用于確定內(nèi)燃機(jī)中的預(yù)熱塞的表面溫度的方法和裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于確定內(nèi)燃機(jī)中的預(yù)熱塞的表面溫度的方法，其中使用物理參數(shù)(RKerze，PKerze)以求出表面溫度(TKerze)。為了能夠在減少計(jì)算和/或開發(fā)費(fèi)用的情況下精確地確定表面溫度，僅僅使用預(yù)熱塞（2）的至少兩個(gè)物理參數(shù)(RKerze，PKerze)來確定預(yù)熱塞（2）的表面溫度(TKerze)。
【專利說明】用于確定內(nèi)燃機(jī)中的預(yù)熱塞的表面溫度的方法和裝置
現(xiàn)有技術(shù)
[0001]本發(fā)明涉及一種用于確定內(nèi)燃機(jī)中的預(yù)熱塞(熾熱點(diǎn)火塞)的表面溫度的方法，其中使用物理參數(shù)以求出表面溫度，以及一種用于實(shí)施該方法的裝置。
[0002]在內(nèi)燃機(jī)中用于點(diǎn)燃燃料空氣混合物的預(yù)熱塞(熾熱點(diǎn)火塞)具有加熱器，其將冷的預(yù)熱塞預(yù)熱到一個(gè)溫度，該溫度高到足以點(diǎn)燃燃料空氣混合物。但是從加熱器出發(fā)，在整個(gè)預(yù)熱塞上的溫度的分布是非常不均勻的，因此在位于預(yù)熱塞內(nèi)部中的加熱器的溫度和在預(yù)熱塞的表面溫度之間產(chǎn)生溫度差。
[0003]由于預(yù)熱塞凸入內(nèi)燃機(jī)的燃燒室中，因此預(yù)熱塞的表面總是被燃料空氣混合物冷卻，該空氣混合物在內(nèi)燃機(jī)的動(dòng)態(tài)運(yùn)行期間從預(yù)熱塞旁流過，因此預(yù)熱塞的表面從不具有在預(yù)熱塞內(nèi)部中的加熱器的溫度。
[0004]如果應(yīng)該對(duì)預(yù)熱塞的溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)，那么這依據(jù)預(yù)熱塞內(nèi)部中的加熱器的電阻來進(jìn)行，以此獲得溫度的實(shí)際調(diào)節(jié)值。在此，該電阻越大，作為引導(dǎo)電流的金屬絲構(gòu)造成的加熱器的溫度就越高。由于出現(xiàn)的溫度差，預(yù)熱塞溫度的調(diào)節(jié)品質(zhì)不夠高，因?yàn)檫@不是基于在預(yù)熱塞表面上實(shí)際出現(xiàn)的溫度的調(diào)節(jié)。
[0005]由DE102009047650A1已知一種用于確定內(nèi)燃機(jī)中的預(yù)熱塞的溫度的方法，其中，在加熱器外部某個(gè)地點(diǎn)處的預(yù)熱塞溫度和在預(yù)熱塞的加熱器處的溫度之間的溫度差依據(jù)內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)行參數(shù)來確定。這種方法在計(jì)算上是非常密集的并且要求高的開發(fā)費(fèi)用。
[0006]本發(fā)明的公開
本發(fā)明的目的是提出一種用于確定內(nèi)燃機(jī)中的預(yù)熱塞的表面溫度的方法和裝置，由此可以在減少計(jì)算和/或開發(fā)費(fèi)用下求得精確的表面溫度。
[0007]按照本發(fā)明，該目的如此地實(shí)現(xiàn)，即，僅僅使用預(yù)熱塞的至少兩個(gè)物理參數(shù)來確定預(yù)熱塞的表面溫度。這具有優(yōu)點(diǎn)，即可以放棄由于使用部分地僅為估計(jì)的內(nèi)燃機(jī)運(yùn)行參數(shù)造成的不具體的結(jié)論(斷言)。由此得到功能的簡化的應(yīng)用和穩(wěn)定的性能。在使用僅僅涉及預(yù)熱塞的物理參數(shù)的情況下減小了在確定預(yù)熱塞的表面溫度中的研發(fā)費(fèi)用。因此不僅在預(yù)熱塞的非穩(wěn)定運(yùn)行中而且在預(yù)熱塞的穩(wěn)定運(yùn)行中都能夠精確地確定預(yù)熱塞的表面溫度。可以在不使用附加的用作表面溫度的測(cè)量元件的并且布置在預(yù)熱塞處的熱電偶的條件下實(shí)施應(yīng)用。
[0008]有利地，為了確定在預(yù)熱塞處的預(yù)熱塞的表面溫度在其運(yùn)行期間測(cè)量至少兩個(gè)物理參數(shù)中的至少一個(gè)物理參數(shù)。由于預(yù)熱塞的當(dāng)前的運(yùn)行狀態(tài)通過其當(dāng)前的物理參數(shù)達(dá)到求出表面溫度，因此改善了如此求出的表面溫度的精度。
[0009]在一個(gè)實(shí)施方案中，預(yù)熱塞的兩個(gè)物理參數(shù)中的至少一個(gè)物理參數(shù)由在預(yù)熱塞處在其運(yùn)行期間測(cè)量的至少另一個(gè)物理參數(shù)計(jì)算出來。由此隨時(shí)保證該計(jì)算的物理參數(shù)與預(yù)熱塞的當(dāng)前的運(yùn)行狀態(tài)直接地相關(guān)聯(lián)，由此獲得從預(yù)熱塞的實(shí)際的運(yùn)行參數(shù)中導(dǎo)出的精確的表面溫度。
[0010]此外,至少一個(gè)計(jì)算的物理參數(shù)被儲(chǔ)存在綜合特性曲線族,其中，該至少一個(gè)物理參數(shù)從綜合特性曲線族讀出以用于計(jì)算預(yù)熱塞的表面溫度。表面溫度的這種間接的確定允許一次性地確定綜合特性曲線族以用于相應(yīng)地使用的預(yù)熱塞，其中，該綜合特性曲線族可以在預(yù)熱塞運(yùn)行中隨時(shí)用于確定表面溫度。
[0011]在一個(gè)擴(kuò)展方案中，作為至少兩個(gè)物理參數(shù)，使用預(yù)熱塞的電阻和/或被預(yù)熱塞消耗(吸收)的功率和/或預(yù)熱塞的有效電流和/或預(yù)熱塞的電壓。通過選擇這些物理參數(shù)中的兩個(gè)，可以簡單并且可靠地確定預(yù)熱塞的表面溫度。
[0012]在一個(gè)變型方案中，預(yù)熱塞的電阻和/或被預(yù)熱塞吸收的功率由預(yù)熱塞測(cè)量的電流和測(cè)量的電壓計(jì)算出。因此只需要在預(yù)熱塞處測(cè)量兩個(gè)物理參量，由此可以確定出預(yù)熱塞的另外的物理參數(shù)。這顯著地減少測(cè)量費(fèi)用。
[0013]在另一個(gè)實(shí)施方式中，求出的表面溫度用修正系數(shù)修正，該修正系數(shù)尤其取決于內(nèi)燃機(jī)的至少一個(gè)運(yùn)行參數(shù)。表面溫度的修正考慮了在內(nèi)燃機(jī)運(yùn)行期間預(yù)熱塞被冷卻的情況。由表面溫度與布置在預(yù)熱塞內(nèi)部中的加熱器的溫度之間不再存在線性關(guān)系所造成的差異通過該修正系數(shù)補(bǔ)償。
[0014]有利地，作為運(yùn)行參數(shù)使用內(nèi)燃機(jī)的轉(zhuǎn)速和/或噴射量和/或空氣量(空氣質(zhì)量)和/或該空氣量的進(jìn)氣壓力(增壓壓力)。考慮內(nèi)燃機(jī)的這些運(yùn)行參數(shù)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)表面溫度的精確的修正，因?yàn)檫@些運(yùn)行參數(shù)反映了內(nèi)燃機(jī)中的預(yù)熱塞的實(shí)際的環(huán)境條件。由于這些運(yùn)行參數(shù)也被探測(cè)用于評(píng)價(jià)內(nèi)燃機(jī)的其它的狀況，因此為了獲得測(cè)量數(shù)據(jù)不需要附加的硬件方面的費(fèi)用。
[0015]在一個(gè)擴(kuò)展方案中，求出的預(yù)熱塞的表面溫度作為實(shí)際溫度被用于預(yù)熱塞的溫度調(diào)節(jié)。該溫度調(diào)節(jié)尤其在預(yù)熱塞的非穩(wěn)定運(yùn)行中是有利的。由于這種高精度求出的表面溫度，調(diào)節(jié)品質(zhì)得到改善。
[0016]本發(fā)明的一種擴(kuò)展方案涉及一種用于確定內(nèi)燃機(jī)中的預(yù)熱塞的表面溫度的裝置，其中考慮用于求得表面溫度的物理參數(shù)。為了在減少的計(jì)算和/或設(shè)計(jì)研發(fā)費(fèi)用下獲得精確的表面溫度，設(shè)有機(jī)構(gòu)，這些機(jī)構(gòu)僅僅使用預(yù)熱塞的至少兩個(gè)物理參數(shù)以用于確定預(yù)熱塞的表面溫度。這具有優(yōu)點(diǎn)，即可以以特別簡單的但盡管如此仍然精確的方式確定表面溫度。在內(nèi)燃機(jī)的工作方式交替變化的條件下并且因此在預(yù)熱塞的改變著的特性下，借助于在機(jī)動(dòng)車中存在的裝置簡單地確定出表面溫度。
[0017]有利的是一種控制器，其與凸入內(nèi)燃機(jī)燃燒室中的預(yù)熱塞連接，其中，控制器確定至少兩個(gè)物理參數(shù)。這樣由控制器非常精確地求出的表面溫度可以被評(píng)價(jià)以用于預(yù)熱塞的溫度控制或溫度調(diào)節(jié)。
[0018]本發(fā)明可以具有大量的實(shí)施方式。其中一個(gè)實(shí)施方式借助于附圖中示出的圖示進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0019]圖中所示:
圖1:預(yù)熱塞在內(nèi)燃機(jī)中的布置的原理視圖，
圖2:用于確定預(yù)熱塞的表面溫度的示意流程圖
冷的內(nèi)燃機(jī)，尤其是柴油機(jī)，在低于40°C的環(huán)境溫度下需要起動(dòng)輔助裝置，用于點(diǎn)燃引入到柴油機(jī)中的燃料空氣混合物。作為起動(dòng)輔助裝置使用預(yù)熱系統(tǒng)，其由預(yù)熱塞，預(yù)熱時(shí)間控制器和儲(chǔ)存在發(fā)動(dòng)機(jī)控制器中的預(yù)熱軟件組成。
[0020]圖1顯示了一種這樣的預(yù)熱系統(tǒng)I。預(yù)熱塞2在此凸入柴油機(jī)4的燃燒室3中。預(yù)熱塞2 —方面與預(yù)熱時(shí)間控制器5連接和另一方面通到(車載)電網(wǎng)電壓6上，其以例如11伏的額定電壓控制預(yù)熱塞2。預(yù)熱時(shí)間控制器5與發(fā)動(dòng)機(jī)控制器7連接，發(fā)動(dòng)機(jī)控制器又通到柴油機(jī)4上。
[0021]為了點(diǎn)燃燃料空氣混合物，預(yù)熱塞2在一個(gè)持續(xù)I至2秒的推進(jìn)階段(Push-Phase)中通過施加過電壓被預(yù)加熱。由此輸入預(yù)熱塞2的電能通過預(yù)熱塞2的一個(gè)沒有進(jìn)一步示出的加熱器轉(zhuǎn)變成熱量。在此，預(yù)熱塞2的頂尖處的溫度陡然升高。加熱器的加熱功率經(jīng)由電子式的預(yù)熱時(shí)間控制器5與相應(yīng)的柴油機(jī)4的要求相匹配。
[0022]燃料空氣混合物被引導(dǎo)經(jīng)過預(yù)熱塞2的熱頂尖并且由此變熱。同時(shí)預(yù)熱塞2的頂尖冷卻下來。與在柴油機(jī)4的壓縮沖程期間吸入空氣的加熱相關(guān)聯(lián)地，達(dá)到溫度燃料空氣混合物的著火溫度。
[0023]為了適用于在柴油機(jī)4中進(jìn)行的燃燒過程，需要知道預(yù)熱塞2的精確的表面溫度Tltoz-表面溫度Tltoze的確定應(yīng)該借助于圖2中的流程圖來描述。在框塊101中測(cè)量在預(yù)熱塞2處的電流和電壓。由該電流和電壓在框塊102中計(jì)算出預(yù)熱塞2的電阻Rltoze和通過預(yù)熱塞瞬時(shí)消耗的功率Ptoze。該計(jì)算的值即預(yù)熱塞2的電阻Rltoze和通過預(yù)熱塞2瞬時(shí)消耗的功率Pltoze在框塊103中被儲(chǔ)存在一個(gè)綜合特性曲線族中。由該計(jì)算的預(yù)熱塞2的電阻RK.和由預(yù)熱塞2瞬時(shí)消耗的功率Pltoze,計(jì)算出表面溫度TKOTze。數(shù)學(xué)關(guān)系式為:
T =T (R P )
Kerze Kerze ^ Kerze9 Kerze^
在框塊104中，對(duì)在框塊103中計(jì)算的表面溫度Tltoze進(jìn)行修正，因?yàn)轭A(yù)熱塞2在柴油機(jī)4運(yùn)行期間被冷卻并且表面溫度Tltoze在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行期間不再與加熱器的溫度成線性關(guān)系。為了求得表面溫度Tltoze，由此得到以下關(guān)系式:
^Kerze ^Kerze ^^Kerze? Plierze) + A T (η, q, IHLuft)。
`[0024]在此，預(yù)熱塞2的表面溫度Itoze依賴于例如轉(zhuǎn)速，吸入空氣量Hiuift和/或空氣(質(zhì))量的進(jìn)氣壓力T進(jìn)行修正。利用柴油機(jī)4的這些運(yùn)行參數(shù)改善了預(yù)熱塞2的表面溫度Tltoze的精確度。
[0025]基于這種方法可以在沒有大的計(jì)算費(fèi)用下實(shí)現(xiàn)預(yù)熱塞2的表面溫度Tltoze的更簡單和更可靠的確定。通過發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，吸入空氣量Hiuift,噴射量q等等對(duì)預(yù)熱塞2的表面溫度Ttoze的修正僅僅在例外情況下是需要的，因?yàn)閮H僅通過預(yù)熱塞2的至少兩個(gè)物理參數(shù)來確定預(yù)熱塞2的表面溫度Tltoze就已經(jīng)非常精確了。
[0026]預(yù)熱塞2的表面溫度Tltoze的確定不限于預(yù)熱塞2的電阻Rltoze和由預(yù)熱塞2瞬時(shí)消耗的功率Ptoze的組合?？梢栽O(shè)想到大量的其它的組合，例如預(yù)熱塞2的電阻Rltoze和預(yù)熱塞2的電壓或預(yù)熱塞2的電阻Rltoze和預(yù)熱塞2的電流的組合。決定性的是，為了確定預(yù)熱塞2的表面溫度Tltoze而考慮的物理參量僅僅涉及(化為)預(yù)熱塞2本身的相應(yīng)的運(yùn)行狀態(tài)。
【權(quán)利要求】
1.用于確定內(nèi)燃機(jī)中的預(yù)熱塞的表面溫度的方法，其中使用物理參數(shù)(RKOTze，PkotJ以求出表面溫度(TltoJ，其特征在于，為了能夠在減少計(jì)算和/或開發(fā)費(fèi)用的情況下精確地確定表面溫度，僅僅使用預(yù)熱塞(2)的至少兩個(gè)物理參數(shù)(RKOTze，PkotJ來確定預(yù)熱塞(2)的表面溫度(TKerze) O
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，為了確定預(yù)熱塞(2)的表面溫度(TltoJ，在預(yù)熱塞(2)處在其運(yùn)行期間測(cè)量所述至少兩個(gè)物理參數(shù)(RKCTze，PkctJ中的至少一個(gè)物理參數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，預(yù)熱塞(2)的兩個(gè)物理參數(shù)中的至少一個(gè)物理參數(shù)由在預(yù)熱塞(2)處在其運(yùn)行期間測(cè)量的至少另一個(gè)物理參數(shù)計(jì)算出來。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述至少一個(gè)計(jì)算的物理參數(shù)(RKe_，PKerZe)被儲(chǔ)存在一個(gè)綜合特性曲線族中，其中，為了計(jì)算預(yù)熱塞⑵的表面溫度(U，該至少一個(gè)物理參數(shù)被從所述綜合特性曲線族中讀出。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中至少一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，作為至少兩個(gè)物理參數(shù)使用預(yù)熱塞⑵的電阻(RltoJ和/或由預(yù)熱塞⑵消耗的功率(PtoJ和/或預(yù)熱塞⑵的有效電流和/或預(yù)熱塞(2)的電壓。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，從預(yù)熱塞(2)的測(cè)量的電流和測(cè)量的電壓中計(jì)算出預(yù)熱塞⑵的電阻(RltoJ和/或由預(yù)熱塞⑵消耗的功率(PtoJ。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中至少一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述求出的表面溫度(Tlierze)用一個(gè)修正系數(shù)(Λ T)修正，該修正系數(shù)尤其與內(nèi)燃機(jī)(4)的至少一個(gè)運(yùn)行參數(shù)(n，q j rnLujt)相 。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，作為運(yùn)行參數(shù)使用內(nèi)燃機(jī)(4)的轉(zhuǎn)速(η)和/或噴射量(q)和/或空氣量Onuift)和/或所述空氣量的進(jìn)氣壓力。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求中至少一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，使用預(yù)熱塞(2)的所述求出的表面溫度(TkotJ作為用于預(yù)熱塞(2)的溫度調(diào)節(jié)的實(shí)際溫度。
10.用于確定內(nèi)燃機(jī)中的預(yù)熱塞的表面溫度的裝置，其中，使用物理參數(shù)(RKOTze，PltoJ以求得表面溫度(U，其特征在于，設(shè)有機(jī)構(gòu)(5，7)，所述機(jī)構(gòu)為了確定預(yù)熱塞⑵的表面溫度(TkotJ僅僅使用預(yù)熱塞(2)的至少兩個(gè)物理參數(shù)(RKOTze，PkotJ。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的裝置，其特征在于，一個(gè)控制器(5，7)與凸入到內(nèi)燃機(jī)(4)的燃燒室⑶中的預(yù)熱塞⑵連接，其中，所述控制器(5，7)確定所述至少兩個(gè)物理參數(shù)(Rj^erze，^Kerze^。
【文檔編號(hào)】F02P19/02GK103890380SQ201280052716
【公開日】2014年6月25日 申請(qǐng)日期:2012年10月15日 優(yōu)先權(quán)日:2011年10月28日
【發(fā)明者】P.卡佩爾曼 申請(qǐng)人:羅伯特·博世有限公司