增强的电热塞控制的制作方法
【专利摘要】本发明涉及增强的电热塞控制。描述了响应于与电热塞老化相关的一个或多个后工况，用于控制柴油发动机内电热塞温度的方法。从而，本公开的电热塞寿命计算器可用于指示电热塞退化，以便在延长使用寿命的同时增加电热塞耐久性。在一个示例中，降低与发动机起动时间关联的发动机参数相关的第一相电压，以便允许电热塞寿命得以延长的同时将发动机起动时间维持在可接受水平。
【专利说明】增强的电热塞控制
【技术领域】
[0001]本发明涉及柴油发动机的电热塞。
【背景技术】
[0002]柴油发动机利用压缩点火和电加热型电热塞来协助起动，尤其是在寒冷天气条件下。通常，在预定时间内将电压施加到电热塞，从而通过提供接近燃料喷射器喷雾羽的过热点协助压缩起动。为了减少将电热塞加热到有利于燃烧以启动发动机的温度的等待时间，开始时可以在固定时间内施加固定较高电压以达到目标温度，然后降低到固定较低电压以维持该温度。
【发明内容】
[0003]本发明人在此已认识到即使在短时间内施加较高的电压，通常11伏，也会降低电热塞的寿命。这尤其是在金属电热塞，而不是陶瓷电热塞的情况下。寒冷气候条件下以及具有较差质量柴油燃料的地区钟进一步降低电热塞寿命，因为所述两条件均需较高电热塞(GP)温度，从而产生较高电压和较长的发热时间，这导致了较短的电热塞寿命。本发明人在此已通过响应于与电热塞老化相关的一个或多个后工况来指示电热塞退化，以及响应于该指示控制被施加至电热塞的电压，以延长电热塞寿命来解决这些问题。
[0004]在本发明的一个方面，后工况包括下面中的一个或多个:先前发动机起动的数量，或在先前发动机起动期间电热塞的操作电压或温度条件，或者在先前发动机起动期间以该电热塞的操作电压或温度条件操作的持续时间。
[0005]在本发明的另一方面，所施加的电压包括第二相电压和高于所述第二相电压的第一相电压。在另一方面，控制第一相电压，其与发动机起动时间关联的参数相关，从而延长电热塞的寿命，同时将发动机起动时间维持在可接受水平。该参数选自下面中的一个或多个:第二相电压期间所预期的电热塞温度，或第二相电压；或发动机温度。在另一方面，指示起动发动机的时间也与这些参数相关。
[0006]当单独或结合附图参照以下【具体实施方式】时，本发明的上述优点和其它优点以及特征将是显而易见的。应当理解，提供以上概述以便以简化的形式介绍在【具体实施方式】中进一步描述的一些概念。这并不意味着确定要求保护的主题的关键或基本特征，要求保护的主题的范围仅由随附在具体实施例之后的权利要求确定。此外，要求保护的主题不限于解决在上面或在本公开的任何部分提及的任何缺点的实施方式。
【专利附图】
【附图说明】
[0007]当单独或关于附图参照【具体实施方式】时，通过阅读实施例的示例，将会更充分地理解本文中所描述的优势，其中:
[0008]图1不出部分发动机视图；
[0009]图2示出针对所施加的两种不同电压的电热塞温度曲线图的示例性图示；
[0010]图3A—图3B示出根据本公开的电热塞加热曲线的示例性图示；
[0011]图4A—图4C示出基于不同发动机参数的示例性查找表；
[0012]图5是图示说明基于发动机操作参数用于测定第一相电压的第一示例性方法的流程图；
[0013]图6是图示说明基于目标起动时间用于计算第一相电压的第二示例性方法的流程图；
[0014]图7是图示说明示例性电热塞寿命计算器的流程图。
【具体实施方式】
[0015]本发明涉及使用电加热型电热塞来起动压缩点火柴油发动机，从而协助起动的方法。为了提高电热塞的耐久性而延长其使用寿命，所述方法包括基于与发动机起动时间有关联的发动机参数来调节第一相电压，以及还将其耦接到较低的第二相电压，以在发动机汽缸内实现所需的温度。图1示出具有电热塞的柴油发动机的示例性汽缸用于参考。然后，为了表明该方法，图2和3A—图3B示出降低的电压和被看做基准曲线的增加的电压(例如IIV)的示例性热曲线。图4A—图4C提供了示例性查找表，该图进一步表明控制器可如何访问所存储的信息，从而在发动机起动期间调节电压，而图5和图6提供了说明该方法的示例性流程图。由于电热塞根据其使用具有有限的生命周期，所以图7示出用于监测该使用以及做出调整以延长电热塞的使用寿命的示例性方法。因此，基于一个或多个发动机参数，所描述的方法可用于获益以便延长电热塞的使用寿命。
[0016]参考图1，示出内燃发动机10的燃烧室或汽缸的示例性实施例。通过包括控制器12的控制系统和通过来自车辆操作员130经由输入装置132的输入，可至少部分地控制发动机10。在该示例中，输入装置132包括加速器踏板和用于产生比例踏板位置信号PP的踏板位置传感器134。发动机10的汽缸(即燃烧室)30可包括其中定位了活塞138的燃烧室壁136。活塞138可被耦接至曲轴140，使得活塞的往复运动被转换成曲轴的旋转运动。曲轴140可经变速器系统耦接至客车的至少一个驱动轮。此外，起动机马达可经由飞轮耦接至曲轴140，从而实现发动机10的起动操作。
[0017]汽缸30可经由一系列进气道142、144以及146接收进气空气。进气道146可与除汽缸30外的发动机10的其它汽缸连通。在一些实施例中，一个或多个更进气道可包括涡轮增压器，其包括布置在进气道142和144之间的压缩机52以及沿排气道148布置的排气涡轮54。压缩机52可经由轴56至少部分由排气涡轮54提供动力。在一些实施例中，根据需要，轴56可耦接至电动马达从而提供电动升压。可沿发动机的进气道提供包括节流板164的节气门62，以用于改变被提供至发动机汽缸的进气空气的流动速率和/或压力。例如，节气门62可被设置在压缩机52下游，如图所示，或可替代地被提供在压缩机52的上游。在一些示例中，节气门可被设置在压缩机52的上游和下游。
[0018]除了汽缸30之外，排气道148还能够从发动机10的其他汽缸接收排气。示出排气传感器126耦接至排放控制装置69上游的排气道148。传感器126可以是用于提供排气空/燃比指示的任何适合的传感器，例如线性氧传感器或者UEGO(通用或宽域排气氧传感器)、双态氧传感器或者EGO (如图所示)、HEGO (加热型EGO)、NOx、HC或者CO传感器。在一些示例中，传感器126可耦接至涡轮52和排放控制装置69下游的排气道。排放控制装置69可以是三元催化剂(TWC)、NOx捕集器、各种其它排放控制装置或其中的组合。例如，排放控制装置69可包括定位在涡轮54下游的SCR催化剂76。SCR催化剂76可被配置成在与还原剂(诸如氨或尿素)的反应中减少排气NOx的种类。还原剂喷射器80可将还原剂82喷射至涡轮54上游的排气道148。排气道148可还包括被定位在涡轮54和喷射器80上游的颗粒过滤器72，用于移除排气中的颗粒物。
[0019]发动机10的每个汽缸可包括一个或多个进气门和一个或多个排气门。例如，示出汽缸30包括位于汽缸30上部区域的至少一个进气提升阀150和至少一个排气提升阀156。在一些实施例中，发动机10的每个汽缸(包括汽缸30)，可包括位于汽缸上部区域的至少两个进气提升阀和至少两个排气提升阀。
[0020]可经由致动器152通过控制器12控制进气门150。相似地，可经由致动器154通过控制器12控制排气门156。在一些状况期间，控制器12可改变提供至致动器152和致动器154的信号，从而控制各个进气门和排气门的打开和关闭。进气门150和排气门156的位置可由对应的气门位置传感器(未示出)确定。气门致动器可以是电子气门致动类型、凸轮致动类型、电动液压类型或其组合。可同时控制进气门和排气门正时，或者可以使用可变进气凸轮正时、可变排气凸轮正时、双独立可变凸轮正时或者固定的凸轮正时中任一种可能性。每个凸轮致动系统可包括一个或多个凸轮，并且可以使用由控制器12操作的凸轮廓线变换(CPS)、可变凸轮正时(VCT)、可变气门正时(VVT)和/或可变气门升程(VVL)系统中的一个或多个来改变气门运行。例如，汽缸30可替代地包括经电动气门致动控制的进气门，以及经由包括CPS和/或VCT的凸轮致动控制的排气门。在其他实施例中，可以通过常用气门致动器或者致动系统，或者可变气门正时致动器或者致动系统控制进气门和排气门。发动机可还包括凸轮位置传感器，其数据可与曲轴位置传感器合并从而测定发动机位置和凸轮正时。
[0021]汽缸30可具有压缩比，该压缩比为活塞138处于下止点时与上止点时的容积的比率。常规地，压缩比在9:1到10:1范围内。然而，在使用不同燃料的一些示例中，压缩比可被增大。
[0022]如本文进一步描述，发动机10的每个汽缸可包括用于开始燃烧的电热塞192。在以下详细描述的不同操作模式下，点火系统190可提供加热元件以响应于来自控制12的信号经电热塞192诱导燃烧室30内的燃烧。电热塞经加热元件产生被导向至汽缸的热，从而在非常接近燃料喷射器喷雾羽处形成过热点。然后，在起动车辆前，车辆被转至“接通”位置一段时间，而电热塞预加热至有助于燃烧的最低温度。一旦电热塞达到温度阈值，或在一些实施例中，一旦持续时间过去，等待起动灯关闭，信号告知驾驶员条件适于点火。根据温度，在等待起动灯熄灭后电热塞保持接通几分钟，发动机起动，这样提高了燃烧稳定性。作为响应，操作者可通过将钥匙转动至起动位置以开始汽缸内的燃烧，从而起动发动机。尽管电热塞通常用于起动车辆发动机，但是如果例如因为不久前操作车辆，发动机已变暖，则允许发动机预加热的持续时间可基于其中已提升的温度而减少。在其他情况中，可完全省略预加热步骤。
[0023]在一些实施例中，发动机10的每个汽缸可被配置成具有向其提供燃料的一个或多个燃料喷射器。如在非限制性示例中，示出汽缸30包括直接耦接至汽缸30的燃料喷射器166。燃料喷射器166可以与经电子驱动器168从控制器12接收的信号FPW的脉冲宽度成比例的方式将燃料直接喷射至其中。以这种方式，燃料喷射器166提供将燃料喷射至燃烧汽缸30的所谓的直接喷射(下文被称为“DI”)。而图1不出喷射器166作为侧喷射器，喷射器166还可位于活塞的顶部，例如接近火花塞192的位置。可替代地，喷射器可位于进气门的顶部和接近进气门。燃料可从包括燃料箱、燃料泵、以及燃料导轨的高压燃料系统172递送至燃料喷射器166。可替代地，较低压力时可通过单级燃料泵递送燃料。此外，虽然未示出，但燃料箱可具有将信号提供至控制器12的压力换能器。
[0024]应当理解的是，在可替换的实施例中，喷射器166可以是将燃料提供至汽缸30上游进气道内的进气道喷射器。还将理解的是，汽缸30可从多个喷射器接收燃料，如多个进气道喷射器、多个直接喷射器或它们的组合。
[0025]控制器12在图1中被示为常规微型计算机，其包括:微处理器(CPU) 106、输入/输出端口(I/O) 108、可执行程序和校准值的电子存储介质，其在该特定示例中被显示为只读存储器(ROM) 110、随机存取存储器(RAM) 112、保活存取器(KAM) 114和数据总线。控制器12可从被耦接至发动机10的传感器接受不同信号，除了以前讨论的那些信号外，这些信号还包括:来自质量空气流量传感器122的感应质量空气流量(MAF)的测量值；来自被耦接至冷却套筒118的温度传感器116的发动机冷却液温度(ECT);来自被耦接至曲轴140的霍尔效应传感器(或者其他类型，例如曲轴位置传感器)120的表面点火感测信号(PIP);来自节气门位置传感器(未示出)的节气门位置(TP);以及来自传感器124的歧管绝对压力信号(MAP)。发动机速度信号(RPM)可由控制器12根据信号PIP (或曲轴位置传感器)产生。来自歧管压力传感器的歧管压力信号MAP可被用于提供进气歧管中的真空或者压力指示。存储介质只读存储器110可编有计算机可读数据，该数据表示通过微处理器106可执行的指令，用于执行以下所述方法，以及可预期但没有具体列举的其他变体。
[0026]一个或多个排气再循环系统即(EGR)系统通道可将所需的排气部分从排气道148传送至进气道144。例如，已通过颗粒过滤器72过滤的一部分排气可经EGR通道63被转移到进气道144。提供至进气的EGR流量可通过控制器12经由EGR阀29而变化。EGR传感器(未示出)可被布置在EGR通道63内，并且可提供排气的压力、温度和浓度中的一个或多个的指示。在一些条件下，EGR系统可被用于调整燃烧室内的空气和燃料混合物的温度，因此在一些燃烧模式期间提供控制点火时间的方法。
[0027]如上所述，图1仅示出多汽缸发动机的一个汽缸。因此，每个汽缸可类似地包括其自身一组进气门/排气门、燃料喷射器(多个燃料喷射器)、火花塞等。
[0028]图2示出针对所施加的两种不同电压的电热塞温度曲线图的示例性图示。其中，沿y轴线绘出温度，且温度按向上方向增加，沿X线轴绘出时间，且时间从左向右增加。基准曲线202示出电热塞尖端温度响应于所施加的电压增加至温度阈值206。此外，在已知时间段内可达到温度阈值。例如，试验示出，将11.0V的电压施加到陶瓷电热塞可在约2秒内将电热塞加热至目标温度206(如，950°C )。或者，降低的电压曲线204示出在较低电压时加热电热塞导致较长时间段来将电热塞加热至目标温度206。示例性测试示出将8.3V的电压施加到陶瓷电热塞导致在约5秒内将电热塞加热到目标温度206。因此，直接比较两曲线示出3秒的时间差，其一般被表示在208处。本文所述的方法通过利用该时间差优势，减少第一相电压，还被称为推进相，同时接收发动机起动时间的增加。从而，可增强电热塞的耐久性，以达到延长电热塞的使用寿命，同时降低温度超调的可能性。
[0029]在图3A至图3B中，示出了电热塞电压和加热曲线的示例性图示，以说明该方法。两示意图包含于每个图中。顶部图示出沿y轴线绘出的电压，而底部图示出沿y轴线绘出的电热塞尖端温度。在这两幅图中，y轴线上所绘出的变量沿向上方向增加。每个图还示出了沿X轴线绘出的时间，且时间从左到右增加。为简单起见，较低图中仅包括一个X轴线。图3A示出在发动机起动程序的操作循环期间，基准曲线(例如，基准曲线202)的电压和加热曲线。然后，图3B示出了下降的推进相电压(例如，下降的电压曲线204)的电压和加热曲线，以进一步说明本方法。为清楚起见，以及允许在基准和下降的电压曲线之间比较，在图3B中也示出了图3A的基准曲线。
[0030]关于图3A的操作循环，第一相电压302的幅值后是下降的第二相电压304的幅值，也被称为发热相位，进而，接着在冷却阶段306期间基本为零幅值。因此，在操作期间，在较低图中所示的电热塞温度曲线还显示出响应于所施加的三个不同电压的三个一般区域。例如，在第一相期间，当电热塞被加热到目标温度时，较高电压可产生尖端温度的迅速增加，如图通过加热速率312所示。因此，可选择第一相电压的幅值和持续时间，以在该持续时间结束时达到期望的电热塞温度。然后，一旦达到期望的或目标温度，第一相可耦接到在第一相电压后供应至电热塞的较低第二相电压。在第二相期间，为了在期望的时间段内保持电热塞温度恒定，可施加下降的电压，如通过恒温速率314所示，同时执行压缩点火以起动发动机。最后，在第三相期间，或冷却阶段，该相在一个实施例中包括关闭所施加的电压，使得基本上无能量被供应至电热塞，当发动机部件冷却下来(例如，通过冷却速率316所示)时，尖端温度可慢慢降低。例如，基线实验示出2秒内所施加的11.0V的第一相电压可用于将陶瓷电热塞加热至1200°C的温度，进而施加18秒的5.6V的第二相电压，接着是OV的第三冷却阶段。如上所述，电热塞温度曲线可取决于一个或多个发动机参数(例如，环境温度)，所以可基于所检测的不同发动机参数来调节所施加的电压和/或所述相的持续时间。
[0031]转向图3B，根据本文所述的方法，可降低第一相电压以延长电热塞的寿命。为了比较，图3A的基准曲线还被示为虚线。其中，下降的第一相电压322示出尽管将较低电压施加到电热塞，但仍可参考以上关于图2所述的方式达到目标温度。因此，第一相的持续时间随电热塞更慢的加热而增加，并且下降的加热速率332相比基准曲线的加热速率具有较低斜度。为了简单起见，并说明根据该方法降低第一相电压的影响，第二相电压324和第三相电压326，以及恒温速率334和冷却速率336与基准曲线相同。因此，由于所施加的较低电压，图3B的温度曲线在较长持续时间的第一相后转移。例如，实验示出4.2秒内所施加的
7.0V的下降的第一相电压可用于将陶瓷电热塞加热到1200°C的温度，接着是18秒的5.6V的第二相电压以及OV的第三相。此外，在示例性电热塞性能测试中，示出根据该方法所执行的加热循环次数高于通过基准曲线所执行的加热循环次数。因此，当与已知方法相比时，可增加电热塞的寿命。此外，因为下降的第一相电压340耦接增加的第一相持续时间342，所以根据该方法，下降的第一相电压可以已知的方式加以调节，从而控制车辆起动时间，或在以下更详细描述的替代实施例中，可基于一个或多个发动机参数以及所估计的电热塞有效剩余寿命量进行调节。
[0032]关于控制所供应的电压和连接到柴油发动机的电热塞的加热速率，以及基于一个或多个发动机操作参数起动发动机，图4A—图4C示出使用发热相位温度或电压来确定较低的第一相电压的示例。一般地，可使用基于与发动机起动时间有关联的各种参数的查找表，来确定第一相电压。例如，在一个实施例中，控制器12可编有用于访问数据的指令,该数据被存储至基于一个或多个发动机参数的只读存储器110的查找表内。因此，图4A—图4C示出了选自以下一个或多个的示例性查找表:分别为该第二相电压期间的电热塞的温度；或该第二相电压；或发动机的温度。尽管提供了三个示例，但这些示例都是非限制性的并且其他示例也是可能的。
[0033]如图4A中的第一示例，在表402中示出作为发动机温度和后发热时间函数的第二相期间的电热塞的目标温度。一般地，基于较冷发动机温度的给定目标温度时的较短后发热时间使用多能量和较高电压。因此，控制器12可例如根据耦接至汽缸30的传感器或根据发动机冷却剂温度来检测发动机温度。然后，为了在循环的第二相期间维持基本恒定的发热相位温度，表404示出可基于在表402中所示的期望的目标温度，可预选发热相位电压。例如，在检测到发动机温度为_30°C的冷起动条件下，控制器12可基于30秒的第二相持续时间、或发热时间来设定1200°C的目标温度。然后，表404还示出基于加热速率和第二相电压，在期望的时间内可达到目标温度。因此，一旦识别目标发热相位温度，则使用表404可快速获得第一或推进相电压。为了进一步继续该示例，如表406所指示的，通过在3.5秒的持续时间内施加8V的第一相电压，可获得1200°C发热相位温度。因此，由于该第一相电压与开始起动发动机的期望的时间相关，所以为指示的预选时间可以将第一相电压耦接至电热塞。另外，因为施加至电热塞的电压和尖端温度之间的关系，可确定加热曲线，并将其编入至存储器，第一相电压可替代地可下降至节能，从而节约燃料，这样增加了起动持续时间，但延长了电热塞的使用寿命。尽管提供了示例性数目，但根据多种因素，包括例如所采用的电热塞类型(例如，金属或陶瓷)、或其他发动机条件，该表可以变化。因此，其他表也是可能的。
[0034]可替换地，如图4B中的第二示例，如表412所示，表可基于第二相期间的电热塞电压。因此，按以上关于发热相位温度所述的类似方式，基于发动机参数，可通过控制器(例如控制器12—直接访问发热相位电压。因此，对于上述所检测的_30°C的发动机温度，控制器12可基于30秒的第二相持续时间需要7V的发热相位电压，这对应于1200°C的发热相位温度。然后，因为与第一相的电压幅值相比，第二相的电压幅值下降，所以查找表404和406可还用于在3.5秒内将第一相电压调节至8V，以达到目标温度。
[0035]如图4C中的第三示例，可根据发动机温度的测量值直接确定第一相电压和持续时间。因此，查找表422可简单地将第一相电压与发动机温度相关，以便控制器12可以根据发动机系统内的温度测量值调节所供应的第一相电压。此外，如表406所指示的，为清晰起见再次复制，控制器12可基于所测量的温度在一段时间内供应第一相电压。因此，在所有三个示例内，在预定幅值以及预选时间内供应第二相电压，以开始起动发动机。
[0036]转向方法控制，图5和图6示出在发动机起动期间用于调节电热塞电压的两示例性方法的流程图。
[0037]在图5中，方法500示出基于一个或多个发动机操作参数用于确定第一相电压的示例性方法。因此，在502处，方法500包括确定发动机温度，例如通过测量冷却剂温度或发动机汽缸内的温度。然后，如果发动机温度高于阈值，例如因为车辆在不久前已被操作且已变暖，或因为大气温度较暖(例如，大于20°C )，则在504处，方法500包括通过将钥匙转至“接通”位置，以及另外在506处点燃压缩汽缸充气，来起动车辆。
[0038]可替代地，如果在502处，发动机温度下降至温度阈值之下，则在510处，控制器12可在开始发动机点火前确定一个或多个发动机参数。例如，如上参考图4A-图4C所述,控制器12可测量发动机冷却剂温度，以便设定供应至电热塞的电压。然后，在512处，控制器12可基于所测量的温度进一步调节第一相电压。因此，根据所述方法，可在较长时间段内供应下降的推进相电压。因此，在一个实施例中，控制器12可被编程以确定最佳的第一相电压，该最佳的第一相电压使随着时间的电热塞退化大体上减至最小。基于由控制器12所设定的电压，在514处，方法500包括接通仪表盘指示灯，所述灯可以是仪表面板上的等待起动指示灯。该灯指示车主电热塞正在加热，并如516处所示,该指示灯还指导车主在尖端温度达到温度阈值之后再尝试起动发动机。然后，一旦电热塞温度达到温度阈值时，方法500包括通过将钥匙转至“接通”位置，这样还可点燃压缩汽缸充气，从而起动车辆。
[0039]可替代地，在图6中，方法600示出第二示例，其中基于目标起动时间计算第一相电压。因此，根据该方法，可基于期望的第一相持续时间选择第一相电压，其还可与所测量的发动机温度结合。
[0040]在602处，方法600包括识别目标点火或第一相位时间。因此，在一个实施例中，可识别起动时间并且基于所识别的期望的起动时间设定电压。作为响应，控制器12可确定可接收较快的起动时间以及相应地调节电压以满足所识别的起动时间。因此，在604处，方法600包括计算第一或第二相电压，以获得所识别的起动时间。例如，为获得2秒的起动时间，在该示例中是第一相的持续时间，控制器12可确定将施加较高的第一相电压(例如11V)，以更快地达到目标温度。可替代地，如果控制器12确定可施加较低电压来达到目标阈值，则可使用该的方法降低电压，其中选择第一相电压的幅值和持续时间，从而在期望的持续时间结束时获得期望的电热塞温度。因此，根据所述方法，第一相电压幅值和持续时间与控制开始起动发动机的时间相关，其中预选时间一般与以下中的一个或多个相关:所述第二相电压期间的电热塞的温度；或所述第二相电压；或发动机温度。
[0041]继续说明方法600，在606处，控制器12可调节电压并打开等待起动指示灯，以指示车主电热塞正在加热。因此，在608处，方法600包括在开始起动点火程序前，在电热塞温度达到目标阈值之前等待。然后，一旦电热塞温度达到目标温度、或阈值温度，方法600还包括在610处通过将钥匙转至“接通”位置，这样开始起动发动机点火程序，从而起动车辆。在仪表盘指示灯上可指示开始起动发动机的时间，或在一些实施例中，开始起动发动机的时间可开始自动发动机起动。
[0042]关于延长电热塞使用寿命的方法，图7示出涉及电热塞计算器和控制的方法700。该方法可基于后工况，用于控制被供应至柴油发动机内的电热塞的电压。一般地，该方法包括响应于关于电热塞老化的一个或多个后工况指示电热塞退化，以及响应于该指示控制施加至电热塞的电压，以便延长电热塞的使用寿命。然后，一旦所使用的电热塞的量超过使用阈值，则方法700还包括指示电热塞退化，这样可维修发动机系统和替换电热塞。
[0043]因此，在702处，方法700包括检测电热塞使用。例如，控制器12可经编程跟踪在电热塞寿命期间所施加的电压和所施加的电压的持续时间。因此，可在多次操作起动循环后编译电热塞使用特征(例如，相位时间或温度)并将其存储至存储器以便发动机系统使用。
[0044]在704处，方法700还包括基于系统内所编译的和所存储的数据来计算所使用的电热塞寿命量。例如，瞬间起动陶瓷电热塞可具有10年35000次循环的耐久性。因此，所执行的循环次数可提供关于电热塞条件状态的指示。因此，在一个实施例中，方法700可将循环次数制成表并加以处理，从而估计已消耗的电热塞的有效寿命量。然后，在706处，方法700还包括比较所计算的已使用电热塞寿命和使用阈值，以及在708处设定仪表盘指示灯，如果所计算的已使用寿命量超过使用阈值，则指示电热塞退化。从而，可响应于与电热塞老化相关的一个或多个后工况指示电热塞退化。作为另一个示例，使用阈值可基于退化指示器，其为图4A-图4C所示查找表的标量倍数。例如，如果基于表406所示的不同时间，第一相加热持续时间长于所预期的(例如，长20%)，则可相应地指示电热塞退化。可替代地，在另一个示例中，退化指示器可检测起动时间，该时间的持续时间长于图4A-图4C所示的查找表。因此,例如，当表406内的不同时间始终长于由大体恒定的额外值(例如,第一相加热时间长I秒)所示的示例性数值时，可指示退化。
[0045]可替代地，如果所计算的已使用电热塞寿命量下降至低于使用阈值，则在710处，方法700包括基于后工况调节递送至电热塞的第一相电压和第二相电压中的一个或多个，从而延长电热塞的有效寿命。例如，响应于一个或多个发动机条件，可控制耦接至电热塞的所述第一相电压的幅值和所述第一相电压的持续时间，其与发动机起动时间有关联的一个或多个参数相关，从而在所述第一相电压持续时间结束时实现期望的电热塞温度。此外，下降的第二相电压可在所述第一相电压持续时间后，在长于所述第一相电压持续时间的预定时间内，以及以低于所述第一相电压幅值的预定电压耦接至电热塞，从而以已描述的方式进一步提升所述电热塞温度。从而，可控制开始起动柴油发动机的时间，从而延长电热塞的有效寿命。同样如上所述，基于与发动机起动时间关联的参数，可进一步控制第一相电压。
[0046]用于快速加热电热塞的第一相电压通常被认为是关于电热塞耐久性的操作循环的最关键(hardest)相位。作为一个示例，控制器12可监控发动机系统内的一个或多个电热塞的使用以及基于先前发动机起动的次数调节电压。从而，响应于多数量的先前发动机起动(例如，上述瞬时起动陶瓷塞>25000次)，供应至电热塞的电压幅值在第一相期间可降低，从而延长了电热塞的有效寿命。因此，通过降低第一相电压和延长第一相的持续时间，例如，从2秒延长至5或6秒或更长，可延长电热塞的寿命。作为另一个示例，金属电热塞的加热速率少于陶瓷电热塞的加热速率。因此，与陶瓷电热塞相比，金属电热塞花费较长时间加热至目标温度(例如，相比于陶瓷电热塞的2秒，金属电热塞需要3秒)。另外，金属电热塞具有较低耐久性寿命(例如，10年和15000次循环)。因此当使用金属电热塞时，基于其较低的耐久性，可依赖较低数量的起动循环而指示电热塞老化，其中控制器12可被编程以说明。
[0047]【具体实施方式】到此结束，通过阅读本实施方式提供了用于增强电热塞使用的有利方法。所述方法可由基于一个或多个发动机参数调节第一相电压得到。因此，可增强电热塞的耐久性以便延长电热塞的使用寿命。
[0048]注意，在此包括的示例控制和估计程序可在各种发动机和/或车辆系统配置中使用。本文所描述的特定程序可以表示任意数量的处理策略如事件驱动、中断驱动、多任务处理、多线程处理等策略中的一种或多种。因此，所说明的各种动作、操作和/或功能可以按照所示的顺序执行，并列地执行，或在某些情况下省略。类似地，处理的顺序并不是实现所描述的目标、特征和优点所必需的，而是仅提供用于说明和描述的方便。所示出的动作、操作和/或功能中的一个或多个可以基于所使用的特定策略而被反复执行。另外，所描述的动作、操作和/或功能可以图示地表示被编入发动机控制系统中的计算机可读存储介质的非临时性存储器中的代码。
[0049]应明白，本文所公开的配置和方法实质上是示例性的，并且这些具体的实施例不应被视作具有限制意义，因为各种变体是可能的。例如，上述技术可以应用于V-6、1-4、1-6、V-12、对置4缸以及其他发动机类型。本公开的主题包括多种系统和配置以及在此公开的其他特征、功能和/或特性的所有新颖且非显而易见的组合和子组合。
[0050]随附的权利要求特别指出了被认为是新颖和非显而易见的某些组合以及子组合。这些权利要求可能涉及“一个”元件或“第一”元件或者其等价物。这种权利要求应该被理解为包括一个或多于一个这种元件的结合，既不必要也不排除两个或多于两个这种元件。所公开的这些特征、功能、元件和/或特性的其他组合以及子组合可以通过当前权利要求的修改或者通过在本申请或相关申请中提出新权利要求而要求保护。不管是否比原权利要求的范围更宽、更窄、等同或者不同，这种权利要求均被视为包括在本公开的主题内。
【权利要求】
1.一种用于控制施加至电热塞的电压的方法，所述电热塞连接到柴油发动机，其包括: 响应于与电热塞老化相关的一个或多个后工况，指示所述电热塞退化；以及 响应于所述指示，控制施加至所述电热塞的所述电压，从而延长所述电热塞的寿命。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述工况包括先前发动机起动的数量。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述工况包括在先前发动机起动期间的所述电热塞的操作电压或温度条件。
4.根据权利要求3所述的方法，其中所述工况还包括在先前发动机起动期间，以所述电热塞的所述操作电压或温度条件操作的持续时间。
5.根据权利要求1所述的方法，其中施加的所述电压包括第二相电压和高于所述第二相电压的第一相电压。
6.根据权利要求5所述的方法，其中所述控制施加至所述电热塞的所述电压包括控制所述第一相电压。
7.根据权利要求6所述的方法，其中所述第一相电压与开始起动所述发动机的期望的时间相关。
8.根据权利要求7所述的方法，其中所述第一相电压在预选时间内耦接至所述电热塞。
9.根据权利要求8所述的方法，其中所述预选时间与下面的一个或多个相关:所述第二相电压期间的所述电热塞的温度；或所述第二相电压；或发动机温度。
10.根据权利要求6所述的方法，还包括控制所述第一相电压，其与发动机起动时间相关联的参数相关。
11.根据权利要求10所述的方法，其中所述参数选自下面中的一个或多个:所述第二相电压期间的所述电热塞的温度；或所述第二相电压；或发动机温度。
12.—种用于控制施加至电热塞的电压的方法，所述电热塞连接到柴油发动机，其包括: 响应于与电热塞老化相关的一个或多个后工况，指示所述电热塞退化；以及 响应于所述指示，控制施加至所述电热塞的第一相电压，从而延长所述电热塞的寿命; 在所述第一相电压后将较低第二相电压耦接至所述电热塞；以及 还控制所述第一相电压，其与发动机起动时间有关联的参数相关。
13.根据权利要求12所述的方法，其中所述后工况包括下面中的一个或多个:先前发动机起动的数量；或在所述先前发动机起动期间的所述电热塞的操作电压或温度条件；或在所述先前发动机起动期间，以所述电热塞的所述操作电压或温度条件操作的持续时间。
14.根据权利要求12所述的方法，其中与发动机起动时间有关联的所述参数选自下面中的一个或多个:所述第二相电压期间的所述电热塞的温度；或所述第二相电压；或发动机温度。
15.根据权利要求12所述的方法，其中所述第一相电压在预选时间内耦接至所述电热塞。
16.根据权利要求15所述的方法，其中所述预选时间与下面中的一个或多个相关:所述第二相电压期间的所述电热塞的温度；或所述第二相电压；或发动机温度。
17.一种用于控制连接至柴油发动机的电热塞的电压和温度，以及控制所述发动机的起动的方法，其包括: 响应于与电热塞老化相关的一个或多个后工况，指示所述电热塞退化； 响应于所述指示，控制施加至所述电热塞的第一相电压，从而延长所述电热塞的寿命; 还控制耦接至所述电热塞的所述第一相电压的幅值以及所述第一相电压的持续时间，其与发动机起动时间关联的一个或多个参数相关，从而在所述第一相电压持续时间结束时实现所需的电热塞温度； 第二相电压在所述第一相电压持续时间后，在比所述第一相电压持续时间更长的预定时间内，以低于所述第一相电压幅值的预定电压耦接至所述电热塞，从而进一步提升所述电热塞温度；以及 控制开始起动所述柴油发动机的时间。
18.根据权利要求17所述的方法，其中开始起动所述发动机的所述时间相关于所述第一相电压幅值和持续时间被控制。
19.根据权利要求18所述的方法，其中在仪表盘指示灯上指示出开始起动所述发动机的所述时间。
20.根据权利要求18所述的方法，其中开始起动所述发动机的所述时间开始自动发动机起动。
【文档编号】F02P19/02GK104165113SQ201410205380
【公开日】2014年11月26日 申请日期:2014年5月15日 优先权日:2013年5月16日
【发明者】B·L·富尔顿 申请人:福特环球技术公司