CN103026053B - 用于控制内燃发动机的炽热塞的炽热行为的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于控制内燃发动机的炽热塞的炽热行为的方法，其中，在初始化过程之后使至少一个炽热塞（2a-2n）预炽热，以支持燃料空气混合物的点火并且由此支持内燃发动机的起动。为了在计算炽热塞控制电压时考虑内燃发动机的所有可能的运行状态，根据初始化过程直接地或在预先给定的时间窗口终止后触发所述至少一个炽热塞（2a-2n）的预炽热。

Description

用于控制内燃发动机的炽热塞的炽热行为的方法和装置
技术领域
本发明涉及一种用于控制内燃发动机的炽热塞的炽热行为的方法，其中，在初始化过程之后使内燃发动机中的至少一个炽热塞预炽热，以支持燃料空气混合物的点火并由此支持内燃发动机的启动，还涉及一种用于实施该方法的装置。
背景技术
为了在具有内燃发动机、尤其柴油发动机的机动车中能够实现改进的起动行为，在内燃发动机的汽缸中使用炽热塞，所述炽热塞除了改进内燃发动机的点火行为外同时还具有引起燃料消耗降低或者排放减少的优点。为了正确地确定施加在炽热塞上的电压，以状态图的形式计算流程控制。根据内燃发动机的由状态图确定的实际状态，确定必需施加在炽热塞上的电压。
这种作为软件在机动车的发动机控制器或者炽热时间控制器中实施的状态图目前没有考虑内燃发动机的所有可能的运行状态。由此在内燃发动机的状态的明确识别和对应方面引起问题，这对于炽热塞的电压控制产生出不利的影响，因为该电压控制取决于所识别的内燃发动机运行状态。因此在许多情况下必需定义辅助状态，用于在炽热塞的电压控制中充分地考虑在状态图中未考虑的内燃发动机运行状态。
发明内容
由此，本发明的任务在于，提出一种用于控制内燃发动机的炽热塞的炽热行为的方法和装置，其中，在炽热塞的电压控制中正确地考虑内燃发动机的所有可想到的运行状态。
根据本发明，由此解决该任务，即，根据初始化过程，直接地或者在预先给定的时间窗口终止后触发至少一个炽热塞的预炽热。其优点是，可以非常准确地决定，何时应该开始炽热塞的预炽热并且是否已经采用用于起动内燃发动机的直接预防措施。由于这种“唤醒”功能，只在就希望起动内燃发动机时立刻使炽热塞投入运行。
有利地将机动车门打开和/或确定机动车车辆座椅、尤其是驾驶员座椅被占用评价为启动预先给定的时间窗口的初始化过程。由于该预先给定的时间窗口，炽热塞的预炽热被延迟或者仅以小的电压控制炽热塞，由此保护炽热塞。由此改善该时刻的机动车能量平衡。
在一种构型中，将点火钥匙插入到机动车点火锁中评价为初始化过程，其中，在避开所述时间窗口的情况下直接启动炽热塞的预炽热。将点火钥匙插入到点火锁中评价为应该立刻起动内燃发动机的信息，这导致炽热塞直接预炽热。因此，炽热塞在可以认为内燃发动机也应实际投入运行时间点才被投入运行。
在一方案中，根据内燃发动机的当前运行状态判定是否进行炽热塞的预炽热。在此尤其探测内燃发动机的温度，以确定：发动机是否已长时间停止，这会导致发动机的温度非常低；或者内燃发动机是否已经运行，从而在内燃发动机的汽缸中已产生相应的温度，该温度足以使燃料空气混合物点火。
在一改进方案中，在炽热塞预炽热之后过渡到启动炽热，由此有利地支持内燃发动机的起动。预炽热的结果是，在炽热塞上逐渐地才产生为了使燃料空气混合物变热到点火温度所需的温度。因此，当在启动炽热期间出现了实际必需的炽热塞温度时，才支持内燃发动机的起动过程。
一个改进方案涉及用于控制内燃发动机的炽热塞的炽热行为的方法，其中，在初始化过程之后使至少一个炽热塞预炽热，以支持燃料空气混合物的点火并由此支持内燃发动机的起动，其中，所述至少一个炽热塞在内燃发动机关闭之后后炽热。为了在出现所有可想到的运行状态时总是以正确的炽热塞温度控制内燃发动机，在已经起动的内燃发动机关闭之后使所述至少一个炽热塞的所述后炽热中断。由此保证，当内燃发动机不工作并且不执行点火过程时，炽热塞不运行。由此延长炽热塞的使用寿命。
在一个构型中，在内燃发动机关断之后，差不多在实施炽热塞的炽热时间控制的控制器的后运行的时间段中，中断所述至少一个炽热塞的后炽热。这具有的优点是，为了达到必要的燃料空气混合物点火温度而通过控制器进行的炽热塞控制被停顿，因此炽热塞不再承受负荷。
在一变型中，在内燃发动机突然意外关闭之后中断所述至少一个炽热塞的后炽热。这具有的优点是，即使在内燃发动机“熄火”情况下也能立刻中断对炽热塞的控制，由此延长炽热塞的使用寿命。
替代性地，当内燃发动机由于机动车停车而停止时，中断至少一个炽热塞的后炽热。由此保证，始终总是在内燃发动机关闭情况下通过中断控制而使炽热塞的后炽热关断。
有利的是，在实施机动车的起动/停止功能时中断所述至少一个炽热塞的后炽热。通过支持该功能（这意味着，在车辆例如在信号灯前停车时中断炽热塞的后炽热，而该后炽热在机动车继续行驶时、即在内燃发动机起动时立刻又被接受），炽热塞只在内燃发动机的运行状态实际要求燃料空气混合物点火时的时间段内被电控制。由此保护炽热塞并且延长炽热塞的使用寿命。
有利的是，当在关断内燃发动机之后在预先给定的时间段内再启动内燃发动机时，直接再接受后炽热以便起动内燃发动机。在此炽热塞始终以为了达到燃料空气混合物的点火温度所需的电压来控制。因此可以省去用来设计迄今未考虑的运行状态的辅助状态。确保了在内燃发动机关闭之后总是立刻中断炽热塞的控制。
本发明的另一改进方案涉及一种用于控制内燃发动机的炽热塞的炽热行为的装置，其中，在初始化过程之后使至少一个炽热塞预炽热，以支持燃料空气混合物的点火并且由此支持内燃发动机的起动。为了在所有可想到的出现的运行状态中总是能够以正确的炽热塞电压控制内燃发动机，以产生燃料空气混合物所需的点火温度，存在一些器件，这些器件根据初始化过程而直接地或者在预给定的时间窗口终止后触发所述至少一个炽热塞的预炽热。由此阻止了迄今为实现炽热塞的延迟预炽热所需的辅助设计。该状态现在作为完全合格的状态在炽热塞的流程控制中被考虑。
所述器件尤其接收机动车的座椅占用传感器的和/或门打开传感器的信号，所述信号被评价为初始化信号。通过这种方式，控制器可以立刻对是否应该启用炽热时间控制做出反应。
附图说明
本发明允许多种实施方式。要借助附图中示出的图详细解释其中的一个实施方式。
附图示出：
图1机动车中的炽热系统的原理图，
图2用于控制炽热时间的机动车控制器的流程控制。
具体实施方式
冷的内燃发动机、尤其是柴油发动机在环境温度<40℃时需要起动辅助，用于使导入内燃发动机中的燃料空气混合物点火。作为起动辅助使用炽热系统，该炽热系统由炽热塞、炽热时间控制器和存放在发动机控制器或者炽热时间控制器中的炽热软件组成。此外炽热系统也用于改善机动车排放。炽热系统的其它使用领域为燃烧器排气系统、停车加热装置、燃料（FlexFuel）预加热装置或者冷却水预加热装置。
图1示出这种炽热系统，其中存在多个炽热塞2a至2n，其中，每个炽热塞2a至2n分别伸入到未进一步示出的内燃发动机燃烧室的一个汽缸中。炽热塞2a至2n一样地构造并且为常见的低电压炽热塞。在图1中出于简化将炽热塞2a至2n表示为替换电阻，所述替换电阻导连接到内燃发动机的地线3上。
炽热塞2a至2n与炽热时间控制器4连接，该炽热时间控制器对于每个炽热塞2a至2n具有一个功率半导体5a至5n。炽热时间控制器4包括用于处理输入和输出信号的微控制器4a。替换地，也可以代替微处理器4a使用一ASIC。此外，车载电网电压6与炽热时间控制器4连接，该车载电网电压通过功率半导体5a至5n为炽热塞2a至2n供给所需的有效电压。
炽热时间控制器4接到发动机控制器7上，该发动机控制器又与未进一步示出的内燃发动机连接。发动机控制器7和炽热时间控制器4具有接口。该接口不仅可以包括单线连接10而且可以包括双线连接11。通过该接口在发动机控制器7与炽热时间控制器4之间交换数据，其中，由此既可控制炽热时间控制器，又可进行诊断通讯。炽热时间控制器4通过功率半导体5a至5n将脉冲宽度调制的输出信号输出给炽热塞2a至2n，该输出信号在对应的炽热塞2a至2n上设定所需的炽热塞控制电压。
在图2中示出用于确定正确的炽热塞控制的流程控制，该流程控制也称为状态图。这种状态图或者包含在发动机控制器7中，或者包含在炽热时间控制器4中。状态图12被划分成两组，其中，组13包含所有无需使炽热塞2a至2n炽热的状态，而组14包括内燃发动机的所有要求炽热塞2a至2n炽热的状态。
在初始化步骤40中启动炽热塞的控制过程。为此在步骤50中等候关于内燃发动机温度的信息。如果通过不直接干预机动车点火电子装置的信号例如打开车门或者占用车辆座椅触发初始化，则从步骤50过渡到步骤60，在炽热塞2a-2n的预炽热在步骤70中起动开始之前，在步骤60中还等待一预先给定的时间段。如果通过点火钥匙插入到点火锁中而触发初始化，则从步骤50直接过渡到步骤70中，该步骤70规定炽热塞2a至2n立刻预炽热。该预炽热涉及炽热塞的一种运行，该运行的目的是尽可能快地达到炽热塞的希望的工作温度。在此将特别高的电压施加到炽热塞上，该电压在连续施加时会导致炽热塞过热。然后，随着达到希望的温度，将提高的电压降低。在此容忍短时间的温度波动超高。
如果在步骤70中开始预炽热之后在一预先给定的时间后内燃发动机还未起动，则过渡到在步骤80中准备炽热。从预炽热过渡到准备炽热的时间控制取决于例如起动预炽热之前的发动机初始温度。在此涉及使内燃发动机能够立刻起动的待机（standby）功能。在经过内燃发动机在其期间仍没有起动的一段时间之后，过渡到步骤90的不预炽热状态，该不预炽热状态设置在组13中，在该步骤中中断对炽热塞2a至2n的控制。但如果内燃发动机起动，则从步骤70或者从步骤80过渡到步骤100中的启动炽热。从该时间点起内燃发动机运行。启动炽热是炽热塞的一种运行状态，在该运行状态中调定一炽热塞温度，该温度确保快速并且可靠地起动发动机。与预炽热相比，单位时间输入到炽热塞中的能量较少，因为不必实现快速加热炽热塞。
在发动机起动之后还可以设置炽热塞的后炽热，在后炽热中炽热塞典型地被置于比启动炽热时的情况更低的温度。通过这种后炽热使发动机运行稳定，直到发动机的所有部件达到通常的运行温度。
但如果已经起动的发动机又要被关闭，则在组13中区分，是由于机动车例如在信号灯前停驶而进行发动机关闭（这在步骤120中考虑）还是涉及内燃发动机的突然“熄火”（这在步骤130中考虑）。在步骤120中在因信号灯停驶之后以及在步骤130中在内燃发动机突然“熄火”之后的出发点都是，尽可能快地再起动内燃发动机。在运行状态120，130中则中断炽热塞的后炽热。在这里中断意味着，在重新起动发动机时从状态120，130出发不再跳到状态启动炽热100中，而是跳到状态150中，在该状态150中进行后炽热。在发动机熄火或者起动-停止运行时，不应该进行正常的启动炽热，而是继续后炽热。通过在后炽热时降低的温度，炽热塞比在启动炽热时承受较低强度的负荷。
在组13的步骤110中规定，如果内燃发动机停止，不进行炽热塞2a-2n的后炽热动作。该步骤110转到步骤50，在步骤50中确定内燃发动机的温度，与温度相关地以所阐明的方式继续进行炽热塞2a-2n的流程控制。
从步骤100，120或者130出发判定，是需要炽热塞2a-2n的后炽热，（这在组14的步骤150中设置）还是可以在组13的步骤140中放弃这种后炽热。根据内燃发动机的当前运行状态则确定，实现步骤140还是150。如果例如确定，内燃发动机处于空转并且没有通过机动车驾驶员给油，则在组14的步骤150中执行炽热塞2a-2n的后炽热。但如果探测到机动车驾驶员强烈操作油门踏板并且因此无需支持燃烧，则在组13中以不后炽热的形式中断步骤140。
如果内燃发动机处于一种规定了步骤140的运行状态，在该步骤中不设置后炽热，则在一定时间过程之后从中断后炽热过渡到完全关闭炽热塞2a至2n的炽热状态，这在组13的步骤160中表征。由此，后炽热时间终止并且炽热塞2a-2n的流程控制结束。
在内燃发动机的正常流程控制以外出现的状态中，则在步骤170中净化炽热塞2a-2n的被包含在内燃发动机中的颗粒过滤器。在此为了内燃发动机的运行方式从蓄电池6获取高的电功率。在进行喷射之后，由于炽热塞2a-2n激活，在内燃发动机的燃烧室中存在高的废气温度，由此，各个颗粒燃烧并且由此净化过滤器。

Claims (7)

1.用于控制内燃发动机的炽热塞的炽热行为的方法，其中，在预初始化过程之后使至少一个炽热塞(2a-2n)预炽热，以支持燃料空气混合物的点火并且由此支持内燃发动机的起动，其特征在于，所述至少一个炽热塞(2a-2n)在内燃发动机起动之后后炽热，其中，在后炽热中炽热塞典型地被置于比启动炽热时的情况更低的温度，在已经起动的内燃发动机关断之后中断所述至少一个炽热塞(2a-2n)的后炽热并且在重新起动时不进行预炽热而是再接受后炽热。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述至少一个炽热塞(2a-2n)的后炽热几乎在一执行炽热塞(2a-2n)的炽热时间控制的控制器(4，7)在内燃发动机关断之后的后运行的时间段中中断。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在内燃发动机突然意外关闭之后，中断所述至少一个炽热塞(2a-2n)的后炽热。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，当内燃发动机由于机动车停车而关闭时，中断所述至少一个炽热塞(2a-2n)的后炽热。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在执行机动车的起动/停止功能时，中断所述至少一个炽热塞(2a-2n)的后炽热。
6.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，当在内燃发动机关断之后在预先给定的时间段中再起动内燃发动机时，为了起动内燃发动机，直接再接受炽热塞(2a-2n)的后炽热。
7.用于控制内燃发动机的炽热塞的炽热行为的装置，其中，在初始化过程之后使至少一个炽热塞(2a-2n)预炽热，以支持燃料空气混合物的点火并且由此支持内燃发动机的起动，其特征在于，设置有一些器件，这些器件在内燃发动机起动之后使所述至少一个炽热塞(2a-2n)后炽热，其中，在后炽热中炽热塞典型地被置于比启动炽热时的情况更低的温度，存在一些器件，这些器件在已经起动的内燃发动机关断之后使所述至少一个炽热塞(2a-2n)的后炽热中断并且在重新起动时不接受预炽热而是再接受后炽热。
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