JP2008232094A - Control device for glow plug - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、気筒内に発生する筒内圧を検出する筒内圧センサを一体に有するグロープラグの制御装置に関する。 The present invention relates to a control device for a glow plug that integrally includes an in-cylinder pressure sensor that detects an in-cylinder pressure generated in a cylinder.
従来のこの種のグロープラグの制御装置として、例えば特許文献1に開示されたものが知られている。このグロープラグは、発熱体を有するプラグ本体と、プラグ本体に一体に取り付けられた筒内圧センサを備えている。筒内圧センサは、気筒内に発生した筒内圧を表す検出信号をコネクタに出力する。コネクタには、チャージアンプや増幅回路などで構成されたICチップが内蔵されており、筒内圧センサからの検出信号は、ICチップに出力され、各種の回路で所定の演算処理が施された後、信号線を介してECUに出力される。
As a conventional control device for this type of glow plug, for example, a device disclosed in
発熱体は、コネクティングバーを介して電源に接続されており、電源から電力が供給されることによって発熱し、気筒内での着火を補助する。また、特許文献1には開示されていないが、発熱体への電力の供給は、通常、ECUからの制御信号によって制御され、ECUと発熱体の間には、この制御信号をECUから発熱体に送信するための信号線が設けられている。以上のように、従来のグロープラグでは、ECUと筒内圧センサの間で検出信号を送受信するための信号線と、ECUと発熱体の間で制御信号を送受信するための信号線が別個に必要になるため、その分、配線が煩雑になるとともに、製造コストが増大する。同じ理由から、信号線が接続されるECUの端子の数が増える分、端子の設置スペースが拡大する。
The heating element is connected to a power source via a connecting bar, and generates heat when electric power is supplied from the power source to assist ignition in the cylinder. Although not disclosed in
本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、筒内圧センサを一体に有する場合において、発熱体への制御信号の送信と筒内圧の検出信号の送信を、単一の信号線を介して行うことができ、それにより、製造コストを削減することができるグロープラグの制御装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve such a problem. In the case where the in-cylinder pressure sensor is integrally formed, the transmission of the control signal to the heating element and the transmission of the in-cylinder pressure detection signal are performed in a single manner. An object of the present invention is to provide a control device for a glow plug that can be performed via a signal line, thereby reducing the manufacturing cost.
上記の目的を達成するため、請求項1に係る発明は、内燃機関3の気筒3a内を加熱するための発熱体12と、気筒3a内に発生する筒内圧を表す検出信号(実施形態における(以下、本項において同じ)電荷Q)を出力する筒内圧センサ13とを一体に有するグロープラグ10の制御装置であって、発熱体12を制御するための制御信号SCを生成する第1制御ユニット(ECU2)と、生成された制御信号SCに基づいて発熱体12を制御するとともに、筒内圧センサ13から検出信号が入力される第2制御ユニット(GCU20)と、第1制御ユニットと第2制御ユニットに接続された信号線8と、信号線8を介して、第1制御ユニットから第2制御ユニットに制御信号SCを、および第2制御ユニットから第1制御ユニットに検出信号を、燃焼サイクルに応じた互いにずれた所定の送信区間(制御信号送信区間SSCT、電圧信号送信区間SSVT)で送信する送信切替手段(第1CANトランシーバ2a、第1CANコントローラ2b、第2CANトランシーバ21、第2CANコントローラ22)と、を備えることを特徴とする。
In order to achieve the above object, the invention according to
このグロープラグの制御装置によれば、第1制御ユニットと第2制御ユニットに信号線が接続されている。第1制御ユニットは、気筒内を加熱する発熱体を制御するための制御信号を生成し、信号線を介して第2制御ユニットに送信する。この制御信号に基づいて、第2制御ユニットが発熱体を制御する。また、筒内圧センサで検出された、気筒内に発生する筒内圧を表す検出信号は、第2制御ユニットに入力され、さらに、第2制御ユニットから信号線を介して第1制御ユニットに送信される。これらの制御信号および検出信号は、第1制御ユニットと第2制御ユニットの間で、送信切替手段によって、燃焼サイクルに応じた互いにずれた所定の送信区間で送信される。 According to the glow plug control device, the signal line is connected to the first control unit and the second control unit. The first control unit generates a control signal for controlling the heating element that heats the inside of the cylinder, and transmits the control signal to the second control unit via the signal line. Based on this control signal, the second control unit controls the heating element. A detection signal, which is detected by the in-cylinder pressure sensor and represents the in-cylinder pressure generated in the cylinder, is input to the second control unit, and further transmitted from the second control unit to the first control unit via the signal line. The These control signals and detection signals are transmitted between the first control unit and the second control unit by a transmission switching means in a predetermined transmission section shifted from each other according to the combustion cycle.
筒内圧センサは、通常、内燃機関の気筒内において燃焼により発生した筒内圧を検出するために用いられる。また、筒内圧は、燃焼サイクル中、圧縮行程の開始時付近から膨張行程の終了時付近までのクランク角度区間(以下、単に「区間」という)で変化するため、筒内圧の検出が必要な区間は、圧縮行程の開始時から膨張行程の終了時までの区間に限られる。このため、例えばそのような区間を、筒内圧センサの検出信号の送信区間として設定し、その他の区間を、制御信号の送信区間として設定することによって、第1制御ユニットと第2制御ユニットの間で、単一の信号線を介して、必要な筒内圧データを得ながら、制御信号および検出信号の送受信を支障なく行うことが可能になる。それにより、両信号の送信を単一の信号線で行えるので、その配線を容易に行え、製造コストを削減することができる。同じ理由から、第1制御ユニットの端子の数を減らし、端子の設置スペースを縮小することによって、第1制御ユニットの小型化を図ることができる。 The in-cylinder pressure sensor is usually used to detect an in-cylinder pressure generated by combustion in a cylinder of the internal combustion engine. Further, the in-cylinder pressure changes in the crank angle section (hereinafter simply referred to as “section”) from the vicinity of the start of the compression stroke to the end of the expansion stroke during the combustion cycle. Is limited to the section from the start of the compression stroke to the end of the expansion stroke. For this reason, for example, such a section is set as the transmission section of the detection signal of the in-cylinder pressure sensor, and the other sections are set as the transmission section of the control signal, so that the first control unit and the second control unit are set. Thus, it is possible to transmit and receive the control signal and the detection signal without any trouble while obtaining necessary in-cylinder pressure data via a single signal line. As a result, both signals can be transmitted by a single signal line, so that the wiring can be easily performed and the manufacturing cost can be reduced. For the same reason, it is possible to reduce the size of the first control unit by reducing the number of terminals of the first control unit and reducing the installation space of the terminals.
請求項2に係る発明は、請求項1に記載のグロープラグ10の制御装置において、筒内圧センサ13は、筒内圧に応じた量の電荷Qを検出信号として出力する圧電素子を有し、筒内圧センサ13から出力された電荷Qを蓄えるコンデンサ14bを有し、電荷Qの量に応じた信号(電圧信号SV)を第2制御ユニットに出力するチャージアンプ14をさらに備え、第1制御ユニットは、コンデンサ14bに蓄えられた電荷を放電する放電タイミングを設定するとともに、設定された放電タイミング情報を含むリセット信号SRを生成し、信号線8を介して第2制御ユニットに送信し、第2制御ユニットは、リセット信号SRに含まれた放電タイミング情報に基づいて、電荷の放電を制御し、送信切替手段は、信号線8を介して、第1制御ユニットと第2制御ユニットの間で、制御信号SC、検出信号およびリセット信号SRを、燃焼サイクルに応じた互いにずれた所定の送信区間(制御信号送信区間SSCT、電圧信号送信区間SSVT、リセット信号送信区間SSRT)で送信することを特徴とする。
According to a second aspect of the present invention, in the control device for the
この構成によれば、筒内圧センサは、圧電素子を有し、この圧電素子に発生した筒内圧に応じた量の電荷は、検出信号として出力され、チャージアンプのコンデンサに蓄えられる。チャージアンプは、蓄えられた電荷の量に応じた信号を第2制御ユニットに出力し、この信号は、第2制御ユニットから第1制御ユニットに送信される。また、第1制御ユニットは、コンデンサに蓄えられた電荷を放電するタイミングを設定するとともに、設定した放電タイミング情報を含むリセット信号を生成し、信号線を介して第2制御ユニットに送信する。第2制御ユニットは、リセット信号に含まれた放電タイミング情報に基づいて、コンデンサに蓄えられた電荷の放電を制御する。この放電は、圧電素子が焦電性を有することで、筒内圧センサの検出信号が実際の筒内圧に対してドリフトすることによる筒内圧の検出精度の低下を回避するために行われるものである。 According to this configuration, the in-cylinder pressure sensor has the piezoelectric element, and an amount of electric charge corresponding to the in-cylinder pressure generated in the piezoelectric element is output as the detection signal and stored in the capacitor of the charge amplifier. The charge amplifier outputs a signal corresponding to the amount of stored charge to the second control unit, and this signal is transmitted from the second control unit to the first control unit. The first control unit sets a timing for discharging the charge stored in the capacitor, generates a reset signal including the set discharge timing information, and transmits the reset signal to the second control unit via the signal line. The second control unit controls the discharge of the electric charge stored in the capacitor based on the discharge timing information included in the reset signal. This discharge is performed to avoid a decrease in the detection accuracy of the in-cylinder pressure due to the detection signal of the in-cylinder pressure sensor drifting with respect to the actual in-cylinder pressure because the piezoelectric element has pyroelectricity. .
本発明によれば、放電タイミング情報を含むリセット信号についても、前述した制御信号および検出信号とともに、燃焼サイクルに応じた互いにずれた所定の送信区間で送信される。このため、例えばリセット信号の送信区間を、制御信号の送信区間内の所定の区間に設定することによって、第1制御ユニットと第2制御ユニットの間で、制御信号および検出信号に加えてリセット信号を、単一の信号線によって送信することができる。 According to the present invention, the reset signal including the discharge timing information is also transmitted in a predetermined transmission section shifted from each other according to the combustion cycle together with the control signal and the detection signal described above. For this reason, for example, by setting the transmission interval of the reset signal to a predetermined interval within the transmission interval of the control signal, the reset signal is added between the first control unit and the second control unit in addition to the control signal and the detection signal. Can be transmitted by a single signal line.
請求項3に係る発明は、請求項2に記載のグロープラグ10の制御装置において、内燃機関3の運転状態(エンジン回転数NE)を検出する運転状態検出手段(クランク角センサ31)をさらに備え、第1制御ユニットは、検出された内燃機関3の運転状態に応じて、コンデンサ14bの放電タイミングを設定することを特徴とする。
According to a third aspect of the present invention, in the control device for the
燃焼サイクル間の時間間隔は、内燃機関の運転状態に応じて異なる。本発明によれば、内燃機関の運転状態に応じて、コンデンサの放電タイミングを設定するので、燃焼サイクル間の時間間隔の変化に応じた適切なタイミングで電荷を放電できる。その結果、筒内圧センサの検出信号のドリフトを適切に回避でき、筒内圧の検出精度を高めることができる。 The time interval between combustion cycles varies depending on the operating state of the internal combustion engine. According to the present invention, since the discharge timing of the capacitor is set according to the operating state of the internal combustion engine, the electric charge can be discharged at an appropriate timing according to the change in the time interval between the combustion cycles. As a result, drift of the detection signal of the in-cylinder pressure sensor can be appropriately avoided, and the detection accuracy of the in-cylinder pressure can be increased.
請求項4に係る発明は、請求項2または3に記載のグロープラグ10の制御装置において、検出信号に応じて、第2制御ユニットの故障を判定する故障判定手段(故障判定回路24、図7のステップ6〜8)をさらに備えることを特徴とする。
According to a fourth aspect of the present invention, in the control device for the
この構成によれば、筒内圧センサからの検出信号に応じて、第2制御ユニットの故障を判定する。圧電素子は、焦電性を有するため、発熱体を制御する第2制御ユニットに故障が発生したために、例えば発熱体が常に発熱しているような場合には、圧電素子が加熱されることで、筒内圧センサの検出信号は電荷の放電直後から大きく変化(ドリフト)する。したがって、筒内圧センサの検出信号に応じて、第2制御ユニットの故障を適切に判定できる。 According to this configuration, the failure of the second control unit is determined according to the detection signal from the in-cylinder pressure sensor. Since the piezoelectric element has pyroelectricity, a failure has occurred in the second control unit that controls the heating element. For example, when the heating element is always generating heat, the piezoelectric element is heated. The detection signal of the in-cylinder pressure sensor greatly changes (drifts) immediately after the electric charge is discharged. Therefore, the failure of the second control unit can be appropriately determined according to the detection signal of the in-cylinder pressure sensor.
請求項5に係る発明は、請求項1ないし4のいずれかに記載のグロープラグ10の制御装置において、第2制御ユニットは、グロープラグ10に内蔵されていることを特徴とする。
According to a fifth aspect of the present invention, in the
この構成によれば、第2制御ユニットがグロープラグに内蔵されることによって、グロープラグ周りのスペースを確保できる。また、第2制御ユニットと筒内圧センサとの距離を短くでき、検出信号へのノイズの混入を抑制できる結果、筒内圧の検出精度をさらに高めることができる。 According to this configuration, a space around the glow plug can be secured by incorporating the second control unit in the glow plug. In addition, the distance between the second control unit and the in-cylinder pressure sensor can be shortened, and noise can be prevented from being mixed into the detection signal. As a result, the in-cylinder pressure detection accuracy can be further increased.
以下、図面を参照しながら、本発明の好ましい実施形態を詳細に説明する。図1は、本発明の実施形態による制御装置、およびこれを適用した内燃機関(以下「エンジン」という)3の概略構成を示している。エンジン3は、例えば4つの気筒3a(1つのみ図示)を有する直列4気筒のディーゼルエンジンであり、車両(図示せず)に搭載されている。各気筒3aのピストン3bとシリンダヘッド3cとの間には、燃焼室3eが形成されている。
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 shows a schematic configuration of a control device according to an embodiment of the present invention and an internal combustion engine (hereinafter referred to as “engine”) 3 to which the control device is applied. The
シリンダヘッド3cには、吸気管4および排気管5が接続されるとともに、燃料噴射弁(以下「インジェクタ」という)6およびグロープラグ10が、燃焼室3eに臨むように取り付けられている。インジェクタ6の燃料噴射量および燃料噴射時期は、後述するECU2(第1制御ユニット)によって制御される。
An intake pipe 4 and an
図2および図3に示すように、グロープラグ10は、ケース11、発熱体12、筒内圧センサ13、チャージアンプ14、ケース11の上端部に取り付けられたカプラ15、およびグロープラグ10専用のコントロールユニット(以下「GCU」という)20(第2制御ユニット)を備えている。
2 and 3, the
発熱体12は、例えば電熱線を内蔵したセラミックで構成され、棒状に形成されており、そのほぼ上半部がケース11に収容されている。発熱体12は、電極を介してバッテリ(いずれも図示せず)に接続されており、バッテリから供給される電力によって発熱し、気筒3a内を加熱する。発熱体12への電力の供給タイミングおよび供給時間は、GCU20からの後述する発熱体制御信号SCHによって制御される。
The
筒内圧センサ13は、所定の厚さを有する環状の圧電素子で構成されており、発熱体12に通された状態でケース11に収容されている。圧電素子は一般に、外力が加わると、外力の大きさに応じて分極の大きさが変化する。このため、筒内圧センサ13は、筒内圧に応じた量の電荷Qを発生し、チャージアンプ14に出力する。
The in-
チャージアンプ14は、ケース11に収容されており、図4に示すように、オペアンプ14aと、コンデンサ14bを備えている。オペアンプ14aは、反転入力端子が筒内圧センサ13に、非反転入力端子がアースに接続されている。コンデンサ14bは、オペアンプ14aの反転入力端子と出力端子に並列に接続されている。このような構成により、筒内圧センサ13から出力された電荷Qはコンデンサ14bに蓄電され、この蓄電された電荷量に比例する電圧信号SVが、オペアンプ14aからGCU20の後述する第2CANコントローラ22に出力される。また、コンデンサ14bに蓄電された電荷は、GCU20からの後述する電荷リセット信号SRCに応じて放電される。
The
また、エンジン3の排気管5には、フィルタ7が設けられている。このフィルタ7は、排ガス中の煤などのパティキュレート(以下「PM」という)を捕集することによって、大気中に排出されるPMの量を低減する。また、フィルタ7は、その表面に酸化触媒(図示せず)を担持しており、酸化触媒の酸化反応でフィルタ7の温度が高められることにより、PMが燃焼され、フィルタ7が再生される。このフィルタ7の再生動作は、ECU2によって制御され、燃焼室3eに燃料を付加的に噴射するとともに、発熱体12を発熱させることによって行われる。
A
エンジン3のクランクシャフト3dには、クランク角センサ31が設けられている(図3参照)。クランク角センサ31(運転状態検出手段)は、クランクシャフト3dの回転に伴い、パルス信号であるCRK信号およびTDC信号をECU2に出力する。
A
CRK信号は、所定のクランク角(例えば1°)ごとに出力される。ECU2は、このCRK信号に基づき、エンジン3の回転数(以下「エンジン回転数」という)NEを求める。TDC信号は、ピストン3bが吸気行程開始時のTDC(上死点)付近の所定のクランク角度位置にあることを表す信号である。
The CRK signal is output every predetermined crank angle (for example, 1 °). The
ECU2は、CPU、RAM、ROM(いずれも図示せず)、第1CANトランシーバ2aおよび第1CANコントローラ2bなどを備えている。前述したクランク角センサ31からの検出信号や、各種のセンサ(図示せず)からの検出信号は、CPUに出力される。
The
CPUは、これらの検出信号に応じ、ROMに記憶された制御プログラムなどに従って、燃料噴射制御を含むエンジン制御を実行する。CPUは、エンジン3の始動時またはフィルタ7の再生中には、エンジン回転数NEに応じて、発熱体12への電力の供給タイミングおよび供給時間を設定するとともに、設定したこれらの供給タイミングおよび供給時間の情報を含むパルス信号を制御信号SCとして生成し、第1CANコントローラ2bに出力する。
In accordance with these detection signals, the CPU executes engine control including fuel injection control in accordance with a control program stored in the ROM. The CPU sets the supply timing and supply time of the power to the
また、CPUは、エンジン回転数NEに基づいて、コンデンサ14bの電荷を放電するタイミングを設定するとともに、設定した放電タイミング情報を含むパルス信号をリセット信号SRとして生成し、第1CANコントローラ2bに出力する。
Further, the CPU sets the timing for discharging the electric charge of the
さらに、CPUは、CRK信号およびTDC信号に基づいて、現在のクランク角CAを算出し、第1CANコントローラ2bに出力する。クランク角CAは、TDC信号の発生時に値0にリセットされ、1°ごとに出力されるCRK信号が発生するごとにインクリメントされる。したがって、クランク角CAは、吸気行程開始時のTDC位置で0°、圧縮行程開始時のBDC位置で180°、膨張行程開始時のTDC位置で360°、排気行程開始時のBDC位置で540°になる(図6参照)。
Further, the CPU calculates the current crank angle CA based on the CRK signal and the TDC signal, and outputs it to the
第1CANトランシーバ2a(送信切替手段)は、信号線8を介して、GCU20との間で、制御信号SCおよびリセット信号SRの送信と、電圧信号SVの受信とを、CAN通信によって行うためのものである。
The
第1CANコントローラ2b(送信切替手段)は、クランク角CAに基づいて、第1CANトランシーバ2aによる信号の送受信を制御する。具体的には、第1CANコントローラ2bは、図6に示すように、吸気行程の開始時から終了時までの区間(以下「リセット信号送信区間」という)SSRTにおいて、リセット信号SRを第1CANトランシーバ2aに出力し、このリセット信号SRは、第1CANトランシーバ2aから信号線8を介して、GCU20に送信される(図3参照)。同様に、第1CANコントローラ2bは、排気行程の開始時から終了時までの区間(以下「制御信号送信区間」という)SSCTにおいて、制御信号SCを第1CANトランシーバ2aに出力し、この制御信号SCは、第1CANトランシーバ2aから信号線8を介して、GCU20に送信される(図3参照)。
The
また、第1CANコントローラ2bは、圧縮行程の開始時から膨張行程の終了時までの区間(以下「電圧信号送信区間」という)SSVTにおいて、電圧信号SVの受信を許可する信号を第1CANトランシーバ2aに出力し、それに応じて、第1CANトランシーバ2aは、GCU20から電圧信号SVを、信号線8を介して受信し、この受信した電圧信号SVを第1CANコントローラ2bに出力する(図3参照)。第1CANコントローラ2bは、この電圧信号SVをCPUに出力する。また、第1CANコントローラ2bは、第2信号線9を介して、クランク角CAをGCU20の後述する第2CANコントローラ22に出力する。
In addition, the
GCU20は、カプラ15に内蔵されており、図5に示すように、第2CANトランシーバ21、第2CANコントローラ22、発熱体制御回路23、故障判定回路24、遮断回路25およびリセット回路26などで構成されている。
The
第2CANトランシーバ21(送信切替手段)は、信号線8を介して、ECU2との間で、制御信号SC、リセット信号SRおよび電圧信号SVの送受信を、CAN通信によって行うためのものである。
The second CAN transceiver 21 (transmission switching means) is for performing transmission / reception of the control signal SC, the reset signal SR and the voltage signal SV with the
第2CANコントローラ22(送信切替手段)は、第1CANコントローラ2bから入力されたクランク角CAに基づいて、第2CANトランシーバ21による信号の送受信を制御する。具体的には、第2CANコントローラ22は、電圧信号送信区間SSVTにおいて、電圧信号SVを第2CANトランシーバ21に出力し、この電圧信号SVは、第2CANトランシーバ21から信号線8を介して、ECU2に送信される。
The second CAN controller 22 (transmission switching means) controls transmission / reception of signals by the
また、第2CANコントローラ22は、リセット信号送信区間SSRTおよび制御信号送信区間SSCTにおいて、ECU2からのリセット信号SRおよび制御信号SCの受信を許可する信号を第2CANトランシーバ21に出力し、それに応じて、第2CANトランシーバ21は、これらの信号を受信し、第2CANコントローラ22に出力する。また、第2CANコントローラ22は、入力された制御信号SCに含まれる電力の供給タイミングおよび供給時間の情報に基づいて、発熱体12を制御するための発熱体制御信号SCHを生成する。
Further, the
具体的には、図6に示すような制御信号SCの立下りタイミングおよび立下り期間に基づき、マップ(図示せず)を検索することによって、発熱体12への電力の供給タイミングおよび供給時間を設定する。そして、設定した供給タイミングおよび供給時間に応じたデューティ比を有するパルス信号を、発熱体制御信号SCHとして生成し、発熱体制御回路23に出力する。
Specifically, by searching a map (not shown) based on the fall timing and fall period of the control signal SC as shown in FIG. 6, the supply timing and supply time of the power to the
発熱体制御回路23は、例えばnpn接合されたバイポーラトランジスタで構成されており、そのコレクタ、エミッタおよびベースはそれぞれ、遮断回路25を介してバッテリ(図示せず)、発熱体12および第2CANコントローラ22に接続されている。発熱体制御回路23は、第2CANコントローラ22からの発熱体制御信号SCHに応じてON/OFF作動する。それにより、発熱体12への電力の供給および停止が制御されるとともに、発熱体制御信号SCHのデューティ比に応じて発熱体12の温度が制御される。
The heating
故障判定回路24(故障判定手段)には、第2CANコントローラ22からクランク角CAが、チャージアンプ14から電圧信号SVが入力され、故障判定回路24は、この電圧信号SVを用いて、発熱体12を制御するGCU20の発熱体制御回路23を含む発熱体制御系の故障を判定する。
The failure determination circuit 24 (failure determination means) receives the crank angle CA from the
図7は、発熱体制御系の故障判定処理を示すフローチャートである。本処理は、CRK信号の発生に同期して実行される。本処理では、まずステップ1(「S1」と図示。以下同じ)において、発熱体12の発熱制御中であるか否かを判別する。この判別結果がYESのときには、そのまま本処理を終了する。
FIG. 7 is a flowchart showing a failure determination process of the heating element control system. This process is executed in synchronization with the generation of the CRK signal. In this process, first, in step 1 (illustrated as “S1”, the same applies hereinafter), it is determined whether or not the heat generation control of the
一方、ステップ1の判別結果がNOのときには、クランク角CAが、圧縮行程の開始時付近の第1所定角CAREF1(例えば180°)に等しいか否かを判別する(ステップ2)。この判別結果がYESのときには、そのときの電圧信号SVの電圧値を第1電圧値V1として設定した(ステップ3)後、本処理を終了する。一方、ステップ2の判別結果がNOのときには、クランク角CAが、膨張行程終了時付近の第2所定角CAREF2(例えば540°)に等しいか否かを判別する(ステップ4)。この判別結果がNOのときには、本処理を終了する一方、YESのときには、そのときの電圧信号SVの電圧値を第2電圧値V2として設定する(ステップ5)。
On the other hand, when the determination result in
次に、上記のようにして設定した第1電圧値V1と第2電圧値V2との比(V1/V2)が、第1所定値VREFL(例えば0.9)と第2所定値VREFH(例えば1.1)で規定される所定の範囲にあるか否かを判別する(ステップ6)。この判別結果がYESのときには、GCU20の発熱体制御回路23を含む発熱体制御系が正常であるとして、故障フラグF_CHNGを「0」にセットした(ステップ7)後、本処理を終了する。
Next, the ratio (V1 / V2) between the first voltage value V1 and the second voltage value V2 set as described above is set to a first predetermined value VREFL (for example, 0.9) and a second predetermined value VREFH (for example, It is determined whether or not it is within the predetermined range defined in 1.1) (step 6). When the determination result is YES, assuming that the heating element control system including the heating
一方、ステップ6の判別結果がNOで、V1/V2値が上記の所定の範囲から外れているときには、常に、発熱体12に電力が供給され、発熱体12が発熱しているようなON故障が発熱体制御系に発生しているとして、そのことを表すために、故障フラグF_CHNGを「1」にセットし(ステップ8)、本処理を終了する。圧電素子は焦電性を有するので、発熱体制御系がON故障している場合には、発熱体12が常に発熱し、圧電素子が加熱されることで、電圧信号SVは大きくドリフトする。圧縮行程の開始時付近と膨張行程の終了時付近とでは、筒内圧はほぼ同じであるため、発熱体制御系がON故障していなければ、第1所定角CAREF1での第1電圧値V1と第2所定角CAREF2での第2電圧値V2はほぼ同じになる。したがって、検出された第1電圧値V1と第2電圧値V2との比が所定の範囲から外れているときには、発熱体制御系がON故障していると適切に判定することができる。また、故障判定回路24は、発熱体制御系がON故障しているときには、故障信号SFを遮断回路25に出力する。
On the other hand, when the determination result of
遮断回路25は、例えば常閉式のリレーで構成され、発熱体制御回路23のコレクタとバッテリとの間に接続されており、故障判定回路24から故障信号SFが入力されたときに、バッテリと発熱体制御回路23の間を開放することによって、発熱体12への電力の供給を停止する。
The shut-
また、第2CANコントローラ22は、ECU2から受信したリセット信号SRに含まれる放電タイミング情報に基づいて、コンデンサ14bの放電タイミングを制御するための電荷リセット信号SRCを生成する。
Further, the
具体的には、図6に示すようなリセット信号SRの立下りタイミングに基づき、マップ(図示せず)を検索することによって、コンデンサ14bの放電タイミングを、吸気行程中の検索されたタイミングに設定する。そして、設定した放電タイミングに応じた電荷リセット信号SRCを生成し、リセット回路26に出力する。
Specifically, the discharge timing of the
リセット回路26は、例えばnpn接合されたバイポーラトランジスタで構成されており、図4に示すように、コレクタ、エミッタおよびベースはそれぞれ、コンデンサ14b、アースおよび第2CANコントローラ22に接続されている。リセット回路26は、第2CANコントローラ22からの電荷リセット信号SRCが入力されたときに、コレクタ−エミッタ間を導通状態にする。これにより、コンデンサ14bに蓄電された電荷が放電される。この放電は、筒内圧センサ13の圧電素子が焦電性を有することで、筒内圧センサ13の電圧信号SVが実際の筒内圧に対してドリフトすることによる筒内圧の検出精度の低下を回避するために行われるものである。
The
以上のように、本実施形態によれば、図6に示すように、吸気行程に相当するリセット信号送信区間SSRTに、リセット信号SRをECU2から信号線8を介して、GCU20に送信する。それに続いて、圧縮行程の開始時から膨張行程の終了時までの区間に相当する電圧信号送信区間SSVTに、電圧信号SVをGCU20から信号線8を介して、ECU2に送信する。さらにそれに続いて、排気行程に相当する制御信号送信区間SSCTに、制御信号SCをECU2から信号線8を介して、GCU20に送信する。
As described above, according to the present embodiment, as shown in FIG. 6, the reset signal SR is transmitted from the
したがって、ECU2とGCU20との間で、単一の信号線8を介して、リセット信号SR、電圧信号SVおよび制御信号SCの送受信を支障なく行うことができ、それにより、製造コストを削減することができる。同じ理由から、ECU2の端子の数を減らすことができ、ECU2の小型化を図ることができる。
Therefore, transmission / reception of the reset signal SR, the voltage signal SV, and the control signal SC can be performed between the
また、電圧信号送信区間SSVTが、圧縮行程の開始時から膨張行程の終了時までの区間に設定されているので、必要な筒内圧データを得ながら、筒内圧の検出を支障なく行うことができる。 In addition, since the voltage signal transmission section SSVT is set in a section from the start of the compression stroke to the end of the expansion stroke, the in-cylinder pressure can be detected without any trouble while obtaining necessary in-cylinder pressure data. .
さらに、エンジン回転数NEに応じて、コンデンサ14bの放電タイミングを設定するので、燃焼サイクル間の時間間隔の変化に応じた適切なタイミングで電荷を放電でき、電圧信号SVのドリフトを適切に回避でき、筒内圧の検出精度を高めることができる。
Furthermore, since the discharge timing of the
また、GCU20がカプラ15に内蔵されているので、グロープラグ10周りのスペースを確保できる。また、筒内圧センサ13とGCU20との距離を短くでき、電圧信号SVへのノイズの混入を抑制できるので、筒内圧の検出精度をさらに高めることができる。
Further, since the
さらに、図7の故障判定処理により、筒内圧センサ13からの電圧信号SVに応じて、GCU20の発熱体制御回路23を含む発熱体制御系のON故障を適切に判定できる。また、発熱体制御系がON故障していると判定されたときには、遮断回路25によって発熱体12への電力の供給が停止されるので、エンジン3の過熱を防止できる結果、排ガス特性を向上させることができる。
Further, the failure determination process of FIG. 7 can appropriately determine the ON failure of the heating element control system including the heating
なお、本発明は、説明した実施形態に限定されることなく、種々の態様で実施することができる。例えば、実施形態では、制御信号送信区間SSCTを、排気行程に設定しているが、これに限らず、電圧信号送信区間SSVT以外の区間であれば、任意に設定することができる。このことは、リセット信号送信区間SSRTについても同様である。また、ECU2とGCU20との間で送受信する信号が増えた場合には、電圧信号送信区間SSVT以外の送信区間を細分化することによって、ECU2とGCU20の間で、単一の信号線8を介して信号の送受信を行うことができる。さらに、実施形態では、GCU20がグロープラグ10に内蔵されているが、グロープラグ10の外部に設けてもよい。また、実施形態では、発熱体制御回路23を、トランジスタで構成しているが、これに限らず、例えばリレーで構成してもよい。
In addition, this invention can be implemented in various aspects, without being limited to the described embodiment. For example, in the embodiment, the control signal transmission section SSCT is set to the exhaust stroke. However, the present invention is not limited to this, and any section other than the voltage signal transmission section SSVT can be set. The same applies to the reset signal transmission section SSRT. Further, when the number of signals transmitted and received between the
さらに、本発明は、車両に搭載された実施形態のエンジンに限らず、クランクシャフトを鉛直に配置した船外機などのような船舶推進機用エンジンにも適用可能である。その他、本発明の趣旨の範囲内で、細部の構成を適宜、変更することが可能である。 Furthermore, the present invention is not limited to the engine of the embodiment mounted on a vehicle, but can be applied to an engine for a marine propulsion device such as an outboard motor in which a crankshaft is arranged vertically. In addition, it is possible to appropriately change the detailed configuration within the scope of the gist of the present invention.
2 ECU(第1制御ユニット)
2a 第1CANトランシーバ(送信切替手段)
2b 第1CANコントローラ(送信切替手段)
3 エンジン
3a 気筒
8 信号線
10 グロープラグ
12 発熱体
13 筒内圧センサ
14b コンデンサ
20 GCU(第2制御ユニット)
21 第2CANトランシーバ(送信切替手段)
22 第2CANコントローラ(送信切替手段)
24 故障判定回路(故障判定手段)
31 クランク角センサ(運転状態検出手段)
Q 電荷(検出信号)
SC 制御信号
SV 電圧信号(電荷の量に応じた信号)
SR リセット信号
SSCT 制御信号送信区間(所定の送信区間)
SSVT 電圧信号送信区間(所定の送信区間)
SSRT リセット信号送信区間(所定の送信区間)
NE エンジン回転数(内燃機関の運転状態)
2 ECU (first control unit)
2a First CAN transceiver (transmission switching means)
2b First CAN controller (transmission switching means)
3
21 2nd CAN transceiver (transmission switching means)
22 Second CAN controller (transmission switching means)
24 Failure determination circuit (failure determination means)
31 Crank angle sensor (operating state detection means)
Q charge (detection signal)
SC control signal SV voltage signal (signal according to the amount of charge)
SR reset signal SSCT control signal transmission section (predetermined transmission section)
SSVT Voltage signal transmission section (predetermined transmission section)
SSRT reset signal transmission section (predetermined transmission section)
NE engine speed (operating condition of internal combustion engine)
Claims (5)
前記発熱体を制御するための制御信号を生成する第1制御ユニットと、
当該生成された制御信号に基づいて前記発熱体を制御するとともに、前記筒内圧センサから前記検出信号が入力される第2制御ユニットと、
前記第1制御ユニットと前記第2制御ユニットに接続された信号線と、
当該信号線を介して、前記第1制御ユニットから前記第2制御ユニットに前記制御信号を、および前記第2制御ユニットから前記第1制御ユニットに前記検出信号を、燃焼サイクルに応じた互いにずれた所定の送信区間で送信する送信切替手段と、
を備えることを特徴とするグロープラグの制御装置。 A glow plug control device integrally having a heating element for heating the inside of a cylinder of an internal combustion engine and an in-cylinder pressure sensor for outputting a detection signal representing an in-cylinder pressure generated in the cylinder,
A first control unit that generates a control signal for controlling the heating element;
A second control unit that controls the heating element based on the generated control signal and receives the detection signal from the in-cylinder pressure sensor;
A signal line connected to the first control unit and the second control unit;
The control signal from the first control unit to the second control unit and the detection signal from the second control unit to the first control unit are shifted from each other according to the combustion cycle via the signal line. Transmission switching means for transmitting in a predetermined transmission section;
A control device for a glow plug, comprising:
前記筒内圧センサから出力された前記電荷を蓄えるコンデンサを有し、当該電荷の量に応じた信号を前記第2制御ユニットに出力するチャージアンプをさらに備え、
前記第1制御ユニットは、前記コンデンサに蓄えられた電荷を放電する放電タイミングを設定するとともに、当該設定された放電タイミング情報を含むリセット信号を生成し、前記信号線を介して前記第2制御ユニットに送信し、
当該第2制御ユニットは、前記リセット信号に含まれた前記放電タイミング情報に基づいて、前記電荷の放電を制御し、
前記送信切替手段は、前記信号線を介して、前記第1制御ユニットと前記第2制御ユニットの間で、前記制御信号、前記検出信号および前記リセット信号を、燃焼サイクルに応じた互いにずれた所定の送信区間で送信することを特徴とする、請求項1に記載のグロープラグの制御装置。 The in-cylinder pressure sensor has a piezoelectric element that outputs an amount of charge corresponding to the in-cylinder pressure as the detection signal,
A capacitor that stores the charge output from the in-cylinder pressure sensor, and further includes a charge amplifier that outputs a signal corresponding to the amount of the charge to the second control unit;
The first control unit sets a discharge timing for discharging the electric charge stored in the capacitor, generates a reset signal including the set discharge timing information, and the second control unit via the signal line To
The second control unit controls the discharge of the charge based on the discharge timing information included in the reset signal,
The transmission switching means is configured such that the control signal, the detection signal, and the reset signal are deviated from each other according to a combustion cycle between the first control unit and the second control unit via the signal line. The glow plug control device according to claim 1, wherein the transmission is performed in a transmission section.
前記第1制御ユニットは、前記検出された前記内燃機関の運転状態に応じて、前記コンデンサの前記放電タイミングを設定することを特徴とする、請求項2に記載のグロープラグの制御装置。 An operation state detecting means for detecting an operation state of the internal combustion engine;
The glow plug control device according to claim 2, wherein the first control unit sets the discharge timing of the capacitor in accordance with the detected operating state of the internal combustion engine.
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2010090800A (en) * | 2008-10-08 | 2010-04-22 | Denso Corp | Glow plug control device |
JP2012041873A (en) * | 2010-08-19 | 2012-03-01 | Keihin Corp | Engine control system |
JP2013127240A (en) * | 2011-11-17 | 2013-06-27 | Denso Corp | Glow plug energization control apparatus |
JP2013181418A (en) * | 2012-02-29 | 2013-09-12 | Denso Corp | Vehicle control system |
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