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(yùn)轉(zhuǎn)的壓縮點(diǎn)火發(fā)動機(jī)中在達(dá)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(xiàn)EP1780397 Al中得知了具有如權(quán) 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(yù)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(jī)中，在進(jìn)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(jìn)氣階段使用一系 列經(jīng)脈寬調(diào)制的電流脈沖來提供電流。根據(jù)一種用于脈寬調(diào)制的方法，在一個控制時間間隔中，控制裝置觸發(fā)多達(dá)兩個 轉(zhuǎn)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(jié)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(jìn)燃燒和延長電熱塞的 服務(wù)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(jī)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(quán)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(jìn)形成 了從屬權(quán)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(jī)的 轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(jī)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(fù)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(jié)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(jìn)方式變化，并且適配于發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速的改變， 其中當(dāng)超過預(yù)定轉(zhuǎn)速閾值時控制時間間隔的持續(xù)時間會縮短，而當(dāng)?shù)陀陬A(yù)定轉(zhuǎn)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(zhuǎn)換過程的數(shù)量也因此 保持為較少，特別是例如當(dāng)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(diǎn)，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(shí)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(jié)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(zhuǎn)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(zhuǎn)換過程。電熱塞控制裝置可通過發(fā)動機(jī)控制單元來獲得發(fā)動機(jī)的速度。發(fā)動機(jī)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(jī)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(jī)速度。典型地，當(dāng)點(diǎn)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(diǎn) 火的時刻，并由此確定與工作循環(huán)的開始相關(guān)的曲軸角。當(dāng)被超過時會導(dǎo)致控制時間間隔的持續(xù)時間縮短的轉(zhuǎn)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(zhuǎn)速閾值不同于用于縮短控制時間間隔 的轉(zhuǎn)速閾值，那么當(dāng)?shù)陀谄鋾r會導(dǎo)致控制時間間隔的持續(xù)時間延長的轉(zhuǎn)速閾值相應(yīng)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(dǎo)致控制時間間隔的持續(xù)時間縮短的預(yù) 定轉(zhuǎn)速閾值不同于在低于其時將導(dǎo)致控制時間間隔的持續(xù)時間延長的預(yù)定轉(zhuǎn)速閾值不同， 其實(shí)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(zhuǎn)速閾值的轉(zhuǎn)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(zhuǎn)速閾值的轉(zhuǎn)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(shí)施例并參閱附圖來說明本發(fā)明的細(xì)節(jié)和優(yōu)點(diǎn)。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(yīng)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(zhuǎn)速范圍中在控制時間間隔的持續(xù)時間步進(jìn)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(zhuǎn)速范圍中在控制時間間隔的持續(xù)時間步進(jìn)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(cè)的縱坐標(biāo)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(cè)的縱坐 標(biāo)代表單位為度的曲軸角α的值。斜線2的開始和結(jié)束代表了發(fā)動機(jī)活塞的一個工作循 環(huán)3的開始和結(jié)束。由于在四沖程發(fā)動機(jī)中一個工作循環(huán)3包括曲軸的兩次旋轉(zhuǎn)，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(yīng)于工作循環(huán)的開始，即點(diǎn)火時刻。電流脈沖1通過控制裝置觸發(fā)轉(zhuǎn)換過程而產(chǎn)生，所述轉(zhuǎn)換過程導(dǎo)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(zhuǎn)換過程以使功率晶體管轉(zhuǎn) 換到其導(dǎo)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(zhuǎn)換到其截止?fàn)顟B(tài)而結(jié)
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(dá)兩個轉(zhuǎn) 換過程，通過該轉(zhuǎn)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(jié) 束電流脈沖。在圖1中用橫坐標(biāo)下的標(biāo)示來顯示控制時間間隔4的開始和結(jié)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(jī)控制單元的關(guān)于曲軸角的數(shù)據(jù)，并且相應(yīng)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(diǎn)火時刻。在燃料混合物的點(diǎn)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(diǎn)火時刻，并由此確定曲軸角。在圖1所示的實(shí)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(jié)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(jié)束時刻與燃燒室中的 燃料混合物的點(diǎn)燃時刻相一致。電流脈沖在燃料混合物點(diǎn)燃時結(jié)束是特別有利的，因?yàn)檫@ 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(jìn)方式適應(yīng)于曲軸轉(zhuǎn)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(zhuǎn)速范圍內(nèi)的上述關(guān)系，而圖2b顯示了在較高轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)的上述關(guān)系。控制時間間 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(cè)所示，如果轉(zhuǎn)速超過預(yù)定的閾值，控制時間間隔4的持續(xù)時間會縮 短。以相應(yīng)的方式，當(dāng)?shù)陀陬A(yù)定的轉(zhuǎn)速閾值時，控制時間間隔4的持續(xù)時間會延長。轉(zhuǎn)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(dāng)超過此轉(zhuǎn)速閾值時會導(dǎo)致控制時間 間隔的持續(xù)時間縮短的轉(zhuǎn)速閾值選擇成與當(dāng)?shù)陀诖宿D(zhuǎn)速閾值時會導(dǎo)致控制時間間隔4的 持續(xù)時間延長的轉(zhuǎn)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(shí)施例中，在一些控制時間間隔4中僅發(fā)生單個轉(zhuǎn)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(jié)束。為了強(qiáng)調(diào)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(zhuǎn)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(diǎn)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(zhuǎn)換過程選擇適當(dāng)?shù)臅r間點(diǎn)，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(biāo)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(quán)利要求
1.一種用于在運(yùn)轉(zhuǎn)的壓縮點(diǎn)火發(fā)動機(jī)中在達(dá)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(jī)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(yù)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(dá)兩個轉(zhuǎn)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(jié)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(jī)的轉(zhuǎn)速來 改變的持續(xù)時間。
2.根據(jù)權(quán)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(jìn) 方式變化，其中當(dāng)超過預(yù)定轉(zhuǎn)速閾值時所述控制時間間隔的持續(xù)時間縮短，而當(dāng)?shù)陀?預(yù)定轉(zhuǎn)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(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，在被超過時將導(dǎo)致所述控制時間間隔(4) 的持續(xù)時間縮短的預(yù)定轉(zhuǎn)速閾值與在低于其時將導(dǎo)致所述控制時間間隔的持續(xù)時間 延長的預(yù)定轉(zhuǎn)速閾值相差小于10%。
4.根據(jù)權(quán)利要求2到3中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在被超過時將導(dǎo)致所述控制 時間間隔⑷的持續(xù)時間縮短的轉(zhuǎn)速閾值確定為小于8，優(yōu)選為3到5。
5.根據(jù)權(quán)利要求2到4中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，用于低于最低轉(zhuǎn)速閾值的 轉(zhuǎn)速的控制時間間隔⑷的持續(xù)時間是用于高于最高轉(zhuǎn)速閾值的轉(zhuǎn)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(quán)利要求中任一項(xiàng)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(dāng)前工作循環(huán)(3)的一個沖程更長。
7.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)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(dāng)前工作循環(huán)(3)的持續(xù)時間更短。
8.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，控制時間間隔的持續(xù)時 間比當(dāng)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(quán)利要求中任一項(xiàng)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(jié)束。
10.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)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(diǎn)燃時停止。
11.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)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(jié)束電流脈沖(1)的轉(zhuǎn)換過程。
12.一種用于使用脈寬調(diào)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(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法。
13.根據(jù)權(quán)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(quán)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(jī)控制單元中接收曲軸角(α)。
15.根據(jù)權(quán)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(yùn)轉(zhuǎn)的壓縮點(diǎn)火發(fā)動機(jī)中在達(dá)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(jī)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(yù)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(dá)兩個轉(zhuǎn)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(jié)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(jī)轉(zhuǎn)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(quán)日2008年7月26日
發(fā)明者皮特·舍費(fèi)爾, 馬庫斯·克恩維恩 申請人:博格華納貝魯系統(tǒng)有限責(zé)任公司