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Vorglüheinrichtung für Dieselbrennkraftmaschinen = = = Die Erfindung
betrifft eine Vorglüheinrichtung für Diese brennkraftmaschinen, insbesondere in
Kraftfahrzeugen, mit einem Leistungsrelais, durch welches die mit einem Ende auf
Nasse liegenden Glühkerzen der Brennkraftmaschine während des Vorglühvorganges mit
einer Spannungsquelle verbunden werden, sowie mit einer Kontrolleinrichtung für
die Glühkerzen, mit Hilfe derer dem Eraftfahrzeugfahrer die Funktionstüchtigkeit
der Glühkerzen angezeigt werden kann.
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Solche Vorglüheinrichtungen sind bekannt. Als Glühkerzen werden heute
üblicherweise Stabglühkerzen eingesetzt, die eine bestimmte Zeit lang aufgeheizt
werden, indem durch Beaufschlagung eines Leistungsrelais, was z.B.
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über die Betätigung des Zündschlüssels geschehen kann, die Glühkerzen
mit einer Spannungsversorgung verbunden werden, so daß über eine Heizwendel ein
Strom fließt, der die Glühkerzen aufheizt. Bei derartigen Einrichtungen ist es auch
bekannt, gleichzeitig mit den Stabglühkerzen eine Anzeige lampe aufleuchten zu lassen,
die nach entsprechender Vorglühzeit erlischt, wobei dadurch dem Fahrer die Startbereitschaft
signalisiert wird. Die Vorglühzeitsteuerung erfolgt mittels
Temperaturfühler,
die die PIotortemperatur oder die EüLlwassertemperatur erfassen Weiterhin können
solche Schaltungen mit einer Sicherheitsabschaltung versehen sein, die, falls nicht
gestartet wird, die Vorglüheinrichtung nach einer bestimmten Zeit, z B 30 Sekunden,
automatisch abschaltet Es ist auch schon bekannt, die Vorglüheinrichtung mit einer
Kontrolleinrichtung zu versehen, mit deren Hilfe der Ausfall einer Glühkerze festgestellt
werden soll Dabei wird bei einer bekannten Bauart zu jeder Glühkerze ein Reedrelais
prallel geschaltet, dem eine Anzeigelampe zugeordnet ist Mit dieser Bauart kann
zwar eine einwandfreie Überwachung der Glühkerzen erfolgen, sie hat jedoch den großen
Nachteil, daß für jede einzelne Glühkerze ein g¢sondertes Relais notwendig ist,
so daß der Schaltungs- und Herstellungsaufwand groß ist Bei einer anderen Bauart
werden den Glühkerzen entgegengesetzt gewickelte Spulen zugeordnet, die ein Magnetfeld
aufbauten, in welchem ein Reedrelais angeordnet ist Dabei ist die Anordnung der
Spulen so getroffen, daß sich die Nagnetfelder innerhalb der Spulen kompensieren,
wenn alle Glühkerzen einwandfrei arbeiten Bei Ausfall einer Glühkerze baut sich
ein resultierendes Magnetfeld auf, durch welches das Reedrelais anspricht, das dann
über eine Anzeigelampe den Ausfall einer Glühkerze anzeigt. Bei dieser Bauart ist
nachteilig, daß ein zuverlässiges Ansprechen des Reedrelais erst bei Ausfall von
zwei oder mehreren Glühkerzen erreicht werden kann. Die Anzeige erfolgt dadurch
erst, wenn die Startbereitschaft eines Dieselmotors schon stark herabgesetzt
ist.
Außerdem ist es bei dieser Bauart nicht möglich, eine differenzierte Anzeige der
ausgefallenen Glühkerzen vorzunehmen.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorglüheinrichtung
für Dieselbrennkraftmaschinen zu schaffen, die es ermöglicht, den Ausfall schon
einer Glühkerze zuverlässig festzustellen, ohne daß der Schaltungs- und Bauaufwand
zu groß wird.
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Die Erfindung besteht darin, daß jeder Glühkerze ein Trennkontakt
zugeordnet ist, durch den die Glühkerzen bei ichtbeaufschlagung des Leistungsrelais
vom Stromkreis und von den übrigen Glühkerzen elektrisch isolierbar sind, und daß
die Glühkerzen potential getrennt voneinander an einer Auswerteelektronik angeschlossen
sind, mit Hilfe derer die Widerstände der einzelnen Glühkerzen erfaßbar sind.
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Dr wesentliche Vorteil dieser Ausgestaltung ist darin zu sehen, daß
die Glühkerzen bei nicht angezogenem Relais, d. h. also bei geöffneten Trennkontakten,
elektrisch gegeneinander isoliert sind, so daß der Widerstand jeder einzelnen Glühkerze
sehr einfach erfaßt werden und dadurch unmittelbar festgestellt werden kann, ob
ein Kurzschluß vorliegt, was relativ selten auftritt, oder ob infolge überhitzung
oder aus anderen Gründen eine Unterbrechung der Glühwendel der Glühkerze stattgefunden
hat, so daß sich ein unendlich großer Widerstand einstellt. Diese Widerstänue werden
von der Auswerteelektronik erfaßt, so daß immer eine Überwachung der Glühkerzen
stattfindet. Während des Vorglühvorganges wird diese überwachung nicht vorgenommen,
da in diesem Balle die Glühkerzen als gemeinsame Potentiale sowohl die Masse als
auch die Spannung der Stromversorgung haben.
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Die Auswerteelektronik kann in vielfacher Art und Weise aufgebaut
sein. Es wird in den meisten Fällen genügen, logische Schaltelemente zu verwenden,
die so geschaltet sind, daß sie dann, wenn ein unendlich großer Widerstand festgestellt
wird, ein Signal erzeugen Die elektrische isolierung der Glühkerzen untereinander
kann mit Hilfe der Trennkontakte sehr einfach vorgenormen werden, so daß sich eine
außerst einfache Möglichkeit ergibt, jede Glühkerze einzeln zuverlässig zu überwachen.
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Die Trennkontakte können nebeneinander angeordnete Kontaktplättchen
aufweisen, die jeweils das Ende der zu einer Glühkerze führenden Leitung bilden,
auf die die Kontaktgabe mit Hilfe einer Kontaktf eder erfolgt, die schwenkbar am
Kopf des Leistungsrelais angeordnet ist Die Kontaktgabe kann dann am Ende der Kontaktfeder
erfolgen, welche hierzu mit den Kontaktplättchen zugeordneten Kontaktzungen versehen
ist.
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Von diesen Kontaktzungen und den Kontaktplättchen werden damit die
Trennkontakte gebildet, wobei durch die Anordnung der Kontaktf eder am Kopf des
Relais garantiert wird, daß die Trennkontakte gleichzeitig bei Beaufschlagung des
Relais geschlossen werden.
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Sie werden dadurch zueinander parallel geschaltet, wodurch eine gleichmäßige
Potentialzufuhr zu jeder Glühkerze gewährleistet ist Sehr vorteilhaft ist es, wenn
am nicht mit den Kontaktplättchen zusammenwirkenden Ende der Kontaktfeder ein Vorlauf-
und ein Hauptkontakt ausgebildet ist, weil dadurch eine verschleißfreie Kontaktgabe
gewählt leistet ist, da der zwangsläufig bei der Schließung der Kontakte auftretende
Spannungsüberschlag am
Vorlaufkontakt abfällt. Durch das Anziehen
des Relais legt sich der Hauptkontakt erst nach dem Anlegen des Vorlaufkontaktes
an, über den ohne Abnutzungserscheinungen der Stromdurchgang erfolgen kann. Ein
Zusammenkleben kann dann wirksam verhindert werden, insbesondere wenn zur Herstellung
des Vorlaufkontaktes ein Material mit sehr geringer Verschweißneigung verwendet
wird, z. B.
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Wolfram.
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Um eine zuverlässige Kontaktgabe auch im Bereich der Grennkontakte
zu erhalten, sind die Kontaktabstände so gewählt, daß sich die Drennkontakte vor
dem Vorlauf- und vor dem Hauptkontakt bei Beaufschlagung der Relais spule schließen.
Dadurch ist sichergestellt, daß das Schließen der Trennkontakte stromlos erfolgt,
da im Moment des Anlegens der Kontaktplättchen an die Kontaktzungen die Kontaktf
eder noch stromlos ist. Vorteilhaft ist es dabei auch, die Urennkontakte so auszubilden,
daß beim Schließen ein Reibvorgang erzeugt wird, da dadurch eine Selbstreinigung
der Kontaktstellen erfolgt. Beim Abschalten des Relais dagegen bleiben dann die
Treunkontakte noch geschlossen, wenn sich der Hauptkontakt und der Vorlaufkontakt
schon geöffnet haben. Damit erfolgt auch das Öffnen der rennkontakte stromlos, wodurch
sich eine lange Lebensdauer dieser Trennkontakte erzielen läßt.
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Mit Hilfe der Auswerteelektronik können auch die Kontaktübergangswiderstände
festgestellt werden, wenn die Auswerteelektronik eine Schwellwertschaltung umfaßt,
mit Hilfe derer die Kontaktübergangswiderstände erfaßt werden. Dabei kann die Schwellwertschaltung
so aufgebaut sein, daß sie den maximal
zulässigen Kontaktwiderstand
an jedem einzelnen Trennkontakt überwacht. Bei Überschreiten des Widerstandes, was
ein Zeichen für eine starke Verschmutzung des Kontaktes ist, kann dann ein Signal
erzeugt werden, welches anzeigt, daß eine Reinigung eines oder mehrerer Kontakte
durchzuführen ist. Auch Kontaktunterbrechungen können durch die Erfassung des Gesamtwiderstandes
der Trennkontakte und der Glühkerzen während des Vorglühvorganges ermittelt werden.
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In vorteilhafter %weise ist die Auswerteelektronik mit einer Fehleranzeige
verbunden, die Funktionsstörungen der Glühkerzen anzeigt. Ebenso ist vorgesehen,
eine Fehleranzeige bei Sunktionsstörungen der Trennkontakte mit der suswerteelektronik
zu verbinden. Dabei kann die Fehleranzeige differenziert über geeignete Anzeigemittel
wie z. B. jeweils einer Glühkerze bzw. einem Trennkontakt zugeordnete Leuchtdioden,
Glühlampen oder dergl. erfolgen. Die registrierten Fehler können aber auch einem
Speicher zugeführt werden, der in Abhängigkeit von der Betätigung eines Schalters
die gespeicherten Funktionsstörungen zur Anzeige bringt.
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Die Erfindung wird im folgenden anhand der in den Figuren dargestellten
Ausführungsbeispiele näher erläutert.
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Es zeigt Fig. 1 eine Prinzipskizze des Aufbaues einer erfindungsgemäßen
Vorglüheinrichtung, Fig. 2 ein erfindungsgemäßes Leistungsrelais in perspektivischer
Darstellung,
Fig. 3 ein erfindungsgemäßes Leistungsrelais anderer
Bauart in teilweise geschnittener Darstellung und Fig. 4 eine Skizze zur Erläuterung
der Kontaktabstände.
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In der Figur 1 ist eine erfindungsgemäße Vorglüheinrichtung gezeigt,
die ein Leistungsrelais 4 umfaßt, welches über einen Schalter 1 beim Einleiten der
Startphase bei einem Dieselmotor die Stabglühkerzen G bis G5 mit einer Spannungsversorgung
2 verbindet, wodurch die Stabglühkerzen sich aufheizen. Dies kann mit Hilfe des
Schalters 1 dadurch erreicht werden, daß dieser in Position II gebracht wird, die
das Anziehen des Leistungsrelais 4 bewirkt. Der Schalter 1 kann dabei direkt mit
dem Zündschloß gekoppelt sein, so daß durch Verdrehen des Zündschlüssels die entsprechendenPostitionen
I bis III geschaltet werden können, wobei die Position II während des Vorglühvorganges
eingenommen wird und die Position III die eigentliche Startstellung darstellt. In
der Startstellung III wird der Anlasser 3 betätigt. Der Anlasser 3 und der Schalter
1 sind über Leitungen 7 bzw. 9 mit einer Aus-werteelektronik 6 verbunden, über die
eine Startbereitschaftsanzeige 11 sowie eine Fehleranzeige 10 angesteuert werden
können.
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In bekannter Weise arbeitet diese Vorglühanlage so, daß mit dem Einschalten
des Schalters-l die Stabglühkerzen G1 bis G5 eingeschaltet werden. Gleichzeitig
leuchtet die Vorglühanzeige 11 auf. Nach entsprechender Vorglühzeit erlischt die
Vorglühanzeige 11,
wobei dies die Startbereitschaft signalisiert.
Die Auswerteelektronik 6 umfaßt eine Vorglühzeitsteuerung, die im wesentlichen aus
einem NTC-Widerstand 12 besteht, der als Temperaturfühler die Temperatur der Notorumgebung
mißt. Ebenso kann die Vorglühzeitsteuerung durch Erfassen der Kühlwassertemperatur
vorgenommen werden.
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In der Startstellung III des Schalters 1 wird der Anlasser 3 eingeschaltet,
gleichzeitig wird das Leistungsrelais 4 derart angesteuert, daß nach erfolgtem Start
bei Loslassen der Startstellung der Stromkreis der Spannungsversorgung zu den Glühkerzen
G1 bis G5 unterbrochen wird.
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Außerdem kann die Auswerteelektronik noch eine Sicherheitsabschaltung
umfassen, die im wesentlichen aus einem Zeitglied besteht, welches, falls nicht
gestartet wird, die Vorglühanlage nach ca. 30 Sekunden über das Leistungsrelais
4 ausschaltet. Eine Startwiederholung ist nur möglich, wenn der Schalter 1 vorher
wieder in Ausgangstellung gebracht wird.
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Erfindungsgemäß ist nun vorgesehen, jeder Glühkerze G1 bis G5 einen
Trennkontakt T1 bis T5 zuzuordnen, durch den die Glühkerzen Gl bis G5 bei iyichtbeaufschlagung
des Leistungsrelais 4 von der Spannungsversorgung 2 und von den übrigen Glühkerzen
elektrisch isoliert sind. Die Glühkerzen liegen einseitig auf Nasse und sind im
Falle der ichtbeaufschlagung des Relais 4 über Leitungen L1 bis L5 mit der huswerteelektronik
6 verbunden. Dies ermöglicht es nun, die Glühkerzen ohne großen Aufwand auf ihre
Funktionstüchtigkeit hin zu überprüfen, da über die Leitungen L1 bis L5 jede Glühkerze
für sich auf ihren Widerstand
zur Masse hin überprüft werden kann,
so daß sich in sehr einfacher Weise die Schäden an den Glühkerzen feststellen lassen.
Bei überhitzung einer Glühkerze wird deren Widerstand unendlich groß, - was der
häufigste Schadensfall ist -, wobei die einzelnen Widerstandswerte in bekannter
Weise über Diodenmatrizen oder dgl. festgestellt werden können. Die überprüfung
auf Funktionstüchtigkeit der Glühkerzen erfolgt während der Fahrt des Kraftfahrzeuges,
da während der Vorglühphase gleiches Potential an den Glühkerzen vorherrscht, so
daß sich die einzelnen Widerstände nicht mehr zuverlässig erfassen lassen. Durch
die erfindungsgemäße Einrichtung kann die Funktionstüchtigkeit jeder einzelnen Glühkerze
überprüft werden.
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Die pauschal mit 10 bezeichnete Fehleranzeige kann aus mehreren, jeder
Glühkerze zugeordneten Leuchtdioden oder Glühlampen betten, so daß bei Ausfall einer
Glühkerze unmittelbar festgestellt werden kann, welche Glühkerze ausgefallen ist.
Dies macht einen einfachen und schnellen Austausch möglich. Ebenso können bei angezogenem
Relais, also bei geschlossenen Xrennkontakten T1 bis T5,dlese auf ihre Funktionstüchtigkeit
überprüft werden, da sich unmittelbar feststellen läßt, welchen vrennkontaktübergangswiderstand
jeder einzelne Trennkontakt dem an allen Trennkontakten gleichen Potential der Spannungsquelle
2 bietet. Diese Widerstandswerte können bei überschreiten eines maximalen Wertes,
der darauf hindeutet, daß der Kontakt dann stark verschmutzt ist oder ein sonstiger
Defekt vorliegt, ebenfalls zur
Anzeige gebracht werden, wobei dies
ebenfalls wiederum differenziert geschehen kann, d. h.
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genau angegeben werden kann, welcher der Trennkontakte eine Funktionsstörung
aufweist.
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Das Leístungsrelais und die Trennkontakte können als eine Funktionseinheit
ausgebildet sein, wie dies die Fig. 2 zeigt. Dabei umfaßt das Leistungsrelais 4
eine Spule 15, die von der Auswerteelektronik angesteuert wird und bei Beaufschlagung
eine an ihrem Kopf befestigte Kontaktfeder 17, die um die Achse 16 schwenkbar ist,
so dreht, daß eine Kontaktgabe erfolgt. Dabei weist die Kontakts ender 17 an ihrem
Ende 17 a Kontakt zungen 13 auf, die zusammen mit auf einem Montageblock 21 gehaltenen
Kontaktplättchen 14 die Trennkontakte T1 bis T4 bilden. Dieses Relais ist zur Ansteuerung
von vier Glühkerzen geeignet;(für Motoren mit weniger bzw. mehr Zylindern sind dann
- entsprechend der Anzahl der Glühkerzen - weniger oder mehr Trennkontakte am Relais
ausgebildet). Im Bereich des nicht die Trennkontakte bildenden Enaes der Kontaktfeder
17 sind ein Vorlaufkontakt 18 und ein Hauptkontakt 19 ausgebildet, die ebenfalls
mit auf einem Montageblock 22 angeordneten hontaktstellen zusammenwirken, wobei
am Nontageblock 22 die Spannungsversorgung 2 über die Sicherung 5 angeschlossen
ist. Die Sicherung 5 kann natürlich ebenso durch eine elektronische Sicherung ersetzt
werden, die bei einem Kurzschluß das Relais 4 abschaltet. Das Anziehen dies Relais
erfolgt gegen die Kraft einer Feder 20, die bei ichtbeaufschlagung der Spule 15
die
Kontakte in jeweils geöffnete Positionen bringt.
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Die Kontaktplättchen 14 stellen das Ende der zu den Glühkerzen G1
bis G4 führenden Leitungen dar.
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Die Potentialtrennung bei ichtbeaufschlagung des Leistungsrelais 4
ist durch die Anordnung der Trennkontakte gewährleistet.
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In Fig. 3 ist eine etwas kürzer bauende Ausführungsform gezeigt, bei
der das Ende 17 a der Kontaktfeder 17 im rückwärtigen Bereich der Spule umgebogen
ist und dort mit den ebenfalls um den Montageblock 21 gebogenen Kontaktplättchen
14 zus-ammenwirkt.
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Die Kontaktgabestellen sind so aufeinander abgestimmt (vergl. Fig.
4), daß der Abstand der Trennkontakte aT kleiner ist als der Schließabstand aV des
VorlauSkontaktes, der seinerseits wiederum kleiner als der Abstand des Hauptkontaktes
aH ist. Beim Anziehen des Leistungsrelais schließen daher zunächst die Trennkontakte,
wobei dies dann stromlos geschieht.
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Danach schließt sich der Vorlaufkontakt 18, an welchem dann die zwangsläufig
auftretenden überschläge stattfinden. Danach erst schließt der Hauptkontakt 19,
so daß über den Hauptkontakt und die Trennkontakte eine zuverläussige Kontaktgabe
stattfinden kann.
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Das Öffnen erfolgt in entsprechender Weise, so daß die Trennkontakte
immer stromlos geschaltet werden.
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L e e r s e i t e