Запальная свеча дизельного двигателя

Запальная свеча дизельного двигателя

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Настоящее изобретение относится к способу использования запальной свечи в дизельном двигателе. Настоящее изобретение дополнительно относится к блоку управления запальной свечой для эксплуатации запальной свечи. Настоящее изобретение также относится к способу изготовления блока управления запальной свечой.

Запальная свеча действует как нагревательное устройство, которое используется для подогрева холодного воздуха в дизельном двигателе с целью более эффективного воспламенения топлива. Обычно запальная свеча рассчитана на достижения целевой температуры воспламенения около 1000 градусов Цельсия (°С). Тем не менее, для быстрого и точного достижения целевой температуры на практике желательно регулировать поток электроэнергии, поступающий в запальную свечу.

В изобретении предложен усовершенствованный способ использования или эксплуатации запальной свечи в дизельном двигателе. В дизельном двигателе может использоваться дизельное топливо на основе бензина, синтетическое дизельное топливо или биологическое дизельное топливо. Дизельный двигатель имеет корпус с одной или несколькими камерами сгорания.

Способ включает стадию, на которой используют источник электроэнергии для подачи электрического тока через запальную свечу. Источником электроэнергии может являться аккумуляторная батарея. Измеряют электрический ток. Затем вычисляют напряжение на запальной свече с использованием измеренной величины электрического тока. Напряжение на запальной свече обычно ниже, чем напряжение источника электроэнергии. Это объясняется тем, что из-за сопротивления электропроводки между источником электроэнергии и запальной свечой происходит падение напряжения. Электропроводка включает электрические кабели, соединители и другие детали, которые соединяют источник электроэнергии с запальной свечой.

Затем путем использования вычисленного напряжения регулируют электрический ток через запальную свечу. На стадии регулирования может корректироваться напряжение на запальной свече согласно предварительно заданному рабочему циклу таким образом, чтобы регулировать температуру запальной свечи.

Данный способ обеспечивает быстрое и точное регулирование температуры запальной свечи, поскольку регулируется электрический ток через запальную свечу. Хотя электропроводка вызывает падение напряжения, электрический ток в источнике электроэнергии, в электропроводке и запальной свече остается без изменений за счет их последовательного соединения. Таким образом, способ позволяет точно регулировать нагрев запальной свечи путем регулирования электрического тока. Кроме того, поскольку при нагреве запальной свечи от 20°С до целевой температуры 1000°С в процессе использования ее сопротивление возрастает в три раза, колебания электрического тока будут отражать изменения сопротивления. Таким образом, для регулирования в способе используется электрический ток с тем, чтобы компенсировать влияние колебаний сопротивления запальной свечи и падения напряжения из-за электропроводки.

В способе также может быть предусмотрена стадия измерения величины напряжения на источнике электроэнергии. Величина напряжения может быть преобразована в напряжение запальной свечи согласно математической формуле. Математическая формула в качестве входных величин включает измеренное напряжение источника электроэнергии и величину сопротивления электропроводки.

На стадии измерения может осуществляться измерение напряжения на контрольном сопротивлении схемы управления. Схема управления последовательно установлена между источником электроэнергии и запальной свечой. Электрический ток, который проходит через контрольное сопротивление, также протекает через запальную свечу.

На стадии корректирования может осуществляться широтно-импульсная модуляция потока электроэнергии, поступающего в запальную свечу. Метод широтно-импульсной модуляции может быть запрограммирован в качестве возбудителя запальной свечи и может храниться в полупроводниковой интегральной схеме.

Способ также может включать стадию, на которой используют предварительно заданную величину сопротивления электропроводки для регулирования электрического тока. Сопротивление электропроводки может быть точно измерено и может храниться для вычисления напряжения на запальной свече.

Способ может дополнительно включать стадию, на которой корректируют электрический ток через запальную свечу согласно предварительно заданным величинам напряжения нагрева для нагрева запальной свечи в течение предварительно заданного времени. В результате осуществления стадии корректирования электрического тока происходят колебания напряжения на запальной свече. Величины напряжения нагрева обеспечивают пределы напряжения на запальной свече для получения прилива электрического тока через запальную свечу в течение короткого периода с тем, чтобы температура запальной свечи могла быстро достигнуть высокого уровня без чрезмерного нагрева. Короткий период также известен как период быстрого нагрева. Напряжения нагрева могут представлять собой первое напряжение большей величины и второе напряжение меньшей величины. Короткий период напряжения быстрого нагрева может быть разбит на множество стадий различных напряжений. Например, на запальную свечу может подаваться высокое напряжение 11 вольт в течение 1,5 секунд и затем низкое напряжение 9 вольт в течение 0,5 секунд. Высокое напряжение способно ускорять нагрев запальной свечи.

Может быть предусмотрена стадия корректирования электрического тока через запальную свечу для поддержания заданной температуры запальной свечи. Для обеспечения номинального напряжения на запальной свече регулируют электрический ток. Номинальное напряжение обеспечивает установившийся электрический ток через запальную свечу, когда запальная свеча просто остается теплой. Например, запальная свеча остается теплой, когда автомобиль с дизельным двигателем движется вниз по склону.

В изобретении также предложен способ использования дизельного двигателя. Способ включает стадию впрыска дизельного топлива в дизельный двигатель и стадии любого из упомянутых способов использования запальной свечи. Тем самым может быть повышена эффективность использования топлива дизельным двигателем.

В способе использования запальной свечи может быть предусмотрена стадия диагностирования запальной свечи путем измерения величины электрического тока запальной свечи. Метод диагностирования обеспечивает простое и удобное средство проверки запальной свечи для регулярного технического обслуживания дизельного двигателя.

В изобретении предложен способ изготовления блока управления запальной свечой. Способ включает стадию, на которой измеряют величину электрического сопротивления электропроводки запальной свечи для сохранения в блоке управления запальной свечой. Блок управления запальной свечой способен компенсировать влияние электропроводки и точно регулировать нагрев запальной свечи.

В способе изготовления блока управления запальной свечой может быть предусмотрена стадия измерения величины электрического сопротивления электропроводки. Электропроводка включает проводку между запальной свечой и контрольным сопротивлением. Электропроводка дополнительно соединяет контрольное сопротивление с источником электроэнергии. Поскольку сопротивление проводки влияет на электрический ток через запальную свечу, блок управления запальной свечой может быть запрограммирован компенсировать величину сопротивления проводов.

Способ изготовления может дополнительно включать стадию, на которой измеряют величины электрического сопротивления запальной свечи при различных температурах. Поскольку величины электрического сопротивления меняются с изменением температуры запальной свечи, величины электрического сопротивления могут использоваться в качестве показателей температуры. Следовательно, блок управления запальной свечой способен корректировать электрический ток через запальную свечу в зависимости от температуры путем контроля величин сопротивления. Таким образом, данный способ способен обеспечивать точный электрический ток через запальную свечу путем реагирования на величины электрического сопротивления. Срок службы запальной свечи может быть продлен, и запальной свече может требоваться меньшее техническое обслуживание на протяжении срока службы. На практике соответствующие величины сопротивления и температуры могут быть предварительно загружены в блок управления запальной свечой.

В настоящем изобретении предложен блок управления запальной свечой. Блок управления запальной свечой имеет порт для измерения величины электрического тока через запальную свечу, запоминающее устройство для хранения измеренных величин электрического тока. Запоминающее устройство имеет энергозависимую память и энергонезависимую память.

Блок управления запальной свечой также имеет блок управления для вычисления напряжения запальной свечи с использования хранящихся величин электрического тока и для регулирования электрического тока через запальную свечу с использованием вычисленного напряжения. Блок управления может содержать процессор и вентильный блок управления. Процессор выполняет встроенную компьютерную программу, которая содержит математическую формулу для вычисления электрического тока через запальную свечу.

Блок управления запальной свечой может иметь порт для приема сигналов статуса работы дизельного двигателя. Статус работы двигателя включает температуру корпуса двигателя, положения коленчатого вала и скорость проворачивания коленчатого вала двигателя. Блок управления запальной свечой способен точно корректировать поток электроэнергии, поступающий в запальную свечу, путем компенсации влияния электропроводки и колебаний температуры запальной свечи.

Блок управления запальной свечой может содержать один или несколько полевых транзисторов со структурой металл-оксид-полупроводник (МОП-транзисторов) для широтно-импульсной модуляции. МОП-транзистор используется в качестве электронного переключателя, который регулирует электрический ток через запальную свечу. МОП-транзистор может быть удобно встроен в полупроводниковую интегральную схему для изготовления компактного блока управления запальной свечой. МОП-транзистор также обладает более быстрым срабатыванием, чем реле. В качестве альтернативы блок управления запальной свечой может быть выполнен на основе платы с печатной схемой (ППС). Блок управления запальной свечой может быть дополнительно встроен в блок управления двигателем (БУД).

Блок управления может иметь вентильный блок для широтно-импульсной модуляции электрического тока через запальную свечу. Широтно-импульсная модуляция (ШИМ) электрического тока предусматривает модуляционный рабочий цикл электрического тока. Метод ШИМ может быть запрограммирован и реализован в компактной полупроводниковой интегральной схеме.

Блок управления запальной свечой может дополнительно иметь контрольное сопротивление и транзистор, которые последовательно установлены между источником электроэнергии и запальной свечой. Транзистор представляет собой МОП- транзистор. Контрольное сопротивление и транзистор образуют схему управления, которая может быть выполнена в виде интегральной схемы (ИС). ИС обеспечивает компактное и эффективное средство управления запальной свечой.

Изготовитель может использовать блок управления запальной свечой с питанием от автономного источника электропитания или встроить блок управления запальной свечой в БУД. Как автономный блок управления запальной свечой, так и блок управления запальной свечой, встроенный в БУД, могут быть сконфигурированы на осуществление способа использования запальной свечи. Стадия конфигурирования может осуществляться с использованием электропроводки, программ системы программного обеспечения или сочетания того и другого.

В изобретении предложен дизельный двигатель. Дизельный двигатель имеет запальную свечу, помещающуюся внутри камеры сгорания дизельного двигателя. Дизельный двигатель дополнительно имеет источник электроэнергии и блок управления запальной свечой. Блок управления запальной свечой соединен с запальной свечой и источником электроэнергии. Блок управления запальной свечой служит для регулирования электрического тока через запальную свечу. Блок управления запальной свечой способен принимать быстрые и точные меры управления запальными свечами для обеспечения сгорания топлива.

В изобретении предложена компьютерная программа для выполнения упомянутого способа использования запальной свечи.

На фиг.1 проиллюстрирована блок-схема блока управления запальной свечой для управления четырьмя запальными свечами в четырехцилиндровом дизельном двигателе,

на фиг.2 проиллюстрирована упрощенная схема блока управления запальной свечой, при этом первая запальная свеча расположена внутри корпуса двигателя,

на фиг.3 проиллюстрирована диаграмма напряжений первой запальной свечи, управляемой модулем широтно-импульсной модуляции (ШИМ) блока управления запальной свечой,

на фиг.4 проиллюстрированы данные испытаний первой запальной свечи, представленные на первой диаграмме,

на фиг.5 проиллюстрированы данные испытаний первой запальной свечи, представленные на второй диаграмме,

на фиг.6 проиллюстрированы данные испытаний первой запальной свечи, представленные на третьей диаграмме, и

на фиг.7 проиллюстрирована блок-схема блока управления запальной свечой.

Далее в описании приведены подробности вариантов осуществления изобретения. Вместе с тем, специалистам в данной области техники понятно, что эти варианты осуществления могут быть реализованы на практике без таких подробностей.

Рассмотрим первый вариант осуществления настоящего изобретения со ссылкой на фиг.1-7. На фиг.1-7 представлены детали, обозначенные одними и теми же позициями. При необходимости приводится соответствующее описание этих деталей.

На фиг.1 проиллюстрирована блок-схема блока 30 управления запальной свечой для управления четырьмя запальными свечами в четырехцилиндровом дизельном двигателе. Блок 30 управления запальной свечой соединен с БУД (блоком управления двигателем), который не показан. Блок 30 управления запальной свечой преимущественно имеет модуль 40 ШИМ (широтно-импульсной модуляции), который соединен с упомянутыми четырьмя запальными свечами. Этими четырьмя запальными свечами являются первая запальная свеча 32, вторая запальная свеча 34, третья запальная свеча 36 и четвертая запальная свеча 38.

Модуль 40 ШИМ имеет логический блок 42, вентильный блок 44, измерительный блок 46 и программатор 48 режимов. Эти четыре блока 42, 44, 46, 48 соединены друг с другом заданным способом. Каждый из этих четырех блоков 42, 44, 46, 48 также соединен со своими внешними электронными компонентами.

Как показано на фиг.1, первая запальная свеча 32, первое контрольное сопротивление 70, первый МОП-транзистор 62 и аккумуляторная батарея 52 последовательно соединены друг с другом. Первый МОП-транзистор 62 и первое контрольное сопротивление 70 образуют первую схему 71 управления. Первая запальная свеча 32 имеет резистивную нагревательную спираль с двумя концами. Одним из концов является клемма 78 первой запальной свечи для приема подводимой мощности аккумуляторной батареи 52. Другим концом является первая клемма 80 заземления, которая сплавлена с первым корпусом 81 первой запальной свечи 32. Первый корпус 81 виден только на фиг.2.

Первое контрольное сопротивление 70 имеет первую входную клемму 82 и первую выходную клемму 84, расположенные на его противоположных концах. Первая выходная клемма 84 соединена с клеммой 78 первой запальной свечи и с измерительным блоком 46. Первая входная клемма 82 посредством первого МОП-транзистора 62 соединена с аккумуляторной батареей 52. Первая входная клемма 82 также соединена с измерительным блоком 46.

Первым МОП-транзистором 62 является N-канальный МОП-транзистор, который имеет три клеммы. Этими тремя клеммами являются сток 86, вентиль 88 и исток 90. Исток 90 соединен с входной клеммой 80, вентиль 88 соединен с вентильным блоком 44, а сток 86 соединен с аккумуляторной батареей 52.

Подобно первой запальной свече 32 вторая запальная свеча 34, третья запальная свеча 36 и четвертая запальная свеча 38 соответственно соединены с аккумуляторной батареей 52. В частности, вторая запальная свеча 34 имеет клемму 92 второй запальной свечи и вторую 94 клемму заземления. Клемма 92 второй запальной свечи соединена со второй выходной клеммой 96 второго контрольного сопротивления 72. Второй МОП-транзистор 64 и второе контрольное сопротивление 72 образуют вторую схему 73 управления. Вторая входная клемма 98 второго контрольного сопротивления 72 соединена с истоком 100 второго МОП-транзистора 64. Вентиль 102 второго МОП-транзистора 64 соединен с вентильным блоком 44, а исток 104 второго МОП-транзистора 64 соединен с аккумуляторной батареей 52. Как вторая выходная клемма 96, так и вторая входная клемма 98 по отдельности соединены с измерительным блоком 46.

Электрические соединения третьей запальной свечи 36 сходны с соединениями первой запальной свечи 32 и второй запальной свечи 34. Третья запальная свеча 36 имеет клемму 106 третьей запальной свечи 106 и вторую клемму 108 заземления. Клемма 106 третьей запальной свечи соединена с третьей выходной клеммой 110 третьего контрольного сопротивления 74. Третий МОП-транзистор 66 и третье контрольное сопротивление 74 образуют третью схема управления 75. Третья входная клемма 112 третьего контрольного сопротивления 74 соединена с истоком 114 третьего МОП-транзистора 66. Вентиль 116 третьего МОП-транзистора 66 соединен с вентильным блоком 44, а исток 118 третьего МОП-транзистора 66 соединен с аккумуляторной батареей 52. Третья выходная клемма 110 и третья входная клемма 112 по отдельности соединены с измерительным блоком 46.

Электрические соединения четвертой запальной свечи 76 сходны с соединениями первой запальной свечи 32, второй запальной свечи 34 и третьей запальной свечи 36. Четвертая запальная свеча 38 имеет клемму 120 четвертой запальной свечи и четвертую клемму 122 заземления. Клемма 120 четвертой запальной свечи соединена с четвертой выходной клеммой 124 четвертого контрольного сопротивления 76. Четвертое контрольное сопротивление 76 и четвертый МОП-транзистор 68 образуют четвертую схему 77 управления. Четвертая входная клемма 126 четвертого контрольного сопротивления 76 соединена с истоком 128 четвертого МОП-транзистора 68. Вентиль 128 четвертого МОП-транзистора 68 соединен с вентильным блоком 44, а исток 130 четвертого МОП-транзистора 68 соединен с аккумуляторной батареей 52. Измерительный блок 46 по отдельности соединен с четвертой выходной клеммой 120 и с четвертой входной клеммой 126.

Модуль 40 ШИМ соединен с источником напряжения (V_s) входной клеммой 50 напряжения для подачи электроэнергии. Модуль 40 ШИМ также соединен с аккумуляторной батареей 52 клеммой 54 измерения напряжения для контроля величины напряжения аккумуляторной батареи 52. Аккумуляторная батарея 52 имеет положительную выходную клемму 53, соединенную с ее катодом, и отрицательную выходную клемму 55, соединенную с ее анодом. Как показано на фиг.1, отрицательная выходная клемма 55 соединена заземлением (GND) 57. Модуль 40 ШИМ дополнительно соединен с фильтром 59 нижних частот. Модуль 40 ШИМ имеет релейную линию 56 управления, которая соединена с другими элементами БУД.

В частности, логический блок 42 имеет соединенную с БУД линию 58 управления для приема управляющих сигналов. Логический блок 42 также имеет связанную с другими элементами БУД линию 60 диагностики для передачи сигналов диагностики. Вентильный блок 44 и измерительный блок 46 непосредственно соединены с аккумуляторной батареей 52, упомянутыми четырьмя МОП-транзисторами 62, 64, 66, 68, упомянутыми четырьмя контрольными сопротивлениями 70, 72, 74, 76 и упомянутыми четырьмя запальными свечами 32, 34, 36, 38. Эти компоненты показаны в правой части фиг.1. Программатор 48 режимов имеет входную линию 69 для приема сигналов температуры, скорости вращения коленчатого вала, температуры охлаждающей жидкости и других параметров дизельного двигателя.

В контексте настоящего изобретения напряжение или сигнал напряжения может означать величину напряжения, которая описывает разность электрических потенциалов между двумя клеммами или электрический потенциал на одной клемме относительно электрического заземления (GND).

На фиг.2 проиллюстрирована упрощенная схема блока 30 управления запальной свечой, при этом первая запальная свеча 32 расположена внутри корпуса 134 двигателя. В корпусе 134 двигателя помещается камера 136 сгорания, в которую поступает свежий воздух. Первая запальная свеча 32 имеет первую оболочку 138, закрытую первым корпусом 81 первой запальной свечи 32. Первая оболочка 138 помещается в камере 136 сгорания, а первый корпус 81 удерживается корпусом 134 двигателя.

Корпус 134 двигателя имеет четыре камеры сгорания, в которых помещается каждая из четырех запальных свеч 32, 34, 36, 38 соответственно. Эти четыре запальные свечи 32, 34, 36, 38 помещены в четыре камеры сгорания одинаковым способом.

Каждая запальная свеча 32, 34, 36, 38 имеет резистивную нагревательную спираль, которая включает регулирующую спираль и нагревательную спираль для повышения температуры свежего воздуха внутри камеры 136 сгорания. Эти спирали нагревают свежий воздух для воспламенения впрыскиваемого дизельного топлива.

Каждый из четырех МОП-транзисторов 62, 64, 66, 68 действует как электронный переключатель под управлением модуля 40 ШИМ. Электрическое соединение между первым стоком 86 и первым истоком 90 включается или выключается сигналом напряжения на первом вентилем 88, поступающим из вентильного блока 44. Три другие МОП-транзистора 64, 66, 68 действуют подобно первому МОП-транзистору 62.

Четыре контрольные сопротивления 70, 72, 74, 76 подают сигналы напряжения в измерительный блок 46. Эти четыре контрольные сопротивления 70, 72, 74, 76 также ограничивают электрический ток между аккумуляторной батареей 52 и четырьмя запальными свечами 32, 34, 36, 38. Эти четыре контрольные сопротивления 70, 72, 74, 76 действуют сравнимыми способами. Например, первое контрольное сопротивление 70 генерирует первый входной сигнал напряжения на первой входной клемме 82. Первое контрольное сопротивление 70 также подает первый выходной сигнал напряжения на свою первую выходную клемму 84. Первая величина сопротивления первого контрольного сопротивления 70 является предварительно заданной и известной измерительному блоку 46. Аналогичным образом, второе контрольное сопротивление 72 генерирует второй входной сигнал напряжения на второй входной клемме 98. Второе контрольное сопротивление 72 дополнительно подает второй выходной сигнал напряжения на вторую выходную клемму 96. Вторая величина сопротивления второго контрольного сопротивления 72 также является предварительно заданной и известной измерительному блоку 46.

Аккумуляторная батарея 52 служит источником электроэнергии для подачи электрического напряжения и тока на четыре запальные свечи 32, 34, 36, 38. Источник напряжения V_s подает электроэнергию в модуль 40 ШИМ для его работы. Фильтр 59 нижних частот устраняет низкочастотный шум модуля 40 ШИМ. Линия 58 управления обеспечивает доступ из БУД для координирования работы четырех запальных свечей 32, 34, 36, 38. Линия 60 диагностики позволяет БУД проверять ошибки в работе модуля 40 ШИМ. Релейная линия 56 управления является необязательной и служит для регулирования вспомогательной запальной свечи посредством реле.

Модуль 40 ШИМ преимущественно управляет четырьмя запальными свечами 32, 34, 36, 38. В частности, логический блок 42 обеспечивает доступ к линии 58 управления и линии 60 диагностики. Вентильный блок 44 управляет четырьмя вентилями 88, 102, 116, 130 четырех МОП-транзисторов 62, 64, 66, 68 таким образом, чтобы поток электроэнергии из аккумуляторной батареи 52 мог быть перекрыт или включен. Программатор 48 режимов принимает электрические сигналы, отображающие температуру дизельного двигателя, скорость вращения коленчатого вала, температуру охлаждающей жидкости и другие параметры.

Запальные свечи 32, 34, 36, 38 представляют собой запальные свечи низкого напряжения, применимые для управления МОП-транзисторами при напряжении около 5 вольт. При работе согласно схеме ШИМ на запальные свечи 32, 34, 36, 38 поступает номинальное напряжение 5 вольт для быстрого нагрева от комнатной температуры до целевой температуры 1000°С в течение 2 секунд. В отличие от этого для запальной свечи высокого напряжения требуется номинальное напряжение 11 вольт и 5-6 секунд для нагрева до такой же целевой температуры. Запальные свечи 32, 34, 36, 38 также потребляют меньше электроэнергии по сравнению с запальными свечами высокого напряжения. Применение запальных свечей низкого напряжения 32, 34, 36, 38 обеспечивает экономию энергии аккумуляторной батареи, снижение требования к электропроводке и сокращение расхода топлива двигателем.

Модуль 40 ШИМ использует несколько мгновенных величин измерения параметров работы четырех запальных свечей 32, 34, 36, 38. Помимо этого модуль 40 ШИМ сохраняет величины электрического сопротивлений четырех электропроводок. Эти четыре электропроводки соединяют четыре запальные свечи 32, 34, 36, 38 с аккумуляторной батареей 52.

В частности, модуль 40 ШИМ измеряет величину электрического напряжения V_batt аккумуляторной батареи 52 на клемме 54 измерения напряжения. Модуль 40 ШИМ также проверяет первые величины электрического тока I_gp1 первой запальной свечи 32. Первые величины электрического тока I_gp1 могут быть получены путем проверки напряжения на контрольном сопротивлении 70 первой схемы 71 управления. Контрольное сопротивление 70 последовательно установлено между аккумуляторной батареей 52 и первой запальной свечой 32. Величину электрического сопротивления R_w1 первой электропроводки 153, которая соединяет аккумуляторную батарею 52 с первой запальной свечой 32, калибруют и предварительно загружают в модуль 40 ШИМ. Электрическое сопротивление R_w1 первой электропроводки 153 содержит электрические сопротивления первого МОП-транзистора 62, первое контрольное сопротивление 70, первый провод 154 между первым контрольным сопротивлением 70 и первой запальной свечой 32 и другие электрические соединения аккумуляторной батареи 52 с первой запальной свечой 32. Величина электрического сопротивления R_w1 первой электропроводки 153 также известна как предварительно заданное электрическое сопротивление R_w1 электропроводки, которое калибруют путем зарядки первой запальной свечи 32 при номинальном напряжении V_nom. Номинальной температурой является целевая температура 1000°С. Используя эти величины, модуль 40 ШИМ способен вычислять первую величину электрического напряжения V_gp1 первой запальной свечи 32 согласно следующей формуле (1)

V g p 1 = V b a l l − R w 1 × I g p 1 ( 1 )

С помощью этой формулы (1) модуль 40 ШИМ регулирует поток электроэнергии, поступающий в первую запальную свечу 32, путем сравнения первой величины электрического напряжения V_gp1 с предварительно заданной величиной.

Аналогичным образом модуль 40 ШИМ проверяет вторую величину электрического тока I_gp2 второй запальной свечи 34 на второй выходной клемме 96, третью величину электрического тока I_gp3 третьей запальной свечи 36 на третьей выходной клемме 110 и четвертую величину электрического тока I_gp4; четвертой запальной свечи 38 на четвертой выходной клемме 124. Электрические сопротивления второй электропроводки 155, третьей электропроводки 157 и четвертой электропроводки 159 дополнительно калибруют и загружают в модуль 40 ШИМ. Модуль 40 ШИМ вычисляет вторую величина электрического напряжения V_gp2 второй запальной свечи 34, третью величину электрического напряжения V_gp3 третьей запальной свечи 36 и четвертую величину электрического напряжения V_gp4 четвертой запальной свечи 38 согласно формулам (2)-(4)

V g p 2 = V b a l l − R w 2 × I g p 2 ( 2 )

V g p 3 = V b a l l − R w 3 × I g p 3 ( 3 )

V g p 4 = V b a l l − R w 4 × I g p 4 ( 4 )

В формулах (2)-(4) R_w2, R_w3 и R_w4 означают калиброванные величины электрического сопротивления второй электропроводки 155, третьей электропроводки 157 и четвертой электропроводки 159, соответственно. Эти электропроводки представляют собой электрические соединения аккумуляторной батареи 52 с каждой из запальных свечей 34, 36, 38 соответственно.

На фиг.3 проиллюстрирована диаграмма напряжений первой запальной свечи 32, управляемой модулем 40 ШИМ блока 30 управления запальной свечой. Три другие запальные свечи 34, 36, 38 управляются подобно первой свече 32 низкого напряжения.

На фиг.3 представлена диаграмма 140 на основе двухмерной декартовой системы координат, на которой по вертикальной оси 142 отложено напряжение в вольтах, подаваемое на первую запальную свечу 32. По горизонтальной оси 144 диаграммы 140 отложено время в секундах. В процессе работы блок 30 управления запальной свечой предусматривает два периода нагрева первой запальной свечи 32. Эти два периода включают период 146 быстрого нагрева и последующий период 148 подачи номинального напряжения. Период быстрого нагрева также известен как время предварительного накаливания для ускорения первоначального повышения температуры первой запальной свечи 32 для t воспламенения топлива в дизельном двигателе. В период 146 быстрого нагрева на первую запальную свечу 32 в течение 1,5 секунд подают высокое напряжение V_H в 11 вольт, что известно как стадия 150 высокого напряжения. Затем первую запальную свечу 32 в течение 0,5 секунд заряжают низким напряжением V_L в 9 вольт, что известно как стадия 152 низкого напряжения. Немедленно после периода 146 быстрого нагрева следует период 148 подачи номинального напряжения на первую запальную свечу 32, когда на первую запальную свечу 32 в течение длительного времени подают номинальное напряжение V_nom 151 в 7 вольт. Общей длительностью периода 146 быстрого нагрева и периода 148 подачи номинального напряжения является продолжительность прокручивания дизельного двигателя.

Модуль 40 ШИМ управляет остальными запальными свечами 34, 36, 38 подобно тому, как он управляет первой свечей 32 низкого напряжения.

Величины высокого напряжения V_H, низкого напряжения V_L и номинального напряжения V_nom являются действующими напряжениями, a V_gp1, V_gp2, V_gp3, V_gp4 являются максимальными напряжениями на запальных свечах 32, 34, 36, 38. Действующее напряжение отображает напряжение постоянного электрического тока, эквивалентного воздействию подвергнутого широтно-импульсной модуляции прерывистого электрического тока более высокого напряжения.

Действующие напряжения V_H, V_L и V_nom определяют на основании рабочего цикла D согласно следующей формуле (5).

D = 100 × T o n T = 100 × T o n T o n + T o f f = 100 × ( V t arg e t V g p ) 2 ( 5 )

В формуле (5) T_on и Т означают время зарядки и общее время эксплуатации запальной свечи 32, 34, 36, 38. Соответственно, T_off означает время отключения электроэнергии за общий период использования запальной свечи. V_target означает действующие напряжения V_H, V_L и V_nom на фиг.3, a V_gp означает максимальные напряжения на четырех запальных свечах 32, 34, 36, 38 соответственно. Блок 30 управления запальной свечой оценивает рабочий цикл D с целью достижения желаемых действующих целевых напряжений V_target запальной свечи согласно формуле (5).

Способ использования четырех запальных свечи 32, 34, 36, 38 является более быстрым и точным с точки зрения достижения целевой температуры 1000°С на оболочках запальных свечей 32, 34, 36, 38. Например, первая запальная свеча 32 достигает целевой температуры на 1 секунду быстрее, чем в случае использования известных методов при нагреве от комнатной температуры 20°С. В процессе использования первая запальная свеча 32 также способна достигать максимальной температуры в пределах 50°С от целевой температуры.

Способ используется для управления тремя другими запальными свечами 34, 36, 38 подобно управлению первой запальной свечой 32. Таким образом, эти запальные свечи 34, 36, 38 также способны быстро и точно достигать целевой температуры.

Одной из причин более быстрого и точного регулирования нагрева запальных свеч 32, 34, 36, 38 является то, что блок 30 управления запальной свечой вычисляет электрическое напряжение на каждой запальной свече 32, 34, 36, 38 для управления ее работой. В способе непосредственно не используется величина напряжения V_batt аккумуляторной батареи в качестве напряжения, подаваемого на запальные свечи 32, 34, 36, 38. По существу, на запальные свечи 32, 34, 36, 38 не поступает полное выходное напряжение V_batt аккумуляторной батареи из-за электропроводки 153, 155, 157, 159.

В способе обеспечивается точное регулирование температуры и быстрый нагрев запальных свеч 32, 34, 36, 38, поскольку величины электрического сопротивления запальных свеч 32, 34, 36, 38 и электропроводки 153, 155, 155, 157 запальных свечей 32, 34, 36, 38 калибруют и хранят внутри модуля 40 ШИМ. При калибровке учитывается зависимость запальных свечей 32, 34, 36, 38 от температуры. Например, электрические сопротивления запальных свеч 32, 34, 36, 38 измеряют при подаче на них номинального напряжение V_nom.

На фиг.4-6 проиллюстрированы данные испытаний первой запальной свечи 32, представленные на трех диаграммах.

На фиг.4 проиллюстрированы данные испытаний первой запальной свечи 32, представленные на первой диаграмме 162.

По вертикальной оси 168 первой диаграммы 162 отложена температура в градусах Цельсия (°С), а по горизонтальной оси 170 отложено время в секундах (S). Первая температурная кривая 174 отображает температуру первой запальной свечи 32 при нагреве от 0 С с использованием выходного напряжения аккумуляторной батареи 52 в качестве напряжения первой запальной свечи для управления. Вторая температурная кривая 172 отображает температуру первой запальной свечи 32 при нагреве от такой же исходной точки 0°С до целевой температуры 1000°С с использованием напряжения на первой запальной свечи 32 для управления. На первой диаграмме ясно показано, что за счет использования напряжения на первой запальной свече 32 первая запальная свеча 32 достигает целевой температуры на 1 секунду быстрее, что компенсирует влияние со