DE102010001662B4

DE102010001662B4 - Method and device for operating a glow plug in an internal combustion engine of a motor vehicle

Info

Publication number: DE102010001662B4
Application number: DE201010001662
Authority: DE
Inventors: Rainer Moritz
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2010-02-08
Filing date: 2010-02-08
Publication date: 2011-09-01
Anticipated expiration: 2030-02-09
Also published as: DE102010001662A1; WO2011095529A2; WO2011095529A3

Abstract

Verfahren zum Betreiben einer Glühkerze in einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeuges, bei welchem mittels einer, an einer Heizwendel der Glühkerze (2a, 2n) anliegenden, sich vorzugsweise dynamisch ändernden Ansteuerspannung die Heizwendel aufgeheizt und/oder auf einer vorgegebenen Temperatur gehalten wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansteuerspannung in Abhängigkeit eines geschätzten, temperaturabhängigen Widerstandes verändert wird, dass zur Bestimmung des Widerstands die Innentemperatur der Heizwendel geschätzt wird und dass die Schätzung der Innentemperatur der Heizwendel in Abhängigkeit eines Massenversatzes zwischen einem an der Brennkraftmaschine anliegenden Massepotential (3) und einer an dem Glühzeitsteuergerät (4) anliegenden Masse (8) erfolgt.Method for operating a glow plug in an internal combustion engine of a motor vehicle, in which the heating coil is heated up and / or kept at a predetermined temperature by means of a preferably dynamically changing control voltage applied to a heating coil of the glow plug (2a, 2n), characterized in that the control voltage is changed as a function of an estimated, temperature-dependent resistance, that the internal temperature of the heating coil is estimated to determine the resistance and that the estimation of the internal temperature of the heating coil is dependent on a mass offset between a ground potential (3) applied to the internal combustion engine and that of the glow time control device (4) adjacent mass (8) takes place.

Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Glühkerze in einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeuges, bei welchem mittels einer, an einer Heizwendel der Glühkerze anliegenden, sich vorzugsweise dynamisch ändernden Ansteuerspannung die Heizwendel aufgeheizt und/oder auf einer vorgegebenen Temperatur gehalten wird sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.The invention relates to a method for operating a glow plug in an internal combustion engine of a motor vehicle, wherein by means of one, applied to a heating coil of the glow plug, preferably dynamically changing drive voltage, the heating coil is heated and / or maintained at a predetermined temperature and a device for carrying out the process.

Glühkerzen, welche in Verbrennungsmotoren zur Zündung eines Kraftstoff-Luft-Gemisches eingesetzt werden, werden im kalten Zustand vorgeglüht, bevor ihre Temperatur so hoch ist, dass es für die Zündung des Kraftstoff-Luft-Gemisches ausreicht. Die Glühkerze weist dazu eine Heizwendel auf, welche die kalte Glühkerze in einer kurzen Zeitspanne von 1 bis 2 Sekunden mit einer überhöhten Heizspannung beaufschlagt, so dass die Glühkerze zu diesem Zeitpunkt überbeansprucht wird. Nach Abschluss dieser sogenannten Push-Phase hat die Spitze der Glühkerze eine Temperatur von über 1000°C erreicht, während der restliche Teil der Glühkerze noch eine Temperatur aufweist, die weit unterhalb dieser Temperatur von 1000°C liegt. Die Glühkerze weist dabei einen Glühdraht auf, wobei die mit dem Kraftstoff in Verbindung stehenden Spitze die Heizwendel bildet, deren Widerstand relativ temperaturunabhängig ist. Der verbleibende Teil des Glühdrahtes umfasst eine Regelwendel, deren Widerstand temperaturabhängig ist. Eine solche Glühkerze ist konstruktiv aufwendig und sehr kostenintensiv.Glow plugs, which are used in internal combustion engines to ignite a fuel-air mixture are preheated in the cold state before their temperature is so high that it is sufficient for the ignition of the fuel-air mixture. The glow plug has for this purpose a heating coil, which acts on the cold glow plug in a short period of 1 to 2 seconds with an excessive heating voltage, so that the glow plug is overstressed at this time. After completion of this so-called push phase, the tip of the glow plug has reached a temperature of about 1000 ° C, while the remaining part of the glow plug still has a temperature which is well below this temperature of 1000 ° C. The glow plug in this case has a filament, wherein the fuel-related tip forming the heating coil whose resistance is relatively independent of temperature. The remaining part of the filament comprises a control coil whose resistance is temperature dependent. Such a glow plug is structurally complex and very expensive.

Eine normale Regelung oder Steuerung der Temperatur der Glühkerze erfolgt dabei durch eine Messung des Widerstandes der Regelwendel des Glühdrahtes in der Glühkerze. Da die Bestimmung der Temperatur der mit dem Kraftstoff in Kontakt kommenden Heizwendel aber indirekt über die Regelwendel erfolgt, kann es leicht zu einer Überhitzung der Heizwendel kommen.A normal regulation or control of the temperature of the glow plug is carried out by measuring the resistance of the control coil of the filament in the glow plug. Since the determination of the temperature of the coming into contact with the fuel heating coil but indirectly via the control coil, it can easily lead to overheating of the heating coil.

Aus der EP 1 719 909 B1 ist bereits ein Verfahren zur Steuerung einer Temperatur einer Glühstiftkerze bekannt. Aus der GB 2464128 A ist bereits eine beschleunigte Aufheizung einer Glühkerze durch eine erhöhe Spannung bekannt.From the EP 1 719 909 B1 For example, a method for controlling a temperature of a glow plug is already known. From the GB 2464128 A is already an accelerated heating of a glow plug by an increase voltage known.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Betreiben einer Glühkerze in einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeuges anzugeben, bei welchen die Glühkerze konstruktiv einfach aufgebaut ist und trotzdem eine hohe Robustheit gegenüber Überhitzung bzw. Abschmelzen der Glühkerze erzielt wird.The invention is therefore an object of the invention to provide a method and apparatus for operating a glow plug in an internal combustion engine of a motor vehicle, in which the glow plug is structurally simple and yet a high degree of robustness against overheating or melting of the glow plug is achieved.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass die Ansteuerspannung in Abhängigkeit eines geschätzten, temperaturabhängigen Widerstandes über der Zeit verändert wird. Das hat den Vorteil, dass das Heizelement vor einer Überhitzung bzw. einem Abschmelzen zuverlässig geschützt ist, da die Regelwendel softwaremäßig nachgebildet wird und der Widerstand somit bei der Bestimmung der Ansteuerspannung berücksichtigt wird. Durch diese Vorgehensweise kann auf eine Regelwendel verzichtet werden, wobei die Heizwendel nicht nur geschützt wird, sondern auch gleichzeitig die geforderten Glühfunktionen erfüllt, wie eine schnelle Aufheizgeschwindigkeit und das Beibehalten einer einmal erreichten stationären Temperatur. Dabei wird zur Bestimmung des Widerstands die Innentemperatur der Heizwendel geschätzt. Mittels eines Temperaturmodells wird die Innentemperatur der Heizwendel bestimmt, da das Innere der Heizwendel durch den durch die Heizwendel fließenden Strom am meisten erwärmt wird und hier die Gefahr einer Überhitzung am größten ist. Somit wird die Ansteuerspannung ausgehend von der wärmsten Stelle der Heizwendel aus kalkuliert, um sicher ein Abschmelzen des Heizelementes zu verhindern. Dabei erfolgt die Schätzung der Innentemperatur der Heizwendel in Abhängigkeit eines Massenversatzes zwischen dem an der Brennkraftmaschine anliegenden Massepotential und einer an dem Glühzeitsteuergerät anliegenden Masse. Da ein solcher Massenversatz die Bordnetzspannung beeinflusst, verändert sich somit auch die Ansteuerspannung für die Glühkerze, die vorzugsweise als PWM-Signal ausgebildet ist. Zur genauen Einstellung der Temperatur der Glühkerze kann mit Hilfe des Massenversatzes ein genaues PWM-Signal eingestellt werden, wodurch der Glühkerze eine elektrische Leistung zugeführt wird, die die gewünschte Temperatur an der Glühkerze hervorruft.According to the invention, the object is achieved in that the drive voltage is varied over time as a function of an estimated, temperature-dependent resistance. This has the advantage that the heating element is reliably protected against overheating or melting, since the control coil is simulated by software and thus the resistance is taken into account in the determination of the drive voltage. By this procedure can be dispensed with a control coil, wherein the heating coil is not only protected, but also simultaneously fulfills the required annealing functions, such as a fast heating and maintaining a stationary temperature once reached. In this case, the internal temperature of the heating coil is estimated to determine the resistance. By means of a temperature model, the internal temperature of the heating coil is determined because the interior of the heating coil is heated by the current flowing through the heating coil most and here the risk of overheating is greatest. Thus, the driving voltage is calculated starting from the warmest point of the heating coil to reliably prevent melting of the heating element. In this case, the estimate of the internal temperature of the heating coil in dependence on a mass offset between the voltage applied to the engine ground potential and applied to the Glühzeitsteuergerät mass. Since such a mass offset affects the vehicle electrical system voltage, thus also the driving voltage for the glow plug, which is preferably designed as a PWM signal. For accurate adjustment of the temperature of the glow plug, an accurate PWM signal can be adjusted by means of the mass offset, whereby an electric power is supplied to the glow plug, which causes the desired temperature at the glow plug.

Vorteilhafterweise steigt der geschätzte Widerstand mit der Temperatur der Heizwendel an, wobei die Ansteuerspannung in Abhängigkeit des ansteigenden geschätzten Widerstandes abgesenkt wird. Auch wenn das uniforme Material des Heizelementes in seinem PTC-Verhalten nicht ausreichend ist, ist somit eine zuverlässige Ableitung der aktuellen Glühtemperatur aus dem geschätzten Widerstand der Glühkerze und dem geschätzten Wärmeabfluss in das Gehäuse bzw. der Aufnahme der Kerze möglich.Advantageously, the estimated resistance increases with the temperature of the heating coil, wherein the drive voltage is lowered in dependence on the increasing estimated resistance. Even if the uniform material of the heating element in its PTC behavior is not sufficient, thus a reliable derivation of the current annealing temperature of the estimated resistance of the glow plug and the estimated heat flow into the housing or the recording of the candle is possible.

In einer Variante werden ein Stromfluss durch die Heizwendel der Glühkerze und eine Bordnetzspannung, welche an einem, die Ansteuerspannung der Glühkerze einstellenden Glühzeitsteuergerät anliegt, gemessen, wobei aus dem Stromfluss und der Bordnetzspannung ein Innenwiderstand der Heizwendel der Glühkerze bestimmt wird. Dadurch kann der Innenwiderstand durch Handhabung einfacher physikalischer Gesetzmäßigkeiten (R = U/I) ermittelt werden.In a variant, a current flow through the heating coil of the glow plug and a vehicle electrical system voltage, which is applied to a, the control voltage of the glow plug adjusting Glühzeitsteuergerät, measured, wherein an internal resistance of the heating coil of the glow plug is determined from the current flow and the vehicle electrical system voltage. This allows the internal resistance by handling easier physical laws (R = U / I) are determined.

In einer Alternative erfolgt die Schätzung der Innentemperatur der Heizwendel in Abhängigkeit eines Betriebszustandes der Brennkraftmaschine. Da die Glühkerze in den Zylinder eines Verbrennungsmotors eingebaut ist, wirkt sich auch der Status des Verbrennungsmotors auf das Temperaturverhalten der Glühkerze aus. Um die Temperatur genau bestimmen zu können, werden permanent die Verbrennungseigenschaften des Verbrennungsmotors berücksichtigt, wie beispielsweise die Drehzahl des Verbrennungsmotors, die Menge des in den Verbrennungsmotor injizierten Kraftstoffs, die Abgasrückführrate, die Zuluft-Temperatur, die Abgastemperatur sowie der Regenerationsstatus des Verbrennungsmotors. Durch die Berücksichtigung dieses Motorverhaltens besteht auch die Möglichkeit, den Widerstand im stationären Betrieb des Verbrennungsmotors zu bestimmen.In an alternative, the estimation of the internal temperature of the heating coil takes place as a function of an operating state of the internal combustion engine. Since the glow plug is installed in the cylinder of an internal combustion engine, the status of the internal combustion engine also has an effect on the temperature behavior of the glow plug. In order to accurately determine the temperature, the combustion characteristics of the internal combustion engine are taken into account, such as the engine speed, the amount of fuel injected into the engine, the exhaust gas recirculation rate, the supply air temperature, the exhaust gas temperature and the regeneration status of the internal combustion engine. By taking into account this engine behavior, it is also possible to determine the resistance in steady-state operation of the internal combustion engine.

In einer anderen Ausführungsform erfolgt die Schätzung der Innentemperatur der Heizwendel in Abhängigkeit eines seit Glühbeginn der Glühkerze vergangenen Zeitraumes. Da davon ausgegangen wird, dass bei einem längeren Stromfluss durch die Heizwendel diese umso wärmer wird, hat die Zeitdauer des Stromflusses eine entscheidende Auswirkung auf die Innentemperatur der Heizwendel und dabei auf ein mögliches Abschmelzen der Heizwendel.In another embodiment, the estimation of the internal temperature of the heating coil takes place as a function of a time since the glow plug began to glow. Since it is assumed that with a longer current flow through the heating coil, this becomes all the warmer, the duration of the current flow has a decisive effect on the internal temperature of the heating coil and thereby on a possible melting of the heating coil.

Vorteilhafterweise wird der Massenversatz zwischen der Masse der Brennkraftmaschine und des Glühzeitsteuergerätes aus einer Differenzspannung zwischen einer, an einer ansteuerspannungsfreien Glühkerze gemessenen Spannung und der Masse des Glühzeitsteuergerätes bestimmt. Dieser Masseversatz ergibt sich daraus, dass die Glühkerze mit dem Gehäuse des Verbrennungsmotors verbunden ist und daher auf dem Massepotential des Verbrennungsmotors liegt, während das Glühkerzensteuergerät an der von der Fahrzeugbatterie bereitgestellten Bordnetzspannung des Kraftfahrzeuges anliegt.Advantageously, the mass offset between the mass of the internal combustion engine and the glow time control device is determined from a difference voltage between a voltage measured at a drive voltage-free glow plug and the mass of the glow time control device. This mass offset results from the fact that the glow plug is connected to the housing of the internal combustion engine and is therefore at the ground potential of the internal combustion engine, while the glow plug control device rests against the vehicle electrical system voltage provided by the vehicle battery.

Ferner wird der Innenwiderstand der Glühkerze mittels des Massenversatzes korrigiert, wodurch die Robustheit der Glühkerze vor Überhitzung auf der Grundlage der rechnerischen Bestimmung des Widerstandes erhöht wird.Further, the internal resistance of the glow plug is corrected by means of the mass offset, whereby the robustness of the glow plug is increased from overheating on the basis of the mathematical determination of the resistance.

In einer Variante wird in Abhängigkeit von der Größe des geschätzten Widerstandes ein Diagnosesignal abgegeben. Damit wird sichergestellt, dass bei Unterschreitung eines Schwellwertes durch den geschätzten Widerstand ein Signal ausgegeben wird, welches ein dem Glühzeitsteuergerät übergeordnetes Steuergerät auf einen Ausfall der Temperaturregelung und somit eine mögliche Überhitzung der Glühkerze hinweist. Das übergeordnete Steuergerät kann somit zeitnah eine Fehlerreaktion einleiten.In a variant, a diagnostic signal is emitted depending on the magnitude of the estimated resistance. This ensures that, when a threshold value is undershot by the estimated resistance, a signal is output which indicates that a control unit, which is superior to the glow time control unit, indicates a failure of the temperature control and thus a possible overheating of the glow plug. The higher-level control unit can thus promptly initiate an error response.

Eine weitere Weiterbildung der Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Betreiben einer Glühkerze in einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeuges, bei welcher mittels einer, an einer Heizwendel der Glühkerze anliegenden, sich vorzugsweise dynamisch ändernden Ansteuerspannung die Heizwendel aufgeheizt und/oder auf einer vorgegebenen Temperatur gehalten wird. Um die Glühkerze konstruktiv einfach aufzubauen und trotzdem eine hohe Robustheit gegenüber Überhitzung bzw. Abschmelzen der Glühkerze zu erzielen, sind Mittel vorhanden, welche die Ansteuerspannung in Abhängigkeit eines geschätzten, temperaturabhängigen Widerstandes verändern, wobei eine regelwendelfreie Glühkerze verwendet wird. Dies hat den Vorteil, dass in ähnlicher Weise, wie bei einer vorgeschalteten Regelwendel mit einem hohen PTC-Anteil, die Heizwendel vor Überhitzung geschützt wird, jedoch gleichzeitig die geforderte Glühfunktion wie Aufheizgeschwindigkeit und Stationärtemperatur durch Verwendung einer entsprechenden Software erfüllt wird.A further development of the invention relates to a device for operating a glow plug in an internal combustion engine of a motor vehicle, wherein the heating coil is heated and / or kept at a predetermined temperature by means of a voltage applied to a heating coil of the glow plug, preferably dynamically changing drive voltage. In order to construct the glow plug structurally simple and still achieve a high degree of robustness against overheating or melting of the glow plug, there are means which change the drive voltage as a function of an estimated, temperature-dependent resistance, wherein a rule helpless glow plug is used. This has the advantage that in a similar manner as in an upstream control coil with a high proportion of PTC, the heating coil is protected against overheating, but at the same time the required annealing function such as heating and stationary temperature is achieved by using appropriate software.

Vorteilhafterweise ist die Heizwendel der Glühkerze aus einem Metall ausgebildet. Ein solches uniformes Material erlaubt eine einfache Herstellung als auch eine kostengünstige Realisierung einer solchen Einwendelkerze.Advantageously, the heating coil of the glow plug is formed from a metal. Such a uniform material allows a simple production as well as a cost-effective realization of such Einwendelkerze.

In einer Ausgestaltung steuert ein Glühkerzensteuergerät mehrere Glühkerzen sequenziell an. Dadurch wird gewährleistet, dass jede Glühkerze auf eine solche individuelle Temperatur erhitzt wird, die den Eigenschaften der Glühkerze als auch den Umgebungsbedingungen jeder Glühkerze in dem jeweiligen Zylinder des Verbrennungsmotors entspricht.In one embodiment, a glow plug control device sequentially controls a plurality of glow plugs. This ensures that each glow plug is heated to such an individual temperature that corresponds to the characteristics of the glow plug as well as the environmental conditions of each glow plug in the respective cylinder of the internal combustion engine.

Die Erfindung lässt zahlreiche Ausführungsformen zu. Eine davon soll anhand der in der Zeichnung dargestellten Figuren näher erläutert wird.The invention allows numerous embodiments. One of them will be explained in more detail with reference to the figures shown in the drawing.

Es zeigt:It shows:

1: Prinzipdarstellung eines Glühsystems in einem Kraftfahrzeug 1 : Schematic representation of an annealing system in a motor vehicle

2: schematisches Ablaufdiagramm zur Kalkulation eines virtuellen Widerstandes der Glühkerze 2 : schematic flow diagram for the calculation of a virtual resistance of the glow plug

Kalte Verbrennungsmotoren, insbesondere Dieselmotoren, benötigen bei Umgebungstemperaturen von < 40°C eine Starthilfe zur Zündung des in den Dieselmotor eingeleiteten Kraftstoff-Luft-Gemisches. Als Starthilfe werden dann Glühsysteme eingesetzt, welche aus Glühkerzen, einem Glühzeitsteuergerät und einer Glühsoftware, welche in einem Motorsteuergerät abgelegt ist, besteht. Außerdem werden Glühsysteme auch zur Verbesserung der Emissionen des Fahrzeuges genutzt. Weitere Einsatzgebiete des Glühsystems bestehen im Brennerabgassystem, bei der Standheizung, bei der Vorwärmung von Kraftstoff (Flex Fuel) oder der Vorwärmung des Kühlwassers.Cold internal combustion engines, in particular diesel engines, require a start-up aid for ignition of the fuel-air mixture introduced into the diesel engine at ambient temperatures of <40 ° C. As starting aid then glow systems are used, which consists of glow plugs, a Glühzeitsteuergerät and an annealing software, which is stored in an engine control unit. Furthermore Annealing systems are also used to improve the emissions of the vehicle. Further fields of application of the glow system are the burner exhaust system, the auxiliary heating, the preheating of fuel (flex fuel) or the preheating of the cooling water.

1 zeigt ein solches Glühsystem 1, bei welchem mehrere Glühkerzen 2a bis 2n vorhanden sind, wobei jede Glühkerze 2a bis 2n in jeweils einen Zylinder eines nicht weiter dargestellten Brennraumes des Dieselmotors ragt. Die Glühkerzen 2a bis 2n sind identisch aufgebaut und umfassen einen Glühdraht, welcher mittels eines uniformen Metalls als Heizwendel ausgebildet ist. Das verwendete uniforme Metall besitzt einen Widerstand mit PTC-Verhalten. In 1 sind die Glühkerzen 2a bis 2n der Einfachheit halber als Ersatzwiderstand dargestellt, welche an die Masse 3 des Dieselmotors führen. 1 shows such an annealing system 1 in which several glow plugs 2a to 2n are present, with each glow plug 2a to 2n in each case a cylinder of a combustion chamber, not shown, of the diesel engine protrudes. The glow plugs 2a to 2n are identical and comprise a filament, which is formed by means of a uniform metal as a heating coil. The uniform metal used has a resistor with PTC behavior. In 1 are the glow plugs 2a to 2n represented for convenience as a substitute resistor, which to the ground 3 lead the diesel engine.

Die Glühkerzen 2a bis 2n sind mit dem an ein Massepotential 8 führendes Glühzeitsteuergerät 4 verbunden, welches für jede Glühkerze 2a bis 2n einen Leistungshalbleiter 5a bis 5n aufweist. Das Glühzeitsteuergerät 4 umfasst einen Mikrocontroller 4a zur Verarbeitung ein- und ausgehender Signale. Weiterhin ist eine Bordnetzspannung 6 mit dem Glühzeitsteuergerät 4 verbunden, welche die Glühkerzen 2a bis 2n über die Leistungshalbleiter 5a bis 5n mit jeweils der Nennspannung von beispielsweise 11 V versorgt. Das Glühzeitsteuergerät 4 führt an das Motorsteuergerät 7, welches wiederum mit dem nicht weiter dargestellten Dieselmotor verbunden ist.The glow plugs 2a to 2n are with that at a ground potential 8th leading glow time control device 4 connected, which for each glow plug 2a to 2n a power semiconductor 5a to 5n having. The glow time control unit 4 includes a microcontroller 4a for processing incoming and outgoing signals. Furthermore, a vehicle electrical system voltage 6 with the glow time control unit 4 connected to the glow plugs 2a to 2n about the power semiconductors 5a to 5n each supplied with the rated voltage of 11 V, for example. The glow time control unit 4 leads to the engine control unit 7 , which in turn is connected to the diesel engine, not shown.

Zur Zündung des Kraftstoff-Luft-Gemisches wird die Glühkerze 2a bis 2n in einer Aufheiz-Phase, die 1 bis 2 Sekunden dauert, durch das Anlegen einer Überspannung durch das Glühzeitsteuergerät vorgeheizt. Die elektrische Energie, die den Glühkerzen 2a bis 2n durch das Glühzeitsteuergerät 4 sequentiell zugeführt wird, wird in der Heizwendel der jeweiligen Glühkerze 2a bis 2n in Wärme umgewandelt, weshalb die Temperatur in der Heizwendel steil ansteigt. Diese elektrische Energie wird aus der Bordnetzspannung und dem sich in Abhängigkeit des Widerstandes, welchen die kalte Heizwendel zu diesem Zeitpunkt aufweist, ergebenden Strom gebildet. Das Kraftstoff-Luft-Gemisch wird an der Heizwendel der jeweiligen Glühkerze 2a bis 2n vorbeigeleitet und erwärmt sich dabei. Verbunden mit einer Ansauglufterwärmung während des Verdichtertaktes des Dieselmotors wird die Entflammungstemperatur des Kraftstoff-Luft-Gemisches erreicht.To ignite the fuel-air mixture is the glow plug 2a to 2n in a heat-up phase that takes 1 to 2 seconds, preheated by the application of an overvoltage by the Glühzeitsteuergerät. The electrical energy that the glow plugs 2a to 2n through the glow time control unit 4 is fed sequentially, is in the heating coil of the respective glow plug 2a to 2n converted into heat, which is why the temperature in the heating coil rises steeply. This electrical energy is formed from the vehicle electrical system voltage and the current resulting in dependence of the resistance, which has the cold heating coil at this time. The fuel-air mixture is at the heating coil of the respective glow plug 2a to 2n Passed by and warms up. Associated with an intake air heating during the compressor stroke of the diesel engine, the ignition temperature of the fuel-air mixture is achieved.

Die Glühstiftkerzen 2a bis 2n weisen verschiedene Glühphasen auf. Wie bereits dargestellt, wird in einer Aufheiz-Phase, der Push-Phase, die 1 bis 2 Sekunden in Anspruch nimmt, der kalte Glühstiftkerze 2a bis 2n eine Push-Spannung zugeführt, welche oberhalb der Nennspannung der Glühstiftkerze 2a bis 2n liegt. Während dieses kurzen Zeitraumes wird die Heizwendel der Glühstiftkerze auf annähernd 1000°C erhitzt. An diese Aufheiz-Phase schließt sich die Phase einer stationären Temperatur der Glühkerze 2a bis 2n an.The glow plugs 2a to 2n have different glow phases. As already stated, in a heating phase, the push phase, which takes 1 to 2 seconds, the cold glow plug 2a to 2n fed a push voltage which is above the rated voltage of the glow plug 2a to 2n lies. During this short period, the heating coil of the glow plug is heated to approximately 1000 ° C. This heating phase is followed by the phase of a stationary temperature of the glow plug 2a to 2n at.

Um die stationäre Temperatur der jeweiligen Glühkerze 2a bis 2n beizubehalten, versorgt das Glühzeitsteuergerät 4 jede Glühkerze 2a bis 2n mit einer Spannung, welche geringer ist, als die Bordnetzspannung, die von der Batterie 6 des Kraftfahrzeuges bereitgestellt wird. Zu diesem Zweck werden in dem Glühzeitsteuergerät 4 die Leistungshalbleiter 5a bis 5n, die den Glühkerzen 2a bis 2n vorgeschaltet sind, mittels des Verfahrens der Pulsweitenmodulation angesteuert. Dieses Verfahren ermöglicht, dass die Bordnetzspannung, welche den Leistungshalbleitern 5a bis 5n zugeführt wird, von dem Glühzeitsteuergerät 4 so moduliert wird, das eine gewünschte Spannung im zeitlichen Mittel an den Glühkerzen 2a bis 2n anliegt. In der Aufheiz-Phase wird die an den Glühkerzen 2a bis 2n anliegende effektive Spannung von der Aufheizspannung (11 V) stufenweise in Abhängigkeit eines geschätzten temperaturabhängigen virtuellen Widerstandes auf einen Spannungswert von beispielsweise 6 Volt abgesenkt, mit welchem die stationäre Temperatur der Glühkerzen 2a bis 2n, beispielsweise 1000°C, gehalten werden kann.To the stationary temperature of the respective glow plug 2a to 2n Maintain the glow time control unit 4 every glow plug 2a to 2n with a voltage which is lower than the vehicle electrical system voltage, that of the battery 6 of the motor vehicle is provided. For this purpose, in the Glühzeitsteuergerät 4 the power semiconductors 5a to 5n that the glow plugs 2a to 2n upstream, controlled by the method of pulse width modulation. This method enables the vehicle electrical system voltage, which the power semiconductors 5a to 5n is supplied from the Glühzeitsteuergerät 4 is modulated so that a desired voltage in the time average to the glow plugs 2a to 2n is applied. In the heating-up phase, the glow plug is turned on 2a to 2n applied effective voltage of the heating voltage (11 V) gradually lowered in response to an estimated temperature-dependent virtual resistance to a voltage value of, for example, 6 volts, with which the stationary temperature of the glow plugs 2a to 2n , For example, 1000 ° C, can be maintained.

Die Bestimmung des temperaturabhängigen virtuellen Widerstandes soll anhand von 2 näher erläutert werden, wobei der Einfachheit halber nur auf die Ansteuerung einer Glühkerze 2a Bezug genommen wird. Im Block 100 erhält das Glühzeitsteuergerät 4 von dem Motorsteuergerät 7 ein Ansteuersignal, welches einer gewünschten Temperatur der Glühkerze 2a entspricht. Die Umsetzung des Ansteuersignales muss wegen der spezifischen Eigenschaften der Glühkerze 2a korrigiert werden. Im Block 101 wird der Innenwiderstand der Glühkerze 2a gemessen. Dies erfolgt durch die Messung des Stromflusses über der Glühkerze 2a und der Messung der Spannung, welche durch das Bordnetz (Batterie 6) bereitgesteilt wird. Im Block 102 wird ein Masseversatz zwischen dem Massepotential des Glühzeitsteuergerätes 4 und der Masse des Dieselmotors bestimmt, an welchem die Glühkerze 2a liegt. Die Glühkerze 2a wird von der Bordnetzspannung der Batterie 6 beispielsweise mit 7 Volt bestromt, während das Gehäuse des Dieselmotors auf 7,5 Volt liegt. Um diese Differenz zu bestimmen, wird als Messstelle für die Masse 3 des Dieselmotors die Verbindung 9a der Glühkerze 2a mit der Glühzeitsteuergerät 4 gewählt. Zu einem Zeitpunkt, an welchem die Verbindung 9a nicht mit einer Ansteuerspannung belegt ist, wird die Differenz zwischen dem Massepotential 8 des Glühzeitsteuergerätes 4 und der Masse 3 des Dieselmotors ermittelt. Der so ermittelte Masseversatz wird im Block 103 zur Korrektur des Innenwiderstandes der Glühkerze 2a genutzt.The determination of the temperature-dependent virtual resistance is based on 2 be explained in more detail, with the sake of simplicity only to the control of a glow plug 2a Reference is made. In the block 100 receives the glow time control unit 4 from the engine control unit 7 a drive signal which corresponds to a desired temperature of the glow plug 2a equivalent. The implementation of the drive signal must be because of the specific properties of the glow plug 2a Getting corrected. In the block 101 becomes the internal resistance of the glow plug 2a measured. This is done by measuring the current flow over the glow plug 2a and the measurement of the voltage generated by the vehicle electrical system (battery 6 ). In the block 102 becomes a mass offset between the ground potential of the Glühzeitsteuergerätes 4 and the mass of the diesel engine determines to which the glow plug 2a lies. The glow plug 2a is from the vehicle electrical system voltage of the battery 6 For example, energized with 7 volts, while the housing of the diesel engine is at 7.5 volts. To determine this difference is used as a measuring point for the mass 3 the diesel engine the connection 9a the glow plug 2a with the glow time control unit 4 selected. At a time when the connection 9a is not occupied by a drive voltage, the difference between the ground potential 8th the Glühzeitsteuergerätes 4 and the crowd 3 of the diesel engine. The thus determined mass offset is in the block 103 to correct the internal resistance of the glow plug 2a used.

Im Block 104 wird von dem Glühzeitsteuergerät 4 der Status des Dieselmotors von dem Motorsteuergerät 7 abgefragt. Zu den Betriebsparametern, welche für die Einstellung der Ansteuerspannung für die Glühkerze 2a von Bedeutung sind, zählen die Abgasrückführrate, die Menge des in den Brennraum des Dieselmotors injizierten Kraftstoffs, die Temperatur der zugeführten Frischluft sowie die Temperatur des Abgases, die Drehzahl des Dieselmotors sowie dessen Regenerationsstatus.In the block 104 is from the Glühzeitsteuergerät 4 the status of the diesel engine from the engine control unit 7 queried. To the operating parameters, which for the adjustment of the drive voltage for the glow plug 2a are important include the exhaust gas recirculation rate, the amount of fuel injected into the combustion chamber of the diesel engine, the temperature of the supplied fresh air and the temperature of the exhaust gas, the speed of the diesel engine and its regeneration status.

Im Block 105 werden aus dem mit dem Masseversatz korrigierten Innenwiderstand der Glühkerze 2a und dem Motorstatus die Innentemperatur der Glühkerze 2a bestimmt, aus welchem im Block 106 auf den virtuellen Widerstand geschlossen wird. In Abhängigkeit von diesem virtuellen Widerstand wird im Block 107 die aus der Temperaturforderung des Motorsteuergerätes 7 ermittelte Ansteuerspannung für die Glühkerze 2a abgesenkt.In the block 105 are from the corrected with the mass offset internal resistance of the glow plug 2a and the engine status, the internal temperature of the glow plug 2a determined from which in the block 106 closed on the virtual resistance. Depending on this virtual resistance is in the block 107 that from the temperature demand of the engine control unit 7 determined driving voltage for the glow plug 2a lowered.

Um sicherzugehen, dass die Glühkerze 2a nicht überhitzt wird, wird im Block 108 der im Block 106 ermittelte virtuelle Widerstand mit einem Schwellwert verglichen. Unterschreitet der virtuelle Widerstand den Schwellwert, so wird im Block 109 ein Signal an das Motorsteuergerät 7 gesandt, welches die Temperaturanforderung für die betroffene Glühkerze 2a reduziert, um ein Abschmelzen dieser zu verhindern.To make sure the glow plug 2a not overheated, is in the block 108 the one in the block 106 determined virtual resistance compared with a threshold. If the virtual resistance falls below the threshold value, then in the block 109 a signal to the engine control unit 7 sent the temperature requirement for the affected glow plug 2a reduced to prevent melting of these.

Durch diese Vorgehensweise wird erreicht, dass die Heizwendel der Glühkerze 2a nach der Aufheizphase nicht überhitzt wird und trotzdem gleichzeitig die gewünschte Temperatur der Glühkerze aufrecht erhalten wird.This procedure ensures that the heating coil of the glow plug 2a is not overheated after the heating phase while still maintaining the desired temperature of the glow plug.

Claims

Method for operating a glow plug in an internal combustion engine of a motor vehicle, in which by means of a heating coil of the glow plug ( 2a . 2n ), the heating coil is heated and / or maintained at a predetermined temperature, characterized in that the drive voltage is changed in response to an estimated, temperature-dependent resistance, that for determining the resistance, the internal temperature of the heating coil is estimated and the estimate of the internal temperature of the heating coil as a function of a mass offset between a voltage applied to the internal combustion engine ground potential ( 3 ) and one on the glow time control device ( 4 ) adjacent mass ( 8th ) he follows.

A method according to claim 1, characterized in that the estimated resistance increases with the temperature of the heating coil, wherein the driving voltage is lowered in dependence of the increasing estimated resistance.

A method according to claim 2, characterized in that the estimation of the internal temperature of the heating coil takes place in dependence on an internal resistance of the heating coil.

A method according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the estimation of the internal temperature of the heating coil takes place in dependence on an operating state of the internal combustion engine.

A method according to claim 3 or 4, characterized in that the estimate of the internal temperature of the heating coil in dependence of a since the beginning of the glow plug glow ( 2a . 2n ) past period.

Method according to claim 1, characterized in that the mass offset between the mass ( 3 . 8th ) of the internal combustion engine and the glow time control device ( 4 ) from a differential voltage between a, at a drive voltage-free glow plug ( 2a . 2n ) measured voltage and the mass ( 8th ) of the Glühzeitsteuergerätes is determined.

Method according to Claim 3, characterized in that the internal resistance of the glow plug ( 2a . 2n ) is corrected by means of the mass offset.

Method according to at least one of the preceding claims, characterized in that a diagnostic signal is emitted depending on the magnitude of the estimated resistance.

Device for operating a glow plug in an internal combustion engine of a motor vehicle, in which by means of a, on a heating coil of the glow plug ( 2a . 2n ), preferably dynamically changing drive voltage, the heating coil is heated and / or maintained at a predetermined temperature, characterized in that means ( 4 . 4a ), which change the drive voltage as a function of an estimated, temperature-dependent resistance, wherein a rule helpless glow plug ( 2a . 2n ) is used, that for determining the resistance, the internal temperature of the heating coil is estimated and that the means ( 4 . 4a ) the estimate of the internal temperature of the heating coil as a function of a mass offset between a voltage applied to the internal combustion engine ground potential ( 3 ) and one on the glow time control device ( 4 ) adjacent mass ( 8th ) carry out.

Apparatus according to claim 9, characterized in that the heating coil of the glow plug ( 2a . 2n ) is formed of a metal.

Apparatus according to claim 9, characterized in that the device as a Glühzeitsteuergerät ( 4 ), which has a plurality of glow plugs ( 2a . 2n ) drives sequentially.