WO2007023065A1 - Method and device for operation of an internal combustion engine with a heating element - Google Patents

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WO2007023065A1
WO2007023065A1 PCT/EP2006/064831 EP2006064831W WO2007023065A1 WO 2007023065 A1 WO2007023065 A1 WO 2007023065A1 EP 2006064831 W EP2006064831 W EP 2006064831W WO 2007023065 A1 WO2007023065 A1 WO 2007023065A1
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heating element
operating
internal combustion
combustion engine
detection unit
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PCT/EP2006/064831
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Hans-Peter Bauer
Rainer Moritz
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Robert Bosch Gmbh
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02PIGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
    • F02P19/00Incandescent ignition, e.g. during starting of internal combustion engines; Combination of incandescent and spark ignition
    • F02P19/02Incandescent 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
    • F02P19/027Safety devices, e.g. for diagnosing the glow plugs or the related circuits
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/22Safety or indicating devices for abnormal conditions
    • F02D2041/228Warning displays

Abstract

The invention relates to a method and device for operation of an internal combustion engine with a heating element, in particular, a glowplug, in particular, in the combustion chamber of the internal combustion engine, which permits the remaining life of the heating element to be predicted. A characteristic value for the lifespan of the heating element is predicted based on at least one operating parameter for the heating element.

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben einer Brennkraftmaschine mit einem HeizelementMethod and device for operating an internal combustion engine with a heating element
Stand der TechnikState of the art
Die Erfindung geht von einem Verfahren und von einer Vorrichtung zum Betreiben einerThe invention relates to a method and a device for operating a
Brennkraftmaschine mit einem Heizelement nach der Gattung der unabhängigen Ansprüche aus.Internal combustion engine with a heating element according to the preamble of the independent claims.
Aus der JP-OS 07-158548 ist bereits eine Vorrichtung zur Detektion eines fehlerhaften Hilfsgeräts für den Start eines Dieselmotors bekannt. Die Vorrichtung zur Fehlerdetekti- on erkennt einen Fehler, wenn die Spannungspegel einer Leistungsversorgung einer Glühkerze, die Spannungspegel von Ansteuerschaltkreisen eines Relais und die Spannungspegel der Glühkerze nicht plausibel zueinander sind.From JP-OS 07-158548 a device for detecting a faulty auxiliary device for the start of a diesel engine is already known. The fault detection device detects an error when the voltage levels of a power supply of a glow plug, the voltage levels of drive circuits of a relay, and the voltage levels of the glow plug are not plausible.
Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention
Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Betreiben einer Brennkraftmaschine mit einem Heizelement mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche haben dem gegenüber den Vorteil, dass abhängig von mindestens einer Be- triebsgröße des Heizelements ein charakteristischer Wert für eine Lebensdauer des Heizelements prädiziert wird. Auf diese Weise wird es dem Benutzer der Brennkraftmaschine ermöglicht, rechtzeitig vor einem Ausfall des Heizelements dieses durch ein neues zu ersetzen. Wird das Heizelement für einen Start der Brennkraftmaschine benötigt, sei es durch Vorheizen des Brennraums oder durch Aufheizen eines Katalysators in einem Ab- gasstrang der Brennkraftmaschine, so kann durch die Prädiktion der Lebensdauer des Heizelements und einen dadurch ermöglichten rechtzeitigen Austausch des Heizelements eine Zeit ohne volle Funktion des Startsystems der Brennkraftmaschine vermieden werden. Durch die Prädiktion der Lebensdauer des Heizelements kann der Benutzer der Brennkraftmaschine den Austausch des Heizelements vor dessen Ausfall rechtzeitig pla- nen.The method according to the invention and the device according to the invention for operating an internal combustion engine having a heating element with the features of the independent claims have the advantage that, depending on at least one operating variable of the heating element, a characteristic value for a service life of the heating element is predicted. In this way, the user of the internal combustion engine is enabled to replace it in good time before a failure of the heating element by a new one. If the heating element is required for a start of the internal combustion engine, either by preheating the combustion chamber or by heating a catalytic converter in an exhaust line of the internal combustion engine, the prediction of the service life of the internal combustion engine Heating element and thereby allowing timely replacement of the heating element can be avoided a time without full function of the starting system of the internal combustion engine. By predicting the service life of the heating element, the user of the internal combustion engine can plan the replacement of the heating element in good time before its failure.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Verfahrens möglich.The measures listed in the dependent claims advantageous refinements and improvements of the main claim method are possible.
Als Betriebsgröße zur Prädiktion des charakteristischen Werts für die Lebensdauer desAs an operating variable for the prediction of the characteristic value for the life of the
Heizelements eignen sich besonders eine Heizspannung des Heizelements, eine Heizdauer des Heizelements und/ oder eine Temperatur des Heizelements, weil diese Betriebsgrößen wesentlich die Alterung des Heizelements und damit die Prädiktion des charakteristischen Werts für die Lebensdauer des Heizelements beeinflussen.Heating element are particularly suitable a heating voltage of the heating element, a heating time of the heating element and / or a temperature of the heating element, because these operating variables significantly affect the aging of the heating element and thus the prediction of the characteristic value for the life of the heating element.
Der charakteristische Wert für die Lebensdauer des Heizelements lässt sich besonders einfach mit Hilfe eines Zählers bestimmen, der inkrementiert wird, wenn ein abhängig von der mindestens einen Betriebsgröße gebildeter Betriebspunkt des Heizelements während eines Betriebszyklus des Heizelements oder einer vorgegebenen Zeitdauer außerhalb eines vorgegebenen Betriebsbereiches liegt.The characteristic value for the lifetime of the heating element can be determined particularly easily with the aid of a counter which is incremented if an operating point of the heating element formed depending on the at least one operating variable is outside a predetermined operating range during an operating cycle of the heating element or a predetermined period of time.
Darauf aufbauend lässt sich als charakteristischer Wert für die Lebensdauer des Heizelements in besonders einfacher, zuverlässiger und aussagekräftiger Weise ein Abstand des Zählerstands von einem vorgegebenen Schwellwert ermitteln.Based on this, as a characteristic value for the service life of the heating element, a distance of the counter reading from a predetermined threshold value can be determined in a particularly simple, reliable and meaningful manner.
Ein Ende der Lebensdauer des Heizelements kann dabei besonders einfach mit Erreichen des vorgegebenen Schwellwerts durch den Zählerstand detektiert werden.An end of the service life of the heating element can be detected particularly easily upon reaching the predetermined threshold value by the counter reading.
Vorteilhaft ist weiterhin, wenn das Erreichen eines Endes der Lebensdauer signalisiert wird. Auf diese Weise kann der Benutzer über das Ende der Lebensdauer des Heizelements informiert werden, sodass er einen Austausch des Heizelements veranlassen und einen Betrieb der Brennkraftmaschine ohne volle Funktion des Heizelements bzw. eines das Heizelement nutzenden Startsystems weitgehend vermeiden kann. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Signalisierung bei Erreichen eines vorgegebenen Wertes für einen Abstand des Zählerstands vom vorgegebenen Schwellwert erfolgt. Auf diese Weise kann der Benutzer der Brennkraftmaschine den Austausch des Heizelements auch noch rechtzeitig vor Ende der Lebensdauer des Heizelements planen. Ferner wird dem Benutzer der Brennkraftmaschine auf diese Weise ein Austausch des Heizelements rechtzeitig vor Ende der Lebensdauer des Heizelements ermöglicht, sodass ein Betrieb der Brennkraftmaschine ohne funktionsfähiges Heizelement bzw. mit entsprechend eingeschränkter Funktion des das Heizelement nutzenden Startsystems vermieden werden kann.It is also advantageous if the reaching of one end of the service life is signaled. In this way, the user can be informed about the end of the life of the heating element, so that it can cause an exchange of the heating element and largely avoid operation of the internal combustion engine without full function of the heating element or a starter system using the heating element. It is particularly advantageous if the signaling takes place on reaching a predetermined value for a distance of the counter reading from the predetermined threshold value. In this way, the user of the internal combustion engine can also plan the replacement of the heating element in good time before the end of the service life of the heating element. Furthermore, the user of the internal combustion engine in this way an exchange of the heating element is made possible in good time before the end of the life of the heating element, so that operation of the internal combustion engine can be avoided without functioning heating element or with correspondingly limited function of the starting system using the heating element.
Zeichnungdrawing
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigenAn embodiment of the invention is illustrated in the drawing and explained in more detail in the following description. Show it
Figur 1 ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,FIG. 1 shows a block diagram of a device according to the invention,
Figur 2 einen Ablaufplan für ein erfindungsgemäßes Verfahren undFigure 2 is a flowchart for a method according to the invention and
Figur 3 ein Diagramm einer Heizspannung eines Heizelements über einer Heizdauer desFIG. 3 shows a diagram of a heating voltage of a heating element over a heating period of the heating element
Heizelements.Heating element.
Beschreibung des AusführungsbeispielsDescription of the embodiment
In Figur 1 kennzeichnet 5 eine als Steuereinheit ausgebildete Vorrichtung zum Betreiben einer Brennkraftmaschine, wobei die Brennkraftmaschine ein Heizelement umfasst. Bei der Steuereinheit 5 kann es sich beispielsweise um die Motorsteuerung der Brennkraftmaschine handeln oder um ein Steuermodul, das Software- und/ oder hardwaremäßig in die Motorsteuerung der Brennkraftmaschine implementiert sein kann. Die Brennkraftma- schine wiederum kann beispielsweise als Ottomotor oder als Dieselmotor ausgebildet sein und beispielsweise ein Fahrzeug antreiben. Bei dem Heizelement kann es sich beispielsweise um eine Glühkerze oder einen Laser handeln. Das Heizelement kann beispielsweise in einem Brennraum der Brennkraftmaschine zum Heizen eines Luft-/ Kraftstoffgemisches im Falle einer als Dieselmotor ausgebildeten Brennkraftmaschine angeordnet sein. Das Heizelement kann im Falle einer als Ottomotor oder als Dieselmotor ausgebildeten Brennkraftmaschine auch stromauf eines Katalysators in einem Abgasstrang der Brennkraftmaschine zum Aufheizen des Katalysators angeordnet sein.In FIG. 1, 5 denotes a device designed as a control unit for operating an internal combustion engine, the internal combustion engine comprising a heating element. The control unit 5 can be, for example, the engine control of the internal combustion engine or a control module which can be implemented in software and / or hardware in the engine control of the internal combustion engine. The internal combustion engine, in turn, can be designed, for example, as a gasoline engine or as a diesel engine and, for example, drive a vehicle. The heating element may be, for example, a glow plug or a laser. The heating element can be arranged, for example, in a combustion chamber of the internal combustion engine for heating an air / fuel mixture in the case of an internal combustion engine designed as a diesel engine. The heating element can be designed in the case of a gasoline engine or as a diesel engine Internal combustion engine may also be arranged upstream of a catalyst in an exhaust line of the internal combustion engine for heating the catalyst.
Die Steuereinheit 5 hat erfindungsgemäß die Funktion, abhängig von mindestens einer Betriebsgröße des Heizelements einen charakteristischen Wert für eine Lebensdauer desThe control unit 5 according to the invention has the function, depending on at least one operating variable of the heating element has a characteristic value for a lifetime of
Heizelements zu prädizieren. Vor allem für den Fall, dass die Steuereinheit 5 mit der Motorsteuerung der Brennkraftmaschine identisch ist, hat die Steuereinheit 5 natürlich auch noch andere Funktionen, beispielsweise die Steuerung der Luftzufuhr, der Kraftstoffzufuhr und der Zündung im Falle eines Ottomotors bzw. die Steuerung der Kraftstoffzufuhr im Falle eines Dieselmotors und gegebenenfalls die Steuerung eines Abgasturboladers imPredict heating element. In particular, in the event that the control unit 5 is identical to the engine control of the internal combustion engine, the control unit 5 of course also has other functions, such as the control of air supply, fuel supply and ignition in the case of a gasoline engine or the control of fuel supply in Case of a diesel engine and optionally the control of an exhaust gas turbocharger in
Falle eines Ottomotors oder eines Dieselmotors. Im Folgenden wird aber nur die Funktionalität der Steuereinheit 5 im Hinblick auf die Prädiktion des charakteristischen Werts für die Lebensdauer des Heizelements beschrieben und in Figur 1 dargestellt. Dazu um- fasst die Steuereinheit 5 eine Betriebspunkterfassungseinheit 30, die je nach der Zahl ih- rer Eingangsgrößen als Kennlinie, als Kennfeld oder als Kennraum ausgebildet ist. DerTrap of a gasoline engine or a diesel engine. In the following, however, only the functionality of the control unit 5 with respect to the prediction of the characteristic value for the service life of the heating element will be described and illustrated in FIG. For this purpose, the control unit 5 comprises an operating point detection unit 30 which, depending on the number of its input variables, is designed as a characteristic curve, as a characteristic diagram or as a characteristic area. Of the
Betriebspunkterfassungseinheit 30 wird von einer oder mehreren Betriebsgrößenerfassungseinheiten 15, 20 jeweils eine Betriebsgröße des Heizelements zugeführt. Wird der Betriebspunkterfassungseinheit 30 von genau einer Betriebsgrößenerfassungseinheit genau eine Betriebsgröße zugeführt, in Abhängigkeit deren die Betriebspunkterfassungsein- heit 30 einen Betriebspunkt des Heizelements ermittelt, so ist die Betriebspunkterfassungseinheit 30 als Kennlinie ausgebildet. Werden der Betriebspunkterfassungseinheit 30 von zwei Betriebsgrößenerfassungseinheiten 15, 20 jeweils eine Betriebsgröße und damit insgesamt genau zwei Betriebsgrößen zugeführt, in Abhängigkeit deren die Betriebspunkterfassungseinheit 30 einen Betriebspunkt des Heizelements ermittelt, so ist die Be- triebspunkterfassungseinheit 30 als Kennfeld ausgebildet. Für den Fall, dass der Betriebspunkterfassungseinheit 30 von mehr als zwei Betriebsgrößenerfassungseinheiten jeweils eine Betriebsgröße zugeführt wird, sodass die Betriebspunkterfassungseinheit 30 in Abhängigkeit von mehr als zwei Betriebsgrößen einen Betriebspunkt des Heizelements ermittelt, so ist die Betriebspunkterfassungseinheit 30 als Kennraum ausgebildet. Im Bei- spiel nach Figur 1 ist die Betriebspunkterfassungseinheit 30 als Kennfeld ausgebildet, der von einer ersten Betriebsgrößenerfassungseinheit 15 eine erste Betriebsgröße U und von einer zweiten Betriebsgrößenerfassungseinheit 20 eine zweite Betriebsgröße t des Heizelements zugeführt wird und die in Abhängigkeit dieser beiden zugeführten Betriebsgrößen den Betriebspunkt des Heizelements ermittelt und in Abhängigkeit des ermittelten Betriebspunkts ein Ausgangssignal I abgibt. Gemäß Figur 1 sind die beiden Betriebsgrö- ßenerfassungseinheiten 15, 20 außerhalb der Steuereinheit 5 angeordnet, sie könnten alternativ auch innerhalb der Steuereinheit 5 angeordnet sein. Die Betriebspunkterfassungseinheit 30 ist Teil der Steuereinheit 5. Weiterhin umfasst die Steuereinheit 5 eine Prädiktionseinheit 1, der die Ausgangsgröße I der Betriebspunkterfassungseinheit 30 zugeführt ist. Weiterhin umfasst die Steuereinheit 5 eine Initialisierungseinheit 25, der das Ausgangssignal I der Betriebspunkterfassungseinheit 30 zugeführt ist und die abhängig vom Ausgangssignal I der Betriebspunkterfassungseinheit 30 sowie vom Signal einer Zyklus- detektionseinheit 40, die gemäß Figur 1 außerhalb der Steuereinheit 5 angeordnet ist, alternativ aber auch innerhalb der Steuereinheit 5 angeordnet sein kann, die Betriebspunkt- erfassungseinheit 30 initialisiert. Gemäß einer alternativen Ausführungsform kann es auch vorgesehen sein, dass eine der beiden Betriebsgrößenerfassungseinheiten 15, 20 innerhalb der Steuereinheit 5 und die andere der beiden Betriebsgrößenerfassungseinheiten 15, 20 außerhalb der Steuereinheit 5 angeordnet ist.Operating point detection unit 30 is supplied from one or more operation amount detection units 15, 20 each have an operating variable of the heating element. If exactly one operating variable is supplied to the operating point detection unit 30 by exactly one operating quantity detection unit, as a function of which the operating point detection unit 30 determines an operating point of the heating element, the operating point detection unit 30 is designed as a characteristic curve. If the operating point detection unit 30 is supplied with an operating variable and thus a total of exactly two operating variables by the operating point detection unit 30 as a function of which the operating point detection unit 30 determines an operating point of the heating element, then the operating point detection unit 30 is designed as a characteristic diagram. In the event that the operating point detection unit 30 is supplied with an operating variable from more than two operating variable detection units, so that the operating point detection unit 30 determines an operating point of the heating element as a function of more than two operating variables, the operating point detection unit 30 is designed as a characteristic space. In the example according to FIG. 1, the operating point detection unit 30 is designed as a characteristic map, from which a first operating variable U is supplied by a first operating variable detection unit 15 and a second operating variable t of the heating element is supplied from a second operating variable detection unit 20 and the operating parameters of the operating variables are supplied as a function of these two operating variables Determined heating element and outputs an output signal I in dependence on the determined operating point. According to FIG. 1, the two operating variables Outside sensing units 15, 20 arranged outside the control unit 5, they could alternatively be arranged within the control unit 5. The operating point detection unit 30 is part of the control unit 5. Furthermore, the control unit 5 comprises a prediction unit 1 to which the output variable I of the operating point detection unit 30 is supplied. Furthermore, the control unit 5 comprises an initialization unit 25, to which the output signal I of the operating point detection unit 30 is supplied and, depending on the output signal I of the operating point detection unit 30 and the signal of a cycle detection unit 40, which according to FIG. 1 is arranged outside the control unit 5, but alternatively also can be arranged within the control unit 5, the operating point detection unit 30 is initialized. According to an alternative embodiment, it can also be provided that one of the two operating variable detection units 15, 20 is arranged inside the control unit 5 and the other of the two operating variable detection units 15, 20 is arranged outside the control unit 5.
Die Steuereinheit 5 umfasst ferner eine Vergleichseinheit 10, der ein Ausgangssignal Z der Prädiktionseinheit 1 zugeführt ist und dieses mit einem vorgegebenen Schwellwert SW eines Schwellwertspeichers 35 der Steuereinheit 5 vergleicht. Dabei kann der Schwellwertspeicher 35 auch außerhalb der Steuereinheit 5 und in Zuordnung zu der Steuereinheit 5 angeordnet sein. Die Vergleichseinheit 10 erzeugt in Abhängigkeit des Vergleichsergebnisses ein Ausgangssignal S beispielsweise in Form eines Signalisie- rungssignals. Das Signalisierungssignal kann beispielsweise optisch und/ oder akustisch wiedergegeben werden. Eine optische Wiedergabe kann beispielsweise an einem Display oder einem Kombinationsinstrument erfolgen. Im Beispiel nach Figur 1 erfasst die erste Betriebsgrößenerfassungseinheit 15 eine Heizspannung U des Heizelements und die zweite Betriebsgrößenerfassungseinheit 20 eine Heizdauer t des Heizelements.The control unit 5 further comprises a comparison unit 10, which is supplied with an output signal Z of the prediction unit 1 and compares this with a predetermined threshold value SW of a threshold value memory 35 of the control unit 5. In this case, the threshold value memory 35 can also be arranged outside the control unit 5 and in association with the control unit 5. The comparison unit 10 generates an output signal S as a function of the comparison result, for example in the form of a signaling signal. The signaling signal can be reproduced, for example, optically and / or acoustically. An optical reproduction can take place, for example, on a display or a combination instrument. In the example according to FIG. 1, the first operating variable detection unit 15 detects a heating voltage U of the heating element and the second operating variable detection unit 20 detects a heating duration t of the heating element.
In Figur 3 ist das Kennfeld der Betriebspunkterfassungseinheit 30 beispielhaft in Form eines Diagramms der Heizspannung U über der Heizdauer t dargestellt. Ein vorgegebener Betriebsbereich ist im Diagramm nach Figur 3 nicht schraffiert dargestellt, der Bereich außerhalb des vorgegebenen Betriebsbereichs ist im Diagramm nach Figur 3 schraffiert dargestellt. Der vorgegebene Betriebsbereich ist wie folgt definiert: für θ < t < tl: U < U3 für tl < t < t2: U < U2 für t2 < t < t3: U < Ul. Dabei ist Ul ein erster Schwellwert, U2 ein zweiter Schwellwert und U3 ein dritter Schwellwert für die Heizspannung des Heizelements mit U3 > U2 > Ul. Ferner ist tl ein erster Schwellwert, t2 ein zweiter Schwellwert und t3 ein dritter Schwellwert für die Heizdauer des Heizelements mit t3 > t2 > tl. Ferner ist Ul > O und tl > O. Anhand der von den Betriebsgrößenerfassungseinheiten 15, 20 empfangenen aktuellen Werten für dieIn FIG. 3, the characteristic diagram of the operating point detection unit 30 is shown by way of example in the form of a diagram of the heating voltage U over the heating period t. A predetermined operating range is shown in the diagram of Figure 3 is not hatched, the area outside the predetermined operating range is shown hatched in the diagram of Figure 3. The given operating range is defined as follows: for θ <t <tl: U <U3 for tl <t <t2: U <U2 for t2 <t <t3: U <Ul. In this case, Ul is a first threshold value, U2 is a second threshold value, and U3 is a third threshold value for the heating voltage of the heating element with U3>U2> U1. Furthermore, tl is a first threshold value, t2 a second threshold value and t3 a third threshold value for the heating duration of the heating element with t3>t2> tl. Further, Ul> O and tl> O. Based on the current values received by the operation quantity detection units 15, 20 for the
Heizspannung U und die Heizdauer t ermittelt die Betriebspunkterfassungseinheit 30 den aktuellen Betriebspunkt des Heizelements im Diagramm nach Figur 3. Liegt der aktuelle Betriebspunkt im vorgegebenen Betriebsbereich, so ist das Ausgangssignal I der Betriebspunkterfassungseinheit 30 zurück gesetzt, andernfalls ist es gesetzt. Liegt der aktu- eile Betriebspunkt des Heizelements innerhalb des vorgegebenen Bereiches, so führt dies nicht zu einer wesentlichen Alterung des Heizelements. Ein aktueller Betriebspunkt außerhalb des vorgegebenen Betriebsbereiches des Heizelements hat jedoch wesentlichen Einfluss auf die Alterung des Heizelements. Die Schwellwerte Ul, U2, U3, tl, t2, t3 sind dabei beispielsweise auf einem Prüfstand so geeignet appliziert, dass die durch diese Schwellwerte voneinander getrennten beiden Betriebsbereiche des Diagramms nach FigurHeating voltage U and the heating time t determines the operating point detection unit 30, the current operating point of the heating element in the diagram of Figure 3. If the current operating point in the predetermined operating range, the output signal I of the operating point detection unit 30 is reset, otherwise it is set. If the current operating point of the heating element is within the predetermined range, this does not lead to a substantial aging of the heating element. However, a current operating point outside the predetermined operating range of the heating element has a significant influence on the aging of the heating element. The threshold values U1, U2, U3, t1, t2, t3 are applied so suitably, for example on a test bench, that the two operating ranges of the diagram separated from one another by these threshold values according to FIG
3 möglichst genau zum einen mittels des vorgegebenen Betriebsbereiches den Betrieb des Heizelements abbilden, indem keine wesentliche Alterung des Heizelements stattfindet, wobei außerhalb des vorgegebenen Betriebsbereiches mit einer wesentlichen Alterung des Heizelements zu rechnen ist. Beispielsweise können die genannten Schwellwerte Ul, U2, U3, tl, t2, t3 so appliziert werden, dass das Heizelement im Falle seiner Ausbildung als Glühkerze an der Grenze der beiden Betriebsbereiche bei einer Temperatur von 1200° Celsius betrieben wird, wobei im vorgegebenen Betriebsbereich, der in Figur 3 nicht schraffiert ist, eine Temperatur von weniger als 1200° Celsius für die Glühkerze erreicht wird und im Bereich außerhalb des vorgegebenen Betriebsbereichs, der in Figur 3 schraf- fiert dargestellt ist, eine Temperatur von mehr als 1200° Celsius für die Glühkerze erreicht wird. Bei einer Temperatur von mehr als 1200° Celsius der Glühkerze geht man dann davon aus, dass diese Temperatur zu einer wesentlichen Alterung der Glühkerze führt, wohingegen eine Temperatur < 1200° Celsius für die Glühkerze in diesem Beispiel noch nicht zu einer wesentlichen Alterung der Glühkerze führt. Damit die Grenze zwi- sehen den beiden Betriebsbereichen möglichst genau die Temperaturschwelle zwischen unwesentlichem und wesentlichem Einfluss auf die Alterung des Heizelements abbildet, kann es auch vorgesehen sein, mehr als drei Schwellwerte für die Heizspannung U und/ oder mehr als drei Schwellwerte für die Heizdauer t des Heizelements vorzusehen. Es kann aber auch sein, dass weniger als drei Schwellwerte für die Heizspannung U und/ o- der weniger als drei Schwellwerte für die Heizdauer t des Heizelements ausreichen, um die gewünschte Temperaturgrenze zwischen den beiden Betriebsbereichen mit ausreichender Auflösung abzubilden.FIG. 3 shows the operation of the heating element as accurately as possible by means of the predetermined operating range, in that no substantial aging of the heating element takes place, wherein a substantial aging of the heating element is to be expected outside the predetermined operating range. For example, said threshold values U1, U2, U3, t1, t2, t3 can be applied in such a way that, in the case of its design as a glow plug, the heating element is operated at the boundary of the two operating ranges at a temperature of 1200 ° C., wherein in the predetermined operating range, which is not hatched in Figure 3, a temperature of less than 1200 ° Celsius for the glow plug is achieved and in the area outside the predetermined operating range, which is shown in Fig. 3 Schraf- fiert, a temperature of more than 1200 ° C for the glow plug is reached. At a temperature of more than 1200 ° Celsius of the glow plug is then assumed that this temperature leads to a substantial aging of the glow plug, whereas a temperature <1200 ° C for the glow plug in this example does not lead to a substantial aging of the glow plug , In order for the boundary between the two operating regions to map as accurately as possible the temperature threshold between immaterial and significant influence on the aging of the heating element, it is also possible to provide more than three threshold values for the heating voltage U and / or more than three threshold values for the heating duration t to provide the heating element. However, it may also be that less than three threshold values for the heating voltage U and / or the less than three threshold values for the heating time t of the heating element are sufficient to to map the desired temperature limit between the two operating ranges with sufficient resolution.
Sobald während eines Betriebszyklus des Heizelements bzw. der Brennkraftmaschine ein Betriebspunkt des Heizelements außerhalb des vorgegebenen Bereiches von der Betriebspunkterfassungseinheit 30 detektiert wird, wird das Ausgangssignal I der Betriebspunkterfassungseinheit 30 gesetzt. In vorteilhafter und einfacher Weise ist in diesem Ausführungsbeispiel die Prädiktionseinheit 1 als Zähler ausgebildet, der mit Setzen des Ausgangssignals der Betriebspunkterfassungseinheit 30 um 1 inkrementiert wird. Dabei ist der Zählerstand bei erstmaligem Betrieb der Brennkraftmaschine bzw. des Heizelements auf einen vorgegebenen Wert, beispielsweise auf den Wert 0 gesetzt. Pro Betriebszyklus des Heizelements bzw. der Brennkraftmaschine kann der Zähler 1 nur ein Mal inkrementiert werden. Dafür sorgt die Initialisierungseinheit 25, die mit Setzen des Ausgangssignals der Betriebspunkterfassungseinheit 30 dafür sorgt, dass das Ausgangssignal der Be- triebspunkterfassungseinheit 30 so lange gesetzt bleibt, bis die Zyklusdetektionseinheit 40 einen neuen Betriebszyklus der Brennkraftmaschine bzw. des Heizelements detektiert hat und dies durch ein entsprechendes Setzsignal der Initialisierungseinheit 25 mitteilt, woraufhin dann der Ausgang der Betriebspunkterfassungseinheit 30 wieder zurück gesetzt wird. Er wird dann erst wieder gesetzt, wenn in dem neuen Betriebszyklus ein Betriebs- punkt des Heizelements detektiert wird, der außerhalb des vorgegebenen Betriebsbereiches liegt. Der Zähler 1 wird somit nur dann inkrementiert, wenn er eine steigende Flanke des Ausgangssignals der Betriebspunkterfassungseinheit 30 empfängt, die zum Setzen des Ausgangssignals der Betriebspunkterfassungseinheit 30 führt. Ausgangssignal des Zähler 1 ist somit der Zählerstand Z des Zählers 1, der in der Vergleichseinheit 10 mit dem vorgegebenen Schwellwert SW verglichen wird. Der vorgegebene Schwellwert SW wird dabei beispielsweise ebenfalls auf einem Prüfstand oder aus Erfahrungswerten so appliziert, dass er einen für das Ende der Lebensdauer des Heizelements charakteristischen Wert darstellt. Somit ist der Abstand zwischen dem Zählerstand Z und dem vorgegebenen Schwellwert SW ein charakteristischer Wert für die noch verbleibende Lebens- dauer des Heizelements. Dieser Abstand stellt somit eine Prädiktion für die vom aktuellenAs soon as an operating point of the heating element outside the predetermined range is detected by the operating point detection unit 30 during an operating cycle of the heating element or the internal combustion engine, the output signal I of the operating point detection unit 30 is set. In an advantageous and simple manner, in this embodiment, the prediction unit 1 is designed as a counter, which is incremented by 1 when the output signal of the operating point detection unit 30 is set. In this case, the counter reading is set to a predetermined value, for example to the value 0, during the first operation of the internal combustion engine or of the heating element. For each operating cycle of the heating element or the internal combustion engine, the counter 1 can be incremented only once. This is provided by the initialization unit 25 which, by setting the output signal of the operating point detection unit 30, ensures that the output signal of the operating point detection unit 30 remains set until the cycle detection unit 40 has detected a new operating cycle of the internal combustion engine or of the heating element Setting signal of the initialization unit 25 communicates, whereupon then the output of the operating point detection unit 30 is reset. It is then set again only when, in the new operating cycle, an operating point of the heating element is detected which is outside the predetermined operating range. The counter 1 is thus incremented only when it receives a rising edge of the output signal of the operation point detection unit 30, which leads to setting of the output signal of the operation point detection unit 30. Output signal of the counter 1 is thus the count Z of the counter 1, which is compared in the comparison unit 10 with the predetermined threshold SW. The predefined threshold value SW is also applied, for example, on a test bench or from empirical values in such a way that it represents a characteristic value for the end of the service life of the heating element. Thus, the distance between the count Z and the predetermined threshold SW is a characteristic value for the remaining life of the heating element. This distance thus represents a prediction for that of the current one
Betriebszyklus des Heizelements bzw. der Brennkraftmaschine an noch verbleibende Lebensdauer des Heizelements dar. Dieser Abstand kann als Signalisierungssignal S optisch und/ oder akustisch in der beschriebenen Weise wiedergegeben werden. Es kann aber auch vorgesehen sein, dass eine Signalisierung mittels der Signalisierungssignals S erst dann erfolgt, wenn der Zählerstand Z den vorgegebenen Schwellwert SW erreicht hat, sodass die Signalisierung das Ende der Lebensdauer des Heizelements anzeigt. Alternativ kann es auch vorgesehen sein, dass die Signalisierung mittels des Signalisierungssignals S dann einsetzt, wenn der Abstand zwischen dem Zählerstand Z und dem vorgegebenen Schwellwert SW betragsmäßig einen vorgegebenen Wert unterschreitet, wobei dieser vorgegebene Wert beispielsweise auf einem Prüfstand geeignet appliziert werden kann, um einem Benutzer der Brennkraftmaschine noch genügend Zeit für das Auswechseln des Heizelements zu lassen, um einen Betrieb der Brennkraftmaschine mit nicht mehr funktionsfähigem Heizelement zu vermeiden.Operating cycle of the heating element or the internal combustion engine to still remaining life of the heating element. This distance can be reproduced as a signaling signal S optically and / or acoustically in the manner described. However, it can also be provided that signaling takes place by means of the signaling signal S only when the counter reading Z has reached the predetermined threshold value SW, so that the signaling indicates the end of the life of the heating element. Alternatively, it can also be provided that the signaling by means of the signaling signal S then starts when the distance between the count Z and the predetermined threshold SW falls below a predetermined value in amount, this predetermined value can be applied suitably, for example on a test bench to a Allow the user of the engine still enough time for the replacement of the heating element to prevent operation of the internal combustion engine with no longer functional heating element.
In Figur 2 ist ein Ablaufplan für einen beispielhaften Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt. Das Programm wird dabei beispielsweise mit jedem Beginn eines neuen Betriebszyklus der Brennkraftmaschine bzw. des Heizelements gestartet. Ein Betriebszyklus des Heizelements bzw. der Brennkraftmaschine reicht dabei vom Einschalten der Brennkraftmaschine bis zum wieder Abschalten und kennzeichnet somit den Ablauf eines unterbrechungsfreien Betriebs der Brennkraftmaschine bzw. des Heizelements. DerFIG. 2 shows a flowchart for an exemplary sequence of the method according to the invention. The program is started, for example, with each beginning of a new operating cycle of the internal combustion engine or the heating element. An operating cycle of the heating element or of the internal combustion engine ranges from switching on the internal combustion engine until it is switched off again and thus characterizes the course of an uninterrupted operation of the internal combustion engine or of the heating element. Of the
Betriebszyklus reicht also vom Einschalten der Brennkraftmaschine und damit des Heizelements bis zum nächsten wieder Ausschalten der Brennkraftmaschine und damit des Heizelements. Nach dem Start des Programms ermittelt die Betriebspunkterfassungseinheit 30 in der beschriebenen Weise bei einem Programmpunkt 100 den aktuellen Be- triebspunkt des Heizelements abhängig von den erfassten Betriebsgrößen U, t. Anschließend wird zu einem Programmpunkt 105 verzweigt.Operating cycle thus extends from turning on the engine and thus the heating element until the next turn off the engine and thus the heating element. After the start of the program, the operating point detection unit 30 determines in the manner described at a program point 100 the current operating point of the heating element as a function of the detected operating variables U, t. Subsequently, a branch is made to a program point 105.
Bei Programmpunkt 105 prüft die Betriebspunkterfassungseinheit 30, ob der aktuelle Betriebspunkt im vorgegebenen Betriebbereich liegt. Ist dies der Fall, so wird zu einem Pro- grammpunkt 120 verzweigt, andernfalls wird zu einem Programmpunkt 110 verzweigt.At program point 105, the operating point detection unit 30 checks whether the current operating point is within the predetermined operating range. If this is the case, a branch is made to a program point 120, otherwise a branch is made to a program point 110.
Bei Programmpunkt 110 wird das Ausgangssignal I der Betriebspunkterfassungseinheit 30 gesetzt und der Zähler 1 um 1 inkrementiert. Anschließend wird zu einem Programmpunkt 115 verzweigt.At program point 110, the output signal I of the operating point detection unit 30 is set and the counter 1 is incremented by one. Subsequently, a branch is made to a program point 115.
Bei Programmpunkt 115 prüft die Vergleichseinheit 10, ob der Zählerstand Z kleiner als der vorgegebene Schwellwert SW ist. Ist dies der Fall, so wird das Programm verlassen, andernfalls wird zu einem Programmpunkt 125 verzweigt. Bei Programmpunkt 125 signalisiert das Signalisierungssignal S das Erreichen des Lebensendes des Heizelements. Anschließend wird das Programm verlassen. Der Ablaufplan nach Figur 2 beschreibt also ein Beispiel, in dem durch das Signalisie- rungssignal S lediglich das Erreichen des Lebensendes des Heizelements signalisiert wird. Alternativ kann bei Programmpunkt 115 geprüft werden, ob der Abstand zwischen dem Zählerstand Z und dem vorgegebenen Schwellwert SW betragsmäßig größer als der vorgegebene Wert ist. Ist dies der Fall, wird das Programm verlassen, andernfalls wird zu Programmpunkt 125 verzweigt und die Signalisierung bereit vor Erreichen des Endes der Lebensdauer des Heizelements eingeleitet, um beispielsweise einen rechtzeitigen Austausch des Heizelements zu ermöglichen. Anschließend wird das Programm verlassen. Weiterhin alternativ kann es auch vorgesehen sein, auf die Programmpunkte 115 und 125 zu verzichten und bereits bei Programmpunkt 110 den Abstand des Zählerstandes Z vom vorgegebenen Schwellwert SW zu signalisieren und anschließend das Programm zu verlassen.At program point 115, the comparison unit 10 checks whether the counter reading Z is smaller than the predetermined threshold value SW. If this is the case, then the program is left, otherwise a branch is made to a program point 125. At program point 125, the signaling signal S signals the reaching of the end of life of the heating element. Afterwards the program is left. The flowchart of FIG. 2 thus describes an example in which only the reaching of the end of life of the heating element is signaled by the signaling signal S. Alternatively, it can be checked at program point 115 whether the distance between the count Z and the predetermined threshold SW is greater than the predetermined value in terms of amount. If so, the program is exited, otherwise branching to program item 125 and signaling is initiated prior to reaching the end of the heater life, for example, to allow timely replacement of the heater. Afterwards the program is left. Further alternatively, it may also be provided to dispense with the program items 115 and 125 and to signal already at program point 110 the distance of the counter reading Z from the predetermined threshold SW and then to exit the program.
In diesem Fall dient die Signalisierung wie bereits zuvor beschrieben dazu, den Benutzer der Brennkraftmaschine über die noch verbleibende Lebensdauer des Heizelements zu informieren.In this case, the signaling serves as already described above to inform the user of the internal combustion engine over the remaining life of the heating element.
Bei Programmpunkt 120 prüft die Initialisierungseinheit 25, ob ein Setzsignal von der Zyklusdetektionseinheit 40 empfangen wurde, das den Beginn eines neuen Betriebszyklus der Brennkraftmaschine bzw. des Heizelements anzeigt. Ist dies der Fall, so wird das Programm verlassen, andernfalls wird zu Programmpunkt 100 zurück verzweigt und der nächste aktuelle Betriebspunkt des Heizelements erfasst.At program point 120, the initialization unit 25 checks whether a set signal has been received from the cycle detection unit 40 indicating the beginning of a new operating cycle of the internal combustion engine or heating element. If this is the case, the program is left, otherwise it is branched back to program point 100 and the next current operating point of the heating element is detected.
Das Zurücksetzen eines gesetzten Ausgangssignals der Betriebspunkterfassungseinheit 30 erfolgt dann, wenn die Initialisierungseinheit 25 die positive Flanke eines Setzsignals der Zyklusdetektionseinheit 40 empfängt, die lediglich dann von der Zyklusdetektionseinheit 40 erzeugt wird, wenn diese den Beginn eines neuen Betriebszyklus der Brennkraftmaschine und damit des Heizelements detektiert hat.The resetting of a set output signal of the operation point detection unit 30 takes place when the initialization unit 25 receives the positive edge of a set signal of the cycle detection unit 40, which is generated by the cycle detection unit 40 only if it has detected the beginning of a new operating cycle of the internal combustion engine and thus of the heating element ,
Da die Heizspannung und die Heizdauer des Heizelements die Temperatur des Heizelements bestimmen, wird somit der Betriebspunkt des Heizelements durch die Betriebspunkterfassungseinheit 30 und damit auch der Zählerstand Z des Zählers 1 und somit die verbleibende Lebensdauer des Heizelements auch abhängig von der Betriebsgröße der Temperatur des Heizelements bestimmt. Das Signalisierungssignal S kann alternativ auch mit Hilfe eines Diagnosewerkzeugs, beispielsweise im Rahmen eines Werkstattaufenthalts, ausgelesen werden, um die noch verbleibende Lebensdauer des Heizelements zu ermitteln oder um fest zu stellen, ob das Ende der Lebensdauer des Heizelements schon erreicht wurde oder um fest zu stellen, ob der vorgegebene Wert für den betragsmäßigen Abstand zwischen dem Zählerstand Z und dem vorgegebenen Schwellwert SW schon erreicht wurde je nach beispielhaft beschriebener Realisierungsform für die Bildung des Signalisierungssignals S.Since the heating voltage and the heating duration of the heating element determine the temperature of the heating element, thus the operating point of the heating element is determined by the operating point detection unit 30 and thus the count Z of the counter 1 and thus the remaining life of the heating element also dependent on the operating variable of the temperature of the heating element , Alternatively, the signaling signal S can also be read out by means of a diagnostic tool, for example as part of a workshop visit, in order to determine the remaining service life of the heating element or to determine whether the end of the service life of the heating element has already been reached or if it is to be fixed whether the predetermined value for the absolute value distance between the counter reading Z and the predetermined threshold value SW has already been reached, depending on the exemplary embodiment described for the formation of the signaling signal S.
Bei den beschriebenen Ausführungsformen ist das gewählte Abtastraster für eine Inkre- mentierung des Zählers ein Betriebszyklus der Brennkraftmaschine und damit des Heizelementes.In the described embodiments, the selected sampling grid for incrementing the counter is an operating cycle of the internal combustion engine and thus of the heating element.
Alternativ kann das Abtastraster als beliebig vorgegebene Zeitdauer gewählt werden, wo- bei die Aussagekraft der Prädiktion umso größer wird, je kleiner die vorgegebene Zeitdauer gewählt wird. Die Zyklusdetektionseinheit 40 wird dann durch eine Einheit ersetzt, die die Betriebspunkterfassungseinheit 30 sukzessiv nach jedem aufeinander folgenden Ablauf der vorgegebenen Zeitdauer während des Betriebs der Brennkraftmaschine neu i- nitialisiert, d.h. ein ggf. gesetztes Ausgangssignal I zurücksetzt. Alternatively, the sampling pattern can be selected as an arbitrary predetermined period of time, whereby the significance of the prediction becomes greater, the smaller the predetermined time duration is selected. The cycle detection unit 40 is then replaced by a unit which successively initializes the operation point detection unit 30 after each successive elapse of the predetermined period of time during operation of the internal combustion engine, i. resets any output signal I set.

Claims

Ansprüche claims
1. Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine mit einem Heizelement, insbesondere einer Glühkerze, insbesondere in einem Brennraum der Brennkraftmaschine, dadurch gekennzeichnet, dass abhängig von mindestens einer Betriebsgröße des Heizelementes ein charakteristischer Wert für eine Lebensdauer des Heizelementes prädiziert wird.1. A method for operating an internal combustion engine having a heating element, in particular a glow plug, in particular in a combustion chamber of the internal combustion engine, characterized in that depending on at least one operating variable of the heating element, a characteristic value for a lifetime of the heating element is predicted.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Betriebsgröße eine Heizspannung des Heizelementes gewählt wird.2. The method according to claim 1, characterized in that a heating voltage of the heating element is selected as the operating variable.
3. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Betriebsgröße eine Heizdauer des Heizelementes gewählt wird.3. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that a heating period of the heating element is selected as the operating variable.
4. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Betriebsgröße eine Temperatur des Heizelementes gewählt wird.4. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that a temperature of the heating element is selected as the operating variable.
5. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Zähler (1) inkrementiert wird, wenn ein abhängig von der mindestens einen Betriebsgröße gebildeter Betriebspunkt des Heizelementes während eines Betriebszyklus oder einer vorgegebenen Zeitdauer außerhalb eines vorgegebenen Betriebsbereiches liegt.5. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that a counter (1) is incremented when a function of the at least one operating variable formed operating point of the heating element during an operating cycle or a predetermined period of time outside a predetermined operating range.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass als charakteristischer Wert für die Lebensdauer des Heizelementes ein Abstand des Zählerstandes von einem vorgegebenen Schwellwert ermittelt wird.6. The method according to claim 5, characterized in that a distance of the count from a predetermined threshold value is determined as a characteristic value for the life of the heating element.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ende der Lebensdauer des7. The method according to claim 6, characterized in that an end of the life of
Heizelementes detektiert wird, sobald der Zählerstand den vorgegebenen Schwellwert erreicht hat. Heating element is detected when the count has reached the predetermined threshold.
8. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Erreichen eines Endes der Lebensdauer signalisiert wird.8. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the reaching of one end of the life is signaled.
9. Verfahren nach Anspruch 8, soweit dieser auf Anspruch 5 oder 6 rückbezogen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Signalisierung bereits bei Erreichen eines vorgegebenen Wertes für den Abstand des Zählerstandes vom vorgegebenen Schwellwert erfolgt.9. The method of claim 8, as far as this is dependent on claim 5 or 6, characterized in that the signaling takes place already on reaching a predetermined value for the distance of the count from the predetermined threshold.
10. Vorrichtung (5) zum Betreiben einer Brennkraftmaschine mit einem Heizelement, insbesondere einer Glühkerze, insbesondere in einem Brennraum der Brennkraftmaschine, da- durch gekennzeichnet, dass Prädiktionsmittel (1) vorgesehen sind, die abhängig von mindestens einer Betriebsgröße des Heizelementes einen charakteristischen Wert für eine Lebensdauer des Heizelementes prädizieren. 10. Device (5) for operating an internal combustion engine having a heating element, in particular a glow plug, in particular in a combustion chamber of the internal combustion engine, characterized in that prediction means (1) are provided which, depending on at least one operating variable of the heating element has a characteristic value predict a lifetime of the heating element.
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