DE2360841C2 - Anlaßschaltung für Brennkraftmaschinen, vorzugsweise Dieselmotore - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine Anlaßschaltung für Brennkraftmaschinen, vorzugsweise Dieselmotore nach der Gattung des Hauptanspruchs.

Bei derartigen Anlaßschaltungen ist es erforderlich, daß die Glühkerze bzw. die Glühkerzen über eine ausreichend lange Zeit eingeschaltet werden, um beim Anlaßvorgang der Brennkraftmaschine ein Verdampfen des Kraftstoffes, ein Vermischen des verdampften Kraftstoffes mit vorgewärmter Luft und eine Zündung dieses Kraftstoff-Luft-Gemisches zu gewährleisten. Zu diesem Zweck ist bekannt, die Stromspule eines Bimetall-Schalters mit den Glühkerzen elektrisch in Reihe zu schalten (DE-OS 20 52 651). Der Schaltkontakt des Bimetall-Schalters schaltet eine Glühlampe. Nach dem Einschalten der Glühkerzen durch ein vom Anlaßschalter einzuschaltendes Glühzeitrelais wird der Schaltkontakt des Bimetall-Schalters nach einer vorgegebenen Zeit betätigt und die als Vorwärmkontrolle dienende Kontrollampe zeigt sodann an, daß die Brennkraftmaschine anlaßbereit ist Unabhängig davon bleiben die Glühkerzen auch anschließend noch solange eingeschaltet, bis die Brennkraftmaschine gestartet wurde und eine bestimmte Drehzahl erreicht hat Dabei bleibt in der Anlaßstellung der Anlaßschalter des Glühzeitrelais durch eine Zusatzwicklung eingeschaltet, da gleichzeitig die Hauptwicklung durch Anlegen des Pluspotentials an beiden Wicklungsenden abgeschaltet wird.

Diese Lösung hat den Nachteil, daß die Vorwärmzeit der Maschine über das Ende des Anlaßvorgangs hinaus insbesondere in der kalten Jahreszeit unnötig ausgedehnt werden kann, indem beispielsweise durch die Lichtmaschine die Brennkraftmaschine mit dem Strom der Glühkerzen zusätzlich belastet wird und dadurch die zum Abschalten der Glühkerzen erforderliche Mindestdrehzahl noch nicht erreicht. Dies kann insbesondere in der kalten Jahreszeit einen erheblichen Verlust an der ohnehin begrenzten elektrischen Energie der Akkumulatorbatterie im .-"anrzeug zur Folge haben. In sehr ungünstigen Fällen reicht dann die Restenergie der Akkumulatorbatterie für einen erneuten Anlaßvorgang nicht mehr aus und das Fahrzeug ist dann nicht mehr fahrbereit Außerdem ist die Anbringung einer Zusatzwicklung zur Einschaltung des Glühzeitrelais in der Andrehstellung des Anlaßschalters sehr aufwendig.

Bei einer anderen bekannten Anlaßschaltung werden die Glühkerzen über ein Zeitglied mit Bimetall-Schalter für die zum Vorglühen der Brennkraftmaschine erforderliche Zeit eingeschaltet. Anschließend wird durch das Zeitglied eine Anlaßsperre freigegeben, so daß der Anlasser der Brennkraftmaschine nunmehr betätigt werden kann (DE-AS 12 88 849). Diese Lösung hat den Nachteil, daß nach Ablauf der erforderlichen Vorwärmzeit die Glühkerzen sowie das Bimetall zugleich wieder abkühlen. Das hat zur Folge, das insbesondere bei niederen Temperaturen der Anlaßvorgang unverzüglich eingeleitet werden muß, da sonst die angesaugte Luft bereits wieder stark abgekühlt ist bzw. da bereits nach wenigen Sekunden der Anlaßvorgang durch die Anlaßsperre des Bimetall-Schalters wieder blockiert wird. In beiden Fällen muß erneut vorgeglüht werden, was insbesondere bei sehr tiefen Temperaturen die Akkumulatorbatterie des Fahrzeuges zusätzlich belastet Ein weiterer Nachteil der bekannten Anlaßschaltung besteht darin, daß neben dem Bimetall-Schalter noch eine zusätzliche Anlaßsperre und eine Entriegelungseinrichtung benötigt wird.

Nach der DE-OS 22 05 108 ist schließlich eine Anlaßschaltung bekannt, bei der die Glühkerzen über die Schaltstrecke eines Relais über ein Zeitglied für eine über die erforderliche Vorglühzeit hinausgehende Zeitspanne eingeschaltet wird. Während des Anlaßvorganges erfolgt die Stromversorgung der Glühkerzen über das Anlaßrelais der Brennkraftmaschine und einen dazu in Reihe liegenden Ruhekontakt des vorgenannten abgeschalteten Relais. Bei dieser Lösung besteht das Zeitglied aus mindestens einem zusätzlichen Relais bzw. aus einer aufwendigen, nicht funktionssicheren elektronischen Schaltung. Außerdem muß das Relais zur Stromversorgung der Glühkerzen in aufwendiger Weise mit

einem Umschaltkontakt versehen sein. Dies hat zusätzlich den Nachteil, daß Ruhekontakte bei starker Belastung zum Verschmoren neigen. Die bekannte Anlaßschaltung ist daher aufwendig, störanfällig und nicht funktionssicher.

Mit der vorliegenden Erfindung soll eine zur Schonung der Akkumuiatorbatterie die Vorwärmung der Brennkraftmaschine durch die Glühkerzen bis zum Ende des Anlaß-'organges begrenzende Anlaßschaltung verbessert werden, indem die Vorwärmung während dieser Zeit mit möglichst einfachen Mitteln zuverlässig und ohne Umschalten oder Abschalten des Versorgungsstromes aufrechterhalten wird.

Dies wird erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs erreicht. Die erfindungsgemäße Lösung ist dadurch besonders einfach und zuverlässig, daß die Erregerwicklung des Relais zur Versorgung der Glühkerzen unmittelbar vom Anlaßschaller in dessen Andrehstellung erregt wird, wodurch das zuvor ebenfalls auf die Relaiswicklung wirkende Zeitgiied unwirksam bleibt Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Merkmale möglich, die insbesondere gegenüber den bekannten Anlaßschaltungen zur Erhöhung der Zuverlässigkeit, zur Verringerung des Schaltungsaufwandes und zur Schonung der Akkumulatorbatterie beitragen.

Einzelheiten der Erfindung sind an einem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel einer Anlaßschaltung dargestellt Es zeigt

F i g. 1 eine Schaltungsanordnung für die Glühkerzen einer Brennkraftmaschine mit einem Anlaßschalter, dem Relais, einer Kontrollampe und einen Bimetall-Schalter und

F i g. 2 zeigt den elektronischen Schaltungsaufbau des mit den Glühkerzen in Reihe geschalteten Relais.

Die in Fig. 1 dargestellte Anlaßschaltung wird von einer Akkumulatorbatterie 10 versorgt. Der Pluspol dieser Batterie 10 ist mit einem Anlaßschalter 11 verbunden, der mehrere Schaltstellungen einnehmen kann. Der Anlaßschalter 11 ist ferner mit drei Anschlußleitungen versehen, die vom Anlaßschalter 11 zu Anschlußklemmen 30, 15 und 50 eines elektronischen Zeitrelais 12 führen. Das Zeitrelais 12 enthält ein elektronisches Schaltelement 13 und ein elektromagnetisches Kleinrelais 14. Die Erregerwicklung 14a des Kleinrelais 14 ist mit dem elektronischen Schaltelement 13 in Reihe geschaltet. Das elektronische Schaltelement 13 ist dabei mit der Anschlußklemme 15 verbunden und das freie Ende der Erregerwicklung 14a des Kleinrelais 14 ist mit einer weiteren Anschlußklemme 31 des Zeitrelais 12 verbunden, welche auf Masse liegt. Ein Arbeitskontakt 146 des Kleinrelais 14 ist mit seinem einen Anschluß mit der Anschlußklemme 30 des Zeitrelais 12 verbunden und mit seinem anderen Anschluß über eine weitere Anschlußklemme 19 mit zwei in Reihe geschalteten Glühkerzen 16 und 17 verbunden, die in F i g. 1 als Glühwendel lediglich symbolisch dargestellt sind. Außerdem ist die Stromspule 18«; eines Bimetall-Schalters 18 einerseits auf Masse gelegt und andererseits mit den Glühkerzen 16 und 17 in Reihe geschaltet. Über den Schaltkontakt 18£> des Bimetall-Schalters 18 liegt eine Kontrollampe 20 parallel /u den Glühkerzen 16 und 17. Zum Einschalten eines nicht dargestellten Andrehmotors der Brennkraftmaschine ist ein Anlaßrelais 21 vorgesehen, dessen Erregerwicklung einerseits auf Masse liegt und andererseits mit der Anschlußklemme 50 des elektronischen Zeitrelais 12 bzw. dem entsprechenden Anschluß des Anlaßschalters 11 in Verbindung steht

In F i g. 2 ist der Schaltungsaufbau des elektronischen Zeitrelais 12 gezeigt. Der Arbeitskontakt 146 des Kleinrelais 1.4 ist an die Anschlußklemmen 19 und 30 angeschlossen. Die Erregerwicklung 14a des Kleinrelais 14 ist mit der Schaltstrecke eines als NPN-Transistor ausgebildeten elektronischen Schaltelements 13 in Reihe geschaltet Parallel zur Erregerwicklung 14a des Kleinrelais 14 liegt eine Schutzdiode 22, weiche anodenseitig ebenso wie der eine Anschluß der Erregerwicklung 14a mit der Anschlußklemme 31 verbunden ist. Die Anschlußklemme 15 des elektronischen Zeitrelais 12 ist über eine Diode 23 mit dem Kollektoranschluß des Transistors 13 verbunden. Die Steuerstrecke des Transistors 13 ist von einem elektronischen Zeitschalter 24 zu beeinflussen, der mit seiner Schahs srecke zur Steuerstrecke des Transistors 13 parallel geschaltet ist und diese — wie weiter unten näher erläutert wird — nach Ablauf einer einstellbaren Zeitspam--; überbrückt Der Zeitschalter 24 ist a's Darüngton-Trarishtoreinheit aufgebaut die aus einem Vortransistor 25 und einem Haupttransistor 26 besteht. Die Basis des Vortransistors 25 hat einen Steueranschluß, der über einen Widerstand

27 mit d".m einen Anschluß und über einen Kondensator

28 mit dem anderen Anschluß einer an die Anschlußklemmen 15 und 31 anzulegenden Steuerspannung verbunden ist Zur Stabilisierung dieser Steuerspannung ist der Widerstand 27 und der Kondensator 28 von einer Zenerdiode 29 überbrückt, die anodenseitig mit der Anschlußklemme 31 verbunden ist. Zum Kondensator 28 ist ferner ein Entladewiderstand 32 parallel geschaltet. Eine Diode 33 ist anodenseitig mit der Anschlußklemme 50 und kathodenseitig mit dem Emitter des Schalttransistors 13 verbunden. Da die Anschlußklemme 50 mit dem Anlaßschalter 11 (Fig.!) in Verbindung steht, ist auf diese Weise die Schaltstrecke des mit der Erregerwicklung 14a des Kieinrelais 14 in Reihe liegenden Schalttransistors 13 von dem Anlaßschalter 11 und dieser dazu in Reihe liegenden Diode 33 überbrückbar. Außerdem ist Jer Widerstand 27 am Steueranschluß der Darling-ΐοη-Transistoreinheit 24 über die Anschlußklemme 50 ebenfalls durch den Anlaßschalter 11 sowie einer weiteren Diode 34 und einem dazu in Reihe liegenden Widerstand 35 überbrückbar. Der Widerstand 27 ist wesentlich größer als der mit der Diode 34 in Reihe liegende Widerstand 35. Zur Bestimmung der Schaltzeit ist der größere Widerstand 27 am Steueranschluß der Darlington-Transistoreinheit 24 einstellbar. Zur Stabilisierung der Steuerspannung ist die Zenerdiode 29 über einen mit ihr kathodenseitig in Reihe geschalteten Widerstand 36 unter Einfügung der Diode 23 mit der Anschlußklemme I^ verbunden. Ferner ist ein Widerstand 37 kollektorseitig sowie ein weiterer Widerstand 38 emitterseitig im Hauptstromkreis der Darlington-Transhtoreinheit 24 eingefügt, die ebenfalls an der vorher erwähnten Steuerspannung liegt. Der Kollektoranschluß der Darlington-Transistoreinheit 24 ist unmittelbar mit der Basis des Schalttransistors 13 verbunden.

Die Wirkungsweise dieser Anlaßschaltung wird nunmehr mit Hilfe der Fig. 1 und 2 näher erläutert. Der Anlaßschalter 11 hat eine Null-Stellung sowie drei Einschalt-Stellungen. In der Einschalt-Stellung I werden verschiedene, nicht dargestellte Verbraucher wie Kontrollampen an die Akkumulatorbatterie 10 angeschlossen. Dies ist in F i g. I durch eine mit einem Pfeil vesehene Leitung angedeutet. Die Batteriespannung gelangt gleichzeitig über eine Verbindungsleitung vom Anlaß-

schalter 11 zur Anschlußklemme 30 des elektronischen Zeitrelais 12.

In der Einschalt-Stellung Il gelangt nunmehr die Batteriespannung über den Anlaßschalter 11 und eine Verbindungsleitung auf die Anschlußklemme 15 des Zeitrelais 12. Wie F i g. 2 zeigt, kann durch diese Spannung ein Strom über die Diode 23, den Widerständen 36 und 27 zum Kondensator 28 und von dort über die Anschlußklemme 31 zur Masse fließen. Da der Kondensator 28 noch nicht aufgeladen ist, liegt die Basis des Darlington-Vortnansistors 25 zunächst noch auf Masse, so daß die Darlington-Transistoreinheit 24 gesperrt ist. Über den Widerstand 37 gelangt nun das positive Potential auf die Basis des Schalttransistors 13 und steuert diesen unverzüglich in den stromleitenden Zustand. Es fließt nun ein Steuerstrom von der Anschlußklemme 15 über die Diode 23, den Schalttransistor 13 und die Erregerwicklung 14a des Kleinrelais 14 zur Masse. Das K'leinreiais 14 wird dadurch erregt und der Arbeitskontakt 146 wird geschlossen. Es fließt nun ein Heizstrom über den Kontakt 146 des Kleinrelais, über die Glühkerzen 16 und 17 sowie über die Stromspule 18a des Bimetall-Schalters 58 zur Masse. Die parallel zu den Glühkerzen 16 und 17 geschaltete Kontrollampe 20 leuchtet auf, da der kalte Schaltkontakt Wb des Bimetall-Schalters 18 geschlossen is:. Der nun beginnende Vorwärmvorgang muß solange aufrecht erhalten werden, bis der Schaltkontakt 18Z> des Bimetall-Schalters 18 durch die Erwärmung mittels der Stromspule 18a öffnet und dadurch die Kontrollampe 20 abschaltet. JO

Der Motor kann nun angelassen werden, indem der AnlaCschalter 11 in die Einschalt-Stufe !II geschwenkt wird. In dieser Stellung wird das Anlaßrelais 21 erregt und der nicht dargestellte Andrehmotor der Brennkraftmaschine wird dadurch eingeschaltet. Gleichzeitig geiangt nunmehr die Batteriespannung über die AnschlüS-klemme 50 und über die in F i g. 2 gezeigte Diode 33 direkt zur Erregerwicklung 14a des Kleinrelais 14, wobei die Schaltstrecke des Schalttransistors 13 überbrückt wird. Dadurch ist sichergestellt, daß beim Anlaßvorhang das Kleinrelais 14 die Glühkerzen 16 und 17 weiterhin eingeschaltet läßt; unabhängig davon, ob der Schalttransistor 13 zwischenzeitlich in seinen Sperrzustand gelangt ist oder nicht. Die Batteriespannung an der Anschlußklemme 50 liegt ferner über die Diode 34 und den Widerstand 35 am Kondensator 28. Da der Widerstand 35 wesentlich niederohmiger ist als der Widerstand 27. wird dieser Kondensator 28 nunmehr schnell aufgeladen. Da die Ladespannung des Kondensator;. 28 der Basis des Darlington-Vortransistors 25 zugeführt ist. gelangt beim Erreichen einer bestimmten Schwellwertspannung die Darlington-Transistoreinheit 24 in den stromleitenden Zustand. Dadurch geht die Spannung an der Basis des Schalttransistors 13 auf nahezu 0 Volt zurück, wodurch dieser Schalttransistor 13 unverzüglich gesperrt wird. Damit ist sichergestellt, daß nach Beendigung des Anlaßvorganges beim Zurückstellen des Anlaßschalters 11 in die Einschalt-Stellung II die Glühkerzen 16 und 17 nicht unnötig eingeschaltet sind. Der gleiche Funktionsablauf ergibt sich auch, wenn der AnlaÜvorgang vorzeitig — d. h. vor dem Erlöschen der Kontrollampe 20 — eingeleitet wird.

Je nach der Außentemperatur der Bremskraftmaschine und des Bimetaii-Schaiters 18 schaltet dieser nach 20 bis 30 see. die Kontrollampe 20 aus und signalisiert damit. daß die Brennkraftmaschine anlaßbereit ist. Wird der A nlaßvorgang sodann nicht eingeleitet, sondern die Vorwärmzeit vom Fahrzeugführer unnötig verlängert.

so schaltet das elektronische Zeitrelais 12 nach etwa 90 see. die Glühkerzen 16 und 17 selbsttätig ab. Dies erfolgt dadurch, daß der Kondensator 28 beim Einschalten der Schaltstellung Il des Anlal.ischaltcrs 11 über die Anschlußklemme 15 und den einjustierten Widersland 27 allmählich aufgeladen wird. Die Spannung am Kondensator 28 erreicht nach ca. 90 see. den Ansprechwert der Darlington-Transistoreinheit 24 und schaltet diese sodann in den stromleitenden Zustand. Dadurch wird der Schalttransistor 13 gesperrt und das Kleinrelais 14 fällt ab, wobei die Glühkerzen 16 und 17 abgeschaltet werden.

Ein erneuter Vorwärm- und Anlaßversuch kann erst dann erfolgen, wenn der Anlaßschalter 11 in die Schallstellung I geschaltet wird und wenn der Kondensator 28 sich anschließend über den zu ihm parallel liegenden Widerstand 32 und der Steuerstrecke der Darlington-Transistoreinheit 24 soweii eiiiiuucii hai, daß die Darlington-Transistoreinheit 24 erneut in den Sperrzustand gelangt. Nun können die Glühkerzen 16 und 17 erneut in der zuvor beschriebenen Weise eingeschaltet werden. Der Widerstand 32 ist so bemessen, daß die Entladezeit für den Kondensator 28 ca. 2 see. beträgt. Die Zeitspanne von etwa 90 see. für das Abschalten der Glühkerzen 16 und 17 ist durch den Widersland 27 einstellbar, da sein relativ hochohmiger Wert von etwa 600 kD für die Aufladung^geschwindgkeit des Kondensators 28 von 500 μΡ maßgebend ist.

Hierzu * Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Anlaßschaltung für Brennkraftmaschinen, vorzugsweise Dieselmotoren, in deren Brennraum mindestens eine Glühkerze hineinragt, welche in einer Vorwärmstellung eines Anlaßschalters — vor dem Andrehen des Motors mittels eines in einer Andrehstellung des Anlaßschalters betätigten Anlaßrelais — über den Arbeitskontakt eines Relais zur Vorwärmung des Brennraumes an Spannung gelegt wird, wobei das Relais mit seiner Erregerwicklung zur Schaltstrecke eines elektronischen Schaltelements in Reihe liegt, das in der Vorwärmstellung des Anlaßschalters von einem Zeitgiied für eine über die erforderliche Vorglühzeit hinausgehende Zeitspanne eingeschaltet bleibt, dadurch gekennzeichnet, daß die Erregerwicklung (14a^ des Relais (14) mit ihrem einen Ende auf Nässe liegt und in der Andrehstellung des Anlaßschalters (11) über eine von einem Anlaßkontakt (ill) des Anlaßschalters (11) ausgehende Verbindung mit einer darin angeordneten Diode (33) an Spannung gelegt bleibt

2. Anlaßschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein das Zeitglied (27, 28) enthaltender elektronischer Zeitschalter (24) mit seiner Schaltstrecke zur Steuerstrecke des elektronischen Schaltelementes (13) parallel geschaltet ist und diese nach Ablauf einer einstellbaren Zeitspanne überbrückt

3. AnlaßschtLtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Zeitschalter (24) eine Darlington-Transistoreinheit ist, de.ren Steueranschluß über einen Widerstand (27) mit dem er--en Anschluß (15) und über einen Kondensator (28) mit dem anderen Anschluß (31) einer Steuerspannung verbunden ist.

4. Anlaßschaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstand (27) und der Kondensator (28) von einer Zenerdiode (29) überbrückt ist.

5. Anlaßschaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zum Kondensator (28) ein Entladewiderstand (32) parallel geschaltet ist.

6. Anlaßschaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstand (27) am Steueran-Schluß des elektronischen Zeitschalters (24) einstellbar ist.

7. Anlaßschaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstand (27) am Steueranschluß des Zeitschalters (24) von dem Anlaßschalter (11) in der Andrehstellung über eine weitere Diode (34) und einen dazu in Reihe liegenden, ihm gegenüber kleineren Widerstand (35 überbrückbar ist.