JP2009002347A - グローシステム、制御部およびグロープラグの出力制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】改善されたグロープラグの出力制御方法の提供。
【解決手段】制御部（１）が運転中に第１の抵抗（Ｒ１）を介して試験電圧源へ、かつ第２の抵抗（Ｒ２）を介してグロープラグ（ＲＧ１、ＲＧ２）の電位接続部へ接続される試験入力部（ＡＤＣ３）を有し、制御部（１）が運転中に試験入力部（ＡＤＣ３）の電位とアース入力部（ＡＤＣ２）の電位（ＧＮＤ’）との間の電位差を検出し、目標値からの電位差の変位を検出し、かつ該変位が零ではない場合、前記変位がアース入力部（ＡＤＣ２）に印加される基準電位（ＧＮＤ’）と相対的に測定される供給電圧（Ｕ１）の測定値の補正のために使用され、かつ出力制御のために供給電圧（Ｕ１）の補正値を起点として導き出される。
【選択図】図１

Description

本発明は、供給電圧を印加するための電位接続部と、アース電位へ接続するためのアース接続部とを有するグロープラグと、運転中にグロープラグに供給される電力を制御するための制御部とを備え、運転中にアース入力部に印加される基準電位と相対的に供給電圧Ｕ１の測定値を検出するために制御部が測定入力部とアース入力部とを有する自動車のディーゼルエンジン用のグローシステム、電力消費体の出力制御用の制御部ならびにグロープラグの出力制御方法に関する。

電気的供給電圧の強さは自動車内で、通常、多少の変動がある。そのためにグロープラグまたは加熱要素のような電力消費体の精密な出力制御に対して使用される供給電圧の強さを測定する必要がある。たとえばパルス幅変調による出力制御においてパルス幅、すなわち供給電圧が所望の電力を供給するために前記消費体に印加される時間間隔の持続時間は供給電圧の値に依存して選択される。

消費体に印加されるアース電位への測定装置または制御部の接続不良により、供給電圧がこのような場合に消費体に印加されるアース電位から変位する基準電位と相対的に測定されるので、前記供給電圧の測定時に誤った値が検出されることが生じ得る。供給電圧の値が誤っていると、正しく出力制御がされず、損傷を生じ得る。たとえば大きすぎる出力によって過熱されるグロープラグの寿命が公称値より短くなり、グロープラグの所定の最終温度に達しない該グロープラグは着火特性の劣化を生ぜしめる。

アース電位への測定装置または制御部の接続不良に対して頻繁に生じる原因は相当の抵抗を発生し得る誤ったまたは老朽化した差込接続である。

従って本発明の課題は、改善されたグロープラグの出力制御方法を提供することである。

この課題は、供給電圧（Ｕ１）を印加するための電位接続部と、アース電位（ＧＮＤ）へ接続するためのアース接続部とを有するグロープラグ（ＲＧ１、ＲＧ２）と、運転中にグロープラグ（ＲＧ１、ＲＧ２）に供給される電力を制御するための制御部（１）とを備え、運転中にアース入力部（ＡＤＣ２）に印加される基準電位（ＧＮＤ’）と相対的に供給電圧Ｕ１の測定値を検出するために制御部（１）が測定入力部（ＡＤＣ１）とアース入力部（ＡＤＣ２）とを有する自動車のディーゼルエンジン用のグローシステムであって、
制御部（１）が運転中に第１の抵抗（Ｒ１）を介して試験電圧源へ、かつ第２の抵抗（Ｒ２）を介してグロープラグ（ＲＧ１、ＲＧ２）の電位接続部へ接続された試験入力部（ＡＤＣ３）を有し、制御部（１）が運転中に試験入力部（ＡＤＣ３）の電位とアース入力部（ＡＤＣ２）の電位（ＧＮＤ’）との間の電位差を検出し、目標値からの電位差の変位を検出し、かつ該変位が零ではない場合、前記変位がアース入力部（ＡＤＣ２）に印加される基準電位（ＧＮＤ’）と相対的に測定される供給電圧（Ｕ１）の測定値の補正のために使用され、かつ出力制御のために供給電圧（Ｕ１）の補正値を起点として導き出されるグローシステム、ならびに、供給電圧（Ｕ１）のパルス幅変調によるグロープラグ（ＲＧ１、ＲＧ２）の出力制御方法であって、供給電圧（Ｕ１）が電圧測定装置のアース入力部（ＡＣＤ２）に印加される基準電位（ＧＮＤ’）と相対的に測定され、前記基準電位（ＧＮＤ’）がグロープラグ（ＲＧ１、ＲＧ２）に印加されるアース電位（ＧＮＤ）から変位しているかどうか、および場合により生じ得る変位の値が検出されるかどうかが検査され、グロープラグ（ＲＧ１、ＲＧ２）へ所望の出力を取り込むために印加される供給電圧パルスの持続時間が、基準電位（ＧＮＤ’）と相対的に測定された供給電圧（Ｕ１）の値と、アース電位（ＧＮＤ）からの生じ得る基準電位（ＧＮＤ’）の変位の値とから計算されることを特徴とするグロープラグの出力制御方法によって解決される。

本発明はより精密な供給電圧の指定によってより良い出力制御を可能にする。本発明の枠組みの中で消費電圧の測定時に前記測定が場合によりたとえば接触不良のために消費体に印加されるアース電位から変位し、その結果、消費体に印加される消費電圧の実際の値が基準電位とアース電位との間の差分だけ検出された値から変位する基準電位に対して生じることが認識された。本発明により必要に応じてアース電位からの基準電位の偏差を検出し、供給電圧の測定値の補正に使用することができる。この方法により消費体の供給電圧の値をより大きい精度で検出することができ、その結果、たとえばパルス幅変調による出力制御において消費体へ所望の出力を取り込むために印加される供給電圧パルスの持続時間をより信頼性のある根拠に基づいて計算することができる。

本発明によれば、供給電圧は第１の工程で基準電位に対する値として測定される。この基準電位の値は様々な理由から消費体に印加されるアース電位の値から変位し得るので、もう１つの工程で前記基準電位がアース電位から変位しているかどうか、および場合により生じ得る変位の値を検出するかどうかが検査される。アース電位からの基準電位の生じ得る変位の値は、好ましくは分圧器回路および試験電圧源によって検出される。試験電圧として、たとえば電子部品に必要な動作電圧を使用してよい。好適な電源は多数の電子機器にすでに問題なく組み込まれており、その結果、たとえば５ボルトの電圧を少ない費用で確実かつ広範囲に電圧変動なしに提供することができる。

本発明に係るグローシステムの場合、供給電圧が制御部のアース入力部に印加される基準電位と相対的に、測定入力部と制御部の中に組み込まれた測定装置のアース入力部との間で測定される。規定どおりに供給電圧が印加される測定入力部とアース入力部に加えて制御部は運転中に第１の抵抗を介して試験電圧源へ、かつ第２の抵抗を介してグロープラグの電位接続部へ接続される試験入力部を有する。前記両方の抵抗が分圧器回路を構成し、その結果、どのような電位差が理想的な条件で試験入力部の電位とアース入力部の電位との間に生じるべきであるか、つまり基準電位がアース電位と同一である場合に同定しもしくは容易に検出可能である。制御部によって予想される値が測定されない場合、生じ得る変位は基準電位とアース電位との間の差に基づく。従って場合により検出された変位は測定された供給電圧の値の補正に使用することができる。

本発明に係るグローシステムの本質的な構成要素は他の消費体の出力制御に対しても問題なくグロープラグとして使用できる上記の制御部である。従って叙上の本発明の課題は、グローシステムのための電力消費体の出力制御用の制御部（１）において、運転中にアース入力部（ＡＤＣ２）に印加される基準電位（ＧＮＤ’）と相対的に前記消費体の供給電圧（Ｕ１）の測定値を検出するために制御部（１）が測定入力部（ＡＤＣ１）とアース入力部（ＡＤＣ２）とを有する制御部であって、制御部（１）が第１の抵抗（Ｒ１）を介して試験電圧源へ接続されており、かつ第２の抵抗（Ｒ２）を介して規定どおりに消費体（ＲＧ１、ＲＧ２）の電位接続部へ接続される試験入力部（ＡＤＣ３）を有し、運転中に試験入力部（ＡＤＣ３）の電位とアース入力部（ＡＤＣ２）の電位との間の電位差を検出し、目標値からの電位差の変位を検出し、かつ該変位が零ではない場合、前記変位がアース入力部（ＡＤＣ２）に印加される電位と相対的に測定される供給電圧（Ｕ１）の測定値の補正のために使用され、かつ出力制御のために供給電圧（Ｕ１）の補正値を起点として導き出されることを特徴とする制御部によっても解決される。

本発明のグローシステム、制御部およびグロープラグの出力制御方法の実施形態については、添付図面を参照して説明する。その際に説明する特徴は個別的にまたは請求項の目的と組み合わせて構成することができる。

図１に模式的に示したグローシステムは、図１に抵抗ＲＧ１およびＲＧ２として示されている複数のグロープラグを包含する。もちろん前記グローシステムにそれぞれ必要に応じてその他のグロープラグを付加することもできる。各グロープラグＲＧ１、ＲＧ２は供給回線Ｇ１もしくはＧ２を介して供給電圧Ｕ１に印加できる電位接続部を有する。各供給回線Ｇ１、Ｇ２の中にスイッチＳ１が配置されており、その結果、グロープラグＲＧ１、ＲＧ２の通電がパルス幅変調による出力制御のために必要に応じて遮断することができる。スイッチＳ１、好ましくはパワートランジスタは出力制御のために制御部１によって操作される。

制御部１はアナログ・ディジタル変換器を備えるマイクロプロセッサを包含する。出力制御は制御部１によってグロープラグＲＧ１への所望の電力を供給するために好適な時間間隔のパルス幅を発生するスイッチＳ１が開放もしくは閉鎖されるパルス幅変調方法によって実施される。パルス幅の持続時間は制御部１によって所望の電力を供給するために供給電圧Ｕ１の強さに応じて決定される。たとえば約１１ボルトの供給電圧Ｕ１は自動車の車載電気系統から供給される。

供給電圧Ｕ１の測定のために制御部１は該制御部の内蔵型アナログ・ディジタル変換器の測定入力部ＡＤＣ１を有する。前記測定入力部ＡＤＣ１に図１に従ってグロープラグＲＧ１、ＲＧ２の電位接続部と同様に供給電圧Ｕ１が供給される。供給電圧Ｕ１は制御部１によって制御部１のアース入力部ＡＤＣ２に印加される基準電位ＧＮＤ’と相対的に測定される。基準電位ＧＮＤ’は、たとえば自動車技術において電子部品の接続によく使用される破損したプラグコネクタによって生じ得る粗悪なコンタクトのためにグロープラグＲＧ１、ＲＧ２のアース接続部に印加されるアース電位ＧＮＤから変位し得る。そのため図１に基準電位ＧＮＤ’とアース電位ＧＮＤとの間にアース電位ＧＮＤへの制御部１のアース入力部ＡＤＣ２の接続不良に基づく抵抗Ｒ３が示されている。

妨害抵抗Ｒ３は基準電位ＧＮＤ’がアース電位ＧＮＤから変位し、その結果供給電圧Ｕ１用の制御部１によって検出される電圧値がグロープラグＲＧ１、ＲＧ２で降下する電圧値から変位することを生ぜしめる。

アース電位ＧＮＤからの生じ得る基準電位ＧＮＤ’の変位を検出できるようにするため、制御部１は第１の固定抵抗Ｒ１を介して定試験電圧Ｕ２を供給する試験電圧源に接続された試験入力部ＡＤＣ３を有する。試験入力部ＡＤＣ３は、さらに第２の固定抵抗Ｒ２を介してグロープラグＲＧ１、ＲＧ２の電位接続部へ接続されている。図示した実施例において固定抵抗Ｒ２はそれぞれ１つのグロープラグＲＧ１、ＲＧ２と並列に接続されている。

アース入力部ＡＤＣ２に印加される基準電位ＧＮＤ’がグロープラグＲＧ１、ＲＧ２のアース接続部へ印加されるアース電位ＧＮＤから変位するかどうかを検査するために、供給電圧Ｕ１はグロープラグＲＧ１、ＲＧ２の電位接続部から接続を外される。そのためにスイッチＳ１が制御部１によって開放される。

規定された抵抗Ｒ１およびＲ２が分圧器回路を構成し、その結果、試験入力部ＡＤＣ３に、電圧値が第１の近似で試験電圧Ｕ２の値と固定抵抗Ｒ１およびＲ２にのみ依存するので、アース電位ＧＮＤに対する該電圧値が非常に正確に知られている電圧Ｕ３が印加される。前記電圧Ｕ３の正確な値は原理的にもちろんその他の要因、たとえばグロープラグＲＧ１、ＲＧ２の電気抵抗によっても影響される。グロープラグの電気抵抗はリード線を含め室温で典型的に約０．５オームのみになるので、前記の影響は通常無視することができ、必要であればより正確な計算によって考慮に入れることができる。固定抵抗Ｒ１およびＲ２は典型的に数百オームの値、試験電圧Ｕ２は、好ましくは５ボルトの値を有する。試験電圧源は、好ましくは制御部が必要とする動作電圧も供給する。そのため試験電圧源として制御部１のマイクロプロセッサにいずれにせよ必要になる電源を使用してもよい。

第１の抵抗Ｒ１および第２の抵抗Ｒ２は、好ましくはグロープラグＲＧ１、ＲＧ２の抵抗よりもそれぞれ少なくとも５０倍、好ましくは少なくとも２００倍、特に少なくとも１０００倍大きい。この措置は、グロープラグＲＧ１、ＲＧ２の電気抵抗が良好な近似で試験入力部ＡＤＣ３に印加される電位Ｕ３に影響を及ぼさない長所を有する。

試験入力部ＡＤＣ３に印加される電位Ｕ３の値が基準電位ＧＮＤ’と相対的に上述のように第１の近似で固定抵抗Ｒ１、Ｒ２および試験電圧Ｕ２の値にのみ依存する目標値から変位することを制御部１が検出するとき、これは基準電位ＧＮＤ’もアース電位ＧＮＤから変位することを意味する。場合により検出された変位は制御部１によってアース入力部に印加される基準電位ＧＮＤ’と相対的に測定された供給電圧Ｕ１の測定値の補正に使用される。この方法によって、出力制御のためにより大きい精度でグロープラグＲＧ１、ＲＧ２に所望の電力を供給することができる。

試験電圧Ｕ２は、好ましくはたとえば１１ボルトになる供給電圧Ｕ１よりも小さい。そのため第２の固定抵抗Ｒ２とグロープラグＲＧ１、ＲＧ２の電位接続部との間に図示した実施例においてダイオードＤ１もしくはＤ２が配置されている。ダイオードＤ１、Ｄ２は、供給電圧Ｕ１が制御部１の試験入力部ＡＤＣ３に印加される電位Ｕ３の値に影響を及ぼすことを阻止する。

本発明に係るグローシステムの回路略図である。

符号の説明

ＲＧ１ グロープラグ
ＲＧ２ グロープラグ
Ｇ１ 供給回線
Ｇ２ 供給回線
Ｕ１ 供給電圧
Ｓ１ スイッチ
１ 制御部
ＡＤＣ１ 測定入力部
ＧＮＤ’ 基準電位
ＡＤＣ２ アース入力部
ＧＮＤ アース電位
Ｒ３ 妨害抵抗
Ｒ１ 固定抵抗
Ｕ２ 試験電圧
ＡＤＣ３ 試験入力部
Ｒ２ 固定抵抗
Ｕ３ 電圧
Ｄ１ ダイオード
Ｄ２ ダイオード

Claims (11)

1. 供給電圧（Ｕ１）を印加するための電位接続部と、アース電位（ＧＮＤ）へ接続するためのアース接続部とを有するグロープラグ（ＲＧ１、ＲＧ２）と、運転中にグロープラグ（ＲＧ１、ＲＧ２）に供給される電力を制御するための制御部（１）とを備え、運転中にアース入力部（ＡＤＣ２）に印加される基準電位（ＧＮＤ’）と相対的に供給電圧Ｕ１の測定値を検出するために制御部（１）が測定入力部（ＡＤＣ１）とアース入力部（ＡＤＣ２）とを有する自動車のディーゼルエンジン用のグローシステムであって、
   制御部（１）が運転中に第１の抵抗（Ｒ１）を介して試験電圧源へ、かつ第２の抵抗（Ｒ２）を介してグロープラグ（ＲＧ１、ＲＧ２）の電位接続部へ接続された試験入力部（ＡＤＣ３）を有し、制御部（１）が運転中に試験入力部（ＡＤＣ３）の電位とアース入力部（ＡＤＣ２）の電位（ＧＮＤ’）との間の電位差を検出し、目標値からの電位差の変位を検出し、かつ該変位が零ではない場合、前記変位がアース入力部（ＡＤＣ２）に印加される基準電位（ＧＮＤ’）と相対的に測定される供給電圧（Ｕ１）の測定値の補正のために使用され、かつ出力制御のために供給電圧（Ｕ１）の補正値を起点として導き出されることを特徴とするグローシステム。
2. 出力制御がパルス幅変調によって行われることを特徴とする請求項１記載のグローシステム。
3. 第２の抵抗（Ｒ２）とグロープラグ（ＲＧ１、ＲＧ２）の電位接続部との間にダイオード（Ｄ１、Ｄ２）が配置されていることを特徴とする請求項１または２記載のグローシステム。
4. 出力制御のために制御部（１）によって操作されるスイッチ（Ｓ１）が供給回線（Ｇ１）の中に配置されている供給電圧源に接続するためのグロープラグ（ＲＧ１、ＲＧ２）の電位接続部に接続された供給回線（Ｇ１）を特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のグローシステム。
5. 複数のグロープラグ（ＲＧ１、ＲＧ２）を特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のグローシステム。
6. 試験電圧源が、制御部（１）が必要とする動作電圧、好ましくは５ボルトを供給することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のグローシステム。
7. 第１の抵抗（Ｒ１）および第２の抵抗（Ｒ２）がそれぞれ少なくとも５０倍、好ましくは少なくとも２００倍、特に少なくとも１０００倍、グロープラグ（ＲＧ１、ＲＧ２）の抵抗よりも大きいことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のグローシステム。
8. グローシステムのための電力消費体の出力制御用の制御部（１）において、運転中にアース入力部（ＡＤＣ２）に印加される基準電位（ＧＮＤ’）と相対的に前記消費体の供給電圧（Ｕ１）の測定値を検出するために制御部（１）が測定入力部（ＡＤＣ１）とアース入力部（ＡＤＣ２）とを有する制御部であって、
   制御部（１）が第１の抵抗（Ｒ１）を介して試験電圧源へ接続されており、かつ第２の抵抗（Ｒ２）を介して規定どおりに消費体（ＲＧ１、ＲＧ２）の電位接続部へ接続される試験入力部（ＡＤＣ３）を有し、運転中に試験入力部（ＡＤＣ３）の電位とアース入力部（ＡＤＣ２）の電位との間の電位差を検出し、目標値からの電位差の変位を検出し、かつ該変位が零ではない場合、前記変位がアース入力部（ＡＤＣ２）に印加される電位と相対的に測定される供給電圧（Ｕ１）の測定値の補正のために使用され、かつ出力制御のために供給電圧（Ｕ１）の補正値を起点として導き出されることを特徴とする制御部。
9. 供給電圧（Ｕ１）のパルス幅変調によるグロープラグ（ＲＧ１、ＲＧ２）の出力制御方法であって、
   供給電圧（Ｕ１）が電圧測定装置のアース入力部（ＡＣＤ２）に印加される基準電位（ＧＮＤ’）と相対的に測定され、前記基準電位（ＧＮＤ’）がグロープラグ（ＲＧ１、ＲＧ２）に印加されるアース電位（ＧＮＤ）から変位しているかどうか、および場合により生じ得る変位の値が検出されるかどうかが検査され、グロープラグ（ＲＧ１、ＲＧ２）へ所望の出力を取り込むために印加される供給電圧パルスの持続時間が、基準電位（ＧＮＤ’）と相対的に測定された供給電圧（Ｕ１）の値と、アース電位（ＧＮＤ）からの生じ得る基準電位（ＧＮＤ’）の変位の値とから計算されることを特徴とする方法。
10. アース電位（ＧＮＤ）からの基準電位（ＧＮＤ’）の変位が分圧器回路（Ｒ１、Ｒ２）および試験電圧源によって検出されることを特徴とする請求項９記載の方法。
11. 基準電位（ＧＮＤ’）がグロープラグ（ＲＧ１、ＲＧ２）に印加されるアース電位（ＧＮＤ）から変位しているかどうかを検査するために、供給電圧（Ｕ１）がグロープラグ（ＲＧ１、ＲＧ２）から接続を外されることを特徴とする請求項９または１０記載の方法。

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