EP2085607A1

EP2085607A1 - Ausfallfrüherkennung bei einer mit einer kontinuierlichen Folge von Spannungspulsen versorgten Glühkerze

Info

Publication number: EP2085607A1
Application number: EP08105784A
Authority: EP
Inventors: Carsten Scholten; Marie Merelle; Rainer Moritz; Astrid Dietrich
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2008-02-04
Filing date: 2008-11-12
Publication date: 2009-08-05
Also published as: DE102008007391A1

Abstract

Es wird ein Verfahren zur Ausfallfrüherkennung wenigstens einer Glühkerze (1) beschrieben, die mit einer kontinuierlichen Folge von Spannungspulsen einer jeweiligen elektrischen Spannung versorgt wird. Das Verfahren umfasst die Schritte Erfassen eines elektrischen Widerstands (13, 14, 15, 16) der Glühkerze (1) während eines einzelnen Spannungspulses (17, 18), der innerhalb eines vorgegebenen Zeitintervalls (11, 12) erfolgt; Ableiten wenigstens eines Vergleichswerts aus dem elektrischen Widerstand (13, 14, 15, 16); Vorgeben einer Bedingung für den Vergleichswert; Prüfen, ob der Vergleichswert die Bedingung erfüllt; und Ausgeben wenigstens eines Signals, sofern der Vergleichswert die Bedingung erfüllt.

Description

Stand der Technik

Die vorliegende Anmeldung betrifft ein Verfahren zur Ausfallfrüherkennung wenigstens einer Glühkerze, die während wenigstens eines Glühzyklusses mit einer kontinuierlichen Folge von Spannungspulsen einer jeweiligen elektrischen Spannung versorgt wird, sowie einen Motor mit wenigstens einer Glühkerze, der für die Ausfallfrüherkennung der Glühkerze zur Durchführung dieses Verfahrens eingerichtet ist.
Als Glühkerzen werden gemeinhin elektrische Heizelemente bezeichnet, die für gewöhnlich zur Unterstützung eines Kaltstarts im Brennraum von Verbrennungsmotoren und Heizungen angeordnet sind. Normalerweise weist eine Glühkerze in einem vorderen Teil eine Glühwendel mit einem im Wesentlichen temperaturunabhängigen Widerstand und in einem hinteren Teil eine Regelwendel auf, deren Widerstand mit der Temperatur ansteigt. Dadurch wird ein schnelles Aufheizen des vorderen Teils der Glühkerze und mit Erreichen bestimmter Temperaturbereiche eine Rückkopplung des Aufheizvorgangs erzielt.
Wie bei allen technischen Bauteilen stellen sich auch bei Glühkerzen mit der Zeit Abnutzungserscheinungen ein, die mit zunehmendem Alter zu Fehlfunktionen oder gar Totalausfällen der Glühkerze führen können. Man ist daher bestrebt, verbrauchte Glühkerzen mit einer hohen Ausfallwahrscheinlichkeit frühzeitig zu erkennen. Zu diesem Zweck ist es bekannt, den so genannten Kaltwiderstand der Glühkerze zu bestimmen. Dazu wird in den ersten Sekunden nach dem Einschalten der Glühkerze (in der Regel innerhalb der ersten 60 s, bevorzugt jedoch 25 s) der durch die Glühkerze fließende Strom gemessen. Aus diesem gemessenen Strom und einer als bekannt angenommenen Spannung berechnet sich der Kaltwiderstand auf bekannte Weise. Dieser liegt bei unverbrauchten Glühkerzen, also bei Glühkerzen mit geringer Ausfallwahrscheinlichkeit, in der Regel zwischen 0,3 Ω und 1,0 Ω. Wird ein höherer Kaltwiderstand ermittelt weil der durch die Glühkerze fließende Strom abfällt, so weist dies erfahrungsgemäß auf das baldige Ausfallen der Glühkerze hin. Überschreitet der gemessene Kaltwiderstand einen vorgegebenen Schwellenwert, muss die Glühkerze ausgetauscht werden.
Bei diesem bekannten Verfahren wird der Strom jedoch ohne Berücksichtigung der Art und Weise, wie die Kerze mit elektrischer Spannung versorgt wird, gemessen. Mit anderen Worten messen bekannte Verfahren zur Ausfallerkennung von Glühkerzen den durch die Glühkerze fließenden Effektivstrom und ermitteln folglich nur einen effektiven Kaltwiderstand der Glühkerze. Dies trifft auch auf Glühkerzen zu, die mit einer pulsweitenmodulierten Spannung versorgt werden, also mit einer kontinuierlichen Folge von Spannungspulsen einer elektrischen Spannung. Pulsweitenmoduliert heißt dabei, dass ein Tastverhältnis der Spannungspulse bei konstanter Frequenz moduliert wird. In Kraftfahrzeugmotoren wird beispielsweise eine pulsweitenmodulierte Spannung zur Versorgung von Glühkerzen mittels eines elektronischen Glühzeitsteuergerätes aus der Bordspannung erzeugt. Bisher wurden vor allem Niederspannungsglühkerzen mit einer Betriebsspannung von unter 11 V mit einer pulsweitenmodulierten Spannung versorgt. In neuerer Zeit wird eine solche Spannungsversorgung aber immer mehr auch für Bordspannungsglühkerzen mit einer Betriebsspannung von 11 V und darüber eingesetzt.
Insbesondere für mit einer pulsweitenmodulierten Spannung betriebene Glühkerzen erweisen sich bekannte Verfahren zur Ausfallfrüherkennung von Glühkerzen als wenig zuverlässig.

Offenbarung der Erfindung

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Ausfallfrüherkennung einer mit einer pulsweitenmodulierten Spannung versorgten Glühkerze sowie einen zur Ausführung eines solchen Verfahrens eingerichteten Motor zu schaffen, bei denen die Verlässlichkeit der Ausfallfrüherkennung erhöht ist.
Diese Aufgabe wird durch das Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie einen Motor mit den Merkmalen des Anspruchs 10 gelöst.
Im Gegensatz zu bekannten Verfahren, die lediglich Effektivwerte für den gemessenen Strom und damit nur den effektiven Kaltwiderstand über viele Spannungspulse ermitteln, wird beim erfindungsgemäßen Verfahren der Widerstand der Glühkerze erfasst, den die Glühkerze während eines einzelnen Spannungspulses zeigt. Anders ausgedrückt befleißigt sich das erfindungsgemäße Verfahren einer höher aufgelösten Sichtweise als bekannte Verfahren, da es auf den Widerstand der Glühkerze während eines einzelnen Spannungspulses abstellt und nicht auf einen über viele Spannungspulse ermittelten Mittel- oder Effektivwert des Kaltwiderstands. Dies führt im Ergebnis zu einer weit präziseren und verlässlicheren Vorhersage der Ausfallwahrscheinlichkeit, als sie bekannte Verfahren zu liefern vermögen. Dabei ist die Art der Glühkerze für das Verfahren unerheblich. Beispielsweise ist das Verfahren gleichermaßen für eine Niederspannungsglühkerze wie für eine Bordspannungsglühkerze oder eine keramische Glühkerze geeignet.
Es ist möglich, im Schritt (a) den zeitlichen Verlauf des Widerstandes während des jeweiligen Spannungspulses zu erfassen. In einem solchen Fall könnte der im Schritt (b) aus dem Widerstand abgeleitete Vergleichswert beispielsweise der Mittelwert oder ein Extremwert des Widerstands während des Spannungspulses sein. Andererseits kann ein zeitabhängiger Vergleichswert abgeleitet werden, sofern z. B. im Schritt (c) eine Bedingung für die zeitliche Abhängigkeit des Vergleichswerts vorgegeben wird.
Sofern im vorgegebenen Zeitintervall mehrere Spannungspulse auftreten, können die Schritte (a) bis (e) innerhalb des Zeitintervalls auch wiederholt an verschiedenen einzelnen Spannungspulsen ausgeführt werden, beispielsweise zyklisch oder sporadisch.
Bei dem Vergleichswert kann es sich ganz allgemein um einen beliebigen geeigneten Vergleichswert handeln. Beispielsweise kann der Vergleichswert mit dem elektrischen Widerstand identisch sein. Ein weiterer geeigneter Vergleichswert wäre der Gradient des elektrischen Widerstands, also die zeitliche Änderung des Widerstandes bzw. dessen Ableitung nach der Zeit. Ein Widerstandsgradient mit negativem Vorzeichen kann ein Indiz für die erhöhte Ausfallwahrscheinlichkeit einer Glühkerze sein, da bei alten und verbrauchten Glühkerzen vor allem der so genannte Heißwiderstand der Glühkerze, der gewöhnlicherweise nach 25 s bzw. 60 s nach Beginn des Glühzyklusses gemessen wird, innerhalb eines Spannungspulses eine abfallende Tendenz zeigt. Für neuwertige Glühkerzen ist ein Heißwiderstand von 0,6 Ω bis 2,0 Ω üblich. Wie der Kaltwiderstand zeigt auch der Heißwiderstand die Tendenz, mit zunehmendem Alter der Glühkerze anzuwachsen. Mit dem Heißwiderstand bietet sich eine weitere Observable, die zur Abschätzung der Ausfallwahrscheinlichkeit einer Glühkerze ausgenutzt werden kann.
Bei einer bevorzugten Ausführung des Verfahrens fällt der Beginn des Zeitintervalls mit dem Beginn eines Glühzyklusses der Glühkerze zusammen. Vorzugsweise beträgt die Dauer des Zeitintervalls in diesem Fall 60 s und besonders bevorzugt 25 s, damit der erfasste elektrische Widerstand dem Kaltwiderstand der Glühkerze entspricht. Oder aber das Zeitintervall beginnt wenigstens 25 s oder bevorzugt 60 s nach dem Beginn des Glühzyklusses, so dass der erfasste elektrische Widerstand dem Heißwiderstand der Glühkerze entspricht.
Bei einem weiteren bevorzugten Verfahren werden wenigstens die Schritte (a) und (b) für wenigstens einen Spannungspuls innerhalb wenigstens eines weiteren Zeitintervalls ausgeführt, wobei dieses weitere Zeitintervall und das erste Zeitintervall disjunkt sind. Grundsätzlich können sich beide Zeitintervalle innerhalb desselben Glühzyklusses befinden oder es können sich beide Zeitintervalle innerhalb verschiedener Glühzyklen der Glühkerze befinden, wobei zwischen den Glühzyklen die Folge von Spannungspulsen ausgesetzt wird. Beispielsweise kann die Validität des Verfahrens durch Erfassen von sowohl des Kaltwiderstands als auch des Heißwiderstands innerhalb eines einzigen Glühzyklusses gesteigert werden, indem Kaltwiderstand und Heißwiderstand jeweils gemäß dem Schritt (a) für jeweilige disjunkte Zeitintervalle während eines Glühzyklusses ermittelt werden, um dann jeweils die Schritte (b) bis (e) auszuführen. Andererseits können zum Erkennen sprunghafter Eigenschaftsänderungen der Glühkerze zwischen Glühzyklen zum Beispiel Kaltwiderstand und/oder Heißwiderstand in aufeinander folgenden Glühzyklen erfasst werden, wobei für einen jeweiligen Glühzyklus gewonnene Vergleichswerte zum Vorgeben der Bedingung im jeweiligen nachfolgenden Glühzyklus verwendet werden. In diesem Zusammenhang ist es vorteilhaft, bei Ausführung der Schritte (a) und (b) während eines ersten Glühzyklusses die erhaltenen Vergleichswerte zu speichern und bei Ausführung der Schritte (a) bis (e) während eines nachfolgenden zweiten Glühzyklusses im Schritt (c) auszulesen und zum Vorgeben der Bedingung zu verwenden. Vorzugsweise wird zum Speichern der Vergleichswerte ein so genannter Ringspeicher verwendet, der die Vergleichswerte einer bestimmten Anzahl von, vorzugsweise fünf, Glühzyklen als Datensätze in einem Stapel speichert. Ist der Stapel gefüllt, werden bei Ausführung des Verfahrens während folgender Glühzyklen die Datensätze beginnend vom untersten Datensatz sukzessive mit neuen Datensätzen überschrieben.
Ganz besonders bevorzugt wird bei Ausführung der Schritte (a) und (b) während des allerersten Glühzyklusses der Glühkerze nach deren Inbetriebnahme der Vergleichswert dauerhaft gespeichert und bei Ausführung der Schritte (a) bis (e) während nachfolgender Glühzyklen im jeweiligen Schritt (c) jeweils ausgelesen und zur Vorgabe der Bedingung verwendet. Auf diese Weise ist mit den ursprünglichen Werten der Glühkerze eine Referenz geschaffen, die eine Einschätzung der absoluten Alterung und Abnutzung der Glühkerze erlaubt. Insbesondere ist bevorzugt, bei Ausführung des Schrittes (c) während eines Glühzyklusses sowohl den Vergleichswert des allerersten Glühzyklusses als auch den Vergleichswert eines jeweiligen dem Glühzyklus unmittelbar vorhergehenden Glühzyklusses auszulesen und zur Vorgabe jeweiliger Bedingungen für den Vergleichswert des aktuellen Glühzyklusses zu verwenden, wobei im Schritt (d) geprüft wird, ob diese Bedingungen erfüllt sind, und wobei im Schritt (e) das Signal ausgegeben wird, wenn der Vergleichswert wenigstens eine der Bedingungen erfüllt. Auf diese Weise wird die Validität des Verfahrens noch einmal gesteigert.
Das im Schritt (e) ausgegebene Signal lässt sich zum Auslösen unterschiedlicher Reaktionen verwenden, die jeweils einzeln oder auch in beliebigen Kombinationen erfolgen können. So kann das ausgegebene Signal den Betrieb der Glühkerze zu deren Schonung auf einem vorbestimmten Spannungsniveau, vorzugsweise der vorgesehenen Betriebsspannung, oder darunter beschränken oder ein Ausschalten der Glühkerze bewirken. Andererseits kann das Signal für die Ausgabe eines optischen, akustischen oder haptischen Warnsignals an einer Mensch-Maschineschnittstelle (human machine interface; HMI) ursächlich sein. Ferner kann das Signal bewirken, dass eine Diagnosebotschaft in einen Fehlerspeicher geschrieben wird, die von einem Mikroprozessor ausgelesen und weiterverarbeitet werden kann.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert.

Figur 1: stellt schematisch einen Motor eines Kraftfahrzeuges mit einer Glühkerze dar;
Figur 2: stellt nicht maßstabsgerecht Spannungspulse und Zeitintervalle für verschiedene Glühzyklen der Glühkerze dar;
Figur 3a): ist ein Diagramm, das den zeitlichen Widerstandsverlauf während zweier einzelner Spannungspulse der kalten Glühkerze nach unterschiedlich vielen Glühzyklen zeigt;
Figur 3b): ist ein Diagramm, das den zeitlichen Widerstandsverlauf während zweier einzelner Spannungspulse der heißen Glühkerze nach unterschiedlich vielen Glühzyklen zeigt; und
Figur 4: zeigt ein Flussdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Ausführungsformen der Erfindung

Gemäß Figur 1 ragt eine Glühkerze 1 in den Brennraum 2 eines Motors 3 eines nicht gezeigten Kraftfahrzeuges. Ein elektronisches Glühzeitsteuergerät 4 versorgt die Glühkerze 1 mit einer pulsweitenmodulierten Spannung, die es aus der Bordspannung erzeugt. Ein Mikrokontroller 5 mit einer Auswerteeinheit 6 ist zur Messung des durch die Glühkerze 1 fließenden Stroms und zur Bestimmung ihres Widerstandes mithilfe der bekannten an der Glühkerze anliegenden Spannung vorgesehen. Der Mikrokontroller 5 ist mit einer Mensch-Maschineschnittstelle oder HMI 7, die zur Ausgabe eines optischen und/oder akustischen Warnsignals eingerichtet ist, und mit einem Fehlerspeicher 19 verbunden.
Der Verlauf der pulsweitenmodulierten Spannung ist im Diagramm der Figur 2 stark vereinfacht und nicht maßstabsgetreu als Folge von rechteckigen Spannungspulsen entlang einer Zeitachse symbolisiert. Unter einem Glühzyklus der Glühkerze 1 wird dabei die Zeit verstanden, während der die Glühkerze 1 zur Unterstützung eines Kaltstarts des Motors kontinuierlich mit einer Folge von Spannungspulsen einer jeweiligen elektrischen Spannung versorgt wird. Die Spannungsversorgung der Glühkerze 1 und der Glühzyklus enden, sobald der Motor 3 keine Unterstützung durch die Glühkerze 1 mehr benötigt, wobei als Fahrzyklus die Zeit zwischen Anlassen und Ausschalten des Motors 3 unabhängig davon verstanden wird, ob sich das Fahrzeug tatsächlich fortbewegt. Weil die Glühkerze 1 den Kaltstart des Motors 3 unterstützt und der Motor 3 mit Beendigung des Glühzyklusses der Glühkerze 1 seinen Betrieb für gewöhnlich nicht einstellt, fällt der Beginn eines Fahrzyklusses zwar mit dem Beginn eines jeweiligen Glühzyklusses der Glühkerze 1 zusammen, jedoch dauert der Fahrzyklus in der Regel länger an als der Glühzyklus.
Figur 2 zeigt nun drei aufeinander folgende Glühzyklen 8, 9, 10 der Glühkerze 1, die jeweiligen Fahrzyklen des Motors 3 entsprechen und von unterschiedlicher Dauer sein können. Weil der Beginn eines jeden der Glühzyklen 8, 9, 10 mit dem Beginn eines jeweiligen Fahrzyklusses zusammenfällt, endet ein jeweiliger Fahrzyklus zu einer Zeit zwischen zwei jeweiligen der Glühzyklen 8, 9, 10, so dass der Motor 3 unmittelbar vor Beginn jedes der Glühzyklen 8, 9, 10 ausgeschaltet ist, wobei die Zeit zwischen den Fahrzyklen bzw. den Glühzyklen 8, 9, 10 im Allgemeinen unregelmäßig und beliebig ist.
Für den Glühzyklus 8 ist in Figur 2 ein Zeitintervall 11 eingezeichnet, dessen Beginn mit dem Beginn des Glühzyklusses 8 identisch ist und dessen Dauer weniger als 25 s beträgt. Während dieses Zeitintervalls 11 hat die Glühkerze 1 ihre Betriebstemperatur noch nicht erreicht. Ein vom Mikrokontroller 5 während eines Spannungspulses 17 im Zeitintervall 11 bestimmter Widerstand ist demnach ein Kaltwiderstand der Glühkerze 1. Ferner ist in Figur 2 ein Zeitintervall 12 eingezeichnet, das frühestens 60 s nach Beginn des Glühzyklusses 8 einsetzt. Im Zeitintervall 12 hat die Glühkerze 1 ihre Betriebstemperatur erreicht und ein vom Mikrokontroller 5 während eines Spannungspulses im Zeitintervall 12 bestimmter Widerstand ist demnach ein Heißwiderstand der Glühkerze 1.
In der Figur 3a) sind in einem Widerstands-Zeit-Diagramm zeitliche Verläufe des Kaltwiderstands der Glühkerze 1 nach 3000 Glühzyklen und nach 10000 Glühzyklen während zweier einzelner aufeinander folgender Spannungspulse zu sehen, wobei der mit dem Bezugszeichen 13 versehene Graph den Kaltwiderstand 13 der Glühkerze 1 nach 3000 Glühzyklen darstellt, während der mit dem Bezugszeichen 14 versehene Graph den Kaltwiderstand 14 der Glühkerze 1 nach 10000 Glühzyklen darstellt. Wie in Figur 3a) zu erkennen ist, steigt der Kaltwiderstand 13 der jüngeren Glühkerze unmittelbar mit Einsetzen des ersten Spannungspulses zur Zeit t = 0 steil auf einen Widerstandswert von über 0,4 Ω an und bleibt während der Dauer des Spannungspulses von etwas mehr als 0,02 s mit leicht wachsender Tendenz oberhalb dem Wert von 0,4 Q, jedoch unter dem Wert von 0,5 Q. Während des nachfolgenden Spannungspulses erreicht der Kaltwiderstand 13 gleich zu Beginn des Spannungspulses beinahe den Wert von 0,5 Q, um dann im weiteren Verlauf des Spannungspulses zunächst abzufallen und gegen Ende des Spannungspulses den Wert von 0,5 Ω leicht zu übertreffen. Dagegen übertrifft der Kaltwiderstand 14 der älteren Glühkerze den Wert von 0,5 Ω bereits zu Beginn des ersten Spannungspulses und wächst im weiteren Verlauf des Spannungspulses bis auf über 0,6 Ω an, während er im Verlauf des zweiten Spannungspulses mit leichter Steigung Werte zwischen 0,5 Ω und 0,6 Ω annimmt.
In Figur 3b) sind zum Vergleich die Heißwiderstände der Glühkerze 1 ebenfalls nach 3000 Glühzyklen und nach 10000 Glühzyklen während zweier einzelner aufeinander folgender Spannungspulse dargestellt, wobei die Glühkerze 1 nach 3000 Glühzyklen den Heißwiderstand 15 und nach 10000 Glühzyklen den Heißwiderstand 16 aufweist. Auffällig ist, dass die jüngere Glühkerze 1 nach 3000 Glühzyklen während beider Spannungspulse einen nahezu konstanten Widerstandswert zwischen 1,2 Ω und 1,4 Ω aufweist, während die ältere Glühkerze nach 10000 Glühzyklen zu Beginn eines jeden Spannungspulses einen höheren Widerstand von über 1,4 Ω aufweist, der im Laufe des Spannungspulses jedoch abfällt. Demnach zeichnet sich die ältere Glühkerze 1 durch einen abfallenden Verlauf des Heißwiderstands 14 während eines Spannungspulses aus. Mit anderen Worten ist die zeitliche Änderung oder der Gradient des Heißwiderstandes 14 negativ.
Im erfindungsgemäßen Verfahren wird nun der unterschiedliche Widerstandsverlauf während eines einzelnen Spannungspulses bei neueren und älteren Glühkerzen 1 ausgenutzt.
Mittels des Flussdiagramms der Figur 4 wird das Verfahren näher erläutert. Nach Beginn des Verfahrens im Schritt S1 wird im Schritt S2 vom Mikrokontroller 5 der Kaltwiderstand der Glühkerze 1 während eines einzelnen Spannungspulses 17 innerhalb des Zeitintervalls 11 des Glühzyklusses 8 erfasst. Aus diesem Kaltwiderstand wird von der Auswerteeinheit 6 im nachfolgenden Schritt S3 ein Vergleichswert abgeleitet, der im einfachsten Fall mit dem Kaltwiderstand identisch ist. Von der Auswerteeinheit 6 wird im Schritt S4 eine Bedingung für den Vergleichswert vorgegeben. Wiederum im einfachsten Fall besteht diese Bedingung aus einem Schwellenwert, der vom Vergleichswert nicht überschritten werden darf. Beispielsweise kann im Fall der Figuren 3a) und 3b) ein Schwellenwert von 0,6 Ω vorgegeben werden. Wird dieser Schwellenwert vom Kaltwiderstand übertroffen, so ist dies ein Indiz dafür, dass die Glühkerze 1 ein kritisches Alter erreicht hat und dass aufgrund dessen mit einem baldigen Ausfall der Glühkerze 1 zu rechnen ist. Deshalb wird im Schritt S5 geprüft, ob der Vergleichswert bzw. der Kaltwiderstand die vorgegebene Bedingung erfüllt, d. h. vorliegend ob der Kaltwiderstand der Glühkerze 1 größer ist als 0,6 Ω. Ist dies der Fall, werden im Schritt S6 vom Mikrokontroller 5 Signale an das Glühzeitsteuergerät 4 und an das HMI 7 ausgegeben, um das Glühzeitsteuergerät 4 dazu zu veranlassen, die Glühkerze 1 im folgenden nur mit einer vorgegebenen Betriebsspannung zu versorgen, während das HMI 7 zur Ausgabe eines optischen und/oder akustischen Warnsignals veranlasst wird. Ferner erfolgt ein Eintrag im Fehlerspeicher 19 des Motors 3, der später von einem nicht gezeigten dafür zuständigen Steuergerät ausgelesen und verwertet werden kann. Das Verfahren endet anschließend mit Schritt S7. Wird im Schritt S5 dagegen festgestellt, dass der Kaltwiderstand kleiner ist als 0,6 Ω, so wird vom Mikrokontroller 5 kein Signal ausgegeben und das Verfahren endet mit dem Schritt S8.
Bei einer anderen Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird im Schritt S2 statt des Kaltwiderstandes der Glühkerze 1 deren Heißwiderstand beispielsweise während eines einzelnen Spannungspulses 18 gemessen, der sich innerhalb des in der Figur 2 gezeigten Zeitintervalls 12 des Glühzyklusses 8 befindet. In einem solchen Fall wird im Schritt S3 der Gradient des Heißwiderstandes aus diesem abgeleitet und als Vergleichsgröße verwendet. Da eine kurz vor dem Ausfall stehende Glühkerze 1 während eines Spannungspulses einen negativen Heißwiderstandsgradienten aufweist, ist es im Schritt S4 zweckmäßig, für den Vergleichswert als Bedingung vorzugeben, dass der Vergleichswert negativ oder kleiner als Null sein muss. Im anschließenden Schritt S5 wird dann das Vorzeichen des Vergleichswertes überprüft. Ist dieses negativ, d.h. hat der Heißwiderstand einen negativen Gradienten, erfolgen sukzessive die Schritte S6 und S7. Ist das Vorzeichen dagegen Null oder positiv, erfolgt Schritt S8.
Die beiden beschriebenen Verfahren können auch kombiniert werden, indem sowohl der Kaltwiderstand während des Spannungspulses 17 als auch der Heißwiderstand während des Spannungspulses 18 erfasst werden, und wie oben erläutert der Kaltwiderstand und der Gradient des Heißwiderstands als jeweilige Vergleichswerte abgeleitet sowie jeweilige Bedingungen für diese Vergleichswerte wie oben erläutert vorgegeben werden. Im Schritt S5 werden diese Bedingungen dann sowohl für den Kaltwiderstand als auch für den Gradienten des Heißwiderstands geprüft, und die Schritte S6 und S7 werden ausgeführt, sofern entweder der Kaltwiderstand oder der Gradient des Heißwiderstands oder beide die jeweilige Bedingung erfüllen. Entsprechend kann das Verfahren mit beliebig vielen Vergleichswerten und jeweiligen Bedingungen für diese Vergleichswerte ausgeführt werden. Als Vergleichswerte können alternativ oder in Kombination neben dem Kaltwiderstand und dem Gradienten des Heißwiderstands insbesondere auch der Heißwiderstand selbst und/oder der Gradient des Kaltwiderstands verwendet werden.
Gemäß einer weiteren Ausführung der Erfindung werden bei Durchführung des Verfahrens die gemessenen Widerstände und/oder die Vergleichswerte gespeichert, um diese bei Durchführung des Verfahrens während eines nachfolgenden Glühzyklusses zur Vorgabe der Bedingung im Schritt S4 zu verwenden. Werden die Schritte S1-S3 in der Figur 4 beispielsweise während des Glühzyklusses 9 der Figur 2 ausgeführt, so werden die dabei gemessenen Kalt- bzw. Heißwiderstände und/oder die daraus abgeleiteten Vergleichswerte wie Kaltwiderstand, Heißwiderstand und Gradient des Kaltwiderstands und Gradient des Heißwiderstands in einem Ringspeicher gespeichert. Wenn das Verfahren im darauffolgenden Glühzyklus 10 erneut ausgeführt wird, werden im Schritt S4 die gespeicherten Vergleichswerte des vorhergehenden Glühzyklusses 9 aus dem Ringspeicher ausgelesen. Diese ausgelesenen Vergleichswerte werden zur Vorgabe geeigneter Bedingungen für die während des Glühzyklusses 10 gewonnenen Vergleichswerte verwendet. Zum Beispiel wäre eine mögliche Bedingung, dass die Differenz der Kaltwiderstände der Glühzyklen 9 und 10 einen vorgegebenen Schwellenwert nicht überschreiten darf. Auf diese Weise können sprunghafte Widerstandsänderungen der Glühkerze 1 zwischen einzelnen Glühzyklen 8, 9, 10 erkannt werden. Die Differenzen zwischen den Vergleichswerten der Glühzyklen 9 und 10 werden als zusätzliche Vergleichswerte mit den übrigen Vergleichswerten des Glühzyklus 10 in den Ringspeicher geschrieben, um bei einem nachfolgenden Glühzyklus wie beschrieben im Schritt S4 ausgelesen und zur Vorgabe geeigneter Bedingungen verwendet zu werden.
Schließlich werden bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung bei Durchführung des Verfahrens während des allerersten Glühzyklusses unmittelbar nach Inbetriebnahme der Glühkerze die Vergleichswerte dieses allerersten Glühzyklusses dauerhaft als sogenannter "Urvektor" für die gesamte Lebensdauer der Glühkerze gespeichert. Als Alternative oder zusätzlich zu den oben beschriebenen Vorgehensweisen wird dieser Urvektor bei Durchführung des Verfahrens während jedes nachfolgenden Glühzyklusses ausgelesen und zur Vorgabe von Bedingungen für die Vergleichswerte des jeweiligen Glühzyklusses verwendet. Als mögliche Bedingung kann für die Vergleichswerte festgelegt werden, dass sie nicht über einen vorgegebenen Wert von entsprechenden Komponenten des Urvektors abweichen dürfen. Handelt es sich zum Beispiel bei dem Glühzyklus 8 in der Figur 2 um den allerersten Glühzyklus der Glühkerze 1, so werden die im Schritt S3 während des Glühzyklusses 8 abgeleiteten Vergleichswerte als Urvektor dauerhaft gespeichert. Dieser Urvektor wird bei Durchführung des Verfahrens während der nachfolgenden Glühzyklen 9 und 10 sowie aller weiteren Glühzyklen im Schritt S4 jeweils ausgelesen und es wird die Bedingung vorgegeben, dass die Vergleichswerte des jeweiligen Glühzyklusses von den Vergleichswerten im Urvektor nicht mehr als um jeweilige vorgegebene Schwellenwerte abweichen dürfen. Wird im Schritt S5 festgestellt, dass die Abweichung eines Vergleichswerts vom entsprechenden Vergleichswert des Urvektors den vorgegebenen Schwellenwert übertrifft, so werden die Schritte S6 und S7 ausgeführt.

Claims

Verfahren zur Ausfallfrüherkennung wenigstens einer Glühkerze (1), die während wenigstens eines Glühzyklusses (8, 9, 10) der Glühkerze (1) mit einer kontinuierlichen Folge von Spannungspulsen (17, 18) einer jeweiligen elektrischen Spannung versorgt wird, mit den Schritten:
(a) Erfassen eines elektrischen Widerstands (13, 14, 15, 16) der Glühkerze (1) während eines einzelnen Spannungspulses (17, 18), der innerhalb eines vorgegebenen Zeitintervalls (11, 12) erfolgt;

(b) Ableiten wenigstens eines Vergleichswerts aus dem elektrischen Widerstand (13, 14, 15, 16);

(c) Vorgeben einer Bedingung für den Vergleichswert;

(d) Prüfen, ob der Vergleichswert die Bedingung erfüllt; und

(e) Ausgeben wenigstens eines Signals, sofern der Vergleichswert die Bedingung erfüllt.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem wenigstens ein Vergleichswert mit dem elektrischen Widerstand (13, 14, 15, 16) identisch und/oder wenigstens ein Vergleichswert ein Gradient des elektrischen Widerstandes (13, 14, 15, 16) ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei der Beginn des Zeitintervalls (11) mit dem Beginn eines Glühzyklusses (8, 9, 10) der Glühkerze (1) zusammenfällt, oder wobei das Zeitintervall (12) wenigstens 25 s oder 60 s nach Beginn des Glühzyklusses (8, 9, 10) beginnt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem wenigstens die Schritte (a) und (b) für wenigstens einen Spannungspuls (17, 18) innerhalb wenigstens eines weiteren Zeitintervalls (11, 12) ausgeführt werden, wobei dieses weitere Zeitintervall (11, 12) und das Zeitintervall (11, 12) disjunkt sind.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei sich beide Zeitintervalle (11, 12) innerhalb desselben Glühzyklusses (8, 9, 10) befinden oder wobei sich beide Zeitintervalle (11, 12) innerhalb verschiedener Glühzyklen (8, 9, 10) befinden, wobei zwischen den Glühzyklen (8, 9, 10) die Folge von Spannungspulsen (17, 18) ausgesetzt wird.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei bei Ausführung der Schritte (a) und (b) während eines ersten Glühzyklusses (8, 9, 10) der Vergleichswert gespeichert und bei Ausführung der Schritte (a) bis (e) während eines nachfolgenden zweiten Glühzyklusses (8, 9, 10) im Schritt (c) ausgelesen und zur Vorgabe der Bedingung verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei bei Ausführung der Schritte (a) und (b) während des allerersten Glühzyklusses (8) der Glühkerze (1) nach deren Inbetriebnahme der Vergleichswert dauerhaft gespeichert und bei Ausführung der Schritte (a) bis (e) während nachfolgender Glühzyklen (9, 10) im jeweiligen Schritt (c) jeweils ausgelesen und zur Vorgabe der Bedingung verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei bei Ausführung des Schrittes (c) während eines Glühzyklusses (9, 10) sowohl der Vergleichswert des allerersten Glühzyklusses (8) als auch der Vergleichswert eines jeweiligen dem Glühzyklus (9, 10) unmittelbar vorhergehenden Glühzyklusses (9, 10) ausgelesen und zur Vorgabe jeweiliger Bedingungen für den Vergleichswert des Glühzyklusses (9, 10) verwendet werden, wobei im Schritt (d) geprüft wird, ob diese Bedingungen erfüllt sind und wobei im Schritt (e) das Signal ausgegeben wird, wenn der Vergleichswert wenigstens eine der Bedingungen erfüllt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das in Schritt (e) ausgegebene Signal einen Betrieb der Glühkerze (1) auf einem vorbestimmten Spannungsniveau und/oder ein Ausschalten der Glühkerze (1) und/oder die Ausgabe eines optischen Warnsignals und/oder die Ausgabe eines akustischen Warnsignals und/oder die Ausgabe eines haptischen Warnsignals und/oder das Schreiben einer Diagnosebotschaft in einen Fehlerspeicher (19) bewirkt.
Motor (3) mit wenigstens einer Glühkerze (1), der für die Ausfallfrüherkennung der Glühkerze (1) zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche eingerichtet ist.