EP2542775A1 - Verfahren und vorrichtung zur steuerung oder regelung einer temperatur einer glühstiftkerze in einem verbrennungsmotor eines kraftfahrzeuges - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur steuerung oder regelung einer temperatur einer glühstiftkerze in einem verbrennungsmotor eines kraftfahrzeuges

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EP2542775A1
EP2542775A1 EP11705191A EP11705191A EP2542775A1 EP 2542775 A1 EP2542775 A1 EP 2542775A1 EP 11705191 A EP11705191 A EP 11705191A EP 11705191 A EP11705191 A EP 11705191A EP 2542775 A1 EP2542775 A1 EP 2542775A1
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EP
European Patent Office
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temperature
glow plug
combustion engine
internal combustion
controlling
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP11705191A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Sani Dzeko
Peter Kappelmann
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.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP2542775A1 publication Critical patent/EP2542775A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02P—IGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
    • F02P19/00—Incandescent ignition, e.g. during starting of internal combustion engines; Combination of incandescent and spark ignition
    • F02P19/02—Incandescent ignition, e.g. during starting of internal combustion engines; Combination of incandescent and spark ignition electric, e.g. layout of circuits of apparatus having glowing plugs
    • 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
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D35/00—Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for
    • F02D35/02—Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for on interior conditions
    • F02D35/023—Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for on interior conditions by determining the cylinder pressure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02D41/0002—Controlling intake air
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    • F02D2200/02—Input parameters for engine control the parameters being related to the engine
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02D2200/02—Input parameters for engine control the parameters being related to the engine
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    • F02D2200/0406—Intake manifold pressure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02P—IGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
    • F02P19/00—Incandescent ignition, e.g. during starting of internal combustion engines; Combination of incandescent and spark ignition
    • F02P19/02—Incandescent ignition, e.g. during starting of internal combustion engines; Combination of incandescent and spark ignition electric, e.g. layout of circuits of apparatus having glowing plugs
    • F02P19/026—Glow plug actuation during engine operation

Definitions

  • the invention relates to a method for controlling or regulating a temperature of a glow plug in an internal combustion engine of a motor vehicle, wherein by means of a voltage applied to the glow plug driving voltage, the glow plug is kept approximately constant at a predetermined temperature and an apparatus for performing the method.
  • Glow plugs which are used in internal combustion engines, especially diesel engines, for igniting a fuel-air mixture and maintaining a comfortable starting behavior are preheated in the cold state before their temperature is so high that it is necessary for the ignition of the fuel-air mixture sufficient.
  • the glow plug has a heating element consisting of ceramic or metal, which is subjected to an excessive heating voltage in a short time span of 1 to 2 seconds, so that the glow plug is operated above a nominal voltage at this time.
  • the tip of the glow plug After completion of this so-called push phase, the tip of the glow plug has reached a temperature of about 1000 ° C, which, in order to realize a reliable combustion of the fuel in the starting phase of the internal combustion engine, must be maintained for almost another 20 minutes at a temperature once reached ,
  • the invention is therefore based on the object to provide a method and a device which corrects the cooling behavior of the glow plug in a wide operating range.
  • the object is achieved in that the control or regulation of the temperature of the glow plug in dependence on a, occurring in the internal combustion engine pressure and / or occurs at or in the internal combustion engine temperature.
  • the control or regulation is independent of the operating mode of the internal combustion engine.
  • the advantage of the invention is that the temperature of the glow plug is corrected independently of whether the engine is in normal operation or a particulate filter regeneration operation in which the full filter is burned out at a certain operating point to maintain operation of the internal combustion engine. In each mode of operation, the correction of the temperature of the glow plug is made in a variance from an idle state internal combustion engine to a full load internal combustion engine using the same operating variables.
  • the temperature of the glow plug is reliably controlled or controlled in a range of 900 ° to 1 100 ° C. In this case, a comfortable combustion is realized in the starting phase of the internal combustion engine and improves the quality of the control or control.
  • the control or regulation of the temperature change corrects a cooling of the glow plug thus due to changing engine and ambient conditions.
  • a very simple correction of the cooling behavior of the glow plug is realized, but also allows a very accurate control of the Glüh.kerzentemperatur, as is used precisely on the parameters in the scheme that affect the temperature behavior of the glow plug in the combustion chamber.
  • the correction of the cooling behavior of the glow plug is made more accurate, since the pressure in the combustion engine changes depending on the respective position of the cylinder of the internal combustion engine. Due to the different pressure also varies the speed at which the fuel to be ignited flows past the glow plug and thereby cools the glow plug.
  • the use of the temperature occurring at or in the internal combustion engine allows an accurate determination of the actual temperature of the glow plug, so that the correction values can be easily derived for the control.
  • the glow plug heater temperature is particularly easily corrected if a suction pipe pressure and / or an effective mean pressure for correcting the temperature of the glow plug are used as pressure. Since the intake manifold pressure is already measured as a parameter for other control processes in the internal combustion engine, this is at any time for processing in the temperature control or
  • Control for the glow plug available.
  • the effective mean pressure represents an average of all occurring in a cylinder pressure ratios over a working cycle. It may alternatively be replaced by the engine power or the injection quantity or the torque.
  • a temperature of the intake pipe and / or a cylinder head temperature for correcting the temperature of the glow plug is used as the temperature occurring in or at the internal combustion engine.
  • the cylinder head temperature is used to correct the temperature at the
  • Glow plug especially important because the glow plug on the cylinder head attached and this is the part of the internal combustion engine, which is the hottest in the burns. With the processing of the cylinder head temperature therefore a very accurate temperature control or control of the glow plug is adjustable.
  • a timing of injection of the fuel is taken into account for controlling or controlling the temperature of the glow plug.
  • the timing of the injection is of particular importance because with the injection, the heat development in the cylinders of the internal combustion engine changes, which in particular depends on whether much or little fuel is burned. As a result of the ambient temperature around the glow plug that forms, there is a direct relationship to its cooling behavior, which is why this injection time in the correction of the glow plug temperature contributes to improving the quality.
  • a mass of fresh air present for combustion is taken into account for controlling or regulating the temperature of the glow plug. Since the amount of fresh air supplied into the combustion chamber of the internal combustion engine depends on how the combustion proceeds and which temperatures and turbulences develop, the glow plug protruding into the combustion chamber is also influenced by the fresh air mass in its cooling behavior. The consideration of the fresh air mass in the regulation of the temperature of the glow plug thus improves the correction behavior.
  • the position of a swirl flap is taken into account for correcting the temperature of the glow plug.
  • the swirl flap By means of the swirl flap, the combustion air is forced to move, whereby the air supply to the fuel is improved.
  • turbulences are caused in the combustion chamber, which have an influence on the combustion process, resulting in different heat developments.
  • Such different heat developments have an effect on the cooling behavior of the glow plug.
  • the engine and environmental variables used to correct the temperature of the glow plug are prioritized. Such prioritization causes the individual engine and environmental quantities used for the correction to have a different influence on the glow plug heater temperature to be set, thereby improving the accuracy of the control.
  • the pressure ratios and engine speed are grouped into a first class having a top priority, engine temperature conditions, fuel injection timing, and fresh air mass in a second medium priority class and the position of the swirl door summarized in a class with a low priority.
  • a development of the invention relates to a device for controlling or regulating the temperature of a glow plug in an internal combustion engine of a motor vehicle, wherein the glow plug is kept approximately constant at a predetermined temperature by means of a voltage applied to the glow plug drive voltage.
  • the control or regulation of the temperature of the glow plug takes place as a function of a pressure occurring in the internal combustion engine and / or a temperature occurring at or in the internal combustion engine.
  • the advantage of the invention is that the correction of the Glühwker- zentemperatur or the cooling behavior of the glow plug is independent of the respective operating mode of the internal combustion engine to make more accurate and easier.
  • the temperature of the high-quality glow plug is corrected from an idling state internal combustion engine to a combustion engine operating under full load.
  • the temperature of the glow plug is reliably controlled in a range of 900 ° to 1 100 ° C. In this case, a comfortable combustion is realized in the starting phase of the internal combustion engine.
  • Figure 1 Schematic representation of an annealing system in a motor vehicle
  • glow systems which consist of glow plugs, a Glühzeit Kunststoff réelle and an annealing software, which is stored in an engine control unit or the Glühzeit Kunststoff réelle consist.
  • glow systems are also used to improve the emissions of the vehicle. Further fields of application of the glow system are the burner exhaust system, the auxiliary heating, the preheating of fuel (flex fuel) or the preheating of the cooling water.
  • FIG. 1 shows such an annealing system 1, in which a plurality of glow plugs 2a to 2n are present, each glow plug 2a to 2n in each case a cylinder of a combustion chamber of the diesel engine not shown in detail.
  • the glow plugs 2a to 2n are shown for simplicity as a substitute resistance, which lead to the mass 3 of the diesel engine.
  • the glow plugs 2a to 2n are connected to a Glühzeit Kunststoff Technology 4, which has a power semiconductor 5a to 5n for each glow plug 2a to 2n.
  • the glow time control device 4 comprises a microcontroller 4a and / or an asic for processing incoming and outgoing signals.
  • a vehicle electrical system voltage 6 is connected to the Glühzeit Kunststoff réelle 4, which the glow plugs 2a to 2n on the power semiconductor 5a to 5n, each with a
  • the Glühzeit Kunststoffology 4 leads to an engine control unit 7, which in turn is connected to the diesel engine, not shown.
  • the glow plug 2 a to 2 n preheated by the application of an overvoltage by the Glühzeit Kunststoff réelle 4 in a heating phase, which lasts 1 to 2 seconds.
  • the electric power sequentially supplied to the glow plugs 2a to 2n by the glow timing controller 4 is converted into heat in the heating element of the respective glow plug 2a to 2n, and therefore, the temperature in the heater rises steeply.
  • This electrical energy is from the vehicle electrical system voltage and the formed as a function of the resistance of the glow plug 2a..2n resulting stream.
  • the fuel is conducted past the heating element of the respective glow plug 2 a to 2 n, which consists, for example, of a metal glow tube or a ceramic heater, and heats up in the process. Associated with an intake air heating during the compressor stroke of the diesel engine, the ignition temperature of the fuel-air mixture is achieved.
  • the glow plugs 2a to 2n have different incandescent phases. As already shown, in a heating phase, the push phase, the cold glow plug 2a to 2n a push voltage is supplied, which is above the rated voltage of the glow plug 2a to 2n. During this short period, the glow plug is heated to approximately 1000 ° C. This heating phase is followed by the phase of a stationary temperature of the glow plug 2a to 2n.
  • the glow time control device 4 supplies each glow plug 2 a to 2 n with a voltage which is lower than the vehicle electrical system voltage provided by the battery 6 of the motor vehicle.
  • the power semiconductors 5a to 5n which are connected upstream of the glow plugs 2a to 2n, are controlled by means of the method of pulse width modulation. This method enables the onboard power voltage supplied to the power semiconductors 5a to 5n to be modulated by the glow timing control device 4 to apply a desired voltage to the glow plugs 2a to 2n on the average time, whereby the steady state temperature of the glow plugs 2a to 2n, to 1000 ° C, for example.
  • the specification of the temperature to which the glow plug 2 a to 2 n is to be controlled or controlled takes place here by the engine control unit 7.
  • the engine control unit 7 takes account of various engine operating variables.
  • the engine speed and an effective mean pressure is used, which results as an average of the pressure fluctuations that occur during the movement of the cylinder in the combustion chamber of the engine.
  • the engine power or the injection quantity of fuel or the torque of the internal combustion engine can also be used for the effective pressure mean value. All of these motor operating variables mentioned go into the highest priority Determining the glow plug heater temperature to which the glow plugs are to be regulated.
  • the engine control unit 7 takes into account the intake manifold temperature and the cylinder head temperature.
  • the control start of the main injection of the fuel or, more generally, the start of the actuation of the injections are taken into account as correction variables in this group.
  • the start of activation for the pre-, main and post-injection can be used separately.
  • the fresh air mass is taken into account, which can also be replaced by the EGR mass (exhaust gas recirculation) or the fresh air or EGR rate.
  • This second group of operating variables has a medium priority in determining the glow plug temperature to be set, which is lower than the priority assigned to the first group of operating variables.
  • the position of the swirl flap is also taken into account in the temperature control of the glow plug temperature, but only with the lowest priority, which is why it is also assigned to a third group of operating variables.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung oder Regelung einer Temperatur einer Glühstiftkerze in einem Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeuges, bei welchem mittels einer, an der Glühstiftkerze (2a bis 2n) anliegenden Ansteuerspannung die Glühstiftkerze (2a bis 2n) auf einer vorgegebenen Temperatur annähernd konstant gehalten wird. Um das Auskühlverhalten der Glühstiftkerze in einem weiten Betriebsbereich korrigieren zu können, erfolgt die Steuerung oder Regelung der Temperatur der Glühstiftkerze (2a bis 2n) in Abhängigkeit von einem, in dem Verbrennungsmotor auftretenden Druck und/oder einer an oder in dem Verbrennungsmotor auftretenden Temperatur.

Description

Beschreibung
Titel
Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung oder Regelung einer Temperatur einer Glühstiftkerze in einem Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeuges
Stand der Technik
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung oder Regelung einer Tempera- tur einer Glühstiftkerze in einem Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeuges, bei welchem mittels einer, an der Glühstiftkerze anliegenden Ansteuerspannung die Glühstiftkerze auf einer vorgegebenen Temperatur annähernd konstant gehalten wird sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens. Glühstiftkerzen, welche in Verbrennungsmotoren, insbesondere bei Dieselmotoren, zur Zündung eines Kraftstoff-Luft-Gemisches und Beibehaltung eines komfortablen Startverhaltens eingesetzt werden, werden im kalten Zustand vorgeglüht, bevor ihre Temperatur so hoch ist, dass es für die Zündung des Kraftstoff- Luft-Gemisches ausreicht. Die Glühstiftkerze weist dazu ein aus Keramik oder Metall bestehendes Heizelement auf, welches in einer kurzen Zeitspanne von 1 bis 2 Sekunden mit einer überhöhten Heizspannung beaufschlagt wird, so dass die Glühstiftkerze zu diesem Zeitpunkt über einer Nominalspannung betrieben wird. Nach Abschluss dieser sogenannten Push-Phase hat die Spitze der Glühstiftkerze eine Temperatur von über 1000° C erreicht, die, um eine zuverlässige Verbrennung des Kraftstoffes in der Startphase des Verbrennungsmotors zu realisieren, noch annähernd weitere 20 Minuten auf einer einmal erreichten Temperatur gehalten werden muss.
Allerdings haben sich ändernde Betriebsgrößen wie die Motorlast und der Ladedruck Auswirkungen auf das Temperaturverhalten der Glühstiftkerze, so dass diese immer wieder auskühlt, was durch die Steuerung oder Regelung der Glüh- stiftkerze ausgeglichen werden muss. Bei einer solchen Steuerung oder Regelung wird immer der aktuelle Betriebszustand des Verbrennungsmotors berücksichtigt, weshalb die Steuerung oder Regelung von Betriebszustand zu Betriebszustand optimiert werden muss.
Offenbarung der Erfindung
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung anzugeben, welche das Auskühlverhalten der Glühstiftkerze in einem weiten Betriebsbereich korrigiert.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass die Steuerung oder Regelung der Temperatur der Glühstiftkerze in Abhängigkeit von einem, in dem Verbrennungsmotor auftretenden Druck und/oder einer an oder in dem Verbrennungsmotor auftretenden Temperatur erfolgt. Somit erfolgt die Steuerung bzw. Regelung unabhängig vom Betriebsmodus des Verbrennungsmotors. Der Vorteil der Erfindung besteht darin, dass die Temperatur der Glühstiftkerze unabhängig davon korrigiert wird, ob sich der Verbrennungsmotor in einem Normalbetrieb oder einem Partikelfilterregenerationsbetrieb befindet, in welchem der volle Filter bei einem bestimmten Betriebspunkt ausgebrannt wird, um den Betrieb des Verbrennungsmotors aufrecht zu erhalten. In jedem Betriebsmodus erfolgt die Korrektur der Temperatur der Glühstiftkerze in einer Varianz von einem sich im Leerlaufzustand befindenden Verbrennungsmotor bis zu einem unter Volllast laufenden Verbrennungsmotors mit Hilfe derselben Betriebsgrößen. Die Temperatur der Glühstiftkerze wird dabei zuverlässig in einem Bereich von 900° bis 1 100°C geregelt bzw. gesteuert. Dabei wird eine komfortable Verbrennung in der Startphase des Verbrennungsmotors realisiert und die Güte der Regelung bzw. Steuerung verbessert.
Die Steuerung bzw. Regelung der Temperaturänderung korrigiert eine Auskühlung der Glühstiftkerze somit infolge von sich ändernden Motor- und Umgebungsbedingungen. Dadurch wird nicht nur eine sehr einfache Korrektur des Auskühlverhaltens der Glühkerze realisiert, sondern auch eine sehr genaue Regelung des Glühstiftkerzentemperatur ermöglicht, da genau auf die Parameter in der Regelung zurückgegriffen wird, die das Temperaturverhalten der Glühstiftkerze im Brennraum beeinflussen. Durch die Berücksichtigung der Druckverhältnisse wird die Korrektur des Auskühlverhaltens der Glühstiftkerze genauer, da sich der Druck im Verbrennungsmotor je nach der jeweiligen Position des Zylinders des Verbrennungsmotors än- dert. Auf Grund des unterschiedlichen Druckes variiert auch die Geschwindigkeit, mit welchem der zu entzündende Kraftstoff an der Glühstiftkerze vorbei strömt und dabei die Glühstiftkerze abkühlt.
Zur Korrektur der Temperatur der Glühstiftkerze erlaubt die Verwendung der an oder im Verbrennungsmotor auftretenden Temperatur eine genaue Bestimmung der tatsächlichen Temperatur der Glühkerze, weshalb für die Regelung die Korrekturwerte einfach abgeleitet werden können.
Besonders einfach wird die Glühstiftkerzentemperatur korrigiert, wenn als Druck ein Saugrohrdruck und/oder ein effektiver Mitteldruck zur Korrektur der Temperatur der Glühstiftkerze verwendet werden. Da der Saugrohrdruck bereits als Parameter für andere Regelungsprozesse im Verbrennungsmotor gemessen wird, steht dieser jederzeit zur Verarbeitung bei der Temperaturregelung bzw.
-Steuerung für die Glühstiftkerze zur Verfügung. Damit wird eine sehr kosten- günstige Lösung realisiert, da auf einen zusätzlichen Drucksensor verzichtet werden kann. Der effektive Mitteldruck stellt einen Mittelwert aus allen in einem Zylinder auftretenden Druckverhältnissen über einem Arbeitsspiel dar. Er kann alternativ aber auch durch die Motorleistung oder die Einspritzmenge oder das Drehmoment ersetzt werden.
Ferner wird zur Korrektur der Temperatur der Glühstiftkerze eine Motordrehzahl verwendet, da aus dieser Rückschlüsse über die tatsächlich im Verbrennungsmotor stattfindenden Verbrennungen und somit über die auftretenden Temperaturen gezogen werden können, die die Temperatur der Glühstiftkerze unmittelbar beeinflussen.
In einer weiteren Ausführungsform wird als in/oder am Verbrennungsmotor auftretende Temperatur eine Saugrohrtemperatur und/oder eine Zylinderkopftemperatur zur Korrektur der Temperatur der Glühstiftkerze herangezogen. Insbeson- dere die Zylinderkopftemperatur ist für die Korrektur der Temperatur an der
Glühstiftkerze von besonderer Bedeutung, da die Glühstiftkerze am Zylinderkopf angebracht ist und dieser der Teil des Verbrennungsmotors ist, welcher bei den Verbrennungen am heißesten wird. Mit der Verarbeitung der Zylinderkopftemperatur ist daher eine sehr genaue Temperaturregelung bzw. -Steuerung der Glühstiftkerze einstellbar.
In einer anderen Ausbildung wird zur Regelung oder Steuerung der Temperatur der Glühstiftkerze ein Zeitpunkt einer Einspritzung des Kraftstoffs berücksichtigt. Der Zeitpunkt der Einspritzung ist deshalb von besonderer Bedeutung, weil sich mit der Einspritzung die Wärmeentwicklung in den Zylindern des Verbrennungsmotors verändert, welche insbesondere davon abhängt, ob viel oder wenig Kraftstoff verbrannt wird. Durch die sich dabei ausbildende Umgebungstemperatur um die Glühstiftkerze ergibt sich eine unmittelbare Beziehung zu deren Abkühlverhalten, weshalb dieser Einspritzzeitpunkt bei der Korrektur der Glühstiftkerzen- temperatur zur Verbesserung der Güte beiträgt.
In einer Weiterbildung wird zur Steuerung oder Regelung der Temperatur der Glühstiftkerze eine zur Verbrennung vorhandene Masse an Frischluft berücksichtigt. Da von der Menge der in den Brennraum des Verbrennungsmotors zugeführten Frischluft abhängt, wie die Verbrennung abläuft und welche Temperaturen und Verwirbelungen sich dabei entwickeln, wird auch die in den Brennraum ragende Glühstiftkerze von der Frischluftmasse in ihrem Abkühlverhalten beein- flusst. Die Berücksichtigung der Frischluftmasse bei der Regelung der Temperatur der Glühstiftkerze verbessert somit das Korrekturverhalten.
In einer weiteren Variante wird zur Korrektur der Temperatur der Glühstiftkerze die Stellung einer Drallklappe berücksichtigt. Mittels der Drallklappe wird der Verbrennungsluft eine Bewegung aufgezwungen, wodurch die Luftzufuhr zum Kraftstoff verbessert wird. Dadurch werden Verwirbelungen im Brennraum hervorgerufen, die Einfluss auf den Verbrennungsvorgang haben, was unterschiedliche Wärmeentwicklungen nach sich zieht. Solche unterschiedlichen Wärmeentwicklungen haben Auswirkungen auf das Auskühlverhalten der Glühstiftkerze. Eine Berücksichtigung der Öffnung der Drallklappe erhöht daher die Genauigkeit der Korrektur der Temperatur der Glühstiftkerze. Vorteilhafterweise werden die zur Korrektur der Temperatur der Glühstiftkerze verwendeten Motor- und Umgebungsgrößen priorisiert. Eine solche Priorisierung bewirkt, dass die für die Korrektur verwendeten einzelnen Motor- und Umgebungsgrößen einen unterschiedlichen Einfluss auf die einzustellende Glühstift- kerzentemperatur haben, wodurch die Genauigkeit der Regelung bzw. Steuerung verbessert wird.
In einer Ausgestaltung werden die Druckverhältnisse und die Motordrehzahl in eine ersten Klasse mit einer obersten Priorität zusammengefasst, die Temperaturverhältnisse der Brennkraftmaschine, der Zeitpunkt des Beginns der Einspritzung des Kraftstoffs und die Masse an Frischluft in einer zweiten Klasse mit einer mittleren Priorität und die Stellung der Drallklappe in einer Klasse mit einer niedrigen Priorität zusammengefasst.
Eine Weiterbildung der Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Steuerung oder Regelung der Temperatur einer Glühstiftkerze in einem Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeuges, bei welchem mittels einer, an der Glühstiftkerze anliegenden Ansteuerspannung die Glühstiftkerze auf einer vorgegebenen Temperatur annähernd konstant gehalten wird. Um das Auskühlverhalten der Glühstiftkerze in einem weiten Betriebsbereich korrigieren zu können, sind Mittel vorhanden, mittels welcher die Steuerung oder Regelung der Temperatur der Glühstiftkerze in Abhängigkeit von einem, in dem Verbrennungsmotor auftretenden Druck und/oder einer an oder in dem Verbrennungsmotor auftretenden Temperatur erfolgt. Der Vorteil der Erfindung besteht darin, dass die Korrektur der Glühstiftker- zentemperatur bzw. des Auskühlverhaltens der Glühstiftkerze unabhängig vom jeweiligen Betriebsmodus des Verbrennungsmotors genauer und einfacher zu gestalten ist. In jedem Betriebsmodus, ob Normalbetrieb oder Partikelfilterrege- nerationsbetrieb, erfolgt eine Korrektur der Temperatur der Glühstiftkerze mit hoher Güte von einem sich im Leerlaufzustand befindenden Verbrennungsmotor bis zu einem unter Volllast laufenden Verbrennungsmotors. Die Temperatur der Glühstiftkerze wird dabei zuverlässig in einem Bereich von 900° bis 1 100°C geregelt. Dabei wird eine komfortable Verbrennung in der Startphase des Verbrennungsmotors realisiert.
Die Erfindung lässt zahlreiche Ausführungsformen zu. Eine davon soll anhand der in der Zeichnung dargestellten Figur näher erläutert werden.
Es zeigt: Figur 1 : Prinzipdarstellung eines Glühsystems in einem Kraftfahrzeug
Kalte Verbrennungsmotoren, insbesondere Dieselmotoren, benötigen bei Umge- bungstemperaturen von < 40°C eine Starthilfe zur Zündung des in den Dieselmotor eingeleiteten Kraftstoff-Luft-Gemisches. Als Starthilfe werden dann Glühsysteme eingesetzt, welche aus Glühstiftkerzen, einem Glühzeitsteuergerät und einer Glühsoftware, welche in einem Motorsteuergerät oder dem Glühzeitsteuergerät abgelegt ist, bestehen. Außerdem werden Glühsysteme auch zur Verbesse- rung der Emissionen des Fahrzeuges genutzt. Weitere Einsatzgebiete des Glühsystems bestehen im Brennerabgassystem, bei der Standheizung, bei der Vorwärmung von Kraftstoff (Flex Fuel) oder der Vorwärmung des Kühlwassers.
Figur 1 zeigt ein solches Glühsystem 1 , bei welchem mehrere Glühstiftkerzen 2a bis 2n vorhanden sind, wobei jede Glühstiftkerze 2a bis 2n in jeweils einen Zylinder eines nicht weiter dargestellten Brennraumes des Dieselmotors ragt. In Figur 1 sind die Glühstiftkerzen 2a bis 2n der Einfachheit halber als Ersatzwiderstand dargestellt, welche an die Masse 3 des Dieselmotors führen. Die Glühstiftkerzen 2a bis 2n sind mit einem Glühzeitsteuergerät 4 verbunden, welches für jede Glühkerze 2a bis 2n einen Leistungshalbleiter 5a bis 5n aufweist. Das Glühzeitsteuergerät 4 umfasst einen MikroController 4a und/oder einen Asic zur Verarbeitung ein - und ausgehender Signale. Weiterhin ist eine Bordnetzspannung 6 mit dem Glühzeitsteuergerät 4 verbunden, welche die Glühstiftkerzen 2a bis 2n über die Leistungshalbleiter 5a bis 5n mit jeweils einer
Nennspannung von beispielsweise 1 1 V versorgt. Das Glühzeitsteuergerät 4 führt an ein Motorsteuergerät 7, welches wiederum mit dem nicht weiter dargestellten Dieselmotor verbunden ist. Zur Zündung des Kraftstoff-Luft-Gemisches wird die Glühstiftkerze 2a bis 2n in einer Aufheiz-Phase, die 1 bis 2 Sekunden dauert, durch das Anlegen einer Überspannung durch das Glühzeitsteuergerät 4 vorgeheizt. Die elektrische Energie, die den Glühstiftkerzen 2a bis 2n durch das Glühzeitsteuergerät 4 sequentiell zugeführt wird, wird in dem Heizelement der jeweiligen Glühstiftkerze 2a bis 2n in Wärme umgewandelt, weshalb die Temperatur in dem Heizelement steil ansteigt. Diese elektrische Energie wird aus der Bordnetzspannung und dem sich in Abhängigkeit des Widerstandes der Glühstiftkerze 2a..2n ergebenden Strom gebildet. Der Kraftstoff wird an dem Heizelement der jeweiligen Glühkerze 2a bis 2n, welche beispielsweise aus einem aus Metall bestehenden Glührohr oder einem Keramikheizer besteht, vorbeigeleitet und erwärmt sich dabei. Verbunden mit einer Ansauglufterwärmung während des Verdichtertaktes des Dieselmotors wird die Entflammungstemperatur des Kraftstoff- Luft-Gemisches erreicht.
Die Glühstiftkerzen 2a bis 2n weisen verschiedene Glühphasen auf. Wie bereits dargestellt, wird in einer Aufheiz-Phase, der Push-Phase, der kalten Glühstiftkerze 2a bis 2n eine Push-Spannung zugeführt, welche oberhalb der Nennspannung der Glühstiftkerze 2a bis 2n liegt. Während dieses kurzen Zeitraumes wird die Glühstiftkerze auf annähernd 1000°C erhitzt. An diese Aufheiz-Phase schließt sich die Phase einer stationären Temperatur der Glühstiftkerze 2a bis 2n an.
Um die stationäre Temperatur der jeweiligen Glühstiftkerze 2a bis 2n beizubehalten, versorgt das Glühzeitsteuergerät 4 jede Glühkerze 2a bis 2n mit einer Spannung, welche geringer ist, als die Bordnetzspannung, die von der Batterie 6 des Kraftfahrzeuges bereitgestellt wird. Zu diesem Zweck werden in dem Glühzeitsteuergerät 4 die Leistungshalbleiter 5a bis 5n, die den Glühstiftkerzen 2a bis 2n vorgeschaltet sind, mittels des Verfahrens der Pulsweitenmodulation angesteuert. Dieses Verfahren ermöglicht, dass die Bordnetzspannung, welche den Leistungshalbleitern 5a bis 5n zugeführt wird, von dem Glühzeitsteuergerät 4 so moduliert wird, das eine gewünschte Spannung im zeitlichen Mittel an den Glühkerzen 2a bis 2n anliegt, wodurch die stationäre Temperatur der Glühstiftkerzen 2a bis 2n, auf beispielsweise 1000 °C, gehalten wird.
Die Vorgabe der Temperatur, auf weiche die Glühstiftkerze 2a bis 2n geregelt bzw. gesteuert werden soll, erfolgt dabei durch das Motorsteuergerät 7. Dabei berücksichtigt das Motorsteuergerät 7 verschiedene Motorbetriebsgrößen. So werden zur Bestimmung der Glühstiftkerzentemperatur der Saugrohrdruck, die Motordrehzahl und ein effektiver Mitteldruck herangezogen, welcher sich als Mittelwert aus den Druckschwankungen ergibt, die sich bei der Bewegung der Zylinder im Brennraum des Verbrennungsmotors einstellen. Alternativ können zum effektiven Druckmittelwert aber auch die Motorleistung bzw. die Einspritzmenge an Kraftstoff oder das Drehmoment des Verbrennungsmotors genutzt werden. Alle diese genannten Motorbetriebsgrößen gehen mit der höchsten Priorität in die Bestimmung der Glühstiftkerzentemperatur ein, auf welche die Glühstiftkerzen geregelt werden sollen.
In einer zweiten Gruppe berücksichtigt das Motorsteuergerät 7 die Saugrohrtemperatur und die Zylinderkopftemperatur. Darüber hinaus werden als Korrekturgrößen in dieser Gruppe der Ansteuerbeginn der Haupteinspritzung des Kraftstoffes oder ganz allgemein der Ansteuerbeginn der Einspritzungen berücksichtigt. Alternativ können aber auch der Ansteuerbeginn für die Vor,- Haupt- und Nacheinspritzung separat herangezogen werden. Weiterhin wird die Frischluftmasse berücksichtigt, die aber auch durch die AGR-Masse (Abgasrückführung) bzw. die Frischluft- bzw. AGR-Rate ersetzt werden kann. Dieser zweiten Gruppe von Betriebsgrößen kommt eine mittlere Priorität bei der Bestimmung der einzustellenden Glühstiftkerzentemperatur zu, die geringer ist als die Priorität, welche der ersten Gruppe von Betriebsgrößen zuerkannt wird.
Die Stellung der Drallklappe wird ebenfalls bei der Temperaturregelung der Glühstiftkerzentemperatur berücksichtigt, allerdings nur mit der geringsten Priorität, weshalb sie auch einer dritten Gruppe von Betriebsgrößen zugeordnet ist.
Die Berücksichtigung der Vielzahl von verschiedenen Betriebsgrößen mit unterschiedlicher Wichtung führt zu einer Verbesserung der Güte bei der Korrektur der Glühstiftkerzentemperatur. Da diese Betriebsgrößen für andere Steuer- und Regelprozesse des Verbrennungsmotors schon berücksichtigt werden, kann einfach auf diese Betriebsgrößen zurück gegriffen werden, ohne dass ein zusätzlicher gerätetechnischer Aufwand in Form von Sensoren notwendig ist.

Claims

Ansprüche
Verfahren zur Steuerung oder Regelung einer Temperatur einer Glühstiftkerze in einem Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeuges, bei welchem mittels einer, an der Glühstiftkerze (2a bis 2n) anliegenden Ansteuerspannung die Glühstiftkerze (2a bis 2n) auf einer vorgegebenen Temperatur annähernd konstant gehalten wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung oder Regelung der Temperatur der Glühstiftkerze (2a bis 2n) in Abhängigkeit von einem, in dem Verbrennungsmotor auftretenden Druck und/oder einer an oder in dem Verbrennungsmotor auftretenden Temperatur erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass als Druck ein Saugrohrdruck und/oder ein effektiver Mitteldruck zur Korrektur der Temperatur der Glühstiftkerze (2a bis 2n) verwendet werden.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass zur Steue rung oder Regelung der Temperatur der Glühstiftkerze (2a bis 2n) eine Motordrehzahl verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass als in/oder an dem Verbrennungsmotor auftretende Temperatur eine Saugrohrtemperatur und/oder eine Zylinderkopftemperatur zur Steuerung oder Regelung der Temperatur der Glühstiftkerze (2a bis 2n) verwendet werden.
Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, dass zur Steuerung oder Regelung der Temperatur der Glühstiftkerze (2a bis 2n) ein Zeitpunkt einer Einspritzung von Kraftstoff berücksichtigt wird.
Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass zur Steuerung oder Regelung der Temperatur der Glühstiftkerze (2a bis 2n) eine zur Verbrennung vorhandene Masse an Frischluft berücksichtigt wird.
7. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass zur Steuerung oder Regelung der Temperatur der Glühstiftkerze (2a bis 2n) die Stellung einer Drallklappe berücksichtigt wird.
8. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die zur Steuerung oder Regelung der Temperatur der Glühstiftkerze (2a bis 2n) verwendeten Motor- und Umgebungsgrößen priori- siert werden.
9. Verfahren nach Anspruch 8 dadurch gekennzeichnet, dass die Druckverhältnisse und die Motordrehzahl in eine ersten Klasse mit einer obersten Priorität zusammengefasst werden, die Temperaturverhältnisse des Verbrennungsmotors, der Zeitpunkt des Beginns der Einspritzung des Kraftstoffs und die Masse an Frischluft in einer zweiten Klasse mit einer mittleren Priorität und die Stellung der Drallklappe in einer dritten Klasse mit einer niedrigen Priorität zusammengefasst werden.
10. Vorrichtung zur Steuerung oder Regelung einer Temperatur einer Glühstiftkerze in einem Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeuges, bei welchem mittels einer, an der Glühstiftkerze (2a bis 2n) anliegenden Ansteuerspannung die Glühstiftkerze (2a bis 2n) auf einer vorgegebenen Temperatur annähernd konstant gehalten wird, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel (4, 5a bis 5b, 7) vorhanden sind, mittels welchen die Steuerung oder Regelung der Temperatur der Glühstiftkerze (2a bis 2n) in Abhängigkeit von einem, in dem
Verbrennungsmotor auftretenden Druck und/oder einer an oder in dem Verbrennungsmotor auftretenden Temperatur erfolgt.
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