EP1408233A2 - Method and apparatus for controlling the heating of the glow plugs of a Diesel engine - Google Patents
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- EP1408233A2 EP1408233A2 EP03022201A EP03022201A EP1408233A2 EP 1408233 A2 EP1408233 A2 EP 1408233A2 EP 03022201 A EP03022201 A EP 03022201A EP 03022201 A EP03022201 A EP 03022201A EP 1408233 A2 EP1408233 A2 EP 1408233A2
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- 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
- F02P19/025—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 with means for determining glow plug temperature or glow plug resistance
Definitions
- the invention relates to a method and a device for controlling the heating of the glow plugs of a diesel engine.
- Such methods and devices serve the Glow plugs of a diesel engine to a target temperature bring at which the engine can be started.
- the electronically controlled glow system ISS for diesel engines is a method of controlling the Heating the glow plugs of a diesel engine known at the glow command or the glow request after completed Initialization of the engine control, after successful Determining the temperature of the engine elements via the engine control and then successful establishment of a communication between the engine controller and the glow controller is given.
- the measurement of the glow plug temperature over the glow plug resistance separates as a way of identifying the Glow plug temperature due to the tolerances of the glow plugs in terms of their resistance because of the existing real Tolerances and different dynamic behavior out. Calibration of the glow plugs is over also unthinkable, since it involves large-volume components is.
- the object of the invention is based Therefore, therein, a method and an apparatus of the initially to create said type, with which the heating of the Glow plugs of a diesel engine incorporating the thermal Behavior of the glow plugs without a measurement signal for Feedback the temperature of the glow plugs are controlled can.
- the thermal situation to judge the glow plugs as a physical model the glow plugs is implemented in the control unit.
- This Model for example in the form of a temperature resistance element with positive or negative resistance temperature coefficient may be executed, parallel to the glow plugs with a low voltage and a low Electricity is heated leaves over its resistance one Conclusion on the given temperature.
- another electronic circuit elements can then be the thermal Heating and steady-state behavior of the glow plugs in their full dynamics are emulated.
- the core of the physical Model consists of a physical one Energy storage whose energy content to glow plug temperature proportional or inversely proportional. at This physical energy store may be, for example around a heating element with appropriate thermal Ground or around a capacitor for storing electrical Act energy.
- the invention thus takes a physical Modeling the thermal behavior of the glow plugs, wherein the corresponding physical model in the annealing control is integrated. That can continue the illustration of the Engine operating state on the physical model include.
- the control of the glow plugs from every imaginable Operating state is optimized by this to shortest possible Response times to achieve the target temperature to achieve.
- the glow plug temperature becomes indirectly through a closed loop regulated from the control electronics for driving the Glow plugs, the correction module, the physical model leads back to the control electronics.
- the physical model can continue with measurement signals be coupled, the z. B. the temperature of the environment or at least in stationary operation of the glow plug play.
- a temperature sensor in the annealing control unit be provided or the signal of a temperature sensor of the engine are evaluated via an interface. to Determination of the temperature during stationary operation of the glow plug a resistance measurement takes place and if necessary an averaging over some or all built-in Glow plugs.
- the erf indungssiee device and the invention Methods provide improved repeat start protection for quick start glow plugs and low voltage glow plugs and offer the possibility of use as preemptive Controller.
- the image and thus storage of the temperature state the glow plug is independent of the power supply the electronics possible, so that too after a full reset of the current state of the Glow plugs can be easily and accurately detected and the optimal control can be selected.
- Das'physikalische Model that can be implemented in the control electronics can beyond that adjusted in the context of the production of the electronics become.
- Figs. 1 and 2 is a common metal executed Glow plug shown having a variable resistor which, as a rule, increases with increasing temperature increases.
- a glow plug controller via a suitable interface of one higher-level control unit, such as the engine control unit 1 of an engine 14 an annealing request to the annealing control unit 2, which is interpreted there, so that the glow plugs 3 energized according to the requirements become.
- one higher-level control unit such as the engine control unit 1 of an engine 14 an annealing request to the annealing control unit 2, which is interpreted there, so that the glow plugs 3 energized according to the requirements become.
- Fig. 3 is in the illustrated embodiment of the invention parallel to the glow plugs a physical model 4 of the glow plugs in Annealing control unit provided, which serves the thermal Map state of the glow plugs 3.
- This physical Model 4 is designed so that it is at least at a standstill Engine the temperature at the heater tip of a standard Glow plug depicts. This applies both to the heating as also for the cooling of the glow plug.
- the physical model 4 consists in principle of one physical energy storage whose energy content to Glow plug temperature proportional or inversely proportional is.
- This physical energy storage can, for example a capacitor whose state of charge is proportional to the temperature.
- the glow plug can also have the resistance of one accordingly dimensioned resistance temperature element with positive or negative resistance temperature coefficient serve within the physical model.
- the physical model 4 can also be complete in the form of computer-stored software, eg. B. as stored Map be formed.
- the State of the physical model 4 is evaluated and will from this an input variable 5 is formed, which is connected to the glow plug control 12 is located, the glow plugs 3 via a drive 15, z. B. in the form of circuit breakers controls.
- the engine control unit 1 a Annealing request is sent to the Glüh Kunststoff réelle 2, be the glow plugs 3 and parallel to the physical Model 4 controlled in the glow plug control.
- the state Model 4 is identified and analyzed and is available as Input 5 to the glow plug control 12 as feedback the glow plug temperature, so the glow plug control 2 the thermal state of the glow plugs during activation consider the glow plugs.
- the implemented in the glow control 2 physical Model 4 can capture the dynamics very accurately, so that a exact information about the actually on the glow plugs. 3 given temperature is given, giving far-reaching possibilities to capture and guide the temperature of the Glow plugs 3 opened.
- the temperature can of the physical model 4 with another temperature which is detected at a location that the ambient temperature reflects well.
- the ambient temperature reflects well.
- the physical model 4 in the annealing control 2 is implemented during the manufacture of the annealing control 2 easily the model or the integrated electronic Components can be adjusted, creating another Increased accuracy is achieved.
- the evaluation of the Resistance of the glow plugs 3 on the measurement of the current is not sufficient to the temperature, especially in dynamic To measure phases in sufficiently stationary phases the resistance of the glow plugs with the values of the However, compared to the physical model 4 further increase the accuracy or to check the Can serve plausibility.
- the controller 2 for targeted adjustment between the glow plug resistor and the output of the physical model 4 can by appropriate software and memory be implemented in the control electronics 12.
- the state of the physical model 4 thus becomes evaluated by suitable electronics and as a signal for processing for the control electronics 12 available posed.
- the physical model 4 Since the physical model 4, as mentioned, parallel to the glow plugs 3 is operated, d. H. an equivalent or proportional energy input, it forms that Heating behavior of the glow plugs 3 after. This replica should be designed so that the heating and cooling behavior at least when the engine is emulated.
- the physical model 4 in the annealing control 2 learns but not the energy inflow or outflow like a glow plug in the Combustion chamber by the combustion energy or the additional Cooling, for example, in overrun mode.
- the physical Model 4 fulfills its purpose and the temperature of the Glow plugs 3 simulates as well as possible, in addition to the Parallel control of the physical model 4 at the same time the additional positive or negative energy input by external influences, which deviate from the standard case, mathematically be added.
- the control of the physical model 4 with a fixed value. It is known that glow plugs during engine operation at least for diesel engines with direct injection except in marginal areas of low speed and very high load higher than the conditions with the engine stopped Have energy needs to set the target temperature of the glow plugs too hold. It is customary, the control electronics 12 so train that energy supply to the glow plugs so It is regulated that the glow plug temperature is independent of the engine operating conditions is maintained. This can be done at running engine and thus usually higher energy flow assumed the glow plugs as the engine is stationary be that the glow plugs have exactly the target temperature. The correction module 13 can be easily detected for this If the physical model 4 to one of the setpoint temperature force appropriate state.
- an even more accurate illustration of the actual Glow plug temperature required by the physical model 4 or in engines with indirect injection or other engines where the above-mentioned simple limit of the model is not sufficient by a fixed value may be the additional positive or negative energy input initially recorded by measurement and in correlation with the Engine control unit 1 or the glow control 2 available parameters, such as B. the injected fuel amount, the Speed, the inner moment, the air, engine, water or Oil temperature can be set. Due to the then received Data becomes an algorithm or a mathematical one Model created and integrated into the correction module 13, so that this the drive signal parallel to the Glühkerzenbestromung modified so that the physical model 4 follows the actual temperature at the glow plug.
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Steuern der Aufheizung der Glühkerzen eines Dieselmotors.The invention relates to a method and a device for controlling the heating of the glow plugs of a diesel engine.
Derartige Verfahren und Vorrichtungen dienen dazu, die Glühkerzen eines Dieselmotors auf eine Solltemperatur zu bringen, bei der der Motor gestartet werden kann.Such methods and devices serve the Glow plugs of a diesel engine to a target temperature bring at which the engine can be started.
Aus MTZ 10/2000 "Das elektronisch gesteuerte Glühsystem ISS für Dieselmotoren" ist ein Verfahren zum Steuern der Aufheizung der Glühkerzen eines Dieselmotors bekannt, bei dem der Glühbefehl oder die Glühanforderung nach abgeschlossener Initialisierung der Motorsteuerung, nach erfolgter Bestimmung der Temperatur der Motorelemente über die Motorsteuerung und anschließendem erfolgreichen Aufbau einer Kommunikation zwischen der Motorsteuerung und dem Glühsteuergerät gegeben wird.From MTZ 10/2000 "The electronically controlled glow system ISS for diesel engines "is a method of controlling the Heating the glow plugs of a diesel engine known at the glow command or the glow request after completed Initialization of the engine control, after successful Determining the temperature of the engine elements via the engine control and then successful establishment of a communication between the engine controller and the glow controller is given.
Zur Steuerung der Aufheizung der Glühkerzen eines Dieselmotors ist es wichtig, den thermischen Zustand der Glühkerzen, insbesondere von Schnellstartglühkerzen, beispielsweise die Resttemperatur der Glühkerzen nach einer vorherigen Aufheizung beim Wiederholstart zu kennen und in die folgende Steuerung einzubeziehen. Der thermische Zustand der Glühkerzen kann jedoch bisher nur aus Erfahrungswerten in das Glühkerzensteuergerät implementiert werden. Um die Resttemperatur der Glühkerze zu berücksichtigen, ist dazu die Kenntnis der gesamten Historie notwendig, was nicht flüchtige Speicher und eine Zeitbasis erfordert, falls Daten vor einer Rücksetzung miteinbezogen werden müssen.To control the heating of the glow plugs of a diesel engine it is important to check the thermal condition of the glow plugs, in particular of quick start glow plugs, for example the residual temperature of the glow plugs after a previous one Heating up at the restart and in the following Include control. The thermal state of However, glow plugs so far can only from experience in the glow plug control device can be implemented. To the residual temperature to consider the glow plug, is the Knowledge of the entire history necessary, what nonvolatile Memory and a timebase requires, if data before a reset.
Die Messung der Glühkerzentemperatur über den Glühkerzenwiderstand scheidet als Möglichkeit der Ermittlung der Glühkerzentemperatur auf Grund der Toleranzen der Glühkerzen im Bezug auf ihren Widerstandsverlauf wegen der real existierenden Toleranzen und des unterschiedlichen Dynamikverhaltens aus. Eine Kalibrierung der Glühkerzen ist darüber hinaus nicht denkbar, da es sich dabei um Großserienbauteile handelt.The measurement of the glow plug temperature over the glow plug resistance separates as a way of identifying the Glow plug temperature due to the tolerances of the glow plugs in terms of their resistance because of the existing real Tolerances and different dynamic behavior out. Calibration of the glow plugs is over also unthinkable, since it involves large-volume components is.
Die der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe besteht daher darin, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, mit denen die Aufheizung der Glühkerzen eines Dieselmotors unter Einbeziehung des thermischen Verhaltens der Glühkerzen ohne ein Messsignal zur Rückmeldung der Temperatur der Glühkerzen gesteuert werden kann.The object of the invention is based Therefore, therein, a method and an apparatus of the initially to create said type, with which the heating of the Glow plugs of a diesel engine incorporating the thermal Behavior of the glow plugs without a measurement signal for Feedback the temperature of the glow plugs are controlled can.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die Ausbildung
gelöst, die in den Patentansprüchen 1 und 6 jeweils
angegeben ist.This object is achieved according to the invention by the training
solved, in the
Besonders bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen
des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen
Vorrichtung sind Gegenstand der Patentansprüche 2 bis 5
bzw. 7 bis 11.Particularly preferred embodiments and developments
the inventive method and the invention
Device are the subject of
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren und der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es möglich, die thermische Situation der Glühkerzen zu beurteilen, da ein physikalisches Modell der Glühkerzen in das Steuergerät implementiert ist. Dieses Modell, das beispielsweise in Form eines Temperaturwiderstandselementes mit positivem oder negativem Widerstandstemperaturkoeffizienten ausgeführt sein kann, das parallel zu den Glühkerzen mit einer Niederspannung und einem geringen Strom aufgeheizt wird, lässt über seinen Widerstand einen Rückschluss auf die vorliegende Temperatur zu. Mittels weiterer elektronischer Schaltungselemente kann dann das thermische Aufheiz- und Beharrungsverhalten der Glühkerzen in ihrer vollen Dynamik emuliert werden.In the inventive method and the inventive Device, it is possible the thermal situation to judge the glow plugs as a physical model the glow plugs is implemented in the control unit. This Model, for example in the form of a temperature resistance element with positive or negative resistance temperature coefficient may be executed, parallel to the glow plugs with a low voltage and a low Electricity is heated leaves over its resistance one Conclusion on the given temperature. By another electronic circuit elements can then be the thermal Heating and steady-state behavior of the glow plugs in their full dynamics are emulated.
Dadurch, dass das physikalische Modell in die Glühkerzensteuerung integriert ist, wird eine Unabhängigkeit von Bordspannungseinbrüchen am Fahrzeug erreicht, so dass der thermische Zustand der Glühkerzen durch die Glühkerzensteuerung auch nach einem vollständigen Rücksetzen der Ansteuerelektronik einfach und genau ermittelt werden kann. Dabei wird der Temperaturbereich der Glühkerze (bis 1.100°C für Stahlglühkerzen, bis 1.500°C für Keramikglühkerzen) vorzugsweise auf den Temperaturbereich der Elektronik (bis 125°C) projiziert.By having the physical model in the glow plug control is an independence of Board voltage drops on the vehicle reached, so that the thermal condition of the glow plugs through the glow plug control even after a complete reset of the control electronics can be determined easily and accurately. there is the temperature range of the glow plug (up to 1,100 ° C for Stahlglühkerzen, to 1,500 ° C for ceramic glow plugs) preferably on the temperature range of the electronics (up to 125 ° C) projected.
Das heißt im Einzelnen, dass ein thermisches Modell der Glühkerzen in das Glühsteuergerät dadurch implementiert wird, dass eine Ansteuer- und Auswerteelektronik in Verbindung mit einem Widerstandstemperaturelement oder einem Heizelement oder einer Kombination aus beiden Elementen eingebaut wird. Die Rückmeldung der Glühkerzentemperatur aus dem physikalischen Modell ermöglicht dann eine darauf basierende Steuerung oder Regelung der Glühkerzen. Der Kern des physikalischen Modells besteht dabei aus einem physikalischen Energiespeicher, dessen Energiegehalt zur Glühkerzentemperatur proportional oder dazu umgekehrt proportional ist. Bei diesem physikalischen Energiespeicher kann es sich beispielsweise um ein Heizelement mit entsprechender thermischer Masse oder um einen Kondensator zur Speicherung elektrischer Energie handeln.That means in detail that a thermal model of the Glow plugs implemented in the Glühsteuergerät thereby is that a control and evaluation in connection with a resistance temperature element or a heating element or a combination of both elements becomes. The feedback of the glow plug temperature from the physical model then allows based on it Control or regulation of the glow plugs. The core of the physical Model consists of a physical one Energy storage whose energy content to glow plug temperature proportional or inversely proportional. at This physical energy store may be, for example around a heating element with appropriate thermal Ground or around a capacitor for storing electrical Act energy.
Gemäß der Erfindung erfolgt somit eine physikalische Modellierung des thermischen Verhaltens der Glühkerzen, wobei das entsprechende physikalische Modell in die Glühsteuerung integriert ist. Das kann weiterhin die Abbildung des Motorbetriebszustandes auf das physikalische Modell einschließen.According to the invention thus takes a physical Modeling the thermal behavior of the glow plugs, wherein the corresponding physical model in the annealing control is integrated. That can continue the illustration of the Engine operating state on the physical model include.
Die Ansteuerung der Glühkerzen aus jedem erdenklichen Betriebszustand heraus wird dadurch optimiert, um kurzmögliche Ansprechzeiten zur Erzielung der Solltemperatur zu erreichen.The control of the glow plugs from every imaginable Operating state is optimized by this to shortest possible Response times to achieve the target temperature to achieve.
Bei Verwendung eines Korrekturmoduls wird die Glühkerzentemperatur indirekt durch einen geschlossenen Regelkreis geregelt, der aus der Ansteuerelektronik zum Ansteuern der Glühkerzen, dem Korrekturmodul, dem physikalischen Modell zurück zur Ansteuerelektronik führt.When using a correction module, the glow plug temperature becomes indirectly through a closed loop regulated from the control electronics for driving the Glow plugs, the correction module, the physical model leads back to the control electronics.
Das physikalische Modell kann weiterhin mit Messsignalen gekoppelt werden, die z. B. die Temperatur der Umgebung oder zumindest im stationären Betrieb der Glühkerze wiedergeben. Hierzu kann ein Temperatursensor im Glühsteuergerät vorgesehen sein oder kann das Signal eines Temperatursensors des Motors über eine Schnittstelle ausgewertet werden. Zur Ermittlung der Temperatur im stationären Betrieb der Glühkerze erfolgt eine Widerstandsmessung und gegebenenfalls eine Mittelwertbildung über einige oder alle eingebauten Glühkerzen.The physical model can continue with measurement signals be coupled, the z. B. the temperature of the environment or at least in stationary operation of the glow plug play. For this purpose, a temperature sensor in the annealing control unit be provided or the signal of a temperature sensor of the engine are evaluated via an interface. to Determination of the temperature during stationary operation of the glow plug a resistance measurement takes place and if necessary an averaging over some or all built-in Glow plugs.
Die erf indungsgemäße Vorrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren liefern einen verbesserten Wiederholstartschutz bei Schnellstartglühkerzen und Niedervoltglühkerzen und bieten die Möglichkeit des Einsatzes als preemptiver Regler. Das heißt im Einzelnen, dass eine bessere und genauere Erfassung der tatsächlichen Glühkerzentemperatur, eine Führung der Glühkerzentemperatur über die genauer und einfacher erfassbare Temperatur des physikalischen Modells möglich werden. Die Abbildung und damit Speicherung des Temperaturzustandes der Glühkerzen ist unabhängig von der Spannungsversorgung der Elektronik möglich, so dass auch nach einem vollständigen Rücksetzen der aktuelle Zustand der Glühkerzen einfach und genau erfasst werden kann und die optimale Ansteuerung gewählt werden kann. Das'physikalische Modell, das in die Steuerelektronik implementiert wird, kann darüber hinaus im Rahmen der Fertigung der Elektronik abgeglichen werden. Gemäß der Erfindung ist kein statischer, sondern ein dynamischer Speicher vorgesehen. Somit ist die Nachbildung des Abkühlverhaltens auch ohne Betriebsspannung möglich, so dass eine optimale Steuerung des Aufheizvorganges der Glühkerzen zur Erreichung der kurzmöglichsten Bereitschaftszeit, d. h. Startfähigkeit des Motors erreicht werden kann.The erf indungsgemäße device and the invention Methods provide improved repeat start protection for quick start glow plugs and low voltage glow plugs and offer the possibility of use as preemptive Controller. In detail, that means a better and more accurate one Detection of the actual glow plug temperature, a guide of the glow plug temperature over the more accurate and easier detectable temperature of the physical model be possible. The image and thus storage of the temperature state the glow plug is independent of the power supply the electronics possible, so that too after a full reset of the current state of the Glow plugs can be easily and accurately detected and the optimal control can be selected. Das'physikalische Model that can be implemented in the control electronics can beyond that adjusted in the context of the production of the electronics become. According to the invention, there is no static, but provided a dynamic memory. Thus, the Replica of the cooling behavior even without operating voltage possible, allowing optimal control of the heating process the glow plugs to achieve the shortest standby time, d. H. Startability of the engine reached can be.
Im Folgenden wird anhand der zugehörigen Zeichnungen
ein besonders bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung
näher beschrieben. Es zeigen
In den Fig. 1 und 2 ist eine übliche aus Metall ausgeführte
Glühkerze dargestellt, die einen veränderlichen Widerstand
aufweist, der in der Regel mit zunehmender Temperatur
zunimmt. Bei der beispielsweise in Fig. 2 dargestellten
Metallglühkerze 6 mit innenliegender Wendelkombination 7 aus
einem Heizelement ohne nennenswertem Temperaturkoeffizienten,
nämlich der Heizwendel 8, und einem Heizelement mit
positivem Temperaturkoeffizienten, nämlich der Regel- oder
Messwendel 9, gibt es keine ausreichend schnelle thermische
Kopplung, so dass die Dynamik an der brennraumseitigen Kerzenspitze
nicht ohne weiteres aus der Änderung des Widerstandes
ermittelt werden kann, der besagter Dynamik nur relativ
träge folgt. Weiterhin streuen die Widerstände aller
Glühkerzen aus der Serienfertigung stark und der Widerstandsverlauf
korreliert darüber hinaus nur ungenügend mit
dem Temperaturverlauf. Ein Abgleich oder eine Sortierung
aller Glühkerzen ist auf Grund der Mehrkosten undenkbar. Es
können zwar zusätzliche Temperatursensoren 10 vorgesehen
sein, sie sind jedoch mit hohen Kosten verbunden und haben
über dies eine begrenzte Lebensdauer. Der Erkennung und der
Führung des Aufheizverhaltens der Glühkerzen sind somit enge
Grenzen gesetzt, die zum Teil schon durch die Toleranz realer
Glühkerzen überdeckt werden, so dass keine zusätzliche
Aussage über die vorliegende Temperatur der Glühkerzen bei
statistisch verteilten Widerständen gemacht werden kann.In Figs. 1 and 2 is a common metal executed
Glow plug shown having a variable resistor
which, as a rule, increases with increasing temperature
increases. In the example shown in Fig. 2
Metal glow plug 6 with internal coil combination 7 off
a heating element without appreciable temperature coefficient,
namely the
Eine direkte Rückkopplung über die aktuelle Temperatur an der Heizstabspitze der Glühkerzen ist für den Serieneinsatz somit nicht möglich.A direct feedback on the current temperature at the heater tip of the glow plugs is for mass production thus not possible.
Wie es in Fig. 3 dargestellt ist, wird bei einer Glühkerzensteuerung
über eine geeignete Schnittstelle von einem
übergeordneten Steuergerät, beispielsweise vom Motorsteuergerät
1 eines Motors 14 eine Glühanforderung an das Glühsteuergerät
2 gesendet, die dort interpretiert wird, so dass
die Glühkerzen 3 entsprechend den Anforderungen bestromt
werden.As shown in FIG. 3, in a glow plug controller
via a suitable interface of one
higher-level control unit, such as the
Wie es weiterhin in Fig. 3 dargestellt ist, ist bei dem
dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung parallel zu
den Glühkerzen ein physikalisches Modell 4 der Glühkerzen im
Glühsteuergerät vorgesehen, das dazu dient, den thermischen
Zustand der Glühkerzen 3 abzubilden. Dieses physikalische
Modell 4 ist so ausgebildet, dass es zumindest bei stehendem
Motor die Temperatur an der Heizstabspitze einer üblichen
Glühkerze abbildet. Das gilt sowohl für die Aufheizung als
auch für die Abkühlung der Glühkerze.As further shown in Fig. 3, is in the
illustrated embodiment of the invention parallel to
the glow plugs a
Das physikalische Modell 4 besteht im Prinzip aus einem
physikalischen Energiespeicher, dessen Energiegehalt zur
Glühkerzentemperatur proportional oder umgekehrt proportional
ist. Dieser physikalische Energiespeicher kann beispielsweise
ein Kondensator sein, dessen Ladezustand proportional
zur Temperatur ist. Als Maß für den thermischen Zustand
der Glühkerze kann auch der Widerstand eines entsprechend
dimensionierten Widerstandstemperaturelementes mit
positivem oder negativem Widerstandstemperaturkoeffizienten
innerhalb des physikalischen Modells dienen.The
Das physikalische Modell 4 kann aber auch vollständig
in Form einer computergespeicherten Software, z. B. als abgespeichertes
Kennfeld ausgebildet sein.The
Wie es in Fig. 3 weiterhin dargestellt ist, wird der
Zustand des physikalischen Modells 4 ausgewertet und wird
daraus eine Eingangsgröße 5 gebildet, die an der Glühkerzensteuerung
12 liegt, die die Glühkerzen 3 über eine Ansteuerung
15, z. B. in Form von Leistungsschaltern ansteuert.As further shown in Fig. 3, the
State of the
Die oben beschriebene Vorrichtung arbeitet in der folgenden Weise:The device described above operates in the following Wise:
Sobald über die Schnittstelle von einem übergeordneten
Steuergerät, beispielsweise dem Motorsteuergerät 1 eine
Glühanforderung an das Glühsteuergerät 2 gesendet wird, werden
die Glühkerzen 3 und parallel dazu das physikalische
Modell 4 in der Glühkerzensteuerung angesteuert. Der Zustand
des Modells 4 wird ermittelt und analysiert und liegt als
Eingangsgröße 5 an der Glühkerzensteuerung 12 als Rückmeldung
der Glühkerzentemperatur, so dass die Glühkerzensteuerung
2 den thermischen Zustand der Glühkerzen bei der Ansteuerung
der Glühkerzen berücksichtigen kann.Once across the interface from a parent
Control unit, for example, the engine control unit 1 a
Annealing request is sent to the Glühsteuergerät 2, be
the
Das in die Glühsteuerung 2 implementierte physikalische
Modell 4 kann die Dynamik sehr genau erfassen, so dass eine
genaue Information über die tatsächlich an den Glühkerzen 3
vorliegende Temperatur gegeben ist, was weitreichende Möglichkeiten
zur Erfassung und Führung der Temperatur der
Glühkerzen 3 eröffnet.The implemented in the
Um die Genauigkeit weiter zu erhöhen, kann die Temperatur
des physikalischen Modells 4 mit einer weiteren Temperatur
verglichen werden, die an einer Stelle erfasst wird, die
die Umgebungstemperatur gut wiederspiegelt. Hierbei kann
es sich um eine Messstelle 11 am Metallstanzgitter, das keinen
großen Strom erfährt, beispielsweise die Kommunikationsschnittstelle
handeln.To further increase the accuracy, the temperature can
of the
Es ist weiterhin von Vorteil, dass auf Grund der Tatsache,
dass das physikalische Modell 4 in die Glühsteuerung 2
implementiert ist, während der Fertigung der Glühsteuerung 2
problemlos das Modell oder die integrierten elektronischen
Bauelemente abgeglichen werden können, wodurch eine weitere
Steigerung der Genauigkeit erreicht wird. Die Auswertung des
Widerstandes der Glühkerzen 3 über die Messung des Stromes
ist zwar ungenügend, um die Temperatur, insbesondere in dynamischen
Phasen zu messen, in hinreichend stationären Phasen
kann der Widerstand der Glühkerzen mit den Werten des
physikalischen Modells 4 jedoch verglichen werden, was zur
weiteren Steigerung der Genauigkeit bzw. zur Überprüfung der
Plausibilität dienen kann. Eine entsprechende Funktionalität
der Steuerung 2 zum gezielten Abgleich zwischen dem Glühkerzenwiderstand
und dem Ausgangssignal des physikalischen Modells
4 kann durch eine entsprechende Software und Speicher
in der Ansteuerelektronik 12 implementiert werden.It is also advantageous that due to the fact
that the
Der Zustand des physikalischen Modells 4 wird somit
durch eine geeignete Elektronik ausgewertet und als Signal
zur Verarbeitung für die Ansteuerelektronik 12 zur Verfügung
gestellt.The state of the
Da das physikalische Modell 4, wie erwähnt, parallel zu
den Glühkerzen 3 betrieben wird, d. h. einen äquivalenten
bzw. proportionalen Energieeintrag erfährt, bildet es das
Aufheizverhalten der Glühkerzen 3 nach. Diese Nachbildung
sollte so angelegt sein, dass das Aufheiz- und Abkühlverhalten
zumindest bei stehendem Motor nachgebildet wird. Das
physikalische Modell 4 in der Glühsteuerung 2 erfährt aber
nicht den Energiezu- bzw. abfluss wie eine Glühkerze im
Brennraum durch die Verbrennungsenergie bzw. die zusätzliche
Abkühlung beispielsweise im Schubbetrieb. Damit das physikalische
Modell 4 seinen Zweck erfüllt und die Temperatur der
Glühkerzen 3 so gut wie möglich nachbildet, kann neben der
Parallelansteuerung des physikalischen Modells 4 gleichzeitig
der zusätzliche positive oder negative Energieeintrag
durch äußere Einflüsse, die vom Standardfall abweichen, mathematisch
zuaddiert werden. Dazu ist vorzugsweise ein Korrekturmodul
13 vorgesehen, das zwischen dem physikalischen
Modell 4 und der Ansteuerelektronik 12 liegt und den aktuellen
Motorzustand, beispielsweise die Drehzahl, das Drehmoment,
die eingespritzte Kraftstoffmenge, die Temperatur
usw., berücksichtigt und die Ansteuerung des physikalischen
Modells 4 dementsprechend so modifiziert, dass die vom Modell
ausgegebene Referenzglühkerzentemperatur mit der tatsächlichen
Glühkerzentemperatur gut übereinstimmt.Since the
Hierzu kann im einfachsten Fall die Ansteuerung des
physikalischen Modells 4 mit einem Festwert begrenzt werden.
Es ist bekannt, dass Glühkerzen während des Motorbetriebs
zumindest bei Dieselmotoren mit direkter Einspritzung außer
in Randbereichen niedriger Drehzahl und sehr hoher Last ein
gegenüber den Verhältnissen bei stehendem Motor höheren
Energiebedarf haben, um die Solltemperatur der Glühkerzen zu
halten. Es ist dazu üblich, die Ansteuerelektronik 12 so
auszubilden, dass die Energiezufuhr zu den Glühkerzen so
geregelt wird, dass die Glühkerzentemperatur unabhängig von
den Motorbetriebsbedingungen gehalten wird. Dadurch kann bei
laufendem Motor und damit in der Regel höherem Energiefluss
an die Glühkerzen als bei stehendem Motor davon ausgegangen
werden, dass die Glühkerzen genau die Solltemperatur haben.
Das Korrekturmodul 13 kann für diese einfach zu detektierenden
Fälle das physikalische Modell 4 auf einen der Solltemperatur
entsprechenden Zustand zwingen.For this purpose, in the simplest case, the control of the
Wenn eine noch genauere Abbildung der tatsächlichen
Glühkerzentemperatur durch das physikalische Modell 4 gefordert
wird oder bei Motoren mit indirekter Einspritzung oder
anderen Motoren, bei denen die oben erwähnte einfache Begrenzung
des Modells durch einen Festwert nicht ausreicht,
kann der zusätzliche positive oder negative Energieeintrag
zunächst messtechnisch erfasst und in Korrelation mit dem
Motorsteuergerät 1 oder der Glühsteuerung 2 verfügbaren Parametern,
wie z. B. der eingespritzten Kraftstoffmenge, der
Drehzahl, dem inneren Moment, der Luft-, Motor-, Wasseroder
Öltemperatur gesetzt werden. Auf Grund der dann erhaltenen
Daten wird ein Algorithmus oder ein mathematisches
Modell erstellt und in das Korrekturmodul 13 integriert, so
dass dieses das Ansteuersignal parallel zur Glühkerzenbestromung
dergestalt modifiziert, dass das physikalische Modell
4 der tatsächlichen Temperatur an der Glühkerze folgt.
Auf diese Weise kann zusätzlich vorteilhaft die Temperatur
der Glühkerzen geregelt werden, indem durch die Erfassung
der Temperatur des physikalischen Modells 4 ein geschlossener
Regelkreis entsteht. Damit lassen sich Überbeanspruchungen,
Fehlansteuerungen usw. vermeiden. Eine beispielsweise
vom Motorsteuergerät 1 an die Glühsteuerung 2 gesendete
Solltemperatur kann dann relativ einfach umgesetzt und überwacht
werden, wobei die Erreichung dieser Temperatur wieder
an das Motorsteuergerät 1 rückgekoppelt werden kann. Durch
diese Regelung werden weitere Möglichkeiten eröffnet, die
Glühkerzen 3 noch schneller als bisher auf die Solltemperatur
zu bringen, da derzeit wegen der fehlenden Rückkopplung
der resultierenden Temperatur an der Glühkerze 3 nur geringere
Aufheizgeschwindigkeiten möglich sind.If an even more accurate illustration of the actual
Glow plug temperature required by the
Claims (11)
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