專利名稱：用于給電熱塞提供電流的方法
用于給電熱塞提供電流的方法本發(fā)明涉及一種在運轉的壓縮點火發(fā)動機中在達到電熱塞的工作溫度后使用一 系列電流脈沖來給電熱塞提供電流的方法。從專利文獻EP1780397 Al中得知了具有如權 利要求1的前序部分所述特征的方法。在此方法中，根據(jù)工作循環(huán)的沖程來給電熱塞提供電流，使得在每個工作循環(huán)中 所提供的電流主要在相同的預定沖程發(fā)生時提供。根據(jù)EP1780397 Al的方法，在四沖程發(fā) 動機中，在進氣階段給電熱塞提供電流，而在做功循環(huán)停止提供電流。在進氣階段使用一系 列經(jīng)脈寬調制的電流脈沖來提供電流。根據(jù)一種用于脈寬調制的方法，在一個控制時間間隔中，控制裝置觸發(fā)多達兩個 轉換過程，通過此來使電熱塞與電壓源相連接以產(chǎn)生電流脈沖，或者與電壓源斷開以結束 電流脈沖。通過根據(jù)工作循環(huán)的沖程來給電熱塞提供電流，就可以改進燃燒和延長電熱塞的 服務壽命。本發(fā)明所要解決的問題是提供一種根據(jù)發(fā)動機的工作循環(huán)的沖程來更容易地給 電熱塞提供電流的方法。此問題通過具有權利要求1所述特征的方法得到了解決。本發(fā)明的有益改進形成 了從屬權利要求的主題。作為總是使用具有恒定持續(xù)時間的控制時間間隔以及僅根據(jù)曲軸角來針對多個 控制間隔完全中斷電流的替代，根據(jù)本發(fā)明提出了控制間隔具有由控制裝置根據(jù)發(fā)動機的 轉速來改變的持續(xù)時間。通過這種方法，就可以有利地根據(jù)工作循環(huán)的沖程而使用較少的 轉換過程來給電熱塞提供電流。有利的是，根據(jù)本發(fā)明由于在發(fā)動機的每個工作循環(huán)中需 要完成的操作較少，因而控制裝置上的負載會減小?；旧蟻碚f，可以使控制時間間隔的持續(xù)時間與工作循環(huán)的持續(xù)時間同步，S卩，將 控制間隔的持續(xù)時間選擇為總是與該瞬時工作循環(huán)的持續(xù)時間相等，從而保證在每個工作 循環(huán)中正好產(chǎn)生一個電流脈沖，其開始和/或結束總是在相同的曲軸角處發(fā)生。優(yōu)選地，控制間隔的持續(xù)時間僅以步進方式變化，并且適配于發(fā)動機轉速的改變， 其中當超過預定轉速閾值時控制時間間隔的持續(xù)時間會縮短，而當?shù)陀陬A定轉速閾值時其 會延長。有利的是，以取決于沖程的方式給電熱塞提供電流所需的轉換過程的數(shù)量也因此 保持為較少，特別是例如當控制時間間隔比瞬時工作循環(huán)的持續(xù)時間短但比該工作循環(huán)的 持續(xù)時間的一半長時。通過改變控制時間間隔中接通和斷開的時間點，可以如所希望地那 樣產(chǎn)生能以取決于沖程的方式給電熱塞提供電流的電流脈沖。這樣就可以實現(xiàn)電流脈沖 可以開始于一個控制時間間隔中，并且直到隨后的控制時間間隔中才結束，因此保證了在 特定條件下在一個控制時間間隔中僅有一個轉換過程發(fā)生。為了避免不必要的控制時間間 隔，其持續(xù)時間優(yōu)選地選擇成在每個控制時間間隔中會發(fā)生至少一個轉換過程。電熱塞控制裝置可通過發(fā)動機控制單元來獲得發(fā)動機的速度。發(fā)動機控制單元可 通過以任何方式監(jiān)測曲軸角來獲得發(fā)動機速度，因此保證了此信息可傳送到電熱塞控制裝 置。電熱塞控制裝置也可以通過測量電熱塞的電阻來自行監(jiān)測發(fā)動機速度。典型地，當點火發(fā)生時燃燒使電熱塞變熱，從而產(chǎn)生了可測量到的電阻升高。通過這種方法，可以確定點 火的時刻，并由此確定與工作循環(huán)的開始相關的曲軸角。當被超過時會導致控制時間間隔的持續(xù)時間縮短的轉速閾值優(yōu)選地確定為小于 8，更優(yōu)選為2到5。如果用于延長控制時間間隔的轉速閾值不同于用于縮短控制時間間隔 的轉速閾值，那么當?shù)陀谄鋾r會導致控制時間間隔的持續(xù)時間延長的轉速閾值相應地優(yōu)選 確定為小于8，優(yōu)選為2到5。優(yōu)選地，在被超過時將導致控制時間間隔的持續(xù)時間縮短的預 定轉速閾值不同于在低于其時將導致控制時間間隔的持續(xù)時間延長的預定轉速閾值不同， 其實際相差小于10%，特別是小于5%，S卩，除了意在提高系統(tǒng)穩(wěn)定性的低磁滯現(xiàn)象外它們 是相等的。在本文中，用于低于最低轉速閾值的轉速的控制時間間隔的持續(xù)時間優(yōu)選是用于 高于最高轉速閾值的轉速的控制時間間隔的持續(xù)時間的整數(shù)倍。本發(fā)明還涉及一種控制裝置，其可在工作期間執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的方法。下面將使用實施例并參閱附圖來說明本發(fā)明的細節(jié)和優(yōu)點。在圖中

圖1顯示了在控制時間間隔的持續(xù)時間與工作循環(huán)的持續(xù)時間連續(xù)相適應時的 電流脈沖和曲軸角的過程的示意性描述；圖加顯示了在第一轉速范圍中在控制時間間隔的持續(xù)時間步進式變化時的電流 脈沖和曲軸角的過程；和圖2b顯示了在第二轉速范圍中在控制時間間隔的持續(xù)時間步進式變化時的電流 脈沖和曲軸角的過程。在圖1中用陰影矩形顯示了隨著時間t變化的電流脈沖1，其中左側的縱坐標表示 任意單位的電流密度I。此外用斜線2表示作為時間的函數(shù)的曲軸角α，其中右側的縱坐 標代表單位為度的曲軸角α的值。斜線2的開始和結束代表了發(fā)動機活塞的一個工作循 環(huán)3的開始和結束。由于在四沖程發(fā)動機中一個工作循環(huán)3包括曲軸的兩次旋轉，因此在圖1中曲軸 角α的值為從0°到720°。在圖1中，0°的曲軸角α對應于工作循環(huán)的開始，即點火時刻。電流脈沖1通過控制裝置觸發(fā)轉換過程而產(chǎn)生，所述轉換過程導致電熱塞與汽車 的電系統(tǒng)相連，或與其不相連。電流脈沖1通過控制裝置使用轉換過程以使功率晶體管轉 換到其導電狀態(tài)而開始。電流脈沖1通過控制裝置使功率晶體管轉換到其截止狀態(tài)而結
束O控制裝置確定連續(xù)的控制時間間隔4。在每個控制時間間隔中可觸發(fā)多達兩個轉 換過程，通過該轉換過程來使電熱塞與電壓源相連以產(chǎn)生電流脈沖，或與電壓源斷開以結 束電流脈沖。在圖1中用橫坐標下的標示來顯示控制時間間隔4的開始和結束。如所示， 控制時間間隔4的持續(xù)時間總是與特定工作循環(huán)3的持續(xù)時間相同。電熱塞控制裝置接收來自發(fā)動機控制單元的關于曲軸角的數(shù)據(jù)，并且相應地選擇 控制時間間隔4的持續(xù)時間，從而使它們與工作循環(huán)3同步。同樣可能的是，電熱塞控制裝 置通過測量取決于溫度的電熱塞電阻來自行確定曲軸角α。也就是說，在工作循環(huán)3期間 電熱塞的溫度會經(jīng)歷可測量到的波動，這使得能夠確定點火時刻。在燃料混合物的點燃和 隨后的燃燒過程中，電熱塞被燃燒能量加熱。這會引起電熱塞電阻的可測量的增加，因此就可以通過測定該電阻時刻來確定點火時刻，并由此確定曲軸角。在圖1所示的實施例中，電流脈沖1總是開始于相同的曲軸角處，并且總是結束于 相同的曲軸角處，即在工作循環(huán)3的一半之后。因此，電流脈沖1的結束時刻與燃燒室中的 燃料混合物的點燃時刻相一致。電流脈沖在燃料混合物點燃時結束是特別有利的，因為這 可防止電熱塞過熱。在圖加和2b中顯示了用于一備選方法的電流脈沖1、曲軸角α和控制時間間隔 4的邊界，其中控制時間間隔4的持續(xù)時間以步進方式適應于曲軸轉速的變化。因此，在圖 2a和2b中控制時間間隔4的持續(xù)時間偏離于特定工作循環(huán)3的持續(xù)時間。圖加顯示了 在較低轉速范圍內的上述關系，而圖2b顯示了在較高轉速范圍內的上述關系?？刂茣r間間 隔4的持續(xù)時間總是短于瞬時工作循環(huán)3的持續(xù)時間，但長于此瞬時工作循環(huán)3的持續(xù)時 間的一半。如圖2的右半側所示，如果轉速超過預定的閾值，控制時間間隔4的持續(xù)時間會縮 短。以相應的方式，當?shù)陀陬A定的轉速閾值時，控制時間間隔4的持續(xù)時間會延長。轉速閾 值優(yōu)選地確定為小于8，特別是為2到5。有利地是將當超過此轉速閾值時會導致控制時間 間隔的持續(xù)時間縮短的轉速閾值選擇成與當?shù)陀诖宿D速閾值時會導致控制時間間隔4的 持續(xù)時間延長的轉速閾值相等，然而這并不是絕對必須的。在圖加和2b所描述的實施例中，在一些控制時間間隔4中僅發(fā)生單個轉換過程。 例如，在圖加顯示的第一控制時間間隔4中產(chǎn)生了電流脈沖1，其通32過隨后控制時間間 隔4中的斷開過程而結束。為了強調控制時間間隔4的邊界，電流脈沖1的陰影與相鄰控 制時間間隔中的不同。在每個控制時間間隔4中至少有一個轉換過程發(fā)生。在控制時間間隔4的一部分 持續(xù)時間中總是給電熱塞提供電流。此部分的長短由電熱塞控制裝置基于在每控制時間間 隔4中提供給電熱塞的能量總量來決定，以便于例如在點火期間使電熱塞具有所希望的溫度。為保證電流以取決于沖程的方式流入，可在單個控制時間間隔4中為由電熱塞控 制裝置執(zhí)行的轉換過程選擇適當?shù)臅r間點，從而保證在每個控制時間間隔4中給電熱塞提 供所希望量的能量。附圖標記列表α曲軸角t 時間I 電流1 電流脈沖2 曲軸角α的過程3 工作循環(huán)4控制時間間隔
權利要求
1.一種用于在運轉的壓縮點火發(fā)動機中在達到電熱塞的工作溫度后使用一系列電流 脈沖(1)來給所述電熱塞提供電流的方法，其中所述發(fā)動機的活塞執(zhí)行包括多個沖程的工 作循環(huán)(3)，并且根據(jù)工作循環(huán)(3)的沖程來給所述電熱塞提供電流，使得在每個工作循環(huán) (3)中所提供的電流主要是在活塞的相同的預定沖程發(fā)生時提供，其中定義了連續(xù)的控制 時間間隔，在此期間通過控制裝置來觸發(fā)多達兩個轉換過程，以便使所述電熱塞與電壓 源相連以產(chǎn)生電流脈沖(1)，或者與電壓源斷開以結束電流脈沖(1)，其特征在于，所述控制時間間隔(4)具有通過所述控制裝置根據(jù)所述發(fā)動機的轉速來 改變的持續(xù)時間。
2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，所述控制時間間隔(4)的持續(xù)時間以步進 方式變化，其中當超過預定轉速閾值時所述控制時間間隔的持續(xù)時間縮短，而當?shù)陀?預定轉速閾值時所述控制時間間隔的持續(xù)時間延長。
3.根據(jù)權利要求2所述的方法，其特征在于，在被超過時將導致所述控制時間間隔(4) 的持續(xù)時間縮短的預定轉速閾值與在低于其時將導致所述控制時間間隔的持續(xù)時間 延長的預定轉速閾值相差小于10%。
4.根據(jù)權利要求2到3中任一項所述的方法，其特征在于，在被超過時將導致所述控制 時間間隔⑷的持續(xù)時間縮短的轉速閾值確定為小于8，優(yōu)選為3到5。
5.根據(jù)權利要求2到4中任一項所述的方法，其特征在于，用于低于最低轉速閾值的 轉速的控制時間間隔⑷的持續(xù)時間是用于高于最高轉速閾值的轉速的控制時間間隔⑷ 的持續(xù)時間的整數(shù)倍。
6.根據(jù)上述權利要求中任一項所述的方法，其特征在于，每個控制時間間隔的持 續(xù)時間比當前工作循環(huán)(3)的一個沖程更長。
7.根據(jù)上述權利要求中任一項所述的方法，其特征在于，每個控制時間間隔的持 續(xù)時間比當前工作循環(huán)(3)的持續(xù)時間更短。
8.根據(jù)上述權利要求中任一項所述的方法，其特征在于，控制時間間隔的持續(xù)時 間比當前工作循環(huán)(3)的持續(xù)時間的一半更長。
9.根據(jù)上述權利要求中任一項所述的方法，其特征在于，電流脈沖(1)規(guī)定成使得電 流脈沖(1)總是在所述工作循環(huán)(3)中的同一曲軸角(α)處結束。
10.根據(jù)上述權利要求中任一項所述的方法，其特征在于，電流脈沖(1)規(guī)定成使得電 流脈沖(1)在燃料混合物點燃時停止。
11.根據(jù)上述權利要求中任一項所述的方法，其特征在于，在一個控制時間間隔中 發(fā)生至少一個用于產(chǎn)生或結束電流脈沖(1)的轉換過程。
12.一種用于使用脈寬調制來控制電熱塞性能的電熱塞控制裝置，其特征在于，在工作 期間所述電熱塞控制裝置執(zhí)行根據(jù)上述權利要求中任一項所述的方法。
13.根據(jù)權利要求12所述的電熱塞控制裝置，其特征在于，所述電熱塞控制裝置檢測 曲軸角(α)，并在性能控制中考慮所述曲軸角。
14.根據(jù)權利要求13所述的電熱塞控制裝置，其特征在于，所述電熱塞控制裝置從發(fā) 動機控制單元中接收曲軸角(α)。
15.根據(jù)權利要求13所述的電熱塞控制裝置，其特征在于，所述電熱塞控制裝置通過 測定電熱塞的電阻來確定曲軸角(α)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于在運轉的壓縮點火發(fā)動機中在達到電熱塞的工作溫度后使用一系列電流脈沖(1)來給電熱塞提供電流的方法，其中發(fā)動機的活塞執(zhí)行包括多個沖程的工作循環(huán)(3)，并且根據(jù)工作循環(huán)(3)的沖程來給電熱塞提供電流，使得在每個工作循環(huán)(3)中所提供的電流主要是在活塞的相同的預定沖程發(fā)生時提供，其中定義了連續(xù)的控制時間間隔(4)，在此期間通過控制裝置來觸發(fā)多達兩個轉換過程，以便使電熱塞與電壓源相連以產(chǎn)生電流脈沖(1)，或者與電壓源斷開以結束電流脈沖(1)。根據(jù)本發(fā)明，控制時間間隔(4)具有通過控制裝置根據(jù)發(fā)動機轉速來改變的持續(xù)時間。
文檔編號F02M31/00GK102105678SQ200980128744
公開日2011年6月22日 申請日期2009年7月1日 優(yōu)先權日2008年7月26日
發(fā)明者皮特·舍費爾, 馬庫斯·克恩維恩 申請人:博格華納貝魯系統(tǒng)有限責任公司