DE2937522C2 - Vorglühsteuereinrichtung für eine Brennkraftmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorglühsteuereinrichtung der im Oberbegriff des Anspruchs I genannten Art.

Bei einer solchen, mit der DE-OS 28 27 928 beschriebenen Vorglühsteuereinrichtung hat der erste Widerstand einen konstanten Widerstandswert, um den durch den Widerstand der Glühkerze fließenden Strom hinsichtlich seines Höchstwertes so zu begrenzen, daß eine zu starke und eventuell zu einem Schmelzen des Widerslandsmalerials der Glühkerze führende Erwärmung verhindert wird. Andererseits wird dadurch aber auch die Erwärmungszeit bis zum Erreichen einer bestimmten Temperatur der Glühkerze Und damit die Vorglühdauer auf eine besfimmfe Mindestzeitdauer'

begrenzt.

Bei einer mit der DE-OS 29 26 844 vorgeschlagenen Vorglühsteuereinrichtung stellt ein in der Brückendiagonalen einer Brückenschaltung liegender Vergleicher fest, wann der Widerstandswert der Glühkerze einen bestimmten Wert erreicht hat. der aufgrund des positiven Temperaturkoeffizienten des Widerstandes der Glühkerze auch einer bestimmten, zum Anlassen der Brennkraftmaschine ausreichenden Temperatur entspricht. Zu diesem Zweck weist die Brückenschallung in ihrem einen Zweig den Widerstand der Glühkerze, in einem zweiten Zweig einen Detektorwiderstand und in den dritten und vierten Zweigen feste Widerstände auf. Unmittelbar nach dem Einschalten dieser Vorglühsteuereinrichtung wird die Brückenschaltung über einen relativ kleinen Vorwiderstand von der Batterie gespeist, um ein schnelles Erwärmen der Glühkerze zu errreichen. Nach Erreichen eines bestimmten Widerstandes und damit einer bestimmten ausreichenden Temperatur der Glühkerze wird über den Vergleicher ein Relais umgeschaltet, um danach die Brückenschaltung nur noch über einen relativ großen Widerstand zu speisen, damit die Temperatur der Glühkerze während des Anlassens der Brennkraftmaschine im wesentlichen konstant gehalten wird.

Aus der DE C)S 25 49 703 ist eine Vorglühsteuereinrichtung bekannt, die eine Brückenschaltung aufweist. In einem Zweig der Bruokenschaltung ist e^n temperaturempfindlicher Widerstand angeordnet, der die Betriebstemperatur der Brennkraftmaschine überwacht. Ein weiterer Zweig der Brückenschaltung umfaßt eine Zeitkonstantenschai'.ung aus einem Widerstand und einem Kondensator, die ein bestimmtes Zeitintervall mißt, während dem eine Lichtquelle aufleuchtet, nachdem die Vorglühsteuereinrichtung eingeschaltet wurde. Nach dem Verstreichen des Zeitintervalls wird die Brückenschaltung abgeglichen, wodurch ein Transistor gesperrt wird, der seinerseits die Lichtquelle abschaltet. Das Erloschen der Lichtquelle gibt dem Fahrer an. daß eine ausreichende Vorglühzeitdauer verstrichen ist. um nun die Biennkraftmaschine anzulassen. Wenn die Brennkraftmaschine dagegen bereits warmgelaufen ist, stellt dieses der temperaturempfindliche Widerstand in dem einen Zweig der Brückenschaltung fcM. wodurch die Brutkenschaltung unmittelbar nach dem Ein·ehalten der Vorglühstcuer einrichtung bereits abgeglichen ist. so daß auch der Transistor gesperrt wird und die Lichtquelle nicht aufleuchten kann. Dieses gibt dem Fahrer wiederum an. daß er die Brennkraftmaschine sofort anlassen kann.

Aufgabe der Erfindung lsi es. eine Vorglühsteuereinrichtung der im Oberbegriff des Anspruchs I genannten Art so weiterzubilden, daß einerseits die erforderliche Vo.-glühdauer weiter vermindert andererseits aber ein Schmelzen des Widerstandes der Glühkerze aufgrund eines zu großen Stroms sicher verhindert wird.

Bei einer Vorglühsteuereinnchtung der genannten Art ist diese Aufgabe durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs I angegebenen Merkmale gelöst.

Die erfindungsgemäße Vorglühsteuereinrichtung zeichnet sich dadurch aus. daß der Widerstand der Glühkerze unmittelbar nach dem Einschalten der Vorglühsleucretnrichlung über den ersten Widerstand mit dem extrem kleinen Widerstandswert mit einem großen Strom gespeist wird, der ein sehr schnelles Erwärmen der Glühkerze erreicht, Da andererseits aber nicht nur der Widerstand der Glühkerze, sondern auch der erste Widerstand einen positiven TempefatUrköeffi*

ziemen haben, we-dr-n deren Widerstandswerte bei Steigender Temperatur ebenfalls größer, wodurch wiederum der den Widerstand der Glühkerze speisende Strom entsprechend verringert wird. Da der in dem dritten Brückenzweig vorgesehene Gesamtwiderstand aus einem zweiten Widerstand mit konstantem Widerstandswert und einem in Reihe geschalteten dritten Widerstand mit ebenfalls positiven Temperaturkoeffizienten gebildet ist, wobei dieser dritte Widerstand mit dem ersten Widerstand thermisch gekoppelt ist, so daß to beide Widerstünde jeweils im wesentlichen die gleiche Temperatur haben, wird eine Temperaturkompensation beider Brückenhälften erreicht, was ein sicheres Ansprechen des in der Brückendiagonalen liegenden Vergleichers immer dann sicherstellt, wenn die Glühkerze nach Verstreichen einer minimalen Vorglühdauer eine zum Anlassen der Brennkraftmaschine ausreichende Temperatur erreicht hat. Da der Widerstandswert des ersten Widerstandes extrem klein sein soll, liegt dieser in der Größenordnung des Zuleitungswiderstandes zu der Glühkerze. Da die Zuleitungen andererseits zum Großteil aus Kupfer bestehen, ändert sich ihr Widerstandswert mit der Temperatur. Aus diesem Grund ist es wichtig, daß der dritte Widerstand in dem dritten Brückenzweig eine Temperaturkompensation der Widerstandsänderung bewirkt. Andererseits ist es dabei möglich, daß der erste Widerstand mit extrem kleinen Widerstandswert allein durch die Speiseleitung für die Glühkerze gebildet wird, die damit sowohl als Speiseleitung als auch Detektorwiderstand für den die Glühkerze speisenden Strom dient.

Die erfindungsgemäße Vorglühsteuereinrichtung ermöglicht daher ein schnelles Erwärmen der Glühkerze bei minimaler Vorglühdauer und schützt andererseits den Widerstand der Glühkerze vor einer Speisung mit einem zu großen Strom, d. h. vor einem Schmelzen seines Widerstandsmaterials.

Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

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

F ι g. 1 ein schematisches Schaltbild der Vorglühsteuereinrichtung und

Fig. 2 eine vergrößerte Darstellung der Anordnung des vierten Widerstandes zusammen mit dem ersten Widerstand bei dem in F i g. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel.

Fig. 1 zeigt eine Vorglühsteuereinrichtung für einen Dieselmotor mit einer Batterie 1. einem Zündschalter 2 und einer Glühkerze 3. wobei für jeden 7ylinder jeweils 5n eine Glühkerze vorgesehen ist. Ein metallischer Widerstand 3t der Glühnerze 3 hat einen Widerstandswert Rs bei einer Solltemperatur Ts und ist so gewählt, daß bei einer festen Eingangsspannung eine Erwärmung auf die Solltemperatur erfolgt. In einer Brückenschaltung 4 hat ein erster Widerstand 5 einen extrem kleinen Widerstandswert r, bei Raumtemperatur und einen positiven Temperaturkoeffizienten, wobei der Widerstand 31 der Glühkerze 3 in Reihe in einer Leitung 4a liegt. Ein /weiter Widerstand 6 mit einem bestimmten konstanten Widerstandswert r₂ und ein vierter Widerstand 7 mit einem positiven Tetiperaturkoeffizienten. dessen Widerstandswerl η der durch die Temperatur verursachten Änderung'··des Widefstäridswertes des ersten Widerstandes 5 entspricht, sind in Reihe geschaltet und bilden einen Gcsamtwiderstartd 8, Der Widerstand 8 und ein dritter Widerstand 9 mit einem bestimmten konstanten Widerstandswerl r₄ liegen in Reihe in einer den dritten und vierten Brückenzweig bildenden Leitung 4b. Beide Leitungen 4a und 4b sind an gemeinsamen Anschlußpunkten 4c und 4d zusammengeschaltet, um die Wheatstone'sche Brückenschaltung 4 zu vervollständigen. Vorzugsweise wird als erster Widerstand 5 ein Widerstand aus Kupfer oder einer Kupferlegierung benützt, um einen Widerstandswert zu erhalten, der kleiner als oder gleich einem Zehntel des Widerstandswertes R der Glühkerze 3 ist.

Ein Vergleicher 10 ist mit den Mittelpunkten mi und rri2 von beiden Leitungen 4a und 4b verbunden. Der Vergleicher 10 liefert ein Ausgangssignal an einer Ausgangsklemme 10a, wenn die folgende Gleichung (1) erfüllt ist:

(D

Es sind eine Signalverzögerungssclialtung 11 und eine Relaisbetätigungseinrichtung 12, beispielsweise eine Relaisspulf, vorgesehen. Die Relaisbetätigungseinrichtung betätigt einen Schalter 13. \r zwischen dem Zündschalter 2 und der Brückenschh'.iü-.g 4 liegt. Der Schalter 13 hat feste Kontakte 13a und 13£>.

Wie es in F i g. 1 dargestellt ist. sind ein Verstärker 14 vom selbsthaltenden Typ. ein Anlaßrelais 15 und ein Anlasser 16 vorgesehen. Diese Bauteile sind in der in F i g. 1 dargestellten Weise so geschaltet, daß sie eine Anlasser-Betätigungsschaltung 17 bilden.

Vorzugsweise ist der vierte Widerstand 7 mit einer elektrisch isolierenden, jedoch wenigstens etwas wärmeleitenden Beschichtung 18 neben dem ersten Widerstand 5 angeordnet, wie es in F i g. 2 dargestellt ist. um die beiden Widerstände thermisch miteinander zu koppeln, so daß ihre durch die jeweilige Temperatur verursachten Änderungen in den Widerstandswerten im wesentlichen übereinstimmen.

Wenn zum Anlassen der Brennkraftmaschine der Zündschalter 2 geschlossen wird, fließt ein Strom von der Batterie 1 über den geschlossenen Schalter 13 zu den Widerständen 5, 8 (6, 7). 9 und zum Widerstand 31 der Wheatstone'schen Brückenschaltung 4.

".'ährend sich der Widerstand 31 auf die Solltemperatur erwärmt, nimmt der Widerstandswert η des ersten Widerstandes 5 entsprechend dem Temperaturanstieg des Widerstandes 31 zu. Wenn daher die Widerstände 6 und 7 beide konstante Widerstandswerte hätten, müßte der Widerstandswert R des Widerstandes 31 so lange zunehmen, bis die Gleichung (1) erfüllt ist. wobei er den Widerstandswert Rs überschreiten würde und seine Schmelztemperatur erreichen könnte, so daß der Widerstand 31 zerstört würde.

Da jedoch der vierte Widerstand 7 einen Widerstandswert η. der der Temperaturänderung des Widr-s'andes 5 entspricht, und einen positiven Temperaturkoeffizienten hat. nimmt mit der Zunahme des Widerstandswerte'. Λι des Widerstandes 5 (..iisprecnend dem Temperaturanstieg auch der Widerstand r> + rj de: Gesamtwiderstandes 8 zu. Der Widerstandswert Rs. der der Solltcmpcralur des Widerstandes 31 entspricht, bei der die obige Gle.chung (I) erfüllt ist. muß daher nicht übermäßig hoch sein, was wiederum einer unerwünscht hohen Temperatur entsprechen würde.

Wenn der Widerstand /?den Solkviderjtatidswcrt Rs erreicht, so daß die obige Gleichung (1) erfüllt ist, liefert der Vergleicher 10 ein Ausgangssignal an der Ausgangsklemme lud. Das Ausgangssignai vom Vcrgleicher 10 wird aus einem Signal mit niedriger Leistung

durch den Verstärker 4 in ein elektrisches Signal mit einer höheren Leistung umgeformt und an die Relaisbctätigungseinrichturig 12 gegcbem Das Umschalten vom Kontakt 13.7 auf den Kontakt 13b erfolgt dann, um die Brückenschaitung 4 innerhalb kurzer Zeit nach Erzeugung des Ausgangssignals von der Batterie 1 zu trennen. Der in der Brückenschaitung über die Glühkerze 3 fließende Strom wird daher kurzzeitig Unterbrochen. Wenn der StromPluD unterbrochen ist, nimmt der Widerstandswert R wieder ab und folglich wird auch das Ausgangssignal vom Vergieiclier 10 beendet. Der Schalter 13 wird dann wieder geschlossen, um die Glühkerze aufzuheizen, bis die Temperatur der Glühkerze die Solltemperatur entsprechend dem Widerstandswert Rs erreicht. Wenn der Widersland R der Glühkerze den Widerstandswert Rs erreicht, wird wiederum ein Ausgangssignal vom Vergieiclier 10 erzeugt, um den beschriebenen Arbeitsablauf zu wiederholen. Durch ein wiederholtes Ansteuern der Rel^isbsiiiii^iip^ssinrichtun¹^ 12 wird ^f\\& Tpmncrntiir der Glühkerze 3 annühernd auf der Solltemperatur gehalten. Bei dem in der beschriebenen Weise aufgebauten und betriebenen Ausführungsbeispiel kann der erste Widerstand 5 mit einem seh·· kleinen Widerstandswert r_t, der sich mit der Temperatur ändert, in Form eines Zuleitungsdrahtstückes ausgebildet sein, das mit dem Widerstand 31 der Glühkerze in der Leitung 4a der Brückenschaitung verbunden ist.

Da der erste Widerstand 5 einen sehr kleinen Widerstandswert η hat, ist es möglich, die Glühkerze 3 mit einem hohen Strom zu versorgen. Das führt dazu, daß ein schnelleres Aufheizen möglich ist, wodurch die Zeit beträchtlich verringert wird, die zum Vorglühen erforderlich ist.

Im folgenden werden die Beziehungen zwischen dem Temperaturkoeffizienten <x des ersten Widerstandes 5 (Vi) und dem Temperaturkoeffizienten β des vierten Widerstandes 7 (ri) im einzelnen angegeben.

Um die Gleichung

+Jy

/■I

(V)

zu erfüllen,-müssen die Widcrstandswurte η und η in der folgenden Weise gewählt werden:

(O wobei no der Widerstandswcri des ersten Widerstandes bei Raumtemperatur ist und Γ die Umgebungstemperatur bezeichnet.

O = Oo (1 +ßT), wobei Oo der Widerstandswert des vierten Widerstandes bei Raumtemperatur ist. Daher

IS ist:

r_iaßt

r,o(l + äT)

/ϊο(1 + aT)

/■iod

Die Widerstahdswerte r₂ und T₃₀ müssen daher so gewählt sein, daß

Das hat zur Folge, daß automatisch eine Temperaturkompensation erzielt werden kann. Der Widerstandswert rj des vierten Widerstandes hat einen positiven Temperaturkoeffizienten, der sich mit der Temperatur ändert, so daß sein Temperaturkoeffizient auf im wesentlichen denselben Wert wie der des ersten Widerstandes 5 kompensiert wird, was vom konstanten Widerstandswert ο des zweiten Widerstandes abhängt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

1. Patentansprüche:

   I. Vorglühsteuereinrichtung für eine Brennkraftmaschine mit einer Glühkerze, einer Batterie und einer eine Brückenschaltung aufweisenden Steuerschaltung, mit der das Ende der Vorglühdauer angebbar ist, wobei in einem ersten Brückenzweig der einen positiven Temperaturkoeffizienten aufweisende Widerstand (R) der Glühkerze liegt, mit to dem ein erster Widerstand in einem, in Speiserichtung der Brückenschaltung liegenden zweiten Brückenzweig in Reihe geschaltet ist, wobei in einem dritten, mit dem zweiten Brückenzweig verbundenen Brückenzweig sowie in einem vierten Brückenzweig jeweils ein zweiter und dritter Widerstand geschaltet sind, die jeweils einen bestimmten konstanten Widerstandswert (r₂, a) haben, und wobei die Steuerschaltung einen in der Brückendiagonalen liegenden Vergleicher aufweist, der ein die Speisung der Brückenschaltung unterbrechendes Ausgangssignal erzeugt, wenn der Widerstandswert der Glühkerze einen bestimmten Wert erreicht, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Widerstand (5) einen extrem kleinen Widerstandswert (n). z.B. den Speiseleitungswiderstandswert. und einen positiven Temperaturkoeffizienten hat, daß in dem dritten Brückenzw,.ig mit dem zweiten Widerstand (6) ein vierter Widerstand (7) mit positivem Tempcraturkoeffizienien und einem Widerstandswert (T₁) in Reihe geschaltet ist, daß der erste Widerstand (5) und der vierte Widerstand (7) thermisch mk.inander gekoppelt sind, so daß sie annähernd die gleiche ^Tempe."tur haben, und daß der Vergleicher (10) das Ausgangssignal erzeugt, wenn die Bedingung

   (Ό+ r,)/r, > r,/R

   erfüllt ist.
2. 2. Vorglühsteuereinrichtung nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstandswert (Vi) des ersten Widerstandes (5) wesentlich kleiner als der Widerstandswert (R)der Glühkerze (3) ist.
3. 3. Vorglühsteuereinrichtung nach Anspruch 2 oder

   3. dadurch gekennzeichnet, daß der erste Wider· stand (5) aus einem Drahtstück aus Kupfer besieht und mit einem Gehäuse aus einem elektrisch isolierenden Material versehen ist. das wenigstens Teile des ersten (5) und des vierten Widerstandes (7) überdeckt.