DE19810954A1 - Andrehvorrichtung für Brennkraftmaschinen - Google Patents

Description

1. Rahmenbedingungen

Zum Anlassen eines Verbrennungsmotors ist ein elektr. Starter notwendig. Dies er muß, wegen des hohen Lei­ stungsbedarfs beim Durchdrehen des Verbrennungsmotors, möglichst niederohmig mit der Bordbatterie verbun­ den sein. Eine elektr. Absicherung dieser Verbindung ist daher nicht vorgesehen und auch eine Unterbrechung dieser Verbindung wird nur in Ausnahmefallen realisiert (z. B. Tankfahrzeuge).

Höhere Sicherheitsanforderungen der Kfz-Hersteller (→ Brandgefahr im Kurzschlußfall), sowie die Möglichkeit der Vereinfachung (Gewichts-, Kostenvorteile) des Starters lassen sich nur realisieren, wenn die Versorgung des Starters trennbar ist.

2. Stand der Technik Konventionelle Standardschaltung nach Fig. 1

Nach Schließen des Zündkontaktes wird über eine Einrückentwicklung (EW) das Starterritzel in den Zahnkranz eingespurt. Die Hauptbrücke schließt und der Starter dreht den Verbrennungsmotor. Gleichzeitig wird die Einrückwicklung (EW) stromlos und das Relais nur durch die Haltewicklung (HW) solange gehalten bis der Zündkontakt wieder geöffnet wird (einstufiger Startablauf).

Neuere Entwicklungen zielen auf eine Verbesserung des Einspurverhaltens (zweistufiges Prinzip), sowie auf Überwachungsfunktionen (z. B. Temperaturüberwachung) des Starters. Diese Zusatzfunktionen werden durch Zusatzelektronik realisiert, ändern aber nichts am Grundaufbau des Starters. Auch hier bilden Startermotor, Relais und Hauptbrücke eine Einheit, und auch die Zusatzelektronik befindet sich am Starter gemäß Fig. 2.

3. Neue Lösung

Der mechanische Teil des Starters soll aus dem Startermotor und einem vereinfachten Einrückrelais (ohne Hauptbrücke) bestehen. Dieser dreht den Verbrennungsmotor über ein Ritzel durch. Die Bauform dieses Starters kann auch als sog. "Koaxialstarter" ausgeführt sein. Relais und Startermotor sind hierbei platzsparend in einer Linie angeordnet. Optional ist noch ein Wegsensor, für den Verfahrweg des Ritzels, vorhanden.

Zur Verbesserung des Einspurverhaltens eignet sich ein zweistufiger Ablauf besonders gut. Die Ablauf­ steuerung erfolgt über ein IER (integriertes elektronisches Relais), welches über eingebaute Leistungsschalter die Starterklemmen 45r und 50f bestromen kann gemäß Fig. 3 und 4:

• - In der ersten Stufe wird der Startermotor über einen eingebauten Vorwiderstand mit geringem Drehmoment betrieben. Die Relaiswicklung wird zunächst getaktet, um damit das Ritzel langsam an den Zahnkranz heran­ zufahren. Das Verdrehen des Startermotors erleichtert das Finden einer Zahnlücke und der langsame Ritzel­ vorschub verringert den Verschleiß beim Auftreffen des Ritzels auf den Zahnkranz (sanftes Vorspuren).
• - In der zweiten Stufe wird das Einrückrelais dann voll bestromt, so daß das Ritzel vollständig in den Zahnkranz einrücken kann. Danach schließt die Hauptbrücke und der Starter dreht mit vollem Drehmoment.

Weiterhin besteht der Elektronikteil aus einem Highside-Schalter (T1), welcher über einen Leistungswiderstand (Rvor) einen Verdrehstrom einschaltet. Das Drehen des Ankers mit geringem Drehmoment erleichtert das nach­ folgende Einspuren des Ritzels in den Zahnkranz.

Ein zweiter Highside-Schalter (T2) steuert die Einrückrelaiswicklung (Kl. 50) an, so daß das Ritzel vorgespurt wird. Der Wegsensor meldet das vollständige Einspuren an die Steuerlogik, welche dann das Leistungsrelais schließt und damit den Starter mit vollem Drehmoment durchdrehen läßt. Das Leistungsrelais wird entweder über einen Highside-Schalter oder über einen Standard-MOSFET angesteuert gemäß Fig. 5.

Während der Durchdrehphase wird der Relaisstrom durch Taktung reduziert und damit die thermische Belastung reduziert. Mögliches Ratiopotential besteht in der Weglassung des Wegsensors. Die Steuerungslogik übernimmt dann die reine Funktion einer Ablaufsteuerung ohne Rückmeldung (unter der Voraussetzung, daß das Ritzel immer eine Zahnlücke im Zahnkranz findet).

Der Elektronikteil kann in der Nähe der Batterie plaziert werden. Dadurch ist die Länge der nicht abgesicherten Leitung (Kl. 30) auf ein Minimum reduziert. Die Umweltbedingungen (Temperaturbelastung, Schwingbeschleu­ nigung, Dichtheit) sind an diesem Anbauort ebenfalls weniger kritisch als direkt am Starter.

Die beschriebene Erfindung bietet folgende Vorteile:

• - spannungsloser Starter (geringere Kurzschluß- und damit Brandgefahr)
• - vereinfachtes Relais ohne Hauptbrücke (Platz- und Kostenvorteile mit der Möglichkeit, den Starter als Koa­ xialstarter auszuführen)
• - vereinfachte Anschlußtechnik am Starter (nur Kl. 50, Kl. 45, evtl. Wegsensor) ohne interne Verbindungen am Starter (keine Litze an Kl. 45, keine Verkabelung von Zusatzelektronik und/oder Zusatzrelais)
• - Starterelektronik kann Zusatzfunktionen übernehmen (zweistufiges Prinzip, sanftes Vorspuren, Überlast- und Übertemperaturschutz des Starters, autom. Startabschaltung wenn Verbrennungsmotor läuft, Kl. 50e kann vom Motorsteuergerät aktiviert werden)
• - Starterelektronik kann motorfern (an der Batterie) angeordnet sein (einfachere Umweltbedingungen bzgl. Temperatur, Dichtheit, Schwingbeschleunigung).

Claims (1)

1. Andrehvorrichtung für Brennkraftmaschinen mit einem Startermotor, dessen Starterritzel zunächst über ein Einrückrelais in den Zahnkranz der Brennkraftmaschine eingespurt wird, bevor der Startermotor mit voller Kraft den Andrehvorgang auslöst, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst der Startermotor über einen Vorwiderstand mit reduziertem Drehmoment das Ritzel antreibt und gleichzeitig das Einrückrelais mit reduzierter Einrückkraft, vorzugsweise getaktet, das Ritzel zum Zahnkranz vorspurt und ggf. in ihn einspurt und daß anschließend das Einrückrelais voll bestromt wird, das Ritzel vollständig in den Zahnkranz drückt und daß gleichzeitig ein Schaltkontakt eines Relais, vorzugsweise des Einrückrelais den Vorwiderstand des Startermotors überbrückt, so daß der Startermotor nunmehr mit vollem Drehmoment die Brennkraftmaschine durchdreht.