JP2008157614A - 内燃機関のグロープラグ温度の制御方法、コンピュータプログラム、記録媒体および内燃機関のグロープラグ温度の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】内燃機関のグロープラグ温度の制御方法を改善する。
【解決手段】第１の制御回路（１１）によりグロープラグに対する抵抗目標値（Ｒ_ｓｏｌｌ）を形成し、該抵抗目標値（Ｒ_ｓｏｌｌ）とグロープラグの抵抗実際値（Ｒ_{ａｋｔｕｅｌｌ}）とを比較し、比較の結果に依存して第２の制御回路（１２）により抵抗実際値（Ｒ_{ａｋｔｕｅｌｌ}）を抵抗目標値（Ｒ_ｓｏｌｌ）へ向かって制御する。
【選択図】図１

Description

本発明は請求項１の上位概念記載の内燃機関のグロープラグ温度の制御方法に関する。また本発明は相応のコンピュータプログラム、記録媒体および制御装置にも関する。

欧州特許第３１５０３４明細書から、２つの制御回路を有する内燃機関のグロープラグ温度の制御方法が公知である。ここでは、第１の制御回路はグロープラグの表面温度を設定目標値へ向かって制御するように構成されている。第２の制御回路はグロー巻線の巻線温度を制御するように構成されている。第１の制御回路は第２の制御回路の上位に位置し、第２の制御回路の目標値は最大巻線温度へ制限される。グロープラグの表面温度の実際値および巻線温度の実際値は、測定により、または、グロープラグのモデルを用いた計算により、求められなければならない。
欧州特許第３１５０３４号明細書

本発明の課題は冒頭に言及した形式の内燃機関のグロープラグ温度の制御方法を改善することである。

この課題は、請求項１の特徴部分に記載された、第１の制御回路によりグロープラグに対する抵抗目標値を形成し、該抵抗目標値とグロープラグの抵抗実際値とを比較し、比較の結果に依存して第２の制御回路により抵抗実際値を抵抗目標値へ向かって制御する内燃機関のグロープラグ温度の制御方法により解決される。課題はまた、請求項１０記載のコンピュータプログラム、請求項１１記載の記録媒体、および、請求項１２記載の制御装置によっても解決される。本発明の有利な実施形態は従属請求項に示されている。

本発明の利点は、第２の制御回路によってグロープラグの抵抗が制御されるということである。当該の抵抗はグロープラグの測定可能なパラメータであり、第２の制御回路はグロープラグによって生じる温度ではなくグロープラグの所定のパラメータに関連する。これにより特に第１の制御回路によって設定される抵抗目標値を相応の上方限界値および／または下方限界値へ制限することができる。これらの限界値によりグロープラグは破壊から有効に保護される。本発明によれば、グロープラグが誤った温度目標値で駆動されたとしても設定された抵抗限界値は超過されず、グロープラグは損なわれない。

本発明の別の利点は、抵抗を制御する際にグロープラグの抵抗実際値が求められるということである。抵抗実際値から時間に関してグロープラグの抵抗値グラジエントが求められる。当該の抵抗値グラジエントから特にグロープラグの経時劣化状態が識別される。こうして、経時劣化に起因するグロープラグのパラメータのドリフトに対し、抵抗値グラジエントに依存した本発明の相応の制御による対抗措置を導入することができる。

本発明のさらなる利点は、グロープラグの抵抗実際値を求めることによりグロープラグのタイプが自動検出されるということである。これにより、識別されたタイプのグロープラグのパラメータが自動的にグロープラグに割り当てられ、本発明の制御装置は当該のパラメータによって駆動される。

本発明のさらなる利点は、同一のタイプのグロープラグが固有の抵抗値を有するということである。製造誤差に基づいて同じタイプのグロープラグであってもそれぞれの固有抵抗は僅かずつ変動している。制御の際にグロープラグの抵抗実際値が求められるので、新たなグロープラグにおいて固有抵抗からの偏差を求めることができる。この偏差は相応の補正係数を用いて補償することができる。

本発明のその他の特徴、態様および利点を、図示の実施例に則して以下に説明する。説明ないしは図示されている全ての特徴は、単独でまたは任意に組み合わせて、明細書または特許請求の範囲または図のいずれに示されているかにかかわらず、本発明の対象となる。

図１には温度制御回路１１，抵抗制御回路１２，グロープラグ１３およびグロープラグのモデリング回路１４から成る制御装置１０が示されている。制御装置１０はグロープラグ１３の温度を閉ループ制御するために設けられている。グロープラグ１３は内燃機関、特に自己点火式内燃機関の駆動に用いられる。

欧州特許第３１５０３４号明細書によれば、グロープラグ１３は駆動により巻線温度Ｔ_{ｇｌｕｅｈ}へ加熱されるグロー巻線を有する。当該の欧州特許第３１５０３４号明細書によれば、グロープラグ１３はさらに、駆動により所定の表面温度へ加熱される表面を有する。

駆動の際にはグロープラグ１３には所定の電圧が印加される。当該の電圧は抵抗制御回路１２によって形成される制御電圧Ｕ_ｅｆｆから得られる。グロープラグ１３に印加される電圧からグロープラグ１３を介して流れる電流が発生する。この電流は直接または間接に測定され、測定電流値Ｉ_ｍｅｓｓとしてモデリング回路１４へ供給される。つまりグロープラグの巻線温度Ｔ_{ｇｌｕｅｈ}は測定もモデリングもされない。

前述したように、電流値Ｉ_ｍｅｓｓはモデリング回路１４へ供給される。モデリング回路１４にはさらにグロープラグ１３のパラメータおよび／または内燃機関の他の駆動パラメータが供給される。入力された各パラメータに依存して、モデリング回路１４はグロープラグ１３の表面温度に相応する値を求める。この値は表面温度モデル値Ｔ_{Ｍｏｄｅｌｌ}として用いられる。

制御装置１０に対する目標値として温度目標値Ｔ_ｓｏｌｌが設定される。当該の温度目標値Ｔ_ｓｏｌｌはグロープラグ１３の表面温度に関連している。この温度目標値Ｔ_ｓｏｌｌは表面温度モデル値Ｔ_{Ｍｏｄｅｌｌ}と比較される。比較により得られた差が温度制御回路１１へ供給される。

温度制御回路１１は前述した差からグロープラグ１３に対する抵抗目標値Ｒ_ｓｏｌｌを求める。このために、温度制御回路１１は比例制御回路、積分制御回路および／または差分制御回路として構成される。また温度制御回路１１は、付加的に内燃機関回転数および／または内燃機関にかかる負荷に依存して抵抗目標値Ｒ_ｓｏｌｌを制御する特性マップを含む。温度制御回路１１によって求められた抵抗目標値Ｒ_ｓｏｌｌは抵抗の上方限界値および／または下方限界値へ制限され、これにより特にグロープラグ１３のグロー巻線のオーバーヒートが回避される。

グロープラグ１３の抵抗目標値Ｒ_ｓｏｌｌと抵抗実際値Ｒ_{ａｋｕｅｌｌ}とが比較される。抵抗実際値Ｒ_{ａｋｕｅｌｌ}の求めかたについては後述する。比較の結果としての前述の２つの抵抗値の差が抵抗制御回路１２へ供給される。

抵抗制御回路１２は前述の差からグロープラグの印加電圧に相応する電圧Ｕ_ｅｆｆを求める。このために、抵抗制御回路１２は比例制御回路、積分制御回路および／または差分制御回路として構成される。また抵抗制御回路１２は、付加的に内燃機関回転数および／または内燃機関にかかる負荷に依存して電圧Ｕ_ｅｆｆを制御する特性マップを含む。抵抗制御回路１１で求められた電圧Ｕ_ｅｆｆは電圧の上方限界値および／または下方限界値まで制限される。

抵抗制御回路１２の出力側にはグロープラグ１３の印加電圧となる電圧Ｕ_ｅｆｆが送出される。前述したように、グロープラグ１３を通って流れる電流が測定電流値Ｉ_ｍｅｓｓとして測定される。ここで電圧値Ｕ_ｅｆｆは測定電流値Ｉ_ｍｅｓｓによって除算される。除算により前述した抵抗実際値Ｒ_{ａｋｔｕｅｌｌ}が得られる。

グロープラグ１３が例えば内燃機関の始動フェーズにおいてスイッチオンされると、グロープラグ１３に対して所望の温度目標値Ｔ_ｓｏｌｌが設定される。このとき表面温度モデル値Ｔ_{Ｍｏｄｅｌｌ}はまだ小さい。温度目標値Ｔ_ｓｏｌｌと表面温度モデル値Ｔ_{Ｍｏｄｅｌｌ}との差は、グロープラグ１３が迅速に加熱されるように温度制御回路１１が抵抗目標値Ｒ_ｓｏｌｌを形成することによって大きくなる。

グロープラグ１３のスイッチオンの直後、グロープラグ１３を通る電流はほぼゼロである。このため抵抗実際値Ｒ_{ａｋｔｕｅｌｌ}はきわめて大きくなる。抵抗目標値Ｒ_ｓｏｌｌと抵抗実際値Ｒ_{ａｋｔｕｅｌｌ}との差も、前述の場合と同様に、グロープラグが迅速に加熱されるように抵抗制御回路１２が電圧Ｕ_ｅｆｆを形成することによって大きくなる。

グロープラグ１３を通る電流が大きくなると、抵抗実際値Ｒ_{ａｋｔｕｅｌｌ}が小さくなり、抵抗目標値Ｒ_ｓｏｌｌと抵抗実際値との差も同様に小さくなる。このようにすると抵抗実際値Ｒ_{ａｋｔｕｅｌｌ}は抵抗目標値Ｒ_ｓｏｌｌに近似する。

グロープラグを通る電流は表面温度モデル値Ｔ_{Ｍｏｄｅｌｌ}を上昇させる。表面温度モデル値Ｔ_{Ｍｏｄｅｌｌ}が温度目標値Ｔ_ｓｏｌｌに達すると、表面温度モデル値Ｔ_{Ｍｏｄｅｌｌ}が所望の温度目標値Ｔ_ｓｏｌｌに近似するように、温度制御回路１１が出力すべき抵抗目標値Ｒ_ｓｏｌｌを低減する。

定常状態では、表面温度モデル値Ｔ_{Ｍｏｄｅｌｌ}はほぼ温度目標値Ｔ_ｓｏｌｌに相応し、抵抗実際値Ｒ_{ａｋｔｕｅｌｌ}はほぼ抵抗目標値Ｒ_ｓｏｌｌに相応する。温度制御回路１１の入力側に印加される値と抵抗制御回路１２の入力側に印加される値との差はほぼゼロである。全体として制御装置１０によってグロープラグ１３の表面温度が設定された温度目標値Ｔ_ｓｏｌlへ閉ループ制御される。

温度制御回路１１に関して、有利には、グロー巻線からグロープラグの表面までの熱区間は製造誤差または経時劣化に起因するパラメータ変動に僅かしか依存しない。また有利には、グロー巻線のみが所定の温度特性を有し、グロー巻線に通じる線路は温度にはほとんど依存しない。

前述した基準が充分に満足されない場合、グロープラグのモデリング回路１４を経時劣化モデルにより補充することができる。この場合、グロープラグの白熱フェーズがカウントされ、カウント値に依存してモデリング回路１４が制御される。また、グロープラグの冷却モデルおよび／または燃焼室で行われた燃焼がグロープラグに与える影響を考慮したモデルによってモデリング回路１４を補充してもよい。

制御装置１０は前述した通り唯一のグロープラグの制御のために構成されている。これに代えて、制御装置１０が複数のグロープラグの温度を閉ループ制御するように構成してもよい。

基本的には制御装置１０の全体をアナログ回路として構成することができる。ただし有利には、制御装置は記録媒体の配属されたコンピュータであり、特にはフラッシュメモリの配属されたマイクロプロセッサである。前述したグロープラグ温度の制御方法のステップをコンピュータまたは制御装置に実行させるコンピュータプログラムを記録媒体に格納したものも本発明の対象である。アナログ制御装置またはディジタル制御装置は、内燃機関の駆動パラメータを調整または制御する制御装置の要素であってもよい。

本発明の内燃機関のグロープラグ温度の制御方法の実施例のブロック図である。

符号の説明

１０ 制御装置、 １１ 温度制御回路、 １２ 抵抗制御回路、 １３ グロープラグ、 １４ モデリング回路、 Ｔ_ｓｏｌｌ 温度目標値、 Ｒ_ｓｏｌｌ 抵抗目標値、 Ｒ_{ａｋｔｕｅｌｌ} 抵抗実際値、 Ｕ_ｅｆｆ 電圧値、 Ｔ_{ｇｌｕｅｈ} グロープラグの巻線温度、 Ｉ_ｍｅｓｓ 測定電流値、 Ｔ_{Ｍｏｄｅｌｌ} 温度モデル値

Claims (12)

1. グロープラグ（１３）の表面温度に相応する温度（Ｔ_{Ｍｏｄｅｌｌ}）と温度目標値（Ｔ_ｓｏｌｌ）とを比較し、比較の結果に依存して第１の制御回路（１１）によりグロープラグ（１３）の表面温度に相応する温度（Ｔ_{Ｍｏｄｅｌｌ}）を温度目標値（Ｔ_ｓｏｌｌ）へ向かって制御する、
   内燃機関のグロープラグ温度の制御方法において、
   第１の制御回路（１１）によりグロープラグに対する抵抗目標値（Ｒ_ｓｏｌｌ）を形成し、該抵抗目標値（Ｒ_ｓｏｌｌ）とグロープラグの抵抗実際値（Ｒ_{ａｋｔｕｅｌｌ}）とを比較し、比較の結果に依存して第２の制御回路（１２）により抵抗実際値（Ｒ_{ａｋｔｕｅｌｌ}）を抵抗目標値（Ｒ_ｓｏｌｌ）へ向かって制御する
   ことを特徴とする内燃機関のグロープラグ温度の制御方法。
2. 第２の制御回路（１２）によりグロープラグ（１３）の印加電圧に相応する電圧値（Ｕ_ｅｆｆ）を形成する、請求項１記載の方法。
3. グロープラグを通る電流に相応する電流値（Ｉ_ｍｅｓｓ）を求め、該電流値（Ｉ_ｍｅｓｓ）によってグロープラグの印加電圧に相応する電圧値（Ｕ_ｅｆｆ）を除算することにより抵抗実際値（Ｒ_{ａｋｔｕｅｌｌ}）を求める、請求項２記載の方法。
4. グロープラグの表面温度に相応する温度（Ｔ_{Ｍｏｄｅｌｌ}）をモデリング回路（１４）によりグロープラグを通る電流に相応する電流値（Ｉ_ｍｅｓｓ）から求める、請求項３記載の方法。
5. グロープラグの表面温度に相応する温度（Ｔ_{Ｍｏｄｅｌｌ}）をグロープラグのパラメータおよび／または内燃機関のその他の駆動パラメータに依存して求める、請求項３または４記載の方法。
6. グロープラグを通る電流に相応する電流値（Ｉ_ｍｅｓｓ）を直接または間接に測定する、請求項１から５までのいずれか１項記載の方法。
7. 第１の制御回路（１１）により形成された抵抗目標値（Ｒ_ｓｏｌｌ）を抵抗の上方限界値および／または下方限界値へ制限する、請求項１から６までのいずれか１項記載の方法。
8. 第２の制御回路（１２）により形成された電圧（Ｕ_ｅｆｆ）を電圧の上方限界値および／または下方限界値へ制限する、請求項１から７までのいずれか１項記載の方法。
9. 第１の制御回路（１１）および／または第２の制御回路（１２）を内燃機関回転数および／または内燃機関にかかる負荷に依存して制御する、請求項１から８までのいずれか１項記載の方法。
10. コンピュータに、第１の制御回路（１１）を介してグロープラグに対する抵抗目標値（Ｒ_ｓｏｌｌ）を形成して該抵抗目標値（Ｒ_ｓｏｌｌ）と抵抗実際値（_{Ｒａｋｔｕｅｌｌ}）とを比較するステップ、および、第２の制御回路（１２）を介して抵抗実際値（Ｒ_{ａｋｔｕｅｌｌ}）を抵抗目標値（Ｒ_ｓｏｌｌ）へ向かって制御するステップを実行させるためのコンピュータプログラム。
11. コンピュータに、第１の制御回路（１１）を介してグロープラグに対する抵抗目標値（Ｒ_ｓｏｌｌ）を形成して該抵抗目標値（Ｒ_ｓｏｌｌ）と抵抗実際値（Ｒ_{ａｋｔｕｅｌｌ}）とを比較するステップ、および、第２の制御回路（１２）を介して抵抗実際値（Ｒ_{ａｋｔｕｅｌｌ}）を抵抗目標値（Ｒ_ｓｏｌｌ）へ向かって制御するステップを実行させるためのコンピュータプログラムを記録した記録媒体。
12. グロープラグ（１３）の表面温度に相応する温度（Ｔ_{Ｍｏｄｅｌｌ}）と温度目標値（Ｔ_ｓｏｌｌ）とが比較され、比較の結果に依存して第１の制御回路（１１）によりグロープラグ（１３）の表面温度に相応する温度（Ｔ_{Ｍｏｄｅｌｌ}）が温度目標値（Ｔ_ｓｏｌｌ）へ向かって制御される、
    内燃機関のグロープラグ温度の制御装置において、
    第１の制御回路（１１）によりグロープラグに対する抵抗目標値（Ｒ_ｓｏｌｌ）が形成され、該抵抗目標値（Ｒ_ｓｏｌｌ）と抵抗実際値（Ｒ_{ａｋｔｕｅｌｌ}）とが比較され、比較の結果に依存して第２の制御回路（１２）により抵抗実際値（Ｒ_{ａｋｔｕｅｌｌ}）が抵抗目標値（Ｒ_ｓｏｌｌ）へ向かって制御される
    ことを特徴とする内燃機関のグロープラグ温度の制御装置。

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