CN1221474A - 内燃机的起动装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种允许有两种不同起动方法的内燃机起动装置(1,13)。一种起动方法是脉冲起动,而另一种是直接起动。脉冲起动最好是在发动机冷态时用飞轮质量(5)的能量来完成,而直接起动在发动机热态时进行。按照本发明,届时的最适宜的起动方法根据内燃机(2)的温度来自动选择。

Description

内燃机的起动装置
本发明涉及一种如主权利要求所述类型的内燃机的起动装置。由DE30 48 972 C2公开了一种这类起动装置。
对于起动***大体有三种解决方案：
1．传统的电起动器(起动机)。
这种结构型式迄今由于起动机马达、尤其是其小齿轮、其齿环、解脱离合器相对短的可达到的总的运行时间以及由于噪音原因将来将不再是一种解决方案。
2．直接起动的起动发电机。
起动发电机与曲轴牢固连接。在起动情况时它构成由电池供电的起动马达，在运行情况中形成发电机，用于对电池充电。
这一解决方案出于必需的起动能量和起动功率(大约由150Nm～200Nm中等车辆时的冷起动转矩)用12～14V普通的起动机铅蓄电池是不行的。此外，起动发动机的电动机必需比发电机功率大三倍，这也将造成结构上的困难。这种起动发电机用于起动操作温度的内燃机尺寸是超大的。
3．脉冲起动的起动发电机。
对于脉冲起动，在内燃机离合器脱开时(包括传动装置)飞轮质量首先被高速转动。在离合器快速接通时飞轮质量用旋转能量开动内燃机。
尤其鉴于环境保护和燃料消耗而最佳化设计的新的车辆要求在交通信号灯旁关闭内燃机，其常用的叫法是“起动-停止-运行”。此外，内燃机应断开最好是完全关闭，如果车辆处于滑行阶段。“自动利用惯性装置”可用于滑行阶段。
这种现代技术的应用意味着提高了大约10倍的起动循环，从而以前设计为40000次起动循环的起动机必须经受400000～600000次的起动循环。另一方面，现代车辆出于舒适性原因和由于电控辅助装置数量的不断增加，发电机功率提高至5倍(至今为1～1.5kv，将来为5kw或更高)。经常接通自动利用惯性装置在车内电网供电中将出现其它问题。
在按照DE 30 48 972 C2的实施例中，发电机功率的问题通过将发电机安装在内燃机和飞轮质量之间的曲轴上而得到部分解决。在使用手动变速传动装置时需要两个离合器，它们最好设置在飞轮质量的前后。用这种装置可以用自动利用惯性装置来产生发电机的功率。
这种“脉冲起动”适用于正常的冷起动。出于需要时间的原因脉冲起动不适于重复起动，如在交通信号灯旁或在滑行阶段终端时热的内燃机的重复起动。
在DE 29 17 139A1所描述的结构型式中也存在着同样的问题。在已知的起动装置中，飞轮质量可与曲轴连接和脱开，在减速，制动或滑行运行中，内燃机可通过断开传动链而按最低转速，例如空转转速继续运转。在短时停车情况时，例如在交通灯禁行时，传动链同样断开，内燃机停止工作，飞轮质量继续转动，然后为了再次起动内燃机通过离合器再次连接内燃机。也可以在飞轮质量的转速急剧下降时使用电动机来再次提高飞轮质量的转速。
总而言之，在曲轴-起动机-发电机的方案中对于直接起动***，对于设计电机和不同的电气元件起决定作用的是冷起动的高的起动转矩，因此不能找到一有意义的折衷方案。在典型的起动或脉冲起动时对于重复起动不能满足有关起动时间、噪音、磨损和高达400000或更高次数的寿命的要求。
本发明的任务在于，避免上述缺陷，提供一种用于内燃机的、在所有起动阶段都能自动选择最佳起动方法的起动装置。
这一任务按照本发明由主权利要求的特征完成。
根据内燃机的温度按照本发明区分不同的起动方法可以很好地满足对于设计为400000次循环次数的起动***的所有要求。一方面通过快速的、低噪音的直接起动，另一方面通过费时的交替起动形成一经济的总体解决方案尤其是有优点的，并且结合自动变速传动装置在所建议的解决方案中只用一离合器就可完成总体设置。
由从属权利要求的特征及以下的说明书及附图可以得出权利要求1的技术方案的有利改进。
在附图中表示了本发明的两个实施例并在下面的说明书中作进一步说明。其中：
图1用在手动换挡传动装置的车辆中的起动装置；
图2用在自动换档传动装置的车辆中的起动装置。
内燃机2的起动装置1连接在曲轴3(驱动轴)上，并具有一飞轮-起动机-发电机4,5及一没有详细表示的由定子和转子组成的电机。在内燃机2和飞轮-起动机-发电机4,5之间设有第一(正常)离合器6。第二离合器7位于飞轮-起动机-发电机4,5和手动换档传动装置8之间。离合器6配备有伺服机构9。
内燃机2上装有温度传感器10，将届时的温度传递给电气或电子换向装置11。换向装置11将与温度有关的指令传给起动机-发电机4，以便使起动机-发电机4或是调节到直接起动，或是调节到用飞轮质量能量的交替起动(脉冲起动)。在内燃机2中可以设置一隐式蓄热器12，用于对机油的预热。
交替起动在内燃机停机时在其温度例如50℃以下时进行，而直接起动是在温度例如50℃以上时进行。对于次数要小得多(低于2000)的交替起动可以用脉冲起动，其中的起动机-发电机4在脱开内燃机2时首先将飞轮质量5高速转动到所谓的“提升速度”，大致1200转/分，然后离合器6快速接通而通过飞轮质量5的旋转能量而开动内燃机，这时变速传动装置仍保持脱开。
重新起动时所需的起动转矩可由高温时相当小的摩擦转矩和与其有关的高的压缩和加速转矩确定。起动转矩可通过前面的短的减压阶段而减小。由于在直接起动时起动时间很短(≤0.5秒)，因此电机(起动机-发电机)可短时超载，从而形成一质量和空间最佳的解决方案。届时的起动过程可通过在输入端15起动信号的施加而触发。
图2表示如图1所示的类似的起动装置13，用相同的标号表示相同的部件。然而这里去掉了第二离合器7，因为高速传动装置被设计成自动变速传动装置14。现在唯一的离合器6对于脉冲起动必须配备有动态伺服机9。控制必须保持传动的同步性和在自动换档时发动机转速的平稳性，也就是说，本来要用在自动变速传动装置14中的元件只需不同设置和较昂贵一些加以控制。
对于交替起动式脉冲起动，转换到直接起动与机油的温度有关并受机油的预热影响，这适合于图1和2这两种结构型式，其结果是减少了交替起动的次数。这种机油的预热可用隐式蓄热器12进行。
也可以设想，为了使直接起动变得容易而执行一短的减压阶段。此外也可以作为交替起动在发动机冷时通过脉冲起动用飞轮质量5转动曲轴3，并由直接起动支持随后的加速。
使脉冲起动时的提升转速与内燃机2的环境温度或油温有关也是有利的。
对于从一种起动方法到另一种起动方法的转换也可以求得边界条件。
最后在应用本发明的转换装置11时重要的是，与自动变速传动装置14的部件相结合只需一个离合器6来制造起动装置13。

Claims (11)

1．具有两种起动方法的内燃机(2)的起动装置，一方面具有一起动机-发电机(4)，另一方面具有一飞轮质量(5)；飞轮质量用至少一个离合器(6,7)可连接在内燃机(2)的曲轴(3)上或与其脱开，并用其旋转能量开动内燃机(2)，其特征在于，设有一转换装置(11)，该转换装置与内燃机的温度有关地将起动装置(1；13)从一种起动方法转换到另一种起动方法。
2．按照权利要求1的起动装置，其特征在于，在内燃机(2)温度低时执行的起动方法是一种用飞轮质量(5)制成的脉冲起动方法，在该方法中起动机-发电机(4)首先使飞轮质量(5)高速转动。
3．按照权利要求1或2的起动装置，其特征在于，在内燃机温度高时执行的起动方法是直接起动方法，在该方法中起动机-发电机(4)将飞轮质量(5)与连接的曲轴(3)一起驱动。
4．按照权利要求1-3之一的起动装置，其特征在于，转换与机油的温度有关，并可以通过对机油的预热来减少变换起动的次数。
5．按照权利要求4的起动装置，其特征在于，用隐式蓄热器(12)来完成机油预热。
6．按照权利要求3-5之一的起动装置，其特征在于，在直接起动时调节一短的减压阶段。
7．按照权利要求4-6之一的起动装置，其特征在于，一种起动方法是脉冲起动和直接起动的组合，它是这样实现的：通过脉冲起动转动曲轴(3)，并通过直接起动支持脉冲起动和/或随后的加速。
8．按照权利要求1和4～7中之一的起动装置，其特征在于，脉冲起动的提升转速可与内燃机(2)的环境条件有关地作调整。
9．按照权利要求1-8之一的起动装置，其特征在于，可以求得从一种起动方法到另一种起动方法的转换的边界条件。
10．按照权利要求1-9之一的起动装置，结合自动变速传动装置的部件，其特征在于，对于转换装置只设置一个唯一的离合器(6)。
11．按照权利要求1-10之一的起动装置，其特征在于，通过适当控制起动机马达可以支持变速传动装置的同步。
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