DE3221814A1

DE3221814A1 - Schaltung zur steuerung der energiezufuhr zu einer zuendkerze

Info

Publication number: DE3221814A1
Application number: DE19823221814
Authority: DE
Inventors: Yoshiaki Higashimatsuyama Saitama Abe; Yutaka Kawagoe Saitama Nishimura; Hitoshi Higashimatsuyama Saitama Sugimoto
Original assignee: Diesel Kiki Co Ltd
Current assignee: Bosch Corp
Priority date: 1981-06-10
Filing date: 1982-06-09
Publication date: 1983-02-24
Also published as: GB2099920A; JPS6053798B2; GB2099920B; DE3221814C2; JPS57203872A; US4516543A

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.

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

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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 V_n, 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

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*-* tt *

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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 V_Q 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

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- 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

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.

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

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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,

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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 V_fi 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 T_n zu dem Zeitpunkt erreicht, wenn die Ladespannung V„ des Kondensators 37 größer als V, wird. Der Transistor 54

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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 V_n nimmt gemäß einer Kennlinie ab, die ungefähr der Kennlinie der Temperaturabnahme entspricht. Wie oben beschrieben, verhindert die Wirkung der Konstantspannungsanlegeschaltung 62, daß die Spannung V_Q 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

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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-

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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 t_g, 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 t_o 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 t_1Q 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 V_Q niedriger als V, , und die Zündkerzentemperatur T ist auf einer Temperatur kleiner als t_, da der Motor gerade angehalten hat. Zwischen t_1Q 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 V_B 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

Patentansprüche

Schaltung 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 (V_Q) 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)

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bestimmt 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 (V_n) mit dem des ersten Bezugsspannungssignals (V, ) ; und

eine 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 (T_n) 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 (V_n) 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-

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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 jenes

erste 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 durch

eine 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 durch

eine Fühlschaltung (76), die auf das erste (V, ) und das

zweite (V ) Bezugssignal anspricht, um zu fühlen, daß die a

Kühlmitteltemperatur (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, zum

Anlegen 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 (V_Q) 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-

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sators (37) in Antwort auf die Betätigung der Schalteinrichtung (5, 6), um eine Lade/Entladespannung (V_n) als das Simulationsspannungssignal zu erzeugen, aufweist, wodurch der momentane Pegel der Lade/Entladespannung für die Zündkerzentemperatur (T) in diesem Moment anzeigend ist.