DE2840640C2

DE2840640C2 - Flammstartanlage

Info

Publication number: DE2840640C2
Application number: DE19782840640
Authority: DE
Inventors: Dietmar Ing.(grad.) 8431 Neumarkt Henkel
Original assignee: MAN Maschinenfabrik Augsburg Nuernberg AG
Current assignee: MAN AG
Priority date: 1978-09-19
Filing date: 1978-09-19
Publication date: 1982-11-04
Also published as: DE2840640A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Flammstartaniage für Brennkraftmaschinen — insbesondere für den Kaltstart von selbstzündenden Brennkraftmaschinen — welche einen in der Luft-Ansaugleitung angeordneten, von einer Batterie bzw. dem Bordnetz eines Kraftfahrzeuges mit elektrischer Energie beaufschlagbaren Mantelheizleiter aufweist, auf den oüer auf dessen Mantel der Kraftstoff aufgespritzt wird, bei der die Temperatur des Heizleiters gemessen wird und die elektrische Spannungsquelle bei Überschreiten einer oberen Grenztemperatur vom Heizleiter abgeschaltet und beim Unterschreiten einer unteren Grenztemperatur wieder zugeschaltet wird.

Jj Niedrige Umgebungstemperaturen sind bei selbstzündenden Brennkraftmaschinen vielfach die Ursache für Anlaßschwierigkeiten, schlechten Rundlauf und Blaurauschbildung bei der Verbrennung. Diese negativen Eigenschaften sind letztlich darauf zurückzuführen, daß die Entflammung des in den Brennraum eingespritzten Kraftstoffes erschwert wird durch die relativ niedrige Verdichtungsendtemperatur der komprimierten Ansaugluft. Sie resultiert außer der niedrigen Ansauglufttemperatur selbst auch noch aus dem Entzug von Verdichtungswärme infolge des Wärmetausches der komprimierten Luft mit den kalten Brennraumwänden. Lange Anlaßzeiten beim Start können die Folge sein, wobei der dafür benötigte hohe Energieentzug aus der Batterie seinerseits eine Verringerung der Anzahl

so der wiederholbaren Starts nach einem mißglückten Anlassen bedeutet.

Im Falle des Kurzstreckeneinsatzes von mit selbstzündenden Brennkraftmaschinen betriebenen Fahrzeugen fällt dies wegen der verhältnismäßig lange dauernden Regenerierung der Batterie infolge hoher Aufladezeiten vom Bordnetz her besonders erschwerend ins Gewicht.

Diese Nachteile gaben Anlaß für die Entwicklung von Starthilfen verschiedenster Art. Sie sollten alle eine Erhöhung der Anspringwahrscheinlichkeit und eine zeitliche Verkürzung der Anlaßphase für die Brennkraftmaschine bringen.

Den meisten dieser Einrichtungen liegt die Maßnahme zugrunde, die kalte Ansaugluft im Bereich des Ansaugkanals vorzuwärmen. In der Regel wird dazu ein Teil des mitgeführten Kraftstoffes im Ansaugkanal verbrannt. Aufwendigere Vorrichtungen zerstäuben und zünden den unter Druck zugeführten Kraftstoff, um

so eine Ansaugluftvorwärmung zu erzielen. Andere, bereits vorgeschlagene Geräte erreichen das gleiche Ziel mit einer thermischen Verdampfung und Entflammung des druckgeförderten und drosseldosierten Kraftstoffes an einem elektrisch vorgeheizten Mantelheizleiter. Mit einem perforierten Blechmantel oder einem Sieb zur Verbesserung der Flammhaltung und des Aasbrandes versehen, werden solche elektrische Heizvorrichtungen als sog. Flammglühkerzen auf dem Markt vertrieben.

Vor dem beabsichtigten Anlassen des Motors wird bei diesen Anlage« der Mantelheizleiter so lange an die Fahrzeugbatterie geschaltet bis seine OberP.ächentemperatur Beharrung erreicht hat. Die Oberflächentemperatur ist normalerweise so hoch, daß sie die bereits erwähnte Verdampfung und Entzündung des Kraftstoffes sicherstellt.

Um die notwendige Wärmequellendichte am Heizleiter auch während des Bordnetzspannungszusammenbruches beim Anlassen gleich groß zu halten, wird die Nennspannung beim Auslegen des Heizleiters an der erwarteten, niedrigsten Batteriespannung während der Betätigung des Anlassers orientiert Im Zustand des Vorglühens muß daher der Heizleiter mit einem Vorwiderstand betrieben werden, um trotz höherer Bordnetzspannung gegenüber der Heizleiternennspannung für den vorbestimmten Nennwärmeumsatz im Heizleiter zu sorgen. Während des Anlassens wird der Vorwiderstand dann lediglich mittels eines Relaiskontaktes kurzgeschlossen. i"

Es handelt sich hierbei um eine technisch einfach zu realisierende Anlaßhilfe, die sich durch Unkomplizierheit und Preisgünstigkeit auszeichnet Nachteilig ist allerdings die Notwendigkeit einer genauen Abstimmung der Batterie bei der Auslegung des elektrischen a Anlassers auf die feste Nennspannung des Mantelheizleiters. In der Praxis neigt man dazu, die Auswahl der Fahrzeugbatterie vorwiegend an den Erfordernissen des elektrischen Anlaßvorganges zu orientieren, was andererseits bedeutet, daß der Mantelheizleiter nicht nur mit niedrigeren Nennspannungen als den bisher marktüblichen verfügbar sein müßte, sondern überhaupt flexibler auf die keineswegs so reproduzierbaren, lastabhängigen Spannungsverhältnisse an der Batterie reagieren sollte. Er müßte beispielsweise auch in der 4^r> Lage sein, nicht wie bisher praktisch nur als ein System mit konstant eingeprägter Leistung zu reagieren, sondern er sollte es auch ermöglichen, auf thermodynamische Störgrößen, wie Verdampfungswärmeentzug, beispielsweise durch das Aufspritzen von Kraftstoff auf den Heizleiter bzw. dessen Mantel oder durch Kühlung infolge Zwangskonvektion über die Ansaugluft bei erhöhter Leerlaufdrehzahl in besserer Weise als bisher zu reagieren.

Eine Flammstartanlage gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ist aus der DE-OS 20 62 456 bekannt Bei ihr ist die ummantelte Glühkerze über eine elektrische Schaltuhr beheizbar und unmittelbar an der Glühkerze ist ein aus einer Bimetallfeder mit Kontaktgebern bestehender Thermostat vorgesehen, der von einem ω> zwischen den Glühstiften angeordneten Wärmefühler gesteuert wird. Die dabei gemessene Temperatur dient gleichzeitig als Umschaltparameter. Diese Vorrichtung ist zwar relativ einfach, sie hat jedoch den großen Nachteil, daß sie nicht trägheitslos arbeitet. Die «5 unterschiedliche Höhe der Ansauglufttemperatur, der Wärmeentzug durch das Aufspritzen des Kraftstoffes, ein kurzzeitiges Verlöschen der Zündflamme, die unterschiedliche Verdampfungsgeschwindigkeit des Kraftstoffes und andere Einflüsse führen leicht dazu, daß die Stromzu- oder -Abschaltung verspätet erfolgt so daß einerseits der Anwärmvorgang zu lange dauert und andererseits der Heizleiter durch Überschreiten der zulässigen Grenztemperatur thermisch gefährdet ist. Vor allem aber kann die träge Schaltungsweise leicht zum Zusammenbruch des Bordnetzes führen, was unbedingt vermieden werden soll.

Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, bei einer Flammstartanlage der eingangs beschriebenen Art die Oberflächentemperatur des Heizleiters trägheitslos derart zu regeln, daß unabhängig von der Höhe der Bordnetzschwankungen sowie der Temperatur der Ansaugluft des Wärmeentzuges durch Aufspritzen von Kraftstoff oder anderen Einflüssen auch nach kurzzeitigem Verlöschen der Zündflamme sowohl eine ausreichende Kraftstoffverdampfung als auch das Entzünden des Kraftstoffdampf-Luftgemisches in jedem Falle ohne thermische Gefährdung des Heizleiters gesichert ist.

Nach der Erfindung wird die Aufgabe dadurch gelöst daß die Nennspannung des Heizleiters etwa halb so hoch wie die Spannung der Batterie bzw. des Bordnetzes gewählt und der Heizleiter aus einem Material mit einem möglichst hohen, positiven Temperaturkoeffizienten des spezifischen elektrischen Widerstandes hergestellt wird, daß die Temperatur des Heizleiters von einer den Heizleiter über einen Impulsgeber kurzzeitig intermittierend mit der Batterie bzw. dem Bordnetz verbindenden, aus einzelnen Schaltgliedern aufgebauten Steuerung beeinflußt wird, wobei das Zu- und Abschalten der Batterie bzw. des Bordnetzes zum Aufheizen des Heizleiters auf seinen Sollwert aufgrund einer Überwachung seines temperaturabhängigen Widerstandes mittels einer Wheatstoneschen Brückenschaltung erfolgt deren Meßdiagonale mit einer in einem Komparator einstellbaren, den Sollwert darstellenden Spannung verglichen wird, welche einer Temperatur des Heizleiters entspricht, die geringfügig unter seiner höchstzulässigen Grenzternperatur liegt.

Es ist bereits bekannt, bei stark unterschiedlichen Versorgungsspannungen, wie sie z. B. im Fahrzeugbetrieb infolge des Ladungszustandes der Batterie auftreten, die elektrische Leistung von Heizelementen, z, B. von Glühkerzen, zu regeln, so daß sich an diesen eine möglichst konstante Temperatur einstellt. Dabei werden für die Heizelemente Heizwiderstände mit großem Temperaturkoeffizienten verwendet, und die Heizwiderstände dienen zugleich als Temperaturfühler, wobei deren durch Temperaturschwankungen bedingte Widerstandsänderungen in einer Brückenschaltung (Wheatstonesche Brücke) in Steuerimpulse zur Regelung der aufgenommenen elektrischen Leistung umgesetzt werden (DE-OS 14 26 173). Bei der bekannten Einrichtung wird keine höhere Spannung für die Batterie bzw. das Bordnetz gewählt, außerdem werden teilweise andere Steuerungselemente verwendet.

Auch ist es aus einer älteren, nicht vorveröffsntlichten Anmeldung (DE-OS 27 43 059) bekannt, die Glühkerzen zwecks schneller Erwärmung auf ihre Glühtemperatur mit einem überhöhten Strom zu speisen und ihnen nach Erreichen der Glühtemperatur den Strom nur noch stoßweise zuzuführen. Dabei sind die Glühkerzen für eine geringere Spannung als die der Batterie ausgelegt.

Die Lehren der beiden genannten Druckschriften können aber nicht miteinander kombiniert werden; mit anderen Worten, die Neuheit der vorliegenden Erfin-

dung ist jeweils gegenüber den einzelnen Druckschriften gegeben.

Die Wahl einer höheren Spannung für die Batterie bzw. das Bordnetz ist erforderlich, um eine ausreichend hohe elektrische Spannungsreserve zur Verfügung zu haben, damit ein sog. Spannungszusammenbruch nicht auftreten kann. Erreicht wird dies in der Praxis beispielsweise durch Verwendung eines handelsüblichen, für V-Bordnetze ausgelegten Mantelheizleiters, der an ein 12-24-V-Bordnetz angeschlossen ist. Auf- m grund der in der Luft-Ansaugleitung einer Brennkraftmaschine herrschenden, stark unterschiedlichen Verhältnisse muß natürlich auch berücksichtigt werden, daß bei einer solchen Auslegung eine Überbeanspruchung des Mantelheizleiters nicht auftreten darf, obwohl andererseits zur sicheren Funktion angestrebt wird, die Temperatur des Mantelheizleiters möglichst hoch und konstant zu halten. Dies wird dadurch erreicht, daß man die tatsächliche Temperatur des Heizleiters laufend mit einem vorgegebenen Sollwert vergleicht, der geringfügig unter seiner zulässigen Grenztemperatur liegt. 1st dieser Sollwert erreicht, so wird der Heizleiter jeweils von der Batterie bzw. dem Bordnetz abgeschaltet, bis er auf ein bestimmtes, vorher festgelegtes Maß, den unteren Schwellwert, abgekühlt ist. Danach erfolgt erneut eine Aufheizung.

Nun ist es andererseits schwer, die Temperatur des in der Luftansaugleitung der Brennkraftmaschine angeordneten Mantelheizleiters laufend genau genug zu kontrollieren. Es mußte daher nach einem Weg bzw. jo nach einer anderen Meßgröße gesucht werden, durch die eine Kontrolle möglich wird. Es ist bekannt, daß sich je nach dem zur Anwendung kommenden Material bei Erwärmung desselben auch der Widerstand ändert, der je eine Funktion der Temperatur darstellt. Mit Erhöhen des Widerstandes ändert sich bei eingeprägtem Strom aber auch die elektrische Spannung. Diese Erkenntnisse wurden in vorliegendem Falle ausgenützt, nachdem man feststellte, daß die Widerstandsänderung bei marktgängigen Mantelheizleitern durchaus in einer Größenordnung und Reproduzierbarkeit anzutreffen ist, die bei Wahl einer entsprechend aufgebauten Steuerung eine Kontrolle der Temperatur erlaubt Achtet man dabei noch darauf, daß für den Heizleiter ein Material gewählt wird, welches einen möglichst hohen, positiven Temperaturkoeffizienten aufweist, so kann die vorstehend grob beschriebene Steuerung mit den heutigen Erkenntnissen in der Elektrotechnik gelöst werden.

Durch den neuen Lösungsweg wird die Temperatur des Heizleiters durch eine intermittierende Kontrolle immer nahezu konstant gehalten und nicht vorhersehbare, sich immer wieder ändernde Einflüsse wie beispielsweise die Temperatur der Ansaugluft oder der Wärmeentzug durch Aufspritzen des Kraftstoffes auf den Mantel des Mantelheizleiters werden jeweils ausgeglichen. Als weiterer Vorteil ist anzuführen, daß die Vorglühzeit für den Heizleiter ganz erheblich verkürzt wird.

Für die Regelung selbst können, nachdem das Prinzip bekannt ist, verschiedene elektronische bzw. elektrische Bausteine Verwendung finden. In vorliegendem Falle wird über eine Wheatstonesche Brücke der Widerstand und damit die Temperatur des Mantelheizleiters gemessen und die sich daraus ergebende elektrische Spannung mit einer eingestellten Sollspannung vergfi- b¹» chen. Beträgt die Spannung an den Abgleichpunkten der Brücke »Null«, so hat der Mantelheizleiter seine Solltemperatur erreicht und die Batterie bzw. das Bordnetz wird über einen Komparator abgeschaltet. Zur laufenden Kontrolle der Abkühlung des Heizlciters ist ein Nadelimpulsgenerator und ein »Oder«-Verknüpfungsglied vorgesehen, wodurch im unbeheizten Zustand des Heizleiters einem, den Heizleiter mit der Batterie bzw. dem Bordnetz verbindenden, Schaltglied laufend Nadelimpulse zugeführt werden, so daß der Komparator intermittierend die Temperatur des Heizleiters erfährt.

Weitere Einzelheiten der Regelung können der nachfolgenden Beschreibung eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels entnommen werden. Es zeigt

F i g. 1 ein Blockschaltbild der Regelschaltung, Fig.2 eine graphische Aufzeichnung des zeitlichen Temperaturverlaufes am Heizleiter.

F i g. 3 eine graphische Aulzeichnung des zeitlichen Verlaufes der Heiz- und Temperaturabfrage durch Stromimpulse,

Fig.4 eine graphische Aufzeichnung des zeitlichen Verlaufs der Verstimmungsspannung über die Meßdiagonale der Brücke.

In Fig. 1 ist der veränderliche Widerstand bzw. der Heizleiter 1 des Mantelheizleiters mit einem temperaturunabhängigen Leistungewiderstand 2, dessen Widerstand etwa 10 bis 30% des Widerstandes 1 beträgt und der beispielsweise aus Konstantan hergestellt sein kann, in Serie geschaltet und ergibt, mit einem vergleichsweise hochohmigen Spannungsteiler 3 parallelgeschaltet eine sog. Wheatstonesche Brücke.

Gespeist wird diese Brücke von einer Batterie bzw. vom Bordnetz 4 über einen Betriebsschalter 5 und ein Schaltmittel 6, welches sowohl durch einen nicht dargestellten Leistungstransistor oder auch durch ein Relais geeigneter Bauart realisiert werden kann. Durch Schließen des Schaltmittels 6, beispielsweise ausgelöst durch den Befehl »Vorglühen«, was später noch erläutert wird, erhält die sog. Speisediagonale 7, 8 der Brücke Spannung. Der einsetzende Stromfluß führt im Heizleiter 1 zu einer sehr raschen Erwärmung, die zwangsläufig umso schneller erfolgt, je höher die Batterie- bzw. Bordnetzspannung gegenüber der Nennspannung des Heizleiters 1 ist. Der positive Temperaturkoeffizient des spezifischen elektrischen Widerstandes des Heizleitermaterials bewirkt mit zunehmender Erhitzung des Heizleiters 1 eine Verringerung der Spannungsdifferenz Au zwischen den Punkten 9,10 der sog. Meßdiagonale der Wheatstoneschen Brücke 1,2,3. Da die Spannungsdifferenz Au ein Abbild der Temperatur des Heizleiters 1 darstellt, signalisiert sie bei einem entsprechenden Abgleich des Spannungsteilers bzw. Potentiometers 3, welches bei einer Serienfertigung durch zwei einzelne Festwiderstände ersetzt werden kann, zugleich das Erreichen der oberen, zulässigen Temperatur des Heizleiters 1 mit dem Spannungswert »Null«, bei dem ein Abschalten des Heizleiters 1 vom Bordnetz 4 erfolgen muß.

Das Abschalten gelingt mit Hilfe eines hysteresebehafteten !Comparators 11, der die notwendigen Schaltbefehle für das Schaltmittel 6 (realisiert durch Leistungstransistor oder Relais) so abzuleiten gestattet, daß ein Zeitverhalten der Steuerung gemäß Fig.4 sichergestellt ist Entsprechend den F i g. 2 und 3 liefert der Komparator U dem Schaltmittel 6 immer nur dann einen Einschaltbefehl, wenn die Temperatur des Heizleiters 1 eine festgelegte untere Grenze, die der am Komparator 11 eingestellten Einschaltschwelle entspricht, erreicht hat Bestehen bleibt der Einschaltbefehl

so lange, bis die stetig zunehmende Temperatur des Heizleiters 1 den oberen Grenzwert erreicht, der ebenfalls vorher manuell als sog. Ausschaltschwelle am Komparator 11 eingestellt wurde.

Die bei Überschreiten der Ausschaltschwelle erfolgende Abschaltung des Heizleiters 1 und damit auch der Brücke 1, 2, 3 vom Bordnetz 4 macht den Komparator 11 an seiner Eingangsseite Ha zunächst spannungslos, d. h. die Steuerung würde, da ihr jegliche Information über den Temperaturzustand des Heizleiters 1 fehlt, aus regelungstechnischen Gründen inaktiv werden.

Ein solches Informationsdefizit wird jedoch dadurch ausgeglichen, daß dem Ausgang 116 des Komparators 11 ein »Oderw-Verknüpfungsglied 12 nachgeschaltet ist, an das eingangsseitig ein parallel zum Komparator 11 geschalteter, freilaufender, frequenzkonstant arbeitender, astabiler Multivibrator oder Nadelimpulsgenerator 13 angekoppelt wird, der ständig Nadelimpulse aussendet

Während der Zeit, in der der Komparator 11 eingangsseitig spannungslos ist, sorgen die Nadelimpulse für ein periodisches Durchsteuern des Schaltmittels 6 entsprechend der Nadelimpulsdauer und der Impulsfolgefrequenz und melden gleichzeitig dem Komparator 11 intermittierend den Temperaturzustand des Heizleiters 1.

Hat die Spannungsdifferenz Au zwischen den Punkten 9, 10 infolge zunehmender Abkühlung des Heizleiters 1 den Wert der Einschaltschwelle des Komparators 11 angenommen, so liefert dieser wieder ein Einschaltsignal für das Schaltmittel 6, und zwar so lange, bis der Heizleiter 1 seine obere zulässige Temperaturgrsnze erreicht hat. An der Ausschaltschwelle unterbricht der Komparator 11 die Heizphase. Das Spiel wiederholt sich, unabhängig davon, welche thermodynamischen Störgrößen auf den Heizleiter 1 einwirken, wie beispielsweise der Verdampfungswärmeentzug beim Aufspritzen des Kraftstoffes auf den Mantel des Mantelheizleiters oder die Kühlung des Heizleiters 1 durch den Ansaugluftstrom der Brennkraftmaschine.

Ein Maß für die Regelgüte des Heizleiters 1 stellt natürlich die Welligkeit beim Stabilisierungsvorgang dar. Es versteht sich von selbst, daß die Regelgüte mit geringer werdender Schwankungsbreite der »Istwert«- Temperatur steigt, was durch kleinere Hysterese des Komparators 11 erzielbar ist Allerdings muß sie meist mit größerem Aufwand beim Komparator 11 erkauft werden und zwar durch hohe DriftarmuL Zugleich stellen sich infolge der höheren Schaltfolgefrequenz auch höhere Anforderungen an das Schaltmittel 6 ein.

Hinsichtlich der Folgefrequenz des Nadelimpulsgenerators 13 gilt, daß diese ein Vielfaches der Ein- und Ausschalt-Folgefrequenz der Heizstromimpulse für den Heizleiter 1 sein muß. Bezüglich des Tastverhältnisses, das ist das Verhältnis zwischen der Impulsdauer und dem Impulsabstand, der periodischen Nadelimpulse, ist sicherzustellen, daß der Beitrag dieser »Temperatur-Abfrageimpulse« zum Beheizen des Heizleiters 1 kleiner sein muß als der kleinste, jeweils auftretende Wärmeveriust am Heizleiter 1. Verluste dieser Art sind beispielsweise die Wärmeabfuhr infolge natürlicher Konvektion (Vorglühphase) oder die Verluste bei brennendem Mantelheizleiter im Ansaugluftstrom bei AnlasserdrehzahL

Gemäß Fig. 1 ist ferner noch eine Glühlampe 14 parallel zum Heizleiter 1 und zum Leistungswiderstand 2 geschaltet die eine Kontrolle für das Funktionieren der Steuerung darstellt und für die Dauer des Anstehens des Hcizleistungsimpul.ses am Heizleiter 1 hell aufleuchtet.

Die Beendigung der Vorglühphase, die gleichbedeutend mit der Startbereitschaft der Brennkraftmaschine ist, signalisiert eine Glühlampe 15. Wie bereits beschrieben, wird nach dem Schließen des Betriebsschalters 5 die Ansteuerung für den Mantelheizleiter 1 freigegeben. Der nach kurzer Wartezeit einlaufende

^Kl erste Impuls des Nadelimpulsgenerators 13 überführt das Schaltmittel 6 mit Hilfe des Komparators 11 in einen »Einrastzustand«, der so lange anhält, bis der Heizleiter 1 seine Solltemperatur erreicht hat. Nach Beendigung dieser ersten Heizphase, die auch Vorglühphase genannt wird, führt der Komparator 11 an seinem Ausgang Wb kein Ansteuersignal mehr für das Schaltmittel 6. Sein invertierender Ausgang lic dagegen ist nunmehr geeignet, einen Transistor 16 durchzusteuern, der seinerseits ein Relais 17 erregt, das sich über einen eigenen Arbeitskontakt 17a selbst hält. Ein Tiefpaßfilter 18, bestehend aus einer einfachen RC- Kombination, ist dem Basisanschluß des Transistors

16 vorgeschaltet, um ein Fehlansprechen des Relais 17 während der »Einrastphase« des Schaltmittels 6 zu

^2:i vermeiden. Ein weiterer Arbeitskontakt 176 des Relais

17 erregt ein in seinem Anzug verzögertes Relais 19 über einen in Emitterstromgegenkopplung arbeitenden Transistor 20 (Zenerdiode 25). Das Relais 19, welches auch als Zeitglied bezeichnet werden kann, läßt

^}" schließlich nach Ablauf seiner Anzugsverzögerung durch den Arbeitskontakt 19a die Glühlampe 15 aufleuchten, wodurch die Startbereitschaft gegeben ist.

Das Konstantstrom-Regelverhalten des Transistors

20 stellt eine Maßnahme dar, die den Einfluß der

^J1 Batterie- bzw. der Bordnetzspannung auf die Bildung der Verzögerungszeit des Relais 19 ausschaltet und somit deren Reproduzierbarkeit sichert. Thermodynamisch stellt die Verzögerungszeit des Relais 19 die Zeit dar, die vom Erreichen des Sollwertes der Temperatur

⁴⁽¹ für den Heizleiter 1 an vergeht, bis der Mantel des Mantelheizleiters die Nenntemperatur angenommen hat Bestimmt wird diese Zeit im wesentlichen von der Wärmeleitfähigkeit der den Heizleiter 1 umgebenden Keramikisolation sowie von der Wärmekapazität des

■"'· letztere umschließenden metallischen Mantels, auf dessen Oberfläche während des Anlassens und Nachflammens der Kraftstoff aufgespritzt wird.

Im Augenblick des Anlassens der Brennkraftmaschine wird ein in Serie zum Emitter des Transistors 16

"'" geschalteter Kontakt 21 unmittelbar vom Zündschloß her oder über ein von diesem gesteuertes Hilfsrelais geöffnet Das Relais 19 hat während des Anlaßvorganges genügend Zeit, sich zu entregen und die Glühlampe 15, auch Startbereitschaftslampe genannt, verlöschen zu lassen.

In F i g. 2 ist auf der Ordinate 22 die Temperatur Tdes Heizleiters 1 und auf der Abszisse 23 der zeitliche Verlauf, d. h. die Zeit aufgezeigt Die Kurve 24 zeigt die Istwerttemperatur am Heizleiter 1, die zwischen einer im Komparator 11 eingestellten Einschaltschwelle, die hier mit der Abszisse 23 zusammenfällt und einer die zulässige Grenztemperatur des Heizleiters 1 nahezu erreichenden Ausschaltschwelle 26 schwankt Bei der Einschaltschwelle 23 wird das Schaltmittel 6 geschlos-

sen und die Aufheizung beginnt, bis die Ausschaltschwelle 26 erreicht ist

Gemäß F i g. 3 zeigt die Ordinate 27 die Stromstärke und die Abszisse 23 wiederum den Zeitverlauf an. Die

Rechtecke 29 zeigen die Zeit an. während der der Heizleiter 1 ununterbrochen aufgeheizt wird. Mit F i g. 2 verglichen ist zu erkennen, daß bei Erreichen der Ausschaltschwelle 26 der Aufheizvorgang abgebrochen wird. Während der Zeit der Abkühlung des Heizleiters 1 bis auf die Einschaltschwelle 23 wird die Temperatur des Heizleiters 1 in gleichen Abständen und mit jeweils gleichlangen Stromimpulsen 30 intermittierend abgefragt, bis wieder ein Aufheizvorgang beginnt.

Fig.4 schließlich zeigt auf der Ordinate 31 die Spannungsdifferenz Δυ, gemessen an den Ausgangs-

10

punkten 9, 10 der Wheatstoneschen Brücke zwischen der Einschaltschwelle 23 und der Ausschaltschwelle 26. Auf der Abszisse 23 ist wieder der Zeitverlauf aufgetragen. Während des Aufheizvorganges für den Heizleiter 1 wird die Spannungsdifferenz Δυ zwischen den Punkten 9,10 in Form einer Kurve 32 immer kleiner und erreicht bei der Ausschaltschwelle 26 den Wert »Null«. Die anschließend folgenden .Stromimpulse 30 zeigen eine wachsende Spannungsdifferenz Δυ, bis die Einschaltschwelle 23 wieder erreicht ist.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Flammstartanlage für Brennkraftmaschinen — insbesondere für den Kaltstart von selbstzündenden Brennkraftmaschinen — welche einen in der Luft-Ansaugleitung angeordneten, von einer Batterie bzw. dem Bordnetz eines Kraftfahrzeuges mit elektrischer Energie beaufschlagbaren Mantelheizleiter aufweist, auf den oder auf dessen Mantel der Kraftstoff aufgespritzt wird, bei der die Temperatur des Heizleiters gemessen wird und die elektrische Spannungsquelle bei Oberschreiten einer oberen Grenztemperatur vom Heizleiter abgeschaltet und beim Unterschreiten einer unteren Grenztemperatur wieder zugeschaltet wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Nennspannung des Heizleiters (1) etwa halb so hoch wie die Spannung der Batterie bzw. des Bordnet7.es (4) gewählt und der Heizleiter (1) aus einem Material mit einem möglichst hohen, positiven Temperaturkoeffizienten des spezifischen elektrischen Widerstandes hergestellt wird, daß die Temperatur des Heizleiters (1) von einer den Heizleiter (1) über einen Impulsgeber (13) kurzzeitig intermittierend mit der Batterie bzw. dem Bordnetz (4) verbindenden, aus einzelnen Schaltgliedern (U, 12) aufgebauten Steuerung beeinflußt wird, wobei das Zu- und Abschalten der Batterie bzw. des Bordnetzes (4) zum Aufheizen des Heizleiters (1) auf seinen Sollwert aufgrund einer Überwachung seines temperaturabhängigen Widerstandes mittels einer Wheatstoneschen Brückenschaltung (1,2,3) erfolgt, deren Meßdiagonale (9,10) mit einer in einem Komparator (U) einstellbaren, den Sollwert darstellenden Spannung verglichen wird, welche einer Temperatur des Heizleiters (I) entspricht, die geringfügig unter seiner höchstzulässigen Grenztemperatur liegt.

2. Flammstartanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wheatstonesche Brücke aus einem mit dem Heizleiter ('s) in Serie geschalteten, temperaturunabhängigen Leistungswiderstand (2) und einem Spannungsteiler (3) besteht, der parallel zu dem Heizleiter (1) und dem Leistungswiderstand (2) geschaltet ist.

3. Flammstartanlage nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Abgleichpunkt der Wheatstoneschen Brücke derart eingestellt ist, daß die Spannung (au) an der Meßdiagonale (9,10) bei Erreichen der oberen Grenztemperatur für den Heizleiter (1) den Wert »Null« erreicht und einen umso höheren Wert annimmt, je weiter diese Grenztemperatur unterschritten wird.

4. Flammstartanlage nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die die Meßdiagonale (9, 10) bildenden Leitungen mit dem Komparator (11) in Verbindung stehen, der bei geeigneter Polung und Hysterese ein Ein- und/oder Ausschaltsignal für ein mit dem Heizleiter (1) und dem Leistungswiderstand (2) in Serie geschaltetes Schaltmittel (6) erzeugt.

5. Flammstartanlage nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Wheatstonesche Brücke durch das Schaltmittel (6) mit der Batterie bzw. dem Bordnetz (4) verbindbar ist, und daß das Schaltmittel (6) durch einen Leistungstransistor oder ein Relais realisierbar ist.

6. Flammstartanlage nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Komparator (U)

vorher einstellbare Mittel aufweist die bei Erreichen einer festgelegten unteren Grenze der Temperatur für den Heizleiter (1) das Einschaltsignal und bei Erreichen der nahezu höchstzulässigen Temperatur das Ausschaltsignal für das Schaltmittel (6) erzeugen.

7. Flammstartanlage nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß dem Ausgang (1 i.b)des Komparator^ (11) ein »Oder«-Verknüpfungsglied (12) nachgeschaltet ist, welches ebenfalls eingangsseitig mit dem freilaufenden, frequenzkonstant arbeitenden, astabilen Multivibrator bzw. Nadelimpulsgenerator (13) verbunden ist, und daß der Multivibrator (13) im stromlosen Zustand des Komparator* (11) über das »Oder«-Verknüpfungsglied (12) dem Schaltmittel (6) kurze Nadelimpulse zuführt und dem Komparator (11) intermittierend die Temperatur des Heizleiters (1) meldet