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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Kraftstoffheizer mit einer Temperatursicherung. Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zum Betrieb eines derartigen Kraftstoffheizers.
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Kraftstoffheizer werden in modernen Kraftfahrzeugen, insbesondere in Diesel-Kraftfahrzeugen, eingesetzt, um den Diesel-Kraftstoff auch bei geringen Außentemperaturen ausreichend flüssig zu halten und insbesondere eine Ausfällung von Parafin zu vermeiden. Um insbesondere ein Überhitzen eines derartigen Kraftstoffheizers zuverlässig vermeiden zu können, sind vielerlei Schutzschaltungen bekannt, die den Kraftstoffheizer bei Überschreiten einer vordefinierten Temperatur zumindest temporär abschalten. Hierdurch sollen insbesondere größere Schäden vermieden werden.
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Aus der
DE 1 932 090 A ist eine Kurzschließeinrichtung zum Verbinden von Leitern einer elektrischen Anlage, abhängig vom Auftreten einer Störung bekannt, wobei sich zwischen je zwei Leitern des Laststromkreises ein Thyristor befindet, der mit einer Einrichtung zur Fehlererfassung verbunden ist. Die zulässige Sperrspannung des Thyristors ist dabei mindestens so groß, wie die Spannung zwischen den Leitern, wobei die zulässige Strombelastung des Thyristors so weit unterhalb des sich ausdehnenden Kurzschlussstroms liegt, dass er bei fließendem Kurzschlussstrom durchlegiert. Dadurch soll insbesondere ein schneller Schalter mit vergleichsweise kurzer Kurschließgeschwindigkeit geschaffen werden.
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Nachteilig bei den aus dem Stand der Technik bekannten Schutzschaltern ist jedoch, dass diese immer im Bereich des Kraftstoffheizers selbst angeordnet sind, so dass bei einer Temperaturüberschreitung an einer anderen Stelle Schäden auftreten können, die von der am Kraftstoffheizer angeordneten Schutzschaltung nicht oder nur in ungenügender Weise erfasst werden.
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Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich daher mit dem Problem, einen Kraftstoffheizer mit einer völlig neuartigen Temperatursicherung anzugeben, die es insbesondere auch erlaubt, kritische Temperaturen an anderer Stelle als direkt am Kraftstoffheizer zu erfassen.
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Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Die vorliegend Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, bei einem Kraftstoffheizer mit einer Temperatursicherung erstmals ein Gate (Eingang) eines Thyristors mit einem Heißleiter zu verbinden, der in eine Treiberschaltung zum Schalten des Thyristors integriert ist, so dass der Thyristor geschaltet wird, sobald durch den Heißleiter aufgrund einer Temperaturerhöhung desselben genügend Strom fließt. Der besondere Vorteil der Erfindung liegt dabei darin, dass der Heißleiter an nahezu beliebiger Stelle, das heißt auch außerhalb des Kraftstoffheizers, beispielsweise im Bereich eines Steckers, angeordnet werden kann. Hierdurch ist es erstmals möglich, eine Temperatur auch außerhalb des eigentlichen Kraftstoffheizers und damit an nahezu beliebiger Stelle mit zu überwachen. Die Temperatursicherung weist dabei eine von einem Eingang zu einem Ausgang verlaufende Phase auf, in deren Verlauf eine Sicherung angeordnet ist. Parallel zu diesem Ausgang und in Reihe zur Sicherung ist der zuvor erwähnte Thyristor geschaltet, der ausgangsseitig mit der Masse verbunden ist. Wiederum parallel zum Ausgang und zum Thyristor und zugleich in Reihe zur Sicherung ist die zuvor erwähnte Treiberschaltung geschaltet, welche eingangsseitig mit der Phase und ausgangsseitig über einen ersten Ausgang mit der Masse und über einen parallel dazu geschalteten zweiten Ausgang mit dem Gate des Thyristors verbunden ist. Im Bereich des zweiten Ausgangs, das heißt in der Verbindungsleitung der Treiberschaltung zum Gate des Thyristors ist dabei der Heißleiter vorgesehen. Mittels der erfindungsgemäßen Temperatursicherung ist es somit möglich, beispielsweise die Temperatur in einem Stecker des Kraftstofffilters zu überwachen und den Kraftstoffheizer abzuschalten, sofern beispielsweise der Stecker mit Salzwasser in Kontakt kommt und dadurch die Kontakte nicht mehr zuverlässig den Strom leiten und stattdessen die Kontakte und den Kunststoff der Kontakte erwärmen und unter Umständen beschädigen. Mit bisher aus dem Stand der Technik bekannten Temperatursicherungen war dies nicht möglich. Zugleich bietet die erfindungsgemäße Temperatursicherung nicht nur eine bisher nicht bekannte Freiheit möglicher Orte der Temperaturüberwachung, sondern es bietet auch eine vergleichsweise kostengünstige Alternative zu bisherigen Temperatursicherungen.
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Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung ist der Heißleiter als sogenanntes NTC-Element (Negative Temperature Coefficient) oder als temperatursensitiver Schalter ausgebildet. Heißleiter sind Materialien bzw. Widerstände, deren elektrischer Widerstand einen negativen Temperaturkoeffizienten besitzt, was bedeutet, dass sie bei hohen Temperaturen elektrischen Strom besser leiten als bei tiefen Temperaturen. NTC-Elemente können beispielsweise aus Metalloxiden bestehen und Mangan, Nickel, Kobalt, Eisen, Kupfer oder Titan umfassen, die mit weiteren Bindemitteln versetzt und gepresst bzw. gesintert sind.
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Zweckmäßig weist der Sicherungswiderstand einen elektrischen Widerstand von wenigen mOhm auf. Eine vorteilhafte Auslegung des Widerstands liegt in einem Bereich von 1–100 mOhm.
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Die Erfindung beruht weiterhin auf dem allgemeinen Gedanken, ein Verfahren zum Betrieb eines Kraftstoffheizers anzugeben, bei dem im Normalbetrieb ein Strom über eine Sicherung aufweisende Phase zum Kraftstoffheizer fließt und diesen dadurch betreibt, während ein parallel zum Kraftstoffheizer und in Reihe zur Sicherung geschalteter Thyristor, der ausgangsseitig mit der Masse verbunden ist, gesperrt ist. Ebenfalls im Normalbetrieb fließt ein Teilstrom über eine parallel zum Kraftstoffheizer und in Reihe zur Sicherung geschaltete Treiberschaltung über einen ersten Ausgang zur Masse, während über einen parallel dazu geschalteten zweiten Ausgang der Treiberschaltung, der mit dem Gate des Thyristors verbunden ist, kein Strom fließt, so dass der Thyristor nicht aktiviert bzw. geschaltet wird. In diesem Betriebszustand sperrt der Thyristor somit. Bei Überschreiten einer vordefinierten Temperatur sinkt ein elektrischer Widerstand eines im Bereich des zweiten Ausgangs angeordneten Heißleiters, beispielsweise eines NTC-Elements, so weit ab, dass der Strom nun über den zweiten Ausgang zum Gate des Thyristors fließt und diesen aktiviert bzw. schaltet, wodurch dessen Sperrwirkung aufgehoben und die Phase direkt mit der Masse verbunden wird. Hierdurch wird somit ein Kurzschluss erzeugt. Dieser Kurzschluss führt dazu, dass die Sicherung in der Phase durchbrennt und dadurch den Kraftstoffheizer abschaltet. Aufgrund des Umstandes, dass der Heißleiter beispielsweise im Bereich eines Steckers des Kraftstoffheizers angeordnet sein kann, ist es mit dem erfindungsgemäßen Verfahren möglich, den Kraftstoffheizer und damit den Stromfluss auch bei einer Temperaturüberschreitung lediglich im Bereich des Steckers abzuschalten und dadurch weitere Beschädigungen wirkungsvoll zu vermeiden. Selbstverständlich ist dabei denkbar, dass anstelle des einen Heißleiters auch mehrere parallel zueinander geschaltete Heizleiter vorgesehen sind, die in unterschiedlichen Bauteilen des Kraftstoffheizers, das heißt beispielsweise in einem Gehäuse desselben, im Bereich eines Steckers oder einer Leitung angeordnet sind, so dass bei einer Temperaturüberschreitung an lediglich einer dieser genannten Stellen bereits ein Abschalten des Stroms bzw. des Kraftstoffheizers erfolgen kann.
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Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
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Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Komponenten beziehen.
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Dabei zeigen, jeweils schematisch
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1 einen erfindungsgemäßen Kraftstoffheizer im Normalbetrieb,
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2 eine Darstellung wie in 1, jedoch bei aktiviertem bzw. gezündetem Thyristor.
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Entsprechend den 1 und 2, weist ein erfindungsgemäßer Kraftstoffheizer 1 eine Temperatursicherung 2 mit einer von einem Eingang 3 zu einem Ausgang 4 verlaufenden Phase 5 auf, in deren Verlauf eine Sicherung 6 angeordnet ist. Parallel zum Ausgang 4 und in Reihe zur Sicherung 6 ist ein Thyristor 7 geschaltet, der ausgangsseitig mit der Masse 8 verbunden ist. Ebenfalls parallel zum Ausgang 4 und in Reihe zu Sicherung 6 geschaltet ist eine Treiberschaltung 9, die eingangsseitig mit der Phase 5 und ausgangsseitig über einen ersten Ausgang 10 mit der Masse 8 und über einen parallel dazu geschalteten zweiten Ausgang 11 mit einem Gate 12 des Thyristors 7 verbunden ist. Im Bereich des zweiten Ausgangs 11, das heißt in dessen Verlauf, ist darüber hinaus ein Heißleiter 13, beispielsweise ein NTC-Element oder ein temperatursensitiver Schalter, angeordnet.
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Der Heißleiter 13 ist dabei eindeutig außerhalb des eigentlichen Kraftstoffheizers 1 angeordnet und kann beispielsweise im Bereich eines Steckers angeordnet werden, wodurch eine Temperaturüberwachung nicht nur im Bereich des Kraftstoffheizers 1, sondern an nahezu jeder beliebigen Stelle möglich ist. Eine Temperaturüberwachung am Stecker kann beispielsweise erforderlich sein, sofern dieser mit Salzwasser in Kontakt kommen kann und die Kontakte dann nicht mehr zuverlässig den Strom leiten und sich daher über Gebühr erwärmen, was zu einer Schädigung des Steckkontakts führen kann.
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Generell fließt im Normalbetrieb des Kraftstoffheizers 1 ein Strom über die die Sicherung 6 aufweisende Phase 5 vom Eingang 3 über den Ausgang 4 zum Kraftstoffheizer 1. Dies ist gemäß der 1 mit entsprechenden Flusspfeilen dargestellt. In diesem Betriebszustand des Kraftstoffheizers 1 sperrt der Thyristor 7 und dementsprechend nicht mit der Masse 8 verbunden. Ein im Vergleich zu dem zum Kraftstoffheizer 1 fließenden Strom vernachlässigbarer Teilstrom fließt über die Treiberschaltung 9 und über deren ersten Ausgang 10 ebenfalls zur Masse 8. Über den zweiten Ausgang 11 der Treiberschaltung 9 fließt kein Strom oder lediglich ein so geringer Strom, der nicht zu einem Zünden bzw. Schalten des Thyristors 7 führt. Der gemäß der 1 gezeigte Zustand stellt somit den Normalbetrieb dar, bei welchem insbesondere im Bereich des Heizleiters 13 keine erhöhten Temperaturen auftreten.
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Bei einem Überschreiten einer vordefinierten Temperaturschwelle im Bereich des Heißleiters 13 sinkt dessen elektrischer Widerstand jedoch so weit ab, dass der im zweiten Ausgang 11 vorhandene elektrische Widerstand deutlich kleiner ist als der im ersten Ausgang 10, so dass der Teilstrom nun nicht mehr über den ersten Ausgang 10 zur Masse 8, sondern über den zweiten Ausgang 11 zum Gate 12 des Thyristors 7 fließt und diesen ab einer bestimmten Größe, das heißt ab einer bestimmten Temperatur am Heißleiter 13 zündet bzw. schaltet. Durch das Zünden bzw. Schalten des Thyristors 7 wird dieser durchlässig, wodurch die Phase 5 nun direkt mit der Masse 8 verbunden ist, was zu einem Kurzschluss und zu einem Durchbrennen der Sicherung 6 führt. Brennt die Sicherung 6 durch, wird nicht nur der Kraftstoffheizer 1 abgeschaltet, sondern jeglicher Stromfluss durch die Phase 5 unterbrochen. Dies ist gemäß der 2 mit entsprechenden Pfeilen dargestellt.
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Mit dem erfindungsgemäßen Kraftstoffheizer 1 ist es somit erstmals möglich, einen Heißleiter 13 und damit eine Temperaturüberwachung außerhalb des Kraftstoffheizers 1 an nahezu beliebiger Stelle anzuordnen. Hierdurch ist es insbesondere auch möglich, Steckkontakte hinsichtlich ihrer Temperatur zu überwachen. Rein theoretisch ist es selbstverständlich auch denkbar, dass im Bereich des zweiten Ausgangs 11 mehrere Heißleiter 13 parallel zueinander angeordnet sind, die an unterschiedlichsten Stellen unterschiedliche Temperaturen überwachen können. Steigt dabei die Temperatur im Bereich eines einzigen Heißleiters 13 über eine vordefinierte Grenztemperatur, so sind dessen Widerstand und der Stromfluss über dem zweiten Ausgang 11 zum Gate 12 zum Schalten des Thyristors 7 ist gegeben, wodurch mit einer einzigen Temperatursicherung 2 mit mehreren Heißleitern 13 eine nahezu beliebige Anzahl unterschiedlichster Orte hinsichtlich Temperatur überwacht werden können.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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