[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Steuern der Aufheizung
der Glühkerzen eines Dieselmotors. Ein derartiges Verfahren und eine derartige Vorrichtung
dienen dazu, die Glühkerzen auf eine Solltemperatur zu bringen, bei der der Motor
gestartet werden kann.
[0002] Aus MTZ 10/2000 "Das elektronisch gesteuerte Glühsystem ISS für Dieselmotoren" ist
ein Verfahren zum Steuern der Aufheizung der Glühkerzen eines Diesemotors bekannt,
bei dem der Glühbefehl oder die Glühanforderung nach abgeschlossener Initialisierung
der Motorsteuerung, nach erfolgter Bestimmung der Temperatur der Motorelemente über
die Motorsteuerung und anschließendem erfolgreichen Aufbau einer Kommunikation zwischen
der Motorsteuerung und dem Glühsteuergerät gegeben wird.
[0003] Da bei diesem Verfahren die Motorsteuerung erst nach erfolgter Initialisierung einen
Glühbefehl an das Glühsteuergerät abgeben kann, wird durch die Zeit der Initialisierung
der Motorsteuerung und der Befehlsübertragung die Aktivierung der Glühkerzen, das
heißt der Beginn der Aufheizung der Glühkerzen verzögert, so daß viel Zeit bis zu
den ersten erfolgreichen Zündungen des Motors vergeht.
[0004] Es ist auch vorgeschlagen worden, das Öffnen der Türen des Fahrzeuges, das mit dem
Dieselmotor ausgerüstet ist, als Startsignal für das Aufheizen der Glühkerzen zu nutzen.
Dieses Verfahren hat jedoch den Nachteil, daß das Öffnen der Türen oft nicht mit einem
gewünschten Motorstart verbunden ist und daher die Anzahl der Aufheizvorgänge der
Glühkerzen unnötig erhöht und deren Lebensdauer reduziert wird.
[0005] Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht daher darin, ein Verfahren und
eine Vorrichtung der eingangs genannten Art anzugeben, mit denen die für die Aufheizung
der Glühkerzen benötigte Zeit verringert werden kann.
[0006] Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch das Verfahren nach dem Patentanspruch
1 und die Vorrichtung nach dem Patentanspruch 4 gelöst.
[0007] Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren und der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird somit
erforderlichenfalls mit der Aufheizung der Glühkerzen unmittelbar auf ein Signal zum
Starten des Motors, z. B. nach dem Anschalten der Zündung begonnen, nachdem die Motortemperatur
ermittelt und zu einem Glühbefehl ausgewertet worden ist. Da somit der erfolgreiche
Abschluß der Initialisierung der Motorsteuerung nicht abgewartet werden muß und die
Temperaturermittlung unabhängig von der Motorsteuerung selbständig von der Glühsteuerung
durchgeführt wird, läßt sich die zum Aufheizen der Glühkerzen benötigte Zeit im typischen
Fall um beispielsweise 500 ms reduzieren.
[0008] Bevorzugte Weiterbildungen und Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahren und
der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind Gegenstand der Patentansprüche 2 und 3 und
5 bis 8.
[0009] Im Folgenden wird anhand der zugehörigen Zeichnungen ein besonders bevorzugtes Ausführungsbeispiel
des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Vorrichtung näher beschrieben.
[0010] Es zeigen
Figur 1 eine perspektivische Ansicht der Anordnung eines Glühsteuergerätes im Motorraum
eines Dieselmotors und
Figur 2 in einem Zeitdiagramm ein Beispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens.
[0011] Wie es in Figur 1 dargestellt ist, umfaßt die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Steuern
der Aufheizung der Glühkerzen eines Dieselmotors eine Glühsteuerung 1, die einen Glühbefehl
zum Aufheizen der Glühkerzen erzeugt, wenn die Motortemperatur unter einem vorgegebenen
Wert liegt. Zum Ermitteln der Motortemperatur ist bei dem in Figur 1 dargestellten
Ausführungsbeispiel ein interner, in der Glühsteuerung 1 vorgesehener Temperatursensor
vorgesehen, der die Glühsteuerschaltungsträgertemperatur ermittelt, die gleich der
Temperatur einer Kontaktfläche, beispielsweise des Bodenbleches des Gehäuses der Glühsteuerung
1, ist, mit dem die Glühsteuerung 1 direkt am Motorblock 2 thermisch mit dem Motor
verbunden angeordnet ist. Das Ausgangssignal des Temperatursensors entspricht daher
der Motortemperatur.
[0012] In Abhängigkeit von diesem Temperaturwert entscheidet die Glühsteuerung 1 selbständig,
ob mit dem Aufheizen der Glühkerzen begonnen wird oder nicht.
[0013] Alternativ zu der Verwendung eines internen Temperatursensors kann auch ein externer
Temperatursensor an einer entsprechenden Stelle im Motorraum angebracht sein, so daß
er einen Wert ermittelt, der eine Aussage über die Motortemperatur ermöglicht. Das
Ausgangssignal dieses externen Temperatursensors liegt dann an der Glühsteuerung.
Die Verwendung eines internen Temperatursensors ist jedoch wegen der Einsparung eines
weiteren externen Sensors und seiner Verkabelung sowie aufgrund der guten thermischen
Kopplung zwischen der Glühsteuerung und dem Motor bevorzugt.
[0014] Die Arbeit der oben beschriebenen Vorrichtung zum Steuern der Aufheizung der Glühkerzen
beginnt beim Anliegen eines Startsignals, z. B. wenn die Zündung des Motors eingeschaltet
wird. Somit kann mit der Aufheizung der Glühkerzen bei kaltem Motor schon während
der Initialisierungszeit der Motorsteuerung begonnen werden. Die elektrische Versorgung
der Glühsteuerung erfolgt über einen entsprechenden Anschluß, beispielsweise die Klemme
15, wobei die Tatsache, daß an dieser Klemme eine Spannung liegt, als Startsignal
oder Betriebsbeginn interpretiert werden kann. Es kann aber auch ein dezidiertes Startsignal
verwandt werden, das bei der Anschaltung der Zündung erzeugt wird.
[0015] Wenn ein derartiges Startsignal anliegt und die von dem Sensor ermittelte Motortemperatur
unter einem vorgegebenen Wert von beispielsweise 5° Celsius liegt, wird das Aufheizen
von der Glühsteuerung selbstätig ausgelöst. Durch ein dezidiertes Startsignal, beziehungsweise
der Tatsache, daß an der Versorgungsklemme für die Glühsteuerung eine Spannung liegt,
wird sichergestellt, daß mit dem Aufheizen der Glühkerzen nur dann begonnen wird,
wenn tatsächlich das Starten des Motors beabsichtigt ist.
[0016] Im Folgenden wird anhand von Figur 2 ein Beispiel des Ablaufes des erfindungsgemäßen
Verfahrens näher beschrieben.
[0017] Wie es in Figur 2 in einem Zeitdiagramm dargestellt ist, wird mit dem Aufheizen der
Glühkerzen durch die Glühsteuerung automatisch begonnen, wenn der vom Temperatursensor
ermittelte Wert der Motortemperatur den vorgegebenen Wert von beispielsweise 5° Celsius
unterschreitet und ein Startsignal anliegt. Der Aufheizvorgang beginnt somit schon
während der Initialisierungsphase der Motorsteuerung, da für die Temperaturermittelung
wesentlich weniger Zeit als für die Initialisierung der Motorsteuerung benötigt wird.
[0018] Wie es in Figur 2 weiterhin dargestellt ist, wird die Steuerung der Aufheizung der
Glühkerzen nach erfolgreichem Abschluß der Initialisierung der Motorsteuerung von
dieser übernommen, sobald eine Kommunikation zwischen der Motorsteuerung und der Glühsteuerung
aufgebaut ist. Das Aufheizen der Glühkerzen wird dann durch Befehle der Motorsteuerung
beendet oder neu definiert. Falls das nicht der Fall ist, das heißt, wenn die Initialisierung
der Motorsteuerung nicht erfolgreich abgeschlossen werden konnte und/oder keine Kommunikation
zur Glühsteuerung aufgebaut wurde, wird der Aufheizvorgang nach einer bestimmten Zeit
selbstätig beendet. Für die Umschaltung zwischen der Steuerung der Aufheizung durch
Glühsteuerung und die Motorsteuerung ist ein entsprechendes Umschaltglied vorgesehen,
die Beendigung des Aufheizen der Glühkerze nach einer bestimmten Zeitintervall wird
über ein dementsprechendes Zeitglied gesteuert.
[0019] Es ist bevorzugt, daß zur Optimierung des Anlassens des Motors nach der Aufnahme
der Kommunikation zwischen der Motorsteuerung und der Glühsteuerung der aktuelle Zustand
der Glühkerzen an die Motorsteuerung rückgemeldet wird, so daß die Motorsteuerung
dann unter Einbeziehung weiterer Faktoren darüber entscheidet, ob ein Anlassen des
Motors ausgelöst wird oder ob noch abgewartet wird, bis die Glühkerzen eine bestimmte
Temperatur von beispielsweise 800° Celsius mit Sicherheit erreicht haben.
[0020] Der oben beschriebene Betriebsablauf wird im Folgenden anhand eines konkreten Beispiels
näher erläutert:
Der Fahrer eines Fahrzeuges erzeugt mit seinem Zündschlüssel beim Anschalten der Zündung
ein Motorstartsignal. Dieses Signal kann auch in anderer Weise erzeugt werden. Dieses
Signal kann beispielsweise darin bestehen, daß am Versorgungsanschluß zur Aktivierung
des Anlassers des Motors, der Motorsteuerung und anderer Komponenten eine Spannung
liegt. Es kann aber auch ein dezidiertes Startsignal sein, das an der Motorsteuerung,
der Glühsteuerung und weiteren Komponenten liegt. Dieses Signal wird ausgewertet und
nach Ablauf von Überprüfungsroutinen wird ein dem aktuellen Zustand des Motors angepaßter
Anlaßvorgang durchgeführt. Das Startsignal liegt nicht nur an der Motorsteuerung sondern
auch an der Glühsteuerung. Diese wird dadurch initialisiert und ermittelt anschließend
die aktuelle Temperatur des Motors entweder über einen intern eingebauten Temperatursensor
oder über einen externen Temperatursensor, der zum Beispiel im Motorblock in Kontakt
mit dem Kühlwasser eingebaut sein kann. Wird ein interner Temperatursensor verwendet,
ist es vorteilhaft, eine gute thermische Kopplung zwischen der Glühsteuerung und dem
Motor herbeizuführen, indem beispielsweise die Glühsteuerung mit ihrer Metallbodenplatte
am Motorblock angebracht ist. Wird der in der Glühsteuerung vorgegebene Wert für die
Motortemperatur von beispielsweise 5° Celsius unterschritten, löst die Glühsteuerung
unmittelbar das Aufheizen der Glühkerzen aus. Während die Glühkerzen bereits bestromt
werden, wird gleichzeitig die Motorsteuerung initialisiert, so daß sie nach Ablauf
der Überprüfungsroutinen die Kraftstoffeinspritzung beziehungsweise das Anlassen des
Motors freigibt.
[0021] Im typischen Fall benötigt die Motorsteuerung für ihre Initialisierung eine Zeit,
die um 300 bis 500 ms länger als die Initialisierungszeit der Glühsteuerung ist. Diese
Zeit kann somit bei der Aufheizung der Glühkerzen eingespart werden. Nach Abschluß
der Initialisierung der Motorsteuerung kann die Motorsteuerung mit der Glühsteuerung
kommunizieren und die weiteren Befehle für das Aufheizen der Glühkerzen an die Glühsteuerung
übermitteln. Es ist weiterhin möglich, daß der Zustand der Glühkerzen abgefragt wird
und das Anlassen des Motors beispielsweise erst dann durch die Motorsteuerung freigegeben
wird, wenn die Glühkerzen eine Temperatur von zum Beispiel 800° Celsius mit Sicherheit
überschritten haben. In dieser Weise kann das Anlaßverhalten bezüglich der Anlaßzeit,
der Schadstoffemission u.s.w. optimiert werden. Sollte bei Vorliegen eines Startsignals
kein weiterer Befehl von der Motorsteuerung kommen, schaltet die Glühsteuerung das
Aufheizen der Glühkerzen nach einer in der Glühsteuerung vorgegebenen Zeit von beispielsweise
20 s wieder aus.
[0022] Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren und der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann die
Zeit verkürzt werden, die bis zu der ersten erfolgreichen Zündung des Dieselmotors
bei seinem Kaltstart bei Verwendung einer Glühsteuerung insbesondere beim direkten
Anlassen des Motors ohne explizites Vorglühen vergeht. Während dieser Zeit wird das
Bordnetz des Fahrzeuges nur durch die Aufheizung der Glühkerzen und gegebenenfalls
den Anlasser belastet. Durch eine schnelle Reduktion des Strombedarfs bei einem Glühsystem
mit selbstregelnden Glühkerzen wird das Bordnetz in der Startphase entlastet. Es ist
weiterhin ein emissionsärmeres Anlassen mit dem Zündschlüssel, das heißt ein Anlassen
ohne explizites Vorglühen möglich, da insbesondere weniger unverbrannte Kraftstoffe
im Abgasstrahl auftreten. Die Lebensdauer der Glühkerzen kann durch eine Verringerung
der Aufheizvorgänge auf das notwendige Maß im Gegensatz zu den Verfahren erhöht werden,
bei denen der Aufheizvorgang bereits beim Öffnen einer Fahrzeugtür ausgelöst wird.
Das Anlassen des Motors kann weiterhin in Hinblick auf die Anlaßfreigabe erst nach
Erreichen einer bestimmten Temperatur optimiert werden. Falls der Motor über den Zündschlüssel
nicht angelassen werden soll oder dieser Wunsch nach Anlassen des Motors unterdrückt
wird, kann mit der gewonnenen Zeitspanne das Aufheizen der Glühkerzen moderater durchgeführt
werden.
1. Verfahren zum Steuern der Aufheizung der Glühkerzen eines Dieselmotors, bei dem auf
ein Signal zum Starten des Motors die Motortemperatur parallel zu und unabhängig von
der Initialisierung der Motorsteuerung ermittelt und ein Glühbefehl erzeugt wird,
wenn die in dieser Weise ermittelte Motortemperatur unter einem vorgegebenen Wert
liegt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nach Abschluß der Initialisierung der Motorsteuerung die Steuerung der Aufheizung
der Glühkerzen von der Motorsteuerung übernommen wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß während der Steuerung der Aufheizung der Glühkerzen durch die Motorsteuerung Informationen
über den Zustand der Glühkerzen an die Motorsteuerung rückgemeldet werden.
4. Vorrichtung zum Steuern der Aufheizung der Glühkerzen eines Dieselmotors mit einer
Glühsteuerung, die auf ein Signal zum Starten des Motors einen Glühbefehl zum Aufheizen
der Glühkerzen erzeugt, wenn die Motortemperatur unter einem vorgegebenen Wert liegt,
gekennzeichnet durch einen von der Motorsteuerung unabhängigen Temperatursensor, der die Motortemperatur
ermittelt und dessen Ausgangssignal an der Glühsteuerung liegt.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Temperatursensor so angeordnet ist, daß er die Temperatur des Glühsteuerschaltungsträger
ermittelt, der in thermischen Kontakt mit dem Motor angebracht ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein externer Temperatursensor von der Glühsteuerung getrennt vorgesehen ist.
7. Vorrichtung nach einem Ansprüche 4 bis 6, gekennzeichnet durch eine Umschalteinrichtung von der Glühbefehlsgabe durch die Glühsteuerung auf die Glühbefehlsgabe durch die Motorsteuerung, die auf den Abschluß der Initialisierung der Motorsteuerung und
dem Beginn einer Kommunikation zwischen der Motorsteuerung und der Glühsteuerung anspricht.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch ein Zeitglied, das bei fehlender Kommunikation zwischen der Motor-steuerung und der
Glühsteuerung den Glühbefehl nach Ablauf eines vorgegebenen Zeitintervalls aufhebt.