(57)【要約】      （修正有）【課題】自動車電気システムの負荷を低減するグロープラグの作動方法を提供する【解決手段】エンジン作動中にグロープラグを作動させる方法に関し、実効電圧がパルス幅変調によって自動車電気システム電圧から発生し、実効電圧はグロープラグに適用されてエンジンパラメータの関数として変化し、エンジンパラメータに依存する実効電圧の目標値であって、実効電圧が変えられてそれになる実効電圧の目標値が特定され、少なくとも一つの方向における実効電圧の実際値の変化に対する最大増分が特定され、そして、最大増分よりも大きな値だけ実際値からずれている目標値への、少なくとも一つの方向における実際値の変化が数ステップにおいて実行される。更に本発明は、作動中にそのような方法を実行する制御器に関する。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジン作動中におけるグロープラグの作動方法であって、
グロープラグに適用され、１つ以上のエンジンパラメータの関数として変化する実効電圧が、パルス幅変調によって自動車電気システム電圧から発生し、
エンジンパラメータに依存する実効電圧の目標値であって、実効電圧が変えられてそれになる実効電圧の目標値が特定され、
少なくとも一つの方向における実効電圧の実際値の変化に対して最大増分が特定され、そして、この最大増分よりも大きな値だけ実際値からずれている目標値への、少なくとも一つの方向における実際値の変化が数ステップにおいて実行される。
【請求項２】
実効電圧の実際値の増加に対して最大増分が特定され、実際値よりも前記最大増分よりも大きな値だけ高い目標値への実際値の増加が数ステップにおいて実行されることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
実際値の減少に対して最大増分が特定され、実際値よりも前記最大増分よりも大きな値だけ低い目標値への実際値の減少が数ステップにおいて実行されることを特徴とする請求項１又は２記載の方法。
【請求項４】
実際値の増加に対する最大増分と、実際値の減少に対する最大増分とが同じであることを特徴とする請求項２又は３記載の方法。
【請求項５】
最大増分がエンジン状態の関数として与えられることを特徴とする請求項１〜４の何れか１記載の方法。
【請求項６】
最大増分がエンジン回転速度の関数として与えられることを特徴とする請求項５記載の方法。
【請求項７】
最大増分が、エンジンが始動されてからのクランクシャフトのトータル回転数の関数として与えられることを特徴とする請求項５又は６記載の方法。
【請求項８】
最大増分がエンジン負荷の関数として与えられることを特徴とする請求項５〜７の何れか１記載の方法。
【請求項９】
最大増分が特性曲線、マップ、または数学モデルとして与えられることを特徴とする請求項１〜８の何れか１記載の方法。
【請求項１０】
グロープラグを自動車電気システムと接続するスイッチが、設定期間中に２回駆動されてパルス幅変調が実行されることを特徴とする請求項１〜９の何れか１記載の方法。
【請求項１１】
特定数の期間の経過を越えるデューティサイクルの最大可能変化として最大増分が与えられることを特徴とする請求項１０記載の方法。
【請求項１２】
２つの連続した期間間のデューティサイクルの最大可能変化として最大増分が与えられることを特徴とする請求項１０又は１１記載の方法。
【請求項１３】
その速度では実効電圧が、期間毎に０．１Ｖしか、好ましくは期間毎に０．０５Ｖしか、特別には期間毎に０．０１Ｖしか変化させられないその速度を最大増分が制限することを特徴とする請求項１０〜１２の何れか１記載の方法。
【請求項１４】
最大増分が実効電圧の時間による１次導関数用の閾値を与えることを特徴とする請求項１〜１３の何れか１記載の方法。
【請求項１５】
目標値がエンジン負荷の関数として与えられることを特徴とする請求項１〜１４の何れか１記載の方法。
【請求項１６】
目標値が測定された温度の関数として与えられることを特徴とする請求項１〜１５の何れか１記載の方法。
【請求項１７】
作動中に請求項１〜１６の何れか１記載の方法が実行されることを特徴とするグロープラグの制御器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジン作動中におけるグロープラグの作動方法に関し、これにおいては、パルス幅変調によって自動車の電気システムの電圧から実効電圧が発生する。
【背景技術】
【０００２】
グロープラグは、ディーゼルエンジンにおいて、始動目的と、エンジン作動中において使用され、これらは燃焼プロセスを支えるために使用される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
エンジンを始動させる加熱前段階に於けるよりも、運転中において、グロープラグは既に作動温度範囲に達しているから、グロープラグのエネルギー需要は低いけれども、グロープラグはそのような加熱後段階においても自動車の電気システムから相当な電力を引き出す。グローシステムが自動車の発電機とバッテリーにゆだねる電力需要は短時間の変動にさらされている。何故ならば、グロープラグの熱放出は、そして結果として、最善の作動温度を維持する要求のための作動電圧は、エンジン回転速度のような、異なるエンジンパラメータに依存するからである。
【０００４】
本発明の目的は、グロープラグの作動と関連した自動車電気システムの負荷をエンジン作動中にいかにして低減できるのかについての方法を決定することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この目的は、請求項１記載の特徴を有するグロープラグ作動方法によって達成される。本発明の有利な更なる特徴は従属請求項の主題である。
本発明に係る方法においては、エンジン回転速度に依存するが、その目標値はグロープラグに作用する実効電圧に対して特定される。グロープラグの熱放出、そして結果として最適なプラグ温度を維持するために要求される実効電圧は、エンジンの状態とエンジンの回転速度とに依存し、この方法によってグロープラグの効率的な作動が達成でき、これは良い燃焼を保証するのみならず、グロープラグへの不必要な負荷をも防止する。
【０００６】
特にエンジンを始動した後の低温作動段階中に、不規則なエンジン作動が発生し得る。この間、回転速度と燃やされる燃料量は、広い範囲内において非常に素早く、かつ繰り返し変化する。不規則なエンジン作動中において、実効電圧の目標値は相対的に大きな短時間変動にさらされる。実効電圧の実際の値を目標の値に迅速に変えること、即ち、次の電圧パルスの間に変えることは、従って自動車の電気システムに対して不規則な電力需要に陥ってしまい、これは更新（regeneration）の結果として、エンジン全体及び／又は自動車の電気システムのふらついた状態を引き起こし得るか、或いは延長期間に対してそれをそのようなふらついた状態に維持し得る。
【０００７】
少なくとも一つの方向における実効電圧の実際値の目標値への変化の最大増分を指定することによって、実効電圧の劇的変化が遅延される。こうして更新が低減され得て、エンジンと同様に自動車電気システムにゆだねられる不規則な負荷は全体的に低減できる。本発明に係る方法において、少なくとも一つの方向における最大増分よりも大きな値によって実際値から偏位する目標値への実際値の変化は、幾つかのステップにおいて実行される。
【０００８】
更新を低減させるために、単一方向、即ち、増加又は減少における実効値の実際値の変化用の最大増分を特定することは十分である。もし、最大増分が両方向、即ち、実際値の増加と減少の両方向に対して特定されれば、特に有利な結果が達成され得る。増加に対する最大増分と減少に対する最大増分は好ましくは同じ大きさであるが、これらは互いに異なっていてもよい。
【０００９】
制御を単純にするためのように、もし単に最大増分が一つの方向における実効電圧の変化に対して特定されるべきならば、増加に対して最大増分を特定することが有利である。それ故に、本発明に係る方法においては、実効電圧の実際値の少なくとも増加に対して最大増分を特定することが好ましく、そして、最大増分より大きな値によって実際値を越えた目標値への実際値の増加は、幾つかのステップにおいて実行される。このように、実効電圧の急激で大きな増加は有利に回避できる。実効電圧の急激な増加は自動車の電気システムに特別に不利な負荷となり、一方、実効電圧における急激な減少は、自動車の電気システムに対して相対的に重大危機ではない。
【００１０】
好ましくは、最大増分は、例えば、エンジン回転速度の関数のようにエンジン状態の関数として特定される。エンジン回転速度と、エンジンが始動してからのクランクシャフトのトータル回転数との関数として最大増分を特定することは特に有利である。更には、エンジン負荷のような他のエンジンパラメータも最大増分を規定するのに使用可能である。例えば、特性曲線やマップ、又は数学的モデルを介して最大増分は調節できる。原則として、最大増分を固定値として特定することも可能である。
【００１１】
実効電圧を発生させるためのパルス幅変調は、好ましくは、グロープラグを自動車の電気システムと接続するパワートランジスタのようなスイッチが、予め定めた期間内において２度までの範囲で駆動されることにおいて実行される。それ故に、所定期間内において、スイッチは一度閉じられて一度開かれることができる。スイッチを閉じたり開いたりの順序は、自由自在に各期間に対して選択され得て、その結果、例えば、第１の期間において始まっている電圧パルスはこの第１の期間において必ずしも終える必要性は無い。電圧パルスは第１の期間において始まり、しかし、第２の期間の始まりまでに終わらないことも可能である。それがこの第２の期間中に終わった場合、それからこの第２の期間において、休止の後、更なる電圧パルスが始まることも可能である。スイッチが閉じられ、それ故に自動車電気システム電圧がグロープラグに対して生じている期間の時間比がデューティサイクルとして参照される。一定の自動車電気システム電圧でもって、実効電圧はデューティサイクルと自動車電気システム電圧の２乗の積の平方根として計算できる。
【００１２】
実効電圧を生成させるためのパルス幅変調方法を採用することも本質的には可能であり、所望のデューティサイクルを調節するための持続期間は可変であり、例えば、電圧パルスの持続は一定に維持され、代わりに、パルス間の休止持続時間が変えられる。然しながら、既に述べたように、好ましくは、パルス幅変調は持続期間が延長時間の期間に対して一定に保持されるように実行される。持続期間を増加するように変化させることは確かに可能であり、例えば、規定された回転速度閾値に到達した際に、持続期間は半分にカットされ得る。
【００１３】
好ましくは、特定数の期間の経過を越えるデューティサイクルの最大の可能な変化として最大増分が特定される。例えば、実際の値を目標値に適合させるためのデューティサイクルにおける変化は、２つ又は３つの期間のような特定数の期間の後にのみ可能である。然しながら、好ましくは最大増分は、２つの連続した期間間のデューティサイクルの最大可能変化として特定される。このことは、デューティサイクルは一つの期間とそれに続く期間との間の間で変更され得ることを意味する。
【００１４】
本発明の更なる有利な特徴に従えば、最大増分が、その速度では実効電圧が期間毎に、０．１Ｖしか、好ましくは０．０５Ｖしか、特別には期間毎に０．０１Ｖしか変化させられないその速度を制限する。最大増分の結果として、有利にも閾値、即ち、最大値又は最小値は、実効電圧の１次導関数に対して特定され得る。最大増分、即ち、ステップの持続時間によって除されたステップ間の実効電圧における最大許容変化は、実効電圧の１次導関数の値の最大許容量を生む。最大増分の結果として、増加する場合において、実効電圧の１次導関数の最大値が特定される。実効電圧が減少している際、１次導関数は負であるため、減少中に許容される増分の最大値は１次導関数の最小値によって特定される。各ケースにおける実効電圧の値はパルス幅変調の一つの期間に対して規定されるだけであるので、実効電圧の時間の１次導関数は数値的に形成され得るだけである。例えば、２つの連続した期間の実効電圧値の差が決定されて持続時間によって除算されることにおいて形成され得る。
【００１５】
本発明に係る方法において、目標値は好ましくは、エンジン回転速度および／又は、エンジンが始動してからのクランクシャフトのトータル回転数の関数として特定される。エンジン回転速度に加えて、目標値は、エンジン負荷、又は、冷却水温度や周囲温度のような計測温度等の追加の変数に依存してもよい。目標値は特性曲線やマップを介して決定され得る。例えば、数学モデルを用いることで、エンジン回転速度と、あり得る他の変数とから目標値を計算することも可能である。
【００１６】
本発明に係る方法は、任意のタイプの如何なるグロープラグにも適用でき、特に、セラミックと金属のグロープラグに適用できる。
【００１７】
本発明に係る方法は、グロープラグ制御器か、他の制御器のソフトウエアのコアを用いることにより実行できる。そのような制御器は、それ自身のハードウエアに関して、商業的に利用可能なグロープラグ制御器に対応し得る。従って、詳細な説明は要さない。その制御器のメモリにプログラムが記憶され、その結果、作動中に制御器が上述の方法を実行することができる。制御器はエンジン回転速度に依存する信号に対して信号入力端を有する。この信号と、更なる信号入力端において存在する可能性のある他の信号とを基にして、制御器は、特定のグロープラグに適用される実効電圧用の目標値を計算する。実効電圧は、制御器によって自動車電気システム電圧のパルス幅変調を介して発生させられる。例えば、トランジスタスイッチ、好ましくは、金属酸化物半導体の電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）のような電界効果トランジスタが接続されている制御出力端を有する中で発生させられる。このスイッチはパルス幅変調の期間中、制御器によって二度駆動させられ得て、その結果、その期間の一部において自動車電気システム電圧がグロープラグに生じ、その期間の残り部においてスイッチが開き、それ故にグロープラグは自動車電気システムから離れる。
【外国語明細書】
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