DE1176929B

DE1176929B - Monitoring device for heating the glow plugs of an internal combustion engine

Info

Publication number: DE1176929B
Application number: DEB70217A
Authority: DE
Inventors: Otto Rieg; Dipl-Ing Erich Dobler; Heinz Moeller
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1963-01-04
Filing date: 1963-01-04
Publication date: 1964-08-27

Description

Überwachergerät für die Heizung der Glühkerzen einer Brennkraftmaschine Die Erfindung betrifft ein überwachergerät für die Heizung der Glühkerzen einer Brennkraftmaschine, mit einem elektrisch isoliert an einer Grundplatte befestigten Glühdrahtvorwiderstand, der mindestens einen Teil des Heizstromes der Glühkerzen aufnimmt und mit einer elektrisch gesteuerten Anzeigevorrichtung in Verbindung steht, deren Erregerstromstärke in Abhängigkeit von dem am Glühdrahtvorwiderstand hervorgerufenen Spannungsabfall den Heizzustand der Glühkerzen kenntlich macht.Monitoring device for heating the glow plugs of an internal combustion engine The invention relates to a monitoring device for heating the glow plugs of a Internal combustion engine, with an electrically insulated attached to a base plate Glow wire resistor, which at least part of the heating current of the glow plugs receives and communicates with an electrically controlled display device, their excitation current strength depending on the one produced at the glow wire series resistor Voltage drop indicates the heating state of the glow plugs.

Bei bekannten überwachergeräten dieser Art dient als Anzeigevorrichtung eine an der Armaturentragwand der Brennkraftmaschine angeordnete Kontrollampe, deren unmittelbar an einem Teilwiderstand des Glühstromkreises abgegriffene Betriebsspannung der jeweiligen Glühstromstärke proportional ist, so daß die Lampe beim Einschalten des Glühstromes mit entsprechender Helligkeit aufleuchtet. Im Gegensatz zu den bekannten Glühüberwachern mit einer vom Glühstrom selbst durchflossenen Glühdrahtschleife hat eine solche Anzeigevorrichtung einen vergleichsweise geringen Strombedarf, der die Verwendung einfacher, leicht verlegbarer Stromzuleitungen ermöglicht, der auch dem Glühstromkreis vorteilhafterweise nur wenig elektrische Leistung entzieht und vor allem keine nennenswerte Wärme an der Armaturentragwand erzeugt, was dann besonders wichtig ist, wenn diese aus Kunststoff besteht.In known monitoring devices of this type, the display device is used a control lamp arranged on the instrument panel of the internal combustion engine, whose Operating voltage tapped directly at a partial resistance of the glow circuit the respective glow current intensity is proportional, so that the lamp when switched on of the glow current lights up with the corresponding brightness. In contrast to the known Glow monitors with a glow wire loop through which the glow current itself flows such a display device has a comparatively low power requirement, the allows the use of simple, easily laid power supply lines, which also the glow circuit advantageously draws only a little electrical power and Above all, no significant heat is generated on the fitting support wall, which is special is important if it is made of plastic.

Den genannten Vorteilen steht jedoch der Nachteil gegenüber, daß eine Anzeigevorrichtung dieser Art sehr rasch anspricht und den sich zeitlich verzögert abspielenden Aufglühvorgang der Kerzen nicht wiedergeben kann, was jedoch zur Einhaltung der notwendigen Vorglühdauer für die Anzeige sehr erwünscht wäre. Hinzu kommt, daß eine solche Anzeige bei einer mit einpoligen Glühkerzen ausgerüsteten Brennkraftmaschine den Ausfall einer der in diesem Fall parallel zueinander geschalteten Glühkerzen nicht mit Sicherheit erkennbar macht, weil die Kontrollampe dann nur mit etwas verminderter Spannung aufleuchtet und allenfalls einen Helligkeitsunterschied aufweist, der jedoch im allgemeinen schwer abschätzbar ist.However, the advantages mentioned is offset by the disadvantage that a Display device of this type responds very quickly and is delayed in time playing the glowing process of the candles can not reproduce, but what must be observed the necessary preheating time for the display would be very desirable. In addition, that such a display in an internal combustion engine equipped with single-pole glow plugs the failure of one of the glow plugs connected in parallel to one another in this case cannot be identified with certainty, because the control lamp is then only slightly diminished Voltage lights up and at most shows a difference in brightness, which however is generally difficult to estimate.

Ein überwachergerät, dessen Anzeige ohne die genannten Nachteile arbeitet und sowohl mit ausreichender Verzögerung anspricht als auch einen wesentlich besser erkennbaren Ansprechschwellwert aufweist, ergibt sich gemäß der Erfindung dadurch, daß zur elektrischen Steuerung der Anzeigevorrichtung in deren Erregerstromkreis ein temperaturabhängiges elektrisches Schaltelement eingeschaltet ist, das sich beim Aufheizen der Glühkerzen durch die am Glühdrahtvorwiderstand erzeugte Wärme erhitzt und dessen elektrischer Leitwert die Anzeigevorrichtung mit einer der notwendigen Vorglühdauer der Kerzen angenäherten Verzögerung steuert.A monitoring device whose display works without the disadvantages mentioned and responds with sufficient delay as well as a much better one has recognizable response threshold, results according to the invention in that that for the electrical control of the display device in its excitation circuit a temperature-dependent electrical switching element is switched on, which is when the glow plugs are heated up by the heat generated at the glow wire series resistor heated and its electrical conductance the display device with one of the necessary Pre-glow duration of the candles controls approximate delay.

Die für die Wärmeübertragung vom Glühdrahtvorwiderstand auf das temperaturabhängige Schaltelement erforderliche Zeitdauer läßt sich in einfacher Weise durch die Bemessung der genannten Teile, insbesondere durch die Anordnung des temparaturabhängigen Schaltelementes, einstellen und, was besonders wichtig ist, im Bedarfsfalle auch nachträglich noch verändern, wenn man nur den räumlichen Abstand der genannten Teile gegeneinander entsprechend ändert. Vor allem läßt sich damit auch die Anzeigeempfindlichkeit auf den bei einpoligen Glühkerzenanlagen erwünschten Grenzwert einregeln, weil der Wärmeaustausch in jedem Falle einem Gleichgewicht zustrebt, bei dem das temperaturabhängige Schaltelement seinerseits eine der aufgenommenen Wärme entsprechende Wärmemenge abstrahlt und somit seine Endtemperatur erreicht hat. Da die Wärmestrahlung bekanntlich nach dem Strahlungsgesetz mit der 4. Potenz von der absoluten Temperatur abhängig ist, wird also bereits beim Ausfallen einer Glühkerze der für die ordnungsgemäße Stromaufnahme einer Parallelschaltung einpoliger Kerzen eingestellte Mindestwert der Anzeige nicht erreicht bzw. eindeutig unterschritten.The one for the heat transfer from the glow wire series resistor to the temperature-dependent one Switching element required time can be determined in a simple manner by the dimensioning of the parts mentioned, in particular due to the arrangement of the temperature-dependent switching element, set and, what is particularly important, also retrospectively if necessary change if you only change the spatial distance between the parts mentioned changes accordingly. Above all, it also increases the display sensitivity regulate the limit value desired for single-pole glow plug systems, because the heat exchange in each case strives for an equilibrium in which the temperature-dependent switching element in turn, radiates an amount of heat corresponding to the absorbed heat and thus has reached its final temperature. Since the thermal radiation is known to be after Radiation law is dependent on the absolute temperature with the 4th power In other words, if a glow plug fails, it is essential for proper power consumption a parallel connection of single-pole candles, the minimum value of the display is not set reached or clearly fallen below.

Die thermische Wirkungsweise des vorgeschlagenen Überwachergerätes vereinigt also die Vorteile einer von der Glühstromstärke nur mittelbar abhängigen Anzeige geringen Leistungsbedarfes mit einer erheblichen Verzögerung des Anzeigevorganges durch solche Mittel, mit denen sich zugleich die Empfindlichkeit der Anzeige in vorteilhafter Weise vergrößert, sowie deren Ansprechschwelle auf einen vorgegebenen Wert einregem läßt, ohne daß man irgendwelche elektrische Schaltelemente der beteiligten Stromkreise ändern müßte. Zudem ist die Arbeitsweise des erfindungsgemäßen überwachergerätes nicht nur von der Art, sondern auch von der Anzahl der zu überwachenden Glühkerzen unabhängig, weil man in jedem Einzelfalle lediglich den Glühdrahtvorwiderstand an die Sollstromstärke der Glühkerzen anpassen muß. Auch kann man das Überwachergerät sogar mit dem gleichen Glühdrahtvorwiderstand für verschiedene Glühstromanlagen verwenden, wozu man jeweils nur den gleichen Stromwert vom gesamten Glühstrom abzweigen und dem überwachergerät zuführen muß.The thermal operation of the proposed supervisory device thus combines the advantages of one that is only indirectly dependent on the glow current intensity Display of low power requirements with a considerable delay in the display process by means by which at the same time the sensitivity the display enlarged in an advantageous manner, as well as their response threshold A predetermined value can be energized without any electrical switching elements of the circuits involved would have to change. In addition, the method of operation of the invention monitoring device not only on the type, but also on the number of to be monitored Glow plugs independent, because in each individual case you only need the glow wire series resistor must adapt to the nominal current strength of the glow plugs. You can also use the surveillance device even with the same glow wire series resistor for different glow current systems use, for which purpose you only branch off the same current value from the entire glow current and feed it to the monitoring device.

Ohne Einfluß auf die Wirkungsweise des vorgeschlagenen überwachergerätes ist schließlich auch die Art der verwendeten Anzeigevorrichtung, die im einfachsten Falle eine Glühlampe oder ein magnetisches Schauzeichen sein mag, jedoch ebensogut auch ein Schaltrelais enthalten kann, über das das Überwachergerät zugleich mit der Glühstromkontrolle auch noch andere Vorgänge steuert, wenn beispielsweise der Arbeitskontakt des Schaltrelais im Stromkreis eines Andrehmotors liegt und das Andrehen der Brennkraftmaschine entweder bis zum Ablauf der Vorglühdauer verhütet oder zu dem genannten Zeitpunkt automatisch auslöst, wenn der Andrehmotorschalter schon beim Einschalten des Glühstromes eingeschaltet worden ist.Without affecting the mode of operation of the proposed monitoring device After all, the type of display device used is also the simplest Trap might be an incandescent lamp or a magnetic indicator, but just as well can also contain a switching relay, via which the monitoring device at the same time the glow current control also controls other processes, for example if the The normally open contact of the switching relay is in the circuit of a cranking motor and cranking the internal combustion engine either prevented or closed until the preheating period has elapsed automatically triggers at the specified time, if the starting motor switch already was switched on when the glow current was switched on.

In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes dargestellt und zwei der häufigsten Anwendungsbeispiele skizziert. Es zeigt F i g. 1 das erste Ausführungsbeispiel, von der Seite gesehen, F i g. 2 eine Draufsicht auf F i g. 1 und F i g. 3 einen Schnitt nach Linie 111-11I in Fig. 2 sowie F i g. 4 eine Schaltskizze des ersten Anwendungsbeispieles, F i g. 5 eine Schaltskizze zum zweiten Anwendungsbeispiel, F i g. 6 das zweite Ausführungsbeispiel, von unten gesehen.The drawing shows two exemplary embodiments of the subject matter of the invention and two of the most common application examples are outlined. It shows F i G. 1 shows the first exemplary embodiment, seen from the side, FIG. 2 is a plan view on F i g. 1 and F i g. 3 shows a section along line 111-11I in FIG. 2 and FIG. 4 shows a circuit diagram of the first application example, FIG. 5 a circuit diagram on the second application example, FIG. 6 the second embodiment, from below seen.

Das Überwachergerät 1 hat nach Art eines Glühkerzenvorwiderstandes eine Glühdrahtwendel2, die elektrisch isoliert an einer bügelförmigen metallischen Grundplatte 3 befestigt ist. In einer Ausnehmung in der Mitte der Grundplatte 3 ist eine bimetallische Kontaktfeder 4 so angeordnet, daß sie sich unter der von der Wendel 2 ausgehenden Wärmewirkung durchbiegt und bei ausreichender Erwärmung mit ihrem freien Ende schließlich an einen Gegenkontakt 5 anlegt, so daß dessen Anschlußfahne 6 für den Erregerstromkreis einer nicht dargestellten Anzeigevorrichtung mit dem Metall der Grundplatte 3 elektrisch leitend verbunden wird. Der die Anschlußfahne 6 tragende Gegenkontakt 5 ist bei diesem Beispiel durch Isolierscheiben 10 und 11 elektrisch isoliert an der Grundplatte 3 festgenietet, während die Bimetallfeder 4 zweckmäßig das gleiche Potential hat wie die Grundplatte, an der sie befestigt ist. Dies ist jedoch keineswegs notwendig, vielmehr kann statt dessen auch die Bimetallfeder 4 elektrisch isoliert und dafür der Gegenkontakt 5 elektrisch leitend an der Grundplatte 3 befestigt sein, wie das Schaltbild nach F i g. 4 zeigt. Dort dient eine Glühlampe 7 als Anzeigevorrichtung. die beim Einschalten des Glühstromes an eine mit + angedeutete Stromquelle angeschaltet wird. Der Glühstrom der in diesem Falle in Serie geschalteten zweipoligen Glühkerzen 8 erhitzt die Glühdrahtwendel 2 und dadurch auch die Bimetallfeder 4, die schließlich den Stromkreis der Lampe 7 stromleitend überbrückt. In gleicher Weise könnten an Stelle der zweipoligen Glühkerzen 8 nach F i g. 4 auch einpolige, parallel zueinander geschaltete Glühkerzen 9 überwacht werden, wie sie das Schaltbild nach F i g. 5 zeigt.The monitoring device 1 has a glow wire filament 2 in the manner of a glow plug series resistor, which is attached to a bow-shaped metallic base plate 3 in an electrically insulated manner. In a recess in the center of the base plate 3, a bimetallic contact spring 4 is arranged so that it bends under the thermal effect emanating from the coil 2 and, when it is sufficiently heated, finally rests with its free end on a mating contact 5, so that its terminal lug 6 for the excitation circuit of a display device, not shown, is connected to the metal of the base plate 3 in an electrically conductive manner. The mating contact 5 carrying the terminal lug 6 is riveted to the base plate 3 in an electrically insulated manner by insulating washers 10 and 11 , while the bimetallic spring 4 expediently has the same potential as the base plate to which it is attached. However, this is by no means necessary; instead, the bimetal spring 4 can also be electrically insulated and the mating contact 5 can be attached to the base plate 3 in an electrically conductive manner, as is shown in the circuit diagram according to FIG. 4 shows. There an incandescent lamp 7 serves as a display device. which is connected to a power source indicated by + when the glow current is switched on. The glow current of the two-pole glow plugs 8 connected in series in this case heats the glow wire filament 2 and thereby also the bimetallic spring 4, which ultimately bridges the circuit of the lamp 7 in a conductive manner. In the same way, instead of the two-pole glow plugs 8 according to FIG. 4 single-pole glow plugs 9 connected in parallel can also be monitored, as shown in the circuit diagram according to FIG. 5 shows.

Das zweite Ausführungsbeispiel nach F i g. 6 unterscheidet sich vom ersten nur darin, daß an Stelle des Bimetallkontaktpaares als temperaturabhängiges Schaltelement ein Heißleiter 12 in der Ausnehmung der bügelförmigen Grundplatte angeordnet ist, also ein Schaltelement, dessen bei zunehmender Erwärmung abnehmender elektrischer Widerstand die Erregerstromstärke einer Glühlampe 7 nach F i g. 5 entsprechend steigert. In diesem Falle ergibt sich der Vorteil, daß die Glühlampe 7 den Aufglühvorgang auch optisch sichtbar wiedergibt, obgleich dann der Ansprechschwellwert natürlich nicht so ausgeprägt erkennbar sein kann wie ein Kontaktschluß der Bimetallfeder 4 nach F i g. 4. Bei einer mit zweipoligen Glühkerzen ausgerüsteten Brennkraftmaschine würde das nichts ausmachen, weil dort beim Ausfall einer Glühkerze weder der Heißleiter 12 noch die Bimetallfeder 4 erwärmt werden könnten, die Glühlampe also in jedem Falle nicht aufleuchtet.The second embodiment according to FIG. 6 differs from first only in the fact that instead of the bimetal contact pair as a temperature-dependent one Switching element a thermistor 12 in the recess of the bow-shaped base plate is arranged, so a switching element, which decreases with increasing heating electrical resistance the excitation current strength of an incandescent lamp 7 according to FIG. 5 accordingly increases. In this case, there is the advantage that the incandescent lamp 7 starts the glowing process also visually visible, although then of course the response threshold value cannot be so clearly recognizable as a contact closure of the bimetallic spring 4 according to FIG. 4. In the case of an internal combustion engine equipped with two-pole glow plugs that wouldn't matter, because if a glow plug fails, neither the thermistor is there 12 the bimetallic spring 4 could still be heated, i.e. the incandescent lamp in each Trap does not light up.

Anders ist es jedoch bei dem in F i g. 5 dargestellten Anwendungsfall, wo auch beim Ausfall einer der Glühkerzen 9 noch ein erheblicher Strom durch den Glühdrahtvorwiderstand 2 fließen wird, so daß die Gefahr besteht, daß die Glühlampe 7, wenn auch nach längerer Zeit und wesentlich dunkler, noch aufleuchten könnte. Um die Einstellung des richtigen Anzeigewertes in diesem Falle zu erleichtern, wird in Weiterbildung der Erfindung vorgeschlagen, auch den Glühdrahtwiderstand 2 aus einem Werkstoff herzustellen, der ebenfalls einen temperaturabhängigen Widerstandswert hat, aber so beschaffen ist, daß er als Kaltleiter wirkt. Dann spielt sich beim Einschalten des Glühstromes folgendes ab: Der Kaltleiterwerkstoff der Glühdrahtwendel 2 hat zunächst einen sehr geringen elektrischen Widerstand, so daß er beim Einschalten des Glühstromkreises die Aufheizung der Glühkerzen beschleunigt. Infolge seines jetzt noch geringen Widerstandes ist auch die an den Heißleiter 12 abgestrahlte Wärmemenge entsprechend kleiner, wodurch sich das Aufglühen der Lampe 7 zusätzlich verzögert. Bei ordnungsgemäßer Stromaufnahme aller Glühkerzen ergibt sich lediglich eine verzögerte Anzeige, jedoch leuchtet die Lampe 7 im Endzustand schließlich mit der gleichen Helligkeit auf, die sich unter sonst gleichen Voraussetzungen auch ohne den Kaltleiterwerkstoff ergeben hätte. Wenn aber eine der Kerzen 9 keinen Strom aufnimmt, dann erwärmt sich die aus einem Kaltleiterwerkstoff bestehende Wendel noch wesentlich langsamer als vorher, während die Bedingungen für ihre Wärmeabstrahlung die gleichen bleiben, so daß die Wendel 2 niemals ihren vorgesehenen Endzustand erreicht und zufolge ihrer schwächeren Erwärmung auch den Heißleiter 12 nur in dem durch das Strahlungsgesetz verminderten Maße beeinflussen und die Lampe 7 nicht mehr zum Aufleuchten bringen kann. Im Hinblick auf den von der Wendel 2 aufzunehmenden Sollstrom muß der Kaltleiterwerkstoff aus einer korrosionsbeständigen Metallegierung hergestellt sein, vorzugsweise eignet sich dafür eine Legierung, die zu mehr als 95% aus Nickel besteht. Es hat sich gezeigt, daß technisch reines Nickel von nahezu 99% Reinheit ein so ausgeprägtes Temperaturverhalten zeigt, daß man, wie in Weiterbildung der Erfindung vorgeschlagen wird, sogar auf den Heißleiter 12 beim Beispiel nach F i g. 6 verzichten kann, indem man die Glühlampe 7 lediglich mit den beiden Anschlüssen der aus Nickel bestehenden Kaltleiterwendel stromleitend verbindet. In diesem Falle dient also als temperaturabhängiges Schaltelement der mit zunehmender Temperatur gleichfalls zunehmende Widerstandswert des Glühdrahtvorwiderstandes 2 selbst, dessen vom Glühstrom hervorgerufener ebenfalls zunehmender Spannungsabfall unmittelbar als Spannungsquelle einer Glühlampe ausgenutzt wird.It is different, however, in the case of the one shown in FIG. 5 illustrated application, where even if one of the glow plugs 9 fails, there is still a considerable current through the Glow wire resistor 2 will flow, so there is a risk that the incandescent lamp 7, even if it could still light up after a long time and much darker. To make it easier to set the correct display value in this case, Proposed in a further development of the invention, the filament resistor 2 from to produce a material that also has a temperature-dependent resistance value has, but is such that it acts as a PTC thermistor. Then it plays with Switching on the glow current from the following: The PTC thermistor material of the glow wire filament 2 initially has a very low electrical resistance, so that when switched on of the glow circuit accelerates the heating of the glow plugs. As a result of his The resistance radiated to the thermistor 12 is also now of low resistance The amount of heat is correspondingly smaller, which also causes the lamp 7 to glow delayed. With proper power consumption of all glow plugs only results a delayed display, but the lamp 7 also lights up in the final state the same brightness, which all other things being equal also would have resulted without the PTC thermistor material. But if one of the candles 9 has no power absorbs, then the coil consisting of a PTC thermistor heats up even more slowly than before, while the conditions for their heat dissipation remain the same, so that the helix 2 never reaches its intended final state reached and due to their weaker heating and the thermistor 12 only in that by the radiation law to influence reduced dimensions and the lamp 7 does not can make more light up. With regard to von der Wendel 2 setpoint current to be absorbed, the PTC thermistor material must be made of a corrosion-resistant Be made of metal alloy, preferably an alloy is suitable for this, which consists of more than 95% nickel. It has been shown that technically pure Nickel of almost 99% purity shows such a pronounced temperature behavior that one, as is proposed in a further development of the invention, even on the thermistor 12 in the example according to FIG. 6 can be done without the incandescent lamp 7 only electrically conductive with the two connections of the PTC thermistor coil made of nickel connects. In this case the temperature-dependent switching element is used with increasing temperature likewise increasing resistance value of the glow wire series resistor 2 itself, its voltage drop caused by the glow current, which is also increasing is used directly as a voltage source of an incandescent lamp.

Claims

Claims: 1. Monitoring device for heating the glow plugs of an internal combustion engine, with an electrically insulated glow wire series resistor attached to a base plate, which absorbs at least part of the heating current of the glow plugs and is connected to an electrically controlled display device, the excitation current strength of which depends on the glow wire series resistor caused voltage drop indicates the heating state of the glow plugs, characterized in that a temperature-dependent electrical switching element (4; 12; 2) is switched on in its excitation circuit for the electrical control of the display device (7), which switches on when the glow plugs (8, 9) heat up the heat generated at the glow wire resistor (2) is heated and its electrical conductance is controlled by the display device (7) with a delay that approximates the required preheating period of the candles.

2. Monitoring device according to claim 1, characterized in that the temperature-dependent Switching element in the form of a circuit which interrupts the excitation circuit of the display device (7) bimetallic contact spring (4) next to the glow wire series resistor, preferably in a recess in the base plate (3) is arranged and that the bimetallic spring when it is sufficiently heated, its free end rests against a mating contact (5) and thereby bridging the excitation circuit of the display device in a current-conducting manner.

3. Monitoring device according to claim 1, characterized in that the temperature-dependent Switching element in the form of a in the excitation circuit of the display device (7) switched on thermistor (12) next to the glow wire series resistor, preferably is arranged in a recess in its base plate and with its increasing Heating decreasing electrical resistance increases the excitation current of the display device increases accordingly.

4. Monitoring device according to claim 1 or 2, characterized in that that the glow wire resistor is made of a material that also has such a temperature-dependent resistance that it is used as a PTC thermistor when Switching on the glow plug heating current accelerates the plug heating and that However, the response of the display device is additionally delayed.

5. Supervisor device according to claim 1, characterized in that the temperature-dependent switching element the resistance value of an off, which also increases with increasing temperature a PTC material produced glow wire series resistor itself is used, its directly increasing voltage drop caused by the glow plug heating current is used as a voltage source of the excitation current of the display device.

6th Monitoring device according to Claim 4 or 5, characterized in that the PTC thermistor material produced in a manner known per se from a corrosion-resistant metal alloy which preferably consists of more than 95% nickel. Considered publications: German interpretative document No. 1099 270.