CN101268274B - 用于操作柴油发动机中一组电热塞的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于控制柴油发动机的一组电热塞的方法，所述电热塞通过单独的线连接到直流电源并在任何情况下以时间平均值以相同温度通过脉冲宽度调制方法操作。本发明方法包括计算所述电热塞的电阻，由此减去所述发动机工作期间所述塞发热元件供电线的电阻，以计算出控制所述电热塞的相对脉冲宽度，或者确定用于在所述发动机工作期间的每个电热塞的所述发热元件的电阻，由此使得能够计算出用于单独控制每个电热塞的各个相对脉冲宽度，或者也可以确定通过所述脉冲宽度调制周期性地供应给所述电热塞的电能。

Description

用于操作柴油发动机中一组电热塞的方法

技术领域

本发明涉及一种将电热塞通过各个供电线连接到直流电源并被一个脉冲宽度调制程序至少以时间平均值控制在同样的温度的方法。这类方法可从题为“The electronically controlled glow system for diesel engines”论文中获知，该论文发表于DE-Z MTZ Motortechnische Zeitschrift 61，(2000)10，pp.668-675。

背景技术

图1示出用于执行所述已知方法的电热塞控制单元1的框图。该控制单元包括带有一个集成数模转换器的微处理器2、用于接通和断开相同数量的电热塞4的多个MOSFET功率半导体器件3、用于同发动机控制单元6建立连接的电接口5以及用于微处理器2和接口5的内部电压源7。内部电压源7通过所述车辆的“端子15”与所述车辆用电池相连接。

微处理器2控制功率半导体器件3，读取它们的状态信息并通过电接口5与发动机控制单元6通信。在发动机控制单元6与微处理器2之间通信所需的信号由电接口5约束。电压源7为微处理器2和电接口5提供稳定的电压。

电热塞应该至少要在所述发动机已经达到其工作温度时保持恒定的温度(标称温度或稳态温度)，一般在1000℃范围以内。为了维持所述稳态温度，现代的电热塞不要求所述车辆的电子系统提供满电压，而是一般5伏到6伏的电压。为此，功率半导体器件3由微处理器2通过脉冲宽度调制方法进行控制，从而，由所述车辆系统所提供的通过所述车辆的“端子30”供应给功率半导体器件3的电压被调制使得所需的电压以时间平均值供应给所述电热塞。所述板上系统的电压的任何偏差都能够通过改变脉冲宽度调制期间的脉冲导通时间进行校正。

发动机气缸内的电热塞根据发动机转速、发动机负荷以及发动机扭矩冷却至不同的程度。为了使所述发动机处于工作温度时仍然保持所述电热塞的温度不变，根据变化的情况调整施加给所述电热塞的电功率。这是根据从发动机控制单元6接收到的信号、通过在提高或降低以时间平均值施加给电热塞4的电压目标值来完成的，对所有的电热塞都是如此。

当一组电热塞是由一个或同样的直流电源供电并以同样的脉冲宽度控制时，所述电热塞仍然不会加热到期望的温度并加热到同样的温度；而是，所述不同电热塞所到达的温度将会不同。过度加热的电热塞使用寿命缩短。未达到预先指定的目标温度的电热塞导致所述发动机的点火性能的恶化。不期望的使用寿命缩减可以通过将所述电热塞的控制设置到一个低的平均目标温度来避免。然而，这就有一个缺点，即通常应该在较高温度工作的电热塞将会工作在较低温度作为防范措施，以致它们的部分功效仍没有使用。另外，还有另一个缺点，从发动机点火性能方面而言，所述电热塞达到的温度的任何偏差都是不期望的。

发明内容

现在，本发明的目的是给出如何改进柴油发动机的点火性能以及柴油发动机中使用的电热塞的使用寿命。

本发明通过以下的技术方案(1)实现该目的：

(1)、所述电热塞通过各个供电线连接到直流电源并被一个脉冲宽度调制程序至少以时间平均值控制在同样的温度，其中，所述发动机工作期间确定不包括所述电热塞的加热元件的供电线的电阻在内的所述电热塞的电阻，并从这样获得的值计算所述电热塞将工作的相对脉冲宽度。

该目的的进一步的基于同样的发明构思的解决方案分别是以下的技术方案(2)和(3)的主旨：

(2)、所述电热塞通过各自的供电线与直流电源相连并通过脉冲宽度调制程序在同样的温度至少以时间平均值进行操作，其中，在所述发动机的工作中确定每个电热塞的加热元件的电阻，并根据这样获得的值计算用于单独控制每个电热塞的各个相对脉冲宽度；

(3)、所述电热塞通过单独的供电线与直流电源相连并通过脉冲宽度调制程序在同样的温度至少以时间平均值进行控制，其中每个周期注入所述电热塞的电能由脉冲宽度调制程序确定。

本发明有利的更进一步的拓展可以参见本发明的具体实施方式。

根据上述技术方案(1)所定义的本发明，柴油发动机中的一组电热塞-最好除了产品容限以外彼此无差别并经由各自供电线与一个直流电源相连-通过脉冲宽度调制程序控制以使所述电热塞至少以时间平均值在同样的温度工作。为此，所述电热塞的电阻，不包括到所述电热塞加热元件的供电线的电阻，在所述发动机工作期间是确定的。利用这样获得的值计算所述电热塞将要工作的相对脉冲宽度。

所述电热塞可以统一控制并且将所有的一起当成一组来控制。这非常有用，尤其是如果能为引向所述加热元件的供电线的电阻定义一个平均值的时候，各个供电线的电阻偏离该平均值的数量如此之小，以致仍可简单地使用所述供电线的电阻平均值实现对所述加热元件的电阻的真实值的充分逼近，该充分逼近能使所述加热元件的加热得到精确的控制。

也可以统一控制一个发动机的电热塞子组。但最好是对所述电热塞分别单独进行控制，因为这样，所述不同供电线的电阻的影响以及在所述控制单元中不同直流路径的电阻的影响可以在所述控制单元中分别考虑。

本发明的一个优点是，除了所述电热塞的电阻之外，在通过脉冲宽度调制控制所述电热塞并进而控制各个电热塞中，可以使用适于影响所述不同电热塞温度的附加参数作为输入参数。一个这样的附加参数是显示产品相关变化的所述电热塞的加热元件的电阻，该参数作为通过脉冲宽度调制进行的控制的输入参数使用非常有利。每一个电热塞的加热元件的电阻在所述发动机工作时最好是确定的，由所述值计算各个相对脉冲宽度，然后用于分别控制所述发动机的各个电热塞。

这提供显著的优势：

所述电热塞的电阻的产品相关的容限可以抵消，该容限导致所述电热塞温度的相应变化。

由于所述电热塞温度的变化减少，所述控制可以设计为更高的稳态温度。其效果在于提高所述柴油发动机的点火性能，特别是在其冷运行阶段(cold-running phase)。

由于所述电热塞温度的变化通过本发明的应用可以显著降低，所述电热塞的使用寿命可以延长。考虑进的所述电热塞的各个电阻，即使是电阻与所述标称电阻差得非常多的电热塞，都不会比电阻为所述标称电阻的电热塞更热。

随着使用时间的进行，电热塞的电阻在大多数情况下会改变，并且在现有技术的状况下将会导致较低的电热塞温度，于是造成恶化的点火性能和启动性能。但根据本发明，因为测量了各个电热塞的电阻并且电阻的各个变化将在所述脉冲宽度调制程序中加以考虑，所达到的加热温度上的这种变化的影响会被抵消。所述电热塞的电阻变化用作所述电热塞的脉冲宽度调制控制的输入参数，以根据改变的电热塞电阻扩展相对脉冲宽度，从而抵消电阻的改变，使得不会造成所述电热塞温度的降低。

根据上述技术方案(2)所定义的本发明的解决方案，柴油发动机中的一组电热塞-最好除了产品容限以外彼此无差别并经由各自供电线与一个直流电源相连-通过脉冲宽度调制程序控制以使所述电热塞至少以时间平均值在同样的温度工作。为此，确定每个电热塞的电阻。不包括到所述电热塞加热元件的供电线的电阻，在所述发动机工作期间是确定的。利用这样确定的值计算单个脉冲宽度以进行每个单个的电热塞的独立控制。

正如上述技术方案(1)所定义的方案一样，上述技术方案(2)所定义的方案结果是所述电热塞的加热元件的有效电阻被更有效地考虑进去，使得能够达到相同的优势：

所述电热塞的电阻的产品相关的容限可以抵消，该容限导致所述电热塞温度的相应变化。

由于所述电热塞温度的变化减少，所述控制可以设计为更高的稳态温度。其效果在于提高所述柴油发动机的点火性能，特别是在其冷运行阶段(cold-running phase)。

由于所述电热塞温度的变化通过本发明的应用可以显著降低，所述电热塞的使用寿命可以延长。考虑进的所述电热塞的各个电阻，即使是电阻与所述标称电阻差得非常多的电热塞，都不会比电阻为所述标称电阻的电热塞更热。

随着使用时间的进行，电热塞的电阻在大多数情况下会改变，并且在现有技术的状况下将会导致较低的电热塞温度，于是造成恶化的点火性能和启动性能。但根据本发明，因为测量了各个电热塞的电阻并且电阻的各个变化将在所述脉冲宽度调制程序中加以考虑，所达到的加热温度上的这种变化的影响会被抵消。所述电热塞的电阻变化用作所述电热塞的脉冲宽度调制控制的输入参数，以根据改变的电热塞电阻扩展相对脉冲宽度，从而抵消电阻的改变，使得不会造成所述电热塞温度的降低。

根据上述技术方案(3)所定义的本发明的解决方案，柴油发动机中的一组电热塞-最好除了产品容限以外彼此无差别并经由各自供电线与一个直流电源相连-通过脉冲宽度调制程序控制以使所述电热塞至少以时间平均值以同样的温度工作。脉冲宽度调制程序决定了每个周期供给所述电热塞的能量。由于所述电热塞，特别是其加热元件的热容是给定的，并且所述电热塞组件的热导也是给定的，对于同一种类型的所有电热塞可以假设近似一样，每个周期供给预定的能量数量有利地导致所述电热塞的加热元件预定的温度升高。

供给预定的能量数量间接意味着所述电热塞及其供电线的电阻都考虑在内，这就是上述技术方案(1)和上述技术方案(3)中所述解决方案处理的问题。

在所述电热塞的脉冲控制期间，周期长度一般在10ms和100ms之间，优选在30ms和35ms之间。通过预先调整电压和脉冲宽度，其间所述电压施加给所述电热塞，可能在这个周期内供给所述电热塞以指定数量的电能。通过测量电流、电压以及可能的其他参数，就可能确定在所述周期期间实际施加的能量以及抵消以后周期中的一个周期的任何的能量不足或能量过剩。这优选地通过在所述以后周期中计算一个周期中施加的能量的不足或过剩并在其后续的周期中抵消它。这个程序可以在第一周期中通过为所使用的特定的电热塞预先设定典型的电压和相对脉冲宽度来启动。

供应给所述电热塞的能量的度量用施加于所述电热塞的电压的平方和施加所述电压的时间周期的乘积定义。然而，存在许多影响最终供应给所述电热塞的加热元件的能量以及影响所述工作温度的参数。因此最好在最初预先设置在每个周期要供应给所述电热塞的加热元件的能量数量，并确定一个初始脉冲宽度，在此期间所述电压在相关的周期里供应给所述电热塞。所述初始脉冲宽度基于所述电热塞的技术数据和所述直流电压源所给定的电压。然后，所述脉冲宽度根据一个或多个影响所述电热塞加热元件的工作温度的参数进行调整。其提供的优点是安装在同一个发动机上的电热塞的工作温度的差异明显减小了。

当所述周期不变时，所述相对脉冲宽度方便地通过改变所述绝对脉冲宽度而改变。在本案例中使用术语周期描述电热塞的一个脉冲导通时间和下一个脉冲截止时间的和。然而，也有可能通过保持所述绝对脉冲宽度恒定而改变脉冲截止时间和/或改变一个周期的整个长度来改变相对脉冲宽度。

为了确保所述电热塞不会不必要地加载直流电源，所述电热塞尽可能地在时间上连续地工作，这意味着所述电热塞的脉冲导通时间被组织以使得彼此相连。当该组电热塞的脉冲宽度的和超过一个周期的长度时，超出的脉冲宽度转到下一个周期，在下一个周期中，它将与所述电热塞在此周期中再次开始的脉冲导通时间重叠。

本方法可以对所述一组电热塞统一执行。所述各个电热塞之间的任何差别将导致发动机的电热塞的加热元件在所述发动机的工作温度处所达到的工作温度不同而不是一致，在本案例中不作考虑。为了减小所述电热塞的加热元件的工作温度变化，根据本发明的方法最好可以对每一个电热塞分别执行，且为每一个电热塞分别确定用于将预定能量数量施加到所述电热塞的脉冲宽度。

影响所述电热塞的加热元件的工作温度的参数包括所述电热塞的电阻和特别是其加热元件的电阻。所述电阻的值可能变化很大。根据本发明有利的进一步推导，所述电热塞的电阻和/或其加热元件的电阻对于每一个电热塞是分别确定的，从而从这个值可以为每个电热塞各自的工作计算各个相对脉冲宽度。

这又提供了以下优点：

所述电热塞的电阻的产品相关的容限可以抵消，该容限导致所述电热塞温度的相应变化。

由于所述电热塞温度的变化减少，所述控制可以设计为更高的的稳态温度。其效果在于提高所述柴油发动机的点火性能，特别是在其冷运行阶段。

由于所述电热塞温度的变化通过本发明的应用可以显著降低，所述电热塞的使用寿命可以延长。考虑进的所述电热塞的各个电阻，即使是电阻与所述标称电阻差得非常多的电热塞，都不会比电阻为所述标称电阻的电热塞更热。

随着使用时间的进行，电热塞的电阻在大多数情况下会改变，并且在现有技术的状况下将导致较低的电热塞温度，于是造成恶化的点火性能和启动性能。但根据本发明，因为测量了各个电热塞的电阻并且电阻的各个变化将在所述脉冲宽度调制程序中加以考虑，所达到的加热温度上的这种变化的影响会被抵消。所述电热塞的电阻变化用作所述电热塞的脉冲宽度调制控制的输入参数，以根据改变的电热塞电阻扩展相对脉冲宽度，从而抵消电阻的改变，使得不会造成所述电热塞温度的降低。

附图说明

图1为示出用于执行所述已知方法的电热塞控制单元1的框图。

具体实施方式

以下应用所有所述三种解决方案到本发明的对象：

这里所使用的术语相对脉冲宽度用于描述与所述调制周期的长度相关的脉冲宽度。优选的是，所述周期是恒定的而只改变所述脉冲宽度。但是，也可能保持所述脉冲宽度恒定而改变所述周期。

事实上可以看到，本发明的另一个优势，除了所述电热塞的电阻以外，影响所述各个电热塞的温度的其他参数同样被用作输入参数，通过脉冲调制用于所述电热塞的工作，从而用于所述各个电热塞的工作。一个这样的参数，被有利地用作所述脉冲宽度调制控制的输入参数，是供应给所述电热塞的直流电源的电压，尤其是装有柴油发动机的车辆的电池的电压。所述电压会随所述电流负载、所述温度和所述电池的使用期而变化。这样的变化可能作为时间的函数发生，也可能对发动机的各电热塞是不同的。

另一个参数，可能被有利地用作脉冲宽度调制操作的输入参数，是从所述电热塞的控制单元分别引到各自的电热塞以及其加热元件的供电线的电阻。最起码的所述供电线的长度不同的事实已经导致不同的供电线电阻。必须加上在所述供电线中遇到的尤其是电子插入式连接器的接触电阻。在各自的电热塞中(都一样终止于所述加热元件)的供电线的阻抗同样要加到所述供电线电阻。

从所述电热塞控制单元到所述电热塞的加热元件的供电线的电阻一般在10mΩ到20mΩ范围内。与此形成对比，所述电热塞的加热元件的电阻在室温时一般在400mΩ和500mΩ之间。到所述各自的电热塞的加热元件的供电线的电阻最好视为恒定，忽略产品相关容限，并假设等于一个标称值，该值由柴油发动机的设计规范定义为柴油发动机每个类型系列(type series)的典型值。这使得本方法有更有利的进一步推导，其中，测量流经所述各个电热塞的电流；于是考虑进所述供电线电阻已知的标称值来计算由所述供电线引起的电压降。使用这样获得的值，将已知的或当时测量的所述直流电源的电压考虑在内，计算所述电热塞实际的电压降。然后将结果用作所述脉冲宽度调制控制的输入参数。这使得在所述电热塞的加热元件处降低的有效电压被最优化而不考虑所述具体的供电线电阻，并且被如此精确地调整以致所述各个供电线的不同电阻值将不再或者不显著地影响在所述加热元件处降低的有效电压。

在所述电热塞控制单元发生的任何高的电流损耗(其对在分配给所述各个电热塞的所述电热塞控制单元中的电流通路可以是不同的)可以相应地被抵消。一般地，所述控制单元包括：作为到每个电热塞的电流的门的可切换的功率半导体器件，特别是MOSFET，可以由一个计算电路，特别是微处理器或微控制器接通或关断。为所述不同电热塞提供的控制单元中的电流通路的电阻可以方便地选作影响所述电热塞温度的附加参数并可用作以时间平均值应用到所述电热塞的电压的脉冲宽度调制控制的输入参数。在此情况下，与将从所述电热塞控制单元到各自的电热塞的加热元件的供电线电阻考虑在内的情况一样，由所述各自的设计规范预先定义的标称值被取作对于电热塞控制单元的每一个类型系列的各控制单元中各自的电流通路的电阻，忽略任何产品相关的容限。所述标称值一般与从所述控制单元到所述电热塞的供电线的电阻的标称值有同样的量级。在此情况中，考虑了控制单元中所述电流通路上的损耗，同样地测量流经所述各自的电热塞的电流，使用这样测得的值，考虑所述各自的电流通路的电阻的已知标称值，最好还考虑从所述控制单元到所述电热塞的加热单元的相关联的供电线的电阻的标称值，计算由电流通路引起的电压降。这样计算的结果用于分别考虑所述直流电源的已知或测量的电压得到在所述电热塞或其加热元件处实际降低的电压。这样获得的值用作脉冲宽度调制控制的输入参数。这样，同样可能抵消所述控制单元中高的电流损耗对所述电热塞温度的变化的影响。

能够有利地被所述脉冲宽度调制方法用作分别在所述电热塞或其加热元件处控制有效电压降的输入参数是供应给所述电热塞的直流电源的电压，特别是装备有柴油发动机的车辆的电池的电压。所述电压可随所述各自负载、温度和所述电池使用期而不同。它可能依赖于时间并且对于发动机的各电热塞不同。

本发明的一个优点是它允许检测出不同的电热塞类型的存在，特别是允许区分带有金属发热杆的电热塞与带有陶瓷发热杆的电热塞之间的不同。不同的电热塞类型可因不同的电阻和/或不同的热容而不同。不同的电阻可以通过测量电流和电压确定，而不同热容可以通过对同样的输出不同的加热速度来检测。可以被检测的不同电热塞的特性提供两个重要的优点：一方面，如果需要，它提供一种在一个或相同的发动机中同时使用不同电热塞的可能，因为所述电热塞控制单元能够将不同电热塞带到同样的稳态温度。另一方面，通过存储某些参数，例如在选定温度(如20摄氏度)的电阻，和/或不同电热塞类型的特征，所述控制单元能够使其自动适应安装的特定电热塞类型。很适合于这种情况的特征是所述电阻对温度的响应。

根据本发明，另一个可以选择的参数是所述电热塞的温度，其可以用作控制所述电压的输入参数，该电压通过脉冲宽度调制在时间平均上应用到所述电热塞，特别是用于将各自的电热塞的温度调整到一个标称值。当已知所述加热元件的电阻，那么所述加热元件的当前温度可以从已知的对所述加热元件的电阻的温度依赖性获得，并可以用作在所述电热塞控制单元中的温度控制器中的实际值，用于通过所述控制单元将这个值调整到标称值。

另一个在脉冲宽度调制程序中可以考虑的参数是各自的电热塞老化所致的恶化。在大数情况下，电热塞的电阻随着它的使用时间的进行而改变，所以较旧的电热塞的工作温度，以所述传统的方式控制，将随着经历的时间而降低。根据本发明，通过考虑每个电热塞的老化所致的恶化可以将其抵消。为此，所述柴油发动机从所述电热塞安装之时起执行的转数可以作为所述老化所致的恶化的度量。所述数目可以由所述柴油发动机的发动机控制单元应用到所述电热塞控制单元，或者可以在所述电热塞控制单元中从转速计提供的速度信号直接得到。

或者，还可以考虑将注入电能的和作为对所述电热塞的恶化的度量。这个可能性比将所述柴油发动机的转数作为通过老化而恶化的度量更有效，因为它可以在所述电热塞控制单元中实现而不是必须要从转速计或发动机控制单元向后者提供任何输入信号。最好把在所述电热塞的加热元件处的电压降的平方与电压被应用到所述电热塞的时间的乘积作为供给所述电热塞的能量的度量。例如，为所述脉冲宽度调制程序的所有的或者所选择的周期确定所述乘积，并且在计数器中进行相加。但是，并不需要为所有所述周期确定所述电压的平方与施加电压的持续时间的乘积，并将这样获得的值在随后求和。例如所述过程可能是限制在每第一百个或每第一千个周期。但是，最好考虑所有的周期，因为这不需要任何附加的开销就有更多关于所述老化效应的可靠信息，由于在所述电热塞控制单元中可以通过适当的软件来完成所述程序，为此，将定义各个程序步骤的软件存储在微处理器或是微控制器的存储器中。

由于老化进行得很慢，不推荐在所述脉冲宽度调制程序的每一个周期中更新老化效应并输入到所述脉冲宽度控制器中。而最好只是在步骤中为所述脉冲宽度调制的目的为老化效应做调整，比如为对供应到所述电热塞的能量求和而在计数器中提供的预先规定计数步骤，以及每次达到计数步骤时，使所述脉冲宽度适应经老化的不断恶化。所述计数步骤彼此之间可以等间隔。如果老化对于供应的能量的和是非线性的，那么，根据在所述递增的能量和上的老化效应的非线性关系，可以有利地衡量在两个计数步骤之间要进行相加的能量数量，然后计算这样衡量出的数量。或者，还有可能将所述计数步骤设为不一致的间隔，即，由于施加的能量和与所述电热塞的恶化之间的非线性关系，这样大约相同数量的恶化(根据本发明这会导致所述脉冲宽度调制程序中脉冲宽度相应的调整)会发生在一个步骤和下一个步骤之间。

在所述脉冲宽度的控制中，可以通过使用定义响应于不断的恶化而在一个或多个规定温度下出现的典型电热塞的加热元件的电阻的一条特征线或多条特征线来考虑所述电热塞的恶化，。基于在任何时间从各自的特征获取的所述各自的电热塞的当前电阻，那么当每个周期供应给所述电热塞给定的能量数量时，本发明确定出现于所述电热塞的加热元件处的有效电压，并用施加到所述加热元件的电压与所述相对脉冲宽度的乘积的平方作为度量。

本发明使得可能基于当前测量对所述相对脉冲宽度做出进行中的校正。另外，本发明使得可能通过建立影响由所述脉冲宽度调制引起的所述电热塞的温度的参数渐进变化的模型来预测用于不同电热塞的工作的脉冲宽度的任何变化，这在将来可能是必须的。基于这个模型，则可能从一个或多个在过去确定的所述各个参数的值来预测在不久的将来所述参数的值，并使用所述参数预测值作为在时间平均上应用到各自的电热塞的电压的脉冲宽度调制控制的输入参数。而就所述相关参数的拓展方面来说，所述模型最好从获得的经验值建立，也可考虑电热塞的性能从理论上获得。

特别适合这种预测的是所述电热塞的加热元件的电阻的推导，所以，最好为这种推导建立了一个模型。优选地，所述模型将一个或多个选定的温度下所述电热塞的电阻的变化定义为所述电热塞的老化所致的恶化的函数并可以以一个特征或多个特征的形式存储在所述电热塞控制单元里。如前所述，例如，可以将所述恶化的度量选择为所述柴油发动机自所述电热塞安装之时起所发生的所述柴油发动机的转数的和或者供应到所述电热塞的电能的和。

根据本发明的方法特别适合于所述电热塞的能量受控加热。在这种情况下，用所述脉冲宽度调制程序定义每个周期供应给单个电热塞的电能。根据本发明每一个周期要供应给每一个电热塞的能量值，通过考虑对获得的电热塞温度重要的一个或多个参数进行调整，这样，属于一个发动机的电热塞的温度的差异明显减小。

本发明使得可能通过抵消某些影响所述电热塞温度的参数来使所述电热塞温度的差异最小化。因此，可以比现有技术更精确地控制所述电热塞。它允许所述电热塞的使用寿命和所述电热塞在持续工作中达到的标称温度增加。为了监测所述电热塞的状况，如果考虑发生在所述电热塞控制单元中的供电线的损耗和内部损耗，所述电热塞的加热元件的电阻可以更加精确地从电流和电压中确定。所述损耗可以从所述供电线和所述电热塞控制单元的结构设计中用通用值来近似。可以在后一个周期使用所述脉冲宽度调制程序前一个周期的经验值来最优化所述相对脉冲宽度。可以抵消各个电热塞的特定的恶化的影响。基于模型和/或通过对所述加热元件的电阻依赖于使用期的变化的观测可以提前补偿加热元件的电阻其将来的变化。由于所述各个电热塞的温度是分别记录的并且在定义所述相对脉冲宽度时加以考虑，甚至可能记录和抵消由所述柴油发动机不同气缸里不同的安装条件和/或燃烧过程和/或负荷变化引起的对电热塞温度的影响。

当发动机在冷运行阶段启动时本发明提供特别的优点，因为它允许达到更高的电热塞温度而没有任何危险，以及因为可以通过为各自的电热塞分别扩展所述相对脉冲宽度而抵消较旧的电热塞的电阻的老化所致的变化。

Claims (25)

1.用于在柴油发动机中控制一组电热塞的方法，所述电热塞通过各个供电线连接到直流电源并被一个脉冲宽度调制程序至少以时间平均值控制在同样的温度，

其中，在所述发动机工作期间确定不包括所述电热塞的加热元件的供电线的电阻在内的所述电热塞的电阻，并从这样获得的值计算所述电热塞将工作的相对脉冲宽度。

2.如权利要求1所述的方法，其中到所述电热塞的加热元件的供电线的电阻设定为被定义为忽略产品相关容限的所述柴油发动机结构设计的典型值的标称值；及

测量流经所述电热塞的电流，于是使用所述供电线电阻的标称值计算由所述供电线引起的电压降，并从这样获得的值使用已知的或测量的所述直流电源的电压计算所述电热塞实际的电压降，并随之为通过脉冲宽度调制对以时间平均值在所述加热元件处降低的电压的控制计算输入参数。

3.如权利要求1所述的方法，其中使用控制单元，所述控制单元中有可切换的功率半导体器件，该功率半导体器件用于将流到所述电热塞的电流接通或关断，其中在所述控制单元中为所述电热塞提供的电流通路的电阻被选作影响所述电热塞的工作温度的参数并被用作脉冲宽度调制控制的输入参数。

4.如权利要求3所述的方法，其中，在所述电热塞控制单元中分配给所述电热塞的电流通路的电阻设定为忽略产品相关容限由所述柴油发动机的结构设计为电热塞控制单元的每一类型系列预先确定的标称值；以及

其中，测量流经所述电热塞的电流，于是使用已知的所述电流通路的电阻值计算由所述电流通路引起的电压降并随之使用所述直流电源已知的或测 量的电压计算所述电热塞的加热元件处实际的电压降，并随之为通过脉冲宽度调制对以时间平均值在所述加热元件处降低的所述电压的控制计算输入参数。

5.如权利要求1所述的方法，其中，在所述发动机的工作中确定每个电热塞的加热元件的电阻，并根据这样获得的值计算用于单独控制每个电热塞的各个相对脉冲宽度。

6.如权利要求5所述的方法，其中考虑一个或多个影响所述电热塞的工作温度的其他参数来计算所述相对脉冲宽度。

7.如权利要求6所述的方法，其中所述直流电源的电压被选作影响所述电热塞的工作温度的参数并用作脉冲宽度调制控制的输入参数。

8.如权利要求6所述的方法，其中到各自的电热塞的加热元件的供电线的电阻被选作影响其工作温度的参数并用作脉冲宽度调制控制的输入参数。

9.如权利要求6所述的方法，

其中使用了控制单元，所述控制单元中可切换的功率半导体器件用于将流到所述电热塞的电流接通或关断，其中在所述各个电热塞的所述控制单元中提供的电流通路的电阻被用作影响所述电热塞的工作温度的参数并被用作脉冲宽度调制控制的输入参数。

10.如权利要求1所述的方法，其中每个周期注入所述电热塞的电能由脉冲宽度调制程序确定。

11.如权利要求10所述的方法，其中将要在每个周期中注入到所述电热塞的预先确定的能量值是由所述脉冲宽度确定的，其间所述直流电源的电压在各个周期应用于所述电热塞，而所述脉冲宽度通过考虑一个或多个影响所述电热塞的工作温度的参数进行调整。

12.如权利要求10的方法，其中在所述脉冲宽度调制程序的每个周期中向所述电热塞供应预定量的电能，通过预先定义电压和相关脉冲宽度，其间 所述电压被施加到所述电热塞；并且其中在同一周期中通过测量流经所述电热塞的电流、电压来确定实际注入的能量；并且其中与要应用到所述电热塞的所述预先定义的能量相比在各个周期中所应用的能量的不足或者过剩可以在后来的周期中抵消。

13.如权利要求10所述的方法，其中用于将预先确定的能量注入到所述电热塞的脉冲宽度对每个电热塞是分别确定的。

14.如权利要求13所述的方法，其中计算所述相对脉冲宽度时考虑一个或多个影响所述电热塞的工作温度的其他参数。

15.如权利要求13所述的方法，其中

所述直流电源的电压被选作影响所述电热塞的工作温度的参数并被用作通过脉冲宽度调制进行控制的输入参数。

16.如权利要求10所述的方法，其中所述电热塞的类型被选作影响其工作温度的参数并被用作通过脉冲宽度调制对以时间平均值在所述加热元件处降低的电压的控制的输入参数。

17.如权利要求10所述的方法，其中所述电热塞的温度被选作影响其工作温度的参数并被用作通过脉冲宽度调制对以时间平均值在所述加热元件处降低的电压的控制的输入参数。

18.如权利要求10所述的方法，其中所述电热塞的工作温度被自动调整到目标值。

19.如权利要求18所述的方法，其中所述电热塞的工作温度通过考虑在所述电热塞的加热元件处降低的已知的或确定的电压以及对所述电热塞的加热元件的电阻的已知温度依赖性而测量流经所述电热塞的电流来确定。

20.如权利要求10所述的方法，其中所述各个电热塞的恶化被选作影响所述电热塞的工作温度的参数并被用作脉冲宽度调制控制的输入参数。

21.如权利要求20所述的方法，其中供给所述电热塞的电能的和被选作 所述电热塞的恶化的度量。

22.如权利要求21所述的方法，其中在所述电热塞的加热元件处的电压降的平方与所述电压被施加到所述电热塞的持续时间的乘积被选作供给所述电热塞的能量的度量，通过所述脉冲宽度调制程序的所有的或者所选择的周期确定所述乘积，并且在计数器中进行相加。

23.如权利要求20所述的方法，其中所述电热塞的恶化只在同步时被认为是用于脉冲宽度调制控制的参数。

24.如权利要求10所述的方法，其中所述各个电热塞的脉冲宽度安排为在每个周期中彼此及时跟随。

25.如权利要求24所述的方法，其中当所述一组电热塞的脉冲宽度的和大于所选择的周期的宽度时，所超出的脉冲宽度转到下一个周期，在该下一个周期中，它将及时与在此周期中重新开始的所述一组电热塞的脉冲宽度序列重叠。 

Images