JP5512047B2 - 内燃機関におけるグロープラグの交換を識別するための方法及び装置 - Google Patents

Description

従来技術
本発明は、内燃機関におけるグロープラグの交換を識別するための方法であって、走行サイクル中に、グロープラグの少なくとも１つの電気的パラメータを検出し、当該電気的パラメータと、先行する走行サイクルにおいて検出された、前記グロープラグの同一の前記電気的パラメータの記憶された値とを比較する方法、並びに、この方法を実施するための装置に関する。

ＤＥ１０２００８００７３９８Ａ１からは、内燃機関におけるグロープラグの交換を識別するための方法であって、走行サイクルの開始時に、少なくとも１つのグロープラグの少なくとも１つの電気的パラメータを測定し、当該電気的パラメータの実際値を検出し、前記実際値と、先行する少なくとも１つの走行サイクルの開始時に検出された、当該グロープラグの同一の前記電気的パラメータの記憶された値とを比較し、前記実際値と前記記憶された値との差異が所定の閾値を上回る場合にプラグ交換を識別する、方法及び装置が公知である。このようなプラグ毎に個別の評価のために、電流推移、抵抗推移、及び／又は、電力推移、乃至、個々の所定の値が考慮され、現在の走行サイクルの前記推移及び／又は値と、先行する走行サイクルの前記推移及び／又は値とが比較される。このプラグ毎に個別の電流推移、抵抗推移、及び、電力推移は、周辺条件に依存しているので、これらを常に正確に評価することは難しい。というのは、種々異なる走行サイクルにおいて、必ずしもこれらの周辺条件を常に同一になるよう調整できるとは限らないからである。

各グロープラグの個別の電流推移、抵抗推移、電力推移、及び／又は、電流値、抵抗値、電力値は、プラグの使用年数、周辺条件（内燃機関条件）、及び、印加される電圧に依存している。これらの差異は、同じ型式の複数のグロープラグに対して存在する。

従って、本発明の課題は、内燃機関におけるグロープラグの交換を識別するための方法及び装置であって、グロープラグの交換を、周辺条件に依存せずに正確に識別することができる方法及び装置を提供することである。

この課題は、本発明によれば、走行サイクル中に、内燃機関に設けられた全てのグロープラグにおいて同一の電気的パラメータを検出し、この際、前記全てのグロープラグの前記電気的パラメータ同士は、互いに１つの特定のパターンを示し、前記全てのグロープラグの前記電気的パラメータの前記パターンと、先行する走行サイクルにおいて検出されたパターンとを比較し、前記走行サイクルの前記パターンと、前記先行する走行サイクルの前記パターンとが相違する場合に、グロープラグの交換を識別する、ことを特徴とする方法によって解決される。このことはつまり、あるグロープラグの全負荷時の電流値及び／又は電力値が、他のグロープラグよりも高い場合には、このグロープラグは、アイドリング運転中においても、他のグロープラグより高い電流値及び／又は電力値を有するに違いないということを意味している。電気的パラメータにおけるこの連続性を、グロープラグの交換を識別するために評価するのである。このことは、グロープラグの交換の識別のロバスト性に関して著しい改善を達成できるという利点を有する。

有利には、グロープラグのパターンは、種々のグロープラグにおいて測定された電気的パラメータ同士の大小の順序によって決定される。どの動作状態でも変わらないそれぞれの大小関係に注目することによって、個々にどのプラグが交換されたのかを特に簡単に識別することが可能となる。

１つの実施形態においては、全てのグロープラグの少なくとも１つの電気的パラメータが、ほぼ同時点に測定される。これによって、全てのグロープラグでの測定を、内燃機関の同一の動作状態において実施することが保証される。

１つの発展形態においては、複数のグロープラグの電気的パラメータのパターンが、複数の走行サイクルに亘って記憶され、前記パターンと記憶されたパターンとの非連続性から、プラグ交換が識別される。これによって現在の相違を履歴と比較することができ、これによってグロープラグの自然の経年劣化推移を次第に弱めることができる。

電気的パラメータのバリエーションには、グロープラグの電流及び／又は抵抗及び／又は電力がある。従って、内燃機関に設けられた複数のグロープラグのパターンを形成するために、プラグ毎に個別の種々のパラメータを考慮することができる。

抵抗のバリエーションには、低温抵抗、高温抵抗、及び／又は、抵抗変化がある。これらの値の変化は、一方では、プラグ交換に対する確実な指標を提供する。それと同時にこれらの値は、比較的簡単に測定することができ、グロープラグ制御装置において通常既に測定されている値である。

本発明はさらに、内燃機関におけるグロープラグの交換を識別するための装置であって、グロープラグの少なくとも１つの電気的パラメータを測定するための測定ユニットと、グロープラグの少なくとも１つの電気的パラメータを記憶するための記憶ユニットとを有する装置に関する。周辺条件に依存せずに、グロープラグの交換の識別結果を正確に提供する装置において、前記測定ユニットは、内燃機関に設けられた全てのグロープラグの少なくとも１つの電気的パラメータを測定し、前記記憶ユニットは、全てのグロープラグの少なくとも１つの電気的パラメータの測定された値を記憶し、前記測定ユニットと前記記憶ユニットとに接続されたパターン検出ユニットは、全てのグロープラグの前記少なくとも１つの電気的パラメータによって形成されたパターンを検出して、当該パターンと、前記全てのグロープラグの前記少なくとも１つの電気的パラメータの記憶された値から形成されたパターンとを比較し、前記測定された値の前記パターンと、前記記憶された値の前記パターンとが相違する場合に、グロープラグの交換を識別する。パターンを評価することの利点は、あるグロープラグが、例えばアイドリング運転中に、他のグロープラグと比べてより小さい電流消費及び電力消費を有する場合には、全負荷時においても、本来の量とは関係なく、他のグロープラグに比べて小さい電流消費及び電力消費を有することである。従って、複数のグロープラグ同士の電流消費及び電力消費のパターンを比較することによって、各プラグのみを個々に比較する場合に比べてよりロバストにプラグ交換を検出することができる。同一の幾何形状寸法を有する異なるプラグ型式が存在するので、正しく設定されていない電圧を有する誤って取り付けられたグロープラグを、直ぐに識別することができる。この正しく設定されていない電圧は、誤ったプラグ温度を生じさせ、グロープラグが高温になり過ぎてしまった場合には、グロープラグが破壊されて、これによって内燃機関を損傷してしまうことがある。グロープラグが低温過ぎる場合には、内燃機関の燃焼特性に悪影響を及ぼす。パターンの評価によって、このような有害な影響が確実に阻止される。さらにサービス技術者は、グロープラグ制御を実施する内燃機関制御装置及び／又はグロー時間制御装置に対して積極的にプラグ交換を知らせる必要がなくなる。経年劣化に起因するプラグ毎に個別のパラメータの推移に基づいたソフトウェアアルゴリズムは、グロープラグ交換に正しく反応することができ、機能エラーをもたらすことはない。

本発明には、数多くの実施形態が認められる。そのうちの１つを、図面に基づいてより詳細に説明する。

図１は、自動車におけるグローシステムの原理図である。

周辺温度が４０℃未満である場合には、冷温の内燃機関、特にディーゼル機関は、内燃機関に導入される燃料空気混合気を着火するための始動補助を要する。始動補助として、グロープラグと、グロー時間制御装置と、グローソフトウェアからなるグローシステムが使用される。グローソフトウェアは、内燃機関制御装置又はグロー時間制御装置内に格納されている。グローシステムはさらに、車両のエミッションを改善するためにも使用される。グローシステムの他の使用分野には、燃料器排ガスシステム、ブロックヒータ、燃料の予熱、又は、冷却水の予熱がある。

図１は、複数のグロープラグ２１〜２４が設けられたこのようなグローシステムを示す。各グロープラグ２１〜２４は、詳細には図示しない内燃機関の燃焼室のそれぞれ１つのシリンダ内へと突出している。グロープラグ２１〜２４は、同一に構成されており、通常の低電圧型グロープラグである。図１では、内燃機関のアース３に導かれたグロープラグ２１〜２４を、見やすくするために等価抵抗として図示している。

グロープラグ２１〜２４は、グロー時間制御装置４に接続されており、グロー時間制御装置４は、各グロープラグ２１〜２４につき１つのパワー半導体５１〜５４を有する。グロー時間制御装置４は、入力信号及び出力信号を処理するためのマイクロコントローラ４ａを含む。択一的に、マイクロコントローラ４ａの代わりにＡＳＩＣを使用することも可能である。さらにグロー時間制御装置４には、パワー半導体５１〜５４を介してグロープラグ２１〜２４に必要な有効電圧を供給する車載電圧部６が接続されている。グロー時間制御装置４は、内燃機関制御装置７に通じており、内燃機関制御装置７は、詳細には図示しない内燃機関に接続されている。内燃機関制御装置７とグロー時間制御装置４は、インターフェースを有する。このインターフェースは、単線接続並びに２線接続１０，１１（図１）から構成することができる。これらのインターフェースを介して、内燃機関制御装置７とグロー時間制御装置４との間でデータが交換され、さらに、グロー時間制御装置４の制御や診断通信も実行される。グロー時間制御装置４は、パワー半導体５１〜５４を介してグロープラグ２１〜２４へと、パルス幅変調された出力信号を出力し、この出力信号は、各グロープラグ２１〜２４において所要のグロープラグ制御電圧を調整する。グロー時間制御装置４は、測定ユニット１２と、メモリユニット１３と、パターン識別ユニット１４とを含む。

内燃機関におけるグロープラグ２１〜２４の交換を識別するために、グロー時間制御装置４、特にマイクロコントローラ４ａは信号を出力し、この信号により、例えばアイドリング運転の動作状態中の全てのグロープラグ２１〜２４において、マイクロコントローラ４ａに含まれた測定ユニット１２によって電流が測定される。この測定は、自動車の走行サイクルの開始時に行われる。測定ユニット１２によって測定された全てのグロープラグ２１〜２４の電流値は、メモリユニット１３に記憶される。後続する走行サイクルにおいても同様に、走行サイクルの開始時にさらなる信号が出力され、これによって測定ユニット１２は再びグロープラグ２１〜２４の電流値を測定する。この測定は、今回は全負荷時に実施することができる。自動車の周辺条件は、当該測定形式の場合には重要ではない。その後パターン識別ユニット１４によって、メモリユニット１３に記憶されている、最初の走行サイクルで記録された全てのグロープラグ２１〜２４の電流値が、第２の走行サイクルにおいて測定ユニット１２によって測定されたグロープラグ２１〜２４の全ての電流値と比較される。

この際、これらの電流値は、大小関係の点で互いに特定のパターンを示す。このパターンは、アイドリング運転中においても全負荷時と同様である。グロープラグが交換されていなかった場合には、グロープラグ２１〜２４の個々の電流値の大小の順序は、記憶された値の場合と、第２のサイクルにおいて新しく測定された値の場合とで等しくなっている。しかしながら、グロープラグ２１〜２４のこの大小関係が互いに異なる場合には、グロープラグが交換されたことが前提となる。

このことを以下の例でより詳細に説明する。例えば第１の走行サイクル中、プラグ電圧がＵ＝５Ｖの場合において、グロープラグ２１〜２４（合計４つのグロープラグ）でプラグ電流Ｉｎ（但しｎ＝１〜４）が測定された。この際、記憶された値は、Ｉ１＝３．２Ａ、Ｉ２＝３．１Ａ、Ｉ３＝３．２Ａ、Ｉ４＝３．５Ａであった。

測定ユニット１２によって実施された第２の測定では、プラグ電圧Ｕ＝７Ｖが印加された。この際、以下のプラグ電流が測定された：
Ｉ１＝３．７Ａ、Ｉ２＝３．５Ａ、Ｉ３＝３．７Ａ、Ｉ４＝４．０Ａ。

ここから個々の測定された値の大きさに基づいて、以下のパターンが得られる：
Ｉ２＜Ｉ１＝Ｉ３＜Ｉ４。

電圧が５Ｖの場合でも７Ｖの場合でも、グロープラグ２１〜２４のプラグ電流のパターンは同一であったので、確実に、グロープラグ２１〜２４が交換されていないということを前提とすることができる。

しかしながら今度は、電圧が６Ｖの場合に、以下の値が測定された：
Ｉ１＝３．５Ａ，Ｉ２＝３．４Ａ，Ｉ３＝３．５Ａ，Ｉ４＝３．３Ａ
ここから以下のパターンが生じる：
Ｉ４＜Ｉ２＜Ｉ１＝Ｉ３。

このことから、このパターンが、以前に記述したパターンに比べて変化したことは明らかである。グロープラグ２４のプラグ電流の値だけが変化したので、ここからグロープラグ２４が交換されたことを推定することができる。

所定の内燃機関条件（例えばインジェクタ量、回転数など）において記憶された値を比較することにより、これらの周辺条件を留意する必要はなくなる、乃至、より大きな公差範囲を許容できるようになる。パターン形成により、プラグ交換を検出するために、内燃機関条件の限界値及び閾値をより広く捉えることが可能となる。

Claims (7)

1. 内燃機関におけるグロープラグの交換を識別するための方法であって、
   走行サイクル中に、グロープラグ（２１〜２４）の少なくとも１つの電気的パラメータ（Ｉ）を検出し、
   当該電気的パラメータ（Ｉ）と、先行する走行サイクルにおいて検出された、前記グロープラグ（２１〜２４）の同一の前記電気的パラメータ（Ｉ）の記憶された値とを比較する、
   方法において、
   前記走行サイクル中に、前記内燃機関に設けられた全てのグロープラグ（２１〜２４）において同一の前記電気的パラメータ（Ｉ）を検出し、
   この際、前記全てのグロープラグ（２１〜２４）の前記電気的パラメータ（Ｉ）同士は、互いに１つの特定のパターンを示し、
   当該パターンと、先行する走行サイクルにおいて検出された、前記全てのグロープラグ（２１〜２４）の前記電気的パラメータ（Ｉ）のパターンとを比較し、
   前記走行サイクルの前記パターンと、前記先行する走行サイクルのパターンとが相違する場合に、グロープラグ（２１〜２４）の交換を識別する、
   ことを特徴とする方法。
2. 前記グロープラグ（２１〜２４）の前記パターンを、異なる前記グロープラグ（２１〜２４）において測定された前記電気的パラメータ（Ｉ）同士の大小の順序によって決定する、
   ことを特徴とする請求項１記載の方法。
3. 前記少なくとも１つの電気的パラメータ（Ｉ）を、全てのグロープラグ（２１〜２４）に対してほぼ同時点に測定する、
   ことを特徴とする請求項１又は２記載の方法。
4. 前記グロープラグ（２１〜２４）の前記電気的パラメータ（Ｉ）の前記パターンを、複数の走行サイクルに亘って記憶し、前記パターンと、記憶された複数の前記パターンとの非連続性から、グロープラグ（２１〜２４）の交換を識別する、
   ことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項記載の方法。
5. 前記電気的パラメータは、前記グロープラグの電流（Ｉ）及び／又は抵抗及び／又は電力である、
   ことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項記載の方法。
6. 前記抵抗は、低温抵抗及び／又は高温抵抗及び／又は抵抗変化を含む、
   ことを特徴とする請求項５記載の方法。
7. 内燃機関におけるグロープラグの交換を識別するための装置であって、
   グロープラグ（２１〜２４）の少なくとも１つの電気的パラメータ（Ｉ）を測定するための測定ユニット（１２）と、
   グロープラグ（２１〜２４）の測定された前記少なくとも１つの電気的パラメータ（Ｉ）を記憶するための記憶ユニット（１３）と
   を備える装置において、
   前記測定ユニット（１２）は、前記内燃機関に設けられた全てのグロープラグ（２１〜２４）の前記少なくとも１つの電気的パラメータ（Ｉ）を測定し、
   前記記憶ユニット（１３）は、全てのグロープラグ（２１〜２４）の前記少なくとも１つの電気的パラメータ（Ｉ）の測定された値を記憶し、
   前記測定ユニット（１２）と前記記憶ユニット（１３）とに接続されたパターン検出ユニット（１４）は、全てのグロープラグ（２１〜２４）の前記少なくとも１つの電気的パラメータ（Ｉ）の互いの関係性によって形成されたパターンと、前記全てのグロープラグ（２１〜２４）の前記少なくとも１つの電気的パラメータ（Ｉ）の前記記憶された値から形成されたパターンとを比較し、前記測定された値の前記パターンと、前記記憶された値の前記パターンとが相違する場合に、グロープラグ（２１〜２４）の交換を識別する、
   ことを特徴とする装置。

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