(57)【要約】【課題】車両のヒータ装置のイグナイタエレメントの駆動方法において、確実かつ効率的な始動動作を行えるようにする。【解決手段】車両のヒータ装置の始動フェーズでａ）イグナイタエレメントの加熱力に関連するパラメータを求め、ｂ）加熱力に関連するパラメータと基準値とを比較し、ｃ）パラメータが基準値よりも小さい場合にイグナイタエレメントの加熱力を高める。【選択図】図１
2005022633.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両のヒータ装置の始動フェーズで
ａ）イグナイタエレメント（１２）の加熱力に関連するパラメータ（Ｐｉｓｔ）を求めるステップと、
ｂ）加熱力に関連するパラメータ（Ｐｉｓｔ）と基準値（Ｐｓｏｌｌ）とを比較するステップと、
ｃ）パラメータ（Ｐｉｓｔ）が基準値（Ｐｓｏｌｌ）よりも小さい場合にイグナイタエレメント（１２）の加熱力を高めるステップとを有する
ことを特徴とする車両のヒータ装置のイグナイタエレメントの駆動方法。
【請求項２】
前記ステップａ）で加熱力に関連するパラメータ（Ｐｉｓｔ）をイグナイタエレメント（１２）に印加される電圧（ＵＧＳ）およびイグナイタエレメント（１２）を流れる電流（ＩＧＳ）に基づいて求める、請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記ステップｃ）でイグナイタエレメント（１２）に印加される電圧（ＵＧＳ）のキーイング比を増大することにより加熱力を高める、請求項１または２記載の方法。
【請求項４】
前記電圧（ＵＧＳ）は時間平均された電圧であり、前記電流（ＩＧＳ）は時間平均された電流である、請求項２または３記載の方法。
【請求項５】
イグナイタエレメント（１２）の励起開始から所定の第１の時間（ｔ１）が経過したのち少なくとも１回前記ステップｃ）を行う、請求項１から４までのいずれか１項記載の方法。
【請求項６】
所定の第２の時間（ｔ２）が経過したのち点弧が生じたか否かを検査する、請求項１から５までのいずれか１項記載の方法。
【請求項７】
点弧が生じていない場合、イグナイタエレメント（１２）の励起開始から収容された熱エネルギと基準エネルギ（Ｅｍｉｎ）とを比較する、請求項６記載の方法。
【請求項８】
熱エネルギが基準エネルギ（Ｅｍｉｎ）よりも大きいときには燃料供給に問題が在ると結論する、請求項７記載の方法。
【請求項９】
熱エネルギが基準エネルギ（Ｅｍｉｎ）よりも小さいときには点弧に問題が在ると結論する、請求項７または８記載の方法。
【請求項１０】
車両のヒータ装置の始動フェーズで
ａ）イグナイタエレメント（１２）の加熱力に関連するパラメータ（Ｐｉｓｔ）を求めるステップと、
ｂ）加熱力に関連するパラメータ（Ｐｉｓｔ）と基準値（Ｐｓｏｌｌ）とを比較するステップと、
ｃ）パラメータ（Ｐｉｓｔ）が基準値（Ｐｓｏｌｌ）から予め定められた規模以上に偏差している場合に、当該のパラメータが基準値へ近づくように加熱力を変更するステップとを有する
ことを特徴とする車両のヒータ装置のイグナイタエレメントの駆動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は車両のヒータ装置のイグナイタエレメントの駆動方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両のヒータ装置で用いられているイグナイタエレメント（例えばイグナイタピン）は、その電気抵抗について製造差に起因するかなりのばらつきがあるという問題点を有している。したがってイグナイタエレメントを電圧印加によって励起すると、存在するオーム抵抗のために電流ひいては電気的な加熱力が点弧に必要な加熱力を下回ってしまったり、逆に同じ電圧が印加されているのに不要に高い加熱力が生じてしまったりする。前者のケースでは他の駆動パラメータ、例えば周囲温度などを考慮に入れてもヒータ装置を点弧できなくなることがあり、また後者のケースでは電気エネルギの消費量が大きくなりすぎ、電源回路網に過負荷がかかってイグナイタが破壊されてしまうことがある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明の課題は、車両のヒータ装置のイグナイタエレメントの駆動方法において、確実かつ効率的な始動動作を行えるようにすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
この課題は、車両のヒータ装置の始動フェーズでａ）イグナイタエレメントの加熱力に関連するパラメータＰｉｓｔを求め、ｂ）加熱力に関連するパラメータＰｉｓｔと基準値Ｐｓｏｌｌとを比較し、ｃ）パラメータＰｉｓｔが基準値Ｐｓｏｌｌよりも小さい場合にイグナイタエレメントの加熱力を高めることにより解決される。
【０００５】
課題はまた、車両のヒータ装置の始動フェーズでイグナイタエレメントの加熱力に関連するパラメータＰｉｓｔを求め、ｂ）加熱力に関連するパラメータＰｉｓｔと基準値Ｐｓｏｌｌとを比較し、ｃ）パラメータＰｉｓｔが基準値Ｐｓｏｌｌから予め定められた規模以上に偏差している場合に、当該のパラメータが基準値へ近づくように加熱力を変更することにより解決される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
本発明の方法にとって重要なのは、始動フェーズで収容されるエネルギの量が検査されるということである。確実に点弧を発生させるために必要な加熱力の大きさはそれぞれのヒータ装置ごとに実験で求められるので、本発明により加熱力の適合化を行うことができる。これにより製造差および経年劣化に起因するイグナイタエレメントでの加熱力の変動を補償できる。
【０００７】
本発明の第１の実施形態によれば、ステップａ）で加熱力に関連するパラメータＰｉｓｔはイグナイタエレメントに印加される電圧およびイグナイタエレメントを流れる電流に基づいて求められる。
【０００８】
一般には加熱力の制御を簡単化するためにイグナイタエレメントに印加される電圧のキーイング比、すなわちパルス幅が設定されているので、本発明の第２の実施形態によれば、ステップｃ）でイグナイタエレメントに印加される電圧のキーイング比を増大することにより加熱力が高められる。このときさらに有利には、前記電圧および前記電流は時間平均されている。こうした平均電圧および平均電流は種々の形式で求めることができる。すなわち実際に所定の時間にわたって検出された複数の値から平均値を計算してもよいし、また例えば回路技術的にローパスフィルタ装置を構成し、パルス電圧値またはパルス電流値の監視から一定の“平均電圧”（有効電圧）または“平均電流”（有効電流）への変換を行ってもよい。
【０００９】
確実な点弧のためには加熱状態で電圧印加により励起されるイグナイタエレメントの電気抵抗の大きさが重要であるので、本発明の第３の実施形態によれば、イグナイタエレメントの励起開始から所定の第１の時間が経過したのち少なくとも１回前記ステップｃ）が行われる。
【００１０】
一般にイグナイタエレメントひいてはヒータ装置の正確な動作はヒータ装置に依存して定められる所定の時間の後に点弧されたとき生じるとされている。したがって本発明の第４の実施形態によれば、所定の第２の時間が経過したのち点弧が生じたか否かが検査される。ここで点弧が生じていない場合には、イグナイタエレメントの励起開始から収容された熱エネルギと基準エネルギＥｍｉｎとが比較される。比較の結果に応じて、熱エネルギが基準エネルギよりも大きいときには燃料供給に問題が在ると結論され、熱エネルギが基準エネルギよりも小さいときには点弧に問題が在ると結論される。
【実施例】
【００１１】
本発明を以下に図を参照しながら詳細に説明する。
【００１２】
図１には本発明の手段がインプリメンテーションされたヒータ装置１０が示されている。このヒータ装置１０は構成要素としてイグナイタエレメント１２、例えばイグナイタピンを有している。イグナイタエレメント１２にはスイッチングトランジスタ１４（例えば電界効果トランジスタ）を介して電気エネルギ供給システムで調製された電圧ＵＢａｔｔが印加される。これは例えば電源回路網で調製された直流電圧である。マイクロプロセッサ１６には固定電圧給電部１８を介して同様に電源回路網から給電が行われ、駆動線路２０を介してスイッチングトランジスタ１４が駆動される。これによりパルスの導通または阻止が切り換えられ、所定のキーイング比すなわちオンオフ比を設定することにより、励起開始とともに所定のパルス電圧がイグナイタエレメント１２へ印加される。パルス電圧の印加は相応にパルス電流を生じさせるが、ここではキーイング比に応じて相応に平均された平均電圧値または平均電流値（有効電圧値または有効電流値）が得られる。
【００１３】
マイクロプロセッサ１６はローパスフィルタ２２を介した電圧を取り出すことによりイグナイタエレメント１２に印加される平均電圧（有効電圧）を求める。ここから印加される矩形電圧がほぼ一定の平均電圧値（有効電圧値）ＵＧＳへ変換され、マイクロプロセッサ１６へ入力される。相応にマイクロプロセッサはローパスフィルタ２４を介してスイッチングトランジスタ１４で電圧印加時に流れる電流を取り出す。このとき相応のパルス電流もほぼ一定の平均イグナイタ電流ＩＧＳへ変換される。使用される電源電圧に関する情報を得るために、マイクロプロセッサ１６はさらにローパスフィルタ２６を介して電源電圧ＵＢａｔｔを取り出す。ここでのローパスフィルタは主としてジェネレータの動作中に生じた電圧の変動を検出時に平均化または平滑化する役割を担っている。
【００１４】
図３にはこの種のイグナイタエレメント１２の加熱動作特性が示されている。図３の曲線Ｉ１，Ｉ２はそれぞれ異なる電気抵抗を有する２つのイグナイタエレメント１２を介して例えば８．５Ｖの設定電圧を印加したときに流れる電流を時間に関して表したものである。つまり曲線Ｉ１は室温で０．４２Ωの初期抵抗を有するイグナイタエレメントでの電流特性を表しており、曲線Ｉ２は室温で０．６Ωの初期抵抗を有するイグナイタエレメントでの電流特性を表している。曲線Ｉ１，Ｉ２に対応する曲線Ｔ１，Ｔ２はこれらのイグナイタエレメントの領域で発生するそのつどの温度を表している。電流特性曲線Ｉ１を有するイグナイタエレメントは電流値が高いために高い加熱力を形成し高温となっており、電流特性曲線Ｉ２を有するイグナイタエレメントは電流値が比較的低いために相応に低い温度Ｔ２となっている。
【００１５】
確実な点弧を行うために、ヒータ装置の具体的な構造と環境条件とに依存して充分な加熱力を調製する必要がある。しかし一方で過度に高い加熱力は点弧を発生させる以上の不要な高温を招き、給電部または電源回路網に過負荷がかかってイグナイタエレメントが破壊されるおそれを生じる。図１に示されているヒータ装置では効率的かつ確実な点弧を行うことができるように実行される本発明のプロシージャを以下に図２に則して説明する。
【００１６】
本発明のプロシージャではまず時点ｔ＝０でイグナイタエレメント１２の励起がステップＳ１として電圧ＵＳｔａｒｔの印加により開始される。ここで電圧ＵＳｔａｒｔは前述のようにマイクロプロセッサ１６で検出され、ローパスフィルタ２２を介して平均された平均電圧（有効電圧）に相応する。この電圧は所定のキーイング比を設定することにより得られる。さしあたりは有利な環境条件のもとであっても点弧を生じるのに充分でない電圧ＵＧＳで動作させることができる。そののちステップＳ２として、イグナイタエレメント１２の加熱によりオーム抵抗の上昇に相応して電圧値ＵＧＳがほぼ一定の値へ低下するまで例えば１０ｓのオーダーの所定の時間ｔ１が待機され、この時間が経過するとマイクロプロセッサは電流ＩＧＳ、電圧ＵＧＳおよび電圧ＵＢａｔｔを求める。
【００１７】
ステップＳ２ののち、ステップＳ３としてイグナイタエレメント１２の励起開始から時間ｔ２が経過したか否かが検査される。最初に、前述の時間ｔ１よりも長い時間ｔ２がまだ経過していないケースを考察する。この場合ステップＳ１３において電流ＩＧＳが最大値Ｉｍａｘを上方超過したか否か、続いてステップＳ１４において電圧ＵＧＳが最大値Ｕｍａｘを上方超過したか否かが検査される。上方超過があった場合にはステップＳ１５でエラーの発生が結論され、ステップＳ７へ進行してキーイング比が低減される。これにより平均電圧（有効電圧）が相応に低減されてイグナイタエレメント１２へ印加される。ステップＳ１４で使用される最大電圧Ｕｍａｘは例えば電気エネルギ供給システム（電源回路網）で調製された電圧ＵＢａｔｔと、イグナイタエレメントの励起の際にスイッチングトランジスタ１４で予測される電圧降下に相応する安全性限界値Ｕ＊とに基づいて定められる。最大値Ｕｍａｘはイグナイタエレメント１２で達しうる最大電圧であり、最大値Ｉｍａｘはイグナイタエレメント１２を介して流れうる最大許容電流である。
【００１８】
電圧ＵＧＳおよび電流ＩＧＳが両方とも設定された限界値より小さい場合には、ステップＳ５において、検出された電流値ＩＧＳおよび電圧ＵＧＳの乗算によりイグナイタエレメント１２で生じた加熱力Ｐｉｓｔが求められる。さらに加熱力Ｐｉｓｔは目標加熱力Ｐｓｏｌｌと比較される。この目標加熱力Ｐｓｏｌｌはヒータ装置ごとに設定され、種々の環境条件（特に外気温）に依存して変更される。検出された加熱力Ｐｉｓｔが確実な点弧に必要な目標加熱力Ｐｓｏｌｌよりも小さい場合には、ステップＳ６においてキーイング比すなわちオンオフ比を増大することによりイグナイタエレメント１２に印加される平均電圧（有効電圧）ＵＧＳを高める。このとき定義されるキーイング比の増大は、例えばイグナイタ電圧ＵＧＳを所定のレベルへ高める設定であってもよいし、望ましいキーイング比が生じるようにイグナイタ電圧ＵＧＳを調整する制御であってもよい。キーイング比または電圧の増大が行われると本発明の手法はステップＳ２へ戻り、前述のプロシージャが新たに実行される。このプロシージャでは目標加熱力Ｐｓｏｌｌよりも大きな加熱力Ｐｉｓｔが検出されるまでステップＳ４からステップＳ７が繰り返される。キーイング比または電圧の低減が行われた場合にもステップＳ２へ戻り、前述の加熱力監視のプロシージャが新たに実行される。
【００１９】
ステップＳ２〜Ｓ６またはステップＳ２〜Ｓ７のシーケンスは、イグナイタエレメント１２の有する実際のオーム抵抗とは無関係につねにキーイング比の適合化によって必要な加熱力を調製できることを保証している。つまり電気エネルギを過度に消費せずに確実な点弧を行うことができる。したがって特に製造差に起因するイグナイタエレメントの変動を補償することができる。
【００２０】
ステップＳ３において、経過した時間が設定された時間ｔ２（例えば９０ｓ）よりも小さいか否かの問い合わせに対する応答がＮＯであった場合には、プロシージャはステップＳ８へ進行し、ここで炎が識別されたか否かが評価される。炎の識別は例えば温度センサを用いて点弧から炎が生じたときの著しい温度上昇を報知することによって行われる。炎の識別はもちろん始動フェーズの開始時から動作させることができ、時間ｔ２が経過しおわる以前に炎が識別されればイグナイタエレメント１２への給電は終了される。
【００２１】
時間ｔ２の経過が確認され、炎が発生して点弧が成功すると、ステップＳ９で始動フェーズが終了され、それ以上電圧はイグナイタエレメント１２へは印加されない。ステップＳ８での応答がＮＯであった場合には、ステップ１０において時点ｔ２までの加熱力の積分値が形成され、これが基準エネルギＥｍｉｎと比較される。基準エネルギＥｍｉｎはヒータ装置を点弧させるのに必要な最小限のエネルギの値である。始動フェーズ中に収容された熱エネルギが基準エネルギＥｍｉｎよりも大きい場合、ステップＳ１１において燃料供給システムにおけるエラーの発生が結論され、これに関連した制御が行われる。なぜならここでは充分に加熱されているにもかかわらず点弧が生じていないからである。これは燃料が不足していることの指示となる。
【００２２】
ステップＳ１０で熱エネルギが基準エネルギＥｍｉｎよりも小さいことが検出された場合には、ステップＳ１２において収容された熱エネルギ（点弧のための加熱力）が不足しているものとされる。ここからイグナイタエレメントに欠陥があるか、またはイグナイタエレメントの抵抗が過大となっていることが結論される。
【００２３】
本発明の手段によれば、電気抵抗にばらつきのあるイグナイタエレメントにおいても確実かつ効率的にヒータ装置を始動できる。もちろん本発明のプロシージャにおいて種々の別の実施例を考慮することもできる。例えばスイッチングトランジスタ１４に対して電流および電圧検出の観点から測定技術により補正値を求めることができる。補正値はトランジスタが物理的構造に起因して相応の電圧領域で２０％ほどにもなりうる比較的高い不正確性を有するために必要となる。偏差が検出され、マイクロプロセッサ１６に相応の補正値として格納される。また当該のトランジスタによって過負荷、短絡または中断を監視することもできる。本発明の手段で、加熱力を個々の目標値と比較するのでなく、確実な点弧を期待できる目標値領域と比較してもよい。この場合には加熱力が目標値領域から外れると本発明にしたがってキーイング比の増大または低減の措置が行われる。
【００２４】
本発明の利点は、同じ構造のイグナイタエレメントひいてはヒータ装置を種々の電圧条件で使用できるということである。例えば所定のキーイング比を設定することにより、イグナイタエレメントで始動フェーズの開始時に印加される有効電圧を相対的に小さくし、相応にキーイング比を増大して必要な加熱力へ徐々に近づけていくことができる。もちろん本発明を持続的に電圧の印加される適用分野に用いることもできるが、このときにはエネルギの適合化は電圧の増大によって行われ、キーイング比の変更によっては達成されないことに注意されたい。また本発明では最初に比較的高い電圧を印加し、相応に高い加熱力を得ることもできる。加熱力が基準エネルギを上回る場合には、相応にキーイング比を低減して所望の最適な加熱力へ近づけていくことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】燃焼点弧のためのイグナイタエレメントおよびこれに配属された駆動回路を備えたヒータ装置を示す図である。
【００２６】
【図２】図１のヒータ装置の始動フェーズにおける本発明の方法のフローチャートである。
【００２７】
【図３】イグナイタエレメントを流れる電流とこのとき発生する温度とを時間に関して示したグラフである。
【符号の説明】
【００２８】
１０  ヒータ装置
１２  イグナイタエレメント
１４  スイッチングトランジスタ
１６  マイクロプロセッサ
１８  固定電圧給電部
２０  駆動線路
２２、２４、２６  ローパスフィルタ
【図１】
2005022633.tif 000003
【図２】
2005022633.tif 000004
【図３】
2005022633.tif 000005