DE3914446A1 - Verfahren und vorrichtung zum steuern der temperatur einer gluehkerze - Google Patents
Verfahren und vorrichtung zum steuern der temperatur einer gluehkerzeInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum
Steuern der Temperatur einer Glühkerze, wie sie verwendet
wird, um an selbstzündenden Brennkraftmaschinen den Zündvor
gang in der Startphase und der Warmlaufphase zu unterstützen.
Ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Steuern der Temperatur
einer Glühkerze sind aus DE 35 02 966 A1 (US 46 58 772) be
kannt. Die Temperatur der Glühkerze wird abhängig vom Wert
mindestens eines Betriebsparameters einer Brennkraftmaschine
gesteuert, wobei mit den berücksichtigten Werten diejenige
Soll-Leistung berechnet wird, bei der die Glühkerze eine Tem
peratur in einem vorgegebenen Bereich einnehmen soll. Der vor
gegebene Bereich liegt zwischen 900°C und 1050°C. Als Be
triebsparameter werden insbesondere die zugeführte Kraftstoff
masse, die Einspritzdauer, der Spritzbeginn, aber auch die
Drehzahl oder verschiedene Temperaturen berücksichtigt. In der
genannten Schrift ist offengelassen, wie die Abhängigkeit der
der Glühkerze zuzuführenden Leistung von den Werten berück
sichtigter Betriebsparameter beschaffen sein soll.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum
Steuern der Temperatur einer Glühkerze anzugeben, mit dem die
Temperatur der Kerze sehr zuverlässig in einem vorgegebenen
Bereich gehalten werden kann. Der Erfindung liegt weiterhin
die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Ausführen eines
solchen Verfahrens anzugeben.
Die Erfindung ist für das Verfahren durch die Merkmale von
Anspruch 1 und für die Vorrichtung durch die Merkmale von An
spruch 6 gegeben. Vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens
sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche 2-5.
Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich dadurch aus, daß
die Soll-Leistung ausgehend von einem Grundleistungswert be
rechnet wird. Der Grundleistungswert wurde für einen Bezugs-
Betriebspunkt bestimmt, bei dem alle berücksichtigten Betriebs
parameter jeweils einen Bezugswert einnahmen. Zum Grundlei
stungswert werden Leistungsänderungsanteile addiert. Diese
werden dadurch berechnet, daß zunächst der Wert der Differenz
des aktuellen Wertes jedes berücksichtigten Betriebsparameters
zum zugehörigen Bezugswert bestimmt wird. Dann wird der Dif
ferenzwert mit einer Konstanten multipliziert. Beim Addieren
der Leistungsänderungsanteile und des Grundleistungswertes
wird berücksichtigt, ob die Änderungsanteile bei zugehörigem
positivem Differenzwert zu einer Leistungserhöhung oder einer
Leistungserniedrigung führen sollen. Dieses Berücksichtigen
erfolgt durch entsprechende Wahl des Vorzeichens bei der Addi
tion oder entsprechende Wahl des Vorzeichens der zugehörigen
Konstanten.
Durch das Beziehen auf einen Bezugs-Betriebspunkt hat das
Verfahren den Vorteil, daß um diesen Punkt herum kaum Ände
rungen um den Grundleistungswert herum erforderlich sind. Der
Grundleistungswert wurde jedoch so bestimmt, daß im Bezugs-
Betriebspunkt die Glühkerze gerade die gewünschte Temperatur
erreichte. Der Bezugs-Betriebspunkt wird vorzugsweise für Be
triebsbedingungen festgelegt, für die ein Unterstützen der
Zündung durch die Glühkerze besonders wichtig ist, um ruhigen
Motorlauf mit möglichst geringer Rauchentwicklung zu erzielen.
Läuft die Brennkraftmaschine, an der das Verfahren angewandt
wird, nahe dem Bezugs-Betriebspunkt, werden nur geringe Ände
rungen gegenüber dem Grundleistungswert vorgenommen, wodurch
die gewünschte Glühkerzentemperatur auch dann noch recht genau
gehalten wird, wenn die berechnete Leistungsänderung die
eigentlich erforderliche Änderung zum genauen Halten der ge
wünschten Temperatur nicht genau trifft. Je weiter die Werte
von Betriebsparametern in einem aktuellen Betriebspunkt von
den Werten im Bezugs-Betriebspunkt entfernt liegen, desto
größer werden mit großer Wahrscheinlichkeit die Abweichungen
zwischen der berechneten Leistungsänderung der eigentlich er
forderlichen Leistungsänderung zum Aufrechterhalten der ge
wünschten Temperatur. Diese mit Entfernung vom Bezugs-Betriebs
punkt zunehmenden Fehler sind aber in aller Regel zunehmend
unkritisch.
Von besonderem Vorteil ist es, wenn für mindestens einen der
berücksichtigten Betriebsparameter nicht nur ein drehzahlun
abhängiger, sondern auch ein drehzahlabhängiger Leistungsän
derungsanteil berechnet wird. Hierzu wird der Wert der Diffe
renz der aktuellen Drehzahl von einer Bezugsdrehzahl bestimmt
und der Betriebsparameter-Differenzwert, der Drehzahl-Diffe
renzwert und eine Konstante werden miteinander multipliziert.
Bei größeren Abweichungen der aktuellen Drehzahl von der Be
zugsdrehzahl werden die drehzahlabhängigen Leistungsänderungs
anteile ihrem Wert nach vergleichbar mit den drehzahlunabhän
gigen Leistungsänderungsanteilen. Besonders stark wirkt sich
die drehzahlabhängige Korrektur in bezug auf den Einfluß der
Einspritzmenge aus. Nur eine vernachlässigbare drehzahlab
hängige Korrektur ist dagegen zum Beheben des Einflusses des
Spritzbeginns erforderlich.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist eine Treiberstufe und
verschiedene Mittel für die oben genannten Berechnungsvorgänge
auf. Diese Mittel sind vorzugsweise in einem Steuergerät zu
sammengefaßt, das einen Mikroprozessor aufweist. Dieser gibt
einen Soll-Leistungswert aus, aufgrund dessen die Treiber
stufe die Glühkerze so ansteuert, daß dieser die Soll-Lei
stung zugeführt wird.
Fig. 1 Blockschaltbild zum Erläutern einer Vorrichtung zum
Steuern der Temperatur einer Glühkerze; und
Fig. 2 Flußdiagramm zum Erläutern eines Verfahrens zum
Steuern der Temperatur einer Glühkerze.
Das Blockschaltbild gemäß Fig. 1 zeigt ein Steuergerät 10,
eine Treiberstufe 11 und eine als Widerstand dargestellte
Glühkerze 12. Dem Steuergerät 10 werden Werte von Betriebs
größen zugeführt, im Beispielsfall Werte der Drehzahl N, der
Motortemperatur (eigentlich Kühlmitteltemperatur) TW, der
Lufttemperatur TL, des Spritzbeginns SB und der Kraftstoff
masse QK. Aus diesen aktuellen Werten und gespeicherten vor
gegebenen Werten bestimmt das Steuergerät 10 eine Soll-Lei
stung P_S an die Treiberstufe 11. Diese berechnet mit Hilfe
dieser Soll-Leistung und der Batteriespannung UB ein solches
Tastverhältnis zum Ansteuern der Glühkerze 12, daß dieser
gerade die gewünschte Soll-Leistung P_S zugeführt wird.
Die Vorrichtung gemäß Fig. 1 führt ein Verfahren aus, wie es
im folgenden anhand von Fig. 2 erläutert wird. Das Verfahren
verfügt über sieben Schritte s 1- s 7, von denen die Schritte
s 1- s 6 im Steuergerät 10 durchgeführt werden und Schritt s 7
in der Treiberstufe 11 ausgeführt wird.
Nach dem Starten des Verfahrens gemäß Fig. 2 werden zunächst
Werte einer Grundleistung, von Bezugsgrößen und von Konstan
ten auf vorgegebene Werte gesetzt. Die Bezugsgrößen und ihre
zugehörigen Bezugswerte sind im Beispielsfall für einen 2,5
l-Dieselmotor die folgenden:
N_B: 750 U/min = Wert für die Bezugsdrehzahl
TW_B: - 5°C = Wert für die Bezugs-Kühlwassertemperatur
TL_B: - 16°C = Wert für die Bezugs-Ansauglufttemperatur
SB_B: - 6°KW = Wert für den Bezugs-Spritzbeginn (Kurbelwinkel vor dem oberen Totpunkt)
QK_B: 4 mg = Wert für die Bezugs-Kraftstoffeinspritzmasse
TW_B: - 5°C = Wert für die Bezugs-Kühlwassertemperatur
TL_B: - 16°C = Wert für die Bezugs-Ansauglufttemperatur
SB_B: - 6°KW = Wert für den Bezugs-Spritzbeginn (Kurbelwinkel vor dem oberen Totpunkt)
QK_B: 4 mg = Wert für die Bezugs-Kraftstoffeinspritzmasse
Wird eine Brennkraftmaschine genau mit diesen Bezugswerten
betrieben, muß der Glühkerze eine ganz bestimmte Leistung zu
geführt werden, damit sie genau die gewünschte Temperatur,
z. B. 1000°C annimmt. Der Wert dieser Leistung wird im fol
genden als Grundleistungswert P_G bezeichnet.
Die Konstanten, die im Beispielsfall in Schritt s 1 gesetzt
werden:
K_N: 2,7 × 10-3 V/min = Konstante zur Korrektur des Drehzahleinflusses
K_TW: 7,3 × 10-3 V/°C = Konstante zur Korrektur des Kühlwasser- Temperatureinflusses
K_TW_N: - 14,2 × 10-6 V/°C min = Konstante zur Korrektur des drehzahlabhängigen Kühlwasser-Temperatureinflusses
K_TL: - 11,9 × 10-3 V/°C = Konstante zur Korrektur des Ansaugluft- Temperatureinflusses
K_TL_N: - 19,1 × 10-6 V/°C min = Konstante zur Korrektur des drehzahlabhängigen Ansaugluft- Temperatureinflusses
K_SB: 0,15 V/°KW = Konstante zur Korrektur des Spritzbeginneinflusses
K_SB_N: 0 = Konstante zur Korrektur des drehzahlabhängigen Spritzbeginneinflusses
K_QK: - 32,1 × 10-3 V/mg = Konstante zur Korrektur des Kraftstoffeinspritzmassen- Einflusses
K_QK_N: - 126,4 × 10-6 V/mg min = Konstante zur Korrektur des drehzahlabhängigen Kraftstoffeinspritzmassen- Einflusses
K_TW: 7,3 × 10-3 V/°C = Konstante zur Korrektur des Kühlwasser- Temperatureinflusses
K_TW_N: - 14,2 × 10-6 V/°C min = Konstante zur Korrektur des drehzahlabhängigen Kühlwasser-Temperatureinflusses
K_TL: - 11,9 × 10-3 V/°C = Konstante zur Korrektur des Ansaugluft- Temperatureinflusses
K_TL_N: - 19,1 × 10-6 V/°C min = Konstante zur Korrektur des drehzahlabhängigen Ansaugluft- Temperatureinflusses
K_SB: 0,15 V/°KW = Konstante zur Korrektur des Spritzbeginneinflusses
K_SB_N: 0 = Konstante zur Korrektur des drehzahlabhängigen Spritzbeginneinflusses
K_QK: - 32,1 × 10-3 V/mg = Konstante zur Korrektur des Kraftstoffeinspritzmassen- Einflusses
K_QK_N: - 126,4 × 10-6 V/mg min = Konstante zur Korrektur des drehzahlabhängigen Kraftstoffeinspritzmassen- Einflusses
Im Schritt s 2 werden die Werte von Betriebsparametern gemes
sen, wobei es im Beispielsfall auf die Werte der Drehzahl N,
der Kühlmitteltemperatur TW, der Ansauglufttemperatur TL, des
Spritzbeginns SB und der Kraftstoffmasse QK ankommt. In einem
Schritt s 3 wird der Wert der jeweiligen Differenz des aktuel
len Wertes jedes berücksichtigten Betriebsparameters zum zu
gehörigen Bezugswert gebildet, also:
N_D = N - N_B
TW_D = TW - TW_B
TL_D = TL - TL_B
SB_D = SB - SB_B und
QK_D = QK - QK_B
QK_D = QK - QK_B
In einem Schritt s 4 werden Leistungsänderungsanteile berech
net, d. h. für jeden berücksichtigten Betriebsparameter wird
diejenige Leistung berechnet, die zusätzlich oder weniger
zugeführt werden muß, um denjenigen Effekt in der Leistungs
bilanz der Glühkerze auszugleichen, der dadurch hervorgerufen
wird, daß sich der jeweilige Wert eines Betriebsparameters
vom Bezugswert entfernt hat. Die Berechnung wird beispiels
haft für die Drehzahl aufgeführt; für die anderen Betriebs
parameter gilt die Berechnung entsprechend:
P_D_N = K_N × N_D.
In einem Schritt s 5 werden drehzahlabhängige Leistungsände
rungsanteile für die berücksichtigten Betriebsparameter be
rechnet. Für die Drehzahl selbst entfällt eine derartige Be
rechnung, da hier bereits der Grund-Leistungsänderungsanteil,
wie in Schritt s 4 berechnet, der drehzahlabhängige Leistungs
änderungsanteil ist. Die Formel für die Berechnung wird nun
für den drehzahlabhängigen Kühlwassertemperatureinfluß ange
geben, gilt aber für alle anderen berücksichtigten Betriebs
parameter entsprechend:
P_D_TW_N = K_TW_N × TW_D × N_D.
Im Schritt s 6 schließlich wird die Soll-Leistung P_S aus der
Grundleistung P_G und der Summe der Leistungsänderungsanteile
P_D berechnet, wobei diese Leistungsänderungsanteile sowohl
drehzahlunabhängige wie auch drehzahlabhängige sind, also
alle in den Schritten s 4 und s 5 berechnete Anteile:
P_S = P_G + ΣP_D.
Die berechnete Soll-Leistung P_S wird, wie oben angegeben,
an die Treiberstufe 11 gegeben. Diese führt den Schritt s 7
aus, gemäß dem das Tastverhältnis für die Ansteuerung der
Glühkerze unter Berücksichtigung der Batteriespannung UB und
der Soll-Leistung P_S berechnet wird. Dieser letzte Schritt
ist ein herkömmlicher Schritt.
Aus dem Vorstehenden ist ersichtlich, daß sich dann, wenn der
Bezugs-Betriebspunkt durch Ändern der Bezugswerte der berück
sichtigten Betriebsparameter geändert wird, der Grundleistungs
wert ändert, der zum Erzielen der gewünschten Temperatur in
diesem Bezugs-Betriebspunkt erforderlich ist. Der Bezugs-Be
triebspunkt kann beliebig gewählt werden. Von Vorteil ist es,
ihn durch solche Werte berücksichtigter Betriebsparameter
festzulegen, die problematischen Motorlauf zur Folge haben,
also die Neigung zu unrundem Lauf und Rauchentwicklung begün
stigen. Es sind dies insbesondere tiefe Temperaturen und nie
dere Drehzahlen. Da für den Bezugs-Betriebspunkt die Leistung
genau bestimmt wird, die erforderlich ist, um diejenige Glüh
kerzentemperatur zu erzielen, bei der der Motor optimal läuft,
ohne daß die Lebensdauer der Glühkerze leidet, ist gewährlei
stet, daß beim Wiedererreichen dieses Betriebspunktes im prak
tischen Betrieb optimale Verhältnisse eingestellt werden. Dies
gilt auch für Betriebspunkte, die dicht bei diesem kritischen
Bezugs-Betriebspunkt liegen. Wird vom Bezugs-Betriebspunkt
weiter abgewichen, steigt die Wahrscheinlichkeit, daß die
Soll-Leistung nicht mehr so berechnet wird, daß sie tatsäch
lich der erforderlichen Leistung für optimale Glühkerzentem
peratur entspricht. Wenn jedoch der Grundleistungswert für
verhältnismäßig niedrige Drehzahlen und Temperaturen festge
legt worden ist, ist zu noch geringeren Drehzahlen und Tempe
raturen nicht mehr viel Raum. Entsprechend können nur geringe
Fehler auftreten. Zu größeren Drehzahlen und höheren Tempera
turen hin können zwar größere Fehler entstehen, jedoch sind
diese nicht allzu kritisch, da bei höheren Temperaturen und
größeren Drehzahlen das Laufverhalten des Motors unkritischer
wird.
Die zuzuführende Leistung hängt letztendlich von der gewünsch
ten Temperatur der Glühkerze ab. Wie oben angegeben, ist für
viele Brennkraftmaschinen eine Glühkerzentemperatur von etwa
1000°C von Vorteil. Es sind jedoch auch Glühkerzentemperatu
ren von z. B. 900°C oder 1100°C möglich. Grundsätzlich wird
man bemüht sein, die Temperatur möglichst hoch zu wählen. Je
doch nimmt mit zunehmender Temperatur die Lebensdauer ab,
weswegen ein Kompromiß zu schließen ist.
Aus den Vorzeichen der oben angegebenen Konstanten ist erkenn
bar, daß ein Erhöhen der Drehzahl zu einem Erhöhen der Soll-
Leistung führt, daß dagegen das Erhöhen der Kühlwassertempe
ratur oder der Ansauglufttemperatur ein Erniedrigen zur Folge
hat. Statt durch die Vorzeichen der Konstanten kann die Rich
tung der Korrektur auch dadurch bestimmt werden, daß bei der
Addition unterschiedliche Vorzeichen gewählt werden, oder daß
der aktuelle Wert eines Betriebsparameters vom Bezugswert ab
gezogen wird statt umgekehrt.
Claims (8)
1. Verfahren zum Steuern der Temperatur einer Glühkerze, ab
hängig vom Wert mindestens eines Betriebsparameters einer
Brennkraftmaschine, wobei mit den Werten berücksichtigter Be
triebsparameter diejenige Soll-Leistung berechnet wird, bei
der die Glühkerze eine Temperatur in einem vorgegebenen Be
reich einnehmen soll, mit folgendem Schritt:
- - Anlegen elektrischer Spannung an die Glühkerze in solcher Weise, daß dieser die berechnete Soll-Leistung zugeführt wird,
gekennzeichnet durch folgende Schritte:
- - Bestimmen des Wertes der Differenz des aktuellen Wertes jedes berücksichtigten Betriebsparameters zu einem zugehö rigen Bezugswert,
- - Berechnen eines Leistungsänderungsanteils für jeden berück sichtigten Betriebsparameter durch Verknüpfen des zugehöri gen Differenzwertes mit einer zugehörigen Konstanten,
- - Modifizieren eines Grundleistungswertes mit allen Leistungs änderungsanteilen, wodurch die Soll-Leistung gebildet wird, wobei der Grundleistungswert für einen Bezugs-Betriebspunkt bestimmt wurde, in dem alle berücksichtigten Betriebspara meter jeweils ihren Bezugswert einnahmen und die Glühkerze eine gewünschte Temperatur erreichte.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich
net, daß das Modifizieren des Grundleistungswertes dadurch
erfolgt, daß der Grundleistungswert und alle Leistungsände
rungsanteile addiert werden, wobei diejenigen Leistungsände
rungsanteile, die bei positivem zugehörigem Differenzwert zu
einer Leistungserhöhung führen sollen, positiv in die Addition
eingehen, dagegen diejenigen Leistungsänderungsanteile, die
bei positivem zugehörigem Differenzwert zu einer Leistungs
erniedrigung führen sollen, negativ in die Addition einge
hen.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß zumindest die Drehzahl als be
rücksichtigter Betriebsparameter verwendet wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch
gekennzeichnet, daß für mindestens einen der berück
sichtigten Betriebsparameter, der nicht die Drehzahl ist, der
zugehörige Leistungsänderungsanteil durch einen drehzahlab
hängigen Leistungsänderungsanteil korrigiert wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich
net, daß jeder drehzahlabhängige Leistungsänderungsanteil
für einen zugehörigen Betriebsparameter dadurch bestimmt wird,
daß
- - der Wert der Differenz der aktuellen Drehzahl zu einer Be zugsdrehzahl bestimmt wird, und
- - der Betriebsparameter-Differenzwert, der Drehzahl-Differenz wert und eine Konstante miteinander verknüpft werden.
6. Vorrichtung zum Steuern der Temperatur einer Glühkerze
abhängig vom Wert mindestens eines Betriebsparameters einer
Brennkraftmaschine, wobei mit den Werten berücksichtigter
Betriebsparameter diejenige Soll-Leistung berechnet wird,
bei der die Glühkerze eine Temperatur in einem vorgegebenen
Bereich einnehmen soll, mit
- - einer Treiberstufe (11), in die der jeweils aktuelle Wert für die Soll-Leistung eingegeben wird, zum Anlegen elektri scher Spannung an die Glühkerze (12) in solcher Weise, daß dieser die Soll-Leistung zugeführt wird,
gekennzeichnet durch
- - ein Mittel (10) zum Bestimmen des Wertes der Differenz des aktuellen Wertes jedes berücksichtigten Betriebsparameters zu einem zugehörigen Bezugswert,
- - ein Mittel (10) zum Berechnen eines Leistungsänderungs anteils für jeden berücksichtigten Betriebsparameter durch Verknüpfen des zugehörigen Differenzwertes mit einer zuge hörigen Konstanten, und
- - ein Mittel (10) zum Modifizieren eines Grundleistungswertes mit allen Leistungsänderungsanteilen.
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19893914446 DE3914446A1 (de) | 1989-05-02 | 1989-05-02 | Verfahren und vorrichtung zum steuern der temperatur einer gluehkerze |
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Publication Number | Publication Date |
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ID=6379914
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE19893914446 Withdrawn DE3914446A1 (de) | 1989-05-02 | 1989-05-02 | Verfahren und vorrichtung zum steuern der temperatur einer gluehkerze |
Country Status (3)
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8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |