[发明专利]适用的电热塞控制器

说明书

本发明一般涉及电热塞控制器，更具体地涉及一种固态电热塞控制器，该控制器适用于控制有表面薄膜加热元件涂在陶瓷基底上的电热塞（glowplug）。

压缩点火发动机或柴油发动机依赖于汽缸中的燃料的压力和总的温度以便产生点火来驱动发动机。众所周知，在冷启动及当燃料温度及环境温度很低时必须在每个汽缸内装上电热塞。典型的电热塞为绕有金属线的器件，其电阻很小。这些器件在电气上经控制器连到能带动大电流负载的车辆蓄电池两端。所以采用低电阻的原因是为了在很短的响应时间内产生很高的温度。

绕有金属线的电热塞的控制器包括一个或多个继电器及在电路中的一个或多个继电器触点以便断开和接通电热塞的电源通路。此种开及关操作可调节流到电热塞的电流量并当发动机的温度足以压缩点火时关掉电热塞。

绕有金属线的电热塞现在已由表面薄膜电热塞代替，其中预定温度系数的加热材料涂在陶瓷基底上。然后将该电热塞装在汽缸内，其方式与其线绕电热塞相似。在电热塞上的加热材料的电阻值一般高于绕在电热塞上的金属线的电阻值，然而加热材料的加热时间比绕的金属线的加热时间更快。为了准确控制表面薄膜电热塞的加热，必须将继电器及几个接点换成动作较为快速的固态元件。

为了解决上述问题，发明了下列适用的固态电热塞控制器。其所以是适用的是因为控制器能响应电热塞的实际特性，以便控制电热塞的工作。电热塞控制器和至少一个电热塞一起工作，该电热塞具有一电启动的预定温度系数的加热元件。特别是，这类加热元件可有正温度系数。一检测装置在工作时与加热器相耦合以便检测其上的温度。一响应检测装置的装置，其工作是产生第一电信号，该信号与加热元件的实际温度成正比。另一个装置的工作是产生第二电信号，该信号与加热元件的所要的或预定的工作温度成正比。响应第一电信号的跟踪模型可产生代表加热元件的热上升特性的模型温度电信号。

将模型温度电信号与第二电信号相比较，以便当比较指出实际温度小于所要的温度时产生第一电平信号，当模型温度电信号小于第二电信号的值时产生第二电平信号。第一电平信号使电源装置工作向电热塞元件供电，第二电平信号工作时去掉电源并检测加热元件的温度。

在附图中：

图1为适用的控制器的基本方块图。

图2为本发明的电热塞的最佳实施例的方块图。

图3为图示电热塞温度对时间所画出的电热塞的曲线，并进一步图示在跟踪模型元件中的电压相关情况。

图4及图5为根据本发明的电子控制器的最佳实施例的原理图。

图6及图7为根据本发明的电子控制器的另一实施例的原理图。

控制一个或多个电热塞R12的适用的控制器，以方块图的形式如图1所示，表示该控制器的几个部分之间的关系。此处可能用到的关于这类电热塞的一个例子有在1982年9月30日所申请的美国申请号为430，909的专利申请，其发明名称为“具有导电薄膜加热器的电热塞”，其发明人为马克·埃·布鲁克斯等。关于以上所发现的电热塞的改进的型式有在1983年6月23日申请的，美国专利申请号为507，254的专利申请，其发明名称为“具有电阻性表面薄膜加热器的改进的电热塞”，其发明人为马克·埃·布鲁克斯等。上述两专利申请都已转让给和本发明相同的受让人并在此列为参考。

当控制器[10]收到“启动”或“点火”信号以指示电热塞[12]将要启动或通电时，使定时器[14]复位及检测装置[16]动作。定时器[14]的功能为允许控制器[10]的工作时间不大于最大时间。如果发动机中的电热塞[12]没有启动及/或发动机在时间信号结束时没有正常工作，则控制器[10]将去掉电热塞[12]的电源。当点火开关接通时检测装置[16]由于启动而动作，此时“启动”或“点火”信号将检测电热塞[12]的起始温度并使用起始温度作为在控制器中的跟踪模型[18]的开始温度。

检测装置[16]的输出及功率驱动器装置或固态功率开关装置[20]的输出及对功率驱动器[20]的控制信号都加到逻辑电路[22]上，该电路图示为一门电路，其中如果功率驱动器接通则门输出关断。如此后所示，当电功率被加到电热塞以提高其温度时，这将阻止检测电热塞的温度。