專利名稱：進氣口加熱器的控制器的制作方法
相關(guān)申請交互引用本申請要求2003年7月28日提交的、美國臨時申請第60/490,456號的權(quán)益，并通過引用的方式將其全部內(nèi)容納入本申請。
背景技術(shù)：
及內(nèi)容本發(fā)明總體涉及機動車進氣口加熱器系統(tǒng)。更具體而言，本發(fā)明涉及獨立的加熱器控制系統(tǒng)，其使用脈沖寬度調(diào)制產(chǎn)生所需的進氣加熱循環(huán)。
電力驅(qū)動的進氣口加熱器用于當(dāng)空氣進入內(nèi)燃機的進氣口時對其加熱。根據(jù)發(fā)動機和環(huán)境空氣的熱狀態(tài)，可能需要在嘗試起動發(fā)動機之前加熱進入的空氣。通常，根據(jù)環(huán)境空氣溫度，對空氣加熱一段預(yù)定的時間。
許多進氣口加熱器連接至電路上，該電路包括電池、電池線纜、公用連接器、另一根導(dǎo)線、保險絲、還一根導(dǎo)線、繼電器和連接到空氣加熱器的最后的導(dǎo)線。該繼電器一般由發(fā)動機電子控制模塊控制。繼電器根據(jù)從電子控制模塊接收的信號向加熱器提供或不提供電流。除了以上電路中談到的多根導(dǎo)線之外，也需要金屬支柱和硬件以將部件連接到車輛上。
另外，一般來說，加熱器的大小適于根據(jù)發(fā)動機大小和占空比來提供所需功率。通常，空氣加熱器的大小適于可以向加熱器提供一段限定時間的全部電池電壓和電流。當(dāng)環(huán)境溫度低，例如負(fù)二十華氏度時，此控制方案通常需要向加熱器賦能約三十秒。雖然以這種方式控制并調(diào)整大小的加熱器是有效的，但仍可能存在改進方案。
本發(fā)明的進氣口加熱器系統(tǒng)包括連接到空氣加熱器的控制器。該控制器和空氣加熱器被設(shè)計為使其優(yōu)選地能夠使用單根導(dǎo)線連接到電池上。該控制器可作為獨立單元，或者可以接受來自車輛電子控制模塊的數(shù)據(jù)。本發(fā)明的控制器采用脈沖寬度調(diào)制控制方案，該方案中每單位時間從空氣加熱器輸出的總能量被控制。因此，可采用比以前使用的更大的空氣加熱器。通過采用更大的空氣加熱器，需要預(yù)加熱空氣的時間顯著減少。另外，由于相同的加熱器構(gòu)形可用于不同發(fā)動機，所以可獲得生產(chǎn)效率。
優(yōu)選地，本發(fā)明的空氣加熱器系統(tǒng)在發(fā)動機已經(jīng)起動后采集發(fā)動機轉(zhuǎn)速(rpm)數(shù)據(jù)。該系統(tǒng)利用該數(shù)據(jù)在發(fā)動機開始保證正常怠速(smooth idle)后，確定從加熱器輸出的能量的時間和數(shù)量。以這種方式，最小化了空氣加熱器的總輸出能量。另外，初始起動過程中的排放和運轉(zhuǎn)性能也得到了改善。
從下文提供的詳細(xì)描述中，本發(fā)明的另一些應(yīng)用領(lǐng)域會變得明顯。應(yīng)該理解的是，詳細(xì)的描述和具體的實施例雖然表示本發(fā)明的優(yōu)選實施方案，但僅為示例目的，而非為了限制本發(fā)明的范圍。
附圖簡述由詳細(xì)的說明和附圖可以更完整地理解本發(fā)明，其中
圖1是表示配備有根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)構(gòu)形的進氣口加熱器系統(tǒng)的示范車輛的示意圖；圖1(a)是優(yōu)選的空氣加熱器的視圖；圖2是另一進氣口加熱器系統(tǒng)，其中具有至車輛電子控制模塊的連接；圖3是根據(jù)溫度用來確定預(yù)加熱時間的圖表；圖4是根據(jù)溫度利于確定進氣加熱器的工作時間百分比的圖表；圖5表示的是描繪脈沖百分比、時間和發(fā)動機轉(zhuǎn)速(rpm)的第一控制情況的圖表；圖6是描繪第二控制情況的圖表；圖7是描繪第三控制情況的圖表；圖8到10表示根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)概括示范的加熱器控制方法的流程圖；圖11是描繪進氣口加熱控制系統(tǒng)的另一個實施方案的示意圖；并且圖12是描繪進氣口加熱控制系統(tǒng)的又一個可選實施方案的示意圖。
具體實施例方式
優(yōu)選實施方案的下列說明實際上僅僅是示例性的，并且不以任何方式限制本發(fā)明、其應(yīng)用或用途。
參考圖1，顯示了與根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)構(gòu)形的進氣口加熱器系統(tǒng)22連通的一臺示范發(fā)動機20。系統(tǒng)22包括空氣加熱器24、控制器26、轉(zhuǎn)速傳感器28以及溫度傳感器30。電池31向控制器26和空氣加熱器24提供電能。圖1表示位于發(fā)動機20和入口管32之間的空氣加熱器24?；蛘?，空氣加熱器24為如圖1(a)所示的“嵌入(drop in)”類型。
當(dāng)構(gòu)形為“嵌入”加熱器時，加熱器24包括連接到檢查板36的加熱元件34。加熱元件34位于入口管32的孔38內(nèi)。以這種方式，加熱元件34置于與通過入口管32朝發(fā)動機20的燃燒室移動的空氣相接觸。檢查板36與入口管32密封接合以限制不期望的污染物進入?？諝饧訜崞鞯倪M一步細(xì)節(jié)可見于美國專利第6,073,615號，其內(nèi)容在此通過引用的方式納入本申請。
圖2表示另一空氣加熱器系統(tǒng)40。加熱器系統(tǒng)40利用由電子控制模塊42提供的輸入。電子控制模塊42從傳感器組44和診斷組46采集數(shù)據(jù)。傳感器組44包括油溫傳感器、冷卻液溫度傳感器、環(huán)境溫度傳感器以及單個發(fā)動機氣缸溫度傳感器。診斷組46包括反應(yīng)電池電壓、電池強度以及其它車輛系統(tǒng)數(shù)值的數(shù)據(jù)。
加熱器系統(tǒng)22和40都包括能量場效應(yīng)晶體管(MOSFETS)的脈沖寬度調(diào)制，以控制加熱器功率。具體來說，集成電路或控制芯片48根據(jù)系統(tǒng)輸入來控制MOSFET類晶體管50的脈沖寬度。要求電壓調(diào)節(jié)器和其它管理設(shè)備可在設(shè)備運行期間保持控制芯片和MOSFETS穩(wěn)定。這些組件會保持向系統(tǒng)提供的電壓，并進行集成電路板的綜合管理以運行系統(tǒng)。
芯片的輸入數(shù)據(jù)包括轉(zhuǎn)速傳感器28和傳感器組44中的環(huán)境溫度傳感器。環(huán)境溫度傳感器會確定加熱器用于預(yù)加熱的工作時間，以加溫加熱元件34至在起動期間向發(fā)動機傳輸熱量的溫度。這可以是根據(jù)起動所需焦耳值的線性或非線性函數(shù)。示意圖見于圖3。
在本具體的實施方案中，預(yù)加熱時間的公式可由以下可為線性或非線性函數(shù)的任一公式計算。當(dāng)期望簡單的模式時，例如必須使計算時間最短時，通常優(yōu)選線性函數(shù)。當(dāng)可以更清楚地理解系統(tǒng)特性或期望比線性模式輸入更多或更少能量時，優(yōu)選非線性函數(shù)。例如，預(yù)加熱時間通過選取溫度x，比如-10，并將其代入下列方程式之一來確定，以得到下表所示的預(yù)加熱時間。
如果選用線性函數(shù)，則控制器會先向空氣加熱器提供功率6.25秒，如圖3中點A所示。如果選定上部非線性函數(shù)，則空氣加熱器會接收功率8.12秒(點B)。如果用下部非線性函數(shù)在控制器26內(nèi)編程，則空氣加熱器24會以全功率供能4.38秒，如點C所示。
預(yù)加熱階段完成后，會給操作者產(chǎn)生一個信號以表示發(fā)動機可以起動。一旦發(fā)動機起動，轉(zhuǎn)速傳感器就會讀出轉(zhuǎn)速值，用信號通知控制器后加熱(post heat)程序可以開始。后加熱指在起動發(fā)動機后發(fā)生的加熱。加熱器系統(tǒng)以由環(huán)境溫度確定的脈沖寬度工作時間百分比起動。圖4表示工作時間百分比和溫度的圖表。工作時間百分比通過線性和非線性函數(shù)計算得出，以確定脈沖寬度百分比的起點。用于確定工作時間百分比的函數(shù)包括
假定環(huán)境溫度為-10，選定線性模式用于預(yù)加熱(如上所述)，并選定非線性模式用于后加熱脈沖寬度計算。預(yù)加熱和后加熱計算的實例如下
因此，一旦完成6.25秒的預(yù)加熱且發(fā)動機已經(jīng)起動，則控制器會計算出如D點所示的81.2％的脈沖寬度。功率被施加到加熱器用于81.2％的正常脈沖占空比。然后，控制器降低脈沖寬度并檢查發(fā)動機轉(zhuǎn)速的變化。如果脈沖寬度降低(或小于某一百分比的變化，即，2％)后，發(fā)動機轉(zhuǎn)速沒有變化，則可接受新的脈沖寬度并可再次將其降低。如果降低的脈沖寬度引起發(fā)動機轉(zhuǎn)速變化，則控制器會恢復(fù)到原始的脈沖寬度并重新開始上述過程。最終，隨著發(fā)動機升溫，脈沖寬度的降低不會影響轉(zhuǎn)速，且控制器會遷移到0％的脈沖寬度，自行關(guān)閉。
理想的情況下，發(fā)動機的起動會沿著圖5中的軌跡。進行預(yù)加熱，起動發(fā)動機。當(dāng)脈沖寬度降低后，發(fā)動機轉(zhuǎn)速沒有變化?？刂破鬟_到0％的脈沖寬度，起動完成。
圖6顯示第二種情況。進行預(yù)加熱，發(fā)動機起動。第一次控制器減小脈沖寬度，發(fā)動機轉(zhuǎn)速下降，導(dǎo)致控制器回復(fù)到以前的脈沖寬度。這個過程一直發(fā)生，直至轉(zhuǎn)速不再變化(大約在11秒的刻度處)，即控制器經(jīng)歷多次降低而發(fā)動機轉(zhuǎn)速沒有變化。大約在12秒的刻度處，發(fā)動機轉(zhuǎn)速又一次改變，所以這個過程在大約14秒前一直重復(fù)。一旦轉(zhuǎn)速不再變化，則控制器可以再次持續(xù)減少加熱器的工作時間。
參考圖7，介紹了第三種情況。在這種情況下，最初的后加熱脈沖寬度百分比不足以保持發(fā)動機運行。如果脈沖寬度不足以保持發(fā)動機在起動必須的轉(zhuǎn)速之上，則控制器會提高必須的工作百分比以保持發(fā)動機運行。隨著發(fā)動機升溫，上述情況會改善，且控制器會再次遷移至0％的脈沖寬度。
系統(tǒng)的控制需要考慮之處包括轉(zhuǎn)速傳感器的反應(yīng)性、采樣的頻率、保持系統(tǒng)得以控制所需的控制器變化的頻率、以及系統(tǒng)對加熱器的熱量改變的延遲時間。
也可以使用另一溫度傳感器(未示出)來感應(yīng)加熱器下游某一距離處的空氣溫度。加熱器下游的空氣溫度更能代表實際進入氣缸的空氣溫度。如果空氣被控制在與加熱器起動發(fā)動機的能力有關(guān)的指定溫度時，將得到改善的起動控制。如果發(fā)動機將在40時自主起動，且如果距離加熱器某一距離處，比如2英寸處，的空氣為100且會被帶到氣缸中的空氣中，該氣缸中的空氣通過發(fā)動機的檢測為50，則發(fā)動機就會處于將發(fā)生可接受的起動的狀態(tài)。接著，后加熱可不根據(jù)工作時間而根據(jù)離開加熱器的空氣溫度進行。該空氣溫度與該空氣溫度對車輛轉(zhuǎn)速的影響的比較可用于控制。隨著下游空氣溫度改變，測量對發(fā)動機轉(zhuǎn)速的影響?？扇缜八鼋㈤]環(huán)控制算法。
圖8-10表示操作本發(fā)明的加熱器系統(tǒng)的方法。當(dāng)打開點火開關(guān)52時，功率就被傳送到控制器26和發(fā)動機ECM42。ECM42將來自傳感器和診斷組的數(shù)據(jù)傳送給控制器，該控制器隨后確定起動發(fā)動機的正確預(yù)加熱算法。通常，以100％的功率向加熱器提供功率以達到必要的預(yù)加熱，然而，也可能低于該功率。一旦預(yù)加熱完成，就會有信號通知駕駛者發(fā)動機已做好起動準(zhǔn)備?？刂破鲗⒗^續(xù)從ECM采集數(shù)據(jù)并通過監(jiān)測溫度和發(fā)動機轉(zhuǎn)速來確定調(diào)制占空比的所需脈沖寬度以保持車輛運行。
起始調(diào)制會根據(jù)起動初期的發(fā)動機參數(shù)而確定。較冷的溫度會需要較高的工作時間百分比。較暖的溫度等于較低的百分比。而且，如果發(fā)動機未達到足夠的轉(zhuǎn)速，則工作時間百分比會增加。一旦達到可接受的轉(zhuǎn)速，則控制器會減小工作時間百分比并檢查發(fā)動機轉(zhuǎn)速。如果轉(zhuǎn)速保持恒定，則可減小工作時間百分比。如果轉(zhuǎn)速輕微下降，則會提高工作時間百分比。由于發(fā)動機變暖，隨著控制器降低工作時間百分比，轉(zhuǎn)速會趨于保持恒定，直至控制器最終自行關(guān)閉。
圖11表示用于加熱進入內(nèi)燃機102的進氣口的空氣的空氣加熱器系統(tǒng)100的簡化且優(yōu)選的實施方案。圖11表示位于內(nèi)燃機102和入口管106之間的空氣加熱器104。然而，這種排布方式只是示例性的，空氣加熱器104優(yōu)選地連接到入口管106并構(gòu)形為圖1A所示的“嵌入”型。
系統(tǒng)100包括相互連通的發(fā)動機控制器108和加熱器控制器110。電池112向加熱器控制器110和發(fā)動機控制器108提供電能。點火開關(guān)114可用于選擇性地提供動力給發(fā)動機控制器108。
加熱器控制器110包括MOSFET類型的晶體管116和控制芯片118。參照加熱器系統(tǒng)22和40，使用如前所述的脈沖寬度調(diào)制來控制MOSFET116。這樣，就可調(diào)節(jié)空氣加熱器104的能量輸出。
可以理解的是，簡化系統(tǒng)100不包括另外的傳感器來向控制芯片118提供信號。相反，簡化系統(tǒng)100將控制芯片118放置為與發(fā)動機控制器108連通。最近制造的機動車通常包括發(fā)動機控制系統(tǒng)，其帶有作為原始裝備部件的控制器，例如發(fā)動機控制器108。因此，可以利用已經(jīng)存在的發(fā)動機控制器108來提供較簡單且低成本的空氣加熱器系統(tǒng)100。
操作中，用戶閉合點火開關(guān)114以將電池功率提供給發(fā)動機控制器108。發(fā)動機控制器108根據(jù)與發(fā)動機控制器108連通的車輛制造廠商的傳感器提供的數(shù)據(jù)，來確定起動發(fā)動機102的合適的預(yù)加熱算法。發(fā)動機控制器108向加熱器控制器110的控制芯片118提供信號。通常，在發(fā)動機控制器108向加熱器控制器110提供信號之前，加熱器104都以100％功率運行。一旦預(yù)加熱完成，發(fā)動機控制器108就以信號通知車輛操作員發(fā)動機做好起動準(zhǔn)備。此時操作員開啟點火開關(guān)以使起動器和發(fā)動機接合。隨著發(fā)動機起動，空氣會流經(jīng)入口管106，通過加熱器104并進入發(fā)動機102。發(fā)動機控制器108會根據(jù)發(fā)動機制造商的規(guī)格來輸出信號以持續(xù)預(yù)加熱或停止預(yù)加熱。
由于發(fā)動機轉(zhuǎn)動，熱空氣進入燃燒室并與注入的燃料混合以幫助發(fā)動機起動。一旦發(fā)動機起動，發(fā)動機控制器108就采集來自車輛制造商的傳感器的數(shù)據(jù)，并確定后加熱程序是否應(yīng)該開始。后加熱算法程序編入發(fā)動機控制器108，可使用數(shù)據(jù)，例如由車輛制造商的傳感器提供的冷卻液溫度、發(fā)動機轉(zhuǎn)速、車輛排氣溫度數(shù)據(jù)等。
加熱器控制器110可編程為通過脈沖寬度調(diào)制改變加熱器功率，來改變加熱器104的預(yù)加熱和/或后加熱能量輸出。根據(jù)發(fā)動機控制器108接收的信號類型，控制芯片118可編程為包括控制算法以保證空氣加熱器104的正確運行。
優(yōu)選地，MOSFET 116包括診斷能力。這種場效應(yīng)晶體管通常稱為“智能化場效應(yīng)管(SmartFET)”。西門子和/或英飛凌科技公司(Infineon Technologies)提供可用于簡化系統(tǒng)100中的PROFETBTS555 TO-218AB/5的強電流功率開關(guān)智能化場效應(yīng)管。在此通過引用將PROFETData Sheet BTS555納入本文件。智能化場效應(yīng)管提供過載保護、電流限制、短路保護、過溫保護、過壓保護和反極性電池保護。因為進氣口加熱器易受過壓、過流和過溫的影響，所以這種控制技術(shù)允許將簡單系統(tǒng)保護與加熱器控制器整合。電流控制技術(shù)需要獨立的電路提供這種好處。例如，會需要像保險、斷路開關(guān)和繼電器這樣的電子元件。此外，應(yīng)該理解的是，如有必要，可并聯(lián)連接多個MOSFET以滿足加熱器104的功率要求。
圖12示出加熱器控制系統(tǒng)200的又一實施方案。除系統(tǒng)200不利用來自發(fā)動機控制器的通訊而是采集來自兩個溫度傳感器的數(shù)據(jù)以限定加熱器運行之外，系統(tǒng)200基本與系統(tǒng)100相似。由于系統(tǒng)200和系統(tǒng)100的組件具有相似性，所以相同的組件將保留其之前采用的參考標(biāo)號。
系統(tǒng)200包括上游溫度傳感器202以測量加熱器104上游的空氣溫度。上游溫度傳感器202將指示入口管106內(nèi)的空氣溫度的信號提供給控制芯片118。下游溫度傳感器204位于進氣流內(nèi)、空氣經(jīng)過空氣加熱器104后的位置處。圖示下游溫度傳感器204被安裝在發(fā)動機102中。然而，應(yīng)該理解的是，加熱器104和下游溫度傳感器204的其它安裝位置也可采用。例如，每個上游溫度傳感器202、空氣加熱器104和下游溫度傳感器204可全部被安裝在入口管106內(nèi)，而不脫離本發(fā)明的范圍。
為運行系統(tǒng)200，閉合點火開關(guān)114以將電池功率提供給加熱器控制器110。加熱器控制器110根據(jù)上游溫度傳感器202提供的數(shù)據(jù)確定起動發(fā)動機的正確預(yù)加熱算法。如果需要預(yù)加熱，則加熱器控制器110給“等待起動”的燈206賦能，該燈安裝在操作者可見的位置。加熱器104一直運行，直至加熱器控制器110確定預(yù)加熱循環(huán)完成?？諝饧訜崞?04基本上可以隨期望以最高至100％的任意功率百分比運行。一旦預(yù)加熱循環(huán)完成，加熱器控制器110就通過斷電等待起動燈206發(fā)出發(fā)動機已做好起動準(zhǔn)備的信號。
為嘗試起動發(fā)動機，車輛操作者打開點火開關(guān)以進一步用起動機馬達帶動發(fā)動機。當(dāng)起動機起動發(fā)動機時，加熱器控制器110可持續(xù)預(yù)加熱或停止預(yù)加熱，直到發(fā)動機起動。運行的任一種模式都可以被設(shè)計進加熱器控制器110內(nèi)的算法中。隨著發(fā)動機轉(zhuǎn)動，空氣將流過入口管106、加熱器104并進入發(fā)動機102。一旦發(fā)動機起動，加熱器控制器110就使用后加熱算法分析來自上游溫度傳感器202和/或下游溫度傳感器204的數(shù)據(jù)以確定后加熱的時間。
后加熱算法可以開發(fā)為多種不同構(gòu)形。在一個實例中，加熱器104以不同功率級別運行不同的時間，直至上游溫度傳感器202感應(yīng)出的空氣溫度等于某一值。這個控制方案使得在加熱器104下游流動的空氣的溫度在發(fā)動機運行的整個過程中基本保持恒定。系統(tǒng)200在加熱器控制器110的程序中采用這個主要控制算法。此外，加熱器控制器110可被編程為通過使用MOSFET116的脈沖寬度調(diào)制來改變加熱器功率。
在另一個優(yōu)選實施例中，系統(tǒng)200內(nèi)使用的后加熱算法在發(fā)動機起動之后立即評估上游溫度傳感器202和下游溫度傳感器204輸出的信號。下游溫度傳感器204測定的溫度與目標(biāo)進入空氣溫度比較。標(biāo)進入空氣溫度已在先限定，并被編程為后加熱算法的一部分。所需的加熱器輸出功率根據(jù)位于下游溫度傳感器204處的空氣的溫度與目標(biāo)溫度之差確定。將適合的脈沖寬度調(diào)制循環(huán)輸出到加熱器104以產(chǎn)生所需功率。
隨著通過上游溫度傳感器202的空氣的溫度朝著相對下游溫度傳感器204在先限定的目標(biāo)溫度升高，調(diào)整加熱器104的輸出。具體來說，調(diào)節(jié)向加熱器104提供的脈沖寬度調(diào)制循環(huán)，以減小加熱器的功率輸出。當(dāng)位于上游溫度傳感器202處的空氣達到目標(biāo)溫度時，則斷開給加熱器104的功率。或者，可將系統(tǒng)200內(nèi)的算法構(gòu)形為一旦上游溫度傳感器202處的溫度等于目標(biāo)溫度，則以所需的、減小的水平持續(xù)后加熱一段限定的時間。
在還一個可選的實施方案中，與系統(tǒng)200相似的系統(tǒng)可包括預(yù)加熱和后加熱算法以計算由采集例如冷卻液溫度、發(fā)動機速度、環(huán)境空氣溫度和發(fā)動機排氣數(shù)據(jù)的信息的傳感器提供的數(shù)據(jù)。
前述討論僅僅公開并描述了本發(fā)明的示例實施方案。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可容易地從上述討論、以及附圖和權(quán)利要求書中認(rèn)識到，在不脫離以下權(quán)利要求書所限定的本發(fā)明主旨和范圍的前提下，可對其進行多種改變、調(diào)整和變形。
權(quán)利要求
1.一種用于具有發(fā)動機的車輛的進氣口加熱器系統(tǒng)，該加熱器系統(tǒng)包括適于定位為與發(fā)動機的進氣通道連通的空氣加熱器；用于提供指示發(fā)動機轉(zhuǎn)速的信號的速度傳感器；和用于調(diào)制作為速度傳感器輸出信號函數(shù)的、提供給空氣加熱器的功率的控制器。
2.權(quán)利要求1的進氣口加熱器系統(tǒng)，其特征在于所述控制器包括用于向所述空氣加熱器快速供應(yīng)和斷開功率供應(yīng)的MOSFET晶體管。
3.權(quán)利要求2的進氣口加熱器系統(tǒng)，其特征在于所述控制器用于改變向所述空氣加熱器交替供應(yīng)和斷開功率供應(yīng)的頻率，以控制加熱器的能量輸出。
4.權(quán)利要求1的進氣口加熱器系統(tǒng)，其特征在于還包括用于提供指示環(huán)境溫度的信號的溫度傳感器。
5.權(quán)利要求4的進氣口加熱器系統(tǒng)，其特征在于所述溫度傳感器與所述控制器連通，所述控制器用于確定在起動發(fā)動機之前向所述空氣加熱器提供功率的時間。
6.權(quán)利要求5的進氣口加熱器系統(tǒng)，其特征在于向所述空氣加熱器提供功率的時間由具有線性函數(shù)和非線性函數(shù)中的一種的算法限定。
7.權(quán)利要求1的進氣口加熱器系統(tǒng)，其特征在于還包括燈，該燈用于以信號通知車輛操作者等待，直至進入空氣預(yù)加熱循環(huán)完成。
8.權(quán)利要求1的進氣口加熱器系統(tǒng)，其特征在于還包括與所述控制器連通的發(fā)動機控制模塊，所述發(fā)動機控制模塊用于接收來自車輛傳感器的信號并將所述車輛傳感器信號傳送到所述控制器，以限定向所述加熱器功率供應(yīng)的大小和時間。
9.權(quán)利要求8的進氣口加熱器系統(tǒng)，其特征在于所述車輛傳感器選自油溫傳感器、冷卻液傳感器、發(fā)動機氣缸溫度傳感器和環(huán)境空氣溫度傳感器。
10.權(quán)利要求9的進氣口加熱器系統(tǒng)，其特征在于所述發(fā)動機控制模塊用于接收與電池電壓相關(guān)的診斷信息，并將該診斷信息轉(zhuǎn)送給控制器。
11.一種車輛進氣口加熱器系統(tǒng)，該加熱器系統(tǒng)包括適于定位為與發(fā)動機的進氣通道連通的空氣加熱器；和用于調(diào)制向空氣加熱器提供的功率的控制器，所述控制器包括用于反復(fù)向空氣加熱器提供和斷開功率供應(yīng)以改變所述加熱器的能量輸出的場效應(yīng)晶體管，所述場效應(yīng)晶體管用于感應(yīng)溫度并當(dāng)超過預(yù)定溫度時斷開向所述空氣加熱器提供的功率。
12.權(quán)利要求11的進氣口加熱器系統(tǒng)，其特征在于所述場效應(yīng)晶體管用于感應(yīng)提供給所述空氣加熱器的電流并且如果所述電流超過預(yù)定值時斷開電流供應(yīng)。
13.權(quán)利要求12的進氣口加熱器系統(tǒng)，其特征在于所述場效應(yīng)晶體管用于探測反極性功率供應(yīng)。
14.權(quán)利要求11的進氣口加熱器系統(tǒng)，其特征在于所述控制器包括與所述場效應(yīng)晶體管并聯(lián)連接的第二場效應(yīng)晶體管。
15.權(quán)利要求11的進氣口加熱器系統(tǒng)，其特征在于還包括與所述控制器連通的發(fā)動機控制模塊，其特征在于所述發(fā)動機控制模塊用于接收來自車輛傳感器的信號并將所述車輛傳感器信號傳送給所述控制器，以限定向所述加熱器供應(yīng)的功率的大小和時間。
16.權(quán)利要求15的進氣口加熱器系統(tǒng)，其特征在于所述車輛傳感器選自油溫傳感器、冷卻液傳感器、發(fā)動機氣缸溫度傳感器和環(huán)境空氣溫度傳感器。
17.一種車輛進氣口加熱器系統(tǒng)，該加熱器系統(tǒng)包括適于定位為與發(fā)動機的進氣通道連通的空氣加熱器；第一溫度傳感器，用于提供指示位于所述空氣加熱器上游的空氣溫度的信號；第二溫度傳感器。用于提供指示位于所述空氣加熱器下游的空氣溫度的信號；和控制器，用于調(diào)制作為第一和第二溫度傳感器輸出的函數(shù)的、向空氣加熱器的提供的功率。
18.權(quán)利要求17的進氣口加熱器系統(tǒng)，其特征在于所述控制器包括用于反復(fù)向空氣加熱器提供和斷開功率供應(yīng)以改變所述加熱器的能量輸出的場效應(yīng)晶體管。
19.權(quán)利要求18的進氣口加熱器系統(tǒng)，其特征在于所述場效應(yīng)晶體管用于感應(yīng)溫度并當(dāng)超過預(yù)定溫度時斷開提供給所述空氣加熱器的功率。
20.權(quán)利要求18的進氣口加熱器系統(tǒng)，其特征在于所述場效應(yīng)晶體管用于感應(yīng)提供給所述空氣加熱器的電流并且如果所述電流超過預(yù)定值時斷開電流供應(yīng)。
21.權(quán)利要求18的進氣口加熱器系統(tǒng)，其特征在于所述控制器包括與所述場效應(yīng)晶體管并聯(lián)連接的第二場效應(yīng)晶體管。
22.一種用于控制具有發(fā)動機的車輛的進氣口加熱器的方法，該方法包括以下步驟測量進氣加熱器上游位置處的初始溫度；根據(jù)所述初始溫度限定加熱器預(yù)加熱時間；以所述預(yù)加熱時間向所述加熱器提供電流；起動發(fā)動機；測量空氣加熱器上游的所述位置處和加熱器下游的一個位置處的溫度；計算在所述下游位置處的所述溫度和目標(biāo)值之差；根據(jù)已計算的溫差確定加熱脈沖寬度百分比；以所述脈沖寬度百分比來調(diào)制提供給所述加熱器的電流；并且當(dāng)所述上游位置處的溫度基本等于所述目標(biāo)值時，斷開向加熱器的電流供應(yīng)。
23.權(quán)利要求22的方法，其特征在于還包括當(dāng)所述上游位置處的所述溫度增加時，降低脈沖寬度百分比。
24.一種用于控制具有發(fā)動機的車輛的進氣口加熱器的方法，該方法包括以下步驟測量初始溫度；根據(jù)所述初始溫度限定加熱器預(yù)加熱時間；以所述預(yù)加熱時間向所述加熱器提供電流；起動發(fā)動機；測量發(fā)動機轉(zhuǎn)速；根據(jù)已測定的溫度確定初始加熱脈沖寬度百分比；以所述脈沖寬度百分比調(diào)制供應(yīng)給所述加熱器的電流；降低施予所述加熱器的脈沖寬度百分比；檢查發(fā)動機速度的降低量；并且持續(xù)控制作為被監(jiān)測的發(fā)動機速度的函數(shù)的、施予加熱器的脈沖寬度百分比。
25.權(quán)利要求24的方法，其特征在于限定加熱器預(yù)加熱時間的步驟包括根據(jù)所述初始溫度對線性和非線性函數(shù)中的一個進行求解。
26.權(quán)利要求24的方法，其特征在于測量所述初始溫度的步驟包括測量環(huán)境空氣的溫度。
27.權(quán)利要求24的方法，其特征在于持續(xù)控制脈沖寬度百分比包括當(dāng)所述發(fā)動機轉(zhuǎn)速降低一個預(yù)定量時，提高施予加熱器的脈沖寬度百分比。
全文摘要
一種包括空氣加熱器和控制器的進氣口加熱器系統(tǒng)，所述空氣加熱器適于定位為與發(fā)動機的進氣通道連通。所述控制器適于反復(fù)提供電流和斷開電流供應(yīng)，以提供空氣加熱器的所需能量輸出。
文檔編號F02N19/04GK101069010SQ200480021991
公開日2007年11月7日 申請日期2004年7月27日 優(yōu)先權(quán)日2003年7月28日
發(fā)明者A·J·普魯斯特, J·P·蒂梅希, C·P·安迪生 申請人:菲利普斯&坦洛工業(yè)有限公司