EP0756083A1 - Control circuit for glow plugs of diesel engine - Google Patents
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
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- F02P19/00—Incandescent ignition, e.g. during starting of internal combustion engines; Combination of incandescent and spark ignition
- F02P19/02—Incandescent ignition, e.g. during starting of internal combustion engines; Combination of incandescent and spark ignition electric, e.g. layout of circuits of apparatus having glowing plugs
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- F02B3/06—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition with compression ignition
Definitions
- This preheating is carried out by specific spark plugs which are controlled by a circuit supplied by the vehicle battery.
- the control circuit has a timer function, to determine the duration of application of the preheating current, and a power switch function, to ensure the switching of the intense current passing through the spark plugs, which have a resistance of low value.
- the control circuit uses the engine management computer (microprocessor), which is connected, by a first removable power connector, to the spark plugs and, by a second removable connector for low currents, to the vehicle wiring harness.
- engine management computer microprocessor
- a static relay includes a power MOS transistor, which has a very low voltage drop and thus transfers all the battery voltage to a group of spark plugs.
- the power connector has three terminals, namely a supply terminal, connected directly to the positive terminal of the battery, and two output terminals for supplying two groups of spark plugs connected to ground.
- the microprocessor is supplied with battery voltage by the second connector, for low currents. Therefore, when the latter is disconnected, the microprocessor is in principle de-energized. This is not the case, however, because the MOS switch lets leakage currents from the positive terminal of the battery pass.
- the Applicant then had the idea of using the defect presented by the incorrect connection to solve the problem posed, that is to say of using the false mass reference, presented by the outputs going to the candles, as a true ground reference, backup, for a circuit inhibiting the MOS switch as long as the control circuit is not directly connected to the battery ground by the connector for low currents.
- the invention relates to a circuit for controlling the glow plugs of a diesel engine, comprising a computer and at least one electronic relay controlled by the computer, characterized in that means are provided for connecting the computer to a reference voltage (ground) through the spark plugs.
- the control circuit delimited by an axis line in the figure, is carried by a printed circuit board and is housed, in a housing not shown, near the diesel engine of a car. It includes a computer 1 controlling an electronic relay 2 here consisting of a power MOS transistor.
- a removable connector 3 connects, at the input, the computer 1 to a blade 33 of a relay controlled by the ignition key of the car and to an engine speed sensor 32.
- the connector 3 connects the computer 1 to earth.
- a removable connector 4, of power connects respectively, by current input and output terminals 41 and 42, the drain 21 and the source 23 of the MOS 2 to the terminal supplying the voltage + Vb of the battery 30, and to an electrode of a glow plug 31 for the diesel engine, plug connected in addition to the mass of the battery 30.
- the computer 1 is thus connected to the plug 31 through the MOS 2 and the connector 4. For clarity of the presentation, there is shown only one candle and a single relay 2 associated.
- the computer 1 comprises a microprocessor 11 controlling the grid 22 of the MOS 2 through a control circuit 12, in order to apply to the spark plug 31 a heating of determined duration in response to the actuation of the ignition key or the starting of the engine.
- a link circuit 5 shown surrounded by a dotted frame, connects the gate 22 of the MOS 2 to the terminal 42 supplying the spark plug 31. More specifically, the drain 51 of an MOS transistor 50 is connected to the gate 22, normally controlled by the output of circuit 12, while the source 53 of the MOS 50 is connected to the output terminal 42 through a series diode 54 setting a control threshold.
- a divider bridge consisting of two resistors 55-56 connects terminal 41, supplying MOS 2 with + Vb, to a ground link 61 of computer 1, internal to the card, polarized, as indicated, by the ground terminal of the battery 30 through the connector 3.
- the midpoint of the bridge 55-56 is connected to the gate 52 of the transistor 50 as well as to one end of an integration capacitor 57, connected, by its opposite end, to the source 53, through the diode 54, and to the output terminal 42.
- the concept of the invention is to use the potential at the output 42 supplying the spark plug 31 as a low potential reference, instead of the ground (61) when it is not supplied to the card, in order to block MOS 2.
- the link circuit 5 replaces the circuit 12 to flow towards the ground the parasitic charges accumulated on the grid 22, this flow being effected by the drain 51 and the source 53 of the MOS 50, the diode 54, the terminal 42 and the spark plug 31.
- the latter of low resistance and traversed by a weak current, thus brings back to terminal 42 a pseudo-mass.
- the connection of the circuit 5 with the current output terminal 42 has a double function. On the one hand, as has just been explained, it serves to sell the parasitic charges. On the other hand, it can be considered as an information input, since it provides a voltage reference which is compared with the voltage of the internal ground link 61. As long as the latter is isolated from the ground of the battery 30, by the open connector 3, the divider bridge 55-56 has no mass reference so that its midpoint has a high potential which leads to the conduction of the MOS 50. The latter applies a low resistance between the grid 22 and the source 23 which brings the potential of the grid 22 back to the ground of the spark plug 31, by clearly blocking the MOS 2.
- the capacitor 57 of the integrator circuit RC: 55-56 / 57 is too high to obtain a determined time constant used to filter the switching operations during connections / disconnection of Connector 3 or during activation / deactivation of commands managed by the computer 1.
- the link circuit 5 comprises a voltage comparator with two inputs (61 and 42) and two outputs (51, 42) for blocking the MOS 2 by applying a blocking potential between two of these electrodes (22, 23) .
- the above functions of the link circuit 5 can be performed in various ways and that the power relay controlled can be other than the MOS described here.
- the concept of the invention could be implemented by integrating the circuit 5 into the control circuit 12.
- the circuit 5 could for example serve to reference the ground connection (61) of the circuit 12 to the pseudo-mass (42), that is to say that the circuit 5 would not replace the circuit 12 but that it would ensure the correct functioning of the latter, in the rest state, even in the absence real mass (61).
- the action of circuit 5, for blocking the MOS 2 would thus take place through circuit 12.
- Separate control of circuit 5 on a specific electrode for blocking the electronic relay is also possible.
- loopback between the two terminals of the battery, produced by the circuit 5, is independent of any notion of earthing of one or the other terminal of the latter.
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Abstract
Description
Un moteur diesel nécessite, avant de démarrer, qu'on lui applique un certain préchauffage.Before starting a diesel engine, it needs to be preheated.
Ce préchauffage est effectué par des bougies spécifiques qui sont commandées par un circuit alimenté par la batterie du véhicule. Le circuit de commande a une fonction de temporisateur, pour déterminer la durée d'application du courant de préchauffage, et une fonction de commutateur de puissance, pour assurer la commutation du courant intense traversant les bougies, qui présentent une résistance de faible valeur.This preheating is carried out by specific spark plugs which are controlled by a circuit supplied by the vehicle battery. The control circuit has a timer function, to determine the duration of application of the preheating current, and a power switch function, to ensure the switching of the intense current passing through the spark plugs, which have a resistance of low value.
Le circuit de commande fait appel au calculateur (microprocesseur) de gestion du moteur, qui est relié, par un premier connecteur amovible de puissance, aux bougies et, par un second connecteur amovible pour courants faibles, au faisceau de câblage du véhicule.The control circuit uses the engine management computer (microprocessor), which is connected, by a first removable power connector, to the spark plugs and, by a second removable connector for low currents, to the vehicle wiring harness.
Pour réduire la taille du circuit de commande, la tendance actuelle consiste à utiliser, comme commutateurs de puissance, des relais statiques, ou électroniques, à la place de relais électromécaniques. En pratique, un relais statique comporte un transistor MOS de puissance, qui présente une chute de tension très faible et transfère ainsi toute la tension batterie sur un groupe de bougies.To reduce the size of the control circuit, the current trend is to use, as power switches, solid state relays, or electronic relays, instead of electromechanical relays. In practice, a static relay includes a power MOS transistor, which has a very low voltage drop and thus transfers all the battery voltage to a group of spark plugs.
Il est alors apparu le problème suivant, lors d'opérations d'entretien chez les garagistes.The following problem then appeared, during maintenance operations at garage owners.
Comme l'ordre relatif de connexion des deux connecteurs d'un microprocesseur n'est pas mécaniquement imposé, il peut se produire que les bougies soient connectées au microprocesseur alors que celui-ci n'est pas en état de fonctionner correctement.As the relative order of connection of the two connectors of a microprocessor is not mechanically imposed, it can happen that the spark plugs are connected to the microprocessor when the latter is not in a state to function correctly.
Plus précisément, le connecteur de puissance présente trois bornes, à savoir une borne d'alimentation, reliée directement à la borne positive de la batterie, et deux bornes de sortie pour alimenter deux groupes de bougies reliées à la masse.More specifically, the power connector has three terminals, namely a supply terminal, connected directly to the positive terminal of the battery, and two output terminals for supplying two groups of spark plugs connected to ground.
Le microprocesseur est alimenté en tension batterie par le deuxième connecteur, pour courants faibles. De ce fait, quand ce dernier est déconnecté, le microprocesseur est en principe hors tension. Cela n'est cependant pas le cas, car l'interrupteur MOS laisse passer des courants de fuite, provenant de la borne positive de la batterie.The microprocessor is supplied with battery voltage by the second connector, for low currents. Therefore, when the latter is disconnected, the microprocessor is in principle de-energized. This is not the case, however, because the MOS switch lets leakage currents from the positive terminal of the battery pass.
Comme la masse, normalement fournie à travers le deuxième connecteur, est alors flottante, l'effet des courants parasites ne-peut pas être neutralisé, si bien que ceux-ci provoquent l'accumulation de charges sur l'électrode de commande de l'interrupteur MOS et entraînent sa conduction partielle. Cependant, cette commande parasite n'est que partielle et le transistor MOS n'est alors pas totalement conducteur et offre une résistance de conduction. Il est de ce fait incapable de transférer aux bougies qu'il alimente la totalité de la tension batterie et, de ce fait, absorbe une partie de la puissance électrique qui devrait être appliquée aux bougies. N'étant pas dimensionné à cet effet, il est détruit.As the mass, normally supplied through the second connector, is then floating, the effect of the stray currents cannot be neutralized, so that these cause the accumulation of charges on the control electrode of the MOS switch and cause its partial conduction. However, this parasitic control is only partial and the MOS transistor is then not fully conductive and offers a conduction resistance. It is therefore unable to transfer to the spark plugs that it supplies the entire battery voltage and, therefore, absorbs part of the electrical power which should be applied to the spark plugs. Not being dimensioned for this purpose, it is destroyed.
Pour résoudre ce problème, il est exclu d'empêcher le flottement de la masse du circuit de commande en ajoutant une borne de masse au connecteur de puissance, si l'on veut conserver une compatibilité avec le parc en service. Par ailleurs, étant donné les intensités commutées, il est tout autant exclu de contrôler l'alimentation du connecteur de puissance par la clé de contact.To solve this problem, it is impossible to prevent the floating of the control circuit mass by adding a ground terminal to the power connector, if one wishes to maintain compatibility with the fleet in service. In addition, given the switched intensities, it is equally excluded to control the power connector power supply by the ignition key.
De même, imposer aux garagistes un ordre d'intervention sur les deux connecteurs paraît illusoire.Likewise, imposing an intervention order on the two connectors on garage owners seems illusory.
La demanderesse a alors eu l'idée d'utiliser le défaut présenté par le branchement incorrect pour résoudre le problème posé, c'est-à-dire d'utiliser la fausse référence de masse, présentée par les sorties allant aux bougies, comme une vraie référence de masse, de secours, pour un circuit inhibant le MOS interrupteur tant que le circuit de commande n'est pas relié directement à la masse de la batterie par le connecteur pour courants faibles.The Applicant then had the idea of using the defect presented by the incorrect connection to solve the problem posed, that is to say of using the false mass reference, presented by the outputs going to the candles, as a true ground reference, backup, for a circuit inhibiting the MOS switch as long as the control circuit is not directly connected to the battery ground by the connector for low currents.
A cet effet, l'invention concerne un circuit de commande de bougies de préchauffage d'un moteur diesel, comportant un calculateur et au moins un relais électronique contrôlé par le calculateur, caractérisé par le fait qu'il est prévu des moyens pour relier le calculateur à une tension de référence (masse) à travers les bougies.To this end, the invention relates to a circuit for controlling the glow plugs of a diesel engine, comprising a computer and at least one electronic relay controlled by the computer, characterized in that means are provided for connecting the computer to a reference voltage (ground) through the spark plugs.
Ainsi, et paradoxalement, ce sont les bougies qui contrôlent le circuit de commande lorsque celui-ci a un branchement incorrect, et qui le bloquent en pareil cas, évitant ainsi toute destruction du relais de celui-ci.Thus, and paradoxically, it is the spark plugs which control the control circuit when it has an incorrect connection, and which block it in such a case, thus avoiding any destruction of the relay thereof.
L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description suivante d'une forme de réalisation préférée du circuit de commande de l'invention, en référence à la figure unique du dessin annexé qui le représente.The invention will be better understood with the aid of the following description of a preferred embodiment of the control circuit of the invention, with reference to the single figure of the appended drawing which represents it.
Le circuit de commande délimité par un trait d'axe sur la figure, est porté par une carte de circuit imprimé et est logé, dans un boîtier non représenté, à proximité du moteur diesel d'une voiture. Il comporte un calculateur 1 contrôlant un relais électronique 2 constitué ici d'un transistor MOS de puissance.The control circuit delimited by an axis line in the figure, is carried by a printed circuit board and is housed, in a housing not shown, near the diesel engine of a car. It includes a computer 1 controlling an electronic relay 2 here consisting of a power MOS transistor.
Un connecteur amovible 3 relie en entrée le calculateur 1 à une lame 33 d'un relais commandé par la clé de contact de la voiture et à un capteur de régime moteur 32. Le connecteur 3 relie le calculateur 1 à la masse.A removable connector 3 connects, at the input, the computer 1 to a blade 33 of a relay controlled by the ignition key of the car and to an
Un connecteur amovible 4, de puissance, relie respectivement, par des bornes d'entrée et de sortie de courant 41 et 42, le drain 21 et la source 23 du MOS 2 à la borne fournissant la tension + Vb de la batterie 30, et à une électrode d'une bougie 31 de préchauffage du moteur diesel, bougie reliée par ailleurs à la masse de la batterie 30. Le calculateur 1 est ainsi relié à la bougie 31 à travers le MOS 2 et le connecteur 4. Pour la clarté de l'exposé, il n'est représenté qu'une bougie et un seul relais 2 associé.A removable connector 4, of power, connects respectively, by current input and
Le calculateur 1 comporte un microprocesseur 11 commandant la grille 22 du MOS 2 à travers un circuit de commande 12, afin d'appliquer à la bougie 31 un chauffage de durée déterminée en réponse à l'actionnement de la clef de contact ou le démarrage du moteur.The computer 1 comprises a
Un circuit de liaison 5, représenté entouré d'un cadre en pointillés, relie la grille 22 du MOS 2 à la borne 42 alimentant la bougie 31. Plus précisément, le drain 51 d'un transistor MOS 50 est relié à la grille 22, normalement commandée par la sortie du circuit 12, tandis que la source 53 du MOS 50 est reliée à la borne de sortie 42 à travers une diode série 54 fixant un seuil de commande.A
Un pont diviseur constitué de deux résistances 55-56 relie la borne 41, d'alimentation du MOS 2 en + Vb, à une liaison 61 de masse du calculateur 1, interne à la carte, polarisée, comme indiqué, par la borne de masse de la batterie 30 à travers le connecteur 3. Le point milieu du pont 55-56 est relié à la grille 52 du transistor 50 ainsi qu'à une extrémité d'un condensateur 57 d'intégration, relié, par son extrémité opposée, à la source 53, à travers la diode 54, et à la borne de sortie 42.A divider bridge consisting of two resistors 55-56 connects
Le fonctionnement du circuit de commande va maintenant être expliqué.The operation of the control circuit will now be explained.
Le concept de l'invention est d'utiliser le potentiel au niveau de la sortie 42 alimentant la bougie 31 comme référence de potentiel bas, à la place de la masse (61) lorsqu'elle n'est pas fournie à la carte, afin de bloquer le MOS 2.The concept of the invention is to use the potential at the
On peut ainsi substituer, pour commander le MOS 2 commutateur de puissance, le circuit de liaison 5 au calculateur 1 lorsque le connecteur 3 est déconnecté et donc que la liaison de masse 61 est flottante. En pareil cas, le connecteur 4 étant en place, la tension +Vb de la borne d'alimentation 41 entraîne le passage de courants de fuite par le drain 21 jusqu'à la grille 22 qui, n'étant pas polarisée par le circuit de commande 12, se charge et tend à débloquer le MOS 2.It is thus possible to substitute, for controlling the MOS 2 power switch, the
Le circuit de liaison 5 se substitue au circuit 12 pour écouler vers la masse les charges parasites accumulées sur la grille 22, cet écoulement s'effectuant par le drain 51 et la source 53 du MOS 50, la diode 54, la borne 42 et la bougie 31. Cette dernière, de faible résistance et parcouru par un courant faible, ramène ainsi, sur la borne 42 une pseudo-masse.The
La liaison du circuit 5 avec la borne 42 de sortie de courant a une double fonction. D'une part, comme cela vient d'être expliqué, elle sert à écouler les charges parasites. D'autre part, elle peut être considérée comme une entrée d'information, puisqu'elle fournit une référence de tension qui est comparée à la tension de la liaison interne de masse 61. Tant que cette dernière est isolée de la masse de la batterie 30, par le connecteur 3 ouvert, le pont diviseur 55-56 n'a pas de référence de masse si bien que son point milieu présente un potentiel élevé qui entraîne la conduction du MOS 50. Celui-ci applique une résistance faible entre la grille 22 et la source 23 ce qui ramène vers la masse de la bougie 31 le potentiel de la grille 22, en bloquant nettement le MOS 2.The connection of the
Par contre, lorsque la liaison interne de masse 61 est correctement polarisée à la masse de la batterie 30 à travers le connecteur 3, le potentiel au point milieu 52 passe en dessous du seuil de conduction du MOS 50. La diode 54 sert à régler ce seuil à un niveau suffisamment haut pour compenser une éventuelle différence de potentiel conduite par le cablage et pouvant apparaître entre 61 et 31 et pour que la valeur de la résistance 56 ne soit pas trop faible devant celle de la résistance 55. Ainsi, on évite que le condensateur 57 du circuit intégrateur RC : 55-56/57 n'ait une valeur trop élevée pour obtenir une constante de temps déterminée servant à filtrer les commutations lors des connexions/déconnection du Connecteur 3 ou lors des activations/désactivations de commandes gérées par le calculateur 1.On the other hand, when the
En bref, le circuit de liaison 5 comporte un comparateur de tension à deux entrées (61 et 42) et deux sorties (51, 42) pour bloquer le MOS 2 en appliquant un potentiel de blocage entre deux de ces électrodes (22, 23).In short, the
On comprendra que les fonctions, ci-dessus du circuit de liaison 5 peuvent être réalisées de diverses façons et que le relais de puissance commandé peut être autre que le MOS ici décrit. En particulier, le concept de l'invention pourraît être mis en oeuvre en intégrant le circuit 5 dans le circuit de commande 12. Dans ce cas, le circuit 5 pourrait par exemple servir à référencer la liaison de masse (61) du circuit 12 à la pseudo-masse (42), c'est-à-dire que le circuit 5 ne se substituerait pas au circuit 12 mais qu'il assurerait le fonctionnement correct de celui-ci, à l'état repos, même en l'absence de la vraie masse (61). L'action du circuit 5, de blocage du MOS 2, aurait ainsi lieu à travers le circuit 12. Une commande séparée du circuit 5 sur une électrode spécifique de blocage du relais éléctronique est tout aussi envisageable. De même, on comprendra que la pseudo-référence de masse 42 assure le fonctionnement du circuit 5, mais que l'action de blocage de celui-ci sur le relais électronique consiste à assurer le maintien d'un potentiel de blocage sur une électrode de celui-ci, sans que ce potentiel doive obligatoirement être celui de la pseudo-masse.It will be understood that the above functions of the
On notera que le rebouclage entre les deux bornes de la batterie, réalisé par le circuit 5, est indépendant de toute notion de mise à la masse de l'une ou l'autre borne de celle-ci.It will be noted that the loopback between the two terminals of the battery, produced by the
Claims (6)
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