DE3221814A1 - Schaltung zur steuerung der energiezufuhr zu einer zuendkerze - Google Patents
Schaltung zur steuerung der energiezufuhr zu einer zuendkerzeInfo
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Description
Anwaltsakte: 32 256
Beschrei bu η g
Die Erfindung betrifft eine Schaltung zum Steuern der Energiezufuhr
zu einer Zündkerze, und insbesondere eine Dieselmotorzündkerzenenergiezufuhrsteuerschaltung,
die Zündkerzen auf eine vorbestimmte Temperatur erhitzen kann.
Wie wohlbekannt,ist es notwendig, die Zündkerzen eines Dieselmotors
zu erhitzen, um die Temperatur der Verbrennungskammern des Motors vor dem Anwerfen des Motors zu erhöhen.
Die herkömmliche Zündkerzenenergiezufuhrsteuerschaltung zu diesem Zweck ist so angeordnet, daß eine konstante Bezugsspannung, die bspw. mittels einer Zenerdiode stabilisiert
ist, in ihrem Pegel mit einer Ausgangsspannung aus einer Zündkerzentemperatursimulatorschaltung, die einen Kondensator
aufweist, verglichen wird, und der Strom, der durch eine oder mehrere Zündkerzen fließt, gemäß den Ergebnissen des
Vergleichs gesteuert wird. Wenn jedoch eine solche konstante Spannung, die durch eine Zenerdiode erzeugt wurde, als
eine Bezugsspannung verwendet wird, können die Spannungskennlinien
der Zündkerzen nicht völlig ausgeglichen werden, selbst wenn der Zeitraum zum Vorglühen der Zündkerzen
(d.h.der Zeitraum für den Durchgang des Heizstroms) proportional in dem Maße, in dem die Batteriespannung abfällt,
ausgedehnt wird. Folglich neigt die Zündkerzentemperatur dazu, niedriger zu sein, wenn die Batteriespannung niedriger
ist. Darüberhinaus ist es ein weiterer Nachteil der herkömmlichen Schaltung, daß selbst dann, wenn die Klemmenspannung
der Batterie konstant gehalten wird, eine richtige Glühsteuerung der Zündkerzen nicht gemäß dem tatsächlichen Betrieb des
Motors durchgeführt werden kann, da die Startbedingung des Motors, die von der Temperatur des Kühlmittels für den Motor
oder dgl. abhängt , nicht berücksichtigt wird.
Bei der herkömmlichen Schaltung ist eine Schaltung zum Abschalten des durch die Zündkerzen fließenden Stromes ungeachtet des
Zustands des Ausgangspegels des Vergleichers, wenn eine vorbestimmte
Zeit vergangen ist, nachdem der Zündschalter in seine EIN-Stellung geschaltet wurde, vorgesehen, um zu verhindern,
daß die Gebrauchsdauer der Zündkerzen durch überhitzen verkürzt wird und zu verhindern, daß elektrische Leistung verschwendet
wird, wenn der Zündschalter im EIN-Zustand gehalten wird.
Jedoch braucht eine solche Schaltung eine Zeitschaltung, und braucht darüberhinaus mehr Teile, so daß die Kosten erhöht werden
und die Verläßlichkeit vermindert wird. Darüberhinaus ist, um zu verhindern, daß die Zündkerzen überhitzt werden, wenn der
Motor gerade nachdem er eben angehalten wurde, wieder angelassen wird, die herkömmliche Schaltung so eingerichtet, daß eine
vorbestimmte Spannung, die auf der Spannung basiert, die an der Ladelampenklemme einer Lichtmaschine, mit der der Motor
versehen ist, erscheint, an den Kondensator angelegt wird, um die Temperatur der Zündkerzen zu simulieren. Jedoch erfordert
eine solche Anordnung eine zusätzliche leitende Verbindung zum Verbinden der Ladelampenklemme der Lichtmaschine mit der Schaltung
zur Steuerung der Energieversorgung der Zündkerze, so daß die Zuverlässigkeit der Schaltung vermindert wird.
Die Erfindung schafft daher eine verbesserte Schaltung zur Steuerung der Energieversorgung einer Zündkerze. Insbesondere
wird eine Schaltung zur Zündkerzenenergieversorgung geschaffen, die die Zündkerzen auf eine vorbestimmte Temperatur unabhängig
von Änderungen in der Spannung der Stromquelle erhitzen kann, und frei vom Einfluß von Änderungen in der Kühlmitteltemperatur.
Die Erfindung schafft weiter eine Schaltung zum Steuern der Zündkerzenenergieversorgung, die wirkungsvoll verhindern
kann, daß die Zündkerzen überhitzt werden, wenn der Motor erneut angelassen wird, nachdem er gerade angehalten wurde.
Gemäß der Erfindung wird eine Zundkerzenenergieversorgungssteuerschaltung
zur Verwendung mit Dieselmotoren mit mindestens einer Zündkerze, die durch Betätigung eines Zündschalters
mit einer AUS-Stellung, einer EIN-Stellung zum Verbinden der
Schaltung mit einer Spannungsquelle, und einer ST-Stellung zum Anlassen des Dieselmotors erregt wird, geschaffen, wobei
die Schaltung aufweist: eine erste Schaltung zum Erzeugen eines Simulationsspannungssignals mit einem Pegel, der sich
im wesentlichen gemäß der Änderung der Zündkerzentemperatur auf die Energiezufuhr und -abschaltung für die Zündkerze hin
ändert; eine zweite Schaltung zum Erzeugen eines ersten Bezugsspannungssignals mit einem Pegel, der im Verhältnis zu
einer gewünschten Zündkerzentemperatur bestimmt wird und der in seiner Größe in Antwort auf die Änderung in der Spannung
besagter Spannungsquelle und der Temperatur des Kühlmittels für den Motor geändert wird; eine Einrichtung zum Vergleichen
des Pegels des Simulationsspannungssignals mit dem des ersten Bezugsspannungssignals; und eine Schalteinrichtung, die auf
den sich ergebenden Ausgang der Vergleichseinrichtung zum Steuern des Stromflusses von besagter Stromquelle zur Zündkerze,
um die Zündkerze mit Energie zu versorgen, anspricht, wodurch die Zündkerze so mit Energie versorgt wird, daß sie
die gewünschte Zündkerzentemperatur erreicht.
Weitere Ziele und Vorteile der Erfindungen werden anhand der nachfolgenden dataillierten Beschreibung deutlich. Diese
erfolgt unter Bezugnahme auf die beigefühten Zeichnungen, auf die wegen ihrer großen Klarheit und Übersichtlichkeit
bezüglich der Offenbarung ausdrücklich verwiesen wird.
Q
Es zeigen:
Fig. 1 einen schematischen Schaltplan einer Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 2A-2E Zeitablaufdiagramme zur Erläuterung der Arbeitsweise
der in Fig. 1 erläuterten Vorrichtung; und
Fig. 3 eine graphische Darstellung, die Kennlinien der Beziehung zwischen der Kühlmitteltemperatur und
der zum Heizen der Zündkerze erforderlichen Zeit und der Beziehung zwischen der Kühlmitteltemperatur
und der Leuchtzeit einer Lampe erläutert.
In Fig. 1 ist eine Ausführungsform der Zündkerzenenergiezufuhrsteuerschaltung
der Erfindung gezeigt. Eine Steuerschaltung 1 steuert den Vorglühzustand von Zündkerzen 2
bis 2^, die für die jeweiligen Zylinder eines Vierzylinder-Dieselmotors
(nicht gezeigt) vorgesehen sind, indem sie den Heizstrom, der durch die Zündkerzen 2.. bis 2. aus einer
Batterie 3 fließt, wenn ein Zündschalter 4 in seine EIN-Stellung oder seine ST-Stellung geschaltet wird, steuert.
Ein Anschluß jeder der Zündkerzen 2.. bis 2. ist mit der
negativen Klemme der Batterie 3 verbunden und auch geerdet, und der andere Anschluß jeder Zündkerze ist mit der positiven
Klemme der Batterie 3 über einen Schalter 6, der gemäß der Erregung/Entregung einer Relaisspule 5 geschlossen/ge-
,verbunden.
öffnet ist/ Ein fester Kontakt 4a für die EIN-Stellung des Zündschalters 4 ist mit einer positiven Leitung 9 über eine Diode 8 verbunden, und ein Kondensator 10 mit einer großen Kapazität ist zwischen die positive Leitung 9 und Erde geschaltet.
öffnet ist/ Ein fester Kontakt 4a für die EIN-Stellung des Zündschalters 4 ist mit einer positiven Leitung 9 über eine Diode 8 verbunden, und ein Kondensator 10 mit einer großen Kapazität ist zwischen die positive Leitung 9 und Erde geschaltet.
Das Bezugszeichen 11 weist auf eine Bezugsspannungserzeugungsschaltung
hin, die einen Operationsverstärker 15 mit einem invertierenden Eingangsanschluß, an den eine Spannung V1
über einen Widerstand 14 angelegt wird, aufweist. Die Spannung
- 10 -
/32218H
V1 wird durch eine Spannungsteilerschaltung aus Widerständen
12 und 13, die zwischen den festen Kontakt 4a und Erde geschaltet ist, erzeugt. Der Operationsverstärker 15 hat auch
einen nicht-invertierenden Eing.angsanschluß, an den eine Spannung V2 über einen Widerstand 19 angelegt wird. Da die
Spannung V2 eine über eine Zehnerdiode 16 und eine Diode 17
gebildete Spannung ist, ist der Pegel der Spannung V2 frei
vom Einfluß von Änderungen in der Klemmenspannung der Batterie 3. Ein Widerstand 18 ist als Strombegrenzungswiderstand
zum Begrenzen des durch die Zehnerdiode 16 fließenden Stromes vorgesehen. Der Ausgangsanschluß des Operationsverstärkers
ist über einen Rückkopplungswiderstand 20 an den invertierenden Eingangsanschluß angeschlossen. Folglich ändert sich
nur der Pegel der Spannung V. an der Eingangsseite des Operationsverstärkers
15 gemäß der Änderung in der Klemmenspannung der Batterie 3, so daß die Ausgangsspannung des Operationsverstärkers
15 sich in ihrem Pegel gemäß der Klemmenspannung der Batterie 3 ändert.
Eine Diode 21 und ein Widerstand 22 sind zwischen den Ausgangsanschluß
des Operationsverstärkers 15 und die positive Leitung 9 geschaltet, und die Spannung, die am Verbindungspunkt der Diode 21 und des Widerstands 22 erscheint, wird
an die Basis eines Transistors 24 angelegt, dessen Kollektor mit der positiven Leitung 9 verbunden ist. In dem Emitterkreis
des Transistors 24 sind Widerstände 25, 26 und 27 in Reihe verbunden und ein Termistor 28, dessen Widerstand
sich in Antwort auf Änderungen in der Temperatur des Motorkühlmittels ändert, ist parallel zum Widerstand 2 7 geschaltet.
Als Ergebnis werden eine Bezugsspannung V , deren Pegel sich
■ a
in Antwort auf Änderungen in der Klemmenspannung der Batterie ändert, und Bezugsspannungen V, und V , deren Pegel sich in
Antwort auf Änderungen in der Klemmenspannung der Batterie 3 und der Temperatur des Motorkühlmittels ändern, von dem
Emitterkreis des Transistors 24 abgenommen. In dieser
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Ausführungsform sind die Pegelkennlinien der Bezugsspannungen
V , V, und V derart bestimmt, daß sich ihre jeweilia D c
gen Pegel mit abnehmender Klemmenspannung der Batterie 3
erhöhen, und darüberhinaus sind die Pegelkennlinien der Bezugsspannungen V, und V derart bestimmt, daß sich ihre
Pegel mit wachsender Kühlmitteltemperatur erniedrigen.
Die Bezugsspannung V, wird an eine Relaissteuerschaltung
zum Steuern des Stromes, der durch die Relaisspule 5 fließt, angelegt. Die Relaissteuerschaltung 31 hat einen Spannungsvergleicher
34, an dessen positiven Eingangsanschluß die zweite Bezugsspannung V, über einen Widerstand 35 angelegt
wird, und dessen Ausgangsspannung an seinen positiven Eingangsanschluß über eine Diode 32 und einen Widerstand 33
rückgekoppelt wird. Der negative Eingangsanschluß des Spannungsvergleichers
34 ist an die Anode einer Diode 36 angeschlossen, deren Kathode über einen Kondensator 37 mit verhältnismäßig
hoher Kapazität an Erde angeschlossen ist.
Um die Temperatur der Zündkerzen 2. bis 2. durch die Lade/
Entladespannung Vn, die über dem Kondensator 3 7 entsteht,
zu simulieren, ist eine Einstellschaltung 44 zwischen dem Schalter 6 und dem Kondensator 37 vorgesehen, um die Lade/
Entladekennlinien des Kondensators 37 einzustellen. Die Einstellschaltung 44 besteht aus Widerständen 38, 39 und
40, einem veränderlichen Widerstand 41 und Dioden 42 und Wenn der Schalter 6 geschlossen ist, wird der Kondensator
über den Widerstand 40 und den veränderlichen Widerstand durch Anlegen der Spannung, die über den Zündkerzen entstanden
ist, geladen, da die Diode 43 in Vorwärtsrichtung gepolt ist und die Diode 42 in Rückwärtsrichtung gepolt ist.
Die Ladekennlinien des Kondensators 37 können durch Einstellung des Widerstandswertes des veränderlichen Widerstands
41 eingestellt werden, und der Widerstandswert des
veränderlichen Widerstands 41 wird derart eingestellt, daß
- 12 -
*-* tt *
- 12 -
die Kurve der über dem Kondensator 37 beim Ladevorgang entstandenen
Spannung V0 der Kurve entspricht, die den Temperaturanstieg
der Zündkerzen 2, bis 2. auf den Stromfluß hin darstellt. Wenn andererseits der Schalter 6 geöffnet wird,
wird/Kondensator 37 durch den Widerstand 39 und die Zündkerzen 2. bis 2. entladen, da die Diode 42 in der Vorwärtsrichtung
gepolt ist und die Diode 43 in der Rückwärtsrichtung gepolt ist. Der Widerstandswert des Widerstands 39
wird in solcher Weise gewählt, daß die Kurve der am Kondensator 37 beim Entladevorgang entstandenen Spannung VQ der
Kurve entspricht, die den Temperaturabfall der Zündkerzen bis 2. darstellt.
Zum Zwecke des Triggerns des Spannungsvergleichers 34, um
sicherzustellen, daß er den Zustand mit hohem Ausgangspegel einnimmt, wenn der Zündschalter 4 von seiner AUS-Stellung
in seine EIN-Stellung geschaltet wird, ist eine Triggerschaltung
47, die sich aus einem Kondensator 45 mit einer verhältnismäßig kleinen Kapazität und einer Diode 46 zusammensetzt,
am negativen Eingangsanschluß des Spannungsvergleichers 34 vorgesehen. Der Kondensator 45 ist zwischen den negativen
Eingangsanschluß des Spannungsvergleichers 34 und Erde angeschlossen, und die Diode 46 ist zwischen seinen negativen
Eingangsanschluß und die positive Leitung 9 angeschlossen.
Mit dieser Anordnung wird der Ausgangspegel des Spannungsvergleichers
34 zu der Zeit, wenn der Zündschalter 4 aus seiner AUS-Stellung in seine EIN-Stellung geschaltet wird,
hoch, da der Kondensator 45 das Potential am negativen Eingangsanschluß des Spannungsvergleichers 34 zu dieser Zeit
hinabzieht. Die Ladung des Kondensators 45 wird durch die Diode 46 entladen, wenn der Zündschalter 4 in seine Ausstellung
umgeschaltet wird, um sicherzustellen, daß der nächste Triggervorgang durchgeführt wird. Wie oben beschrieben
kann der Spannungsvergleicher 34 durch die Verwendung
- 13 -
- 13 einer einfachen Schaltung getriggert werden.
Der Ausgangsanschluß des Spannungsvergleichers 34 ist über einen Widerstand 48 mit der positiven Leitung 9 verbunden
und ist durch Widerstände 49 und 50 und Dioden 51 und 52 mit Erde verbunden. Die am Widerstand 50 entstandene Spannung
wird zwischen der Basis und dem Emitter eines Transistors 54, dessen Kollektorkreis ein Relais 53 aufweist, angelegt.
Wenn der Ausgangspegel des Spannungsvergleichers 34 hoch wird, wird der Transistor 54 AN gestellt, um eine Spule
53 des Relais 53 zu erregen, so daß der normalerweise offene
a ,55
Schalter/des Relais 53 geschlossen wird. Ein Anschluß des Schalters 55 ist mit dem festen Kontakt 4 verbunden, und
Schalter/des Relais 53 geschlossen wird. Ein Anschluß des Schalters 55 ist mit dem festen Kontakt 4 verbunden, und
der andere Anschluß des Schalters 55 ist über die Relaisspule 5 geerdet. Folglich wird, wenn der Transistor 54 auf
KEN gestellt wird,im Falle daß der Zündschalter 4 in seine
EIN- oder ST-Stellung umgeschaltet wird, die Relaisspule 5 erregt, um den Schalter 6 zu schließen, so daß Strom durch
die Zündkerzen 2 bis 2. fließt. Dioden 56 und 57 sind Elemente,
die den Transistor 54 am Zerstörtwerden hindern, und eine Diode 58 ist vorgesehen, um einen Spannungsstoß
aufzunehmen.
Zum Zwecke des Anlegens einer vorbestimmten konstanten Spannung, die kleiner ist als die Bezugsspannung V, , an den Kondensator
wenn der Zündschalter 4 in seiner EIN-Stellung ist und der Schalter 6 geöffnet ist, ist eine Schaltung 62 zum
Anlegen einer konstanten Spannung vorgesehen, die aus Widerständen 59 und 60 und einer Diode 61 besteht. In der Schaltung
62 zum Anlegen einer konstanten Spannung sind die Widerstände 59 und 60 in Reihe geschaltet, und die Reihenschaltung
ist zwischen den Kollektor des Transistors 54 und Erde angeschlossen. Darüberhinaus ist die Anode der Diode 61 mit dem
Verbindungspunkt der Widerstände 59 und 60 verbunden, und die Kathode der Diode 61 ist mit dem Anschluß auf der Seite
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hoher Spannung des Kondensators 3 7 verbunden. Daher ist für den EIN-Zustand des Transistors 54 das Potential an der Anode
der Diode 61 ungefähr gleich dem Erdpotential, so daß die Schaltung 62 den Lade/Entladevorgang des Kondensators 3 7
überhaupt nicht beeinflußt. Für den AUS-Zustand des Transistors 54 jedoch, wenn der Spannungsabfall an der Diode 61
nicht in Betracht gezogen wird, wird die Ladespannung V„, die am Kondensator 37 entsteht, niemals kleiner als das
Potential an der Anode der Diode 61.
Mit der Schaltung 62 zum Anlegen einer konstanten Spannung fällt die Ladung des Kondensators 3 7 nicht unter den durch
die Schaltung 62, die die konstante Spannung anlegt, geschaffenen vorbestimmten Spannungspegel, obwohl der Kondensator 37
durch die Diode 42, den Widerstand 3 9 und die Zündkerzen 2.. bis 2. entladen wird, wenn sich der Ausgangspegel des Spannungsvergleichers
34 auf einen niedrigen Pegel ändert, nachdem die Zündkerzen auf eine vorbestimmte Temperatur geheizt
sind. Andererseits wird das Potential am positiven Eingangsanschluß des Spannungsvergleichers 3 4 auf unterhalb der
an den Kondensator 37 durch die Schaltung 62, die die konangelegten
Spannung, stante Spannung anlegt,/aufgrund der aus dem Widerstand 33 und der Diode 32 zusammengesetzten Rückkopplungsschaltung,
heruntergezogen, so daß der Ausgangspegel des Spannungsvergleichers 34 auf niedrigem Pegel gehalten wird. Als Ergebnis
werden die Zündkerzen nicht erneut durch die Steuerschaltung erhitzt, sogar wenn die Temperatur der Zündkerzen auf unterhalb
des vorbestimmten Wertes wegen des Abschneidens des Heizstroms abnimmt. D.h., in diesem Falle wird die Schaltung
62 zum Anlegen einer konstanten Spannung als eine Schaltung
betrieben, die verhindert, daß die Zündkerzen nach dem Abtrennen des Heizstromes erneut geheizt werden.
Darüberhinaus ist, wenn eine solche Spannung durch die Konstantspännungsanlegeschältung
62 an den Kondensator 37 ange-
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legt wird, im Falle wo der Zündschalter wieder in seine EIN-Stellung umgeschaltet wird, unmittelbar nachdem er auf
AUS gedreht wurde, um den Motor anzuhalten, 'die Spannung
37
am Kondensator/gleich einer durch die Konstantspannungsanlegeschaltung 62 angelegten, vorbestimmten Spannung. Daher beginnt der Kondensator 37 von dem vorbestimmten hohen Spannungspegel, der der tatsächlichen Temperatur der Zündkerzen entspricht, geladen zu werden, so daß wirksam verhindert werden kann, daß die Zündkerzen, deren Temperatur aufgrund des Motorbetriebs schon hoch ist, übermäßig erhitzt werden.
am Kondensator/gleich einer durch die Konstantspannungsanlegeschaltung 62 angelegten, vorbestimmten Spannung. Daher beginnt der Kondensator 37 von dem vorbestimmten hohen Spannungspegel, der der tatsächlichen Temperatur der Zündkerzen entspricht, geladen zu werden, so daß wirksam verhindert werden kann, daß die Zündkerzen, deren Temperatur aufgrund des Motorbetriebs schon hoch ist, übermäßig erhitzt werden.
Die Steuerschaltung 1 weist weiter eine Lampensteuerschaltung
64 zum Steuern des Leuchtens einer Lampe zum Anzeigen des Heizbetriebes der Zündkerzen in Beziehung zum Heizbetrieb,
der durch die Relaissteuerschaltung 31 gesteuert wird, auf. Die Lampensteuerschaltung 64 hat einen Spannungsvergleicher
65 mit einem negativen Eingangsanschluß, der mit dem negativen Eingangsanschluß des Spannungsvergleichers 34 verbunden
ist, und die Bezugsspannung V (< V, ) wird über einen Widerstand 66 an den positiven Eingangsanschluß des Spannungsvergleichers
65 angelegt. Der Ausgangsanschluß des Spannungsvergleichers 65 ist über einen Widerstand 67 und eine Diode
mit seinem positiven Eingangsanschluß verbunden und über einen Widerstand 69 an die positive Leitung angeschlossen.
Der Ausgangsanschluß des Spannungsvergleichers 65 ist auch durch Widerstände 70 und 71 und eine Diode 72 geerdet, und
die am Widerstand 71 entstehende Spannung wird an eine Treiberschaltung
75 aus Transistoren 73 und 74, die in Därlington-Schaltung angeordnet sind, angelegt. Eine Lampe 63 ist
an die Kollektorkreise bzw. -wege der Transistoren 73 und 74 angeschlossen. Folglich ist der Ausgangspegel des Vergleichers
65 hoch, wenn der Pegel des negativen Eingangsanschlusses des Spannungsvergleichers 65 nicht mehr als V
beträgt, so daß die Transistoren 73 und 74 EIN sind, um die Lampe 63 leuchten zu lassen. Wenn der Pegel des negativen
- 16 -
Eingangsanschlusses mit steigender Temperatur der Zündkerzen ansteigt und größer als V wird, wird die Lampe 63
auf AUS gestellt. In diesem Falle wird, da die an den positiven Eingangsanschluß angelegte Bezugsspannung V kleiner
als V, ist,die Lampe 63 zuerst auf AUS gestellt in Antwort auf den Anstieg in der Temperatur der Zündkerzen, und dann
wird der durch die Zündkerzen fließende Strom abgeschnitten, wenn die Spannung am negativen Eingangsanschluß des Spannungsvergleichers
34 weiter erhöht wird und die Spannung V, übersteigt.
Die Steuerschaltung 1 weist ferner eine Fühlschaltung 76 für eine Kühlmitteltemperatur auf, die einen Vergleicher 79
einschließt. Die Bezugsspannung V wird durch Widerstände
77 und 78 geteilt, und die sich ergebende Spannung wird· an
den negativen Eingangsanschluß des Vergleichers 79 angelegt, an dessen positiven Eingangsanschluß die Bezugsspannung V
angelegt wird. Die Widerstandswerte der Widerstände 77 und
78 sind in solcher Weise ausgewählt, daß der Eingangspegel am negativen Eingangsanschluß größer als die Spannung V
ist, wenn die Kühlmitteltemperatur größer als ein vorbestimmter Wert ist, so daß der Ausgangspegel des Vergleichers
79 niedrig wird, wenn die Kühlmitteltemperatur größer .ist
als ein vorbestimmter Wert. Als Ergebnis wird der Pegel am Ausgangsanschluß des Vergleichers 34 für Kühlmitteltemperaturen,
die größer als ein vorbestimmter Wert sind, auf Erdpotential durch eine Diode 80 abgesenkt, was den Transistor
54 ungeachtet der Betriebsbedingungen des Vergleichers 34 auf AUS stellt, so daß die Zündkerzen derart gesteuert
werden, daß sie nicht geheizt werden.
Der Kollektor des Transistors 54 ist mit dem negativen Eingangsanschluß
des Vergleichers 79 durch eine Diode 81 und einen Widerstand 82 verbunden, und der Ausgangspegel des
Vergleichers 79 wird bei einem niedrigen Pegel festgehalten,
- 17 -
wenn die Kollektorspannung des Transistors 54 erhöht wird.
In diesem Falle ist der Betrieb der Kühlmitteltemperatur-Fühlschaltung 76 frei vom Einfluß von Änderungen in der
Batteriespannung, da beide Eingangspegel des Vergleichers 79 in Antwort auf die Änderungen in der Batteriespannung
geändert werden, so daß der Betrieb nur in Antwort auf die Änderung der Kühlmitteltemperatur durchgeführt wird.
Die Arbeitsweise der in Fig. 1 gezeigten Steuerschaltung wird nun unter Bezugnahme auf Fig. 2A bis Fig. 2E beschrieben.
Wenn der Zündschalter 4 zur Zeit t- aus seiner AUS-Schaltung
in seine EIN-Stellung umgeschaltet wird, werden aufgrund
der Wirkung der Triggerschaltung 4 7 die Ausgangspegel der
Vergleicher 34 und 65 hoch. Als Ergebnis wird der Transistor 54 auf EIN gestellt und schließt den Schalter 6, so daß
Strom durch die Zündkerzen 2. bis 2. zu fließen beginnt und
die Zündkerzen erhitzt werden. Wenn die Kühlmitteltemperatur in diesem Falle größer als ein vorbestimmter Wert ist,
wird der Heizvorgang der Zündkerzen durch die Wirkung der Kühlmitteltemperatur-Fühlschaltung 76 verhindert. Zu dieser
Zeit ist die Lampe 63 durch die Lampensteuerschaltung 64 erleuchtet, um den Benutzer wissen zu lassen, daß die Zündkerzen
geheizt werden. Wenn der Schalter 6 geschlossen wird, beginnt der Strom durch die Diode 4 3 zum Kondensator 37 zu
fließen, so daß die Spannung Vfi gemäß dem Anstieg in der
Temperatur der Zündkerzen ansteigt (Fig. 2D und 2E).
Wenn die Ladespannung V~ des Kondensators 37 zur Zeit t grosser
als V wird, wird der Heizvorgang für die Zündkerzen weiter aufrechterhalten, obwohl die Lampe 63 abgestellt ist.
Die Einstellschaltung 44 ist in einer solchen Weise justiert, daß die Zündkerzentemperatur T eine optimale Temperatur Tn
zu dem Zeitpunkt erreicht, wenn die Ladespannung V„ des Kondensators 37 größer als V, wird. Der Transistor 54
- 18 -
wird zur Zeit t, auf AUS gestellt, so daß der Schalter 6 geöffnet
wird, um den Heizvorgang anzuhalten. Daher nimmt die Temperatur T nach der Zeit t3 nach und nach ab. Zu dieser Zeit befindet
sich der Kondensator 37 im Entladezustand, und die Spannung Vn nimmt gemäß einer Kennlinie ab, die ungefähr der Kennlinie
der Temperaturabnahme entspricht. Wie oben beschrieben, verhindert die Wirkung der Konstantspannungsanlegeschaltung 62,
daß die Spannung VQ am Kondensator 37 unter einen vorbestimmten
Wert abgesenkt wird, wenn der Transistor 54 auf AUS gestellt wird, nachdem er einmal auf EIN gestellt wurde. Darüberhinaus
wird der Heizvorgang für die Zündkerzen nicht wiederholt ausgeführt, selbst wenn der Zündschalter 4 in seiner EIN-Stellung
gehalten wird, da das Potential am positiven Eingangsanschluß des Vergleichers 34 durch die Wirkung der Rückkopplungsschaltung
aus dem Widerstand 33 und der Diode derart unterdrückt wird, daß es kleiner als die durch die Konstantspannungsanlegeschaltung
62 zur Verfügung gestellte Konstantspannung ist.
Während des vorgehend beschriebenen Betriebs wird die Änderung in der Batteriespannung durch die Änderung in den Pegeln der
Bezugsspannungen V, und V kompensiert, da die an die Vergleieher
34 und 65 angelegten Bezugsspannungen V, bzw. V sich
ID C
in ihrem Pegel gemäß der Änderung der Batteriespannung ändern, solange die Kühlmitteltemperatur konstant ist, selbst wenn
sich die Batteriespannung während des Ladens des Kondensators 37 ändert. Folglich werden die Zündkerzentemperatur zu der
Zeit, wenn die Lampe 63 abgestellt wird und die Temperatur zu der Zeit, wenn der Heizvorgang beendet ist, auf einem
vorbestimmten Wert gehalten, selbst wenn sich die Batteriespannung ändert.
Wenn der Zündschalter 4 in seine EIN-Stellung umgeschaltet wird, um zur Zeit t5 den Motor wieder anzulassen, nachdem der
Zündschalter 4 einmal in seine AUS-Stellung zur Zeit t. umgeschaltet
wurde, wird der Kondensator 37 nicht von 0 Volt aus ge-
- 19 -
laden, sondern von einem vorbestimmten Ladewert, der der
Temperatur der Zündkerzen zu dieser Zeit entspricht. Daher ist im Zeitraum von t^ bis t- die Kurve, die die Ladespannung
des Kondensators 37 (Fig. 2E) zeigt, auch näherungsweise übereinstimmend mit der in 2D gezeigten Temperaturkurve.
Folglich sind, beim WiederanlaßVorgang, die Zündkerzentemperatur
zur Zeit tg, wenn die Lampe abgestellt wird,
und die Zündkerzentemperatur zur Zeit t?, wenn das Heizen
beendet ist, konstante Werte, solange die Kühlmitteltemperatur konstant ist.
Wenn der Zündschalter 4 zur Zeit to in seine ST-Stellung
umgeschaltet wird, sind die Dioden 51 und 52 in Sperrichtung
geschaltet, um den Transistor 54 so auf EIN zu stellen, daß die Zündkerzen geheizt werden, ungeachtet des niedrigen Ausgangspegels
des Vergleichers 34, da die Basis des Transistors 54 über den Widerstand 83 an die positive Klemme der
Batterie 3 angeschlossen ist.
Der Betrieb wird nun für den Fall beschrieben, in dem der
Zündschalter zur Zeit t1Q in seine AUS-Stellung umgeschaltet
wird, nachdem der Motor einmal zur Zeit t„ startete und dann
der Zündschalter zur Zeit t.. 1 wieder in seine EIN-Steilung
umgeschaltet wird. Zur Zeit t.jQ ist aufgrund der Wirkung der
Konstantspannungsanlegeschaltung 62 der Wert der Spannung VQ
niedriger als V, , und die Zündkerzentemperatur T ist auf einer Temperatur kleiner als t_, da der Motor gerade angehalten
hat. Zwischen t1Q und t.,.. haben die Spannung V und
die Zündkerzentemperatur T die Neigung, allmählich abzunehmen. In einem solchen Zustand werden, wenn der Zündschalter 4
zur Zeit t.... wieder in seine EIN-Stellung umgeschaltet
wird, die Zündkerzen für eine kurze Zeit geheizt, da der Kondensator 37 vorher auf einen vorbestimmten Pegel geladen
wurde. Folglich wird wirksam verhindert, daß die Zündkerzen, die sich aufgrund des Motorbetriebs in einem Zustand hoher
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Temperatur befinden, übermäßig erhitzt werden. Darüberhinaus wird die Zeit T , die zum Aufheizen der Zündkerzen auf die
vorbestimmte Temperatur benötigt wird, mit dem Anwachsen der Kühlmitteltemperatur T vermindert, da die Steuerschaltung
so angeordnet ist, daß die Bezugsspannungen V, und V in ihrem Pegel in Antwort auf die Kühlmitteltemperatur geändert werden,
wie in Fig. 3 ausgezogen dargestellt. Auch wird die Zeit T im Maße der Abnahme der Batteriespannung VB zunehmen.
Als Ergebnis wird die zum Heizen der Zündkerzen angelegte Energiemenge vermindert, wenn die Kühlmitteltemperatur T
hoch ist, während die zum Heizen der Zündkerzen angelegte Energiemenge erhöht wird, wenn die Kühlmitteltemperatur T
niedrig ist. Folglich ist es möglich, stets die Zündkerzentemperatur auf einen vorbestimmten Wert zu steuern, selbst
wenn sich die Kühlmitteltemperatur T ändert.
Fig. 3 zeigt auch Kennlinien (gestrichelte Linien) für die Verhältnisse zwischen der Beleuchtungszeit T und der Kühl-
P mitteltemperatur T für verschiedene Batteriespannungen
Gemäß der Erfindung können die Zündkerzen stets auf eine vorbestimmte Temperatur für jede Kühlmitteltemperatur ungeachtet
Änderungen in der Batteriespannung geheizt werden, da die Pegel der Bezugsspannungen gemäß der Batteriespannung
und der Kühlmitteltemperatur gesteuert werden. Darüberhinaus ist die herkömmliche komplexe Schaltung um zu verhindern,
daß die Zündkerzen, geheizt werden, nicht nötig, da die Steuerschaltung so ausgebildet und angeordnet
ist, daß eine vorbestimmte Spannung an einen Kondensator in der Schaltung angelegt wird, um eine Lade/Entladespannung,
die den Temperaturänderungskennlinien entspricht, zu erzeugen. Und zudem wird ein überhitzen ohne Anlegen
der Spannung, die an der Ladelampenklemme erscheint, verhindert,
obwohl die Spannung, die an der Ladelampenklemme
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der Lichtmaschine, mit der der Motor versehen ist, bei der herkömmlichen Schaltung der Steuerschaltung zur Verfügung
gestellt wird, um zu verhindern, daß die Zündkerzen überheizt werden, wenn der Motor, gerade nachdem er ausgeschaltet
worden ist, wieder angelassen wird. Folglich ist die Steuerschaltung vereinfacht und die Zuverlässigkeit erhöht.
Claims (10)
- PatentansprücheSchaltung zur Steuerung der Energiezufuhr zu einer Zündkerze zur Verwendung mit einem Dieselmotor mit mindestens einer Zündkerze, der durch Betätigung eines Zündschalters mit einer AUS-Stellung, einer EIN-Stellung zum Verbinden der Schaltung mit einer Stromquelle (3) und-einer ST-Stellung zum Anlassen des Dieselmotors Energie zugeführt wird,
gekennzeichnet durch eine erste Schaltung (44, 37) zum Erzeugen eines Simulationsspannungssignals (VQ) mit einem Pegel, der sich im wesentlichen gemäß der Änderung der Zündkerzentemperatur (T) auf die Energiezufuhr und -abschaltung zur Zündkerze (2.-2.) hin, ändert;eine zweite Schaltung (11) zum Erzeugen eines ersten Bezugsspannungssignals (V, ) mit einem Pegel, der in Relation zu einer gewünschten Zündkerzentemperatur (T.)2 —VIl/WW/cz«•(089)98 82 72-74 Telex: 52456OBERGd Bankkonten: Bayer. Vereinsbank München 453100 (BLZ 700202 70)Telegramme (cable): Telekopieier: (089) 983049 Hypo-Bank München 4410122850 (BLZ 70020011) Swill Code; HYPO DE MMBERGSTAPFPATENT München KaIIe Inlotec 6350 Gr. Il + III Postscheck München 653 43-808 (BLZ 700100 flmbestimmt wird und der in seiner Größe in Antwort auf die Änderung in der Spannung besagter Spannungsquelle (3) und der Temperatur des Motorkühlmittels geändert wird;eine Einrichtung (34) zum Vergleichen des Pegels des Simulationsspannungssignals (Vn) mit dem des ersten Bezugsspannungssignals (V, ) ; undeine Schalteinrichtung (5, 6), die auf den sich ergebenden Ausgang der Vergleichseinrichtung (34) anspricht, um den Fluß des Stroms von der Stromquelle (3) zu der Zündkerze (2..-2.), um die Zündkerze mit Energie zu versorgen, steuert, wodurch die Zündkerze mit Energie derart versorgt wird, daß sie auf die gewünschte Zündkerzentemperatur (Tn) erhitzt wird. - 2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Schaltung einen Kondensator (37) und eine Einstellschaltung (44), die einen Weg zum Laden oder Entladen des Kondensators (3 7) in Antwort auf die Betätigung der Schalteinrichtung (5, 6) liefert, aufweist, um eine Lade/Entladespannung (Vn) als besagtes Simulationsspannungssignal zu erzeugen, wodurch der momentane Pegel der Lade/Entladespannung für die Zündkerzentemperatur (T) zu diesem Zeitpunkt anzeigend ist.
- 3. Schaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kondensator durch eine Spannung, die an der Zündkerze (2.-2.) ansteht, geladen wird.
- 4. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Vergleichseinrichtung bei ihrer Vergleichstätigkeit Hysterese einbezieht.
- 5. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Schaltung (11) eine Erzeu-ο _gungseinrichtung zum Erzeugen einer zweiten Bezugsspannung (V ), deren Pegel sich in Antwort auf die Änderung im Spannungspegel der Stromquelle (3) ändert, und einen Spannungsteiler (25, 26, 27, 28), der sich in seinem Teilverhältnis gemäß der Kühlmitteltemperatur ändert und diese zweite Bezugsspannung (V ) teilt, um jeneserste Bezugsspannungssignal (V, ) zu erzeugen, hat.
- 6. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalteinrichtung ein Relais (5) mit einem Schalter (6), der zwischen die Zündkerze (2-2.) und die Stromquelle (3) geschaltet ist, und eine Treiberschaltung (53), die auf das sich ergebende Ausgangssignal von der Vergleichseinrichtung (34) zum Erregen/Entregen des Relais (5) um den Schalter (6) zu schließen/öffnen, antwortet, aufweist.
- 7. Schaltung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, gekennzeichnet durcheine dritte Schaltung (62) zum Anlegen einer Ladespannung mit einem vorbestimmten Pegel an den Kondensator (3 7), wenn der Zündschalter (4) in seine EIN-Stellung umgeschaltet ist und die Schalteinrichtung (5, 6) AUS ist.
- 8. Schaltung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, gekennzeichnet durcheine Fühlschaltung (76), die auf das erste (V, ) und daszweite (V ) Bezugssignal anspricht, um zu fühlen, daß die aKühlmitteltemperatur (T ) größer ist als ein vorbestimmter Wert, eine Einrichtung (80), die auf das Ausgangssignal der Fühlschaltung anspricht, um zwangsweise die Schalteinrichtung (5, 6) auf AUS zu stellen, um den Strom daran zu hindern, durch die Zündkerze zu fließen, und eine Einrichtung (81, 02), die auf das AUS-Schalten der Schalteinrichtung anspricht, zumAnlegen eines Signals an die Fühlschaltung um die Schalteinrichtung im AUS-Zustand zu halten.
- 9. Schaltung zum Steuern der Energiezufuhr zu einer Zündkerze, zur Verwendung mit einem Dieselmotor mit mindestens einer Zündkerze, der durch Betätigung eines Zündschalters mit einer AüS-Stellung, einer EIN-Stellung zur Verbindung der Schaltung mit einer Stromquelle und einer ST-Stellunn zum Anlassen des Dieselmotors Energie zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltung aufweist:eine erste Schaltung,die einen Kondensator (37) aufweist und ein Simulationsspannungssignal (V„) durch Laden/Entladen des Kondensators erzeugt, wobei der Pegel des Simulationsspannungssignals im wesentlichen gemäß der Änderung der Zündkerzentemperatur (T) auf die Energiezufuhr und -abschaltung.für die Zündkerze hin geändert wird ;eine Einrichtung (34) zum Vergleichen des Pegels des simulierenden Spannungssignals (VQ) mit einem Bezugsspannungssignal (V, ) ;eine Schalteinrichtung (5, 6), die auf den sich ergebenden Ausgang der Vergleichseinrichtung (34) anspricht, zum Steuern des Flusses des Stroms aus der Spannungsquelle zu der Zündkerze (2.-2.) um die Zündkerze mit Energie zu versorgen um die Zündkerze auf die gewünschte Zündkerzentemperatur zu erhitzen; und,62
eine Schaltung/zum Anlegen einer Ladespannung mit einem vorbestimmten Pegel an den Kondensator, wenn der Zündschalter (4) in seine EIN-Stellung umgeschaltet ist und die Schalteinrichtung (6) auf AUS ist. - 10. Schaltung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Schaltung eine Einstellschaltung (44) zum Schaffen eines Weges zum Laden oder Entladen des Konden-32218Hsators (37) in Antwort auf die Betätigung der Schalteinrichtung (5, 6), um eine Lade/Entladespannung (Vn) als das Simulationsspannungssignal zu erzeugen, aufweist, wodurch der momentane Pegel der Lade/Entladespannung für die Zündkerzentemperatur (T) in diesem Moment anzeigend ist.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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8128 | New person/name/address of the agent |
Representative=s name: SCHWABE, H., DIPL.-ING. SANDMAIR, K., DIPL.-CHEM. |
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D2 | Grant after examination | ||
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8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
Owner name: ZEXEL CORP., TOKIO/TOKYO, JP |
|
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