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Steuergerät für den einen elektrischen Einzugsmagneten aufweisenden
Anlasser einer Verbrennungskraftmaschine Die Erfindung betrifft ein;Steuergerät
für den einen elektrischen Einzugsmagneten aufweisenden Anlasser einer Der brennungskraftmaschine,
dessen Erregerwicklung mit einem ersten Anschluß an dem ersten Pol einer Stromversorgungsquelle
liegt und mit einem zweiten Anschluß über einen Anlaßschalter an den zweiten Pol
der Stromversorgungsquelle schaltbar ist.
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Bei jedem Startvorgang der Verbrennungskraftmaschine wird eine erhebliche
Menge an schädlichen Abgasen erzeugt. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde,
wiederholte Startvorgänge beim Anlassen der Verbrennungskraftmaschine zu vermeiden
und dadurch die Emission schädlicher Abgase zu vermindern.
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Zur Lösung dieser Aufgabe ist ein Steuergerät der eingangs erwähnten
Art erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Pol der Stromversorgungsquelle
mit dem beweglichen Kontaktteil eines Relais verbunden ist, an dessen Arbeitskontakt
der zweite Anschluß der Erregerwicklung des elektrischen Einzugsmagneten liegt und
in dessen Arbeitsstellung die Erregerwicklung des Relais an den Arbeitskontakt des
Relais und damit an die Stromversorgungsquelle über eine erste steuerbare Schalteinrichtung
schaltbar ist, die in Steuerabhängigkeit vom Ladezustand eines über den Arbeitskontakt
des Relais aus der Stromversorgungsquelle aufladbaren ersten Ladekondensators steht,
der über eine zweite steuerbare Schalteinrichtung, die in Steuerabhängigkeit von
einem der Verbrennungskraftmaschine zugeordneten' ZUndunterbrecher steht, im Rhythmus
des Auftretens eines ersten Schaltzustandes des Zündunterbrechers in einen zweiten
Ladekondensator entladbar
ist, welcher seinerseits über die zweite
steuerbare Schalteinrichtung im Rhythmus des Auftretens eines zweiten Schaltzustandes
des Zündunterbrechers entladbar istv Hierdurch wird der Einzugsmagnet des Anlassers
solange nicht freigegeben, bis die Verbrennungskraftmaschine eine vorgegebene Mindestdrehzahl
hat. Hierfür ist es günstig, wenn die Kapazität des zweiten Ladekondensators kleiner
ist als die des ersten.
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Die Erfindung und ihre Vorteile seien anhand der Zeichnung an Ausführungsbeispielen
näher erläutert: Figur 1 zeigt einen Anschlußplan für eine Steuereinrichtung gemäß
der Erfindung.
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Figur 2 zeigt das Schaltbild einer Steuereinrichtung entsprechend
Figur 1.
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Figur 3 zeigt eine vorteilhafte Weiterbildung des Steuergerätes entsprechend
Figur 2.
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Wie Figur 1 zeigt, ist die Anschlußklemme 31 an Masse und damit am
negativen Pol einer aus einer Batterie bestehenden Stromversorgungsquelle angeschlossen.
Die Anschlußklemme 1 5Z liegt über einen Vorschaltwiderstand RV am Mittelabgriff
einer Zündspule 3, deren einer Anschluß 4 mit dem einen Anschluß eines Zündkondensators
5, dem einen Anschluß des Zündkontaktes 6 eines Zündunterbrechers und der Anschlußklemme
S des Steuergerätes 2 verbunden ist. Die zweiten Anschlüsse des Zündkondensators
5 und des Unterbrecherkontaktes 6 liegen ebenfalls an Masse. Der zweite Anschluß
7 der Zündspule 3 führt zu einem nicht dargestellten Zündverteiler. Die Anschlußklemme
15 des Steuergerätes 2 liegt am positiven Pol der als Stromversorgungsquelle dienenden,
nicht dargestellten Batterie. Die Anschlußklemme 50 ist über einen Anlaßschalter
8 ebenfalls mit dem positiven Pol dieser Batterie verbunden, der an der Anschlußklemme
30 des Anlaßschalters liegt. An der Anschlußklemme 50a des Steuergerätes 2 ist der
eine Anschluß der Erregerwicklung A des Einzugsmagneten des Anlassers angeschlossen,
der
andere Anschluß dieser Erregerwicklung A liegt an Masse. Die Anschlußklemmen 50
und 50a sind elektrisch leitend miteinander verbunden. Der Mittelabgriff der ZUndspule
3 ist ferner über einen mit dem Anker des Einzugsmagneten gekoppelten Schalter 60
auf die Klemme 30 für den positiven Pol der Batterie geschaltet. Dieser Schalter
60 stellt einen Schließer dar, der beim Ansprechen des Einzugsmagneten mit der Erregerwicklung
A schließt.
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Wie Figur 2, in der gleiche Teile mit den gleichen Bezugszeichen wie
in Figur 1 versehen sind, zeigt, ist der bewegliche Kontaktteil 9 eines Umschaltrelais
mit der Erregerwicklung K1 an der Anschlußklemme 15 angeschlossen. Der Ruhekontakt
10 dieses Umschaltrelais ist mit der Anschlußklemme 15Z und der Arbeitskontakt 11
mit den Anschlußklemmen 50a und 50 verbunden. An der Anschlußklemme 50 ist der Emitter
eines pnp-Schalttransistors V8 angeschlossen, dessen Kollektor mit dem einen Anschluß
der Erregerwicklung K1 des Umschaltrelais verbunden ist. Der andere Anschluß der
Erregerwicklung K1 liegt an der Anschlußklemme 31. Ebenfalls an der Anschlußklemme
31 liegt der Emitter eines zum Schalttransistor V8 komplementären npn-Treibertransistors
V7. Der Kollektor dieses Treibertransistors V7 liegt über zwei in Serie geschaltete
ohmsche Widerstände R9 und R10 an der Anschlußklemme 50.
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Der Teilerabgriff des durch diese ohmschen Widerstände R9 und RiO
gebildeten Spannungsteilers liegt an der Basis des Schalttransistors V8. Zwischen
den Kollektoranschluß und den Basisanschluß des Treibertransistors V7 ist ein Kondensator
C4 geschaltet.
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An der Anschlußklemme 50 liegt ferner der eine Anschluß eines ohmschen
Stabilisierungswiderstandes R8 an, dessen anderem Anschluß der erste Anschluß des
ohmschen Vorschaltwiderstandes R5, der erste Anschluß eines ohmschen Vorschaltwiderstandes
R3 und die Kathode einer Zenerdiode V1 liegen. Der zweite Anschluß des Vorschaltwiderstandes
R5 ist in Serie mit einem ersten Ladekondensator C3 geschaltet, der an der Anschlußklemme
31 angeschlossen ist. Die Verbindungsleitung zwischen
dem Vorschaltwiderstand
R5 und dem ersten Ladekondensator C3 ist über einen Vorschaltwiderstand R6 mit der
Basis des Treibertransistors V7 verbunden. Ferner liegt an dieser Verbindungsleitung
der Kollektor eines npn-Schalttransistors V5, dessen Basis an der Anschlußklemme
31 angeschlossen ist. Der Emitter dieses Schalttransistors V5 istüber einen zweiten
Ladekondensator C2 und einen Vorschaltwiderstand R4 mit dem zweiten Anschluß des
Vorschaltwiderstandes R3 verbunden, der zugleich am Kollektor eines npn-Schalttransistors
V3 angeschlossen ist. Der Emitter dieses Schalttransistors V3 liegt ebenfalls an
der Anschlußklemme 31 an. Am Emitter des Schalttransistors V5 ist ferner die Anode
einer Diode V4 angeschlossen, deren Kathode an der Anschlußklemme 31 liegt.
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Die Basis des Schalttransistors V3 ist über zwei in Serie geschaltete
Widerstände R2 und R1 mit der Anschlußklemme S verbunden. Die Anode der Zenerdiode
V1 ist mit der Anschlußklemme 31 verbunden. An der Anschlußklemme 31 liegen auch
die Anode einer weiteren Diode V2 und der eine Anschluß eines Kondensators Cl. Die
Kathode der Diode V2 und der andere Anschluß des Kondensators C1 sind an der Verbindungsleitung
zwischen den ohmschen Widerständen R1 und R2 angeschlossen.
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Zwischen der Basis des Treibertransistors V7 und dem Kollektor des
Schalttransistors V8 liegen zwei in Serie geschaltete Widerstände R7 und R11. An
der Verbindungsleitung zwischen diesen ohmschen Widerständen R7 und R11 ist die
Anode einer Diode V6 angeschlossen, deren Kathode an dem Anschluß des Stabilisierungswiderstandes
R8 liegt, an dem auch die Vorschaltwiderstände R5 und R3 sowie die Kathode der Diode
V1 angeschlossen sind.
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Wird der Anlaßschalter 8 geschlossen, so werden die Anschlußklemmen
50 und 50a an den Pluspol der nicht dargestellten, aus einer Batterie bestehenden
Stromversorgungsquelle gelegt.
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Der Treibertransistor V7 wird dabei sofort durch den über den Kondensator
C4 fließenden Ladestrom durchgesteuert, so daß auch der Schalttransistor V8 durchgesteuert
wird. Die Erregerspule
E1 wird daher mit Strom beaufschlagt, und
der bewegliche Kontaktteil 9 des Umschaltrelais vom Ruhekontakt 10 auf den Arbeitskontakt
11 gelegt. Jetzt kann auch der Anlaßschalter 8 wieder geöffnet werden, ohne daß
die Stromversorgung für die Erregerwicklung des Einzugsmagneten A des Anlassers
wegen der Selbsthalteschaltung des Relais mit der Erregerwicklung Kl unterbrochen
wird.
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Der erste Ladekondensator C3 lädt sich über den ohmschen Widerstand
R5 und den ohmschen Widerstand R8 auf eine Spannung auf, die durch die Zenerdiode
V1 und den ohmschen Widerstand R8 stabilisiert ist. Dadurch bleiben die Transistoren
V7 und V8 auch dann aufgesteuert, wenn kein Ladestrom mehr zum Kondensator C4 fließt.
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Die Eingangsklemme S wird vom Unterbrecherkontakt 6 angesteuert und
liegt bei geschlossenem Unterbrecherkontakt 6 an Masse. Liegt die Anschlußklemme
6 bei geschlossenem Unterbrecherkontakt 6 an Masse, so ist der Schalttransistor
V3 gesperrt, und der zweite Ladekondensator C2 kann sich über die ohmschen Widerstände
R3 und R4 sowie über die Diode V4 voll aufladen. Bei geöffnetem Unterbrecherkontakt
6 liegt die Eingangsklemme S über die Zündspule 3, den Schalter 60 in Figur 1 und
die Anschlußklemme 30 am Pluspol der Batterie.
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Dadurch wird der Schalttransistor V3 durchgesteuert, und der an der
Diode V4 liegende Anschluß des zweiten Ladekondensators C2 ist negativ vorgespannt.
Der Schalttransistor V5 steuert daher durch, so daß der erste Ladekondensator C3
einen Teil seiner Ladung in den zweiten Ladekondensator C2 abgeben kann. Dies hat
zur Polge, daß die Spannung am ersten Ladekondensator C3, dessen Kapazität größer
ist als die Kapazität des zweiten Ladekondensators C2, um einen bestimmten Teil
abfällt.
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Dieser Vorgang wiederholt sich bei jedem Öffnen und Schließen des
Unterbrecherkontaktes 6. Der Vorschaltwiderstand R4 und der Kondensator C2 sind
günstigerweise so bemessen, daß der Kondensator C2 auch bei kleinstem Schließwinkel
des Unterbrecherkontaktes
6 voll aufgeladen wird. Erhöht sich die
Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine, so entlädt sich der erste Ladekondensator
C3 in kürzeren Intervallen in den zweite ten Ladekondensator C2, der seinerseits
bei geschlossenem Unterbrecherkontakt 6 über die ohmschen Widerstände R3 und R4
sowie über die Dioden V4 und V1 ent- bzw. umgeladen wird.
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Je höher die Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine wird, um so stärker
sinkt die Spannung am ersten Ladekondensator C3, der nicht schnell genug über den
ohmschen Widerstand R5 nachgeladen werden kann. Bei einer durch den Wert des ohmschen
Widerstandes R5 bestimmten Mindestdrehzahl der Verbrennungskraftmaschine wird am
ersten Ladekondensator C3 eine Spannung erreicht, die etwa Null Volt beträgt. Dies
hat zur Folge, daß der Treibertransistor V7 sperrt, wodurch auch der Schalttransistor
V8 sperrt und die Erregerspule K1 des Umschaltrelais von der Stromversorgung abgeschnitten
wird. Der Schalter 60 öffnet, und das bewegliche Kontaktteil 9 des Umschaltrelais
fällt vom Arbeitskontakt 11 ab und kontaktiert den Ruhekontakt 10, wodurch die Anschlußklemmen
15 und 15Z miteinander verbunden sind. Dadurch wird der Anlaßvorgang beendet, und
das Steuergerät spannungsfrei.
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Das Steuergerät nach Figur 2 hat insbesondere den Vorteil, daß der
Anlaßschalter 8 wieder geöffnet werden kann, obwohl die Verbrennungskraftmaschine
noch nicht ihre Mindestdrehzahl erreicht hat. Durch das Steuergerät-wird der Aniaßvorgang
auch bei geöffnetem Anlaßschalter 8 solange aufrecht erhalten, bis diese Mindestdrehzahl
erreicht ist. Ferner ist das erfindungsgemäße Steuergerät weitgehend temperatur-
und spannungsunabhängig. Es ist verpolungssicher und relativ verlustarm, da es nur
während des Anlaßvorganges an der Stromversorgungsquelle liegt.
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Durch die ohmschen Widerstände R7 und R11 sowie durch die Diode V6
wird der Schaltvorgang beschleunigt. Die Diode V2 leitet negative Spannungsspitzen
ab, die beim Abschalten der Zündspule 3 auftreten können.
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Das Schaltbild eines Steuergerätes nach Figur 3, in der gleiche Teile
gleiche Bezugszeichen wie in Figur 2 haben, unterscheidet sich vom Steuergerät nach
Figur 2 durch einen Kóndensator C5, der zwischen dem Anschluß des ohmschen Widerstandes
R1 und den Anschlüssen des ohmschen Widerstandes R2 und des Kondensators Cl sowie
dem Kathodenanschluß der Diode V2 liegt. Ferner ist zwischen die Basis und den Emitter
des Schalttransistors 73 ein ohmscher Widerstand R13 geschaltet.
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Parallel zu dem aus dem ohmschen Widerstand R5 und dem ersten Ladekondensator
C3 bestehenden RC-Glied ist ein weiteres, aus einem dritten Ladekondensator C6 mit
in Serie geschaltetem ohmschen Widerstand R14 bestehendes RC-Glied geschaltet, dessen
Kondensator C6 an der Anschlußklemme 31 liegt. Die Kathode einer Diode V9 ist an
der Verbindungsleitung zwischen dem ohmschen Widerstand R4 und dem zweiten Ladekondensator
C2 und die Anode der Diode V9 an der Verbindungsleitung zwischen dem ohmschen Widerstand
R14 und dem dritten Ladekondensator C6 angeschlossen. An dieser letztgenannten Verbindungsleitung
ist auch die Basis eines npn-?ransistors V10 über einen Vorschaltwiderstand R15
angeschlossen. Der Emitter dieses zusätzlichen Schalttransistors V10 liegt an der
Anschlußklemme 31, während sein Kollektor mit der Verbindungsleitung zwischen dem
ohmschen Widerstand R6 und der Basis des lreibertransistors V7 verbunden ist. Zwischen
Basis und Emitter des Transistors V10 liegt ein ohmscher Nebenwiderstand R16.
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Ein Steuergerät entsprechend Figur 3 ist besonders vorteilhaft für
Kraftfahrzeuge mit Handschaltgetriebe. Bei derartigen Kraftfahrzeugen kann der Fehlerfall
auftreten, daß bei angezogener Handbremse und eingelegtem Gang angelassen wird,
so daß die Verbrennungskraftmaschine blockiert und keine Zündimpulse auf die- Eingangsklemme
S gelangen würden. Der Anlasser würde in diesem Fall unbeabsichtigt lange eingeschaltet
bleiben. Dies wird durch den Schalttransistor V10 in Figur 3 vermieden, der in Steuerabhängigkeit
vom Ladezustand des Ladekondensators C6 steht, der über den Arbeitskontakt 11 aus
der Stromversorgungsquelle (Batterie) aufladbar ist. Der Schalttransistor V10 wird
durchgesteuert, wenn die Spannung
am Ladekondensator C6 eine bestimmte
Grenzspannung Uberschreitet. Beim Durchsteuern des Schalttransistors V10 sperren
die Transistoren V7 und V8, so daß die Stromversorgung der Erregerwicklung K1 unterbrochen
wird.
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Der Ladekondensator C6 erreicht die zur Durchsteuerung des Schalttransistors
V10 erforderliche Spannung, wenn der Schalttransistor V3 bei blockierter Verbrennungskraftmaschine
nicht durchgesteuert wird. Wegen des Kondensators C5 ist der Schalttransistor V3
bei blockierter Verbrennungskraftmaschine stets gesperrt. Ist jedoch die Verbrennungskraftmaschine
nicht blockiert und gelangen deshalb vom Zündunterbrecher 6 Zündimpulse zur Basis-Emitter-Strecke
des Schalttransistors V3, die ein rhythmisches Durchsteuern dieses SchalttransistorB
V3 bewirken, so wird der Ladekondensator C6 stets rechtzeitig vor dem Durchsteuern
des Schalttransistors V10 über die Diode V9 und den Schalttransistor V3 entladen.
Die Diode V9 verhindert eine Entladung des Ladekondensators C2 und eine zu schnelle
Aufladung des Ladekondensators C5.
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3 Patentansprüche 3 Figuren