DE102011077414A1

DE102011077414A1 - System zum Steuern einer Stromzufuhr zu Glühkerzen und Verfahren des Steuerns einer Stromzufuhr zu Glühkerzen

Info

Publication number: DE102011077414A1
Application number: DE102011077414A
Authority: DE
Inventors: Norio Katou; Osamu Naitoh; Kouji Andoh; Hironao Yamaguchi; Hisaharu Morita; Masashi Irie
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2010-06-10
Filing date: 2011-06-10
Publication date: 2012-01-12
Anticipated expiration: 2031-06-11
Also published as: DE102011077414B4

Abstract

Es ist ein System (1) bereitgestellt, um eine Zufuhr von Strom zu mehreren Glühkerzen (10), die in mehreren Zylindern (CY) einer Dieselbrennkraftmaschine (2) entsprechend angebracht sind, durch Ein- und Ausschalten von Schaltelementen (301), die zwischen einer Energiezufuhr (4) und den Glühkerzen angeordnet sind, basierend auf einem Ansteuerbefehlssignal von einer Motorsteuervorrichtung zu Steuern. Das System weist mehrere Steuervorrichtungen (100), die die Stormzufuhr zu den entsprechenden Glühkerzen steuern, und einen Pfad (WIRSI), der die Motorsteuervorrichtungen verbindet, auf, wobei der Pfad dem Ansteuerbefehlssignal ermöglicht, durch diesen zu verlaufen. Jede Steuervorrichtung besteht aus einer Bestimmungseinheit, die eine Position eines entsprechend der Zylinder bestimmt, dem eine entsprechende der Steuervorrichtung zugewiesen ist, wobei die Position ein Ort unter den Zylindern ist. Die Bestimmungseinheit weist ein Widerstandselement (122, 127; 122b; 122c) auf, das an Positionen des Pfades angeordnet ist, um so ein elektrisches Potential zu ändern, dessen Änderungen verwendet werden, um die Position des entsprechenden Zylinders zu bestimmen.

Description

Hintergrund der Erfindung
[Technisches Gebiet der Erfindung]
Die vorliegende Erfindung betrifft ein System und ein Verfahren zum individuellen Steuern einer Zufuhr von Strom zu Glühkerzen, zu Glühkerzen die für eine bestimmte Vielzahl von Zylindern einer Dieselbrennkraftmaschine bereitgestellt sind, durch Verwenden von Glühkerzen-Stromzufuhrsteuereinheiten, die individuell für die Glühkerzen bereitgestellt sind, und ein Verfahren des Steuerns einer Stromzufuhr der Glühkerzen mit dem System.
[Stand der Technik]
Es ist hinlänglich bekannt, eine Glühkerzen-Stromzufuhrsteuereinheit (nachstehend ebenso als ”GCU” bezeichnet) zu verwenden, um den zu Glühkerzen zugeführten Strom zu steuern, die eine Zündung einer Dieselbrennkraftmaschine unterstützen. Eine solche Glühkerzen-Stromzufuhrsteuereinheit ist der JP-A-2008-063967 und in der JP-A-2008-031979 offenbart. In den in diesen Patentdokumenten offenbarten GCUs ist ein Schaltelement zwischen jeder Glühkerze und einer Energiequelle bereitgestellt. Das Schaltelement wird gemäß einem Ansteuerbefehlssignal, das von einer Maschinensteuereinheit (nachstehend ebenso als ”ECU” bezeichnet) übertragen wird, in Abhängigkeit auf den Betriebszuständen der Maschine ein/aus-geschaltet, um dadurch den den Glühkerzen zugeführten Strom zu steuern.
In letzter Zeit herrscht ein Trend vor, dass kostengünstige Keramikglühkerzen verwendet werden, die eine Zufuhr von Starkstrom ermöglichen, um die Temperatur zu einem früheren Stadium zu erhöhen. Bei diesem Trend neigt die durch Schaltelemente erzeugte Wärmemenge, die den zu den Glühkerzen zugeführten Strom steuern, ebenso dazu, anzusteigen.
In dem herkömmlichen Stand der Technik steuert eine einzelne GCU eine Vielzahl von Glühkerzen durch Bereitstellen einer Vielzahl von Schaltelementen in der einzelnen GCU. Daher ist es notwendig, dass eine gute Wärmeableitung beibehalten werden kann, so dass sich die Vielzahl von Schaltelementen nicht gegenseitig durch die von den Schaltelementen abgestrahlte Wärme beeinflussen. Um eine gute Wärmabstrahlfähigkeit beizubehalten, kann es notwendig sein, dass die Größe der GCU ansteigt.
Eine Dieselbrennkraftmaschine umfasst einen Batteriespannungssensor, einen Maschinenwassertemperatursensor und einen Tachometer, um als eine Betriebszustandserfassungseinrichtung zu dienen, welche die Betriebszustände der Maschine erfasst. Ein Ansteuerbefehlssignal (SI) wird von einer ECU zu der GCU übertragen, so dass der Strom zu den Glühkerzen gemäß den Betriebszuständen zugeführt wird, basierend auf den von diesen Sensoren und dem Tachometer abgeleiteten Informationen.
Andererseits umfasst die GCU eine Fehlfunktionsdiagnosevorrichtung, die eine Fehlfunktion der Glühkerzen oder der GCU erfasst und die ECU über die Fehlfunktion benachrichtigt. Wenn eine Fehlfunktion erfasst wird, gibt die GCU ein Selbstdiagnosesignal (DI) an die ECU aus.
Weiterhin weist die GCU nicht nur eine Vorglühfunktion zum Verbessern einer Zündfähigkeit zu dem Zeitpunkt eines Start der Maschine auf, sondern ebenso eine Nachglühfunktion zum Verbessern einer Abgasreinigungsleistungsfähigkeit. Während der Operation der Dieselbrennkraftmaschine wird ebenso Strom den Glühkerzen zugeführt, um die Nachglühfunktion auszuführen. Daher ist es wünschenswert, dass die GCU eine Stromzufuhrsteuerung für Glühkerzen mit großer Genauigkeit durchführt, und eine Langzeit-Stromzufuhrsteuerung gemäß den Zuständen der individuellen Glühkerzen durchführt. Daher gilt, dass wenn versucht wird, eine Fehlfunktion einer Vielzahl von Glühkerzen in einem früheren Stadium zu erfassen, die zu verarbeitende Datenmenge enorm wird. Daher ist es notwendig, dass die Leistungsfähigkeit eines für die GCU verwendeten Mikrocomputers ein hohes Niveau aufweist.
Ebenso wird in dem herkömmlichen Stand der Technik beispielsweise ein KWP (Kennwortprotokoll; ”key word protocol”) oder ein Protokoll basierend auf einem Token-Verfahren verwendet, um eine Kommunikation auf einer Zylinder-spezifischen Basis herzustellen. Daher ist die für Antworten benötigte Zeit bei der Kommunikation problematisch lange, oder die Konfiguration des Systems ist problematisch kompliziert.
Um mit solchen Problemen umzugehen, kann eine GCU für jede der Glühkerzen einer bestimmten Vielzahl von Zylindern einer Dieselbrennkraftmaschine bereitgestellt sein. Daher wird die von jeder GCU erzeugte Wärmemenge reduziert, um dadurch die Größe der Einheit zu reduzieren, oder eine Steuerung eines hohen Niveaus erreichen zu können.
Jedoch verursacht eine Verwendung der herkömmlichen Konfiguration einer GCU, wie diese ist, für jede der Glühkerzen einen Anstieg der Anzahl von Kommunikationsanschlüssen an der Seite der ECU. Dies verursacht in der Regel eine komplizierte Verdrahtung, und dass die Herstellkosten ansteigen.
Wenn die Stromzufuhr zu einer Vielzahl von Glühkerzen über eine einzelne GCU gesteuert wird, ist die GCU dazu Fähig, die Positionen der individuellen Glühkerzen zu erfassen. Wenn jedoch die herkömmliche Konfiguration einer GCU, wie diese ist, in oder in der Umgebung jeder der Glühkerzen für eine individuelle Steuerung bereitgestellt ist, kann die Korrelation zwischen den GCUs und den Zylindern nicht länger erfasst werden. Daher kann eine Stromzufuhrsteuerung oder eine Fehlfunktionsdiagnose nicht mehr für jeden der Zylinder durchgeführt werden.
Zusätzlich gilt, um mit solchen Problemen umzugehen, dass eine Glühkerzen-Stromzufuhrsteuereinheit (GCU) für jede der Glühkerzen einer Vielzahl von Zylindern einer Dieselbrennkraftmaschine bereitgestellt sein kann. Daher kann die von jeder GCU abgestrahlte Wärmemenge reduziert werden, um dadurch die Größe der Einheit zu reduzieren, oder um eine Steuerung bei hohem Niveau zu erreichen.
Die JP-A-2008-063967 offenbart ein Technologie zum Steuern des den Glühkerzen zugeführten Stroms. Insbesondere gilt gemäß dieser Technologie, dass an entsprechenden Zylindern bereitgestellte Glühkerzen Kopfabschnitte aufweisen, in denen Schaltelemente bereitgestellt sind. Als Antwort auf ein Ansteuersignal von einer Maschinensteuereinheit (ECU) werden die Schaltelemente für die Steuerung des zu den Glühkerzen zugeführten Stroms EIN/AUS geschaltet.
Die JP-A-2008-031979 offenbart eine Glühkerzensteuereinheit mit einer Vielzahl von Schaltvorrichtungen und einer Steuersignalerzeugungsschaltung. Die Schaltvorrichtungen öffnen/schließen entsprechende Schaltungsverbindungen zwischen einer DC-Energiequelle und Glühkerzen oder einer Gruppe von Glühkerzen. Die Schaltvorrichtungen werden durch Einschaltsignale eingeschaltet, wenn eine Vorglühperiode gestartet wird. Jede der Steuersignalerzeugungsschaltungen ist mit Steuersignaleingabeanschlüssen verbunden, um die Ausgabe der Vorglühsignale zwischen den Signaleingabeanschlüssen auszugleichen. Daher ermöglichen die Steuersignalerzeugungsschaltungen einen stufenweisen Anstieg einer Gesamtmenge von Strom, der von der DC-Energiequelle zu der Vielzahl von Glühkerzen oder der Gruppe von Glühkerzen fließt.
Jedoch gilt, wie in 3 der JP-A-2008-063967 gezeigt ist, dass in einem Stromzufuhrsystem für Glühkerzen des Standes der Technik die von einem einzelnen Ausgabeanschluss einer ECU ausgegebenen Ansteuersignale zu entsprechenden Schaltelementen verteilt werden. Demzufolge wird eine Stromzufuhr für die Glühkerzen von allen der Zylinder simultan durchgeführt, was einen möglichen unmittelbaren Fluss von Starkstrom verursacht. Um dies zu vermeiden, weist eine Stromzufuhrleitung, welche die ECU und die Glühkerzen verbindet, notwendigerweise eine große Kapazität auf.
Weiterhin gilt aufgrund des simultanen Starts einer Stromzufuhr zu einer Vielzahl von Glühkerzen, dass ein Anlaufstrom unmittelbar nach einem Start der Stromzufuhr extrem groß wird. Demzufolge kann eine übermäßige Last einer als Energiequelle verwendeten Batterie auferlegt werden. Daher gilt, dass wenn die Batteriekapazität vermindert wird, wie etwa wenn ein Kaltstart durchgeführt wird, die Rate eines Temperaturanstiegs der Glühkerzen reduziert ist, und daher der Start nicht realisiert werden kann.
In einer Glühkerzen-Stromzufuhrsteuereinheit, wie in der JP-A-2008-031979 offenbart ist, ist es notwendig, dass Ansteuersignalleitungen, die eine Signalerzeugungsquelle und Schaltelemente verbinden, in einer Anzahl gleich der Anzahl von Zylindern bereitgestellt sind. In einem Stromzufuhrsteuersystem für Glühkerzen, wie in der JP-A2008-031979 offenbart ist, ist es notwendig, Signalleitungen zum Erfassen einer Fehlfunktion, wie etwa einem Überstrom und einer Abtrennung, in einer Anzahl gleich der Anzahl von Zylindern bereitzustellen.
Auf diese Weise verursachen Glühkerzen-Stromzufuhrsteuersysteme des Standes der Technik einen Anstieg von Anschlüssen einer ECU, und verkomplizieren eine Verdrahtung. Daher kann es schwierig sein, die Größe eines solchen Systems zu reduzieren, und es ist wahrscheinlich, dass sich die Herstellkosten erhöhen.
Zusammenfassung der Erfindung
Im Lichte der vorstehend genannten Bedingungen ist es eine erste Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Glückkerzen-Stromzufuhrsteuersystem bereitzustellen, in dem Glühkerzen-Stromzufuhrsteuereinheiten für entsprechende Glühkerzen einer Vielzahl von Zylindern in einer Dieselbrennkraftmaschine bereitgestellt sind, um eine Stromzufuhr für die Glühkerzen zu steuern, so dass jede Glühkerzen-Stromzufuhrsteuereinheit dazu fähig ist, dessen Zylinderposition für die individuelle Stromzufuhrsteuerung und Selbstdiagnose zu erfassen, ohne einen Anstieg von Anschlüssen einer Maschinensteuereinheit zu bewirken, oder zu verursachen, dass die Verdrahtung kompliziert wird, und ein Verfahren zum Steuern des den Glühkerzen zugeführten Stroms in dem System bereitzustellen.
Zusätzlich ist es im Licht der vorstehend angeführten Bedingungen eine zweite Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Glühkerzen-Stromzufuhrsteuersystem bereitzustellen, das einen vereinfachten Aufbau aufweist, in dem Glühkerzen-Stromzufuhrsteuereinheiten für entsprechende Glühkerzen einer Vielzahl von Zylindern in einer Dieselbrennkraftmaschine bereitgestellt sind, um eine Stromzufuhr für die Glühkerzen zu steuern, so dass eine Stromzufuhr mit einem zwischen Stromzufuhrzeitpunkten für die Glühkerzen bereitgestellten Zeitverzögerung zu steuern, und dass eine Glühkerze, in der eine Fehlfunktion aufgetreten ist, spezifiziert werden kann, ohne die Anzahl von Anschlüssen einer Maschinensteuereinheit zu erhöhen, oder zu bewirken, dass die Verdrahtung kompliziert wird.
Um die erste Aufgabe zu erreichen, stellt die vorliegende Erfindung ein System (1) zum Steuern einer Zufuhr von Strom zu einer Vielzahl von Glühkerzen (10), die entsprechend in einer Vielzahl von Zylindern (CY) einer Dieselbrennkraftmaschine (2) angebracht sind, durch EIN- und AUS-Schalten von Schaltelementen (301), die zwischen einer Energiezufuhr (4) und den Glühkerzen angeordnet sind, basierend auf einem Ansteuerbefehlssignal von einer Maschinensteuervorrichtung, welche die Maschine steuert, bereit, wobei das System aufweist: eine Vielzahl von Glühkerzen-Steuervorrichtungen (100), die die Zufuhr von Strom zu den Glühkerzen entsprechend steuern; einen ersten Pfad (WIR_SI), der die Maschinensteuervorrichtung und die Glühkerzensteuervorrichtungen verbindet, wobei der erste Pfad das Ansteuerbefehlssignal leitet, wobei jede der Glühkerzen-Steuervorrichtungen eine Ansteuersteuereinheit aufweist, die ein entsprechendes bzw. zugehöriges der Schaltelemente basierend auf dem Ansteuerbefehlssignal schaltet; eine Bestimmungseinheit, die eine Position eines entsprechenden der Zylinder bestimmt, dem eine entsprechende der Glühkerzensteuervorrichtungen zugeordnet ist, wobei die Position ein Ort unter den Zylindern ist; und eine Selbstdiagnoseeinheit, die selbst eine Fehlfunktion der entsprechenden Glühkerze erfasst, und ein Diagnosesignal, das die Fehlfunktion angibt, ausgibt, wobei die Bestimmungseinheit ein Widerstandselement (122, 127; 122b; 122c) aufweist, das an Positionen des ersten Pfades angeordnet ist, welche der Bestimmungseinheit Änderungen des elektrischen Potentials bereitstellt, so dass de Bestimmungseinheit die Änderungen verwendet, um die Position des entsprechenden Zylinders zu bestimmen.
Gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung kann die Zylinderposition des Zylinders aus dem Widerstand des Zylinderpositionsbestimmungswiderstands erfasst werden, wobei der Widerstand in Abhängigkeit auf Zylinderpositionen schwankt. Demzufolge ermöglichen die für die entsprechenden Zylinder bereitgestellten Glühkerzen-Zufuhrsteuereinheiten (GCUs) eine individuelle Steuerung der Glühkerzen in Übereinstimmung mit individuellen Differenzen zwischen den Glühkerzen, die in den Glühkerzen aus dem Herstellstadium herrühren, oder in Übereinstimmung mit den Differenzen des Verschleißes der Glühkerzen. Weiterhin gilt aufgrund der GCUs, dass wenn eine Fehlfunktion erfasst wird, die Position des fraglichen Zylinders spezifiziert werden kann, um eine Selbstdiagnose durchzuführen. Daher kann der Zylinder, in dem eine Fehlfunktion aufgetreten ist, spezifiziert werden, und die Ergebnisse der Selbstdiagnose können verwendet werden.
Gemäß dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird jedes von jeder GCU zu der Maschinensteuereinheit (ECU) übertragenes Selbstdiagnosesignal zu dem Zeitpunkt übertragen, der für die Zylinderposition der GCU geeignet ist, wobei die Zylinderposition durch die Zylinderpositionsbestimmungseinrichtung erkannt wird. Das Selbstdiagnosesignal umfasst nur die Ergebnisse einer Fehlfunktionsdiagnose, die unabhängig durch die GCU durchgeführt wird. Wenn solche Selbstdiagnosesignale zu dem für die entsprechenden Zylinderpositionen geeigneten Zeitpunkt übertragen werden, werden die entsprechenden Selbstdiagnosesignale mit für die entsprechenden Diagnosen geeigneten Bits ausgegeben. Die ausgegebenen Selbstdiagnosesignale werden in eine Datengruppe durch die verdrahtete Oder-Schaltung synthetisiert. Daher ist es möglich, dass das von den GCUs zu der ECU übertragene synthetisierte Selbstdiagnosesignal mit einer minimierten Datengröße zuverlässig die Informationen bezüglich dessen, ob eine Fehlfunktion in einem der Zylinder aufgetreten ist oder nicht, zu übertragen.
Gemäß dem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Widerstandsleiterschaltung durch die an der Zylinderpositionsbestimmungseinrichtung bereitgestellten Widerstände ausgebildet. Wenn die Widerstandsleiterschaltung ausgebildet wird, wird die Anzahl von mit der Schaltung verbundenen Widerständen erhöht, wenn die Zylinderposition von der ECU entfernt ist. Demzufolge werden die Spannungen und die Spannungsdifferenzen, die an den entsprechenden vorbestimmten Positionen erfasst werden, vermindert, wenn die Zylinderposition von der ECU beabstandet ist.
Demzufolge können die Zylinderpositionen der entsprechenden GCUs basierend auf den entsprechenden erfassten Spannungen und Spannungsdifferenzen bestimmt werden. Daher können eine zylinderspezifische Stromzufuhrsteuerung und Selbstdiagnose durch die individuellen GCUs, die den zu den Glühkerzen zugeführten Strom steuern, realisiert werden, die an der entsprechenden Vielzahl von Zylindern der Dieselbrennkraftmaschine bereitgestellt sind. In diesem Fall leidet die ECU nicht unter dem Anstieg der Anzahl von Anschlüssen oder einer komplizierten Verdrahtung.
Gemäß dem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung führt die Modusumschalteinrichtung ein Umschalten zwischen dem Zylinderpositionsbestimmungsmodus und dem Ansteuermodus durch. Daher werden vor dem Start einer Stromzufuhr zu den Glühkerzen Zylinderpositionen der entsprechenden GCUs spezifiziert. Dabei gilt, dass wenn der Modus zu dem Ansteuermodus umgeschaltet wird, um eine Stromzufuhr zu den Glühkerzen zu starten, die Ergebnisse der spezifizierten Zylinderpositionsinformationen verwendet werden.
Durch Ermöglichen, dass die Schafteinrichtung ein Umschalten zwischen dem Zylinderpositionsbestimmungsmodus und dem Ansteuermodus durchführt, leidet die ECU nicht unter dem Anstieg der Anzahl von Anschlüssen zum Zwecke des Bestimmens von Zylinderpositionen der entsprechenden GCUs.
Gemäß dem fünften Aspekt der vorliegenden Erfindung sind die ECU und die Vielzahl von GCUs durch Verwenden der Ansteuerbefehlssignalleitung und der Selbstdiagnosesignalleitung verbunden. Daher ist eine Widerstandsleiterschaltung ausgebildet, so dass die an den entsprechenden Glühkerzen bereitgestellten GCUs dazu fähig sind, die entsprechenden Zylinderpositionen zu erfassen. In diesem Fall ist es nicht notwendig, die Anzahl von Anschlüssen der ECU zu erhöhen, um Zylinderpositionen der entsprechenden GCUs zu bestimmen.
Gemäß dem sechsten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist es nicht notwendig, neue Anschlüsse zum Erden bzw. mit Masse verbinden der GCUs bereitzustellen, wenn eine Widerstandsleiterschaltung zum Bestimmen von Zylinderpositionen ausgebildet ist. Ebenso wird die Spannung zwischen der Energiezufuhrspannung für ein stabiles Empfangen der Selbstdiagnosesignale der ECU und der Erdungen der ECU durch die Widerstandsleiterschaltung geteilt, um die Zylinderpositionen der entsprechenden GCUs zu bestimmen.
Weiterhin kann die Ein-Aus-Steuerung der Ansteuerbefehlssignale, die von der ECU übertragen werden, zum Durchführen eines Umschaltens zwischen dem Empfangen der Erfassungsergebnisse von der Spannungserfassungseinrichtung und dem Empfangen der Erfassungsergebnisse der Spannungsdifferenzerfassungseinrichtung verwendet werden.
Gemäß dem siebten Aspekt der vorliegenden Erfindung werden GCUs, die dazu fähig sind, die Zylinderpositionen der GCUs zu bestimmen, realisiert.
Gemäß dem achten Aspekt der vorliegenden Erfindung werden vor dem Start der Stromzufuhr zu den Glühkerzen die Zylinderpositionen der entsprechenden GCUs bestätigt. Demzufolge werden eine zylinderspezifische Stromzufuhr und eine zylinderspezifische Selbstdiagnose gleich denen, die durch eine einzelne GCU in dem herkömmlichen Stand der Technik durchgeführt werden, realisiert.
Gemäß dem neunten Aspekt der Erfindung gilt in dem Fall, dass eine Fehlfunktion in einer für jede Glühkerze bereitgestellte GCU auftritt, dass der Status einer Fehlfunktion der betroffenen Glühkerze besser bestimmt wird. Gemäß dem zehnten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Erfassungsfehler der ECU-Seite verhindert, wobei der Fehler der Abweichung zwischen den Ausgabezeitpunkten der Selbstdiagnosesignale, die von den an den entsprechenden Zylindern bereitgestellten GCUs übertragen werden, zuzuschreiben ist. Daher wird eine Fehlfunktionserfassung mit hoher Zuverlässigkeit durchgeführt.
Um die zweite Aufgabe zu lösen, stellt die vorliegende Erfindung noch ein System (1) zum Steuern einer Zufuhr von Strom zu einer Vielzahl von Glühkerzen (10), die entsprechend in einer Vielzahl von Zylindern (CY) einer Dieselbrennkraftmaschine (2) angebracht sind, durch Einschalten und Ausschalten von zwischen einer Energiezufuhr (4) und den Glühkerzen angeordneten Elementen (301) basierend auf einem Stromzufuhrsignal von einer Maschinensteuervorrichtung, die die Maschine steuert, bereit, wobei das System aufweist: eine Vielzahl von Glühkerzen-Steuervorrichtungen (100), die die Zufuhr von Strom zu den Glühkerzen entsprechend steuert, wobei die Vielzahl von Glühkerzen-Steuervorrichtungen in Serie miteinander verbunden sind; eine erste Signalerzeugungsschaltung, die ein erstes Signal zum Steuern der Zufuhr des Stroms zu jeder der Glühkerzen erzeugt; und eine zweite Signalerzeugungsschaltung, die ein zweites Signal zum Steuern der Zufuhr des Stroms zu anderen Glühkerzen unter den Glühkerzen, deren Stromzufuhr durch andere Glühkerzen-Steuervorrichtungen unter den Glühkerzen-Steuervorrichtungen gesteuert wird, erzeugt, wobei die Erzeugung des zweiten Signals um eine vorbestimmte Zeitperiode nach der Erzeugung des ersten Signals verzögert wird.
Gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung werden die Stromzufuhrsignale innerhalb der Einheit und die Stromzufuhrsignale außerhalb der Einheit in der Reihenfolge zwischen der Vielzahl von Glühkerzen-Stromzufuhrsteuereinheiten (GCUs), die miteinander verbunden sind, das heißt, in Serie verbunden sind, synchronisiert. Dies eliminiert die Notwendigkeit eines speziellen Bereitstellens einer Selbsterkennungseinrichtung, aber ermöglicht eine Stromzufuhrsteuerung für die Glühkerzen in einer vereinfachten Konfiguration durch Verwenden der GCUs, wobei die vorbestimmte Zeitverzögerung zwischen Stromzufuhrzeitpunkten bereitgestellt ist.
Zusätzlich wird eine Stromzufuhr der individuellen Glühkerzen durch die unabhängig bereitgestellten GCUs gesteuert. Demzufolge wird die Anzahl von Bauteilen, die für die Glühkerzen-Stromzufuhrsteuerung verwendet wird, sowie die Menge von erzeugter Wärme, reduziert. Daher wird ein Glühkerzen-Stromzufuhrsteuersystem mit guten Installationseigenschaften und guter Zuverlässigkeit realisiert.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Fehlfunktion von jedem Zylinder unabhängig erfasst, und nur die Ergebnisse der Selbstdiagnose werden an die Maschinensteuereinheit (ECU) von der Diagnoseerzeugungsschaltung übertragen. Demzufolge wird das Selbstdiagnosesignal vereinfacht, und daher kann der Zylinder, in dem eine Fehlfunktion aufgetreten ist, relativ einfach spezifiziert werden.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird der Start einer Stromzufuhr für jede der Vielzahl Glühkerzen um die Zeit entsprechend eines Zyklus, der durch Teilen der Oszillationsfrequenz durch die Anzahl von Zylindern erhalten wird, oder einen kleineren Zyklus verzögert. Demzufolge wird die Energiequelle davor bewahrt, mit einer übermäßigen Last beaufschlagt zu werden.
Ebenso gilt, dass weil das Selbstdiagnosesignal, das von jeder GCU übertragen wird, um die Zeit entsprechend des Zyklus verzögert wird, der durch Teilen der Oszillationsfrequenz durch Anzahl von Zylindern erhalten wird, die Selbstdiagnosesignale der entsprechenden GCUs in Reihenfolge innerhalb eines Zyklus der Oszillationsfrequenz übertragen werden.
Daher kann der Zylinder, in dem eine Fehlfunktion aufgetreten ist, leicht spezifiziert werden, ohne spezielles Bestimmen der Zylinderposition an der ECU-Seite.
Demzufolge wird die Operationslast der ECU reduziert, und daher wird ein Glühkerzen-Stromzufuhrsystem einer höheren Zuverlässigkeit realisiert.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
In den anhängenden Zeichnungen gilt:
1 ist ein schematisches Diagramm, das ein Glühkerzen-Stromzufuhrsteuersystem allgemein gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
2A ist ein schematisches Schaltungsdiagramm, das eine Steuerung in einem Antriebsmodus veranschaulicht, die eine Glühkerzen-Stromzufuhrsteuereinheit des Systems konfiguriert;
2B ist ein schematisches Schaltungsdiagramm, das eine Zylinderbestimmungseinrichtung in einem Zylinderpositionsbestimmungsmodus veranschaulicht, die die Glühkerzen-Stromzufuhrsteuereinheiten des Systems konfigurieren;
2C ist ein schematisches Schaltungsdiagramm, das eine Fehlfunktionsdiagnosesektion in einem Ansteuermodus veranschaulicht, die die Glühkerzen-Stromzufuhrsteuereinheiten des Systems konfiguriert;
3 ist ein Schaltungsdiagramm, das eine Konfiguration veranschaulicht, die ein Umschalten von Modi in den Glühkerzen-Stromzufuhrsteuereinheiten ermöglicht;
4 ist ein Flussdiagramm, das einen in dem System verwendeten Zylinderpositionsbestimmungsprozess veranschaulicht;
5A ist ein äquivalentes Schaltungsdiagramm, das für einen Zylinderpositionsbestimmungsprozess für das System verwendet wird;
5B ist ein Ausgabe-Wellenformdiagramm, das eine Beziehung zwischen einem Schwellenwert und einer Zylinderposition für den Zylinderpositionsbestimmungsprozess veranschaulicht;
6A ist ein Eigenschaftsdiagramm, das eine Beziehung zwischen einer Zylinderposition und einer Spannung veranschaulicht, die als eine Basis für eine Bestimmung eines Schwellenwerts, der für den Bestimmungsmodus des Systems verwendet wird, verwendet wird;
6B ist ein Eigenschaftsdiagramm, das eine Beziehung zwischen einer Zylinderposition und einer Spannungsdifferenz veranschaulicht, die als eine Basis zum Bestimmen des Schwellenwerts verwendet wird;
6C ist ein Kennfeld zum Spezifizieren einer Gesamtanzahl von Zylindern basierend auf einer Beziehung zwischen einer Spannungsdifferenz und einer Spannung, die als eine Basis zum Bestimmen des Schwellenwerts verwendet wird;
7 ist ein Flussdiagramm, das einen Fehlfunktionsbestimmungsprozess zu dem Zeitpunkt des Ansteuerns jeder Glühkerzen-Stromzufuhrsteuervorrichtung veranschaulicht;
8 ist ein Flussdiagramm, welches das von 7 fortsetzt;
9 ist ein äquivalentes Schaltungsdiagramm, das die Glühkerzen-Stromzufuhrsteuereinheit in einem Ansteuermodus veranschaulicht;
10A ist ein Zeitdiagramm, das Selbstdiagnosesignale in einem normalen Zustand des Ansteuermodus veranschaulicht;
10B ist ein Zeitdiagramm, das ein Beispiel von Selbstdiagnosesignalen in einem Zustand eines Auftretens einer Fehlfunktion des Ansteuermodus veranschaulicht;
die 11A und 11B sind Zeitdiagramme, die ein Beispiel der Ergebnisse einer Selbstdiagnose in einem individuellen Zylinderfehlfunktionsbestimmungsmodus veranschaulichen;
12 ist ein Konfigurationsdiagramm, das ein Glühkerzen-Stromzufuhrsteuersystem allgemein gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
13 ist ein Konfigurationsdiagramm, das ein Glühkerzen-Stromzufuhrsteuersystem allgemein gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
14 zeigt Blockdiagramme, die einen Zylinderpositionsbestimmungsprozess gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel veranschaulichen;
15 ist ein Konfigurationsdiagramm, das ein Glühkerzen-Stromzufuhrsteuersystem allgemein gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
16 zeigt Blockdiagramme, die einen Zylinderpositionsbestimmungsprozess gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel veranschaulichen;
17A ist ein Zeitdiagramm, das Selbstdiagnosesignale in einem normalen Zustand veranschaulicht;
17B ist ein Zeitdiagramm, das ein Beispiel von Selbstdiagnosesignalen in einem Zustand veranschaulicht, in dem eine Fehlfunktion aufgetreten ist;
18 ist ein Zeitdiagramm, das einen Prozess des Umschaltens zwischen einem Ansteuermodus und einem Selbstdiagnosesignal-Sync-Modus veranschaulicht;
19 ist ein schematisches Diagramm, das ein Glühkerzen-Stromzufuhrsteuersystem allgemein gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
20 ist ein Blockdiagramm, das insbesondere eine Glühkerzen-Stromzufuhrsteuereinheit (CGU) gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel veranschaulicht;
21 zeigt Zeitdiagramme, die einen in dem System durchgeführten Stromzufuhrprozess veranschaulichen;
22 zeigt Eigenschaftsdiagramme, die Stromzufuhrsteuersignale der GCUs, eine Änderung eines Glühstroms und eine Änderung eines Batteriestroms als die Effekte der vorliegenden Erfindung veranschaulichen;
23 zeigt Zeitdiagramme, die einen in dem System durchgeführten Fehlfunktionsdiagnoseprozess veranschaulichen;
Die 24A und 24B sind eine schematische Draufsicht bzw. eine schematische Schnittansicht, welche die GCU und eine Glühkerze gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel veranschaulichen; und
25 ist ein schematisches Diagramm, das ein Glühkerzen-Stromzufuhrsteuersystem allgemein gemäß einem siebten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele
Mit Bezugnahme auf die anhängenden Zeichnungen werden verschiedene Ausführungsbeispiele eines Glühkerzen-Stromzufuhrsteuersystems gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben.
(erstes Ausführungsbeispiel)
Mit Bezugnahme auf die 1 bis 11A, 11B wird nachstehend allgemein eine Glühkerzen-Stromzufuhrsteuersystem 1 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Das Glühkerzen-Stromzufuhrsteuersystem 1 ist mit Glühkerzen-Stromzufuhrsteuereinheiten (GCUs) 100(1~n) ausgestattet, welche den den Glühkerzen 10(1~n) zugeführten Strom steuern. In dem System 1 wird der zu den Glühkerzen 10(1~n) zugeführte Strom einer entsprechenden Vielzahl von Zylindern (”n” Anzahl von Zylindern) (entsprechende Beschreibung wird weggelassen) einer Dieselbrennkraftmaschine 2 durch die GCUs 100(1~n) auf einer Glühkerzen-spezifischen Basis gesteuert.
Eine Betriebszustandserfassungseinrichtung 4 erfasst einen Betriebszustand der Maschine 2. Dabei berechnet eine Maschinensteuereinheit (ECU) 3 Ansteuerbefehlssignale SI, die für die durch die Betriebszustandserfassungseinrichtung 4 erfassten Betriebszustand geeignet sind. Die ECU 3 überträgt die berechneten Ansteuerbefehlssignale SI an die entsprechenden GCUs 100(1~n) über eine Ansteuerbefehlssignalleitung WIR_SI. Gleichzeitig empfängt die ECU 3 ein von jeder der GCUs 100(1~n) über eine Selbstdiagnosesignalleitung WIR_DI übertragendes Selbstdiagnosesignal DI.
In dem gegenwärtigen Ausführungsbeispiel ist ein einzelner Ausgabeanschluss P_SI, der an einer Schnittstelle I/F 30 der ECU 3 bereitgestellt ist, direkt mit der Vielzahl von GCUs 100(1) bis 100(n) über die Signalleitung WIR_SI verbunden. Ebenso ist ein einzelner Eingabeanschluss P_DI der Schnittstelle I/F 30 mit der GCU 100(1), die am nächsten zu der ECU 3 liegt, verbunden. Die verbleibenden GCUs 100(2-n) sind mit der GCU 100(1) durch sequentielles Aufreihen (das heißt, in Serie verbunden) durch Verwenden der WIR_(DI) über Ausgabeanschlüsse P_DI und P_DI0 der GCUs 100(2-n) verbunden.
Die GCUs 100(1~n) sind jeweils über Ansteuersteuersektionen (DCUs) 100(1~n), Zylinderpositionsbestimmungseineinrichtungen (IDUs) 120(1~n), Selbstdiagnosesektionen (DIUs) 130(1~n) und Steuerungen (PRGs) 140(1~n) konfiguriert, welche den Vorstehenden eine Logik oder eine Programmsteuerung unterwirft.
Jede der (DCUs) 110(1~n) steuert ein Ein-Aus eines Schaltelements 116 durch Verwenden eines (später beschriebenen) Steuerprozesses, um den zu den Glühkerzen 10(1~n) zugeführten Strom zu steuern.
Jede der (IDL) 120(1~n) bestimmt eine Zylinderposition von jedem der GCUs 100(1~n) durch Verwenden eines (später beschriebenen) Zylinderpositionsbestimmungsprozesses.
Jeder der (DIU) 130(1~n) erfasst eine Fehlfunktion, die in jeder der Glühkerzen 10(1~n) und den GCUs 100(1~n) aufgetreten ist, durch Verwenden eines (später beschriebenen) Bestimmungsprozesses, um das Selbstdiagnosesignal DI auszugeben.
Bezugnehmend auf die 2A bis 2C werden nachstehend spezifische Konfigurationen der DCUs 110 der IDUs 120(1~n) und der DIUs 130(1~n) beschrieben, welche die GCUs 100(1~n) des gegenwärtigen Ausführungsbeispiels konfigurieren.
In der vorliegenden Erfindung führen vorgegebene Schalter (12, 121, 126 und 131), die als Modusumschalteinrichtung bereitgestellt sind, ein Umschalten zwischen einem Zylinderpositionsbestimmungsmodus, der eine Zylinderposition bestimmt, und einen Ansteuermodus zum Durchführen einer normalen Ansteuerung durch. In der vorliegenden Erfindung werden die Konfigurationen der DCUs 110(1~n), der IDUs 120(1~n) und der DIUs 130(1~n) welche die GCUs 100(1~n) konfigurieren, durch das Umschalten der vorgegebenen Schalter geändert, um dadurch Modi umzuschalten. Zunächst wird eine Beschreibung der Konfigurationen der DCUs 110(1~n), der IDUs 120(1~n) und der DIUs 130(1~n) bereitgestellt.
2A ist ein schematisches Schaltungsdiagramm, das die Ansteuersteuersektionen (DCUs) 110(1~n) in einem Ansteuermodus veranschaulicht. Wie in 2A gezeigt ist, ist jede der DCUs 110(1~n) in dem Ansteuermodus über eine Ansteuerung konfiguriert, die einen Pull-up-Widerstand 111, einen ersten Ansteuermodusschalter 112, einen Komparator 113, eine Konstantspannungs-Energiezufuhr 115, eine Impulssteuerlogik 114 und ein Schaltelement 116 umfasst.
Die I/F 30 der ECU 3 umfasst einen Transistor 301, der an der Seite der ECU 3 geerdet ist, um eine Verbindung zwischen der ECU 3 und den GCUs 100(1~n) herzustellen. Das Ansteuerbefehlssignal WIR_SI zum Übertragen des Ansteuerbefehlssignals SI wird an der Seite jeder der GCUs 100(1~n) auf eine als Energiezufuhrspannung zugeführte Batteriespannung +B eingestellt, über den ersten Ansteuermodusschalter 112 und den Pull-up-Widerstand 111, weil der Schalter 112 in dem Ansteuermodus geschlossen ist.
Die Konstantspannungs-Energiezufuhr 115 führt ein Referenzpotential V_SD basierend auf einer Teilspannung der Batteriespannung +B dem Komparator 113 zu.
Dem Komparator 113 wird die Batteriespannung +B und das Referenzpotential V_SD eingegeben, welche als Antwort auf das Ansteuerbefehlssignal SI Ein-Aus gesteuert werden. Durch Vergleichen der Batteriespannung +B und des Referenzpotentials V_SD werden HI und LO einer Ausgangsspannung umgeschaltet. Demzufolge werden die Ansteuerbefehlssignale SI zuverlässig an die Seite der entsprechenden GCUs 110(1~n) übertragen, ohne einer Spannungsschwankung zu unterliegen.
Die Impulssteuerlogik 114 konvertiert die Ausgangsspannung des Komparators 113 in ein individuelles Ansteuerbefehlssignal, das über einen (später beschriebenen) Zylinderbestimmungsprozess spezifiziert wird.
Das an der Ansteuerung bereitgestellte Schaltelement 116 wird durch das von der Impulssteuerlogik 114 übertragene Ansteuerbefehlssignal ein-ausgeschaltet. Daher werden eine Stromzufuhr und ein Stromstopp einer Ansteuerspannung BATT gesteuert, um dadurch elektrische Energie zu der Glühkerze 10 bei einer vorbestimmten Einschaltdauer zu zuführen.
Eine Halbleiterleistungsvorrichtung, wie etwa ein MOSFET oder IGBT wird als das Schaltelement 116 verwendet.
Jeder der DCUs 114(1~n) weist einen Eingangsanschluss auf, der mit dem einzelnen Ausgangsanschluss P_SI der ECU 3 über die Ansteuerbefehlssignalleitung WIR_SI verbunden ist, so dass der einzelne Ausgangsanschluss P_SI zwischen den Eingangsanschlüssen der DCUs 110(1~n) geteilt wird. Das Ansteuerbefehlsignal SI wird direkt zu jeder der DCUs 110(1~n) übertragen, um der Impulssteuerlogik 114, die in jeder der DCUs 110(1~n) bereitgestellt ist, zu ermöglichen, eine für die Zylinderposition geeignete Phase zu steuern.
Beispielsweise sind als Antwort auf die Ansteuerbefehlssignale SI, die simultan an die entsprechenden DCUs 110(1~n) eingegeben werden, die individuellen Impulssteuerlogiken 114 fähig, eine Ein-Zyklus-Verzögerung oder eine ¼-Zyklus-Verzögerung für die entsprechenden Zylinder in Reihenfolge gemäß den erfassten entsprechenden Zylinderpositionen zu bewirken.
2B ist ein schematisches Schaltungsdiagramm, dass die Zylinderpositionsbestimmungseinrichtungen (IDUs) 120(1~n) in einem Zylinderpositionsbestimmungsmodus veranschaulicht. Wie in 2B gezeigt ist, gilt in dem Bestimmungsmodus, dass jede der IDUs 120(1~n) einen ersten Bestimmungsmodusschalter 121, einen Spannungsdifferenzerfassungswiderstander 122, einen zweiten Bestimmungsmodusschalter 126, eine Spannungsdifferenzerfassungseinrichtung 122, einen zweiten Bestimmungsmodusschalter 126, eine Spannungsdifferenzerfassungseinrichtung 124, einen Spannungserfassungswiderstand 127, eine Spannungserfassungseinrichtung 123 und eine Zylinderbestimmungslogik 125 umfasst.
In dem Zylinderpositionsbestimmungsmodus werden der erste und zweite Bestimmungsmodusschalter 121 und 126 geschlossen. Demzufolge werden die Batteriespannung +B und die Erdung über einen Pull-up-Widerstand 302, die Selbstdiagnosesignalleitung WIR_DI, die IDUs 120(1~n), die Ansteuerbefehlssignalleitung WIR_SI und einen Transistor 301 verbunden.
Die Spannungsdifferenzerfassungseinrichtung 124, die an einer vorbestimmten Position ist, erfasst eine Spannungsdifferenz ΔV_(1~n) zwischen den Spannungen an beiden Enden des Spannungsdifferenzerfassungswiderstands 122 (Widerstand R₁₂₂ Ω), der zwischen einem DI-Anschluss und einem DI₀-Anschluss jeder GCU 100 verbunden ist. Die Spannungserfassungseinrichtung 123 erfasst eine Spannung V_(1~n) die in den ID-Anschluss jeder GCU 100 eingegeben wird, die sich an einer vorbestimmten Position befindet, das heißt, der stromaufwärtigen Seite des Spannungsdifferenzerfassungswiderstands 122 (Widerstand R₁₂₂ Ω). Die Spannung des Widerstands 122 entspricht einer umgelegten Spannung der Batterie +B durch den Pull-up-Widerstand 302 (Widerstand R₃₀₂ Ω) und dem Spannungserfassungswiderstand (Widerstand R₁₂₇ Ω).
Die Zylinderpositionsbestimmungseinrichtung 125 bestimmt eine Zylinderposition basierend auf der erfassten Spannungsdifferenz ΔV_(1~n) und der Spannung V_(1~n), und gibt das Ergebnis der Bestimmung in Form des Selbstdiagnosesignals DI aus. Das ausgegebene Ergebnis wird zum Ausgeben eines individuellen Ansteuerbefehlssignals in dem vorstehend beschriebenen Ansteuermodus verwendet.
Die Vielzahl von IDUs 120(1~n), die an der entsprechenden Vielzahl von GCUs 100(1~n) bereitgestellt sind, werden mit dem einzelnen Eingangsanschluss und dem einzelnen Ausgangsanschluss der ECU (Maschinensteuereinheit) über die Ansteuerbefehlssignalleitung WIR_SI und die Selbstdiagnosesignalleitung WIR_DI verbunden. Dabei hängt die Anzahl von verbundenen Spannungsdifferenzerfassungswiderständen 122 und die Anzahl von verbundenen Spannungserfassungswiderständen 127 von der Position der Zylinder ab. Demzufolge kann die Position von jedem Zylinder basierend auf der Spannungsdifferenz ΔV_(1~n) und der Spannung V_(1~n), die von der Spannungsdifferenzerfassungseinrichtung 124 bzw. der Spannungserfassungseinrichtung 123 abgeleitet werden, bestimmt werden.
In dem Zylinderpositionsbestimmungsmodus sind die Spannungserfassungswiderstände 127 parallel mit den entsprechenden GCUs 100(1~n) bereitgestellt, während die Spannungsdifferenzerfassungswiderstände 122 mit den entsprechenden GCUs 100(1~n) für die entsprechenden Zylinder in Reihenfolge in Serie bereitgestellt sind.
2C ist ein schematisches Schaltungsdiagramm, dass die Selbstdiagnosesektionen (DIUs) 130(1~n) in einem Ansteuermodus veranschaulicht. Wie in 2C gezeigt ist, umfasst jeder der DIUs 130(1~n) einen zweiten Ansteuermodusschalter 131, eine Kerzen-Strom/Spannungs-Erfassungsschaltung 132, eine Fehlfunktionserfassungseinrichtung 135 und eine Schalteinrichtung (MOSFET) 136.
Es kann eine bekannte Kerzen-Strom/Spannungs-Erfassungsschaltung geeignet als die Kerzen-Strom/Spannungs-Erfassungsschaltung 132 von jedem der DIUs 130(1~n) verwendet werden.
Die Kerzen-Strom/Spannungs-Erfassungsschaltung 132 umfasst eine Stromerfassungseinrichtung 133 und eine Spannungserfassungseinrichtung 134. Ein Kerzenstrom I_GL und eine Kerzenspannung V_GL, die durch die Stromerfassungseinrichtung 133 bzw. die Spannungserfassungseinrichtung 134 der Kerzen-Strom/Spannungs-Erfassungsschaltung 132 erfasst werden, werden zum Unterstützten einer Ansteuerung und zum Diagnostizieren einer Fehlfunktion verwendet.
Die Fehlfunktionsbestimmungseinrichtung 135 bestimmt das Auftreten einer Fehlfunktion, wie etwa eines Abtrennens, einer Störung oder eines Kurzschlusses, von jedem der Glühkerzen 10(1~n) und jeder der GCUs 100(1~n) basierend auf dem Kerzenstrom I_GL und der Kerzenspannung VGL, und überträgt das Ergebnis in der Form der Selbstdiagnosesignale ID.
Die Schalteinrichtung 136 besitzt einen Drain, der auf die Batteriespannung +B auf der Seite der ECU 3 über die Selbstdiagnosesignalleitung WIR_DI und den Pull-up-Widerstand 302 eingestellt ist. Die Umschalteinrichtung 136 besitzt eine Source, die an jeder der Seite der GCUs 100(1~n) geerdet ist.
Die Schalteinrichtung 136 besitzt ein Gate, das mit einer Ausgabe der Fehlfunktionsbestimmungseinrichtung 135 verbunden ist. Gemäß dem HI und LO des von der Fehlfunktionsbestimmungseinrichtung 135 übertragenen Selbstdiagnosesignal DI wird die Schalteinrichtung 136 ein/aus-geschaltet. Das Selbstdiagnosesignal DI wird über die Selbstdiagnosesignalleitung WIR_DI an die Seite der ECU 3 übertragen.
In dem Ansteuermodus ist der zweite Ansteuermodusschalter 131 geschlossen. Daher sind die Vielzahl von IDUs 130(1~n), die einander parallel und an den entsprechenden Glühkerzen 10(1~n) bereitgestellt sind, mit der ECU 3 über die I/F 30 verbunden.
Bezugnehmend auf 3 wird nachstehend ein Beispiel einer Konfiguration beschrieben, das ein Umschalten zwischen dem Bestimmungsmodus und dem Ansteuermodus des Systems 1 gemäß der vorliegenden Erfindung ermöglicht.
In der vorliegenden Erfindung schaltet jede der GCUs 100(1~n) auf den Bestimmungsmodus, der die Position dieser selbst bestimmt, und den Ansteuermodus, der den zu den Glühkerzen 10(1~n) zugeführten Strom steuert, um. In dem Bestimmungsmodus werden die Ansteuerbefehlssignalleitungen WIR_SI und die Selbstdiagnosesignalleitung WIR_DI, die die ECU 3 und die GCUs 100(1~n) verbinden, zum Bilden einer Teilungs-Widerstandsleiterschaltung verwendet. Im dem Ansteuermodus werden diese Signalleitungen WIR_SI und WIR_DI für das Übertragen der Ansteuerbefehlssignale SI bzw. der Selbstdiagnosesignale DI verwendet, wofür diese Leitungen ursprünglich bereitgestellt sind.
3 ist ein Schaltungsdiagramm, das eine Konfiguration veranschaulicht, die ein Umschalten der Modi in den GUCs 100(1~n) ermöglicht. Wie in 3 gezeigt ist, ist die Ansteuerbefehlssignalleitung WIR_SI mit dem ersten Ansteuermodusschalter 112 und dem ersten Bestimmungsmodusschalter 126 verbunden. In dem Ansteuermodus verbindet der erste Ansteuermodusschalter 112 die Ansteuerbefehlssignalleitung WIR_SI und die Batteriespannung über den Pull-up-Widerstand 111. In dem Bestimmungsmodus verbindet der erste Bestimmungsmodusschalter 126 die Ansteuerbefehlssignalleitung WIR_SI und die Selbstdiagnosesignalleitung WIR_DI über den Spannungserfassungswiderstand 127.
Der erste Ansteuerschalter 112 und der erste Bestimmungsmodusschalter 126 arbeiten, um sich gegenseitig auszuschließen. Mit anderen Worten sind diese derart konfiguriert, dass wenn einer der Schalter 112 und 126 geschlossen ist, der andere geöffnet ist.
Die Selbstdiagnosesignalleitung WIR_DI ist mit dem zweiten Ansteuermodusschalter 131 und dem zweiten Bestimmungsmodusschalter 121 verbunden. In dem Ansteuermodus bewirkt der zweite Ansteuermodusschalter 131 einen Kurzschluss zwischen dem DI-Anschluss und dem DI₀-Anschluss Von jeder der GCUs 100(1~n). In dem Bestimmungsmodus verhindert der zweite Bestimmungsmodusschalter 121, dass der Spannungsdifferenzerfassungswiderstand 122 zwischen dem DI-Anschluss und dem DI₀-Anschluss von jeder der GCUs 100(1~n) zwischengeschoben ist.
Der zweite Bestimmungsmodusschalter 121 und der zweite Ansteuermodusschalter 131 arbeiten, um sich gegenseitig auszuschließen. Mit anderen Worten sind diese derart konfiguriert, dass wenn einer der Schalter 121 und 131 geschlossen ist, der andere geöffnet ist. Wie in dem gegenwärtigen Ausführungsbeispiel gezeigt ist, können die Schalter separat konfiguriert sein, oder können als ein einzelner Schalter zum Durchführen eines wechselnden Schaltens konfiguriert sein.
Es sollte klar sein, dass im gegenwärtigen Ausführungsbeispiel die GCUs 100(1~n) identische Konfigurationen aufweisen können. Demzufolge sind in 3 die internen Konfigurationen der GCUs 100(2~n) weggelassen.
In dem Bestimmungsmodus sind der erste und zweite Bestimmungsmodusschalter 126 und 121 geschlossen, während der erste und zweite Ansteuermodusschalter 112 und 131 geöffnet sind, um dadurch jede der vorstehend beschriebenen IDUs 120(1~n) zu bilden.
In dem Ansteuermodus sind der erste und zweite Bestimmungsmodusschalter 126 und 121 geöffnet, während der erste und zweite Ansteuermodusschalter 112 und 131 geschlossen sind, um jede der DCUs 110(1~n) und der DIUs 130(1~n) zu bilden.
Nun wird Bezugnehmend auf 4 nachstehend ein Zylinderpositionsbestimmungsprozess beschrieben, der in dem System 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung verwendet wird. 4 ist ein Flussdiagramm, das den in dem System 1 verwendeten Zylinderpositionsbestimmungsprozess veranschaulicht.
Ein Programm oder eine Logik zum Ausführen des gegenwärtigen Bestimmungsprozesses ist in jeder PRGs 140(1~n) gespeichert, wie in 1 angegeben ist. Die Programme oder Logiken werden unabhängig in dem entsprechenden GCUs 100(1~n) ausgeführt.
Wenn ein nicht gezeigter Schlüsselschalter eingeschaltet wird, um die Operation der Dieselbrennkraftmaschine 2 zu starten, wird der Bestimmungsmodus durchgeführt, oder insbesondere wird der Zylinderpositionsbestimmungsprozess gemäß dem in 4 gezeigten Flussdiagramm gestartet. Die Zylinderpositionen sind gesteuerte Objekte der GCUs 100(1~n).
In Schritt S100, der ein Prozess des Setzens des Bestimmungsmodus ist, werden der erste und zweite Bestimmungsmodusschalter 126 und 121 geschlossen, und der erste und zweite Ansteuermodusschalter 112 und 131 geöffnet, vor dem Start der Stromzufuhr für die Glühkerzen 10. Als eine Folge dieses Schrittes wird jede der GCUs 100(1~n) auf den Bestimmungsmodus gesetzt, der die Zylinderposition von dieser selbst bestimmt.
Anschließend, in Schritt S110, der ein Prozess des Erfassens einer Spannung ist, werden Absolutwerte der Spannungen V_(1~n) in den DI-Anschlüssen der entsprechenden GCUs 100(1~n) durch die Spannungserfassungseinrichtung 123 überwacht.
Anschließend, in Schritt S120, der ein Prozess des Erfassens einer Spannungsdifferenz ist, werden die Spannungsdifferenzen ΔV_(1~n) an beiden Enden von jedem der Spannungsdifferenzerfassungswiderstände 122 durch die entsprechende Spannungsdifferenzerfassungseinrichtung 124 überwacht.
In Schritt S130, der ein Prozess des Bestimmens einer Gesamtanzahl N von Zylindern ist (nachstehend als ”Gesamtanzahl von Zylindern N” bezeichnet), werden die erfassten Spannungen V_(1~n) und die erfassten Spannungsdifferenzen ΔV_(1~n) mit den Schwellenwerten, wie etwa in abgebildeten Daten, die in der Zylinderbestimmungseinrichtung 125 bereitgestellt sind, verglichen, um die Gesamtanzahl von Zylindern N der Dieselbrennkraftmaschine 2 zu bestimmen.
In Abhängigkeit auf der Gesamtmenge von Zylindern N kann die Anzahl der Spannungsdifferenzerfassungswiderstände 122 und der Spannungserfassungswiderstände 127(1~n), die mit den IDUs 120(1~n) verbunden sind, erhöht werden. Demzufolge wird der durch die Spannungsdifferenzerfassungswiderstände 122(1~n) und dem Spannungserfassungswiderständen 127(1~n) verlaufende Strom reduziert werden. Als eine Folge werden die Spannungen V_(1~n) und die Spannungsdifferenzen ΔV_(1~n), die in den entsprechenden IDUs 120(1~n) erfasst werden, reduziert.
Durch Vergleichen der Spannungen V_(1~n) und der Spannungsdifferenzen ΔV_(1~n) mit den Schwellenwerten, wie etwa in abgebildeten Daten, die zuvor vorbereitet sind, wird die Gesamtanzahl von Zylindern N der Verbrennungsmaschine 2 bestimmt.
Wenn eine Fehlfunktion von bestimmten Arten während der Spannungsdifferenzerfassung in Schritt S130 auftritt, und die Gesamtanzahl von Zylindern N nicht länger spezifiziert werden kann, wird in Schritt S130 eine ”NEIN” Bestimmung getroffen. Anschließend kehrt die Steuerung zu Schritt S110 zurück, um wiederum die Gesamtanzahl von Zylindern N zu bestimmen.
Wenn die Gesamtanzahl von Zylindern N in Schritt S130 spezifiziert wird, wird eine ”JA” Bestimmung getroffen. Anschließend fährt die Steuerung zu den Schritten S140 bis S170 fort, um einen Selbstdiagnoseschritt durch zuführen.
In Schritt S140, der ein Prozess eines Bestimmens der Position der Zylinder ist, wo die GCU bereitgestellt ist, werden die erfassten Spannungen V_(1~n) jeweils mit Spannungsschwellenwerten (V_REF(N-2)L – V_REF(N-2)H) des Falles, in dem der fragliche Zylinder ein N-ter Zylinder ist, verglichen, um dadurch eine Schwellenwertbestimmung zu treffen.
Wenn beispielsweise die Spannung V_(1~n) größer als der Spannungsschwellenwert V_REF(N)L ist, und kleiner als der Spannungsschwellenwert V_REF(N)H in dem Fall ist, in dem der Zylinder ein N-ter Zylinder ist, wird eine ”JA” Bestimmung getroffen, und anschließend die Bestimmung vollendet. Wenn die Zylinderposition nicht spezifiziert ist, wird eine ”NEIN” Bestimmung getroffen, und die Steuerung fahrt mit Schritt S150 fort, wo eine Schwellenwertbestimmung durch Vergleichen der Spannung V_(1~n) mit Schwellenwerten (V_REF(N-1)L – V_REF(N-1)H) in dem Fall, in dem der fragliche Zylinder ein (N – 1)-ter Zylinder ist, durchgeführt wird.
Wenn die Zylinderposition spezifiziert wird, um der (N – 1)-te Zylinder zu sein, wird eine ”JA” Bestimmung getroffen, und die Bestimmung ist vollendet. Wenn die Zylinderposition nicht spezifiziert wird, wird eine ”NEIN” Bestimmung getroffen, und anschließend fährt die Steuerung mit Schritt S160 fort, wo eine Schwellenwertbestimmung durch Vergleichen der Spannungen V_(1~n) mit Schwellenwerten (V_REF(N-2)L – V_REF(n-2)H) in dem Fall, in dem der fragliche Zylinder ein (N – 2)-ter Zylinder ist, durchgeführt. Daher wird eine Schwellenwertbestimmung wiederholt, wobei die Nummer von Zylinderpositionen, die zu vergleichen sind, heruntergezählt wird. Dabei ist die Bestimmung vollständig abgeschlossen, wenn der fragliche Zylinder spezifiziert wurde, dass dieser der zweite oder erste Zylinder ist, durch den Vergleich zwischen den Schwellenwerten (V_REF2L – V_REF2H) in dem Fall, in dem der Zylinder der zweite Zylinder ist, und den Spannungen V_(1~n).
Weiterhin gilt, dass weil der DI₀-Anschluss des N-ten Zylinders sich in einem geöffneten Zustand befindet, wird keine Spannungsdifferenz zwischen den Enden des Spannungsdifferenzerfassungswiderstands 122 erzeugt. Demzufolge wird die Spannungsdifferenz ΔV_(n) = 0v, und daher wird der Zylinder unmittelbar als der N-te Zylinder bestimmt.
Bezugnehmend auf die 5A und 5B wird nachstehend insbesondere ein Zylinderpositionsbestimmungsprozess beschrieben, der als ein Beispiel den Fall nimmt, in dem vier Zylinder verwendet werden. 5A ist eine äquivalentes Schaltungsdiagramm, das für den Zylinderpositionsbestimmungsprozess verwendet wird. 5B ist ein Ausgabewellenformdiagramm, das eine Beziehung zwischen einem Schwellenwert und einer Zylinderposition für den Zylinderpositionsbestimmungsprozess veranschaulicht.
Wie in 5A gezeigt ist, ist die Batterie +B an der Seite der ECU 3 mit der GCU 100(1~4) über den Pull-up-Widerstand 302 der I/F 30 verbunden. Ebenso ist die Erdung an der Seite der ECU 3 mit der GCU 100(1~4) über den Transistor 301 der I/F 30 verbunden. In dem Bestimmungsmodus werden die Spannungsdifferenzerfassungswiderstände 122 und die Spannungserfassungswiderstände 127, die an der GCU 100(1~4) bereitgestellt sind, zwischen der Batterie +B und der Erdung an der Seite der ECU 3 verbunden. Die Spannungen V bzw. die Spannungsdifferenzen ΔV, die durch die Spannungserfassungseinrichtung 123 und die Spannungsdifferenzerfassungseinrichtung 124, die an der entsprechenden GCU 100(1~4) bereitgestellt sind, erfasst werden, schwanken über V1 bis V4 bzw. ΔV1 bis ΔV4, in Abhängigkeit auf die Zylinderpositionen.
Wenn das Ansteuerbefehlssignal SI von der ECU 3 übertragen wird, und der Transistor 301 der ECU 3 ein/aus-geschaltet wird, schwanken die Spannungen V_(1~n), die in den entsprechenden GCUs 100(1~n) erfasst werden, wie in 5B gezeigt ist, in Abhängigkeit auf die Zylinderpositionen.
Ein bestimmtes Beispiel der Spannungsschwellenwertspannungen V_REF(1~n) ist nachstehend bereitgestellt. Beispielsweise wird angenommen, dass die Batteriespannung +B 12 V beträgt, der Widerstandswert R₃₀₂ des Pull-up-Widerstands 302 1 kQ beträgt, der Widerstandswert R₁₂₂ des Spannungsdifferenzerfassungswiderstands 122 10 kΩ beträgt, und der Widerstandswert R₁₂₇ des Spannungserfassungswiderstands 127 1 kQ beträgt. In diesem Fall gilt, dass wenn ein Schwellenwert von ±5% eingestellt ist, dem ersten Zylinder ein Schwellenwert von V_REF(1) = 8,7 bis 9,9 V vorgegeben wird, dem zweiten Zylinder ein Schwellenwert von V_REF(2) = 6,9 bis 7,6 V vorgegeben wird, dem dritten Zylinder ein Schwellenwert von V_REF(3) = 5,8 bis 6,4 V vorgegeben wird, und dem vierten Zylinder ein Schwellenwert von ΔV = 0 oder V_REF(4) = 4,8 bis 6,4 V vorgegeben wird.
Als ein Beispiel wird der Fall der GCU 100(3), die in dem dritten Zylinder bereitgestellt ist, angenommen. Wenn eine Spannung von 6,11 V durch die Spannungserfassungseinrichtung 123 erfasst wird, wird in Schritt S140 eine ”NEIN” Bestimmung getroffen, weil ein Beziehung 6,11 V > 4,7~5,4 V erfüllt ist, und die Steuerung fährt mit Schritt S150 fort. In Schritt S150 wird eine ”JA” Bestimmung getroffen, weil eine Beziehung 5,8 V < 6m11 V < 6,4 V erfüllt ist. Daher wird der Zylinder bestimmt, der dritte Zylinder zu sein.
Bezugnehmend auf die 6A bis 6V wird nachstehend ein Schwellenwertbestimmungsprozess beschrieben, in dem ein Schwellenwert und eine Zylinderposition bestimmt werden, um die Gesamtanzahl von Zylindern N für einen Gebrauch in dem Zylinderpositionsbestimmungsmodus zu bestimmen. 6A ist ein Eigenschaftsdiagramm, das eine Beziehung zwischen einer Zylinderposition und einer Spannung veranschaulicht, die als eine Basis zum Bestimmen eines Schwellenwerts verwendet wird, der für den Bestimmungsmodus verwendet wird. 6B ist ein Eigenschaftsdiagramm, das eine Beziehung zwischen einer Zylinderposition und einer Spannungsdifferenz veranschaulicht, die als eine Basis für eine Bestimmung des Schwellenwerts verwendet wird. 6C ist ein Kennfeld zum Spezifizieren der Gesamtanzahl von Zylindern N basierend auf einer Beziehung zwischen einer Spannungsdifferenz und einer Spannung, die als ein Basis zum Bestimmen des Schwellenwerts verwendet wird.
Wie vorstehend angemerkt ist, werden die Spannungen V_(1~n) an den DI-Anschlüssen der entsprechenden GCUs 100(1~n) durch die entsprechenden Spannungserfassungseinrichtungen 123 erfasst. Ebenso sind die Spannungserfassungswiderstände 127 parallel zwischen der Vielzahl von GCUs verbunden, während die Spannungsdifferenzerfassungswiderstände 122 in Serie zwischen der Vielzahl von GCUs verbunden sind. Wie in 6A gezeigt ist, wenn die Gesamtmenge von Zylindern N ansteigt, oder wenn eine Zylinderposition von der ECU 3 beabstandet ist, wird die Anzahl von Widerständen 127 und 122, die zwischen der Vielzahl von GCUs verbunden sind, erhöht, und daher die Spannungen V_(1~n) reduziert. Demzufolge gilt, wie in 6B gezeigt ist, dass die Spannungsdifferenzen ΔV_(1~n) zwischen den DI-Anschlüssen und den DI₀-Anschlüssen, die durch entsprechenden Spannungsdifferenzerfassungseinrichtung 124 erfasst werden, ebenso reduziert werden.
Wie in 6C gezeigt ist, kann die Korrelation zwischen den Spannungsdifferenzen ΔV_(1~n) und den Spannungen V_(1~n) zuvor abgebildet sein. Durch Verwenden des Kennfelds kann die Gesamtanzahl der Zylinder N für jede Spannungsdifferenz ΔV_(i) und jede Spannung V_(i) bestimmt werden.
Bezugnehmend auf die 7 und 8 wird nachstehend ein Prozess zum Umschalten auf den Ansteuermodus und ein Fehlfunktionserfassungsprozess, der in dem Ansteuermodus durchgeführt werden, sowie ein zylinderspezifischer Fehlfunktionsbestimmungsprozess in einem zylinderspezifischen Fehlfunktionsbestimmungsmodus zu dem Zeitpunkt des Erfassens einer Fehlfunktion beschrieben, wobei die Prozesse in dem System 1 verwendet werden. 7 ist ein Flussdiagramm, das den Fehlfunktionsbestimmungsprozess veranschaulicht. 8 ist ein Flussdiagramm, welches das Diagramm von 7 fortsetzt.
In dem gegenwärtigen Ausführungsbeispiel wird als ein Beispiel der Fall des Verwendens von vier Zylindern vorgegeben.
In Schritt S200, der ein Startprozess ist, wird ein nicht gezeigter Schlüsselschalter eingeschaltet. Dabei wird eine Spannung an die GCUs 100(1~4) angelegt, um den Bestimmungsmoduseinstellschritt durchzuführen, d. h. den vorstehend beschriebenen Schritt S100. Anschließend wird der Zylinderpositionsbestimmungsprozess, d. h. Schritt S110 bis S170, gestartet, um die Gesamtanzahl von Zylindern N zu bestimmen, und die Zylinderpositionen der entsprechenden GCUs 100(1~4) zu spezifizieren.
Wenn die Zylinderpositionen spezifiziert werden, wird der Prozess zum Umschalten auf den Ansteuermodus in Schritt S210 durchgeführt. In dem Prozess des Umschaltens auf den Ansteuermodus werden der erste und zweite Bestimmungsmodusschalter 122 und 126 geöffnet, und der erste und zweite Ansteuermodusschalter 112 und 131 werden geschlossen.
Anschließend, in Schritt S220, der einen Prozess des Zuführens von Strom an Glühkerzen ist, wird eine Stromzufuhr für die Glühkerzen 10 gestartet.
In dem Fall werden die durch die ECU 3 berechneten Ansteuerbefehlssignale SI als Impulssignale mit einer Frequenz von 30 Hz übertragen. Daher werden die Schaltelemente 116 der entsprechenden GCUs 100(1~4) ein/ausgeschaltet, zu dem Zeitpunkt, der den durch die entsprechenden Impulssteuerlogiken 114 (Impulssteuereinrichtung 114) gesteuerten Zeitpunkt entspricht, zu vorbestimmten gemäß dem Betriebszuständen der Maschine 2 berechneten Einschaltdauern.
In Schritt S230, der ein Fehlfunktionsbestimmungsprozess zu dem Zeitpunkt einer Stromzufuhr ist, werden Kerzenströme I_GL, die durch die entsprechenden GCUs 100(1~4) fließen, durch die Kerzenstromerfassungsschaltung 133 (Stromerfassungseinrichtung 133) der Kerzen-Strom/Sparinung-Erfassungsschaltung 132, die an den entsprechenden GCUs 100(1~4) bereitgestellt ist, während der Stromzufuhr für die Glühkerzen 10(1~4) erfasst. Dabei werden Kerzenspannungen V_GL, die an den entsprechenden Glühkerzen 10(1~4) anliegen, durch die Kerzenspannungserfassungsschaltungen 134 (die Spannungserfassungseinrichtung 134), die an den entsprechenden GCUs 100(1~4) bereitgestellt sind, erfasst. Daher wird während der Stromzufuhr konstant durch die Fehlfunktionsbestimmungseinrichtung 135 für die entsprechenden Glühkerzen 10(1~4) und GCUs 100(1~4) basierend auf den entsprechenden Kerzenströmen I_GL und Kerzenspannungen VGL bestimmt, ob eine Fehlfunktion aufgetreten ist.
In diesem Fall wird eine Bestimmung zu jedem fünften Zyklus getroffen, ob die Zylinder sich in einer normalen Operation befinden, oder ob eine Fehlfunktion in einem der Zylinder aufgetreten ist, um Selbstdiagnosesignale DI auszugeben.
Wenn in Schritt S230 keine Fehlfunktion gefunden wurde, wird eine Keine-Fehlfunktions-Bestimmung getroffen, gefolgt durch eine Übertragung eines Selbstdiagnosesignals DI, welches die normale Operation angibt. Anschließend fährt die Steuerung mit S240 fort, der ein Prozess eines Fortsetzens der Stromzufuhroperation ist, in dem eine normale Stromzufuhr fortgesetzt wird. Das Diagnosesignal DI, das in diesem Fall ausgegeben wird, bezeichnet einen normalen Modus.
Wenn in Schritt S230 eine Fehlfunktion erfasst wird, wird eine Fehlfunktions-Auftreten-Bestimmung getroffen, und anschließend fährt die Steuerung mit Schritt S250, der ein Prozess des Ausgebens eines Fehlfunktionsdiagnosesignals ist. Das in diesem Fall ausgegebene Diagnosesignal DI bezeichnet einen Fehlfunktionsmodus.
In Schritt S250, oder dem Prozess des Ausgebens eines Fehlfunktionsdiagnosesignals, werden Fehlfunktionsdiagnosesignale DI von den entsprechenden GCUs 110(1~4) für eine Übertragung an die ECU 3 ausgegeben.
In Schritt S260 der ein Zylinderpositionserfassungsprozess der ECU-Seite ist, liest die ECU 3 die ausgegebenen Signale DI, und setzt ein Markierungszeichen, beispielsweise für einen Zylinder mit Fehlfunktion, um den Zylinder mit Fehlfunktion zu spezifizieren. Nach Fortsetzen des Spezifizierens eines Zylinders mit Fehlfunktion wird eine ”JA” Bestimmung getroffen, und anschließend fährt die Steuerung mit Schritt S270 fort, der ein Prozess des Stoppens einer Stromzufuhroperation ist.
Wenn in Schritt S250 ein Zylinder mit Fehlfunktion nicht spezifiziert wurde, beispielsweise aufgrund eines Lesefehlers, wird eine ”NEIN” Bestimmung getroffen. Dabei kehrt die Steuerung zu Schritt S230 zurück, um eine Fehlfunktionsbestimmung zu wiederholen.
In Schritt S270, oder dem Prozess des Stoppens einer Stromzufuhroperation, wird eine Stromzufuhr für jene Glühkerzen gestoppt, die bestimmt wurde eine Fehlfunktion aus den Glühkerzen 10(1~4) aufzuweisen.
Anschließend, in Schritt S280, der einen Prozess des Schaltens eines Schalters auf den zylinderspezifischen Fehlfunktionsbestimmungsmodus ist, wird der Übertragungszyklus der Ansteuerbefehlssignale SI von der ECU 3 von einem Zyklus T_DRV (z. B. 30 Hz) in den Ansteuermodus auf einen Zyklus T_JDG (z. B. 60 Hz) in dem Bestimmungsmodus umgeschaltet.
Es wird von den Ansteuerbefehlssignalen SI sichergestellt, um nur an die GCUs 100 mit Fehlfunktion unter den GCUs 100(1~4) übertragen zu werden. Zu diesem Zweck gilt bezüglich den Glühkerzen 10(1~4) und den GCUs 100(1~4), dass wenn der erste Zylinder unter den Zylindern #1 bis #4 eine Fehlfunktion aufweist, die Signale mit einer relativen Einschaltdauer von 20% ausgegeben werden, wie in Schritt S290 angegeben ist. Wenn der zweite Zylinder eine Fehlfunktion aufweist, werden die Signale SI mit einer relativen Einschaltdauer von 40% ausgegeben, wie in Schritt S300 angegeben ist. Wenn der dritte Zylinder eine Fehlfunktion aufweist, werden die Signale SI bei einer relativen Einschaltdauer von 60% ausgegeben, wie in Schritt S310 angegeben ist. Wenn der vierte Zylinder eine Fehlfunktion aufweist, werden die Signale SI bei einer relativen Einschaltdauer von 80% ausgegeben, wie in Schritt S320 angegeben ist.
In Schritt S330, der einen Prozess des Ausgebens eines zylinderspezifischen Selbstdiagnosesignals DI ist, empfängt jede der GCUs 100(1~4) nur das Ansteuerbefehlssignal SI, das bei einer relativen Einschaltdauer ausgegeben wurde, das für dessen Zylinderposition geeignet ist, spezifische Fehlfunktionsinhalte zu diagnostizieren.
In diesem Fall sind die sich von den fraglichen GCU unterscheidenden GCUs teilnahmslos. Daher gibt aus den GCUs 100(1~4) die fragliche GCU, die das Ansteuerbefehlssignal SI bei der vorbestimmten relativen Einschaltdauer empfangen hat, das Selbstdiagnosesignal DI, das bzgl. der GCU, die einen Fehlfunktionsmodus angibt, einzigartig ist, aus.
Bezugnehmend auf 9 wird nachstehend die inneren Konfiguration von jeder der GCUs 100(1~n) in dem Ansteuermodus des Systems 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel beschrieben.
Es sollte verstanden sein, dass weil die internen Konfigurationen der GCUs 100(1~n) identisch sind, die internen Konfigurationen, die sich von der der GCU 100(1) unterscheiden, weggelassen werden.
9 ist ein äquivalentes Schaltungsdiagramm, das die GCU 100(1) in dem Ansteuermodus veranschaulicht. Wie in 9 gezeigt ist, sind in dem Ansteuermodus der erste und zweite Ansteuermodusschalter 112 und 131 geschlossen.
Die Ansteuerbefehlssignalleitung WIR_SI, die mit dem Transistor 301 verbunden ist, der an der Seite der ECU 3 geerdet ist, wird auf die Batteriespannung +B an der Seite der entsprechenden GCUs 100(1~n) über die entsprechenden Pull-up-Widerstände 111 eingestellt.
In Übereinstimmung mit dem Ansteuerbefehlssignal SI, das von der ECU 3 übertragen wird, werden HI und LO der Eingabe des Komparators 113 geschaltet. Daher wird durch das Vergleichen des eingegebenen Referenzpotentials mit der Spannung B+ der Einfluss, wie etwa eine Spannungsschwankung, entfernt. Daher wird die Ausgangsspannung des Komparators 113 binarisiert, wobei HI und LO stabilisiert werden.
In den Impulssteuerlogiken 114 werden die Ausgangsspannungen der entsprechenden Komparatoren 113 in individuelle Stromzufuhrsignale G_(1~n) entsprechend den entsprechenden Zylinderpositionen, die in dem vorstehend beschriebenen Zylinderpositionsbestimmungsmodus spezifiziert worden sind, konvertiert, um dadurch die entsprechenden Schaltelemente 116 Ein/Aus zu schalten.
Wenn jedes Schaltelement 116 ein/aus-geschaltet wird, wird eine Ansteuerspannung BATT, die in das Schaltelement 116 eingegeben wird, der Glühkerze 10 zu der vorbestimmten relativen Einschaltdauer, die für das Ansteuerbefehlssignal SI, das durch die ECU 3 berechnet wurde, geeignet ist, zugeführt.
Andererseits werden die DI-Anschlüsse und die DI₀-Anschlüsse der GCUs 100(1~n) über die Selbstdiagnosesignalleitung WIR_DI mit dem einzelnen Eingangsanschluss P_DI der ECU 3 verbunden. Weiterhin werdend die DI- und DI₀-Anschlüsse auf die Batteriespannung +B an der Seite der ECU 3 über den Pull-up-Widerstand 302 eingestellt. Daher werden die DI- und DI₀-Anschlüsse der entsprechenden GCUs 100(1~n) nacheinander verbunden.
Die Kerzen-Strom/Spannung-Erfassungsschaltung 132 ist zwischen jeder der Glühkerze 10 und dem Schaltelement 116 bereitgestellt. Daher werden in dem Ansteuermodus der Kerzenstrom I_GL, der durch die Glühkerze 10 fließt, und die Kerzenspannung VGL durch die Stromerfassungseinrichtung 133 bzw. die Spannungserfassungsschaltung 134 der Kerzen-Strom/Spannung-Erfassungsschaltung 132 erfasst. Ebenso wird die Fehlfunktionsbestimmungseinrichtung 135 verwendet, um eine Fehlfunktion zu erfassen, wie etwa einen Übertemperaturanstieg, einen Verschleiß oder ein Abtrennen, in jeder der Glühkerzen 10(1~n), die durch die entsprechenden GCUs 100(1~n) gesteuert werden, oder um eine Fehlfunktion zu erfassen, wie etwa einen Überstrom, einen Kurzschluss oder eine Abtrennung, die zwischen jeder der GCUs 100(1~n) und jeder der Glühkerzen 10(1~n) auftritt.
In dem gegenwärtigen Ausführungsbeispiel werden die Selbstdiagnosesignale DI, die von den an den entsprechenden Zylindern in der Maschine 2 bereitgestellten GCUs 100(1~n) übertragen werden, mit der Energiezufuhrspannung +B über den Pull-up-Widerstand 302 verbunden, und werden daher gegenseitig verbunden, um eine verdrahtete Oder-Schaltung zu bilden. Die Ausgabebits von jedem Selbstdiagnosesignal DI werden geändert und in Übereinstimmung mit dem Zylinder, der durch jede der IDUs (Zylinderpositionserfassungseinrichtung) 120(1~n) erfasst wird, ausgegeben. Anschließend, durch die verdrahtete Oder-Schaltung synthetisiert, werden die Selbstdiagnosesignale DI in der Form einer Gruppe von Datenbündeln an die ECU 3 übertragen.
Nach Erfassen einer Fehlfunktion durch die Fehlfunktionserfassungseinrichtung 135 wird das Selbstdiagnosesignal DI übertragen, um die Schalteinrichtung (MOSFET) 136 ein-/auszuschalten. Anschließend wird das Signal DI in der Form von binarisierten Seriendaten an die Seite der ECU 3 übertragen.
Wie vorstehend beschrieben, in dem Ansteuermodus, werden die Selbstdiagnosesignale DI der entsprechenden GCUs 100(1~n) harmonisiert mit den Ein/Aus-Zeitpunkten der entsprechenden Ansteuerbefehlsignale SI, die durch die an den entsprechenden GCUs 100(1~n) bereitgestellten Impulssteuerlogiken 114 gesteuert werden, übertragen. Die auf diese Weise übertragenen Selbstdiagnosesignale DI werden durch die Selbstdiagnosesignalleitung WIR_DI für eine Übertragung an die Seite der ECU 3 einzigartig gemacht.
Die Übertragung der Selbstdiagnosesignale DI von den entsprechenden GCUs 100(1~n) erfolgt in Synchronisation mit dem Ansteuerbefehlsignalen SI. Alternativ können die Selbstdiagnosesignale DI zu vorbestimmten Lesezeitpunkten hinsichtlich den ansteigenden Kanten der entsprechenden Ansteuerbefehlsignale SI verzögert werden.
Wie vorstehend beschrieben gilt, dass wenn das Auftreten einer Fehlfunktion bestimmt wird, eine Stromzufuhroperation durch die ECU 3 gestoppt wird, während der Übertragungszyklus der Ansteuerbefehlssignale SI auf den des zylinderspezifischen Fehlfunktionsbestimmungsmodus umgeschaltet wird.
Die ECU 3 überträgt die Ansteuerbefehlssignale SI bei der relativen Einschaltdauer in Übereinstimmung mit der Position des Zylinders mit Fehlfunktion zu dem Zyklus T_JDG (z. B. 60 Hz) des zylinderspezifischen Fehlfunktionsbestimmungsmodus.
Jede der GCUs 100(1~n) empfängt nur das durch die GCU zu empfangende Ansteuerbefehlssignal SI, in Abhängigkeit auf der Differenz in der relativen Einschaltdauer. Dabei diagnostiziert jede der GCUs 100(1~n) die Fehlfunktion. Dabei überträgt nur die GCU des Zylinders mit Fehlfunktion das Selbstdiagnosesignal DI.
Die Differenz der relativen Einschaltdauer wird dadurch erkannt, durch ermöglichen einer SI-Eingangsschaltung, um einen Zyklus und eine relative Einschaltdauer zu erfassen. Die Differenz kann durch Verwenden einer bekannten internen Logikschaltung bestimmt werden.
Bezugnehmend auf die 10A und 10B wird nachstehend ein spezifisches Beispiel der von den GCUs 100 in dem Ansteuermodus übertragenen Selbstdiagnosesignalen DI in dem Fall, in dem vier Zylinder verwendet werden, beschrieben. 10A ist ein Zeitdiagramm, das die Selbstdiagnosesignale DI in einem Normalzustand des Ansteuermodus veranschaulicht. 10B ist ein Zeitdiagramm, das ein Beispiel der Selbstdiagnosesignale in einem Zustand des Auftretens einer Fehlfunktion des Ansteuermodus veranschaulicht.
Die von den GCUs 100(1~4) übertragenen Selbstdiagnosesignale sind parallel verbunden. Daher gilt, wie in 10A gezeigt ist, dass die Ausgaben, welche dem Normalzustand der GCUs 100(1~4) angeben, sequentiell erhöht werden. Auf diese Weise werden die Signale ausgegeben, indem diese auf einer Ein-Zyklus-Basis verzögert werden. Demzufolge werden die Signale gegenseitig versetzt, und daher sind für die ECU 3 alle der Datenbits LO, was angibt, dass sich der erste bis vierte Zylinder in einem normalen Zustand befindet. Daher wird durch Synchronisieren mit der abfallenden Kante des Selbstdiagnosesignals DI von der GCU 100(4), das synthetisierte Selbstdiagnosesignal DI, das ein Vollenden der Bestimmung angibt, an die ECU 3 übertragen, während alle der Datenbits LO sind.
Andererseits, wenn beispielsweise der zweite Zylinder eine Fehlfunktion aufweist, wird ein Selbstdiagnosesignal, das einen normalen Zustand angibt, nicht nur in dem zweiten Zylinder erhöht, wie in 10B gezeigt ist. Daher steigt das synthetisierte Selbstdiagnosesignal DI, das an die ECU 3 übertragen wird, in Synchronisierung mit der abfallenden Kante Selbstdiagnosesignals des ersten Zylinders an, und fällt in Synchronisierung mit der ansteigenden Kante des Selbstdiagnosesignals des dritten Zylinders ab. Daher umfasst das synthetisierte Selbstdiagnosesignal DI, das an die ECU 3 übertragen wird, das HI-Datenbit, das eine Fehlfunktion des zweiten Zylinders angibt. Daher wird in Synchronisierung mit der abfallenden Kante des Selbstdiagnosesignals des vierten Zylinders das synthetisierte Selbstdiagnosesignal DI, das eine Vollendung der Bestimmung angibt, und ein HI-Datenbit umfasst, an die ECU 3 übertragen.
Bezugnehmend auf die 11A und 11B wird nachstehend ein spezifisches Beispiel der Ergebnisse der in dem zylinderspezifischen Fehlfunktionsbestimmungsmodus getroffenen Bestimmungen in einem Fall beschrieben, in dem vier Zylinder verwendet werden, und eine Art einer Fehlfunktion wie vorstehend beschrieben erfasst wurde. Die 11A und 11B sind Zeitdiagramme, die ein Beispiel der Ergebnisse einer Selbstdiagnose in dem individuellen Zylinderfehlfunktionsbestimmungsmodus veranschaulichen.
Wie in 11A gezeigt ist, überträgt in dem zylinderspezifischen Fehlfunktionsbestimmungsmodus die ECU 3 die Ansteuerbefehlssignale SI zu der relativen Einschaltdauer entsprechend den entsprechenden GCUs 100(1~4) mit Fehlfunktion zu dem Zyklus T_JDG des zylinderspezifischen Fehlfunktionsbestimmungsmodus.
In jeder der GCUs 100(1~4) wird eine relative Einschaltdauer, die ein Empfangen des verfügbaren Ansteuerbefehlssignals SI in dem zylinderspezifischen Fehlfunktionsbestimmungsmodus ermöglicht, basierend auf der Zylinderposition des in dem vorstehend beschriebenen Zylinderpositionsbestimmungsprozess bestimmten Zylinderposition eingestellt. Beispielsweise wird sichergestellt, dass der erste Zylinder ein Ansteuerbefehlssignal empfängt, das bei einer relativen Einschaltdauer von 20% übertragen wird, dass der zweite Zylinder ein Ansteuerbefehlsignal empfängt, das bei einer relativen Einschaltdauer von 40% übertragen wird, dass der dritte Zylinder ein Ansteuerbefehlssignal empfängt, das zu einer relativen Einschaltdauer von 60% übertragen wird, und dass der vierte Zylinder ein Ansteuerbefehlssignal empfängt, das bei einer relativen Einschaltdauer von 80% übertragen wird.
Wie in 11B gezeigt ist, diagnostiziert die GCU 100(2) für das Ansteuerbefehlssignal, das bei der relativen Einschaltdauer von 40% und dem Zyklus von 60 Hz übertragen wird, eine Fehlfunktion, und gibt ein Selbstdiagnosesignal DI entsprechend dem vorbestimmten Fehlfunktionsmodus aus. Dabei geben die normal arbeitenden GCUs 100(1,2,3), welche nicht die Ansteuerbefehlssignale zu der relativen Einschaltdauer von 40% empfangen haben, nicht Selbstdiagnosesignale über die Periode aus. Insgesamt wird ein Signal, welches das Selbstdiagnosesignal der GCU 100(2) umkehrt, an die ECU 3 übertragen.
(zweites Ausführungsbeispiel)
Bezugnehmend auf 12 wird nachstehend ein Glühkerzen-Stromzufuhrsteuersystem 1a gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beschrieben. Es sollte verstanden sein, dass in dem zweiten und in den nachfolgenden Ausführungsbeispielen die Komponenten, die ähnlich oder gleich denen des ersten Ausführungsbeispiels sind, mit gleichen Bezugszeichen versehen sind, um eine Erläuterung wegzulassen.
12 ist ein Konfigurationsdiagramm, das das Glühkerzen-Stromzufuhrsteuersystem 1a allgemein veranschaulicht. In dem System 1 des vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsbeispiels sind die Glühkerzen 10 integral mit den GCUs 100, wie in 1 gezeigt ist, ausgestattet. Wie in dem in 12 gezeigten System 1a können jedoch die GCUs 100(1~n) von den entsprechenden Glühkerzen 10 separiert sein, und in der Umgebung der GCUs 100(1~n) angeordnet sein. In diesem Fall können die GCUs 100(1~n) und die entsprechenden Glühkerzen 10 durch entsprechenden Kommunikationsleitungen WIR_GL verbunden sein. In dem gegenwärtigen Ausführungsbeispiel können ebenso die vorteilhaften Effekte gleich denen des ersten Ausführungsbeispiels erreicht werden.
(drittes Ausführungsbeispiel)
Bezugnehmend auf 13 und die 14 bis 14C wird nachstehend ein Glühkerzen-Stromzufuhrsteuersystem 1b gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beschrieben. 13 ist ein Konfigurationsdiagramm, das das System 1b allgemein veranschaulicht. Die 14A bis 14C sind Blockdiagramme, die einen Zylinderpositionsbestimmungsprozess gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel veranschaulichen.
In dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel sind der Spannungsdifferenzerfassungswiderstand 122 und der Spannungserfassungswiderstand 127 in jeder GCU 100 als die Zylinderpositionsbestimmungseinrichtung 120 bereitgestellt. Dabei wird eine Verbindung zwischen der ECU 3 und dem GCUs 100(1~n) durch Bilden einer Teilungs-Widerstandsleiterschaltung hergestellt. Daher wurde die Zylinderposition jeder Glühkerze basierend auf dem Wert des synthetisierten Widerstands, der in Abhängigkeit auf die Zylinderposition schwankt, erfasst.
Jedoch kann die Konfiguration wie in dem System 1b des gegenwärtigen Ausführungsbeispiels modifiziert sein. Insbesondere umfasst das System 1b einen Kommunikationsleitungspfad (Kabelbaum WIR_SI), der Ansteuerbefehlssignale SI überträgt. Das System 1b umfasst ebenso Zylinderpositionsbestimmungswiderstände 122b(1~n), die an dem Kabelbaum WIR_SI bereitgestellt sind. Die Zylinderpositionsbestimmungswiderstände 122b(1~n) weisen unterschiedliche Widerstandswerte R_122(1~n) in Abhängigkeit auf Zylinderpositionen auf.
Wie in 14(a) gezeigt ist, wird in dem gegenwärtigen Ausführungsbeispiel das HI-seitige Potential der Spannung ΔV, wenn das Ansteuerbefehlssignal SI des ersten Zylinders ”EIN” ist, auf die Energiezufuhrspannung +B an einer Seite der GCU 100b(1) über den Pull-up-Widerstand 111 eingestellt. Dabei ist das LO-seitige Potential ein Potential V₁, das aus einem Aufteilen der Spannung ΔV zwischen der Energiezufuhrspannung +B und einem Filter (Kapazität) 115a durch den Widerstandswert R₁₂₂₍₁₎ des Zylinderbestimmungswiderstands 122b(1) und einem Widerstandswert R₁₁₁ des Pull-up-Widerstands 111 resultiert.
Wie in 14(b) gezeigt ist, wird das HI-seitige Potential der Spannung ΔV, wenn das Ansteuerbefehlssignal SI des zweiten Zylinders ”EIN” ist, auf die Energiezufuhrspannung +B an einer Seite der GCU 100b(2) über den Pull-up-Widerstand 111 eingestellt. Dabei ist das LO-seitige Potential ein Potential V₂, das von einem Aufteilen der Spannung ΔV zwischen der Energiezufuhrspannung +B und dem Filter (Kapazität) 115a durch den Widerstandswert R₁₂₂₍₂₎ des Zylinderpositionsbestimmungswiderstands 122b(2) und dem Widerstandswert R₁₁₁ des Pull-up-Widerstands 111 resultiert.
Wie in 14(c) gezeigt ist, wird das HI-seitige Potential der Spannung ΔV, wenn das Ansteuerbefehlssignal SI des n-ten Zylinders ”EIN” ist, auf die Energiezufuhrspannung +B an einer Seite der GCU 100b(n) über den Pull-up-Widerstand 111 eingestellt. Dabei ist das LO-seitige Potential ein Potential V_n, das aus einem Aufteilen der Spannung ΔV zwischen der Energiezufuhrspannung +B und dem Filter (Kapazität) 115a durch den Widerstandswert R_122(n) des Zylinderpositionsbestimmungswiderstands 122b(n) und dem Widerstandswert R₁₁₁ des Pull-up-Widerstands 111 resultiert.
In diesem Fall, in dem gegenwärtigen Ausführungsbeispiel, wird sichergestellt, dass die nachfolgenden Beziehung zwischen den Widerstandswerten R_122(1~n) erfüllt ist: R122₍₁₎ < R122₍₂₎ < ... < R122_(n), oder R122₍₁₎ > R122₍₂₎ > ... > R122_(n)
Demzufolge gilt, dass wenn die Widerstandswerte R_122(1~n) der Zylinderpositionsbestimmungswiderstände 122b(1~n) schrittweise in der Reihenfolge der sich von der ECU 3 beabstandeten Zylinder erhöhen, die LO-seitigen Potentiale V₁, V₂, ... V_n schrittweise vermindert werden, wenn die Ansteuerbefehlssignale SI ”EIN” sind. Im Gegensatz dazu gilt, dass wenn die Widerstandswerte R_122(1~n) der Zylinderpositionsbestimmungswiderstände 122b(1~n) schrittweise in der Reihenfolge der sich von der ECU 3 beabstandeten Zylinder vermindert werden, die LO-seitigen Potentiale V₁, V₂, ... V_n schrittweise erhöht werden, wenn die Ansteuerbefehlssignale SI ”EIN” sind.
Daher wird jede Zylinderposition durch Unterziehen der LO-seitigen Potentiale V₁, V₂, ... V_n der Ansteuerbefehlssignale SI mit einer Schwellenwertbestimmung erfasst.
In dem gegenwärtigen Ausführungsbeispiel kann der Zylinderpositionsbestimmungswiderstand 122b(1) des ersten Zylinders weggelassen werden. In diesem Fall ist die LO-seitige Spannung V₁, wenn das Ansteuerbefehlssignal SI ”EIN” ist, 0_v.
(viertes Ausführungsbeispiel)
Bezugnehmend auf 15 und die 16A bis 16C wird nachstehend ein Glühkerzen-Stromzufuhrsteuersystem 1c gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beschrieben. 15 ist ein Konfigurationsdiagramm, das das System 1c allgemein veranschaulicht. Die 16A bis 16C sind Blockdiagramme, die einen Zylinderpositionsbestimmungsprozess gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel veranschaulichen.
In der Konfiguration der Bestimmung von Zylinderpositionen in dem dritten Ausführungsbeispiel wurden die Zylinderpositionsbestimmungswiderstände 122b(1~n) mit den Widerstandswerten R_122(1~n) versehen, die schrittweise in Abhängigkeit auf die entsprechende Zylinderposition schwanken.
Das System 1c des gegenwärtigen Ausführungsbeispiels umfasst ebenso den Kabelbaum WIR_SI, der als ein Kommunikationsleitungspfad bereitgestellt ist, der die Ansteuerbefehlssignale SI überträgt. Das System 1c umfasst weiterhin Zylinderpositionserfassungswiderstände 122c(1~n) mit konstanten Widerstandswerten R_122(1~n). Die Zylinderpositionsbestimmungswiderstände 122c(1~n) sind an dem Kabelbaum WIR_SI angeordnet, um abwechselnd zwischen GCUs 100c(1~n) positioniert zu sein. Beispielsweise ist der Widerstand 122c(1) zwischen der GCU 100c(1) und der benachbarten GCU 100c(2) angeordnet, der Widerstand 122c(2) ist zwischen der GCU 100c(2) und der benachbarten GCU 100c(3) angeordnet, der Widerstand 122c(n) ist zwischen der GCU 100c(1-n) und der benachbarten GCU 100c(n) angeordnet.
Die Zylinderpositionsbestimmungswiderstände 122c(1~n) können innerhalb Verbindungselementen angeordnet sein, die den Kabelbaum WIR_SI und die GCUs 100c(1~n) verbinden.
Mit diesem Aufbau, wie in 16(a) gezeigt ist, wird das HI-seitige Potential der Spannung ΔV zu dem Zeitpunkt, wenn das Ansteuerbefehlssignal SI des ersten Zylinders ”EIN” ist, auf die Energiezufuhrspannung +B an der Seite des GCU 100c(1) über den Pull-up-Widerstand 111 eingestellt, während das LO-seitige Potential ein Potential V₁ ist, das 0v beträgt.
Wie in 16(b) gezeigt ist, wird das HI-seitige Potential der Spannung ΔV zu dem Zeitpunkt, wenn das Ansteuerbefehlssignal SI des zweiten Zylinders ”EIN” ist, auf die Energiezufuhrspannung +B an der Seite der GCU 100c(2) über den Pull-up-Widerstand 111 eingestellt. Dabei ist das LO-seitige Potential ein Potential V₂, das von einem Aufteilen der Spannung ΔV zwischen der Energiezufuhrspannung +B und dem Filter (Kapazität) 115a über den Widerstandswert R₁₂₂₍₁₎ des Zylinderpositionsbestimmungswiderstands 122c(1) und dem Widerstandswert R₁₁₁ des Pull-up-Widerstands 111 resultiert.
Wie in 16(c) gezeigt ist, wird das HI-seitige Potential der Spannung ΔV zu dem Zeitpunkt, wenn das Ansteuerbefehlssignal SI des n-ten Zylinders ”EIN” ist, auf die Energiezufuhrspannung +B an der Seite der GCU 100c(n) über den Pull-up-Widerstand 111 eingestellt. Dabei ist das LO-seitige Potential, das in Serie mit der (n – 1) Anzahl von Widerständen 122c verbunden ist, ein Potential V_n, das aus dem Aufteilen der Spannung ΔV zwischen der Energiezufuhrspannung +B und dem Filter (Kapazität) 115a über den Widerstand, der (n – 1) vielfach so groß als der Widerstandswert R₁₂₂ ist, und den Widerstandswert R₁₁₁ des Pull-up-Widerstands 111 resultiert.
Daher, gleich dem vorstehenden Ausführungsbeispiel, wird jede Zylinderposition durch Durchführen einer Schwellenwertbestimmung für die LO-seitigen Potentiale, wenn die entsprechenden Ansteuerbefehlssignal SI ”EIN” sind, erfasst.
In den vorstehenden Ausführungsbeispielen wurde eine hinlänglich Bekannte Strom-Spannungs-Erfassungsschaltung als die Kerzen-Strom/Spannungs-Erfassungsschaltung 132 verwendet, welche die Stromerfassungseinrichtung 133 und die Spannungserfassungsschaltung 134 umfasst. Weiterhin, in diesem Fall, wurde ein Nebenschlusswiderstand mit beispielsweise einem bekannten Widerstandswert stromaufwärtig jeder Glühkerze 10 bereitgestellt. Das Potential über den Nebenschlusswiderstand wurde gemessen, um den Kerzenstrom I_GP zu erfassen, während die Ausgangsspannung der Schalteinrichtung 116 erfasst wurde, um die Kerzenspannung V_GP bereitzustellen. Dabei wurde basierend auf den Kerzenstrom I_GP und der Kerzenspannung V_GP das Auftreten einer Fehlfunktion, wie etwa eine Abtrennung, erfasst.
Wie in dem gegenwärtigen Ausführungsbeispiel kann jede eine Stromspiegelschaltung als die Kerzen-Strom/Spannungs-Erfassungsschaltung 132 konfiguriert sein, die einen Teil der Transistorzelle des Halbleiterschalterelements 135 (Fehlfunktionsbestimmungseinrichtung 135) verwendet, um einen Spiegelstrom zu erfassen. Bei dieser Konfiguration kann ein durch einen Nebenschlusswiderstand verursachter Verlust reduziert werden.
In dem gegenwärtigen Ausführungsbeispiel, wie in 15 gezeigt ist, werden ein Ansteuerenergiezufuhrkabelbaum WIR_+B zum Übertragen der Energiezufuhrspannung +B, der Ansteuersignalkabelbaum WIR_SI und der Selbstdiagnosesignalkabelbaum WIR_DI in einem Paar von Verbindungselementen für eine Verbindung mit dem GCUs 100c(1~n) zusammengenommen. Jedoch kann eine elektrische Energieleitung (Ansteuerenergiezufuhrkabelbaum WIR_+B) separat von Signalleitungen (Ansteuersignalkabelbaum WIR_SI und Selbstdiagnosesignalkabelbaum WIR_DI) verdrahtet sein.
(fünftes Ausführungsbeispiel)
Bezugnehmend auf die 17B und 17B sowie 18 werden nachstehend weitere Modifikationen der in dem Glühkerzen-Stromzufuhrsteuersystem der vorliegenden Erfindung verwendeten Selbstdiagnosesignale beschrieben.
17A ist ein Zeitdiagramm, das eine Datenstruktur der Selbstdiagnosesignale DI (erste bis vierte Zylinder) der Selbstdiagnosesektionen (DIUs) die an den entsprechenden Zylindern bereitgestellt sind, und dem Selbstdiagnosesignal DI, das aus der Synthetisierung resultiert, das durch die Verdrahtete oder -Schaltung für die Eingabe in ECU durchgeführt wird, veranschaulicht. 17B ist ein Zeitdiagramm, das ein Beispiel eines Auftretens einer Fehlfunktion veranschaulicht, d. h. ein Beispiel, wobei eine Abtrennung in der GCU 100(2) des zweiten Zylinders aufgetreten ist.
Wie in 17A gezeigt ist, wenn durch die an jedem Zylinder bereitgestellte DIU 130 eine Normalität bestimmt wird, ist die Ausgabe des Datenbits entsprechend der Zylinderposition des fraglichen Zylinders LO. Andererseits, in diesem Fall, sind die Datenbits entsprechend den anderen entsprechenden Zylinder HI. Die durch die Verdrahtete Oder-Schaltung synthetisierten Daten werden an die ECU übertragen, wobei die Datenbits entsprechend den entsprechenden normalen Positionen LO ist.
Beispielsweise gilt, wie in 17A gezeigt ist, dass in dem Diagnosesignal DI des ersten Zylinders als ein Startbit, das Bit Nr. 0 LO ist. Das nachfolgende Bit Nr. 1 entspricht dem Ergebnis der Bestimmung des ersten Zylinders. Wenn die Bestimmung ”normal” ist, ist Bit Nr. 1 LO, während alle der nachfolgenden Datenbits HI sind. Die Bits Nr. 7 und 8 sind Fehlerbits ER1 und ER2 zugewiesen. Bit Nr. 9 ist ein Stoppbit.
Gleichermaßen, bezüglich des zweiten Zylinders, ist Bit Nr. 0 LO, was angibt, dass das Bit ein Startbit ist. Bit Nr. 2 entspricht dem Ergebnis der Bestimmung des zweiten Zylinders. Wenn die Bestimmung ”normal” ist, ist Bit Nr. 2 LO, während alle der vorhergehenden und nachfolgenden Datenbits HI sind. Gleich dem ersten Zylinder sind die Bits Nr. 7 und 8 Fehlerbits ER1 und ER2 zugewiesen, und Bit Nr. 9 ist ein Stoppbit.
Gleichermaßen, bezüglich der dritten und vierten Zylinder, in einem normalen Zustand, sind die Datenbits entsprechend den Zylindern LO und die verbleibenden Datenbits sind HI.
Die Daten des ersten bis vierten Zylinders werden durch die Verdrahtete Oder-Schaltung synthetisiert und an die ECU übertragen.
In einem normalen Zustand, wie anhand der in 17A gezeigten synthetisieren Diagnosesignale DI ersichtlicht wird, sind alle der Bits Nr. 1 bis 4 in dem Diagnosesignal DI LO, und die Fehlerbits ER1 und ER2 sind alle HI.
Bezugnehmend auf 17B wird nachstehend eine Datenstruktur in dem Fall beschrieben, in dem eine Abtrennung in dem zweiten Zylinder aufgetreten ist.
Weil keine Fehlfunktion in dem ersten, dritten und vierten Zylinder gefunden wurde, sind die Daten gleich denen in 17A gezeigten.
Wenn eine Abtrennung in dem zweiten Zylinder auftritt, und diese Abtrennung als eine Fehlfunktion durch die Kerzen-Strom/Spannungs-Erfassungsschaltung 132 erfasst wird, ist Bit Nr. 2 in dem Diagnosesignal DI des zweiten Zylinders HI, und die Fehlerbits ER1 und ER2 sind LO.
Demzufolge, wie an der Unterseite von 17C gezeigt ist, ist Bit Nr. 2 in dem synthetisieren Selbstdiagnosesignale DI, das an die ECU 3 zu übertragen ist, HI, während andere Datenbits Nr. 1, 3 und 4 LO sind, und die Fehlerbits ER1 und ER2 LO sind.
Die Fehlerbits ER1 und ER2 können gemäß den Arten von Fehlern verwendet werden. Wenn beispielsweise eine Überspannung oder ein Überstrom auftritt, kann der Fehlerbit ER1 LO sein, oder wenn ein Überstrom oder ein MOS-Kurzschluss auftritt, kann der Fehlerbit ER2 LO sein. Alternativ gilt, dass wenn eine Überspannung oder ein Überstrom erfasst werden kann, um eine Unterscheidung voneinander zu ermöglichen, kann das Fehlerbit ER1 LO sein, und das Fehlerbit ER2 kann HI sein. Auf diese Weise können die Ursachen einer Fehlfunktion übertragen werden, während diese unterscheidbar sind.
Bezugnehmend auf 18 wird ein Diagnose-Sync-Modus beschrieben.
Die relative Einschaltdauer der Ansteuerbefehlsignale SI kann geschaltet werden. Beispielsweise kann in einem Heizstromzufuhrmodus die relative Einschaltdauer 60% betragen, und in einem Diagnosesignal-Sync-Modus kann die relative Einschaltdauer 20% betragen. Durch Synchronisieren mit der nachfolgenden abfallenden Kante können die Startbits der Diagnosesignale DI erzeugt werden, um Ausgaben der Diagnosesignale DI zu synchronisieren.
Daher können in den GCUs 100(1~n), die die Ansteuerbefehlssignale SI mit der gleichen Zeitsteuerung empfangen, die Diagnosesignale DI zwischen dem Zylinder und anderen Zylindern synchronisiert werden.
Der Diagnose-Sync-Modus ist nicht notwendigerweise notwendig, um die relative Einschaltdauer des Initial-Diagnose-Signal-Sync-Modus in Übereinstimmung zu bringen. Daher können Ausgaben bei einer niedrigen relativen Einschaltdauer für eine Vielzahl von Vorgängen durchgeführt werden, und anschließend können die Übertragungszeitpunkte der Diagnosesignale DI sich decken. Alternativ können die Informationsbits, die sich von dem Startbit unterscheiden, zugelassen werden, um sich mit der abfallenden Kante der Ansteuerbefehlssignale SI zu synchronisieren.
Modi können zwischen drei Zuständen in Abhängigkeit auf eine Soll-Temperatur der Glühkerzen 10 umgeschaltet werden, die gemäß den Betriebszuständen der ECU 3 angefordert wird. beispielsweise kann der Heizstrom-Zufuhrmodus einen Hochtemperatur-Steuermodus für eine Soll-Temperatur von 1200°C umfassen, in der eine PWM-Steuerung bei einer relativen Einschaltdauer von 80% durchgeführt wird, ein Mittel-Temperatur-Steuermodus für eine Soll-Temperatur von 1100°C, in der eine PWM-Steuerung bei einer relativen Einschaltdauer von 60% durchgeführt wird, und ein Niedrig-Temperatur-Steuermodus für eine Soll-Temperatur von 1000°C, in der eine PWM-Steuerung bei einer relativen Einschaltdauer von 40% durchgeführt wird. Wenn eine Steuerung bei einer relativen Einschaltdauer von 20% durchgeführt wird, kann ein Modus auf den Selbstdiagnose-Signal-Sync-Modus umgeschaltet werden.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die vorstehenden Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern kann angemessen innerhalb eines Umfangs modifiziert werden, der nicht von dem Geist der vorliegenden Erfindung abweicht.
Beispielsweise wurde in den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen eine Widerstandsleiterschaltung durch Verwenden der Spannungserfassungswiderstände 127 und der Spannungsdifferenzerfassungswiderstände 122, die in den GCUs 100(1~n) bereitgestellt sind, gebildet. Dabei wurde jede Zylinderposition basierend auf dem Widerstand bestimmt, der in Abhängigkeit auf Zylinderpositionen schwankt. Alternativ kann eine Widerstandsleiterschaltung gebildet werden, die Kapazitäten umfasst, oder eine Bestimmung kann durch Verwenden von Speicherfunktionen getroffen werden.
Weiterhin ist die Erfindung sowohl bei Keramik-Glühkerzen als auch Metall-Glühkerzen anwendbar.
(Sechstes Ausführungsbeispiel)
Bezugnehmend auf die 19 bis 24A, 24B wird ein sechstes Ausführungsbeispiel beschrieben. 19 ist ein schematisches Diagramm, das ein Glühkerzen-Stromsteuersystem 1 allgemein gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel veranschaulicht.
Das Glühkerzen-Stromsteuersystem 1 umfasst Glühkerzen-Stromzufuhrsteuereinheiten (GCUs #1 bis #n) 600(1) bis 600(n) und eine Maschinensteuereinheit (ECU) 3. Die GCUs 600(1) bis 600(n) steuern individuell den zu den Glühkerzen 10(1~n) zugeführten Strom, die für entsprechenden Zylinder einer Dieselbrennkraftmaschine 2 bereitgestellt sind, durch Ermöglichen, dass Schaltelemente eine Ein/Aus-Ansteuerung durchführen. Die ECU 3 überträgt Stromzufuhrsignale zum Steuern des zu den Glühkerzen 10(1) bis 10(n) zugeführten Strom, basierend auf den Informationen, die von einer Maschinenzustandserfassungseinrichtung 4 erhalten werden, welche Betriebszustände erfasst, wie etwa eine Batteriespannung +B, eine Maschinenwassertemperatur TW und einen Maschinendrehzahl NE der Verbrennungskraftmaschine 2. Ebenso empfängt die ECU 3 ein Selbstdiagnosesignal DL Auf die gleiche Weise wie in dem vorstehenden Ausführungsbeispiel beschrieben besteht das Selbstdiagnosesignal DI aus Selbstdiagnosesignalen DI_#1 bis DI_#n, die von den entsprechenden GCUs 100(1) bis 100(n) nach der Erfassung einer Fehlfunktion der Glühkerzen 10(1) bis 10(n) und der GCUs 600(1) bis 600(n) übertragen werden.
Die ECU 3 umfasst einen Stromzufuhrsignalausgabeanschluss 801, der die Stromzufuhrsignale SI ausgibt, und einen Selbstdiagnosesignaleingabeanschluss 802, von dem das Selbstdiagnosesignal DI eingegeben wird. Die GCU 600(1) unter der Vielzahl von GCUs 600(1~n) besitzt einen Stromzufuhreingabeanschluss 601 und einen Selbstdiagnosesignalausgabeanschluss 603. Der Stromzufuhrsignalausgabeanschluss 801 und der Stromzufuhreingabeanschluss 601 sind miteinander über eine Stromzufuhrsignalleitung WIR_SI verbunden. Der Selbstdiagnosesignaleingabeanschluss 802 und der Selbstdiagnosesignalausgabeanschluss 602 sind miteinander über eine Selbstdiagnosesignalleitung WIR_DI verbunden.
Die mit der ECU 3 verbundene GCU 600(1) ist mit dem anderen GCUs 600(2) bis 600(n) verbunden, wobei diese nacheinander über die Stromzufuhrsignalleitung WIR_SI und dem Selbstdiagnosesignal WIR_DI aufgereiht sind.
Die GCU 600(1), die direkt mit der ECU 3 verbunden ist, erzeugt ein inneres Stromzufuhrsignal SI_#1 als ein Eingangsstromzufuhrsignal SI_IN, um den der mit der GCU 600(1) verbundenen Glühkerze 10(1) zugeführten Strom basierend auf dem von der ECU 3 übertragenen Stromzufuhrsignal SI_#1 zu steuern. Die GCU 600(1) bildet anschließend ein Glühkerzenansteuersignal GL_#1 zum Steuern einer Stromzufuhr an die Glühkerze 10(1) basierend auf dem inneren Stromzufuhrsignal SI_#1. Weiterhin erzeugt die GCU 600(1) ein äußeres Stromzufuhrsignal SI_#2 als ein Außenstromzufuhrsignal SI_UT mit der gleichen Wellenform als das innere Stromzufuhrsignal SI_#1, um den zu einer unterschiedlichen Glühkerze zuzuführenden Strom zu steuern. Das Außenstromzufuhrsignal SI_#2 wird, wenn dieses erzeugt wird, um eine vorbestimmte Zeit ”t” von der abfallenden Kante des Eingangsstromzufuhrsignal SI_#1 verzögert, und von den Stromzufuhrsignalausgabeanschluss 602 übertragen.
Die Verzögerungszeit ”t” kann vorzugsweise gleich einem Zyklus sein, der durch Teilen des Übertragungszyklus des Stromzufuhrsignals SI durch die Anzahl von Zylindern erhalten wird.
Die GCU 600(1) gibt ein Selbstdiagnosesignal DI_#1 aus, das ein Auftreten oder Nichtauftreten einer Fehlfunktion der Glühkerze 10(1) angibt, das durch diese selbst von dem Selbstdiagnosesignalausgabeanschluss 603 gesteuert wird. Weitere GCUs 600(2) bis 600(n) geben ebenso die Selbstdiagnosesignale DI_#2 bis DI_#n, von der entsprechenden Selbstdiagnosesignalausgabeanschlüssen 603 ausgegeben werden, aus, und werden in Reihenfolge von Selbstdiagnoseeingabeanschlüssen 604 eingegeben. Das Selbstdiagnosesignal DI_#1 wird aus dem Selbstdiagnosesignalausgabeanschluss 603 der GCU 600(1) an den Selbstdiagnosesignaleingabeanschluss 602 der ECU 3 zusammen mit den Selbstdiagnosesignalen DI_#2 bis DI_#n über die Selbstdiagnosesignalleitung WIR_ID ausgegeben.
Die anderen GCUs 600(2) bis 600(n) weisen jeweils eine vollständig identische Konfiguration wie die der ersten GCU 600(1) auf. Die GCUs 600(2) bis 600(n) erzeugen innere Stromzufuhrsignale GL_#2 bis GL_#n in der Form der eingegebenen Stromzufuhrsignale SI_IN durch Verwenden der Außenstromzufuhrsignale SI_OUT, wie von den vorhergehenden GCUs 600(1) bis 600(1-n) übertragen wurden, um die Glühkerzen 10(2~n), die mit den entsprechenden GCUs 600(2) bis 600(n) verbunden sind, zu steuern. Gleichzeitig erzeugen die GCUs 600(2) bis 600(n) Außenstromzufuhrsignale SI_#3 bis SI_#n+1 mit einer Verzögerung einer vorbestimmten Zeit ”t” basierend auf den eingegebenen Stromzufuhrsignalen SI_SI, um eine Stromzufuhr der nachfolgenden GCUs (3) bis 600(n+1) zu steuern. Die erzeugten Außenstromzufuhrsignale SI_#3 bis SI_#n+1 werden in der Form der Ausgabesignale SI_OUT von dem Stromzufuhrsignalausgabeanschluss 602 übertragen.
Weiterhin geben die GCUs 600(2) bis 600(n) die Selbstdiagnosesignale DI_#2 bis DI_#n, die in Übereinstimmung mit dem Auftreten oder nicht Auftreten einer Fehlfunktion in den entsprechenden Glühkerzen 10(2) bis 10(n) erzeugt wurde, deren Stromzufuhr der Steuerung der GCUs unterworfen ist, aus. Diese Signale DI_#2 bis DI_#n werden von den Selbstdiagnosesignalanschlüssen 603 an die Selbstdiagnosesignaleingabeanschlüsse 604 der vorhergehenden GCUs 600(1) bis 600(1-n) (die GCUs näher der ECU 3) über die Selbstdiagnosesignalleitung WIR_ID ausgegeben.
In dem System 1 der vorliegenden Erfindung wird eine Stromzufuhr für die Glühkerzen 10(1) bis 10(n) individuell durch die entsprechenden GCUs 600(1) bis 600(n) gesteuert, die mit diesen Glühkerzen verbunden sind. Dabei werden die inneren Stromzufuhrsignale GL_(1~n) der entsprechenden GCUs 600(1) bis 600(n) erzeugt, um die vorbestimmte Zeit ”t” verzögert, basierend auf dem Stromzufuhrsignal SI, das von der ECU 3 übertragen wurde, oder den Außenstromzufuhrsignalen SI_OUT, das von den vorhergehenden GCUs 600(1) bis 600(1-n) übertragen wurde, erzeugt. Demzufolge ist es nicht notwendig, eine spezielle Selbsterkennungseinrichtung für die entsprechenden GCUs 600(1) bis 600(n) bereitzustellen. Daher werden durch das Fehlen einer solchen Selbsterkennungseinrichtung die Starts einer Stromzufuhr für die entsprechenden Glühkerzen 10(1) bis 10(n) nicht zusammentreffen, wodurch die an einer Antriebsenergiezufuhr BATT angelegte Last reduziert wird.
Weiterhin werden die Selbstdiagnosesignale DI_#1 bis DI_#n der entsprechenden Glühkerzen 10(1) bis 10(n), deren Stromzufuhr durch die entsprechenden GCUs 600(1) bis 600(n) gesteuert werden, in Synchronisation mit den Außenstromzufuhrsignalen GL_#1 bis GL_#n übertragen. Demzufolge werden die Selbstdiagnosesignale DI_#1 bis DI_#n an die ECU 3 in Synchronisation mit dem Stromzufuhrzyklus für die Glühkerzen 10(1) bis 10(n) übertragen. Daher ist die ECU 3 dazu fähig, zuverlässig die GCUs 600(1) bis 600(n) und die Glühkerzen 10(1) bis 10(n) zu spezifizieren, in denen eine Fehlfunktion aufgetreten ist.
Bezugnehmend auf 20 wird nachstehend eine spezifische Konfiguration von jeder der GCUs 600(1) bis 600(n) beschrieben. Es sei angemerkt, dass die GCUs 600(1) bis 600(n) identische Konfigurationen aufweisen.
20 ist ein Blockdiagramm, das insbesondere die GCU 600(1) veranschaulicht. Die ECU 3, als eine Eingabe/Ausgabe-Schnittstelle 30, umfasst ein Schaltelement 31 und einen Komparator 33. Das Schaltelement ist an der Seite der ECU 3 geerdet, und mit dem Stromzufuhreingabeanschluss 601 der GCU 600(1) über das Stromzufuhrsignal WIR_SI verbunden und auf eine Energiezufuhrspannung +B an der Seite der GCU 600(1) über einen Pull-up-Widerstand 611 eingestellt, für die Übertragung der Stromzufuhrsignals SI an die GCU 600(1). Der Komparator ist mit einer Ausgabe eines Schaltelements 651 verbunden, das an der Seite der GCU 600(1) über die Selbstdiagnosesignalleitung WIR_ID, die mit dem Selbstdiagnosesignaleingabeanschluss 802 der ECU 3 verbunden ist, verbunden. Der Komparator 33 gibt das auf eine Energiezufuhrspannung +8 an der Seite der ECU 3 über einen Pull-up-Widerstand 32 eingestellte Selbstdiagnosesignal DI für einen Vergleich mit einer Referenzspannung 34 und für eine Übertragung an die ECU 3 ein.
In dem gegenwärtigen Ausführungsbeispiel ist die GCU 600(1) durch eine Innenstromzufuhrsignalerzeugungsschaltung 610, eine Außenstromzufuhrsignalerzeugungsschaltung 620, eine Stromzufuhransteuereinrichtung 630, eine Fehlfunktionserfassungsschaltung 640 und eine Diagnoseerzeugungsschaltung 650 konfiguriert.
Die Innenstromzufuhrsignalerzeugungsschaltung 610 stellt, über den Pull-up-Widerstand 611, das Stromzufuhrsignal SI, das von der ECU 3 übertragen wurde, und in den Stromzufuhrsignaleingabeanschluss 601 eingegeben wurde, auf eine Batteriespannung +8 ein, und gibt das Signal an einen Komparator 613 ein. Das Signal SI wird anschließend mit einer Referenzspannung 612 verglichen, und an eine Impulssteuerschaltung 614 in einem stabilisierten Zustand übertragen. Die Impulssteuerschaltung 614 bildet die Signale SI in ein Innenstromzufuhrsignal SI_#1 mit einer Wellenform gleich der des Eingabesignals SI_IN.
Die Außenstromzufuhrsignalerzeugungsschaltung 620 besteht aus einer Impulssteuerschaltung 621, Invertern 622 und 623, und einem Schaltelement 624. Die Signalerzeugungsschaltung 620 erzeugt ein Außenstromzufuhrsignal SI_#2 mit einer Wellenform gleich der des Innenstromzufuhrsignals SI_#1. Das erzeugte Außenstromzufuhrsignal SI_#2 wird als das Ausgangsstromzufuhrsignal SI_OUT aus dem Außenstromzufuhrausgabeanschluss 602 an die anschließend verbundene GCU 600(2) in Synchronisation mit dem Signal SI_#1 übertragen, wobei dieses um die vorbestimmte Zeit ”t” verzögert wurde.
Beispielsweise gilt in dem Fall eines Vierzylindermotors, dass die vorbestimmte Zeit ”t” ¼ des Zyklus des Stromzufuhrsignals SI entspricht.
Die Stromzufuhransteuereinrichtung 630 ist durch eine Ansteuerschaltung 631 und ein Schaltelement 632 konfiguriert. Die Ansteuerschaltung 631 erzeugt ein Ansteuersignal GL_#1, das das Schaltelement 632 gemäß dem Innenstromzufuhrsignal SI_#1 ein/ausschaltet. Das Schaltelement 632 besteht aus einer Leistungsvorrichtung mit hoher Kapazität, wie etwa einem Leistungs-MOSFET, der als eine Schalteinrichtung bereitgestellt ist. Das Schaltelement 632 ist mit einer Antriebsenergiezufuhr BATT verbunden. Mit der Ein/Aus-Aktion des Schaltelements 632 wird Strom an die Glühkerze 10(1) bei einer relativen Einschaltdauer in Übereinstimmung mit dem Ansteuersignal GL_#1 zugeführt.
Die Fehlfunktionserfassungseinrichtung 640 erfasst eine Fehlfunktion, wie etwa einen Überstrom oder eine Abtrennung in einem Stromzufuhrpfad der Glühkerze 10(1) und der GCU 100(1).
Es kann eine bekannte Fehlfunktionserfassungseinrichtung angemessen als die Fehlfunktionserfassungseinrichtung 640 verwendet werden. Insbesondere kann beispielsweise ein Nebenschlusswiderstand mit einem vorbestimmten Widerstandswert oder eine Stromerfassungseinrichtung, wie etwa ein Sensor-MOS in dem Stromzufuhrpfad zwischen der Glühkerze 10(1) und der GCU 600(1), bereitgestellt sein, um einen Kerzenstrom zu erfassen, der durch die Glühkerze 10(1) fließt. Alternativ kann eine Spannungserfassungseinrichtung beispielsweise verwendet werden, um eine an die Glühkerze 10(1) angelegte Kerzenspannung zu erfassen.
Die Diagnoseerzeugungsschaltung (DIU) 650 ist durch eine Fehlfunktionsbestimmungseinrichtung 651 und ein Schaltelement 652 konfiguriert.
Die Fehlfunktionserfassungseinrichtung 651 bestimmt das Auftreten oder Nicht-Auftreten einer Fehlfunktion durch Verwenden eines bekannten Verfahrens, wie etwa einem Schwellenwertbestimmungsverfahren, basierend auf den Ergebnissen einer Erfassung, wie etwa eines Kerzenstroms oder einer Kerzenspannung, die durch die Fehlfunktionsbestimmungserfassungseinrichtung 630 durchgeführt wird. Die Fehlfunktionsbestimmungseinrichtung 651 schaltet das Schaltelement 652 ein/aus, um Selbstdiagnoseinformationen (Diagnose) DI_#1 zu erzeugen.
Die Fehlfunktionsbestimmungseinrichtung 651 liest Daten von der Fehlfunktionserfassungseinrichtung 640, die mit dem Innenstromzufuhrsignal SI_#1 synchronisiert werden, aus.
Die in Reihenfolge gesendeten Selbstdiagnosesignale DI_#2 bis DI_n von anderen GCUs 600(2) bis 600(n) werden in den Außenselbstdiagnosesignaleingabeanschluss 604 der GCU 600(1) eingegeben. Die Signale DI_#2 bis DI_#n, zusammen mit dem Selbstdiagnosesignal DI_#1, das in der GCU 600(1) gebildet wurde, werden anschließend aus dem Selbstdiagnoseinformationsausgabeanschluss 603 in der Form der Selbstdiagnoseinformationen ID an den Selbstdiagnosesignaleingabeanschluss 802 der ECU 3 ausgegeben, in Synchronisation mit dem Übertragungszyklus des Innenansteuersignals GL_#1.
Beispielsweise ist das Selbstdiagnosesignal DI für eine UART-(Universal-Asynchron-Sender/Empfänger)-Kommunikation geeignet, die weit verbreitet für eine Mikrocomputerkommunikation ist, und daher gut eine Kommunikation bei einer Geschwindigkeit, als eine Oszillationsfrequenz von ungefähr 10 bis 100-fachen so hoch als die des Stromzufuhrsignals SI, ermöglicht. Daher werden die Selbstdiagnosesignale DI_#1 bis DI_#n der GCUs 600(1) bis 600(n) an die GUCs 600(1) bis 600(n) für einen Zyklus des Stromzufuhrsignals SI übertragen. Bei der Übertragung sind zehn erste Bits, als nichtbelegte Bits (frei), HI-Ausgaben, eine LO-Ausgabe ist ein Startbit (STR), drei Bits sind als Datenbits (DATA) zugewiesen, und eine HI-Ausgabe ist ein Stoppbit (STP).
In der vorliegenden Erfindung wird eine Fehlfunktion der individuellen Glühkerzen 10(1) bis 10(n) und der GCUs 600(1) bis 600(n) unabhängig durch die entsprechende der GCUs 600(1) bis 600(n) erfasst. Demzufolge ist es nicht notwendig, eine Fehlfunktion zwischen den GCUs zu berücksichtigen, und daher wird ein Diagnosecode vereinfacht. Daher können Datenbits so klein wie drei Bits eine zylinderspezifische Fehlfunktionsbestimmung mit hoher Genauigkeit ermöglichen.
In dem vorstehenden Ausführungsbeispiel wurde eine Beschreibung eines Beispiels bereitgestellt, in dem Fall des Verwendens eines Vierzylindermotors, bei dem die Verzögerungszeit ”t” zwischen dem Innenstromzufuhrsignal SI_#1 und dem Außenstromzufuhrsignal SI_#2 auf ¼ Zyklus eingestellt ist, und die Oszillationsfrequenz der Selbstdiagnosesignale DI_#1 bis DI_#n, auf ungefähr ein 100-faches so groß wie des Stromzufuhrsignals SI eingestellt ist. Jedoch kann die Verzögerungszeit ”t” eine des n-ten Zyklus sein, in Abhängigkeit auf der Anzahl ”n” von Zylindern, so dass die Selbstdiagnosesignale DI_#1 bis DI_#n von allen den Zylindern in einem Zyklus des Stromzufuhrsignals SI übertragen werden. Ebenso wird durch Verwenden des einen n-ten Zyklus eine zufriedenstellende Kommunikationsgeschwindigkeit sichergestellt, ohne Verwenden einer speziellen Hochgeschwindigkeits-Kommunikationseinrichtung.
Bezugnehmend auf 21 wird nachstehend ein Stromzufuhrprozess beschrieben, der durch die GCUs 600(1) bis 600(4) in dem System 1 in dem Fall durchgeführt wird, in dem das System 1 der vorliegenden Erfindung an einem Vierzylindermotor angewendet wird. Spalten (A) bis (M) von 21 sind Zeitdiagramme, die den Stromzufuhrprozess veranschaulichen.
Wie in 21(a) gezeigt ist, wird das Stromzufuhrsignal SI an die GCU 600(1) übertragen, die direkt mit der ECU 3 verbunden ist, zu einem Zyklus T und einer relativen Einschaltdauer td in Übereinstimmung mit den Betriebszuständen des Motors 2. Anschließend, wie in 21(b) gezeigt ist, in der GCU 600(1), wird das Innenstromzufuhrsignal SI_#1 gleich dem Stromzufuhrsignal SI als das Eingabestromzufuhrsignal SI_IN erzeugt.
Weiterhin, wie in 21(c) gezeigt ist, wird das Signal GL_#1 als eine Invertierte Ausgabe übertragen, wobei dieses von den Innenstromzufuhrsignal SI_#1 um beispielsweise ¼ T verzögert wurde. Anschließend wird ein Strom zu der Glühkerze 10(1) bei der gleichen relativen Einschaltdauer wie das Stromzufuhrsignal SI zugeführt.
Gleichzeitig, wie in 21(d) gezeigt ist, wird das Außenstromzufuhrsignal SI_#2 von der GCU 600(1) an die GCU 600(2) in der gleichen Wellenform wie das Innenstromzufuhrsignal SI_#1 übertragen, wobei dieses von dem Innenstromzufuhrsignal SI_#1 um ¼ T verzögert wurde.
Weiterhin, wie in 21(e) gezeigt ist, in der GCU 600(2), wird das Außenstromzufuhrsignal SI_#2 als das Innenstromzufuhrsignal SI_#2 verwendet. Wie in 21(f) gezeigt ist, wird das Signal GL_#2 als eine invertierte Ausgabe übertragen, wobei dieses von dem Innenstromzufuhrsignal SI_#2 um ¼ T verzögert wurde. Daher wird ein Strom an die Glühkerze 10(2) bei der gleichen relativen Einschaltdauer wie das Stromzufuhrsignal SI zugeführt.
Wie in 21(g) gezeigt ist, wird das Außenstromzufuhrsignal SI_#3 von der GCU 600(2) an die GCU 600(3) in der gleichen Wellenform wie das Innenstromzufuhrsignal SI_#2 übertragen, wobei dieses von Innenstromzufuhrsignal SI_#2 um ¼ T verzögert wurde.
Wie in 21(h) bis 21(m) gezeigt ist, wird in den GCUs 600(3) und 600(4) ebenso ein Strom an die entsprechenden Glühkerzen 10(3) und 10(4) zugeführt, wobei dieser sequentiell um ¼ T verzögert wurde.
Das Ausgabesignal SI_#5 der GCU 600(4) oder letzen Einheit wird zu einer offenen Ausgabe oder einen unstabilen Ausgabesignal, weil nichts mit dem Stromsignalausgabeanschluss 602 der GCU 600(4) verbunden ist.
In dem gegenwärtigen Ausführungsbeispiel wurde die mit ¼-Zyklus verzögerte Konfiguration beschrieben. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht auf das gegenwärtige Ausführungsbeispiel beschränkt. Wenn die Außenstromzufuhr SI_OUT in Reihenfolge von dem Innenstromzufuhrsignal SI_IN zu einem Zyklus gleich oder kleiner als der Zyklus, der durchs Teilen eines Zyklus durch die Anzahl von Zylindern erhalten wird, verzögert wird, werden die Vielzahl von GCUs 600(1) bis 600(n) in Reihenfolge gesteuert, ohne eine Zylinderpositionsbestimmung durchführen zu müssen.
Bezugnehmend auf 22 werden nachstehend Änderungen von Kerzenströmen I_#1 bis I_#4, die durch die Glühkerzen 10(1) bis 10(4) fließen, und eine Änderung eines Batteriestroms Ib in dem Fall beschrieben, in dem das System 1 der vorliegenden Erfindung an einem Vierzylindermotor angewendet wird. 22(a) bis 22(i) sind Eigenschaftsdiagramme, die diese Änderungen veranschaulichen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung, wie in 22(a) bis 22(d) gezeigt ist, werden die Glühkerzen 10(1) bis 10(4) mit Strom gemäß den Ansteuersignalen GL_#1 bis GL_#4, die von dem GCUs 600(1) bis 600(4) der entsprechenden Zündkerzen übertragen wurden, versorgt. Daher fließen die Kerzenströme I_#1 bis I_#4 wie in 22(f) bis 22(h) gezeigt ist.
Beispielsweise sind in minderwertigen Glühkerzen Widerstandswerte der entsprechenden Glühkerzen 10(1) bis 10(4) niedrig bei einer Vorglühzeit tb unmittelbar nach Start einer Stromzufuhr, bei der die Temperatur der Glühkerzen 10(1) bis 10(4) nicht angestiegen ist. Wie in (a) bis (d) von 22 gezeigt, um die Temperatur zu einem früheren Stadium zu erhöhen, wird Strom bei einer relativen Einschaltdauer von 100% oder in der Nähe davon zugeführt. Daher, wie in (e) bis (h) von 22 gezeigt ist, fließt ein hoher Einschaltstrom durch die Glühkerzen 10(1) bis 10(4). Die Glühkerzen 10(1) bis 10(4) werden individuell durch die GCUs 100(1) bis 100(4) gesteuert, die an den entsprechenden Glühkerzen bereitgestellt sind. Demzufolge kann die Kapazität der Verdrahtung reduziert werden, die Verdrahtung, welche die Glühkerzen 10(1) bis 10(4) und die Antriebsenergiezufuhr verbindet.
Ebenso übertragen die GCUs 600(1) bis 600(4) in Reihenfolge die Außenstromzufuhrsignale SI_(OUT), die von den vorhergehenden GCUs 600(1) bis 600(3) mit einer Verzögerung von ¼ T übertragen wurden. Daher wird verhindert, dass eine Stromzufuhr zu den Glühkerzen 10(1) bis 10(4) simultan gestartet wird. Daher, wie in 21(i) gezeigt ist, sind die maximalen Spitzenströme des Batteriestroms Ib mit einem Versatz voneinander um ¼ T überlappt, um dadurch die an die Batterie angelegte Last abzuschwächen.
Bezugnehmend auf 23 wird ein in dem System 1 durchgeführter Selbstdiagnoseprozess beschrieben, wobei als ein Beispiel ein Vierzylindermotor genommen wird. Die Spalten (a) bis (f) von 23 sind Zeitdiagramme, welchen den Prozess veranschaulichen.
Wie in 23(a) gezeigt ist, wird in den GCUs 600(1) bis 600(4) eine Fehlfunktion der Glühkerzen 10(1) bis 10(4), die durch die entsprechenden GCUs gesteuert werden, erfasst, und anschließend die Selbstdiagnosebestandteile von Informationen DI_#1 bis DI_#4 in Synchronisation mit den abfallenden Kanten der Ansteuersignale SI_#1 bis SI_#4, die von der ECU 3 zu einem Übertragungszyklus, wie etwa 30 Hz übertragen wurden, übertragen.
Die Ansteuersignale SI_#1 bis SI_#4 der entsprechenden GCUs 600(1) bis 600(4) werden voneinander um ¼ T verzögert. Daher, wie in 23(b) gezeigt ist, werden die Selbstdiagnosesignale DI_#1 bis DI_#4, die synchronisierend mit den abfallenden Kanten der entsprechenden Signale übertragen werden, ebenso um ¼ T verzögert.
Die Selbstdiagnosesignale DI von allen den Zylindern sind nach nicht verfügbar, wenn das erste Stromzufuhrsignal SI bis zu dem dritten Zyklus übertragen wird. Daher ermöglicht die ECU 3, dass die GCUs die Übertragungen ignorieren. Dann, nach Auftreten des Selbstdiagnosesignals DI des vierten Zylinders, wird ein Auftreten oder Nicht-Auftreten einer Fehlfunktion bestimmt.
Wie in 23(c) gezeigt ist, ist jedes der Selbstdiagnosesignale DI_#1 bis DI_#4 durch 14-Bit-Daten konfiguriert. Erste zehn Bits sind nichtbelegte Bits. Die erste LO-Ausgabe ist das Startbit STR. Die anschließenden drei Bits sind Informationsbits. Anschließend werden die Ergebnisse der Fehlfunktionsdiagnose, die durch die GCUs 600(1) bis 600(4) durchgeführt werden, als Daten erhalten. Die anschließende HI-Ausgabe ist das Stoppbit STP.
Wenn beispielsweise die Innenstromzufuhrsignale SI_#1 bis SI_#4 auf der ¼ T-Basis wie in dem gegenwärtigen Ausführungsbeispiel verzögert werden, beträgt die Oszillationsfrequenz des Selbstdiagnosesignals DI 120 Hz. Wenn auf der 1/8 T-Basis verzögert wird, beträgt die Oszillationsfrequenz des Selbstdiagnosesignals DI 240 Hz.
Unter Berücksichtigung der gelesenen Stabilität der ECU 3 ist es wünschenswert, dass die Oszillationsfrequenz des Selbstdiagnosesignals 300 Hz oder weniger beträgt. Wenn eine Ausgabe bei der dieser Oszillationsfrequenz durchgeführt wird, wird das benötigte Selbstdiagnosesignal DI an die ECU 3 übertragen, ohne Verwenden einer Kommunikationseinrichtung einer bestimmten hohen Geschwindigkeit.
Wie in 23(e) gezeigt ist, in einem normalen Modus, wird Selbstdiagnosesignal DI, in dem alle der Datenbits LO-Ausgaben sind, an die ECU 3 übertragen.
Beispielsweise, wie in 23(f) gezeigt ist, wenn eine Fehlfunktion in dem 2-ten Zylinder aufgetreten ist, ist ein Teil der Datenbits der Selbstdiagnosesignals DI_#2 des 2-ten Zylinders HI als ein Fehlfunktionsmodus. Daher wird das Auftreten einer Fehlfunktion in dem 2-ten Zylinder an die ECU 3 übertragen.
Wie vorstehend beschrieben, gemäß der vorliegenden Erfindung, wird das Auftreten einer Fehlfunktion in dem GCUs 600(1) bis 600(4) spezifiziert, ohne der Notwendigkeit eines Durchführens einer speziellen Analyse von der Seite der ECU 3. Daher wird die Operationslast der ECU 3 reduziert. In den Glühkerzenstromzufuhrsteuersystemen der herkömmlichen Art werden im Allgemeinen ein Kerzenstrom, der durch individuelle Glühkerzen fließt, und eine Kerzenspannung, die an die Glühkerzen angelegt wird, erfasst. Anschließend werden die bezogenen Information einer A/D-Wandlung unterzogen und an eine ECU übertragen, so dass die ECU bestimmen kann, ob das Auftreten oder Nicht-Auftreten einer Fehlfunktion vorliegt. Bei diesem Prozess müssen jedoch viele Informationen von den Glühkerzen an die ECU übertragen werden. Wenn demzufolge eine Kommunikationsgeschwindigkeit niedrig ist, kann eine Erfassung einer Fehlfunktion verzögert werden, oder die Operationslast der ECU kann groß sein. Daher ist es notwendig, eine teuere CPU zu verwenden, die eine Hochgeschwindigkeitsverarbeitung ermöglicht.
In dieser Hinsicht gilt, dass in dem Glühkerzenstromzufuhrsteuersystem 1 der vorliegenden Erfindung die an den entsprechenden Glühkerzen 10(1) bis 10(4) bereitgestellten GCUs 600(1) bis 600(4) individuell das Auftreten oder Nicht-Auftreten einer Fehlfunktion bestimmen, um den Zylinder zu spezifizieren, in dem eine Fehlfunktion aufgetreten ist. Daher werden nur die Ergebnisse der Bestimmung an die ECU 3 übertragen, um eine extrem gute Effizienz sicherzustellen.
Bezugnehmend auf die 24A und 24B werden nachstehend die GCU 600 und die Glühkerze 10 beschrieben, die aus dem Gesichtspunkt einer Wärmeabstrahlfähigkeit und Installationseigenschaften implementiert werden, und in dem System 1 des ersten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung verwendet werden. Die 24A und 24B sind eine schematische Draufsicht bzw. eine schematische Schnittansicht, welche die GCU 600 und die Glühkerze 10 veranschaulichen.
Es wird eine grobe Beschreibung einer Keramik-Glühkerze als die in der vorliegenden Erfindung verwendete Glühkerze 10 bereitgestellt, die mit einem Keramik-Heizelement 550 ausgestattet ist, das Wärme erzeugt, wenn Strom zugeführt wird.
Beispielsweise ist das Keramik-Heizelement 550 im Wesentlichen in der Form eines ”U” ausgebildet, durch Verwenden einer elektrisch leitfähigen Keramik, wie etwa Wolframkarbid (WC), Molybdändisilicid (MoSi₂) oder Wolframdisilicid (WSi₂), und durch Verwenden eines bekannten Verfahrens, wie etwa Spritzguss, ausgebildet.
Weiterhin umfasst das Keramik-Heizelement 550 ein Paar von Zuleitungen 551 und 552, die in einer vorbestimmten Form durch Verwenden eines elektrischen leitfähigen Materials gebildet sind, wie etwa Wolfram (W). Die Zuleitungen 551 und 552 sind mit beiden Endabschnitten des keramischen Heizelements 550 verbunden. Die Zuleitungen sind mit einer Isolierkeramik 553 abgedeckt, wie etwa Siliziumnitrid (SI₃N₄), gefolgt von Sintern für eine Montage, durch Verwenden eines bekannten Verfahrens, wie etwa Heißpressen. Anschließend werden in der Isolierkeramik 553 eingebettete Enden der Zuleitungen 551 und 552 durch Verwenden eines Schneideprozesses zu der Oberfläche der Isolierkeramik 553 freigelegt. Die freigelegten Enden der Zuleitungen werden beschichtet, um beispielsweise Anschlusselektroden zu bilden. Daher kann dem in der Isolierkeramik 553 eingebettet keramisches Heizelement Strom zugeführt werden.
Die an einer Basisendseite der Isolierkeramik 553 freigesetzte Zuleitung 551 ist an ein stabförmiges Stromzufuhr zwischen Achselement 556 über einen im Wesentlich ringförmigen Verbindungsmetallring 555 angepasst.
Die zu der Seitenfläche der Isolierkeramik 553 freigesetzte Zuleitung 552, wird zu einem im Wesentlich zylindrisch ausgeformten Metallhalteelement 554 angepasst. In diesem Fall werden die beiden miteinander verbunden, wie etwa durch Hartlöten, um eine elektrische Leitfähigkeit sicherzustellen.
Weiterhin ist das Metallhalteelement 554 mit einem im Wesentlich zylindrisch geformten Gehäuse 557 abgedeckt, das Stromzufuhrzwischenelement 556 wird auf eine isolierende Weise durch das Metallgehäuse 557 über ein Isolierelement 559 mit einem Anschlussabschnitt 558, der von der Basisendseite des Metallgehäuses 557 freiliegt, gehalten. Das Metallgehäuse 557 ist an dem Motor 2 fixiert, so dass der Heizabschnitt des keramischen Heizelements 550 mit der Isolierkeramik 553 der Innenseite einer Verbrennungskammer ausgesetzt ist, und dass die Zuleitung 552 geerdet ist.
Die GCU 600 umfasst ein Substrat, wie etwa eine Schaltungsplatine 561, die sich in einem Gehäuse 560 befindet, das aus Metall oder Harz besteht. Die Schaltungsplatine 561 ist mit der Innenstromzufuhrsignalerzeugungsschaltung 610, der Außenstromzufuhrsignalerzeugungsschaltung 620, der Stromzufuhransteuereinrichtung 630, der Fehlfunktionserfassungsschaltung 640 und der Diagnoseerzeugungsschaltung 650 ausgebildet. Die GCU 600 umfasst weiterhin ein Verbindungselement 562, das mit einem Anschluss einer Signalspannung (+B), einem Anschluss einer Antriebsspannung (BATT), einem Anschluss einer Erdung bzw. Masse (GND), einem Stromzufuhrsignaleingabeanschluss 601, einen Selbstdiagnosesignalausgabeanschluss 603, einem Außenstromzufuhrsignalausgabeanschluss 602 und einem Außenselbstdiagnoseeingangsanschluss 604 ausgestattet ist.
Die Stromzufuhransteuereinrichtung 630 mit dem Schaltelement 632, wie etwa eine Wärmeerzeugungs-Halbleiterleistungsvorrichtung mit hoher Kapazität, kann eine hohe Wärmeabstrahlleistungsfähigkeit beispielsweise durch Bereitstellen eine Wärmesenke einsetzten.
Das Schaltelement 632 besitzt ein mit einem Stromzufuhranschluss 558 der Glühkerze 10 über eine Stromzufuhranschlussverbindungsbefestigung 632, wie etwa eine Stromschiene, mit verbesserte Wärmeabstrahlleistungsfähigkeit, verbundenen Ausgangsanschluss.
Eine höhere Wärmeabstrahlleistungsfähigkeit kann durch direktes Verbinden des Anschlusses der Antriebsspannung (BATT) und einem Eingangsanschluss des Schaltelements 632 erreicht werden, oder durch Verbinden dieser über eine Stromschiene, beispielsweise mit hoher Wärmeabstrahlleistungsfähigkeit.
Ein Schaltungselement, wie etwa das Schaltelement 632, kann an einem Metallleitungsrahmen oder einem Substrat, wie etwa einem Aluminumnitridsubstrat oder einem Aluminiumoxidsubstrat mit hoher Wärmeleitfähigkeit angebracht sein, anstatt der Schaltungsplatine 561. Anschließend, durch Bilden vorbestimmter Eingabe-/Ausgabeanschlüsse (601 bis 604) in dem Leitungsrahmen oder Substrat, kann die Baugruppe in das Gehäuse 560 angeordnet werden, oder mit einem Harzgussteil anstatt des Gehäuses 560 bedeckt werden.
In der vorliegenden Erfindung wird eine Glühkerze 10 durch eine GCU 600 gesteuert. Demzufolge wird die Anzahl von in der GCU 600 enthaltenen Teile sowie die Menge von erzeugter Wärme reduziert. Daher ist es unwahrscheinlich, dass die GCU 600 durchbrennt, und daher wird eine gute Zuverlässigkeit sichergestellt. Zusätzlich wird die Größe der GCU 600 ebenso reduziert, und daher werden gute Installationseigenschaften sichergestellt.
(siebtes Ausführungsbeispiel)
Bezugnehmend auf 25 wird nachstehend ein Glühkerzenstromzufuhrsteuersystem 1a gemäß einem siebten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beschrieben.
25 ist ein schematisches Diagramm, welches das System 1a allgemein veranschaulicht.
In dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel sind die GCUs 600(1) bis 600(n) integral an den entsprechenden Glühkerzen 10(1) bis 10(n) angebracht. Alternativ dazu kann dies so konfiguriert sein, wie in dem in 25 gezeigten System 1a, dass die GCUs 100a(1) bis 100a(n) und die Glühkerzen 10(1) bis 10(n) über eine Glühkerzenstromzufuhrleitung WIR_GL oder eine Stromschiene verbunden sind.
In dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel waren die GCUs 600(1) bis 600(n-1) mit entsprechenden Selbstdiagnosesignaleingabeanschlüssen 604 ausgestattet, an die die übertragenen Selbstdiagnosesignal DI_#2 bis DI_#n in Reihenfolge in anderen entsprechenden GCUs 600(2) bis 600(n) übertragen werden, eingegeben werden. Alternativ dazu können diese so konfiguriert sein, wie in dem in 25 gezeigten System 1a, wobei die GCUs 100a(1) bis 100a(n) nur mit den entsprechenden Selbstdiagnosesignalausgabeanschlüssen 603 zum Ausgeben der Selbstdiagnosesignale DI_#1 bis DI_#n ausgestattet sind, und dass die GCUs 100a(1) bis 100a(n) extern über die Selbstdiagnosesignalleitung WIR_DI verbunden sein können.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel können ebenso, gleich dem vorstehenden Ausführungsbeispiel, die GCUs 100a(1) bis 100a(n) derart angesteuert werden, dass die Stromzufuhrzeitpunkte voneinander um die vorbestimmte Zeit ”t” versetzt werden, bei dem Durchführen einer Stromzufuhrsteuerung der Glühkerzen 10(1) bis 10(n) mit den GCUs.
Ebenso wird durch Verwenden der von den GCUs 100a(1) bis 100a(n) übertragenen Selbstdiagnosesignale DI_#1 bis DI_#n, der Zylinder, in dem eine Fehlfunktion aufgetreten ist, spezifiziert.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern kann innerhalb eines Umfangs, der nicht von dem Geist der vorliegenden Erfindung abweicht, angemessen modifiziert werden.
Beispielsweise kann die vorliegende Erfindung bei Vorrichtungen angewendet werden, die keramische Glühkerzen verwenden, oder die metallische Glühkerzen verwenden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2008-063967 A [0002, 0013, 0015]
JP 2008-031979 A [0002, 0014, 0017, 0017]

Claims

System (1) zum Steuern einer Zufuhr von Strom zu einer Vielzahl von Glühkerzen (10), die entsprechend in einer Vielzahl von Zylindern (CY) einer Dieselbrennkraftmaschine (2) angebracht sind, durch Ein- und Ausschalten von Schaltelementen (301), die zwischen einer Energiezufuhr (4) und den Glühkerzen angeordnet sind, basierend auf einem Ansteuerbefehlssignal von einer Matorsteuervorrichtung, die den Motor steuert, wobei das System aufweist: eine Vielzahl von Glühkerzen-Steuervorrichtungen (100), die entsprechend die Zufuhr von Strom zu den Glühkerzen steuern; einen ersten Pfad (WIR_SI), der die Motorsteuervorrichtung und die Glühkerzen-Steuervorrichtungen verbindet, wobei der erste Pfad ermöglicht, dass das Ansteuerbefehlssignal durch diesen verläuft, wobei jede der Glühkerzen-Steuervorrichtungen aufweist eine Ansteuersteuereinheit, die ein entsprechendes der Schaltelemente basierend auf dem Ansteuerbefehlsignal umschaltet; eine Bestimmungseinheit, die eine Position eines entsprechenden der Zylinder bestimmt, dem eine entsprechende der Glühkerzen-Steuervorrichtungen zugeordnet ist, wobei die Position ein Ort unter den Zylindern ist; und eine Selbstdiagnoseeinheit, die durch diese selbst eine Fehlfunktion in der entsprechenden Glühkerze erfasst, und ein Diagnosesignal ausgibt, welches die Fehlfunktion angibt, wobei die Bestimmungseinheit ein Widerstandselement (122, 127; 122b; 122c) aufweist, das an Positionen des ersten Pfades angeordnet ist und der Bestimmungseinheit Änderungen eines elektrischen Potentials bereitstellt, so dass die Bestimmungseinheit die Änderungen verwendet, um die Position des entsprechenden Zylinders zu bestimmen.
System gemäß Anspruch 1, wobei die Widerstandselemente (122, 127) an den Positionen in dem ersten Pfad innerhalb der Ansteuersteuereinheit angeordnet sind.
System gemäß Anspruch 1, wobei das Widerstandselement (122b) in den ersten Pfad eingefügt wird, um sich an den Positionen auf dem ersten Pfad zu befinden.
System gemäß Anspruch 1, weiterhin mit einer Vielzahl von Verbindungselementen (CN), die den ersten Pfad und jede der Ansteuersteuereinheiten miteinander koppeln, wobei das Widerstandselement (122c) in den Verbindungselementen angeordnet ist.
System gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, weiterhin mit einer Schaltung, die das Diagnosesignal der Motorsteuervorrichtung bereitstellt, wobei das Diagnosesignal elektrisch mit der Energiezufuhr über einen Pull-up-Widerstand (302), der eine verdrahtete ODER-Schaltung bildet, verbunden ist, wobei das Diagnosesignal in Abhängigkeit auf der durch die Bestimmungseinheit bestimmten Position umgewandelt wird, um Ausgabebits des Diagnosesignals für jeden Zylinder zu ändern, und die Diagnosesignale für die Zylinder werden über die verdrahtete ODER-Schaltung als eine Gruppe von Datengerüsten synthetisiert, um an die Motorsteuervorrichtung übergeben zu werden.
System gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei das Widerstandselement eine Vielzahl von Widerständen (122, 127) mit vorbestimmten Widerstandswerten umfasst, wobei die Vielzahl von Widerständen eine Widerstands-Leiterschaltung bildet, die einen Spannungswert und eine Spannungsdifferenz bei einer vorbestimmten Position der Widerstands-Leiterschaltung produziert, und die Bestimmungseinheit eine Einrichtung zum Bestimmen der Position der Position des entsprechenden Zylinders basierend auf dem Spannungswert und der Spannungsdifferenz aufweist.
System gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, mit einer Modusumschalteeinrichtung zum Durchführen eines Umschaltens zwischen einem Zylinderpositionsbestimmungsmodus und einem Ansteuermodus, wobei der Zylinderpositionsbestimmungsmodus dem Bestimmungsmodus ermöglicht, die Position zu bestimmen, und der Ansteuermodus der Ansteuersteuereinheit ermöglicht, die Zufuhr des Stroms zu steuern.
System gemäß Anspruch 7, mit einem zweiten Pfad (WIR_DI), über den das Diagnosesignal von jeder der Glühkerzen-Steuervorrichtungen an die Motorsteuervorrichtung übertragen wird; und einem Signaleingabeanschluss (P_DI) und einem einzelnen Ausgangsanschluss (P_SI), die an der Motorsteuervorrichtung angeordnet sind, wobei der erste Pfad den Ausgangsanschluss der Motorsteuervorrichtung und jede der Glühkerzen-Steuervorrichtungen verbindet, und der zweite Pfad den Eingangsanschluss der Motorsteuervorrichtung und jeder der Glühkerzen-Steuervorrichtungen verbindet, wobei die Modusumschalteeinrichtung eingerichtet ist, um die Widerstands-Leiterschaltung über den ersten und zweiten Pfad in dem Zylinderpositionsbestimmungsmodus zu produzieren.
System gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Motorsteuervorrichtung eine Schnittstelle aufweist, die das Ansteuerbefehlssignal ausgibt und das Diagnosesignal empfängt, wobei die Schnittstelle eingerichtet ist, um den zweiten Pfad in der Motorsteuervorrichtung zu erden, und eine Spannung des ersten Pfads auf eine Spannung der Energiezufuhr in der Motorsteuervorrichtung heraufzusetzen.
System gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Bestimmungseinheit eine Vielzahl von Widerständen umfassend einen ersten Widerstand (122) und einen zweiten Widerstand (127), die innerhalb jeder der Glühkerzen-Steuervorrichtungen zwischen der Motorsteuervorrichtung und jeder der Glühkerzen-Steuervorrichtungen angeordnet sind, und eine Schaltung, die die Position des entsprechenden Zylinders aus einer von dem zweiten Widerstand erfassten Spannung und einer Spannungsdifferenz über den ersten Widerstand bestimmt, wenn der erste Widerstand (122) elektrisch in Serie unter der Vielzahl von Glühkerzen-Steuervorrichtungen verbunden ist, und der zweite Widerstand (127) elektrisch parallel unter der Vielzahl von Glühkerzen-Steuervorrichtungen verbunden ist, wenn der Antriebsmodus auf den Zylinderpositionsbestimmungsmodus umgeschaltet wird, aufweist.
Verfahren des Steuerns einer Zufuhr von Strom an Glühkerzen durch Ein- und Ausschalten von Schaltelementen, die elektrischen zwischen einer Energiezufuhr und einer Vielzahl von Glühkerzen, die entsprechend an einer Vielzahl von Zylindern einer Dieselbrennkraftmaschine angebracht sind, angeordnet sind, basierend auf einem Ansteuerbefehlssignal von einer Motorsteuervorrichtung, die Operationen des Motors steuert, wobei der Schritt die Schritte aufweist: Umschalten eines entsprechenden der Schaltelemente basierend auf dem Ansteuerbefehlssignal; Bestimmen einer Position eines entsprechenden der Zylinder, dem eine entsprechende der Vielzahl von Glühkerzen-Steuervorrichtungen (100) zugeordnet ist, wobei die Position ein Ort unter den Zylindern ist, wobei die Glühkerzen-Steuervorrichtungen die Zufuhr von Strom zu den Glühkerzen entsprechend steuern; Erfassen einer Fehlfunktion in der entsprechenden Glühkerze und Ausgeben eines Diagnosesignals, welches die Fehlfunktion angibt; und Durchführen eines Umschaltens zwischen einem Zylinderpositionsbestimmungsmodus und einem Ansteuermodus, wobei der Zylinderpositionsbestimmungsmodus den Bestimmungsmodus ermöglicht, die Position zu bestimmen, und der Ansteuermodus der Ansteuersteuereinheit ermöglicht, um die Zufuhr des Stroms zu steuern, wobei vor der Zufuhr des Stroms an die Glühkerzen der Umschaltdurchführschritt den Zylinderpositionsbestimmungsmodus einstellt.
Verfahren gemäß Anspruch 11, wobei der Umschaltdurchführschritt umfasst: einen Schritt des Einstellens des Ansteuermodus, nachdem die Position des entsprechenden Zylinders erfasst wird, einen Schritt des Zuweisens des Ansteuerbefehlssignals einer vorbestimmten Frequenz in dem Ansteuermodus, ein Schritt des Erzwingens des Umschaltdurchführschritts, um einen individuellen Zylinderfehlfunktionsbestimmungsmodus aufzuweisen, wenn eine Fehlfunktion der Glühkerzen und der Glühkerzen-Steuervorrichtungen in dem Antriebsmodus erfasst wird, und einen Schritt des Zuweisens des Ansteuerbefehlssignals einer vorbestimmten Frequenz und einer relativen Einschaltdauer, die in dem individuellen Zylinderfehlfunktionsbestimmungsmodus zugewiesen sind, wobei das Ansteuerbefehlssignal bei der relativen Einschaltdauer durch eine Glühkerzen-Steuervorrichtung empfangbar ist, deren Fehlfunktion unter den Glühkerzen-Steuervorrichtungen erfasst wurde.
Verfahren gemäß Anspruch 11 oder 12, mit einem Schritt des Einstellens eines Modus zum Synchronisieren von Ausgabezeitpunkten der Diagnosesignale von der Vielzahl von Glühkerzen-Steuervorrichtungen.
System (1) zum Steuern einer Zufuhr von Strom zu einer Vielzahl von Glühkerzen (10), die in einer Vielzahl von Zylindern (CY) einer Dieselbrennkraftmaschine (2) entsprechend angebracht sind, durch Ein- und Ausschalten von Schaltelementen (301), die zwischen einer Energiezufuhr (4) und den Glühkerzen angeordnet sind, basierend auf einem Stromzufuhrsignal von einer Motorsteuervorrichtung, die den Motor steuert, wobei das System aufweist: eine Vielzahl von Glühkerzen-Steuervorrichtungen (100), die die Zufuhr von Strom zu den Glühkerzen entsprechend steuern, wobei die Vielzahl von Glühkerzen-Steuervorrichtungen in Serie miteinander verbunden sind; eine erste Signalerzeugungsschaltung, die ein erstes Signal zum Steuern der Zufuhr des Stroms zu jeder der Glühkerzen erzeugt; und eine zweite Signalerzeugungsschaltung, die ein zweites Signal zum Steuern der Zufuhr des Stroms zu anderen Glühkerzen unter den Glühkerzen erzeugt, die bei der Zufuhr des Stroms durch andere Glühkerzen-Steuervorrichtungen unter den Glühkerzen-Steuervorrichtungen gesteuert werden, wobei das Erzeugen des zweiten Signals um eine vorbestimmte Zeitperiode nach der Erzeugung des ersten Signals verzögert ist.
System gemäß Anspruch 14, wobei jede der Glühkerzen-Steuervorrichtungen aufweist eine Fehlfunktionserfassungseinrichtung zum Erfassen einer Fehlfunktion sowohl in der Glühkerzen-Steuervorrichtung als auch der Glühkerze, die bei der Zufuhr des Stroms durch die Glühkerzen-Steuervorrichtung gesteuert wird, und eine Diagnoseschaltung, die die Fehlfunktion basierend auf einem Ergebnis von der Fehlfunktionserfassungseinrichtung bestimmt, und ein Selbstdiagnosesignal an die Motorsteuervorrichtung in Synchronisation mit der Erzeugung des ersten Signals ausgibt.
System gemäß Anspruch 14 oder 15, wobei jede der Glühkerzen-Steuervorrichtungen aufweist eine Schaltung, die als ein Eingangssignal zu diesem auf entweder das Stromzufuhrsignal von der Motorsteuervorrichtung oder das zweite Signal von der anderen Glühkerzen-Steuervorrichtung antwortet, um das zweite Signal auszugeben, wobei das ausgegebene zweite Ausgangssignal die gleiche Wellenform wie eine Wellenform des Eingangssignals aufweist, und in Synchronisation mit dem Eingangssignal ausgegeben wird, oder um entweder einen Zyklus, der einem Betrag entspricht, der durch Teilen eines Erzeugungszyklus des Stromzufuhrsignals von der Motorsteuervorrichtung durch die Anzahl von Zylindern berechnet wird, oder einen Zyklus, der kleiner als der Zyklus ist, der dem berechneten Betrag entspricht, verzögert ist.