DE4041630C2 - - Google Patents
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- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02P—IGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
- F02P19/00—Incandescent ignition, e.g. during starting of internal combustion engines; Combination of incandescent and spark ignition
- F02P19/02—Incandescent ignition, e.g. during starting of internal combustion engines; Combination of incandescent and spark ignition electric, e.g. layout of circuits of apparatus having glowing plugs
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufheizen der Ansaugluft
bei Brennkraftmaschinen mittels einer Flammstartanlage
nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Ein derartiges Verfahren ist aus der DE-PS 33 42 865 bekannt.
Dabei handelt es sich um eine Flammstartanlage, bei der zur
Verhinderung des sogenannten "Weißrauchs" in der Warmlaufphase
der Brennkraftmaschine die durch das Ansaugrohr strömende Luft
vorgewärmt wird. Zu diesem Zweck ist im Saugrohr der Brennkraftmaschine
eine Brennkammer vorgesehen, in welcher eine Kraftstoffeinspritzdüse
und eine Glühkerze angeordnet sind. Zum Starten
der Brennkraftmaschine bei tieferen Temperaturen wird
die Glühkerze vorgeglüht und nach Ablauf der Vorglühzeit beim Start
des Motors Kraftstoff über ein Magnetventil zur Kraftstoffeinspritzdüse
und damit in die Brennkammer der Flammstartanlage
gebracht. Der in der Brennkammer zur Entzündung kommende Kraftstoff
heizt die vorbeiströmende Ansaugluft vor und ermöglicht
ein sicheres Zünden der Zylinder der Brennkraftmaschine bei
niedrigen Außentemperaturen. Dabei wird der Glühkerze während
der Dauer einer bestimmten ersten Zeitspanne, bis der Motor
sicher rundläuft, ein stetiger Strom zugeführt und nach Ablauf
dieser ersten Zeitspanne während einer zweiten Zeitspanne, bis
der Motor eine bestimmte Betriebstemperatur erreicht hat, entsprechend
einer verminderten Leistung ein stoßweiser Strom.
Schon mit Erreichen der Startbereitschaft des Motors wird eine
Sicherheitszeit gestartet, die durch einen erfolgreichen Startvorgang
beendet wird. Erfolgt jedoch kein Startvorgang oder
bleibt der Motor nach erfolgtem Startvorgang innerhalb der Sicherheitszeit
wieder stehen, so wird zu Sicherheitszwecken und
zur Schonung der Batterie der Strom zur Glühkerze nach Ablauf
der Sicherheitsdauer unterbrochen und der Flammstartvorgang
beendet und die Glühkerze kühlt ab.
Soll ein erneuter Startvorgang vorgenommen werden, so muß die
Flammanlage wieder eingeschaltet und die Glühkerze entsprechend
dem oben geschilderten Vorgehen wieder vorgeglüht werden. Dieser
erneute Vorglühvorgang berücksichtigt dabei jedoch nicht, die
momentane Glühkerzentemperatur, die durch die Abglühzeit der
Glühkerze bestimmt ist und auch nicht die zur Verfügung stehende
Spannung an der Glühkerze.
Aus der DE-PS 32 21 814 ist eine Steuerung von Glühkerzen im
Brennraum eines Dieselmotors bekannt. Dabei ist für den Betrieb
der Glühkerzen bei einem Wiederholstart der Brennkraftmaschine
vorgesehen, daß zur Einhaltung einer vorbestimmten Glühkerzen-Temperatur
evtl. Änderungen in der Batteriespannung durch eine
entsprechende Steuerung der Pegel der Bezugsspannungen abhängig
von der Batteriespannung und der Kühlmitteltemperatur erfolgen.
Schließlich bezieht sich die DE-OS 37 13 835 auf ein Verfahren
zum schnellen Aufheizen einer Glühkerze, bei dem anfänglich mit
einem hohen Strom kontinuierlich und nach Erreichen einer vorbestimmten
Glühkerzentemperatur mit impulsförmig zugeführtem
Strom vorgeheizt wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, gemäß dem gattungsgemäßen
Verfahren die Glühkerze unter Berücksichtigung der momentanen
Glühkerzentemperatur und der anliegenden Spannung sofort
zu glühen, daß die für einen Wiederholstart benötigte Temperatur
in einfacher Weise in einem engen Toleranzband erreicht
wird.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden
Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.
Weitere Merkmale und Ausgestaltungen gehen aus den Unteransprüchen
und der Beschreibung hervor.
Nach Ablauf der Sicherheitszeit einer Flammstartanlage und nach
erfolgtem Start des Motors wird der Flammstartvorgang beendet
und die in der Flammstartanlage eingesetzte Glühkerze kühlt ab.
Aus der ermittelten Abkühlkurve der Glühkerze wird durch Zeitmessung
die momentane Glühkerzentemperatur ermittelt und die
dazugehörige Vorglühzeit für einen Wiederholstart an das Steuergerät
der Flammstartanlage weitergegeben. Bei einem nun erfolgenden
erneuten Start der Anlage ist zu jedem Zeitabschnitt
der Abkühlkurve der Glühkerze ein eigener, zuvor ermittelter
Wert für die Vorglühzeit vorhanden, wodurch die Glühkerzentemperatur
immer auf einen fest definierten, zum Wiederholstart
benötigten Wert gebracht wird, der innerhalb eines zulässigen
Toleranzbereiches liegt.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist nachstehend anhand der
Zeichnung beschrieben. Es zeigt
Fig. 1 die Vorglühzeiten für einen Wiederholstart gemäß
dem Verfahren nach der Erfindung in Abhängigkeit
von der Abkühlzeit,
Fig. 2 beispielhaft in tabellarischer Form die Vorglüh
zeiten in Abhängigkeit von den Abkühlintervallen
und der anliegenden Spannung.
Flammstartanlagen zur Vorwärmung der Ansaugluft in Brennkraft
maschinen enthalten eine oder mehrere Glühkerzen, welche von
der Fahrzeugbatterie mit Strom versorgt werden. Bei Inbetrieb
nahme der Flammstartanlage wird die Glühkerze bzw. werden die
Glühkerzen während einer ersten Zeitspanne stetig vorgeglüht
und der Motor kann gestartet werden. Nach Ablauf der ersten
Zeitspanne wird der Flammstartanlage für die Dauer einer zwei
ten Zeitspanne, bis der Motor seine Betriebstemperatur erreicht
hat, ein stoßweiser Strom entsprechend einer verminderten Lei
stung zugeführt und danach der Flammstartvorgang durch Abschal
ten des Stroms zur Glühkerze beendet. Findet jedoch gar kein
Startvorgang des Motors statt, so schaltet die Flammstartanlage
selbsttätig nach Ablauf einer Sicherheitszeit ab und die Glüh
kerze kühlt ab.
Ein derartiger Verlauf der Abkühlung ist in dem in Fig. 1 ge
zeigten Diagramm dargestellt. Ausgehend von der Glühkerzen-
Solltemperatur
ϑsoll, die gemäß dem Diagramm etwa 1050°C beträgt, stellt die
mit 1 bezeichnete Kurve den Verlauf der Abkühlung einer Glüh
kerze über der Zeit t in Sekunden, also die Glühkerzentempera
tur als Funktion der Zeit ϑ(t) dar.
Wird nun innerhalb dieser Abkühlzeit ein erneuter Startversuch
unternommen, so muß die Glühkerze abhängig von ihrer momentanen
Temperatur für diesen Wiederholstart vorgeglüht werden. Ein Maß
für die momentane Glühkerzentemperatur ϑ ist mit der Abkühl
zeit, die für jeden Verwendung findenden Glühkerzentyp, wie zum
Beispiel Stabglühkerze oder Flammglühkerze, ermittelt werden
kann und in der Fig. 1 in Form der Abkühlkurve 1 über der Zeit
t aufgetragen ist, gegeben. Beim Einsatz von mehreren anstelle
nur einer Glühkerze in der Flammstartanlage wird das daraus
resultierende unterschiedliche Abkühl- und Aufheizverhalten
durch andere Vorglühzeiten berücksichtigt. Ebenso berücksich
tigt wird die an der Glühkerze anliegende Spannung, die ja für
die Wahl der Vorglühzeit eine bedeutende Rolle spielt. So kann
die Vorglühzeit bei einer über ihrem Sollwert liegenden Span
nung entsprechend verkürzt werden, während die Vorglühzeit bei
unter dem Sollwert liegender Spannung, wie es zum Beispiel bei
tiefen Temperaturen, bei denen die Flammstartanlage ja gerade
eingesetzt wird, gegenüber dem Normalwert verlängert wird.
Die einmal ermittelten Werte für die Vorglühzeit beim Wiederhol
start können in einfacher Weise in einem Kennfeld abgespeichert
sein, wobei die Steuerung der Flammstartanlage aus einer elek
tronischen Steuereinheit besteht, welche einen Timer zur Ermitt
lung der Abkühlzeit für die Glühkerze enthält und welche weiter
ein in einem nicht-flüchtigen Speicher gespeichertes Kennfeld
für die entsprechenden Werte der Vorglühzeit in Abhängigkeit
von der Abkühlzeit der anliegenden Spannung sowie der Art und
Anzahl der eingesetzten Glühkerzen umfaßt. Zweckmäßig für eine
solche elektronische Steuereinheit ist der Einsatz eines pro
grammierbaren Mikroprozessors. Ein solches genanntes Kennfeld
ist beispielhaft in der in Fig. 2 abgebildeten Tabelle darge
stellt. Der Einfachheit halber sind hier die Werte für die Vor
glühzeit für den Wiederholstart nur in Abhängigkeit von der
Abkühlzeit, das heißt von der momentanen Glühkerzentemperatur
nach dem Abkühlen vom Sollwert
ϑsoll dargestellt. Die der Tabelle zu entnehmenden Werte sind
dabei nur beispielhaft angegeben, ohne die Erfindung auf diese
Werte zu beschränken.
Wie leicht zu sehen ist, ist die Anzahl der im Kennfeld zu
speichernden Werte direkt abhängig von der Feinheit der Unter
teilung des Wertebereichs für die anliegende Spannung und die
Abkühlzeit. Zur Verminderung der zu speichernden Werte für die
Vorglühzeit ist die Abkühlzeit in einzelne Intervalle zerlegt,
zum Beispiel wie in der Fig. 1 gezeigt in die acht Intervalle
t0-t1, t1-t2, . . ., t7-t8. In diesem Falle ist jedem Zeitintervall
ein bestimmter Wert für die Vorglühzeit zugeordnet, so daß zu
den hier gezeigten 8 Intervallen auch genau 8 verschiedene Vor
glühzeiten gespeichert sind. In der Fig. 1 ist nun für eine
Normspannung von U = 12 V beginnend zum Zeitpunkt t2, also zu
Beginn des dritten Intervalls (und entsprechend für die folgen
den Intervalle), ein Vorglühen für einen Wiederholstart ge
zeigt. Das nachstehend beschriebene Vorgehen ist natürlich auch
auf das erste und das zweite Intervall anwendbar, jedoch in
dieser Figur aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht darge
stellt. Zu Beginn dieses Intervalls weist die Glühkerze durch
ihr Abkühlen eine Temperatur ϑ2 unterhalb der Solltemperatur
ϑsoll der Glühkerze für einen Wiederholstart auf. Diese Tempe
ratur
ϑ2 beträgt in diesem Beispiel etwa 900°C. Ausgehend von dieser
Temperatur wird die Glühkerze mit einer vorgegebenen Vorglüh
zeit von in diesem Beispiel etwa 8 Sekunden vorgeglüht. Diese
Vorglühzeit ist dabei so gewählt, daß die Glühkerzentemperatur
ausgehend von ihrer momentanen Temperatur zu Beginn dieses In
tervalls nach Ablauf der Vorglühzeit einen vorgegebenen Wert
ϑsoll, max nicht übersteigt. Die Länge des Intervalls t2-t3 von
hier etwa 4 Sekunden ist derart gewählt, daß bei der vorgegebe
nen Vorglühzeit von 8 Sekunden bei einem Wiederholstart am Ende
des Intervalls, das heißt also direkt vor dem Zeitpunkt t3, die
Glühkerzentemperatur ausgehend von ihrer momentanen Temperatur
zu diesem Zeitpunkt, einen zweiten vorgegebenen Wert ϑsoll, min
nicht unterschreitet. Für die folgenden Intervalle gilt sinnge
mäß das gleiche. Das heißt die vorgegebene Vorglühzeit für das
zum Zeitpunkt t3 beginnende vierte Intervall, welches sich bis
zum Zeitpunkt t4 erstreckt, ist wieder so gewählt, daß die
obere Grenztemperatur ϑsoll, max nicht überschritten und die
untere Grenztemperatur ϑsoll, min nicht unterschritten wird. Im
Falle dieses vierten Intervalls wird dies im gezeigten Beispiel
mit einer Intervallänge von circa 8 Sekunden und einer dazuge
hörigen Vorglühzeit von etwa 10 Sekunden erzielt. Auf diese
Weise kann erreicht werden, daß für alle Intervalle eines Wie
derholstarts bei einer möglichst geringen Anzahl von gespeicher
ten Vorglühzeiten die Glühkerzentemperatur immer innerhalb ei
nes zulässigen Toleranzbandes zwischen der oberen Grenztempera
tur
ϑsoll, max und der unteren Grenztemperatur
ϑsoll, min liegt, welche so gewählt sind, daß ein Wiederholstart
sicher gewährleistet ist.
Vereinfachend kann die Aufteilung der Intervalle so erfolgen,
daß - abgesehen von den ersten und letzten Intervallen - die
Intervalldauer so gewählt ist, daß das jeweils folgende Inter
vall eine Intervalldauer aufweist, die ungefähr doppelt so groß
ist wie die Dauer des vorhergehenden Intervalls. Für die ersten
und letzten Intervalle hat dies deshalb keine Gültigkeit, weil
dort die Abkühlkurve extrem steil beziehungsweise extrem flach
verläuft.
In der Fig. 2 ist in tabellarischer Form der aus dem Diagramm
der Fig. 1 bekannte Sachverhalt dargestellt. Dabei sind die
vorgegebenen Vorglühzeiten in Abhängigkeit von der in die ein
zelnen Intervalle unterteilten Abkühlzeit t der Glühkerze sowie
in Abhängigkeit von der anliegenden Spannung U in Volt angege
ben. Ausgehend von einer Normspannung von U = 12 V sind die
Vorglühzeiten innerhalb jedes Intervalls mit sinkender Spannung
größer und mit steigender Spannung entsprechend geringer vorge
geben.
Claims (6)
1. 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,
dadurch gekennzeichnet,
daß bei einem nach Ablauf der Sicherheitszeit erfolgenden wiederholten
Startvorgang die erneute Vorglühzeit (t) der Glühkerze
nach einem aus der Glühkerzentemperatur (ϑ) bestimmten Wert
vorgegeben ist, wobei die momentane Glühkerzentemperatur (ϑ)
aus der Abkühlzeit der Glühkerze nach deren Abschalten ermittelt
ist, wobei der zeitliche Verlauf der Glühkerzentemperatur
(ϑ(t)) in einzelne Intervalle (t₀-t₁, t₁-t₂, . . ., t₇-t₈) unterteilt
ist, denen jeweils ein bestimmter Wert für die Vorglühzeit
(t) zugeordnet ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß jedes Intervall (t0-t1, t1-t2, . . ., t7-t8) annähernd die
doppelte Zeitdauer gegenüber dem davorliegenden Intervall aufweist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Wert für die Vorglühzeit abhängig ist von der Art und
Anzahl der eingesetzten Glühkerzen.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß die entsprechenden Werte für die Vorglühzeit aus einem
Kennfeld ausgelesen sind.
5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der
Ansprüche 1 bis 4,
gekennzeichnet durch
eine elektronische Steuereinheit mit einem Timer zur Ermittlung
der Abkühlzeit nach Abschalten der Glühkerze und einem Kennfeld
zur Speicherung der entsprechenden Werte für die Vorglühzeit.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß die elektronische Steuereinheit ein programmierbarer Mikroprozessor
ist.
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