DE2827928C2

DE2827928C2 - Anlaßschaltvorrriichtung für Diesel-Brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE2827928C2
Application number: DE2827928A
Authority: DE
Inventors: Takahiko Tokyo Ito; Hideo Yamato Kanagawa Kawamura
Original assignee: Isuzu Motors Ltd
Current assignee: Isuzu Motors Ltd
Priority date: 1977-06-29
Filing date: 1978-06-26
Publication date: 1983-04-21
Also published as: US4196712A; GB2001134A; GB2001134B; DE2827928A1; JPS5412057A; JPS584191B2

Description

Eine Anlaßschaltvorrichtung der im Oberbegriff des r> Anspruchs 1 genannten Art wurde mit der DE-OS 28 22 760 vorgeschlagen.

Bei dieser Anlaßschaltvorrichtung liegt ein Detektorwiderstand mit einem sehr niedrigen Widerstandswert in der Brückenschaltung in Reihe mit dem Widerstand der Glühkerze, um den durch die Glühkerze fließenden Strom mit Hilfe eines mit den Anschlüssen des Detektorwiderstandes verbundenen Subtrahierers zu erfassen und aus diesem mit Hilfe einer nachgeschalteten Divisionsschaltung den augenblicklichen Widerstandswert der Glühkerze zu ermitteln. Das Ausgangssignal der Divisionsschaltung wird an einen Eingang des Vergleichers gegeben, dessen anderer Eingang mit dem Abgriff eines Widerstandes verbunden ist, dessen beide durch den Abgriff bestimmten Teilwiderstände jeweils die anderen beiden Brückenzweige der Brückenschaltung bilden. Bei dieser bekannten Anlaßschaltvorrichtung vergleicht also der Vergleicher den augenblicklichen Widerstandswert der Glühkerze mit einem durch den Abgriff vorgewählten Sollwiderstand. Erreicht der Widerstand der Glühkerze diesen Sollwiderstand, so wird durch das Ausgangssignal des Vergleichers über eine Einschalteinrichtung der Starter betätigt und gleichzeitig ein im Speisekreis der Glühkerze liegender Schalter geöffnet, um den Speisestrom für die Glühkerze zu unterbrechen, wodurch die Temperatur und damit auch der Widerstand der Glühkerze wieder absinkt, so daß auch das Ausgangssignal des Vergleichers beendet wird, damit der Schalter im Speisekreis der Glühkerze wieder geschlossen und dadurch der Widerstand und die Temperatur der Glühkerze wieder erhöht wird, um schließlich erneut durch den Vergleicher ein Ausgangssignal zu erzeugen. Die vom

Vergleicher gesteuerte Einschaheinrichtung hat eine selbsthaltende Funktion, um den Starter auch bei einer zwischenzeitlichen Unterbrechung des Ausgangssignals des Vergleichers eingeschaltet zu halten.

Aus der DE-OS 18 12 306 und DE-OS 20 44 840 sind mit herkömmlichen Glühkerzen arbeitende Anlaßschaltvorrichtungen bekam·:, die mit Hilfe von z. B. durch Bimetallschalter oder andere Zeitglieder gebildeten Zeitüberwachungsschaltungen die Vorglühdauer steuern, so daß nach Ablauf dieser Zeitdauer Startermotoren selbsttätig eingeschaltet werden können. Bei diesen bekannten Anlaßschaltvorrichtungen können durch die Zeitüberwachungsschaltungen auch noch bestimmte Parameter, wie die Motortemperatur oder die Umgebungstemperatur, berücksichtigt werden, um die erforderliche Vorglühdauer entsprechend zu verkürzen oder zu verlängern.

Aus der US 28 40 067 ist eine Anlaßschaltvorrichtung bekannt, die ebenfalls in einem Brückenzweig einer Brückenschaltung eine Glühkerze mit positivem Temperaturkoeffizienten benutzt An der Brückendiagonale der Brückenschaltung wird eine Rückkopplungsspannung abgenommen, die einer Steuereinrichtung zugeführt wird, die die Speisespannung für die Brückenschaltung nach Maßgabe der Größe der Rückkopplungsspannung so modifiziert, daß die Temperatur und auch der Widerstand der Glühkerze im wesentlichen konstant gehalten wird. Dieses gilt sowohl für die Vorglühdauer als auch nach Einschaltung des Starters, also auch bei sich ändernder Eingangsspeisespannung für die Steuereinrichtung. Auch diese bekannte Anlaßschaltungsvorrichtung benötigt eine gesonderte Zeitüberwachungsschaltung für die Vorglühdauer, um den Starter erst dann einzuschalten, wenn eine ausreichende Temperatur der Glühkerze erreicht ist.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Anlaßschaltvorrichtung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art schaltungstechnisch weiter zu vereinfachen.

Bei einer Anlaßschaltvorrichtung der genannten Art ist diese Aufgabe durch die im Patentanspruch 1 angegebene Erfindung gelöst.

Mit Hilfe des bei der erfindungsgemäßen Anlaßschaltvorrichtung unmittelbar mit den Diagonalpunkten der Brückenschaltung verbundenen Vergleichers ist die Einschalteinrichtung für den Starter immer dann einzuschalten, wenn der Vergleicher bei abgeglichener Brückenschaltung ein Ausgangssignal abgibt. Die Widerstände der Brückenschaltung sind so gewählt, daß die Brücke immer dann abgeglichen ist, wenn der Widerstand der in einem Brückenzweig der Brückenschaltung liegenden Glühkerze gleich einem bestimmten Sollwiderstand ist, der wiederum einer ausreichenden Solltemperatur der Glühkerze entspricht. Über ein mit dem Ausgang des Vergleichers verbundenes Verzögerungsglied kann auch bei dieser Anlaßschaltvorrichtung ein Relais zum Öffnen eines im Speisekreis der Brückenschaltung liegenden Schalters betätigt werden, um beim Erreichen der Solltemperatur der Glühkerze deren Speisestrom verzögert zu unterbrechen, wodurch der Widerstand und auch die Temperatur der Glühkerze absinken, so daß das Ausgangssignal des Vergleichers verschwindet. Dadurch wird aber wiederum der Speisekreis für die Brückenschaltung geschlossen, so daß Widerstand und Temperatur der Glühkerze erneut ansteigen, bis der Vergleicher wiederum ein Ausgangssignal abgibt Die tatsächliche Temperatur der Glühkerze wird daher um die gewünschte Solltemperatur herum etwa konstant gehalten, so daß einerseits

verhindert wird, daß das Widerstandsmaterial der Glühkerze bei ihrer kontinuierlichen Speisung schmelzen und durchbrennen kann, andererseits aber die gewünschte Solltemperatur der Glühkerze auch nach der Einschaltung des Starters und einer damit verbundenen Verringerung der Speisespannung für die Brückenschaltung beibehalten wird.

Auch bei dieser Anlaßschaltvor.-ichtung ist die Einschalteinrichtung für den Starter selbsthaltend ausgebildet, so daß der Starter nach dem Auftreten eines Ausgangssignals des Vergleichers eingeschaltet bleibt, auch wenn dieses Ausgangssignal zwischenzeitlich unterbrochen wird.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Zeichnung erläutert. Im einzelnen zeigt

F i g. 1 ein Schakschema, teilweise als Blockbild des Ausführungsbeispiels,

F i g. 2 die Abhängigkeit des Widerstandes von der Temperatur für das Widerstandsmaterial der Glühkerze bei dem in F i g. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel und

F i g. 3 ein Signaidiagramm für in Abhängigkeit von der Temperatur beim gezeigten Ausführungsbeispiel auftretende Signale.

In Fig. 1 zeigen 1 eine Speisequelle, 2 einen Startschalter und 3 eine Glühkerze, die in gleicher Zahl wie Zylinder der Brennkraftmaschine vorgesehen ist. Die Glühkerze 3 weist ein wärmeerzeugendes Widerstandselement 31 mit einem Widerstand R auf. 4,5 und 6 sind Widerstände mit den Widerstandswerten n, r₂ und /3. Die Widerstände R, n, r₂ und r₃ bilden eine Wheatstonesche Brückenschaltung 7. Ein Vergleicher 8 ist mit den Diagonalpunkten m\ und m₂ der Brückenschaltung verbunden. Wenn die folgende Gleichung erfüllt ist, wird vom Vergleicher ein Signal erzeugt:

= IL· R

(D

Ein Verzögerungsglied 9 und ein Relais 10 ergänzen die Schaltung. Letzteres hat die Funktion einer raschen zeitweiligen Unterbrechung mit einer bestimmten Periodendauer und steuert intermittierend das Umschalten eines den elektrischen Strom regelnden Schalters U, der zwischen dem Startschalter 2 und der Brückenschaltung 7 vorgesehen ist 11 a und 11 b sind die Kontakte des Schalters.

Mit 12 ist ein das Ausgangssignal des Vergleichers 8 verstärkender Verstärker bezeichnet, der Selbsthaltefunktion hat. 13 ist ein Starterrelais und 14 ein Starter. Alle diese Schaltungsteile sind in der in F i g. 1 dargestellten Weise zu einer Regelschaltung 15 verbunden. Das Widerstandselement 31 der Glühkerze 3 besteht aus einem metallischen Widerstandsmaterial, z. B. Nickel, dessen Widerstand R kleiner ist als ²Ii des Nennwiderstandes R, einer üblichen Glühkerze mit einem Temperaturkoeffizienten von nahezu Null bei allen Temperaturen bis zu der Sollbetriebstemperatur Ti, wobei der Widerstand R_s bei der Solltemperatur T_s reproduzierbar erreicht wird.

Wenn der Starterschalter 2 zum Starten der Brennkraftmaschine geschlossen wird, fließt ein Strom von der Speisequelle 1 durch den geschlossenen Schalter 11, durch die Widerstände 4, 5 und 6 und das Widerstandselement 31 der Glühkerze, bis der Widerstand R des Widerstandselementes 31 die Gleichung (1) erfüllt. Das Widerstandselement 31 wird also erhitzt, bis der Widerstand R gleich dem Sollwiderstand R_s wird, der der Solltemperatur T₅ entspricht. Wenn die Gleichung (1) erfüllt ist, d.h. der Widerstand R gleich dem Sollwiderstand A₅ geworden ist, gibt der Vergleicher 8 an seinem Ausgang 8a ein Ausgangssignal ab.

Das Ausgangssignal des Vergleichers 8 wird von dem Verstärker 12 verstärkt und an das Starterrelais 13 gegeben, um den Starter 14 einzuschalten. Außerdem gelangt das Ausgangssignal an das Relais 10 über das Verzögerungsglied 9.

Der Schalter 11 wird vom Relais 10 vom Kontakt 11a auf HZ» umgeschaltet, so daß der Schalter 11 kurzzeitig geöffnet wird. Daher fließt kein Strom zur Brückenschaltung 7 und durch die Glühkerze 3, so daß die Erwärmung des Widerstandselementes 31 kurzzeitig unterbrochen wird.

Dieses wird anhand der Fig.3 veranschaulicht, wo die Beziehungen zwischen der Temperatur T des Widerstandselementes und der Zeit t sowie zwischen dem Ausgangssignal des Vergleichers 8 und der Betätigung des Schalters 11 gezeigt sind.

Wenn die Temperatur des Widerstandselementes die Solltemperatur T_s erreicht, wie es bei a gezeigt ist, wird vom Vergieicher 8 ein erstes Ausgangssignai 5Ί erzeugt, das von dem Verzögerungsglied 9 um eine kurze Zeitspanne dt\ verzögert an das Relais 10 gegeben wird, damit dieses den Schalter 11 öffnet. Die Temperatur des Widerstandselementes 31 nimmt während der kurzen Zeitspanne dt\ weiter zu. Wenn der Strom vom Schalter 11 unterbrochen ist, sinkt die Temperatur des Widerstandselementes von b aus ab. Nach Verstreichen der Zeit dt₂ wird der Schalter 11 durch das Relais 10 wieder geschlossen. Dann steigt die Temperatur wieder auf die Solltemperatur. Wenn die Solltemperatur T₅ wieder erreicht ist (Zeitpunkt d), wird von dem Vergleicher 8 ein neues Ausgangssignal S₂ erzeugt und anschließend wiederholt sich der mit der Kurve a-b-c-d-b'-c' dargestellte Vorgang. Durch das wiederholte Einschalten des Relais 10 wird die Temperatur des Widerstandselementes 31 auf einem Wert nahe der Solltemperatur gehalten, auch wenn während der Einschaltung des Starters 14 ein Spannungsabfall der Speisespannung auftritt.

Außerdem wird aufgrund der selbsthaltenden Funktion des Verstärkers 12 die Einschaltung des Starters 14 nicht unterbrochen, auch nicht während des intermittierenden Ausgangssignals des Vergleichers 8.

Das Widerstandselement 31 der Glühkerze 3 ist aus einem metallischen Widerstandsmaterial hergestellt, so daß sein Widerstand R kleiner als ¹Ii des Nennwiderstandes R, einer üblichen Glühkerze mit einem nur sehr kleinen Temperaturkoeffizienten bei allen Temperaturen bis zur Solltemperatur T_s beim Anlegen der Speisespannung E₀ ist. Dabei ist der Widerstand R_s bei Solltemperatur T₅ und auch der Widerstand R bei jeder Temperatur bis zur Solltemperatur reproduzierbar. Daher ist es möglich, an das Widerstandselement 31 einen 1,5mal so großen Strom anzulegen wie der übliche Nennstrom. Folglich kann das Widerstandselement in sehr kurzer Zeit erhitzt werden, wodurch die Vorglühdauer beträchtlich reduziert werden kann.

Der Widerstand ist immer kleiner als zwei Drittel des Widerstandes üblicher Widerstandselemente bei den entsprechenden Temperaturen. Daher ist die zum Wärmen der Glühkerze maximal erforderliche Zeit fi gegen durch die folgende Gleichung:

E²I

E² ti
0,66/?

(2)

/, = 0,66/.

Da t, die üblicherweise notwendige Zeit, gewöhnlich 20 bis 30 Sekunden beträgt, beträgt die Zeit t_x hier höchstens 13 bis 20 Sekunden. Da jedoch der Widerstand des Widerstandselementes einen positiven Temperaturkoeffizienten hat, ist der Zeitbedarf noch sehr viel geringer, beispielsweise weniger als 10 Sekunden, wenn eine gebräuchliche Speisequelle bei Dieselmotoren von 12 oder 24 Volt verwendet wird.

Ferner wird bei der Anlaßschaltvorrichtung die Temperatur des Widerstandselementes 31 aufgrund seines Sollwiderstandes R_s festgestellt und damit die Temperatur Γ des Widerstandselementes 31 mit hoher Genauigkeit ermittelt. Obwohl der Widerstand R des Widerstandselementes 31 niedriger als ²/3 des Nennwiderstandes R, ist, kann eine Beschädigung durch Überhitzung, etwa ein Durchschmelzen des Widerstandselementes 31 infolge eines zu hohen Stromes nicht auftreten.

Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel hat der Verstärker 12 eine selbsthaltende Funktion. Es kann jedoch auch das Starterrelais 13 eine selbsthaltende Funktion oder sowohl der Verstärker 12 als auch das Starterrelais 13 eine selbsthaltende Funktion haben.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

■I fei Patentansprüche:

1. Anlaßschaltvorrichtung für Diesel-Brennkraftmaschinen mit mindestens einer Glühkerze, deren Widerstandsmaterial einen stark positiven Temperaturkoeffizienten hat, und mit einer, einen bei ausreichender Temperatur erreichten bestimmten Widerstandswert der Glühkerze zum Bestimmen der Vorglühdauer erfassenden, elektronischen Schaltung, die eine Brückenschaltung aufweist, in deren einem Brückenzweig der Widerstand der Glühkerze und in deren Brückendi-gonale der Vergleicher liegt, dessen Ausgang mit einer Einschalteinrichtung für den Starter verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Eingänge des Vergleichers (8) unmittelbar mit den Diagonaipunkten (mi, m2) der Brückenschaltung (7) verbunden sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang des Vergleichers (8) über ein Verzögerungsglied (9) mit einem Relais (10) verbunden ist, dessen einer Schaltkontakt (11) die Speisung der Brückenschaltung (7) unterbricht.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einschalteinrichtung (12, 13) einen selbsthaltenden Verstärker (12) aufweist, der den Starter (14) auch bei einem intermittierenden Ausgangssignal des Vergleichers (8) eingeschaltet hält.