JP5971185B2 - Heating element surface temperature control method - Google Patents

Heating element surface temperature control method Download PDF

Info

Publication number
JP5971185B2
JP5971185B2 JP2013090496A JP2013090496A JP5971185B2 JP 5971185 B2 JP5971185 B2 JP 5971185B2 JP 2013090496 A JP2013090496 A JP 2013090496A JP 2013090496 A JP2013090496 A JP 2013090496A JP 5971185 B2 JP5971185 B2 JP 5971185B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
heating element
temperature
power
heat generating
specific condition
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2013090496A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2014214908A (en
Inventor
俊博 森
俊博 森
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
Priority to JP2013090496A priority Critical patent/JP5971185B2/en
Priority to DE102014204895.8A priority patent/DE102014204895A1/en
Publication of JP2014214908A publication Critical patent/JP2014214908A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5971185B2 publication Critical patent/JP5971185B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05DSYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D23/00Control of temperature
    • G05D23/19Control of temperature characterised by the use of electric means
    • G05D23/20Control of temperature characterised by the use of electric means with sensing elements having variation of electric or magnetic properties with change of temperature
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05DSYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D23/00Control of temperature
    • G05D23/19Control of temperature characterised by the use of electric means
    • G05D23/1917Control of temperature characterised by the use of electric means using digital means

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)

Description

本発明は、発熱温度と電気抵抗とが相関を持つ発熱電気抵抗体を用いた発熱素子の表面温度を制御するための方法に関する。   The present invention relates to a method for controlling the surface temperature of a heat generating element using a heat generating electric resistor having a correlation between heat generation temperature and electric resistance.

例えばグロープラグなどのように、発熱温度と電気抵抗とが相関を持つ発熱電気抵抗体を用いた発熱素子が知られている。このような発熱素子の使用に際しては、その製造時のばらつきや経年劣化による影響を考慮してその温度を制御する必要がある。例えば、特許文献1には内燃機関の運転停止時にグロープラグに対する通電を行い、その発熱温度と電気抵抗との相関を補正するようにした技術が開示されている。   For example, a heat generating element using a heat generating electric resistor having a correlation between heat generation temperature and electric resistance, such as a glow plug, is known. When such a heating element is used, it is necessary to control its temperature in consideration of variations in manufacturing and effects due to aging. For example, Patent Document 1 discloses a technique in which a glow plug is energized when the operation of an internal combustion engine is stopped, and the correlation between the heat generation temperature and the electrical resistance is corrected.

特開2010−127487号公報JP 2010-127487 A

特許文献1に開示された方法では、発熱素子の製造時のばらつきや経年劣化による影響を考慮してその温度制御を行うことが可能である。しかしながら、このような発熱素子を雰囲気が大きく変化する環境にて使用する場合、発熱温度を正確に制御することが困難である。例えば、内燃機関の排気通路に配されたグロープラグに向けて燃料を噴射し、これによって着火・燃焼した高温の排気を排気浄化装置の触媒コンバーターの暖機に利用する場合、グロープラグの周囲を通過する排気の流速がその表面温度に大きな影響を与える。この場合、重要なのは燃料を着火・燃焼させるためのグロープラグの発熱部の表面温度であるが、実際に制御されるのは発熱素子自体の温度である。   With the method disclosed in Patent Document 1, it is possible to control the temperature in consideration of the variation in the production of the heating elements and the influence of aging degradation. However, when such a heating element is used in an environment where the atmosphere changes greatly, it is difficult to accurately control the heating temperature. For example, when fuel is injected toward a glow plug arranged in an exhaust passage of an internal combustion engine, and high-temperature exhaust gas ignited and burned is used for warming up a catalytic converter of an exhaust purification device, the area around the glow plug is The flow rate of the exhaust passing through greatly affects the surface temperature. In this case, what is important is the surface temperature of the heat generating portion of the glow plug for igniting and burning the fuel, but what is actually controlled is the temperature of the heat generating element itself.

このため、従来では排気通路に流入する排気温およびその流速に基づき、グロープラグの発熱部の表面温度の低下量、つまり冷え代を実験などから予測し、この冷え代を考慮に入れてグロープラグの温度を制御している。   For this reason, conventionally, the amount of decrease in the surface temperature of the heat generating part of the glow plug, that is, the cooling allowance is predicted from experiments based on the exhaust temperature flowing into the exhaust passage and its flow velocity, and the glow plug is taken into account by taking this cooling allowance into account The temperature is controlled.

しかしながら、このような方法であっても、発熱素子の製造時のばらつきや経年劣化による影響ならびにこの発熱素子が組み込まれる個々の内燃機関の状態によっては、上述した冷え代の誤差が大きくなってしまう。このため、グロープラグの発熱部の表面温度を正確に制御することができず、必然的にグロープラグに対する通電量を常に高めに設定して燃料の着火・燃焼が確実に行われるように配慮している。結果として、発電機の運転頻度を増大させることとなり、燃費の悪化を招来してしまう問題があった。   However, even with such a method, the above-described cooling allowance error becomes large depending on the influence of variations in the manufacturing of the heating elements and aging deterioration and the state of the individual internal combustion engine in which the heating elements are incorporated. . For this reason, it is impossible to accurately control the surface temperature of the heat generating part of the glow plug, and inevitably, the energization amount to the glow plug is always set to a high value to ensure that the fuel is ignited and burned reliably. ing. As a result, there has been a problem that the frequency of operation of the generator is increased and the fuel consumption is deteriorated.

本発明の目的は、従来のものよりもグロープラグの発熱部の表面温度をより正確に制御する方法を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a method for more accurately controlling the surface temperature of a heat generating portion of a glow plug than the conventional one.

発熱温度と電気抵抗とが相関を持つ発熱抵抗体を用いた発熱素子の発熱部の表面温度を制御するための本発明の方法は、特定条件において発熱素子に供給される電力とこれによって発熱する発熱素子の温度との関係を取得するステップと、前記特定条件において前記発熱素子の温度と電気抵抗との関係を取得するステップと、前記発熱素子の目標表面温度を設定するステップと、前記発熱素子に電力を供給して前記発熱素子の発熱部の電気抵抗を算出するステップと、算出した電気抵抗が前記目標表面温度に対応した電気抵抗となるように、前記発熱素子に対する供給電力を制御するステップとを具え、前記発熱素子に対する供給電力を制御するステップは、前記目標表面温度に対応する電気抵抗をR,前記発熱素子に対する供給電力をP,前記目標表面温度と同じ前記特定条件における前記発熱素子の温度に対応した電力をP 0 ,前記発熱素子を構成する材料の温度抵抗係数および熱伝導率ならびに前記発熱素子の中心からその表面までの距離に関する定数をC,前記目標表面温度と同じ前記特定条件における前記発熱素子の温度に対応した前記発熱素子の電気抵抗をR 0 とすると、下式
R={(P−P 0 )/C}+R 0
を満たすように、供給電力Pが制御されることを特徴とするものである。
The method of the present invention for controlling the surface temperature of the heat generating portion of a heat generating element using a heat generating resistor having a correlation between the heat generation temperature and the electric resistance generates heat by the power supplied to the heat generating element under this specific condition. Obtaining a relationship between the temperature of the heating element, obtaining a relationship between the temperature of the heating element and electrical resistance under the specific condition, setting a target surface temperature of the heating element, and the heating element Supplying electric power to the heating element to calculate the electrical resistance of the heat generating portion of the heating element, and controlling the power supplied to the heating element so that the calculated electrical resistance corresponds to the target surface temperature comprising the door, the step of controlling the supply power to the heating element, the electrical resistance corresponding to the target surface temperature R, the supply power to the heating elements P, Serial distance power corresponding to the temperature of the heating element in the same said specific condition and the target surface temperature to P 0, the surface from the center of the temperature coefficient of resistance and thermal conductivity as well as the heating elements of the material constituting the heat generating element And C 0, and the electric resistance of the heating element corresponding to the temperature of the heating element under the same specific condition as the target surface temperature as R 0 ,
R = {(P−P 0 ) / C} + R 0
The supply power P is controlled so as to satisfy the above condition .

本発明による発熱素子の表面温度制御方法において、発熱素子に電力を供給するステップが、特定条件において発熱素子に供給される電力とこれによって発熱する発熱素子の温度との関係を利用して発熱素子に供給する初期電力を設定するステップを含むものであってよい。 In the heating element surface temperature control method according to the present invention , the step of supplying electric power to the heating element uses a relationship between the power supplied to the heating element under a specific condition and the temperature of the heating element that generates heat thereby, The method may include a step of setting an initial power supplied to.

特定条件が発熱素子の周囲に介在する気体が流動しない状態であってよい。   The specific condition may be a state where the gas interposed around the heating element does not flow.

発熱素子が特定条件にあるか否かを判定するステップと、発熱素子が特定条件にある場合、発熱素子の周囲の雰囲気温度を検出するステップと、検出した雰囲気温度が所定範囲にある場合、発熱素子の電気抵抗が前記特定条件において発熱素子の電気抵抗Rに対応する電力Pを発熱素子に供給するステップと、電力Pの供給に伴って変化する発熱素子の電気抵抗を求めるステップと、変化が収束した時点での発熱素子の電気抵抗を取得し、これに基づいて特定条件において発熱素子に供給される電力Pに対応した発熱素子の電気抵抗Rを学習補正するステップとをさらに具えることができる。 Determining whether the heating element is in a specific condition; if the heating element is in a specific condition; detecting the ambient temperature around the heating element; and if the detected ambient temperature is within a predetermined range, generate heat A step of supplying electric power P 0 corresponding to the electric resistance R 0 of the heat generating element to the heat generating element under the specific condition, and a step of obtaining the electric resistance of the heat generating element that changes with the supply of the electric power P 0. Acquiring the electrical resistance of the heating element at the time when the change converges, and learning and correcting the electrical resistance R 0 of the heating element corresponding to the electric power P 0 supplied to the heating element based on the specific condition based on this Can further comprise.

あるいは、発熱素子が特定条件にあるか否かを判定するステップと、発熱素子が前記特定条件にある場合、前記発熱素子の周囲の雰囲気温度を検出するステップと、検出した雰囲気温度が所定範囲にある場合、発熱素子の電気抵抗が特定条件における発熱素子の電気抵抗Rとなるように電力を発熱素子に供給するステップと、発熱素子に供給される電力を求めるステップと、変化が収束した時点での電力を取得し、これに基づいて特定条件において発熱素子の電気抵抗Rに対応した供給電力Pを学習補正するステップとをさらに具えることができる。 Alternatively, the step of determining whether or not the heating element is in a specific condition, the step of detecting the ambient temperature around the heating element when the heating element is in the specific condition, and the detected ambient temperature being within a predetermined range In some cases, the step of supplying power to the heating element so that the electrical resistance of the heating element becomes the electrical resistance R 0 of the heating element under a specific condition, the step of obtaining the power supplied to the heating element, and the time when the change has converged And a step of learning and correcting the supply power P 0 corresponding to the electric resistance R 0 of the heating element based on the specific condition based on the obtained power.

発熱素子が内燃機関の燃焼室または排気通路に配されて燃料を着火・燃焼させるためのグロープラグであり、特定条件は、内燃機関が搭載された車両のイグニッションキースイッチがオン状態からオフに切り替わった以降であることが好ましい。   A glow plug for igniting and burning fuel with a heating element arranged in the combustion chamber or exhaust passage of the internal combustion engine. The specific condition is that the ignition key switch of the vehicle equipped with the internal combustion engine switches from on to off. It is preferable that it is after.

本発明によると、発熱素子の周囲の温度や雰囲気ガスの流動に拘らず、発熱素子の発熱部の表面温度を正確に制御することができる。   According to the present invention, the surface temperature of the heat generating portion of the heat generating element can be accurately controlled regardless of the ambient temperature of the heat generating element and the flow of the atmospheric gas.

発熱素子に電力を供給する場合、特定条件において発熱素子に供給される電力とこれによって発熱する発熱素子の温度との関係を利用して発熱素子に供給する初期電力を設定した場合、効率よく発熱素子の発熱部の表面温度を目標表面温度に制御することができる。   When power is supplied to the heating element, heat is efficiently generated when the initial power supplied to the heating element is set using the relationship between the power supplied to the heating element and the temperature of the heating element that generates heat under specific conditions. The surface temperature of the heat generating portion of the element can be controlled to the target surface temperature.

特定条件が発熱素子の周囲に介在する気体が流動しない状態の場合、この特定条件を再現性よく容易に実現することが可能であり、測定の信頼性を高めることができる。   When the specific condition is such that the gas intervening around the heating element does not flow, the specific condition can be easily realized with high reproducibility, and the reliability of measurement can be improved.

特定条件下にて雰囲気温度が所定範囲にある場合、発熱素子に供給される電力に対応した発熱素子の電気抵抗を学習補正することにより、個々の発熱素子の特性の相違や経時的劣化による影響を受けることなく、信頼性の高い測定を行うことができる。逆に、発熱素子の電気抵抗に対応した供給電力を学習補正した場合においても同様な効果を得ることが可能である。   When the ambient temperature is within a specified range under specific conditions, the learning resistance and the electrical resistance of the heating element corresponding to the power supplied to the heating element are learned and corrected, and the effects of differences in the characteristics of individual heating elements and deterioration over time Highly reliable measurement can be performed without receiving the test. Conversely, the same effect can be obtained even when the supply power corresponding to the electric resistance of the heating element is corrected for learning.

内燃機関が搭載された車両のイグニッションキースイッチがオン状態からオフに切り替わった以降を特定条件とすることにより、容易かつ再現性の高い特定条件を設定することができる。   By setting the specific condition after the ignition key switch of the vehicle equipped with the internal combustion engine is switched from the on state to the off state, the specific condition can be easily set with high reproducibility.

本発明を圧縮点火方式の多気筒内燃機関が搭載された車両に応用した一実施形態のシステム概念図である。1 is a system conceptual diagram of an embodiment in which the present invention is applied to a vehicle equipped with a compression ignition type multi-cylinder internal combustion engine. 図1に示した実施形態における主要部の制御ブロック図である。It is a control block diagram of the principal part in embodiment shown in FIG. グロープラグの温度と排気流量が0の場合におけるグロープラグの発熱部の電気抵抗との関係を表すマップである。It is a map showing the relationship between the temperature of a glow plug and the electrical resistance of the heat generating part of the glow plug when the exhaust gas flow rate is zero. グロープラグの温度と排気流量が0の場合におけるグロープラグに対する供給電圧との関係を表すマップである。It is a map showing the relationship between the temperature of the glow plug and the supply voltage to the glow plug when the exhaust gas flow rate is zero. 図1に示した実施形態におけるグロープラグの温度と電気抵抗との相関に関する学習制御手順を表すフローチャートである。It is a flowchart showing the learning control procedure regarding the correlation of the temperature of a glow plug and electrical resistance in embodiment shown in FIG. 図1に示した実施形態における排気加熱装置の作動手順を表すフローチャートである。It is a flowchart showing the operation | movement procedure of the exhaust-gas heating apparatus in embodiment shown in FIG.

本発明を圧縮点火方式の多気筒内燃機関が搭載された車両に適用した一実施形態について、図1〜図5を参照しながら詳細に説明する。しかしながら、本発明はこのような実施形態のみに限らず、要求される特性に応じてその構成を自由に変更することが可能である。例えば、ガソリンやアルコールまたはLNG(液化天然ガス)などを燃料としてこれを点火プラグにて着火させる火花点火式内燃機関に対しても本発明は有効である。   An embodiment in which the present invention is applied to a vehicle equipped with a compression ignition type multi-cylinder internal combustion engine will be described in detail with reference to FIGS. However, the present invention is not limited to such an embodiment, and the configuration can be freely changed according to required characteristics. For example, the present invention is also effective for a spark ignition type internal combustion engine in which gasoline, alcohol, LNG (liquefied natural gas) or the like is used as fuel and is ignited by a spark plug.

本実施形態におけるエンジンシステムの主要部を模式的に図1に示し、その主要部の制御ブロックを概略的に図2に示す。なお、図1にはエンジン10の吸排気のための動弁機構や消音器の他に、このエンジン10の補機として一般的な排気ターボ式過給機やEGR装置なども省略されている。また、エンジン10の円滑な運転のために必要とされる各種センサー類もその一部が便宜的に省略されていることに注意されたい。   A main part of the engine system in the present embodiment is schematically shown in FIG. 1, and a control block of the main part is schematically shown in FIG. In FIG. 1, in addition to a valve mechanism and a silencer for intake and exhaust of the engine 10, a general exhaust turbo supercharger, an EGR device, and the like are omitted as auxiliary equipment of the engine 10. It should be noted that some of the various sensors required for smooth operation of the engine 10 are omitted for convenience.

本実施形態におけるエンジン10は、燃料である軽油またはバイオ燃料あるいはこれらの混合燃料を燃料噴射弁11から圧縮状態にある燃焼室10a内に直接噴射することにより、自然着火させる圧縮点火式の多気筒内燃機関である。しかしながら、本発明の特性上、単気筒の内燃機関であってもかまわない。   The engine 10 according to the present embodiment is a compression ignition type multi-cylinder that spontaneously ignites by directly injecting light oil, biofuel, or a mixed fuel thereof as fuel into the combustion chamber 10a in a compressed state from the fuel injection valve 11. It is an internal combustion engine. However, a single cylinder internal combustion engine may be used due to the characteristics of the present invention.

燃焼室10aにそれぞれ臨む吸気ポート12aおよび排気ポート12bが形成されたシリンダーヘッド12には、吸気ポート12aを開閉する吸気弁13aおよび排気ポート12bを開閉する排気弁13bを含む図示しない動弁機構が組み込まれている。燃焼室10aの上端中央に臨む先の燃料噴射弁11もまた、これら吸気弁13aおよび排気弁13bに挟まれるようにシリンダーヘッド12に組み付けられている。燃料噴射弁11から燃焼室10a内に供給される燃料の量および噴射時期は、運転者によるアクセルペダル14の踏み込み量を含む車両の運転状態に基づいてECU(Electronic Control Unit)15により制御される。アクセルペダル14の踏み込み量は、アクセル開度センサー16により検出され、その検出情報がECU15に出力される。 The cylinder head 12 formed with the intake port 12a and the exhaust port 12b facing the combustion chamber 10a has a valve operating mechanism (not shown) including an intake valve 13a for opening and closing the intake port 12a and an exhaust valve 13b for opening and closing the exhaust port 12b. It has been incorporated. The previous fuel injection valve 11 facing the center of the upper end of the combustion chamber 10a is also assembled to the cylinder head 12 so as to be sandwiched between the intake valve 13a and the exhaust valve 13b. The amount and injection timing of fuel supplied to the combustion chamber 10a from the fuel injection valve 11, the ECU (E lectronic C ontrol U nit ) 15 based on operating conditions of the vehicle including the depression amount of the accelerator pedal 14 by the driver Be controlled. The amount of depression of the accelerator pedal 14 is detected by the accelerator opening sensor 16, and the detection information is output to the ECU 15.

ECU15は、周知のワンチップマイクロプロセッサーであり、図示しないデータバスにより相互接続されたCPU,ROM,RAM,不揮発性メモリーおよび入出力インターフェースなどを含む。本実施形態におけるECU15は、アクセル開度センサー16や後述する各種センサー類などからの情報に基づき、車両の運転状態を判定する運転状態判定部15aと、燃料噴射設定部15bと、燃料噴射弁駆動部15cとを有する。燃料噴射設定部15bは、運転状態判定部15aでの判定結果に基づいて燃料噴射弁11からの燃料の噴射量や噴射時期を設定する。燃料噴射弁駆動部15cは、燃料噴射設定部15bにて設定された量の燃料が設定された時期に燃料噴射弁11から噴射されるように、燃料噴射弁11の作動を制御する。   The ECU 15 is a well-known one-chip microprocessor, and includes a CPU, ROM, RAM, non-volatile memory, input / output interface and the like interconnected by a data bus (not shown). The ECU 15 in this embodiment is based on information from the accelerator opening sensor 16 and various sensors described later, an operation state determination unit 15a that determines the operation state of the vehicle, a fuel injection setting unit 15b, and a fuel injection valve drive. Part 15c. The fuel injection setting unit 15b sets the fuel injection amount and the injection timing from the fuel injection valve 11 based on the determination result in the operation state determination unit 15a. The fuel injection valve drive unit 15c controls the operation of the fuel injection valve 11 so that the amount of fuel set by the fuel injection setting unit 15b is injected from the fuel injection valve 11 at the set time.

シリンダーヘッド12の吸気ポート12aに接続する吸気管17は、吸気ポート12aと共に吸気通路17aを画成する。吸気管17の上流側には、エアーフローメーター18が取り付けられ、これによって検出された吸気流量に関する情報がECU15に出力される。ECU15は、エアーフローメーター18からの検出情報などに基づき、燃料噴射弁11からの燃料の噴射量の補正を行う。エアーフローメーター18よりも下流側の吸気管17には、吸気通路17aの開度を調整するためのスロットル弁19とこれを駆動するためのスロットルアクチュエーター20とが設けられている。   The intake pipe 17 connected to the intake port 12a of the cylinder head 12 defines an intake passage 17a together with the intake port 12a. An air flow meter 18 is attached on the upstream side of the intake pipe 17, and information relating to the detected intake flow rate is output to the ECU 15. The ECU 15 corrects the fuel injection amount from the fuel injection valve 11 based on detection information from the air flow meter 18 and the like. The intake pipe 17 on the downstream side of the air flow meter 18 is provided with a throttle valve 19 for adjusting the opening degree of the intake passage 17a and a throttle actuator 20 for driving the throttle valve 19.

先のECU15は、スロットル開度設定部15dと、アクチュエーター駆動部15eとをさらに有する。スロットル開度設定部15dは、アクセルペダル14の踏み込み量に加え、先の運転状態判定部15aでの判定結果に基づいてスロットル弁19の開度を設定する。アクチュエーター駆動部15eは、このスロットル弁19がスロットル開度設定部15dにて設定された開度となるように、スロットルアクチュエーター20の作動を制御する。   The previous ECU 15 further includes a throttle opening setting unit 15d and an actuator driving unit 15e. The throttle opening setting unit 15d sets the opening of the throttle valve 19 based on the determination result of the previous driving state determination unit 15a in addition to the depression amount of the accelerator pedal 14. The actuator driving unit 15e controls the operation of the throttle actuator 20 so that the throttle valve 19 has the opening set by the throttle opening setting unit 15d.

ピストン21aが往復動するシリンダーブロック21には、連接棒21bを介してピストン21aが連結されるクランク軸21cの回転位相、つまりクランク角を検出してこれをECU15に出力するクランク角センサー22が取り付けられている。ECU15の運転状態判定部15aは、このクランク角センサー22からの情報に基づき、クランク軸21cの回転位相やエンジン回転数の他に車両の走行速度などを実時間で把握する。   A crank angle sensor 22 that detects the rotational phase of the crankshaft 21c to which the piston 21a is coupled via the connecting rod 21b, that is, the crank angle, and outputs the detected crank angle to the ECU 15 is attached to the cylinder block 21 in which the piston 21a reciprocates. It has been. Based on the information from the crank angle sensor 22, the driving state determination unit 15a of the ECU 15 grasps the running speed of the vehicle in addition to the rotation phase of the crankshaft 21c and the engine speed in real time.

排気ポート12bに連通するようにシリンダーヘッド12に連結される排気管23は、排気ポート12bと共に排気通路23aを画成する。下流端側に取り付けられた図示しない消音器よりも上流側の排気管23には、燃焼室10a内での混合気の燃焼により生成する有害物質を無害化するための排気浄化装置24が取り付けられている。本実施形態における排気浄化装置24は、少なくとも酸化触媒を含むが、この他にDPF(Diesel Particulate Filter)やNO吸蔵触媒などを組み込むことも可能である。酸化触媒は、主として排気に含まれる未燃HCなどを酸化、つまり燃焼させるためのものである。 The exhaust pipe 23 connected to the cylinder head 12 so as to communicate with the exhaust port 12b defines an exhaust passage 23a together with the exhaust port 12b. An exhaust gas purification device 24 for detoxifying harmful substances generated by combustion of the air-fuel mixture in the combustion chamber 10a is attached to the exhaust pipe 23 upstream of the silencer (not shown) attached to the downstream end side. ing. Exhaust purification apparatus 24 of this embodiment includes at least an oxidation catalyst, it is also possible to incorporate the like In addition to this DPF (D iesel P articulate F ilter ) and the NO X storage catalyst. The oxidation catalyst is mainly used to oxidize, that is, burn, unburned HC contained in the exhaust gas.

先のECU15の運転状態判定部15aは、排気浄化装置24の温度に基づいて後述する排気加熱装置25による排気の加熱の必要性の有無を判定する。このため、本実施形態では触媒温度センサー26が酸化触媒に組み込まれ、その床温Tを検出してこれをECU15に出力する。運転状態判定部15aは、触媒温度センサー26からの温度情報Tがあらかじめ設定された閾温度(以下、これを暖機開始判定温度と呼称する)TCLよりも低い場合、排気加熱装置25を作動させて排気浄化装置24を暖機する必要があると判定する。また、この触媒温度Tが酸化触媒の活性状態を維持し得るようなあらかじめ設定された閾温度(以下、これを目標触媒加熱温度TCHと呼称する)以上の場合、排気加熱装置25を作動させる必要がないと判定する。なお、この触媒温度センサー26に代えて排気浄化装置24の入口側と出口側とにそれぞれ排気温センサーを配し、これら排気温センサーからの情報に基づいて排気加熱装置25の温度を推定するようにしてもよい。 The operating state determination unit 15a of the ECU 15 determines whether or not the exhaust heating device 25 described later needs to heat the exhaust based on the temperature of the exhaust purification device 24. Therefore, in the present embodiment the catalyst temperature sensor 26 is incorporated into the oxidation catalyst, and outputs this by detecting the bed temperature T C in the ECU 15. The operating condition determining unit 15a, a threshold temperature of the temperature information T C is set in advance from the catalyst temperature sensor 26 (hereinafter, referred to as warm-up start determination temperature) is lower than T CL, the exhaust heating device 25 It is determined that it is necessary to warm up the exhaust purification device 24 by operating. Further, the catalyst temperature T C is the threshold temperature set in advance, such as to be able to maintain the active state of the oxidation catalyst (hereinafter referred to as the target catalyst heating temperature T CH) case described above, actuating the exhaust heating device 25 It is determined that there is no need to make it happen. In place of the catalyst temperature sensor 26, exhaust temperature sensors are provided on the inlet side and the outlet side of the exhaust purification device 24, respectively, and the temperature of the exhaust heating device 25 is estimated based on information from these exhaust temperature sensors. It may be.

排気浄化装置24よりも上流側の排気管23の途中には、加熱ガスを生成してこれを下流側に配された排気浄化装置24に供給し、酸化触媒の活性化および活性状態を維持するための排気加熱装置25が配されている。本実施形態における排気加熱装置25は、燃料添加弁27と、グロープラグ28とを具えている。   In the middle of the exhaust pipe 23 upstream of the exhaust purification device 24, heated gas is generated and supplied to the exhaust purification device 24 disposed downstream, and the oxidation catalyst is activated and maintained in an active state. An exhaust heating device 25 is provided. The exhaust heating device 25 in this embodiment includes a fuel addition valve 27 and a glow plug 28.

燃料添加弁27は、基本的な構成が通常の燃料噴射弁11と同じものであり、通電時間を制御することによって、任意の量の燃料を任意の時間間隔で排気通路23aにパルス状に供給することができるようになっている。燃料添加弁27から排気通路23aに供給される1回あたりの燃料の量は、エアーフローメーター18によって検出される吸入空気量および空燃比を含む車両の運転状態に基づき、ECU15の燃料添加設定部15fにより設定される。ECU15の燃料添加弁駆動部15gは、燃料添加設定部15fにて設定された量の燃料が設定された周期で燃料添加弁27から噴射されるように、燃料添加弁27の作動を制御する。   The fuel addition valve 27 has the same basic configuration as that of the normal fuel injection valve 11, and supplies an arbitrary amount of fuel to the exhaust passage 23a in a pulsed manner at arbitrary time intervals by controlling the energization time. Can be done. The amount of fuel per one time supplied from the fuel addition valve 27 to the exhaust passage 23a is based on the operating state of the vehicle including the intake air amount and the air-fuel ratio detected by the air flow meter 18, and the fuel addition setting unit of the ECU 15 It is set by 15f. The fuel addition valve drive unit 15g of the ECU 15 controls the operation of the fuel addition valve 27 so that the amount of fuel set by the fuel addition setting unit 15f is injected from the fuel addition valve 27 at a set cycle.

本発明における着火手段としてのグロープラグ28は、図示しない蓄電池などの車載電源にECU15のグロープラグ駆動部15hを介して接続し、燃料添加弁27から排気通路23aに添加された燃料を着火・燃焼させる。   The glow plug 28 as an ignition means in the present invention is connected to an in-vehicle power source such as a storage battery (not shown) via a glow plug drive unit 15h of the ECU 15, and the fuel added from the fuel addition valve 27 to the exhaust passage 23a is ignited and burned. Let

ECU15は、グロープラグ28の発熱部28aの目標表面温度Tを設定する加熱温度設定部15iと、先のグロープラグ駆動部15hとを具えている。本実施形態におけるグロープラグ駆動部15hは、加熱温度設定部15iにて設定された目標表面温度Tとなるように、グロープラグ28に対する投入電力Pを制御する。 The ECU 15 includes a heating temperature setting unit 15i that sets a target surface temperature TF of the heat generating unit 28a of the glow plug 28, and a previous glow plug driving unit 15h. The glow plug drive unit 15h in the present embodiment controls the input power P to the glow plug 28 so that the target surface temperature TF set by the heating temperature setting unit 15i is obtained.

加熱温度設定部15iは、車両の運転状態に基づき、グロープラグ28の発熱部28aの目標表面温度Tを設定する。本実施形態における目標表面温度Tは、着火温度Tおよび非加熱温度Tの何れかである。より具体的には、排気浄化装置24における触媒温度Tが暖機開始判定温度TCLよりも低く、かつ燃料添加可能な運転状態にある場合、発熱部28aの目標表面温度Tとして着火温度Tを選択する。それ以外の場合には、発熱部28aの目標表面温度Tとして非加熱温度Tを選択する。この場合、上述した着火温度Tは燃料が着火・燃焼し得る温度であり、例えば1050℃程度に設定される。また、グロープラグ28の発熱部28aに対して電力Pを供給しない状態が非加熱温度Tに対応する。上述した着火温度Tに加え、目標表面温度Tとして着火温度Tよりも低い、例えば800℃程度の予熱温度を設定することも可能である。この場合、排気浄化装置24を暖機する必要があるとECU15が判断し、グロープラグ28の発熱部28aの目標表面温度Tとして予熱温度を選択した後、燃料添加が可能な運転状態になった時点でこれを着火温度Tに切り換える。これよって、グロープラグ28の発熱部28aの表面温度を迅速に着火温度Tへと昇温させ、実際に燃料を添加することができる期間をより長くすることが可能となる。 The heating temperature setting unit 15i sets a target surface temperature TF of the heat generating unit 28a of the glow plug 28 based on the driving state of the vehicle. The target surface temperature TF in the present embodiment is either the ignition temperature TG or the non-heating temperature TN . More specifically, when the catalyst temperature T C in the exhaust gas purification device 24 is warm-up start determination lower than the temperature T CL, and in the fuel addition can be operating conditions, ignition temperature as the target surface temperature T F of the heat generating portion 28a Select TG . In other cases, the non-heating temperature TN is selected as the target surface temperature TF of the heat generating portion 28a. In this case, the above-described ignition temperature TG is a temperature at which the fuel can ignite and burn, and is set to about 1050 ° C., for example. Further, the state in which the power P is not supplied to the heat generating portion 28a of the glow plug 28 corresponds to the non-heating temperature TN . In addition to the ignition temperature TG described above, it is also possible to set a preheating temperature lower than the ignition temperature TG , for example, about 800 ° C., as the target surface temperature TF . In this case, the ECU 15 determines that the exhaust purification device 24 needs to be warmed up, selects the preheating temperature as the target surface temperature TF of the heat generating portion 28a of the glow plug 28, and then enters an operation state in which fuel can be added. This is switched to the ignition temperature TG . As a result, the surface temperature of the heat generating portion 28a of the glow plug 28 can be quickly raised to the ignition temperature TG , and the period during which fuel can actually be added can be made longer.

この加熱温度設定部15iには、排気流量が0の場合における発熱部28aの温度Tと、これに対応する発熱部28aへの供給電力Pならびにその電気抵抗Rとをそれぞれ関係付けた図3,図4に示すようなマップが記憶されている。本実施形態においては、発熱部28aの周囲の排気通路23aを流れる排気流量が0の場合、すなわちエンジン10の停止状態を本発明における特定条件として規定しているが、再現性が高ければ他の運転状態を特定条件として規定することも可能である。加熱温度設定部15iは、設定した目標表面温度Tに対し、あらかじめ設定された排気流量が0の場合の加熱部28aの電気抵抗Rおよび供給電力Pを図3,図4のマップから取得してこれをグロープラグ駆動部15hに出力する。 The heating temperature setting portion 15i is a diagram in which the temperature T of the heat generating portion 28a when the exhaust gas flow rate is 0, the electric power P 0 supplied to the heat generating portion 28a corresponding thereto and the electric resistance R 0 thereof are related to each other. 3, a map as shown in FIG. 4 is stored. In the present embodiment, when the exhaust flow rate flowing through the exhaust passage 23a around the heat generating portion 28a is 0, that is, the stop state of the engine 10 is defined as the specific condition in the present invention. It is also possible to define the operating state as a specific condition. Heating temperature setting unit 15i is with respect to the target surface temperature T F is set, the electric resistance R 0 and the supplied power P 0 of the heating portion 28a of when the exhaust flow rate set in advance is 0 3, the map of FIG. 4 This is acquired and output to the glow plug drive unit 15h.

ここで、本発明における発熱素子としてのグロープラグ28の発熱部28aを構成する材料の電気抵抗をR、この発熱部28aを構成する材料の温度抵抗係数をaとすると、発熱部28aの温度Tは以下のように表すことができる。
T=aR+b ・・・(1)
ただし、bはグロープラグ28の発熱部28aを構成する材料に固有の定数であり、温度Tは発熱部28aの中心部の温度であって、その表面温度ではなことに注意すべきである。
Here, assuming that the electrical resistance of the material constituting the heat generating portion 28a of the glow plug 28 as the heat generating element in the present invention is R, and the temperature resistance coefficient of the material constituting the heat generating portion 28a is a, the temperature T of the heat generating portion 28a. Can be expressed as:
T = aR + b (1)
However, b is a constant inherent to the material constituting the heat generating portion 28a of the glow plug 28, the temperature T is a temperature of the central portion of the heating portion 28a, it should be note that we name at that surface temperature .

また、グロープラグ28の発熱部28aの中心からその表面までの距離をL、発熱部28aを構成する材料の熱伝導率をλとすると、グロープラグ28の発熱部28aに供給される電力Pを以下のように表すことができる。
P=Lλ(T−T) ・・・(2)
先の(1)式をこの(2)式に代入して変形すると、以下のように表すことができる。
aR=(P/Lλ)−b+T ・・・(3)
ここで、排気流量が0の場合、先の(3)式を以下のように表すことができる。
aR=(P/Lλ)−b+T ・・・(4)
(4)式を変形して以下のように表すことができる。
=aR−(P/Lλ)+b ・・・(5)
この(5)式を先の(3)式に代入して整理すると、以下のように表すことができる。
R={(P−P)/aLλ}+R ・・・(6)
ただし、aLλを定数Cとみなすとこができるので、(6)式は以下のように単純化して表すことができる。
R={(P−P)/C}+R ・・・(7)
Further, assuming that the distance from the center of the heat generating portion 28a of the glow plug 28 to the surface thereof is L and the thermal conductivity of the material constituting the heat generating portion 28a is λ, the electric power P supplied to the heat generating portion 28a of the glow plug 28 is It can be expressed as follows:
P = Lλ (T−T F ) (2)
Substituting the previous equation (1) into this equation (2) and transforming it, it can be expressed as follows.
aR = (P / Lλ) −b + T F (3)
Here, when the exhaust gas flow rate is 0, the above equation (3) can be expressed as follows.
aR 0 = (P 0 / Lλ) −b + T F (4)
The expression (4) can be modified and expressed as follows.
T F = aR 0 − (P 0 / Lλ) + b (5)
Substituting this equation (5) into the previous equation (3) and rearranging it can be expressed as follows.
R = {(P−P 0 ) / aLλ} + R 0 (6)
However, since aLλ can be regarded as a constant C, equation (6) can be simplified and expressed as follows.
R = {(P−P 0 ) / C} + R 0 (7)

グロープラグ駆動部15hは、グロープラグ28の発熱部28aの表面温度が加熱温度設定部15iにて設定された目標表面温度Tとなるように、グロープラグ28に対する投入電力Pを制御する。より具体的には、加熱温度設定部15iにて設定された目標表面温度Tに対応する電気抵抗Rおよび供給電力Pに基づき、上の(7)式を満たすように発熱部28aの電気抵抗Rを目標値としてグロープラグ28に対する供給電力Pをフィードバック制御する。このため、車載電源の電圧Vを検出してこれをECU15に出力する電圧計29と、グロープラグ28の発熱部28aに流れる電流Iを検出してこれをECU15に出力する電流計30とがECU15に接続している。 The glow plug drive unit 15h controls the input power P to the glow plug 28 so that the surface temperature of the heat generating unit 28a of the glow plug 28 becomes the target surface temperature TF set by the heating temperature setting unit 15i. More specifically, based on the electrical resistance R 0 corresponding to the target surface temperature T F set by the heating temperature setting unit 15 i and the supplied power P 0 , the heating unit 28 a The electric power supply P to the glow plug 28 is feedback-controlled using the electric resistance R as a target value. Therefore, a voltmeter 29 that detects the voltage V of the in-vehicle power supply and outputs it to the ECU 15, and an ammeter 30 that detects the current I flowing through the heat generating portion 28 a of the glow plug 28 and outputs this to the ECU 15 is provided in the ECU 15. Connected to.

発熱部28aの電気抵抗Rは、オームの法則から以下のように表すことができる。
R=V/I ・・・(8)
The electric resistance R of the heat generating portion 28a can be expressed as follows from Ohm's law.
R = V / I (8)

また、電Pは、電流計30によって検出される電流Iと、電圧計29によって検出される電圧Vとから、P=V・Iにより求めることができる。このようにして、グロープラグ駆動部15hは、グロープラグ28に対する供給電力Pとグロープラグ28の発熱部28aの電気抵抗Rとが上述した(7)式を満たすように、供給電力Pを例えばPID制御する。このPID制御は、周知のように、実際に算出される電気抵抗と目標となる電気抵抗との差に関する比例成分と積分成分と微分成分とを加算して得られる電力補正量を供給電力にフィードバックする方法である。このようなフィードバック制御を行うことにより、先の(7)式を満たすような電気抵抗Rおよび供給電力Pが得られる。 Further, power P includes a current I detected by the ammeter 30, and a voltage V detected by the voltmeter 29 can be calculated by P = V · I. In this way, the glow plug drive unit 15h changes the supply power P to, for example, PID so that the supply power P to the glow plug 28 and the electrical resistance R of the heat generating part 28a of the glow plug 28 satisfy the above-described equation (7). Control. As is well known, in this PID control, a power correction amount obtained by adding a proportional component, an integral component, and a differential component relating to a difference between an actually calculated electric resistance and a target electric resistance is fed back to the supplied power. It is a method to do. By performing such feedback control, the electrical resistance R and the supplied power P that satisfy the above equation (7) are obtained.

このように、グロープラグ28の発熱部28aの周囲の排気通路23aの状態がどのように変化しても、排気温や排気流量を検出することなく、グロープラグ28の発熱部28aの表面温度を正確に目標表面温度Tに制御することができる。結果として、無駄な電力消費を回避して燃費の低下を阻止することが可能となる。 Thus, no matter how the state of the exhaust passage 23a around the heat generating portion 28a of the glow plug 28 changes, the surface temperature of the heat generating portion 28a of the glow plug 28 is detected without detecting the exhaust temperature or the exhaust flow rate. The target surface temperature TF can be accurately controlled. As a result, it is possible to avoid wasteful power consumption and prevent a reduction in fuel consumption.

本実施形態においては、排気通路23aに添加した燃料が継続的に着火燃焼することができるような運転状態の場合(以下、これを燃料添加可能な運転状態と記述する)に上述した排気加熱処理が実行される。この燃料添加可能な運転状態は、エンジン10のアイドル運転や低回転低負荷運転などの排気通路23aを流れる排気の流速が比較的低速の場合の運転状態が該当する。ECU15の運転状態判定部15aは、排気加熱装置25を作動させるべき運転状態にあるか否かを判定する。   In the present embodiment, the exhaust heat treatment described above is performed in an operation state in which the fuel added to the exhaust passage 23a can be continuously ignited and burned (hereinafter referred to as an operation state in which fuel can be added). Is executed. The operating state in which the fuel can be added corresponds to an operating state in which the flow velocity of the exhaust gas flowing through the exhaust passage 23a is relatively low, such as the idling operation of the engine 10 or the low rotation / low load operation. The operation state determination unit 15a of the ECU 15 determines whether or not the exhaust state heating apparatus 25 is in an operation state.

ところで、図4に示すマップに関し、グロープラグ28個々の製品としてのばらつきや経時的な劣化を考慮する必要がある。このため、加熱温度設定部15iに記憶された図4のマップは、ECU15の学習補正部15jにて学習補正され、これを定期的に行うことによって、個々のグロープラグ28の特性や経時的な劣化などを補償する。学習補正部15jでの学習補正は、排気温や排気流速が常に所定の値の場合に行うことが好ましく、一般的にはイグニッションキースイッチ31をオフにした以降、すなわちイグニッションキースイッチ31のオフ直後から行われる。これ以外に、エンジン10のアイドル運転時においても学習補正が可能な場合もあることに注意されたい。また、排気温が低すぎたり高すぎたりする状態では発熱部28aでの放熱性が大きく変化するため、排気温か所定範囲にある場合に所定の電力を供給し、検出される電気抵抗の変化がほぼ収束した時点での電気抵抗を投入電力に基づいて先の(8)式から算出する。ここで、加熱温度設定部15iに記憶されている電気抵抗をRとし、算出された電気抵抗をRとすると、学習補正された電気抵抗Rは、例えば下式のように表すことができる。
=R+{1−(R/R)} ・・・(10)
By the way, regarding the map shown in FIG. 4, it is necessary to take into account variations in the individual products of the glow plug 28 and deterioration over time. For this reason, the map of FIG. 4 stored in the heating temperature setting unit 15i is learned and corrected by the learning correction unit 15j of the ECU 15, and by periodically performing this, the characteristics of the individual glow plugs 28 and the time-dependent changes are obtained. Compensates for deterioration. The learning correction by the learning correction unit 15j is preferably performed when the exhaust temperature or the exhaust flow velocity is always a predetermined value. Generally, after the ignition key switch 31 is turned off, that is, immediately after the ignition key switch 31 is turned off. Done from. In addition, it should be noted that learning correction may be possible even when the engine 10 is idling. In addition, when the exhaust temperature is too low or too high, the heat dissipation at the heat generating portion 28a changes greatly. Therefore, when the exhaust temperature is within a predetermined range, a predetermined power is supplied and the detected electrical resistance changes Is calculated from the above equation (8) based on the input power. Here, the electrical resistance which is stored in the heating temperature setting unit 15i and R 0, when an electrical resistance that is calculated to R n, the electric resistance R N learned correction is, for example, be represented as the following formula it can.
R N = R 0 + {1- (R n / R 0 )} (10)

従って、供給電力に対して図3のマップから読み出されるグロープラグ28の発熱部28aの温度に対応する電気抵抗が上の(9)式から得られる新たな電気抵抗Rとなるように、図4のマップが学習補正される。 Therefore, as the electrical resistance corresponding to the temperature of the heat generating portion 28a of the glow plug 28 to be read out from the map of FIG. 3 with respect to the supply power becomes the new resistance R N obtained from equation (9) above, FIG 4 is corrected for learning.

このような学習補正を行うため、本実施形態においては、排気加熱装置25よりも上流側の排気通路23aに排気温センサー32が配される。そして、排気加熱装置25のグロープラグ28の発熱部28aに導かれる排気温Tに関する情報が排気温センサー32からECU15に出力されるようになっている。 In order to perform such learning correction, in the present embodiment, the exhaust temperature sensor 32 is arranged in the exhaust passage 23a upstream of the exhaust heating device 25. The information about the exhaust gas temperature T E, which is led to the heat generating portion 28a of the glow plug 28 of the exhaust heating device 25 is adapted to be outputted from the exhaust temperature sensor 32 to the ECU 15.

上述したグロープラグ28の発熱部28aの温度Tと電気抵抗Rとの相関を学習補正する手順について、図5を参照しながら説明すると、まずS1のステップにてイグニッションキースイッチがオン状態からオフに切り替わったか否かを判定する。ここでイグニッションキースイッチがオン状態からオフに切り替わった、すなわち学習可能運転状態であると判断した場合には、S2のステップに移行する。そして、グロープラグ28の発熱部28aの周囲を通過する排気温Tが学習可能な温度範囲TEL〜TEHにあるか否かを判定する。ここで排気温Tが学習可能な温度範囲TEL〜TEHにあると判断した場合には、S3のステップに移行してグロープラグ28に対してあらかじめ設定した電力Pを供給する。次いでS4のステップにて排気温Tが図3に示す供給電力Pに対応したグロープラグ28の温度Tとほぼ同じであるか否かを判定する。ここで、排気温TがTとほぼ同じである、すなわち検出される電気抵抗Rの変動が収束していると判断した場合には、S5のステップに移行してこの時の電気抵抗Rを算出し、S6のステップにて現在記憶されている電気抵抗Rを学習補正する。 The procedure for learning and correcting the correlation between the temperature T of the heat generating portion 28a of the glow plug 28 and the electrical resistance R will be described with reference to FIG. 5. First, in step S1, the ignition key switch is turned off from the on state. It is determined whether or not it has been switched. If it is determined that the ignition key switch has been switched from the on state to the off state, that is, the learnable driving state, the process proceeds to step S2. Then, it is determined whether or not the exhaust temperature T E passing through the periphery of the heat generating portion 28a of the glow plug 28 is in a learnable temperature range T EL to T EH . If it is determined that the exhaust gas temperature T E is within the learnable temperature range T EL to T EH , the process proceeds to step S3 and the preset power P 0 is supplied to the glow plug 28. Then it determines whether the almost the same exhaust gas temperature T E at step S4 and the temperature T 0 of the glow plug 28 corresponding to the supplied electric power P 0 shown in FIG. Here, if it is determined that the exhaust temperature T E is substantially the same as T 0 , that is, the fluctuation of the detected electric resistance R 0 has converged, the process proceeds to step S5 and the electric resistance at this time is determined. R 0 is calculated, and the currently stored electrical resistance R 0 is learned and corrected in step S6.

このように、加熱温度設定部15iに記憶された図4に示す如きマップを学習補正部15jにて補正することにより、個々のグロープラグ28の製品としてのばらつきや経時劣化などに起因する温度Tと電気抵抗Rとの相関のずれを確実に補償することができる。   In this way, by correcting the map as shown in FIG. 4 stored in the heating temperature setting unit 15i by the learning correction unit 15j, the temperature T caused by variations in the individual glow plugs 28 as a product, deterioration with time, and the like. And the deviation of the correlation between the electric resistance R can be reliably compensated.

なお、上述したように電力を基準にして電気抵抗を学習補正する代わりに、電気抵抗を基準にして電力を学習補正することも可能である。すなわち、検出した雰囲気温度が所定範囲にある場合、発熱部28aの電気抵抗が特定条件における発熱部28aの電気抵抗Rとなるようにグロープラグ28に電力を供給し、これによって変化する電力を継続的に算出する。そして、変化が収束した時点での電力を取得し、これに基づいて特定条件においてグロープラグ28の発熱部28aの電気抵抗Rに対応した供給電力Pを学習補正する。 As described above, instead of learning and correcting the electric resistance based on the electric power, the electric power can be learned and corrected based on the electric resistance. That is, when the detected ambient temperature is within a predetermined range, power is supplied to the glow plug 28 so that the electric resistance of the heat generating portion 28a becomes the electric resistance R0 of the heat generating portion 28a under a specific condition, and the electric power changing thereby is supplied. Calculate continuously. Then, the power at the time when the change has converged is acquired, and based on this, the supplied power P 0 corresponding to the electric resistance R 0 of the heat generating portion 28a of the glow plug 28 is learned and corrected under a specific condition.

次に、本実施形態における排気加熱装置25の制御手順を図6を参照しながら説明すると、まず、S11のステップにて触媒温度Tが暖機開始判定温度TCL以下か否かを判定する。ここで、触媒温度Tが暖機開始判定温度TCL以下である、すなわち排気浄化装置24の暖機を行う必要があると判断した場合には、S12のステップに移行して排気加熱装置25による燃料添加が可能な運転状態であるか否かを判定する。ここで、燃料添加が可能な運転状態にあると判断した場合、S13のステップに移行して通電フラグがセットされているか否かを判定する。最初は通電フラグがセットされていないので、S14のステップに移行してグロープラグ28の発熱部28aの目標表面温度Tを設定し、グロープラグ28に対して図示しない車載電源から電力を投入し、通電フラグを同時にセットする。そして、S15のステップにてグロープラグ28の発熱部28aの表面が目標表面温度Tとなるように、排気温や排気流量に応じて車載電源からの投入電力が前述の如く適切に制御される。そして、S16のステップにて添加フラグがセットされているか否かを判定する。最初は添加フラグがセットされていないので、S17のステップに移行して燃料噴射弁11からグロープラグ28の発熱部28aに向けて排気通路23aに燃料を添加し、同時に添加フラグをセットする。より具体的には、目標表面温度T、つまり着火温度Tに達したグロープラグ28の発熱部28aに向けて燃料を噴射し、これを着火・燃焼させることによって排気を加熱し、この加熱状態にある排気を排気浄化装置24へと導いてその暖機を促進させる。次に、S18のステップに移行して触媒温度Tが目標触媒加熱温度TCH以上か否かを判定する。ここで、触媒温度Tが目標触媒加熱温度TCH以上である、すなわち排気浄化装置24の暖機が終了したと判断した場合には、S19のステップに移行して燃料添加弁27からの燃料の添加を終了すると共にグロープラグ28に対する通電を止める。同時に、通電フラグおよび添加フラグをそれぞれリセットして一連の処理を終了する。 Next, when the control procedure of the exhaust heating device 25 in this embodiment will be described with reference to FIG. 6 first determines the catalyst temperature T C is whether the following warm-up start determination temperature T CL at step S11 . Here, the catalyst temperature T C is equal to or less than the warm-up start determination temperature T CL, that is, when it is determined that it is necessary to perform warm-up of the exhaust purification device 24 proceeds to the exhaust heating device S12 in Step 25 It is determined whether or not it is in an operating state in which fuel addition can be performed. If it is determined that the fuel is in an operating state where fuel can be added, the process proceeds to step S13 to determine whether the energization flag is set. At first, since the energization flag is not set, the process proceeds to step S14, the target surface temperature TF of the heat generating portion 28a of the glow plug 28 is set, and power is supplied to the glow plug 28 from an in-vehicle power source (not shown). The energization flag is set at the same time. In step S15, the input power from the in-vehicle power source is appropriately controlled as described above according to the exhaust temperature and the exhaust flow rate so that the surface of the heat generating portion 28a of the glow plug 28 becomes the target surface temperature TF. . Then, in step S16, it is determined whether or not the addition flag is set. Initially, since the addition flag is not set, the routine proceeds to step S17, where fuel is added from the fuel injection valve 11 toward the heat generating portion 28a of the glow plug 28 to the exhaust passage 23a, and at the same time, the addition flag is set. More specifically, the fuel is injected toward the heat generating portion 28a of the glow plug 28 that has reached the target surface temperature T F , that is, the ignition temperature TG , and the exhaust is heated by igniting and burning the fuel. The exhaust in the state is led to the exhaust purification device 24 to promote the warm-up thereof. Next, it is judged whether the catalyst temperature T C and migration target catalyst heating temperature T CH above to S18 steps. Here, the catalyst temperature T C is the target catalyst heating temperature T CH above, that is, when the warm-up of the exhaust gas purification device 24 has been finished, the fuel from the fuel addition valve 27 shifts to step S19 And the energization to the glow plug 28 is stopped. At the same time, the energization flag and the addition flag are reset, and the series of processing ends.

一方、S18のステップにて触媒温度Tが目標触媒加熱温度TCHよりも低い、すなわ0燃料の添加を継続する必要があると判断した場合には、S12のステップに戻って上述した処理を繰り返す。このS12のステップにて燃料添加が可能な運転状態ではないと判断した場合、S20のステップに移行して添加フラグがセットされているか否かを判定しする。ここで、添加フラグがセットされていると判断した場合には、S19のステップに移行して燃料添加処理を終了する。また、S20のステップにて添加フラグがセットされていないと判断した場合には、S21のステップに移行して今度は通電フラグがセットされているか否かを判定する。ここで通電フラグがセットされていると判断した場合には、S22のステップに移行してグロープラグ28に対する通電を止めると共に通電フラグをリセットし、一連の処理を終了する。さらに、S11のステップにて触媒温度Tが暖機開始判定温度TCLよりも高いと判断した場合や、S21のステップにて通電フラグがセットされていないと判断した場合には、何もせずに終了する。 On the other hand, the catalyst temperature T C is lower than the target catalyst heating temperature T CH at S18 in step, when it is determined that it is necessary to continue the addition of Sunawa 0 fuel described above returns to step S12 processing repeat. If it is determined in step S12 that the fuel addition is not possible, the process proceeds to step S20 to determine whether or not the addition flag is set. If it is determined that the addition flag is set, the process proceeds to step S19, and the fuel addition process is terminated. If it is determined in step S20 that the addition flag is not set, the process proceeds to step S21 to determine whether the energization flag is set. If it is determined here that the energization flag is set, the process proceeds to step S22 to stop energization of the glow plug 28 and reset the energization flag, and the series of processing ends. Further, and when the catalyst temperature T C is determined to be higher than the warm-up start determination temperature T CL at step S11, when the energization flag at S21 in step has determined not to be set, without doing anything To finish.

上述した実施形態においては、本発明を排気加熱装置25のグロープラグ28に適用したが、このようなエンジン10の燃焼室10aに配される図示しないグロープラグの発熱部の表面温度を推定する場合にも本発明を適用することが可能である。   In the above-described embodiment, the present invention is applied to the glow plug 28 of the exhaust heating device 25. However, when the surface temperature of the heat generating portion of the glow plug (not shown) disposed in the combustion chamber 10a of the engine 10 is estimated. The present invention can also be applied to.

なお、本発明はその特許請求の範囲に記載された事項のみから解釈されるべきものであり、上述した実施形態においても、本発明の概念に包含されるあらゆる変更や修正が記載した事項以外に可能である。つまり、上述した実施形態におけるすべての事項は、本発明を限定するためのものではなく、本発明とは直接的に関係のないあらゆる構成を含め、その用途や目的などに応じて任意に変更し得るものである。   It should be noted that the present invention should be construed only from the matters described in the claims, and in the above-described embodiment, all the changes and modifications included in the concept of the present invention are other than those described. Is possible. That is, all matters in the above-described embodiment are not intended to limit the present invention, and include any configuration not directly related to the present invention. To get.

10 エンジン
10a 燃焼室
15a 運転状態判定部
15f 燃料添加設定部
15g 燃料添加弁駆動部
15h グロープラグ駆動部
15i 加熱温度設定部
15j 学習補正部
23a 排気通路
24 排気浄化装置
25 排気加熱装置
27 燃料添加弁
28 グロープラグ
28a 発熱部
29 電圧計
30 電流計
31 イグニッションキースイッチ
32 排気温センサー
無風状態での発熱部の温度
無風状態での発熱部を構成する材料の電気抵抗
無風状態での発熱部への供給電力
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Engine 10a Combustion chamber 15a Operation state determination part 15f Fuel addition setting part 15g Fuel addition valve drive part 15h Glow plug drive part 15i Heating temperature setting part 15j Learning correction part 23a Exhaust passage 24 Exhaust purification device 25 Exhaust heating apparatus 27 Fuel addition valve 28 Glow plug 28a Heat generating part 29 Voltmeter 30 Ammeter 31 Ignition key switch 32 Exhaust temperature sensor T 0 Temperature of heat generating part in no wind condition R 0 Electric resistance of material constituting heat generating part in no wind condition P 0 In no wind condition Power supplied to the heat generating part

Claims (6)

発熱温度と電気抵抗とが相関を持つ発熱抵抗体を用いた発熱素子の発熱部の表面温度を制御するための方法であって、
特定条件において発熱素子に供給される電力とこれによって発熱する発熱素子の温度との関係を取得するステップと、
前記特定条件において前記発熱素子の温度と電気抵抗との関係を取得するステップと、
前記発熱素子の目標表面温度を設定するステップと、
前記発熱素子に電力を供給して前記発熱素子の発熱部の電気抵抗を算出するステップと、
算出した電気抵抗が前記目標表面温度に対応した電気抵抗となるように、前記発熱素子に対する供給電力を制御するステップと
を具え、前記発熱素子に対する供給電力を制御するステップは、前記目標表面温度に対応する電気抵抗をR,前記発熱素子に対する供給電力をP,前記目標表面温度と同じ前記特定条件における前記発熱素子の温度に対応した電力をP 0 ,前記発熱素子を構成する材料の温度抵抗係数および熱伝導率ならびに前記発熱素子の中心からその表面までの距離に関する定数をC,前記目標表面温度と同じ前記特定条件における前記発熱素子の温度に対応した前記発熱素子の電気抵抗をR 0 とすると、下式
R={(P−P 0 )/C}+R 0
を満たすように、供給電力Pが制御されることを特徴とする発熱素子の表面温度制御方法。
A method for controlling the surface temperature of a heat generating portion of a heat generating element using a heat generating resistor having a correlation between heat generation temperature and electric resistance,
Obtaining a relationship between the power supplied to the heating element under a specific condition and the temperature of the heating element that generates heat;
Obtaining a relationship between the temperature and electrical resistance of the heating element under the specific condition;
Setting a target surface temperature of the heating element;
Supplying electric power to the heating element to calculate an electrical resistance of a heating portion of the heating element;
Controlling the power supplied to the heat generating element so that the calculated electric resistance becomes an electric resistance corresponding to the target surface temperature, and the step of controlling the power supplied to the heat generating element includes the target surface temperature. The corresponding electrical resistance is R, the power supplied to the heating element is P, the power corresponding to the temperature of the heating element under the same specific condition as the target surface temperature is P 0 , and the temperature resistance coefficient of the material constituting the heating element And C is a constant related to the thermal conductivity and the distance from the center of the heating element to its surface, and R 0 is the electrical resistance of the heating element corresponding to the temperature of the heating element under the same specific conditions as the target surface temperature. , The following formula
R = {(P−P 0 ) / C} + R 0
The method of controlling the surface temperature of the heating element , wherein the supplied power P is controlled so as to satisfy the above .
前記発熱素子に電力を供給する前記ステップは、前記特定条件において前記発熱素子に供給される電力とこれによって発熱する発熱素子の温度との関係を利用して前記発熱素子に供給する初期電力を設定するステップを含むことを特徴とする請求項1に記載の発熱素子の表面温度制御方法。 The step of supplying power to the heating element sets initial power to be supplied to the heating element using a relationship between the power supplied to the heating element and the temperature of the heating element that generates heat under the specific condition. The method for controlling a surface temperature of a heating element according to claim 1, further comprising: 前記特定条件が前記発熱素子の周囲に介在する気体が流動しない状態であることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の発熱素子の表面温度制御方法。 3. The heating element surface temperature control method according to claim 1 or 2, wherein the specific condition is a state in which a gas interposed around the heating element does not flow. 前記発熱素子が前記特定条件にあるか否かを判定するステップと、
前記発熱素子が前記特定条件にある場合、前記発熱素子の周囲の雰囲気温度を検出するステップと、
検出した雰囲気温度が所定範囲にある場合、前記特定条件における前記発熱素子の電気抵抗R0に対応した電力P0を前記発熱素子に供給するステップと、
前記電力P0の供給に伴って変化する前記発熱素子の電気抵抗を求めるステップと、
変化が収束した時点での前記発熱素子の電気抵抗を取得し、これに基づいて前記特定条件において前記発熱素子に供給される電力P0に対応した前記発熱素子の電気抵抗R0を学習補正するステップと
をさらに具えたことを特徴とする請求項1から請求項の何れかに記載の発熱素子の表面温度制御方法。
Determining whether the heating element is in the specific condition;
When the heating element is in the specific condition, detecting an ambient temperature around the heating element;
Supplying the electric power P 0 corresponding to the electric resistance R 0 of the heating element under the specific condition to the heating element when the detected ambient temperature is in a predetermined range;
Obtaining an electrical resistance of the heating element that varies with the supply of the power P 0 ;
The electric resistance of the heat generating element at the time when the change converges is acquired, and based on this, the electric resistance R 0 of the heat generating element corresponding to the power P 0 supplied to the heat generating element under the specific condition is learned and corrected. The method for controlling the surface temperature of a heating element according to any one of claims 1 to 3 , further comprising: a step.
前記発熱素子が前記特定条件にあるか否かを判定するステップと、
前記発熱素子が前記特定条件にある場合、前記発熱素子の周囲の雰囲気温度を検出するステップと、
検出した雰囲気温度が所定範囲にある場合、前記発熱素子の電気抵抗が前記特定条件における前記発熱素子の電気抵抗R0となるように前記発熱素子に電力を供給するステップと、
前記発熱素子に供給される前記電力を求めるステップと、
変化が収束した時点での前記電力を取得し、これに基づいて前記特定条件において前記発熱素子の電気抵抗R0に対応した供給電力P0を学習補正するステップと
をさらに具えたことを特徴とする請求項1から請求項の何れかに記載の発熱素子の表面温度制御方法。
Determining whether the heating element is in the specific condition;
When the heating element is in the specific condition, detecting an ambient temperature around the heating element;
When the detected ambient temperature is within a predetermined range, supplying power to the heating element such that the electrical resistance of the heating element is equal to the electrical resistance R 0 of the heating element under the specific condition;
Determining the power supplied to the heating element;
Acquiring the electric power at the time when the change converges, and learning and correcting the supplied electric power P 0 corresponding to the electric resistance R 0 of the heating element based on the electric power based on the acquired electric power. The method for controlling the surface temperature of the heating element according to any one of claims 1 to 3 .
前記発熱素子が内燃機関の燃焼室または排気通路に配されて燃料を着火・燃焼させるためのグロープラグであり、前記特定条件は、内燃機関が搭載された車両のイグニッションキースイッチがオン状態からオフに切り替わった以降であることを特徴とする請求項または請求項に記載の発熱素子の表面温度制御方法。 The heat generating element is a glow plug for igniting and burning fuel by being disposed in a combustion chamber or an exhaust passage of an internal combustion engine, and the specific condition is that an ignition key switch of a vehicle equipped with the internal combustion engine is turned off from an on state. 6. The method for controlling the surface temperature of a heating element according to claim 4 or 5 , wherein the method is after switching to.
JP2013090496A 2013-04-23 2013-04-23 Heating element surface temperature control method Expired - Fee Related JP5971185B2 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013090496A JP5971185B2 (en) 2013-04-23 2013-04-23 Heating element surface temperature control method
DE102014204895.8A DE102014204895A1 (en) 2013-04-23 2014-03-17 Heizelementoberflächentemperatur control method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013090496A JP5971185B2 (en) 2013-04-23 2013-04-23 Heating element surface temperature control method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2014214908A JP2014214908A (en) 2014-11-17
JP5971185B2 true JP5971185B2 (en) 2016-08-17

Family

ID=51629107

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2013090496A Expired - Fee Related JP5971185B2 (en) 2013-04-23 2013-04-23 Heating element surface temperature control method

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP5971185B2 (en)
DE (1) DE102014204895A1 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102017115946A1 (en) 2017-07-14 2019-01-17 Borgwarner Ludwigsburg Gmbh Method for controlling the temperature of a glow plug
GB2569660B (en) * 2017-12-22 2022-03-02 Jemella Ltd Thermal control apparatus and method

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102006060632A1 (en) * 2006-12-21 2008-06-26 Robert Bosch Gmbh Method for regulating the temperature of a glow plug of an internal combustion engine
JP5179887B2 (en) * 2008-01-15 2013-04-10 株式会社オートネットワーク技術研究所 Glow plug control device and control method
JP4941391B2 (en) * 2008-04-09 2012-05-30 株式会社デンソー Heating element control device
JP5350761B2 (en) * 2008-11-25 2013-11-27 日本特殊陶業株式会社 Heater energization control device
JP2010175116A (en) * 2009-01-28 2010-08-12 Autonetworks Technologies Ltd Device and method for controlling current carrying of glow plug
JP5155964B2 (en) * 2009-08-07 2013-03-06 日本特殊陶業株式会社 Glow plug energization control device and heat generation system

Also Published As

Publication number Publication date
DE102014204895A1 (en) 2014-10-23
JP2014214908A (en) 2014-11-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8312712B2 (en) Electrically heated particulate filter regeneration during engine start/stop operation
JP4642095B2 (en) Engine control apparatus and control method
JP6082215B2 (en) Control device for variable valve timing mechanism
JP2009257236A (en) Detector for abnormal air-fuel ratio variation between cylinders of multiple cylinder internal combustion engine
US8839605B2 (en) Exhaust methane control systems and methods
US20120174900A1 (en) Apparatus and method for detecting variation abnormality in air-fuel ratio between cylinders
US9145796B2 (en) Control unit for variable valve timing mechanism and control method for variable valve timing mechanism
WO2010131555A1 (en) Control device for compressed self-ignition type internal combustion engine
US9995195B2 (en) Emissions control systems and methods for vehicles
WO1998012423A1 (en) Engine control device
JP5971185B2 (en) Heating element surface temperature control method
US6935312B2 (en) Internal combustion engine and ignition control method
JP2004509280A (en) Operating method of internal combustion engine
JPH08312515A (en) Control device of glow plug for methanol engine
JP2010071197A (en) Method for calibrating glow plug-integrated cylinder internal pressure sensor, and device for calibrating the same
JP2009085079A (en) Catalyst deterioration detecting device of internal combustion engine
JP5835352B2 (en) Method for calculating the combustion rate of an exhaust heating device
JP3277690B2 (en) Control device of heating means for air-fuel ratio sensor
JP7452975B2 (en) Air-fuel ratio control system and air-fuel ratio control method
JP2011202607A (en) Device for controlling internal combustion engine
JP2014159789A (en) Operation control device of internal combustion engine
WO2014073022A1 (en) Exhaust gas heating device and exhaust gas heating method
JP5058141B2 (en) Air-fuel ratio control method for internal combustion engine
JP4872793B2 (en) Control device for internal combustion engine
JP2005023872A (en) Air fuel ratio control device for internal combustion engine

Legal Events

Date Code Title Description
A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20150324

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20150421

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20150618

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20151124

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20160122

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20160614

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20160627

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 5971185

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees