DE2829700C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zum Vorwärmen von Brenn­ kraftmaschinen der Dieselbauart mittels Glühkerzen nach der Gattung des Hauptanspruchs. Ein solches Verfahren ist schon aus der DE-OS 23 41 205 bekanntgeworden und bewirkt, daß die Vorwärmtemperatur der Glühkerzen anläßlich des Eintretens von Luft und Kraftstoff in die Brennkraftmaschine erhalten bleibt; der in dieser bekannten Schaltungsanordnung enthaltene Glühüberwachungswiderstand, der mit mindestens einer Glühkerze in Reihe geschaltet ist, wird bei der Betätigung des einen hohen Strom aufnehmenden Andrehmotors über­ brückt und kompensiert somit einen unerwünschten Spannungsabfall.

Mit der Zunahme von Dieselmotoren für Kraftfahrzeuge ergab sich dann die Forderung nach kürzeren Zeiten für das Bereitmachen zum Starten derartiger Brennkraftmaschinen und damit rückten an sich bekannte Glühkerzen und denen zugeordnete Widerstände mit PCT-Charakteristik in besonderes Interesse (DE-AS 15 26 775, DE-OS 14 26 173, DE-PS 11 76 929).

Im Zuge dieser Verkürzung der Vorwärmzeit von Glühkerzen wurde auch eine Vorglüheinrichtung vorgeschlagen (DE-OS 27 34 718), bei welcher vom Beginn des Vorwärmens der elektrische Strom direkt den Glüh­ kerzen zugeführt wird und diese in sehr kurzer Zeit (z. B. in einer Sekunde) auf 800 bis 900°C aufgeheizt werden; nach Ablauf dieser kurzen Zeit wird den Glühkerzen ein Vorwiderstand zugeschaltet, die Stromstärke dadurch reduziert und die Glühkerzen werden demzufolge vor einem Durchbrennen bewahrt.

Die Verwendung dieser vorgenannten Bauteile bzw. Einrichtungen allein befriedigt aber nicht in der Praxis, weil nämlich infolge hoher Stromspitzen beim Einschalten derartiger Einrichtungen, insbesondere solcher Einrichtungen mit PCT-Charakteristik, die Kontakte von mechanischen Schaltelementen anläßlich der Prell­ vorgänge ihrer Schaltkontakte durch Verschweißen gefährdet sind und aufgrund dessen die Strombelastbarkeit der Glühkerzen nicht voll ausgenutzt werden kann.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Vor­ wärmen von Brennkraftmaschinen der Dieselbauart der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art derart weiterzubilden, daß die Schalterkontakte des Strompfades trotz hoher Belastung der Glüh­ kerzen mit elektrischem Strom nicht mehr durch Verschweißen gefähr­ det sind und die Vorwärmzeiten der Glühkerzen infolge des Einsatzes hoher Ströme sehr verringert werden können.

Diese Aufgabe wird gelöst mittels der im Kennzeichen des Patent­ anspruchs 1 aufgeführten Merkmale.

Bevorzugte Maßnahmen im Rahmen dieses Verfahrens sind in den Unter­ ansprüchen enthalten.

Ein Prinzipschaltbild der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher er­ läutert. Die

Fig. 1 zeigt den prinzipiellen Aufbau einer für das Verfahren geeigneten Schaltungsanordnung in Verbin­ dung mit vier parallel zueinander geschalteten Glühkerzen; Bauteile und Leitungen, die zur Erklärung des Verfahrens dienlich sind, aber nicht beansprucht werden, sind in der Zeichnung gestrichelt dargestellt. Die

Fig. 2 zeigt die Rei­ henschaltung von Glühkerzen, die anstelle der in Fig. 1 dar­ gestellten parallel zueinander geschalteten Glühkerzen treten kann.

In der in Fig. 1 dargestellten Schaltanordnung ist eine nicht dargestellte Akkumulatorenbatterie mit der Anschluß­ klemme 10 verbunden. Diese Anschlußklemme 10 führt über eine Leitung 11 zu einem Knotenpunkt 12, von dem aus eine Lei­ tung 13 und eine Leitung 14 ausgehen. In der Leitung 13 be­ findet sich ein Schließerkontakt 15 eines ersten Leistungs­ relais 16 und ein Widerstand 17. Der Widerstand 17 ist über eine Leitung 18 und einen Knotenpunkt 19 mit vier parallel zueinander geschalteten Glühkerzen 20 verbunden. Bei den Glühkerzen 20 handelt es sich um sogenannte Glühstiftkerzen, bei denen in bekannter Weise das in einer Keramikpackung und in einer Metallhülse untergebrachte Heizelement aus einem Werkstoff mit PTC-Charakteristik besteht. Die Glühkerzen 20 sind an Masse gelegt.

Die vom Knotenpunkt 12 ausgehende Leitung 14 enthält einen Schließerkontakt 21 eines zweiten Leistungsrelais 22 und führt zu einem Knotenpunkt 23 in der Leitung 18.

Zur Verfahrensgemäßen Steuerung der vorstehend beschriebenen Anordnung zweigt in einem Knotenpunkt 24 in der Leitung 11 eine Steuerleitung 25 ab, die den Schalter 26 für die Vor­ wärmeinrichtung der Diesel-Brennkraftmaschine enthält, und über einen Knotenpunkt 27 und einen Knotenpunkt 28 zu einem Steuergerät 29 führt; dieses Steuergerät 29, das der zeit­ lichen Steuerung dieses Verfahrens dient, dafür beispiels­ weise einige RC-Glieder enthält, gehört nicht unmittelbar zum Gegenstand der Erfindung. Dieses Steuergerät 29 kann zweckmäßigerweise über eine Leitung 30 mit einem Temperatur- Meßfühler 31 verbunden sein, der beispielsweise im Kühlwas­ ser der nicht dargestellten Brennkraftmaschine angeordnet ist und über das Steuergerät 29 die Dauer der Vorglühzeit beein­ flussen kann. Von dem Knotenpunkt 27 in Steuerleitung 25 führt eine Leitung 32 zur Erregerspule 33 des zweiten Lei­ stungsrelais 22 und dann ins Steuergerät 29. Die vom Kno­ tenpunkt 28 in der Steuerleitung 25 ausgehende Leitung 34 ist an die Erregerspule 35 des ersten Leistungsrelais 16 angeschlossen und führt dann ebenfalls zum Steuergerät 29, das an Masse gelegt ist.

Beim Schließen des Schalters 26 fließt ein vom nicht darge­ stellten Akkumulator kommender Strom durch die Leitung 11, den Knotenpunkt 24, die Steuerleitung 25, den Knotenpunkt 28, die Leitung 34 und durch die Erregerspule 35 des ersten Lei­ stungsrelais 16 in das Steuergerät 29; infolge der Erregung der Erregerspule 35 wird der Schließkontakt 15 des ersten Leistungsrelais 16 geschlossen und demzufolge fließt ein direkt von der Akkumulatorenbatterie kommender Strom durch die Leitungen 11 und 13, den Schließerkontakt 15 des ersten Leistungsrelais 16, den Widerstand 17 und dann über die Lei­ tung 18 und den Knotenpunkt 19 zu den Glühkerzen 20. Der Widerstand 17 ist dabei so abgestimmt, daß er die Einschalt­ stromspitze dämpft, welche insbesondere aufgrund des an­ fangs relativ niedrigen Widerstandes der Glühkerzen 20 mit PTC-Charakteristik besteht.

Dieser beschriebene Strompfad über den Widerstand 17 zu den Glühkerzen 20 wird mittels des Steuergerätes 29 jedoch schon nach einer Zeitspanne t ₁ von etwa 200 Millisekunden dadurch kurzgeschlossen, daß dann aus der Steuerleitung 25 über den Knotenpunkt 27 und die Leitung 32 in die Erregerspule 33 des zweiten Leistungsrelais 22 ein Strom fließt, infolgedessen der Schließerkontakt 21 des zweiten Leistungsrelais 22 in der Leitung 14 geschlossen wird: Nach diesem Schließen des Schließer­ kontaktes 21 fließt nun der von der Akkumulatorenbatterie kom­ mende Strom direkt durch Leitung 11, Knotenpunkt 12, Leitung 14, Schließerkontakt 21, Knotenpunkt 23, Leitung 18, Knoten­ punkt 19 und dann in die Glühkerzen 20. Die Glühkerzen 20 sind derart bemessen, daß sie infolge des durch sie fließen­ den elektrischen Stromes schnell vorgewärmt werden; für ein schnelles Vorwärmen der Glühkerzen 20 ist es von Vorteil, wenn diese Glühkerzen 20 eine möglichst geringe Wärmekapazität besitzen. Der von den Glühkerzen 20 gezogene hohe elektrische Strom fließt maximal 6 Sekunden, zumeist aber - beeinflußt durch den Temperaturmeßfühler 31 und das Steuergerät 29 - nur eine kürzere Zeitspanne t ₂, da dann mittels des Steuer­ geräts 29 der Stromfluß in der Erregerspule 23 des zweiten Leistungsrelais 22 unterbrochen und demzufolge der Schließer­ kontakt 21 in der Leitung 14 wieder geöffnet wird: Der zu den Glühkerzen 20 führende elektrische Strom fließt nun­ mehr wieder über den Widerstand 17 zu den Glühkerzen 20 und sorgt dafür, daß die Glühkerzen 20 auf einer noch für den Startvorgang ausreichenden Temperatur gehalten werden. Wird zur Inbetriebnahme der Brennkraftmaschine nun der nicht dargestellte Andrehmotor betätigt, so wird mittels des Steuergerätes 29 während dieser Zeitspanne der Vor­ widerstand 17 durch Schließen des Schließerkontakts 21 des zweiten Leistungsrelais 22 erneut überbrückt und der opti­ mal bemessene Strom den Glühkerzen 20 zugeführt. Wird aber innerhalb einer Zeitspanne von 15 Sekunden der Startvorgang der Brennkraftmaschine nicht eingeleitet, so wird mittels des Steuergerätes 29 der Stromfluß in der Erregerspule 35 des ersten Leistungsrelais 16 unterbrochen und damit der Schließerkontakt 15 in der Leitung 13 geöffnet:

Die Folge ist das völlige Unterbrechen des Vorwärmens der Glühkerzen 20.

Zur Vereinfachung der vorliegenden Beschreibung wurde auf die Darstellung von Kontrollampen für Startbereitschaft und Vor­ wärmen, sowie auch auf die für das Starten erforderlichen Bauteile verzichtet.

Das stufenweise Einschalten des mittels der Leistungsrelais 16 und 22 geschalteten Stromes zu den Glühkerzen 20 sorgt dafür, daß die Schließerkontakte 15 des ersten Leistungsre­ lais 16 und die Schließerkontakte 21 des zweiten Leistungs­ relais 22 während des Schließens nicht durch Verschweißen gefährdet sind, und auch dafür, daß die Glühkerzen 20 beim Einschaltvorgang nicht direkt von der sehr hohen Einschalt­ stromspitze getroffen werden.

Werden für eine Brennkraftmaschine Glühkerzen 20′ mit offen­ liegendem Glühdraht benötigt, wobei die Glühkerzen in Reihe geschaltet sind - wie in Fig. 2 dargestellt -, so kann eben­ falls das vorstehend beschriebene Verfahren verwendet werden:

Der Knotenpunkt 19′ der in Reihe geschalteten Glühdrahtkerzen 20′ tritt dann anstelle des Knotenpunktes 19 in Fig. 1. Da bislang kein Glühdraht für Glühdrahtkerzen 20′ bekannt ist, der sowohl den Beanspruchungen in einem Brennraum einer Brenn­ kraftmaschine zu widerstehen vermag und gleichzeitig eine PTC-Charakteristik besitzt, ist zur Erzielung des gleichen Effekts vor die Glühdrahtkerzen 20′ ein Widerstand 36 mit PTC-Charakteristik geschaltet. Dieser Widerstand 36 ist außerhalb der Zylinder der Brennkraftmaschine angeordnet und sorgt für die gleiche Wirkung hinsichtlich des Wider­ standsverhaltens wie die Heizelemente in den Glühstiftker­ zen 20 gemäß der Schaltung nach Fig. 1.

Es sei ergänzt, daß die Zeitspanne t ₁ zwischen dem Schließen des Schließerkontaktes 15 in Leitung 13 und dem Schließen des Schließerkontaktes 21 in Leitung 14 zwar weniger als eine Sekunde beträgt, vorzugsweise jedoch zwischen 100 und 300 Millisekunden liegt. Die Zeitspanne t ₂, die zwischen dem Schließen und dem Öffnen des Schließerkontaktes 21 in Lei­ tung 14 liegt, liegt vorzugsweise zwischen 2 und 6 Sekunden. Das gleiche vorstehend beschriebene Verfahren kann auch bei Flammglühkerzen Anwendung finden.

Claims (3)

1. Verfahren zum Vorwärmen von Brennkraftmaschinen der Dieselbauart mittels mindestens einer Glühkerze und einem mit der mindestens einen Glühkerze in Serie geschalteten Widerstand, der beim Ein­ schalten der mindestens einen Glühkerze und nach Ablauf der Vorglüh­ zeitspanne den zu der mindestens einen Glühkerze fließenden elek­ trischen Strom begrenzt, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstand (17) der mindestens einen Glühkerze (20, 20′), die selbst (Fig. 1) bzw. ein mit ihr in Serie geschalteter (Fig. 2), vom elektrischen Strom durchflossener Widerstand (36) PCT-Charakteristik aufweist, nach einer ersten Zeitspanne (t ₁) von weniger als einer Sekunde nach dem Einschalten des elektrischen Stromes wieder überbrückt wird und daß dann anschließend die mindestens eine Glühkerze (20, 20′) während einer zweiten Zeitspanne (t ₂) von einigen Sekunden direkt vom elektrischen Strom durchflossen und infolgedessen schnell bis zu der für die Startbereitschaft der Brennkraftmaschine vorbestimmten Temperatur aufgeheizt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeit­ spanne (t ₁) vorzugsweise zwischen 100 und 300 Millisekunden liegt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitspanne (t ₂) vorzugsweise zwischen 2 und 6 Sekunden liegt.