DE2925351A1

DE2925351A1 - Steuervorrichtung fuer die gluehkerzen einer diesel-brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE2925351A1
Application number: DE19792925351
Authority: DE
Inventors: Toshizo Hara; Tsutomu Yamada
Original assignee: Diesel Kiki Co Ltd
Current assignee: Bosch Corp
Priority date: 1978-06-30
Filing date: 1979-06-22
Publication date: 1980-01-10
Also published as: JPS5730428Y2; DE2925351C2; JPS559804U; US4300491A; GB2031063A; GB2031063B

Description

TER MEER . MÜLLER ■ STEINMEISTER Diesel Kiki

BESCHREIBUNG

Die Erfindung betrifft eine Steuervorrichtung für die Glühkerzen einer Diesel-Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.

Die Erfindung befaßt sich insbesondere mit einer Steuervorrichtung für Glühkerzen-Vorheizeinrichtungen, wie sie für Diesel-Brennkraftmaschinen verwendet werden, die etwa in Kraftfahrzeugen eingesetzt werden. Im einzelnen bezieht sich die Erfindung auf eine Steuervorrichtung zur Regelung der Vorheizzeit einer Diesel-Brennkraftmaschine mit einer Vorheizeinrichtung, die Glühkerzen aufweist,

Bei einer herkömmlichen, mit Glühkerzen versehenen Vorheizeinrichtung für Diesel-Brennkraftmaschinen wird die Zeit, während der mit Hilfe der Glühkerzen vorgeheizt wird, d.h., die Zeit, in der ein elektrischer Strom an die Glühkerzen angelegt wird, durch den Fahrer auf der Grundlage des rotglühende*) Zustandes einer Anzeigeeinrichtung mit elektrischem Heizdraht uestimmt. In diesem Falle können jedoch Einflüsse der Umgebungstemperatur oder ein bereits erwärmter Zustand der Maschinen durch einen wenig geübten Fahrer kaum beurteilt werden, so daß die Regelung der Vorheizzeit im Normalfalle schwierig ist.

Zur Überwindung dieses Nachteiles ist ein Verfahren vorgeschlagen worden, bei dem die Vorheizzeit der Glühkerzen in Abhängigkeit von der Maschinentemperatur oder der Batteriespannung bestimmt wurde. Wenn die Vorheizzeit anhand der Maschinentemperatur gesteuert wird, wird die Temperatur des Maschinen-Kühlwassers beispielsweise dursh einen Thermistor oder dgl. abgetastet und durch einen Zeitgeber festgelegt, der so eingestellt ist, daß die vorgegebene Zeit entsprechend einer Abtastspannung des Thermistors oder dgl. eingestellt wird.

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Da jedoch die Änderung des elektrischen Widerstandes mit Temperaturänderungen in dem -Thermistor nicht sehr groß ist, ergibt sich eine Beziehung zwischen der Kühlwassertemperatur und der Vorheizzeit entsprechend der Kurve a in Fig. 1, und wenn die Maschine erwärmt ist, wird die Vorheizzeit unnötig ausgedehnt. Zur Ausschaltung dieses Effektes ist die Abtastspannung des Thermistors an den Zeitgeber über einen Verstärker angelegt worden, so daß sich eine Charakteristik entsprechend der Kurve b in Fig.

1 ergab, ober es ist versucht worden, einen Komparator zusätzlich einzusetzen, um die Kurve a in Fig. 1 im Punkt c zu kappen. In diesem Falle ist jedoch ein zusätzlicher Verstärker oder Komparator erforderlich, und die Kosten der Steuervorrichtung steigen unvermeidlich an.

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Die Erfindung ist daher darauf gerichtet, eine Steuervorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die eine einfache Schaltung aufweist, eine genaue Steuerung der Vorheizzeit in Abhängigkeit von der Batteriespannung ermöglicht und bei Maschinentemperaturen über einem vorgegebenen Wert die Reduzierung der Vorheizzeit auf den Wert Null gestattet.

Die Erfindung ergibt sich im einzelnen aus dem kennzeichnenden Teil des Hauptanspruchs.

Erfindungsgemäß wird die Vorheizzeit bestimmt durch einen Vergleich zwischen einer Spannung, die durch einen Termistor geliefert wird, der auf der Grundlage einer konstanten Spannung auf die Maschinentemperatur anspricht, und der Summe einer Ladespannung auf der Grundlage der Speisestromspannung oder Klemmenspannung der Glühkerzen und einer vorgegebenen konstanten Spannung. Wenn die Maschinentemperatur höher als ein vorgegebener Wert ist, wird die Vorheizzeit bis zum Wert Null reduziert, und wenn die Maschinentemperatur niedriger liegt, wird die Vorheizzeit entsprechend der Maschinentemperatur und der Speise-

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Stromspannung oder Klemmspannung der Glühkerzen eingestellt.

Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert.

Fig. 1 ist eine grafische Darstellung zur

Veranschaulichung der Beziehung zwisehen der Kühlwassertemperatur der

Maschine und der Vorheizzeit bei einer herkömmlichen Vorrichtung;

Fig. 2 ist ein Schaltdiagramm zur Veranschaulichung einer Ausführungsform

der erfindungsgemäßen Steuervorrichtung;

Fig. 3 ist eine grafische Darstellung zur Veranschaulichung der Änderung der

Spannung Vc mit dem Zeitablauf bei der Ausführungsform der Fig. 2;

Fig. 4 ist eine grafische Darstellung, die die Beziehung zwischen der Temperatur

des Kühlwassers und der Vorheizzeit bei der Ausführungsform der Fig. 2 zeigt;

Flg. 5A und 5B sind Zeit-Diagramme zur Veranschaulichung der Sicherheit bei fehlerhafter Arbeitsweise der Ausführungsform der Fig. 2.

Gemäß Fig. 2 ist eine Leitung 11 mit einer positiven Klemme einer Batterie 1 einerseits und mit einem Zündschalter andererseits sowie über einen normalerweise offenen

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Relaisschalter 12 mit einer Klemme einer Glühkerze 3 in einer zugehörigen Brennkammer und einer Kontrollampe 4 verbunden. Die anderen Klemmen der Glühkerzen 3 und der Kontrollampe 4 sind geerdet.
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Der Zündschalter 2 kann in verschiedene Postionen gestellt werden, und zwar eine AUS-Stellung, eine EIN-Stellung (Vorheizkontakt 2a) und eine START-Stellung (Vorheizkontakt 2a und Startkontakt 2b). Der Vorheizkontakt 2a und der Startkontakt 2b stehen mit Leitungen 13 und 14 einer Steuerschaltung 5 zur Bestimmung der Vorheizzeit in Verbindung.

Eine der Klemmen eines Widerstandes R₁, eines Widerstandes R , eines normalerweise offenen Relaisschalters 15 und einer Relaisspule RY₁ des Relaisschalters 15 sind parallel mit der Leitung 13 verbunden, die mit dem Vorheizkontakt 2a in Verbindung steht. Die andere Klemme des Relaisschalters 15 ist mit einer Klemme einer Relaisspule RY^ des zuvor erwähnten Relaisschalters 12 verbunden, und die andere Klemme der Relaisspule RY« steht mit Masse in Verbindung.

Eine der Klemmen einer Zenerdiode ZD als einer auf konstante Spannung geregelten Stromquelle (konstante Spannung Vz) ist mit der anderen Klemme des Widerstandes R₁ verbunden, und die andere Klemme der Zenerdiode ZD steht mit einer Masseleitung 16 in Verbindung. Eine der Klemmen der Widerstände R₂ und R, und die Basis eines Transistors Tr, sind mit dem Verbindungspunkt zwischen dem Widerstand R- und der Zenerdiode ZD verbunden. Die andere Klemme des Widerstandes R₂ steht mit einer Klemme eines Thermistors 6 in Verbindung, der die Temperatur des Maschinen-Kühlwassers abtastet. Die andere Klemme des Thermistors 6 ist -35 ebenfalls geerdet.

üli.-s äer Klemmen eines Widerstandes R- ist mit der anderen

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Klemme des Widerstandes R, verbunden, und die andere Klemme des Widerstandes R- steht mit der Masseleitung 16 in Verbindung.

Der Emitter des Transistors Tr. ist über einen Widerstand R₅ und eine Diode D₁ mit einer Leitung 7 verbunden, die mit der erwähnten einen Klemme der Glühkerzen 3 in Verbindung steht und eine Klemmenspannung Vg als Eingangsspannung der Glühkerzen 3 zuführt. Eine der Klemmen eines Kondensators C und eines Widerstandes R„ sind verbunden mit dem Kollektor des Transistors Tr., und die andere Klemme des Kondensators C steht mit dem Verbindungspunkt der Widerstände R₃ und R₄ in Verbindung, während die andere Klemme des Widerstandes R₈ mit der negativen Eingangsklemme eines Komparators P verbunden ist. Der Verbindungspunkt zwischen dem Widerstand R~ und dem Thermistor 6 ist über einen Widerstand R_g mit der positiven Eingangsklemme des Komparators P verbunden.

Eine Diode D₅, ein Widerstand R₁₁ und ein Widerstand R₁₂ liegen in Reihe zwischen dem Ausgang des Komparators P und der Masseleitung 16 und der Verbindungspunkt zwischen den Widerständen R-- und R-₂ ist mit der Basis eines Transistors Tr- verbunden.

Die andere Klemme der erwähnten Relaisspule RY- ist mit dem Kollektor des Transistors Tr₂ und einer Klemme einer Diode D₃ verbunden, und der Emitter des Transistors Tr₂ steht mit der Masseleitung 16 in Verbindung, Die andere Klemme der Diode D₃ ist über einen Widerstand R-_Q mit

dem Verbindungspunkt zwischen dem Kollektor des Transistors Tr. und dem Kondensator C sowie dem Widerstand R verbunden. Die andere Klemme des Widerstandes R- steht mit dem Verbindungspunkt zwischen dem Kollektor des Transistors Tr, und dem Kondensator C in Verbindung,

Eine der Klemmen der Dioden D₂ und D. 1st jeweils paral-

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lel mit der Leitung 14 verbunden, die mit dem Startkon« takt 2b in Verbindung steht. Die andere Klemme der Diode D₂ ist über den Widerstand R, mit dem Verbindungspunkt zwischen dem Kollektor des Transistors Tr. und dem Kondensator C verbunden, und die andere Klemme der Diode D₄ steht mit dem Verbindungspunkt zwischen der Diode D₅ und dem Widerstand R₁₁ in Verbindung.

Anschließend soll die Arbeitsweise der im Zusammenhang mit Fig. 2 erläuiäÜrtefllS§teuerschaltung anhand von Fig. 3

bis 5 beschrieben

Wenn die Maschinentemperatur niedrig ist, beispielsweise im Falle von T (Temperatur des Kühlwassers) = T. < Ta plus Vt (Klemmenspannung des Thermistors 6) - Vt₁ > Va (Va ist eine Spannung, die sich durch Teilung der Zener-Spannung Vz der Zener-Diode ZD durch die Widerstände R₃ " und R^ ergibt und bei einer auf einen niedrigen Wert eingestellten Impedanz als konstante Spannung angesehen werden kann), wenn ferner der Vorheizkontakt 2a durch den Zündschalter 2 zum Starten der Maschine geschlossen ist, ergibt sich aufgrund der Beziehung Vc = Va (Vc entspricht der Summe der konstanten Spannung Va und der Ladungsspannung der Ladung) im Augenblick der Schließung des Vorheizkontaktes 2a die Beziehung Vt, > Vc, und die Ausgangsspannung des Komparators P, der diese Spannungen vergleicht, befindet sich auf einem hohen Wert. Während die Ausgangsspannung des Komparators P auf einem hohen Wert liegt, wird der Transistor Tr₂ eingeschaltet und erregt die Relaisspule RY-, so daß der Relaisschalter 15 geschlossen wird. Weiterhin wird die Relaisspule RY, erregt und schließt den Relaisschalter 12. Dementsprechend werden die Glühkerzen 3 eingeschaltet und die Kontrolllampe 4 leuchtet auf, so daß der Fahrer über die Durchführung der Vorheizung informiert wird.

In diesem Stadium wird der Kondensator C durch die Summa

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(15 plus 17) eines elektrischen Stromes 17, der durch den Widerstand R₇ strömt, und eines elektrischen Stromes 15 geladen, der durch die Diode D₁, den Widerstand R₅ und den Transistor Tr, aufgrund der Klemmenspannung Vg der Glühkerzen 3 strömt, und die Spannung Vc nimmt mit dem Zeitablauf zu.

Wenn die Beziehung Vc Ϊ Vt₁ durch Zunahme der Spannung Vc erreicht ist, wird der Ausgang des Komparators P auf einen niedrigen Wert umgeschaltet. Folglich wird der Transistor Tr₂ ausgeschaltet, so daß die Relaisspule RY₁ abgeschaltet wird und den Relaisschalter 15 öffnet, und die Relaisspule RY₂ wird ebenfalls abgeschaltet und öffnet den Relaisschalter 12. Die Einschaltung der Glühkerzen 3 wird beendet und die Kontrollampe 4 wird ausgeschaltet, so daß der Fahrer informiert ist, daß das Vorheizen beendet ist.

In diesem Stadium,ist zwar der Strom (15) gleich Null, aber ein großer Strom (110) fließt durch die Diode D₃ und den Widerstand R₁₀ entsprechend der Spannung an der Kollektorseite des Transistors Tr₂ im Augenblick der Ausschaltung des Transistors Tr₂, und der Kondensator C wird mit dem Strom 110 geladen, so daß die Spannung Vc auf einem hohen Wert gehalten und eine erneute Vorheizung verhindert wird.

Die Änderung der Spannung Vc mit dem Zeitablauf ist in Fig. 3 dargestellt. In Fig. 3 bezieht sich die durchgezogene Linie auf die Änderung im Falle Vg =· Vg₂, und die gestrichelte Linie auf den Fall Vg = Vg₁, wobei Vg« größer als Vg₁ ist. Der Ladestrom (15), der an den Kondensator C gelangt, hängt von der Klemmenspannung Vg der Glühkerzen ab, und daher kann wegen der höheren Span- nung Vg der Kondensator C schneller geladen werden.

Wenn bei gleicher Kühlwassertemperatur ein Vergleich an gestellt wird, ist erkennbar, daß die Vorheizzeit um so

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ORIGINAL INSPECTED

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kürzer ist, je höher die Klemmenspannung Vg ist.

Bei der zuvor beschriebenen Ausführungsform wird die Vorheizzeit kontrolliert auf der Grundlage der Klemmenspannung Vg der Glühkerze 3. Im Rahmen der Erfindung ist insoweit eine Abwandlung möglich, als die Vorheizzeit auf der Grundlage der Stromzufuhr (der Spannung am Vorheizkontakt 2a) gesteuert werden kann.

Eine Beendigung des Vorheiζvorganges wird bestätigt durch das Erlöschen der Kontrollampe 4, und sodann wird der Startkontakt 2b durch den Zündschalter 2 geschlossen, so daß der nicht gezeigte Anlasser in Gang gesetzt wird und die Maschine anläßt. Wenn der Startkontakt 2b geschlossen ist, wird der Transistor Tr₂ über die Diode D. eingeschaltet, so daß die Glühkerzen 3 wiederum betätigt werden und das Anspringen der Maschine erleichtert wird.

Anschließend sollen die Funktionen der Diode D₂ und des Widerstandes Rg beschrieben werden.

Wenn der Fahrer den Vorgang richtig durchführt, erfolgt das Vorheizen der Glühkerzen 3 gemäß Fig. 5A. Wenn der Startkontakt 2b geschlossen ist und die Maschine am Punkt t₂ in Gang gesetzt wird, obwohl der Vorheizvorgang gemäß Fig. 5B noch läuft, werden die Glühkerzen 3 am Punkt t- ausgeschaltet, da das Starten der Maschine und das Vorheizen während der Periode vom Punkt t* bis zum Punkt tjj selbst nach dem Starten der Maschine erfolgt. Bei der Ausführungsform der Fig. 2 wird dieser Nachteil wie folgt vermieden.

Wenn der Startkontakt 2b geschlossen ist, wird der Kon- densator C sofort über die Diode D₂ und den Widerstand Rg geladen. Der elektrische Widerstand des Widerstandes Rg ist wesentlich geringer als derjenige des Widerstan-

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des R-. Der Ausgangswert des Komparators P wird am Punkt t₃ umgekehrt. Wenn der Startkontakt 2b geschlossen ist, obgleich der Ausgangswert des Komparators P auf einen niedrigen Wert umgeschaltet 1st, bleibt der Transistor Tr₂ über die Diode D₄ eingeschaltet, so daß die Glühkerzen 3 in Betrieb bleiben. Wenn jedoch der Startkontakt 2b am Punkt t₄ geöffnet wird, da der Ausgangswert des Komparators P bereits auf einen niedrigen Wert umgeschaltet worden ist, gelangt kein elektrischer Strom an die Glühkerzen 3 über den Punkt t₄ hinaus. Folglich wird der erwähnte Nachteil ausgeschaltet.

Wenn die Maschinentemperatur hoch ist, beispielsweise im Falle von T (Kühlwassertemperatur) *> T₂ > Ta plus Vt (Klemmenspannung des Thermistors 6) = Vt₂ < Va, obgleich der Vorheizkontakt 2a durch den Zündschalter 2 geschlossen ist, wird wegen der Beziehung Vt₂ Vc, die in diesem Augenblick bereits erfüllt ist, der Ausgangswert des Komparators P auf einem niedrigen Wert gehalten, Folglich wird der Transistor Tr₂ abgeschaltet und die Relaisspulen RY- und RY₂ werden nicht erregt. Daher werden die Glühkerzen 3 nicht vorgeheizt. Wenn der Startkontakt 2b durch den Zündschalter 2 geschlossen ist, erfolgt das Vorheizen zum ersten Mal.

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Wie aus der vorangegangenen Beschreibung einer Ausführungsform hervorgeht, kann die Vorheizzeit vor dem Starten der Maschine auf den Wert Null gemäß Fig. 4 reduziert werden, wenn die Kühlwassertemperatur T höher als ein vorgegebener Wert Ta ist, da eine Klemme des Kondensators C mit einer auf konstante Spannung geregelten Stromquelle verbunden ist. Die konstante Spannung Va wird erzielt durch Teilen der Zener-Spannung Vz der Zener-Diode ZD mit Hilfe der Widerstände R₃ und R₄. Bei besonders hohen Genauigkeitsanforderungen kann der Widerstand R₄ durch eine Zener-Diode ersetzt werden.

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Bei der zuvor beschriebenen Ausführungsform wird die Kühlwassertemperatur durch einen Thermistor abgetastet. Anstelle der Kühlwassertemperatur kann die Temperatur der Ansaugluft, der Atmosphäre oder des Öls erfaßt werden. Der Komparator P kann auch durch eine Transistorschaltung gebildet werden.

Da erfindungsgemäß die Vorheizzeit durch Vergleich zwischen der Spannung des Thermistors, der auf die Maschinentemperatur anspricht, basierend auf der Spannung der Konstant-Spannungs-Schaltung, und der Summe der Ladespannungen, basierend auf der Speisestromspannung oder Klemmenspannung der Zündkerzen und der vorgegebenen konstanten Spannung ermittelt wird, sofern die Maschinentempera« tür höher als ein vorgegebener Wert ist, wird die Vorheizzeit auf Null reduziert, wenn die Maschinentemperatur unter dem vorgegebenen Wert liegt. Die Vorheizzeit wird entsprechend der Maschinentemperatur in geeigneter Weise auf der Basis der Klemmenspannung der Glühkerzen gesteuert. Im übrigen müssen Einrichtungen wie Verstärker oder Komparatoren nicht zusätzlich vorgesehen sein, wie zuvor erläutert wurde, und der Schaltungsaufbau kann wesentlich vereinfacht werden.

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Claims

PATENTANWÄLTE
TER MEER - MÖLLER - STEINMEISTER

D-8000 München 22 D-48OO Bielefeld 2925351

Triftstraße 4 Siekerwall 7

DIESEL KIKI CO., LTD. No, 6-7, Shibuya 3-chbme, Shibuya-ku, TOKYO, Japan

Steuervorrichtung für die Glühkerzen einer Diesel-Brennkraftmaschine

PRIORITÄT: 30. Juni 1978, Japan, No. 53-89347

PATENTANSPRÜCHE

M Λ Steuervorrichtung für die Glühkerzen einer Diesel-Brennkraftmaschine zum Vorheizen der Maschine, mit einer Stromquelle und einer Schaltung zum Anlegen der Spannung der Stromquelle an die Glühkerzen über einen normalerweise offenen Kontakt bei Betätigung eines Zündschalters und Schließung des Kontaktes, gekennzeichnet durch eine Konstantspannungsschaltung (Rg,R.,ZD) zur Einregelung einer Spannung der Stromquelle (1) auf einen vorgegebenen konstanten Wert, eine Schaltung (6,R_a,Rg)

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zur Lieferung einer der Maschinentemperatur entsprechenden Spannung, die die konstante Spannung der Konstantspannungsschaltung aufnimmt, eine Schaltung zur Einleitung einer Klemmenspannung der Glühkerzen (3) in eine Speicherschaltung (C) über einen Widerstand, wenn die Spannung der Stromquelle an die Glühkerzen angelegt ist, eine Komparator-Schaltung (Rg,R_g,P), die die für die Maschinentemperatur repräsentative Spannung mit der Summe der gespeicherten Spannung und einem vorgegebenen Spannungswert vergleicht und ein elektrisches Signal erzeugt, wenn die für die Maschinentemperatur repräsentative Spannung größer als die Summe der anderen Spannungen ist, wobei die gespeicherte Spannung entsprechend dem Zeitablauf nach der Stromzufuhr von der Stromquelle zu den Glühkerzen erhöht wird, und eine Einrichtung (RY₂) ^zum Schließen des normalerweise offenen Kontaktes (12) und zur Anlegung der Spannung an die Glühkerzen, wenn die Einrichtung zur Schließung des Kontaktes ein elektrisches Signal des Komparators aufnimmt.
2. Steuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltung zur Abtastung der Maschinentemperatur einen Thermistor (6) einschließt.
3. Steuervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine erste Einrichtung (RY₂) ^zur Schließung des normalerweise offenen Kontaktes (12) und zur Anlegung einer Spannung an die Glühkerzen, wenn die Einrichtung zur Schließung des Kontakts das elektrische Signal des Komparators aufnimmt, und eine zweite Einrichtung zur Schließung des normalerweise offenen Kontakts (12) unabhängig von dem Ausgangssignal des Komparators (P) zur Anlegung einer Spannung an die Glühkerzen, wenn der Startkontakt (2b) des Zündschalters (2) geschlossen ist.
4. Steuervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch eine

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erste Schaltung zur Einleitung einer Klemmenspannung der Glühkerzen in eine Speicherschaltung (C) über einen ersten Widerstand, wenn die Spannung der Stromquelle an die Glühkerzen gelangt, und eine zweite Schaltung zur Einleitung einer Spannung von der Stromquelle zu der Speicherschaltung (C) über einen Startkontakt (2b) und einen zweiten Widerstand mit geringerem Widerstandswert gegenüber dem ersten Widerstand, wenn der Startkontakt geschlossen ist, wobei beide Lade-Schaltungen parallel geschaltet sind.

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