EP1929151A1 - Verfahren zum ansteuern einer gruppe von glühkerzen in einem dieselmotor - Google Patents

Verfahren zum ansteuern einer gruppe von glühkerzen in einem dieselmotor

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EP1929151A1
EP1929151A1 EP06805793A EP06805793A EP1929151A1 EP 1929151 A1 EP1929151 A1 EP 1929151A1 EP 06805793 A EP06805793 A EP 06805793A EP 06805793 A EP06805793 A EP 06805793A EP 1929151 A1 EP1929151 A1 EP 1929151A1
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EP
European Patent Office
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glow
glow plug
pulse width
resistance
voltage
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP06805793A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Markus Kernwein
Olaf Toedter
Andreas Bleil
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
BorgWarner Ludwigsburg GmbH
Original Assignee
Beru AG
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Filing date
Publication date
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Priority claimed from DE102006010083A external-priority patent/DE102006010083B4/de
Priority claimed from DE102006010081A external-priority patent/DE102006010081B4/de
Application filed by Beru AG filed Critical Beru AG
Publication of EP1929151A1 publication Critical patent/EP1929151A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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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
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02P19/026—Glow plug actuation during engine operation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/20—Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils
    • F02D2041/202—Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils characterised by the control of the circuit
    • F02D2041/2024—Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils characterised by the control of the circuit the control switching a load after time-on and time-off pulses
    • F02D2041/2027—Control of the current by pulse width modulation or duty cycle control
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02P19/021—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 characterised by power delivery controls
    • F02P19/023—Individual control of the glow plugs

Definitions

  • the invention is based on a method having the features specified in the preamble of claim 1. Such a method is in the article "The electronically controlled glow system ISS for diesel engines, published in DE-Z: MTZ Motortechnische Zeitschrift 61, (2000) 10, pp. 668-675 known.
  • FIG. 1 shows the block diagram of a glow plug control unit 1 for carrying out the known method.
  • This control unit comprises a microprocessor 2 with integrated digital-to-analog converter, a number of MOSFET power semiconductors 3 for switching on and off an equal number of glow plugs 4, an electrical interface 5 for connection to a motor control unit 6 and an internal power supply 7 for the microprocessor 2 and for the interface 5.
  • the internal power supply 7 has via the "terminal 15" of the vehicle connection to the vehicle battery.
  • the microprocessor 2 controls the power semiconductors 3, reads their status information and communicates via the electrical interface 5 with the engine control unit 6.
  • the interface 5 makes an adjustment of the signals required for communication between the engine control unit 6 and the microprocessor 2.
  • the power supply 7 supplies a stable voltage for the microprocessor 2 and for the interface 5.
  • a glow plug should maintain a constant temperature (nominal temperature or steady-state temperature), for which approx. 1000 ° C is a typical value.
  • steady-state temperature modern glow plugs do not require the full voltage from the vehicle electrical system, but only a voltage of typically 5 volts to 6 volts.
  • the microprocessor 2 controls the power semiconductors 3 for this purpose by a method of pulse width modulation, with the result that the voltage from the electrical system, which is the power semiconductors 3 via the "terminal 30" of the vehicle is modulated so that the desired voltage is applied to the glow plugs in the time average. Fluctuations in the vehicle electrical system voltage can be compensated by changing the switch-on time in the pulse width modulation.
  • the glow plugs in the cylinders of the engine are cooled to different degrees. Nevertheless, in order to keep the glow plug temperature constant when the engine is warm, the electric power supplied to the glow plugs is adapted to the changing conditions. This is done in accordance with the specifications of the engine control unit 6 by raising or lowering the same for all glow plugs final value of the voltage applied to the glow plugs 4 on average over time.
  • the present invention has for its object to provide a way how the ignition performance of a diesel engine and the life of the glow plugs used therein can be improved.
  • a group of glow plugs in a diesel engine apart from manufacturing tolerances are preferably equal to each other and are connected by individual leads to a DC power source, driven by a pulse width modulation method to the glow plugs in any case To operate temporally at the same temperature.
  • the electrical resistance of the glow plugs minus the resistance of the supply line to the glow element of the glow plugs during operation of the engine is determined and calculated from a relative pulse width with which the glow plugs are driven.
  • the glow plugs can be controlled uniformly and in total as a group. This is particularly useful if there is an average value for the resistance of the leads leading to the glow elements, from which the resistance of the individual leads deviates so little that by simplifying the average value of the resistance of the leads nor an approximation is available to the true value of the resistance of the heating elements, which allows a more precise control of their heating. It is also possible to uniformly control subgroups of glow plugs of an engine. However, it is preferred to individually and individually control the glow plugs, because then the influence of the resistance of the different supply lines and also the influence of the resistance of the different current paths in the control unit can be taken into account individually.
  • An advantage of the invention is that in addition to the resistance of the glow plug and other parameters which are suitable to influence the temperature of the individual glow plugs, used as input variables of the control of the glow plugs by Puls shimmerenmo- dulation and thus can be considered when driving the individual glow plugs ,
  • Such another parameter, which can be used with particular advantage as an input for the control by pulse width modulation, is the electrical resistance of the glow element of the glow plugs, which shows a production-related scattering.
  • the electrical resistance of their glow element during operation of the engine is determined for each individual glow plug, calculated from an individual relative pulse width and individually controlled with each individual glow plug of the engine.
  • the electrical resistance of glow plugs changes with age usually and leads in the prior art to a lower glow plug temperature, which entails a worse ignition behavior and starting behavior.
  • the change in the resistance of the glow plug is used as an input for controlling the glow plug by pulse width modulation to extend the relative pulse width corresponding to the changed glow plug resistance and thereby compensate for the change in resistance so that it does not lead to a reduction in the glow plug temperature.
  • a group of glow plugs in a diesel engine which - apart from manufacturing tolerances - are preferably equal to each other and are connected by individual leads to a DC power source, driven by a method of pulse width modulation to the glow plugs in any case
  • their resistance is determined for each individual glow plug, from which an individual relative pulse width is calculated, and thus each individual glow plug is controlled individually.
  • the electrical resistance of glow plugs changes with age usually and leads in the prior art to a lower glow plug temperature, which leads to a worse ignition behavior and starting behavior.
  • the change of the resistance of the glow plug is used as an input for the control of the glow plug by pulse width modulation to extend the relative pulse width according to the changed glow plug resistance and thereby compensate for the change in resistance so that it does not lead to a reduction in the glow plug temperature.
  • a group of glow plugs in a diesel engine which - apart from manufacturing tolerances - are preferably equal to each other and are connected by individual leads to a Gleichstromquel- Ie, driven by a method of pulse width modulation to the glow plugs in any case To operate temporal means at the same temperature.
  • the pulse width modulation method determines the energy to be introduced into the glow plugs per period.
  • supplying predetermined amounts of energy per period advantageously causes a predetermined Temperature rise of the glow elements of the glow plugs.
  • the supply of predetermined amounts of energy indirectly means a consideration of the resistance of the glow plugs and their supply line, which deal with the solutions according to claims 1 and 10.
  • the duration of a period in the cyclic activation of glow plugs is typically 10 ms to 100 ms, preferably 30 ms to 35 ms.
  • a certain amount of electric power can be supplied to the glow plug.
  • the actual energy introduced can be determined and input Energy loss or an excess of energy in one of the following periods are compensated. It is preferable to calculate the shortfall or surplus of energy introduced in a period in the next period and to settle it in the next period.
  • a measure of the energy supplied to the glow plugs is the product of the square of the voltage applied to the glow plug and the amount of time that the voltage is applied.
  • an amount of energy to be supplied to the glow plug of the glow plugs in each period is set, and based on the specifications of the glow plugs and taking into account a predetermined voltage of the DC power source, an initial pulse width determined while the voltage in the period considered located on the glow plugs.
  • the pulse width is then adjusted taking into account one or more parameters which influence the operating temperature of the glow plug of the glow plugs.
  • the relative pulse width is expediently changed by changing the absolute pulse width while the period remains the same. Under the period is understood here the sum of the duty cycle and the subsequent turn-off of a glow plug. However, it would also be possible to change the relative pulse width by keeping the absolute pulse width constant and instead changing the switch-off duration or the duration of a period as a whole.
  • the glow plugs are controlled as far as possible in succession, ie, the turn-on of the glow plugs are placed so that they connect to each other. If the sum of the pulse widths of the group of glow plugs exceeds the duration of one period, then the excess pulse width is transmitted to the following period in which it overlaps in time the starting times of the glow plugs which start there again.
  • the process can be carried out uniformly for the group of glow plugs. This does not take account of differences between the individual glow plugs, which result in the operating temperatures which reach the glow elements of the glow plugs of a motor when the engine is warm, not matching, but scattering.
  • the inventive method is preferably carried out separately for each glow plug and determines the pulse width separately for the introduction of a predetermined amount of energy in the glow plugs for each glow plug.
  • the electrical resistance of the glow plugs and in particular their glow element belongs.
  • the values of the electrical resistance can scatter considerably.
  • the resistance or the resistance of its heating element is determined for each individual glow plug, calculated from an individual relative pulse width and thus individually controlled each glow plug.
  • the electrical resistance of glow plugs changes with age usually and leads in the prior art to a lower glow plug temperature, which entails a worse ignition behavior and starting behavior.
  • the change in the resistance of the glow plug is used as an input for controlling the glow plug by pulse width modulation to extend the relative pulse width corresponding to the changed glow plug resistance and thereby compensate for the change in resistance so that it does not lead to a reduction in the glow plug temperature.
  • the relative pulse width is understood to be the pulse width related to the length of the period of the modulation.
  • the period duration is preferably kept constant and instead only the pulse width is changed. But it is also possible to maintain the pulse width and to change the period duration instead.
  • Another advantage of the invention is that in addition to the resistance of the glow plug and other parameters which are suitable to influence the temperature of the individual glow plugs, used as input variables of the control of the glow plugs by pulse width modulation and thus taken into account when driving the individual glow plugs can.
  • One such other parameter that can be used to advantage as an input to control by pulse width modulation is the voltage of the DC power source feeding the glow plugs, particularly the voltage of the battery of a vehicle equipped with the diesel engine. This voltage can vary depending on the current load, the temperature and the age of the battery, which fluctuation may be time dependent and different for the glow plugs of an engine.
  • Another parameter that can be used with particular advantage as an input for the control by pulse width modulation is the resistance of the supply line, which leads from the control unit of the glow plugs to the respective glow plug or to its glow element. Since the leads are of different lengths, this results in different lead resistances. They are in the supply line existing contact resistance, in particular of electrical connectors, add. For lead resistance one expediently expects the resistance of running in the respective glow plug, the actual annealing element ending supply line.
  • the resistance of a supply line from the glow plug control device to the glow element of the glow plug is typically 10 m ⁇ to 20 m ⁇ .
  • the resistance of the glow element of a glow plug at room temperature is typically 400 m ⁇ to 500 m ⁇ .
  • the resistance of the supply line to the glow element of the respective glow plug is preferably assumed to be constant, neglecting its manufacturing tolerances, preferably with its nominal value, which is given for a series of diesel engines by their design plan as a typical value.
  • the current flowing through the respective glow plug current is calculated, taking into account the known nominal value of the supply line resistance caused by the supply voltage drop and from this, taking into account the known or currently measured voltage of the DC power source calculated voltage actually drops on the glow plug and is used as input for the control by pulse width modulation.
  • the effective voltage drop across the glow element of the glow plug can be optimized and adjusted so accurately that the different resistances of the individual supply lines no longer or no longer appreciably affect the effective voltage drop across the glow element.
  • the control unit typically contains, for each glow plug as a current gate, a switchable power semiconductor, in particular a MOSFET, which is switched on and off by an arithmetic circuit, in particular by a microprocessor or a microcontroller.
  • the resistance of the current paths provided in the control unit for the individual glow plugs can advantageously be selected as a further parameter influencing the glow plug temperature and used as an input variable for the control of the voltage on the glow plugs as a function of time by means of pulse width modulation.
  • the current flowing through the respective glow plug is measured, taking into account the known nominal value of the resistor on the respective current path, preferably also taking into account the known nominal value of the resistance of the associated Zulei- direction from the control unit to the glow element of the glow plug, which calculates the voltage drop caused by the current path and calculates the voltage actually dropping on the glow plug or its glow element taking into account the known or measured voltage of the DC power source and calculates an input variable for the control by pulse width modulation.
  • the influence of the high current losses in the control unit on a scattering of the glow plug temperatures can be compensated.
  • a parameter which can be advantageously used as an input for controlling the effective voltage dropping across the glow plug or its glow element by pulse width modulation is the voltage of the DC power source feeding the glow plugs, in particular the voltage of the battery of one Diesel engine equipped vehicle. This voltage can vary depending on the current load, the temperature and the age of the battery, which fluctuation may be time dependent and different for the glow plugs of an engine.
  • Different glow plug types can differ in terms of different electrical resistances and / or due to different heat capacities. Different resistances can be detected by a current and voltage measurement, different heat capacities by different heating rates with the same heat output.
  • the ability to detect different types of glow plugs has two essentials Advantages: On the one hand, if necessary, different glow plugs can be used simultaneously in one and the same engine, because it is possible for the glow plug control device to nevertheless bring the different glow plugs to the same steady-state temperature.
  • the control unit by storing characteristic values, eg. B. the electrical resistance at a selected temperature of z. B. 2O 0 C, and / or characteristics of different glow plug types are able to automatically adjust to the built-in glow plug types. As a characteristic is particularly the dependence of the electrical resistance of the temperature into consideration.
  • the temperature of the glow plugs can be selected according to the invention and used as input for the control of the average voltage across the glow plugs by pulse width modulation, in particular to regulate the temperature of the respective glow plug to a desired value. If the resistance of the heating element is known, it is possible to deduce from the known dependence of the resistance of the heating element on the temperature of the current element of the heating element and take this as the actual value in a temperature controller in the glow plug control unit, in order to set it to a setpoint specified by the control unit to regulate.
  • Another parameter which can be taken into account in the pulse width modulation is the aging of the respective glow plug.
  • the useful life of the glow plug increases, its resistance usually changes, so that older glow plugs, which are activated in a conventional manner, show a decreasing annealing temperature as they age.
  • This can be counteracted according to the invention by individually taking into account the aging of the glow plugs.
  • the number of revolutions of the diesel engine that has occurred since its installation can be selected. This number can be supplied to the glow plug control unit by an engine control unit of the diesel engine or by means of a speed signal coming from a tachometer in the glow plug control unit itself.
  • the product is preferably selected from the square of the voltage dropped on the glow element of the glow plug and the duration of its contact with the glow plug. This product is determined for all or for selected periods of pulse width modulation and, for example, summed in a counter.
  • the product of the square of the voltage and the duration of its request need not be determined for all periods and then added up. For example, one could limit oneself to every hundredth or thousandth period. Preferably, however, all periods are taken into account, because this gives a more reliable statement about aging, without any additional expense, since the method can be implemented in software in the glow plug control unit, for which purpose the software that determines the method steps is stored in memory Microprocessor or microcontroller is stored.
  • counting stages are preset and each time the pulse width is adjusted according to the aging progress when they are reached.
  • the counting stages can be equally spaced from each other; in this case, it is advantageous, in the event of aging, which depends nonlinearly on the amount of energy introduced, to weight the energy amounts to be summed between two counting stages in accordance with the nonlinear dependence of the aging on the increasing amount of energy and thus to weight them.
  • the aging of the glow plugs can be used to control the pulse width in the manner be taken into account that a characteristic curve or a field of characteristic curves is formed, which indicate the electrical resistance of the glow element of a typical glow plug occurring at one or more specific temperatures as a function of the progressive aging.
  • the effective voltage is determined according to the invention, which has to drop at the glow element of the glow plugs, if they are to be supplied with a certain amount of energy per period for which the square of the product the voltage applied to the glow element and the relative pulse width is a measure.
  • the invention makes it possible to carry out a current correction of the relative pulse width on the basis of current measurements.
  • the invention makes it possible to predict future changes in the pulse width with which the individual glow plugs are driven, by modeling a model for the progressive change of a parameter which influences the temperature of the glow plug resulting from the pulse width modulation is formed. Based on this model, from one or more previously determined values of the parameter in question, a prediction for the value of the parameter in the near future and the predicted value of the parameter as an input for the control of the voltage applied to the respective glow plugs in the mean time by Pulse width modulation can be used.
  • the model is preferably formed from empirical data on the evolution of the particular parameter considered, but may also be developed based on theoretical considerations about the behavior of a glow plug.
  • the development of the resistance of the glow element of the glow plug is particularly suitable, so that a model is preferably formed for this development.
  • the model preferably indicates the change in the resistance of the glow plug for one or more selected temperatures as a function of the aging of the glow plug and can be stored in the form of a characteristic curve or a characteristic field in the glow plug control unit.
  • a measure of aging can - as previously mentioned - z.
  • B. the sum of the occurred since the installation of the glow plug number of revolutions of the diesel engine or the sum of the fed into the glow plug electrical energy can be selected.
  • the method according to the invention is particularly suitable for energy-controlled heating of the glow plugs.
  • the procedure defined by the pulse width modulation determines the periodic energy to be introduced into a single glow plug.
  • This energy value, which is to be introduced into the individual glow plug per period, is adjusted according to the invention by taking into account one or more parameters which are important for the temperature of the glow plug, so that the scattering of the temperatures of the glow plugs belonging to an engine is significantly reduced becomes.
  • the invention makes it possible to minimize the spread of glow plug temperatures by balancing parameters that affect glow plug temperatures.
  • the glow plugs can therefore be controlled more accurately than in the prior art.
  • both the life of the glow plugs and the nominal temperature, which should reach the glow plugs in continuous operation be raised.
  • the resistance of the glow plugs of the glow plugs can be determined more precisely from current and voltage, taking into account the line losses and the internal losses occurring in the glow plug control device, which can be derived from the constructive design of the glow plug control device and the supply lines, thus monitoring the condition of the glow plugs .
  • Experience from previous periods of pulse width modulation can be used to optimize the relative pulse width in later periods.
  • the influence of the individual aging of individual glow plugs can be compensated.
  • Future changes in the resistance of the heaters may be proactively compensated based on a model and / or by observing the aging-related change in the resistance of the heaters. It is even possible to detect and compensate for influences on the glow plug temperature, which result from different installation conditions and / or combustion cycles and / or charge changes in the various cylinders of the diesel engine, because the temperatures of the individual glow plugs are individually detected and taken into account in the determination of the relative pulse width can be.

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Abstract

Beschrieben wird ein Verfahren zum Ansteuern einer Gruppe von Glühkerzen in einem Dieselmotor, welche durch individuelle Zuleitungen mit einer Gleichstromquelle verbun- den sind und durch ein Verfahren der Pulsweitenmodulation jedenfalls im zeitlichen Mittel bei der gleichen Temperatur betrieben werden sollen. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der elektrische Widerstand der Glühkerzen abzüglich des Widerstandes der Zuleitung zum Glühelement der Glühkerze im laufenden Betrieb des Motors ermittelt und daraus eine relative Pulsweite berechnet wird mit welcher die Glühkerze angesteu- ert werden, oder dass für jede einzelne Glühkerze der Widerstand ihres Glühelements im laufenden Betrieb des Motors ermittelt und daraus eine individuelle relative Pulsweite berechnet und mit ihr jede einzelne Glühkerze individuell angesteuert wird, oder dass durch Pulsweitenmodulation die pro Periode in die Glühkerzen einzubringende elektrische Energie festgelegt wird.

Description

BE09E046WOAW/wh/_A001 /20.09.2006
BERU Aktiengesellschaft, Mörikestraße 155, 71636 Ludwigsburg
Verfahren zum Ansteuern einer Gruppe von Glühkerzen in einem Dieselmotor
Beschreibung:
Die Erfindung geht von einem Verfahren mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen aus. Ein solches Verfahren ist in dem Aufsatz "Das elektronisch gesteuerte Glühsystem ISS für Dieselmotoren, veröffentlicht in der DE-Z: MTZ Motortechnische Zeitschrift 61 , (2000) 10, S. 668-675, bekannt.
Figur 1 zeigt das Blockschaltbild eines Glühkerzen-Steuergerätes 1 zum Durchführen des bekannten Verfahrens. Dieses Steuergerät enthält einen Mikroprozessor 2 mit integriertem Digital-Analog-Wandler, eine Anzahl MOSFET-Leistungshalbleiter 3 zum Ein- und Ausschalten einer gleichen Anzahl von Glühkerzen 4, eine elektrische Schnitt- stelle 5 zur Verbindung mit einem Motor-Steuergerät 6 und eine interne Spannungsversorgung 7 für den Mikroprozessor 2 und für die Schnittstelle 5. Die interne Spannungsversorgung 7 hat über die "Klemme 15" des Fahrzeuges Verbindung mit der Fahrzeugbatterie.
igΛn«»«*** Der Mikroprozessor 2 steuert die Leistungshalbleiter 3 an, liest deren Statusinformationen und kommuniziert über die elektrische Schnittstelle 5 mit dem Motorsteuergerät 6. Die Schnittstelle 5 nimmt eine Anpassung der Signale vor, die zur Kommunikation zwischen dem Motorsteuergerät 6 und dem Mikroprozessor 2 benötigt werden. Die Span- nungsversorgung 7 liefert eine stabile Spannung für den Mikroprozessor 2 und für die Schnittstelle 5.
Spätestens bei betriebswarmem Motor soll eine Glühkerze eine gleichbleibende Temperatur (Nenntemperatur oder Beharrungstemperatur) beibehalten, für welche ca. 1000° C ein typischer Wert ist. Um die Beharrungstemperatur beizubehalten, wird bei modernen Glühkerzen nicht die volle Spannung aus dem Bordnetz des Fahrzeugs benötigt, sondern lediglich eine Spannung von typisch 5 Volt bis 6 Volt. Der Mikroprozessor 2 steuert die Leistungshalbleiter 3 zu diesem Zweck durch ein Verfahren der Pulsweiten-Modulation, was zur Folge hat, dass die Spannung aus dem Bordnetz, welche den Leistungshalbleitern 3 über die "Klemme 30" des Fahrzeugs zugeführt wird, so moduliert wird, dass die gewünschte Spannung an den Glühkerzen im zeitlichen Mittel anliegt. Schwankungen der Bordnetzspannung können durch Verändern der Einschaltzeit bei der Pulsweitenmodulation ausgeregelt werden.
Je nach Motordrehzahl und Motorlast bzw. Motordrehmoment werden die Glühkerzen in den Zylindern des Motors unterschiedlich stark gekühlt. Um dennoch bei betriebswarmem Motor die Glühkerzentemperatur konstant zu halten, wird die den Glühkerzen zugeführte elektrische Leistung den sich ändernden Bedingungen angepasst. Dies geschieht entsprechend den Vorgaben aus dem Motorsteuergerät 6 durch Anheben oder Absenken des für alle Glühkerzen gleichen Endwertes der im zeitlichen Mittel an den Glühkerzen 4 anliegenden Spannung.
Wird eine Gruppe von Glühkerzen aus derselben Gleichstromquelle gespeist und mit derselben Pulsweite angesteuert, erhitzen sich die Glühkerzen dennoch nicht auf die gewünschte Temperatur und nicht auf dieselbe Temperatur, vielmehr streuen die Temperaturen, die die einzelnen Glühkerzen erreichen. Glühkerzen, die sich übermäßig erhitzen, haben eine verringerte Lebensdauer. Glühkerzen, die ihre vorgegebene Endtemperatur nicht erreichen, führen zu einer Verschlechterung des Zündverhaltens des Motors. Einer unerwünschten Verkürzung der Lebensdauer kann man dadurch begeg- nen, dass man die Steuerung der Glühkerzen auf eine niedrigere mittlere Endtemperatur der Glühkerzen einstellt. Das hat den Nachteil, dass Glühkerzen, die an sich bei höherer Temperatur betrieben werden könnten, vorsichtshalber bei niedrigerer Temperatur betrieben werden, so dass man einen Teil ihrer Leistungsfähigkeit nutzlos ver- schenkt. Außerdem bleibt der Nachteil erhalten, dass eine Streuung der von den Glühkerzen erreichten Temperaturen für das Zündverhalten des Motors nicht optimal ist.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Weg aufzuzeigen, wie das Zündverhalten eines Dieselmotors und die Lebensdauer der darin verwendeten Glühkerzen verbessert werden können.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmalen. Auf dem gleichen Grundgedanken der Erfindung beruhende weitere Lösungen der Aufgabe sind Gegenstand der Ansprüche 10 und 17. Vorteilhafte Weiter- bildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Gemäß der im Patentanspruch 1 angegebenen Erfindung wird eine Gruppe von Glühkerzen in einem Dieselmotor, welche - von Fertigungstoleranzen abgesehen - vorzugsweise untereinander gleich sind und durch individuelle Zuleitungen mit einer Gleich- Stromquelle verbunden sind, durch ein Verfahren der Pulsweitenmodulation angesteuert, um die Glühkerzen jedenfalls im zeitlichen Mittel bei der gleichen Temperatur zu betreiben. Zu diesem Zweck wird der elektrische Widerstand der Glühkerzen abzüglich des Widerstandes der Zuleitung zum Glühelement der Glühkerzen im laufenden Betrieb des Motors ermittelt und daraus eine relative Pulsweite berechnet, mit welcher die Glühkerzen angesteuert werden.
Die Glühkerzen können einheitlich und insgesamt als Gruppe angesteuert werden. Das ist insbesondere dann sinnvoll, wenn es für den Widerstand der zu den Glühelementen führenden Zuleitungen einen mittleren Wert gibt, von welchem der Widerstand der ein- zelnen Zuleitungen nur so wenig abweicht, dass durch die vereinfachende Berücksichtigung des Mittelwertes des Widerstandes der Zuleitungen noch eine Annäherung an den wahren Wert des Widerstandes der Glühelemente erhältlich ist, die eine genauere Steuerung von deren Erwärmung erlaubt. Es ist auch möglich, Untergruppen von Glühkerzen eines Motors einheitlich anzusteuern. Bevorzugt ist es jedoch, die Glühkerzen einzeln und individuell anzusteuern, weil dann der Einfluss des Widerstandes der unterschiedlichen Zuleitungen und auch der Einfluss des Widerstandes der unterschiedlichen Strompfade im Steuergerät individuell berücksichtigt werden kann.
Ein Vorteil der Erfindung liegt darin, dass außer dem Widerstand der Glühkerze auch weitere Parameter, welche geeignet sind, die Temperatur der einzelnen Glühkerzen zu beeinflussen, als Eingangsgrößen der Steuerung der Glühkerzen durch Pulsweitenmo- dulation verwendet und damit beim Ansteuern der einzelnen Glühkerzen berücksichtigt werden können. Ein solcher weiterer Parameter, der mit besonderem Vorteil als Eingangsgröße für die Steuerung durch Pulsweitenmodulation verwendet werden kann, ist der elektrische Widerstand des Glühelements der Glühkerzen, welcher eine fertigungsbedingte Streuung zeigt. Vorzugsweise wird für jede einzelne Glühkerze der elektrische Widerstand ihres Glühelementes im laufenden Betrieb des Motors ermittelt, daraus eine individuelle relative Pulsweite berechnet und mit ihr jede einzelne Glühkerze des Motors individuell angesteuert.
Das hat wesentliche Vorteile: - Fertigungsbedingte Toleranzen im elektrischen Widerstand der Glühkerzen, die zu einer entsprechenden Streuung der Glühkerzentemperaturen führen, können ausgeglichen werden.
- Da die Glühkerzentemperaturen weniger streuen, kann ihre Steuerung auf eine höhere Beharrungstemperatur ausgelegt werden. Dadurch wird das Zündverhalten des Dieselmotors insbesondere in der Kaltlaufphase verbessert.
- Da die Streuung der Glühkerzentemperaturen durch Anwendung der Erfindung wesentlich verringert wird, kann die Lebensdauer der Glühkerzen erhöht werden. Selbst Glühkerzen, deren Widerstand extrem vom Sollwiderstand abweicht, werden infolge der Berücksichtigung ihres individuellen Widerstandes nicht heißer als sol- che, die den Sollwiderstand aufweisen.
- Der elektrische Widerstand von Glühkerzen verändert sich mit zunehmendem Alter meist und führt im Stand der Technik zu einer niedrigeren Glühkerzentemperatur, die ein schlechteres Zündverhalten und Startverhalten nach sich zieht. Erfindungsgemäß wird jedoch durch Messen des Widerstandes der einzelnen Glühkerzen und durch Berücksichtigen der individuellen Widerstandsänderungen in der Pulsweitenmodulation der Einfluss solcher Änderungen auf die erreichte Glühtemperatur ausgeglichen. Dazu wird die Änderung des Widerstandes der Glühkerze als Eingangsgröße für die Steuerung der Glühkerze durch Pulsweitenmodulation verwen- det, um die relative Pulsweite dem veränderten Glühkerzenwiderstand entsprechend zu verlängern und dadurch die Widerstandsänderung so zu kompensieren, dass sie nicht zu einer Verringerung der Glühkerzentemperatur führt.
Gemäß der im Anspruch 10 angegebenen Lösung der Erfindung wird eine Gruppe von Glühkerzen in einem Dieselmotor, welche - von Fertigungstoleranzen abgesehen - vorzugsweise untereinander gleich sind und durch individuelle Zuleitungen mit einer Gleichstromquelle verbunden sind, durch ein Verfahren der Pulsweitenmodulation angesteuert, um die Glühkerzen jedenfalls in zeitliche Mittel bei der gleichen Temperatur zu betreiben. Zu diesem Zweck wird für jede einzelne Glühkerze deren Widerstand er- mittelt, daraus eine individuelle relative Pulsweite berechnet und damit jede einzelne Glühkerze individuell angesteuert.
Die im Anspruch 10 angegebene Lösung führt wie die im Anspruch 1 angegebene Lösung zu einer wesentlich besseren Berücksichtigung des tatsächlichen Widerstandes des Glühkerzenelementes der Glühkerzen, sodass die erzielten Vorteile übereinstimmen:
- Fertigungsbedingte Toleranzen im elektrischen Widerstand der Glühkerzen, die zu einer entsprechenden Streuung der Glühkerzentemperaturen führen, können aus- geglichen werden.
- Da die Glühkerzentemperaturen weniger streuen, kann ihre Steuerung auf eine höhere Beharrungstemperatur ausgelegt werden. Dadurch wird das Zündverhalten des Dieselmotors insbesondere in der Kaltlaufphase verbessert.
- Da die Streuung der Glühkerzentemperaturen durch Anwendung der Erfindung we- sentlich verringert wird, kann die Lebensdauer der Glühkerzen erhöht werden.
Selbst Glühkerzen, deren Widerstand extrem vom Sollwiderstand abweicht, werden infolge der Berücksichtigung ihres individuellen Widerstandes nicht heißer als solche, die den Sollwiderstand aufweisen.
- Der elektrische Widerstand von Glühkerzen verändert sich mit zunehmendem Alter meist und führt im Stand der Technik zu einer niedrigeren Glühkerzentemperatur, die ein schlechteres Zündverhalten und Startverhalten nach sich zieht. Erfindungsgemäß wird jedoch durch Messen des Widerstandes der einzelnen Glühkerzen und durch Berücksichtigen der individuellen Widerstandsänderungen in der Pulswei- tenmodulation der Einfluss solcher Änderungen auf die erreichte Glühtemperatur ausgeglichen. Dazu wird die Änderung des Widerstandes der Glühkerze als Eingangsgröße für die Steuerung der Glühkerze durch Pulsweitenmodulation verwendet, um die relative Pulsweite dem veränderten Glühkerzenwiderstand entsprechend zu verlängern und dadurch die Widerstandsänderung so zu kompensieren, dass sie nicht zu einer Verringerung der Glühkerzentemperatur führt.
Gemäß der im Anspruch 17 angegebenen Erfindung wird eine Gruppe von Glühkerzen in einem Dieselmotor, welche - von Fertigungstoleranzen abgesehen - vorzugsweise untereinander gleich sind und durch individuelle Zuleitungen mit einer Gleichstromquel- Ie verbunden sind, durch ein Verfahren der Pulsweitenmodulation angesteuert, um die Glühkerzen jedenfalls in zeitliche Mittel bei der gleichen Temperatur zu betreiben. Durch das Verfahren der Pulsweitenmodulation wird die pro Periode in die Glühkerzen einzubringende Energie festgelegt. Im Hinblick auf die vorgegebene Wärmekapazität der Glühkerzen und insbesondere ihres Glühelementes und im Hinblick auf die vorge- gebene Wärmeleitfähigkeit der Bestandteile der Glühkerzen, welche für Glühkerzen eines Typs näherungsweise als gleich angenommen werden können, bewirkt das Zuführen vorgegebener Energiemengen pro Periode in vorteilhafter Weise einen vorgegebenen Temperaturanstieg der Glühelemente der Glühkerzen.
Das Zuführen vorgegebener Energiemengen bedeutet indirekt eine Berücksichtigung des Widerstandes der Glühkerzen und ihrer Zuleitung, womit sich die Lösungen nach den Ansprüchen 1 und 10 befassen.
Die Dauer einer Periode bei der taktweisen Ansteuerung von Glühkerzen beträgt ty- pisch 10 ms bis 100 ms, vorzugsweise 30 ms bis 35 ms. In einer solchen Periode kann durch Vorgeben einer Spannung und einer Pulsweite, während welcher die Spannung an der Glühkerze liegt, ein gewisser elektrischer Energiebetrag in die Glühkerze gespeist werden. In derselben Periode kann durch Messen von Strom, Spannung und e- ventuellen weiteren Parametern die tatsächlich eingebrachte Energie ermittelt und ein Energiefehlbetrag oder ein Energieüberschuss in einer der folgenden Perioden ausgeglichen werden. Vorzugweise geht man so vor, dass der in einer Periode vorliegende Fehlbetrag oder Überschuss an eingebrachter Energie in der nächsten Periode berechnet und in der übernächsten Periode ausgeglichen wird. Starten kann man dabei in ei- ner ersten Periode durch Vorgeben einer für die eingesetzten Glühkerzen bauarttypischen Spannung und bauart-typischen relativen Pulsweite.
Ein Maß für die den Glühkerzen zugeführte Energie ist das Produkt aus dem Quadrat der an der Glühkerze anliegenden Spannung und aus der Zeitspanne, während der die Spannung anliegt. Es gibt jedoch eine Anzahl von Parametern, welche die Energie beeinflussen, die dem Glühelement der Glühkerzen letztlich zugeführt wird und dessen Betriebstemperatur mitbestimmen. Vorzugsweise wird deshalb anfänglich eine Energiemenge, welche dem Glühelement der Glühkerzen in jeder Periode zugeführt werden soll, vorgegeben und auf der Grundlage der technischen Daten der Glühkerzen und unter Berücksichtigung einer vorgegebenen Spannung der Gleichspannungsquelle eine anfängliche Pulsweite festgelegt, während der die Spannung in der betrachteten Periode an den Glühkerzen liegt. Die Pulsweite wird dann unter Berücksichtigung eines oder mehrerer Parameter, welche die Betriebstemperatur des Glühelementes der Glühkerzen beeinflussen, angepasst. Das hat den Vorteil, dass die Streuung der Betriebstem- peraturen der einem Motor angehörenden Glühkerzen deutlich verringert wird.
Die relative Pulsweite wird zweckmäßigerweise dadurch geändert, dass bei gleichbleibender Periode die absolute Pulsweite geändert wird. Unter der Periode wird hier die Summe aus der Einschaltdauer und der daran anschließenden Ausschaltdauer einer Glühkerze verstanden. Es wäre aber auch möglich, die relative Pulsweite dadurch zu ändern, dass man die absolute Pulsweite konstant hält und stattdessen die Ausschaltdauer bzw. die Dauer einer Periode insgesamt verändert.
Um die Gleichstromquelle durch die Glühkerzen nicht unnötig zu belasten, werden die Glühkerzen nach Möglichkeit zeitlich aufeinanderfolgend angesteuert, d.h., die Einschaltzeiten der Glühkerzen werden so gelegt, dass sie aneinander anschließen. Übersteigt die Summe der Pulsweiten der Gruppe von Glühkerzen die Dauer einer Periode, dann wird die überschießende Pulsweite auf die folgende Periode übertragen, in welcher sie die dort wieder beginnenden Einschaltzeiten der Glühkerzen zeitlich überlappt. Das Verfahren kann für die Gruppe der Glühkerzen einheitlich durchgeführt werden. Dabei bleiben Unterschiede zwischen den einzelnen Glühkerzen unberücksichtigt, die dazu führen, dass die Betriebstemperaturen, die die Glühelemente der Glühkerzen ei- nes Motors bei betriebswarmem Motor erreichen, nicht übereinstimmen, sondern streuen. Um die Streuung der Betriebstemperatur der Glühelemente der Glühkerzen zu verringern, wird das erfindungsgemäße Verfahren vorzugsweise für jede Glühkerze gesondert durchgeführt und die Pulsweite für das Einbringen einer vorgegebenen Energiemenge in die Glühkerzen für jede Glühkerze gesondert ermittelt.
Zu den Parametern, die die Betriebstemperatur der Glühelemente der Glühkerzen beeinflussen, gehört der elektrische Widerstand der Glühkerzen und insbesondere ihres Glühelementes. Die Werte des elektrischen Widerstandes können beträchtlich streuen. In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung wird deshalb für jede einzelne Glühkerze deren Widerstand bzw. der Widerstand ihres Glühelementes ermittelt, daraus eine individuelle relative Pulsweite berechnet und damit jede einzelne Glühkerze individuell angesteuert.
Das hat wiederum die Vorteile: - Fertigungsbedingte Toleranzen im elektrischen Widerstand der Glühkerzen, die zu einer entsprechenden Streuung der Glühkerzentemperaturen führen, können ausgeglichen werden.
- Da die Glühkerzentemperaturen weniger streuen, kann ihre Steuerung auf eine höhere Beharrungstemperatur ausgelegt werden. Dadurch wird das Zündverhalten des Dieselmotors insbesondere in der Kaltlaufphase verbessert.
- Da die Streuung der Glühkerzentemperaturen durch Anwendung der Erfindung wesentlich verringert wird, kann die Lebensdauer der Glühkerzen erhöht werden. Selbst Glühkerzen, deren Widerstand extrem vom Sollwiderstand abweicht, werden infolge der Berücksichtigung ihres individuellen Widerstandes nicht heißer als sol- che, die den Sollwiderstand aufweisen.
- Der elektrische Widerstand von Glühkerzen verändert sich mit zunehmendem Alter meist und führt im Stand der Technik zu einer niedrigeren Glühkerzentemperatur, die ein schlechteres Zündverhalten und Startverhalten nach sich zieht. Erfindungsgemäß wird jedoch durch Messen des Widerstandes der einzelnen Glühkerzen und durch Berücksichtigen der individuellen Widerstandsänderungen in der Pulsweitenmodulation der Einfluss solcher Änderungen auf die erreichte Glühtemperatur ausgeglichen. Dazu wird die Änderung des Widerstandes der Glühkerze als Eingangsgröße für die Steuerung der Glühkerze durch Pulsweitenmodulation verwen- det, um die relative Pulsweite dem veränderten Glühkerzenwiderstand entsprechend zu verlängern und dadurch die Widerstandsänderung so zu kompensieren, dass sie nicht zu einer Verringerung der Glühkerzentemperatur führt.
Für alle drei Lösungen der patentgemäßen Aufgabe gilt was folgt:
Unter der relativen Pulsweite wird hier die auf die Länge der Periodendauer der Modulation bezogene Pulsweite verstanden. Vorzugsweise wird die Periodendauer konstant gehalten und stattdessen nur die Pulsweite verändert. Es ist aber auch möglich, die Pulsweite beizubehalten und stattdessen die Periodendauer zu verändern.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung liegt darin, dass außer dem Widerstand der Glühkerze auch weitere Parameter, welche geeignet sind, die Temperatur der einzelnen Glühkerzen zu beeinflussen, als Eingangsgrößen der Steuerung der Glühkerzen durch Pulsweitenmodulation verwendet und damit beim Ansteuern der einzelnen Glühkerzen berück- sichtigt werden können. Ein solcher weiterer Parameter, der mit Vorteil als Eingangsgröße für die Steuerung durch Pulsweitenmodulation verwendet werden kann, ist die Spannung der Gleichstromquelle, welche die Glühkerzen speist, insbesondere die Spannung der Batterie eines mit dem Dieselmotor ausgerüsteten Fahrzeuges. Diese Spannung kann in Abhängigkeit von der aktuellen Belastung, der Temperatur und dem Alter der Batterie schwanken, wobei die Schwankung zeitabhängig sein und für die Glühkerzen eines Motors unterschiedlich ausfallen kann.
Ein anderer Parameter, welcher mit besonderem Vorteil als Eingangsgröße für die Steuerung durch Pulsweitenmodulation verwendet werden kann, ist der Widerstand der Zuleitung, welche vom Steuergerät der Glühkerzen zu der jeweiligen Glühkerze bzw. zu ihrem Glühelement führt. Da die Zuleitungen unterschiedlich lang sind, ergeben sich bereits dadurch unterschiedliche Zuleitungswiderstände. Ihnen sind in der Zuleitung vorhandene Übergangswiderstände, insbesondere von elektrischen Steckverbindern, hinzuzuschlagen. Zum Zuleitungswiderstand rechnet man zweckmäßigerweise auch den Widerstand der in der jeweiligen Glühkerze verlaufenden, am eigentlichen Glühelement endenden Zuleitung.
Der Widerstand einer Zuleitung vom Glühkerzen-Steuergerät zum Glühelement der Glühkerze beträgt typisch 10 mΩ bis 20 mΩ. Demgegenüber beträgt der Widerstand des Glühelementes einer Glühkerze bei Zimmertemperatur typisch 400 mΩ bis 500 mΩ. Der Widerstand der Zuleitung zum Glühelement der jeweiligen Glühkerze wird unter Vernachlässigung seiner fertigungsbedingten Toleranzen vorzugsweise als konstant angenommen, zweckmäßigerweise mit seinem Nennwert, der für eine Baureihe von Dieselmotoren durch deren Konstruktionsplan als typischer Wert vorgegeben ist. Damit ist eine vorteilhafte Weiterbildung des Verfahrens möglich, in welcher der durch die jeweilige Glühkerze fließende Strom gemessen, daraus unter Berücksichtigung des bekannten Nennwertes des Zuleitungswiderstandes der durch die Zuleitung verursachte Spannungsabfall berechnet und daraus unter Berücksichtigung der bekannten oder ak- tuell gemessenen Spannung der Gleichstromquelle die an der Glühkerze tatsächlich abfallende Spannung berechnet und als Eingangsgröße für die Steuerung durch Pulsweitenmodulation verwendet wird. Auf diese Weise kann unabhängig vom individuellen Zuleitungswiderstand die effektive Spannung, die am Glühelement der Glühkerze abfällt, optimiert und so genau eingestellt werden, dass die unterschiedlichen Widerstände der individuellen Zuleitungen die am Glühelement abfallende effektive Spannung nicht mehr oder nicht mehr nennenswert beeinflussen.
In entsprechender Weise lassen sich im Glühkerzen-Steuergerät auftretende Hochstromverluste ausgleichen, welche für die den einzelnen Glühkerzen zugeordneten Strompfade im Glühkerzen-Steuergerät unterschiedlich sein können. Das Steuergerät enthält typischerweise für jede Glühkerze als Stromtor einen schaltbaren Leistungshalbleiter, insbesondere einen MOSFET, welcher durch eine Rechenschaltung, insbesondere durch einen Mikroprozessor oder einen Mikrocontroller, ein- und ausgeschaltet wird. Der Widerstand der im Steuergerät für die einzelnen Glühkerzen vorgesehenen Strom- pfade kann mit Vorteil als ein weiterer, die Glühkerzentemperatur beeinflussender Parameter gewählt und als Eingangsgröße für die Steuerung der im zeitlichen Mittel an den Glühkerzen liegenden Spannung durch Pulsweitenmodulation verwendet werden. In diesem Fall wird, ähnlich wie im Fall der Berücksichtigung des Zuleitungswiderstandes auf dem Weg vom Glühkerzen-Steuergerät zum Glühelement der jeweiligen Glüh- kerze, als Widerstand des jeweiligen Strompfades im Steuergerät unter Vernachlässigung fertigungsbedingter Toleranzen für eine Baureihe von Glühkerzen-Steuergeräten ein durch dessen Konstruktionsplan vorgegebener Nennwert angenommen. Dieser Nennwert liegt typisch in derselben Größenordnung wie der Nennwert der Widerstände der Zuleitungen vom Steuergerät zu den Glühkerzen. Auch bei der Berücksichtigung der Verluste auf den Strompfaden im Steuergerät wird der durch die jeweilige Glühkerze fließende Strom gemessen, daraus unter Berücksichtigung des bekannten Nennwerts des Widerstandes auf dem jeweiligen Strompfad, vorzugsweise auch unter Berücksichtigung des bekannten Nennwertes des Widerstandes der zugehörigen Zulei- tung vom Steuergerät zum Glühelement der Glühkerze, der durch den Strompfad verursachte Spannungsabfall berechnet und daraus unter Berücksichtigung der bekannten oder gemessenen Spannung der Gleichstromquelle die an der Glühkerze bzw. an deren Glühelement tatsächlich abfallende Spannung berechnet und daraus eine Eingangsgröße für die Steuerung durch Pulsweitenmodulation berechnet. Auf diese Weise lässt sich auch der Einfluss der Hochstromverluste im Steuergerät auf eine Streuung der Glühkerzentemperaturen ausgleichen.
Ein Parameter, der mit Vorteil als Eingangsgröße für die Steuerung der an der Glühkerze bzw. an ihrem Glühelement abfallenden effektiven Spannung durch Pulsweitenmo- dulation verwendet werden kann, ist die Spannung der Gleichstromquelle, welche die Glühkerzen speist, insbesondere die Spannung der Batterie eines mit dem Dieselmotor ausgerüsteten Fahrzeuges. Diese Spannung kann in Abhängigkeit von der aktuellen Belastung, der Temperatur und dem Alter der Batterie schwanken, wobei die Schwankung zeitabhängig sein und für die Glühkerzen eines Motors unterschiedlich ausfallen kann.
Es ist ein Vorzug der Erfindung, dass sie es auch erlaubt, unterschiedliche Glühkerzentypen zu erkennen, insbesondere zwischen Glühkerzen mit metallischem Glühstab und Glühkerzen mit keramischem Glühstab zu unterscheiden. Unterschiedliche Glühkerzen- typen können sich durch unterschiedliche elektrische Widerstände und/oder durch unterschiedliche Wärmekapazitäten unterscheiden. Unterschiedliche Widerstände können durch eine Strom- und Spannungsmessung erfasst werden, unterschiedliche Wärmekapazitäten durch unterschiedliche Aufheizgeschwindigkeiten bei gleicher Heizleistung. Die Möglichkeit, unterschiedliche Glühkerzentypen zu erkennen, hat zwei wesentliche Vorteile: Zum einen können notfalls unterschiedliche Glühkerzen in ein und demselben Motor gleichzeitig benutzt werden, weil es dem Glühkerzen-Steuergerät möglich ist, die unterschiedlichen Glühkerzen dennoch auf dieselbe Beharrungstemperatur zu bringen. Zum anderen kann das Steuergerät durch Speichern von Kennwerten, z. B. des elektri- sehen Widerstandes bei einer ausgewählten Temperatur von z. B. 2O0C, und/oder von Kennlinien verschiedener Glühkerzentypen in die Lage versetzt werden, sich automatisch auf die eingebauten Glühkerzentypen einzustellen. Als Kennlinie kommt besonders die Abhängigkeit des elektrischen Widerstandes von der Temperatur in Betracht.
Als weiterer Parameter kann erfindungsgemäß die Temperatur der Glühkerzen gewählt und als Eingangsgröße für die Steuerung der im zeitlichen Mittel an den Glühkerzen liegenden Spannung durch Pulsweitenmodulation verwendet werden, insbesondere um die Temperatur der jeweiligen Glühkerze auf einen Sollwert zu regeln. Ist der Widerstand des Glühelementes bekannt, kann man aus der bekannten Abhängigkeit des Wi- derstandes des Glühelementes von der Temperatur auf die aktuelle Temperatur des Glühelementes rückschließen und diese als Istwert in einen Temperaturregler im Glühkerzen-Steuergerät übernehmen, um sie auf einen vom Steuergerät vorgegebenen Sollwert zu regeln.
Ein weiterer Parameter, der bei der Pulsweitenmodulation Berücksichtigung finden kann, ist die Alterung der jeweiligen Glühkerze. Mit zunehmender Nutzungsdauer der Glühkerze ändert sich deren Widerstand meist, so dass ältere Glühkerzen, welche auf herkömmliche Weise angesteuert werden, mit fortschreitendem Alter eine abnehmende Glühtemperatur zeigen. Dem kann erfindungsgemäß begegnet werden, indem die Alte- rung bei den Glühkerzen individuell berücksichtigt wird. Als Maß für die Alterung einer Glühkerze kann die seit ihrem Einbau aufgetretene Anzahl von Umdrehungen des Dieselmotors gewählt werden. Diese Zahl kann von einem Motorsteuergerät des Dieselmotors an das Glühkerzensteuergerät geliefert werden oder mittels eines von einem Drehzahlmesser kommenden Drehzahlsignales im Glühkerzen-Steuergerät selbst gebildet werden.
Als Maß für die Alterung einer Glühkerze kann aber auch die Summe der in sie eingespeisten elektrischen Energie gewählt werden. Diese Möglichkeit ist gegenüber der Möglichkeit, die Anzahl von Umdrehungen des Dieselmotors als Maß für die Alterung zu wählen, bevorzugt, weil sie im Glühkerzen-Steuergerät gewählt werden kann, ohne dass dieses dafür ein Eingangssignal von einem Drehzahlmesser oder von einem Motorsteuergerät geliefert bekommen müsste. Als Maß für die in eine Glühkerze eingespeiste Energie wird vorzugsweise das Produkt aus dem Quadrat der am Glühelement der Glühkerze abgefallenen Spannung und der Dauer ihres Anliegens an der Glühkerze gewählt. Dieses Produkt wird für alle oder für ausgewählte Perioden der Pulsweitenmodulation bestimmt und z.B. in einem Zähler summiert. Das Produkt aus dem Quadrat der Spannung und der Dauer ihres Anliegens muss nicht für alle Perioden bestimmt und dann aufsummiert werden. Man könnte sich z.B. auf jede hundertste oder tausendste Periode beschränken. Vorzugsweise berücksichtigt man aber alle Perioden, weil das eine zuverlässigere Aussage über das Altern ergibt, ohne dass es einen Mehraufwand bedeuten würde, denn das Verfahren kann softwaremäßig im Glühkerzen-Steuergerät verwirklicht werden kann, wozu die Software, die die Verfahrensschritte bestimmt, im Speicher eines Mikroprozessors oder Mikrocontrollers abgelegt wird.
Da die Alterung nur langsam voranschreitet, ist es nicht empfehlenswert, den Einfluss der Alterung in jeder Periode der Pulsweitenmodulation zu aktualisieren und in die Steuerung der Pulsweite einfließen zu lassen. Besser ist es, den Einfluss der Alterung nur stufenweise oder schrittweise bei der Steuerung der Pulsweite zu berücksichtigen, z.B. dadurch, dass in einem Zähler, welcher die in eine Glühkerze eingebrachte Energie summiert, Zählstufen vorgegeben werden und jedesmal bei deren Erreichen die Pulsweite entsprechend dem Alterungsfortschritt angepasst wird. Die Zählstufen können gleiche Abstände voneinander haben; in diesem Fall ist es vorteilhaft, bei einer Alterung, die nichtlinear von der eingebrachten Energiesumme abhängt, die zwischen zwei Zählstufen zu summierenden Energiebeträge entsprechend der nichtlinearen Abhängigkeit der Alterung von der zunehmenden Energiesumme zu gewichten und so gewich- tet zu zählen. Alternativ kann man die Zählstufen auch in ungleichen Abständen anordnen, nämlich so, dass unter Berücksichtigung des nichtlinearen Zusammenhangs zwischen der eingebrachten Energiesumme und der Alterung der Glühkerze von Stufe zu Stufe annähernd das gleiche Ausmaß an Alterung auftritt, welches erfindungsgemäß zu einer entsprechenden Anpassung der relativen Pulsweite bei der Pulsweitenmodulation führt.
Die Alterung der Glühkerzen kann bei der Steuerung der Pulsweite in der Weise be- rücksichtigt werden, dass eine Kennlinie oder ein Feld von Kennlinien gebildet wird, welche den bei einer oder mehreren bestimmten Temperaturen auftretenden elektrischen Widerstand des Glühelementes einer typischen Glühkerze in Abhängigkeit von der fortschreitenden Alterung angeben. Auf der Grundlage des sich aus der jeweils zu- treffenden Kennlinie ergebenden aktuellen Widerstandes der jeweiligen Glühkerze wird erfindungsgemäß die effektive Spannung bestimmt, die am Glühelement der Glühkerzen abzufallen hat, wenn ihnen pro Periode ein bestimmter Energiebetrag zugeführt werden soll, für den das Quadrat des Produktes der am Glühelement anliegenden Spannung und der relativen Pulsweite ein Maß ist.
Die Erfindung erlaubt es, auf Grund aktueller Messungen eine aktuelle Korrektur der relativen Pulsweite durchzuführen. Die Erfindung ermöglicht es darüber hinaus, künftig erforderlich werdende Änderungen der Pulsweite, mit welcher die einzelnen Glühkerzen angesteuert werden, zu prognostizieren, indem für die fortschreitende Änderung eines Parameters, der von Einfluss auf die sich durch die Pulsweitenmodulation ergebende Temperatur der Glühkerze ist, ein Modell gebildet wird. Anhand dieses Modells kann aus einem oder mehreren in der Vergangenheit bestimmten Werten des fraglichen Parameters eine Prognose für den Wert des Parameters in der nächsten Zukunft erstellt und der prognostizierte Wert des Parameters als Eingangsgröße für die Steuerung der im zeitlichen Mittel an den jeweiligen Glühkerzen anliegenden Spannung durch Pulsweitenmodulation verwendet werden. Das Modell wird vorzugsweise aus Erfahrungswerten über die Entwicklung des jeweils berücksichtigten Parameters gebildet, kann aber auch auf der Grundlage von theoretischen Überlegungen über das Verhalten einer Glühkerze entwickelt werden.
Für eine solche Prognose eignet sich besonders die Entwicklung des Widerstandes des Glühelementes der Glühkerze, so dass vorzugsweise für diese Entwicklung ein Modell gebildet wird. Das Modell gibt vorzugsweise die Veränderung des Widerstandes der Glühkerze für eine oder mehrere ausgewählte Temperaturen in Abhängigkeit von der Alterung der Glühkerze an und kann in Form einer Kennlinie oder eines Kennlinienfeldes im Glühkerzen-Steuergerät abgespeichert werden. Als Maß für die Alterung kann - wie weiter vorne schon erwähnt - z. B. die Summe der seit dem Einbau der Glühkerze aufgetretene Anzahl von Umdrehungen des Dieselmotors oder die Summe der in die Glühkerze eingespeisten elektrischen Energie gewählt werden. Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich besonders für ein energiegesteuertes Heizen der Glühkerzen. Dabei wird durch das Verfahren der Pulsweitenmodulation die pro Periode in eine einzelne Glühkerze einzubringende elektrische Energie festgelegt. Dieser Energiewert, welcher pro Periode in die einzelne Glühkerze eingebracht werden soll, wird erfindungsgemäß durch Berücksichtigen eines oder mehrerer Parameter, welche für die sich einstellende Temperatur der Glühkerze von Bedeutung sind, angepasst, so dass die Streuung der Temperaturen der einem Motor angehörenden Glühkerzen deutlich verringert wird.
Die Erfindung ermöglicht es, die Streuung der Glühkerzentemperaturen durch Ausgleichen von Parametern, die die Glühkerzentemperaturen beeinflussen, zu minimieren. Die Glühkerzen lassen sich deshalb exakter ansteuern als im Stand der Technik. Dadurch können sowohl die Lebensdauer der Glühkerzen als auch die Nenntemperatur, welche die Glühkerzen im Dauerbetrieb erreichen sollen, angehoben werden. Der Widerstand der Glühelemente der Glühkerzen kann aus Strom und Spannung unter Berücksichtigung der Zuleitungsverluste und der im Glühkerzensteuergerät auftretenden inneren Verluste, welche pauschal aus der konstruktiven Auslegung des Glühkerzensteuergerätes und der Zuleitungen abgeleitet werden können, präziser ermittelt und da- durch der Zustand der Glühkerzen überwacht werden. Erfahrungswerte aus früheren Perioden der Pulsweitenmodulation können zur Optimierung der relativen Pulsweite in späteren Perioden herangezogen werden. Der Einfluss der individuellen Alterung einzelner Glühkerzen kann ausgeglichen werden. Künftige Änderungen des Widerstandes der Glühelemente lassen sich auf der Grundlage eines Modells und/oder durch Beo- bachten der alterungsbedingten Änderung des Widerstandes des Glühelementes vorausschauend kompensieren. Es ist sogar möglich, Einflüsse auf die Glühkerzentemperatur zu erfassen und auszugleichen, welche von unterschiedlichen Einbaubedingungen und/oder Verbrennungsabläufen und/oder Ladungswechseln in den verschiedenen Zylindern des Dieselmotors herrühren, weil die Temperaturen der einzelnen Glühkerzen individuell erfasst und bei der Festlegung der relativen Pulsweite berücksichtigt werden können.
Besondere Vorteile hat die Erfindung beim Starten eines Motors in der Kaltlaufphase, weil gefahrlos höhere Glühkerzentemperaturen erreicht werden können und weil bei älteren Glühkerzen die alterungsbedingte Veränderung des Widerstandes durch eine individuelle Verlängerung der relativen Pulsweite für die jeweilige Glühkerze ausgeglichen werden kann.

Claims

Ansprüche:
1. Verfahren zum Ansteuern einer Gruppe von Glühkerzen in einem Dieselmotor, welche durch individuelle Zuleitungen mit einer Gleichstromquelle verbunden sind und durch ein Verfahren der Pulsweitenmodulation jedenfalls im zeitlichen Mittel bei der gleichen Temperatur betrieben werden sollen, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Widerstand der Glühkerzen abzüglich des Widerstandes der Zuleitung zum Glühelement der Glühkerzen im laufenden Betrieb des Motors ermittelt und daraus eine relative Pulsweite berechnet wird, mit welcher die Glühkerzen angesteuert werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass als Widerstand der Zuleitung zum Glühelement der jeweiligen Glühkerze unter Vernachlässigung fertigungsbedingter Toleranzen für eine Baureihe von Dieselmotoren ein vorgegebener Nennwert angenommen wird, der durch den Konstruktionsplan des Dieselmotors als typischer Wert vorgegeben ist, dass der durch die Glühkerzen fließende Strom gemessen, daraus unter Berücksichtigung des bekannten Nennwerts des Zuleitungswiderstandes der durch die Zuleitung verursachte Spannungsabfall berechnet und daraus unter Berücksichtigung der bekannten oder gemessenen Spannung der Gleichstromquelle die an dem Glühelement der Glühkerzen tatsächlich abfallende Spannung berechnet und daraus eine Eingangsgröße für die Steuerung der an den Glühelementen im zeitlichen Mittel abfallenden Spannung durch Pulsweitenmodulation berechnet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, in welchem ein Steuergerät verwendet wird, in welchem für die Glühkerzen als Stromtor ein schaltbarer Leistungshalbleiter vorgesehen ist, welcher durch eine Rechenschaltung ein- und ausgeschaltet wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Widerstand der im Steuergerät für die
Glühkerzen vorgesehenen Strompfade als ein die Betriebstemperatur der Glühkerzen beeinflussender Parameter gewählt und als Eingangsgröße für die Steuerung durch Pulsweitenmodulation verwendet wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass als Widerstand des Strompfades, der den Glühkerzen im Glühkerzen-Steuergerät zugeordnet ist, unter Vernachlässigung fertigungsbedingter Toleranzen für eine Baureihe von Glühkerzen-Steuergeräten ein durch deren Konstruktionsplan vorgegebener Nennwert angenommen wird, dass der durch die Glühkerzen fließende Strom gemessen, daraus unter Berücksichtigung des bekannten Nennwerts des Widerstandes des Strompfades der durch den Strompfad verursachte Spannungsabfall berechnet und daraus unter Berücksichtigung der bekannten oder gemessenen Spannung der Gleichstrom- quelle die an dem Glühelement der Glühkerzen tatsächlich abfallende Spannung berechnet und daraus eine Eingangsgröße für die Steuerung der im zeitlichen Mittel an den Glühelementen abfallenden Spannung durch Pulsweitenmodulation berechnet wird.
5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Glühkerzen einzeln angesteuert werden.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Widerstand der Zuleitungen zum Glühelement der jeweiligen Glühkerze für jede Zuleitung indivi- duell berücksichtigt wird.
7. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche in Verbindung mit Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Widerstand der Strompfade im Steuergerät für jeden Strompfad, der einer bestimmten Glühkerze zugeordnet ist, individuell berücksichtigt wird.
8. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die relative Pulsweite unter Berücksichtigung eines oder mehrerer weiterer Parameter berechnet wird, welche die Betriebstemperatur der Glühkerzen beein- flussen.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass für jede einzelne Glühkerze der elektrische Widerstand ihres Glühelementes im laufenden Betrieb des Motors ermittelt, daraus eine individuelle relative Pulsweite berechnet und mit ihr jede einzelne Glühkerze individuell angesteuert wird.
10. Verfahren zum Ansteuern einer Gruppe von Glühkerzen in einem Dieselmotor, welche durch individuelle Zuleitungen mit einer Gleichstromquelle verbunden sind und durch ein Verfahren der Pulsweitenmodulation jedenfalls im zeitlichen
Mittel bei der gleichen Temperatur betrieben werden sollen, dadurch gekennzeichnet, dass für jede einzelne Glühkerze der Widerstand ihres Glühelementes im laufenden Betrieb des Motors ermittelt und daraus eine individuelle relative Pulsweite berechnet und mit ihr jede einzelne Glühkerze indi- viduell angesteuert wird.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die individuelle relative Pulsweite unter Berücksichtigung eines oder mehrerer weiterer Parameter berechnet wird, welche die Betriebstemperatur der Glühkerzen beeinflussen.
12. Verfahren nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die Spannung der Gleichstromquelle als ein die Betriebstemperatur der Glühkerze beeinflussender Parameter gewählt und als Eingangsgröße für die Steuerung durch Pulsweitenmodulation verwendet wird.
13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Widerstand der Zuleitung zum Glühelement der jeweiligen Glühkerze als ein deren Betriebstemperatur beeinflussender Parameter gewählt und als Eingangsgröße für die Steuerung durch Pulsweitenmodulation verwendet wird.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass als Widerstand der Zuleitung zum Glühelement der jeweiligen Glühkerze unter Vernachlässigung fertigungsbedingter Toleranzen für eine Baureihe von Dieselmotoren ein vorgegebener Nennwert angenommen wird, der durch den Konstruktionsplan des Die- selmotors als typischer Wert vorgegeben ist, dass der durch die jeweilige Glühkerze fließende Strom gemessen, daraus unter Berücksichtigung des bekannten Nennwerts des Zuleitungswiderstandes der durch die Zuleitung verursachte Spannungsabfall berechnet und daraus unter Berücksichtigung der bekannten oder gemessenen Spannung der Gleichstrom- quelle die an dem Glühelement der Glühkerze tatsächlich abfallende Spannung berechnet und daraus eine Eingangsgröße für die Steuerung durch Pulsweitenmodulation berechnet wird.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 14, in welchem ein Steuergerät verwendet wird, in welchem für jede Glühkerze als Stromtor ein schaltbarer Leistungshalbleiter vorgesehen ist, welcher durch eine Rechenschaltung ein- und ausgeschaltet wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Widerstand der im Steuergerät für die einzelnen Glühkerzen vorgesehenen Strompfade als ein die Betriebstemperatur der Glühkerzen beeinflussender Parameter gewählt und als
Eingangsgröße für die Steuerung durch Pulsweitenmodulation verwendet wird.
16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass als Widerstand des Strompfades, der im Glühkerzen-Steuergerät jeweils einer der Glühkerzen zugeordnet ist, unter Vernachlässigung fertigungsbedingter Toleranzen für eine
Baureihe von Glühkerzen-Steuergeräten ein durch deren Konstruktionsplan vorgegebener Nennwert angenommen wird, dass der durch die jeweilige Glühkerze fließende Strom gemessen, daraus unter Berücksichtigung des bekannten Nennwerts des Widerstandes des jeweiligen Strompfades der durch den Strompfad verursachte Spannungsabfall berechnet und daraus unter Berücksichtigung der bekannten oder gemessenen Spannung der Gleichstromquelle die an dem Glühelement der Glühkerze tatsächlich abfallende Spannung berechnet und daraus eine Eingangsgröße für die Steuerung durch Pulsweitenmodulation berechnet wird.
17. Verfahren zum Ansteuern einer Gruppe von Glühkerzen in einem Dieselmotor, welche durch individuelle Zuleitungen mit einer Gleichstromquelle verbunden sind und durch ein Verfahren der Pulsweitenmodulation jedenfalls im zeitlichen Mittel bei der gleichen Temperatur betrieben werden sollen, dadurch gekenn- zeichnet, dass durch das Verfahren der Pulsweitenmodulation die pro Periode in die Glühkerzen einzubringende elektrische Energie festgelegt wird.
18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass ein vorgegebener Energiewert, welcher pro Periode in die Glühkerzen eingebracht werden soll, durch die Pulsweite, während der in der jeweiligen Periode die Spannung der Gleichspannungsquelle an den Glühkerzen liegt, festgelegt wird, und dass die Pulsweite durch Berücksichtigen eines oder mehrerer Parameter angepasst wird, welche die Betriebstemperatur der Glühkerzen beeinflussen.
19. Verfahren nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass in einer Periode der Pulsweitenmodulation durch Vorgeben einer Spannung und einer relativen Pulsweite, während welcher die Spannung an der Glühkerze liegt, eine gewisse elektrische Energie in die Glühkerze gespeist wird, dass in derselben Periode durch Messen von Strom, Spannung und evtl. weiteren Parametern die tatsächlich eingebrachte Energie ermittelt und ein Fehlbetrag oder Überschuss an in der Periode eingebrachter Energie im Vergleich zu der in die Glühkerzen einzubringenden vorgegebenen Energie in einer folgenden Periode ausgeglichen wird.
20. Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Pulsweite für das Einbringen einer vorgegebenen Energie in die Glühkerzen für jede Glühkerze gesondert ermittelt wird.
21. Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass für jede einzelne Glühkerze der Widerstand ihres Glühelementes im laufenden Betrieb des Motors ermittelt und daraus eine individuelle relative Pulsweite berechnet und mit ihr jede einzelne Glühkerze individuell angesteuert wird.
22. Verfahren nach Anspruch 21 , dadurch gekennzeichnet, dass die individuelle relative Pulsweite unter Berücksichtigung eines oder mehrerer weiterer Parameter berechnet wird, welche die Betriebstemperatur der Glühkerzen beeinflussen.
23. Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 22, in welchem ein Steuergerät verwendet wird, in welchem für jede Glühkerze als Stromtor ein schaltbarer Leistungshalbleiter vorgesehen ist, welcher durch eine Rechenschaltung ein- und ausgeschaltet wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Widerstand der im Steuergerät für de einzelnen Glühkerzen vorgesehenen Strompfade als ein die Betriebstemperatur der Glühkerzen beeinflussender Parameter gewählt und als Eingangsgröße für die Steuerung der Betriebstemperatur durch Pulsweitenmodulation verwendet wird.
24. Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass als Widerstand des Strompfades, der im Glühkerzen-Steuergerät jeweils einer der Glühkerzen zugeordnet ist, unter Vernachlässigung fertigungsbedingter Toleranzen für eine Baureihe von Glühkerzen-Steuergeräten ein durch deren Konstruktionsplan vorgegebener Nennwert angenommen wird, dass der durch die jeweilige Glühkerze fließende Strom gemessen, daraus unter Berücksichtigung des bekannten Nennwerts des Widerstandes des jeweiligen Strompfades der durch den Strompfad verursachte Spannungsabfall berechnet und daraus unter Berücksichtigung der bekannten oder gemessenen Spannung der Gleichstromquelle die an dem Glühelement der Glühkerze tatsächlich abfallende Spannung berechnet und daraus eine Eingangsgröße für die Steuerung der Betriebstemperatur durch PuIs- weitenmodulation berechnet wird.
25. Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass der Glühkerzentyp als ein deren Betriebstemperatur beeinflussender Parameter gewählt und als Eingangsgröße für die Steuerung der Betriebstemperatur durch Pulsweitenmodulation verwendet wird.
26. Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur der Glühkerze als ein deren Betriebstemperatur beeinflussender Parameter gewählt und als Eingangsgröße für die Steuerung der Betriebstempe- ratur durch Pulsweitenmodulation verwendet wird.
27. Verfahren nach Anspruch 8, 9 oder 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannung der Gleichstromquelle als ein die Betriebstemperatur der Glühkerze beeinflussender Parameter gewählt und als Eingangsgröße für die Steuerung durch Pulsweitenmodulation verwendet wird.
28. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Glühkerzentyp als ein deren Betriebstemperatur beeinflussender Parameter gewählt und als Eingangsgröße für die Steuerung der im zeitlichen Mittel an den Glühelementen abfallenden Spannung durch Pulsweitenmodulation verwendet wird.
29. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur der Glühkerze als ein deren Betriebstemperatur beeinflussender Parameter gewählt und als Eingangsgröße für die Steuerung der im zeitlichen Mittel an den Glühelementen abfallenden Spannung durch Pulsweitenmodulation verwendet wird.
30. Verfahren nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass die Betriebstemperatur der Glühkerze auf einen Sollwert geregelt wird.
31. Verfahren nach Anspruch 29 oder 30, dadurch gekennzeichnet, dass die Betriebstemperatur der Glühkerze durch Messen des durch die Glühkerze fließen- den Stromes unter Berücksichtigung der bekannten oder ermittelten, an dem
Glühelement der Glühkerze abfallenden, Spannung und unter weiterer Berücksichtigung der bekannten Abhängigkeit des Widerstandes des Glühelementes der Glühkerze von der Temperatur bestimmt wird.
32. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als ein die Betriebstemperatur der Glühkerze beeinflussender Parameter die Alterung der jeweiligen Glühkerze gewählt und als Eingangsgröße für die Steuerung durch Pulsweitenmodulation verwendet wird.
33. Verfahren nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, dass als Maß für die Alterung einer Glühkerze die seit ihrem Einbau aufgetretene Anzahl von Umdrehungen des Dieselmotors gewählt wird.
34. Verfahren nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, dass als Maß für die Alterung einer Glühkerze die Summe der in sie eingespeisten elektrischen Energie gewählt wird.
35. Verfahren nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, dass als Maß für die in eine Glühkerze eingespeiste Energie das Produkt aus dem Quadrat der am Glühelement der Glühkerze abgefallenen Spannung und der Dauer ihres Anliegens an der Glühkerze gewählt, für ausgewählte Perioden der Pulsweitenmodulation bestimmt und summiert wird.
36. Verfahren nach Anspruch 35, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ermittlung der Energiesumme alle Perioden berücksichtigt werden.
37. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Alterung der Glühkerze nur stufenweise als Eingangsgröße für die Steuerung durch Pulsweitenmodulation herangezogen wird.
38. Verfahren nach einem der Ansprüche 32 bis 37, dadurch gekennzeichnet, dass die Alterung der Glühkerze berücksichtigt wird, indem eine Kennlinie oder ein Feld von Kennlinien gebildet wird, welche den bei einer oder mehreren bestimm- ten Temperaturen auftretenden elektrischen Widerstand des Glühelementes einer typischen Glühkerze in Abhängigkeit von der fortschreitenden Alterung angibt, und indem auf der Grundlage des sich aus der jeweils zutreffenden Kennlinie ergebenden aktuellen Widerstandes der jeweiligen Glühkerze der pro Periode in die Glühkerze einzuspeisende Energiebetrag neu bestimmt wird.
39. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für die fortschreitende Änderung eines die Betriebstemperatur der Glühkerzen beeinflussenden Parameters ein Modell gebildet wird und dass anhand dieses Modells aus einem oder mehreren in der Vergangenheit bestimmten Werten des Parameters eine Prognose für den Wert des Parameters in der nächsten Zukunft erstellt und der prognostizierte Wert des Parameters als Eingangsgröße für die Steuerung durch Pulsweitenmodulation verwendet wird.
40. Verfahren nach Anspruch 39, dadurch gekennzeichnet, dass das Modell aus Erfahrungswerten über die Entwicklung des Parameters gebildet wird.
41. Verfahren nach Anspruch 39 oder 40, dadurch gekennzeichnet, dass das Modell für die Entwicklung des Widerstandes des Glühelementes der Glühkerze gebildet wird.
42. Verfahren nach Anspruch 39, dadurch gekennzeichnet, dass das Modell die Veränderung des Widerstandes des Glühelementes der Glühkerze für eine oder mehrere ausgewählte Temperaturen in Abhängigkeit von der Alterung der Glüh- kerze angibt.
43. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass durch das Verfahren der Pulsweitenmodulation die pro Periode in eine einzelne Glühkerze einzubringende elektrische Energie festgelegt wird.
44. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein vorgegebener Energiewert, welcher pro Periode in die einzelne Glühkerze eingebracht werden soll, durch Berücksichtigen eines oder mehrerer der Parameter angepasst wird.
45. Verfahren nach Anspruch 43 oder 44, dadurch gekennzeichnet, dass in einer Periode der Pulsweitenmodulation durch Vorgeben einer Spannung und einer relativen Pulsweite, während welcher die Spannung an der Glühkerze liegt, ein gewisser elektrischer Energiebedarf in die Glühkerze gespeist wird, dass in der- selben Periode durch Messen von Strom, Spannung und evtl. weiteren Parametern die tatsächlich eingebrachte Energie ermittelt und ein Fehlbetrag oder Über- schuss an in der Periode eingebrachter Energie in einer folgenden Periode ausgeglichen wird.
46. Verfahren nach Anspruch 45, dadurch gekennzeichnet, dass der in einer Periode vorliegende Fehlbetrag oder Überschuss an eingebrachter Energie in der nächsten Periode berechnet und in der übernächsten Periode ausgeglichen wird.
47. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die relative Pulsweite dadurch geändert wird, dass bei gleichbleibender Periode die absolute Pulsweite verändert wird.
48. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dauer einer Periode zu 10 ms bis 100 ms gewählt wird.
49. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Pulsweiten für die einzelnen Glühkerzen in einer jeden Periode zeitlich aneinander anschließend angeordnet werden.
50. Verfahren nach Anspruch 49, dadurch gekennzeichnet, dass dann, wenn die Summe der Pulsweiten für die Gruppe der Glühkerzen länger ist als die gewählte Periode, die überschießende Pulsweite auf die nachfolgende Periode übertragen wird, in welcher sie die dort erneut beginnende Folge von Pulsweiten für die Gruppe von Glühkerzen zeitlich überlappt.
51. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Glühkerzen - von Fertigungstoleranzen abgesehen - untereinander gleich sind.
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