DE68918059T2 - Control unit of the glow plugs in the diesel engine. - Google Patents

Control unit of the glow plugs in the diesel engine.

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Abstract

The control unit includes a sensor (7) which provides a signal indicative of the current flowing in the preheating plugs (2), and differentiating circuits (9) which generate signals indicative of the time differential of the current intensity. The current in the preheating plugs (2) is switched off when the time differential of the intensity of the current passing through them falls below a predetermined threshold value.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Steuerungseinheit der Vorglühkerzen eines Diesel-Motors, wobei jede Vorglüherze ein Widerstands-Heizelement und Einrichtungen beinhaltet, die ein Widerstandselement mit positivem Temperaturkoeffizienten zur Begrenzung der durch den Stromfluß im Widerstandselement erreichbaren Stromstärke aufweisen.The present invention relates to a control unit for the preheating plugs of a diesel engine, each preheating plug comprising a resistance heating element and means comprising a resistance element with a positive temperature coefficient for limiting the current intensity achievable by the current flow in the resistance element.

Insbesondere ist der Erfindungsgegenstand eine Einheit, die folgendes umfaßt:In particular, the subject matter of the invention is a unit comprising:

Einrichtungen zur Messung des Stromflusses in den Kerzen, Schalteinrichtungen, die mit den Kerzen verbunden sind sowie Steuerstromkreiseinrichtungen, die mit den Meßeinrichtungen sowie den Schalteinrichtungen verbunden sind und die angebracht sind, umDevices for measuring the current flow in the spark plugs, switching devices connected to the spark plugs and control circuit devices connected to the measuring devices and the switching devices and which are fitted to

- einen Stromfluß über die Schalteinrichtungen in den Kerzen zu ermöglichen, wenn die Einheit ein Kontrollsignal an ihrem Eingang empfängt,- to allow a current to flow through the switching devices in the spark plugs, when the unit receives a control signal at its input,

- ein Ausgangssignal zur Verfügung zu stellen, das es ermöglicht, den Motor zu starten, wenn der Stromfluß in den Kerzen unter einen vorgegebenen Wert sinkt, und um- to provide an output signal that enables the engine to be started when the current flow in the spark plugs falls below a predetermined value, and

- den Stromfluß in den Kerzen nach einer Zeit, die auf zuvor festgelegte Weise bestimmt ist, durch die Schalteinrichtungen zu unterbinden.- to stop the flow of current in the spark plugs after a time determined in a pre-determined manner by means of the switching devices.

Die JP-A-57 26275 (Nippon Denso K.K.), 12.02.1982 aus "Patent Abstracts of Japan", Vol. 6, Nr. 89 (M-132) (967), 27. Mai 1982, offenbart eine Schaltungsanordnung zum Nachweis einer Abschaltung von Glühkerzen. Diese Schaltungsanordnung umfaßt Schalteinrichtungen, die mit den Kerzen zur Steuerung ihrer Stromversorgung verbunden sind, einen Widerstand zum Nachweis des Stromes in Serie mit den Kerzen und zwei Vergleicherschaltungen, die mit dem Widerstand verbunden sind. Die Funktion der bekannten Schaltungsanordnung basiert auf der Tatasache, daß die Kerzentemperatur proportional zur verstrichenen Zeit steigt, und für den gleichen Betrag des Temperaturanstiegs die benötigte Zeit kürzer ist, wenn eine Kerze ausgeschaltet wird.JP-A-57 26275 (Nippon Denso KK), 12.02.1982 from "Patent Abstracts of Japan", Vol. 6, No. 89 (M-132) (967), May 27, 1982, discloses a circuit arrangement for detecting deactivation of glow plugs. This circuit arrangement comprises switching devices connected to the plugs for controlling their current supply, a resistor for detecting the current in series with the plugs and two comparator circuits connected to the resistor. The operation of the known circuit arrangement is based on the fact that the plug temperature increases in proportion to the elapsed time and for the same amount of temperature increase the time required is shorter when a plug is deactivated.

Bei neueren Ausführungssformen von Vorglühkerzen weisen die Strombegrenzungseinrichtungen ein weiteres Widerstandselement mit einem positiven Temperaturkoeffizienten auf das in Serie mit dem Widerstandsheizelement verbunden ist. Solche Kerzen haben extrem kurze Temperaturanstiegszeiten. Aufgrund dessen war es möglich, die Vorglühzeiten von Diesel-Motoren auf Werte von einigen Sekunden zu reduzieren.In newer designs of preheating plugs, the current limiting devices have an additional resistance element with a positive temperature coefficient that is connected in series with the resistance heating element. Such plugs have extremely short temperature rise times. This has made it possible to reduce the preheating times of diesel engines to values of a few seconds.

Bei jedem Einschalten erreicht der Strom in den Vorglühkerzen einen durchaus hohen Anfangswert. Wenn die Temperatur ansteigt, so steigt der Widerstand des strombegrenzenden Widerstandselementes jeder Kerze und reduziert die augenblickliche Stromstärke. Der Gesamtwiderstand jeder Kerze hat dann die Tendenz, sich zu stabilisieren und einen in etwa konstanten Wert anzunehmen, so daß der Strom anschließend nur gering schwankt.Each time the ignition is switched on, the current in the glow plugs reaches a very high initial value. When the temperature rises, the resistance of the current-limiting resistor element of each plug increases and reduces the instantaneous current. The total resistance of each plug then tends to stabilize and assume a more or less constant value, so that the current then fluctuates only slightly.

Bisher hergestellte Steuerungseinheiten der Vorglühkerzen werden zum Nachweis der Stromstärke in den Kerzen eingesetzt und um einem Motor erst dann das Starten zu ermöglichen, wenn die Stromstärke unter einen vorbestimmten Wert gesunken ist. Zu diesem Zweck beinhalten die Steuerungseinheiten normalerweise Zeitgeber, die den Strom in den Kerzen nach einer zuvor festgelegten Zeitspanne abschalten. Grundsätzlich ist diese Zeitspanne je nach Typ oder Marke der benutzten Kerzen unterschiedlich. Benutzem wird deshalb empfohlen, stets den gleichen Typ oder die gleiche Marke von Kerzen zu benutzen, da die charakteristische Zeitspanne des Zeitgebers der Steuerungseinheit möglicherweise nicht optimal ist, wenn Kerzen eines anderen Typs bzw. einer anderen Marke benutzt werden.Glow plug control units manufactured to date are used to detect the current in the plugs and to allow an engine to start only when the current has fallen below a predetermined value. To this end, the control units normally contain timers that switch off the current in the plugs after a predetermined period of time. In principle, this period of time varies depending on the type or brand of plugs used. Users are therefore advised to always use the same type or brand of plugs, as the characteristic period of the control unit's timer may not be optimal if plugs of a different type or brand are used.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist es, eine Steuerungseinheit der Kerzen zur Verfügung zu stellen, die angepaßt wird, um optimales Vorglühen der Kerzen jedes Typs bzw. jeder Marke zu ermöglichen.The object of the present invention is to provide a control unit for the spark plugs that is adapted to enable optimal preheating of the spark plugs of any type or brand.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird dieses Ziel durch eine Kontrolleinheit des vorbezeichneten Typs erreicht, deren Hauptmerkmal in der Tatsache begründet liegt, daß die Kontrolleinheit folgendes umfaßt:According to the present invention, this aim is achieved by a control unit of the type described above, the main feature of which lies in the fact that the control unit comprises:

Differenzierungseinrichtungen zur Erzeugung von Signalen, die das Zeitdifferential der Stromstärke des Stromflusses in den Kerzen melden undDifferentiation devices for generating signals that report the time differential of the current flow in the candles and

Vergleicheinrichtungen zum Ausschalten des Stromes in den Kerzen durch die Schalteinrichtungen, sobald die von den Differenzierungseinrichtungen erzeugten Signale einen vorgegebenen Bezugswert annehmen.Comparing devices for switching off the current in the spark plugs by the switching devices as soon as the signals generated by the differentiating devices assume a predetermined reference value.

Weitere Merkmale und Vorteile der erfindungsgemäßen Steuerungseinheit werden durch die folgende detaillierte Beschreibung eines nicht beschränkend vorgestellen Ausführungsbeispiels unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen verdeutlicht, von denen:Further features and advantages of the control unit according to the invention are made clear by the following detailed description of a non-limiting embodiment with reference to the accompanying drawings, of which:

Fig. 1 ein Schaltplan ist, der Teile eines elektrischen Systems eines Motorfahrzeuges mit Diesel-Motor zeigt, wobei das System eine Steurungseinheit der Vorglühkerzen des Motors einschließt undFig. 1 is a circuit diagram showing parts of an electrical system of a motor vehicle with a diesel engine, the system including a control unit for the engine’s pre-heater plugs and

Fig. 2 ein elektrisches Blockdiagramm ist, das die innere Struktur der Steuerungseinheit veranschaulicht, die das Diagramm der Fig. 1 zeigt.Fig. 2 is an electrical block diagram illustrating the internal structure of the control unit showing the diagram of Fig. 1.

Das Schaltdiagrannn der Fig. 1 zeigt die Batterie (1) eines Motorfahrzeuges, das mit einem nicht dargestellten Diesel-Motor ausgestattet ist. Die Vorglühkerzen des Motors haben die Bezugsziffer (2). In bekannter Art und Weise umfaßt jede dieser Kerzen ein Heizelement (2a), das mit einem strombegrenzenden Widerstandselement (2b) mit positivem Temperaturkoeffizienten in Serie geschaltet ist.The circuit diagram of Fig. 1 shows the battery (1) of a motor vehicle equipped with a diesel engine (not shown). The engine's preheating plugs have the reference number (2). In a known manner, each of these plugs comprises a heating element (2a) which is connected to a current-limiting resistance element (2b) with a positive temperature coefficient. is connected in series.

Die Kerzen (2) sind parallel miteinander verbunden zwischen einem Ausgang (3a) einer Steuerungseinheit (3) und der Masse. Die Steuerungseinheit (3) hat einen Eingang (3b), der mit dem positiven Pol der Batterie (1) durch einen manuell zu betätigenden Schalter (4), der normalerweise offen ist, verbunden werden kann. Dieser Schalter kann ein Schalter sein, der z.B. durch einen Schlüssel zum Starten des Motors des Motorfährzeugs schließbar ist.The spark plugs (2) are connected in parallel between an output (3a) of a control unit (3) and the ground. The control unit (3) has an input (3b) which can be connected to the positive pole of the battery (1) by means of a manually operated switch (4) which is normally open. This switch can be a switch which can be closed, for example, by a key for starting the motor vehicle's engine.

Eine vorzugsweise am Armaturenbrett des Motorfahrzeuges angebrachte Lampe (5) ist zwischen einen weiteren Ausgang (3c) der Einheit (3) und Masse geschaltet. Während der Vorglühperioden des Motors bleibt die Lampe (5) eingeschaltet: nach Beendigung des Vorglühens geht sie aus und signalisiert dem Fahrer 50, daß der Motor gestartet werden kann.A lamp (5), preferably fitted on the dashboard of the motor vehicle, is connected between another output (3c) of the unit (3) and earth. During the engine preheating periods, the lamp (5) remains lit: after the preheating has ended, it goes out and signals to the driver 50 that the engine can be started.

Die Einheit (3) hat zwei weitere Anschlüsse (3d) und (3e), die jeweils mit den beiden Polen der Batterie (1) verbunden sind.The unit (3) has two further terminals (3d) and (3e), each of which is connected to the two poles of the battery (1).

Wie in Fig. 2 dargestellt, ist die Erregerwicklung (6a) eines Relais (6), welches den zwischen den Anschlüssen (3d) und (3a) befindlichen Schließerkontakt (6b) steuert, zwischen den Ausgängen (3b) und (3e) der Einheit (3) angebracht.As shown in Fig. 2, the excitation winding (6a) of a relay (6), which controls the normally open contact (6b) located between the terminals (3d) and (3a), is mounted between the outputs (3b) and (3e) of the unit (3).

Ein Sensor (7) ist angebracht, um ein elektrisches Signal zur Verfügung zu stellen, das den Stromfluß zu den Kerzen (2) bei Betrieb angibt. Dieser Sensor kann beispielsweise ein Hall- Effekt-Element sein. Alternativ kann ein Nebenwiderstand, der mit den Kerzen (2) in Serie angeordnet ist, als Sensor benutzt werden, wobei die darüber abfallende Spannung den Stromfluß in den Kerzen angibt.A sensor (7) is attached to provide an electrical signal that indicates the current flow to the spark plugs (2) during operation. This sensor can be a Hall effect element, for example. Alternatively, a shunt resistor arranged in series with the spark plugs (2) can be used as a sensor, with the voltage drop across it indicating the current flow in the spark plugs.

Die Einheit (3) umfaßt auch eine Stromkreiseinheit (8), die eine Differenzierungseinheit (9) und zwei Schwellwert-Vergleichseinrichtungen (10) und (11) umfaßt.The unit (3) also comprises a circuit unit (8) which comprises a differentiation unit (9) and two threshold comparison devices (10) and (11).

Der Sensor (7) ist mit der Vergleichseinrichtung (10) verbunden, die dessen Signal mit einem Bezugssignal vergleicht, welches ein Generator (12) liefert, der beispielsweise ein Spannungsteiler sein kann. Der Sensor (7) ist auch mit dem Eingang des Differenzierungsschaltkreises (9) verbunden, dessen Ausgang mit dem Eingang der Vergleichseinrichtung (11) verbunden ist. Ein Bezugssignalgenerator (13) ist ebenfalls mit letzterer verbunden.The sensor (7) is connected to the comparison device (10), which compares its signal with a reference signal supplied by a generator (12) which may be, for example, a voltage divider. The sensor (7) is also connected to the input of the differentiation circuit (9), the output of which is connected to the input of the comparison device (11). A reference signal generator (13) is also connected to the latter.

Der Ausgang der Vergleichseinrichtung (11) ist zwischen dem Anschluß (3b) der Einheit (3) und der Erregerwicklung (6a) des Relais (6) angeschlossen.The output of the comparison device (11) is connected between the terminal (3b) of the unit (3) and the excitation winding (6a) of the relay (6).

Der Ausgang der Vergleichseinrichtung (10) ist mit dem nicht-geerdeten Ausgang der Anzeigelampe verbunden.The output of the comparison device (10) is connected to the non-earthed output of the indicator lamp.

Um die Vorglühkerzen (2) anzuschalten, schließt der Benutzer den Schalter (4) (Fig. 1) ein. Folglich durchfließt ein Strom die Wicklung (6a) des Relais (6), was die Schließung des Kontaktes (6b) und die Stromzufuhr zu den Kerzen (2) verursacht. Als Ergebnis des Widerstandsanstiegs des Widerstandselements (2b) der Kerzen wird der von den Kerzen aufgenommene Strom zunehmend reduziert. Wenn die Vergleichseinrichtung (10)auf der Basis der von dem Sensor (7) zur Verfügung gestellten Signale anzeigt, daß der Strom in den Kerzen (2) unter einen vorbestimmten Wert sinkt, schaltet der Ausgang der Vergleichseinrichtung auf einen niedrigen Wert, so daß die Lampe (5) ausgeschaltet wird.To switch on the pre-heating plugs (2), the user closes the switch (4) (Fig. 1). Consequently, a current flows through the winding (6a) of the relay (6), causing the closure of the contact (6b) and the supply of current to the plugs (2). As a result of the increase in resistance of the resistive element (2b) of the plugs, the current absorbed by the plugs is progressively reduced. When the comparator (10) indicates, on the basis of the signals provided by the sensor (7), that the current in the plugs (2) drops below a predetermined value, the output of the comparator switches to a low value, so that the lamp (5) is switched off.

Wenn die Vergleichseinrichtung (11) nachweist, daß das Differential (d.h. die Änderung mit der Zeit) des Stromflusses in den Kerzen (2) auf einen Wert unterhalb des vorgegebenen Wertes sinkt, schaltet deren Ausgang auf einen niedrigen Wert, was zur Deaktivierung des Relais (6) führt, welches den Schalter (6b) öffnet und die Stromzufuhr zu den Kerzen (2) unterbricht.When the comparator (11) detects that the differential (i.e. the change over time) of the current flow in the spark plugs (2) falls below the predetermined value, its output switches to a low value, which leads to the deactivation of the relay (6), which opens the switch (6b) and interrupts the current supply to the spark plugs (2).

Die Stromzufuhr zu den Kerzen wird basierend auf der Überwachung der Stromflußänderung über der Zeit unterbrochen. Durch dieses Merkmal sichert die Einheit (3) ein optimales Vorglühen des Motors unabhängig von den Eigenschaften (sowie unabhängig von Typ oder Marke) der benutzten Kerzen.The power supply to the spark plugs is interrupted based on monitoring the current flow change over time. This feature allows the unit (3) to ensure optimal engine preheating regardless of the characteristics (and regardless of the type or brand) of the spark plugs used.

Claims (1)

Steuerungseinheit der Vorglühkerzen (2) eines Diesel-Motors, wobei jede Vorglühkerze (2) ein Widerstands-Heizelement (2a) und Einrichtungen (2b) beinhaltet, die ein Widerstandselement mit positivem Temperaturkoeffizienten zur Begrenzung der durch den Stromfluß im Widerstandselement (2a) erreichbaren Stromstärke aufweisen,Control unit for the preheating plugs (2) of a diesel engine, each preheating plug (2) containing a resistance heating element (2a) and devices (2b) which have a resistance element with a positive temperature coefficient for limiting the current intensity achievable by the current flow in the resistance element (2a), wobei die Einheit umfaßt:where the unit comprises: Einrichtungen (7) zur Messung des Stromflusses in den Kerzen (2), mit den Kerzen (2) verbundene Schalteinrichtungen (6) und mit den Schalteinrichtungen (6) verbundene Steuerstromkreiseinrichtungen (8), die angebracht sind, umDevices (7) for measuring the current flow in the spark plugs (2), switching devices (6) connected to the spark plugs (2) and control circuit devices (8) connected to the switching devices (6) which are mounted to - einen Stromfluß über die Schalteinrichtungen (6) in den Kerzen (2) zu ermöglichen, wenn die Einheit (3) ein Kontrollsignal an ihrem Eingang (3b) empfängt,- to allow a current flow via the switching devices (6) in the spark plugs (2) when the unit (3) receives a control signal at its input (3b), - ein Ausgangssignal (3c) zur Verfügung zu stellen, das es ermöglicht, den Motor zu starten, wenn der Stromfluß in den Kerzen (2) unter einen vorgegebenen Wert sinkt, und um- to provide an output signal (3c) which enables the engine to be started when the current flow in the spark plugs (2) falls below a predetermined value, and to - den Stromfluß in den Kerzen (2) nach einer Zeit, die auf zuvor festgelegte Weise bestimmt ist, durch die Schalteinrichtungen (6) zu unterbinden,- to stop the flow of current in the spark plugs (2) after a time determined in a previously specified manner by the switching devices (6), dadurch gekennzeichnet,characterized, daß die Steuerstromkreiseinrichtungen (8) umfassen:that the control circuit devices (8) comprise: Differenzierungseinrichtungen (9) zur Erzeugung von Signalen, die das Zeitdifferential der Stromstärke des Stromflusses in den Kerzen (2) melden, undDifferentiation devices (9) for generating signals indicating the time differential of the current intensity of the current flow in the candles (2), and Vergleichseinrichtungen (11, 13) zum Ausschalten des Stromes in den Kerzen (2) durch die Schalteinrichtungen (6), sobald die von den Differenzierungseinrichtungen (9) erzeugten Signale einen vorgegebenen Bezugswert annehmen.Comparing devices (11, 13) for switching off the current in the spark plugs (2) by means of the switching devices (6) as soon as the signals generated by the differentiating devices (9) assume a predetermined reference value.
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