DE2840640A1

DE2840640A1 - Diesel engine cold start system - has start preheater temp. limited by interrupting current supply as function of actual temp.

Info

Publication number: DE2840640A1
Application number: DE19782840640
Authority: DE
Inventors: Dietmar Ing Grad Henkel
Original assignee: MAN Maschinenfabrik Augsburg Nuernberg AG
Current assignee: MAN AG
Priority date: 1978-09-19
Filing date: 1978-09-19
Publication date: 1980-03-27
Also published as: DE2840640C2

Abstract

The starting system is particularly intended for cold-starting of a Diesel engine having a heat conductive jacket heater (1) connected to the vehicle power line (4) or battery for pre-igniting fuel impinging on it. The battery voltage is higher than the nominal heater voltage and its temp. is controlled by intermittently connecting it to the battery via a pulse generator (13) with switching members (11, 12) which operate as a function of the actual temp. of the heater. This is determined from the specific electrical resistance of the heater and compared with a pre-determined value in a comparator (11), chosen to correspond with a temp. just below the max. permissible.

Description

F'lammstartanlage Flame starting system

Die Erfindung bezieht sich au eine Flammstartanlage, insbesondere für den Kaltstart von selbstzündenden Brennkraftmaschinen, welche einen in der Luft-Ans augleitung angeordneten, von einer Batterie bzw. dem Bordnetz eines Kraftfahrzeuges mit elektrischer Energie beaufschlagbaren Mantelheizleiter aufweist und bei der der Kraftstoff auf den Heizleiter bzw.The invention relates to a flame starting system, in particular for the cold start of self-igniting internal combustion engines, which one in the air Ans augleitung arranged, from a battery or the electrical system of a motor vehicle having a jacket heating conductor which can be acted upon by electrical energy and in which the fuel on the heating conductor or

auf dessen Mantel aufgespritzt wird.is sprayed on the coat.

Niedrige Umgebungstemperaturen sind bei selbstzündenden Brennkraftmaschlnen vielfach die Ursache für Anlaßschwierigkeiten, schlechten Rundlauf und nlaurauchbildung bei der Verbrennung. Diese negativen ELgenschaften sind letztlich darauf zurückzuführen, daß die Entflammung des in den Brennraum eingespritzten Kraftstoffes erschwert wird durch die relativ niedrige Verdichtungsendtemperatur der komprimierten Ansaugluft.Low ambient temperatures are with self-igniting internal combustion engines often the cause of starting difficulties, poor concentricity and smoke formation when burning. These negative EL properties are ultimately due to that the ignition of the fuel injected into the combustion chamber is made more difficult due to the relatively low compression end temperature of the compressed intake air.

Sie resultiert außer der niedrigen Ansauglufttemperatur selbst auch noch aus dem Entzug von Verdichtungswärme infolge des WErmetausches der komprimierten Luft mit den kalten Brennraumwanden. Lange Anlaßzeiten beim Start können die Folge sein, wobei der dafür benötigte hohe Energleentzug aus der Batterie seinerseits eine Verringerung der wiederholbaren Starts nach einem mißglückten Anlassen bedeutet.In addition to the low intake air temperature, it also results nor from the extraction of heat of compression as a result of the heat exchange the compressed air with the cold combustion chamber walls. Long starting times at the start can be the consequence, with the necessary high energy drain from the battery in turn, a reduction in repeatable starts after a failed start means.

Im Falle des Kurzstreckeneinsatzes von mit selbstzündenden Brennkraftmaschinen betriebenen Fahrzeugen fl dies wegen der verhältnismäßig lange das erden Regene rierung der Batterie infolge bisher Aufladezeiten vom Bordnetz her besonders erschwerend ins tiewieht.In the case of short-distance use of self-igniting internal combustion engines operated vehicles fl this because of the relatively long rain ration of the battery is particularly difficult due to the charging times from the on-board network into the tiewellt.

Diese Nachteile gaben Anlaß ftir 4:e kntwicklung von Starthilfen verschiedenster Art. Sle sollten alle eine Erhöhung der Anspringwahrscheinlichkeit und eine zeitliche Verkürzung der Anlaßphase für die Brennkraftmaschine bringen.These disadvantages gave rise to the development of various starting aids Art. Sle should all have an increase in the probability of starting and a time Bring shortening of the starting phase for the internal combustion engine.

Den meisten dieser Einrichtungen Liegt die Maßnahme zugrunde, die kalte Ansaugluft im Bereich des Ansaug kanals vorzuwÄrmen. In der Regel wird dazu ein Teil des mitgeführten Kraftstoffes im Ansaugkana! verbrannt.Most of these facilities are based on the measure that to preheat cold intake air in the area of the intake duct. Usually this is done some of the fuel carried in the intake duct! burned.

AufwendJgere Vorrichtungen zerstäuben und zünden der unter Druck zugeführten Kraftstoff, um so eine Ansaugluftvorwarmung zu erzielen. Andere, bereits vorgeschlagene Geräte erreichen das gleiche Ziel mit eine thermischen Verdampfung und Entflammung des druckgeförderten und drosseldosierten Kraftstoffes an einem elektrisch vorgeheizten Mantelheizleiter. Mit einem perforierten Blechmantel oder einem Sieb zur Verbesserung der Flammhaltung und des Ausbrandes versehen, werden solche elektrische Heizvorrichtungen als sog.Elaborate devices atomize and ignite the pressurized ones Fuel to preheat the intake air. Others, already suggested Devices achieve the same goal with thermal evaporation and ignition of the pressurized and throttled fuel on an electrically preheated Jacket heating conductor. With a perforated sheet metal jacket or a sieve for improvement such electrical heating devices are provided for flame retention and burnout as so-called

Flammglühkerzen auf dem Markt vertrieben.Flame glow plugs sold on the market.

Vor dem beabsichtigten Anlassen des Motors wird bei diesen Anlagen der Mantelheizleiter so lange an die Fahrzeugbatterie geschaltet, bis seine OberflSchentemperatur Beharrung erreicht hat. Die OberflUchentemperatur ist normalerweise so hoch, daß sie di bereits erwähnte Verdampfung und Entzündung des Kraftstoffes sicherstellt.Before the intended starting of the engine is in these systems the jacket heating conductor is connected to the vehicle battery until its surface temperature Has reached persistence. The surface temperature is usually so high that it ensures the aforementioned evaporation and ignition of the fuel.

Um die notwendige Wärmequellendichte am Heizleiter a während des Bordnetzspannungszusammenbruches beim Anlassen gleich groß zu halten, wird die Nennspannung beim Auslegen des Heizleiters an der erwarteten, niedrigsten Batteriespannung während der Betätigung des Anlassers orientiert. Im Zustand des Vorglühens muß daher der Helzlelter mit einem Vorwiderstand betrieben werden, um trotz höherer Bordnetzspannung gegenüber der Heizleiternennspannung für den vorbestimmten Nennwärmeumsatz im Heizleiter zu sorgen. Während des Anlassens wird der Vorwiderstand dann lediglich mittels eines Relaiskontaktes kurzgeschlossen.To obtain the necessary heat source density on heating conductor a during the on-board network voltage collapse The nominal voltage when laying out the heatsealing band is to be kept the same when starting at the expected lowest battery voltage while the starter is actuated oriented. In the preheating state, the helper must therefore have a series resistor be operated to despite the higher on-board voltage compared to the nominal heating conductor voltage to ensure the predetermined nominal heat conversion in the heating conductor. During starting the series resistor is then only short-circuited by means of a relay contact.

Es handelt sich hierbei um eine technisch einfach zu realisierende Anlaßhilfe, die sich durch Unkomplizierthelt und Preisgünstigkeit auszeichnet. Nachteilig ist allerdings die Notwendigkeit einer genauen Abstimmung der Batterie bei der Auslegung des elekftrischen Anlassers auf die feste Nennspannung des Mantelheizleiters, In der Praxis neigt man dazu, die Auswahl der Fahrzeugbatterie vorwiegend an den Erfordernissen des elektrischen Anlaßvorganges zu orientieren, was andererseits bedeutet, daß der Mantelheizleiter nicht nur mit niedrigeren Nennspannungen als den bisher marktüblichen verfügbar sein müßte, sondern überhaupt frexibler auf die keineswegs so reproduzierbaren, lastabhängigen Spannungsverhältnisse an der Batterie reagieren sollte.This is one that is technically easy to implement Event assistance, which is characterized by uncomplicated and inexpensive. Disadvantageous however, there is a need for precise coordination of the battery in the design of the electric starter to the fixed nominal voltage of the jacket heating conductor, In In practice, there is a tendency to base the selection of the vehicle battery primarily on the requirements to orientate the electrical starting process, which on the other hand means that the Jacketed heating conductors not only with lower nominal voltages than those previously available on the market available should be, but in general more free to the by no means so reproducible, load-dependent voltage conditions on the battery should react.

Er müßte beispielsweise auch in der Lage sein, riiclit wie bisher praktisch nur als ein System mit konstant eingeprägter Leistung zu reagieren, sondern er sollte es auch ermöglichen, auf thermodynamische Störgrößen wie Verdampfungswärmeentzug, beispielsweise durch das Aufspritzen von Kraftstoff auf den Heizleiter bzw.For example, he should also be able to do the same as before practically only to react as a system with constantly impressed performance, but rather it should also make it possible to respond to thermodynamic disturbance variables such as evaporation heat extraction, for example by spraying fuel onto the heating conductor or

dessen Mantel oder durch Kühlung infolge Zwangskontektion über die Ansaugluft bei erhöhter Leerlaufdrehzah in besserer Weise als bisher zu reagieren.its jacket or by cooling as a result of forced contact via the To react intake air at increased idle speed in a better way than before.

Hier setzt die Erfindung ein, der diz Aufgabe zugrunde liegt, bei einer Flammstertanlage der eingangs beschriebenen Art die Obeiflächectemperatur des Heizleiters derart zu steuern, daß unabhängig von der Temperatur der Ansaugluft, des Wärmeentzuges durch Aufspritzen von Kraftstoff oder anderen Einflüssen auch nach kurzzeitigen Verlöschen der Zündflamme sowohl eine ausreichende Kraftstoffverdampfung als auch das entzünden des Kraftstoffdampf-Luftgemisches in Jedem Falle gesichert ist.This is where the invention, on which the object is based, comes in a Flammstertanlage of the type described above, the surface temperature to control the heating conductor in such a way that regardless of the temperature of the intake air, the extraction of heat by spraying fuel or other influences After the pilot flame has gone out briefly, both fuel evaporation is sufficient as well as the ignition of the fuel vapor-air mixture ensured in each case is.

Nach der Erfindung wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die Spannung der Batterie bzw. des Bordnetzes höher als die Nennspannung des Heizleiters gewählt wird, daß die Temperatur des Heizleiters von einer den Heizleiter huber einen Nadelimpulsgeber kurzzeitig intermittierend mit der Batterie bzw. dem Bordnetz verbindenden, aus einzelnen Schaltgliedern aufgebautenSteuerung derart kontrolliert wird, daß das Zu- und Abschalten der Batterie bzw. des Bordnetzes zum Aufheizen des Heizleiters auf seinen Sollwert durch Messen des von der Temperatur des Hetzleiters abhängigen spezifischen elektrischen Widerstandes desselben und Vergleichen der sich dadurch ändernden Spannung mit einer in einem Komparator voreinstellbaren, den Sollwert darstellenden Spannung erfolgt, und daß der nahezu konstante Sollwert einer Temperatur des Heileiters entspricht, die geringfügig unter seiner hdchstzulässigen Grenztemperatur liegt.According to the invention, the object is achieved in that the voltage the battery or the on-board network is selected to be higher than the nominal voltage of the heating element is that the temperature of the heating conductor from one the heating conductor over a needle pulse generator briefly intermittently connecting to the battery or the vehicle electrical system individual switching elements is controlled in such a way that the Switching on and off the battery or the on-board network to heat up the heating element to its setpoint by measuring the temperature of the heat conductor dependent electrical resistivity of the same and comparing the the voltage that changes as a result, with a voltage that can be preset in a comparator, The voltage representing the setpoint takes place, and that the almost constant setpoint corresponds to a temperature of the healer that is slightly below his highest permissible Limit temperature is.

Die Wahl einer höheren Spannung für die Batterie bzw.Choosing a higher voltage for the battery or

das Bordnet Ist erforderlich, um eine ausreichend hohe elektrische Spannungsreserve zur Verfügung zu haben, damit ein sog. Spannungszusam1nenbruch nicht auftreten kann. Erreicht wird dies In der Praxi beispielsweise durch Verwendung eines handelsüblichen, für 12 V- Bordnetze ausgelegten Mantelheizleiters, der an ein 24 V- Bordnetz angeschlossen ist. Auf Grund der in der Luft-Ansaugleitung einer Brennkraftmaschine herrschenden, stark unterschiedlichen Verhältnisse muß natürlich auch berücksichtigt werden, daß bei einer solchen Auslegung eine Uberbeanspruchung des Mantelheizleiters nicht auftreten darf, obwohl andererseits zur sicheren Funktion angestrebt wird, die Temperatur des Mantelheizleiters möglichst hoch und konstant zu halten. Dies wird nach der Erfindung dadurch erreicht, daß man die tatsächliche Temperatur des Heizleiters laufend mit einem vorgegebenen Sollwert vergleicht, der geringfügig unter seiner zulässigen Grenztemperatur liegt. Ist dieser Sollwert erreicht, so wird der Heizleiter Jeweils von der Batterie bzw. dem Bordnetz abgeschaltet, bis er auf ein bestimmtes, vorher festgelegtes Maß, den unteren Schwellwert, abgekühlt ist. Danach erfolgt erneut eine Aufheizung.The boarding system is required to have a sufficiently high electrical level To have a voltage reserve available so that there is a so-called voltage collapse cannot occur. This is achieved in practice, for example, through use a commercially available jacket heating conductor designed for 12 V vehicle electrical systems, which is connected to a 24 V electrical system is connected. Due to the one in the air intake line Internal combustion engine prevailing, strongly different conditions must of course also take into account that in such a design overuse of the jacket heating conductor may not occur, although on the other hand for safe function The aim is to keep the temperature of the jacket heating conductor as high and constant as possible to keep. This is achieved according to the invention by the fact that the actual Constantly compares the temperature of the heatsealing band with a specified target value, which is slightly below its permissible limit temperature. If this target value is reached, so the heating conductor is switched off by the battery or the on-board network, until it has cooled down to a certain, predetermined level, the lower threshold value is. This is followed by another heating.

Nun ist es andererseits schwer, die Temperatur des in der Luftansaugleitung der Brennkraftmaschine angeordneten Mantelheizleiters laufend genau genug zu kontrollieren.Now, on the other hand, it is difficult to determine the temperature of the in the Air intake line of the internal combustion engine arranged jacket heat conductor continuously precisely enough to control.

Es mußte daher nach einem Weg bz. nach einer anderen Meßgröße gesucht werden, durch die eine Kontrolle möglich wird. Es ist bekannt, daß sich je nach dem zur Anwendung kommenden Material bei Erwärmung desselben auch derWiderstand ändert, der Ja eine Funktion der Temperatur darstellt. Mit Erhöhen des Widerstandes ändert sich aber auch die elektrische Spannung. Diese Erkenntnisse wurden in vorliegendem Falle ausgenutzt, nachdem man teststellte, daß die Widerstandsänderung beL marktgängigen Mantelheizleiter durchaus in einer Größenordnung und Reproduzierbarkeit anzutreffen ist, dle bei Wahl einer entsprechend aufgebauten Steuerung eine Kontrolle der Temperatur erlaubt. Achtet man dabei noch darauf, daß für den Heizleiter ein Material gewählt wird, welches einen möglichst hohen, positiven Temperaturkoeffizienten aufweist, so kann die vorstehend grob beschriebene Steuerung mit den heutigen Erkenntnissen in der Elektronik gelöst werden.It was therefore necessary to look for a way or for another measured variable through which control becomes possible. It is known that depending on the material used when it is heated also the resistance changes, which is yes a function of temperature. With increasing resistance however, the electrical voltage also changes. These findings were used in the present Trap exploited after testing that the resistance change be marketable Jacketed heating conductors can be found in an order of magnitude and reproducibility is, if a suitably structured control is selected, the temperature can be monitored permitted. Make sure that a material is selected for the heating conductor which has the highest possible, positive temperature coefficient, the control roughly described above can thus be carried out with today's knowledge can be solved in electronics.

Durch den neuen Lösungsweg wird die Temperatur des Heizleiters durch eine intermittierende Kontrolle immer nahezu konstant gehalten und nicht vorhersehbare, sich immer wieder ändernde Einflüsse wie beispielsweise die Temperatur der Ansaugluft oder der Wärmeentzug durch Aufspritzen des Kraftstoffes auf den Mantel des Mantelheizleiters werden Jeweils ausgeglichen. Als weiterer Vorteil ist anzuführen, daß die Vorglühzeit für den Heizleiter ganz erheblich verkürzt wird.With the new approach, the temperature of the heating conductor is increased an intermittent control always kept almost constant and unpredictable, Constantly changing influences such as the temperature of the intake air or the extraction of heat by spraying the fuel onto the jacket of the jacket heating conductor are balanced in each case. Another advantage is that the preheating time is shortened quite considerably for the heating conductor.

Für die Regelung selbst können, nachdem das Prinzip bekannt ist, verschiedene elektronische bzw. elektrische Bausteine Verwendung finden. In vorliegendem Falle wird über eine Wheatstonesche Brücke der Widerstand und damit die Temperatur des Mantelheizleiters gemessen und die sich daraus ergebende elektrische Spannung mit einer eingestellten Sollspannung verglichen. Beträgt die Spannung an den Abgleichpunkten der Brücke "Null", so hat der Mantelheizleiter seine Soll temperatur erreicht und die Batterie bzw. das Bordnetz wird über einen Komparator abgeschaltet. Zur laufenden Kontrolle der Abkühlung des Heizleiters ist ein Nadelimpuisgenerator und ein "Oder"-VerknUpfungsglied vorgesehen, wodurch im stromlosen Zustand des Komparators einem den Heizleiter nit der Batterie bzw. dem Bordnetz verbindenden Schvltglied laufend Nadelimpulse zugeführt werden und der Komparator intermittierend die Temperatur des Heizleiters erfährt.After the principle is known, various can be used for the regulation itself electronic or electrical components are used. In the present case the resistance becomes over a Wheatstone bridge and thus the temperature of the jacket heating conductor measured and the resulting electrical Voltage compared with a set target voltage. The tension is on the adjustment points of the bridge "zero", the jacket heating conductor has its target temperature reached and the battery or the vehicle electrical system is switched off via a comparator. A needle pulse generator is used to continuously monitor the cooling of the heating element and an "OR" link is provided, which means that the comparator is de-energized a switching element connecting the heating conductor to the battery or the vehicle electrical system needle pulses are continuously fed and the comparator intermittently the temperature of the heatsealing band.

Schließlich ist auch noch ein Zeitglied und ein Tiefpaßfilter für Überbrückungszustände und Anzeigeleuchten für die Funktionskontrolle und die Beendigung des VorglUhens eingeplant.Finally, there is also a timer and a low-pass filter for Override states and indicator lights for function control and termination of pre-glowing planned.

Weitere Einzelheiten der Regelung können der nachfolgendenBeschreibung eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels entnommen werden. Es zeigen: Fig. 1 ein Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Steuerung, Fig. 2 eine graphische Aufzeichnung des zeitlichen Temperaturverlaufes am Heizleiter, Fig. 3 eine graphische Aufzeichnung des zeitlichen Verlaufes der Heiz- und Temperaturabfrage durch Stromimpulse, Fig. 4 eine graphische Aufzeichnung des zeitlichen Verlaufs der Verstimmungsspannung über die Meßdiagonale der Brücke In Fig. 1 ist der veränderliche Widerstand-bzw. der Heizleiter 1 des Mantelheizleiters mit einem temperaturunabhängigen Leistungswiderstand 2, dessen Widerstand etwa lo bis 308 ds Widerstandes 1 beträgt und der beispielsweise aus Konstantan hergestellt sein kann, in Serie geschaltet und ergibt, mit einem vergleichsweise hochohmigen SpannungsteiVer 3 parallelgeschaitet, eine sog. Wheatstonesche Brücke.Further details of the scheme can be found in the description below an embodiment shown in the drawings. It 1 shows a block diagram of the controller according to the invention, FIG. 2 shows a graphical recording of the temperature profile over time on the heating conductor, FIG. 3 a graphical recording of the heating and temperature query over time by current pulses, FIG. 4 shows a graphical recording of the course over time the detuning voltage across the measuring diagonal of the bridge In Fig. 1 is the variable resistance or. the heating conductor 1 of the jacket heating conductor with a temperature-independent power resistor 2, the resistance of which is about lo to 308 ds resistance is 1 and made for example from constantan can be connected in series and results in a comparatively high resistance Voltage booster 3 connected in parallel, a so-called Wheatstone bridge.

Gespeist wird diese Brücke von einer Batterie bzw.This bridge is fed by a battery or

vom Bordnetz 4 über einen Betriebsschalter 5 und ein SchaLtmittel 6, welches sowohl durch einen nicht dargestellten Leistungstransistor oder auch durch ein Relais geeigneter Bauart realisiert werden kann. Durch Schließen des Schaltmittels 6, beispielsweise ausgelöst durch den Befehl "VorglUhen', was später noch erläutert wird, erhält die sog. Speisediagonale 7, 8 der Brücke Spannung. Der einsetzende Stromfluß führt im Heizleiter 1 zu einer sehr raschen Erwärmung, die zwangsläufig umso schneller erfolgt, je höher die Batterie- bzw.from the vehicle electrical system 4 via an operating switch 5 and a switching means 6, which both by a power transistor, not shown, or can be realized by a relay of suitable design. By closing the switching means 6, triggered for example by the command "VorglUhen", which will be explained later the so-called feeder diagonal 7, 8 of the bridge receives tension. The beginning Current flow leads to a very rapid heating in the heating conductor 1, which inevitably the faster, the higher the battery or

Bordnetzspannung gegenüber der Nennspannung des Heizleiters 1 ist. Der positive Temperaturkoeffizient des spezifischen elektrischen Widerstandes des Heizleitermaterials bewirkt mit zunehmender Erhitzung des HeizleLters l eine Verringerung der Spannungodifferenz tu zwischen den Punkten 9, lo der sog. Meßdiagonale der Wheatstoneschen Brücke 1, 2, 3. Da die Spannungsdifferenz au ein Abbild der Temperatur des Heizleiters l darstellt, signalisiert sie bei einem entsprechenden Abgleich des Spannungsteilers bzw. Potentiometers 3, welches bei einer Serienfertigung durch zwei einzelne Festwiderstände ersetzt werden kann, zugleich das Erreichen der oberen, zulässigen Temperatur des Heizleiters 1 mit dem Spannungswert flNullr, bei dem ein Abschalten des Heizleiters 1 vom Bordnetz 4 erfolgen muß.The on-board network voltage is compared to the nominal voltage of the heating element 1. The positive temperature coefficient of the electrical resistivity of the Heating conductor material causes a decrease with increasing heating of the heating element l the voltage difference tu between the points 9, lo the so-called measuring diagonal of the Wheatstone Bridge 1, 2, 3. Since the voltage difference is an image of the temperature of the heating conductor l, it signals when the voltage divider is adjusted accordingly or potentiometer 3, which in series production by two individual fixed resistors can be replaced, at the same time reaching the upper, permissible temperature of the Heating conductor 1 with the voltage value flNullr, at which the heating conductor is switched off 1 from the on-board network 4 must take place.

Das Abschalten gelingt mit Hilfe eines hysteresebehafteten Komparators 11, der die notwendigen Schaltbefehle für das Schaltmittel (realisiert durch Leistungstransistor oder Rel@@s differenz ~ u so abzuleiten gestattet, daß ein ?.eitverhalten der Steuerung gemäß Fig. 4 sichergestellt ist. Entsprechend den Fig. 2 und 3 liefert der Xom1arator 11 dem Schaltmittel 6 immer nur dann einem; Einschaltbefehl, wenn die Temperatur des Heizleiters 1 eine festgelegte untere Grenze, die der am Komparator 11 eingestellten Einschaltschwelle entspricht, erreicht hat. Bestehen bleibt der Einschaltbefehl so lange, bis die stetig zunehmende Temperatur des Heizleiters 1 den oberen Grenzwert erreicht, der ebenfalls vorher manuell als sog. Ausschaltschwelle am Komparator 11 eingestellt wurde.Switching off is achieved with the aid of a hysteresis-prone comparator 11, which provides the necessary switching commands for the switching means (implemented by power transistor or Rel @@ s difference ~ u can be derived in such a way that a? .response of the control 4 is ensured. According to FIGS. 2 and 3, the Xom1arator delivers 11 the switching means 6 only ever one; Switch-on command when the temperature of the heat conductor 1 has a fixed lower limit, that of the one set on the comparator 11 Has reached the switch-on threshold. The switch-on command remains until the steadily increasing temperature of heatsealing band 1 reaches the upper limit reached, which was also previously manually used as a so-called switch-off threshold on the comparator 11 was discontinued.

Die bei Überschreiten der Ausschaltschwelle erfolgende Abschaltung des Heizleiters 1 und damit auch der Brücke 1, 2, 3 vom Bordnetz 4 macht den Komparator 11 an seiner Eingangsseite lla zunächst spannungslos, d.h. die Steuerung würde, da ihr Jegliche Information über den Temperaturzustand des Heizleiters 1 fehlt, aus regelungstechnischen Gründen inaktiv werden. The shutdown that occurs when the switch-off threshold is exceeded of the heating conductor 1 and thus also the bridge 1, 2, 3 of the electrical system 4 makes the comparator 11 on its input side lla initially de-energized, i.e. the control would since it lacks any information about the temperature status of heatsealing band 1, become inactive for control reasons.

Ein solches Informationsdefizit wird Jedoch dadurch ausgeglichen, daß dem Ausgang llb des Komparators 11 ein "Oder"-VerknUpfungsglied 12 nachgeschaltet ist, an das eingangsseitig ein parallel zum Komparator 11 geschalteter, freilaufender, frequenzkonstant arbeitender, astabiler Multivibrator oder Nadelimpulsgenerator 15 angekoppelt wird, der ständig Nadelimpulse aussendet.However, such an information deficit is compensated for by that the output 11b of the comparator 11 is followed by an "OR" link 12 is to the input side a parallel to the comparator 11 connected, free-running, Constant frequency working, astable multivibrator or needle pulse generator 15 is coupled, which constantly emits needle pulses.

Während der Zeit, in der der Komparator 11 eingangsseitig spannungslos ist, sorgen die Nadelimpulse für ein periodisches Durchsteuern des Schaltmittels 6 entsprechend der Nadelimpulsdauer und der Impulsfolgefrequenz und melden gleichzeitig dem Komparator 11 intermittierend den Temperaturzustand des Heizleiters 1.During the time in which the comparator 11 is de-energized on the input side is, the needle pulses ensure that the switching means is periodically controlled 6 according to the needle pulse duration and the pulse repetition frequency and report at the same time the comparator 11 intermittently the temperature state of the heating conductor 1.

Hat die Spannungsdifferenzd u zwischen den Punkten 9, lo infolge zunehmender Abkühlung des Heizleiters 1 den Wert der Einschaltschwelle des Komparators 11 angenommen, so liefert dieser wieder ein Einschaltsignal für das Schaltmittel 6, und zwar so lange, bis der Heizleiter 1 seine obere zulässige Temperaturgrenze erreicht hat. An der Ausschaltschwelle unterbricht der Komparator 11 die Heizphase. Das Spiel wiederholt sich endlos, unabhängig davon, welche thermodynamischen Störgrdßen auf den Heizleiter 1 einwirken, wie beispielsweise der Verdampfungswärmeentzug beim Aufspritzen des Kraftstoffes auf den Mantel des Mantelheizleiters oder die Kühlung des Heizleiters 1 durch den Ansaugluftstrom der Brennkraftmaschine.Has the voltage difference d u between points 9, lo as a result of increasing Cooling down of the heating element 1 assumed the value of the switch-on threshold of the comparator 11, so this again supplies a switch-on signal for the switching means 6, namely as follows long until the heating conductor 1 has reached its upper permissible temperature limit. At the switch-off threshold, the comparator 11 interrupts the heating phase. The game repeats itself endlessly, regardless of the thermodynamic disturbances the heat conductor 1 act, such as the evaporation heat extraction during The fuel is sprayed onto the jacket of the jacket heating conductor or the cooling system of the heating conductor 1 through the intake air flow of the internal combustion engine.

Ein Maß für die Regelgüte des Heizleiters 1 stellt natürlich die Welligkeit beim Stabilisierungsvorgang dar. Es versteht sich von selbst, daß die Regelgüte mit geringer werdender Schwankungsbreite der "Istwert"-Temperatur steigt, was durch kleinere Hysterese des Komparators 11 erzielbar ist. Allerdings muß sie meist mit größerem Aufwand beim Komparator 11 erkauft werden und zwar durch hohe Driftarmut. Zugleich stellen sich infolge der höheren Schaltfolgefrequenz auch höhere Anforderungen an das Schaltmittel 6 ein.A measure of the control quality of the heatsealing band 1 is of course the ripple during the stabilization process. It goes without saying that the control quality as the fluctuation range decreases, the "actual value" temperature increases, which is caused by smaller hysteresis of the comparator 11 can be achieved. However, it usually has to be with you greater effort in the comparator 11 are bought and that by low drift. At the same time, there are also higher requirements due to the higher switching frequency to the switching means 6.

Hinsichtlich der Folgefrequenz des Nadelimpulsgenerators 13 gilt, daß diese ein Vielfaches der Ein- und Ausschalt-Folgefrequenz der Heizstromimpulse für den Heizleiter 1 sein muß. Bezüglich des Tastverhältnisses, das ist das Verhältnis zwischen der Impulsdauer und dem Impuleabstand, der peziodischen Nadelimpulse, ist sicherzustellen, daß der Beitrag dieser "Temperatur-Abfrageimpulse zum Beheizen des Heizleiters 1 kleiner s-in muß als der kleinste, ,jeweils auftretende Wärmeverlust am Heizleiter 1. Verluste dieser Art sind beispielsweise die Wärmeabfuhr infolge natürlicher Konvektion (Vorglühphase) oder die Verluste bei brennendem Mantelheizleiter im Ansaugluftstrom bei Anlasserdrehzahl.With regard to the repetition frequency of the needle pulse generator 13th it applies that this is a multiple of the switch-on and switch-off repetition frequency of the heating current pulses must be 1 for the heating conductor. Regarding the duty cycle, that is the ratio between the pulse duration and the pulse spacing, the peziodic needle pulses ensure that the contribution of these "temperature interrogation pulses" to the heating of the heating conductor 1 must be smaller than the smallest, respectively occurring heat loss on the heating conductor 1. Losses of this type are, for example, the result of heat dissipation natural convection (pre-glow phase) or the losses when the jacket heating conductor is burning in the intake air flow at starter speed.

Gemäß Fig. 1 ist ferner noch eine Glühlampe 14 parallel zum Heizleiter 1 und zum Leistungswiderstand 2 geschaltet, die eine Kontrolle für das Funktionieren der Steuerung darstellt und für die Dauer des Anstehen des Heizlelstungsimpulses am Heizleiter I hell aufleuchtet.According to FIG. 1, an incandescent lamp 14 is also parallel to the heating conductor 1 and connected to the power resistor 2, which is a control for the functioning of the control and for the duration of the heating pulse on heating conductor I lights up brightly.

Die Beendigung der Vorglühphase, die gleichbedeutend mit der Startbereitschaft der Brennkraftmaschine ist, signalisiert eine Glühlampe 15. Wie bereits beschrieben, wird nach dem Schließen des Betriebsschalters 5 die Ansteuerung für den Mantelheizleiter 1 freigegeben.The end of the preheating phase, which is synonymous with being ready to start the internal combustion engine is signaled by a light bulb 15. As already described, after the operating switch 5 is closed, the control for the jacket heating conductor is activated 1 released.

Der nach kurzer Wartezeit einlaufende erste Impuls des Nadelimpulsgenerators 13 überführt das Schaltinittel 6 mit Hilfe des Komparators 1t in einen "Einrastzustand", der so lange anhält, bis der'Heizleiter t seine Solltemperatur erreicht hat. Nach Beendigung dieser ersten HeizphaseJ die auch Vorglühphase genannt wird, führt der Komparator 11 an seinem Ausgang lib kein Ansteuersignal mehr für das Schaltmittel 6. Sein invertierender Ausgang llc dagegen ist nunmehr geeignet, einen Transistor 16 durchzusteuern, der seinerseits ein Relais 17 erregt, das sich über einen eigenen Arbeitskontakt 17a selbst hält. Ein Tiefpaßfilter 18, bestehend aus einer einfachen RC-Kombination, ist dem Basisanschluß des Transistors 16 vorgeschaltet, um ein Fehl ansprechen des Relais 17 während der "Einrastphase des Schaltmittels 6 zu v-?rmeiden.The first pulse of the needle pulse generator arriving after a short waiting time 13 transfers the switching means 6 with the aid of the comparator 1t into a "latched state", which lasts until the heating conductor t has reached its target temperature. To The end of this first heating phase, which is also known as the preheating phase, is carried out by the Comparator 11 at its output lib no longer has a control signal for the switching means 6. Its inverting output 11c, on the other hand, is now suitable for a transistor 16 through control, which in turn energizes a relay 17, which has its own Working contact 17a holds itself. A low pass filter 18, consisting from a simple RC combination, the base connection of the transistor 16 is connected upstream, to an incorrect response of the relay 17 during the "latching phase of the switching means 6 to be avoided.

Ein weiterer Arbeitskontakt 17b des Relais lt erregt ein In seinem Anzug verzögertes Relais 19 silber einen in Fmi tterstromgegenkoppl ung arbeitenden Transistor So (Zenerdiode 25). Das Relais 19, welches auch als Zeitglied bezeichnet werden kann, läßt schießlich nach Ablauf seiner Anzugsverzögerung durch den Arheitskontakt 19a die Glühlampe 15 aufleuchten, wodurch die Startbereitschaft gegeben ist.Another normally open contact 17b of the relay energizes an In its Pick-up delayed relay 19 silver one working in medium current negative feedback Transistor So (Zener diode 25). The relay 19, which is also referred to as a timer can be, finally leaves after expiry of its pull-in delay by the work contact 19a the light bulb 15 light up, whereby the readiness to start is given.

Das Konstantstrom-Regelverhalten des Transistors 20 stellt eine Maßnahme dar, die den Einfluß der Batterie- bzw. der Bordnetzspannung auf die Bildung der Verzögerungszeit des Relais 19 ausschaltet und somlt deren Reproduzierbarkeit sichert. Thermodynamisch stellt die Verzögerungszeit des Relais 19 die Zeit dar, die vom Erreichen des Sollwertes der Temperatur für den Heizleiter 1 an vergeht, bis der Mantel des Mantelheizleiters die Nenntemperatur angenommen hat. Bestimmt wird diese Zeit im wesentlichen von der Wärmeleitfähigkeit der den Heizleiter 1 umgebenden Keramikisolation sowie von der Wärmekapazität des letztere umschließenden metallischen Mantels, auf dessen Oberfläche während des Anlassens und Nachflammens der Kraftstoff aufgespritzt wird.The constant current control behavior of transistor 20 is a measure represents the influence of the battery or the vehicle electrical system voltage on the formation of the Delay time of the relay 19 switches off and thus ensures their reproducibility. Thermodynamically, the delay time of the relay 19 represents the time from Reaching the setpoint of the temperature for the heatsealing band 1 passes until the The jacket of the jacket heating conductor has assumed the nominal temperature. This is certain Time essentially depends on the thermal conductivity of the heating conductor 1 surrounding it Ceramic insulation as well as from the heat capacity of the latter enclosing metallic Jacket, on the surface of which the fuel is stored during starting and after-flaming is sprayed on.

Im Augenblick des Anlassens der Brennkraftmaschine wird ein in Serie zum Emitter des Transistors 16 geschalteter Kontakt 21 unmittelbar vom Zündschloß her oder über ein von diesem gesteuertes Hilfsrelais geöffnet. Das Relais 19 hat während des Anlaßvorganges genügend Zeit, sich zu entregen und die Glühlampe 15, auch Startbereitschaftslampe genannt, verlöschen zu lassen.At the moment of starting the internal combustion engine, there is a series contact 21 connected to the emitter of transistor 16 directly from the ignition lock or opened via an auxiliary relay controlled by this. The relay 19 has enough time during the starting process to de-energize and the light bulb 15, also called the ready-to-start lamp, to go out.

In Fig. 2 ist auf der Ordinate 22 die Temperatur T des Heizleiters 1 und auf der Abszisse 23 der zeitliche Verlauf, d.h. die Zeit aufgezeigt. Die Kurve 24 zeigt die Istwerttemperatur am Heizleiter l, die wischen einer im Komparator 11 eingestellten Elnschaltschwelle, die hier mit der Abszisse 23 zusammenSEllt und einer die zulässige Grenztemperatur des Heizleitzers I nahezu erreichenden Ausschaltschwelle 26 schwankt. Bei der Einschaltschwelle 25 wird das Schaltmitte] 6 geschlossen und die Aufheizung beginnt, bis die Ausschaltschwelle 26 erreicht ist.In FIG. 2, the ordinate 22 shows the temperature T of the heating conductor 1 and on the abscissa 23 the course over time, i.e. the time is shown. The curve 24 shows the actual value temperature at the heating conductor 1, the wipe one in the comparator 11 set switch-on threshold, which here coincides with the abscissa 23 and a switch-off threshold that almost reaches the permissible limit temperature of the heating conductor I. 26 fluctuates. When the switch-on threshold 25, the switching center] 6 is closed and the heating begins until the switch-off threshold 26 is reached.

Gemäß Fig. 3 zeigt die Ordinate 2, di Stromstärke und die Abszlsse 23 wiederum den Zeitverlauf an. Die Rechtecke 29 zeigen die Zeit an, während der der Heizleiter 1 ununterbrochen aufgeheizt wird. Mit Fig. 2 verglichen ist ZU erkennen, daß bei Erreichen der Ausschaltschwelle 26 der Aufheizvorgang abgebrochen wird.According to FIG. 3, the ordinate 2 shows the current intensity and the abscissa 23 again shows the passage of time. The rectangles 29 indicate the time during which the heating conductor 1 is continuously heated. Compared with Fig. 2, it can be seen that that when the switch-off threshold 26 is reached, the heating process is aborted.

Während der Zeit der Abkühlung des Heizleiters 1 bis auf die Einschaltschwelle 25 wird die Temperatur des Heizleiters 1 in gleichen Abständen und mit jeweils gleichlangen Stromimpulsen 3o intermittlerend abgefragt, bis wieder ein Aufheizvorgang beginnt.While heating conductor 1 is cooling down to the switch-on threshold 25, the temperature of the heating conductor 1 is at equal intervals and with the same length in each case Current pulses 3o intermittently queried until a heating process begins again.

Fig. 4 schließlich zeigt auf der Ordinate 51 die Spannungsdifferenz qu, gemessen an den Ausgangspunkten 9, 1o der Wheatstoneschen Brücke zwischen der Einschaltschwelle 25 und der Ausschaltschwelle 6.Finally, FIG. 4 shows the voltage difference on ordinate 51 qu, measured at the starting points 9, 1o of the Wheatstone Bridge between the Switch-on threshold 25 and switch-off threshold 6.

Auf der Abszisse 23 ist wieder der Zeitverlauf aufgetragen. Während des Aufheizvorganges für den Heizleiter l wird die Spannungsdifferenz Au zwischen den Punkten 9, 1o in Form einer Kurve 32 immer kleiner und erreicht bei der Ausschaltschwelle 26 den Wert "Null". Die anschließend folgenden Stromimpulse 30 zeigen eine wachsende Spannungsdlfferenz du, bis die Einschaltschwelle 23 wieder erreicht ist.The time course is again plotted on the abscissa 23. While of the heating process for the heating conductor l, the voltage difference Au between the points 9, 1o in the form of a curve 32 and reaches the switch-off threshold 26 the value "zero". The subsequent current pulses 30 show an increasing one Voltage difference until the switch-on threshold 23 is reached again.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e 1. Flame starting system, especially for the cold start of self-igniting internal combustion engines, which one in the air-Ansaiglei t'g arranged by a battery or the electrical system of a motor vehicle having electrical energy can be acted upon by jacket heating conductor and in which the Fuel is sprayed onto the heating conductor or its jacket, thereby characterized in that the voltage of the battery or the vehicle electrical system (4) is higher than the nominal voltage of the heating conductor (I) is chosen that the temperature of the heating conductor (1) from one to the heating conductor (1) via a needle pulse generator (13) briefly intermittently with the battery or the vehicle electrical system (/ I) connecting, from individual switching elements (11, 12) built control de1-art is controlled that the connection and disconnection the battery or the electrical system (4) for heating the heating conductor (1) to its Setpoint by measuring the specific temperature, which depends on the temperature of the heatsealing band (t) electrical resistance of the same and compare them yourself changing voltage with a preset value in a comparator (11) representing voltage takes place, and that the almost constant setpoint of a temperature of the heating conductor (1) that is slightly below its maximum permissible limit temperature lies.

2. Flammstartanlage according to claim 1, characterized in that the heating conductor (1) made of a material with the highest possible positive temperature coefficient is made.

3. Flame starting system according to claims 1 and 2, characterized in that that the heating conductor (1) with a temperature-independent power resistor (2) is connected in series and a Wheatstone ash by connecting a half-width (3) in parallel Bridge forms, which in its measuring diagonal (9, lo) carries a voltage (A u), which used to check the heating conductor resistance and thus its temperature will.

4. flame starting system according to claim 3, characterized in that the Half bridge (3) consists of a potentiometer.

{3. Flame starting system according to Claim 3, characterized in that the half bridge (3) consists of two fixed resistors.

(b ', ammstartanlage according to claims 1 to 3, characterized in that that the adjustment point of the Wheatstone bridge is set such that the Voltage (@u) on the measuring diagonal (9, 10) when the maximum permissible temperature is reached for the heatsealing band (I) reaches the value "zero".

'/. Flame starting system according to claims 1 to 5, 5 and 6, characterized characterized in that the measuring diagonal (9, lo) forming lines with the comparator (all) are connected, which with suitable polarity and hysteresis an on and / or Switch-off signal for on with the heating conductor (1) and the power resistor (2) in Series switched switching means (6) generated.

8. flame starting system according to claims 1 to 3 and 5 to 7, characterized characterized in that the Wheatstone bridge by the switching means (6) with the Battery or the vehicle electrical system (4) can be prevented, and that the switching means (6) through a power transistor or a relay can be implemented i5t.

9. Flame starting system according to claims 1 to 3 and 5 to 8, thereby characterized in that the comparator (11) has previously adjustable means which when a defined lower limit of the temperature for the heating element is reached (l) the switch-on signal and when the almost maximum permissible temperature is reached generate the release signal for the switching means (6).

lo. Flame starting system according to Claims 1 to 3 and 5 to 9, characterized characterized in that the output (11b) of the comparator (lot) has an "OR" logic element (12) is connected downstream, which is also connected on the input side with the free-running, Constant frequency working, astable multivibrator or needle pulse generator (13> is connected, and that the multivibrator (l)) in the de-energized state of the comparator (all) via the "OR" link (12) to the switching means (6) short needle pulses and the comparator (11) intermittently the temperature of the heating conductor (1) reports.

according to. Flame starting system according to claims 1 to 3 and 5 to 10, thereby characterized in that an intermediate element or delay relay (19) is provided, which after the preheating phase has ended via the inverting output (etc) of the Comparator (11) is switched on and after a period of time that is necessary, after the setpoint temperature of the heatsealing band (1) has been reached, also the surface to bring the heating jacket to approximately the same temperature, a ready-to-start lamp (15) controls.

12. Flame starting system according to claims l to 3 and 5 to ll, thereby characterized in that the timing element (19) is preceded by a low-pass filter (185, which is passed from the comparator (all) via the inverting output (etc) Signal "high" delayed to At the beginning of the preheating phase until the switching device engages (6) to avoid a false signal.

13. Flame starting system according to claims 1 to 3 and 5 to 12, characterized characterized in that parallel to the heating conductor (1) and the power resistor (2) a light bulb (14) to check the function of the control during the preheating, the tempering and the afterflaming is arranged.