CN103221681B - 用于确定点火线圈的温度的方法 - Google Patents

Abstract

一种用于确定点火线圈（1）的温度的方法，所述线圈包括具有绕组电阻（Rp）的一次线圈，所述一次线圈由具有接地电阻（Rsh）的控制级（2）控制，所述方法包括如下步骤：a)控制所述控制级，以便产生一次控制电流；b)等待预定时间；c)通过测量电压（Vshunt）且通过将该电压除以接地电阻（Rsh）来确定电流（Ip）；d)获取供应VB的值和电压（Vce）；e)使用如下公式确定绕组电阻（Rp）：；f)使用温度-电阻对应曲线来确定一次绕组的温度。

Description

用于确定点火线圈的温度的方法

技术领域

本发明涉及用于机动车辆的发动机点火装置。其更具体地涉及用于确定点火线圈的温度的方法。

背景技术

用于确定点火线圈的温度的方法在现有技术中已知。文献US7131435提出一种基于分析计算的方法，涉及冷却回路的温度、发动机速度和线圈温度的先前估计值。

发明内容

本发明的目的是改进确定点火线圈的温度的可靠性。

本发明提出一种用于确定机动车辆的至少一个发动机点火线圈的温度的方法，所述线圈包括具有绕组电阻和电感的一次线圈，所述一次线圈由具有开关和接地电阻（footresistance）的控制级控制，所述方法包括如下步骤：

a)控制所述控制级，以便在供应VB下产生跨过所述一次线圈的一次控制电流；

b)等待预定时间；

c)通过测量接地电阻端子处的电压Vshunt且通过将该电压除以接地电阻的电阻Rsh来确定电流Ip；

d)获取供应电压VB的值和开关端子处的电压Vce；

e)使用如下公式确定绕组电阻Rp：

f)使用对应曲线CoilTemp=g(Rp)来确定一次绕组的温度。

借助于这些措施，确定过程更直接，且确定过程的可靠性可以改进。很好地知道线圈温度使之可以具体地优化线圈的导电时间和热保护。

在本发明的各个实施例中，如果必要，还可以使用以下措施中的一个和/或另一个：

步骤d)包括实际测量供应电压VB的值的步骤；

在步骤b)期间，预定时间是电压VB的函数；

此外，在步骤b)期间，预定时间是之前产生的线圈的温度的函数；

所述方法至多每分钟应用一次；

所述方法按照取决于发动机操作阶段的周期性应用；

在喷射切断阶段期间，所述方法按照周期长于一分钟的周期性应用；

所述方法连续地应用于多火花爆炸点火序列。

本发明还涉及适合于控制机动车辆的发动机点火线圈的控制单元，所述线圈包括一次绕组，所述控制单元包括具有开关和接地电阻的控制级，所述控制单元适合于实施上述方法。

附图说明

本发明的其它方面、目的和优势将在阅读作为非限制性示例给出的本发明实施例的以下描述时显现。本发明还将结合附图更好地理解，其中：

图1示出了包括线圈和适合于实施根据本发明的方法的控制电路的简图；

图2示出了温度-电阻对应曲线；

图3示出了点火线圈的一次控制的数字定时简图；

图4示出了跨过线圈的一次电流的数字定时简图；和

图5示出了方法流的简图。

在各个图中，相同的附图标记表示相同或类似的元件。

具体实施方式

图1示出了表示适合于实施根据本发明的方法的系统的简图。在简图中，所述系统包括线圈1、火花塞3和带有晶体管6的控制电路2，全部由正供应电压VB和接地线Gnd供电。晶体管6可以是任何半导体开关6，已知为场效应晶体管或IGBT（绝缘栅双极晶体管）。

控制级2可以例如集成到控制单元，例如发动机控制计算机90（在图1中部分示出）。控制级2经由导电线40连接到线圈1的输入端，线圈1的输出端经由导体30连接到火花塞3。

线圈1包括一次绕组11和二次绕组12，两个绕组彼此磁性地耦合。一次绕组11包括具有电阻Rp和电感Lp的导体11a，从而允许在该导体中循环一次电流Ip。电阻Rp在图1中由分立元件13表示，但是该电阻实际上沿导体11a分布。一次绕组的导体11a一端连接到供应VB，另一端连接到控制级2的晶体管6的集电极6c（或漏极）。此外，晶体管6的发射极6e（或源极）连接到接地电阻Rsh（由于其低电阻，称为分流器），此外，接地电阻Rsh连接到接地线Gnd且由一次电流Ip经过。

晶体管6包括基极6b（或栅极），由包括在已经描述计算机90中的微控制器按照合适定时序列控制。

二次绕组12连接到电压供应VB且经由导体30连接到火花塞30。火花塞3具有连接到接地线Gnd的基部和连接到导体30的电极，每当控制电路2中断一次电流Ip（附图标记4）时，在电极33处产生点火火花。

根据本文公开的有利方法，执行以下步骤：

步骤a)：控制电路2切换到通过状态“ON”，以便产生跨过所述一次线圈11的一次控制电流Ip。在表示跨过线圈的一次电流Ip的数字定时简图的图4中，在命令41开始时，一次电流Ip处于0值，然后由于电感Lp的影响缓慢地增加42；由于电感随电流变化，因而一次电流Ip之后增加更快（斜变43），然后达到稳定水平44，在稳定水平44期间，电感已经存储最大能量。相对于电流Ip以及电阻Rp和电感Lp来管理电压VB（附图标记20）、Vcoll（附图标记22）的关系式如下：

。

步骤b)：等待预定时间。该预定时间，称为“长停留时间”，可以是计算机标定中的预定参数，且在需要时还可以是电压VB的函数，满足仿射函数。该预定时间还可以是线圈的先前产生温度的函数。为了评估电阻Rp，系统等待，直到电流稳定（稳定水平44），从而项dlp/dt取消，这在长停留时间的情况下实际上发生。在这些情况下，得到以下关系式：

换种写法，我们得到：

[1]

或者换种方式：

[2]。

步骤c)：根据等式Ip=Vshunt/Rsh，Rsh已知且接地电阻端子处的电压Vshunt被测量，推出Ip。

步骤d)：此外，Vce是开关6的已知特征；类似地，VB可以从标定表已知或者实时测量。

步骤e)：因而，使用关系式[2]，可以根据Vb、Vce、Ip和Rsh的函数计算Rp的值。

我们然后查看对应曲线CoilTemp=g(Rp)，如图2所示。作为其电阻函数的该对应曲线[线圈温度(CoilTemp)]可以写成：CoilTemp=g(Rp)或者Rp=f(CoilTemp)（参考图2），f和g彼此为反函数。曲线Rp=f(CoilTemp)60从实验室获得的先前表征测量获得，作为其温度的函数产生一次导体11a的电阻的依赖关系。

步骤f)：包括使用对应曲线CoilTemp=g(Rp)来确定一次绕组温度，计算的电阻RP1通过对应关系给出温度T1。一次绕组11的温度可以与整个线圈1的温度同化，因为第一和第二绕组11和12一个装配在另一个内。

上述方法在图5中以流程图的形式图示，其中，步骤c)至e)在框61中实施，步骤f)所述的转换在框62中实施。

所述方法在每个点火循环不对称地应用，因为取决于分配产生点火火花的时间，可能不必等待一次电流Ip稳定44所需的时间。此外，所述方法需要一次电流比正常点火所需更长时间被控制；因而，方法的使用应当被限制，使得线圈和控制级不会不必要地起用。

在正常发动机操作的情况下，所述方法每分钟至多应用一次。此外，方法的重复可取决于旋转速度或其它参数，例如冷却回路的温度。

此外，有利地，根据本发明，所述方法按照取决于发动机操作阶段的周期性应用，例如低负载阶段、高负载阶段或甚至燃料切断阶段。在喷射切断（也称为燃料切断）的情况下，所述方法按照周期长于一分钟的周期性应用。

在多火花爆炸点火的情况下，参考图3，所述方法在位于多个序列51（在正常点火50之后）之后的阶段52期间应用。

应当注意的是，上述方法可以应用于经典两输出点火线圈，常规静态点火线圈或所谓“铅笔式线圈”，均安装在对应火花塞的适当区域中。

输出晶体管或开关6已经被选择，使得饱和44处的稳定水平电流Tp可以达到，而不是所述晶体管的可能内在电流保护限制。

此外，本领域技术人员将能够将该方法应用于内燃发动机的每个气缸，每个气缸具有连接到点火线圈的火花塞，且对于每个点火线圈，控制单元具有连接到每个点火线圈的控制级。

应当注意的是，接地电阻Rsh（附图标记5）可以由两个或更多输出开关6共用，且在该情况下，本领域技术人员将确保避免连接到同一接地电阻Rsh（附图标记5）的不同开关的命令之间的重叠。

本发明还适合于两个点火线圈经由其一次绕组串联连接且因而由控制单元90的开关6同时控制的特定配置。在该配置中，两个线圈（称为第一和第二）均在一次电流Ip中断时产生火花，且这两个火花中的一个称为“损失”，但是这使之可以对于两个气缸仅仅使用一个控制级。

在该配置中，在两个相同线圈时，控制级依次“查看”两个一次绕组，因而电感等于Lp’=2xLp，电阻等于Rp’=2xRp。加以必要的变更，通过用Rp'取代Rp，所有上述公式和关系式都适用。该配置具体地应用于位于气缸盖的上部区域中的火花塞附近的铅笔式线圈的情况。在这些情况下，假定两个线圈的温度非常接近是合理的。

值Rp’然后可以除以2，以找到与线圈有关的值，且然后图2中的特征曲线CoilTemp=g(Rp)用于推出其温度。

可选地，CoilTemp=g’(Rp’)曲线也可以表征用于串联的两个线圈，且然后温度直接从两倍电阻Rp'推出。

Claims (10)

1.一种用于确定机动车辆的至少一个发动机点火线圈（1）的温度的方法，所述线圈包括具有绕组电阻和电感的一次绕组（11），所述一次绕组由具有开关（6）和接地电阻的控制级（2）控制，所述方法包括如下步骤：

a)控制所述控制级（2），以便在供应电压VB下产生跨过所述一次绕组的一次控制电流；

b)等待预定时间；

c)通过测量接地电阻端子处的电压（Vshunt）且通过将该电压除以接地电阻的电阻值Rsh来确定一次控制电流Ip（4）；

d)获取供应电压VB的值且将电压Vce供应给开关的端子；

e)使用如下公式确定绕组电阻值Rp：

f)使用温度-电阻对应曲线（CoilTemp=g(Rp)）来确定一次绕组的温度。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤d)包括实际测量供应电压VB的值的步骤。

3.根据权利要求1和2中任一项所述的方法，其中，在步骤b)期间，预定时间是电压VB的函数。

4.根据权利要求2所述的方法，其中，此外，在步骤b)期间，预定时间是之前产生的线圈的温度的函数。

5.根据权利要求1、2和4中任一项所述的方法，其中，所述方法至多每分钟应用一次。

6.根据权利要求1、2和4中任一项所述的方法，其中，所述方法按照取决于发动机操作阶段的周期性应用。

7.根据权利要求6所述的方法，其中，在喷射切断阶段期间，所述方法按照周期长于一分钟的周期性应用。

8.根据权利要求1、2、4和7中任一项所述的方法，其中，所述方法连续地应用于多火花爆炸点火序列（S1）。

9.一种适合于控制机动车辆的发动机点火线圈（1）的控制单元（90），所述线圈包括一次绕组（11），所述控制单元包括具有开关（6）和接地电阻的控制级（2），所述控制单元适合于实施根据前述权利要求中任一项所述的方法。

10.根据权利要求9所述的控制单元（90），适合于控制串联连接的两个点火线圈。