DE102006000119B4

DE102006000119B4 - Glühkerzenspeisungssteuerung zur Vermeidung einer Überhitzung

Info

Publication number: DE102006000119B4
Application number: DE102006000119.2A
Authority: DE
Inventors: Hiromi Hiramatsu
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2005-03-17
Filing date: 2006-03-16
Publication date: 2018-04-26
Anticipated expiration: 2026-03-17
Also published as: FR2883337B1; US20060207541A1; FR2883337A1; JP4419880B2; JP2006257975A; DE102006000119A1; US7252062B2

Abstract

Glühkerzenspeisungssteuerungsgerät miteiner Energieversorgung (3), die zur Zufuhr elektrischer Energie zu einer Glühkerze (6) arbeitet, die in einer Brennkraftmaschine angebracht ist,einem Ein/Aus-Schalter (1), der zur Erzeugung eines Steuerungsauslösesignals bei Einschalten arbeitet, undeiner Steuerungseinrichtung (4) mit einem Mikrocomputer, wobei die Steuerungseinrichtung (4) auf das Steuerungsauslösesignal anspricht, um die Zufuhr der elektrischen Energie aus der Energieversorgung (3) zur Speisung der Glühkerze (6) zu steuern, wobei der Mikrocomputer zur Überwachung eines Aus-Ein-Intervalls vom Ausschalten bis zum Einschalten des Ein/Aus-Schalters (1) sowie zur Steuerung einer Größe einer Speisung der Glühkerze (6) als Funktion des Aus-Ein-Intervalls arbeitet,wobei der Mikrocomputer einen Temperaturparameter überwacht, der eine Temperatur der Brennkraftmaschine angibt, und die Größe der Speisung der Glühkerze (6) als Funktion des Temperaturparameters steuert,der Mikrocomputer darin ein erstes Kennfeld speichert, das eine anfängliche Speisungsdauer wiedergibt, während der die Glühkerze (6) zu speisen ist, bis eine Solltemperatur erreicht ist, die als Funktion der Temperatur der Brennkraftmaschine definiert ist, wobei der Mikrocomputer die anfängliche Speisungsdauer durch Nachschlagen unter Verwendung des ersten Kennfeldes auf der Grundlage des Temperaturparameters bestimmt und die Glühkerze (6) während der anfänglichen Speisungsdauer speist, und,falls eine Temperatur der Glühkerze (6), von der eine Speisung der Glühkerze (6) während der anfänglichen Speisungsdauer ohne Überhitzen zulässig ist, als eine Nichtüberhitzungstemperatur definiert ist, der Mikrocomputer eine Kühlzeit darin speichert, die eine Zeit ist, die erforderlich ist, damit sich die Glühkerze (6) von der Solltemperatur auf die Nichtüberhitzungstemperatur abkühlt, und wobei, wenn der Ein/Aus-Schalter (1) ausgeschaltet wird, nachdem die Glühkerze (6) die Solltemperatur erreicht, der Mikrocomputer während der Kühlzeit in einer Zurücksetzbetriebsart ist, es sei denn, dass der Ein/Aus-Schalter (1) eingeschaltet wird.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Technisches Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein ein Glühkerzenspeisungssteuerungsgerät, das in einem selbstfahrenden Fahrzeug zur Steuerung der Speisung einer Glühkerze angewandt werden kann, die zur Unterstützung beim Starten einer Brennkraftmaschine arbeitet, und insbesondere ein derartiges Gerät, das mit einem Mikrocomputer ausgerüstet ist, das zur Steuerung des Betriebs einer Glühkerze zur Vermeidung einer Überhitzung davon ausgelegt ist.
Stand der Technik
Üblicherweise sind selbstfahrende Dieselfahrzeuge mit einer Glühkerze ausgerüstet, die zur Unterstützung bei der Erwärmung innerhalb eines Zylinders einer Dieselbrennkraftmaschine auf eine Zündtemperatur eines Luft-KraftstoffGemisches arbeitet, insbesondere wenn die Außenlufttemperatur niedrig ist und die Maschine kalt ist.
In den letzten Jahren wurden, um den Anforderungen zur Verbesserung des Startverhaltens der Brennkraftmaschine zu entsprechen, Maschinensteuerungssysteme angewandt, die ausgelegt sind, eine Gleichspannung an die Glühkerze anzulegen, um die Glühkerze schnell auf eine Solltemperatur zu erwärmen. Eine grobe Steuerung einer Einschaltdauer, während der die Gleichspannung an die Glühkerze angelegt wird, wird somit in einem Anstieg in der physikalischen Last auf die Glühkerze resultieren. Beispielsweise wird eine zu lange Einschaltdauer der Glühkerze zu einer Überhitzung der Glühkerze führen, was zu einem Drahtbruch in der Glühkerze führen kann.
In den letzten Jahren wurden zur Erhöhung der Genauigkeit bei der Steuerung der Speisung der Glühkerze Glühkerzenspeisungssteuerungssysteme weit verbreitet, die mit einem Mikrocomputer ausgerüstet sind, der zur Steuerung der Energieversorgung der Glühkerze als auch anderer Steuerungen für die Brennkraftmaschine ausgelegt ist. Wenn ein Schlüsselschalter des selbstfahrenden Fahrzeugs eingeschaltet wird, wird die elektrische Energie dem Mikrocomputer zugeführt. Der Mikrocomputer legt eine effektive Spannung von 11 Volt an die Glühkerze in Form eines PWM-Signals für eine gegebene anfängliche Speisungsdauer an und legt dann ebenfalls eine effektive Spannung von 7 Volt an, um die Glühkerze auf eine Solltemperatur von beispielsweise 900°C für eine gegebene Zeitdauer zu halten (diese wird nachstehend ebenfalls als Temperaturhaltezeit bezeichnet).
In den vorstehend beschriebenen Glühkerzenspeisungssteuerungssystemen tritt jedoch in der nachstehend beschriebenen Situation ein Nachteil auf.
Wenn der Schlüsselschalter durch einen Bediener im Verlauf der Speisung der Glühkerze ausgeschaltet wird und dann erneut eingeschaltet wird, um die Glühkerze unmittelbar erneut zu speisen, beginnt die Erwärmung der Glühkerze von einer relativ hohen Temperatur aus. Wenn die Speisung der Glühkerze über die anfängliche Speisungsdauer und die Temperaturhaltezeit fortgesetzt wird, kann dies eine Überhitzung der Glühkerze bewirken.
Zur Vermeidung des vorstehend beschriebenen Problems lehrt die JP 2004 - 108 189 A ein Glühkerzenspeisungssteuerungssystem, das derart ausgelegt ist, dass der Mikrocomputer nach Ausschalten des Schlüsselschalters aktiviert bleibt, bis die Temperatur der Glühkerze auf einen gegebenen niedrigen Pegel abfällt, um eine optimale Größe der Speisung der Glühkerze zu berechnen, die nicht zu einer Überhitzung der Glühkerze führen wird, wenn der Schlüsselschalter unmittelbar ausgeschaltet wird. Dieses System erfordert jedoch eine elektrische Schaltung, die die Spannung und den Strom, die der Glühkerze zugeführt werden, misst, um die optimale Speisungsgröße zu bestimmen, was zu einer Komplexität und Erhöhung von Produktionskosten des Systems führt.
Die DE 40 41 630 A1 offenbart ein Verfahren zum Aufheizen der Ansaugluft bei Brennkraftmaschinen mittels einer mindestens eine Glühkerze aufweisenden Flammstartanlage, welche derart gesteuert ist, dass die Glühkerze während einer ersten Zeitspanne stetig vorgeglüht und in einer darauffolgenden zweiten Zeitspanne stoßweise betrieben wird und dass nach Ablauf einer Sicherheitszeit die Glühkerze abgeschaltet wird. Weiterhin ist bei einem nach Ablauf der Sicherheitszeit erfolgenden wiederholten Startvorgang die erneute Vorglühzeit der Glühkerze nach einem aus der Glühkerzentemperatur bestimmten Wert vorgegeben, wobei die momentane Glühkerzentemperatur aus der Abkühlzeit der Glühkerze nach deren Abschalten ermittelt ist.
Die DE 40 41 631 C1 beschreibt ein weiteres Verfahren zum Aufheizen der Ansaugluft bei Brennkraftmaschinen mittels einer mindestens eine Glühkerze enthaltenden Flammstartanlage. Während einer bestimmten Vorglühzeit wird die Glühkerze durch ein Steuergerät mit Spannung versorgt. Dabei wird am Ausgang des Steuergeräts die zur Verfügung stehende Spannung erfasst, wird eine zu diesem Spannungswert gehörigen Vorglühzeit für die Glühkerze ermittelt, wird ein Schrittwert aus der Division eines vorgegebenen Normwertes für die Vorglühzeit durch den ermittelten Wert für die Vorglühzeit ermittelt, werden die einzelnen Schrittwerte in einem zu Beginn des Verfahrens gelöschten Speicher summiert, wird der Speicherinhalt mit dem vorgegebenen Normwert verglichen und wird das Vorglühens bei Erreichen des Normwertes beendet. Solange der Normwert nicht erreicht ist, wird das Verfahren wiederholt.
Die DE 29 13 679 A1 offenbart ein Verfahren zur Wiederholung eines automatisch gesteuerten Anlassvorgangs eines Dieselmotors, der in Abhängigkeit von der Motortemperatur vorgeglüht wird. Dabei wird ein neuer Anlassvorgang innerhalb eines vorgegebenen Zeitraumes nach Ausserbetriebsetzen des Motors bis zum Verstreichen eines im Verhältnis zu dem vorgegebenen Zeitraum kleinen Zeitabschnittes ausgesetzt.
Die JP H02- 146 267 A offenbart eine Glühkerzen-Steuerungsvorrichtung, bei der eine Drehzahl und eine Kühlwassertemperatur eines Dieselmotors erfasst werden. Eine Zeit zwischen einem Ausschalten eines Zündschalters bis zu einem Einschalten eines Zündschalters wird gespeichert, und auf der Grundlage dieser Zeit sowie der Drehzahl und der Kühlwassertemperatur wird eine Stromzufuhr zu der Glühkerze gesteuert.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Nachteile des Standes der Technik zu überwinden und einen einfachen und kostengünstigen Aufbau eines Glühkerzenspeisungssteuerungsgeräts anzugeben, das zur Gewährleistung der Stabilität bei der Speisung einer Glühkerze ausgelegt ist, die beispielsweise in einer Dieselbrennkraftmaschine eingebaut ist.
Diese Aufgabe wird durch ein Glühkerzenspeisungssteuerungsgerät gelöst, wie es in Patentanspruch 1 angegeben ist. Alternative wird die Aufgabe durch ein Glühkerzenspeisungssteuerungsverfahren gelöst, wie es in Patentanspruch 7 angegeben ist.
Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.
Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung wird ein Glühkerzenspeisungssteuerungsgerät angegeben, dass in einem selbstfahrenden Dieselfahrzeug angewandt werden kann. Das Gerät weist auf: (a) eine Energieversorgung, die zur Zufuhr elektrischer Energie zu einer Glühkerze arbeitet, die in einer Brennkraftmaschine angebracht ist, (b) eine Ein/Aus-Schalter, der zur Erzeugung eines Steuerungsauslösesignals bei Einschalten arbeitet, und (c) eine Steuerungseinrichtung mit einem Mikrocomputer. Die Steuerungseinrichtung spricht auf das Steuerungsauslösesignal an, um die Zufuhr der elektrischen Energie aus der Energieversorgung zur Speisung der Glühkerze zu steuern. Der Mikrocomputer arbeitet zur Überwachung eines Ein/Aus-Intervalls vom Ausschalten bis zum Einschalten des Ein/Aus-Schalters sowie zur Steuerung einer Größe einer Speisung der Glühkerze als Funktion des Aus-Ein-Intervalls, wodurch ein Überhitzen der Glühkerze vermieden wird.
Figurenliste
Die vorliegende Erfindung wird anhand der nachstehenden ausführlichen Beschreibung unter Bezugnahme der beiliegenden Zeichnungen und bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung verständlich, die jedoch nicht zur Begrenzung der Erfindung auf die spezifischen Ausführungsbeispiele verstanden werden sollen, sondern lediglich zur Erklärung und zum Verständnis dienen sollen. In den Zeichnungen zeigen:

1 ein Blockschaltbild, das eine Glühkerzenspeisungssteuerungseinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung veranschaulicht,
2 ein Blockschaltbild, das eine Modifikation der Glühkerzenspeisungssteuerungseinrichtung gemäß 1 zeigt,
3 ein Flussdiagramm eines Programms, das durch die Glühkerzenspeisungssteuerungseinrichtung gemäß 1 zur Steuerung der Speisung einer Glühkerze in einer ersten Steuerungsphase auszuführen ist,
4(a) und 4(b) ein Flussdiagramm einer zweiten Steuerungsphase zur Steuerung einer erneuten Speisung (Wiederspeisung) einer Glühkerze, nachdem die Glühkerze eine Solltemperatur erreicht,
5(a) und 5(b) ein Flussdiagramm einer dritten Steuerungsphase zur Steuerung einer erneuten Speisung einer Glühkerze, bevor die Glühkerze eine Solltemperatur erreicht,
6 ein Flussdiagramm einer vierten Steuerungsphase zur Steuerung des Zustands einer Glühkerze, wenn ein Schlüsselschalter zum Energieeinsparen eingeschaltet gelassen wird,
7(a) und 7(b) Zeitverläufe, die Beispiele von Operationen der Glühkerzenspeisungssteuerungseinrichtung gemäß 1 veranschaulichen,
8(a) und 8(b) Zeitverläufe, die Beispiele von Operationen der Glühkerzenspeisungssteuerungseinrichtung gemäß 1 veranschaulichen,
9(a) einen Graphen, der eine experimentell erhaltene Beziehung zwischen einer Einschaltdauer einer Glühkerze und der Temperatur der Glühkerze im Hinblick auf die Temperatur eines Kühlmittels einer Brennkraftmaschine darstellt,
9(b) einen Graphen, bei dem die Einschaltdauer der Glühkerze aufgetragen ist, wie es in 9(a) gezeigt ist, die sich als eine Funktion der Temperatur des Kühlmittels der Brennkraftmaschine ändert, und
10 einen Graphen, der eine experimentell erhaltene Beziehung zwischen einem Abfall in der Temperatur einer Glühkerze und die Zeit (Sekunden) veranschaulicht, die für einen derartigen Temperaturabfall erforderlich ist.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen, in denen gleiche Bezugszeichen sich auf gleiche Teile in unterschiedlichen Darstellungen beziehen, ist, insbesondere unter Bezugnahme auf 1, eine Glühkerzensteuerungseinrichtung gemäß der Erfindung gezeigt.
Die Glühkerzensteuerungseinrichtung ist hauptsächlich durch eine elektronische Maschinensteuerungseinheit (ECU) 4 aufgebaut, die mit einem Mikrocomputer ausgerüstet ist, und üblicherweise in einem selbstfahrenden Fahrzeug eingebaut ist. Die Glühkerzensteuerungseinrichtung weist eine Glühkerzen-Ein/Aus-Schalteinheit 5 auf, die mit einem Schalter ausgerüstet ist, die zu einer in einer Dieselbrennkraftmaschine 2 eingebauten Glühkerze 6 führt. Die Maschinen-ECU 4 ist mit einer Speicherbatterie 3 und einem Schlüsselschalter 1 verbunden, der durch einen Ein/Aus-Schalter wie einem typischen Autozündschalter implementiert ist. Die Glühkerzen-Ein/Aus-Schalteinheit 5 wird ebenfalls durch die ECU 4 derart gesteuert, dass sie zyklisch für eine kurze Zeitdauer geöffnet und geschlossen wird, und ist vorzugsweise durch einen elektronischen Schalter wie einen Transistor, einen Leistungs-MOSFET oder einen Thyristor oder eine Schaltungsschaltung implementiert, die diese aufweist.
Die Maschinen-ECU 4 überwacht die Spannung, wie sie durch die Batterie entwickelt wird, die Temperatur der Maschine 2 und ein von dem Schlüsselschalter 1 ausgegebenes Ein/Aus-Signal und arbeitet zur Steuerung einer Ein/Aus-Betätigung der Glühkerzen-Ein/Aus-Schalteinheit 5 zu gegebenen Zeitpunkten. Wenn die Glühkerzen-Ein/Aus-Schalteinheit 5 geschlossen wird, wird dies bewirken, dass von der Batterie 3 die Spannung an die Zündkerze 6 angelegt wird.
Die Steuerung der Speisung der Glühkerze 6 wird durch die Maschinen-ECU 4, die allgemein in dem Fahrzeug eingebaut ist, erzielt, wodurch der Bedarf für einen zusätzlichen Mikrocomputer beseitigt wird. Allgemein werden typischen Maschinen-ECUs die Batteriespannung, die Maschinentemperatur und der Ein/Aus-Zustand des Zündschalters zur Steuerung des Betriebs der Glühkerze zugeführt, wodurch ermöglicht wird, dass die Glühkerzensteuerungseinrichtung gemäß diesem Ausführungsbeispiel bei niedrigen Kosten mit einem einfachen Aufbau hergestellt werden kann.
Die Glühkerzen-Ein/Aus-Schalteinheit 5 kann alternativ, wie es in 2 gezeigt ist, zusammen mit der Maschinen-ECU 4 zusammengebaut sein oder in demselben Gehäuse untergebracht sein.
3 bis 6 zeigen Flussdiagramme von logischen Schritten oder Programmen, die durch die Maschinen-ECU 4 zur Steuerung des Betriebs der Glühkerze 6 auszuführen sind. Das Programm gemäß 3 dient zur Steuerung der anfänglichen Speisung der Glühkerze 6. Das Programm gemäß 4(a) und 4(b) dient zur Steuerung der unmittelbaren erneuten Speisung der Glühkerze 6, nachdem die Glühkerze 6 eine Solltemperatur erreicht. Das Programm gemäß 5(a) und 5(b) dient zur Steuerung der unmittelbaren erneuten Speisung der Glühkerze 6, bevor die Glühkerze 6 die Solltemperatur erreicht. Das Programm gemäß 6 dient zur Steuerung des Zustands der Glühkerze 6, wenn der Schlüsselschalter 1 eingeschaltet gelassen wird.
Insbesondere ist die Steuerung der Speisung der Glühkerze 6 in vier Phasen S1, S2, S3 und S4 unterteilt. Wenn der Schlüsselschalter 1 durch einen Bediener (beispielsweise den Fahrer des Fahrzeugs) eingeschaltet wird, wird die Maschinen-ECU 4 aktiviert und tritt in die erste Steuerungsphase S1 ein. Wenn die Maschinen-ECU 4 die Tatsache ermittelt hat, dass der Schlüsselschalter 1 eingeschaltet ist, arbeitet die Maschinen-ECU 4 zum Anlegen einer effektiven Spannung von beispielsweise 11 Volt in Form eines PWM-Signals an die Glühkerze 6, um die Glühkerze 6 schnell auf eine Solltemperatur T1 von beispielsweise 900°C zu erwärmen. Die Maschinen-ECU 4 setzt das Anlegen einer effektiven Spannung von beispielsweise 7 Volt an die Glühkerze 6 fort, um die Solltemperatur T1 unverändert beizubehalten, und wartet auf den Fahrerstartbefehl, d.h., das Maschinenanlassen. Wenn der Zündschalter 1 ausgeschaltet worden ist, nachdem die Glühkerze 6 die Solltemperatur T1 erreicht, wird in die zweite Steuerungsphase S2 eingetreten. Wenn der Fahrer den Schlüsselschalter 1 erneut einschaltet, bevor die Temperatur der Glühkerze 6 vollständig abfällt, berechnet die Maschinen-ECU 4 eine optimale Wiederspeisungsdauer (Dauer einer erneuten Speisung), während der die Glühkerze 6 eingeschaltet zu lassen ist oder erneut zu speisen ist, und speist dann die Glühkerze 6 für die berechnete Dauer. Wenn der Schlüsselschalter 1 ausgeschaltet wird, bevor die Glühkerze die Solltemperatur T1 erreicht, wird in die dritte Steuerungsphase S3 eingetreten. Wenn der Fahrer den Schlüsselschalter 1 erneut einschaltet, bevor die Temperatur der Glühkerze 6 vollständig abfällt, berechnet die Maschinen-ECU 4 eine optimale Wiederspeisungsdauer, für die die Glühkerze 6 eingeschaltet zu lassen ist oder erneut zu speisen ist, und speist dann die Glühkerze 6 für die berechnete Dauer. Wenn der Schlüsselschalter 1 nach dem Verstreichen einer Temperaturhaltezeit eingeschaltet gelassen wird, während der die Solltemperatur T1 der Glühkerze 6 unverändert zu halten ist, wird in die vierte Steuerungsphase S4 eingetreten. Die Maschinen-ECU 4 tritt in die Energiesparbetriebsart ein und schaltet die Glühkerze 6 zum Energiesparen der Batterie 3 aus. Dies vermeidet ebenfalls eine Überhitzung der Glühkerze 6. Die ersten bis vierten Steuerungsphasen S1 bis S4 sind nachstehend ausführlich beschrieben.
Die erste Steuerungsphase S1 weist eine Schrittfolge auf, wie sie in 3 dargestellt ist.
Zunächst wird in Schritt 101 bestimmt, ob die Spannung, wie sie durch die Batterie 3 erzeugt wird, kleiner oder gleich einer zulässigen oberen Grenze ist oder nicht. Beispielsweise beträgt die obere Grenze 14,5 Volt in dem Fall, in dem die Nennspannung der Batterie 3 12 Volt beträgt. Falls eine negative Antwort erhalten wird, was bedeutet, dass die Spannung der Batterie 3 höher als die obere Grenze ist, und ein Energieversorgungssystem eine Fehlfunktion aufweist, geht die Routine zu Schritt 120 voran, in dem unterbunden wird, dass der Glühkerze Energie zugeführt wird, woraufhin dieses Programm beendet wird. Falls alternativ dazu eine positive Antwort erhalten wird, geht die Routine zu Schritt 102 über, in dem ein Zählerwert t auf Null (0) zurückgesetzt wird, und zum Zählen der Zeit gestartet wird. Die Routine geht zu Schritt 103 über, in dem die Energie zu der Glühkerzen-Ein/Aus-Schalteinheit 5 eingeschaltet wird. Die Routine geht zu Schritt 104 über, in dem eine anfängliche Speisungsdauer tp als eine Funktion der Temperatur eines Kühlmittels der Maschine 2 unter Verwendung eines Anfangsspeisungskennfeldes berechnet wird. Zusätzlich wird eine Temperaturhaltezeit ta, während der die Solltemperatur T1 unverändert zu halten ist, ebenfalls als Funktion der Temperatur des Kühlmittels der Maschine 2 unter Verwendung eines Temperaturhaltezeitkennfeldes berechnet wird. Das Anfangsspeisungskennfeld stellt eine Beziehung zwischen der Temperatur des Kühlmittels der Brennkraftmaschine 2 und der Anfangsspeisungsdauer tp dar, wie es experimentell vorbereitet ist, und ist in einem Speicher der Maschinen-ECU 4 gespeichert. Das Temperaturhaltezeitkennfeld stellt eine Beziehung zwischen der Temperatur des Kühlmittels der Maschine 2 und der Temperaturhaltezeit ta dar, wie es experimentell vorbereitet ist, und ist in dem Speicher der Maschinen-ECU 4 gespeichert.
Die Routine geht zu Schritt 105 über, in dem bestimmt wird, ob die Temperatur des Kühlmittels der Maschine 2 niedriger als ein gegebener Pegel (beispielsweise 40°C) ist oder nicht. Falls eine positive Antwort erhalten wird, geht die Routine zu Schritt 106 über. Falls alternativ dazu eine negative Antwort erhalten wird, geht die Routine zu Schritt 121 über, um die Glühkerze 6 ausgeschaltet zu halten. Falls der gegenwärtige Ausführungszyklus von Schritt 105 der zweite oder der darauffolgende Zyklus ist, kann es sein, dass die Glühkerze 6 in den eingeschalteten Zustand versetzt ist. In einem derartigen Ereignis wird die Glühkerze 6 in den ausgeschalteten Zustand gebracht. Insbesondere bestimmt, wenn die Temperatur des Kühlmittels der Maschine 2 bereits hoch ist, die Maschinen-ECU 4, dass die Maschine 2 jetzt läuft, und dass es keinen Bedarf zur Erwärmung der Maschine 2 unter Verwendung der Glühkerze 6 gibt, und beendet die Steuerung der Speisung der Glühkerze 6.
In Schritt 106 wird bestimmt, ob der Schlüsselschalter 1 in dem eingeschalteten Zustand ist oder nicht. Falls eine positive Antwort erhalten wird, geht die Routine zu Schritt 108 über. Falls alternativ dazu eine negative Antwort erhalten wird, geht die Routine zu Schritt 107 über. In Schritt 108 wird bestimmt, ob es einen Bedarf zur Speisung der Glühkerze gibt oder nicht. Insbesondere wird bestimmt, ob der Zählerwert t kleiner als die Summe der anfänglichen Speisungsdauer tp und der Temperaturhaltezeit ta, wie sie in Schritt 104 bestimmt sind, ist oder nicht. Falls eine positive Antwort erhalten wird, geht die Routine zu Schritt 110 über. Falls alternativ dazu eine negative Antwort erhalten wird, geht die Routine zu Schritt 109 über, in dem bestimmt wird, ob die Maschine nun läuft oder nicht. Falls eine positive Antwort erhalten wird, was bedeutet, dass es keinen Bedarf zur Speisung der Glühkerze 6 gibt, geht die Routine zu Schritt 122 über, in dem die Steuerung der Speisung der Glühkerze 6 beendet wird. Falls alternativ dazu eine negative Antwort erhalten wird, geht die Routine zu Schritt 123 über, in dem in die vierte Steuerungsphase S4 eingetreten wird, wie sie nachstehend ausführlich beschrieben ist, um die Energieversorgung zu der Glühkerze 6 zum Energiesparen der Batterie 3 zu unterbrechen.
In Schritt 110 wird bestimmt, ob es ein Bedarf zum Ausführen einer anfänglichen Speisung (Anfangsspeisung) der Glühkerze 6 gibt oder nicht. Insbesondere wird bestimmt, ob der Zählerwert t kleiner als die Anfangsspeisungsdauer tp ist oder nicht. Falls eine positive Antwort erhalten wird, geht die Routine zu Schritt 111 über, in dem die Maschinen-ECU 4, wie vorstehend beschrieben, eine effektive Spannung von beispielsweise 11 Volt an die Glühkerze 6 anlegt. Falls alternativ eine negative Antwort erhalten wird, geht die Routine zu Schritt 112 über, in dem die Maschinen-ECU das Anlegen einer effektiven Spannung von beispielsweise 7 Volt an die Glühkerze 6 fortsetzt, um die Solltemperatur T1 unverändert beizubehalten. Nach Schritt 111 oder 112 kehrt die Routine zurück zu Schritt 105.
In Schritt 107 wird bestimmt, ob der Zählerwert t kleiner als die Anfangsspeisungsdauer tp, wie sie in Schritt 104 hergeleitet worden ist, ist oder nicht. Insbesondere wird bestimmt, ob die Glühkerze 6 die Solltemperatur T1 erreicht hat oder nicht. Falls eine negative Antwort erhalten wird, was bedeutet, dass die Glühkerze 6 die Solltemperatur T1 erreicht hat, geht die Routine zu Schritt 125 über, in dem in die zweite Steuerungsphase S2 eingetreten wird, die nachstehend ausführlicher beschrieben ist. Falls eine positive Antwort erhalten wird, was bedeutet, dass die Glühkerze 6 die Solltemperatur T1 noch nicht erreicht hat, geht die Routine zu Schritt 124 über, in dem in die dritte Steuerungsphase S3 eingetreten wird, die nachstehend ausführlich beschrieben ist.
4(a) und 4(b) zeigen eine Schrittfolge der zweiten Steuerungsphase S2, in die in Schritt 125 gemäß 3 eingetreten wird, wenn der Zündschalter 1 ausgeschaltet wird, nachdem die Glühkerze 6 die Solltemperatur T1 erreicht. Wenn der Fahrer den Zündschalter 1 erneut einschaltet, bevor die Temperatur der Glühkerze 6 vollständig abfällt, berechnet die Maschinen-ECU 4 die optimale Wiederspeisungsdauer, für die die Glühkerze 6 eingeschaltet zu lassen ist oder erneut zu speisen ist, und speist dann die Glühkerze 6 für die berechnete Dauer.
Insbesondere wird in Schritt 201 aus dem Speicher der Maschinen-ECU 4 eine Zeit ts2 ausgelesen, die erforderlich ist, bis eine kurze Wiederspeisungssteuerung unnötig ist. Die Zeit ts2 ist eine feste Kühlzeit, die erforderlich ist, um die Glühkerze 6 von der Solltemperatur T1 zu einer oberen Nichtüberhitzungsgrenze (Grenze, bei der keine Überhitzung auftritt) T2 abzukühlen. Die obere Nichtüberhitzungsgrenze T2 ist die Temperatur der Glühkerze 6 (beispielsweise 550°C), von der eine Speisung der Glühkerze 6 für die anfängliche Speisungsdauer tp ohne Überhitzung zugelassen ist. Die Zeit ts2 ist ein Wert, der von einer Kombination der Maschine 2 und der Glühkerze 6 abhängt und kann experimentell gefunden werden.
Die Routine geht zu Schritt 202 über, in dem der Zählerwert t auf Null (0) zurückgesetzt wird und das Zählen der Zeit gestartet wird. Die Routine geht zu Schritt 203 über, in dem die Glühkerzen-Ein/Aus-Schalteinheit 5 ausgeschaltet wird, um die Energieversorgung zu der Glühkerze 6 zu blockieren. Die Routine geht zu Schritt 204 über, in dem bestimmt wird, ob der Zählerwert t kleiner als die Kühlzeit ts2, wie sie in Schritt 201 hergeleitet worden ist, ist oder nicht. Insbesondere überwacht die Maschinen-ECU 4 eine Auszeitdauer, während der die Energieversorgung zu der Glühkerze 6 abgeschnitten bzw. ausgeschaltet ist. Falls eine positive Antwort erhalten wird, was bedeutet, dass der Zählerwert t kleiner als die Kühlzeit ts2 ist, geht die Routine zu Schritt 205 über. Falls alternativ dazu eine negative Antwort erhalten wird, was bedeutet, dass die Temperatur der Glühkerze 6 sich auf einen Pegel verringert, bei dem die kurze Wiederspeisungssteuerung nicht erforderlich ist, geht die Routine zu Schritt 224 über, um die Steuerung der Wiederspeisung der Glühkerze 6 zu beenden.
In Schritt 205 wird bestimmt, ob der Schlüsselschalter 1 eingeschaltet ist oder nicht. Falls eine negative Antwort erhalten wird, geht die Routine zu Schritt 203 zurück. Falls alternativ dazu eine positive Antwort erhalten wird, geht die Routine zu Schritt 207 über, in dem eine Wiederspeisungszeitdauer tpr2 entsprechend einer nachstehend beschriebenen Gleichung berechnet wird. Zusätzlich wird ebenfalls die Temperaturhaltezeit ta, während der die Solltemperatur T1 gehalten wird, ebenfalls als Funktion der Temperatur des Kühlmittels der Maschine 2 unter Verwendung des Temperaturhaltezeitkennfeldes berechnet. $t s 1 = t s 2 \times t o n / t p$
Dabei ist tp die Anfangsspeisungsdauer, wie sie in Schritt 104 hergeleitet ist, ist toff ein Zeitintervall vom Ausschalten zum Einschalten des Schlüsselschalters 1, d.h. der Zählerwert t, und ist ts2 die Kühlzeit, wie sie in Schritt 201 hergeleitet wird.
Die Routine geht zu Schritt 208 über, in dem der Zählerwert t auf Null (0) zurückgesetzt wird.
Die Routine geht zu Schritt 209 über, wie er in 4(b) veranschaulicht ist, in dem, wie in Schritt 101 gemäß 3, bestimmt wird, ob die von der Batterie 3 erzeugte Spannung kleiner oder gleich beispielsweise 14,5 Volt ist oder nicht. Falls eine negative Antwort erhalten wird, was bedeutet, dass die Spannung der Batterie 3 größer als die zulässige obere Grenze ist, und ein Energieversorgungssystem eine Fehlfunktion aufweist, geht die Routine zu Schritt 225 über, in dem die Zufuhr der Energie zu der Glühkerze 6 unterbunden wird, woraufhin das Programm beendet wird. Falls alternativ dazu eine positive Antwort erhalten wird, geht die Routine zu Schritt 210 über, in dem bestimmt wird, ob die Temperatur des Kühlmittels der Maschine 2 niedriger als ein gegebener Pegel (beispielsweise 40°C) ist oder nicht. Falls eine negative Antwort erhalten wird, geht die Routine zu Schritt 226 über, um die Glühkerze 6 ausgeschaltet zu halten. Falls der gegenwärtige Ausführungszyklus von Schritt 210 der zweite oder darauffolgende Zyklus ist, kann es sein, dass die Glühkerze 6 in dem eingeschalteten Zustand versetzt ist. In einem derartigen Fall wird die Glühkerze 6 in den ausgeschalteten Zustand gebracht. Insbesondere bestimmt, wenn die Temperatur des Kühlmittels der Maschine bereits hoch ist, die Maschinen-ECU 4, dass die Maschine jetzt läuft, und dass es keinen Bedarf zur Erwärmung der Maschine unter Verwendung der Glühkerze 6 gibt, und beendet die Steuerung der Wiederspeisung (erneuten Speisung) der Glühkerze 6.
Die Routine geht zu Schritt 211 über, in dem bestimmt wird, ob es einen Bedarf zur Speisung der Glühkerze 6 gibt oder nicht. Insbesondere wird bestimmt, ob der Zählerwert t kleiner als die Summe der Wiederspeisungszeitdauer tpr2 und der Temperaturhaltezeit ta, wie sie in Schritt 207 bestimmt worden ist, ist oder nicht. Falls eine positive Antwort erhalten wird, geht die Routine zu Schritt 213 über. Falls alternativ eine negative Antwort erhalten wird, geht die Routine zu Schritt 212 über, in dem bestimmt wird, ob die Maschine jetzt läuft oder nicht. Falls eine positive Antwort erhalten wird, was bedeutet, dass es keinen Bedarf zur Speisung der Glühkerze 6 gibt, geht die Routine zu Schritt 227 über, in dem die Steuerung der Wiederspeisung (erneuten Speisung) zu der Glühkerze 6 beendet wird. Falls alternativ dazu eine negative Antwort erhalten wird, geht die Routine zu Schritt 228 über, in dem in die vierte Steuerungsphase S4, wie sie nachstehend ausführlich beschrieben ist, eingetreten wird, um die Speisung der Glühkerze 6 zum Energiesparen der Batterie 3 unterbrochen wird.
In Schritt 213 wird bestimmt, ob der Zählerwert t kleiner als die Wiederspeisungsdauer tpr2 ist oder nicht, d.h., ob es einen Bedarf zum Erzielen einer anfänglichen erneuten Speisung (Wiederspeisung) der Glühkerze 6 gibt oder nicht. Falls eine negative Antwort erhalten wird, geht die Routine zu Schritt 215 über. Falls alternativ dazu eine positive Antwort erhalten wird, geht die Routine zu Schritt 214 über, in dem die Maschinen-ECU 4, wie es vorstehend beschrieben worden ist, eine effektive Spannung von beispielsweise 11 Volt an die Glühkerze 6 anlegt. In Schritt 215 setzt die Maschinen-ECU 4 das Anlegen einer effektiven Spannung von beispielsweise 7 Volt an die Glühkerze 6 fort, um die Solltemperatur T1 unverändert beizubehalten. Nach Schritt 214 oder 215 geht die Routine zu Schritt 217 über, in dem bestimmt wird, ob der Schlüsselschalter 1 sich in dem eingeschalteten Zustand befindet oder nicht. Falls eine positive Antwort erhalten wird, kehrt die Routine zurück zu Schritt 210. Falls alternativ dazu eine negative Antwort erhalten wird, geht die Routine zu Schritt 218 über, um die Temperatur der Glühkerze 6 zu überprüfen. Insbesondere wird bestimmt, ob der Zählerwert t kleiner als die Wiederspeisungsdauer tpr2 ist oder nicht. Falls eine negative Antwort erhalten wird, was bedeutet, dass die Glühkerze 6 bereits die Solltemperatur T erreicht hat, geht die Routine zurück zu Schritt 201. Falls alternativ dazu eine positive Antwort erhalten wird, was bedeutet, dass der Schlüsselschalter ausgeschaltet worden ist, bevor die Glühkerze 6 die Solltemperatur T erreicht, geht die Routine zu Schritt 229 voran, um die dritte Steuerungsphase S3 zu initiieren.
5(a) und 5(b) zeigen eine Schrittabfolge der dritten Steuerungsphase S3, in die in Schritt 124 gemäß 3 oder Schritt 129 gemäß 4(b) eingetreten wird, wenn der Schlüsselschalter 1 ausgeschaltet worden ist, bevor die Glühkerze 6 die Solltemperatur T1 erreicht. Wenn der Fahrer den Schlüsselschalter 1 erneut einschaltet, bevor die Temperatur der Glühkerze 6 vollständig abfällt, berechnet die Maschinen-ECU 4 die optimale Wiederspeisungsdauer, während der die Glühkerze 6 eingeschaltet zu halten ist oder erneut zu speisen ist, und speist die Glühkerze 6 für die berechnete Zeitdauer.
Insbesondere wird in Schritt 301 eine Zeit ts1 bestimmt, die eine Kühlzeit ist, die erforderlich ist, damit die Glühkerze 6 von der Temperatur beim Ausschalten des Schlüsselschalters 1 auf die obere Nichtüberhitzungsgrenze T2 abfällt. Insbesondere ist die Kühlzeit ts2 durch die nachstehende Gleichung gegeben. $t s 1 = t s 2 \times t o n / t p$
Dabei ist ts2 die Kühlzeit, wie sie in Schritt 201 gemäß 4(a) hergeleitet wird, ist ton eine Zeitdauer, während der sich der Schlüsselschalter 1 in dem eingeschalteten Zustand während der anfänglichen Speisungsdauer tp befindet, und ist tp die anfängliche Speisungsdauer, wie sie in Schritt 104 gemäß 3 hergeleitet wird.
Die Routine geht zu Schritt 302 über, in dem der Zählerwert t auf Null (0) zurückgesetzt wird und zum Zählen der Zeit gestartet wird. Die Routine geht zu Schritt 303 über, in dem die Glühkerzen-Ein/Aus-Schalteinheit 5 ausgeschaltet wird, um die Energieversorgung zu der Glühkerze 6 zu blockieren. Die Routine geht zu Schritt 304 über, in dem bestimmt wird, ob der Zählerwert t kleiner als die Kühlzeit ts1, wie sie in Schritt 301 hergeleitet wird, ist oder nicht. Insbesondere überwacht die Maschinen-ECU 4 eine Ausschaltzeitdauer, während der die Energieversorgung zu der Glühkerze 6 abgeschnitten ist. Falls eine positive Antwort erhalten wird, was bedeutet, dass der Zählerwert t kleiner als die Kühlzeit ts1 ist, geht die Routine zu Schritt 305 über. Falls alternativ dazu eine negative Antwort erhalten wird, was bedeutet, dass die Temperatur der Glühkerze 6 sich auf einen Pegel verringert hat, der die Wiederspeisungssteuerung nicht erfordert, geht die Routine zu Schritt 324 über, um die Wiederspeisungssteuerung der Glühkerze 6 zu beenden.
In Schritt 305 wird bestimmt, ob der Schlüsselschalter 1 eingeschaltet ist oder nicht. Falls eine negative Antwort erhalten wird, kehrt die Routine zurück zu Schritt 303. Falls alternativ dazu eine positive Antwort erhalten wird, schreitet die Routine zu Schritt 307 voran, in dem eine Wiederspeisungsdauer tpr1 entsprechend einer nachstehenden Gleichung berechnet wird. Zusätzlich wird die Temperaturhaltezeit ta, während der die Temperatur T1 gehalten wird, ebenfalls als Funktion der Temperatur des Kühlmittels der Maschine 2 unter Verwendung des Temperaturhaltezeitkennfeldes berechnet. $t p r 1 = t p \times t o f f / t s 1$
Dabei ist tp die anfängliche Speisungsdauer (Anfangsspeisungsdauer), wie sie in Schritt 104 hergeleitet wird, ist toff ein Zeitintervall vom Ausschalten zum Einschalten des Schlüsselschalters 1, d.h. der Zählerwert t, und ist ts1 die Kühlzeit, wie sie in Schritt 301 hergeleitet wird.
Die Routine geht zu Schritt 308 voran, in dem der Zählerwert t auf Null (0) zurückgesetzt wird.
Die Routine geht zu Schritt 309 voran, wie es in 5(b) veranschaulicht ist, in dem wie in Schritt 101 gemäß 3 bestimmt wird, ob die von der Batterie 3 erzeugte Spannung kleiner oder gleich beispielsweise 14,5 Volt ist oder nicht. Falls eine negative Antwort erhalten wird, was bedeutet, dass die Spannung der Batterie 3 größer als die zulässige obere Grenze ist und das Energieversorgungssystem eine Fehlfunktion aufweist, geht die Routine zu Schritt 325 voran, in dem die Energiezufuhr zu der Glühkerze 6 unterbunden wird, woraufhin diese Programm beendet wird. Falls alternativ dazu eine positive Antwort erhalten wird, geht die Routine zu Schritt 310 über, in dem bestimmt wird, ob die Temperatur des Kühlmittels der Maschine 2 niedriger als ein gegebener Pegel (beispielsweise 40°C) ist oder nicht. Falls eine negative Antwort erhalten wird, geht die Routine zu Schritt 326 über, um die Glühkerze 6 ausgeschaltet zu halten. Falls der gegenwärtige Ausführungszyklus von Schritt 310 der zweite oder der darauffolgende Zyklus ist, kann es sein, dass die Glühkerze 6 in dem eingeschalteten Zustand versetzt ist. In einem derartigen Fall wird die Glühkerze 6 in den ausgeschalteten Zustand versetzt. Insbesondere bestimmt, wenn die Temperatur des Kühlmittels der Maschine bereits hoch ist, die Maschinen-ECU 4, dass die Maschine jetzt läuft und dass es keinen Bedarf zur Erwärmung der Maschine unter Verwendung der Glühkerze 6 gibt, und beendet die Steuerung der erneuten Speisung der Glühkerze 6.
Die Routine geht zu Schritt 311 über, in dem bestimmt wird, ob es einen Bedarf zur Speisung der Glühkerze 6 gibt oder nicht. Insbesondere wird bestimmt, ob der Zählerwert t kleiner als die Summe der Wiederspeisungsdauer tpr1 und der Temperaturhaltezeit ta, wie sie in Schritt 307 bestimmt werden, ist oder nicht.
Falls eine positive Antwort erhalten wird, geht die Routine zu Schritt 313 über. Falls alternativ dazu eine negative Antwort erhalten wird, geht die Routine zu Schritt 312 über, in dem bestimmt wird, ob die Maschine jetzt läuft oder nicht. Falls eine positive Antwort erhalten wird, was bedeutet, dass es keinen Bedarf zur Speisung der Glühkerze 6 gibt, geht die Routine zu Schritt 327 über, in dem die Steuerung der erneuten Speisung der Glühkerze 6 beendet wird. Falls alternativ dazu eine negative Antwort erhalten wird, geht die Routine zu Schritt 328 über, in dem in die vierte Steuerungsphase S4, die nachstehend ausführlich beschrieben ist, eingetreten wird, um die Speisung der Glühkerze 6 zum Energiesparen der Batterie 3 zu unterbrechen.
In Schritt 313 wird bestimmt, ob der Zählerwert t kleiner als die Wiederspeisungsdauer tpr2 ist oder nicht, d.h., ob es einen Bedarf zum Ausführen einer anfänglichen Speisung der Glühkerze 6 gibt oder nicht. Falls eine negative Antwort erhalten wird, geht die Routine zu Schritt 315 über. Falls alternativ dazu eine positive Antwort erhalten wird, geht die Routine zu Schritt 314 über, in dem die Maschinen-ECU 4 wie vorstehend beschrieben eine effektive Spannung von beispielsweise 11 Volt an die Glühkerze 6 anlegt. In Schritt 315 setzt die Maschinen-ECU 4 das Anlegen einer effektiven Spannung von beispielsweise 7 Volt an die Glühkerze 6 bei, um die Solltemperatur T1 unverändert beizubehalten. Nach Schritt 314 oder 315 geht die Routine zu Schritt 317 über, in dem bestimmt wird, ob der Schlüsselschalter 1 sich in dem eingeschalteten Zustand befindet oder nicht. Falls eine positive Antwort erhalten wird, kehrt die Routine zurück zu Schritt 310. Falls alternativ dazu eine negative Antwort erhalten wird, geht die Routine zu Schritt 318 über, um die Temperatur der Glühkerze 6 zu überprüfen. Insbesondere wird bestimmt, ob der Zählerwert t kleiner als die Wiederspeisungsdauer tpr2 ist oder nicht. Falls eine negative Antwort erhalten wird, was bedeutet, dass die Glühkerze 6 die Solltemperatur T bereits erreicht hat, kehrt die Routine zurück zu Schritt 301. Falls alternativ dazu eine positive Antwort erhalten wird, was bedeutet, dass der Schlüsselschalter 1 ausgeschaltet worden ist, bevor die Glühkerze 6 die Solltemperatur T erreicht hat, geht die Routine zu Schritt 329 über, um die zweite Steuerungsphase S2 zu initiieren.
6 zeigt eine Schrittabfolge der vierten Steuerungsphase S4, in die in Schritt 123 gemäß 3, Schritt 228 gemäß 4(b) oder Schritt 328 gemäß 5(b) einzutreten ist, wenn der Schlüsselschalter 1 nach Verstreichen der Temperaturhaltezeit ta, während der die Solltemperatur T1 zu halten ist, eingeschaltet gehalten wird, um die Energie der Batterie 3 zu sparen.
Zunächst wird in Schritt 401 die Zeit ts1, die erforderlich ist, bis die kurze Wiederspeisungssteuerung unnötig ist, wie in Schritt 201 gemäß 4(a) aus dem Speicher der Maschinen-ECU 4 ausgelesen. Die Routine geht zu Schritt 402 über, in dem der Zählerwert t auf Null (0) zurückgesetzt wird und zum Zählen der Zeit gestartet wird. Die Routine geht zu Schritt 403 über, in dem die Glühkerzen-Ein/Aus-Schalteinheit 5 ausgeschaltet wird, um die elektrische Verbindung mit der Glühkerze 6 zu blockieren. Die Routine geht zu Schritt 404 über, in dem bestimmt wird, ob der Zählerwert t kleiner als die Kühlzeit ts2, wie sie in Schritt 401 hergeleitet wird, ist oder nicht. Insbesondere überwacht die Maschinen-ECU 4 eine Ausschaltzeitdauer (Aus-Zeitdauer), während der die Energieversorgung für die Glühkerze 6 unterbrochen ist. Falls eine positive Antwort erhalten wird, was bedeutet, dass der Zählerwert t kleiner als die Kühlzeit ts2 ist, geht die Routine zu Schritt 405 über. Falls alternativ dazu eine negative Antwort erhalten wird, was bedeutet, dass sich die Temperatur der Glühkerze 6 auf einen Pegel verringert hat, der die Wiederspeisungssteuerung nicht erfordert, geht die Routine zu Schritt 424 über, um die Wiederspeisungssteuerung der Glühkerze 6 zu beenden.
In Schritt 405 wird bestimmt, ob der Schlüsselschalter 1 eingeschaltet ist oder nicht. Falls eine negative Antwort erhalten wird, kehrt die Routine zurück zu Schritt 203 in der zweiten Steuerungsphase S2. Falls alternativ dazu eine positive Antwort erhalten wird, kehrt die Routine zurück zu Schritt 403.
Wie aus der vorhergehenden Beschreibung hervorgeht, ist die Glühkerzensteuerungseinrichtung derart ausgelegt, dass, wenn der Schlüsselschalter 1 ausgeschaltet wird und dann erneut nach Verstreichen der anfänglichen Speisungsdauer tp eingeschaltet wird, die optimale Wiederspeisungsdauer tpr2 als Funktion eines Zeitintervalls zwischen dem Ausschalten und dem Einschalten des Schlüsselschalters 1 hergeleitet werden kann, oder dass, wenn der Schlüsselschalter 1 ausgeschaltet wird und dann erneut vor Verstreichen der anfänglichen Speisungsdauer tp eingeschaltet wird, die optimale Wiederspeisungsdauer tpr1 als Funktion der Zeitdauer hergeleitet werden kann, während der der Schlüsselschalter 1 sich im eingeschalteten Zustand während der anfänglichen Speisungsdauer tp befindet, um das Überhitzen der Glühkerze 6 zu vermeiden.
7(a) bis 8(b) zeigen Beispiele für die vorstehend beschriebenen Vorgänge der Maschinen-ECU 4 zur Steuerung der Speisung der Glühkerze 6.
In dem Beispiel gemäß 7(a) führt, wenn der Schlüsselschalter 1 zu dem Zeitpunkt t0 eingeschaltet wird, die Maschinen-ECU 4 die Energie der Glühkerze 6 bis zu dem Zeitpunkt T1 zu, um diese schnell auf die Solltemperatur T1 zu erwärmen. Nach dem Zeitpunkt t1 hält die Maschinen-ECU 4 die Glühkerze 6 bis zu dem Zeitpunkt tz gespeist, um die Solltemperatur T1 unverändert zu halten.
In dem Beispiel gemäß 7(b) führt, wenn der Schlüsselschalter 1 zu dem Zeitpunkt t0 eingeschaltet wird, die Maschinen-ECU 4 Energie der Glühkerze 6 bis zu dem Zeitpunkt t1 (d.h., während der Anfangsspeisungsdauer tp) zu, um diese schnell auf die Solltemperatur T1 zu erwärmen. Nach dem Zeitpunkt t1 hält die Maschinen-ECU 4 die Glühkerze 6 gespeist, um die Solltemperatur T1 unverändert zu halten. Wenn der Schlüsselschalter 1 zu dem Zeitpunkt t2 ausgeschaltet wird, schaltet die ECU 4 die Glühkerze 6 ab, so dass sich die Temperatur der Glühkerze 6 verringert. Wenn die Temperatur der Glühkerze 6 die obere Nichterhitzungsgrenze T2 erreicht, d.h., die Temperatur der Glühkerze 6 (beispielsweise 550°C), von der die Erwärmung der Glühkerze 6 während der anfänglichen Speisungsdauer tp ohne eine Überhitzen zugelassen ist, und der Schlüsselschalter T1 zu dem Zeitpunkt t3 eingeschaltet wird, führt die Maschinen-ECU 4 Energie der Glühkerze 6 bis zu dem Zeitpunkt t4 (d.h. der anfänglichen Speisungsdauer tp) zu, um diese schnell auf die Solltemperatur T1 erneut zu erwärmen. Nach dem Zeitpunkt t4 hält die Maschinen-ECU 4 bis zu dem Zeitpunkt tz gespeist, um die Solltemperatur T1 unverändert beizubehalten. Falls eine Zeitdauer, die zum Kühlen der Glühkerze 6 von der Solltemperatur T1 bis zu der oberen Nichtüberhitzungsgrenze T2 erforderlich ist, wie vorstehend beschrieben, als Kühlzeit ts2 definiert ist, ist das Zeitintervall toff zwischen dem Ausschalten (d.h. dem Zeitpunkt t2) und dem Einschalten (d.h. dem Zeitpunkt t3) des Schlüsselschalters 1 größer als die Kühlzeit ts2. Insbesondere hat sich zu dem Zeitpunkt t3 die Temperatur der Glühkerze 6 ausreichend auf einen Pegel verringert, der eine Speisung der Glühkerze 6 während der Zeitdauer tp, die identisch zu anfänglichen Speisungsdauer tp ist, ohne Überhitzung ermöglicht.
In dem Beispiel gemäß 8(a) führt, wenn der Schlüsselschalter 1 zu dem Zeitpunkt t0 eingeschaltet wird, die Maschinen-ECU 4 Energie der Glühkerze 6 bis zu dem Zeitpunkt t1 (d.h. während der anfänglichen Speisungsdauer tp) zu, um diese schnell auf die Solltemperatur T1 zu erwärmen. Nach dem Zeitpunkt T1 hält die Maschinen-ECU die Glühkerze 6 gespeist, um die Solltemperatur T1 unverändert zu halten. Wenn der Schlüsselschalter 1 nach dem Zeitpunkt t2 ausgeschaltet wird, schaltet die Maschinen-ECU 4 die Glühkerze 6 aus, so dass sich die Temperatur der Glühkerze 6 verringert. Wenn zu dem Zeitpunkt t3 der Schlüsselschalter 1 erneut eingeschaltet wird, bevor die Temperatur der Glühkerze 6 die obere Nichtüberhitzungsgrenze T2 erreicht, führt die Maschinen-ECU 4 Energie der Glühkerze 6 bis zu dem Zeitpunkt t4 (d.h. während der Wiederspeisungsdauer tpr2) zu, um diese schnell auf die Solltemperatur T1 zu erhitzen. Nach dem Zeitpunkt t4 hält die Maschinen-ECU 4 die Glühkerze 6 bis zu dem Zeitpunkt tz gespeist, um die Solltemperatur T1 unverändert zu halten. In diesem Beispiel ist das Zeitintervall toff zwischen dem Ausschalten (d.h. dem Zeitpunkt t2) und dem Einschalten (d.h. dem Zeitpunkt t3) des Schlüsselschalters 1 kürzer als die Kühlzeit ts2. Insbesondere hat zu dem Zeitpunkt t3 die Temperatur der Glühkerze 6 noch nicht den Pegel erreicht, der eine Speisung der Glühkerze 6 während der anfänglichen Speisungsdauer tp ohne Überhitzung zulässt. Daher berechnet die Maschinen-ECU 4, wie es vorstehend beschrieben worden ist, die Wiederspeisungsdauer tpr2 als eine Funktion der Ausschaltdauer toff, um das Überhitzen der Glühkerze 6 zu vermeiden. In dem Beispiel gemäß 8(b) führt, wenn der Schlüsselschalter 1 zu dem Zeitpunkt t0 eingeschaltet wird, die Maschinen-ECU 4 Energie der Glühkerze 6 zu, um diese schnell zu erwärmen. Wenn der Schlüsselschalter 1 zu dem Zeitpunkt t1 ausgeschaltet wird, schaltet die Maschinen-ECU 4 die Glühkerze 6 aus, so dass die Temperatur der Glühkerze 6 sich verringert, ohne dass die Solltemperatur T1 erreicht wird. Wenn der Schlüsselschalter 1 zu dem Zeitpunkt t2 erneut eingeschaltet wird, führt die Maschinen-ECU 4 Energie der Glühkerze 6 bis zu dem Zeitpunkt t3 (d.h. während der Wiederspeisungsdauer tpr1) zu, um diese schnell auf die Solltemperatur T1 zu erwärmen. Nach dem Zeitpunkt t3 hält die Maschinen-ECU 4 die Glühkerze 6 bis zu dem Zeitpunkt t2 gespeist, um die Solltemperatur T1 unverändert beizubehalten. Falls eine Zeitdauer, die erforderlich ist, damit die Glühkerze 6 von der Temperatur beim Ausschalten des Schlüsselschalters 1 (d.h. des Zeitpunkts T1) zu der oberen Nichtüberhitzungsgrenze T2 abfällt, wie vorstehend beschrieben als die Kühlzeit ts1 definiert, ist die Ausschaltdauer toff kürzer als die Kühlzeit ts1. Insbesondere hat sich zu dem Zeitpunkt t2 die Temperatur der Glühkerze 6 noch nicht auf den Pegel verringert, der eine Speisung während der anfänglichen Speisungsdauer tp ohne Überhitzung zulässt. Daher berechnet die Maschinen-ECU 4, wie es vorstehend beschrieben worden ist, die Wiederspeisungsdauer tpr1 als Funktion der Einschaltdauer ton, die eine Zeitdauer (d.h. t0 bis t1) ist, während der der Schlüsselschalter 1 im eingeschalteten Zustand ist, um die Überhitzung der Glühkerze 6 zu vermeiden.
9(a) zeigt einen Graphen einer experimentell erhaltenen Beziehung zwischen einer Einschaltdauer (Sekunden bzw. s) der Glühkerze 6 und der Temperatur (°C) der Glühkerze 6 im Hinblick auf die Temperatur des Kühlmittels der Brennkraftmaschine 2. Die Linie A stellt den Fall dar, in dem die Temperatur des Kühlmittels der Maschine 2 konstant bei -25°C liegt. Die Linie B stellt den Fall dar, in dem die Temperatur des Kühlmittels der Maschine 2 konstant bei 25°C liegt. Der Graph zeigt, dass, je höher die Temperatur des Kühlmittels der Maschine 2 ist, umso länger die Einschaltdauer der Glühkerze 6 sein wird, da der Widerstandswert der Glühkerze 6 gegenüber dem Stromfluss mit Ansteigen der Temperatur der Maschine 2 ansteigt.
9(b) zeigt einen Graphen, in dem die Einschaltdauer der Glühkerze aufgetragen ist, wie sie in 9(a) gezeigt ist, die als Funktion der Temperatur des Kühlmittels der Maschine 2 sich ändert. Der Graph ist in der ECU 4 als anfängliches Speisungskennfeld (Anfangsspeisungskennfeld) wie vorstehend beschrieben zur Verwendung bei der Bestimmung der anfänglichen Speisungsdauer tp gespeichert, während der die Glühkerze 6 zu speisen ist, bis die Solltemperatur T1 (900°C) erreicht ist.
10 zeigt einen Graphen, der eine experimentell erhaltene Beziehung zwischen einem Abfall in der Temperatur (°C) der Glühkerze 6 und der Zeit (Sekunden) wiedergibt, die für einen derartigen Temperaturabfall erforderlich ist. Die Linie A stellt den Fall dar, in dem die Temperatur des Kühlmittels der Maschine 2 25°C beträgt, was bedeutet, dass die Maschine kalt ist. Die Linie B stellt den Fall dar, in dem die Temperatur des Kühlmittels der Maschine 2 80°C beträgt, was bedeutet, dass die Maschine aufgewärmt wird. Der Graph zeigt, dass die Glühkerze 6 sich von der Solltemperatur T1 (900°C) mit im Wesentlichen derselben Rate ungeachtet der Temperatur des Kühlmittels der Maschine 2 verringert. Eine Zeitdauer, die erforderlich ist, dass die Glühkerze 6 sich von der Solltemperatur T1 (900°C) auf die obere Nichtüberhitzungsgrenze T2 (550°C) abkühlt, ist, wie vorstehend beschrieben, als die Kühlzeit ts2 in der Maschinen-ECU 4 gespeichert.
Obwohl die vorliegende Erfindung im Hinblick auf die bevorzugten Ausführungsbeispiele zur Erleichterung eines besseren Verständnisses davon beschrieben worden ist, sei bemerkt, dass die Erfindung in verschiedenerlei Weise ohne Abweichen von der Prinzip der Erfindung umgesetzt werden kann. Daher soll die Erfindung derart verstanden werden, dass diese alle möglichen Ausführungsbeispiele und Modifikationen an den gezeigten Ausführungsbeispielen enthält, die ohne Abweichen von dem Prinzip der Erfindung verwirklicht werden können, wie sie in den beigefügten Patentansprüchen dargelegt ist. Beispielsweise kann die Glühkerzensteuerungseinrichtung derart aufgebaut sein, dass sie die Speisung einer Vielzahl von Glühkerzen steuert, und kann ebenfalls durch einen typischen Mikrocomputer anstelle durch die Maschinen-ECU 4 implementiert werden. Anstelle der Temperatur des Kühlmittels der Brennkraftmaschine 4, die bei der Bestimmung der anfänglichen Speisungsdauer tp usw. verwendet wird, kann die Temperatur von Kraftstoff, Ansaugluft oder Abgasluft angewandt werden. Die Nennspannung der Batterie 3 ist nicht auf 12 Volt begrenzt, sondern kann beispielsweise 24 Volt betragen.
Ein Glühkerzenspeisungssteuerungsgerät wird angegeben, das eine Energieversorgung, die zur Zufuhr elektrischer Energie zu einer Glühkerze arbeitet, die in einer Brennkraftmaschine angebracht ist, einen Ein/Aus-Schalter, der zur Erzeugung eines Steuerungsauslösesignals bei Einschalten arbeitet, und eine Steuerungseinrichtung mit einem Mikrocomputer aufweist. Der Mikrocomputer spricht auf das Steuerungsauslösesignal zur Steuerung der Zufuhr der elektrischen Energie aus der Energieversorgung zur Speisung der Glühkerze an. Der Mikrocomputer arbeitet zur Überwachung eines Aus-Ein-Intervalls vom Ausschalten zum Einschalten des Ein/Aus-Schalters und zur Steuerung einer Größe der Speisung der Glühkerze als Funktion des Aus-Ein-Intervalls, wodurch eine Überhitzung der Glühkerze vermieden wird.

Claims

Glühkerzenspeisungssteuerungsgerät mit einer Energieversorgung (3), die zur Zufuhr elektrischer Energie zu einer Glühkerze (6) arbeitet, die in einer Brennkraftmaschine angebracht ist, einem Ein/Aus-Schalter (1), der zur Erzeugung eines Steuerungsauslösesignals bei Einschalten arbeitet, und einer Steuerungseinrichtung (4) mit einem Mikrocomputer, wobei die Steuerungseinrichtung (4) auf das Steuerungsauslösesignal anspricht, um die Zufuhr der elektrischen Energie aus der Energieversorgung (3) zur Speisung der Glühkerze (6) zu steuern, wobei der Mikrocomputer zur Überwachung eines Aus-Ein-Intervalls vom Ausschalten bis zum Einschalten des Ein/Aus-Schalters (1) sowie zur Steuerung einer Größe einer Speisung der Glühkerze (6) als Funktion des Aus-Ein-Intervalls arbeitet, wobei der Mikrocomputer einen Temperaturparameter überwacht, der eine Temperatur der Brennkraftmaschine angibt, und die Größe der Speisung der Glühkerze (6) als Funktion des Temperaturparameters steuert, der Mikrocomputer darin ein erstes Kennfeld speichert, das eine anfängliche Speisungsdauer wiedergibt, während der die Glühkerze (6) zu speisen ist, bis eine Solltemperatur erreicht ist, die als Funktion der Temperatur der Brennkraftmaschine definiert ist, wobei der Mikrocomputer die anfängliche Speisungsdauer durch Nachschlagen unter Verwendung des ersten Kennfeldes auf der Grundlage des Temperaturparameters bestimmt und die Glühkerze (6) während der anfänglichen Speisungsdauer speist, und, falls eine Temperatur der Glühkerze (6), von der eine Speisung der Glühkerze (6) während der anfänglichen Speisungsdauer ohne Überhitzen zulässig ist, als eine Nichtüberhitzungstemperatur definiert ist, der Mikrocomputer eine Kühlzeit darin speichert, die eine Zeit ist, die erforderlich ist, damit sich die Glühkerze (6) von der Solltemperatur auf die Nichtüberhitzungstemperatur abkühlt, und wobei, wenn der Ein/Aus-Schalter (1) ausgeschaltet wird, nachdem die Glühkerze (6) die Solltemperatur erreicht, der Mikrocomputer während der Kühlzeit in einer Zurücksetzbetriebsart ist, es sei denn, dass der Ein/Aus-Schalter (1) eingeschaltet wird.
Glühkerzenspeisungssteuerungsgerät nach Anspruch 1, wobei der Mikrocomputer eine Einschaltdauer überwacht, während der der Ein/AusSchalter (1) sich in einem eingeschalteten Zustand befindet, und die Größe der Speisung der Glühkerze (6) als Funktion der Einschaltdauer berechnet.
Glühkerzenspeisungssteuerungsgerät nach Anspruch 1, wobei der Mikrocomputer darin ein zweites Kennfeld speichert, das eine Temperaturhaltezeit wiedergibt, während der die Solltemperatur nach Verstreichen der anfänglichen Speisungsdauer konstant zu halten ist, die als Funktion der Temperatur der Brennkraftmaschine definiert ist, wobei der Mikrocomputer die Temperaturhaltezeit durch Nachschlagen unter Verwendung des zweiten Kennfeldes auf der Grundlage des Temperaturparameters bestimmt, und die Glühkerze (6) während der Temperaturhaltezeit nach Verstreichen der anfänglichen Speisungsdauer speist.
Glühkerzenspeisungssteuerungsgerät nach Anspruch 1, wobei, wenn der Ein/Aus-Schalter (1) ausgeschaltet und dann eingeschaltet wird, nachdem die Glühkerze (6) die Solltemperatur erreicht hat, der Mikrocomputer eine Wiederspeisungsdauer tpr2, während der die Glühkerze (6) zu speisen ist, gemäß der nachstehenden Gleichung berechnet: $t p r 2 = t p \times t o f f / t s 2$
wobei tp die anfängliche Speisungsdauer ist, toff das Aus-Ein-Intervall ist, und ts2 die Kühlzeit ist, und wobei der Mikrocomputer die Glühkerze (6) während der Wiederspeisungsdauer speist.
Glühkerzenspeisungssteuerungsgerät nach Anspruch 1, wobei, wenn der Ein/Aus-Schalter (1) ausgeschaltet wird, bevor die Glühkerze (6) die Solltemperatur erreicht, der Mikrocomputer eine zweite Kühlzeit ts1 gemäß der nachstehenden Gleichung berechnet: $t s 1 = t s 2 \times t o n / t p$
wobei ts2 die Kühlzeit ist, die erforderlich ist, damit die Glühkerze (6) sich von der Solltemperatur auf die Nichtüberhitzungstemperatur abkühlt, ton eine Zeitdauer ist, während der sich der Ein/Aus-Schalter (1) in dem eingeschalteten Zustand während der anfänglichen Speisungsdauer befindet, und tp die anfängliche Speisungsdauer ist, und wobei der Mikrocomputer in der zurückgesetzten Betriebsart während der zweiten Kühlzeit ts1 ist, es sei denn, dass der Ein/Aus-Schalter (1) eingeschaltet wird.
Glühkerzenspeisungssteuerungsgerät nach Anspruch 5, wobei, wenn der Ein/Aus-Schalter (1) ausgeschaltet wird, und dann eingeschaltet wird, bevor die Glühkerze (6) die Solltemperatur erreicht, der Mikrocomputer eine Wiederspeisungsdauer tpr1, während der die Glühkerze (6) zu speisen ist, gemäß der nachstehenden Gleichung berechnet: $t p r 1 = t p \times t o f f / t s 1$
wobei tp die anfängliche Speisungsdauer ist, toff ein Zeitintervall vom Ausschalten bis zum Einschalten des Ein/Aus-Schalters (1) ist, und ts1 die zweite Kühlzeit ist, und wobei der Mikrocomputer die Glühkerze (6) für die Wiederspeisungsdauer tpr1 speist.
Glühkerzenspeisungssteuerungsverfahren zur Steuerung der Speisung einer Glühkerze (6), die in einer Brennkraftmaschine angebracht ist, mit einem ersten Schritt des Abtastens eines Parameters, der eine Temperatur der Maschine angibt, bei Einschalten eines Ein/Aus-Schalters (1), der zur Erzeugung eines Steuerungsauslösesignals beim Einschalten ausgelegt ist, Ermitteln einer anfänglichen Speisungsdauer, während der die Glühkerze (6) zu speisen ist, bis eine Solltemperatur erreicht ist, durch Nachschlagen unter Verwendung eines ersten Kennfeldes, das die anfängliche Speisungsdauer darstellt, die als Funktion der Temperatur der Maschine definiert ist, Speisen der Glühkerze (6) während der anfänglichen Speisungsdauer, und Halten der Glühkerze (6) auf die Solltemperatur für eine gegebene Temperaturhaltezeit nach Verstreichen der anfänglichen Speisungsdauer, einem zweiten Schritt der Ermittlung einer Kühlzeit ts2, die erforderlich ist, damit sich die Glühkerze (6) von der Solltemperatur auf eine Nichtüberhitzungstemperatur abkühlt, von der eine Speisung der Glühkerze (6) während der anfänglichen Speisungsdauer ohne Überhitzung zugelassen ist, Blockieren der Zufuhr der Energie zu der Glühkerze (6), wenn der Ein/AusSchalter (1) nach Verstreichen der anfänglichen Speisungsdauer während des ersten Schritts ausgeschaltet wird, und Eintreten in eine Pausenbetriebsart, um die Glühkerze (6) in einen ausgeschalteten Zustand bis zum Verstreichen der Kühlzeit ts2 zu versetzen, es sei denn, dass der Ein/AusSchalter (1) eingeschaltet wird, und einem dritten Schritt Berechnen einer Wiederspeisungsdauer tpr2, während der die Glühkerze (6) zu speisen ist, als Funktion eines Aus-Ein-Intervalls vom Ausschalten zum Einschalten des Ein/Aus-Schalters (1), wenn der Ein/Aus-Schalter (1) erneut während des zweiten Schritts eingeschaltet wird, Speisen der Glühkerze (6) während der Wiederspeisungsdauer tpr2, und Konstanthalten der Temperatur der Glühkerze (6) während der Temperaturhaltezeit nach Verstreichen der Wiederspeisungsdauer tpr2.
Glühkerzenspeisungssteuerungsverfahren nach Anspruch 7, wobei die Wiederspeisungsdauer tpr2 durch die nachstehende Gleichung gegeben ist: $t p r 2 = t p \times t o f f / t s 2$
wobei tp die anfängliche Speisungsdauer ist, toff das Aus-Ein-Intervall ist, und ts2 die Kühlzeit ist.
Glühkerzenspeisungssteuerungsverfahren nach Anspruch 7, weiterhin mit einem vierten Schritt Abtasten des Parameters, der die Temperatur der Maschine angibt, wenn der Ein/Aus-Schalter (1) während des ersten Schritts vor Verstreichen der anfänglichen Speisungsdauer ausgeschaltet wird, Berechnen einer zweiten Kühlzeit ts1, die erforderlich ist, damit die Glühkerze (6) sich nicht auf die Überhitzungstemperatur abkühlt, und Eintreten in eine Pausenbetriebsart, es sei denn, dass der Ein/Aus-Schalter (1) ausgeschaltet wird, und einem fünften Schritt Berechnen einer Wiederspeisungsdauer tpr1, während der die Glühkerze (6) zu speisen ist, als eine Funktion einer Einschaltdauer, während der Ein/Aus-Schalter (1) sich in einem eingeschalteten Zustand während der anfänglichen Speisungsdauer befindet, wenn der Ein/Aus-Schalter erneut während des vierten Schritts eingeschaltet wird, Speisen der Glühkerze (6) während der Wiederspeisungsdauer tpr1 und Halten der Temperatur der Glühkerze (6) während der Temperaturhaltezeit nach Verstreichen der Wiederspeisungsdauer tpr1.
Glühkerzenspeisungssteuerungsverfahren nach Anspruch 9, wobei die zweite Kühlzeit ts1 durch die nachstehende Gleichung gegeben ist: $t s 1 = t s 2 \times t o n / t p$
wobei ts2 die Kühlzeit ist, die erforderlich ist, damit die Glühkerze (6) von der Solltemperatur sich auf die Nichtüberhitzungstemperatur abkühlt, ton die Einschaltdauer ist, während der der Ein/Aus-Schalter (1) sich im eingeschalteten Zustand während der anfänglichen Speisungsdauer befindet, und tp die anfängliche Speisungsdauer ist.
Glühkerzenspeisungssteuerungsverfahren nach Anspruch 10, wobei die Wiederspeisungsdauer tpr1 durch die nachstehende Gleichung gegeben ist: $t p r 1 = t p \times t o f f / t s 1$
wobei tp die anfängliche Speisungsdauer ist, toff ein Zeitintervall vom Ausschalten bis zum Einschalten des Ein/Aus-Schalters (1) ist, und ts1 die zweite Kühlzeit ist. 12. Glühkerzenspeisungssteuerungsverfahren nach Anspruch 7, weiterhin mit einem vierten Schritt Ermitteln der Kühlzeit ts2, die erforderlich ist, damit die Glühkerze (6) sich von der Solltemperatur auf die Nichtüberhitzungstemperatur abkühlt, und, wenn der Ein/Aus-Schalter (1) nach Verstreichen der Temperaturhaltezeit eingeschaltet gehalten wird, Abschalten der Glühkerze (6), bis die Kühlzeit ts2 verstreicht, es sei denn, dass der Ein/Aus-Schalter (1) ausgeschaltet wird, einem fünften Schritt Eintreten in die Pausenbetriebsart während der Kühlzeit ts2 nach dem vierten Schritt, es sei denn, der Ein/Aus-Schalter (1) wird erneut eingeschaltet, wenn der Ein/Aus-Schalter (1) während des vierten Schritts ausgeschaltet wird, und einem sechsten Schritt Berechnen der Wiederspeisungsdauer tpr2, während der die Glühkerze (6) zu speisen ist, als Funktion des Aus-Ein-Intervalls vom Ausschalten bis zum Einschalten des Ein/Aus-Schalters (1), wenn der Ein/Aus-Schalter (1) erneut während des fünften Schritts eingeschaltet wird, und Speisen der Glühkerze (6) während der Wiederspeisungsdauer tpr2.