专利名称：车辆燃烧发动机的电热塞的控制方法及其控制器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于控制车辆的燃烧发动机的电热塞的方法及用于车辆的燃烧发动机的电热赛的控制器。
背景技术：
W02007/033825示出了柴油发动机的一组电热塞的控制。电热塞根据脉宽调制信号周期性地与供电线连接。为了给电热塞提供所需能量，供电线上的电压降在测量的电热塞电流的帮助下被计算。该计算针对每个电热塞单独进行以控制它的温度。该方法更适合于陶瓷电热塞，该电热塞的电阻在温度下会剧烈变化。另一方面，该方法使用基于多个测量和估算的计算，其包括温度控制发生错误的风险。
发明内容
本发明的目的因此是提供可选择的电热塞控制器单元，其提供更精确的电热塞的温度控制。本发明的另一目的是提供用于更精确地控制电热塞的方法。本发明提供一种用于控制车辆的燃烧发动机的电热塞的方法，电热塞被第一预定有效电压驱动，当燃烧发动机运转时，第一预定有效电压比车辆的电池的电压低，该方法在车辆启动以后且燃烧发动机启动之前包括下列步骤a)估算电热塞的初始温度和/或初始热能；b)如果温度和/或热能比预定值低，通过比第一预定有效电压高的有效电压加热电热塞，由此，在车辆启动前，步骤a)中，电热塞的初始温度和/或初始热能通过步骤ζ)中存储的温度和/或热能值被估算，其中，电热塞的温度和/或热能通过电热塞中的电功率 (electric power)和电热塞的功率消耗(power dissipation)被计算。步骤ζ)在车辆的特定启动之前可在任意时间点被执行，例如车辆的前一次停止期间或燃烧发动机的前一次运行期间。该方法总允许得到期望的电热塞温度且允许保持发热系统的快速性(且由此发动机甚至在冷条件那样的临界状态下快速启动)而不牺牲电热塞温度。在一实施例中，步骤C)被提供，其中，电热塞的温度和/或热能通过电热塞中的电功率和电热塞的功率消耗和电热塞的温度和/或热能被计算，步骤c)同时和/或在步骤b 之后被应用。本发明也涉及用于车辆的燃烧发动机的电热塞的的控制器，电热塞由第一预定有效电压驱动，当燃烧发动机运行时，第一预定有效电压比车辆的电池的电压低，控制器包括用于在车辆启动后和燃烧发动机启动前控制电热塞的启动控制设备，该启动控制设备包括-用于估算电热塞的初始温度和/或初始热能的第一估算装置；-加热器，如果温度和/或热能比预定值低，该加热器通过比第一预定有效电压高的有效电压以加热模式加热电热塞，
由此，电热塞的初始温度和/或初始热能在第一估算装置中通过被存 储于存储器中的温度和/或热能值而被估算，该存储器在车辆启动前通过第二估算装置而被写入，第二估算装置用于通过电热塞中的电功率和电热塞的功率消耗计算电热塞的温度和/或热能。
本发明还将基于示出本发明的实施例的附图进行描述。图1示出了发热系统电路的简图；图2示出了典型的快速加热电压曲线；图3示出了电热塞的典型特性；图4示出了用于在车辆启动以后及发动机启动之前控制车辆的燃烧发动机的电热塞的方法；图5示出了用于在发动机停止后控制车辆的燃烧发动机的电热塞的方法；图6示出了电热塞的典型特性；图7是图6中所示的电热塞的温度和热能对时间的放大图。
具体实施例方式图1示出了发热系统电路1的简图。发热系统电路1的关键部件是电热塞2。电热塞2的端部3，伸出到被设置在发动机机体5内的燃烧腔室4中，其借助于电能至热能的转换可上升至较高温度(900°C以上)。各种技术可被用于电热塞-高/低电压电热塞涉及该部件的额定电源电压，例如IlV用于高电压；额定电压被需要匹配静止空气条件下的额定温度；-金属/陶瓷电热塞涉及用于电热塞及加热元件的技术。高电压电热塞通常直接由车辆电池，直流电源供电。低电压电热塞，由于他们具有比电池电压低的额定电压(比如用于陶瓷电热塞的 7V)，通常需要PWM (脉宽调制)电源以得到适合的电压(有效或RMS电压)。图1中示出的发热系统电路1包括低电压电热塞2和连接至电池6的PWM电源7。当发动机控制单元(ECU)被激活，例如通过驾驶员通电命令，控制单元评估可能的需要以接通电热塞2。如果电热塞2被接通，那么ECU(即通过特殊的仪表灯)通知驾驶员，以在命令发动机启动之前等待一定的时间；这是为了使发热系统准备好且电热塞发热以在行进前支持发动机点火。通常，为了减少等待的时间和改进发热系统速度，低压电热塞2被供给比额定电压高的电压这可在短时间内被完成，仅仅为尽可能快地达到电热塞额定温度；然后电热塞2的电压电源典型地被逐步降低至电热塞的额定电压以保持达到的温度。这种供电规则可通过PWM电源7实现，其具有不同目标的有效电压。上述方法也可被称为“快速加热”程序。图2示出了典型的快速加热电压曲线，其被用于陶瓷电热塞的快速加热程序。时间在横坐标上示出，跨电热塞的有效电压在纵坐标上示出。
图3示出了电热塞的典型特性，即它的温度和它的电阻对时间的关系，和跨电热塞的有效电压，电热塞内的有效电流和电热塞的热能对时间的关系。图4示出了一种用于在车辆启动后和发动机启动前控制车辆的燃烧发动机的电热塞的方法。几个物理关系将在下面使用，即la)电热塞电功耗
权利要求
1.一种用于控制车辆的燃烧发动机的电热塞的方法，该电热塞通过第一预定有效电压驱动，当燃烧发动机运行时，该第一预定有效电压比车辆的电池的电压低，该方法在车辆启动后和燃烧发动机启动前包括下列步骤a)估算该电热塞的初始温度和/或初始热能，b)如果该温度和/或热能比预定值低，通过比第一预定有效电压高的有效电压加热电热塞，由此，在车辆启动前，在步骤a)中，电热塞的初始温度和/或初始热能值通过步骤ζ) 中存储的温度和/或热能值被估算，其中，电热塞的温度和/或热能通过电热塞中的电功率和电热塞的功率消耗被计算。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于步骤c)，其中，电热塞的温度和/或热能通过电热塞中的电功率和电热塞的功率消耗及电热塞的温度和/或热能被计算，步骤c)被同时和/或在步骤b)之后应用。
3.一种用于车辆的燃烧发动机的电热塞的控制器，电热塞被第一预定有效电压驱动， 当燃烧发动机运行时，第一预定有效电压比车辆的电池的电压低，该控制器包括用于在车辆启动后和燃烧发动机启动前控制电热塞的启动控制设备，该启动控制设备包括用于估算电热塞的初始温度和/或初始热能的第一估算装置；加热器，如果温度和/或热能比预定值低，该加热器通过比第一预定有效电压高的有效电压以加热模式加热电热塞，由此，电热塞的初始温度和/或初始热能在第一估算装置中通过被存储于存储器中的温度和/或热能值而被估算，该存储器在车辆启动前通过第二估算装置而被写入，第二估算装置用于通过电热塞中的电功率和电热塞的功率消耗计算电热塞的温度和/或热能。
全文摘要
本发明提供了用于控制车辆的燃烧发动机的电热塞的方法，电热塞通过第一预定有效电压驱动，当燃烧发动机运行时，第一预定有效电压比车辆的电池的电压低。
文档编号F02P19/02GK102171441SQ200980139081
公开日2011年8月31日 申请日期2009年7月27日 优先权日2008年10月2日
发明者斯蒂法诺.卡萨尼 申请人:通用汽车环球科技运作有限责任公司