DE10202414A1 - Verfahren zur Steuerung einer Anlasservorrichtung eines Verbrennungsmotors in der Ausführung mit zwei Anlassern und Vorrichtung für die Anwendung dieses Verfahrens - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung einer Anlassvorrichtung eines Verbrennungsmotors in der Ausführung mit zwei Anlassern (1, 2), die so angeordnet sind, daß ihre Ritzel (3, 3') parallel am Anlasserzahnkranz (4) des Verbrennungsmotors nach der Betätigung des Zündschlüssels (10) angreifen, wobei jeder Anlasser einen Elektromotor (5, 5') für den Antrieb seines Ritzels (3, 3') und einen Leistungskontakt (6, 6') umfaßt, der im Leistungsstromkreis des Elektromotors angebracht ist und durch die Stromversorgung einer Wicklung (7, 8, 10) gesteuert wird. Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß das Schließen des Leistungskontakts (6') eines (2) der Anlasser (1, 2) im Verhältnis zu dem anderen (1) um eine ausgewählte Zeitdauer verzögert wird, um zu verhindern, daß der durch das Schließen des Leistungskontakts (6) des besagten anderen Anlassers bewirkte Spannungsabfall das erneute Öffnen eines der Kontakte (6, 6') verursacht. DOLLAR A Die Erfindung ist im Bereich der Verbrennungsmotoren anwendbar.

Description

Anwendungsbereich

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung einer Anlasservorrichtung eines Verbrennungsmotors in der Ausführung mit zwei Anlassern, die so angeordnet sind, daß ihre Ritzel parallel am Anlasserzahnkranz des Verbrennungsmotors nach der Betätigung des Zündschlüssels angreifen, wobei jeder Anlasser einen Elektromotor für den Antrieb seines Ritzels und einen Leistungskontakt umfaßt, der im Leistungsstromkreis des Elektromotors angebracht ist und der durch die Stromversorgung einer Wicklung gesteuert wird, sowie eine Vorrichtung für die Anwendung dieses Verfahrens.

Stand der Technik

Es sind bereits derartige Verfahren und Vorrichtungen bekannt. So werden bei bestimmten Anlagen anstelle eines einzigen großen Anlassers vorzugsweise zwei parallel geschaltete kleine Anlasser verwendet. Bei Motoren mit sehr großem Hubraum kann sich somit die Verwendung von zwei in Großserienfertigung hergestellten kleinen Anlassern anstelle eines einzigen in Kleinserie hergestellten großen Anlassers als wirtschaftlicher erweisen.

Fig. 1 zeigt in schematischer Darstellung eine Anlaßvorrichtung mit zwei kleinen Anlassern, die durch die Bezugsnummern 1 und 2 bezeichnet werden und deren Ritzel 3, 3' parallel am Anlasserzahnkranz 4 des Verbrennungsmotors angreifen. Die Elektromotoren für den Antrieb der Ritzel 3, 3' werden durch die Bezugsnummern 5, 5' bezeichnet, während ihre entsprechenden Leistungskontakte bei 6 und 6' dargestellt sind. Jeder dieser Kontakte wird durch den beweglichen Kern eines Elektromagneten betätigt, der eine Einzugsspule 7, 7' und eine Haltespule 8; 8' umfaßt. Zu weiteren Einzelheiten im Zusammenhang mit dem Aufbau eines Anlassers kann beispielsweise auf die Druckschrift FR-A-2 749 451 verwiesen werden, wobei davon auszugehen ist, daß ein solcher Anlasser auch nur eine Spule umfassen kann, wie dies in der Druckschrift FR-A-2 795 884 beschrieben wird, die ebenfalls den Anlasser beschreibt.

Die beiden Anlasser werden mit elektrischer Energie über eine Batterie 9 versorgt, die eine Spannung U erzeugt, was im Anschluß an das Schließen des Zündschlüssels 10 erfolgt. In dieser Anlaßvorrichtung liefert jeder Anlasser seine eigene Leistung.

Es hat sich herausgestellt, daß die Anlaßvorrichtungen gemäß Fig. 1 anfällig für erhebliche Funktionsstörungen sind, die wiederum schnell zu einer Beschädigung der Anlasser führen können. Um das Verständnis dieser Funktionsstörungen zu erleichtern, soll kurz auf das Funktionsprinzip eines Anlassers in der Bauart des Anlassers 1 oder 2 in Fig. 1 eingegangen werden, wobei auf Fig. 2 Bezug genommen wird, in der in der Abszisse die Zeit aufgetragen ist. Diese Figur zeigt in Form einer durchgezogenen Linie die Kennlinie der Stromaufnahme des Anlassers und als gestrichelte Linie die an der Batterie 9 verfügbare Spannung U. Beim Schließen des Zündschlüssels 10 zum Zeitpunkt t0 werden die Haltespule 8 und die Einzugsspule 7 gleichzeitig mit Strom versorgt. Die Stromaufnahme IC1 der Spulen liegt dabei im allgemeinen zwischen 40 und 60 Ampere bei einem System mit einer Nennspeisespannung von 12 Volt. Die Spannung U der Batterie, die vor dem Schließen des Zündschlüssels gleich U0 ist, fällt aufgrund der Abgabe des Stroms UC1 leicht ab. Infolge der Magneteffekte der Spulen ermöglicht der zuletzt genannte Strom die Bewegung des Ritzels 3 über den beweglichen Kern des Einrückrelais des Anlassers in Richtung des Zahnkranzes 4. Zum Zeitpunkt t1 schließt der Leistungskontakt 6 den Speisestromkreis des Elektromotors und ermöglicht dadurch das Fließen des Stroms I1, was zum Auftreten einer Spitze der Stromaufnahme IC1 + I1 durch den Motor zum Zeitpunkt t2 führt, die sich anschließend bei fortschreitendem Hochlaufen des Motors verringert. Der Einzugsstrom bewirkt einen sehr niedrigen Spannungstiefpunkt, der 6 bis 7 Volt erreichen kann. Ausgehend vom Zeitpunkt t1 wird das Einrückrelais nur durch seine Haltespule 8 gespeist. Seine Stromaufnahme fällt dann wieder auf einen Wert von 8 bis 10 Ampere ab. Daraus ergibt sich eine erhebliche Verringerung des Werts der Magnetkräfte. Dieser Wert bleibt jedoch ausreichend, um das Ende des Verstellwegs des Magnetkerns zu ermöglichen, und sorgt, auch zum Zeitpunkt t2, für das Halten des magnetischen Klebens des beweglichen Kerns am ortsfesten Teil des Einrückrelais.

Unter Bezugnahme auf Fig. 3 sollen nun die Funktionsstörungen beschrieben werden, die aufgrund der vorstehend dargelegten Funktionsweise des Anlassers auftreten, wenn zwei herkömmliche Anlasser, wie in Fig. 1 dargestellt, kombiniert werden. In Fig. 3 sind die Kennlinien der Stromaufnahmen IC1 und IC2 der Einrückrelais der beiden Anlasser, die Speiseströme I1, I2 der beiden Elektromotoren 5, 5' und die Batteriespannung U in Abhängig von der Zeit t dargestellt. Nach dem Schließen des Zündschlüssels 10 zum Zeitpunkt t0 erfolgt das Schließen des Leistungskontakts 6 des Anlassers 1 zum Zeitpunkt t1. Das Schließen des Kontakts 6' des Anlassers 2 findet mit einer leichten Verzögerung dt von wenigen Millisekunden aufgrund der Abweichungen der für jeden Anlasser charakteristischen Kennlinien statt. Die Gesamtstromaufnahme IC1 + I1 des Anlassers 1 steigt ab dem Zeitpunkt t1 abrupt an, anschließend verlangsamt und verringert sie sich bei A aufgrund des zweiten Anlassers 2, der den Gesamtstrom A gemäß der Kennlinie I2 + IC2 aufnimmt. Daraus ergibt sich ein ganz erheblicher Abfall der Batteriespannung U. Einer der beiden Anlasser erreicht seinen Abschaltspannungsschwellenwert, wobei es sich in der Regel um den zweiten Anlasser handelt, da sein beweglicher Kern möglicherweise seinen Verstellweg nicht abgeschlossen haben kann. Der zu diesem Zeitpunkt bestehende restliche Luftspalt verringert die Magnetkräfte. Insoweit die Rückstellkraft größer als die Antriebskräfte des Elektromagneten ist, kehrt der bewegliche Kern dieses Anlassers dann zu seiner Ruheposition zurück. Der Leistungskontakt 6' öffnet sich, und die Stromstärke fällt von B zu C ab. Die durch den Stromverbrauch dieses Anlassers entsprechend entlastete Batterie erhöht daraufhin ihre Spannung, so daß der Leistungskontakt 6 des Anlassers 1 geschlossen gehalten werden kann. Die Anlaßspitze dieses Anlassers setzt ihren Anstieg von A nach D fort. Wenn anschließend dieser Anlasser zu drehen anfängt, nimmt die Stromstärke I1 + IC1 bis zum Punkt E ab. Parallel dazu erhöht sich die Batteriespannung U.

Während dieser Zeit ermöglicht der seit C geöffnete Leistungskontakt des zweiten Anlassers 2 erneut die gleichzeitige Stromversorgung der Einzugs- und Haltespulen. Die Magnetkräfte weisen dabei einen sehr starken Anstieg auf, zumal sich die Batteriespannung U erhöht. Der Leistungskontakt des zweiten Anlassers schließt sich wieder, wobei er eine zweite Spitze der Stromstärke I2 + IC2 bei F auftreten läßt. Es kommt zu einem erneuten Öffnen des Kontakts aus den gleichen Gründen wie zuvor. In der Zwischenzeit erhöht sich jedoch weiterhin die Geschwindigkeit des Anlassers 1, so daß sich die Stromstärke seiner Stromaufnahme weiter verringert. Beim dritten Schließen bei H ist die Summe der Stromaufnahmen der beiden Anlasser niedrig genug, damit es zu keinem erneuten Öffnen mehr kommt. Das Anlassen des Verbrennungsmotors kann dann normal fortgesetzt werden.

Es dürfte leicht verständlich sein, daß an den Anlassern beim Vorliegen derartiger Anlaßbedingungen plötzliche Drehzahländerungen auftreten, wodurch sie stark beansprucht werden, und zwar sowohl in mechanischer Hinsicht (Stöße an der Wellenlinie, Gefahr eines Ausspurens des Zahnkranzes . . .) als auch in elektrischer Hinsicht (Funkenbildung und Lichtbögen an den Kommutatoren und den Kontakten des Einrückrelais bei den Stromstärkespitzen).

Zu den vorstehend beschriebenen Störungen können noch weitere Nachteile hinzukommen, die von den jeweiligen Merkmalen der benutzten Anlasser abhängig sind. So kann es vorkommen, daß die Phasenverschiebung dt sehr groß ausfällt, wenn der erste Anlasser Zeit hat, eine hohe Drehzahl zu erreichen, bevor das Ritzel des zweiten Anlassers an den Anlasserzahnkranz gelangt. Die Drehzahl des Zahnkranzes ist dann zu hoch, als daß dieses Ritzel einspuren könnte. Daraus ergibt sich ein vorzeitiger Verschleiß und eine schnelle Zerstörung dieses Ritzels sowie des Zahnkranzes. Andererseits könnte die Rückbewegung des beweglichen Kerns des zweiten Anlassers ausreichend groß sein, damit sein Ritzel aus dem Zahnkranz ausspurt. Beim zweiten Einspuren zum Zeitpunkt t2 treibt der erste Anlasser 1 den Zahnkranz mit einer zu hohen Drehzahl an, als daß das Ritzel des zweiten Anlassers wieder am Zahnkranz einspuren könnte. Wie zuvor ergibt sich daraus ein vorzeitiger Verschleiß und eine schnelle Zerstörung des Ritzels und des Zahnkranzes.

Um diese Nachteile zu beseitigen, sind bereits Relaisgehäuse vorgeschlagen worden, in denen der Leistungsstromkreis der Anlasser mit einem Relais in Reihe geschaltet ist, das sich erst nach einer bestimmten Zeit im Anschluß an das Schließen des Zündschlüssels schließt, so daß sich das Einrückrelais dann vollständig schließen und eine stabile Position zum Zeitpunkt des Auftretens der Stromstärkespitzen der Stromaufnahmen der beiden Anlasser einnehmen kann.

Außerdem ist vorgeschlagen worden, in den Leistungsstromkreis der beiden Anlasser einen Widerstand einzufügen, um die Höhe der Stromspitze zu verringern. Dieser Ballastwiderstand wird durch ein Relais kurzgeschlossen, wenn die Stromstärke anhand einer Zeitschaltung wieder ausreichend tief oder gut abgesunken ist, nachdem eine vorbestimmte Zeit abgelaufen ist.

Diese Gehäuse weisen jedoch die Nachteile auf, daß sie teuer und platzaufwendig sind und daß sie eine kompliziertere und damit kostenaufwendigere Verkabelung des Fahrzeugs erfordern. Darüber hinaus benötigt die Betätigung derartiger Vorrichtung einen hohen Strom, so daß sie nicht direkt über den Zündschlüssel erfolgen kann. Aus diesem Grund ist ein zusätzliches Hilfsrelais erforderlich.

Gegenstand der Erfindung

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Anlaßverfahren und eine Anlaßvorrichtung vorzuschlagen, die zusätzlich zu den an erster Stelle genannten Nachteilen die mit den bekannten Relaisgehäusen verbundenen Nachteile beseitigen.

Um diese Aufgabe zu lösen, ist das Verfahren zur Steuerung einer Anlaßvorrichtung eines Verbrennungsmotors gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß das Schließen des Leistungskontakts eines der Anlasser im Verhältnis zu dem anderen um eine ausgewählte Zeitdauer verzögert wird, um zu verhindern, daß der durch das Schließen des Leistungskontakts des anderen Anlassers bewirkte Spannungsabfall das erneute Öffnen eines der Kontakte verursacht.

Nach einem anderen Merkmal der Erfindung wird das Schließen des vorgenannten Leistungskontakts durch die Verlangsamung der Bewegung des Betätigungskerns dieses Kontakts zu seiner Schließposition verzögert.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung wird die Bewegung des Kerns dadurch verlangsamt, daß das Fließen eines Speisestroms zur Stromversorgung der Wicklung des Anlassers mit verzögertem Schließen bewirkt wird, der schwächer als der Speisestrom der Wicklung des anderen Anlassers ist.

Nach einem anderen Merkmal der Erfindung wird die Stromstärke des Speisestroms der Wicklung des Anlassers mit verlangsamtem Schließen um einen Wert erhöht, der es dem Kern ermöglicht, seinen Verstellweg zum Schließen des Leistungskontakts bei dem durch das Schließen des Kontakts des ersten Anlassers bewirkten Spannungsabfall fortzusetzen.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung wird der Speisestrom der Wicklung des verzögerten Anlassers beim Schließen seines Kontakts während einer Zeitdauer erhöht, die das Einspuren seines Ritzels am Zahnkranz herbeiführt.

Nach einem anderen Merkmal der Erfindung werden die Bewegungen der Kerne eines der Anlassers und auch des anderen Anlassers gesteuert, und man läßt die Bewegung des Kerns des anderen Anlassers zu einem Zeitpunkt zwischen der Ingangsetzung des Kerns des ersten Anlassers und dem Schließen des Leistungskontakts dieses Anlassers beginnen.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung wird der Speisestrom eines Anlassers durch Betätigung eines im Speisestromkreis der Wicklung des Anlassers angebrachten Schalters gesteuert.

Nach einem anderen Merkmal der Erfindung wird der vorgenannte Speisestrom durch Betätigung des Schalters über ein Signal mit Pulsweitenmodulation gesteuert, indem dessen Tastverhältnis verändert wird.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung wird das Tastverhältnis in geeigneter Weise während der verschiedenen Phasen des Anlaßvorgangs gewählt, insbesondere während der Phase der Ingangsetzung des ersten Anlasserelektromotors, der Ingangsetzung des zweiten Anlasserelektromotors und während des Antriebs des Verbrennungsmotors nach der vollständigen Einspurphase der Ritzel der beiden Anlasser.

Die Vorrichtung zur Steuerung des Anlassens eines Verbrennungsmotors für die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens einer der Anlasser mit einer elektronischen Steuervorrichtung zur Steuerung der Ingangsetzung des Anlasserelektromotors ausgerüstet ist.

Nach einem anderen Merkmal der Erfindung ist ein elektronischer Schalter (12) im Speisestromkreis der Wicklung des Anlassermotors angebracht.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung erzeugt die elektronische Steuervorrichtung ein Steuersignal mit Pulsweitenmodulation, wie vorstehend erwähnt, zur Betätigung des Schalters (12).

Nach einem anderen Merkmal der Erfindung sind die zwei Anlasser mit einer vorgenannten elektronischen Steuervorrichtung ausgerüstet.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Das Verständnis der Erfindung sowie anderer Ziele, Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung wird durch die erklärende, Beschreibung erleichtert, die nachstehend unter Bezugnahme auf die beigefügten schematischen Zeichnungen angeführt wird, die nur als Beispiel zur Veranschaulichung mehrerer Ausführungsarten der Erfindung zu verstehen sind. Darin zeigen im einzelnen:

Fig. 1 eine schematische Ansicht einer nach dem Stand der Technik bekannten Vorrichtung mit zwei Anlassern;

Fig. 2 eine Veranschaulichung der Funktionsweise eines herkömmlichen Anlassers anhand entsprechender Kennlinien;

Fig. 3 ein Diagramm zur Veranschaulichung der Funktionsweise der Anlaßvorrichtung nach Fig. 1 anhand entsprechender Kennlinien;

Fig. 4 eine schematische Ansicht zur Veranschaulichung einer Anlaßvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 5 fünf Diagramme, und zwar die Diagramme 5a bis 5e, zur Veranschaulichung der Funktionsweise der Anlaßvorrichtung nach Fig. 4;

Fig. 6 eine Veranschaulichung der Funktionsweise einer zweiten Ausführungsart der Erfindung anhand der fünf Diagramme 6a bis 6f; und

Fig. 7 eine Veranschaulichung der Funktionsweise einer anderen Ausführungsart der Erfindung anhand der sechs Diagramme 7a bis 7f.

Beschreibung von bevorzugten Ausführungsarten der Erfindung

Fig. 4 zeigt als Beispiel ohne einschränkende Wirkung eine erfindungsgemäße Anlaßvorrichtung für einen Verbrennungsmotor, die zwei Anlasser 1 und 2 verwendet, von denen einer, und zwar der Anlasser 2, eine elektronische Steuervorrichtung zur Steuerung seines Leistungskontakts 6', etwa einen Mikrocontroller, umfaßt, während es sich beim Anlasser 1 um einen herkömmlichen Anlasser handelt, wie er in Fig. 1 dargestellt ist. Es ist darauf hinzuweisen, daß in Fig. 4 zur Bezeichnung identischer oder gleichartiger Elemente oder Teile jeweils die gleichen Bezugsnummern wie in Fig. 1 verwendet werden.

Gemäß Fig. 4 besteht die Besonderheit der dargestellten Ausführungsart der Erfindung darin, daß die Steuerwicklung des Leistungskontakts 6' eine einzige Spule 11 umfaßt, in deren Erregerstromkreis ein Schalter 12 angeordnet ist, der durch die vorgenannte und durch die Bezugsnummer 14 bezeichnete elektronische Vorrichtung gesteuert wird. Bei diesem Schalter handelt es sich vorzugsweise um einen elektronischen Schalter, etwa um einen Transistor. Der Mikrocontroller ist so programmiert, daß die Funktionsweise des Anlassers 2 entsprechend den in den Fig. 5c bis 5e dargestellten Kennlinien herbeigeführt wird.

Das Schließen des Zündschlüssels 10 bewirkt die gleichzeitige Stromversorgung der Einrückrelais der beiden Anlasser 1 und 2, das heißt der Einzugs- und Haltespulen 7 und 8 des herkömmlichen Anlassers 1 und der elektronischen Vorrichtung 14 des Anlassers 2. Der bewegliche Kern des Einrückrelais des Anlassers 1 fängt an, sich umgehend zum Zeitpunkt t0 zu bewegen, wie dies in Fig. 5a zu erkennen ist, welche die Bewegung dieses Kerns sowie des Ritzels in Abhängigkeit von der Zeit t darstellt. Insoweit es sich um ein herkömmliches Einrückrelais handelt, bewegt sich dieser Kern schnell, wobei er die schnelle Bewegung des Ritzels 3 bewirkt. Bei Annäherung an seine Endstellung schließt der Kern den Leistungskontakt 6 des Anlassers 1 zum Zeitpunkt t1. Das Schließen des Kontakts 6 bewirkt den abrupten Anstieg der Stromaufnahme IM1 des Motors 5 und ihre Verringerung entsprechend der bekannten und in Fig. 5b veranschaulichten Kennlinie für einen herkömmlichen Anlasser.

Die Fig. 5c bis 5e veranschaulichen die Steuerung des Schließprozesses des Leistungskontakts 6' des Anlassers 2.

Wie in Fig. 5c zu erkennen ist, werden die Ingangsetzung des Kerns des Einrückrelais des Anlassers 2 und somit die Bewegung des Ritzels 3' durch die elektronische Steuervorrichtung 14 verlangsamt, so daß sich der Leistungskontakt 6' des Anlassers 2 erst zum Zeitpunkt t2 schließt. Erst ab dem Zeitpunkt t2 steigt daher der elektrische Strom des Motors 5' abrupt an, um sich anschließend entsprechend der bekannten Kennlinie der Stromaufnahme IM2 zu verringern, die in Fig. 5d dargestellt ist.

Um die mit begrenzter Geschwindigkeit erfolgende Bewegung des Kerns und somit des Ritzels gemäß Fig. 5c herbeizuführen, betätigt die elektronische Steuervorrichtung 14 den Transistorschalter 12 durch ein Signal mit Pulsweitenmodulation (PWM), wie es als Beispiel in Fig. 5e dargestellt ist, wobei das Tastverhältnis das Verhältnis zwischen der Leitungsdauer des Transistors 12 und der Gesamtdauer eines Zyklus ist. Das Signal ermöglicht das Fließen eines mittleren Stroms in der Spule 11, die sich dementsprechend verhält.

Wie man in der Figur erkennen kann, ist nach einer Anlaßphase, während der das Tastverhältnis RC einen relativ hohen Wert aufweist, der die Ablösung des Kerns bewirkt, das Tastverhältnis auf einen relativ niedrigen Wert M, beispielsweise zwischen 30 und 60%, bis zum Zeitpunkt t1 mit Schließen des Kontakts 6' festgelegt.

Wenn ab dem Zeitpunkt t1 mit Schließen des Kontakts 6 des Anlassers 1 die elektronische Vorrichtung 14, die ständig die Klemmenspannung des Anlassers mißt, feststellt, daß diese Spannung im Anschluß an das Anlaufen des Motors 5 des Anlassers 1 abrupt abfällt, stellt diese Vorrichtung dann das Tastverhältnis nach oben auf einen Wert N ein, der zwischen M und 100% liegt. Dadurch wird trotz des Sinkens der Batteriespannung eine ausreichende Stromstärke beibehalten, damit der bewegliche Kern des Anlassers 2 seinen Verstellweg zum Schließen des Magnetkreises fortsetzen kann. Die Werte M und N können an die Temperatur gebunden sein, die durch die elektronische Vorrichtung 14 gemessen wird, um die Stromstärke des Erregerstroms der Spule 11 besser zu beherrschen.

Das Erkennen der Ingangsetzung des Anlassers 1 zum Zeitpunkt t1 und die Umstellung vom Tastverhältnis M zum Tastverhältnis N kann durch die Erfassung eines signifikanten Spannungsrückgangs am Eingang des Elektromotors 5 des Anlassers 1 erfolgen. Diese Erfassung kann der Steuervorrichtung 14 des Anlassers 2 vorteilhafterweise über einen elektrischen Leitungsdraht angezeigt werden, der diesen Eingang mit der Vorrichtung 14 verbindet.

Zum Zeitpunkt t2 schließt sich der Leistungskontakt 6' des Anlassers 2. Das Schließen des Leistungskontakts 6' bewirkt die Stromversorgung des Motors 5' des zweiten Anlassers 2 und die abrupte Erhöhung der Stromaufnahme des Motors IM2 entsprechend Fig. 5d, was einen erneuten Spannungsabfall zur Folge hat. Die elektronische Steuervorrichtung 14 bewirkt dann die Umstellung des Tastverhältnisses RC auf einen höheren Wert P, der zwischen 80 und 100% liegt. Dieses Tastverhältnis P wird bis zum Zeitpunkt t3 aufrechterhalten. Diese Zeit ist lang genug, damit die Stromaufnahme IM2 des zweiten Anlassers ihre Stromspitze signifikant überschritten hat (Fig. 5d), wodurch das vollständige Einspuren des Ritzels 3' dieses Anlassers am Anlasserzahnkranz 4 des Verbrennungsmotors herbeigeführt wird. Nach dem Zeitpunkt t3 fällt das Tastverhältnis wieder auf einen Wert Q ab, der ausreichend niedrig und vorteilhafterweise kleiner als M ist, um die Erhitzung des Einrückrelais zu begrenzen, wobei er jedoch größer als der Mindestwert bleibt, der erforderlich ist, um das magnetische Kleben des Einrückrelais des zweiten Anlassers beizubehalten.

Es können natürlich zahlreiche Änderungen am Verlauf des Tastverhältnisses RC vorgenommen werden, wie er vorstehend unter Bezugnahme auf Fig. 5e beschrieben wurde. So kann der Änderungsverlauf des Tastverhältnisses mit den Werten N, P und Q Zwischenstufen enthalten, welche die Steuervorrichtung 14 nach vorbestimmten Programmen zur Anwendung bringen könnte. Die Vorrichtung wird dabei das geeignete Programm in Abhängigkeit von der Temperatur des Einrückrelais und der Spule sowie von der Klemmenspannung des Anlassers auswählen. Dazu umfaßt die Steuervorrichtung zwei Eingänge, die dazu bestimmt sind, die Werte eines im Innern des Einrückrelais in der Nähe der Wicklung angebrachten Temperaturfühlers und die Werte der Klemmenspannung an den Speiseklemmen des Anlassers zu erhalten. Darüber hinaus umfaßt die Steuervorrichtung einen Speicher, der eine Tabelle der Temperaturwerte und der Bezugsspannungen sowie der geeigneten Tastverhältnisse enthält, die anzuwenden sind, um eine optimale Steuerung des Anlaßprozesses des Verbrennungsmotors in Abhängigkeit von den gemessenen Temperatur- und Spannungswerten sicherzustellen.

Der stufenweise Änderungsverlauf des Tastverhältnisses, wie er hier dargestellt ist, kann durch einen stetigen Änderungsverlauf ersetzt werden. Andererseits kann die Umstellung des Tastverhältnisses vom Wert N zum Wert P durch eine Zeitschaltung veranlaßt werden, die fest oder in Abhängigkeit von der durch die Steuervorrichtung 14 gemessenen Temperatur veränderlich sein kann. Die Umstellung des Tastverhältnisses vom Wert P zum Wert Q kann veranlaßt werden, wenn die Steuervorrichtung 14 feststellt, daß die gemessene Batteriespannung einen vorbestimmten Schwellenwert erreicht.

Das Tastverhältnis N kann auch gleich dem Verhältnis P sein.

Außerdem ist es im Rahmen der Erfindung möglich, jeden der zwei Anlasser 1 und 2 mit einer Steuervorrichtung 14 zur Steuerung des beweglichen Kerns des Einrückrelais über einen elektronischen Schalter 12, etwa einen Transistor, im Stromkreis des Anlassermotors auszurüsten.

Fig. 6 veranschaulicht die Funktionsweise der beiden Anlasser, die dabei jeweils durch ihre Steuervorrichtung 14 gesteuert werden. Jede dieser Vorrichtungen könnte ein Mikrocontroller sein. Die in den Fig. 6a bis 6c dargestellten Diagramme zeigen das Tastverhältnis RC1 des ersten Anlassers, die Bewegung DP1 des beweglichen Kerns und des Ritzels sowie die Stromaufnahme IM1 des Anlassers 1. Die Diagramme 6d bis 6f zeigen das Tastverhältnis RC2, die Stromaufnahme des Motors IM2 und die Bewegung DP2 des Ritzels des zweiten Anlassers 2.

Gemäß Fig. 6a beginnt die Stromversorgung der Spule des Anlassers 1 ab dem Zeitpunkt t0 aufgrund eines Steuersignals des Mikrocontrollers 14 mit einem Tastverhältnis RC1 mit einem hohen Wert, der bis zu 100% erreichen kann. Der entsprechende Speisestrom mit einer so hohen Stromstärke bewirkt die Ablösung des Kerns aus seiner Ruheposition und setzt ihn in Bewegung. Diese Phase ist kurz, in einer Größenordnung von beispielsweise 2 bis 10 Millisekunden, um eine hohe Anziehungskraft auf den Kern nur zu dem Zweck auszuüben, diesen abzulösen. Im Anschluß an diese Phase folgt eine Phase, in deren Verlauf das Tastverhältnis einen deutlich niedrigeren Wert R aufweist. Der entsprechende, deutlich niedrigere Strom in der Spule 11 reicht aus, um die restlichen Reibungskräfte, die der Bewegung des Kerns entgegenwirken, nach der Ablösung zu überwinden. Während dieses Zeitraums, der etwa 30 bis 60 Millisekunden dauert, setzt der Kern seine Bewegung bis zum Schließen des Leistungskontakts 6 fort, was ohne abrupte Änderung und ohne zu hohe Geschwindigkeit erfolgt. Während dieser Phase des Tastverhältnisses R ergibt sich im allgemeinen ein Anschlagkontakt zwischen dem Ritzel des ersten Anlassers und dem Anlasserzahnkranz. Das Tastverhältnis R kann durch den Mikrocontroller unter Bezugnahme auf die vorgenannte Zahlentabelle ausgewählt werden, um die optimale Stromversorgung der Spule in Abhängigkeit von der Temperatur und der verfügbaren Batteriespannung sicherzustellen, deren Überwachung der Mikrocontroller übernehmen kann. Der erzielte mittlere Strom für ein gegebenes Tastverhältnis ist nämlich direkt von der verfügbaren Klemmenspannung an den Klemmen des Anlassers, das heißt an den Klemmen der Batterie, und vom Widerstand der Spule 11 abhängig.

Der bewegliche Kern des ersten Anlassers schließt den Leistungskontakt 6 zum Zeitpunkt t1, um den Elektromotor 5 mit Strom zu versorgen. Entsprechend den Umgebungseigenschaften, wie Spannung, Temperatur, relative Position des Ritzels und des Zahnkranzes in Ruhestellung, und den Alterungsbedingungen unter Einschluß von Faktoren wie Verschleiß, Zustand der Schmiermittel und ähnliches, erfolgt das Schließen des Leistungskontakts zwischen einem Mindestwert t1_min und einem Höchstwert t1_max. Das Diagramm von Fig. 6a zeigt anhand der durchgehenden Linie das Schließen zum Zeitpunkt t1_min mit der Herstellung des Tastverhältnisses durch den Mikrocontroller beim Höchstwert von 100%, da der Mikrocomputer den Abfall der Speisespannung des Anlassers erfaßt, der durch den abrupten Anstieg des Stroms zum Zeitpunkt t1_min bewirkt wird, wie dies in Fig. 6c veranschaulicht ist. Der Verlauf des Tastverhältnisses ab dem Zeitpunkt t1_min könnte auch entsprechend der gestrichelten Linie von Fig. 6a stattfinden, wenn der Mikrocomputer zum Zeitpunkt t1_min nicht die normalen Bedingungen für das Schließen des Kontakts erfaßt, das heißt in einem unvorhergesehenen Fall, in dem das Einrückrelais zu diesem Zeitpunkt t1_min nicht geschlossen werden konnte. Ein solcher unvorhergesehener Fall kann insbesondere dann eintreten, wenn die Reibungskräfte im Einrückrelais, in den mechanischen Mitteln zur Bewegungsübertragung vom Kern zum Ritzel und an der Welle des Motors 5 anormal hoch ausfallen. Diese anormalen Kräfte könnten beispielsweise durch klimatische Verhältnisse, durch Ausdehnung oder Blockierung, durch das Vorhandensein von Fremdkörpern, Schmutz und allen sonstigen Verunreinigungen bedingt sein, insbesondere im Bereich der Keilnuten der Welle des Elektromotors und der Gelenkverbindungen der das Ritzel mit dem Kern verbindenden Gabel.

Wenn der Mikrocontroller derartige unvorhergesehene Bedingungen erfaßt, kann er ein Steuerprogramm, wie mit gestrichelten Linien dargestellt, zur Steuerung des Verlaufs des Tastverhältnisses auswählen. Entsprechend diesem Programm hält er zunächst während einer bestimmten Zeit das Tastverhältnis R aufrecht, woraufhin er das Tastverhältnis fortschreitend zum 100%-Wert erhöht. In den beiden dargestellten Fällen wird das Tastverhältnis während einer bestimmten Zeit auf einem Höchstwert gehalten, bevor das Tastverhältnis zum Haltewert S absinkt.

Das Prinzip dieser Variante der Steuerung der beiden Anlasser gemäß Fig. 6 besteht darin, die Spule 11 des Anlassers 2 zum Zeitpunkt t02 vor dem Zeitpunkt t1, aber nach dem Zeitpunkt t01, zu erregen, so daß der bewegliche Kern dieses Anlassers 2 seinen Verstellweg vor dem Auftreten des durch den Anlasser 1 bewirkten Spannungsabfalls beginnt. Der Zeitpunkt t02 für die Ingangsetzung des Kerns und des Ritzels des zweiten Anlassers ist jedoch möglichst spät zu wählen, damit beim Schließen des Leistungskontakts des zweiten Anlassers zum Zeitpunkt t2 der durch den ersten Anlasser bedingte Spannungsabfall ausreichend abgeschwächt wird, um jedes Risiko eines erneuten Öffnens eines der zwei Einrückrelais zu verhindern.

Da t1_min, insbesondere in Abhängigkeit von der Temperatur, veränderlich ist, kann t02 an die Temperatur gebunden werden.

Der Verlauf des Tastverhältnisses RC2 im zweiten Anlasser entspricht dem vorstehend unter Bezugnahme auf Fig. 5 beschriebenen Tastverhältnis, wobei die Umstellungen von M zu N und N zu 100% jeweils zu den Zeitpunkten des Schließens des ersten Anlassers und zum Schließzeitpunkt t2 des zweiten Anlassers erfolgen.

Fig. 7 veranschaulicht eine andere Ausführungsart der Steuerung der beiden Anlasser, die jeweils, ebenso wie der Anlasser 2 in Fig. 4, mit einer elektronischen Steuervorrichtung, etwa mit einem Mikrocontroller, ausgerüstet sind. In der vorliegenden Ausführungsart haben die beiden Anlasser nahe beieinander liegende Ansprechzeiten. Dabei werden zwei identische elektronische Vorrichtungen benutzt, die jeweils programmiert sind, um in der in den Fig. 7a bis 7f veranschaulichten Weise zu funktionieren, wobei außerdem die Zusatzfunktion besteht, derzufolge bei Feststellung eines abrupten Spannungsabfalls das Tastverhältnis umgehend auf wenigstens 80% umgestellt wird. Wenn daher das schnellste der beiden Einrückrelais seinen Leistungskontakt 6 schließt, betätigt der Mikrocontroller des zweiten Anlassers nach der Erfassung eines erheblichen Spannungsabfalls den Schalter 12, so daß die Spule 11 des Anlassers mit einem hohen Strom versorgt wird, um das Schließen des Leistungskontakts zu beschleunigen. Die beiden Anlasser verbleiben mit einem hohen Tastverhältnis während einer ausreichend langen Zeit, damit die Auswirkungen der Spannungsabfälle der beiden Anlasser ausreichend abgeschwächt werden, um das erneute Öffnen der Kontakte zu verhindern. In der Praxis wird diese Dauer zwischen 50 und 300 Millisekunden liegen. Nach Ablauf dieses Zeitraums gehen die Einrückrelais zum Haltemodus mit einem Tastverhältnis in einer Größenordnung von 15 bis 40% über. Außerdem ist es möglich, die Bewegung des Kerns des zweiten Anlassers zu verlangsamen, indem ein Tastverhältnis mit einem geeigneten Wert kleiner als L ausgewählt wird.

Claims (19)

1. Verfahren zur Steuerung einer Anlasservorrichtung eines Verbrennungsmotors in der Ausführung mit zwei Anlassern, die so angeordnet sind, daß ihre Ritzel parallel am Anlasserzahnkranz des Verbrennungsmotors nach der Betätigung des Zündschlüssels angreifen, wobei jeder Anlasser einen Elektromotor für den Antrieb seines Ritzels und einen Leistungskontakt umfaßt, der im Leistungsstromkreis des Elektromotors angebracht ist und durch die Stromversorgung einer Wicklung gesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Schließen des Leistungskontakts (6') eines (2) der Anlasser (1, 2) im Verhältnis zu dem anderen (1) um eine ausgewählte Zeitdauer verzögert wird, um zu verhindern, daß der durch das Schließen des Leistungskontakts (6) des besagten anderen Anlassers bewirkte Spannungsabfall das erneute Öffnen eines der Kontakte (6, 6') verursacht.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schließen des vorgenannten Leistungskontakts (6') durch die Verlangsamung der Bewegung des Betätigungskerns dieses Kontakts zu seiner Schließposition verzögert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegung des Kerns dadurch verlangsamt wird, daß das Fließen eines Speisestroms der Wicklung des Anlassers mit verzögertem Schließen bewirkt wird, der schwächer als der Speisestrom der Wicklung des anderen Anlassers ist.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromstärke des Speisestroms der Wicklung (11) des Anlassers mit verlangsamtem Schließen um einen Wert erhöht wird, der es dem Kern ermöglicht, seinen Verstellweg zum Schließen des Leistungskontakts (6') bei dem durch das Schließen des Kontakts (6) des ersten Anlassers (1) bewirkten Spannungsabfall fortzusetzen.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Speisestrom des verzögerten Anlassers beim Schließen seines Kontakts (6') während einer Zeitdauer erhöht wird, die das Einspuren seines Ritzels (3') am Zahnkranz (4) herbeiführt.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegungen der Kerne eines (1) der Anlassers (1, 2) und auch des anderen (2) Anlassers gesteuert werden und man die Bewegung des Kerns des anderen Anlassers (2) zu einem Zeitpunkt zwischen der Ingangsetzung des Kerns des ersten Anlassers (1) und dem Schließen des Leistungskontakts (6) dieses Anlassers beginnen läßt.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Speisestrom eines Anlassers (1, 2) durch Betätigung eines im Speisestromkreis der Wicklung (11) des Anlassers angebrachten Schalters (12) gesteuert wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der vorgenannte Speisestrom durch Betätigung des Schalters (12) über ein Signal mit Pulsweitenmodulation gesteuert wird, indem dessen Tastverhältnis (RC) verändert wird.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Tastverhältnis (RC) in geeigneter Weise während der verschiedenen Phasen des Anlaßvorgangs gewählt wird, insbesondere während der Phase der Ingangsetzung des ersten Anlasserelektromotors (5), der Ingangsetzung des zweiten Anlasserelektromotors (5') und während des Antriebs des Verbrennungsmotors nach der vollständigen Einspurphase der Ritzel der beiden Anlasser.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Tastverhältnis (RC) in aufeinanderfolgenden Stufen bis zur Ingangsetzung des zweiten Anlassermotors ansteigend ist.

11. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Tastverhältnis stetig ansteigend ist.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Ingangsetzung der Anlassermotoren durch eine Erfassung der Änderung der Klemmenspannung an den Klemmen der Anlasser erfaßt wird und die Tastverhältnisse in Abhängigkeit von der Erfassung dieser Spannungsänderung erstellt werden.

13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Bestimmung des Zeitpunkts der Ingangsetzung des zweiten Anlassers durch eine Zeitschaltung erfolgt, etwa durch eine an die Temperatur und die Speisespannung der Anlasser gebundene Zeitschaltung.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Werte der Tastverhältnisse an den Wert der Speisespannung der Anlasser und an deren Temperatur gebunden sind, wobei vorbestimmte Sollwerte zugrunde gelegt werden.

15. Vorrichtung zur Steuerung des Anlassens eines Verbrennungsmotors für die Anwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens einer (2) der Anlasser (1, 2) mit einer elektronischen Steuervorrichtung (14) zur Steuerung der Ingangsetzung seines Anlasserelektromotors (5) ausgerüstet ist.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß ein elektronischer Schalter (12) im Speisestromkreis der Wicklung des Anlassermotors angebracht ist.

17. Steuervorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die elektronische Steuervorrichtung (17) ein Steuersignal mit Pulsweitenmodulation, wie vorstehend erwähnt, zur Betätigung des Schalters (12) erzeugt.

18. Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die elektronische Steuervorrichtung (14) mit Mitteln zur Erfassung der Klemmenspannung der Anlasser und der Temperatur im Innern dieser Anlasser ausgerüstet ist.

19. Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die zwei Anlasser (1, 2) mit einer vorgenannten elektronischen Steuervorrichtung (14) ausgerüstet sind.