DE2717759C2 - Thermischer Verzögerungsschalter - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft einen thermischen Verzögerungsschalter gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs

In einem Kraftfahrzeug mit elektronischer Kraftstoffeinspritzung wird das Kraftstoff-Lufl-Vcrhältnis des zum Verbrennungsmotor zu speisenden Gemisches konstant gehalten. Beim Anlassen des Motors muß aber ein Gemisch hoher Kraftsioffkonzcntration zugeführt werden, und daher erfolgt die Kraftstoff-Zufuhr nach dem Anlassen des Motors über eine Kraflstoff-Speiseleitung. unabhängig von der elektronischen Steuerung. Die Kraftsioff-Spciseleitung ist mit einem Magnetventil versehen das für eine bestimmte Zeitdauer nur dann geöffnet ist. wenn der Motor angelassen wird. Insbesondere ist das Ventil dann geöffnet, wenn der Starter- oder Zündschalter geschlossen ist; das Ventil wird jedoch uneefähri 10 Sekunden nach Schließen des Starter- oder Zündschalter geschlossen, selbst wenn dieser geschlossen gehalten wird. .

Fig 1 zeigi ein Schallbild, in dem ein bereits bekannter thermischer Verzögerungsschalter zum Steuern eines elektromagnetischen Ventils verwendet wird, das betrieben wird, wenn der Motor des Kraftfahrzeugs angelassen wird, lün thermischer Verzögerungsschalter 10 Weist ein Bimetallelement 12, einen Hei/.widcrsiand 4 und Kontaktsiüeke 16 und 18 auf. Der um das Bimetallelement 12 gewiekelte lleizwidcrsiand 14 steuert die Zeit nach der sich die Kontaktstücke 16 und 18 trennen. Das Kontaktstück 16 ist direkt am Bimetallelement angebracht so daß dieses Bimetallelement als Leiter dient Das Kontaktstück 18 ist an ein Ende des Heizw.derstandcs 14 und an einen Pol einer Batterie 20 angeschlossen. Der thermische Verzögerungsschalter 10 ist mit dem anderen Pol der Batterie 20 über einen Starter- oder Zündschalter 22 verbunden, um die Erregung einer Spule 24 eines Magnetventils zu steuern. Insbesondere ist das andere Ende des Heizwiderstandes 14 mit dem Starler- oder Zündschalter 22 verbunden und die Spute 24 liegt zwischen dieser Verbindung und dem Bimetallelement 12, und damit dem Kontaktstück 16. Sobald der Starter- oder Zündschalter 22 eingeschaltet ist und die Koniaktstücke 16 und 18 in Eingriff sind, fließt elektrischer Strom durch die Spule 24.

Die den thermischen Verzögerungsschalter 10 als Spannungsquelle versorgende Batterie 20 hat gewöhnlich 12 V jedoch fällt deren Spannung bei tiefen Temperaturen von ungefähr -3CC auf 6 V oder weniger als 6 V -ib F i g 2 zeigt die Abhängigkeit der Zeitverzögerung von der Speisespannung bei einem bekannten und bei einem erfindungsgemäßen thermischen Verzögerungsschalter. Unter dieser Bedingung, d.h. bei einer Battcricspannung von 6 V sind, wie aus der Kurve Un Fig.2 hervorgeht, ungefährt 110s zum Trennen der Kontaktstück 16 und 18 voneinander nach Einschalten des Starter- oder Zündschalters 22 erforderlich, was ungefähr bis zu 1 !mal länger als die Zeitverzögerung von , 10 s lür 12 V ist. Wenn das Bimetallelement 12 so ausgelegt wird daß es mit einer Batteriespannung von ungefähri 6 V rasch thermisch anspricht, wird die Verzogerungszcit bei normaler Batteriespannung von 12 V zu kurz Daher muß ein thermischer Verzögerungsschalter ■-, mit einer Kennlinie verwendet werden, wie durch die Kurve II in F ig. 2 dargestellt ist.

Wenn bei Kraftstoffeinspritz-Steuerungen fur die den Motor eines Kraftfahrzeugs mit einem thermischen Verzögerungsschalter einer Kennlinie nach Kurve I ein hochkonzentriertes Gemisch in den Motor nach dessen Anlassen eingespritzt wird, entsteht Abgas, das eine große Menge unverbrannter Komponenten enthalt. Wenn sich dieser Zustand verlängert, wird die Zündkerze naß und der Motor setzt aus. Wenn unter diesen Bedingungen der Starter- oder Zündschalter erneut betätigt wird, wird wiederum ein hochkonzentriertes Gemisch in den Motor eingespritzt, so daß nicht nur die Zündung des Motors unmöglich wiederholt werden kann, sondern auch gelegentlich ein Druckstoß den Motor deformiert oder zerstört.

Aus der DE-OS 19 17 772 ist ein B.metall-Thermoielais bekannt, das sowohl bei tiefen, als auch bei hohen Temperaturen annähernd gleiche Betriebsdaten, d. n. ζ Β Verzögerungszeiten, aufweisen soll.

Der Einfluß der Temperaturschwankungen aut die Verzögerungszeit wird bei diesem Relais dadurch kompensiert, daß ein mit dem Schaltbimetallstreifen an einem Ende verbundener Kompensationsbimetallstreifen eine Hilfshcizwicklung steuert, durch deren Wirkung auf den Kompensationsbimetallstreifen der daran belcsiiBie Schaltbimetallstreifen unabhängig von Temperaturschwankungen in eine konstante Ausgangsposition

^^lefdlesemBimeiali-Thermorclais schaltet der KornpensaiionsbimelallMrcifcn bei tiefen Temperaturen periodisch die Hilfsheizung, bewegt sich also ständig hm und her wodurch auch der Schaltbimeiallstreifcn standig bewegt wird, was einen kontinuierlichen Betrieb mit

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konstanten Verzögerungsschaltzeilen beeinträchtigt.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen thermischen Verzögerungsschalter anzugeben, der mit im wesentlichen konstanter Verzögerungszeit, unabhängig von Spannungsschwankunger« der Spannungsquelle über einem weiten Bereich mit annähernd gleichbleibender Verzögerung arbeiten kann: sobald die Kontaktstücke des Verzögerungsschalters einmal umgeschaltet sind, sollen sie ihren gegenwärtigen Zustand beibehalten; die lContaktstücke sollen schließlich unempfindlich gegenüber Schwingungen sein, selbst wenn der Verzögerungschalter in einem schwingenden Kör-J per vorgesehen ist, wie z. B. einem Kraftfahrzeug,
ι Diese Aufgabe wird bei einem thermischen Verzögerungsschalter gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 durch die kennzeichnenden Merkmale des Paf _ tentanspruchs 1 gelöst. In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen thermischen Verzögerungsschalters beschrieben.

Der erfindungsgemäßc thermische Verzögerungsschalter hat den Vorteil, wegen seines einfachen Aufbaus leichl und ohne großen Aufwand herstellbar zu . ' sein. Er ist aufgrund dieses einfachen Aufbaus auch gegenüber Schwingungen unempfindlich und hat eine lange Lebensdauer.

Anhand der Zeichnung wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert. Es zeigen

Fig.3 bis 9 Schaltbilder von Ausführungsbcispielen der Erfindung, bei denen jeweils zwei Bimetallelemcnie in Reihe vorgesehen sind, und

Fig. 10 einen Längsschnitt durch einen bestimmten Aufbau des thermischen Verzögerungsschalter mich Fig. 9.

Wie schematisch in F i g. 3 dargestellt ist, wird bei einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung ein Betriebs-Bimetallelement 32 mit einem Bimetallelement 34 an einer Stelle 60 verbunden, um Zeitverzögcrungs-Änderungen aufgrund Schwankungen der Speisespannung durch z. B. Punktschweißen zu kompensieren. Das Betriebs-Bimetallelemeni 32 und das Kompensier-Bimetallelement 34 sind mit einem Betriebs-Hcizwiderstand 36 bzw. einem Kompensier-Heizwidcrstand 38 gewickelt. Das Kompensier-Bimetallclement 34 hat ein an ihm befestigtes Kontaktstück 40, und ein Kontaktstück 42 liegt gegenüber dem Kontaktstück 40. lcweils ein Ende des Betriebs-Hcizwiderstandes 36 und des Kompensicr-Heizwiderstandes 38 ist mit einem Pol einer Spannungsquelle 20 über einen Anschluß 56 verbunden, während das andere Ende geerdet ist. Die Hei/widerstände 36 und 38 liegen parallel zur Spannungsquelle. Das Betriebs-Bimetallelement 32 ist mit einer Last 24 über einen Anschluß 58 verbunden, und Erwärmen durch den Betriebs-Heizwiderstand 36 führt zur Trennung der Kontaktstücke 40 und 42. Andererseits wird das Kompensier-Bimetallelement 34 durch den Heizwiderstand 38 erwärmt, um die Kontaktstiicke 40 und 42 in Eingriff zu bringen. Das heißt, das Betriebs-Bimetallelement 32 und das Kompensier-Bimetaüclement 34 sind so an der Stelle 60 verbunden, daß die Seiten mit größerer Wärmeausdehnung der jeweiligen Bimetallelemente einander gegenüberliegen. Selbstverständlich können auch die Seiten mit kleinerer Wärmeausdehnung an der Stelle 60 einander gegenüber vorgesehen sein.

Wenn bei diesem Aufbau eine Spannung /:" von der Spannungsquelle 20 abgegeben wird, empfängt das Betriebs-Bimetallelement 32 eine Wärmemenge proportional /J-VRi, und das Kompensier-Bimetallelement 34 empfängt eine Wärmemenge proportional /:"-VW_>. mit Wi = WiderMandswert des I lei/widemandes 36. /?_, = Widerstandswert des Hei/.widersiandes 38 und / = Zeit. Durch genaues Bestimmen der Widerstandswerte R\ und R} sowie der Dicke und Länge der Bimetallelcmente 32 und 34 kann die durch die Kurve II in Fig.2 dargestellte Kennlinie füi das thermische Ansprechen erhalten werden. Mit einer Speisespannung E von 12 V wirkt das Betriebs-Bimetallelement 32 zum Trennen der Kontakistücke 40 und 42, während das

in Kompensier-Bimctallelcmciu 34 umgekehrt arbeitet, wodurch die zum Trennen der Kontaktslücke 40 und 42 erforderliche Zeit verlängert wird. Mit einer Speisespannung t'von 6 V wird die durch das Beiriebs-Bimetallelemcnt 32 empfangene Wärmemenge auf Ά im Vergleich zur Speisespannung £ von 12 V verringert, um die zum Trennen der Koniaktstücke 40 und 42 erforderfiche Zeil zu verlängern: jedoch wird die durch das umgekehrt arbeitende Kompensier-Bimetallelement 32 aufgenommene Wärmemenge ebenfalls auf 'Λ verringcrt. so daß die sich ergebende Zeil f, die zum Trennen der Kontakislücke 40 und 42 benötigt wird, nicht zu stark verlangen wird. Auf diese Weise können Zeitverzögerungs-Anclerungen aufgrund Schwankungen in der Speisespannung kompensiert werden.

>t Die F i g. 4 und 5 zeigen Abwandlungen des Ausführungsbcispiels der F i g. 3, wobei die Bimetallelemente 32 und 34 direkt geerdet (Fig. 4) und die Heizwiderstände 36 und 38 in Reihe geschaltet (F i g. 5) sind.

Bei den Ausführungsbeispielen der F i g. 3 bis 5 trägt

jo das Betriebs-Bimetallelement 32 das Kompcnsier-Bimetallelement 34; jedoch kann umgekehrt das Kompensier-Bimciallclcment 34 das Betriebs-Bimetallelement 32 tragen, ohne die Kompensation für Zeitverzögerungs-Änderungen aufgrund Schwankungen der Spei-

r> sespannung zu beeinträchtigen.

Es ist auch möglich, den auf das Konipensier-Bimetallelcmcnt 34 gewickelten Hei/widerstand 38 wegzulassen, da das Betriebs-Bimetallelement 32 mit dem Kompensier-Bimetallelement 34 an der Stelle 60 gekoppelt ist. so daß die durch den auf das Betriebs-Bimetallclemcnt 32 gewickelten Betricbs-1 leizwiderstand 36 erzeugte Wärme ebenfalls zum Kompensier-Bimetallelement 34 übertragen wird. Diese Wärmeübertragung kann zur Kompensation von /.eitvcrzögerungs-Ände-

4ί rungen aufgrund Schwankungen der Speisespannung verwendet werden.

Eine Abwandlung des Ausführungsbeispiels der F i g. 3 zeigt in Fig. 6 einen Kompensier-Heizwiderstand 38, von dem ein Ende über die Kontaktstückc 40

M) und 42 geerdet ist.

Bei diesem Ausführungsbeispiel fließt elektrischer Strom durch den Kompcnsier-llei/.widersiand 38. bis sich die Kontaktstücke 40 und 42 nach Schließen des Starter- oder Zündschalter 22 trennen, und der Strom

γ-, wird dann unterbrochen. Damit wird das Kompensier-Bimeiallclemcnt 34 deformiert oder gebogen, um die Kontaktstückc 40 und 42 zu trennen. Da andererseits der durch den Betreibs-Heizwiderstand 36 fließende elektrische Strom während des Schließens des Starter-

W) oder Zündschalter 22 fortdauert, trennt das Betriebs-Binietallelemeni 32 die Kontaktstückc 40 und 42. Damii pendeln die Kontaktstiicke 40 und 42 nicht, und es wird ein thermischer Verzögerungsschalter mit stabilem Schallen erhallen.

tr> Wie in I' ι g. 7 dargestellt ist. hat eine Abwandlung des Ausführungsbeispiels der I- i g. h Bimetallelement!: 32 und 34. die geerdet sind.

Line andere Abwandlung des Aiislühriingsbcispiels

der F i g. 6 hat in F i g. 8 eine Z-Uiode 44 in Reihe zum Kompensier-Heizwiderstand 38. Diese /.-Diode dient nicht nur zur Kompensation von Zeitvcrzögcrungs-Änderungen aufgrund Schwankungen der Speisespannung im Speisespannungs- Schwankungsbercich. der tatsäch- ϊ lieh auftritt, sondern auch zum Schutz des Kompcnsier-Hei/.widerstands 38.

Bei den obigen Ausführungsbeispiclcn ist der Heizwiderstand auf das Bimetallelement gewickelt; der Heizwidcrstand kann auch nahe dem Bimetallelement vorge- m sehen werden.

Die Z-Diodc als Schaltbaiicleincnt kann durch eine gewöhnliche Diode ersetzt werden. In diesem l-"all können mehrere Dioden in Vorwärts- oder Durchlaßrichtung in Reihe geschaltet werden, um der Zener-Span- r> nung der Z-Diode zu entsprechen.

In Fig. 10 hat der thermische Verzögerungsschalter des Ausführungsbcispicls der Fig. 9 ein Gehäuse 48 mit einem Gewindeabsehniu 46 und einem Deckel 50 aus Isolierstoff, der am Oberteil des Gehäuses 48 befestigt ist. Zwischen der Innenwand des Gehäuses 48 und dem Deckel 50 ist eine Platte 52 mit einem Vorsprung 54 vorgesehen, an dem das Betriebs-Bimetallelement 32 z. B. durch Punktschweißen befestigt ist. Durch den Deckel 50 verlaufen ein Anschlußstab 56 für die Span- >^r> nungsquelle und ein Anschlußslab 58 für die Spule 24. Mit dem Anschlußstab 56 sind durch Löten ein Ende des Betriebs-Heizwidcrstandes 36 und ein Ende der Z-Diode 44 verbunden. Das andere Ende des Bciriebs-Hcizwiderstandes 36 ist mit dem Betriebs-Bimetallelement 32 verlötet, und das andere Ende der Z-Diodc 44 ist mit dem einen Ende des Kompensicr-Heizwiderstandcs 38 verlötet, von dem das andere Ende mit dem Kompcnsier-Bimetalielemem 34 verlötet ist. Eine Blattfeder 64 ist mit dem Anschlußsiab 58 durch Punktschweißen ver- r, bunden. Der Abstand zwischen dem beweglichen Kontaktstück 40 und dem ortsfesten Kontaktstück 42 wird fein mittels einer Schraube 66 für die Blattfeder 64 eingestellt, um die zum Trennen der Kontaktslückc erforderliche Zeit zu ändern.

Bei den obigen Ausführungsbcispielcn wurden gewöhnlich Kontaktstückc in Eingriff getrennt; umgekehrt können gewöhnlich getrennte Kontaktstücke mit Zeitverzögerung in Eingriff gebracht werden. In diesem Fall bringt ein Betriebs-Bimetallelement die gewöhnlich 4s getrennten Kontaktslücke bei einem Temperaturanstieg in Eingriff, und ein Kompcnsier-Bimetallclcment trennt die gewöhnlich getrennten Kontaktsiückc bei einem Temperaturanstieg. Dieses Ausführungsbeispiel der Erfindung kann aber nicht auf die thermischen Vcr- ->o zögerungsschaltcr nach den Ausführungsbcispielen der F i g. 6.7 und 8 angcwendei werden, bei denen der elektrische Strom zum Hci/.widerstand durch die Kontaklstücke40 und 42 gespeist wird.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

1. Patentansprüche:

   1 Thermischer Verzögerungsschalter mn zwei an je einem Ende fest miteinander verbundenen Bi-Mctallstreifen. deren Heizwiderstände parallel an einer Betriebsspannung liegen, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Bi-Metallstreifen (32) mit seinem einen Ende gehäusefest angeordnet ist, der andere Bi-Metallstreifcn (34) an seinem einen Ende das bewegliche Kontaktstück (40) eines Schaltkontaktes (40, 42) trägt und die jeweils anderen Enden beider Bi-Metallstreifen (32,34) mittels einer stromleitenden Stoßstelle (60) miteinander verbunden sind, derart, daß die Streifenteile mit gleicher relativer Längenänderung einander zugewandt sind.
2. 2 Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuleitung eines Heizwiderstandes (38) über den Schaltkontakt (40,42) des thermischen Verzögerungsschaltergeführt isi.
3. 3 Anordnung nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß einer Heizwicklung (36 bzw. 38) eine in Reihe zu ihr liegende Diode (44) zugeordnet ist, die in Sperrrichtung liegt.
4. 4 Anordnung nach Anspruch 3. dadurch gekennzeichnet, daß die Diode (44) eine Zener-Diode ist.
5. 5 Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß einer Heizwicklung (36 bzw. 38) eine in Reihe liegende Diode zugeordnet ist.
6. 6 Anordnung nach Anspruch 5. dadurch gekennzeichnet daß die Bi-Metallstreifen (32, 34) und die Zener-Diode (44) im Deckel (50) bzw. an einem Vorsprung (54) eines Gehäuses (48) gehalten sind, wobei ein Anschlußstab (58) als Halterung für einen Bi-Melallstreifen (34) dient.
7. 7 Anordnung nach Anspruch b. dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (48) eine formschlüssige Einbauhaltcrung (46) aufweist.

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