[发明专利]用于控制电热塞内温度的电热塞控制单元和方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于控制电热塞(glow plug)内温度的电热塞控制单元和方法。

背景技术

WO2007/033825示出了用于柴油机的一组电热塞的控制。根据脉宽调制信号，电热塞周期性地与电源线连接。为了给电热塞提供所需的能量，输送线路上的压降通过测量电热塞电流来计算。为控制它的温度，单独对每个电热塞计算。这种方法适合于陶瓷电热塞，它的电阻关于所述温度强烈地改变。另一方面，这种方法采用基于多个测量的计算和包括风险的估计，该风险指温度的控制是错误的。

发明内容

因此，本发明的目的是提供新颖的电热塞控制单元，该控制单元提供了电热塞温度的精确控制。本发明的进一步目的是提供更准确控制电热塞的方法。

本发明提供了一种电热塞控制单元，该单元包括用来将电源节点连接至电热塞的第一开关。电热塞控制单元进一步包括用于测量电源线上的电压的电压测量单元。电流测量单元构造成用于测量通过第一开关的电流，控制电路构造成用于控制第一开关，以及在电流控制模式下，用于将通过第一开关的电流调节至预定值。

与陶瓷电热塞相比，金属电热塞在不同温度状况下的电阻相对稳定。本发明的电热塞控制单元设置了电流控制模式，其中，通过电热塞的电流被直接调节。电热塞内的功率和温度借助于电流测量被相应地控制，且电流控制无需补偿压降。压降的补偿需要一系列计算，其可能是错误的，因为它们基于电阻的估算和前期测量。电流控制模式优选用于金属电热塞，因为它们的电阻高温时相对稳定。

在一个实施例中，第一开关包括晶体管，电流测量单元包括通过第一开关的晶体管反射电流的电流反射镜。电流反射镜设置了通过第一开关电流的直接测量，其等于通过电热塞的电流。

优选地，电热塞控制单元包括电池和电源节点之间的第二开关。另外，第二开关可开通和关闭电池与电热塞之间的供给路径。第二开关是冗余设置(redundant)，以阻止独立于控制电路状态的电流流动。

当第一开关关闭时，电流也被测量。这样，就有可能在关闭期间，检查是否没有电流流过第一开关。

在一个实施例中，在电压控制模式中，控制电路调节电热塞中的电压。这种附加的模式优选地可用于陶瓷电热塞。陶瓷电热塞的电阻强烈地依赖于电热温度。相应地，为了计算电热塞中的功率，需要考虑电热塞中的电压。这样，支撑具有随温度变化的电阻值的电热塞需要电压控制模式。

在附加模式即功率控制模式中，电热塞中的功率被调整至预定值。由于测量电压依赖于该电阻，电热塞的电阻改变可以被补偿。

为了将功率调至预定值，基于通过第一开关的电流以及基于第一开关处的电压估计电热塞中的功率。

本发明也涉及一种用于控制具有电热塞控制单元的电热塞的方法，其中，提供了本发明的电热塞控制单元以及测量通过第一开关的电流。然后，在电流控制模式中，通过第一开关的电流被调整至预定值。

优选地，设置的电热塞控制单元的第一开关包括晶体管。通过电流反射镜测量流过第一开关的电流，该反射器反射通过晶体管的电流。

本发明也提供了一种用于计算电热塞中的功率方法。首先，提供了用于多个电热塞的电热塞控制单元。电热塞控制单元包括多个开关，每个开关用来将电热塞连接至电源节点。测量通过电热塞的电流，通过计算电源节点处的压降以及基于通过处于开通时的开关电流计算电热塞处的电压。基于电热塞处的计算电压和通过电热塞的测量电流，计算电热塞中的功率。

如果开关组在开通时间交叠，电源节点处的压降随时间改变。由于测量采样的数目被限制，一个采样被用来估算一个完整周期的电压。在这个期间，当同时处于开通的开关数量不同时，压降不同且该采样不能为完整周期提供正确值。这样，为了补偿这种效应，压降基于同时处于开通的开关数量。

附图说明

本发明将基于本发明实施例的附图来进一步描述。

图1示出了发动机控制模块，其中，该模块集成了电热塞的控制装置。

图2示出了具有用于电热塞集成控制装置的第二发动机控制模块。

图3示出了对图1进一步详细描述的发动机控制模块。

图4示出了用于电热塞温度的详细说明。

图5示出了第一控制模式中控制装置的示意图。

图6示出了第二控制模式中控制装置的示意图。

图7示出了第三控制模式中控制装置的示意图。

图8示出了第四控制模式中控制装置的示意图。

图9示出了柴油机起动过程中电热塞处的电压。

图10示出了通过电热塞的电流分布图。

图11示出了电热塞的温度分布图。

附图标记说明