(57)【要約】      （修正有）【課題】複数の機能を持った電子モジュール付きグロープラグを提供する。【解決手段】電子モジュールがグロープラグの温度制御に関する機能を有している。個々のグロープラグの赤熱素子の制御データによって、それらの個々のグロープラグの製造に起因するばらつき又はエージング現象を補償することができる。グロープラグの製造番号を評価することによって、グロープラグの交換を判断することができる。グロープラグタイプの情報によって、制御を行う制御装置の別のメモリに記憶されている、そのグロープラグタイプに関して標準化された制御データを使用することができる。動作が終了する度にその動作時間を記憶することによって、グロープラグのエージングを識別し、相応の制御による措置を講じてエージングを補償することができる。更に電子モジュールには、燃焼室圧力センサを評価するためのデータを記憶することができる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
赤熱素子（２）及び燃焼室圧力センサ（６）を備えている、ディーゼルエンジン（１００）において使用するためのグロープラグ（１）であって、
前記赤熱素子（２）によって、前記ディーゼルエンジン（１００）の燃焼室（１０３）に噴射される燃料が加熱され、
前記燃焼室圧力センサによって、前記ディーゼルエンジン（１００）の燃焼室（１０３）に生じた圧力が測定され、
前記グロープラグ（１）内に、前記燃焼室圧力センサ（６）の信号を評価するための電子モジュール（９）が設けられている、グロープラグ（１）において、
前記電子モジュール（９）には、前記赤熱素子（２）を制御するためのデータが記憶されていることを特徴とする、グロープラグ。
【請求項２】
前記赤熱素子（２）を制御するためのデータは、個々のグロープラグ（１）において実施された測定によって決定されたものである、請求項１に記載のグロープラグ。
【請求項３】
前記赤熱素子（２）を制御するためのデータは、前記グロープラグ（１）の製造番号として形成されている、請求項１に記載のグロープラグ。
【請求項４】
前記赤熱素子（２）を制御するためのデータによって、グロープラグのタイプが示される、請求項１に記載のグロープラグ。
【請求項５】
前記赤熱素子（２）を制御するためのデータによって、前記グロープラグ（１）の動作時間が表される、請求項１に記載のグロープラグ。
【請求項６】
前記電子モジュール（９）には、燃焼室圧力センサを評価するためのデータが記憶されている、請求項１に記載のグロープラグ。
【請求項７】
前記グロープラグは、前記電気モジュール（９）と電気的に接続されている、少なくとも一つの端子ピン（１２）を有している、請求項１乃至６のいずれか一項に記載のグロープラグ。
【請求項８】
前記赤熱素子（２）を制御するためのデータは、前記電気モジュール（９）に含まれる、前記赤熱素子（２）を制御するための制御部によって使用される、請求項１乃至７のいずれか一項に記載のグロープラグ。
【請求項９】
前記赤熱素子（２）を制御するためのデータは、前記グロープラグ（１）から外部の制御装置（１０８）に伝送され、該外部の制御装置（１０８）によって、前記赤熱素子（２）を制御するために使用される、請求項１乃至７のいずれか一項に記載のグロープラグ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、独立請求項の上位概念に記載されている、赤熱素子及び燃焼室圧力センサを備えている、ディーゼルエンジンにおいて使用するためのグロープラグに関する。
【背景技術】
【０００２】
引用文献１からは、赤熱素子及び燃焼室圧力センサを備えているグロープラグが公知である。更に、グロープラグは電子モジュールを有しており、この電子モジュールは燃焼室圧力センサの信号を評価するための電子回路を有している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】DE 10 2011 088 468 A1
【発明の概要】
【発明の効果】
【０００４】
独立請求項の特徴部分に記載の構成を備えている本発明によるグロープラグは、電子モジュールが赤熱素子の制御に関して更に別の機能を有しているという利点を有している。特に電子モジュールは、赤熱素子の制御に使用されるデータを有している。つまり、電子モジュールには複数の機能が設けられ、特にグロープラグの赤熱素子の制御が実現される。
【０００５】
更なる利点及び改善形態は、従属請求項に記載の特徴的な構成から明らかになる。個々のグロープラグの赤熱素子の制御データによって、それらの個々のグロープラグの製造に起因するばらつき又はエージング現象を相応の制御によって補償することができる。グロープラグの製造番号を評価することによって、グロープラグの交換を判断することができる。グロープラグタイプの情報によって、制御を行う制御装置の別のメモリに記憶されている、そのグロープラグタイプに関して標準化された制御データを使用することができる。動作が終了する度にその動作時間を記憶することによって、グロープラグのエージングを識別し、相応の制御による措置を講じてエージングを補償することができる。更に電子モジュールには、燃焼室圧力センサを評価するためのデータを記憶することができる。特に、グロープラグの製造後にテスト測定によって燃焼室圧力センサの評価特性に関して求められた調整データを記憶することができる。更に、グロープラグは端子ピンを有しており、この端子ピンによって、電気モジュールは、グロープラグを制御するための、又は燃焼室圧力センサの測定信号を更に処理するための制御装置に電気的に接続される。このために、端子ピンを二つ設けることができるか、又は端子ピンを一つだけ設けることができる。
【０００６】
本発明の複数の実施例を図面に示し、下記において詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】グロープラグを備えているディーゼルエンジンの概略図を示す。
【図２】二つの端子ピンを備えているグロープラグの概略図を示す。
【図３】端子ピンを一つだけ備えているグロープラグの概略図を示す。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
図１には、ディーゼルエンジン１００が概略的に示されている。ディーゼルエンジン１００はシリンダ１０１を有しており、このシリンダ１０１内にはピストン１０２が配置されている。シリンダ１０１及びピストン１０２によって、ピストン１０２上方の燃焼室１０３が画定され、この燃焼室１０３においてディーゼル燃料が燃焼される。燃焼に必要な空気は吸気部１０４を介して燃焼室１０３へと供給される。燃焼排ガスは排気部１０５を通って燃焼室１０３から排気される。吸気又は燃焼排ガスの排気を制御する弁は図示していない。噴射弁１０７を介して、燃焼室１０３内にディーゼル燃料が噴射される。ディーゼル燃料を特に低温で加熱するために、グロープラグ１が燃焼室１０３内に突出している。電圧の印加によってグロープラグが昇温され、またグロープラグ１をかすめるディーゼル燃料が加熱される。ディーゼル燃料のこの加熱は、例えば低温でのディーゼルエンジン１００の始動を実現するために必要である。更に、運転が行われている間においても、ディーゼル燃料をグロープラグ１によって加熱し、ディーゼルエンジン１００の燃焼特性に好適な影響を及ぼすことができる。噴射弁１０７及びグロープラグ１は、電線１０９を介して制御装置１０８と接続されている。制御装置１０８によって相応の信号が形成され、それらの信号によって噴射弁１０７乃至グロープラグ１が相応に制御される。
【０００９】
従って図１に示されているディーゼルエンジン１００は、世界中の何百万台という自動車及びトラックに使用されている一般的な公知のディーゼルエンジンである。その他の技術的な詳細部分、例えば一般的なセンサ、制御素子（アクチュエータ）、燃料供給用のコンポーネント、吸気部、排気部等は図面を見やすくするために図示していない。本発明は、燃料を加熱する機能の他に、別の機能として燃焼室１０３内に生じている圧力の測定も実現するグロープラグに関する。
【００１０】
図２には、本発明によるグロープラグ１が示されている。グロープラグ１は赤熱素子２を有しており、この赤熱素子２は細長い素子として形成されており、また一方の端部においてケーシング３によって保持されている。赤熱素子２内には、一つのヒータ４及び複数のリード線５が設けられている。それらのリード線５によってヒータ４に流れる電流の送電を行うことができ、またその電流によって抵抗素子として形成されているヒータエレメント４が加熱される。ヒータエレメント４に生じた熱によって、赤熱素子２の外面の温度が１，０００℃から１，２００℃のオーダで大きく上昇する。この熱は、噴射弁１０７から燃焼室１０３に噴射された燃料を加熱し、それにより、ディーゼルエンジン１００の圧縮点火による着火性を改善するために利用される。
【００１１】
細長い赤熱素子２は、ヒータエレメント４側とは反対側において、ハウジング３と接続されている。このハウジング３によって、赤熱素子２の一方の側が保持される。ハウジング３はディーゼルエンジン１００の一部と、例えばシリンダ１０１の上面と固く接続されている。このために例えばねじを設けることができ、このねじによって、赤熱素子２が燃焼室１０３内に突出するように、シリンダ１０１のシリンダヘッドにハウジング３が固定される。ハウジング３を介して継続的に排熱が行われるので、ハウジング３内の温度は赤熱素子２の先端の温度と同一ではない。ハウジング３の内室は分離プレート７によって、前部領域及び後部領域に分割されている。ハウジング３の前部領域には圧電素子６が配置されているので、赤熱素子２に掛かる圧力がこの圧電素子６に伝達される。圧電素子６は、赤熱素子２とは反対側において、分離プレート７に支持されており、従って、赤熱素子２に力が作用すると、圧電素子は分離プレート７と赤熱素子２との間で圧縮される。そのようにして圧電素子２が圧縮されると、圧電素子６には、燃焼室１０３内の圧力に相当する電荷が生じる。従って、圧電素子６に生じた電荷を測定することによって、燃焼室１０３内の圧力を測定することができる。つまり圧電素子６は燃焼室内の圧力を測定する燃焼室圧力センサ６である。
【００１２】
分離プレート７は複数の電気的な貫通接続部８を有しており、図２においてはそれらの電気的な貫通接続部８のうち一つだけを示している。それらの電気的な貫通接続部８を介して、ハウジング３の内室の前部領域と後部領域との間で電気的な信号を伝送することができる。電気的な接続線（図面を見やすくするために図２においては部分的にしか図示していない）によって、リード線５並びに圧電素子６との電気的な接触接続が行われる。更に、電気的な貫通接続部８は接続線１０を介して、ハウジング３の内側の後部領域内に配置されている電気モジュール９と接続されている。また電気モジュール９は接続線１０を介して端子ピン１２と接続されている。端子ピン１２は、ハウジング３の後部内室の蓋を成す閉鎖プレート１１を貫通して突出している。従って端子ピン１２を起点にして、電流及び信号をその端子ピン１２から接続線１０を介して電気モジュール９に供給することができる。更に、電気モジュール９から、分離プレート７の電気的な貫通接続部８へと延びる接続線１０を介して、電気信号をハウジング３の前部領域に供給することができる。図２には図示していないが、別の接続線を介して、圧電素子６との電気的な接触接続も、加熱エレメント４との電気的な接続部を表すリード線５との電気的な接触接続も行われる。つまり電気モジュール９を介して、圧電素子６の評価信号が端子ピン１２に供給される。更に、電気モジュール９を介して加熱エレメント４に流れる電流を供給することができ、その電流によって赤熱素子２の温度が上昇する。
【００１３】
電気モジュール６の機能は、純粋な電気的な信号の転送の枠を超えるものである。圧電素子６によって形成される電気的な測定信号に関して、電気モジュール９は第１の前処理を行う。それらの信号は弱いものでしかないことが多いので、従って電気モジュール９において圧電素子６の信号の前処理又は増幅又はアナログ・ディジタル変換が行われることは非常に有利である。従って、電気モジュール９は圧電素子６の電気的な信号の前処理部を表し、この処理部は現場に配置されていることから、非常に弱い信号を測定し、また端子ピン１２を介する転送のために処理することにも適している。
【００１４】
本発明によれば、電気モジュールが、赤熱素子２乃至加熱エレメント４の制御に使用されるデータを記憶する能力を備えている。外部の制御装置１０８と電気モジュール９との間での制御の割り当てに応じて、赤熱素子を制御するためのデータを種々に分配することができる。一例として、制御装置１０８によって、赤熱素子２の温度に関する所望温度をグロープラグ１に通知することができる。その場合、電気モジュール９に加熱エレメント４の制御のためのデータを完全な制御ストラテジとして記憶し、電気モジュール９には加熱エレメント４に関する固有の制御部が設けられていることが考えられる。続いて、外部の制御装置１０８は相応のアナログ信号又はディジタル信号によって所望温度を電気モジュール９に通知し、電気モジュール９は自身で所望の制御ストラテジを実現する。しかしながらこれとは異なり、加熱エレメント４の制御を外部の制御装置１０８によって行うことも可能である。その場合、電気モジュール９から制御装置１０８に伝送されるデータを電気モジュール９に設けることが考えられる。このことは例えば、制御装置１０８が相応のデータを電気モジュール９から読み出すことによって、自動車を始動させる度に行なうことができる。
【００１５】
赤熱素子２を制御するための種々のデータを電気モジュール９に記憶することができる。例えば、電気モジュール９がグロープラグ１の型名を有しており、その型名に基づき、グロープラグ１に関する相応の適切な制御を選択できる場合には非常にシンプルである。しかしながら、グロープラグ１の製造後にテスト測定ステーションにおける測定によって、別個のグロープラグ１の各々の特性を求めることもできる。それによって、例えばグロープラグ１の製造のばらつきが検出され、制御の相応の補償に使用される。従ってグロープラグが製造によって種々の特性を有しているにもかかわらず、この補償によって、制御に使用される電流が各プラグにおいて個別に適合されることから、全てのプラグの画一的な特性が達成される。つまり、製造のばらつきに依存せずに、全てのグロープラグ１の極めて一様な特性を達成することができる。更には、データがグロープラグ１の製造番号であってもよい。この措置によって、制御装置１０８はディーゼルエンジン１００におけるグロープラグの交換を判断することができる。製造番号には、ロット又は製造年月日をコーディングされた形態で含ませることができる。従って、製造番号は製造後の経過年数に関する識別子として、又はロット固有の特性に関する識別子として使用することもできる。制御装置１０８によるグロープラグ１の制御の個別の適合が行われていた場合、制御装置１０８は、プラグが変更されたことを識別することができ、また必要に応じてプラグパラメータの新たな学習等を行うことができる。
【００１６】
グロープラグ１の製造後のテスト運転においては、例えば、標準電流又は標準電圧をグロープラグ１に印加し、それによって生じた赤熱素子２の温度を求めることができる。標準電流又は標準電圧を印加した際の所望の標準温度からの偏差を考慮して、後続の運転時には、その偏差を補償するために、印加する電流又は電圧を相応に増減させることができる。簡易性を実現するために、例えば、電気モジュール９には単純に、標準電流又は標準電圧において測定された温度を記憶し、その値を制御電流又は制御電圧の変化のために相応に使用することができる。
【００１７】
赤熱素子２は、圧電素子６に力を伝達することができるようにハウジング３によって保持される。このために、ハウジング３の前部領域を弾性に形成することができ、それによって、圧電素子６の方向に生じる赤熱素子２の力作用を伝達することができる。択一的に、赤熱素子２をスリーブ状のハウジング３によって保持することもできる。その場合、例えばDE 10 2011 088 468に記載されているように、赤熱素子２とハウジング３との間に相応のシーリング部を設けることができる。
【００１８】
赤熱素子２をセラミック製の赤熱素子として構成することも、金属製の赤熱素子として構成することもできる。それらの種々の赤熱素子をグロープラグ１に使用することは十分に公知である。
【００１９】
図２には、電気モジュール９又は圧電素子６又はヒータ４との接触接続のために二つの端子ピン１２が設けられているグロープラグ１が示されている。しかしながらそれとは異なり、図３に示されているような、端子ピン１２を一つだけ備えているグロープラグを使用することもできる。
【００２０】
図３には、端子ピン１２を一つだけ備えている電気的なグロープラグ１が示されている。図２の構成要素２，３，４，５，６，７，８，９，１０，１１及び１２は、図３において同一の参照番号が付されている構成要素に対応している。しかしながら図２とは異なり、相応の信号を電気モジュール９に供給する端子ピン１２は一つだけしか設けられていない。その種のプラグにおいては、通常の場合、ケーシング３がアース端子を形成しているので、信号が端子ピン１２を介して電気モジュール９へと流れ、更にその電気モジュール９からアース端子として形成されているケーシング３へと流れる。このために、電気モジュール９を直接的にケーシング３と電気的に接続させることができる。それとは異なり、電気モジュール９からリード線５及び加熱エレメント４を介してアースに電流を流すこともできる。その場合には、リード線５の内の一つがケーシング３と電気的に接続されていることが考えられる。図３には後者の方式が示されており、従って、第１の電気的な接続線２１が電気的な貫通接続部８とリード線５の内の一つとの間に示されており、また第２の電気的な接続線２２が別のリード線５とケーシング３との間に示されている。論理的には、圧電素子６を介して電気モジュールをアースに接続することも可能である。しかしながら、圧電素子６の信号は小さいことから、いずれにせよ弱い圧電素子６における測定信号の障害を危惧しなければならないので余り合理的ではない。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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