(57)【要約】      （修正有）【課題】パルス幅変調電圧パルスが適用されるグロープラグの加熱特性を決定する方法に関するものである。【解決手段】ある電気的変量がある電圧パルスの間に繰り返し測定され、この変量の連続する測定結果の差を評価することによって、より詳細には、種類を決定することによって、グロープラグの加熱特性が決定される。例えば抵抗などの電気的変量を、ある電圧パルスの間に、好ましくは、その電圧パルスの先頭と末尾とで繰り返し測定することにより、この変量の連続する測定結果の差を使用して、単にグロープラグの昇温段階における勾配または時間導関数を計算することによって可能になるはずのものよりずっと正確にグロープラグの加熱特性を決定することができる。これは、単に勾配だけを計算することにより、グロープラグの温度上昇は一定であり、したがって勾配が、グロープラグの加熱特性の温度に依存する電気的変量を反映するものと仮定されるためである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
パルス幅変調電圧パルスが適用されるグロープラグの加熱特性を決定する方法において、ある電気的変量がある電圧パルスの間に繰り返し測定され、この変量の連続する測定結果の差を評価することによって、前記グロープラグの前記加熱特性が決定されることを特徴とする、方法。
【請求項２】
前記電気的変量は、前記電気的変量の２つの連続する測定結果を求めるために、前記電圧パルスの先頭と末尾とで測定されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記差は、評価のために、ある電圧パルスの間のエネルギー入力と相関関係を有する変量で除算されることを特徴とする、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記エネルギー入力と相関関係を有する前記変量はパルス長であることを特徴とする、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記エネルギー入力と相関関係を有する前記変量は電流の強さであることを特徴とする、請求項３に記載の方法。
【請求項６】
前記エネルギー入力と相関関係を有する前記変量はオンボード電圧であることを特徴とする、請求項３に記載の方法。
【請求項７】
前記エネルギー入力と相関関係を有する前記変量は前記エネルギー入力自体であることを特徴とする、請求項３〜６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
前記測定される電気的変量は電気抵抗であることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
前記測定結果はそれぞれ複数の測定によって求められることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
前記電気的変量の２つの測定結果が複数の電圧パルスのそれぞれについて求められ、連続する測定結果の複数の差分値が計算され、評価されることを特徴とする、請求項１〜９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
複数の差分値の平均が評価されることを特徴とする、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記差または前記差から計算される変量が、評価のために、既知の加熱特性を有する特定の種類のグロープラグをそれぞれが表す記憶されたパラメータ値と比較されて、前記グロープラグの種類および加熱特性が決定されることを特徴とする、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１３】
動作時に前記請求項のいずれか一項に記載の方法を実行するプログラムが記憶されたメモリを備えることを特徴とする、グロープラグのための制御ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１のプリアンブルに記載されている特徴を有するグロープラグの加熱特性を決定する方法に関する。このような方法は、独国特許出願公開第２００６０１０１９４（Ａ１）号に記載されている。
【背景技術】
【０００２】
現在、それぞれ加熱特性の異なる多種多様な既知のグロープラグがある。現在一般に使用される種類のグロープラグは、大きくは、セラミックグロープラグと、金属グロープラグとにさらに分けることができる。しかし、セラミックグロープラグと金属グロープラグとの間だけでなく、例えば、製造者の異なるセラミックグロープラグの間にも、同じ製造者による異なる種類、すなわち異なる型のセラミックグロープラグの間にさえも少なからぬ差異がある。しかし、効率的なグロープラグ制御には、使用されるグロープラグの加熱特性が知られている必要がある。したがって、使用されるグロープラグの加熱特性と最適に調和するグロープラグ動作モードを実施することができるように、使用されるグロープラグの種類が自動的に判定され得ることが求められる。
【０００３】
独国特許出願公開第２００６０１０１９４（Ａ１）号には、グロープラグの種類を検出する方法であり、例えば、抵抗、抵抗の勾配、インダクタンスなどの電気的変量が測定され、それぞれ特定の種類のグロープラグを表す記憶されたパラメータセットとの比較により、使用されるグロープラグの種類を決定することのできる方法が開示されている。
【０００４】
この既知の方法は、金属グロープラグとセラミックグロープラグを区別することはできるが、異なる種類のセラミックグロープラグを区別すること、すなわち、異なる型のセラミックグロープラグ、または異なる製造者を区別するのには適さない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】独国特許出願公開第２００６０１０１９４（Ａ１）号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
したがって、本発明は、異なる種類のセラミックグロープラグを相互に区別することさえも可能になるように、グロープラグの加熱特性をより正確に決定する方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この問題は、請求項１に記載されている特徴を有する方法によって解決される。本発明のさらなる有利な展開は各従属請求項の主題である。
【０００８】
例えば抵抗などの電気的変量を、ある電圧パルスの間に、好ましくは、その電圧パルスの先頭と末尾とで繰り返し測定することにより、この変量の連続する測定結果の差を使用して、例えば、独国特許出願公開第２００６０１０１９４（Ａ１）号などに記載されているような、単にグロープラグの昇温段階における勾配または時間導関数を計算することによって可能になるはずのものよりずっと正確にグロープラグの加熱特性を決定することができる。これは、単に勾配だけを計算することにより、グロープラグの温度上昇は一定であり、したがって勾配が、グロープラグの加熱特性の温度に依存する電気的変量を反映するものと仮定されるためである。
【０００９】
驚くべきことに、この一見妥当に思われる仮定を放棄した場合に、得られる結果は、はるかに正確なものである。事実、グロープラグは、個々の電圧パルス間に著しく冷えることもある。電気的変量を反復して、より詳細には、各電圧パルスの先頭と末尾とで測定し、この変量の２つの連続する測定結果の差を形成することにより導き出すことのできる結論は、はるかに正確であり、したがって、各種のプラグ間の差異がごくわずかである場合にも、プラグの種類を決定することができる。
【００１０】
その場合、測定結果は、平均などのフィルタ関数によって組み合わされる、立て続けの複数回、例えば２から５回程度の複数回の個々の測定から求めることができる。そのような連続測定の先頭と末尾の測定の間の時間間隔は、好ましくは、パルス長または組み合わされる各測定結果の時間間隔の１／１０未満とすべきであり、最も好ましくは、１／５０未満とすべきである。このように進めることにより、偶発的外乱の影響が低減され、したがって、評価の正確さが増す。
【００１１】
本発明による方法では、評価すべき差を、ある電圧パルスの先頭について求められる測定結果とその電圧パルスの末尾について求められる測定結果の間で、それぞれ計算することができる。このように、グロープラグの昇温挙動を正確に決定することができ、プラグの種類を確認することができる。また、代替として、もしくはこれに加えて、ある電圧パルスの末尾について求められる測定結果と、その後に続く電圧パルスの先頭について求められる測定結果との差を計算することも可能である。このように、グロープラグの種類の、したがって昇温挙動の特性を示すものでもある、グロープラグの冷却挙動を、確実に決定することができる。
【００１２】
原則として、グロープラグの加熱特性は、単一の差分値を評価することによって決定することができる。しかし、複数の差分値が求められ、評価されることが好ましい。例えば、ある電圧パルスの先頭について求められる測定結果と、その電圧パルスの末尾について求められる測定結果の差を計算することができ、そのような差分値から算術平均を形成し、複数のパルスのそれぞれについて評価することもできる。このように、評価の精度を高めることができる。
【００１３】
本発明のさらなる有利な展開では、評価は、ある電圧パルスの間のエネルギー入力と相関関係を有する変量で差を除算することを含む。このように、差は、２つの測定結果を決定する時点の間エネルギー入力と相関関係を有する変量で除算される。エネルギー入力と相関関係を有する変量は、例えば、パルス長、電流の強さ、オンボード電圧などとすることができる。より詳細には、エネルギー入力と相関関係を有する変量として、前述の変量の関数、より詳細には積を使用することも可能である。より詳細には、エネルギー入力と相関関係を有する変量は、エネルギー入力自体とすることもできる。その電圧パルスの間のエネルギー入力と相関関係を有する変量とエネルギー入力との相関関係が大きいほど、除算によって得られる評価の正確さも増す。
【００１４】
好ましくは、本発明による方法を用いて測定される変量は、グロープラグの電気抵抗とすることができる。しかし原則としては、例えば、インダクタンス、キャパシタンス、共振周波数など、グロープラグの別の温度に依存する電気的変量を測定することも可能である。
【００１５】
好ましくは、本発明による方法は、グロープラグの種類を決定することによりグロープラグの加熱特性を決定するのに使用される。一般には、同じ種類の異なるグロープラグの加熱特性は、せいぜい、あまり問題にならない程度にしか異ならないものと仮定することができる。しかし原則として、本発明による方法は、グロープラグの加熱特性に対する潜在的老化の影響を決定するのに使用することもでき、その結果、同じ種類の新しいグロープラグと古いグロープラグを区別することさえも可能になる。
【００１６】
詳細には、グロープラグの種類は、グローサイクルの前に含まれるグロープラグ種類検出段階内に検出することもできる。本明細書に示す方法による評価の正確さは、そのような段階を、グロープラグ電流給電の相互に及ぼし合う影響が低減されるように選択することによりさらに向上させることができる。これは、例えば、決まったパルス長を有するグロープラグを動作させ、そのパルス長を、あるグロープラグのパルスの間に他のどのグロープラグのスイッチもオンおよび／またはオフにされないように選択することによって実現することができる。
【００１７】
本発明はさらに、前述の方法のいずれか１つによる方法を実行するプログラムが記憶されたメモリを備える、グロープラグのための制御ユニットにも関するものである。好ましくは、そのような制御ユニットのメモリは、それぞれ、ある特定の種類のグロープラグについて典型的なパラメータ範囲を含む。したがって、本発明による方法によって求められたパラメータを、記憶されたパラメータ範囲（ｐａｒａｍｅｔｅｒ  ｒａｎｇｅｓ）と比較することにより、グロープラグを、あるグロープラグの種類に一義的に（ｕｎｉｑｕｅｌｙ）割り振り、その後、その特定の種類のプラグに最適な昇温プログラムを用いて作動させることができる。
【００１８】
本発明のさらなる詳細および利点を、添付の図面を参照して例示的実施形態によって説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】２５°Ｃの出力温度における異なる種類の２つのセラミックグロープラグの抵抗曲線を示す図である。
【図２】異なる種類のセラミックグロープラグの昇温段階が進行する間の、本発明による方法によって形成されるパラメータの曲線を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
図１に、例として、１２Ｖの３つの電圧パルスの間の種類Ａと種類Ｂの２つのセラミックグロープラグについての、時間ｔ（ミリ秒）に対する電気抵抗Ｒ（ｍΩ）を示す。種類Ａのグロープラグは、ボッシュ（Bosch）社がＧＬＰ５という型名で販売しているプラグであり、種類Ｂのグロープラグは、ベルー（Beru）社がＣＧＰという型名で販売しているプラグである。
【００２１】
図１に示すように、種類Ａと種類Ｂの２つのグロープラグでは、１電圧パルス間の抵抗の絶対値も抵抗の増加も異なる。さらによく見ると、あるパルスの先頭における抵抗値は、その前のパルスの末尾における抵抗値よりいくぶん小さいことも示されている。
【００２２】
所与のグロープラグを特定のグロープラグの種類に割り振るために、抵抗Ｒなどの電気的変量が、少なくとも１つの電圧パルスの先頭と末尾とで測定され、この変量の連続する測定結果の差が形成される。最も単純な場合には、この電気的変量は、１つの電圧パルスの間に厳密に２回測定される。その場合には、個々の測定の測定値が、差を形成するための測定結果である。ある電圧パルスの先頭において間断なく次々に、２、３回程度、複数回の測定を行うことによって正確さを高め、例えば、平均などのフィルタ関数によって個々の測定値を組み合わせることにより、そのようにして得られる測定値からその電圧パルスの先頭についての測定結果を形成することも可能である。これと同様に、複数回の測定をある電圧パルスの末尾において間断なく次々に行うこともでき、そのようにして得られる測定値からその電圧パルスの末尾の測定結果を形成することもできる。
【００２３】
電圧パルスの先頭と末尾における電気抵抗の差は、図１にΔＲで示されている。この差は、評価するために、そのパルスの間に達成されたエネルギー入力で除算される。あるパルスの間のエネルギー入力は、パルス長と電流の強さと電圧との積である。しかし、評価のためには、例えば、電圧がほぼ一定であると仮定される場合には、エネルギー入力をパルス長と電流の強さの積によって近似することも可能である。
【００２４】
２つの測定の間のエネルギー入力は、例えば、積分器や、個々の周期を加算することによって、連続して行うことができる。測定が行われたときに測定された電圧値および電流値の直線補間からエネルギーを計算することは特に有利である。
【００２５】
図２に、種類Ａと種類Ｂの異なるグロープラグについて、あるパルスの間の抵抗の変化ΔＲと、そのパルスの間に達成されたエネルギー入力Ｅとから形成された商の値の経時的推移を示す。個々のグロープラグの値は２つのはっきりと異なる群を形成することが明らかである。種類Ａのグロープラグにおいて求められている第１の値群は、おおよそ５から７．５までの間にある。他方、種類Ｂのグロープラグにおいて求められている第２の値群は、１．５から２．５までの範囲内にある。したがって、種類Ａと種類Ｂのグロープラグの値には、おおよそ３倍の差があり、この差は、同じ種類の個々のグロープラグの値の差異より著しく大きい。したがって、図２には、前述の商が、グロープラグの種類Ａとグロープラグの種類Ｂの特性を示し、したがって、グロープラグを特定の種類に割り振るのに使用することのできるパラメータであることが示されている。したがって、本発明による方法は、グロープラグの種類を確実に検出することを可能にする。
【００２６】
驚くべきことに、測定精度の範囲内の値は、時間の経過に対してほぼ一定である。グロープラグは、時間が経過するにつれて電流パルスによって加熱されるため、曲線がおおよそ一定であることは、商の値が温度とほとんど無関係であることを意味する。これは、初期温度が、結果的にはこの方法の適用に際して影響を及ぼさないことになるため、重要な利点である。したがってこの方法は、その温度が天候条件に応じて−３０°Ｃから＋４０°Ｃまで変化し得るコールドグロープラグにも、その温度が、先行するエンジン動作により数百度になり得るホットグロープラグにも使用することができる。
【００２７】
原則として、所与のグロープラグの種類は、すでに、１つの電流パルスについて計算された１つの値によって決定することができる。しかし、評価が複数の値によって支持されれば、割り振りの信頼度を高めることができる。例えば、電圧パルスの先頭と末尾とで測定される変量の一連の測定結果の隣り合う値の差に依存する関数を計算することも可能である。詳細には、ある電気的変量の連続する測定結果の差を評価することによって計算された一連のパラメータの算術平均を計算することが可能である。
【００２８】
計測工学上の理由で、図２には、最初の２つの電流パルスの値が示されていない。３番目以降の電流パルスは、すでに、種類Ａのグロープラグの値と種類Ｂのグロープラグの値の明白な差を示しており、各商の値はおおむね一定である。すでに述べたように、これは、前述の方法が、グロープラグを、その初期温度とは無関係に特定の種類に割り振るのに使用することができることを意味するものである。グロープラグの加熱特性は、そのような割り振りによって確実に決定することができる。例えば、あらゆる既定の種類のグロープラグの加熱特性を制御ユニットのメモリに記憶させることもできる。グロープラグを特定の種類に割り振ることにより、制御ユニットは、ごく短時間のうちに迅速に、その昇温挙動と最適に調和する方式でグロープラグを作動させることができる。
【００２９】
前述の方法は、ある電気的変量の連続する測定結果の差を評価することにより、グロープラグの種類の特性を示し、より詳細には、異なる種類のセラミックグロープラグを区別することさえも可能にするパラメータを求めることが可能であるという点で有利である。したがって、求められるパラメータと指定のパラメータ範囲とを比較することにより、所与のグロープラグの種類を決定することができる。
【００３０】
電流パルスの長さ自体は、本発明による方法にとって重要ではない。詳細には、プラグの種類を決定するのに使用される、本発明に従って求められるパラメータは、パルス長にはほとんど依存せず、その結果、プラグの種類が決定される間にパルス長を変更することが可能になる。典型的には、パルス長の範囲は、５ミリ秒から１２０ミリ秒までである。
【００３１】
前述の方法の適用は、動作時にこのような方法を実行するプログラムが記憶されたメモリを備えるグロープラグのための制御ユニットを用いれば可能である。このような制御ユニットのハードウェア構成部品に関しては、従来の制御ユニットと同様に設計することができ、そのメモリ内容によってのみ特徴付けることができる。グロープラグの種類を検出する前述の方法を実行するソフトウェアに加えて、メモリは、好ましくは、本発明による方法によって求められるパラメータの比較対象となる様々なパラメータ範囲も含む。個々のパラメータ範囲は、それぞれ、特定の種類のグロープラグの特性を示し、その結果、パラメータを各パラメータ範囲と比較することにより、グロープラグを特定の種類に一義的（ｕｎｉｑｕｅｌｙ）に割り振ることができる。
【００３２】
加えて、様々な昇温ルーチンや制御変量、例えば、最適動作温度に達した後の実効電圧の設定値などを、グロープラグ制御ユニットのメモリに記憶させることもできる。このように、本発明による方法が実行されると、グロープラグを常に、特定の種類のグロープラグの加熱特性に最適なプログラムを用いて作動させることができる。好ましくは、メモリには、さらに、あるグロープラグのために求められたパラメータを既知の種類に割り振ることができない場合に使用される制御ルーチンまたは制御変量も記憶される。こうした事例は、例えば、制御ユニットの製造時および／またはプログラム時にはまだ知られていなかった種類のグロープラグが市場に参入した場合などに発生する。
【図１】
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【図２】
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