用于车辆的进气加热系统技术方案

用于车辆的进气加热系统包括电开关设备，该电开关设备用于选择性地将车辆的电池连接到与车辆的进气接触的加热器线圈。进气加热系统包括控制电路，该控制电路用于响应于来自引擎控制器的使能信号，驱动电开关设备以全电流将电池连接到加热器线圈。控制电路用于测量加热器线圈的电阻，该电阻指示加热器线圈的初始温度，并且响应于加热器线圈的估计温度超过期望温度值，调制电开关设备以减少从车辆的电池到加热器线圈的电流。

【技术实现步骤摘要】
用于车辆的进气加热系统相关申请的交叉引用本申请是2016年5月26日提交的美国专利申请号15/166,009的部分继续申请。上面引用的申请的全部公开内容通过引用并入。
本公开涉及内燃机中的进气加热系统，更具体地涉及进气加热系统的电子控制。
技术介绍
用于内燃机的空气燃料混合物在冷的时候难以点燃，导致不完全燃烧和排放增加。一旦引擎升温，气缸可以充分加热空气燃料混合物。然而，在启动时，引擎可能没有热量来对空气燃料混合物做出贡献。当环境温度较低时，冷启动状况尤其严重。进气加热系统可用于加热到达引擎的空气。该系统可位于进气歧管内或之前。在试图启动引擎之前，进气加热系统可能会达到温度。加热进气可以允许更易于点火并且可以更有效地保持燃料处于悬浮状态，导致更少的燃料液滴脱离悬浮在空气中。进气加热系统可以允许更快启动引擎，可以减少启动排放(有时以“白烟”的形式出现)，降低引擎磨损，减少启动过程中的总体电池消耗，并减少启动燃料消耗。如图1所示，卡车100的非按比例示意图包括引擎104和空气加热器108。虽然未示出，但是引擎104的进气歧管可以包含空气加热器108。基于来自引擎控制器112的控制信号，空气加热器控制器116将电池120连接到空气加热器108。例如，空气加热器控制器116可以包括机电继电器。空气加热器控制器116还可以包括计时器，使得空气加热器108不会达到过热状况。然而，如果引擎104从温暖状况启动，其中空气加热器108不冷而是温暖的，则该超时可能太长，并且空气加热器108可能经历过热状况。这样可能增加空气加热器108的磨损。这里所提供的背景说明是为了总体上呈现本公开背景的目的。现在所称的专利技术人的工作，对于在该背景部分所描述的内容而言，以及提交时不符合作为现有技术的说明书的方面，既未明确也未隐含地被认为是对于本公开的现有技术。
技术实现思路
用于车辆的进气加热系统包括电开关设备，该电开关设备用于选择性地将车辆的电池连接到与车辆的进气接触的加热器线圈。进气加热系统包括控制电路，该控制电路用于响应于来自引擎控制器的使能信号，驱动电开关设备以全电流(fullcurrent)将电池连接到加热器线圈。控制电路用于测量加热器线圈的电阻，该电阻指示加热器线圈的初始温度，并且响应于加热器线圈的估计温度超过期望温度值，调制电开关设备以减少从车辆的电池到加热器线圈的电流。在其他特征中，控制电路用于基于加热器线圈的初始温度与温度升高的总和来估计加热器线圈的温度。在其它特征中，控制电路用于通过以下操作来估计温度升高：重复测量通过电开关设备的电流的电流值并且累积测量的电流值的平方值。在其他特征中，控制电路用于基于由累积电流平方值索引的温度升高的查找表来估计温度升高。在其他特征中，控制电路用于基于感兴趣的时间段内加热器线圈的电阻的上升速率来估计加热器线圈的初始温度。在其他特征中，控制电路用于在估计加热器线圈的初始温度之前，通过(i)参考电流平方值与(ii)累积电流平方值的比率来缩放上升速率。在其他特征中，控制电路用于通过以下操作来测量加热器线圈的电阻：测量通过电开关设备的电流的电流值和电开关设备的端子处的电压值，并且基于所测量的电压值与所测量的电流值的比率来计算电阻值。在其他特征中，控制电路用于在电开关设备断开时测量电开关设备的端子处的参考电压，并且在计算加热器线圈的电阻之前从测量的电压值中减去参考电压。在其他特征中，电开关设备包括并联连接的多个晶体管。在其他特征中，控制电路用于使用脉冲宽度调制来驱动电开关设备。在其他特征中，该系统包括容纳电开关设备和控制电路的金属外壳。电开关设备热耦合到金属外壳，该金属外壳从电开关设备吸收热量。在其他特征中，该系统包括温度传感器，该温度传感器用于测量控制电路、电开关设备和金属外壳中的至少一个的温度。控制电路用于响应于测量的温度超过温度阈值而关闭电开关设备。在其他特征中，该系统包括收发器，该收发器用于(i)通过通信总线从引擎控制器接收期望温度值并且(ii)向控制电路提供期望温度值。在其他特征中，收发器用于响应于通信总线上超过预定时间段不活动，命令控制电路进入低功率模式。收发器进一步用于响应于在通信总线上接收到预定信号，命令控制电路进入工作模式。控制电路在低功耗模式下比在工作模式下消耗更少的功率。在其他特征中，电池由内阻来表征，并且控制电路用于在通过电开关设备将电池从加热器线圈断开时测量电池的第一电压。控制电路还用于一旦电开关设备将加热线圈连接到电池，就测量电池的第二电压并测量通过电开关设备的电流。控制电路还用于基于第一电压、第二电压和电流来确定内阻。一种操作用于车辆的进气加热系统的方法包括：响应于来自引擎控制器的使能信号，驱动电开关设备以全电流将电池连接至加热器线圈。该方法包括测量指示加热器线圈的初始温度的加热器线圈的电阻。该方法包括，响应于加热器线圈的温度超过期望温度值，调制电开关设备以减少从车辆的电池到加热器线圈的电流。在其他特征中，该方法包括基于加热器线圈的初始温度和温度升高的总和来估计加热器线圈的温度。在其他特征中，估计温度升高包括重复测量通过电开关设备的电流的电流值并且累积测量的电流值的平方值。在其他特征中，该方法包括基于感兴趣的时间段内加热器线圈的电阻的上升速率来估计加热器线圈的初始温度。在其他特征中，该方法包括在估计加热器线圈的初始温度之前，通过(i)参考电流平方值与(ii)累积电流平方值的比率来改变上升速率。根据详细的说明书、权利要求书和附图，本公开的其它适用范围将变得清楚。详细描述和具体示例仅用于说明的目的，并不旨在限制本公开的范围。附图说明根据详细的说明和附图，将更加完全地理解本公开。图1是具有进气加热系统的引擎的功能框图。图2是示出选择的电源和接地连接的具有进气加热系统的引擎的功能框图。图3A是空气加热器控制器的示例实施方式的功能框图。图3B是空气加热器控制器的另一示例实施方式的功能框图。图4是涉及启动具有进气加热系统的引擎的示例引擎控制器操作的流程图。图5是用于启动具有进气加热系统的引擎的替代引擎控制器操作的流程图。图6A和图6B共同是根据本公开的原理的空气加热器控制器的示例操作的流程图。图7A和图7B共同是根据本公开的原理的空气加热器控制器的示例操作的另一流程图。图8是显示基于温度的加热器电阻率变化的示例时间曲线图。图9是各种状况下进气加热器的示例电流和电流导数轨迹的时间曲线。在附图中，重复使用附图标记来识别相似和/或相同的元件。具体实施方式在现有技术中，引擎控制器可以在预定时间段内启动进气加热器系统，该预定时间段基于预期进气加热器系统升高到工作温度的时间量。这个固定的时间可能没有考虑到空气加热器可能比环境空气温暖的事实，并且不考虑到较温暖的环境温度允许空气加热器更快地升温。根据本公开的空气加热器控制器能够确定空气加热器温度并控制提供给空气加热器的电流以达到并保持期望的工作温度。这样，即使引擎控制器启动空气加热器系统的时间超过了必要的时间，空气加热器也不会达到过热状况。在空气加热器内放置温度传感器需要额外的部件和额外的接线—例如，从空气加热器控制器到空气加热器的一条或两条附加导线。此外，高温以及在某些情况下燃料的存在可能引起温度传感器的可靠性问题。本公开的专利技术人已本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于车辆的进气加热系统，所述系统包括：电开关设备，所述电开关设备用于选择性地将所述车辆的电池连接到与所述车辆的进气接触的加热器线圈；以及控制电路，其用于响应于来自引擎控制器的使能信号，驱动所述电开关设备以全电流将所述电池连接到所述加热器线圈；测量指示所述加热器线圈的初始温度的所述加热器线圈的电阻；以及响应于所述加热器线圈的估计温度超过期望温度值，调制所述电开关设备以减少从所述车辆的电池到所述加热器线圈的电流。

【技术特征摘要】
2017.06.21 US 15/628,9741.一种用于车辆的进气加热系统，所述系统包括：电开关设备，所述电开关设备用于选择性地将所述车辆的电池连接到与所述车辆的进气接触的加热器线圈；以及控制电路，其用于响应于来自引擎控制器的使能信号，驱动所述电开关设备以全电流将所述电池连接到所述加热器线圈；测量指示所述加热器线圈的初始温度的所述加热器线圈的电阻；以及响应于所述加热器线圈的估计温度超过期望温度值，调制所述电开关设备以减少从所述车辆的电池到所述加热器线圈的电流。2.根据权利要求1所述的系统，其中所述控制电路用于基于所述加热器线圈的初始温度和温度升高的总和来估计所述加热器线圈的温度。3.根据权利要求2所述的系统，其中所述控制电路用于通过以下步骤来估计温度升高：重复测量通过所述电开关设备的电流的电流值；以及累积所测量的电流值的平方值。4.根据权利要求3所述的系统，其中所述控制电路用于基于由累积的电流平方值进行索引的温度升高的查找表来估计温度升高。5.根据权利要求3所述的系统，其中所述控制电路用于基于感兴趣的时间段内所述加热器线圈的电阻的上升速率来估计所述加热器线圈的初始温度。6.根据权利要求5所述的系统，其中所述控制电路用于在估计所述加热器线圈的初始温度之前，通过(i)参考电流平方值与(ii)累积电流平方值的比率来缩放所述上升速率。7.根据权利要求1所述的系统，其中所述控制电路用于通过以下步骤来测量所述加热器线圈的电阻：测量通过电开关设备的电流的电流值和所述电开关设备的端子处的电压值；以及基于测量的电压值与测量的电流值的比率来计算所述加热器线圈的电阻。8.根据权利要求7所述的系统，其中所述控制电路用于：在所述电开关设备断开时，测量所述电开关设备的端子处的参考电压；以及在计算所述加热器线圈的电阻之前，从测量的电压值中减去所述参考电压。9.根据权利要求1所述的系统，其中所述电开关设备包括并联连接的多个晶体管。10.根据权利要求1所述的系统，其中所述控制电路用于使用脉冲宽度调制来驱动所述电开关设备。11.根据权利要求1所述的系统，进一步包括：容纳所述电开关设备和所述控制电路的金属外壳，...

【专利技术属性】
技术研发人员：史蒂文·W·汤金，杰里米·N·道格拉斯，罗杰·J·哈尔伯格，
申请(专利权)人：菲利普斯坦洛工业有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US