DE69602895T2

DE69602895T2 - Control circuit for glow plugs of a diesel engine

Info

Publication number: DE69602895T2
Application number: DE1996602895
Authority: DE
Inventors: Gerard Lanchec
Original assignee: Sagem SA
Current assignee: Sagem SA
Priority date: 1995-07-27
Filing date: 1996-07-05
Publication date: 2000-01-13
Anticipated expiration: 2016-07-06
Also published as: FR2737259A1; DE69602895D1; EP0756083B1; ES2135190T3; EP0756083A1; FR2737259B1

Description

Ein Dieselmotor muss vor dem Start speziell vorgeglüht werden.A diesel engine must be specially preheated before starting.

Dieses Vorglühen erfolgt durch spezielle Kerzen, die über eine durch die Fahrzeugbatterie versorgte Schaltung angesteuert werden. Die Steuerschaltung hat die Funktion einer Verzögerung, um die Dauer des Vorglühstromes zu bestimmen, und die Funktion eines Leistungsschalters, um die Umschaltung des starken die Kerzen durchfließenden Stromes sicherzustellen, deren Widerstand gering ist.This preheating is carried out by special spark plugs that are controlled by a circuit powered by the vehicle battery. The control circuit has the function of a delay to determine the duration of the preheating current and the function of a power switch to ensure the switching of the strong current flowing through the spark plugs, whose resistance is low.

Die Steuerschaltung greift auf den Rechner (Mikroprozessor) für die Motorsteuerung zurück, wobei der Motor über einen ersten beweglichen Leistungsschalter mit den Kerzen und über einen zweiten beweglichen Schalter für kleine Ströme mit dem Kabelbaum des Fahrzeuges verbunden ist.The control circuit uses the computer (microprocessor) for engine control, whereby the engine is connected to the spark plugs via a first movable power switch and to the vehicle's wiring harness via a second movable switch for small currents.

Um die Größe der Steuerschaltung möglichst klein zu halten, wird derzeit meist angestrebt, als Leistungsschalter ein statisches Relais zu verwenden oder elektronische anstelle von elektromechanischen Relais. Ein statisches Relais enthält nämlich einen MOS-Leistungstransistor mit geringem Spannungsabfall und leitet somit die volle Batteriespannung auf eine Kerzengruppe.In order to keep the size of the control circuit as small as possible, the current approach is to use a static relay as a power switch or electronic relays instead of electromechanical ones. A static relay contains a MOS power transistor with a low voltage drop and thus directs the full battery voltage to a group of spark plugs.

Hierbei tauchte bei Wartungsarbeiten in der Werkstatt folgendes Problem auf.The following problem arose during maintenance work in the workshop.

Da von der Technik her die Reihenfolge der Verbindung der beiden Anschlüsse eines Mikroprozessors nicht zwingend ist, kann es vorkommen, dass die Kerzen an den Mi kroprozessor angeschlossen werden, obwohl dieser noch nicht richtig betriebsfähig ist.Since the order of connection of the two terminals of a microprocessor is not technically mandatory, it can happen that the candles on the Mi microprocessor can be connected even though it is not yet fully operational.

Genauer gesagt, der Leistungsanschluss weist drei Klemmen auf, d. h. eine Versorgungsklemme mit Anschluss an die positive Klemme der Batterie und zwei Ausgangsklemmen zur Versorgung von zwei Kerzengruppen, die an Masse angeschlossen sind.More specifically, the power connector has three terminals, i.e. a supply terminal connected to the positive terminal of the battery and two output terminals for supplying two groups of spark plugs connected to ground.

Der Mikroprozessor wird über den zweiten Anschluss für kleine Ströme mit der Batteriespannung versorgt. Hierdurch, wenn letzterer nicht angeschlossen ist, ist der Mikroprozessor grundsätzlich abgeschaltet. Dies ist jedoch nicht der Fall, denn der MOS-Schalter lässt Leckströme aus der positiven Klemme der Batterie durch.The microprocessor is supplied with battery voltage via the second connection for small currents. As a result, if the latter is not connected, the microprocessor is basically switched off. However, this is not the case because the MOS switch allows leakage currents from the positive terminal of the battery to pass through.

Da die Masse, die normalerweise über den zweiten Anschluss anliegt, nunmehr nicht anliegt, lässt sich die Wirkung der Störströme nicht neutralisieren, denn diese führen zu einer Aufladung an der Steuerelektrode des MOS-Schalters, sodass diese partiell leitend wird. Diese parasitäre Ansteuerung ist jedoch nur teilweise und der MOS-Transistor ist folglich nicht voll leitend und weist einen Durchlasswiderstand auf. Er kann deshalb auch an die von ihm versorgten Kerzen nicht die volle Batteriespannung weiterleiten und absorbiert auf diese Weile einen Teil der elektrischen Leistung, die den Kerzen zugeführt werden müsste. Da er hierfür nicht ausgelegt ist, wird er zerstört.Since the ground, which is normally connected via the second connection, is now not connected, the effect of the interference currents cannot be neutralized, because they lead to a charge on the control electrode of the MOS switch, so that it becomes partially conductive. However, this parasitic control is only partial and the MOS transistor is therefore not fully conductive and has a forward resistance. It cannot therefore pass on the full battery voltage to the spark plugs it supplies and in the meantime absorbs part of the electrical power that would have to be supplied to the spark plugs. Since it is not designed for this, it is destroyed.

Zur Lösung dieses Problems, darf fehlender Masseanschluss der Steuerschaltung nicht dadurch verhindert werden, dass man eine Masseklemme am Leistungsanschluss vorsieht, wenn man die Kompatibilität mit den in Betrieb befindlichen Komponenten beibehalten will. Ferner muss wegen der geschalteten Stromstärken auch die Steuerung der Versorgung des Leistungsschalters durch den Zündschlüssel ausgeschlossen werden.To solve this problem, the lack of a ground connection of the control circuit must not be prevented by providing a ground terminal on the power connection if compatibility with the components in operation is to be maintained. Furthermore, due to the switched currents, the Control of the circuit breaker supply by the ignition key can be excluded.

Desweiteren erscheint es illusorisch, den Werkstätten bestimmte Eingriffe an den beiden Anschlüssen vorzuschreiben.Furthermore, it seems illusory to prescribe specific interventions on the two connections to the workshops.

Die Anmelderin möchte nun den bei falschem Anschluss auftretenden Fehler ausnutzen, um das bestehende Problem zu lösen, d. h. die falsche Massenreferenz, die sich durch die an die Kerzen gehenden Ausgänge ergibt, als echte Massenreferenz hilfsweise für eine Schaltung hernehmen, die den MOS-Schalter sperrt, wenn die Steuerschaltung nicht direkt mit der Masse der Batterie über den Anschluss für kleine Ströme verbunden ist.The applicant now wishes to exploit the error that occurs when the connection is incorrect in order to solve the existing problem, i.e. to use the incorrect ground reference that results from the outputs going to the spark plugs as a real ground reference for a circuit that blocks the MOS switch when the control circuit is not directly connected to the battery ground via the low current connection.

Zu diesem Zweck betrifft die Erfindung eine Steuerschaltung für Glühkerzen 31 zum Vorglühen eines Dieselmotors, die einen Rechner und mindestens ein durch den Rechner gesteuertes elektronisches Relais umfasst und ist dadurch gekennzeichnet, dass Mittel zum Anschluss des Rechners an eine Referenzspannung (Masse) über die Glühkerzen vorgesehen sind.For this purpose, the invention relates to a control circuit for glow plugs 31 for preheating a diesel engine, which comprises a computer and at least one electronic relay controlled by the computer and is characterized in that means are provided for connecting the computer to a reference voltage (ground) via the glow plugs.

Paradoxerweise sind es jetzt die Glühkerzen, die die Steuerschaltung bei nicht richtigem Anschluss steuern und sie in einem solchen Fall sperren, sodass hierdurch eine Zerstörung deren Relais vermieden wird.Paradoxically, it is now the glow plugs that control the control circuit if it is not connected correctly and block it in such a case, thus preventing the destruction of their relays.

Ein besseres Verständnis der Erfindung ergibt sich aus der nachstehenden Beschreibung einer bevorzugen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Steuerschaltung unter Bezug auf die einzige in der beigefügten Zeichnung dargestellten Figur:A better understanding of the invention will be obtained from the following description of a preferred embodiment of the control circuit according to the invention with reference to the only figure shown in the accompanying drawing:

Die in der Zeichnung durch eine Schnittlinie wiedergegebene Steuerschaltung ist auf einer gedruckten Leiter platte angeordnet und in einem nicht dargestellten Gehäuse in der Nähe des Dieselmotors eines Fahrzeuges untergebracht. Sie umfasst einen Rechner 1 zur Steuerung eines elektronischen Relais 2, das hier aus einem MOS- Leistungstransistor besteht.The control circuit shown in the drawing by a cutting line is on a printed circuit board plate and housed in a housing (not shown) near the diesel engine of a vehicle. It comprises a computer 1 for controlling an electronic relay 2, which here consists of a MOS power transistor.

Ein lösbarer Anschluss 3 verbindet eingangsseitig den Rechner 1 mit einer Reedfeder 33 eines über den Zündschlüssel des Fahrzeuges angesteuerten Relais und mit einem Drehzahlmesser 32 des Motors. Der Anschluss 3 verbindet den Rechner 1 mit der Masse.A detachable connection 3 connects the input side of the computer 1 with a reed spring 33 of a relay controlled by the ignition key of the vehicle and with a tachometer 32 of the engine. The connection 3 connects the computer 1 to the ground.

Ein lösbarer Leistungs-Schalter 4 verbindet über die Eingangs- und Ausgangsklemmen 41 und 42, jeweils Drain- und Source-Anschluss 21 bzw. 23 des MOS 2 mit der die Spannung +Vb der Batterie 30 liefernden Klemme und mit einer Elektrode einer Glühkerze 31 des Dieselmotors, die wiederum auch mit der Masse der Batterie 30 verbunden ist. Der Rechner 1 ist somit mit der Kerze 31 über den MOS 2 und den Anschluss 4 verbunden. Der Übersichtlichkeit halber ist nur eine Glühkerze und ein einziges zugehöriges Relais 2 dargestellt.A removable power switch 4 connects the drain and source connections 21 and 23 of the MOS 2 via the input and output terminals 41 and 42, respectively, to the terminal supplying the voltage +Vb of the battery 30 and to an electrode of a glow plug 31 of the diesel engine, which in turn is also connected to the ground of the battery 30. The computer 1 is thus connected to the plug 31 via the MOS 2 and the connection 4. For the sake of clarity, only one glow plug and a single associated relay 2 are shown.

Der Rechner 1 enthält einen Mikroprozessor 11, der den Gateanschluss 22 des MOS 2 über einen Steuerschaltung 12 ansteuert, um die Glühkerze 31 über eine bestimmte Dauer in Abhängigkeit von der Betätigung des Zündschlüssels oder des Anlassers des Motors zu erwärmen.The computer 1 contains a microprocessor 11 which controls the gate terminal 22 of the MOS 2 via a control circuit 12 in order to heat the glow plug 31 for a certain period of time depending on the operation of the ignition key or the starter of the engine.

Eine Verbindungsschaltung 5, hier von einem gestrichelten Rahmen umgeben, verbindet den Gateanschluss 22 des MOS 2 mit der die Glühkerze versorgenden Klemme 42. Genauer gesagt, der Drainanschluss 51 des MOS-Transistors 50 ist mit dem Gateanschluss 22 verbunden, der normalerweise über den Ausgang der Schaltung 12 angesteuert wird, während der Sourceanschluss 53 des MOS 50 mit der Ausgangsklemme 42 über eine in Reihe geschalteten Diode 54 verbunden ist, die eine Ansteuerschwelle bestimmt.A connection circuit 5, here surrounded by a dashed frame, connects the gate terminal 22 of the MOS 2 to the terminal 42 supplying the glow plug. More precisely, the drain terminal 51 of the MOS transistor 50 is connected to the gate terminal 22, which is normally controlled via the output of the circuit 12, while the source terminal 53 of the MOS 50 is connected to the Output terminal 42 is connected via a series-connected diode 54 which determines a control threshold.

Eine Spannungsteilerbrücke bestehend aus zwei Widerständen 55-56 verbindet die Klemme 41 des MOS 2 zur Spannungsversorgung +Vb mit einer Masseleitung 61 des Rechners 1 innerhalb der Leiterplatte, wobei diese Leitung, wie dargestellt, durch die Masseklemme der Batterie 30 über den Anschluss 3 polarisiert ist. Die Mitte der Spannungsteilerbrücke 55-56 ist mit dem Gateanschluss 52 des Transistors 50 verbunden sowie mit einem Ende eines Integrationskondensators 57, dessen anderes Ende an den Sourceanschluss 53 über die Diode 54 angeschlossen ist und an die Ausgangsklemme 42.A voltage divider bridge consisting of two resistors 55-56 connects the terminal 41 of the MOS 2 for the voltage supply +Vb to a ground line 61 of the computer 1 inside the circuit board, this line being polarized, as shown, by the ground terminal of the battery 30 via the terminal 3. The middle of the voltage divider bridge 55-56 is connected to the gate terminal 52 of the transistor 50 and to one end of an integration capacitor 57, the other end of which is connected to the source terminal 53 via the diode 54 and to the output terminal 42.

Nachstehend wird die Wirkungsweise der Steuerschaltung erläutert.The operation of the control circuit is explained below.

Der Erfindungsgedanke besteht darin, das Potential am Ausgang 42, das die Glühkerze 31 speist, als niedriges Referenzpotential zur Sperrung des MOS-Schalters 2 anstelle der Masse 61 zu nutzen, wenn sie nicht an die Leiterplatte geht.The idea of the invention is to use the potential at the output 42, which feeds the glow plug 31, as a low reference potential to block the MOS switch 2 instead of the ground 61 when it is not connected to the circuit board.

Man kann hierdurch die Verbindungsschaltung 5 anstelle des Rechners 1 für die Steuerung des MOS-Leitungsschalters 2 nehmen, wenn der Anschluss 3 nicht angeschlossen ist und also über die Leitung 61 keine Masse anliegt. Desgleichen lässt, wenn der Anschluss 4 steht, die Spannung +Vb der Versorgungsklemme 41 Leckströme vom Drainanschluss 21 zum Gateanschluss 22 durch, der sich, weil, über die Steuerschaltung 12 nicht polarisiert, auflädt und den MOS-Baustein 2 freizugeben versucht.This means that the connection circuit 5 can be used instead of the computer 1 to control the MOS line switch 2 if the connection 3 is not connected and therefore no ground is present via the line 61. Likewise, if the connection 4 is connected, the voltage +Vb of the supply terminal 41 allows leakage currents to pass from the drain connection 21 to the gate connection 22, which, because it is not polarized via the control circuit 12, charges up and tries to release the MOS component 2.

Die Verbindungsschaltung 5 tritt an die Stelle der Schaltung 12 und lässt die am Gateanschluss 22 anliegenden Störladungen durch, und zwar über den Drainan schluss 51 und den Sourceanschluss 53 des MOS 50, die Diode 54, Klemme 42 und Kerze 31. Letztere, mit geringem Widerstand und von einem kleinen Strom durchflossen, legt so an die Klemme 42 wieder eine Pseudo-Masse an.The connecting circuit 5 takes the place of the circuit 12 and allows the interference charges present at the gate terminal 22 to pass through via the drain terminal 51 and the source terminal 53 of the MOS 50, the diode 54, terminal 42 and spark plug 31. The latter, with low resistance and through which a small current flows, thus applies a pseudo-ground to terminal 42.

Die Verbindung der Schaltung 5 mit der Strom-Ausgangsklemme 42 hat eine doppelte Funktion. Zum einen, wie noch erläutert wird, soll sie die Störladungen durchlassen. Zum anderen kann man sie als einen Informationseingang ansehen, da sie eine Referenzspannung liefert, die mit der Spannung der inneren Masseleitung 61 verglichen wird. Ist letztere jedoch von der Masse der Batterie 30 bei geöffnetem Anschluss 3 getrennt, liegt an der Spannungsteilerbrücke 55-56 keine Massenreferenz an, so dass ihr Mittelpunkt ein höheres Potential aufweist und somit den MOS-Baustein 50 leitend macht. Durch diesen entsteht ein geringer Widerstand zwischen Gateanschluss 22 und Sourceanschluss 23, wodurch an die Masse der Kerze 31 das Potential des Gateanschlusses 22 zurückgelangt und dadurch den MOS-Baustein 2 voll sperrt.The connection of the circuit 5 to the current output terminal 42 has a dual function. Firstly, as will be explained later, it is intended to let the interference charges through. Secondly, it can be seen as an information input, since it provides a reference voltage that is compared with the voltage of the internal ground line 61. However, if the latter is separated from the ground of the battery 30 with the connection 3 open, there is no ground reference on the voltage divider bridge 55-56, so that its center point has a higher potential and thus makes the MOS component 50 conductive. This creates a low resistance between the gate connection 22 and the source connection 23, whereby the potential of the gate connection 22 is returned to the ground of the candle 31 and thus completely blocks the MOS component 2.

Ist dagegen die innere Masseleitung 61 über den Anschluss 3 richtig spannungsführend an die Masse der Batterie 30 angeschlossen, dann geht das Potential am Mittelpunkt 52 unter die Leitungsschwelle des MOS- Bausteins 50. Die Diode 54 dient zur Regelung dieser Schwelle auf einen ausreichend hohen Pegel, um eine mögliche über die Verkabelung eingebrachte Potentialdifferenz auszugleichen, die zwischen 61 und 31 auftreten kann und damit der Wert des Widerstandes 56 nicht zu gering ist gegenüber dem des Widerstandes 55. Auf diese Weise wird vermieden, dass der Kondensator 57 des RC-Gliedes 55-56/57 einen 2u hohen Wert erreicht, mit dem eine vorgegebene Zeitkonstante festgelegt wird, die zur Filterung der Umschaltungen beim jeweiligen An schließen/Unterbrechen des Anschlusses 3 oder beim Aktivieren/Deaktivieren der vom Rechner 1 erzeugten Kommandos dient.If, however, the inner ground line 61 is correctly connected to the ground of the battery 30 via connection 3, the potential at the center point 52 falls below the conduction threshold of the MOS component 50. The diode 54 serves to regulate this threshold to a sufficiently high level in order to compensate for a possible potential difference introduced via the wiring, which can occur between 61 and 31, and so that the value of the resistor 56 is not too low compared to that of the resistor 55. In this way, it is avoided that the capacitor 57 of the RC element 55-56/57 reaches a value of 2u, which sets a predetermined time constant that is used to filter the switching at the respective connection. closing/interrupting port 3 or activating/deactivating the commands generated by computer 1.

Zusammenfassend gesagt, umfasst die Verbindungsschaltung 5 einen Spannungsvergleicher mit zwei Eingängen 61 und 42 und zwei Ausgängen 51, 42 zum Sperren des MOS- Bausteins 2, in dem ein Sperrpotential zwischen zwei seiner Elektroden 22, 23 angelegt wird.In summary, the connection circuit 5 comprises a voltage comparator with two inputs 61 and 42 and two outputs 51, 42 for blocking the MOS device 2 by applying a blocking potential between two of its electrodes 22, 23.

Es ist klar, dass die genannten Funktionen der Verbindungsschaltung auf unterschiedlichen Wegen erreicht werden können und das angesteuerte Leistungsrelais braucht nicht der hier beschriebene MOS-Baustein zu sein. Insbesondere kann der Erfindungsgedanke auch verwirklicht werden, indem die Schaltung 5 in die Steuerschaltung 12 integriert wird. In diesem Fall könnte die Schaltung 5 beispielsweise auch die Masseleitung 61 der Schaltung 12 an die Pseudo-Masse 42 führen, d. h. die Schaltung 5 würde nicht an die Stelle der Schaltung 12 treten, sondern würde deren richtige Funktion in der Ruhestellung sicherstellen, selbst dann wenn keine echte Masse 61 anliegt. Die Sperrwirkung der Schaltung 5 für den MOS-Baustein 2 würde somit über die Schaltung 12 erfolgen. Eine getrennte Ansteuerung der Schaltung 5 über eine spezielle Sperrelektrode des elektronischen Relais ist ebenfalls denkbar. Ebenso klar ist, dass die Pseudo-Massenreferenz 42 das Funktionieren der Schaltung 5 sicherstellt, dass aber die Sperrwirkung dieser Schaltung auf das elektronische Relais darin besteht, eine Sperrpotential an einer seiner Elektroden aufrechtzuerhalten, ohne dass dieses Potentential zwingend das der Pseudo-Masse zu sein braucht.It is clear that the functions of the connection circuit mentioned can be achieved in different ways and the controlled power relay does not have to be the MOS component described here. In particular, the inventive concept can also be implemented by integrating the circuit 5 into the control circuit 12. In this case, the circuit 5 could, for example, also lead the ground line 61 of the circuit 12 to the pseudo-ground 42, i.e. the circuit 5 would not take the place of the circuit 12, but would ensure its correct function in the rest position, even if no real ground 61 is present. The blocking effect of the circuit 5 for the MOS component 2 would thus take place via the circuit 12. A separate control of the circuit 5 via a special blocking electrode of the electronic relay is also conceivable. It is also clear that the pseudo-ground reference 42 ensures the functioning of the circuit 5, but that the blocking effect of this circuit on the electronic relay consists in maintaining a blocking potential on one of its electrodes, without this potential necessarily being that of the pseudo-ground.

Festzustellen ist, dass die Rückkopplung zwischen den beiden Klemmen der Batterie, die über die Schaltung 5 erfolgt, nicht davon abhängt, ob die eine oder andere der Batterieklemmen an Masse liegt.It should be noted that the feedback between the two terminals of the battery, which is connected via circuit 5 does not depend on whether one or the other of the battery terminals is grounded.

Claims

1. Control circuit for glow plugs (31) for preheating a diesel engine, which comprises a computer (1) and at least one electronic relay (2) controlled by the computer (1), characterized in that means (5) are provided for connecting the computer to a reference voltage (ground) via the glow plugs (31).

2. Control circuit according to claim 1, in which the computer (1) is connected to the glow plugs (31) and to the means (33) for controlling the pre-heating, each by two detachable connections (3, 4).

3. Control circuit according to one of claims 1 and 2, in which the electronic relay is a MOS transistor (2) and the means (5) for connecting the computer (1) to the reference voltage are designed so that they apply a blocking voltage between the gate (22) and source (23) of the MOS transistor.

4. Control circuit according to one of claims 1 to 3, in which the connection means (5) comprise a second MOS transistor (50), the gate (52) of which is controlled via a voltage divider bridge (55-56) which is supplied via a voltage terminal (21; 41) of the relay (2) which is connected to a voltage forming the aforementioned reference voltage source (30) and via an inner line (61) which is connectable to the reference voltage terminal of the voltage source (30).

5. Control circuit according to claim 4, wherein a delay capacitor (57) connects the gate (52) of the second MOS transistor (50) to its source (53).

6. Control circuit according to one of claims 4 and 5, in which a diode (54) is connected in series with the source (53) of the second MOS transistor (50).