DE102005052880A1 - Glühstiftkerzeneinheit und System zum Betreiben einer Mehrzahl von Glühstiftkerzen - Google Patents

Glühstiftkerzeneinheit und System zum Betreiben einer Mehrzahl von Glühstiftkerzen Download PDF

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DE102005052880A1
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    • F02PIGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
    • F02P19/00Incandescent ignition, e.g. during starting of internal combustion engines; Combination of incandescent and spark ignition
    • F02P19/02Incandescent ignition, e.g. during starting of internal combustion engines; Combination of incandescent and spark ignition electric, e.g. layout of circuits of apparatus having glowing plugs

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Glühstiftkerzeneinheit (120a, 120b) mit einem Eingang (10) zum Anschluss der Glühstiftkerzeneinheit (120a, 120b) an eine Steuerleitung (110a, 110b, 110c), über die eine Glühstiftkerze (51) der Glühstiftkerzeneinheit (120a, 120b) ansteuerbar ist. DOLLAR A Erfindungsgemäß weist die Glühstiftkerzeneinheit (120a, 120b) einen Ausgang (20) auf, über den mindestens eine weitere Glüstiftkerzeneinheit (120a, 120b) mit der Steuerleitung (110a, 110b, 110c) verbindbar ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Glühstiftkerzeneinheit mit einem Eingang zum Anschluss der Glühstiftkerzeneinheit an eine Steuerleitung, über die eine Glühstiftkerze der Glühstiftkerzeneinheit ansteuerbar ist.
  • Die Erfindung betrifft ferner ein System zum Betreiben einer Mehrzahl von Glühstiftkerzen, mit einem zentralen Glühzeitsteuergerät und mit mindestens zwei jeweils eine Glühstiftkerze aufweisenden Glühstiftkerzeneinheiten.
  • Darüber hinaus betrifft die Erfindung auch ein Verfahren zum Betreiben einer Mehrzahl von Glühstiftkerzeneinheiten, wobei jede Glühstiftkerzeneinheit jeweils eine Glühstiftkerze aufweist, und wobei ein zentrales Glühzeitsteuergerät zur Steuerung der Glühstiftkerzeneinheiten vorgesehen ist.
  • Herkömmliche Glühstiftkerzeneinheiten und entsprechende Systeme erfordern je Glühstiftkerze mindestens eine elektrische Leitung zur Energieversorgung der entsprechenden Glühstiftkerze, so dass insbesondere bei Anwendungen mit einer Vielzahl von Glühstiftkerzen ein erheblicher Verkabelungsaufwand zur Verbindung eines zentralen Glühzeitsteuergeräts mit den verschiedenen Glühstiftkerzen besteht.
  • Ein weiterer Nachteil herkömmlicher Vorrichtungen besteht darin, dass das zentrale Glühzeitsteuergerät eine große Anzahl an Steckerpins und dementsprechend komplexe und teure Steckverbinder benötigt, um mit jeder einzelnen Glühstiftkerze bzw. Glühstiftkerzeneinheit verbunden werden zu können.
  • Demgemäß ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Glühstiftkerzeneinheit der eingangs genannten Art sowie ein entsprechendes System und ein Betriebsverfahren dahingehend zu verbessern, dass ein geringerer Verkabelungsaufwand erforderlich ist, ohne dass eine Funktionalität gegenüber herkömmlichen Systemen reduziert wird.
  • Diese Aufgabe wird bei einer Glühstiftkerzeneinheit der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Glühstiftkerzeneinheit einen Ausgang aufweist, über den mindestens eine weitere Glühstiftkerzeneinheit mit der Steuerleitung verbindbar ist.
  • Vorteile der Erfindung
  • Die erfindungsgemäße Ausbildung der Glühstiftkerzeneinheit mit einem Eingang und einem Ausgang ermöglicht im Gegensatz zu herkömmlichen Systemen eine Hintereinanderschaltung mehrerer Glühstiftkerzeneinheiten und damit einen geringeren Verkabelungsaufwand als beispielsweise in sternförmiger Topologie um ein zentrales Glühzeitsteuergerät angeordnete Glühstiftkerzeneinheiten. Dadurch sinkt die Anzahl der Steckerpins an dem Glühzeitsteuergerät.
  • Als eine weitere Lösung der Aufgabe der vorliegenden Erfindung sind jeweils ein System gemäß Patentanspruch 9 und ein Verfahren gemäß Patentanspruch 12 angegeben.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung ein Ausführungsbeispiel der Erfindung im Einzelnen beschrieben ist. Dabei können die in den Ansprüchen und in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein.
  • Zeichnung
  • In der Zeichnung zeigt:
  • 1 ein Blockschaltbild einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Systems,
  • 2 ein Blockschaltbild einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Glühstiftkerzeneinheit,
  • 3a eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Positionsauswerteeinheit,
  • 3b eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Positionsauswerteeinheit,
  • 4 eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, und
  • 5 ein Flussdiagramm einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens.
  • Beschreibung der Ausführungsbeispiele
  • 1 zeigt ein vereinfachtes Blockschaltbild einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Systems 100, das ein zentrales Glühzeitsteuergerät 110 sowie mehrere Glühstiftkerzeneinheiten 120a, 120b aufweist. Das System 100 wird beispielsweise in Kraftfahrzeugen mit selbstzündenden Brennkraftmaschinen verwendet, um durch in den einzelnen Glühstiftkerzeneinheiten 120a, 120b vorgesehene und in 1 nicht näher abgebildete Glühstiftkerzen die Brennräume verschiedener Zylinder der Brennkraftmaschine vorzuwärmen.
  • Erfindungsgemäß ist nur die erste von mehreren Glühstiftkerzeneinheiten 120a, 120b direkt mit dem zentralen Glühzeitsteuergerät 110 verbunden. Weitere Glühstiftkerzeneinheiten 120b, .. sind, wie aus 1 ersichtlich, in Serie geschaltet zu der ersten Glühstiftkerzeneinheit 120a. Auf diese Weise wird bei dem erfindungsgemäßen System 100 der Verkabelungsaufwand im Bereich des zentralen Glühzeitsteuergeräts 110 vermindert. Ferner wird bei dem zentralen Glühzeitsteuergerät 110 nur ein einziger Steckerpin zum Anschluss einer Vielzahl erfindungsgemäßer Glühstiftkerzeneinheiten 120a, 120b, .. benötigt.
  • Da die einzelnen, benachbarten Zylindern einer Brennkraftmaschine zugeordneten Glühstiftkerzeneinheiten 120a, 120b aufgrund der Konstruktion der Brennkraftmaschine üblicherweise dicht nebeneinander angeordnet sind, sind die ohmschen Leitungsverluste in den weiteren Abschnitten 110b, 110c der Steuerleitung 110a, die für sich genommen jeweils deutlich kürzer sind als eine Verbindungsleitung zwischen dem zentralen Glühzeitsteuergerät 110 und einer Glühstiftkerzeneinheit herkömmlicher Bauart, geringer als bei Leitungsverbindungen herkömmlicher Systeme.
  • 2 zeigt ein Blockschaltbild einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Glühstiftkerzeneinheit 120. Denselben Aufbau weisen beispielsweise auch die in 1 abgebildeten Glühstiftkerzeneinheiten 120a, 120b auf.
  • Wie aus 2 ersichtlich, weist die Glühstiftkerzeneinheit 120 einen Eingang 10 und einen Ausgang 20 auf. Über den Eingang 10 ist die Glühstiftkerzeneinheit 120 beispielsweise direkt mit der von dem zentralen Glühzeitsteuergerät 110 ausgehenden Steuerleitung 110a verbindbar, während der Ausgang 20 der Glühstiftkerzeneinheit 120 mit einem Eingang 10 einer weiteren Glühstiftkerzeneinheit 120 verbunden ist, beispielsweise über einen weiteren Abschnitt 110b (1) der Steuerleitung 110a, 110b, 110c.
  • Durch ein elektrisches Verbinden des Eingangs 10 mit dem Ausgang 20 innerhalb der ersten Glühstiftkerzeneinheit 120a kann die mit dem Eingang 10 der ersten Glühstiftkerzeneinheit 120a (1) verbundene Steuerleitung 110a durch die erste Glühstiftkerzeneinheit 120a durchgeschleift und somit nachfolgenden Glühstiftkerzeneinheiten 120b, .. zur Verfügung gestellt werden. Das Verbinden des Eingangs 10 mit dem Ausgang 20 kann beispielsweise durch entsprechende Schalter (nicht gezeigt), die vorzugsweise als niederohmige Halbleiterschalter ausgebildet sind, erfolgen. Die weiteren Glühstiftkerzeneinheiten 120b, .. können in derselben Weise bestimmen, ob die Steuerleitung 110b, 110c, .. an eine jeweilig nachfolgende Glühstiftkerzeneinheit durchgeschleift wird, wodurch jeweils eine entsprechende Weiterleitung von Ansteuersignalen, die beispielsweise von dem zentralen Glühzeitsteuergerät 110 ausgehen, ermöglicht wird.
  • Zur Koordination von lokalen Steuervorgängen wie beispielsweise der Verbindung eines Eingangs 10 mit einem Ausgang 20 sowie zur Durchführung von Diagnoseabläufen und dergleichen weist die erfindungsgemäße Glühstiftkerzeneinheit 120 (2) eine lokale Steuereinheit 40 auf, die vorzugsweise als Mikrocontroller oder als anwendungsspezifische integrierte Schaltung, ASIC, ausgebildet ist.
  • Die lokale Steuereinheit 40 dient ferner zur Auswertung von Ansteuersignalen, die von dem zentralen Glühzeitsteuergerät 110 über die Steuerleitung 110a, 110b, 110c an die Glühstiftkerzeneinheiten 120a, 120b, .. ausgegeben werden.
  • Zum Empfang derartiger Ansteuersignale weist die Glühstiftkerzeneinheit 120 eine nicht gezeigte Kommunikationseinheit auf, die beispielsweise einen Spannungspegel zwischen der Steuerleitung 110a, 110b, 110c und einem Bezugspotential wie z.B. dem Massepotential auswertet, mit dem entsprechende Adresssignale und Ansteuersignale von der zentralen Glühzeitsteuereinheit 110 codiert werden. In derselben Weise, d.h. z.B. durch eine Massetastung, kann auch die Kommunikationseinheit der Glühstiftkerzeneinheit 120 Signale erzeugen und über die Steuerleitung 110a, 110b, 110c übertragen.
  • Damit die erfindungsgemäße Glühstiftkerzeneinheit 120 ihre Adresscodierung kennt, ist es notwendig, dass sie ihre Position innerhalb einer Serienschaltung mehrerer Glühstiftkerzeneinheiten 120a, 120b, .. (1) erkennen kann. Hierzu ist sie mit einer Positionsauswerteeinheit ausgestattet, die in dem Blockschaltbild gemäß 2 mit dem Bezugszeichen 30 bezeichnet ist.
  • Die Positionsauswerteeinheit 30 weist mindestens ein resistives und/oder induktives Bauelement auf, das während des Vorgangs der Positionsbestimmung zwischen den Eingang 10 und den Ausgang 20 schaltbar ist. Hierdurch ergibt sich zwischen dem Eingang 10 der ersten Glühstiftkerzeneinheit 120a und dem Ausgang der letzten Glühstiftkerzeneinheit, der während der Positionsbestimmung vorzugsweise mit dem Massepotential verbunden ist, eine Spannungsteileranordnung, die aus der Serienschaltung der resistiven bzw. induktiven Elemente der jeweiligen Glühstiftkerzeneinheiten 120 besteht.
  • Bei der Verwendung eines Ohmwiderstands als resistives Element ergibt sich demnach ein einfacher ohmscher Spannungsteiler, und bei der Ausbildung aller Ohmwiderstände mit demselben Widerstandswert kann durch eine Ermittlung der Spannung zwischen dem Eingang 10 bzw. dem Ausgang 20 und dem Massepotential auf einfache Weise durch Anwendung der Spannungsteilerregel auf die Position der jeweiligen Glühstiftkerzeneinheit 120 innerhalb der Serienschaltung geschlossen werden.
  • 3a zeigt beispielhaft eine Positionsauswerteeinheit 30, die einen Ohmwiderstand R aufweist, der mittels der Schalter 15a, 15b zwischen den Eingang 10 und den Ausgang 20 der Glühstiftkerzeneinheit 120 (2) schaltbar ist. Bei der gezeigten Ausführungsform sind ferner Mittel V zur Spannungsmessung vorgesehen, die eine Potentialdifferenz zwischen dem in 3a linken Anschluss des Ohmwiderstands R und einem Massepotential (nicht gezeigt) messen. Nach Abschluss der Positionserkennung werden die Schalter 15a, 15b geöffnet und nehmen den in 3a abgebildeten Zustand ein. Die Schalter 15a, 15b können vorteilhaft als Halbleiterschalter, insbesondere als Feldeffekttransistoren ausgebildet sein.
  • Bei einer ganz besonders vorteilhaften weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann anstelle des Ohmwiderstands R und der Schalter 15a, 15b auch nur ein einziger Halbleiterschalter (nicht gezeigt) in der Positionsauswerteeinheit 30 vorgesehen sein. In diesem Fall ist der Halbleiterschalter vorzugsweise als Feldeffekttransistor ausgebildet und ermöglicht durch entsprechende Ansteuerung z.B. an seiner Gate-Elektrode die Nachbildung des bei dem Ausführungsbeispiel nach 3a extra vorgesehenen Ohmwiderstands R durch seinen eigenen Drain-Source-Widerstand, der sich zwischen seiner Drain-Elektrode und seiner Source-Elektrode einstellt. D.h., in diesem Fall realisiert der Feldeffekttransistor gleichzeitig die Funktionalität der Schalter 15a, 15b (3a) zur Verbindung des Eingangs 10 mit dem Ausgang 20 und die Funktionalität des für die Positionserkennung erforderlichen Serienwiderstands. Die Spannungsmessung kann analog zu dem in 3a abgebildeten Ausführungsbeispiel erfolgen.
  • Eine weitere alternative Ausführungsform der erfindungsgemäßen Positionsauswerteeinheit 30, die ein induktives Element L wie z.B. eine Spule vorgebbarer Induktivität aufweist, ist in 3b abgebildet. Analog zu der vorstehenden Beschreibung ergibt sich hierbei ein induktiver Spannungsteiler innerhalb der Serienschaltung der Glühstiftkerzeneinheiten 120a, 120b, .. (1).
  • Bei einer Beaufschlagung der Steuerleitung 110a durch das zentrale Glühzeitsteuergerät 110 mit einem sprungförmigen Ansteuersignal kann aus der Anstiegszeit der jeweils über einer Spule L abfallenden Spannung auf die Position der entsprechenden Glühstiftkerzeneinheit 120 geschlossen werden, da je nach Position der Glühstiftkerzeneinheit 120 aufgrund der Serienschaltung der Spulen eine andere, die Anstiegszeit beeinflussende, resultierende Induktivität wirksam ist. Die Spannung über der Spule L kann lokal wiederum mit den bereits beschriebenen Mitteln V zur Spannungsmessung erfolgen, während eine entsprechende Überwachung der Anstiegszeit vorzugsweise durch die lokale Steuereinheit 40 erfolgt.
  • Bei einer weiteren ganz besonders vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Positionsauswerteeinheit 30 ist anstelle des induktiven Elements L ein kapazitives Element vorgesehen, das eine Positionsbestimmung analog zu der vorstehend beschriebenen Verfahrensweise ermöglicht und noch einfacher und kostengünstiger zu realisieren ist als das induktive Element L.
  • Nach einer erfolgreichen Positionsbestimmung verfügt jede Glühstiftkerzeneinheit 120a, 120b, .. über die entsprechende Information und speichert diese vorzugsweise in einem nichtflüchtigen Speicher wie beispielsweise einem in die lokale Steuereinheit 40 integrierten EEPROM-Speicher ab. Die Steuerung der Schalter 15a, 15b (3a) erfolgt vorzugsweise ebenfalls durch die lokale Steuereinheit 40.
  • 4 zeigt eine erste Ausführungsform eines ebenfalls in der Glühstiftkerzeneinheit 120 enthaltenen Moduls 50, das eine Glühstiftkerze 51 aufweist. Wie aus 4 ersichtlich, ist ein Masseanschluss 51b der Glühstiftkerze 51 fest mit dem Massepotential verbunden, und ein Betriebsspannungsanschluss 51a der Glühstiftkerze 51 ist über den Schalter 16 mit dem Eingang 10 verbindbar. Beispielsweise wird der Betriebsspannungsanschluss 51a der Glühstiftkerze 51 immer dann über den Schalter 16 mit dem Eingang 10 verbunden, wenn eine Ansteuerung der Glühstiftkerze 51 erfolgen soll. In diesem Fall wird die Glühstiftkerze 51 über den Eingang 10 und die entsprechenden Steuerleitungen 110a, 110b, .. von dem zentralen Glühzeitsteuergerät 110 mit elektrischer Energie versorgt. D.h., in diesem Fall muss das zentrale Glühzeitsteuergerät 110 anstelle der sonst über die Steuerleitungen 110a, 110b, .. ausgetauschten Ansteuersignale auch eine hinreichend große elektrische Leistung bereitstellen, um eine ausreichende Energieversorgung der Glühstiftkerze 51 sicherzustellen.
  • Ggf. in einer Serienschaltung vor der betrachteten Glühstiftkerzeneinheit liegende Glühstiftkerzeneinheiten müssen in diesem Fall entsprechend ihre Module 50 so konfigurieren, dass ihr jeweiliger Schalter 16 direkt den Eingang 10 mit dem Ausgang 20 verbindet, damit die elektrische Energie an die anzusteuernde Glühstiftkerze 51 weitergeleitet wird.
  • D.h., bei einer Glühstiftkerzeneinheit, deren Glühstiftkerze 51 momentan nicht angesteuert werden soll, verbindet der Schalter 16 den Eingang 10 mit dem Ausgang 20.
  • Eine Diagnose des Betriebs der Glühstiftkerze 51 ist durch die in 4 abgebildeten Mittel V zur Spannungsmessung möglich. Die Mittel V können hierzu, beispielsweise unter Steuerung durch die lokale Steuereinheit 40, einen sich an der Glühstiftkerze 51 einstellenden Spannungsverlauf aufnehmen und bei einer Abweichung von typischen Spannungswerten bzw. Spannungsverläufen kann ggf. eine Diagnosemeldung von der betreffenden Glühstiftkerzeneinheit 120 an das zentrale Glühzeitsteuergerät 110 gesendet werden.
  • Hierdurch ist beispielsweise eine Kurzschlusserkennung realisierbar, die während einer Ansteuerung der Glühstiftkerze 51 bei Unterschreiten einer an der Glühstiftkerze 51 anliegenden Spannung auf einen Kurzschluss im Bereich der Glühstiftkerze 51 schließt. Eine Alterung der Glühstiftkerze 51 ist durch eine Veränderung des sich bei der Ansteuerung der Glühstiftkerze 51 einstellenden Spannungsverlaufs ebenso feststellbar.
  • Bei den in 4 abgebildeten Mitteln V zur Spannungsmessung kann es sich um dieselbe Vorrichtung handeln, die auch in 3a abgebildet ist. In diesem Fall kann die Messvorrichtung V z.B. direkt fest mit dem Eingang 10 verbunden sein und entweder zur Positionserkennung aktiviert werden oder zu Diagnosezwecken bei einem Betrieb der Glühstiftkerze 51 (4).
  • Besonders vorteilhaft können die Mittel V zur Spannungsmessung auch direkt in der lokalen Steuereinheit 40 integriert sein, beispielsweise in Form mindestens eines A/D (analog/digital)-Wandler-Kanals einer als Mikrocontroller ausgebildeten lokalen Steuereinheit 40.
  • Die Steuerung einer der Glühstiftkerze 51 zugeführten elektrischen Leistung kann einerseits durch die Wahl der von dem zentralen Glühzeitsteuergerät 110 an die Steuerleitung 110a, 110b, .. angelegten Spannung erfolgen, oder andererseits lokal in einer Glühstiftkerzeneinheit 120, z.B. durch die lokale Steuereinheit 40, koordiniert werden. Bei einer lokalen Steuerung kann die lokale Steuereinheit 40 den Schalter 16 beispielsweise gemäß einem vorgebbaren Muster öffnen und schließen, um damit eine pulsweitenmodulierte Ansteuerung der Glühstiftkerze 51 zu ermöglichen.
  • Anstelle der in 4 abgebildeten Konfiguration des Moduls 50 ist es auch möglich, zur Ansteuerung einer Glühstiftkerze 51 in allen Glühstiftkerzeneinheiten 120 den Eingang 10 (2) mit dem Ausgang 20 zu verbinden, und den Betriebsspannungsanschluss 51a der entsprechenden Glühstiftkerze 51 durch einen in dem Modul 50 vorgesehenen Schalter (nicht gezeigt) wahlweise mit dem Eingang 10 bzw. dem Ausgang 20 zu verbinden oder davon zu trennen. Hierbei ist besonders vorteilhaft eine parallele Ansteuerung der Glühstiftkerzen 51 mehrerer Glühstiftkerzeneinheiten 120 gleichzeitig möglich, weil allen Glühstiftkerzeneinheiten 120 bzw. Modulen 50 über den jeweiligen Eingang 10 elektrische Energie zugeführt ist. In diesem Fall ist sicherzustellen, dass das zentrale Glühzeitsteuergerät 110 (1) eine hinreichend große elektrische Leistung über die Steuerleitung 110a, 110b, 110c, .. bereitstellen kann, und dass lokal in den Glühstiftkerzeneinheiten 120 zur Verbindung des Eingangs 10 mit dem jeweiligen Ausgang 20 vorgesehene Schalter für die auftretenden Ströme ausgelegt sind.
  • Besonders vorteilhaft weist die erfindungsgemäße Glühstiftkerzeneinheit 120 bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform eine Energieversorgungseinheit (nicht gezeigt) auf, die der Glühstiftkerzeneinheit 120 über die Steuerleitung 110a, 110b, 110c zugeführte elektrische Energie speichert und/oder den Komponenten der Glühstiftkerzeneinheit 120, insbesondere der lokalen Steuereinheit 40, bereitstellt. Die Energieversorgungseinheit kann hierzu in an sich bekannter Weise beispielsweise mit einem Spannungswandler, Schutzdioden oder auch mit einem lokalen Ladungsspeicher ausgestattet sein.
  • Eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist nachfolgend anhand des in 5 abgebildeten Flussdiagramms beschrieben.
  • In Schritt 200 legt das zentrale Glühzeitsteuergerät 110 (1) zunächst eine vorgebbare Spannung an die Steuerleitung 110a, und die jeweiligen Schalter 15a, 15b der Positionsauswerteeinheiten 30 der verschiedenen Glühstiftkerzeneinheiten 120a, 120b, .. sind geschlossen, so dass eine Positionsauswertung erfolgen kann.
  • Anschließend wird in Schritt 210 die ermittelte Position jeder Glühstiftkerzeneinheit 120a, 120b, .. lokal z.B. in einem nichtflüchtigen Speicher der lokalen Steuereinheit 40 abgelegt. Ggf. können Statusrückmeldungen der einzelnen Glühstiftkerzeneinheiten 120 an das zentrale Glühzeitsteuergerät 110 erfolgen, bei denen jeweils vorteilhaft eine entsprechende Positionsinformation der einzelnen Glühstiftkerzeneinheit 120 mit übertragen wird.
  • In Schritt 220 erfolgt eine Ansteuerung einer bestimmten Glühstiftkerzeneinheit 120b. Die Ansteuerung kann beispielsweise derart erfolgen, dass das zentrale Glühzeitsteuergerät 110 über die Steuerleitungen 110a, 110b, .. zunächst die Adresse bzw. Position der anzusteuernden Glühstiftkerzeneinheit 120b ausgibt, ggf. zusammen mit Ansteuerparametern wie z.B. einer Ansteuerdauer oder einem Leistungsprofil oder dergleichen.
  • Die Kommunikationseinheit der entsprechenden Glühstiftkerzeneinheit 120b leitet nach einem erfolgreicher Adress- bzw. Positionsvergleich die über die Steuerleitung 110a, 110b, .. empfangenen Informationen an die lokale Steuereinheit 40 der Glühstiftkerzeneinheit 120b weiter, und anschließend wird die Glühstiftkerze 51 der Glühstiftkerzeneinheit 120b entsprechend angesteuert.
  • Ein besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen Systems 100 besteht darin, dass alle Glühstiftkerzeneinheiten 120 gleich ausgebildet sein können und sich über die beschriebene Positionserkennung gleichsam selbst initialisieren, so dass bei einem Einbau der Glühstiftkerzeneinheiten 120 eine besondere Reihenfolge oder dergleichen nicht beachtet werden muss. Darüber hinaus kann auch die absolute Zahl der an einem zentralen Glühzeitsteuergerät 110 angeschlossenen Glühstiftkerzeneinheiten 120 auf einfache Weise ermittelt werden.
  • Ferner ist durch die erfindungsgemäße Serienschaltung eine besonders einfache und wenig aufwendige Verkabelung mit im Vergleich zu herkömmlichen Systemen reduzierten Leitungsverlusten möglich. Ganz besonders vorteilhaft kann der erste Abschnitt 110a der Steuerleitung als Leitung mit einem besonders großen Querschnitt ausgeführt werden, da sich eine Reduzierung der Leitungsverluste in diesem Abschnitt 110a aufgrund der Serienschaltung auf alle Ansteuervorgänge auswirkt.
  • Als weiterer Vorteil muss bei dem erfindungsgemäßen System 100 nur ein einziger Steckerpin an dem zentralen Glühzeitsteuergerät 110 vorgesehen werden, der zum Anschluss der Steuerleitung 110a dient.
  • Durch die in die jeweilige Glühstiftkerzeneinheit 120 integrierte Messvorrichtung V (3a, 4) ist ferner eine Diagnosefähigkeit jeder einzelnen Glühstiftkerze 51 gegeben.
  • Zur Kommunikation der Komponenten 110, 120 über die Steuerleitung 110a, 110b, 110c, .. kann ein herkömmliches, zur Ein-Draht-Übertragung geeignetes Protokoll verwendet werden. Vorteilhaft kann auch eine störfeste und selbstsynchronisierende Manchestercodierung verwendet werden, um zu übertragende Daten zu codieren.
  • Es ist ferner möglich, zur Energieübertragung über die Steuerleitung 110a, 110b, 110c, .., d.h. insbesondere auch zur Versorgung der Glühstiftkerzen 51, einen Tiefpass-Frequenzbereich zu verwenden, und Ansteuersignale in einem Bandpass-Frequenzbereich zu übertragen, so dass die Ansteuersignale durch entsprechende Filter in an sich bekannter Weise z.B. von einem zur Energieübertragung vorgesehenen Gleichsignal getrennt werden können.
  • Generell sind sowohl für eine Betriebsspannung von 11 Volt ausgelegte Glühstiftkerzen als auch Niedervolt-Glühstiftkerzen mit der erfindungsgemäßen Glühstiftkerzeneinheit 120 bzw. dem System 100 einsetzbar.
  • Um eine zuverlässige Kommunikation zwischen dem zentralen Glühzeitsteuergerät 110 und den Glühstiftkerzeneinheiten 120a, 120b, .. sicherzustellen, kann als Standardzustand vorgesehen sein, dass in jeder Glühstiftkerzeneinheit 120 der Eingang 10 mit dem Ausgang 20, z.B. über einen entsprechenden Schalter, verbunden ist, und dass die jeweilige Kommunikationseinheit aktiviert ist, um ggf. auftretende Ansteuersignale auswerten zu können.

Claims (16)

  1. Glühstiftkerzeneinheit (120a, 120b) mit einem Eingang (10) zum Anschluss der Glühstiftkerzeneinheit (120a, 120b) an eine Steuerleitung (110a, 110b, 110c), über die eine Glühstiftkerze (51) der Glühstiftkerzeneinheit (120a, 120b) ansteuerbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Glühstiftkerzeneinheit (120a, 120b) einen Ausgang (20) aufweist, über den mindestens eine weitere Glühstiftkerzeneinheit (120a, 120b) mit der Steuerleitung (110a, 110b, 110c) verbindbar ist.
  2. Glühstiftkerzeneinheit (120a, 120b) nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine lokale Steuereinheit (40), die vorzugsweise als Mikrocontroller oder als anwendungsspezifische integrierte Schaltung, ASIC, ausgebildet ist.
  3. Glühstiftkerzeneinheit (120a, 120b) nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Kommunikationseinheit.
  4. Glühstiftkerzeneinheit (120a, 120b) nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Positionsauswerteeinheit (30), die mindestens ein resistives und/oder induktives und/oder kapazitives Bauelement (R, L) aufweist, das zwischen den Eingang (10) und den Ausgang (20) schaltbar ist.
  5. Glühstiftkerzeneinheit (120a, 120b) nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch Mittel (V) zur Spannungsmessung, die eine an dem resistiven und/oder induktiven und/oder kapazitiven Bauelement (R, L) abfallende Spannung und/oder eine Spannung zwischen einem Anschluss des resistiven und/oder induktiven und/oder kapazitiven Bauelements (R, L) und einem Bezugspotential, insbesondere einem Massepotential, ermitteln.
  6. Glühstiftkerzeneinheit (120a, 120b) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Masseanschluss (51b) der Glühstiftkerze (51) vorzugsweise innerhalb der Glühstiftkerzeneinheit (120a, 120b) fest mit dem Massepotential verbunden ist, und dass ein Betriebsspannungsanschluss (51a) der Glühstiftkerze (51) mit dem Eingang (10) verbindbar ist.
  7. Glühstiftkerzeneinheit (120a, 120b) nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Mittel (V) zur Spannungsmessung, die eine zwischen dem Eingang (10) und dem Ausgang (20) anliegende Spannung und/oder eine Spannung zwischen dem Eingang (10) und einem Bezugspotential bzw. zwischen dem Ausgang (20) und einem Bezugspotential ermitteln.
  8. Glühstiftkerzeneinheit (120a, 120b) nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Energieversorgungseinheit, die der Glühstiftkerzeneinheit (120a, 120b) über die Steuerleitung (110a, 110b, 110c) zugeführte elektrische Energie speichert und/oder Komponenten der Glühstiftkerzeneinheit (120a, 120b), insbesondere einer/der lokalen Steuereinheit (40), bereitstellt.
  9. System (100) zum Betreiben einer Mehrzahl von Glühstiftkerzen (51), mit einem zentralen Glühzeitsteuergerät (110) und mit mindestens zwei jeweils eine Glühstiftkerze (51) aufweisenden Glühstiftkerzeneinheiten (120a, 120b), dadurch gekennzeichnet, dass das zentrale Glühzeitsteuergerät (110) über eine Steuerleitung (110a) nur mit einer ersten Glühstiftkerzeneinheit (120a) verbunden ist, und dass weitere Glühstiftkerzeneinheiten (120b) in Serie zu der ersten Glühstiftkerzeneinheit (120a) geschaltet sind.
  10. System (100) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass über die Steuerleitung (110a, 110b, 110c) Steuersignale für einen Betrieb der Glühstiftkerzeneinheiten (120a, 120b) und elektrische Energie zur Versorgung von Komponenten der Glühstiftkerzeneinheiten (120a, 120b), insbesondere zur Versorgung der Glühstiftkerzen (51), übertragbar sind.
  11. System (100) nach einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Glühstiftkerzeneinheit (120a, 120b) nach einem der Ansprüche 1 bis 8 ausgebildet ist.
  12. Verfahren zum Betreiben einer Mehrzahl von Glühstiftkerzeneinheiten (120a, 120b), wobei jede Glühstiftkerzeneinheit (120a, 120b) jeweils eine Glühstiftkerze (51) aufweist, und wobei ein zentrales Glühzeitsteuergerät (110) zur Steuerung der Glühstiftkerzeneinheiten (120a, 120b) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ansteuerung der Glühstiftkerzeneinheiten (120a, 120b) eine erste Glühstiftkerzeneinheit (120a), die direkt über eine Steuerleitung (110a) mit dem Glühzeitsteuergerät (110) verbunden ist, von dem Glühzeitsteuergerät (110) mit einem entsprechenden Ansteuersignal beaufschlagt wird, und dass das Ansteuersignal erforderlichenfalls an weitere Glühstiftkerzeneinheiten (120b) weitergeleitet wird, die in Serie zu der ersten Glühstiftkerzeneinheit (120a) geschaltet sind.
  13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerleitung (110a) mindestens durch die erste Glühstiftkerzeneinheit (120a) an weitere Glühstiftkerzeneinheiten (120b) durchgeschleift wird, insbesondere um das Ansteuersignal weiterzuleiten.
  14. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass jede Glühstiftkerzeneinheit (120a, 120b) ihre Position in der Serienschaltung von Glühstiftkerzeneinheiten (120a, 120b) ermittelt.
  15. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass Diagnosemeldungen und/oder Statusmeldungen von einer Glühstiftkerzeneinheit (120a, 120b) an das zentrale Glühzeitsteuergerät (110) übertragen werden.
  16. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerleitung (110a, 110b, 110c) zur Versorgung von Verbrauchern mit elektrischer Energie, insbesondere zur Versorgung der Glühstiftkerzen (51), verwendet wird.
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