专利名称：控制用于预热柴油发动机空气/汽油混合物的低压动力塞的方法和系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及控制用于预热柴油发动机空气/汽油混合物的低压动力塞 (plug)的方法和系统。
背景技术：
柴油发动机需要某个温度，以能够发生空~汽油混合物的燃烧反应。 当发动机较冷时，仅压缩空^/汽油混合物不能够到达燃点，因此有必要通 过预热塞对空气/汽油混合物预热。燃点是空~汽油混合物自然地进行燃烧反应的温度。存在多种系统和方法，用于管理使用高压预热塞对柴油发动机的空气/汽油混合物的预热，其中所述高压预热塞是通过从电池提供电压的DC电 压控制的。"高压预热塞"应理解为以11伏的额定电压提供动力的塞，"低压预 热塞"应理解为以ll伏以下(例如4.5伏)的额定电压提供动力的塞。高压预热塞需要与低压预热塞更长的时间到达空气/汽油混合物的燃 点，因为在所谓的预热BOOST阶段期间，额定4.5伏的低压塞将以ll伏 被BOOST方式提供电力。因此，出现温度的快速增加。这就是必须要很 好地控制BOOST (增强式提供动力)期间以避免过热从而导致塞损坏的 原因。存在用于控制4氐压预热塞的系统和方法，其^f吏用温度传感器来确定塞 到达的温度。这种温度传感器的存在需要很高的成本。此外，低压预热塞不能够在没有损坏风险的情况下经受两个非常紧密的密集型加热阶段。 发明内容本发明的一个目的在于提出一种加强的方法和系统，用于控制同样便 宜的低压预热塞。因此，根据本发明的一个方面，提出一种控制用于预热柴油发动机的 空气/汽油混合物的低压动力塞的方法。通过具有预定振幅和持续时间的脉 沖向所述塞提供电压，所述振幅小于最大振幅。根据第一参数管理对所述 塞提供动力的电压脉沖的振幅和持续时间，所述第 一参数包括前置脉冲持 续时间以及分离连续前置脉沖的持续时间。因此，考虑到向预热塞传送的前置脉沖，从而能够避免对损坏的所述 塞的使用。此外，避免了对用于测量通过预热塞向空气/汽油混合物提供的温度的 传感器的使用。此外，所述第一;Mt还包括发动机的运行参数、和/或从中提供向所 述塞提供动力的电压的可用电压、和/或表示发动机的交流发电机的激活/ 失活的指示、和/或要由所述塞提供的期望温度。在一个实施方式中，所述发动机的运行参数包括调节发动机的温度 的冷却剂的温度、和/或大气压、和/或发动机的新鲜进入空气的温度、和/ 或发动机的转速。由于必须对其它车载设备进行操作，所以这些数据一般已经是可用的。在一个实施方式中，所述脉冲的管理包括预热阶段，所述预热阶段能 够当所述交流发电机激活时在启动发电机之前实施。在一个实施方式中，所述脉冲的管理包括加热阶段，所述加热阶段能 够在启动发动机时实施。在一个实施方式中，所述脉冲的管理包括后加热阶段，所迷后加热阶 段能够在启动发动机之后实施。此外，所迷脉沖的管理包括加热停止阶段。有利地，所述脉沖的管理包括补充加热阶段，所述补充加热阶段能够 在发动机运行时实施。有利地，所述预热阶段包括快速预热步骤，所述快速预热步骤通过与 所述最大振幅相等的振幅的所述脉沖之一实施。有利地，所述预热阶段还包括预先快速预热步骤，所迷预先快速预热 步骤通过小于所述最大振幅的预定振幅的所述脉冲之一实施。此外，通过以下方式考虑所述塞的生产差异，即，当要由所述塞提供 的期望温度大于阈值温度时，映射所述快速预热步骤的脉冲的持续时间， 和根据基准电压(Ubat一ref)与从中向所述塞(2 )提供动力的电压的可用电 压(Ubat)之比的平方，以及根据以基准温度在所述基准电压下到达要由所述塞提供的期望温度(Tp,ug—des)的基准持续时间(TEMPS_REF)，来 计算所述快速预热步骤(M13)的脉沖的持续时间。在一个实施方式中，通过以下方式考虑所述塞的生产差异，即，在启 动所述发动机时逐渐增加所述加热阶段的所述脉沖的振幅。在一个实施方式中，当启动时所述发动机的转速在第 一预定持续时间 内没有到达第一预定转速时，增加所述脉冲的振幅。并且小于最大增加。有利地，通过以下方式考虑所述塞随时间造成的磨损，即，在使用时 间过程中采用所述脉沖的振幅，使用校正因数，所述校正因数取决于在所 迷发动机的基准工作点期间所述发动机的测量转速和所述发动机的基准转 速之间的差。在一个实施例中，评估由所述塞提供的温度，以及通过使用闭环比例 积分调节器适配所述预定脉冲的振幅。根据本发明的另 一个方面，还提出 一种控制用于预热柴油发动机的空 气/汽油混合物的低压动力塞的系统，包括向所述塞(2)提供电压的受 控装置，其适用于传送具有预定振幅和持续时间的脉冲，所述振幅小于最 大振幅，以及包括电子控制单元，其配置有管理所述电源装置的装置，所述电子控制单元能够在停止所述发动机之后保持提供电压直到预定持续时间。所述管理装置包括确定第一参数的值的装置，所述第一参数包括 前置脉沖持续时间以及分离连续前置脉冲的持续时间。
通过阅读对几个不表示限制的实例的以下描述，并参照附图，本发明的其它目的、特征和优点将变得清楚，其中图l表示根据本发明一个方面的系统的一个实施例；图2是根据本发明一个方面的方法的框图；图3示出根据本发明一个方面的方法的操作的实例；图4、 5和6示出4艮据本发明一个方面所考虑的预热塞的生产差异；图7示出所考虑的在根据本发明一个方面的方法的实施方式中的塞的生产差异；和图8示出所考虑的在才艮据本发明一个实施方式的方法中所述塞随时间 造成的磨损。M实施方式如图1所示，对柴油发动机1配置有4个低压动力预热塞2。交流发 电机3通过连接3a链接到柴油发动机1，并且电池4经由连接4a向系统 提供电压。用于柴油发动机1的预热塞2的受控电压电源才莫块5向预热塞2传递具有预定振幅和持续时间的脉冲。电子控制单元6包括对用于塞2的受控电压电源模块5的管理模块7。 作为变形，受控模块5可以是属于电子控制单元6的模块。 可使用确定装置(例如传感器或计算模块)来确定发动机l的运行参数，并经由连接8将它们发送到电子控制单元6。发动机1的运行参数包括调节发动机1的温度的冷却剂的温度Tfe、和/或大气压Patm、和/或发动机1的^新鲜空气的温度Tair、和/或发动机1的转速vm。t。电子控制单元6还分别经由连接9、 10和11接收由电源电池4提供的可用电压Ubat、表示加速器踏板的位置的参数PQS,和表示发动机1的交 流发电机3的激活/失活的指示Pa/d a,t作为输入参数。此外，电子控制单元6接收预热塞2必须提供的期望温度Tpu^des作 为输入。例如，根据发送到电子控制单元6的参数，通过利用连接12a的制图 器(cartography) 12提供由预热塞2提供的温度Tplug des,管理模块7包括确定第一参数的值的模块13，所述第一参数包括由受 控模块5向预热塞2传递的前置脉冲持续时间以及分离连续前置脉冲的持 续时间。在图2中，表示发动机停止以及电子控制单元6通电与否的阶段P0。 在中断从交流发电机3的电源之后，例如当通过开关键中断联系时，系统 处于这种阶段P0。对于预定持续时间， 一般是10分钟的量级，电子控制 单元6保持通电，超过所述预定时间，电子控制单元6不再通电。在发动机l启动之前，通过预热塞2提供对空气/汽油混合物加热的预 热阶段P1。提供在发动机启动期间的加热阶段P2，以在发动机1启动时加热空气 /汽油混合物。提供在发动机启动之后的后加热阶段P3，以在发动机l的启动之后通 过预热塞2加热空~汽油混合物。提供加热停止阶段P4，以停止通过预热塞2对空气/汽油混合物的加热。此外，提供备用加热阶段P5，以在必要时，在发动机l在稳定状态运 行时加热空气/汽油混合物。例如当在减少的大气压(少量空气)影响发动 机的性能(降低燃烧)的高度运行时，这是必要的。当系统处于阶段P0，并且例如通过打开在起动器中的开关键使得交流 发电机3通电时，选择在发动机启动之前的预热阶段P1。在发动机1启动之前的预热阶段P1包括等待加热步骤Mll、快速 预热步骤M12、快速预热步骤M13、保持加热步骤M14和保持加热停止 步骤M15。根据发动机1的状态以及由预热塞提供的空气/汽油混合物的期望温 度，在发动机l的启动之前可在预热阶段P1的步骤之间进行多种转换。在等待加热步骤M11中，对塞的电源脉冲的振幅是0。换句话说，向 预热塞2提供动力的脉沖振幅(用电源脉冲的最大振幅PWM_MAX的百 分比表示)是PWM—AWAITING—HEATING = 0%。对于电耗问题，快速预热步骤M12能够用振幅PWM_PRE_BOOST 向预热塞2提供动力，所迷振幅PWM—PRE—BOOST严格小于持续时间 TIME—PRE—BOOST的100%。此外，如果电池的电压Ubat太高，即高于阈值电压Us,则可以限制振幅PWM。因此，如果Ubat大于Us,则使用以下等式 .\"w 乂快速预热步骤M12的持续时间TIME_PRE—BOOST取决于前置脉冲 的持续时间以及分离连续前置脉冲的持续时间、调节发动机1温度的冷却 剂的温度Tfc、发动机l的ii/v新鲜空气的温度Tair、电池4提供的可用电压Ubat、以及大气压Patm。快速预热步骤M13通过等于最大振幅PWM_MAX的振幅的电源脉冲 实现，或者换句话说，用最大振幅PWM一MAX的百分比表示，对于持续 时间TIME—BOOST的振幅PWM—BOOST = 100%。此外，如果由电,供的电压Ubat大于阈值电压Us，则能够限制对塞2提供动力的振幅PWM 。提供保持加热步骤M14以保持期望温度Tplug—des，并且该步骤在最终 完成快速预热步骤M13结束时实现。期望温度Tplugdes保持的持续时间HE ATING—MAINTENANCE JTIME取决于冷却剂的温度Tfc、期望温度Tplugdes、大气压Patm和i^新 鲜空气的温度Tair。振幅PWM—HEATING—MAINTENANCE取决于由电池4提供的电压 Ubat和要保持的期望温度Tplugdes。所述温度取决于冷却剂的温度Tfe、大 气压Patm和it7v新鲜空气的温度Tair。如果当经过预定最大持续时间MAX_HEATING—MAINTENANCE— TIME时没有启动，则停止加热以保护预热塞2。保持加热停止步骤M15对应于在发动机1的启动期间中断仅在加热阶 段P2的实际启动之前的加热。在这种情况下，振幅PWM—HEATING_ MAINTENANCE—STOP = 0% (加热中断)。在发动机1的启动期间的加热阶段P2，振幅PWM—HEATING _START取决于由电池4提供的电压Ubat和期望温度Tplugdes。期望启动温 度取决于冷却剂的温度Tfe、大气压Patm以及iiyV空气的温度Tair。在发动机1的启动之后的后加热阶段P3包括后加热步骤M3 (其包括 分别为第一后加热和第二后加热的两个步骤M31a和M3lJ ，以及后加热 停止步骤M32。在后加热步骤M31期间，对于预热塞2的可靠性问题，不能将预热塞 保持在较高温度太长时间。例如，尽管塞2可经受1000。C持续后加热的3个分钟，但是不能够经 受1100"C的超过仅15秒。因此，使用两个后加热子步骤M31a和M31b:第一后加热子步骤M31a, 其温度的持续时间可根据发动机的初始条件(即，在启动之前)调节；和 第二后加热子步骤M31b，其温度的持续时间可根据发动机1的运行条件改 变。因此，存在两个期望的后加热温度，POST—HEATING— TEMPERATURE—1和POST—HEATING—TEMPERATURE—2，它们具有 两个各自对应的控制振幅PWM—POST—HEATING—1和PWM—POST—HEATING—2。温度POST—HEATING_TEMPERATURE—1取决于冷却剂的温度Tfc、在快速预热步骤M13的结束获得的温度、大气压Patm、以及发动机l的i^v空气的温度Tair。温度POST—HEATING—TEMPERATURE—2取决于冷却剂的温度 Tfc、温度POST—HEATING_TEMPERATURE_1、大气压Patm、发动机1的i^空气的温度lair、发动机的转速Vm。t、以及发动机扭距Cm。t。控制脉冲PWM—POST—HEATING—1和PWM—POST—HEATING—2 的振幅PWM取决于由电池4提供的电压Ubat、以及各自的后加热温度 POST—HEATING—TEMPERATURE一1 和 POST_HEATING_TEMPERATURE—2。后加热停止步骤M32对应于由预热塞2提供的加热的中断，并且控制 脉冲的振幅是O,或者换句话说，用最大振幅PWMUMAX的百分比表示， PWMPOST HEATING—STOP = 0%。加热停止阶段P4对应于0控制振幅，或者换句话说，用最大振幅的 百分比表示，PWM_ HEATING—STOP - 0%。补充加热阶段P5包括中间加热步骤M51,和中间加热停止步骤M52。在中间加热步骤M51期间，调用预热塞2的辅助装置(assistance), 例如，当由于发动机在一定高度运行而燃烧减少时，或者例如在发动机的 燃烧室中需要^f壬意特定热量的情况。由预热塞2提供的中间加热温度取决于冷却剂的温度Tfe、大气压Patm、进入空气的温度Tair、发动机1的转速Vmot、发动机扭距Cmot。振幅PWM—INTERMEDIATE—HEATING取决 于由电池4提供的电压Ubat、以及期望中间加热温度Tplug des。中间加热停止步骤M52对应于中断预热塞2的加热，其中将脉冲用最 大振幅的百分数表示，PWMINTERMEDIATE—HEATING—STOP = 0%。 通过取决于各个条件的转换来处理所述各个步骤和阶段的顺序。 转换ti的管理^^用时间计数器。如下讨论时间计数器。 时间计数器可通过软件，或通过专用电子电路实现。当例如通过接触开关切断对交流发电机3的电压电源时，将ii^阶段 P0的每个入口的时间计数器COUNTER—POWER—LATCH设置为0。将经由转换t;j或to2^V保持加热步骤M14的每个入口的时间计数器 COUNTER—HEATING—MAINTENANCE设置为0。将经由转换to3或t3进入保持加热停止步骤M15的每个入口以及经由转换ti从预热阶段Pl的每个出口的时间计数器COUNTER—HEATING_ MAINTENANCE—STOP设置为0。将经由转换t6进入后加热步骤M31的每个入口的时间计数器 COUNTER—POST—HEATING设置为0。将经由转换16进入笫一后加热步骤M31a的每个入口的时间计数器 COUNTER—POST—HEATING—1设置为0。将经由转换t6进入第二后加热步骤M31b的每个入口以及经由转换t10 进入第二后加热步骤M31b的每个返回的时间计数器 COUNTER—POST—HEATING—2设置为0。时间计数器COUNTER—BOOST包括预热M12和快速预热M13步骤。 其增加在预热步骤M12开始，并且在快速预热步骤M13继续。在退出快 速预热步骤M13时计数或定时结束。只要计数器COUNTEI^BOOST没有设置为0，则它始终从存储器中 保持的最终值重启。每当时间计数器的总和COUNTER—POWER—LATCH + COUNTER HEATING—MAINTENANCE—STOP超过对塞冷却所必须 的时间阚值tthresh_ref (通常是1至4分钟的量级)时，将时间计数器 COUNTER—BOOST设置为0。将经由转换t"进入中间加热步骤M51的每个入口的时间计数器 COUNTER—INTERMEDIATE—HEATING设置为0。将经由转换t^进入中间加热停止步骤M52的每个入口的时间计数器 COUNTER—INTERMEDIATE—HEATING—STOP设置为0。对于在等待加热步骤Mil和快速预热步骤M12之间的转换too,存在 总和TIME—PRE—BOOST + TIME—BOOST,即冷却剂的温度Tfc、大气压Patm、进入空气的温度Tair、和电池的电压Ubat的第一函数Fl。此外，时间计数器TIME—PRE一BOOST是冷却剂的温度Tfe、大气压Patm、 ^空气的温度Tair、和由电池4提供的电压Ubat的第二函数F2，并且时间计数器TIME— BOOST是冷却剂的温度Tfc、大气压Patm、 空气的温度Tair、和由电池4提供的电压Ubat的第三函数F3。当F,( Tfc; Patm; Tair; Ubat)严格为正，并且总和COUNTER—POWER— LATCH + COUNTER_HEATING—MAINTENANC_STOP大于时间阈值tthresh ref时，转换t。。为真，或者，换句话说执行转换too。此外，当F，(Tfc; Patm; Tair; UbaJ严格为负，并且总和COUNTER— POWER—LATCH + COUNTER—HEATING MAINTENANC—STOP小于 时间阈值tthresh—ref时，并且当COUNTER—BOOST小于TIME—PRE _80081时，转换tw为真，或者，换句话说执行转换too。对于转换t01,当Tfc; Patm; Tair; Ubat )严格为正时，当总和COUNTER —POWER— LATCH + COUNTER HEATING_MAINTENANC—STOP小 于时间阈值tthresh—ref时，并且当 TIME—PRE—BOOST小于比 TIME—PRE—BOOST + TIME—BOOST小的COUNTER—BOOST时，转换to,为真，或者，换句话说执行转换t(H。对于转换to2，如果R(Tfc; Patm; Tair; Ubat)严格为正，则当tth^^ 小于总和COUNTER—POWER—LATCH + COUNTER—HEATING— MAINTENANC—STOP,小于tthresh ref时，并且COUNTER—BOOST大于 总和TIME—BOOST + TIME—PRE—BOOST时，执行转换t02。最小阈值延迟tthreshmin对应于从快速预热步骤M13的结束开始的最小 等待延迟，以能够重启快速预热步骤M13或快速预热步骤M12。当冷却剂的温度Tfc、大气压Pa加、和进入空气的温度Tair是预热阶段 Pl不必要的时，执行转换to3。当Tfc; Patm; Tair; Ubat )为0时，或者如果总和COUNTER —POWER— LATCH + COUNTER_HEATING_MAINTENANC_STOP小于tthresh min， 并且TIME —BOOST大于TIME BOOST + TIME—PRE—BOOST,则执行转换t03。转换ti是从快速预热步骤M12到快速预热步骤M13的转换。如果COUNTER—BOOST大于TIME—BOOST,则执行转换t，，并且 快速预热步骤M13开始。转换t2表示从预热步骤M13到保持加热步骤M14的通道。当 COUNTER—BOOST大于总和TIME—PRE—BOOST + TIME—BOOST时， 执行转换t2,并且快速预热步骤M13结束。转换ts表示预热的停止，以在最大持续时间TIME—HEATING _MAINTENANCE_MAX之后还没有开始的情况下，保持预热塞2的状态。如果 COUNTER HEATING—MAINTENANCE 大于 TIME— HEATING—MAINTENANCE—MAX,则执行转换t3，并且停止保持加热。对于转换t4，如果发动机在启动阶段并且发动机1的温度小于最大阚 值温度Tthreshmax，或者如果发动机1的温度小于最大阈值温度Tthresh—max 并且发动机1的转速Vm。t大于最小阈值转速TVthreshmin,则执行转换t4， 并且执行在发动机l的启动期间的加热阶段P2。当在发动机1的启动期间的加热阶段P2过程中，发动机1停止时， 执行转换ts，并且执行保持加热停止步骤M15。当在启动之后认为发动机l自主运行时，执行转换t6，然后激活后加 热阶段P3。在第一后加热子步骤M31a的结束执行转换t7。第一后加热子步骤M31a的持续时间TIME_POST—HEATING—1是在快速预热步骤M13的结束期望的冷却剂的温度Tfe、大气压Patm、 i^空气的温度T^的函数F4。如果COUNTER—POST—HEATING_1大于F4( Tge; Patm; Tair; Tb。。st), 则执行转换t7，并且停止第一后加热步骤M31a，以继续第二后加热步骤 M31b。转换ts是后加热步骤M31的停止，这是因为经过了第二后加热子步骤 M31b的持续时间TIME POST HEATING 2,或因为发动机的转速Vrot和扭距Cm。t太高。第二后加热子步骤M31b的持续时间TIME—POST—HEATING—2是冷却剂的温度Tfc、大气压Patm、 i^空气的温度Tair、以及在第一后加热子步骤M31a的结束假设要到达的温度的函数Fs。如果COUNTER—POSTHEATING—2大于TIME—POST—HEATING 一2(其中TIME_POST_HEATING—2 = F5( Tgc; Patm; Tair; TEMPERATURE —POST—HEATING—1))，或如果发动机1的转速Vm。t大于最大转速Vmax 和/或发动机扭距Cm。t大于最大发动机扭距Cmax，或如果发动机停止，则 执行转换ts，并停止后加热。只要没有经过持续时间TIME—POST—HEATING_1 ，则使用转换t9来 重新激活第一后加热子步骤M31a。如果COUNTER—POST—HEATING_1小于TIME_POST—HEATING一l ，并且发动才几1的转速vm。t小于最小转速vmin和/或发动机扭距cm。t小 于最小发动机扭距cmin，则执行转换t9，并重新激活第一后加热子步骤 M31a。只要没有经过容许的最大后加热持续时间DURATION—MAX —POST—HEATING,则使用转换t1Q，来重新激活第二后加热子步骤M31b。当COUNTER POST—HEATING小于DURATION—MAX—POST —HEATING,发动机1的转速Vm。t小于最小转速Vmin和/或发动机扭距Cm。t小于最小发动4几扭距C^时，执行转换t!Q，并重新激活第二后加热子步骤M31b。如果发动机l的温度或发动机l中的空~汽油混合物的温度足够高， 则转换tn提供一种省略后加热步骤M31的方式。如果空气/汽油混合物的温度大于最小阈值温度Tthresh min，并且发动机 没有停止，则执^f亍转换tn，并激活后加热停止步骤M32。如果交流发电机通电(例如经由接触开关进行啮合接触)，则执行转 换tu，并且发动机停止。当执行转换tu时，重新激活保持加热停止步骤M15。使用转换t^，以确定性停止后加热阶段P3。如果COUNTER—POST—HEATING大于DURATION—MAX一POST —HEATING,则执行转换tu，并且确定性停止后加热阶段P3。激活加热 停止阶段P4。如果发动机的水温小于最小阈值温度Tthresh min，发动机扭距Cm。t小于最小发动机扭距C^，大气压Patm小于最小阈值压力Pmin，以及由电池4 提供的电压Ubat小于最小阈值电压Vmin,则执行转换t14。还可以经由对交流发电机的辅助请求执行转换t"，以响应于在发动机 的燃烧室中的特定热量需求。然后，激活中间加热步骤M51。根据发动机1的运行条件，使用转换t15，停止超过预定持续时间 TIME—INTERMEDIATE—HEATING的中间加热。当 COUNTER—INTERMEDIATE—HEATING 大于 TIME— INTERMEDIATEJHEATING时，执行转换t15，并激活中间加热停止步 骤M52。如果空气/汽油混合物的温度大于最小阈值温度Tthreshmin，或如果发动 机扭距Cm。t大于最小发动机扭距Cmin，或如果大气压Patm大于最小阈值压 力Pmin，或如果时间计数器COUNTER—INTERMEDIATE_HEATING —STOP大于最小阈值DURATION—INTERMEDIATE—HEATING—MIN， 则执行转换t16。然后，停止加热。图3示出根据本发明一方面的操作实例。在时刻i,，通过向塞提供具有最大振幅PWM_MAX的振幅 PWM—PRE—BOOST。/。的电源，并且持续时间为TIMEPRE—BOOST ，快 速预热步骤M12开始。在该步骤的结束，塞2或空气/汽油混合物的温度 增加到Tpreboost**在时刻i2 = il + TIME—PRE—BOOST,通过向塞2提供最大振幅 PWIVLMAX的电源，并且持续时间为TIME—BOOST,来激活快速预热步骤M13。在快速预热步骤M13期间，发动机的空^l/汽油混合物的温度快 速增加，并到达Tb。。st。在时刻i3 = i2 + TIME_BOOST，激活保持加热步骤M14，以将塞2或 空气/汽油混合物的温度保持在温度Tb。QSt。由此，向预热塞2提供的电源 振幅是PWM—MAX的PWM一HEATING—MAINTENANCE%，直到发动 机l的开始阶段P2开始的时刻U为止。在发动机开始阶段P2期间，向塞提供的电源振幅是PWM_MAX的 PWM—HEATING—START。/。，直到标记在发动机1的启动之后的第一后 加热步骤M31a的开始的时刻is为止。因此，直到标记第一后加热步骤M31a的结束的时刻i6，塞电源具有 与PWM—MAX的PWM—POST HEATINGl—A。/。相等的振幅。从时刻k到时刻i7，通过PWM—MAX的PWM—POST—HEATING2% 来激活第二后加热步骤M31b。最后，从时刻i;到时刻i8，通过对预热塞2提供等于PWM—MAX的 PWM_POST—HEATINGl—B。/。的振幅来重新激活笫一后加热步骤M31a。因此，空气/汽油混合物的温度快速增加到使得发动机l启动的水平， 并且在启动发动机1之后保持这个温度。在考虑到预热塞2的生产差异(production dispersion )时， 一个难点 在于快速预热步骤M13的持续时间的校准。如图4和5所示，如果在快速预热步骤M13的结束所需的温度大于阈 值温度Ts，则生产差异(最小塞/最大塞)明显。在实际中，在阈值温度Ts以下，在最大加热(最大塞)的塞2和最小 加热(最小塞)的塞2之间的生产差异没有影响。如果在快速预热步骤M13的结束的期望温度大于Ts (图4 )，则根据包括冷却剂的温度Tfc、大气压Patm、进入空气的温度Tair、以及由电池4 提供的电压Ubat作为输入参数的制图器确定快速预热步骤M13的持续时间TIME—BOOST 。如果在快逸预热步骤M13的结束的期望温度小于Ts (图5 )，则通过以下等式控制快速预热步骤M13的持续时间TIME_BOOST:u,幼其中TIME一BOOST是快速预热步骤M13的持续时间，U^是电池 提供的电压。TIME一REF是以来自电池4的基准电压并且在20'C的环境 温度的情况下到达塞的期望温度的基准持续时间。Ubatref是电池的基准电 压。此外，能够执行向塞2提供的电源的振幅PWM的校准。图4示出塞2的生产差异特性。其表示出，由于生产差异，所以对于 提供最小温度的最小塞，不能够保证在快速预热步骤M13的结束的期望温 度在温度范围内。然后，存在故障启动或无启动的很大风险。为了克服这种故障启动或无启动的风险，如果检测到故障启动或无启 动的，则逐渐增加向塞施加的电压电源的振幅PWM。当发动机i^开始阶段时，假设塞2在稳定状态条件下对其提供动力， 其中电源振幅PWM小于100% (如图6所示)。在这种情况下，对塞2 (无论最小或最大)施加的电源和电压的振幅 PWM的任意受控增加将不导致过多的过热。因此，如果在开始阶段(步骤20),在给定时间td_min内，发动机l 的转速V鹏t没有到达最小转速V咖(步骤21)，则校准振幅PWM，如图 7所示，以逐渐增加塞的温度。施加取决于振幅PWM的当前值的表示为百分数的预定校准p (步骤 22)。随后是由Xi+尸Xi十p控制的校准Xj (步骤23 ),以通过与因数1 + Xi+1 相乘来校准预定振幅PWM (步骤25 )。此外，Xi不能够超过预定最大值X咖x (步骤24和26)，以保证对塞 2的保护。在识别为自主运行的发动机1之前，将对电源振幅PWM施加的最终 校准Xi存储在存储器中(步骤27 )。在下一个循环中直接使用(步骤29 )。由于该处理仅关心在启动时的振幅PWM，所以当发动才几1变为自主 运行时，适配结束(步骤28)。因此，这里教导的处理能够保证启动最小塞，其中所述最小塞提供远 远小于通过额定塞获得的快速预热结束温度Tb。。st。此外，如图6所示，当采用该方法时，可以对最大塞调节快速预热时 间TIME_BOOST，从而能够限制最大塞的温度增加或过热。如果必要， 可以通过多个启动执行所教导的处理。还能够想象，根据发动机l的运行W:执行校准。此夕卜，应该考虑到预热塞2随时间的退化以及它们的运行改变(图8)。随时间的增加，预热塞可大大影响发动机l的操作(故障启动，当放 慢时的不稳定，无法满足在一定高度的燃烧需求等)。因此，为了克服这些不同类型的缺陷，随时间对塞2施加的振幅PWM 适用于根据塞2的行为改变。当放慢时，在发动机1的运行条件下分析发动机的转速Vm。t (步骤30 和31)。可以在后加热或在中间加热过程中执4亍分析。由此，对中间加热 的转换的条件可以是认知请求。重要地是检查可能终端必要测量的故障的存在以及策略的未激活(步 骤32、 33和34)。通过发动机1的转速传感器提供发动机的转速Vm。t。当满足发动机1 的必要运行条件时，可以根据两个发动机旋转的一个或多个周期的平均数 来评估速度V基准平均速度Vref是例如在发动机为新的时候建立的。当测量平均速 度Vavg和基准速度Vref之间的差AV超过最小阈值时AVmin，对振幅PWM 校准。只要满足必要条件，以及只要在差的绝对值保持大于预定阈值AVn^，则执行适配(步骤36和37 )。如果差为正(步骤38)，则尝试增加振幅PWM (步骤39和40)。 然而，如果差为负(步骤38)，则尝试减少振幅PWM (步骤41和40)。施加取决于当前振幅值PWM的表示为百分数的校准p。 g是校准 Xi，即当尝试增加振幅PWM时为Xi+1=Xi+p (步骤39和40 ),当尝试减 少振幅PWM时为Xi+产Xi卞(步骤41和40 )。然而，Xi不能超过预定最大值Xmax (步骤42和43)，以保证对预热 塞2的保护。将对振幅PWM施加的最终校准Xi保持在存储器中。在下一个循环， 在加热塞时，对预定PWM施加校准因数F—COR=l+Xi (步骤44)。作为变形，可使用PI (比例积分)校正器或调节器自动适配对塞提供 的电源电压的受控振幅的管理。由此，必须将表示塞2或空气/汽油混合物的温度的指示返回至电子控 制单元6。塞2和/或控制模块5配置有使其能够直接测量塞的温度的设备，或者， 控制模块5配置有使其能够测量或评估由塞的加热元件消耗的电压U和电 流I的i殳备。可使用比U/I来推导加热元件的瞬间电阻，并且这种瞬间电阻值具有 对应的塞或空^/汽油混合物的温度值。根据发动枳逸行条件(冷却剂的温度Tfc、进入空气的温度、大气压Patm、由电池提供的电压Ubat、发动机的转速Vm。t、和发动机扭距Cm。t) 预定对于每个加热步骤或阶段的温度设定点的确定，以代替控制振幅PWM。经常地或反复地将其与表示向电子控制单元6返回的塞的温度的指示 相比较。根据在表示真实温度的设定点温度之间的温度差AT， PI调节器 自动调节控制振幅PWM,以保持塞2的温度与设定温度大概相等。此外，由于根据塞的温度的这种PWM的自动校准，即使冷却温度不 够，在新的快速预热阶段上发送的能量的量始终适当，所以由此能够更好 地管理快速预热阶段。因此，同时保证对塞和发动机启动服务的保护。通过本领域普通技术人员已知的传统模型执行对PI调节器的调整。
权利要求
1.一种控制用于预热柴油发动机(1)的空气/汽油混合物的低压动力塞(2)的方法，通过具有预定振幅和持续时间的脉冲向所述塞(2)提供电压，所述振幅小于最大振幅(PWM_MAX)，其特征在于，根据第一参数管理对所述塞(2)提供动力的电压脉冲的振幅和持续时间，所述第一参数包括前置脉冲持续时间以及分离连续前置脉冲的持续时间。
2. 如权利要求1所述的方法，其中所述第一参数还包括发动机(1) 的运行参数、和/或从中提供向所述塞(2)提供动力的电压的可用电压(Ubat)、和/或表示发动机(1)的交流发电机(3)的激活/失活的指示、 和/或要由所述塞(2)提供的期望温度(Tp,ug—des)。
3. 如权利要求2所述的方法，其中所述发动机(1)的运行参数包括 调节发动机(1)的温度的冷却剂的温度、和/或大气压(Patm)、和/或发 动机(1)的新鲜i^空气的温度(Tair)、和/或发动机(1)的转速(Vm。t)。
4. 如权利要求1至3中任一所述的方法，其中所述脉冲的管理包括 预热阶段(Pl),所述预热阶段能够当所述交流发电机(3)激活时在启 动发电机(1)之前实施。
5. 如权利要求1至4中任一所述的方法，其中所述脉沖的管理包括 加热阶段(P2)，所述加热阶段能够在启动发动机(1)时实施。
6. 如权利要求1至5中任一所述的方法，其中所述脉冲的管理包括 后加热阶段(P3),所述后加热阶段能够在启动发动机(1)之后实施。
7. 如权利要求1至6中任一所述的方法，其中所述脉冲的管理包括 加热停止阶段(P4 )。
8. 如4又利要求1至7中任一所述的方法，其中所述脉冲的管理包括 补充加热阶段(P5)，所述补充加热阶段能够在发动机(1)运行时实施。
9. 如权利要求4所述的方法，其中所述预热阶段(Pl)包括快速预 热步骤(M13)，所述快速预热步骤通过与所述最大振幅(PMW—MAX) 相等的振幅的所述脉冲之一实施。
10. 如权利要求9所述的方法，其中所述预热阶段(Pl)还包括预先 快速预热步骤(M12)，所述预先快速预热步骤通过小于所述最大振幅(PMW_MAX)的预定振幅的所迷脉沖之一实施。
11. 如权利要求9或10所述的方法，其中通过以下方式考虑所述塞 (2)的生产差异，即当要由所述塞(2)提供的期望温度(Tplugdes)大于阈值温度(Ts) 时，映射所述快速预热步骤(M13)的脉冲的持续时间，和根据基准电压(Ubat ref)与从中向所述塞(2)提供动力的电压的可用 电压(Ubat)之比的平方，以及根据以基准温度在所述基准电压下到达要 由所述塞提供的期望温度(Tplugdes)的基准持续时间(TEMPS_REF)， 来计算所述快速预热步骤(M13)的脉冲的持续时间。
12. 如权利要求5所述的方法，其中通过以下方式考虑所述塞的生产 差异，即，在启动所述发动机(1)时逐渐增加所述加热阶段(P2)的所 述脉冲的振幅。
13. 如^=又利要求12所述的方法，当启动时所述发动才几(1)的转速 (Vm。t)在第一预定持续时间(td—mhi)内没有到达第一预定转速(Vmin)时，增加所述J3^沖的振幅。
14. 如;f又利要求13所迷的方法，其中所述脉沖的振幅(PWM)的所 述逐渐增加是所述脉沖的所述振幅(PWM)的函数，并且小于最大增加(Xmax) Q
15. 如权利要求1至14中任一所述的方法，其中通过以下方式考虑 所述塞(2)随时间造成的磨损，即，在使用时间过程中采用所述脉冲的振 幅(PWM) , 4吏用校正因数，所述校正因数取决于在所述发动机(1)的 基准工作点期间所述发动机(1)的测量转速(Vm。t)和所述发动机的基准 转速(Vref)之间的差。
16. 如权利要求1至10中任一所述的方法，其中评估由所述塞(2 ) 提供的温度(Tplugdes),以及通过使用闭环比例积分调节器适配所述预定 脉冲的振幅。
17. —种控制用于预热柴油发动机(1)的空气/汽油混合物的低压动 力塞(2)的系统，包括向所述塞(2)提供电压的受控装置(5)，其适 用于传送具有预定振幅和持续时间的脉沖，所述振幅小于最大振幅(PWM—MAX)，以及包括电子控制单元(6)，其配置有管理所述电 源装置(5)的装置(7)，所述电子控制单元(6)能够在停止所迷发动机(l)之后保持提供电压直到预定持续时间，其特征在于，所述管理装置(7) 包括确定第一参数的值的装置(13)，所述第一参数包括前置脉冲持续 时间以及分离连续前置脉冲的持续时间。
全文摘要
本发明涉及一种控制用于预热柴油发动机(1)的空气/汽油混合物的低压动力塞(2)的方法。通过具有预定振幅和持续时间的脉冲向所述塞(2)提供动力，所述振幅小于最大振幅(PWM_MAX)。作为第一参数的函数控制对所述塞(2)提供的电压脉冲的振幅和持续时间，所述第一参数包括前置脉冲的持续时间以及连续前置脉冲之间的持续时间。
文档编号F02P19/02GK101410614SQ200780010462
公开日2009年4月15日 申请日期2007年2月5日 优先权日2006年2月23日
发明者F·科莱, N·帕朗克, R·罗特 申请人:雷诺股份公司