CN102322365B - 用于操作柴油燃料滤清器加热器的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于在机动车中操作包括至少一个PTC元件的柴油燃料滤清器加热器的方法。根据本发明，使用电热塞控制装置(6)并利用脉宽调制来从车辆系统电压中产生施加到滤清器加热器(4b)上的有效电压。

Description

用于操作柴油燃料滤清器加热器的方法
技术领域
本发明涉及一种用于在机动车中操作包括至少一个PTC元件的柴油燃料滤清器加热器的方法。
背景技术
从专利文献DE 10152084A1中得知了这样一种方法，其中采用控制装置使用脉宽调制来从车辆系统电压中产生施加到滤清器加热器上的有效电压。
在低温下，柴油燃料变为具有增大的粘度，并且无法以足够的程度流过燃料滤清器。这称之为燃料滤清器的石蜡化。当形成霜时，油箱加热器经常不足以保证在整个管路系统中柴油燃料的温度高得足以阻止燃料滤清器的石蜡化。通过滤清器加热器可以改善这一状况。
由于包含矿物部分和生物合成部分的柴油燃料混合物的使用增多，提高了对柴油燃料滤清器加热器的要求。这种柴油燃料混合物经常称为生物柴油，并且以不同的混合比在加油站出售。一般来说在给定的温度下，燃料混合物的粘度越高，生物合成燃料的部分也越高。因此当使用生物柴油时，燃料滤清器石蜡化的风险更大。
发明内容
本发明所要解决的问题是以低成本的方式实施柴油燃料滤清器的加热的方法。
根据本发明，这一问题由下述方法来解决。即，本发明提供了一种用于操作包括至少一个PTC元件的柴油燃料滤清器加热器的方法，其中采用控制装置使用脉宽调制来从车辆系统电压中产生施加到滤清器加热器上的有效电压，其中基于滤清器加热器所消耗的功率来确定燃料滤清器的连续加热的需求。本发明的有利改进形成了从属权利要求的主题。
在根据本发明的方法中，采用控制装置并使用脉宽调制来从车辆系统电压中产生有效电压，该有效电压接着被施加到滤清器加热器上。例如，控制装置可以是无论如何都存在于柴油机中的电热塞控制装置，因此能够以低成本的方式来实施柴油燃料加热器的控制。
根据本发明，基于滤清器加热器的功率消耗来确定连续加热燃料滤清器的需求。令人惊讶的是，可将对加热器所消耗功率的评估用于确定燃料滤清器是否已经石蜡化。本发明利用了滤清器加热器会被流经那里的燃料所冷却的物理效应。因此，与加热具有与之相邻的粘性或蜡质柴油燃料的已石蜡化的燃料滤清器相比，需要更多的能量来加热具有良好通流性的燃料滤清器。
当燃料的粘度高且由此燃料不能流过燃料滤清器或仅可很慢地流过时，存在连续加热燃料滤清器的需要。如果柴油燃料的粘度低，其可容易地流过柴油燃料滤清器，因此不需要加热。因此可以从滤清器加热器的功率消耗中推断出通流状态，并由此间接地推断出柴油燃料的粘度。因此，可利用滤清器加热器的功率消耗的评估来容易地确定加热需求。该评估可通过控制装置来容易地执行。电热塞控制装置尤其可以容易地执行该评估，这是因为其设计用于监测并评估电热塞即电加热器的功率消耗。
尽管作为安全措施是将传统的燃料滤清器加热器加热到比包含少量或不含生物合成部分的燃料所要求的更高的温度，但是根据本发明的方法可用于在很大程度上阻止燃料滤清器的不必要加热。因此，通过根据本发明的方法，机动车动力供给系统会被施加更小程度的压力。在传统的控制方法中仅能使用下述布置来达到相同的目的，即使用两个压力传感器分别测量燃料管路中的处于燃料滤清器的上游和下游的压力，并且如果压差高的话，就得到结论燃料滤清器已经石蜡化了。
通过评估在加热时所消耗的功率或在连续操作期间、即给予恒定热阻时所消耗的功率，确定燃料滤清器的连续加热的需求。
通过评估在加热时滤清器加热器所消耗的功率，就可以容易地确定例如每次车辆启动时是否需要加热燃料滤清器，即燃料滤清器是否被石蜡化。由于在这种情况下因不同的柴油燃料混合物而使得简单的温度测量是不够的，因而这是一项重要的优点。特别是在其中动力供给系统被规律性地重负加载的机动车启动阶段，通过阻止燃料滤清器的不必要的或非必须的强力加热来减轻动力供给系统的负担是受欢迎的。
在本发明的另一有利改进中，将加热器的电阻调整到一设定值。这样就可在最佳工作点下操作加热器。优选地选择位于PTC元件的电阻温度特征曲线中的最小值和拐点之间的值作为电阻的设定值。优选采用陶瓷加热电阻器作为PTC元件。
根据另一有利改进，为了检查加热后的柴油燃料滤清器的功能，监测在加热阶段后的滤清器加热器所消耗的功率并将其与特定的阈值相比较。如果功率小于该阈值且用于将柴油燃料从油箱泵送到柴油燃料滤清器的泵打开，则产生报警信号。其原因是，在燃料泵打开时滤清器加热器的低功率消耗意味着少量流量或没有流量流过燃料滤清器。除了柴油燃料的不充分加热外，高通流阻力尤其可归因于滤清器载有异物，即被堵塞。在加热阶段之后，燃料滤清器具有很高的温度，使得本质上过大的通流阻力的仅有原因就是滤清器的堵塞。
因此，通过评估加热阶段之后的功率消耗，就能够有利地确定滤清器是否已经明显地载有异物，并且必须预计到因堵塞而即将发生的故障。因此有利的是，根据本发明的方法可警告车主滤清器即将出现故障。及时更换滤清器可阻止该损坏。
优选地，上述阈值根据燃料滤清器加热的环境条件、例如根据环境温度或冷却剂温度来定义。可将这些数据报送到车辆中的发动机控制单元的控制装置，或者发动机控制单元本身可用作用于本发明方法的控制装置。
在本发明的一项有益改进中，当功率消耗超过一特定限值时，控制装置就关闭滤清器加热器，即将施加到滤清器加热器上的有效电压设为零。如上所述，高功率消耗意味着柴油燃料很好地流经燃料滤清器。在此情况下不需要进行连续加热。控制装置优选在一段特定时间之后重新打开滤清器加热器，并且评估功率消耗以检查是否需要连续加热。通过关闭滤清器加热器，燃料滤清器的温度和柴油燃料的温度会降低，并且在一定条件下柴油燃料的粘度会重新增大到需要再次加热的程度。这可通过再次打开滤清器加热器而容易地检查，特别是通过作为结果进行的加热。
附图说明
下面将使用实施例并根据附图来描述本发明的进一步的细节和优点。在图中：
图1显示了车辆的燃料供给系统和燃料滤清器加热器的控制的示意性描述；和
图2显示了陶瓷PTC电阻器的电阻走势的一个示意性例子。
具体实施方式
图1显示了车辆的燃料箱1的示意性描述。使用燃料泵2来将柴油燃料从燃料箱1泵送到燃料滤清器4，并从那里再到机动车的燃料喷射系统7(共轨式喷射)。燃料滤清器4包括存水器4a、加热器4b和水传感器4c。由线圈象征性示出的滤清器加热器4b包括至少一个PTC元件，优选为陶瓷PTC元件，并且由电热塞控制装置6控制。电热塞控制装置6与发动机控制装置8通信。
当需要加热时，例如在发动机启动前，发动机控制单元8通知电热塞控制装置6。接着，电热塞控制装置6使用脉宽调制来从车辆系统电压中产生有效电压，并将其施加到滤清器加热器4b。电热塞控制装置6接着在多个连续的电压脉冲期间监测由滤清器加热器4b所消耗的功率，并且基于其来确定柴油燃料的粘度是否实际上使得加热成为必要，或者是否需要连续加热。为此，将该功率消耗与一限值相比较。如果功率消耗超过该限值，就可确定燃料能很好地流过燃料滤清器4，并且通过电热塞控制装置6将所施加的有效电压设为零而关闭滤清器加热器4b。
优选地，根据滤清器加热器4b的当前电阻值、例如使用为此目的而存储在电热塞控制装置6中的特征曲线来确定该限值。由于该限值是根据滤清器加热器4b的当前电阻值来确定，因此改善了对滤清器加热器4b的与流动相关的冷却的检测。
测量燃料管路中的燃料滤清器4上游处的压力的压力传感器3与发动机控制单元8相连。此外，可提供第二压力传感器5以测量燃料管路中的燃料滤清器下游处的压力。通过评估压力信号，发动机控制单元8可确定关于燃料滤清器4b的加热需求的额外信息，并将该额外信息传送给电热塞控制装置6。然而压力传感器3，5不是绝对必须的。在简化系统中，特别是在改装的滤清器加热器、即在以后某个时间点安装的滤清器加热器中，可以省略一个或甚至两个压力传感器。
电热塞控制装置6将滤清器加热器4b的电阻调整到一设定值。图2示意性地描述了可用于滤清器加热器4b的那类典型的陶瓷PTC电阻器的电阻走势。电阻温度特征曲线的形状在温度TA处具有最小值，并且在随后的温度区间中突然增加。在温度TE处，突然增加之后是电阻的相对平的走势。优选地，将PTC元件的电阻温度特征曲线中的处于最小值TA和拐点之间的值选择为电阻的设定值。在图2中显示了处在温度TN处的一适当设定值。该设定值的电阻应该足够大，使得在更低的温度下PTC元件的电阻总是低于该设定值。
电热塞控制装置6可通过评估功率消耗来检查加热后的柴油燃料滤清器4a的功能。为此，监测加热阶段之后的滤清器加热器4b所消耗的功率，并将其与特定的阈值相比较。特别是，将到调整为电阻的设定值时的全部时间上的平均消耗功率与一特定阈值相比较。如果泵2打开时所消耗的功率低于该阈值，则产生报警信号。其原因是，在该情况下，尽管已被加热到柴油燃料会容易地流动的操作温度，但是流经滤清器4a的通流还是不足。如果该消耗低于阈值，这就意味着滤清器载有异物并应更换。
可以根据燃料滤清器加热器4b的环境条件、例如根据环境温度或冷却剂温度来规定该阈值。这样可以改善报警信号的可靠性。
附图标记列表
1燃料箱
2燃料泵
3压力传感器
4燃料滤清器
4a存水器
4b加热器
4c水传感器
5压力传感器
6电热塞控制装置
7燃料喷射系统
8发动机控制单元

Claims (9)

1.一种用于操作包括至少一个PTC元件的柴油燃料滤清器加热器的方法，其中采用控制装置(6)并利用脉宽调制来从车辆系统电压中产生施加到滤清器加热器(4b)上的有效电压，
其特征在于，基于所述滤清器加热器(4b)所消耗的功率来确定对柴油燃料滤清器(4)进行连续加热的需求，以及
检查加热后的柴油燃料滤清器(4)的功能，监测在加热阶段后的所述滤清器加热器(4b)所消耗的功率并与一特定的阈值相比较，并且如果所述功率小于所述阈值且用于将柴油燃料从油箱泵送到所述柴油燃料滤清器(4)的泵(2)打开，则产生报警信号。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，评估在多个连续电压脉冲的期间所消耗的功率，以确定进行连续加热的需求。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，将所述滤清器加热器(4b)的电阻调整到设定值。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，将所述PTC元件的电阻温度特征曲线中的处于最小值和拐点之间的值选择为所述电阻的设定值。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述阈值根据所述滤清器加热器(4b)的环境条件而定。
6.根据权利要求1或5所述的方法，其特征在于，所述阈值根据环境温度或冷却剂温度而定。
7.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，当功率消耗超过一特定限值时，所述控制装置(6)关闭所述滤清器加热器(4b)。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，在一段特定时间之后所述控制装置(6)重新打开所述滤清器加热器(4b)，并且评估功率消耗以检查是否需要进行连续加热。
9.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述控制装置(6)是电热塞控制装置。
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