CN102272441A - 用于运行起动装置的方法和用于起动内燃机的起动装置 - Google Patents

Abstract

建议一种用于使汽车中内燃机（27）的起动装置（1）运行的方法，其中该起动装置（1）具有起动电机（7）和啮合装置（8），它们由用于起动内燃机（27）的控制器独立地控制，为了起动由起动电机（7）驱动的起动小齿轮（24）啮合到啮合装置（8）的内燃机（27）齿缘（25）里面并且利用起动装置（1）起动内燃机（27），如果出现确定的释放条件的时候。为了尽可能简单地独立控制啮合装置(8)和起动电机（7），两级地检验释放条件，其中在第一级中利用啮合装置为了起动啮合起动小齿轮（24）并且在第二级中通过大电流供电起动电机（7）起动内燃机（27）。

Description

用于运行起动装置的方法和用于起动内燃机的起动装置

技术领域

本发明涉及一个用于汽车中内燃机的起动装置，其中该起动装置具有起动电机和啮合装置，它们由控制器独立地触发内燃机的起动，为了起动，一个由起动电机驱动的起动小齿轮啮合到啮合装置的内燃机齿缘里面并且利用起动装置起动内燃机，如果出现确定的释放条件。本发明还涉及一个用于起动汽车中的内燃机的具有控制器的起动装置，其中该起动装置具有通过起动开关独立触发的起动电机和独立触发的啮合装置，用于使由起动电机驱动的起动小齿轮啮合到内燃机的齿缘里面。

背景技术

已知，利用由起动电机驱动的起动小齿轮起动内燃机，小齿轮啮合到内燃机的齿缘里面。

为了节省燃料和减小排放已知，使汽车中的内燃机通过电机控制器例如在红灯时或者在其它交通障碍时（它们迫使短暂的停止）按照确定的断开条件、尤其按照确定的时间过程断开。已知，通过操纵离合器踏板（它释放离合器开关）由司机检测起动愿望，它传递到电机控制器上，用于导入内燃机起动过程。

DE 10 2005 004 326 A1和DE 10 2005 021 227 A1描述了一个用于汽车中内燃机的起动装置，具有用于独立触发啮合装置和起动电机的控制器。

DE 197 02 932 A1描述了一个用于由连接继电器构成的啮合装置的转换装置。

本发明的目的是，这样改进上述形式的方法和起动装置，由此可以独立地尽可能简单地尤其在起动-停止运行中触发啮合装置和起动电机。

发明内容

按照本发明这个目的通过权利要求1和4的内容得以实现。由从属权利要求给出本发明的有利改进方案。

本发明的一个基本思想是，为了独立地触发起动电机和啮合装置通过简单的电机械结构替换费事的、复杂的、可能配有计算机程序的控制器。由此得到结构上、加工上和研发上的优点，它们都带来成本上的优点。

这个目的由此得以实现，两级地检验释放条件，其中在第一级中利用啮合装置啮合起动小齿轮并且在第二级中通过给起动电机大电流供电起动内燃机。优选这样确定地设计释放条件，它必需由司机手动地以时间上的顺序以时间间隔执行，用于起动内燃机。时间上检验释放条件的优点是，啮合装置的触发与起动电机在时间上分开并由此简化。在时间上可以缓慢地实现啮合。这导致更低的啮合噪声。此外还有优点，起动小齿轮与齿缘可以达到更大的重叠，如果起动电机以最大电流加载的时候。啮合与以大的启动电流加载起动电机之间的距离通常是非常短的，如果机械的啮合过程略微更长地持续，可能导致在起动小齿轮上和齿缘上在不利的误差位置时增加的磨损。因此释放条件根据其机构具有两个以强制的时间间隔实现的分级，它们根据其按照本发明的电机械结构产生两级之间的时间缓冲。这个时间缓冲用于独立地触发啮合装置和起动电机，由此有利地如上所述地改进起动过程。

按照改进本发明的方法，对于释放条件的第一级检测第一位置传感器的信号并且对于释放条件的第二级检测第二位置传感器的信号。因此通过在第一级中激活第一位置传感器并且通过在第二级激活第二位置传感器执行两级释放条件。按照本发明设有位置传感器，它们位于司机的操纵行程里面，用于起动内燃机。司机必需执行操纵行程，用于起动内燃机。

前面描述的方法原则上总是可以在起动内燃机时执行，也在所谓的冷起动时执行，如果汽车利用点火钥匙或在验证司机授权以后例如利用点火钥匙通过按压独立的起动钮起动。

按照改进本发明的方法上述方法只在内燃机起动-停止运行中执行两级释放条件。其优点是，对于司机以常见的方式执行冷起动，如同其对于司机目前所公知的那样。只在对于司机来说是新的起动-停止运行中，如果内燃机由于断开条件断开并且不操纵起动钮或点火钥匙的时候，为了激活内燃机必需找到其它途径，用于检测和执行行驶愿望。为此按照本发明的方法使用下面描述的按照本发明的装置。

本发明的目的也通过起动装置由此得以实现，所述控制器可与两个位置传感器耦联，它们分别提供信号，用于分开地触发起动电机和啮合装置。在起动-停止运行中一般通过由微计算机执行的程序触发啮合装置和起动电机的控制器，或者起动控制器只与传感器耦联，它在起动-停止运行中检测司机愿望。然后对应于常见的起动方法执行起动过程。

因此按照本发明所述控制器仅仅是放大器或转换器，它这样转换或传输位置传感器的信号，触发啮合装置和起动电机。例如以更低的电压和小电流运行位置传感器，而以大电流且必要时也以比位置传感器更高的电压触发啮合装置和起动电机。因此控制器非常简单地构成，因为可以省去用于确定地时间上触发啮合装置和起动电机的附加电的或电子的，必要时配有微计算机的控制器。当然，起动装置与位置传感器相结合也称为起动***。

按照本发明的特别简单的实施例，所述位置传感器由机械的开关构成。机械开关的优点是，它们可以可靠地发挥功能并且成本有利地加工。机械开关例如可以是按键，它们根据一个槽或一个凸台在踏板行程中操纵，或者是具有检测电路的电位计或类似的电的或电子的开关。

按照可选择的优选实施例，为了提供无磨损的位置传感器，至少一个位置传感器由光学传感器构成。光学传感器还具有优点，它们不产生操纵行程中的阻力。

按照改进本发明的实施例所述位置传感器设置在离合器踏板的踏板行程里面，尤其是第一位置传感器设置在踏板行程的第一四分之一里面并且特别优选使第二位置传感器设置在离合器踏板的踏板行程的最后三分之一里面。因此得到在第一位置传感器的信号与第二位置传感器的信号之间确定的时间上的差别。这个实施例用于具有变速箱的汽车。

在具有自动变速箱的汽车中，其中没有离合器踏板，优选选择地用于第一级的第一位置传感器设置在制动踏板上并且用于第二级的第二位置传感器设置在油门踏板上。由此例如在起动-停止运行时利用第一位置传感器检测制动器释放并且在时间上接着检测操纵油门踏板。因为这些踏板在时间上先后地由司机操纵，因此啮合装置和起动电机可以为了触发直接与位置传感器耦联。所述控制器必需具有可靠性电路，它防止误操作，由此不会没有闭合啮合装置地操纵起动电机。因此最好使啮合装置与开关连接，它只有在起动小齿轮完全啮合时才闭合用于起动电机的电流回路。

因此按照本发明所述啮合装置包括在电流回路中用于起动电机的开关并且所述起动电机通过闭合与第二位置传感器耦联的第二开关供电。第二开关最好是通断继电器，用于以小电流转换用于起动电机的大电流。

为了节省电能并且使啮合装置尽可能高效且没有热负荷地工作，最好在由啮合继电器构成的啮合装置的电流回路中为了产生保持电流转换限流装置。由此在需要高的啮合电流的起动小齿轮啮合过程以后，使用于啮合装置的电流减小到保持电流。

按照另一优选的实施例所述限流装置和电开关为了通断啮合装置由控制电子装置构成、尤其具有电流传感器。因此具有电子开关例如晶体管的控制电子装置控制用于啮合装置的电流需求。

按照改进本发明的的实施例可选择地使所述限流装置和用于啮合装置的电开关由具有时间控制器的控制电子装置构成。因此与上述实施例相比可选地无需电流传感器，而是根据事先确定的时间特征曲线通过时间控制器减小电流。

当然，上述的和下面还要解释的特征不仅以分别给出的组合使用，而且也以其它的组合使用。

附图说明

下面借助于附图详细解释本发明。附图中：

图1简示出按照第一实施例的起动装置的电路图，

图2简示出按照第二实施例的起动装置的电路图，

图3简示出按照第三实施例的起动装置的电路图，

图4示出限流装置的电路结构，

图5简示出按照第四实施例的起动装置的电路图，

图6简示出按照第五实施例的起动装置的电路图，

图7示出啮合过程的时间-电流-行程-电压关系图。

具体实施方式

图1简示出按照第一实施例的起动装置1的电路图。该起动装置1由电机控制器2触发。该电机控制器2由点火开关3激活。该点火开关3或者可以直接与用于点火钥匙的锁连接，或者可以简单地是起动钮，它在验证开车权利后由司机例如通过汽车钥匙在锁里面操纵。点火开关3由汽车电池4释放电能。因此电机控制器2被供电电能。电机控制器2具有接口5，用于检测汽车或内燃机27的传感器信号。传感器信号或者通过直接的信息导线或者优选通过总线***通过接口5传输到电机控制器2上，根据传感器信号电机控制器2决定，是否出现用于内燃机27起动-停止运行的断开条件并且相应地触发内燃机27。

为了起动内燃机27所述起动装置1包括起动电机7，它驱动起动小齿轮24。该起动装置1也包括啮合装置8，它使起动小齿轮24啮合在用于起动过程的内燃机27的齿缘25里面。该啮合装置8还包括作为开关的触桥87，当起动小齿轮24啮合到齿缘25里面时，开关闭合，由此使起动电机7以最大电流加载，如果起动小齿轮24被啮合。因此该触桥87是安全开关，用于避免误功能。

为了可以以大电流加载啮合装置8，可触发在用于起动装置1的控制器6上的由通断继电器构成的电开关9。因此以小电流触发电开关9并且转换用于电啮合装置8的大电流。该啮合装置8在图1所示的特殊实施例中包括两个绕组。一个啮合绕组81和一个低欧姆的绕组82，用于使起动电机7以小电流供电，并且使起动小齿轮24在啮合过程中柔和地旋转，用于避免在啮合过程中的齿上齿位置。

所述起动电机7为了起动内燃机27通过转换由通断继电器构成的电起动开关10以最大电流加载和触发。该起动开关10由控制器6以小电流触发。该控制器6可以独立地在电机控制器2旁边构成并且与电机控制器处于信息接触或者使控制器6如同在图1中优选示出的那样组合到电机控制器2里面，由此降低电路和配线费用并且成本有利地构成控制器6。

按照本发明使控制器6与位置传感器S1，S2耦联。位置传感器S1，S2可以是电机械的开关或光学传感器。优选使位置传感器S1，S2是光学传感器，因为它们几乎无磨损地工作并且在踏板行程中没有附加阻力。所述位置传感器S1，S2设置在离合器踏板11的踏板行程里面。在具有变速箱的汽车中存在离合器踏板11。所述位置传感器S1设置在离合器踏板11的踏板行程的第一四分之一里面。并且位置传感器S2最好在离合器踏板11的踏板行程的最后三分之一中激活。通过两个位置传感器实现两级的释放条件，用于起动内燃机27。如果位置传感器S1在第一级中检测离合器踏板11运动，则这个信号传递到控制器6，它使电开关9供电并因此触发啮合装置8。

所述啮合装置8使起动小齿轮24啮合到内燃机27的齿缘25里面。强制地在时间上接着在继续操纵离合器踏板11时释放位置传感器S2的信号，它传递到控制器6上。该控制器6触发电开关10并因此给起动电机7供电，在此必需使触桥87在啮合装置8上闭合。这个简单的触发的优点是，使起动电机2在时间上延迟地起动，尤其之后在预啮合后出现起动小齿轮24和齿缘25足够地重叠。由此避免在起动小齿轮24和齿缘25上提前磨损，它可能在起动电机7提前启动时产生。总体上也可以更快地实现起动，因为在起动电机被完全供电以前，起动小齿轮24已经啮合。可以缓慢地啮合到齿缘25里面并由此产生更低的啮合噪声。通过简单构造的控制器实现啮合装置8和起动电机7的触发。

图2示出按照图1的起动装置1的变化。该实施例用于具有自动变速箱的汽车，它没有离合器踏板。在这种汽车中在制动踏板12上设置第一位置传感器S1。该位置传感器S1检测制动器的释放。这作为起动愿望由司机在起动-停止运行或在冷起动时说明。第二位置传感器S2用于检测油门踏板13的踏板行程。该位置传感器S2检测油门踏板的操纵，由此使位置传感器S2的信号直接传递到起动控制器，它利用开关10以大电流加载用于起动内燃机27的起动电机2。起动控制器也包括控制器6和开关9和10。

图3示出与图1的变化不同的另一实施例。在这个实施例中在啮合装置8的电流路径中附加地设有限流装置14。该限流装置14在啮合过程以后减小啮合装置8的电流，用于产生微小的保持电流，它足以使起动小齿轮24保持在啮合状态。因此限流装置14的优点是，降低电流消耗并且使啮合装置8作为啮合继电器在其功能上更少受到线圈加热的不利影响。如果啮合线圈81具有太高的阻力，在频繁起动-停止时可能对啮合功能产生不利影响，并因此可能对所需的磁力流作用产生不利影响。

图4以原理电路示出限流装置14的放大示意电路结构。该限流装置14包括晶体管16，它在短时间后截止。功率电阻15确定保持电流。电容器17和电阻18确定晶体管16的接通时间。

图5示出限流装置14和电开关9的可选择实施例，它可以通过控制电子装置19替换。该控制电子装置19包括电流传感器21，通过它可靠地触发啮合装置8并且也可以产生保持电流。

图6示出与图5的变化。在这个实施例中控制电子装置19不再控制电流，而是通过时间控制器构成，由此使高牵引电流时间控制地减小到保持电流。

图7示出啮合过程的时间-电流-行程和电压曲线图。原则上不仅在冷起动时、而且优选对于在起动-停止-运行中的起动按照本发明的方法以按照本发明的起动装置执行起动过程。

对于时刻t₀起动小齿轮24脱离啮合并且使起动电机7停止。紧接着由位置传感器S1检测信号，它或者由离合器踏板11或者由制动踏板12传递到控制器6。该控制器6以电流I和电压U_8给啮合装置8供电。图7的曲线图示出按照图1的用于供电的电压U₈并且曲线图U_8-20示出以控制电子装置19或20供电。因此直到时刻t₂使起动小齿轮24柔和地啮合。对于时刻t₂例如碰到齿对齿位置。因此起动电机7以电压U₇和电流I加载，由此使起动小齿轮24柔和地旋转，起动小齿轮24完全执行行程s并且闭合触桥87。对于时刻t₃使起动小齿轮24啮合并且起动电机7根据由位置传感器S2检测到的信号以用于起动内燃机27的电流加载。所述控制器6给起动电机7供电，开始用于以减小的电流柔和地启动，从时刻t₄用于以更大电流I₇有力地启动内燃机27。对于时刻t₅起动内燃机27，由此使起动小齿轮24脱离啮合并且不再给起动电机7供电。对于时刻t₆使起动小齿轮24在磁能去除以后再从齿缘退出并且返回到静止位置。所有附图仅仅示出示例的不符合比例的视图。其余尤其请参阅对于本发明重要的大量视图。

Claims (14)

1.一种用于使汽车中内燃机（27）的起动装置（1）运行的方法，其中该起动装置（1）具有起动电机（7）和啮合装置（8），它们由用于起动内燃机（27）的控制器（6）独立地控制，为了起动，通过啮合装置将由起动电机（7）驱动的起动小齿轮（24）啮合到内燃机（27）齿缘（25）里面并且利用起动装置（1）起动内燃机（27），如果出现确定的释放条件，其特征在于，两级地检验释放条件，其中在第一级中利用啮合装置使起动小齿轮（24）被啮合并且在第二级中通过大电流给起动电机供电起动内燃机（27）。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，对于释放条件的第一级检测第一位置传感器（S1）的信号，并且对于释放条件的第二级检测第二位置传感器（S2）的信号。

3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，只在内燃机（27）的起动-停止运行中检验第二级释放条件。

4.用于起动汽车中的内燃机（27）的具有控制器的起动装置（1），其中该起动装置（1）具有通过起动开关（10）可独立触发的起动电机（7）和可独立触发的啮合装置（8），用于使由起动电机（7）驱动的起动小齿轮啮合到内燃机（27）的齿缘（25）中，其特征在于，所述控制器（6）可与两个位置传感器（S1，S2）耦联，它们分别提供信号，用于分开地触发起动电机（7）和啮合装置（8）。

5.如权利要求4所述的起动装置（1），其特征在于，所述位置传感器（S1，S2）由机械的和/或电机械的开关构成。

6.如权利要求4或5所述的起动装置（1），其特征在于，至少一个位置传感器（S1，S2）由光学传感器构成。

7.如权利要求4至6中任一项所述的起动装置（1），其特征在于，至少一个位置传感器（S1，S2）为了开动设置在离合器踏板（11）的踏板行程里面，尤其第一位置传感器（S1）设置在离合器踏板（11）的踏板行程的第一四分之一中并且特别优选使第二位置传感器（S2）设置在离合器踏板（11）的踏板行程的最后三分之一中。

8.如权利要求4至7中任一项所述的起动装置（1），其特征在于，用于第一级的第一位置传感器（S1）设置在制动踏板（12）的踏板行程里面并且用于第二级的第二位置传感器（S2）设置在油门踏板（13）的踏板行程中。

9.如权利要求4至8中任一项所述的起动装置（1），其特征在于，所述啮合装置（8）利用电开关（9）由大电流回路供电并且电开关（9）可以由第一位置传感器（S1）激活。

10.如权利要求4至9中任一项所述的起动装置（1），其特征在于，所述啮合装置（8）包括在电流回路中用于起动电机（7）的开关并且所述起动电机（7）可通过闭合与第二位置传感器（S2）耦联的开关（10）供电。

11.如权利要求4至10中任一项所述的起动装置（1），其特征在于，在由啮合继电器构成的啮合装置（8）的电流回路中，为了产生保持电流转换限流装置（14）。

12.如权利要求4至11中任一项所述的起动装置（1），其特征在于，在由啮合继电器构成的啮合装置（8）的电流回路中，为了产生保持电流转换限流装置（14）。

13.如权利要求4至12中任一项所述的起动装置（1），其特征在于，所述限流装置（14）和电开关（9）由控制电子装置（19）构成、尤其具有电流传感器（21）。

14.如权利要求4至13中任一项所述的起动装置（1），其特征在于，所述电开关（9）和限流装置（14）由具有时间控制器的控制电子装置（20）构成。

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