增強的電熱塞控制的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及增強的電熱塞控制。描述了響應于與電熱塞老化相關的一個或多個后工況，用于控制柴油發(fā)動機內電熱塞溫度的方法。從而，本公開的電熱塞壽命計算器可用于指示電熱塞退化，以便在延長使用壽命的同時增加電熱塞耐久性。在一個示例中，降低與發(fā)動機起動時間關聯的發(fā)動機參數相關的第一相電壓，以便允許電熱塞壽命得以延長的同時將發(fā)動機起動時間維持在可接受水平。
【專利說明】增強的電熱塞控制

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及柴油發(fā)動機的電熱塞。

【背景技術】
[0002]柴油發(fā)動機利用壓縮點火和電加熱型電熱塞來協(xié)助起動，尤其是在寒冷天氣條件下。通常，在預定時間內將電壓施加到電熱塞，從而通過提供接近燃料噴射器噴霧羽的過熱點協(xié)助壓縮起動。為了減少將電熱塞加熱到有利于燃燒以啟動發(fā)動機的溫度的等待時間，開始時可以在固定時間內施加固定較高電壓以達到目標溫度，然后降低到固定較低電壓以維持該溫度。


【發(fā)明內容】

[0003]本發(fā)明人在此已認識到即使在短時間內施加較高的電壓，通常11伏，也會降低電熱塞的壽命。這尤其是在金屬電熱塞，而不是陶瓷電熱塞的情況下。寒冷氣候條件下以及具有較差質量柴油燃料的地區(qū)鐘進一步降低電熱塞壽命，因為所述兩條件均需較高電熱塞(GP)溫度，從而產生較高電壓和較長的發(fā)熱時間，這導致了較短的電熱塞壽命。本發(fā)明人在此已通過響應于與電熱塞老化相關的一個或多個后工況來指示電熱塞退化，以及響應于該指示控制被施加至電熱塞的電壓，以延長電熱塞壽命來解決這些問題。
[0004]在本發(fā)明的一個方面，后工況包括下面中的一個或多個:先前發(fā)動機起動的數量，或在先前發(fā)動機起動期間電熱塞的操作電壓或溫度條件，或者在先前發(fā)動機起動期間以該電熱塞的操作電壓或溫度條件操作的持續(xù)時間。
[0005]在本發(fā)明的另一方面，所施加的電壓包括第二相電壓和高于所述第二相電壓的第一相電壓。在另一方面，控制第一相電壓，其與發(fā)動機起動時間關聯的參數相關，從而延長電熱塞的壽命，同時將發(fā)動機起動時間維持在可接受水平。該參數選自下面中的一個或多個:第二相電壓期間所預期的電熱塞溫度，或第二相電壓；或發(fā)動機溫度。在另一方面，指示起動發(fā)動機的時間也與這些參數相關。
[0006]當單獨或結合附圖參照以下【具體實施方式】時，本發(fā)明的上述優(yōu)點和其它優(yōu)點以及特征將是顯而易見的。應當理解，提供以上概述以便以簡化的形式介紹在【具體實施方式】中進一步描述的一些概念。這并不意味著確定要求保護的主題的關鍵或基本特征，要求保護的主題的范圍僅由隨附在具體實施例之后的權利要求確定。此外，要求保護的主題不限于解決在上面或在本公開的任何部分提及的任何缺點的實施方式。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0007]當單獨或關于附圖參照【具體實施方式】時，通過閱讀實施例的示例，將會更充分地理解本文中所描述的優(yōu)勢，其中:
[0008]圖1不出部分發(fā)動機視圖；
[0009]圖2示出針對所施加的兩種不同電壓的電熱塞溫度曲線圖的示例性圖示；
[0010]圖3A—圖3B示出根據本公開的電熱塞加熱曲線的示例性圖示；
[0011]圖4A—圖4C示出基于不同發(fā)動機參數的示例性查找表；
[0012]圖5是圖示說明基于發(fā)動機操作參數用于測定第一相電壓的第一示例性方法的流程圖；
[0013]圖6是圖示說明基于目標起動時間用于計算第一相電壓的第二示例性方法的流程圖；
[0014]圖7是圖示說明示例性電熱塞壽命計算器的流程圖。

【具體實施方式】
[0015]本發(fā)明涉及使用電加熱型電熱塞來起動壓縮點火柴油發(fā)動機，從而協(xié)助起動的方法。為了提高電熱塞的耐久性而延長其使用壽命，所述方法包括基于與發(fā)動機起動時間有關聯的發(fā)動機參數來調節(jié)第一相電壓，以及還將其耦接到較低的第二相電壓，以在發(fā)動機汽缸內實現所需的溫度。圖1示出具有電熱塞的柴油發(fā)動機的示例性汽缸用于參考。然后，為了表明該方法，圖2和3A—圖3B示出降低的電壓和被看做基準曲線的增加的電壓(例如IIV)的示例性熱曲線。圖4A—圖4C提供了示例性查找表，該圖進一步表明控制器可如何訪問所存儲的信息，從而在發(fā)動機起動期間調節(jié)電壓，而圖5和圖6提供了說明該方法的示例性流程圖。由于電熱塞根據其使用具有有限的生命周期，所以圖7示出用于監(jiān)測該使用以及做出調整以延長電熱塞的使用壽命的示例性方法。因此，基于一個或多個發(fā)動機參數，所描述的方法可用于獲益以便延長電熱塞的使用壽命。
[0016]參考圖1，示出內燃發(fā)動機10的燃燒室或汽缸的示例性實施例。通過包括控制器12的控制系統(tǒng)和通過來自車輛操作員130經由輸入裝置132的輸入，可至少部分地控制發(fā)動機10。在該示例中，輸入裝置132包括加速器踏板和用于產生比例踏板位置信號PP的踏板位置傳感器134。發(fā)動機10的汽缸(即燃燒室)30可包括其中定位了活塞138的燃燒室壁136。活塞138可被耦接至曲軸140，使得活塞的往復運動被轉換成曲軸的旋轉運動。曲軸140可經變速器系統(tǒng)耦接至客車的至少一個驅動輪。此外，起動機馬達可經由飛輪耦接至曲軸140，從而實現發(fā)動機10的起動操作。
[0017]汽缸30可經由一系列進氣道142、144以及146接收進氣空氣。進氣道146可與除汽缸30外的發(fā)動機10的其它汽缸連通。在一些實施例中，一個或多個更進氣道可包括渦輪增壓器，其包括布置在進氣道142和144之間的壓縮機52以及沿排氣道148布置的排氣渦輪54。壓縮機52可經由軸56至少部分由排氣渦輪54提供動力。在一些實施例中，根據需要，軸56可耦接至電動馬達從而提供電動升壓。可沿發(fā)動機的進氣道提供包括節(jié)流板164的節(jié)氣門62，以用于改變被提供至發(fā)動機汽缸的進氣空氣的流動速率和/或壓力。例如，節(jié)氣門62可被設置在壓縮機52下游，如圖所示，或可替代地被提供在壓縮機52的上游。在一些示例中，節(jié)氣門可被設置在壓縮機52的上游和下游。
[0018]除了汽缸30之外，排氣道148還能夠從發(fā)動機10的其他汽缸接收排氣。示出排氣傳感器126耦接至排放控制裝置69上游的排氣道148。傳感器126可以是用于提供排氣空/燃比指示的任何適合的傳感器，例如線性氧傳感器或者UEGO(通用或寬域排氣氧傳感器)、雙態(tài)氧傳感器或者EGO (如圖所示)、HEGO (加熱型EGO)、NOx、HC或者CO傳感器。在一些示例中，傳感器126可耦接至渦輪52和排放控制裝置69下游的排氣道。排放控制裝置69可以是三元催化劑(TWC)、NOx捕集器、各種其它排放控制裝置或其中的組合。例如，排放控制裝置69可包括定位在渦輪54下游的SCR催化劑76。SCR催化劑76可被配置成在與還原劑(諸如氨或尿素)的反應中減少排氣NOx的種類。還原劑噴射器80可將還原劑82噴射至渦輪54上游的排氣道148。排氣道148可還包括被定位在渦輪54和噴射器80上游的顆粒過濾器72，用于移除排氣中的顆粒物。
[0019]發(fā)動機10的每個汽缸可包括一個或多個進氣門和一個或多個排氣門。例如，示出汽缸30包括位于汽缸30上部區(qū)域的至少一個進氣提升閥150和至少一個排氣提升閥156。在一些實施例中，發(fā)動機10的每個汽缸(包括汽缸30)，可包括位于汽缸上部區(qū)域的至少兩個進氣提升閥和至少兩個排氣提升閥。
[0020]可經由致動器152通過控制器12控制進氣門150。相似地，可經由致動器154通過控制器12控制排氣門156。在一些狀況期間，控制器12可改變提供至致動器152和致動器154的信號，從而控制各個進氣門和排氣門的打開和關閉。進氣門150和排氣門156的位置可由對應的氣門位置傳感器(未示出)確定。氣門致動器可以是電子氣門致動類型、凸輪致動類型、電動液壓類型或其組合?？赏瑫r控制進氣門和排氣門正時，或者可以使用可變進氣凸輪正時、可變排氣凸輪正時、雙獨立可變凸輪正時或者固定的凸輪正時中任一種可能性。每個凸輪致動系統(tǒng)可包括一個或多個凸輪，并且可以使用由控制器12操作的凸輪廓線變換(CPS)、可變凸輪正時(VCT)、可變氣門正時(VVT)和/或可變氣門升程(VVL)系統(tǒng)中的一個或多個來改變氣門運行。例如，汽缸30可替代地包括經電動氣門致動控制的進氣門，以及經由包括CPS和/或VCT的凸輪致動控制的排氣門。在其他實施例中，可以通過常用氣門致動器或者致動系統(tǒng)，或者可變氣門正時致動器或者致動系統(tǒng)控制進氣門和排氣門。發(fā)動機可還包括凸輪位置傳感器，其數據可與曲軸位置傳感器合并從而測定發(fā)動機位置和凸輪正時。
[0021]汽缸30可具有壓縮比，該壓縮比為活塞138處于下止點時與上止點時的容積的比率。常規(guī)地，壓縮比在9:1到10:1范圍內。然而，在使用不同燃料的一些示例中，壓縮比可被增大。
[0022]如本文進一步描述，發(fā)動機10的每個汽缸可包括用于開始燃燒的電熱塞192。在以下詳細描述的不同操作模式下，點火系統(tǒng)190可提供加熱元件以響應于來自控制12的信號經電熱塞192誘導燃燒室30內的燃燒。電熱塞經加熱元件產生被導向至汽缸的熱，從而在非常接近燃料噴射器噴霧羽處形成過熱點。然后，在起動車輛前，車輛被轉至“接通”位置一段時間，而電熱塞預加熱至有助于燃燒的最低溫度。一旦電熱塞達到溫度閾值，或在一些實施例中，一旦持續(xù)時間過去，等待起動燈關閉，信號告知駕駛員條件適于點火。根據溫度，在等待起動燈熄滅后電熱塞保持接通幾分鐘，發(fā)動機起動，這樣提高了燃燒穩(wěn)定性。作為響應，操作者可通過將鑰匙轉動至起動位置以開始汽缸內的燃燒，從而起動發(fā)動機。盡管電熱塞通常用于起動車輛發(fā)動機，但是如果例如因為不久前操作車輛，發(fā)動機已變暖，則允許發(fā)動機預加熱的持續(xù)時間可基于其中已提升的溫度而減少。在其他情況中，可完全省略預加熱步驟。
[0023]在一些實施例中，發(fā)動機10的每個汽缸可被配置成具有向其提供燃料的一個或多個燃料噴射器。如在非限制性示例中，示出汽缸30包括直接耦接至汽缸30的燃料噴射器166。燃料噴射器166可以與經電子驅動器168從控制器12接收的信號FPW的脈沖寬度成比例的方式將燃料直接噴射至其中。以這種方式，燃料噴射器166提供將燃料噴射至燃燒汽缸30的所謂的直接噴射(下文被稱為“DI”)。而圖1不出噴射器166作為側噴射器，噴射器166還可位于活塞的頂部，例如接近火花塞192的位置。可替代地，噴射器可位于進氣門的頂部和接近進氣門。燃料可從包括燃料箱、燃料泵、以及燃料導軌的高壓燃料系統(tǒng)172遞送至燃料噴射器166?？商娲?，較低壓力時可通過單級燃料泵遞送燃料。此外，雖然未示出，但燃料箱可具有將信號提供至控制器12的壓力換能器。
[0024]應當理解的是，在可替換的實施例中，噴射器166可以是將燃料提供至汽缸30上游進氣道內的進氣道噴射器。還將理解的是，汽缸30可從多個噴射器接收燃料，如多個進氣道噴射器、多個直接噴射器或它們的組合。
[0025]控制器12在圖1中被示為常規(guī)微型計算機，其包括:微處理器(CPU) 106、輸入/輸出端口(I/O) 108、可執(zhí)行程序和校準值的電子存儲介質，其在該特定示例中被顯示為只讀存儲器(ROM) 110、隨機存取存儲器(RAM) 112、保活存取器(KAM) 114和數據總線。控制器12可從被耦接至發(fā)動機10的傳感器接受不同信號，除了以前討論的那些信號外，這些信號還包括:來自質量空氣流量傳感器122的感應質量空氣流量(MAF)的測量值；來自被耦接至冷卻套筒118的溫度傳感器116的發(fā)動機冷卻液溫度(ECT);來自被耦接至曲軸140的霍爾效應傳感器(或者其他類型，例如曲軸位置傳感器)120的表面點火感測信號(PIP);來自節(jié)氣門位置傳感器(未示出)的節(jié)氣門位置(TP);以及來自傳感器124的歧管絕對壓力信號(MAP)。發(fā)動機速度信號(RPM)可由控制器12根據信號PIP (或曲軸位置傳感器)產生。來自歧管壓力傳感器的歧管壓力信號MAP可被用于提供進氣歧管中的真空或者壓力指示。存儲介質只讀存儲器110可編有計算機可讀數據，該數據表示通過微處理器106可執(zhí)行的指令，用于執(zhí)行以下所述方法，以及可預期但沒有具體列舉的其他變體。
[0026]一個或多個排氣再循環(huán)系統(tǒng)即(EGR)系統(tǒng)通道可將所需的排氣部分從排氣道148傳送至進氣道144。例如，已通過顆粒過濾器72過濾的一部分排氣可經EGR通道63被轉移到進氣道144。提供至進氣的EGR流量可通過控制器12經由EGR閥29而變化。EGR傳感器(未示出)可被布置在EGR通道63內，并且可提供排氣的壓力、溫度和濃度中的一個或多個的指示。在一些條件下，EGR系統(tǒng)可被用于調整燃燒室內的空氣和燃料混合物的溫度，因此在一些燃燒模式期間提供控制點火時間的方法。
[0027]如上所述，圖1僅示出多汽缸發(fā)動機的一個汽缸。因此，每個汽缸可類似地包括其自身一組進氣門/排氣門、燃料噴射器(多個燃料噴射器)、火花塞等。
[0028]圖2示出針對所施加的兩種不同電壓的電熱塞溫度曲線圖的示例性圖示。其中，沿y軸線繪出溫度，且溫度按向上方向增加，沿X線軸繪出時間，且時間從左向右增加?；鶞是€202示出電熱塞尖端溫度響應于所施加的電壓增加至溫度閾值206。此外，在已知時間段內可達到溫度閾值。例如，試驗示出，將11.0V的電壓施加到陶瓷電熱塞可在約2秒內將電熱塞加熱至目標溫度206(如，950°C )。或者，降低的電壓曲線204示出在較低電壓時加熱電熱塞導致較長時間段來將電熱塞加熱至目標溫度206。示例性測試示出將8.3V的電壓施加到陶瓷電熱塞導致在約5秒內將電熱塞加熱到目標溫度206。因此，直接比較兩曲線示出3秒的時間差，其一般被表示在208處。本文所述的方法通過利用該時間差優(yōu)勢，減少第一相電壓，還被稱為推進相，同時接收發(fā)動機起動時間的增加。從而，可增強電熱塞的耐久性，以達到延長電熱塞的使用壽命，同時降低溫度超調的可能性。
[0029]在圖3A至圖3B中，示出了電熱塞電壓和加熱曲線的示例性圖示，以說明該方法。兩示意圖包含于每個圖中。頂部圖示出沿y軸線繪出的電壓，而底部圖示出沿y軸線繪出的電熱塞尖端溫度。在這兩幅圖中，y軸線上所繪出的變量沿向上方向增加。每個圖還示出了沿X軸線繪出的時間，且時間從左到右增加。為簡單起見，較低圖中僅包括一個X軸線。圖3A示出在發(fā)動機起動程序的操作循環(huán)期間，基準曲線(例如，基準曲線202)的電壓和加熱曲線。然后，圖3B示出了下降的推進相電壓(例如，下降的電壓曲線204)的電壓和加熱曲線，以進一步說明本方法。為清楚起見，以及允許在基準和下降的電壓曲線之間比較，在圖3B中也示出了圖3A的基準曲線。
[0030]關于圖3A的操作循環(huán)，第一相電壓302的幅值后是下降的第二相電壓304的幅值，也被稱為發(fā)熱相位，進而，接著在冷卻階段306期間基本為零幅值。因此，在操作期間，在較低圖中所示的電熱塞溫度曲線還顯示出響應于所施加的三個不同電壓的三個一般區(qū)域。例如，在第一相期間，當電熱塞被加熱到目標溫度時，較高電壓可產生尖端溫度的迅速增加，如圖通過加熱速率312所示。因此，可選擇第一相電壓的幅值和持續(xù)時間，以在該持續(xù)時間結束時達到期望的電熱塞溫度。然后，一旦達到期望的或目標溫度，第一相可耦接到在第一相電壓后供應至電熱塞的較低第二相電壓。在第二相期間，為了在期望的時間段內保持電熱塞溫度恒定，可施加下降的電壓，如通過恒溫速率314所示，同時執(zhí)行壓縮點火以起動發(fā)動機。最后，在第三相期間，或冷卻階段，該相在一個實施例中包括關閉所施加的電壓，使得基本上無能量被供應至電熱塞，當發(fā)動機部件冷卻下來(例如，通過冷卻速率316所示)時，尖端溫度可慢慢降低。例如，基線實驗示出2秒內所施加的11.0V的第一相電壓可用于將陶瓷電熱塞加熱至1200°C的溫度，進而施加18秒的5.6V的第二相電壓，接著是OV的第三冷卻階段。如上所述，電熱塞溫度曲線可取決于一個或多個發(fā)動機參數(例如，環(huán)境溫度)，所以可基于所檢測的不同發(fā)動機參數來調節(jié)所施加的電壓和/或所述相的持續(xù)時間。
[0031]轉向圖3B，根據本文所述的方法，可降低第一相電壓以延長電熱塞的壽命。為了比較，圖3A的基準曲線還被示為虛線。其中，下降的第一相電壓322示出盡管將較低電壓施加到電熱塞，但仍可參考以上關于圖2所述的方式達到目標溫度。因此，第一相的持續(xù)時間隨電熱塞更慢的加熱而增加，并且下降的加熱速率332相比基準曲線的加熱速率具有較低斜度。為了簡單起見，并說明根據該方法降低第一相電壓的影響，第二相電壓324和第三相電壓326，以及恒溫速率334和冷卻速率336與基準曲線相同。因此，由于所施加的較低電壓，圖3B的溫度曲線在較長持續(xù)時間的第一相后轉移。例如，實驗示出4.2秒內所施加的
7.0V的下降的第一相電壓可用于將陶瓷電熱塞加熱到1200°C的溫度，接著是18秒的5.6V的第二相電壓以及OV的第三相。此外，在示例性電熱塞性能測試中，示出根據該方法所執(zhí)行的加熱循環(huán)次數高于通過基準曲線所執(zhí)行的加熱循環(huán)次數。因此，當與已知方法相比時，可增加電熱塞的壽命。此外，因為下降的第一相電壓340耦接增加的第一相持續(xù)時間342，所以根據該方法，下降的第一相電壓可以已知的方式加以調節(jié)，從而控制車輛起動時間，或在以下更詳細描述的替代實施例中，可基于一個或多個發(fā)動機參數以及所估計的電熱塞有效剩余壽命量進行調節(jié)。
[0032]關于控制所供應的電壓和連接到柴油發(fā)動機的電熱塞的加熱速率，以及基于一個或多個發(fā)動機操作參數起動發(fā)動機，圖4A—圖4C示出使用發(fā)熱相位溫度或電壓來確定較低的第一相電壓的示例。一般地，可使用基于與發(fā)動機起動時間有關聯的各種參數的查找表，來確定第一相電壓。例如，在一個實施例中，控制器12可編有用于訪問數據的指令,該數據被存儲至基于一個或多個發(fā)動機參數的只讀存儲器110的查找表內。因此，圖4A—圖4C示出了選自以下一個或多個的示例性查找表:分別為該第二相電壓期間的電熱塞的溫度；或該第二相電壓；或發(fā)動機的溫度。盡管提供了三個示例，但這些示例都是非限制性的并且其他示例也是可能的。
[0033]如圖4A中的第一示例，在表402中示出作為發(fā)動機溫度和后發(fā)熱時間函數的第二相期間的電熱塞的目標溫度。一般地，基于較冷發(fā)動機溫度的給定目標溫度時的較短后發(fā)熱時間使用多能量和較高電壓。因此，控制器12可例如根據耦接至汽缸30的傳感器或根據發(fā)動機冷卻劑溫度來檢測發(fā)動機溫度。然后，為了在循環(huán)的第二相期間維持基本恒定的發(fā)熱相位溫度，表404示出可基于在表402中所示的期望的目標溫度，可預選發(fā)熱相位電壓。例如，在檢測到發(fā)動機溫度為_30°C的冷起動條件下，控制器12可基于30秒的第二相持續(xù)時間、或發(fā)熱時間來設定1200°C的目標溫度。然后，表404還示出基于加熱速率和第二相電壓，在期望的時間內可達到目標溫度。因此，一旦識別目標發(fā)熱相位溫度，則使用表404可快速獲得第一或推進相電壓。為了進一步繼續(xù)該示例，如表406所指示的，通過在3.5秒的持續(xù)時間內施加8V的第一相電壓，可獲得1200°C發(fā)熱相位溫度。因此，由于該第一相電壓與開始起動發(fā)動機的期望的時間相關，所以為指示的預選時間可以將第一相電壓耦接至電熱塞。另外，因為施加至電熱塞的電壓和尖端溫度之間的關系，可確定加熱曲線，并將其編入至存儲器，第一相電壓可替代地可下降至節(jié)能，從而節(jié)約燃料，這樣增加了起動持續(xù)時間，但延長了電熱塞的使用壽命。盡管提供了示例性數目，但根據多種因素，包括例如所采用的電熱塞類型(例如，金屬或陶瓷)、或其他發(fā)動機條件，該表可以變化。因此，其他表也是可能的。
[0034]可替換地，如圖4B中的第二示例，如表412所示，表可基于第二相期間的電熱塞電壓。因此，按以上關于發(fā)熱相位溫度所述的類似方式，基于發(fā)動機參數，可通過控制器(例如控制器12—直接訪問發(fā)熱相位電壓。因此，對于上述所檢測的_30°C的發(fā)動機溫度，控制器12可基于30秒的第二相持續(xù)時間需要7V的發(fā)熱相位電壓，這對應于1200°C的發(fā)熱相位溫度。然后，因為與第一相的電壓幅值相比，第二相的電壓幅值下降，所以查找表404和406可還用于在3.5秒內將第一相電壓調節(jié)至8V，以達到目標溫度。
[0035]如圖4C中的第三示例，可根據發(fā)動機溫度的測量值直接確定第一相電壓和持續(xù)時間。因此，查找表422可簡單地將第一相電壓與發(fā)動機溫度相關，以便控制器12可以根據發(fā)動機系統(tǒng)內的溫度測量值調節(jié)所供應的第一相電壓。此外，如表406所指示的，為清晰起見再次復制，控制器12可基于所測量的溫度在一段時間內供應第一相電壓。因此，在所有三個示例內，在預定幅值以及預選時間內供應第二相電壓，以開始起動發(fā)動機。
[0036]轉向方法控制，圖5和圖6示出在發(fā)動機起動期間用于調節(jié)電熱塞電壓的兩示例性方法的流程圖。
[0037]在圖5中，方法500示出基于一個或多個發(fā)動機操作參數用于確定第一相電壓的示例性方法。因此，在502處，方法500包括確定發(fā)動機溫度，例如通過測量冷卻劑溫度或發(fā)動機汽缸內的溫度。然后，如果發(fā)動機溫度高于閾值，例如因為車輛在不久前已被操作且已變暖，或因為大氣溫度較暖(例如，大于20°C )，則在504處，方法500包括通過將鑰匙轉至“接通”位置，以及另外在506處點燃壓縮汽缸充氣，來起動車輛。
[0038]可替代地，如果在502處，發(fā)動機溫度下降至溫度閾值之下，則在510處，控制器12可在開始發(fā)動機點火前確定一個或多個發(fā)動機參數。例如，如上參考圖4A-圖4C所述,控制器12可測量發(fā)動機冷卻劑溫度，以便設定供應至電熱塞的電壓。然后，在512處，控制器12可基于所測量的溫度進一步調節(jié)第一相電壓。因此，根據所述方法，可在較長時間段內供應下降的推進相電壓。因此，在一個實施例中，控制器12可被編程以確定最佳的第一相電壓，該最佳的第一相電壓使隨著時間的電熱塞退化大體上減至最小?；谟煽刂破?2所設定的電壓，在514處，方法500包括接通儀表盤指示燈，所述燈可以是儀表面板上的等待起動指示燈。該燈指示車主電熱塞正在加熱，并如516處所示,該指示燈還指導車主在尖端溫度達到溫度閾值之后再嘗試起動發(fā)動機。然后，一旦電熱塞溫度達到溫度閾值時，方法500包括通過將鑰匙轉至“接通”位置，這樣還可點燃壓縮汽缸充氣，從而起動車輛。
[0039]可替代地，在圖6中，方法600示出第二示例，其中基于目標起動時間計算第一相電壓。因此，根據該方法，可基于期望的第一相持續(xù)時間選擇第一相電壓，其還可與所測量的發(fā)動機溫度結合。
[0040]在602處，方法600包括識別目標點火或第一相位時間。因此，在一個實施例中，可識別起動時間并且基于所識別的期望的起動時間設定電壓。作為響應，控制器12可確定可接收較快的起動時間以及相應地調節(jié)電壓以滿足所識別的起動時間。因此，在604處，方法600包括計算第一或第二相電壓，以獲得所識別的起動時間。例如，為獲得2秒的起動時間，在該示例中是第一相的持續(xù)時間，控制器12可確定將施加較高的第一相電壓(例如11V)，以更快地達到目標溫度。可替代地，如果控制器12確定可施加較低電壓來達到目標閾值，則可使用該的方法降低電壓，其中選擇第一相電壓的幅值和持續(xù)時間，從而在期望的持續(xù)時間結束時獲得期望的電熱塞溫度。因此，根據所述方法，第一相電壓幅值和持續(xù)時間與控制開始起動發(fā)動機的時間相關，其中預選時間一般與以下中的一個或多個相關:所述第二相電壓期間的電熱塞的溫度；或所述第二相電壓；或發(fā)動機溫度。
[0041]繼續(xù)說明方法600，在606處，控制器12可調節(jié)電壓并打開等待起動指示燈，以指示車主電熱塞正在加熱。因此，在608處，方法600包括在開始起動點火程序前，在電熱塞溫度達到目標閾值之前等待。然后，一旦電熱塞溫度達到目標溫度、或閾值溫度，方法600還包括在610處通過將鑰匙轉至“接通”位置，這樣開始起動發(fā)動機點火程序，從而起動車輛。在儀表盤指示燈上可指示開始起動發(fā)動機的時間，或在一些實施例中，開始起動發(fā)動機的時間可開始自動發(fā)動機起動。
[0042]關于延長電熱塞使用壽命的方法，圖7示出涉及電熱塞計算器和控制的方法700。該方法可基于后工況，用于控制被供應至柴油發(fā)動機內的電熱塞的電壓。一般地，該方法包括響應于關于電熱塞老化的一個或多個后工況指示電熱塞退化，以及響應于該指示控制施加至電熱塞的電壓，以便延長電熱塞的使用壽命。然后，一旦所使用的電熱塞的量超過使用閾值，則方法700還包括指示電熱塞退化，這樣可維修發(fā)動機系統(tǒng)和替換電熱塞。
[0043]因此，在702處，方法700包括檢測電熱塞使用。例如，控制器12可經編程跟蹤在電熱塞壽命期間所施加的電壓和所施加的電壓的持續(xù)時間。因此，可在多次操作起動循環(huán)后編譯電熱塞使用特征(例如，相位時間或溫度)并將其存儲至存儲器以便發(fā)動機系統(tǒng)使用。
[0044]在704處，方法700還包括基于系統(tǒng)內所編譯的和所存儲的數據來計算所使用的電熱塞壽命量。例如，瞬間起動陶瓷電熱塞可具有10年35000次循環(huán)的耐久性。因此，所執(zhí)行的循環(huán)次數可提供關于電熱塞條件狀態(tài)的指示。因此，在一個實施例中，方法700可將循環(huán)次數制成表并加以處理，從而估計已消耗的電熱塞的有效壽命量。然后，在706處，方法700還包括比較所計算的已使用電熱塞壽命和使用閾值，以及在708處設定儀表盤指示燈，如果所計算的已使用壽命量超過使用閾值，則指示電熱塞退化。從而，可響應于與電熱塞老化相關的一個或多個后工況指示電熱塞退化。作為另一個示例，使用閾值可基于退化指示器，其為圖4A-圖4C所示查找表的標量倍數。例如，如果基于表406所示的不同時間，第一相加熱持續(xù)時間長于所預期的(例如，長20%)，則可相應地指示電熱塞退化?？商娲兀诹硪粋€示例中，退化指示器可檢測起動時間，該時間的持續(xù)時間長于圖4A-圖4C所示的查找表。因此,例如，當表406內的不同時間始終長于由大體恒定的額外值(例如,第一相加熱時間長I秒)所示的示例性數值時，可指示退化。
[0045]可替代地，如果所計算的已使用電熱塞壽命量下降至低于使用閾值，則在710處，方法700包括基于后工況調節(jié)遞送至電熱塞的第一相電壓和第二相電壓中的一個或多個，從而延長電熱塞的有效壽命。例如，響應于一個或多個發(fā)動機條件，可控制耦接至電熱塞的所述第一相電壓的幅值和所述第一相電壓的持續(xù)時間，其與發(fā)動機起動時間有關聯的一個或多個參數相關，從而在所述第一相電壓持續(xù)時間結束時實現期望的電熱塞溫度。此外，下降的第二相電壓可在所述第一相電壓持續(xù)時間后，在長于所述第一相電壓持續(xù)時間的預定時間內，以及以低于所述第一相電壓幅值的預定電壓耦接至電熱塞，從而以已描述的方式進一步提升所述電熱塞溫度。從而，可控制開始起動柴油發(fā)動機的時間，從而延長電熱塞的有效壽命。同樣如上所述，基于與發(fā)動機起動時間關聯的參數，可進一步控制第一相電壓。
[0046]用于快速加熱電熱塞的第一相電壓通常被認為是關于電熱塞耐久性的操作循環(huán)的最關鍵(hardest)相位。作為一個示例，控制器12可監(jiān)控發(fā)動機系統(tǒng)內的一個或多個電熱塞的使用以及基于先前發(fā)動機起動的次數調節(jié)電壓。從而，響應于多數量的先前發(fā)動機起動(例如，上述瞬時起動陶瓷塞>25000次)，供應至電熱塞的電壓幅值在第一相期間可降低，從而延長了電熱塞的有效壽命。因此，通過降低第一相電壓和延長第一相的持續(xù)時間，例如，從2秒延長至5或6秒或更長，可延長電熱塞的壽命。作為另一個示例，金屬電熱塞的加熱速率少于陶瓷電熱塞的加熱速率。因此，與陶瓷電熱塞相比，金屬電熱塞花費較長時間加熱至目標溫度(例如，相比于陶瓷電熱塞的2秒，金屬電熱塞需要3秒)。另外，金屬電熱塞具有較低耐久性壽命(例如，10年和15000次循環(huán))。因此當使用金屬電熱塞時，基于其較低的耐久性，可依賴較低數量的起動循環(huán)而指示電熱塞老化，其中控制器12可被編程以說明。
[0047]【具體實施方式】到此結束，通過閱讀本實施方式提供了用于增強電熱塞使用的有利方法。所述方法可由基于一個或多個發(fā)動機參數調節(jié)第一相電壓得到。因此，可增強電熱塞的耐久性以便延長電熱塞的使用壽命。
[0048]注意，在此包括的示例控制和估計程序可在各種發(fā)動機和/或車輛系統(tǒng)配置中使用。本文所描述的特定程序可以表示任意數量的處理策略如事件驅動、中斷驅動、多任務處理、多線程處理等策略中的一種或多種。因此，所說明的各種動作、操作和/或功能可以按照所示的順序執(zhí)行，并列地執(zhí)行，或在某些情況下省略。類似地，處理的順序并不是實現所描述的目標、特征和優(yōu)點所必需的，而是僅提供用于說明和描述的方便。所示出的動作、操作和/或功能中的一個或多個可以基于所使用的特定策略而被反復執(zhí)行。另外，所描述的動作、操作和/或功能可以圖示地表示被編入發(fā)動機控制系統(tǒng)中的計算機可讀存儲介質的非臨時性存儲器中的代碼。
[0049]應明白，本文所公開的配置和方法實質上是示例性的，并且這些具體的實施例不應被視作具有限制意義，因為各種變體是可能的。例如，上述技術可以應用于V-6、1-4、1-6、V-12、對置4缸以及其他發(fā)動機類型。本公開的主題包括多種系統(tǒng)和配置以及在此公開的其他特征、功能和/或特性的所有新穎且非顯而易見的組合和子組合。
[0050]隨附的權利要求特別指出了被認為是新穎和非顯而易見的某些組合以及子組合。這些權利要求可能涉及“一個”元件或“第一”元件或者其等價物。這種權利要求應該被理解為包括一個或多于一個這種元件的結合，既不必要也不排除兩個或多于兩個這種元件。所公開的這些特征、功能、元件和/或特性的其他組合以及子組合可以通過當前權利要求的修改或者通過在本申請或相關申請中提出新權利要求而要求保護。不管是否比原權利要求的范圍更寬、更窄、等同或者不同，這種權利要求均被視為包括在本公開的主題內。
【權利要求】
1.一種用于控制施加至電熱塞的電壓的方法，所述電熱塞連接到柴油發(fā)動機，其包括: 響應于與電熱塞老化相關的一個或多個后工況，指示所述電熱塞退化；以及 響應于所述指示，控制施加至所述電熱塞的所述電壓，從而延長所述電熱塞的壽命。
2.根據權利要求1所述的方法，其中所述工況包括先前發(fā)動機起動的數量。
3.根據權利要求1所述的方法，其中所述工況包括在先前發(fā)動機起動期間的所述電熱塞的操作電壓或溫度條件。
4.根據權利要求3所述的方法，其中所述工況還包括在先前發(fā)動機起動期間，以所述電熱塞的所述操作電壓或溫度條件操作的持續(xù)時間。
5.根據權利要求1所述的方法，其中施加的所述電壓包括第二相電壓和高于所述第二相電壓的第一相電壓。
6.根據權利要求5所述的方法，其中所述控制施加至所述電熱塞的所述電壓包括控制所述第一相電壓。
7.根據權利要求6所述的方法，其中所述第一相電壓與開始起動所述發(fā)動機的期望的時間相關。
8.根據權利要求7所述的方法，其中所述第一相電壓在預選時間內耦接至所述電熱塞。
9.根據權利要求8所述的方法，其中所述預選時間與下面的一個或多個相關:所述第二相電壓期間的所述電熱塞的溫度；或所述第二相電壓；或發(fā)動機溫度。
10.根據權利要求6所述的方法，還包括控制所述第一相電壓，其與發(fā)動機起動時間相關聯的參數相關。
11.根據權利要求10所述的方法，其中所述參數選自下面中的一個或多個:所述第二相電壓期間的所述電熱塞的溫度；或所述第二相電壓；或發(fā)動機溫度。
12.—種用于控制施加至電熱塞的電壓的方法，所述電熱塞連接到柴油發(fā)動機，其包括: 響應于與電熱塞老化相關的一個或多個后工況，指示所述電熱塞退化；以及 響應于所述指示，控制施加至所述電熱塞的第一相電壓，從而延長所述電熱塞的壽命; 在所述第一相電壓后將較低第二相電壓耦接至所述電熱塞；以及 還控制所述第一相電壓，其與發(fā)動機起動時間有關聯的參數相關。
13.根據權利要求12所述的方法，其中所述后工況包括下面中的一個或多個:先前發(fā)動機起動的數量；或在所述先前發(fā)動機起動期間的所述電熱塞的操作電壓或溫度條件；或在所述先前發(fā)動機起動期間，以所述電熱塞的所述操作電壓或溫度條件操作的持續(xù)時間。
14.根據權利要求12所述的方法，其中與發(fā)動機起動時間有關聯的所述參數選自下面中的一個或多個:所述第二相電壓期間的所述電熱塞的溫度；或所述第二相電壓；或發(fā)動機溫度。
15.根據權利要求12所述的方法，其中所述第一相電壓在預選時間內耦接至所述電熱塞。
16.根據權利要求15所述的方法，其中所述預選時間與下面中的一個或多個相關:所述第二相電壓期間的所述電熱塞的溫度；或所述第二相電壓；或發(fā)動機溫度。
17.一種用于控制連接至柴油發(fā)動機的電熱塞的電壓和溫度，以及控制所述發(fā)動機的起動的方法，其包括: 響應于與電熱塞老化相關的一個或多個后工況，指示所述電熱塞退化； 響應于所述指示，控制施加至所述電熱塞的第一相電壓，從而延長所述電熱塞的壽命; 還控制耦接至所述電熱塞的所述第一相電壓的幅值以及所述第一相電壓的持續(xù)時間，其與發(fā)動機起動時間關聯的一個或多個參數相關，從而在所述第一相電壓持續(xù)時間結束時實現所需的電熱塞溫度； 第二相電壓在所述第一相電壓持續(xù)時間后，在比所述第一相電壓持續(xù)時間更長的預定時間內，以低于所述第一相電壓幅值的預定電壓耦接至所述電熱塞，從而進一步提升所述電熱塞溫度；以及 控制開始起動所述柴油發(fā)動機的時間。
18.根據權利要求17所述的方法，其中開始起動所述發(fā)動機的所述時間相關于所述第一相電壓幅值和持續(xù)時間被控制。
19.根據權利要求18所述的方法，其中在儀表盤指示燈上指示出開始起動所述發(fā)動機的所述時間。
20.根據權利要求18所述的方法，其中開始起動所述發(fā)動機的所述時間開始自動發(fā)動機起動。
【文檔編號】F02P19/02GK104165113SQ201410205380
【公開日】2014年11月26日 申請日期:2014年5月15日 優(yōu)先權日:2013年5月16日
【發(fā)明者】B·L·富爾頓 申請人:福特環(huán)球技術公司