DE3050134C2

DE3050134C2 -

Info

Publication number: DE3050134C2
Application number: DE3050134A
Authority: DE
Inventors: Hoshi Naka Ibaraki Jp Yoshikazu
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1979-12-07
Filing date: 1980-12-05
Publication date: 1992-07-16
Also published as: DE3050134A1; GB2075606A; JPS5681239A; GB2075606B; US4388900A; WO1981001725A1; JPH0118255B2

Description

Die Erfindung betrifft eine automatische Stoppeinrichtung für Dieselmotoren gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Eine solche Stoppeinrichtung ist aus der JP-OS 48-19 921 bekannt.

Bei Dieselmotoren für Automobile ist es wichtig, daß der Motor ohne Verzögerung gestoppt wird, wenn er in Rückwärts richtung dreht. Wenn ein Motor rückwärts dreht, läuft die mit dem Motor direkt verbunde Ölpumpe ebenfalls rückwärts, so daß der Druck an der Pumpe abfällt. Es ist möglich, den Rückwärtslauf eines Dieselmotors dadurch zu erfassen, daß der Abfall des Öldrucks mittels eines Druckschalters fest gestellt wird, woraufhin der Motor gestoppt werden kann. Ein Beispiel für eine solche Stoppeinrichtung ist in der JP-OS 48-1 522 gezeigt.

Eine solche Stoppeinrichtung hat jedoch den Nachteil einer langen Verzögerungszeit von mehreren Sekunden bis zum An sprechen des Öldruckschalters.

Die aus der eingangs genannten JP-OS 48-19 921 bekannte Stoppeinrichtung weist einen Gleichstromgenerator auf, an den über eine Diode ein elektromagnetisches Treibstoffventil angeschlossen ist. Wenn sich der den Generator antreibende Motor in der falschen Richtung dreht, kehrt sich die Polari tät der Ausgangsspannung des Gleichstromgenerators um, und das elektromagnetische Treibstoffventil wird aufgrund der Wirkung der Diode im Stromkreis geschlossen.

Wenn der Motor jedoch mit einem Drehstromgenerator ausge rüstet ist (vgl. das "Handbuch für den Kraftfahrzeuginge nieur", 8. Auflage, 1973, DVA Stuttgart, Seiten 928 bis 933), kann die Drehrichtung nicht mittels einer einzigen Diode festgestellt werden.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, die obengenannte automa tische Stoppeinrichtung so auszugestalten, daß sie bei einem Motor mit einem Drehstromgenerator verwendbar ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmalen gelöst.

Zwar ist aus der DE-Z "etz-b", Band 25 (1973), Heft 10, Seiten 241 bis 245 eine Anordnung mit einer Flip-Flop- Schaltung zur digitalen Messung von Phasenunterschieden in Drehstromnetzen bekannt, bei der die Flip-Flop-Schaltung einen Eingangsanschluß und einen Taktanschluß aufweist und bei der aus dem Zustand des Ausgangssignals auf die Phasen lage zwischen dem Taktsignal und dem Eingangssignal ge schlossen werden kann. Dazu wird jedoch bei dieser Anordnung eine Flip-Flop-Grundschaltung, ein JK-Flip-Flop und ein Monoflop benötigt.

Demgegenüber kommt die erfindungsgemäße Einrichtung mit einem einfachen flankengetriggerten D-Flip-Flop aus, um die Drehrichtung zu erkennen.

Die erfindungsgemäße Anordnung hat den Vorteil, daß sie sehr schnell auf eine falsche Drehrichtung des Dieselmotors an spricht, so daß der Motor auch entsprechend schnell zum Stehen gebracht werden kann, bevor Schäden auftreten.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Einrich tung sind in den Unteransprüchen 2 und 3 beschrieben, wobei durch diese Ausgestaltungen die Betriebssicherheit der Stoppeinrichtung bzw. des Dieselmotors weiter erhöht wird.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Zeich nung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Schaltbild für eine Stoppeinrichtung für Diesel motoren; und

Fig. 2 den Wellenformverlauf von Signalen, die an verschie denen Punkten des in der Fig. 1 gezeigten Schalt kreises erhalten werden.

Es wird zuerst auf die Fig. 1 Bezug genommen. Ein Dreipha sen-Drehstromgenerator 10 besitzt einen Stator 17, der mit Spulen 12, 14, 16 für die drei Phasen versehen ist, sowie einen Rotor 21, der mit der Ausgangswelle 20 eines Diesel motors 18 verbunden ist. Wenn sich der Rotor 21 dreht, wird ein Dreiphasen-Wechselstrom erzeugt, und zwar mit der durch den Pfeil gekennzeichneten Phasendrehung. Die folgende Er läuterung geht von der Annahme aus, daß die durch diesen Pfeil gekennzeichnete Drehrichtung die Vorwärtsrichtung ist. Ein Gleichrichter 22 weist sechs Dioden 23, 24, 25, 26, 28, 30 auf, die in Form einer Dreiphasen-Brückenschaltung ver bunden sind. Die Kathoden der Dioden 23, 24, 25 sind gemein sam an einen positiven Ausgangsanschluß 32 angeschlossen, während die Anoden der Dioden 26, 28, 30 gemeinsam mit einem negativen Ausgangsanschluß 34 verbunden und geerdet sind. Die Anoden der Dioden 23, 24, 25 sind mit den Kathoden der Dioden 26, 28, 30 an Verbindungspunkten 35, 36, 37 zusammen geschlossen, die ihrerseits mit den Spulen 12, 14, 16 ver bunden sind, die die Phasenspannungen U, V und W erzeugen.

Der positive Anschluß 40 einer Batterie 38 ist mit dem po sitiven Ausgangsanschluß 32 des Gleichrichters 22 verbunden, während der negative Anschluß 42 der Batterie 38 geerdet ist. Während des Betriebes des Dieselmotors 18 wird die Batterie 38 vom Gleichrichter 22 ständig geladen. Ein mono stabiler Multivibrator 44 ist mit einem Widerstand 46 und einem Kondensator 48 versehen und bleibt für eine vorbe stimmte Periode von dem Moment an, zu dem die Eingangsspan nung an einem Eingangsanschluß 50 des Multivibrators 44 vom niedrigen Pegel zum hohen Pegel gewechselt hat, in einem positiven Zustand. Folglich wird das Ausgangssignal am in vertierenden Ausgangsanschluß 52 des Multivibrators 44 für eine vorbestimmte Periode T_D von dem Moment an auf niedrigem Pegel gehalten, zu dem der Pegel am Eingangsanschluß 50 vom niedrigen Pegel auf den hohen Pegel gewechselt hat. Bei spielsweise sei hier angenommen, daß der aktive Zustand durch einen Triggerimpuls erhalten wird, wobei der aktive Zustand für eine vorbestimmte Periode T_D, die durch den Widerstand 46 und den Kondensator 48 bestimmt ist, weiterhin von dem Moment an aufrechterhalten wird, zu dem der nächste Triggerimpuls vom niedrigen Pegel auf den hohen Pegel über geht. Diese Art von monostabilem Multivibrator wird übli cherweise als "durchtriggerbarer monostabiler Multivibrator" bezeichnet. Als solcher Multivibrator kann das unter dem Namen CD 4047 von RCA vertriebene Bauelement verwendet werden.

Ein Verzögerungs-Flip-Flop 54 ist dafür vorgesehen, die Zustände des Eingangssignales an seinem Dateneingangsan schluß 57 zu den Momenten t₁, t₂, t₃, in denen das Signal an einem Taktanschluß 56 vom niedrigen Pegel auf den hohen Pegel übergeht, zu speichern und den Inhalt des Speichers zu einem Ausgangsanschluß 58 zu liefern. Diese Art von Flip- Flop wird allgemein als "D-Flip-Flop" bezeichnet, wobei ein typisches Beispiel hierfür der Baustein CD 4013 von RCA ist. Der Eingangsanschluß 50 des Multivibrators 44 und der Takt anschluß 56 des Flip-Flops 54 sind mit der Spule 16 verbun den. Der Ausgangsanschluß 52 des Multivibrators 44 ist mit einem Rücksetzeingang 60 des Flip-Flops 54 verbunden.

Es ist ein Transistor 62 vorgesehen, dessen Kollektor mit einer Steuerspule 64 für ein Betätigungsglied 68 des Die selmotors 18 verbunden ist, während der Emitter geerdet ist. Die Basis ist über einen Widerstand 66 mit dem Ausgangsan schluß 58 des Flip-Flops 54 verbunden. Das Betätigungsglied 68 zur Steuerung des Betriebes des Dieselmotors 18 weist einen Hebel 70, eine Spule 72, eine Rückstellfeder 74 und einen Anker 76 auf und ist mit dem positiven Ausgangsan schluß 32 des Gleichrichters 22 über einen Kontakt 78 ver bunden, der während der Erregung der Steuerspule 64 und eines Schlüsselschalters 80 geschlossen ist.

Wenn der Dieselmotor 18 in Vorwärtsrichtung läuft, werden Spannungen in Form von Sinuswellen in den Spulen 12, 14, 16 des Drehstromgenerators 10 induziert. Da die Batterie 38 über die Dioden 23 bis 30, die den Gleichrichter 22 bilden, aufgeladen wird, wird am Ausgangsanschluß jeder Spule ein gleichgerichteter Halbwellenausgang mit rechteckförmigem Verlauf erzeugt, wie aus den Fig. 2A und 2B zu erkennen ist.

Wenn der Drehstromgenerator 10 in Vorwärtsrichtung läuft, hat die Spannung der Phase W, die an der Spule 16 erscheint, die in Fig. 2A gezeigte Wellenform, während die Spannung der Phase V, die an der Spule 14 erscheint, die in Fig. 2B ge zeigte Wellenform hat, da die Phase V der Phase W um 120° vorauseilt. Das Signal am Dateneingangsanschluß 57 des Flip- Flops 54 ist daher zu den Zeitpunkten t₁, t₂, t₃, in denen das Signal am Taktanschluß 56 des Flip-Flops 54 vom niedri gen Pegel auf den hohen Pegel wechselt, auf hohem Pegel, so daß am Ausgangsanschluß 58 des Flip-Flops 54 eine Ausgangs spannung mit hohem Pegel erhalten wird, wie aus Fig. 2E er sichtlich ist.

Der Transistor 62 hält einen leitenden Zustand aufrecht, wenn am Ausgangsanschluß 58 des Flip-Flops 54 ein hoher Pegel vorhanden ist, so daß dabei die Steuerspule 64 erregt ist. Folglich ist auch die Spule 72 erregt, und der Hebel 70 ist nach unten gedrückt und wird gegen die Kraft der Feder 74 in der unteren Stellung gehalten, wodurch der Dieselmotor 18 weiterläuft.

Wenn allerdings der Dieselmotor in rückwärtslaufender Rich tung startet, eilt die Spannung der Phase V, die an der Spule 14 erscheint, der Spannung der Phase W um 120° nach, wie in Fig. 2F gezeigt ist. Folglich nimmt das Signal am Dateneingangsanschluß 57 des Flip-Flops 54 zu den Zeitpunk ten t₁, t₂, t₃, zu denen sich das Signal am Taktanschluß 56 des Flip-Flops 54 vom niedrigen Pegel auf den hohen Pegel ändert, den niedrigen Pegel an, so daß am Ausgangsanschluß 58 des Flip-Flops 54 ein Signal mit niedrigem Pegel erzeugt wird, wie es in Fig. 2G gezeigt ist. Wenn das Ausgangssignal des Flip-Flops 54 den niedrigen Pegel annimmt, wird der Transistor 62 abgeschaltet, so daß die Steuerspule 64 ent regt und der Kontakt 78 geöffnet wird. Folglich wird auch die Spule 72 entregt und der Hebel 70 durch die Feder 74 zurückgezogen, wodurch die Kraftstoffzufuhr zu dem Diesel motor 18 unterbrochen wird, um letzteren zu stoppen.

Wenn der Dieselmotor 18 aus irgendeinem Grund stehenbleibt, bleibt auch trotz der Tatsache, daß der Dieselmotor nicht mehr läuft, die Ausgangsspannung des Flip-Flops 54 auf hohem Pegel, so daß der Betriebszustand des Motors fehlerhaft angezeigt wird. Der Multivibrator 44 dient dazu, diesen fehlerhaften Zustand zu vermeiden. Der Multivibrator 44 nimmt nämlich für eine vorbestimmte Periode T_D einen aktiven Zustand an, wie in Fig. 2C gezeigt ist, wenn sich die Span nung der Spule 16 vom niedrigen Pegel auf den hohen Pegel ändert, und setzt dabei das Signal an seinem invertierenden Ausgangsanschluß 52 auf den niedrigen Pegel, wie es in Fig. 2D gezeigt ist. Diese Periode T_D ist so gewählt, daß sie größer ist als die Periode der Ausgangsspannung der Spule 16 bei einer vorgegebenen niedrigen Motordrehzahl. Folglich wird, wenn der Dieselmotor 18 mit höherer Drehzahl als der vorgegebenen Drehzahl läuft, der monostabile Multivibrator 44 zumindest einmal innerhalb jeder Periode T_D getriggert, so daß sein Ausgangsanschluß 52 stets auf niedrigem Pegel bleibt. Folglich empfängt das Flip-Flop 54 kein Rücksetz signal an seinem Rücksetzeingang 60.

Wenn allerdings die Spannung an der Spule 16 aufgrund eines Stopps des Drehstromgenerators 10 zum Zeitpunkt t₄ auf nie drigem Pegel ist, gibt der monostabile Multivibrator 44 an seinem Ausgangsanschluß 52 zu einer Zeit T_D nach dem Zeit punkt t₃ ein Ausgangssignal ab, wie es in Fig. 2D gezeigt ist, so daß das Flip-Flop 54 an seinem Rücksetzeingang 60 ein Rücksetzsignal empfängt, wodurch das Ausgangssignal des Flip-Flops 54 den niedrigen Pegel annimmt.

Claims

1. Automatische Stoppeinrichtung für Dieselmotoren, mit

- einem Generator (10), der mit der Ausgangswelle (20) des Dieselmotors (18) verbunden ist, und mit
- einer Einrichtung (62 bis 78) zum Stoppen des Dieselmotors durch Unterbrechen der Kraftstoffzufuhr, wenn der Motor in Rückwärtsrichtung dreht, in Abhängigkeit von der vom Gene rator abgegebenen Spannung,

dadurch gekennzeichnet, daß

- der Generator ein Dreiphasen-Drehstromgenerator (10) ist, der einen Rotor (21) und einen Stator (17) mit einer An zahl von Spulen (12, 14, 16) zur Erzeugung einer Dreipha sen-Wechselspannung aufweist, und daß
- ein Flip-Flop (54) vorgesehen ist, an dessen Datenein gangsanschluß (57) die in einer ersten Spule (14) des Generators erzeugte Spannung in der Form eines Eingangs signals mit zwei Pegeln geführt ist, wobei die in einer zweiten Spule (16) des Generators erzeugte Spannung an dem Taktanschluß (56) des Flip-Flops in der Form eines Taktsignals mit zwei Pegeln so anliegt, daß in Reaktion auf einen Ubergang des Taktsignals von dem einen zum anderen Pegel das Flip-Flop (54) das Eingangssignal speichert und das gespeicherte Signal der Einrichtung zum Stoppen des Dieselmotors zugeführt wird, wobei der Diesel motor gestoppt wird, wenn das Eingangssignal in der Pha senlage zum Taktsignal gespeichert wird, die der Rück wärtsdrehrichtung des Motors entspricht.

2. Stoppeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Zeitbegrenzungseinrichtung (44, 46, 48) vorgesehen ist, an deren Eingangsanschluß (50) das Taktsignal anliegt und deren Ausgangsanschluß (52) zu einem Rücksetzeingang (60) des Flip-Flops (54) führt, wobei die Zeitbegrenzungs einrichtung in einem von zwei Zuständen bleibt, solange das Taktsignal immer wieder am Eingangsanschluß (50) anliegt, und wobei die Zeitbegrenzungseinrichtung nach Ablauf einer vorbestimmten Zeit (T_D) den anderen Zustand annimmt, wenn kein Taktsignal mehr anliegt, wodurch ein Rücksetzsignal zum Rücksetzen des Flip-Flops erzeugt wird.

3. Stoppeinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte vorbestimmte Zeit (T_D) für den Übergang der Zeitbegrenzungseinrichtung in deren anderen Zustand so ge wählt ist, daß die Zeit länger ist als eine Periode der in der zweiten Spule (16) des Generators erzeugten Wechsel spannung bei einer vorgegebenen niedrigen Drehzahl des Dieselmotors (18).