DE3701838A1 - DEVICE FOR PROTECTING RELAY CONTACTS - Google Patents

DEVICE FOR PROTECTING RELAY CONTACTS

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DE3701838A1 DE19873701838 DE3701838A DE3701838A1 DE 3701838 A1 DE3701838 A1 DE 3701838A1 DE 19873701838 DE19873701838 DE 19873701838 DE 3701838 A DE3701838 A DE 3701838A DE 3701838 A1 DE3701838 A1 DE 3701838A1
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Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Schonen von Relaiskontakten, insbesondere in Kraftfahrzeugen, mit einer Stromquelle, mit einem elektrischen Verbraucher, mit einer ersten Schalteinrichtung zum Verbinden des elektrischen Verbrauchers mit der Stromquelle über einen Widerstand, mit einer zweiten Schalteinrichtung, die als Relais ausgebildet ist zum direkten Verbinden des Verbrauchers mit der Stromquelle und mit einer Zeitschalteinrichtung, durch die die erste Schalteinrichtung vor der zweiten Schalteinrichtung einschaltbar ist.The invention relates to a device for protecting Relay contacts, especially in motor vehicles, with a Power source, with an electrical consumer, with a first one Switching device for connecting the electrical consumer with the power source through a resistor, with a second Switching device, which is designed as a relay for direct Connect the consumer to the power source and to one Timing device through which the first switching device in front the second switching device can be switched on.

Solche Vorrichtungen können z. B. zur Aufheizung von Glühkerzen über einen Heizstrom, inbesondere aus der Starterbatterie von Kraftfahrzeugen verwendet werden. Die Glühkerzen fördern die Zündung des in die kalte selbstzündende Brennkraftmaschine eingespritzten Dieselkraftstoffs. Der Heizstrom kann dabei Größenordnungen bis zu 300 Ampere und größer erreichen.Such devices can e.g. B. for heating glow plugs via a heating current, in particular from the starter battery of Motor vehicles are used. The glow plugs promote the Ignition in the cold auto-ignition internal combustion engine injected diesel fuel. The heating current can Reach orders of magnitude up to 300 amperes and larger.

Eine derartige Vorrichtung ist aus der DE-OS 29 07 772 vorbekannt, die als Vorglüheinrichtung für selbstzündende Brennkraftmaschinen verwendet wird und bei der zur Schonung von Relaiskontakten und Glühkerzen die Glühkerzen als elektrische Verbraucher während einer ersten Heizperiode über eine erste Schalteinrichtung, die als Relais ausgebildet ist, und über einen Vorwiderstand mit der Stromquelle verbunden und dadurch mit einem entsprechend geringen Heizstrom versorgt werden. Erst nach einer vorgegebenen Zeitdauer von einigen Sekunden bis zu einigen Minuten wird die Glühkerze über eine zweite Schalteinrichtung direkt mit der Stromquelle leitend verbunden.Such a device is from DE-OS 29 07 772 previously known as a preheating device for auto-ignition Internal combustion engines is used and for the protection of Relay contacts and glow plugs the glow plugs as electrical Consumers during a first heating season over a first Switching device, which is designed as a relay, and via a Series resistor connected to the power source and thus to a correspondingly low heating current can be supplied. Only after one predetermined period of time from a few seconds to a few Minutes, the glow plug is switched on by a second switch directly connected to the power source.

Die vorbekannte Vorrichtung hat jedoch Nachteile. Durch die Versorgung der Glühkerzen mit einem geringen Heizstrom während einer ersten Heizperiode heizen sich die Glühkerzen langsamer auf, als bei Vorglüheinrichtungen, die die Maßnahmen der vorbekannten Vorrichtung nicht aufweisen. Das heißt, die Wartezeit des Maschinenbedieners bis zum möglichen Anlassen der selbstzündenden Brennkraftmaschine verlängert sich merklich gegenüber Vorglüheinrichtungen, die keine Mittel zur Schonung von Relaiskontakten aufweisen. Dies führt zu einer Komforteinbuße bei der Bedienung der selbstzündenden Brennkraftmaschine.However, the known device has disadvantages. Through the Supply of the glow plugs with a low heating current during In a first heating period, the glow plugs heat up more slowly than when preheating devices that take the measures of not have known device. That is, the  Waiting time of the machine operator until the start of the Self-igniting internal combustion engine extends noticeably compared to preheating devices that have no means to protect Have relay contacts. This leads to a loss of comfort the operation of the self-igniting internal combustion engine.

Weiterhin ist bei der vorbekannten Vorrichtung der Vorwiderstand zusätzlich erforderlich. Ein solcher Vorwiderstand mit entsprechend hoher Belastbarkeit ist teuer in der Beschaffung und beansprucht einen Bauraum, z. B. im Motorraum von Kraftfahrzeugen. Das heißt, die vorbekannte Vorrichtung ist nur aufwendig und teuer herstellbar.Furthermore, the series resistor is used in the known device additionally required. Such a series resistor with accordingly high resilience is expensive to procure and takes up space, e.g. B. in the engine compartment of Motor vehicles. That is, the previously known device is only complex and expensive to manufacture.

Die Erfindung hat die Aufgabe, eine Vorrichtung zu schaffen, die gegenüber dem Vorbekannten einfacher und kostengünstiger herstellbar ist und die bei gleichzeitiger Schonung von Relaiskontakten die Versorgung des elektrischen Verbrauchers mit der vollen Versorgungsspannung ermöglicht.The invention has for its object to provide a device which compared to the prior art easier and cheaper is producible and the while protecting from Relay contacts supply the electrical consumer with the full supply voltage.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die erste Schalteinrichtung ein Halbleiter-Bauelement ist und daß der Widerstand der Innenwiderstand der Schaltstrecke des Halbleiter-Bauelements ist.This problem is solved in that the first Switching device is a semiconductor device and that Resistance the internal resistance of the switching path of the Semiconductor component is.

Durch die Ausbildung der ersten Schalteinrichtung als Halbleiter-Bauelement ist es, anders als beim Vorbekannten, nicht möglich, daß Relaiskontakte einer ersten Schalteinrichtung überbelastet werden, weil keine Relaiskontakte vorhanden sind. Der Innenwiderstand der Schaltstrecke des Halbleiter-Bauelements ist verglichen mit dem Vorwiderstand der vorbekannten Vorrichtung klein, so daß die Zeitdauer bis zur Aufheizung der Glühkerze gegenüber dem Vorbekannten wesentlich verkürzt werden kann. Es ist, anders als beim Vorbekannten, kein zusätzlicher teurer und platzbeanspruchender Vorwiderstand erforderlich. Bei Anwendung dieser Maßnahme ist dennoch die Schonung der Relaiskontakte der zweiten Schalteinrichtung sichergestellt, weil beim Schließen der Relaiskontakte kein Lichtbogen gebildet wird. By designing the first switching device as Unlike the prior art, it is not a semiconductor component possible that relay contacts of a first switching device be overloaded because there are no relay contacts. The internal resistance of the switching path of the semiconductor component is compared to the series resistance of the known device small, so that the time until the glow plug heats up can be significantly shortened compared to the prior art. It is, unlike the previously known, no additional expensive and space-consuming series resistor required. When using this measure is nevertheless the protection of the relay contacts second switching device ensured because when closing the Relay contacts no arc is formed.  

Die erfindungsgemäße Vorrichtung hat weiterhin den Vorteil, daß unter anderem aufgrund der kürzeren Schaltzeiten des Halbleiter-Bauelements die erste Periode, während der die erste Schalteinrichtung eingeschaltet und die zweite Schalteinrichtung noch ausgeschaltet ist, auf Zeiten von der Größenordnung 1 ms verringert werden können. Dies hat zur Folge, daß z. B. die Zeitdauer bis zur vollständigen Aufheizung der Glühkerze gegenüber dem Vorbekannten zusätzlich verkürzt werden kann und im wesentlichen der Zeitdauer bei ständiger direkter Speisung der Glühkerze aus der Stromquelle entspricht.The device according to the invention also has the advantage that partly due to the shorter switching times of the Semiconductor device the first period during which the first Switching device switched on and the second switching device is still switched off, for times of the order of 1 ms can be reduced. This has the consequence that z. B. the Time until the glow plug is fully heated can be additionally shortened compared to the prior art and in essential of the time period with constant direct supply of the Glow plug from the power source corresponds.

Es ist vorteilhaft, als Halbleiter-Bauelement einen Feldeffekt-Transistor, insbesondere einen MOS-FET, zu verwenden, weil der Innenwiderstand der Schaltstrecke genügend klein ist, um die am Feldeffekt-Transistor sich bildende Verlustwärme ohne weitere Hilfsmittel, wie z. B. Kühlkörper, an die Umgebung abzuführen. Man kann auch als Halbleiter-Bauelement einen bipolaren Transistor oder einen sogenannten Gat-Turn-Off-Thyristor verwenden. Gat-Turn-Off-Thyristoren sind dabei Schaltelemente, deren Ein- und Ausschaltung auch während des Stromflusses möglich ist.It is advantageous to use one as a semiconductor component To use field-effect transistor, in particular a MOS-FET, because the internal resistance of the switching path is sufficiently small to the heat loss generated at the field effect transistor without other tools, such as B. heat sink, to the environment dissipate. One can also use one as a semiconductor component bipolar transistor or a so-called Use gat turn-off thyristor. Gat turn-off thyristors are switching elements, their on and off also during of the current flow is possible.

Es ist besonders vorteilhaft, eine Überwachungsvorrichtung vorzusehen, die den Spannungsabfall an dem Innenwiderstand der Schaltstrecke des Halbleiter-Bauelements mißt und mit vorgegebenen Schwellwerten vergleicht, wenn die erste Schalteinrichtung eingeschaltet und die zweite Schalteinrichtung ausgeschaltet ist, wobei die Überwachungseinrichtung bei Unterschreiten eines ersten Schwellwerts die Schalteinrichtungen ausschaltet und/oder ein erstes Fehlersignal an eine erste Anzeigeeinrichtung liefert und/oder die Überwachungseinrichtung beim Überschreiten eines zweiten Schwellwerts die Schalteinrichtungen ausschaltet und/oder ein zweites Fehlersignal an eine zweite Anzeigeeinrichtung liefert. Durch diese Maßnahmen ist die Kontrolle des Heizstromkreises auf Kurzschlüsse und Stromkreisunterbrechungen möglich. It is particularly advantageous to have a monitoring device to provide the voltage drop across the internal resistance of the Switching distance of the semiconductor component measures and with compares predetermined thresholds when the first Switching device switched on and the second switching device is switched off, the monitoring device at The switching devices fall below a first threshold value turns off and / or a first error signal to a first Display device supplies and / or the monitoring device when a second threshold is exceeded the Switches off and / or a second error signal delivers to a second display device. Through these measures is the control of the heating circuit for short circuits and Circuit breaks possible.  

In diesem Fall kann auch ein MOS-FET mit integrierter Überwachungseinrichtung, wie er zur Zeit frei käuflich ist, verwendet werden, so daß der zusätzliche Aufwand für den Aufbau der Überwachungseinrichtung gering ist.In this case, a MOS-FET with integrated Monitoring device as it is currently freely available, be used so that the additional effort for the construction the monitoring device is low.

Insbesondere zur Verringerung des Schaltungsaufwandes kann man die Zeitschalteinrichtung und/oder die Überwachungseinrichtung als Teil eines Mikrorechners ausbilden.One can in particular to reduce the circuit complexity the time switch and / or the monitoring device train as part of a microcomputer.

Um auch zum Ende der Aufheizung der Glühkerzen den Vorteil der Schonung der Relaiskontakte der zweiten Schalteinrichtung zu nutzen, ist es vorteilhaft, die Zeitschalteinrichtung derart auszubilden, daß die zweite Schalteinrichtung vor der ersten Schalteinrichtung ausschaltbar ist.To also end the heating of the glow plugs the advantage of Protection of the relay contacts of the second switching device use, it is advantageous to use the time switch train that the second switching device before the first Switching device can be switched off.

Schließlich ist es besonders vorteilhaft, die Zeitschalteinrichtung derart auszubilden, daß sie die Schalteinrichtungen periodisch, insbesondere mit konstanter Frequenz und abhängig von der Versorgungsspannung und der Glühkerzentemperatur veränderlicher Einschaltzeit ein- und ausschaltet, weil mit dieser Maßnahme die Kompensation von Versorgungsspannungschwankungen und die Steuerung der Glühkerzentemperatur durch Veränderung der Einschaltzeiten der ersten und zweiten Schalteinrichtung möglich ist. Insbesondere bei Anwendung dieser Maßnahme werden die Vorteile der erfindungsgemäßen Vorglüheinrichtung besonders deutlich, weil durch das häufige Ein- und Ausschalten der ersten und zweiten Schalteinrichtungen mit Frequenzen von z. B. 2 Hz die Belastung der Relaiskontakte besonders hoch ist. Ohne die Verwendung der erfindungsgemäßen Vorglüheinrichtung können die Relaiskontakte schon nach ca. 8 Monaten Betriebsdauer eines Kraftfahrzeugs mit selbstzündender Brennkraftmaschine und über 2 Millionen Betätigungen der Relaiskontakte soweit abgebrannt sein, daß ein Anlassen der Brennkraftmaschine nicht mehr möglich ist, wie Versuche gezeigt haben.After all, it is particularly beneficial that Train timer such that they are Switching devices periodically, especially with constant Frequency and depending on the supply voltage and the Glow plug temperature of variable switch-on time on and switches off because with this measure the compensation of Supply voltage fluctuations and the control of the Glow plug temperature by changing the on times of the first and second switching device is possible. In particular when using this measure, the benefits of Glow plug device according to the invention is particularly clear because by turning the first and second on and off frequently Switching devices with frequencies of z. B. 2 Hz the load the relay contacts is particularly high. Without using the Pre-glow device according to the invention can the relay contacts after about 8 months of operation of a motor vehicle self-igniting internal combustion engine and over 2 million Actuations of the relay contacts have burned down so far that a Starting the engine is no longer possible, like Have shown attempts.

Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstands ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher erläutert. Es zeigtAn embodiment of the subject of the invention is in the Drawings shown and will be explained in more detail below.  It shows

Fig. 1 schematisch eine erfindungsgemäße Vorrichtung, die als Vorglüheinrichtung für selbstzündende Brennkraftmaschinen ausgebildet ist und Fig. 1 shows schematically a device according to the invention, which is designed as a preheating device for self-igniting internal combustion engines and

Fig. 2 ein Diagramm, in dem der Spannungsabfall am Innenwiderstand des Halbleiter-Bauelementes abhängig von den Einschaltzeiten der ersten und zweiten Schalteinrichtung dargestellt ist. Fig. 2 is a diagram in which the voltage drop is represented depending on the ON times of the first and second switching means on the internal resistance of the semiconductor component.

In der Fig. 1 wird der Vorglühstromkreis durch eine Stromquelle (B), die als Kraftfahrzeugbatterie ausgebildet sein kann, einen Vorglühschalter (VS), der als erste Rastung eines Vorglühanlaßschalters eines Kraftfahrzeugs ausgebildet sein kann, einen elektrischen Verbraucher (V), der als Glühkerze ausgebildet ist, und eine erste Schalteinrichtung, die als Halbleiter-Bauelement (HL), insbesondere als MOS-FET ausgebildet ist und eine zweite Schalteinrichtung, die als Relaiskontaktsatz (RK) eines elektromagnetischen Relais ausgebildet ist, gebildet. Das Halbleiter-Bauelement (HL) und der Relaiskontaktsatz (RK) sind dabei in Parallelschaltung in den Glühkerzenstromkreis geschaltet.In Fig. 1, the preheating circuit by a power source (B) , which can be designed as a motor vehicle battery, a preheating switch (VS) , which can be designed as the first catch of a preheating starting switch of a motor vehicle, an electrical consumer (V) , which acts as a glow plug is formed, and a first switching device, which is designed as a semiconductor component (HL) , in particular as a MOS-FET, and a second switching device, which is designed as a relay contact set (RK) of an electromagnetic relay. The semiconductor component (HL) and the relay contact set (RK) are connected in parallel in the glow plug circuit.

Das Halbleiter-Bauelement (HL) und das elektromagnetische Relais (RK, RS) sind dabei durch eine Zeitschalteinrichtung ein- und ausschaltbar, die als Teil eines Mikrorechners (MC) ausgebildet ist. Der Mikrorechner (MC) ist in bekannter Art und Weise zur Stromversorgung mit der Stromquelle (B) verbunden. Zur Verstärkung des Steuerstroms des Mikrorechners (MC) und zum Schalten des elektromagnetischen Relais ist ein NPN-Treibertransistor (TR 1) vorgesehen, dessen Basis durch das Ausgangssignal des Mikrorechners (MC) steuerbar ist und dessen Emitter mit dem Minuspol der Stromquelle (B) und dessen Kollektor mit dem Pluspol der Stromquelle (B) über die elektromagnetische Relaisspule (RS) verbunden ist. The semiconductor component (HL) and the electromagnetic relay (RK, RS) can be switched on and off by a time switch, which is designed as part of a microcomputer (MC) . The microcomputer (MC) is connected to the power source (B) in a known manner for power supply. To amplify the control current of the microcomputer (MC) and to switch the electromagnetic relay, an NPN driver transistor (TR 1 ) is provided, the base of which can be controlled by the output signal of the microcomputer (MC) and whose emitter is connected to the negative pole of the current source (B) and whose collector is connected to the positive pole of the power source (B) via the electromagnetic relay coil (RS) .

Der Halbleiterschalter (HL) ist ebenfalls durch den Mikrorechner (MC) über eine Spannungsverdopplerschaltung (SPV) steuerbar. Die Spannungsverdopplerschaltung (SPV) ist erforderlich, weil als Halbleiter-Bauelement hier ein N-Kanal-MOS-FET verwendet wird und zur Ansteuerung des MOS-FETs das Potential am Gate-Eingang (G) immer größer sein muß als das Potential am Gate-Eingang (G) größer sein muß als das Potential am SOURCE-Anschluß (S).The semiconductor switch (HL) can also be controlled by the microcomputer (MC) via a voltage doubler circuit (SPV) . The voltage doubler circuit (SPV) is necessary because an N-channel MOS-FET is used here as the semiconductor component and the potential at the gate input (G) must always be greater than the potential at the gate for driving the MOS-FET. Input (G) must be greater than the potential at the SOURCE connection (S) .

Dem Schutz des MOS-FETs (HL) und des NPN-Transistors (TR 1) dienen auch die erste Zenerdiode (Z 1) und die zweite Zenerdiode (Z 2). Die erste Zenerdiode (Z 1) schützt den NPN-Transistor (TR 1) vor Überspannung und ist ein Verpolungsschutz. Die zweite Zenerdiode (Z 2) dient zur Begrenzung der Spannung am GATE-Eingang gegenüber der Spannung am SOURCE-Anschluß des MOS-FETs (HL). Diese Spannungsdifferenz darf einen durch die Bauart des MOS-FETs vorgegebenen Wert nicht überschreiten.The first Zener diode (Z 1 ) and the second Zener diode (Z 2 ) also serve to protect the MOS-FET (HL) and the NPN transistor (TR 1 ). The first Zener diode (Z 1 ) protects the NPN transistor (TR 1 ) against overvoltage and is reverse polarity protection. The second Zener diode (Z 2 ) serves to limit the voltage at the GATE input compared to the voltage at the SOURCE connection of the MOS-FET (HL) . This voltage difference must not exceed a value specified by the design of the MOS-FET.

Der SOURCE-Anschluß des MOS-FETs (HL) ist also über die Glühkerze (V) mit dem Minuspol der Stromquelle (B) und über den DRAIN-Anschluß (D) und den Vorglühschalter (S) mit dem Pluspol der Stromquelle (B) leitend verbunden. Das Potential oder der Spannungsabfall (UDS) an der Schaltstrecke des MOS-FETs (HL) wird zwichen SOURCE-Anschluß (S) und DRAIN-Anschluß (D) abgegriffen und einem Analog-Digital-Umsetzer (ADC) zugeführt, der aber auch als Komparator ausgebildet sein kann. Das Ausgangssignal des Analog-Digital-Umsetzers (ADC) wird zur Ermittlung von Kontaktbetätigung, Leitungsunterbrechungen und Kurzschlüssen dem Mikrorechner (MC) zugeleitet. Der Analog-Digital-Umsetzer (ADC) ist Teil einer Überwachungseinrichtung, deren anderer Teil im Mikrorechner (MC) ausgebildet ist.The SOURCE connection of the MOS-FET (HL) is thus via the glow plug (V) with the negative pole of the current source (B) and via the DRAIN connection (D) and the preheat switch (S) with the positive pole of the current source (B) conductively connected. The potential or the voltage drop (UDS) on the switching path of the MOS-FET (HL) is tapped between SOURCE connection (S) and DRAIN connection (D) and fed to an analog-to-digital converter (ADC) , which, however, also as Comparator can be formed. The output signal of the analog-to-digital converter (ADC) is fed to the microcomputer (MC) to determine contact actuation, line interruptions and short circuits. The analog-to-digital converter (ADC) is part of a monitoring device, the other part of which is formed in the microcomputer (MC) .

Die Überwachungseinrichtung vergleicht den Spannungsabfall (UDS) an dem Innenwiderstand der Schaltstrecke des Halbleiter-Bauelements (HL) mit vorgegebenen Schwellwerten, wenn die erste Schalteinrichtung, also der MOS-FET (HL) eingeschaltet und die zweite Schalteinrichtung, also das elektromagnetische Relais, ausgeschaltet ist. Unterschreitet der Spannungsabfall (UDS) einen ersten Schwellwert, so schaltet die Überwachungseinrichtung die erste Schalteinrichtung (HL) aus und verhindert das Einschalten der zweiten Schalteinrichtung (RK) und gibt ein erstes Fehlersignal an eine erste Anzeigeeinrichtung (FL 1), die in der Fig. 1 als einfache Anzeigelampe dargestellt ist. Überschreitet der Spannungsabfall (UDS) einen zweiten Schwellwert, so schaltet die Überwachungseinrichtung die erste Schalteinrichtung (HL) aus und verhindert das Einschalten der zweiten Schalteinrichtung (RK), und es wird ein zweites Fehlersignal an eine zweite Anzeigeeinrichtung (FL 2) geliefert, die ebenfalls in der Fig. 1 als einfache Anzeigelampe dargestellt ist. Die Fehlersignale können jedoch auch zur Steuerung weiterer Einrichtungen an der selbstzündenden Brennkraftmaschine oder des Kraftfahrzeugs benutzt werden.The monitoring device compares the voltage drop (UDS) across the internal resistance of the switching path of the semiconductor component (HL) with predetermined threshold values when the first switching device, i.e. the MOS-FET (HL), is switched on and the second switching device, i.e. the electromagnetic relay, is switched off . If the voltage drop (UDS) falls below a first threshold value, the monitoring device switches off the first switching device (HL) and prevents the second switching device (RK) from being switched on and outputs a first error signal to a first display device (FL 1 ), which is shown in FIG. 1 is shown as a simple indicator lamp. If the voltage drop (UDS) exceeds a second threshold value, the monitoring device switches off the first switching device (HL) and prevents the second switching device (RK) from being switched on, and a second error signal is delivered to a second display device (FL 2 ), which also is shown in Fig. 1 as a simple indicator lamp. However, the error signals can also be used to control other devices on the self-igniting internal combustion engine or the motor vehicle.

Die Funktion der erfindungsgemäßen Vorglüheinrichtung nach der Fig. 1 wird nun anhand der Fig. 2 näher erläutert:The function of the preheating device according to the invention according to FIG. 1 will now be explained in more detail with reference to FIG. 2:

Zu Beginn befindet sich der Vorglühschalter (VS) in der in der Fig. 1 dargestellten geöffneten Stellung. Dann ist die gesamte erfindungsgemäße Vorglüheinrichtung stromlos, und es sind keine Potentialunterschiede meßbar. Wird nun der Vorglühschalter (S) geschlossen, so verbleiben die erste Schalteinrichtung (HL) und die zweite Schalteinrichtung (RK) von diesem Zeitpunkt an, der mit der Zeit Null in der Fig. 2 gekennzeichnet ist, bis zum Zeitpunkt (T 1) in der geöffneten Stellung, so daß kein Strom durch die Glühkerze (V) fließen kann. An der Schaltstrecke des Halbleiter-Schalters wird dann als Spannungsabfall (UDS) ein Potential gemessen, daß der Batteriespannung (UB) der Stromquelle (B) entspricht.At the beginning, the glow plug (VS) is in the open position shown in FIG. 1. Then the entire preheating device according to the invention is de-energized and no potential differences can be measured. If the preheating switch (S) is now closed, the first switching device (HL) and the second switching device (RK) remain in from this point in time, which is marked with the time zero in FIG. 2, until the point in time (T 1 ) the open position so that no current can flow through the glow plug (V) . A potential is then measured on the switching path of the semiconductor switch as a voltage drop (UDS) that corresponds to the battery voltage (UB) of the current source (B) .

Wird nun zum Zeitpunkt (T 1) der Halbleiterschalter (HL) eingeschaltet, so wird der Stromfluß vom Pluspol der Batterie über den Vorglühschalter (S), die Schaltstrecke des Halbleiterschalters (HL) und die Glühkerze (V) zum Minuspol der Stromquelle (B) ermöglicht. Ist die Glühkerze (V) in elektrisch einwandfreiem Zustand, so fällt an der Schaltstrecke des Halbleiterschalters (HL) ein geringer Betrag (U 1) der gesamten anliegenden Spannung ab. Dieser Spannungsabfall (U 1) ist über den gesamten Zeitraum (T), der sich von T 1 bis T 2 erstreckt und in dem der Halbleiterschalter (HL) eingeschaltet und die zweite Schalteinrichtung (RK) ausgeschaltet ist, meßbar. Dieser Spannungsabfall (U 1) wird durch den Analog-Digital-Umsetzer (ADC) gemessen und in umgewandelter Form dem Mikrorechner (MC) weitergegeben.Now, if the semiconductor switch (HL) is switched on at the time (T 1), the current flow from the positive terminal of the battery through the glow plug (S), the switching path of the semiconductor switch (HL) and the glow plug (V) to the negative pole of the power source (B) is enables. If the glow plug (V) is in an electrically perfect condition, then a small amount (U 1 ) of the total voltage applied drops across the switching path of the semiconductor switch (HL) . This voltage drop (U 1 ) can be measured over the entire period (T) , which extends from T 1 to T 2 and in which the semiconductor switch ( HL) is switched on and the second switching device (RK) is switched off. This voltage drop (U 1 ) is measured by the analog-to-digital converter (ADC) and passed on in a converted form to the microcomputer (MC) .

Wird nun zum Zeitpunkt (T 2) nach Ablauf der Zeitdauer (T) zusätzlich die zweite Schalteinrichtung (RK) eingeschaltet, so ist wegen des geringen Übergangswiderstands zwischen den Relaiskontakten (RK) nur noch ein verschwindend geringer Spannungsabfall (UDS) an der Schaltstrecke des Halbleiterschalters (HL) meßbar.If the second switching device (RK) is also switched on at time (T 2 ) after the time (T) has elapsed, there is only a negligible voltage drop (UDS) across the switching path of the semiconductor switch due to the low contact resistance between the relay contacts (RK) (HL) measurable.

Zum Zeitpunkt (T 3) wird die zweite Schalteinrichtung (RK) geöffnet, so daß der Stromfluß wieder über die Schaltstrecke des Halbleiter-Bauelements (HL) erfolgt. Entsprechend fällt ein Spannungsbetrag (U 1) an der Schaltstrecke des Halbleiter-Bauelements (HL) ab. Nach Ablauf der Zeitdauer (T), also zum Zeitpunkt T 4 in der Fig. 2, wird auch das Halbleiter-Bauelement (HL) ausgeschaltet. Der Stromfluß wird unterbrochen. An der Schaltstrecke des Halbleiterschalters (HL) liegt nun wieder die gesamte Batteriespannung (UB) an.At time (T 3 ), the second switching device (RK) is opened so that the current flows again over the switching path of the semiconductor component (HL) . Accordingly, a voltage amount (U 1 ) drops across the switching path of the semiconductor component (HL) . After the time period (T) has elapsed, that is to say at time T 4 in FIG. 2, the semiconductor component (HL) is also switched off. The current flow is interrupted. The entire battery voltage (UB) is now again applied to the switching path of the semiconductor switch (HL) .

Befindet sich die Glühkerze (V) nicht in einwandfreiem Zustand, so kann dies während der Zeitdauer (T) durch die Überwachungseinrichtung erfaßt werden. Weist die Glühkerze (V) einen Kurzschluß auf, so würde während der Zeitdauer (T) die gesamte Spannung (UB) an der Schaltstrecke des Halbleiter-Bauelements (HL) abfallen. Das heißt, der gemessene Spannungsabfall (UDS) würde über dem in der Fig. 2 dargestellten ersten Schwellwert (US 1) liegen. Dieser erhöhte Spannungsabfall würde durch die Überwachungseinrichtung erkannt und ein erstes Fehlersignal an die erste Anzeigeeinrichtung (FL 1) geliefert. Zugleich wird dann der Halbleiterschalter (HL) ausgeschaltet, um eine Überlastung des Halbleiter-Bauelements (HL) zu verhindern. If the glow plug (V) is not in perfect condition, this can be detected by the monitoring device during the period (T) . If the glow plug (V) has a short circuit, the entire voltage (UB) at the switching path of the semiconductor component (HL) would drop during the period (T) . This means that the measured voltage drop (UDS) would be above the first threshold value (US 1 ) shown in FIG. 2. This increased voltage drop would be recognized by the monitoring device and a first error signal would be delivered to the first display device (FL 1 ). At the same time, the semiconductor switch (HL) is then switched off in order to prevent overloading of the semiconductor component (HL) .

Liegt im Glühkerzenstromkreis oder an der Glühkerze (V) eine Leitungsunterbrechung vor, so würde an der Schaltstrecke des Halbleiter-Bauelements (HL) in der Zeitdauer (T) nur ein verschwindend geringer Spannungsbetrag abfallen. Das heißt, der gemessene Spannungsabfall liegt dann unterhalb der in der Fig. 2 dargestellten zweiten Spannungsschwelle (US 2). Dieser Sachverhalt wird ebenfalls von der Überwachungseinrichtung ermittelt und führt dazu, daß die Überwachungseinrichtung ein zweites Fehlersignal an die zweite Anzeigeeinrichtung (FL 2) liefert.If there is a line interruption in the glow plug circuit or on the glow plug (V) , only a negligibly small amount of voltage would drop across the switching path of the semiconductor component (HL) in the time period (T) . This means that the measured voltage drop is then below the second voltage threshold (US 2 ) shown in FIG. 2. This fact is also determined by the monitoring device and leads to the monitoring device delivering a second error signal to the second display device (FL 2 ).

Es zeigt sich, daß durch die erfindungsgemäße Vorglüheinrichtung nicht nur einfach und kostengünstig die Relaiskontakte (RK) geschont werden können, sondern auch auf einfache Art und Weise eie Überwachung des Glühkerzenstromkreises auf Kurzschlüsse und Leitungsunterbrechungen möglich ist.It turns out that the preheating device according to the invention not only protects the relay contacts (RK) easily and inexpensively, but also enables the glow plug circuit to be monitored for short circuits and line interruptions in a simple manner.

Es ist weiterhin insbesondere aufgrund der kurzen Schaltzeit des Halbleiter-Bauelements (HL) möglich, die Zeitdauer (T) gegenüber dem Vorbekannten auf einen Wert von etwa 1 ms zu verkürzen. Dadurch wird sichergestellt, daß die Zeitdauer bis zum vollständigen Aufheizen der Glühkerzen (V) gegenüber dem Vorbekannten wesentlich verkürzt ist. Dies bedeutet einen großen Komfortgewinn für die Bedienung der selbstzündenden Brennkraftmaschine.It is also possible, in particular because of the short switching time of the semiconductor component (HL) , to shorten the time period (T) to a value of approximately 1 ms compared to the prior art. This ensures that the time it takes for the glow plugs (V) to heat up completely to be shortened compared to the prior art. This means a great gain in comfort for the operation of the self-igniting internal combustion engine.

Schließlich kann durch die erfindungsgemäße Vorglüheinrichtung vorteilhaft die Glühkerze (V) periodisch ein- und ausgeschaltet werden. Dies hat den Vorteil, daß Versorgungsspannungsschwankungen und die Glühkerzentemperatur durch Veränderung der Einschaltzeiten verändert werden können. Es ist insbesondere vorteilhaft, diese periodische Ein- und Ausschaltung mit konstanter Einschaltzeit und abhängig von der Versorgungsspannung und der Glühkerzentemperatur veränderlicher Ausschaltzeit durchzuführen, weil durch die Verwendung des Mikrorechners (MC) das dazu erforderliche Taktsignal auf einfache Art und Weise bereitgestellt werden kann. Das heißt, der in der Fig. 2 dargestellte Ein- und Ausschaltvorgang würde sich periodisch wiederholen. Finally, the glow plug (V) can advantageously be switched on and off periodically by the pre-glow device according to the invention. This has the advantage that supply voltage fluctuations and the glow plug temperature can be changed by changing the switch-on times. It is particularly advantageous to carry out this periodic switch-on and switch-off with a constant switch-on time and a switch-off time that varies depending on the supply voltage and the glow plug temperature because the clock signal required for this can be provided in a simple manner by using the microcomputer (MC) . That is, the switch-on and switch-off process shown in FIG. 2 would be repeated periodically.

Aufgrund der großen Zahl von Schaltvorgängen, die bei einer periodischen Aufheizung der Glühkerze (V) erforderlich sind, machen sich die Vorteile der erfindungsgemäßen Vorglüheinrichtng dann besonders stark bemerkbar, weil durch die erfindungsgemäße Vorglüheinrichtung ein Abbrand der Relaiskontakte (RK) kaum mehr merklich ist.Due to the large number of switching operations that are required for periodic heating of the glow plug (V) , the advantages of the preheating device according to the invention are particularly noticeable because the preheating device according to the invention means that the relay contacts (RK) are hardly noticeable.

Statt einer Glühkerze (V) können auch andere elektrische Verbraucher durch die erfindungsgemäße Einrichtung ein- und ausgeschaltet werden.Instead of a glow plug (V) , other electrical consumers can also be switched on and off by the device according to the invention.

Claims (9)

1. Vorrichtung zum Schonen von Relaiskontakten, insbesondere in Kraftfahrzeugen, mit einer Stromquelle, mit einem elektrischen Verbraucher, mit einer ersten Schalteinrichtung zum Verbinden des elektrischen Verbrauchers mit der Stromquelle über einen Widerstand, mit einer zweiten Schalteinrichtung, die als Relais ausgebildet ist zum direkten Verbinden des elektrischen Verbrauchers mit der Stromquelle und mit einer Zeitschalteinrichtung, durch die die erste Schalteinrichtung vor der zweiten Schalteinrichtung einschaltbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Schalteinrichtung ein Halbleiter-Bauelement (HL) ist und daß der Widerstand der Innenwiderstand der Schaltstrecke des Halbleiter-Bauelements (HL) ist.1. Device for protecting relay contacts, in particular in motor vehicles, with a current source, with an electrical consumer, with a first switching device for connecting the electrical consumer to the current source via a resistor, with a second switching device which is designed as a relay for direct connection of the electrical consumer with the current source and with a time switching device by means of which the first switching device can be switched on before the second switching device, characterized in that the first switching device is a semiconductor component (HL) and that the resistance is the internal resistance of the switching path of the semiconductor component (HL) is. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Halbleiter-Bauelement ein Feldeffekt-Transistor, insbesondere ein MOS-FET ist.2. Device according to claim 1, characterized in that the Semiconductor component, a field effect transistor, in particular is a MOS-FET. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Halbleiter-Bauelement ein bipolarer Transistor ist.3. Device according to claim 1, characterized in that the Semiconductor component is a bipolar transistor. 4. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Verwendung als Vorglüheinrichtung für selbstzündende Brennkraftmaschinen mit einer Glühkerze als elektrischem Verbraucher.4. The device according to claim 1, characterized by the Use as preheating device for self-igniting Internal combustion engines with a glow plug as an electrical one Consumer. 5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Überwachungseinrichtung vorgesehen ist, die den Spannungsabfall (UDS) an dem Innenwiderstand der Schaltstrecke des Halbleiter-Bauelements mißt und mit vorgegebenen Schwellwerten vergleicht, wenn die erste Schalteinrichtung eingeschaltet und die zweite Schalteinrichtung ausgeschaltet ist, daß die Überwachungseinrichtung bei Unterschreiten eines ersten Schwellwerts die Schalteinrichtungen (HL, RK) ausschaltet und/oder ein erstes Fehlersignal an eine erste Anzeigeeinrichtung (FL 1) liefert und/oder daß die Überwachungseinrichtung beim Überschreiten eines zweiten Schwellwerts die Schalteinrichtungen (HL, RK) ausschaltet und/oder ein zweites Fehlersignal an eine zweite Anzeigeeinrichtung (FL 2) liefert.5. The device according to claim 1, characterized in that a monitoring device is provided which measures the voltage drop (UDS) across the internal resistance of the switching path of the semiconductor component and compares it with predetermined threshold values when the first switching device is switched on and the second switching device is switched off, that the monitoring device switches off the switching devices (HL, RK) when the temperature falls below a first threshold value and / or delivers a first error signal to a first display device ( FL 1 ) and / or that the monitoring device switches off the switching devices (HL, RK) when a second threshold value is exceeded and / or delivers a second error signal to a second display device (FL 2 ). 6. Vorrichtung nach Anspruch 2 und Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein MOS-FET mit integrierter Überwachungseinrichtung verwendet wird.6. The device according to claim 2 and claim 5, characterized characterized in that a MOS-FET with integrated Monitoring device is used. 7. Vorrichtung nach Anspruch 1 und/oder Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitschalteinrichtung und/oder die Überwachungseinrichtung als Teil eines Mikrorechners (MC) ausgebildet sind.7. The device according to claim 1 and / or claim 5, characterized in that the time switching device and / or the monitoring device are designed as part of a microcomputer (MC) . 8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Zeitschalteinrichtung die zweite Schalteinrichtung (RK) vor der ersten Schalteinrichtung (HL) ausschaltbar ist.8. The device according to claim 1, characterized in that the second switching device (RK) can be switched off before the first switching device (HL) by the time switching device. 9. Vorrichtung nach Anspruch 1 und/oder Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitschalteinrichtung die Schalteinrichtungen (HL, RK) periodisch, insbesondere mit konstanter Einschaltzeit und abhängig von der Versorgungsspannung (UB) und der Glühkerzentemperatur veränderlicher Ausschaltzeit, ein- und ausschaltet.9. The device according to claim 1 and / or claim 6, characterized in that the time switching device switches the switching devices (HL, RK) on and off periodically, in particular with a constant switch-on time and depending on the supply voltage (UB) and the glow plug temperature variable switch-off time.
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