DE3806649A1 - Vorrichtung zur kontrolle von mindestens zwei elektrischen verbrauchern in kraftfahrzeugen - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung zur Kontrolle von min­ destens zwei elektrischen Verbrauchern in Kraftfahrzeugen, insbeson­ dere von in selbstzündenden Brennkraftmaschinen vorgesehenen Glüh­ kerzen nach der Gattung des Hauptanspruchs.

Aus der DE-OS 35 00 676 ist eine Einrichtung zur Kontrolle von elek­ trischen Verbrauchern wie etwa Glühkerzen in Kraftfahrzeugen be­ kannt, bei der zur dynamischen Entkopplung der Verbraucher Indukti­ vitäten in Reihe zu den Verbrauchern geschaltet sind. Die einzelnen Reihenschaltungen aus Induktivität und Verbrauchern sind parallel zueinander geschaltet und werden mit einer Wechselspannung einer Prüfsignalquelle beaufschlagt; eine Überwachungseinrichtung, eine Glühkerzenüberwachung, erfaßt die auftretenden Spannungen. Nachteil dieser Einrichtung ist es, daß die über die Zuleitung der Glühkerzen geschobenen Ferritröhrchen eine nur kleine Induktivität aufweisen, die überdies stark von der Leitungslänge abhängt. Daher ergeben sich Probleme bei der Auswertung der an den aus Induktivität und Glühker­ ze bestehenden Reihenschaltungen anliegenden Spannung. Überdies las­ sen sich mit der beschriebenen Einrichtung Kurzschlüsse der Glühker­ zen nicht mit Sicherheit feststellen.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Kontrolle von mindestens zwei elektrischen Verbrauchern in Kraftfahrzeugen mit den Merkmalen des Hauptanspruchs hat gegenüber dem beschriebenen Stand der Technik den Vorteil, daß zur dynamischen Entkopplung Induktivitäten mit Doppel­ lochkernen verwendet werden. Die Induktivität dieser Doppelochkerne ist wesentlich weniger von der Länge der Zuleitung der Glühkerze ab­ hängig, so daß die Erfassung der auftretenden Signale verbessert wird. Überdies wird ein Widerstand mit der zugehörigen Glühkerze in Reihe geschaltet, so daß ein Spannungsteiler entsteht. Bei der An­ legung der Prüfspannung ergibt sich bei intakten Glühkerzen an dem Spannungsteiler ein Meßsignal mit einem definierten Spannungswert, der von der Glühkerzenüberwachung erfaßt wird. Besonders vorteilhaft ist es, daß auf diese Weise die Einzelwiderstände der Glühkerzen feststellbar sind.

Zeichnung

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung be­ schrieben. Es zeigen

Fig. 1 ein Prinzipschaltbild eines ersten Aus­ führungsbeispiels der Vorrichtung und

Fig. 2 eine Schaltung eines zweiten Ausführungsbeispiels der Vorrichtung.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Das Prinzipschaltbild des ersten Ausführungsbeispiels der für vier Glühkerzen ausgelegten Kontrollvorrichtung zeigt vier Glühkerzen, die durch ihre Innenwiderstände RK angedeutet und mit Induktivitäten L in Reihe geschaltet sind.

Alle Reihenschaltungen aus Glühkerze und Induktivität L liegen par­ allel an einer Glühkerzensteuerung, die hier symbolisch durch einen Schalter S dargestellt ist, der von der Glühkerzensteuerung ein- und ausgeschaltet wird. Der Schalter S ist auf seiner den Reihenschal­ tungen gegenüberliegenden Seite mit der Spannungsversorgung des Kraftfahrzeugs, beispielsweise mit Klemme 30 verbunden. An der allen Induktivitäten L gemeinsamen Verbindungsstelle 1 ist ein Widerstand RV angeschlossen, dessen andere Seite an einem Sammelpunkt 3 liegt. An dem Sammelpunkt 3 ist auch eine Prüfsignalquelle angeschlossen, von der nur ein getakteter Schalttransistor 5 dargestellt ist, des­ sen Kollektor mit dem Widerstand RV in Verbindung steht. Der Emitter des Schalttransistors 5 ist im Betrieb des Kraftfahrzeugs mit dessen Spannungsversorgung, hier beispielsweise mit Klemme 15 verbunden.

Die Induktivitäten L weisen jeweils eine nicht dargestellte Wicklung mit einem Wicklungswiderstand R auf. Die Widerstände RL sind auf ih­ rer einen Seite mit dem Sammelpunkt 3 und auf ihrer anderen, gegen­ überliegenden Seite mit der Verbindungsstelle der Induktivitäten L mit den Glühkerzen, also der Verbindungsstelle zwischen L und RK verbunden. Von diesen Verbindungsstellen führen Meßleitungen zu ei­ ner Glühkerzenüberwachungsschaltung 7. Diese ist über eine Leitung 9 mit dem Sammelpunkt 3 verbunden. Eine weitere Verbindung besteht zu einem Spannungsteiler aus R 1 und R 2 und zwar zu dessen zwischen R 1 und R 2 liegenden Verbindungspunkt 11. Der Spannungsteiler liegt ei­ nerseits an der im Betriebszustand spannungsführenden Klemme 15 und andererseits an Masse.

Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Vorrichtung nach Fig. 1, bei dem die von den Verbindungspunkten der Induktivitäten L mit den Innenwiderständen RK der Glühkerzen ausgehenden Meßleitungen über Dioden D an eine gemeinsame Verbindungsleitung 13 geführt werden, die mit einer nur einen Meßeingang aufweisenden Glühkerzenüberwa­ chungsschaltung 17 verbunden ist. In den Fig. 1 und 2 überein­ stimmende Teile sind mit identischen Bezugszeichen versehen.

Die Funktion der Vorrichtung wird im folgenden anhand der Figuren näher erläutert:

Die Vorrichtung zur Kontrolle von elektrischen Verbrauchern kann grundsätzlich zur Überwachung beliebiger Verbraucher eingesetzt wer­ den. Vorzugsweise wird sie jedoch zur Kontrolle von in selbstzünden­ den Brennkraftmaschinen vorgesehen Glühkerzen eingesetzt. Sie ist für eine beliebige Anzahl von Glühkerzen verwendbar und soll im fol­ genden anhand von vier Glühkerzen beschrieben werden.

Die Glühkerzen, von denen zur Vereinfachung in den Figuren nur die Innenwiderständen RK dargestellt sind, werden im Betrieb der Brenn­ kraftmaschine über eine Glühkerzensteuerschaltung GKS angesteuert. Dies wird durch den Schalter S, der von der Glühkerzensteuerschal­ tung GKS ein- und ausgeschaltet wird, angedeutet.

Durch den Schalter werden die Glühkerzen bei Bedarf, beispielsweise beim Vorglühen, mit der Klemme 30 bzw. mit der Bordnetzspannung des Kraftfahrzeugs verbunden. Dadurch fließt ein Strom über die Verbin­ dungsstelle 1, die mit den Glühkerzen in Reihe geschalteten Induk­ tivitäten und die Innenwiderstände RK der Glühkerzen.

Die Kontrolle bzw. die Überwachung der Glühkerzen findet in Phasen statt, in denen der Schalter S geöffnet ist. Dazu wird von der Prüf­ signalquelle, von der hier zur Vereinfachung lediglich der Schalt­ transistor 5 dargestellt ist, eine sich ändernde Spannung, vorzugs­ weise Spannungsimpulse an die Glühkerzen gelegt. Dazu ist der Emit­ ter des Schalttransistors beispielsweise mit der Klemme 15 verbun­ den, an der im Betriebszustand die Bordnetzspannung des Kraftfahr­ zeugs anliegt. Der Schalttransistor wird durch an die Basis ange­ legte, beispielsweise rechteckförmige Impulse ein- und ausgeschal­ tet. Im leitenden, eingeschalteten Zustand fließt von der Klemme 15 ein Strom über den Sammelpunkt 3, den Widerstand RV, die Verbin­ dungsstelle 1, die Induktivitäten L und die Innenwiderstände RK der Glühkerzen. Von dem Sammelpunkt 3 fließt parallel zu dem Widerstand RV und den Induktivitäten L jeweils ein Strom über den Widerstand RL und den Widerstand RK der Glühkerze.

Unmittelbar nach dem Anlegen des Spannungsimpulses durch den Schalt­ transistor 5 liegt an den Meßleitungen eine definierte Spannung, die sich durch die zwischen dem Sammelpunkt 3 und Masse liegenden Span­ nungsteiler aus RL und RK ergibt. Diese wird im ersten Ausführungs­ beispiel von der Glühkerzenüberwachungsschaltung 7 erfaßt und mit einer hier mittels des Spannungsteilers aus R 1 und R 2 gebildeteten Spannung verglichen. Wenn die gemessene Spannung von der vorgegebe­ nen Spannung abweicht, gibt die Glühkerzenüberwachungsschaltung 7 ein Fehlersignal ab, das beispielsweise eine optische und/oder aku­ stische Anzeige auslöst.

Die Glühkerzenüberwachungsschaltung 7 kann auch als Fensterkompara­ tor ausgelegt sein, der dann ein Fehlersignal abgibt, wenn die ge­ messene Spannung außerhalb eines vorbestimmten Intervalls liegt.

Das Intervall wird so gewählt, daß der Fensterkomparator bei intak­ ten Glühkerzen kein Fehlersignal abgibt. Um Widerstandsabweichungen von Glühkerzen auszugleichen, kann in jeder Zuleitung von der Prüf­ signalquelle zu den Glühkerzen, beispielsweise zwischen dem Sammel­ punkt 3 und dem Wicklungswiderstand RL ein veränderbarer Widerstand vorgesehen werden.

Mit dieser Schaltungsanordnung können nicht nur Kurzschlüsse oder Unterbrechungen der Glühkerzen, sondern auch schon Widerstandsab­ weichungen erfaßt werden, die den Betrieb der Brennkraftmaschine möglicherweise beeinträchtigen.

Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 ist so ausgelegt, daß innerhalb der Glühkerzenüberwachung 7 ein Einzelvergleich aller an den Meßlei­ tungen liegenden Spannungen mit einem Schwellenwert bzw. mit einem Spannungsbereich durchgeführt wird.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 wird eine vereinfachte Glühkerzenüberwachungsschaltung 17 verwendet, die nur einen Eingang aufweist.

An diesen ist eine Verbindungsleitung 13 angeschlossen, mit der alle Meßleitungen über Dioden D verbunden sind, die so gepolt sind, daß ihre Kathoden der Verbindungsleitung 13 zugewandt sind.

Es findet bei diesem Ausführungsbeispiel lediglich ein Spannungsver­ gleich statt. Es wird die an der Verbindungsleitung 13 liegende Spannung mit der mittels des Spannungsteilers aus R 1 und R 2 gewonne­ nen Spannung verglichen und bei einer Abweichung ein Fehlersignal erzeugt, das, wie oben zur optischen und/oder akustischen Fehleran­ zeige verwendet werden kann.

Auch hier kann die Glühkerzenüberwachungsschaltung 17 als Fenster­ komparator ausgelegt werden, so daß nur dann ein Fehlersignal ausge­ löst wird, wenn die an der Verbindungsleitung 13 anliegende Spannung außerhalb eines gegebenen Spannungsbereichs liegt.

Um zu verhindern, daß Störsignale den Spannungsvergleich in den Glühkerzenüberwachungsschaltungen 7 und 17 beeinträchtigen und zu un­ richtigen Fehleranzeigen führen, sind die Glühkerzenüberwachungs­ schaltungen 7, 17 über die Leitung 9 mit der Prüfsignalquelle ver­ bunden. Die Glühkerzenüberwachungsschaltungen 7, 17 werden vorzugs­ weise jeweils nur für eine kurze vorbestimmte Zeit nach Eintreffen eines vom Schalttransistor 5 abgegebenen Prüfsignals aktiviert. Au­ ßerhalb dieser Aktivierungsphase eintreffende Störimpulse werden nicht berücksichtigt.

Um zu verhindern, daß sich die Innenwiderstände der Glühkerzen bei der Widerstandsmessung gegenseitig beeinträchtigen, sind die mit Doppellochkernen L gebildeten Induktivitäten vorgesehen. Während im statischen Betrieb, d.h. bei einer längern andauernden Ansteuerung über eine Klemme 30 oder 15 liegende Spannung die Reihenschaltungen aus L und RK parallelgeschaltet sind, findet unmittelbar nach An­ steuerung durch einen Prüfimpuls eine dynamische Entkopplung der Glühkerzen dadurch statt, daß nach Anlegen des Prüfimpulses zunächst praktisch kein Strom durch die Induktivitäten fließt. Durch die Wahl der Entkopplungsinduktivitäten ist gewährleistet, daß Einflüsse auf­ grund verschiedener Leitungslängen praktisch vernachlässigbar sind.

Claims (6)

1. Vorrichtung zur Kontrolle von wenigstens zwei elektrischen Ver­ brauchern (RK) in Kraftfahrzeugen, insbesondere von in selbstzünden­ den Brennkraftmaschinen vorgesehenen Glühkerzen, die untereinander mittels in Reihe zu den Verbrauchern (RK) liegenden Induktivitäten (L) dynamisch entkoppelt sind, und mit einer Prüfsignalquelle ver­ bunden sind, wobei die an den Verbindungsstellen von Induktivität und Verbraucher liegenden Signale von einer Überwachungsschaltung abgefragt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Prüfsignalquelle (Transistor 5) über je einen ohmschen Widerstand (RL) mit der Ver­ bindungsstelle von Induktivität (L) und Verbraucher (RK) gekoppelt ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Prüfsignalquelle über einen Widerstand (RV) mit der Verbindungsstel­ le (1) aller Induktivitäten (L) gekoppelt ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Überwachungsschaltung abhängig von einem von der Prüfsignalquel­ le abgegebenen Prüfsignals aktiviert wird.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß als Induktivitäten Spulen mit Doppellochkernen verwen­ det werden.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Überwachungseinrichtung (7) eine ODER-Schaltung aufweist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Überwachungsschaltung (7) und die Prüfsignalquelle in eine Motorsteuerschaltung integrierbar sind.