DE19541001A1 - Glowplug system for IC engine cold start ignition aid - Google Patents

Abstract

The separate glowplugs in each cylinder are powered by capacitors in a glowplug circuit, or by separate circuits for each cylinder. This leaves the full capacity of the battery to drive the starter motor. The capacitors are charged by a voltage transformer and a charging circuit when the engine is running and store the electric energy for the next starting cycle. The capacitors can be connected in parallel into a bank, for charging. For the discharge the capacitors can be connected in series. This produces a high voltage discharge for a rapid heating of the glowplugs.

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrische Vorglüheinrichtung für Selbstzünderverbrennungskraftmaschinen.The invention relates to an electrical preheating device for Auto-ignition internal combustion engines.

Solche Vorglüheinrichtungen sind eine Zündhilfe in der Start­ phase von Selbstzünderverbrennungskraftmaschinen in kaltem Zustand.Such preheating devices are a starting aid phase of compression ignition internal combustion engines in cold Status.

Bekannt sind elektrische Vorglüheinrichtungen, die aus einer im Zylinderkopf angeordneten Glühkerze mit in den Brennraum hineinragenden Glühwiderstand und einer elektrischen Schaltung in einem Schaltkreis mit einem Akku bestehen. Zum Aufheizen des elektrischen Widerstandes der Glühkerze auf Glühtemperatur wird der elektrische Strom dafür demselben Akku entnommen, der auch den elektrischen Anlassermotor der Selbstzünderverbrennungsmaschine speist.Electrical pre-glow devices are known, which from a Cylinder head arranged glow plug in the combustion chamber protruding glow resistance and an electrical Circuit consist in a circuit with a battery. To the Heating up the electrical resistance of the glow plug For this, the electric current becomes the same annealing temperature Battery removed, which also the electric starter motor Auto ignition engine feeds.

Zur Vermeidung einer Überbelastung des Akkus durch gleichzeitige Entnahme von elektrischem Strom für das Vorglühen und das Anlassen der Selbstzünder­ verbrennungskraftmaschine werden Schaltungen angewandt, die zunächst die Glühkerze auf Glühtemperaturen aufheizen, dann den elektrischen Stromfluß unterbrechen um gleich danach den elektrischen Anlassermotor einzuschalten.To avoid overloading the battery by simultaneous withdrawal of electrical current for the Preheating and starting the diesel internal combustion engine circuits are applied which first heat the glow plug to glow temperatures, then interrupt the electrical current flow immediately afterwards to switch on the electric starter motor.

Das Wärmegefälle zum umgebenden kalten Brennraum und die Verzögerung zwischen Vorglühvorgang und Anlaßvorgang verursachen auch ein erhebliches Temperaturgefälle an der Glühkerze und erfordern dabei eine größere Menge Elektroenergie, als notwendig wäre, wenn der Zeitpunkt des Anlassens mit dem Zeitpunkt der höchsten Glühtemperatur an der Glühkerze identisch wäre.The heat gradient to the surrounding cold combustion chamber and the Delay between preheating and starting also cause a significant temperature gradient on the Glow plug and require a larger amount  Electrical energy than would be necessary if the time of the Tempering at the time of the highest annealing temperature the glow plug would be identical.

Die Glühkerzen sind dabei für hohe Zuverlässigkeit und lange Verwendungsdauer dimensioniert und erfordern deshalb eine relativ hohe elektrische Leistung, die wiederum durch die Dimensionierung des Akkus begrenzt ist.The glow plugs are for high reliability and long Dimensions of use and therefore require a relatively high electrical power, which in turn is due to the Dimensioning of the battery is limited.

Eine Minimierung der Vorglühleistung hätte eine längere Vorglühzeit zur Folge, mit den bereits genannten Nachteilen durch das Wärmegefälle und ist deshalb nicht akzeptabel.Minimizing the preheating performance would have been a longer one Preglow time with the disadvantages already mentioned due to the heat gradient and is therefore not acceptable.

So ist auch die Verwendung von Selbstzünder­ verbrennungskraftmaschinen für Notstromaggregate mit sehr kurzfristiger Verfügbarkeit nicht oder nur eingeschränkt möglich, weil der Anlaßvorgang zu zeitaufwendig ist.So is the use of auto-ignition internal combustion engines for emergency generators with very short-term availability not or only to a limited extent possible because the starting process is too time consuming.

Problem der Erfindung ist es, eine elektrische Vor­ glüheinrichtung für Selbstzünderverbrennungskraftmaschinen zu schaffen, die es ermöglicht mit relativ geringer Akkukapazität oder ganz ohne Akku den Anlaßvorgang einer Selbstzünderverbrennungskraftmaschine zu verkurzen, sowie deren Betriebssicherheit zu erhöhen und damit auch deren Einsatzmöglichkeiten zu erweitern, wobei eine geringe Akkukapazität oder keine Akkukapazität auch eine Gewichtsreduzierung von Aggregaten zur Folge haben soll, was für Notstromaggregate und mobile oder tragbare Aggregate wie Feuerwehrspritzen oder für technische Hilfsdienste von Bedeutung ist. Problem of the invention is an electrical front glow device for compression ignition internal combustion engines to create that it allows with relatively little Battery capacity or completely without the battery Shorten self-ignition internal combustion engine, as well to increase their operational safety and thus also their To expand possible uses, being a minor Battery capacity or no battery capacity even one Weight reduction of aggregates should result in what for emergency generators and mobile or portable units such as Fire fighters or for technical support services from Meaning is.  

Erfindungsgemäß wird das Problem dadurch gelöst, daß die Glühkerze oder die Glühkerzen zum Vorglühen einer Selbstzünderverbrennungskraftmaschine beim Kaltstart in einem elektrischen Schaltkreis oder mehreren Schaltkreisen mit einem Kondensator oder mehreren Kondensatoren und einem Akku und/oder einem Generator sowie anderen an sich bekannten elektrischen Bauelementen so zusammengeschaltet sind, daß der Kondensatorentladestrom die Glühkerzen zum Zündzeitpunkt auf Zündtemperatur aufheizt.According to the invention the problem is solved in that the Glow plug or the glow plugs for preheating one Auto-ignition internal combustion engine on cold start in an electrical circuit or several circuits with one or more capacitors and one Battery and / or a generator and others as such known electrical components interconnected are that the capacitor discharge current to the glow plugs The ignition point heats up to the ignition temperature.

In Ausgestaltung der Erfindung kann die an der Glühkerze oder den Glühkerzen anliegende Kondensatorspannung zur Verkurzung der Aufheizzeit größer sein als die Nennspannung der Glühkerze oder der Glühkerzen. Zur Erreichung einer höheren Kondensatorspannung kann in der Ladeschaltung für den Kondensator und die Kondensatoren ein Spannungswandler integriert sein.In one embodiment of the invention, the glow plug or the capacitor voltage applied to the glow plugs Shortening the heating-up time may be greater than the nominal voltage the glow plug or the glow plugs. To achieve a higher capacitor voltage can be in the charging circuit for the capacitor and the capacitors a voltage converter be integrated.

Zur Verwendung mehrerer Kondensatoren können diese in der Ladeschaltung mit einem Akku und/oder einem elektrischem Generator parallel geschaltet sein und in der Entladeschaltung mit den Glühkerzen hintereinander geschaltet sein. Jeder Glühkerze kann ein eigener Kondensator oder eine eigene Kondensatorschaltung zugeordnet sein, wobei die Aufladung des Kondensators einzeln oder aus einer gemeinsamen Ladeschaltung erfolgen kann. In der Vorglüheinrichtung können an sich bekannte elektrische Bauelemente zur Erkennung von Störungen und deren Signalisierung an das Bedienpersonal und oder an das Motormanagement integriert sein. To use several capacitors, these can be used in the Charging circuit with a battery and / or an electric one Generator can be connected in parallel and in the discharge circuit be connected in series with the glow plugs. Everyone Glow plugs can have their own capacitor or their own Capacitor circuit must be assigned, the charging of the capacitor individually or from a common one Charging circuit can take place. Can in the preheating device known electrical components for the detection of Malfunctions and their signaling to the operating personnel and or be integrated into the engine management.  

Die zum Vorglühen benötigte Energie wird in einem Kondensator oder in mehreren Kondensatoren gespeichert.The energy required for preheating is combined in one Capacitor or stored in multiple capacitors.

Der Akku des elektrischen Anlassermotors wird durch den Glühvorgang nicht belastet. Der Kondensator oder die Kondensatoren werden nach der Zündungsaufnahme des Verbrennungsmotors von dessen Generator über die Ladeschaltung geladen. Die Kondensatoren speichern die geladene Energie bis zum nächsten Vorglühvorgang.The battery of the electric starter motor is replaced by the Annealing process not loaded. The capacitor or the Capacitors are built after the ignition starts Internal combustion engine from its generator via the Charging circuit loaded. The capacitors store the charged energy until the next preheating process.

Um die Vorglühzeit zu verkürzen, wird an die Glühkerzen eine höhere Spannung angelegt, als deren Nennspannung beträgt. Diese erhöhte Spannung wird von dem Kondensator oder den Kondensatoren an die Glühkerze oder die Glühkerzen abgegeben. Dabei soll der Teil der Entladeenergie welcher spannungsmäßig über der Nennspannung der Glühkerzen liegt nicht größer sein, als für das Erreichen der Glühtemperatur notwendig ist, um die Glühkerzen nicht zu überhitzen. Der Kondensator oder die Kondensatoren werden dann, bei flach auslaufender Entladekennlinie, unterhalb der Nennspannung der Glühkerzen, vollständig entladen. So geben die Glühkerzen bis zur sicheren Zündungsaufnahme der Selbstzünderver­ brennungskraftmaschine noch Wärme ab.To shorten the preheating time, a glow plug is attached higher voltage than their nominal voltage. This increased voltage is from the capacitor or the Capacitors to the glow plug or glow plugs submitted. The part of the discharge energy should be what voltage is above the nominal voltage of the glow plugs not be greater than for reaching the annealing temperature is necessary so as not to overheat the glow plugs. Of the The capacitor or capacitors will then, at flat discharge characteristic, below the nominal voltage of the Glow plugs, completely discharged. So the glow plugs give up for the safe ignition of the compression ignition server internal combustion engine still heat.

Die genaue Dimensionierung der Ladespannung sowie der Kondensatorkapazität ist versuchsweise zu ermitteln, da hier sehr viele Faktoren, durch unterschiedliche Bauarten von Selbstzünderverbrennungskraftmaschinen und Glühkerzen einen Einfluß auf deren Entladekennlinie haben. The exact dimensioning of the charging voltage and the Capacitor capacity is to be determined on a trial basis, since here very many factors, through different designs of Auto-ignition internal combustion engines and glow plugs have an influence on their discharge characteristic.  

Die Glühzeit läßt sich nur soweit verkürzen wie es die Bauart der Glühkerzen zuläßt. Glühkerzen bei denen der eigentliche Heizwendel mit einer Schutzhülle umgeben bzw. gekapselt ist, haben einen geringeren Wärmedurchgang als solche mit offenen Heizwendeln. Somit lassen Glühkerzen mit offenen Heiz­ wendeln kürzere Vorglühzeiten zu, weil hier die Wärme direkt in den Brennraum abgegeben wird und dadurch ein Wärmestau innerhalb der Glühkerze vermieden wird.The glow time can only be shortened as much as the design which allows glow plugs. Glow plugs where the real one Heating coil is surrounded or encapsulated with a protective cover, have less heat transfer than those with open ones Heating coils. This leaves glow plugs with open heating cooldie shorter preheating times because here the heat is direct is emitted into the combustion chamber and thereby a heat build-up is avoided within the glow plug.

Die Glühleistung vervielfacht sich im Einschaltmoment etwa um den Faktor, welcher dem Quadrat des Spannungs­ verhältnisses von am Glühkreis anliegender Spannung und der Nennspannung der Glühkerzen entspricht.The glow power multiplies approximately at the moment of switching on by the factor which is the square of the voltage ratio of the voltage applied to the glow circuit and the Corresponds to the nominal voltage of the glow plugs.

Dabei ist nicht von der vollen Akku- bzw. Generatorspannung auszugehen, weil durch eventuell vor der Schaltung liegende Rückstromdioden und ähnliche Bauelemente, ein Spannungsverlust gegenüber der Akku- bzw. Generator­ spannung auftritt.It is not from the full battery or generator voltage to go out because of possibly lying in front of the circuit Reverse current diodes and similar components Loss of voltage compared to the battery or generator tension occurs.

Die Zeit-Spannungs-Entladekennlinie fällt nach dem Anlegen der geladenen Kondensatoren zunächst steil ab, in Abhängigkeit von Kondensatorkapazität, Spannung und Widerstand der Glühkerzen. Dabei ist der Kaltwiderstand geringer als der Warmwiderstand, was eine weitere Versteilerung der Zeit- Spannung-Entladekennlinie bewirkt. In jedem Fall ist die Schaltung so zu dimensionieren, daß an den Glühkerzen nur so lange eine Spannung über ihrer Nennspannung anliegt bis die Glühtemperatur erreicht ist. The time-voltage-discharge characteristic falls after the application of the charged capacitors initially steep, depending of capacitor capacity, voltage and resistance of the Glow plugs. The cold resistance is lower than that Warm resistance, which further increases the time Voltage-discharge characteristic causes. In any case, it is Dimension circuit so that only glow plugs long a voltage is above its nominal voltage until the Annealing temperature is reached.  

Da die Glühtemperatur sehr schnell erreicht ist, kann mit dem Durchdrehen des Verbrennungsmotors zum Anlassen, gleichzeitig mit dem Glühvorgang begonnen werden. Zumal der Anlaßelektromotor eine, wenn auch geringe, Zeit braucht um den Verbrennungsmotor auf Zünddrehzahl zu bringen in welcher der Akku durch den Glühvorgang nicht belastet wird. Zweckmäßig ist eine zeitliche Abstimmung über eine Timer- und/oder Drehzahlgeberschaltung, welche den Beginn des Glühvorganges mit dem Beginn des Durchdrehens des Verbrennungsmotors, so aufeinander abstimmt, daß der Zeitpunkt der höchsten Glühtemperatur mit dem Zeitpunkt des Erreichens der Zünddrehzahl identisch ist.Since the annealing temperature is reached very quickly, the Cranking the engine to start, be started simultaneously with the annealing process. Especially the Starter motor takes time, albeit little to bring the internal combustion engine to ignition speed which the battery is not burdened by the glow process. It is advisable to coordinate the timing using a timer and / or speed sensor circuit, which the beginning of Annealing process with the beginning of the spinning of the Internal combustion engine, so coordinated that the Time of the highest annealing temperature with the time of Reaching the ignition speed is identical.

Es ist auch möglich die Glühkerzen in Parallelschaltung zu einem gemeinsamen Glühkreis zusammenzuschalten. Die Speisung eines solchen Glühkreises kann dann aus einem gemeinsamen Kondensator bzw. einer gemeinsamen Kondensatoranordnung erfolgen. Diese Schaltung verringert den Schaltungsaufwand weiter.It is also possible to connect the glow plugs in parallel interconnect a common glow circuit. The Such a glow circuit can then be supplied from one common capacitor or a common Capacitor arrangement take place. This circuit is reduced the circuitry further.

Es ist aber bei dieser Schaltung notwendig, die Einhaltung der Zeit-Spannungs-Entladekennlinie zu überwachen und bei Überschreitung einer bestimmten Spannung nach einer bestimmten Zeit den Glühvorgang möglichst trägheitslos abzubrechen, sofern nicht durch andere Maßnahmen jeder Glühkreisteil geschützt ist.But with this circuit it is necessary to adhere to the Monitor time-voltage discharge characteristic and at Exceeding a certain voltage after a certain time the annealing process as inertia as possible cancel, unless by other means everyone Glow circuit part is protected.

Diese Überwachung kann mit Hilfe einer an sich bekannten Timerschaltung in Kombination mit einer Spannungswächter­ schaltung erfolgen, wobei die Ausgangssignale an je einen Eingang eines AND-Gatters gelegt werden. This monitoring can be done with the help of a known Timer circuit in combination with a voltage monitor circuit, the output signals to one Input of an AND gate.  

Die Timerschaltung wird hierbei mit dem Beginn des Glühvorgangs gestartet, ist die Timerzeit abgelaufen so erscheint am Ausgang der Timerschaltung H-Pegel, welcher somit auch an einem Eingang des AND-Gatters wirksam ist. Erscheint gleichzeitig an dem anderen Eingang des AND- Gatters H-Pegel, an welchen die Spannungswächterschaltung hiermit eine zu hohe Spannung signalisiert, so steht der Ausgang des AND-Gatters ebenfalls auf H-Pegel. Dieses Signal kann als Auslösung für den Abbruch des Glühvorgangs verwendet werden und kann, gegebenenfalls durch einen bistabilen Multivibrator gespeichert, um die Zeit des Auftretens des Signals zu verlängern, zur Ausgabe einer Fehlermeldung benutzt werden. Die Timerzeit sowie die Schaltschwelle der Spannungswächterschaltung sind so bestimmt, daß eine Ab­ flachung der Entladekennlinie, durch einen Defekt innerhalb des Glühkreises, so frühzeitig erkannt wird, daß eine stärkere Überhitzung des verbleibenden, intakten Teils des Glühkreises unterbleibt.The timer circuit is started at the beginning of the Glow process started, the timer has expired so appears at the output of the timer circuit H level, which is therefore also effective at an input of the AND gate. Appears simultaneously at the other input of the AND- Gate H level at which the voltage monitor circuit if the voltage is too high, the Output of the AND gate also at H level. This Signal can trigger the termination of the glow process can be used and, if necessary, by a bistable multivibrator saved at the time of occurrence to extend the signal to issue an error message to be used. The timer time and the switching threshold of the Voltage monitor circuit are determined so that an Ab Flattening of the discharge characteristic, due to a defect within of the glow circle, is recognized early enough that a stronger one Overheating of the remaining, intact part of the glow circuit is omitted.

Bei einer Schaltung mit separatem Kondensator bzw. separater Kondensatoranordnung für je eine Glühkerze kann die Einrichtung zum Abbruch des Glühvorganges entfallen.With a circuit with separate capacitor or separate The capacitor arrangement for one glow plug each No device to abort the annealing process.

Eine Überwachung des Verlaufs der Entladekennlinie ist aber auch hier zweckmäßig, um einen Defekt im Glühkreis zu erkennen und anzeigen zu können. Hier ist eine gemeinsame Überwachung möglich, wenn die Spannungen aller Glühkreise über Dioden an eine gemeinsame Spannungsüberwacher­ schaltung geführt sind. However, the course of the discharge characteristic is monitored also useful here to avoid a defect in the glow circuit recognize and display. Here is a common one Monitoring possible when the voltages of all glow circuits via diodes to a common voltage monitor circuit.  

Eine Schaltung mit separater Überwachung lokalisiert den defekten Glühkreis sofort. Die Nutzung einer gemeinsamen Timerschaltung und/oder die Auswertung über einen, eventuell bereits im Bordnetz vorhandenen, Mikroprozessor ist möglich. Die erhöhte Spannung im Einschaltmoment an den Glühkreis oder den Glühkreisen kann auf verschiedene Weise durch von dem Kondensator oder den Kondensatoren bereitgestellt werden. Die einfachste Lösung ist hierbei, der Einsatz von Glühkerzen mit geringer Nennspannung als der Akku oder Generatorspannung. Der Kondensator oder die Kondensatoren werden dann einfach auf eine Spannung nahe dieser Akku oder Generatorspannung aufgeladen und beim Vorglühvorgang über die Glühkreise entladen.A circuit with separate monitoring locates the defective glow circuit immediately. The use of a common Timer circuit and / or evaluation via one, possibly Microprocessor already available in the on-board electrical system is possible. The increased voltage at the moment of switching on the glow circuit or the glow circles can by in various ways provided to the capacitor or capacitors will. The simplest solution is to use Glow plugs with a lower nominal voltage than the battery or Generator voltage. The capacitor or capacitors are then simply connected to a voltage near this battery or Generator voltage charged and during the preheating process discharge the glow circles.

Eine andere Lösungsvariante ist die Reihenschaltung von mehreren jeweils, auf eine Spannung nahe der Akku bzw. Generatorspannung aufgeladenen Kondensatoren, zur Entladung über die Kerze oder die Glühkerzen. Bei dieser Schaltungsanordnung werden die Kondensatoren in Parallelschaltung, eventuell über eine Ladestrombegrenzung, aufgeladen. Die Parallelschaltung stellt hier den Grundsatz der Schaltung dar. Um im Bedarfsfall, also beim Vorglühen, die Kondensatoren in Reihe zu schalten, sind verschiedene Schaltelemente notwendig, um die Parallelschaltung aufzulösen mehrere Öffner, und um die Reihenschaltung zu realisieren mehrere Schließer. Diese Schaltelemente können rein mechanische Kontakte oder kontaktlose Bauelemente sein. Another solution is the series connection of several each, to a voltage near the battery or Generator voltage charged capacitors, for Discharge via the candle or glow plugs. At this Circuitry, the capacitors in Parallel connection, possibly via a charging current limitation, charged. The parallel connection represents the principle of Circuit represents. In order, if necessary, that is, during preheating, the Connecting capacitors in series are different Switching elements necessary to dissolve the parallel connection several NC contacts, and to implement the series connection several NO contacts. These switching elements can be pure mechanical contacts or non-contact components.  

Die Schaltelemente zur Parallelschaltung der Kondensatoren sind Relaiskontakte oder Transistoren. Da die Ladeströme gering sind, ist der Einsatz von Bauelementen geringerer Leistung möglich. Für die Reihenschaltung werden Hochleistungsrelais oder Thyristoren als Schaltelemente verwandt.The switching elements for parallel connection of the capacitors are relay contacts or transistors. Because the charging currents are small, the use of components is less Performance possible. For the series connection High-performance relays or thyristors as switching elements related.

Mit Thyristoren oder ähnlichen Bauelementen läßt sich die Reihenschaltung der Kondensatoren vorteilhaft realisieren, wobei alle im Glühstromkreis liegenden Thyristoren oder ähnliche Bauelemente in der Lage sein müssen die auftretenden Ströme zu schalten. Bei der Verwendung von Thyristoren oder ähnlichen Bauelementen zur Reihenschaltung der Kondensatoren und gemeinsamer Speisung des Glühkreises aus einer Kondensatoranordnung kann eine Löschvorrichtung vorgesehen sein, um im Störfall, also bei Nichteinhaltung der Entladekennlinie, den Glühvorgang abbrechen zu können.With thyristors or similar components, the Advantageously connect the capacitors in series, all thyristors in the glow circuit or Similar components must be able to withstand the occurring To switch currents. When using thyristors or Similar components for connecting the Capacitors and common supply of the glow circuit A quenching device can be a capacitor arrangement be provided to in the event of a malfunction, ie if the Discharge characteristic to be able to abort the glow process.

Dieses kann durch einen Löschthyristor geschehen, welcher den Glühstrom umleitet oder es muß mindestens ein löschbarer Thyristor im Glühstromkreis vorhanden sein.This can be done by a quenching thyristor, which the Redirects glow current or there must be at least one erasable Thyristor in the glow circuit.

Eine weitere Lösungsvariante zur Gewinnung einer höheren Ladespannung als die Akku bzw. Generatorspannung, ist das Aufladen des Kondensators oder der Kondensatoren mit Hilfe einer bekannten Spannungswandlerschaltung.Another solution for obtaining a higher one Charging voltage as the battery or generator voltage is that Charging the capacitor or capacitors with the help a known voltage converter circuit.

Dabei läßt sich die Ladespannung des Kondensators oder der Kondensatoren in weiten Grenzen konstruktiv festlegen. The charging voltage of the capacitor or the Design capacitors within wide limits.  

Es lassen sich, auch bei der Verwendung mehrerer Glühkreise oder separater Anordnung eines Kondensators für jeweils eine Glühkerze, alle Kondensatoren aus einem Spannungswandler laden, sofern Dioden im Schaltkreis angeordnet sind. Die Bauart der verwendeten Spannungswandlerschaltung kann auch noch eine externe Ladestrombegrenzung erfordern, weil Kondensatoren großer Kapazität im ungeladenen Zustand praktisch einen Kurzschluß im Einschaltmoment darstellen.It can be used even when using multiple glow circles or separate arrangement of a capacitor for one Glow plug, all capacitors from one voltage converter charge if diodes are located in the circuit. The The type of voltage converter circuit used can also still require an external charge current limitation because Large capacity capacitors in the uncharged state practically represent a short circuit at switch-on.

Die Ladestrombegrenzung kann im einfachsten Fall ein Widerstand sein. Von der Leistungsfähigkeit des verwendeten Spannungswandlers insbesondere von dessen Ausgangsstrom bzw. des durch die Ladestrombegrenzung möglichen Strom, ist die zur Aufladung der Kondensatoren notwendige Zeit abhängig. Je stärker der Ladestrom ist, desto kürzer wird die Ladezeit des Kondensatoren oder der Kondensatoren sein und um so eher ist die Schaltung für einen neuen Glühvorgang wieder einsatzbereit. Meist schließt sich dem Startvorgang eine längere Motorlaufzeit an, so daß über diesen längeren Zeitraum Elektroenergie von dem Generator der Selbstzünder­ verbrennungskraftmaschine zur Aufladung der Kondensatoren zur Verfügung steht.The charging current limitation can be in the simplest case Be resistance. From the performance of the used Voltage converter especially from its output current or the current possible through the charging current limitation the time required to charge the capacitors dependent. The stronger the charging current, the shorter it becomes Charging time of the capacitors or capacitors and the circuit for a new glow process is all the more likely ready for use again. Usually, the start-up process is closed longer engine running time, so that over this longer period Electrical energy from the generator of the self-igniter Internal combustion engine for charging the capacitors is available.

Eine Anpassung an unterschiedlichste Bedingungen ist mit dieser Lösungsvariante möglich. Es ist zweckmäßig den Ladestrom des Kondensators oder der Kondensatoren zu überwachen und ein Signal an die Bedienperson oder die Motorregelung zugeben, wenn der Ladezustand des Kondensators oder der Kondensatoren noch unzureichend ist, um diesen bzw. diese zu veranlassen die Motorlaufzeit danach einzurichten. An adaptation to different conditions is included this solution possible. It is appropriate that Charging current of the capacitor or the capacitors too monitor and send a signal to the operator or the operator Add engine control if the charge level of the Capacitor or the capacitors is still insufficient to cause the engine to run afterwards to set up.  

Dieses Signal kann auch zur Abschaltung des Spannungswandlers bei vollgeladenen Kondensatoren genutzt werden um die Belastung des Bordnetzes zu verringern.This signal can also be used to switch off the Voltage converter used with fully charged capacitors to reduce the load on the electrical system.

Nachstehend wird die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.The invention is illustrated below using an exemplary embodiment explained in more detail.

Mit der zugehörigen Zeichnung ist ein Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Schaltung schematisch dargestellt.With the accompanying drawing is a block diagram of the Circuit shown according to the invention schematically.

In einem Pkw ist ein Vierzylinder- Viertakt- Dieselmotor eingebaut. Für jeden Zylinder ist eine Glühkerze vorgesehen. Die Stromaufnahme einer Glühkerze beträgt 10 Ampere. Somit beträgt die Gesamtstromaufnahme des Glühkreises 40 Ampere. Ein normaler Glühvorgang bei 12 Volt Bordnetzspannung dauert etwa 15 Sekunden.There is a four-cylinder, four-stroke diesel engine in a car built-in. A glow plug is provided for each cylinder. The current consumption of a glow plug is 10 amperes. Consequently the total current consumption of the glow circuit is 40 amperes. A normal glow process with 12 volt vehicle electrical system voltage takes about 15 seconds.

Für einen Glühvorgang müssen somit 7200 Ws Energie bereitstehen.7200 Ws of energy are required for a glow process stand by.

Die Kondensatorbatterie bzw. der Kondensator wird im Fahrzeug in der Nähe des Motors angeordnet. Der benötigte Spannungswandler kann an geeigneter Stelle im Fahrzeug angeordnet werden, da die Ladeströme viel geringer sind als die Entladeströme, somit ist mit weniger Leistungsabfall über die Zuleitung zu rechnen.The capacitor bank or the capacitor is in the Vehicle placed near the engine. The one needed Voltage converter can be in a suitable place in the vehicle be arranged because the charging currents are much lower than that Discharge currents, so with less power drop over the Supply line to be expected.

Am Kontakt 1 liegt die Bordspannung des PKW bei eingeschaltetem Bordnetz an. Diese liegt über den Öffner des Relais 15 auch an dem Spannungswandler 3 an, sofern nicht Relais 15 angezogen hat. Der Spannungswandler 3 wandelt die Bordnetzspannung in eine höhere Spannung und läd den Kondensator 4. The vehicle's on-board voltage is present at contact 1 when the on-board electrical system is switched on. This is also applied to the voltage converter 3 via the break contact of the relay 15 , unless relay 15 has picked up. The voltage converter 3 converts the vehicle electrical system voltage into a higher voltage and charges the capacitor 4 .

Dieser stellt den Energiespeicher für den Glühvorgang dar. Aus der teilweise dargestellten Innenschaltung des Spannungswandlers 3 geht hervor, daß in diesem Fall eine Rückstromdiode entfallen kann, da die vorhandene Graetzbrücke eine Entladung des Kondensators 4 über die Transformatorspule verhindert. Ebenso kann eine Ladestrombegrenzung hier entfallen, da der Innenwiderstand der Transformatorspule strombegrenzend wirkt. Bei der Verwendung anderer Spannungswandlerbauarten muß jedoch darauf Rücksicht genommen werden.This represents the energy store for the glow process. It can be seen from the internal circuit of the voltage converter 3 , which is partially shown, that in this case a reverse current diode can be omitted, since the existing Graetz bridge prevents the capacitor 4 from being discharged via the transformer coil. Charging current limitation can also be omitted here, since the internal resistance of the transformer coil has a current-limiting effect. However, this must be taken into account when using other types of voltage transformers.

Die Ladespannung des Kondensators 4 wird durch den Spannungswächter 14 überwacht. Dieser Spannungswächter 14 muß einen äußerst hochohmigen Eingang besitzen, um eine Entladung des Kondensators 4 auf ein Minimum zu begrenzen. Am Ausgang des Spannungswächters 14 tritt ein Signal auf, wenn die Ladespannung des Kondensators 4 erreicht ist. Dieser Zustand wird durch die Glühlampe 16 signalisiert, wobei eine Negierung des Signal zur Anzeige des Zustandes "Kondensator leer" zweckmäßiger wäre, jedoch wurde im Beispiel darauf verzichtet.The charging voltage of the capacitor 4 is monitored by the voltage monitor 14 . This voltage monitor 14 must have an extremely high-impedance input in order to limit the discharge of the capacitor 4 to a minimum. A signal occurs at the output of the voltage monitor 14 when the charging voltage of the capacitor 4 is reached. This state is signaled by the incandescent lamp 16 , a negation of the signal to indicate the state "capacitor empty" would be more expedient, but was omitted in the example.

Die Spule des Relais 15 bekommt Spannung und dessen Öffnerkontakt trennt die Spannungsversorgung des Spannungswandlers 3, wenn ein Signal von Spannungs­ wächter 14 kommt oder wenn die Ladekontrolleuchte des Fahrzeugs, welche signalisiert, daß der Akku für das Bordnetz Strom liefert, und dessen Spannung am Kontakt 19 liegt, leuchtet. The coil of the relay 15 receives voltage and its break contact disconnects the voltage supply of the voltage converter 3 when a signal comes from the voltage monitor 14 or when the charge indicator light of the vehicle, which signals that the battery for the electrical system supplies current, and its voltage at the contact 19 lies, lights up.

Auf diese Weise wird erreicht, daß der Spannungswandler 3 nur gespeist wird, wenn der Generator Energie liefert und der Kondensator 4 nicht seine Ladespannung erreicht hat.In this way it is achieved that the voltage converter 3 is only fed when the generator is supplying energy and the capacitor 4 has not reached its charging voltage.

Die Signale der Ladekontrolleuchte und des Spannungs­ wandlers 14 werden über die Dioden 20 und 21 entkoppelt. Kontakt 2 ist mit dem Zündschloß in der Weise verbunden, daß hier Spannung anliegt, wenn der Anlass- und Glühvorgang beginnen soll.The signals of the charge control lamp and the voltage converter 14 are decoupled via the diodes 20 and 21 . Contact 2 is connected to the ignition lock in such a way that voltage is present when the starting and glowing process is to begin.

Liegt am Kontakt 2 Spannung an, so zieht Schütz 5 an und verbindet den Kondensator 4 mit den Glühkerzen 10; 11; 12 und 13. Der Kondensator 4 entlädt sich über diesen Glühkreis und gibt seine Energie an diesen ab. Timer 17, welcher in die Zuleitung zum Anlaßmotorschütz eingeschleift ist, verzögert den Beginn des Anlaßvorganges dabei etwas. Das Anlaß­ motorschütz ist am Kontakt 18 angeschlossen. Dabei ist bauartabhängig ob der Timer 17, wie hier beschrieben, in der Anlaßerzuleitung oder in der Zuleitung zum Glührelais 5 oder überhaupt notwendig ist. Auch die genaue Verzögerungszeit ist bauartabhängig.If voltage is present at contact 2 , contactor 5 picks up and connects capacitor 4 to glow plugs 10; 11; 12 and 13 . The capacitor 4 discharges through this glow circuit and releases its energy to it. Timer 17 , which is looped into the supply line to the starter motor contactor, delays the start of the starting process somewhat. The motor contactor is connected to contact 18 . It depends on the type of construction whether the timer 17 , as described here, is necessary in the starter feed line or in the feed line to the glow relay 5 or at all. The exact delay time also depends on the design.

Mit dem Anlegen des Startsignals am Kontakt 2 wird der Timer 7 gestartet, welcher zusammen mit dem Spannungs­ wächter 6 und dem AND-Glied 8 für eine Überwachung der Entladekennlinie sorgt. Der Eingang von Spannungswächter 6 ist mit dem Glühkreis mit den Glühkerzen 10; 11; 12; und 13 verbunden. Spannungswächter 6 gibt ein H-Signal an seinem Ausgang ab, solange die Spannung am Glühkreis über seinem Schwellwert liegt. Ist die Timerzeit von Timer 7 abgelaufen, so tritt an seinem Ausgang ebenfalls ein H-Signal auf. When the start signal is applied to the contact 2 , the timer 7 is started, which together with the voltage monitor 6 and the AND gate 8 ensures that the discharge characteristic is monitored. The input of voltage monitor 6 is connected to the glow circuit with glow plugs 10 ; 11 ; 12 ; and 13 connected. Voltage monitor 6 outputs an H signal at its output as long as the voltage across the glow circuit is above its threshold value. If the timer time of timer 7 has expired, an H signal also occurs at its output.

Die zwei Eingänge von AND-Glied 8 sind mit je einem Ausgang von Timer 7 und Spannungswächter 6 verbunden, so daß bei gleichzeitigem Auftreten von H-Pegel an den Ausgängen von Spannungswächter 6 und Timer 7 auch am Ausgang des AND-Gliedes 8, H-Pegel erscheint. Dies geschieht, wenn die Entladekennlinie nicht eingehalten wurde, wie zum Beispiel durch eine defekte Glühkerze.The two inputs of AND gate 8 are each connected to an output of timer 7 and voltage monitor 6 , so that if H levels occur simultaneously at the outputs of voltage monitor 6 and timer 7 , the output of AND gate 8 , H- Level appears. This happens if the discharge characteristic has not been maintained, for example due to a defective glow plug.

H-Pegel am Ausgang vom AND-Glied 8 läßt das Relais 9 anziehen, welches die Zuleitung zum Schütz 5 unterbricht. Relais 9 ist eine Ausführung, welche im angezogenen Zustand einrastet und bis zur manuellen Rückstellung einen Glühvorgang unterbindet, um eine Überlastung der noch intakten Glühkerzen zu vermeiden.H level at the output of the AND gate 8 causes the relay 9 to pick up, which interrupts the supply line to the contactor 5 . Relay 9 is a version which engages in the tightened state and prevents a glow process until manual reset, in order to avoid overloading the glow plugs which are still intact.

BezugszeichenlisteReference list

1 Kontakt
2 Kontakt
3 Spannungswandler
4 Kondensator
5 Schütz
6 Spannungswächter
7 Timer
8 AND-Glied
9 Relais
10 Glühkerze
11 Glühkerze
12 Glühkerze
13 Glühkerze
14 Spannungswächter
15 Relais
16 Glühlampe
17 Timer
18 Kontakt
19 Kontakt
20 Diode
21 Diode 1 contact
2 contact
3 voltage transformers
4 capacitor
5 contactor
6 voltage monitors
7 timers
8 AND gate
9 relays
10 glow plugs
11 glow plug
12 glow plugs
13 glow plug
14 voltage monitors
15 relays
16 light bulb
17 timers
18 contact
19 contact
20 diode
21 diode

Claims (6)

1. Vorglüheinrichtung für Selbstzünderverbrennungskraft­ maschinen dadurch gekennzeichnet, daß die Glühkerze oder die Glühkerzen zum Vorglühen der Selbstzünder­ verbrennungskraftmaschine beim Kaltstart in einem elektrischen Schaltkreis oder in mehreren elektrischen Schaltkreisen mit einem Kondensator oder mehreren Kondensatoren und einem Akku und/oder einem Generator sowie anderen an sich bekannten elektrischen Bau­ elementen so zusammen geschaltet sind, daß der Konden­ satorentladestrom die Glühkerzen zum Zündzeitpunkt auf Zündtemperatur aufheizt.1. Glow plug for compression ignition machines characterized in that the glow plug or glow plugs for preheating the compression ignition internal combustion engine on cold start in an electrical circuit or in several electrical circuits with a capacitor or several capacitors and a battery and / or a generator and others known per se electrical construction elements are connected together so that the capacitor discharge current heats the glow plugs to the ignition temperature at the time of ignition. 2. Vorglüheinrichtung für Selbstzünderverbrennungs­ kraftmaschinen nach Anspruch 1 dadurch gekenn­ zeichnet, daß die an der Glühkerze oder an den Glühkerzen anliegende Kondensatorspannung gleich oder größer ist als die Nennspannung der Glühkerze oder der Glühkerzen.2. Glow plug device for compression ignition Engines characterized according to claim 1 records that on the glow plug or on the Glow plugs applied capacitor voltage the same or greater than the rated voltage of the glow plug or the glow plugs. 3. Vorglüheinrichtung für Selbstzünderverbrennungs­ kraftmaschinen nach Anspruch 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, daß in der Ladeschaltung für den Kondensator oder die Kondensatoren ein Spannungs­ wandler integriert ist. 3. Glow plug device for compression ignition engines according to claim 1 and 2 thereby characterized in that in the charging circuit for the Capacitor or the capacitors a voltage converter is integrated.   4. Vorglüheinrichtung für Selbstzünderverbrennungs­ kraftmaschinen nach Anspruch 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Kondensatoren, in der Ladeschaltung mit dem Akku und oder mit dem Generator, parallel geschaltet sind und in der Entladeschaltung mit den Glühkerzen hinter­ einander geschaltet sind.4. Glow plug device for compression ignition engines according to claim 1 and 2 thereby characterized in that several capacitors in the Charging circuit with the battery and or with the Generator, connected in parallel and in the Discharge circuit with the glow plugs behind are connected to each other. 5. Vorglüheinrichtung für Selbstzünderverbrennungs­ kraftmaschinen nach Anspruch 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, daß einer jeden Glühkerze je ein Kondensator zugeordnet ist, der einzeln oder aus einer gemeinsamen Ladeschaltung mit weiteren Kondensatoren aufladbar ist.5. Glow plug device for compression ignition engines according to claims 1 to 4 thereby characterized in that each of each glow plug Capacitor is assigned that individually or off a common charging circuit with others Capacitors is rechargeable. 6. Vorglüheinrichtung für Selbstzünderverbrennungs­ kraftmaschinen nach Anspruch 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet, daß in der Vorglüheinrichtung an sich bekannte elektrische Bauelemente zur Erkennung von Störungen und deren Signalisierung an das Bedien­ personal und/oder an das Motormanagement integriert sind.6. Glow plug device for compression ignition Engines according to claims 1 to 5 thereby characterized in that in the preheating device known electrical components for detection of faults and their signaling to the operator personnel and / or integrated into the engine management are.