EP0098503A2 - Switching device for the glow plugs of a diesel engine - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to a switching arrangement for glow plugs of a diesel internal combustion engine, which can be switched on relatively briefly and continuously at normal operating voltage.
- Such, so-called quick-start glow plugs have recently been used increasingly and, because of their high temperature and heat emission, enable the preheating process to be shortened considerably compared to the conventional glow plugs previously used.
- the glow plugs are usually at the normal operating voltage of mostly 12 V. It may be desirable to facilitate the starting process of the diesel engine by increasing the operating voltage during this process and, for example, being twice the normal operating voltage. If the glow plugs were exposed to this operating voltage without precautionary measures, they would be destroyed within a short time.
- the invention has for its object to ensure in a circuit-technically simple manner that the glow plugs can be used at an increased operating voltage without the risk of damage or destruction.
- the preheating process should continue to accelerate.
- the invention solves this problem in a switching arrangement of the type mentioned at the outset by means of an operating voltage monitor and a clock device switched on by it for intermittently switching on the glow plugs at an operating voltage which is greater than the normal value.
- An improvement of the invention is that the duty cycle per cycle is dependent on the operating voltage. As a result, the maximum glow plug temperature can be set to a predetermined optimal value regardless of the operating voltage.
- the switching arrangement can contain a self-holding element which keeps the clock device switched on during the entire preheating process, regardless of the operating voltage. In this way, clocked operation is maintained even in the event of voltage dips, such as can occur when the starter motor is switched on.
- a control device 1 for glow plugs 2 of a diesel internal combustion engine, not shown, is preceded by a clock device 3.
- This consists of an operating voltage detection part 4, a clock control part 5 and a timer 6 as the actual clock.
- the detection part 4 essentially contains a Zener diode 6 'which is connected to the operating voltage via a resistor 7 and a diode 8. It is also followed by a resistor 9. The voltage drop across the resistor 9 controls a transistor 10.
- the transistor 10 is to be turned on when the operating voltage is greater than the normal operating voltage and has a value of 20 V, for example. In this case, the transistor 10 switches a further transistor 11 at the input of the clock control part 5 into the conductive state.
- the clock control part 5 contains a plurality of resistors 13 to 17, which are connected in series in the manner shown or connected to inputs 25 to 28 of the commercially available timer 6.
- An output 23 of the timing element 6 controls a transistor 29. This transistor is connected to the input 30 of the control device 1.
- the operating voltage has a normal value of, for example, 12 V
- the voltage drop across the resistor 9 is not sufficient to turn on the transistor 10. So that the clock control part 5 and the timer 6 is not activated.
- the control unit 1 then switches on the glow plugs 2 with the aid of the load relay 31 for a predetermined time of a few seconds - until the preheating process has ended - and during the subsequent actual starting process of the internal combustion engine in the usual manner.
- the transistor 10 and thus the transistor 11 are turned on.
- this switching occurs with a time delay compared to the application of the operating voltage.
- a capacitor 34 is connected in parallel to the zener diode 6 'in the detection part 4. Only when this is charged via the resistor 7 and the diode 8, the timing element 6 is activated via the clock control part 5. During this delay time, transistor 29 is (still) blocked. As a result, control unit 1 can briefly switch on glow plugs 2. This causes the cold glow plugs to heat up quickly.
- the clock control part 5 becomes effective.
- the timing element 6 now controls the transistor 29 and through this the control device 1 inverts with a pulse train.
- This pulse sequence causes the control unit 1 to switch the glow plugs 2 on and off synchronously.
- the switch-on and switch-off time or the pulse or pause time is, as already described, determined by the resistors 14, 15 and a capacitor 32.
- Resistor 15 alone determines the on-time of glow plugs 2 during their off-time after the previous switch-on is determined by the resistors 14 and 15 together.
- the timing of the switching on and off of the glow plugs 2 results from a capacitor 32, which is connected downstream of the resistor 15 or between outputs 21 (ground) and 22 of the timing element 6.
- the pulse-to-pause ratio of the clocks is set by the operating voltage via the resistors 16 and 17 and a capacitor 36 parallel thereto, so that the glow plugs 2 are always heated to approximately the same temperature regardless of the actual operating voltage.
- a self-holding element in the form of a resistor 35 is connected between the collector of transistor 11 and the base of transistor 10.
Abstract
Sog. Schnellstart-Glühkerzen, die bei normaler Betriebsspannung kontinuierlich an die Betriebsspannung gelegt sind, sollen auch bei höheren Betriebsspannungen arbeiten können. Um die Glühkerzen vor Zerstörung zu schützen, ist in diesem Fall eine Takteinrichtung zum intermittierenden Einschalten der Glühkerzen wirksam, die durch eine Betriebsspannungs-Überwachung eingeschaltet ist.So-called. Quick start glow plugs, which are continuously connected to the operating voltage at normal operating voltage, should also be able to work at higher operating voltages. In this case, in order to protect the glow plugs from destruction, a clock device for intermittently switching on the glow plugs is activated, which is switched on by means of an operating voltage monitor.
Description
Schaltanordnung für Glühkerzen einer Diesel-BrennkraftmaschineSwitching arrangement for glow plugs of a diesel internal combustion engine
Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltanordnung für Glühkerzen einer Diesel-Brennkraftmaschine, die bei normaler Betriebsspannung relativ kurzzeitig und ununterbrochen einschaltbar sind.The invention relates to a switching arrangement for glow plugs of a diesel internal combustion engine, which can be switched on relatively briefly and continuously at normal operating voltage.
\ Derartige, sogenannte Schnellstart-Glühkerzen werden neuerdings zunehmend verwendet und ermöglichen infolge ihrer hohen Temperatur und Wärmeabgabe eine erhebliche Verkürzung des Vorglühvorgangs gegenüber den früher verwendeten herkömmlichen Glühkerzen. Die Glühkerzen liegen in der Regel an der normalen Betriebsspannung von meist 12 V. Es kann erwünscht sein, den Anlaßvorgang der Diesel-Brennkraftmaschine dadurch zu erleichtern, daß die Betriebsspannung während dieses Vorgangs erhöht wird und beispielsweise doppelt so groß wie die normale Betriebsspannung ist. Würde man die Glühkerzen dieser Betriebsspannung ohne Vorsichtsmaßnahmen aussetzen, so würden sie binnen kurzer Zeit zerstört werden.Such, so-called quick-start glow plugs have recently been used increasingly and, because of their high temperature and heat emission, enable the preheating process to be shortened considerably compared to the conventional glow plugs previously used. The glow plugs are usually at the normal operating voltage of mostly 12 V. It may be desirable to facilitate the starting process of the diesel engine by increasing the operating voltage during this process and, for example, being twice the normal operating voltage. If the glow plugs were exposed to this operating voltage without precautionary measures, they would be destroyed within a short time.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, auf schaltungstechnisch einfache Weise dafür Sorge zu tragen, daß die Glühkerzen bei einer erhöhten Betriebsspannung ohne die Gefahr einer Beschädigung oder Zerstörung verwendet werden können. Der Vorglühvorgang soll dabei weiterhin beschleunigt ablaufen.The invention has for its object to ensure in a circuit-technically simple manner that the glow plugs can be used at an increased operating voltage without the risk of damage or destruction. The preheating process should continue to accelerate.
Die Erfindung löst diese Aufgabe bei einer Schaltanordnung der eingangs genannten Art durch eine Betriebsspannungsüberwachung und eine von dieser eingeschaltete Takteinrichtung zum intermittierenden Einschalten der Glühkerzen bei einer Betriebsspannung, die größer als der normale Wert ist.The invention solves this problem in a switching arrangement of the type mentioned at the outset by means of an operating voltage monitor and a clock device switched on by it for intermittently switching on the glow plugs at an operating voltage which is greater than the normal value.
Durch das getaktete Einschalten der Glühkerzen werden diese nur kurzzeitig an die hohe Betriebsspannung angelegt. In der jeweils anschließenden Ausschaltphase können sie wieder abkühlen. Die Glühkerze erreicht damit nie eine Temperatur, die für sie selbst gefährlich wäre.Due to the clocked switching on of the glow plugs, they are only briefly applied to the high operating voltage. They can cool down again in the subsequent switch-off phase. The glow plug never reaches a temperature that would be dangerous for itself.
Es ist bekannt, Glühkerzen, wie sie insbesondere in den USA verwendet werden und die ebenfalls eine schnelle Ausführung des Vorglühvorgangs ermöglichen, bei normaler Betriebsspannung getaktet einzuschalten. Die zugehörigen Schaltanordnungen sind jedoch nicht für Betriebsspannungen ausgelegt, die wesentlich größer als der normale Wert sind.It is known to switch on glow plugs, as are used in particular in the USA and which also enable the preheating process to be carried out quickly, in a clocked manner at normal operating voltage. However, the associated switching arrangements are not designed for operating voltages that are significantly larger than the normal value.
Eine Verbesserung der Erfindung besteht darin, daß die Einschaltdauer pro Takt von der Betriebsspannung abhängig ist. Dadurch kann die maximale Glühkerzen-Temperatur unabhängig von der Betriebsspannung auf einen vorgegebenen optimalen Wert eingestellt werden.An improvement of the invention is that the duty cycle per cycle is dependent on the operating voltage. As a result, the maximum glow plug temperature can be set to a predetermined optimal value regardless of the operating voltage.
Schließlich kann die Schaltanordnung ein Selbsthalteglied enthalten, das die Takteinrichtung unabhängig von der Betriebsspannung während des gesamten Vorglühvorgangs eingeschaltet hält. Damit wird der Taktbetrieb auch bei Spannungseinbrüchen aufrechterhalten, wie sie beispielsweise bei Einschalten des Anlassermotors auftreten können.Finally, the switching arrangement can contain a self-holding element which keeps the clock device switched on during the entire preheating process, regardless of the operating voltage. In this way, clocked operation is maintained even in the event of voltage dips, such as can occur when the starter motor is switched on.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Diese zeigt eine Schaltanordnung für Glühkerzen einer Diesel-Brennkraftmaschine, die bei überhöhter Betriebsspannung arbeitet.In the drawing, an embodiment of the invention is shown. This shows a switching arrangement for glow plugs of a diesel internal combustion engine, which works at excessive operating voltage.
Einem an sich bekannten Steuergerät 1 für Glühkerzen 2 einer nicht dargestellten Diesel-Brennkraftmaschine ist eine Takteinrichtung 3 vorgeschaltet. Diese besteht aus einem Betriebsspannungs-Erkennungsteil 4, einem Taktsteuerteil 5 und einem Zeitglied 6 als eigentlichem Taktgeber.A control device 1 for
Der Erkennungsteil 4 enthält im wesentlichen eine Zenerdiode 6', die über einen Widerstand 7 und eine Diode 8 an der Betriebsspannung angeschlossen ist. Ferner ist ihr ein Widerstand 9 nachgeschaltet. Die am Widerstand 9 abfallende Spannung steuert einen Transistor 10. Dabei soll der Transistor 10 dann durchgesteuert werden, wenn die Betriebsspannung größer als die normale Betriebsspannung ist und beispielsweise einen Wert von 20 V besitzt. In diesem Fall schaltet der Transistor 10 einen weiteren Transistor 11 am Eingang des Taktsteuerteils 5 in den leitenden - Zustand.The detection part 4 essentially contains a Zener diode 6 'which is connected to the operating voltage via a resistor 7 and a diode 8. It is also followed by a resistor 9. The voltage drop across the resistor 9 controls a
Der Taktsteuerteil 5 enthält mehrere Widerstände 13 bis 17, die in der dargestellten Weise hintereinander geschaltet bzw. an Eingängen 25 bis 28 des handelsüblichen Zeitglied 6 angeschlossen sind. Ein Ausgang 23 des Zeitglieds 6 steuert einen Transistor 29. Dieser Transistor ist am Eingang 30 des Steuergeräts 1 angeschlossen.The
Das Verhältnis der Ein- und Ausschaltimpulse, die durch das Zeitglied 6 über den Transistor 29 invertiert an den Eingang 30 des Steuergeräts 1 geliefert und darin mit Hilfe eines Lastrelais 31, das durch einen Schalttransistor 33 gesteuert ist, in Ein- und Ausschaltvorgänge umgesetzt werden, wird durch die Widerstände 14 und 15 bestimmt.The ratio of the switch-on and switch-off pulses, which are inverted by the
Sofern die Betriebsspannung einen normalen Wert von z.B. 12 V besitzt, reicht die am Widerstand 9 abfallende Spannung nicht aus, den Transistor 10 durchzusteuern. Damit wird auch der Taktsteuerteil 5 und das Zeitglied 6 nicht aktiviert. Das Steuergerät 1 schaltet dann die Glühkerzen 2 mit Hilfe des Lastrelais 31 für eine vorgegebene Zeit von einige Sekunden - bis der Vorglühvorgang beendet ist - und während des daran anschließenden eigentlichen Anlaßvorgangs der Brennkraftmaschine in üblicher Weise kontinuierlich ein.If the operating voltage has a normal value of, for example, 12 V, the voltage drop across the resistor 9 is not sufficient to turn on the
Ist die Betriebsspannung jedoch höher und besitzt beispielsweise einen Wert von 20 V, so wird der Transistor 10 und damit der Transistor 11 durchgeschaltet. Dieses Durchschalten geschieht jedoch gegenüber dem Anliegen der Betriebsspannung zeitverzögert. Hierzu ist im Erkennungsteil 4 ein Kondensator 34 parallel zur Zenerdiode 6' geschaltet. Erst wenn dieser über den Widerstand 7 und die Diode 8 geladen ist, wird das Zeitglied 6 über den Taktsteuerteil 5 aktiviert. Während dieser Verzögerungszeit ist der Transistor 29 (noch) gesperrt. Dadurch kann das Steuergerät 1 die Glühkerzen 2 kurzzeitig einschalten. Damit wird ein schnelles Aufheizen der kalten Glühkerzen bewirkt.However, if the operating voltage is higher and has a value of 20 V, for example, the
Bei wiederholtem Aus- und Einschalten der Glühanlage (Kl.15) wird die Zeit bis die Taktschaltung anspricht je nach Pause kleiner bzw. null, da sich der Kondensator 34 erst über den Widerstand 7 und einen hochohmigen Widerstand 40 entladen muß. Damit wird ein überhitzen der Glühkerze 2 verhindert.If the glow system (terminal 15) is switched off and on repeatedly, the time until the clock circuit responds becomes smaller or zero, depending on the pause, since the
Ist dann der Transistor 1 durchgeschaltet, so wird der Taktsteuerteil 5 wirksam. Das Zeitglied 6 steuert nunmehr den Transistor 29 und durch diesen invertiert das Steuergerät 1 mit einer Impulsfolge an. Durch diese Impulsfolge wird das Steuergerät 1 veranlaßt, die Glühkerzen 2 synchron ein- und auszuschalten. Die Ein- und Ausschaltzeit bzw. die Impuls- bzw. Pausenzeit wird, wie bereits beschrieben, durch die Widerstände 14, 15 und einen Kondensator 32 bestimmt. Dabei bestimmt der Widerstand 15 allein die Einschaltdauer der Glühkerzen 2, während deren Ausschaltdauer nach dem jeweils vorangegangenen Einschalten durch die Widerstände 14 und 15 zusammen bestimmt ist. Das Zeitverhalten des Ein- und Ausschaltvorgangs der Glühkerzen 2 ergibt sich durch einen Kondensator 32, der dem Widerstand 15 nachgeschaltet bzw. zwischen Ausgängen 21 (Masse) und 22 des Zeitglieds 6 geschaltet ist. Ferner wird durch die Betriebsspannung über die Widerstände 16 und 17 und einen hierzu parallelen Kondensator 36 das Impuls-Pausen-Verhältnis der Takte so eingestellt, daß die Glühkerzen 2 unabhängig von der tatsächlichen Betriebsspannung stets etwa auf dieselbe Temperatur aufgeheizt werden.If the transistor 1 is then turned on, the
Schließlich ist ein Selbsthalteglied in Form eines Widerstands 35 zwischen dem Kollektor des Transistors 11 und der Basis des Transistors 10 eingeschaltet. Dadurch wird auch bei kurzzeitigem Absinken der (erhöhten) Betriebsspannung der Transistor 10 und damit der Transistor 11 - weiterhin durchgeschaltet, so daß auch dann der Taktsteuerteil 5 und das Zeitglied 6 wirksam sind. Dadurch wird, sofern der Transistor 10 einmal duchgeschaltet ist, der Taktbetrieb für die Glühkerzen 2 aufrechterhalten.Finally, a self-holding element in the form of a
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Inventor name: NOWAK, DIETER |