JP4956555B2 - 自動車の少なくとも１つのグロープラグを制御するための装置および方法 - Google Patents

Description

従来技術
本発明は自動車の少なくとも１つのグロープラグを制御するための方法および装置に関する。

通常、グロープラグは内燃機関の始動時に燃焼室を暖める目的で使用される。この少なくとも１つのグロープラグの制御は内燃機関の動作状態に応じて行われる。

発明の開示
発明の利点
本発明によれば、グロープラグの制御を排ガス温度および／または燃料条件の充足に依存する変量に応じて行った場合、ある所定の動作状態において排気エミッションが明らかに低減することが確認された。

特に、エンジンが冷えているときに駆動力の変化がある場合、排気エミッションが顕著に低減する。特に、エンジンブレーキモードから通常走行モードに移る際の白色排気ガスおよび／または黒色排気ガスは顕著に低減する。本発明によれば、特に少量の燃料しか噴射されない、または全く燃料が噴射されない、比較的長いエンジンブレーキモードまたは降坂走行時には、燃焼室が冷えることが確認された。これに続いて大量の燃料の噴射が行われれば、排気エミッションの増大につながる。本発明によれば、この冷却はグロープラグを相応して制御することで阻止される。有利には、所定の条件が成立しているときにグロープラグに通電することにより、グロープラグを予熱する。この予熱の目的は、駆動力が変化したときに、とりわけ、噴射量の飛躍的な増大が生じたときに、非常に短い時間（例えば、＜０．５５）でグロープラグの動作温度に達することである。予熱はグロープラグの寿命にできるだけ影響を与えないように適度な高さと勾配で行うのが有利である。条件としては、排ガス温度および／または燃料量を経時的に観測するのが有利である。この排ガス温度が所定の閾値を下回れば、グロー動作が開始される。同様に、燃料量が所定の期間にわたって閾値を下回っている場合にも、グロー動作が開始される。グロー動作は燃料量がある一定の期間ゼロであった場合に開始されるようにすると有利である。あるいは、両方の条件を組み合わせてもよい。これは例えば、両方の条件が成立しているかを調べ、両条件のうちの一方が満たされていれば、グロー動作を開始するようにすることで実現される。

グロー動作中、グロープラグの制御は内燃機関の動作パラメータ、特にエンジン回転数、燃料量、外気温および／または排ガス温度のような動作パラメータに依存して行われる。これにより、燃焼過程を熱面で十分にサポートすることができるだけのエネルギーをグロープラグに十分供給することができる。さらには、グロープラグへの不要なエネルギーの供給も防止される。不要なエネルギーがグロープラグに供給されるのを防止しないと、グロープラグが過熱し、グロープラグの損傷が生じることすらありうる。

図面
本発明の実施例を図面に示し、以下の解説においてより詳細に説明する。
図１は、少なくとも１つのグロープラグを制御する装置の基本的な構成要素を示しており、
図２は状態図を示しており、
図３および５はそれぞれ本発明による方法のフローチャートを示している。

実施例の説明
図１には、本発明による装置の基本的な構成要素が示されている。グロープラグ１００は、供給電圧の両端子の間で、電流測定手段１２０とスイッチング手段１１０に直列接続されている。図示された実施例では、各グロープラグに電流測定手段１２０とスイッチング手段１１０とが設けられている。本発明による装置は、１つの内燃機関の複数のグロープラグまたは１つの内燃機関のすべてのグロープラグに共通のスイッチング手段および／または共通の電流測定手段が設けられるように構成しうる。

各グロープラグに電流測定手段１２０とスイッチング手段１１０とが割り当てられた図示の実施形態によれば、グロープラグを個別に制御し、グロープラグを通る電流を評価することができるという利点が得られる。複数のグロープラグが１つのグループにまとめられている、または、すべてのグロープラグが共通して１つのスイッチング手段を介して制御される、または、電流が共通に評価されるならば、例えばスイッチング手段のような高価な構成要素を節減することで、かなりのコスト削減が達成されるという利点が得られる。しかしながら、これは複数もしくはすべてのグロープラグの共通制御または電流の共通評価しかできないという欠点を有している。

さらには制御ユニット１３０が設けられており、制御ユニット１３０は、図示されていない他の構成要素以外に、評価部１３３と制御部１３５を含んでいる。制御部１３５はグロープラグに所望のエネルギーを供給するためにスイッチング手段１１０を制御する。評価部１３３は、グロープラグを通る電流を求めるために、電流測定手段１２０において降下する電圧を評価する。電流測定手段１２０は有利にはオーム性抵抗として形成される。

内燃機関始動時の点火遅れを短縮するためにグロープラグの通常動作時に行われる制御の他に、内燃機関の所定の動作状態において、燃焼室の冷却を防ぐためにグロープラグの制御が行われる。本発明によれば、燃料の噴射されない比較的長いエンジンブレーキモードにおいて内燃機関が冷えることが確認された。内燃機関が比較的長い時間、すなわち、２分から３分、エンジンブレーキモードの状態にあると、アクセルペダルを踏み込んだとき、すなわち、燃料が噴射されたときに、大量の排気エミッションが発生する。これが生じるのは、例えば、燃料が噴射されずに車両が長時間降坂走行した後、平坦区間または登坂走行で車両を再び加速するため、または速度を一定に保つために、運転者がアクセルペダルを踏み込んだ場合である。これに関して、この作用は実質的にピストン壁の冷却に拠るものであることが確認されている。これは有利には噴射終了後２分から３分の範囲で生じる。冷却水を含むエンジンブロック全体の冷却は、より後の時点、すなわち、およそ１５分後になってはじめて生じる。この冷却は以下のようにして本発明により阻止される。相応する動作状態が識別されるとすぐに、グロープラグに予備通電が為され、グロープラグは低い温度レベルに置かれる。これは、この適切に予備温調されたグロープラグを高い動作電圧の印加によって非常に短い時間の間に必要なグロー温度にもっていくためである。この予備温調は、０．５秒よりも明らかに短い期間内にグロープラグを最大グロー温度までもって行くように設定されている。通常、内燃機関、特にピストン壁は２秒から３秒で暖まる。この期間以降は、シリンダ内壁が燃焼により相応して適切な温度に置かれるので、もはや排気エミッションは生じない。この期間が過ぎれば、グロー動作を中断したり、明らかに低い電流レベルまで低下させてよい。

図２には、このような流れの様々な状態が図示されている。第１のステップでは、プログラムフローが初期化される。第２の状態２では、グロー動作を開始するか否かを求める。

この状態２は図３に詳細に示されている。第１のステップ１００では、排ガス温度ＴＡが求められる。第２のステップ１１０では、排ガス温度ＴＡに基づいてパラメータＰが求められる。続く問合せ１２０では、このパラメータＰが閾値ＳＰよりも大きいかどうかが調べられる。パラメータＰが閾値ＳＰよりも大きくなければ、改めてステップ１００が実行される。パラメータＰが閾値ＳＰよりも大きければ、状態３に移る。この実施形態では、排ガス温度と場合によっては別の変量とに基づいて、シリンダ内壁の冷却の尺度であるパラメータＰが求められる。このパラメータＰが所定の閾値ＳＰを超えると、状態３へと遷移する。

第３の状態へのこの遷移は図３ｂに示されている実施形態においても行われうる。第１のステップ１５０では、内燃機関内に噴射される燃料量ＱＫがゼロであるか否かが調べられる。燃料量ＱＫがゼロならば、ステップ１６０においてタイムカウンタＺ１がゼロにセットされる。続く問合せ１７０では、タイムカウンタＺ１が時間閾値ＳＺ１よりも大きいかどうかが調べられる。タイムカウンタＺ１が時間閾値ＳＺ１よりも大きければ、ステップ１８０で状態３へと遷移する。すなわち、ＳＺ１よりも長い期間にわたって燃料が配量されないことが状態２において確認されると、状態３へと遷移する。あるいは、配量される燃料量がゼロであるか否かを確かめる代わりに、最小値を下回る燃料量が配量されているか否かを調べるようにしてもよい。

状態３では、グロープラグのプリコンディショニングが行われる、すなわち、グロープラグが所定の温度に達するようにグロープラグに小電流が印加される。グロープラグはこの温度から非常に急速に最終温度まで加熱される。通常、グロープラグはおよそ６００°から７００°の温度に加熱される。状態３は図４に詳細に示されている。第１のステップ３００では、タイムカウンタＺ３がゼロにセットされる。続いてステップ３１０において、プリコンディショニングのためにグロープラグに通電されるべき電流が決定される。コンディショニングを行う際に使用されるこの電流値は様々な動作パラメータに依存して設定される。このような動作パラメータとして、例えば、内燃機関の回転数、外気温および／または排ガス温度ＴＡが挙げられる。続く問合せ３２０では、カウンタＺ３の値が閾値ＳＺ３よりも大きいかどうかが調べられる。カウンタＺ３の値が閾値ＳＺ３よりも大きければ、ステップ３３０で状態２へ戻る。カウンタＺ３の値が閾値ＳＺ３よりも大きくなければ、問合せ３３０で、燃料量ＱＫがゼロよりも大きい否かが調べられる。問合せ３３０で、燃料量がゼロよりも大きいことが確認されると、すなわち、燃料が配量されていることが確認されると、ステップ３４０で状態４へと遷移する。また、燃料量がゼロよりも小さいまたは最小値よりも小さければ、改めてステップ３１０が実行される。

状態３でのプリコンディショニングの間、グロープラグには、グロープラグをおよそ６００°から７００°に加熱するように設定された所定の電流が予備通電される。この電流値は、特にエンジン回転数、外気温および／または排ガス温度のような内燃機関の動作状態に依存して設定される。この状態が時間閾値ＳＺ３よりも長く続くと、状態２へと遷移する。燃料が配量されていることが確認されると直ちに状態４に進む。

プッシングとも呼ばれる状態４では、グロープラグがその最高温度に可能な限り速く達するのに十分なエネルギーがグロープラグに供給される。これも同じく所定の期間ＳＺ４の間だけ行われる。相応するプロセスは図５に詳細に示されている。第１のステップ４００では、タイムカウンタＳＺ４がゼロにセットされる。続いてステップ４１０では、この状態において流す電流１４を内燃機関の状態および／またはグロープラグの状態に依存して設定する。その際、特に、グロープラグにすでに供給されたエネルギーが考慮される。続いてステップ４２０では、タイムカウンタＺ４が閾値ＳＺ４を超えているか否かが調べられる。タイムカウンタＺ４が閾値ＳＺ４を超えていれば、改めてステップ４１０が実行される。そうでなければ、ステップ４３０で状態５へと遷移する。

状態５では、グロープラグが定格電圧で駆動される。これは所定の期間ＳＺ５の間行われる。相応するプロセスは図６に詳細に示されている。第１のステップ５００では、タイムカウンタＺ５がゼロにセットされる。続いてステップ５１０で、電流値１５が設定される。続く問合せ５２０では、期間ＳＺ５を超えているか否かが調べられる。期間ＳＺ５を超えていなければ、改めてステップ５１０が実行される。そうでなければ、ステップ５３０で状態２への遷移が行われる。

本発明によれば、燃焼室が冷える危険性のある内燃機関の状態のときには、予め決められたパターンに従ってグロープラグに通電する。第１の段階では、グロープラグのプリコンディショニングが行われ、これによりグロープラグは所定の温度に達し、この所定の温度からグロープラグの最終温度が急速に達成される。エンジンブレーキモードが終了すると、すなわち、再び燃料が噴射されると、グロープラグが可能な限り速くその最高温度に達して燃焼室が迅速に暖められるように、グロープラグに通電が行われる。所定の時間が経過した後、グロープラグはさらに別の期間の間定格電圧で駆動される。すなわち、グロープラグは、この期間の間、温度を維持するように駆動される。

本発明によれば、エンジンブレーキモード時に、内燃機関の始動時に似たグロー動作が行われるようにしてもよい。しかし、内燃機関の始動時とは異なり、比較的長い予備グロー期間が実施される。この予備グロー期間では、グロープラグのプリコンディショニングが行われ、エンジンブレーキ期間が終了するとすぐに、本来のグロー動作が開始される。本来のグロー動作は通常のグロー動作と同様に構成されている。本来のグロー動作では、グロープラグには初め高いエネルギーが供給され、次に比較的に低いエネルギーが供給されることで、グロープラグが急速にその温度を達成し、その後はこの温度が維持される。内燃機関と発電機が動作しているため、十分にエネルギーが使用できるので、長い予備グロー動作が可能である。

少なくとも１つのグロープラグを制御する装置の基本的な構成要素を示す。 状態図を示す。 本発明による方法のフローチャートを示す。 本発明による方法のフローチャートを示す。 本発明による方法のフローチャートを示す。 本発明による方法のフローチャートを示す。

Claims (4)

1. 自動車の少なくとも１つのグロープラグを制御する方法であって、内燃機関の動作状態に応じて前記少なくとも１つのグロープラグの制御を行うようにした方法において、
   排ガス温度が閾値を下回ったとき、および／または、噴射燃料量（ＱＫ）が時間閾値（ＳＺ１）よりも長い期間にわたって閾値を下回ったときに、内燃機関のエンジンブレーキ動作が検出されたと見なし、
   エンジンブレーキ動作が検出されたら、予備通電によりグロープラグを所定の比較的低い温度まで加熱した後、動作電圧を印加することによりグロープラグを短期間に、とりわけ０．５秒未満で、最大グロー温度まで加熱する、ことを特徴とする方法。
2. グロープラグの前記制御を、エンジン回転数、外気温および／または排ガス温度のうち少なくとも１つの動作パラメータに依存して行う、請求項１記載の方法。
3. 前記制御をグロープラグに供給されるエネルギーに依存して行う、請求項１記載の方法。
4. 自動車の少なくとも１つのグロープラグを制御する装置であって、内燃機関の動作状態に応じて前記少なくとも１つのグロープラグを制御する手段を備えており、該手段は、排ガス温度が閾値を下回ったとき、および／または、噴射燃料量（ＱＫ）が時間閾値（ＳＺ１）よりも長い期間にわたって閾値を下回ったときに、内燃機関のエンジンブレーキ動作を検出したと見なし、エンジンブレーキ動作が検出されると、予備通電によりグロープラグを所定の比較的低い温度まで加熱した後、動作電圧を印加することによりグロープラグを短期間に、とりわけ０．５秒未満で、最大グロー温度まで加熱する、ことを特徴とする装置。

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