DE102011018941A1

DE102011018941A1 - Verfahren zur Messung des elektrischen Widerstands einer Glühkerze

Info

Publication number: DE102011018941A1
Application number: DE102011018941A
Authority: DE
Inventors: Peter Schäfer
Original assignee: BorgWarner Beru Systems GmbH
Current assignee: BorgWarner Ludwigsburg GmbH
Priority date: 2011-04-29
Filing date: 2011-04-29
Publication date: 2012-10-31
Also published as: US9007076B2; US20120274343A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Messung des elektrischen Widerstands einer Glühkerze (4), wobei mit einer Konstantstromquelle (6) ein Prüfstrom auf einen konstanten Wert geregelt und durch die Kerze (4) geleitet wird. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass durch Auswerten eines Rückkopplungssignals der Konstantstromquelle (6) ein Wert des elektrischen Widerstands der Glühkerze (4) ermittelt wird.

Description

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen, wie es aus der DE 10 2007 009 105 B4 bekannt ist.
Aus dem elektrischen Widerstand einer Glühkerze lässt sich deren Temperatur bestimmen. Eine präzise Widerstandsmessung ist deshalb für eine effiziente Temperaturregelung einer Glühkerze von großer Bedeutung. Zudem kann durch Auswertung des Widerstandsverlaufs einer Glühkerze auch die zyklisch im Brennraum eines Motors erfolgende Kraftstoffverbrennung überwacht werden. Aus dem Widerstandsverlauf einer Glühkerze lassen sich deshalb auch Parameter bestimmen, mit denen sich die Motorsteuerung verbessern lässt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, einen Weg aufzuzeigen, wie sich der elektrische Widerstand einer Glühkerze bei laufendem Motor eines Kraftfahrzeugs mit geringem Aufwand zuverlässig ermitteln lässt.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.
Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zur Messung des elektrischen Widerstands einer Glühkerze wird mit einer Konstantstromquelle ein Prüfstrom auf einen konstanten Wert geregelt und durch die Glühkerze geleitet. Für diese Regelung erzeugt die Konstantstromquelle ein Rückkopplungssignal, das bei ansteigendem Prüfstrom einen Anstieg des elektrischen Widerstands der Konstantstromquelle und bei fallendem Prüfstrom ein Absinken des elektrischen Widerstands der Konstantstromquelle bewirkt. Auf diese Weise wird jeder Änderung des Prüfstroms entgegenwirkt und somit der Prüfstrom auf einem konstanten Wert gehalten.
Durch Auswerten des Rückkopplungssignals der Konstantstromquelle wird erfindungsgemäß ein Wert des elektrischen Widerstands der Glühkerze ermittelt. Ein Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt deshalb darin, dass zur Messung des Widerstands der Glühkerze das bei einer Konstantstromquelle ohnehin vorhandene Rückkopplungssignal verwendet wird und so der apparative Aufwand sehr klein gehalten werden kann. Zudem wird das Rückkopplungssignal der Konstantstromquelle durch Störsignale weniger beeinträchtigt als eine direkte Messung des Kerzenwiderstands.
An sich kann bereits der Wert des Rückkopplungssignals der Konstantstromquelle als ein Maß für den elektrischen Widerstand verwendet werden, insbesondere wenn das Rückkopplungssignal ein Spannungssignal ist. Bevorzug wird bei der Auswertung des Rückkopplungssignals zusätzlich auch ein Spannungssignal verwendet, das zwischen der Konstantstromquelle und der Glühkerze gegenüber einem Referenzpotential, vorzugsweise gegenüber Massepotential, gemessen wird. Das heißt, dass das Rückkopplungssignal ausgewertet wird, indem es mit dem Spannungssignal verknüpf wird, das zwischen der Konstantstromquelle und der Glühkerze gemessen wird. Auf diese Weise kann der Einfluss von Störsignalen noch weiter reduziert und die Genauigkeit der Messung verbessert werden, insbesondere wenn das Rückkopplungssignal und/oder das Messsignal gefiltert werden.
Bevorzug erfolgt die Verknüpfung des Rückkopplungssignals mit dem Spannungssignal mit einem Differenzverstärker, dem sowohl das Rückkopplungssignal als auch das Spannungssignal, das zwischen der Konstantstromquelle und der Glühkerze gemessen wird, zugeführt werden.
Um den Einfluss von Störsignalen weiter zu reduzieren, kann das Rückkopplungssignal gefiltert werden. Insbesondere können den beiden Eingängen des vorstehend erwähnten Differenzverstärkers Filter vorgeschaltet werden.
Die Konstantstromquelle kann beispielsweise als eine Stromregeldiode ausgebildet sein. Als Stromregeldioden werden Feldeffekttransistoren mit einem Widerstand bezeichnet. Der Widerstand ist bei Stromregeldioden üblicher Weise mit dem Source-Anschluss des Feldeffekttransistors in Reihe geschaltet. Die Anschlussseite des Feldeffekttransistors, auf welcher der Widerstand angeordnet ist, also beispielsweise der Source-Anschluss, ist mit dem Gate-Anschluss rückgekoppelt. An dem Gate des Feldeffekttransistors kann also das bei dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendete Rückkopplungssignal abgegriffen werden. Der Feldeffekttransistor ist bevorzugt ein JFET.
Die Konstantstromquelle kann auch als eine komplexere Schaltung mit mehreren Transistoren oder Operationsverstärkern ausgebildet sein. Unabhängig von der Ausgestaltung der Konstantstromquelle liefert diese aber stets ein Rückkopplungssignal, mit dem einem Anstieg oder einem Abfall des Stroms entgegengewirkt wird. Erfindungsgemäß wird dieses Rückkopplungssignal verwendet, um den Widerstand der Glühkerze zu messen.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden an einem Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung erläutert. Es zeigt:
1 ein schematisches Blockschaltbild einer Schaltung zur Versorgung einer Glühkerze und zur Messung ihres Widerstands.
In dem Blockschaltbild von 1 ist schematisch nur eine einzige Glühkerze 4 dargestellt, die von einem Glühkerzensteuergerät 10 zum Beheizen mit einer pulsweitenmodulierten Spannung versorgt wird. Die übrigen Glühkerzen des nicht dargestellten Motors werden ebenfalls über das Glühkerzensteuergerät 10 mit einer pulsweitenmodulierten Spannung versorgt. Den Glühkerzen 4 ist ein Überspannungsschutz 5 parallel geschaltet.
Über einen Multiplexer 3 ist jeweils höchstens eine Glühkerze 4 an eine Konstantstromquelle 6, die einen konstanten Prüfstrom erzeugt, angeschlossen. Der Multiplexer 3 wird von dem Glühkerzensteuergerät 10 gesteuert, so dass die Konstantstromquelle 6 während der zur Beheizung an eine Glühkerze 4 angelegten Strompulse von der betreffenden Glühkerze 4 abgekoppelt ist. Die Konstantstromquelle 6 liegt also nur in den Pausen zwischen den zum Aufheizen an eine Kerze 4 angelegten Strompulsen an einer Kerze 4 an. Der Multiplexer 3 sorgt dabei dafür, dass die einzelnen Glühkerzen 4 eines Motors der Reihe nach mit der Konstantstromquelle 6 verbunden werden.
Der von der Konstantstromquelle 6 erzeugte Prüfstrom wird mit einem Rückkopplungssignal auf einen konstanten Wert geregelt und durch die Kerze 4 geleitet. Durch Auswerten des Rückkopplungssignals wird ein Wert des elektrischen Widerstands der Glühkerze 4 ermittelt.
Dazu wird bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel das Rückkopplungssignal zur Auswertung an einen Verstärker 9 angelegt. Der elektrische Widerstand der Glühkerze wird dann aus dem Ausgangssignal des Verstärkers 9 bestimmt, das noch gefiltert werden kann. Der Verstärker 9 ist bevorzugt ein Differenzverstärker, an dessen anderen Eingang ein Messsignal angelegt wird, das von einem Differenzverstärker 8 geliefert wird, dessen einer Eingang auf Masse liegt und dessen anderer Eingang eine Spannung zwischen der Konstantstromquelle 6 und dem Multiplexer 3 abgreift. Zur Verbesserung der Auswertung können der Schaltung weitere Elemente, beispielsweise Filter hinzugefügt werden, insbesondere um den Einfluss von Störsignalen zu reduzieren. Filter können sowohl vor als auch hinter den Differenzverstärkern 8, 9 angeordnet werden.
Das Rückkopplungssignal der Konstantstromquelle 6 wird bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel mit einem Differenzverstärker 7 erzeugt, an dessen ersten Eingang die Spannung vor der Konstantstromquelle 6 und an dessen anderen Eingang die Spannung hinter der Konstantstromquelle 6 anliegt. Das Rückkopplungssignal kann aber auch ohne einen solchen Verstärker 9 erzeugt werden, beispielsweise indem als Konstantstromquelle 6 eine Stromregeldiode verwendet wird.
Der Konstantstromquelle 6 wird eine Versorgungsspannung zugeführt, die mit einem DCDC-Wandler 2 aus einer Fahrzeugbatterie 1 erzeugt wird.
Bezugszeichenliste

1: Fahrzeugbatterie
2: DCDC-Wandler
3: Multiplexer
4: Glühkerze
5: Überspannungsschutz
6: Konstantstromquelle
7: Differenzverstärker
8: Differenzverstärker
9: Verstärker
10: Glühkerzensteuergerät

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102007009105 B4 [0001]

Claims

Verfahren zur Messung des elektrischen Widerstands einer Glühkerze (4), wobei mit einer Konstantstromquelle (6) ein Prüfstrom auf einen konstanten Wert geregelt und durch die Glühkerze (4) geleitet wird, dadurch gekennzeichnet, dass durch Auswerten eines Rückkopplungssignals der Konstantstromquelle (6) ein Wert des elektrischen Widerstands der Glühkerze (4) ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Rückkopplungssignal ein Spannungssignal ist.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Rückkopplungssignal durch Messen einer elektrischen Spannung vor und hinter der Konstantstromquelle (6) erzeugt wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Rückkopplungssignal mit einem Differenzverstärker (7) erzeugt wird, dem eine vor der Konstantstromquelle (6) und eine hinter der Konstantstromquelle (6) abgegriffene Spannung zugeführt werden.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Rückkopplungssignal ausgewertet wird, indem es mit einem Spannungssignal verknüpft wird, das zwischen der Konstantstromquelle (6) und der Glühkerze (4) gegenüber einem Referenzpotential, vorzugsweise gegenüber Massepotential, gemessen wird.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Verknüpfung mit einem Differenzverstärker (9) erfolgt, dem sowohl das Rückkopplungssignal als auch das Spannungssignal, das zwischen der Konstantstromquelle (6) und der Glühkerze (4) gemessen wird, zugeführt werden.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Konstantstromquelle (6) eine Versorgungsspannung zugeführt wird, die mit einem DCDC-Wandler (2) aus der Bordnetzspannung erzeugt wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Konstantstromquelle (6) eine Stromregeldiode ist.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Glühkerze (4) durch pulsweitenmodulierte Strompulse beheizt wird, wobei die Konstantstromquelle (6) während der zur Beheizung an die Glühkerze (6) angelegten Strompulse von der Glühkerze (4) abgekoppelt wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Konstantstromquelle (6) an die Glühkerze (4) über einen Multiplexer (3) angeschlossen wird, der die einzelnen Glühkerzen (4) des Motors der Reihe nach mit der Konstantstromquelle (6) verbindet.