dementsprechend kann eine ”Aufwärmfehler”-Bestimmung vorgenommen werden. Wenn jedoch der Kerzenstrom I_GL entsprechend einer Spannung, die gleich oder größer als der zweite Spannungsschwellenwert V_REF2 ist, fließt, ist die Glühkerze in einem Zustand, in dem das Selbstdiagnosesignal DI₂, das eine Verbindungsunterbrechung angibt, zurückgesetzt wurde. Dementsprechend wird eine ”Neustartzeit” bestimmt. In diesem Fall wird die Temperaturbeibehaltungssteuerung fortgesetzt und somit, wie durch die gestrichelte Linie in 19(d) angegeben ist, wird eine Solltemperatur in einem früheren Stadium erreicht, gefolgt Vom Beibehalten der Solltemperatur TMP_TRG.
Andererseits, beim Auftreten einer Verbindungsunterbrechung, wie durch die dreifach gepunktete Linie in 19(a) angegeben ist, wird kein Leiten erreicht und somit wird die Ausgangsspannung V_I sofort gleich oder kleiner als der zweite Spannungsschwellenwert V_REF2. Dementsprechend, wie in 19(c) gezeigt ist, wird ein Selbstdiagnosesignal DI₂, das einen ”Verbindungsunterbrechungszustand” angibt, eingestellt. Dann wird ein Alarm gegeben, um den ”Verbindungsunterbrechungsfehler” mitzuteilen, und somit wird das Ansteuersignal SI unmittelbar gestoppt.
(Sechstes Ausführungsbeispiel)
Bezug nehmend auf 20 wird nachstehend eine Steuerungsvorrichtung für eine Dieselbrennkraftmaschine mit einer Funktion des Erfassens einer Fehlfunktion einer Glühkerze bezüglich eines sechsten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Bezug nehmend auf 20 wird die Steuerungsvorrichtung bezüglich der vorliegenden Erfindung als das sechste Ausführungsbeispiel beschrieben. Diese Steuerungsvorrichtung wird als ein Glühkerzenfehlfunktionserfassungssystem 6b zur Verwendung in einer Dieselbrennkraftmaschine implementiert.
Das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel hat eine Steuerung eines Satzes von Glühkerzen 1 beschrieben. Das vorliegende Ausführungsbeispiel beschreibt den Fall einer Stromzufuhrsteuerung über einer Vielzahl von Glühkerzen 1a (bis 1d), die in einer Multizylindermaschine (zum Beispiel vier Zylinder) installiert sind.
Ähnlich zu dem vorstehenden Ausführungsbeispiel kann jede Glühkerze mit der Stromerfassungseinrichtung 22, der Spannungsverstärkungseinrichtung 23, dem ersten Komparator 24 und dem zweiten Komparator 25 bereitgestellt sein. Alternativ, wie in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel, kann ein Satz der Stromerfassungseinrichtung 22, der Spannungsverstärkungseinrichtung 23, des ersten Komparators 24 und des zweiten Komparators 25 zwischen der Vielzahl von Glühkerzen geteilt bzw. gemeinsam genutzt werden. In diesem Fall kann eine Stromschalteinrichtung 24 bereitgestellt werden, um einen Strom zu erfassen, der durch die Glühkerzen 1a (bis 1d) fließt, durch Durchführen eines Umschaltens in der Reihenfolge von Zylindern. Nach Bestimmen eines Stroms kann eine Schwellenwertbestimmung vorgenommen werden, um spezifische Ansteuersignale ISIa (bis ISId) bereitzustellen, die für die entsprechenden Glühkerzen 1a (bis 1d) geeignet sind.
Ebenso kann eine Vielzahl von Schwellenwertspannungen in einen invertierenden Eingang (V–) eines einzelnen Komparators eingegeben werden. In diesem Fall, durch Umschalten von Schwellenwertkanälen, kann eine Schwellenwertbestimmung von höherer Genauigkeit vorgenommen werden.
Ähnlich zu dem fünften Ausführungsbeispiel ermöglicht die Bereitstellung der Vielzahl von Schwellenwertbestimmungseinrichtungen eine Bestimmung eines ”Verbindungsunterbrechungsfehlers” oder einer ”Neustartzeit” mit einer klaren Unterscheidung zwischen diesen. Mit der zusätzlich bereitgestellten Vielzahl von Schwellenwertbestimmungseinrichtungen können Ansteuersignale mehr als einmal umgeschaltet werden. Somit kann eine zweite Aufwärmsteuerung zwischen der Aufwärmsteuerung und der Temperaturbeibehaltungssteuerung durchgeführt werden, um eine Stromzufuhr mit einer elektrischen Energie durchzuführen, die niedriger als eine maximale elektrische Energie ist, aber höher als die elektrische Energie für die Temperaturbeibehaltungssteuerung ist. Auf diese Weise kann eine Temperatur in einem viel früheren Stadium erhöht werden, während ein Übertemperaturanstieg der Glühkerzen unterdrückt wird.
Wenn die Zeitschwellenwertbestimmungseinrichtung 30 auf der Seite der Maschinensteuerungseinheit 303 bereitgestellt ist, können viel mehr Informationen genutzt werden, wobei die Informationen die Betriebsbedingungen angeben, die eine Außentemperatur, eine Energieversorgungsspannung und ein Vorhandensein/Nichtvorhandensein einer erneuten Stromzufuhr umfassen. Dementsprechend kann ein Zeitschwellenwert T_JDG, der für die Betriebsbedingungen der Maschine geeignet ist, ausgewählt werden. Somit kann die Zuverlässigkeit des Glühkerzenfehlfunktionserfassungssystems 6 weiter verbessert werden.
Ebenso umfassen die Daten, die zwischen der Maschinensteuerungseinheit 303 und der Glühkerzenstromzufuhrsteuerungseinheit 302b übertragen/empfangen werden, nur das Ansteuersignal SI und das Selbstdiagnosesignal DI. Somit wird das herkömmliche Verfahren nicht länger durchgeführt werden, bei dem analoge Daten, wie etwa von Strom und Spannung, in digitale Daten umgewandelt und übertragen werden. Deshalb ist es nicht notwendig, eine teure Kommunikationseinrichtung bereitzustellen, um eine Hochgeschwindigkeitskommunikation durchzuführen. Stattdessen wird unter Verwendung einer vereinfachten Konfiguration ein Glühkerzenfehlfunktionserfassungssystem mit hoher Zuverlässigkeit realisiert.
Somit, wie in dem vorstehenden Ausführungsbeispiel veranschaulicht wird, ist es wünschenswert, eine Konfiguration bereitzustellen, bei der die Zeitschwellenwerteinstelleinrichtung 31 und die Zeitschwellenwertbestimmungseinrichtung 30 auf der Seite der Maschinensteuerungseinheit 303 bereitgestellt sind, und der Komparator 24 auf der Seite der Glühkerzenstromzufuhrsteuerungseinheit 302b bereitgestellt ist. In dieser Konfiguration, wenn eine ”Aufwärmzeit”-Bestimmung durch den Komparator 24 vorgenommen wird, kann ein Unter-Aufwärmen-Signal als ein Selbstdiagnosesignal DI von der Glühkerzenstromzufuhrsteuerungseinheit 302b an die Maschinensteuerungseinheit 303 übertragen werden. Ebenso, wenn eine ”Temperaturbeibehaltungszeit”-Bestimmung vorgenommen wird, kann das Unter-Aufwärmen-Signal gestoppt werden. Somit kann in dieser Konfiguration die Zeitschwellenwertbestimmungseinrichtung 30 die Umschaltzeit T_S in Abhängigkeit des Vorhandenseins/Nichtvorhandenseins des Unter-Aufwärmen-Signals spezifizieren. Alternativ jedoch, wenn der Speicher oder die Verarbeitungsfähigkeit der Glühkerzenstromzufuhrsteuerungseinheit 302b eine Grenze hat, kann die Zeitschwellenwertbestimmungseinrichtung 30 auf der Seite der Glühkerzenstromzufuhrsteuerungseinheit 302b bereitgestellt werden.
Weiterhin kann die Maschinensteuerungseinheit 303 derart konfiguriert sein, dass, wenn ein Unter-Aufwärmen-Signal erfasst wird, ein Anlassen der Maschine 5 nicht erlaubt wird.
Die Beschränkung des Anlassens während einer Aufwärmsteuerung bedeutet, dass verhindert wird, dass ein Anlassen während einer Aufwärmsteuerung, bei der ein hoher Anlaufstrom fließt, gleichzeitig durchgeführt wird. Dementsprechend ist es unwahrscheinlich, dass eine sofortige drastische Reduzierung einer Energiequellenkapazität verursacht wird, und somit wird eine Fehlfunktion der Glühkerzenstromzufuhrsteuerungseinheit 6 in einem stabilen Zustand erfasst. Dementsprechend wird verhindert, dass eine fehlerhafte Bestimmung vorgenommen wird, die ansonsten aufgrund der Reduzierung der Energiequellenkapazität vorgenommen werden würde, wodurch die Zuverlässigkeit des Glühkerzenfehlfunktionserfassungssystems 6 verbessert wird.
Zusätzlich ist es unwahrscheinlich, dass eine Aufwärmgeschwindigkeit verringert wird, die ansonsten dadurch verringert worden wäre, dass das Anlassen während einer Aufwärmsteuerung durchgeführt wird. Dementsprechend kann die Temperatur der Glühkerze 1 in einem früheren Stadium bis zur Solltemperatur erhöht werden. Weiterhin, wenn die Aufwärmsteuerung nicht in einer vorbestimmten Zeit vollständig ist, aber fortgesetzt wird, wobei der Aufwärmzeitschwellenwert überschritten wird, kann die Zeitschwellenwertbestimmungseinrichtung 30 einen „Fehler einer übermäßig verlängerten Aufwärmzeit” bestimmen. In solch einem Fall kann jedoch zuerst das Auftreten der Fehlfunktion mitgeteilt werden, wie etwa durch Aufleuchten einer Warnlampe, und dann kann ein Anlassen erlaubt werden.
Mit solch einer Konfiguration kann ein Fahren auf die Weise einer Notfallevakuierung erlaubt werden, um zu verhindern, dass ein Maschinenanlassen unterbunden wird, wenn eine Fehlfunktion erfasst wird. Somit kann eine Warnung bezüglich einer Fehlfunktion der Glühkerze 1 an den Benutzer ausgegeben werden, um die Aufmerksamkeit des Benutzers auf das frühe Tauschen von Teilen zu lenken.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern kann angemessen implementiert werden für eine Konfiguration, mit: einer Zeitschwellenwerteinstelleinrichtung, die ein Umschalten zwischen einer Aufwärmzeitsteuerung zum Zuführen einer maximalen elektrischen Energie gemäß den Ergebnissen einer Bestimmung bezüglich einer Glühkerze, die durch eine Schwellenwertbestimmungseinrichtung vorgenommen wird, die in eine Glühkerzenstromzufuhrsteuerungseinheit bereitgestellt ist, und einer Temperaturbeibehaltungssteuerung zum Beibehalten einer Solltemperatur, die durch eine Maschinensteuerungseinheit berechnet wurde, durchführt und einen vorbestimmten Zeitschwellenwert gemäß den Betriebsbedingungen einer Maschine einstellt; und einer Zeitschwellenbestimmungseinrichtung, die eine Zeitschwellenwertbestimmung vornimmt, bei der eine Umschaltzeit, die von dem Zeitpunkt, wenn die Stromzufuhr gestartet wird, bis zu dem Zeitpunkt, wenn ein Umschalten zu der Temperaturbeibehaltungssteuerung vorgenommen wird, aufgewendet wird, mit einem vorbestimmten Zeitschwellenwert verglichen wird, um ein „normales Aufwärmen” zu bestimmen, wenn die Umschaltzeit innerhalb eines vorbestimmten Zeitschwellenwertbereichs liegt und ansonsten einen „Aufwärmfehler” zu bestimmen, wobei die Zeitschwellenwertbestimmung bei jedem Übertragungszyklus eines Ansteuersignals vorgenommen wird. Mit dieser Konfiguration wird eine Fehlfunktion der Glühkerze und der Glühkerzenstromzufuhrsteuerungseinheit in einem früheren Stadium erfasst.
Die vorliegende Erfindung ist zum Beispiel besonders geeignet für die Stromzufuhrsteuerung einer keramischen Glühkerze als ein Heizelement. Die vorliegende Erfindung kann jedoch für eine Stromzufuhrsteuerung und eine Fehlfunktionserfassung einer Glühkerze mit einem Metallheizelement verwendet werden.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die verschiedenen Ausführungsbeispiele, die vorstehend beschrieben wurden, beschränkt, sondern kann angemessen zu einer Konfiguration modifiziert werden, bei der ein Glühkerzenstrom, der durch eine Stromerfassungseinrichtung erfasst wird, einer Schwellenwertbestimmung unterzogen wird, um ein spezifisches Ansteuersignal auszuwählen, das für den Widerstand geeignet ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2009-250182 A [0002, 0007]
JP 2009-287496 A [0002, 0007, 0011]
JP 2003-247721 A [0003]
JP 2005-147533 A [0003]
JP 2001-066329 A [0014]
JP 2008-031979 A [0014]
JP 2008-297925 A [0014]

Claims

Steuerungsvorrichtung für eine Dieselbrennkraftmaschine, wobei die Vorrichtung eine Stromzufuhr an eine Glühkerze steuert, die an jedem Zylinder der Dieselbrennkraftmaschine bereitgestellt ist, durch An-/Ausschalten einer Schalteinrichtung, die zwischen der Glühkerze und einer Energiequelle bereitgestellt ist, wobei die Vorrichtung zumindest aufweist: eine Betriebsbedingungserfassungseinrichtung, die Betriebsbedingungen der Maschine erfasst; eine Maschinensteuerungseinheit, die eine Solltemperatur der Glühkerze basierend auf Informationen, die durch die Betriebsbedingungserfassungseinrichtung erfasst werden, berechnet, und ein normales Ansteuersignal zum Erreichen der Solltemperatur überträgt; eine Stromerfassungseinrichtung, die einen Kerzenstrom, der durch die Glühkerze fließt, als eine alternative Charakteristik, die einen Zustand der Glühkerze angibt, erfasst; eine Schwellenwertbestimmungseinrichtung, die einen Zustand der Glühkerze angibt, durch Vergleichen des Kerzenstroms, der durch die Stromerfassungseinrichtung erfasst wird, mit einem vorbestimmen Schwellenwert; und eine Ansteuersteuerungseinrichtung, die eine spezifische Stromzufuhrbedingung gemäß den Ergebnissen einer Bestimmung, die durch die Schwellenwertbestimmungseinrichtung vorgenommen wird, bestimmt, um ein spezifisches Ansteuersignal zu übertragen.
Steuerungsvorrichtung für eine Dieselbrennkraftmaschine gemäß Anspruch 1, wobei: ein Widerstand einer Glühkerze in einem Temperaturschwellenwert als ein Widerstandsschwellenwert eingestellt wird, wobei der Temperaturschwellenwert um eine vorbestimmte Temperatur niedriger als eine Solltemperatur in einer Temperaturcharakteristik ist, die einem Widerstand zur Zeit einer Widerstandssättigung entspricht; ein Kerzenstrom in dem Widerstandsschwellenwert als der vorbestimmte Schwellenwert eingestellt wird, wobei der Kerzenstrom durch die Stromerfassungseinrichtung erfasst wird; die Schwellenwertbestimmungseinrichtung eine ”Aufwärmzeit” bestimmt, wenn der Kerzenstrom gleich oder größer als der vorbestimmte Schwellenwert ist, und eine ”Temperaturbeibehaltungszeit” bestimmt, wenn der Kerzenstrom niedriger als der vorbestimmte Schwellenwert wird; und die Ansteuersteuerungseinrichtung ein Aufwärmzeitansteuersignal als das spezifische Ansteuersignal während der Aufwärmzeit auswählt, um eine Aufwärmstromzufuhrsteuerung über eine maximale elektrische Energie durchzuführen, und ein Temperaturbeibehaltungszeitansteuersignal gleich dem normalen Ansteuersignal als das spezifische Ansteuersignal während der Temperaturbeibehaltungszeit auswählt, um eine Temperaturbeibehaltungsstromzufuhrsteuerung zum Unterdrücken einer stabilen Temperaturbeibehaltung durchzuführen, während ein Übertemperaturanstieg unterdrückt wird.
Steuerungsvorrichtung für eine Dieselbrennkraftmaschine gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei: die Schwellenwertbestimmungseinrichtung durch eine Vielzahl von Schwellenwertbestimmungseinrichtungen konfiguriert ist; die Schwellenwertbestimmungseinrichtung zumindest eine erste Schwellenwertbestimmungseinrichtung, die eine Schwellenwertbestimmung basierend auf dem vorbestimmten Schwellenwert als ein erster Schwellenwert vornimmt, und eine zweite Schwellenwertbestimmungseinrichtung, die eine Schwellenwertbestimmung basierend auf einem normalen Kerzenstrom als ein zweiter Schwellenwert vornimmt, wobei der normale Kerzenstrom zu der Zeit erhalten wird, wenn die Solltemperatur erreicht wurde; die Schwellenwertbestimmungseinrichtung eine ”erste Aufwärmzeit” bestimmt, wenn der Kerzenstrom gleich oder größer als der erste Schwellenwert ist, eine ”zweite Aufwärmzeit” bestimmt, wenn der Kerzenstrom niedriger als der erste Schwellenwert aber gleich oder größer als der zweite Schwellenwert ist, und eine ”Temperaturbeibehaltungszeit” bestimmt, wenn der Kerzenstrom niedriger als der zweite Schwellenwert wird; die Ansteuersteuerungseinrichtung ein erstes Aufwärmzeitansteuersignal als das spezifische Ansteuersignal während der ersten Aufwärmzeit auswählt, um eine Aufwärmstromzufuhrsteuerung über eine maximale elektrische Energie durchzuführen; die Ansteuersteuerungseinrichtung ein zweites Aufwärmzeitansteuersignal als das spezifische Ansteuersignal während der zweiten Aufwärmzeit auswählt, um eine Stromzufuhrsteuerung über eine elektrische Energie durchzuführen, die niedriger als die maximale elektrische Energie aber höher als das normale Ansteuersignal ist; und die Ansteuersteuerungsschaltung ein Temperaturbeibehaltungszeitansteuersignal gleich dem normalen Ansteuersignal als das spezifische Ansteuersignal während der Temperaturbeibehaltungszeit auswählt, um eine Temperaturbeibehaltungsstromzufuhr zum Unterdrücken einer stabilen Temperaturbeibehaltung durchzuführen, während ein Übertemperaturanstieg unterdrückt wird.
Steuerungsvorrichtung für eine Dieselbrennkraftmaschine gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Schwellenwertbestimmungseinrichtung zumindest eine Spannungsverstärkungseinrichtung, die eine Ausgangspannung, die durch Durchführen einer Spannungsumwandlung eines Kerzenstroms, der durch die Stromerfassungseinrichtung erfasst wird, erhalten wird, verstärkt, und einen Komparator, der eine Ausgangspannung der Spannungsverstärkungseinrichtung mit einem Spannungsschwellenwert, der auf eine vorbestimmte Spannung angepasst ist, vergleicht, um eine High-Side-Ausgabe zu verursachen, wenn die Ausgangspannung höher als der Spannungsschwellenwert ist, und eine Low-Side-Ausgabe zu verursachen, wenn die Ausgangspannung niedriger als der Spannungsschwellenwert ist, aufweist.
Steuerungsvorrichtung für eine Dieselbrennkraftmaschine gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Maschine eine Vielzahl von Zylindern aufweist, die entsprechende Glühkerzen aufweisen, von denen jede die Stromerfassungseinrichtung aufweist, wobei die Maschine ebenso eine Stromumschalteinrichtung zum Umschalten einer Verbindung zu der Vielzahl von Stromerfassungseinrichtungen aufweist.
Steuerungsvorrichtung für eine Dieselbrennkraftmaschine gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die Vorrichtung aufweist: eine Zeitschwellenwerteinstelleinrichtung, die einen vorbestimmten Zeitschwellenwert gemäß Betriebsbedingungen der Maschine einstellt; und einer Zeitschwellenwertbestimmungseinrichtung, die eine Zeitschwellenwertbestimmung vornimmt, bei der eine Umschaltzeit, die von dem Zeitpunkt, wenn eine Stromzufuhr gestartet wird, bis zu dem Zeitpunkt, wenn ein Umschalten zu der Temperaturbeibehaltungssteuerung in der Maschine vorgenommen wird, aufgewendet wird, mit dem vorbestimmten Zeitschwellenwert verglichen wird, um ein ”normales Aufwärmen” zu bestimmen, wenn die Umschaltzeit innerhalb eines Bereichs des vorbestimmten Zeitschwellenwerts liegt, und ansonsten einen ”Aufwärmfehler” zu bestimmen, wobei die Zeitschwellenwertbestimmung zu jedem Übertragungszyklus des Ansteuersignals durchgeführt wird.
Steuerungsvorrichtung für eine Dieselbrennkraftmaschine gemäß einem der Ansprüche 1, 2 und 6, wobei: die Zeitschwellenwerteinstelleinrichtung eine Einrichtung ist, die eine maximale Aufwärmzeit und eine minimale Aufwärmzeit als den vorbestimmten Zeitschwellenwert einstellt; und die Zeitschwellenwertbestimmungseinrichtung einen ”Fehler einer übermäßig verlängerten Aufwärmzeit” bestimmt, wenn die Zeit des Fortsetzens der Aufwärmsteuerung länger als die maximale Aufwärmzeit ist, und einen ”Fehler einer übermäßig verkürzten Aufwärmzeit” bestimmt, wenn die Umschaltzeit kürzer als die minimale Aufwärmzeit ist.
Steuerungsvorrichtung für eine Dieselbrennkraftmaschine gemäß Anspruch 6 oder 7, wobei: ein Kerzenstrom, der bei einer Temperatur, die um eine vorbestimmte Temperatur niedriger als die Solltemperatur ist, durch die Glühkerze fließt, als ein erster Spannungsschwellenwert eingestellt wird; ein Kerzenstrom, der bei der Solltemperatur durch die Glühkerze fließt, als ein zweiter Spannungsschwellenwert eingestellt wird; eine ”Neustartzeit”-Bestimmung für die Bestimmung eines ”normalen Aufwärmens” vorgenommen wird, wenn der Kerzenstrom gleich oder größer als der zweite Spannungsschwellenwert ist, auch wenn die Umschaltzeit gleich oder kleiner als der vorbestimmte Zeitschwellenwert ist; und eine ”Kurzschlussfehler”-Bestimmung für die Bestimmung eines ”Aufwärmfehlers” vorgenommen wird, wenn die Umschaltzeit gleich oder kleiner als der vorbestimmte Zeitschwellenwert ist und der Kerzenstrom niedriger als der Spannungsschwellenwert ist.
Steuerungsvorrichtung für eine Dieselbrennkraftmaschine gemäß einem der Ansprüche 6 bis 8, wobei: die Zeitschwellenwerteinstelleinrichtung und die Zeitschwellenwertbestimmungseinrichtung auf der Seite der elektronischen Steuerungseinheit bereitgestellt sind; die Stromschwellenwertbestimmungseinrichtung auf der Seite der Glühkerzenstromzufuhrsteuerungseinheit bereitgestellt ist; ein Unter-Aufwärmen-Signal als ein Selbstdiagnosesignal von der Glühkerzenstromzufuhrsteuerungseinheit an die elektronische Steuerungseinheit übertragen wird, wenn die ”Aufwärmzeit”-Bestimmung durch die Stromschwellenwertbestimmungseinrichtung vorgenommen wird, und wenn die ”Temperaturbeibehaltungszeit”-Bestimmung durch die Stromschwellenwertbestimmungseinrichtung vorgenommen wird, das Unter-Aufwärmen-Signal gestoppt wird; und die Zeitschwellenwertbestimmungseinrichtung die Umschaltzeit gemäß dem Vorhandensein/Nichtvorhandensein des Unter-Aufwärmen-Signals spezifiziert.
Steuerungsvorrichtung für eine Dieselbrennkraftmaschine gemäß Ansprüchen 6 bis 9, wobei die elektronische Steuerungseinheit der Maschine nicht erlaubt, ein Anlassen der Maschine durchzuführen, wenn das Unter-Aufwärmen-Signal erfasst wird.
Steuerungsvorrichtung für eine Dieselbrennkraftmaschine gemäß Anspruch 10, wobei ein Anlassen nach einer Mitteilung einer Fehlfunktion erlaubt wird, wenn die Aufwärmsteuerung innerhalb einer vorbestimmten Zeit nicht vollendet ist und wenn eine Bestimmung eines ”Fehlers einer übermäßig verlängerten Aufwärmzeit” durch die Zeitschwellenwertbestimmungseinrichtung vorgenommen wird.