DE10003736A1 - Betriebseinrichtung für eine Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeuges mit einem Starter - Google Patents
Betriebseinrichtung für eine Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeuges mit einem StarterInfo
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Abstract
Die Betriebseinrichtung weist einen Starter (12) mit einem Elektromotor (14) zum Starten der Brennkraftmaschine (10) auf. Durch den Elektromotor (14) wird zum Starten der Brennkraftmaschine (10) über ein Getriebe die Kurbelwelle der Brennkraftmaschine (10) angetrieben. Die Brennkraftmaschine (10) weist eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung auf, durch die Kraftstoff in die Ansauganlage oder direkt in die Brennräume der Zylinder der Brennkraftmaschine (10) eingespritzt wird. Die Kraftstoffeinspritzeinrichtung weist eine Kraftstoffpumpe (40) auf, um Kraftstoff in der erforderlichen Menge zu fördern und auf den erforderlichen Einspritzdruck zu verdichten. Für den Antrieb der Kraftstoffpumpe (40) wird der Elektromotor (14) genutzt, wobei die Kraftstoffpumpe (40) permanent oder nach dem Starten der Brennkraftmaschine (10) durch den Elektromotor (14) angetrieben werden kann. Für die Kraftstoffpumpe (40) ist somit kein eigener Antriebsmotor erforderlich.
Description
Die Erfindung geht aus von einer Betriebseinrichtung für
eine Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs mit einem
Starter nach der Gattung des Anspruchs 1.
Eine solche Betriebseinrichtung mit einem Starter ist aus
der Literatur, Autoelektrik, Autoelektronik, Vieweg Verlag,
1998 Seite 191, bekannt. Der Starter der Betriebseinrichtung
weist dabei einen Elektromotor auf. Bei der bekannten
Betriebseinrichtung wird der Elektromotor nur kurzzeitig zum
Starten der Brennkraftmaschine betrieben und während des
Betriebs der Brennkraftmaschine nicht mehr. Der Elektromotor
des Starters muß ausreichend dimensioniert sein, um unter
allen Umständen ein Starten der Brennkraftmaschine
sicherzustellen. Durch den Elektromotor wird somit das
Gewicht des Kraftfahrzeugs erhöht und dieser bleibt während
des Betriebs der Brennkraftmaschine ungenutzt.
Es ist darüberhinaus bekannt, daß für eine
Kraftstoffeinspritzeinrichtung einer Brennkraftmaschine eine
Kraftstoffpumpe verwendet wird, durch die ein vorgegebener
Einspritzdruck des Kraftstoffs erzeugt wird. Bei geringem
Förderdruck werden mit einem Elektromotor angetriebene
Kraftstoffpumpen verwendet und bei großem Förderdruck werden
mechanisch durch die Brennkraftmaschine angetriebene
Kraftstoffpumpen verwendet. Ein großer Förderdruck ist
beispielsweise bei direkter Einspritzung des Kraftstoffs in
die Brennräume der Zylinder der Brennkraftmaschine
erforderlich. Dies ist bei sogenannter Benzin-Direkt-
Einspritzung bei fremdgezündeten Brennkraftmaschinen der
Fall.
Die erfindungsgemäße Betriebseinrichtung mit den Merkmalen
gemäß Anspruch 1 hat demgegenüber den Vorteil, daß der
Elektromotor des Starters besser genutzt wird und daß für
die Kraftstoffpumpe kein eigener Antrieb erforderlich ist.
In den abhängigen Ansprüchen sind vorteilhafte
Ausgestaltungen und Weiterbildungen der erfindungsgemäßen
Betriebseinrichtung angegeben. Aufgrund der Dimensionierung
des Elektromotors zum Starten der Brennkraftmaschine kann
dieser auch wie im Anspruch 2 angegeben zum Antrieb einer
Kraftstoffpumpe genutzt werden, die einen hohen Förderdruck
erzeugt, wie er bei Kraftstoffeinspritzung direkt in die
Brennräume der Zylinder der Brennkraftmaschine erforderlich
ist. Durch die Ausbildung gemäß Anspruch 3 ist
sichergestellt, daß zum Starten der Brennkraftmaschine die
gesamte Leistung des Elektromotors zur Verfügung steht.
Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der
Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung
näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 eine Betriebseinrichtung
für eine Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs in
schematischer Darstellung gemäß einem ersten
Ausführungsbeispiel und Fig. 2 die Betriebseinrichtung
gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel.
In den Fig. 1 und 2 ist eine Betriebseinrichtung für eine
Brennkraftmaschine 10 eines Kraftfahrzeugs dargestellt. Die
Betriebseinrichtung weist einen Starter 12 auf, um die
Brennkraftmaschine 10 in Betrieb zu setzen. Der Starter 12
weist einen Elektromotor 14 auf, der ausreichend
dimensioniert ist, um die Brennkraftmaschine 10 unter allen
Umständen sicher in Betrieb setzen zu können. Der
Elektromotor 14 weist eine Motorwelle 16 auf, die bei
Bestromung des Elektromotors 14 in einer Drehbewegung
angetrieben wird. Auf der Motorwelle 16 ist ein Zahnrad 18
drehfest angeordnet, das mit einem Zahnrad 20 mit wesentlich
kleinerem Durchmesser, einem Ritzel 20 in Eingriff steht.
Das Ritzel 20 ist drehfest mit einer Welle 22 verbunden, die
etwa parallel zur Motorwelle 16, zu dieser versetzt
angeordnet ist. Mit der Welle 22 ist an einem Ende ein
weiteres Zahnrad 24 mit kleinem Durchmesser drehfest
verbunden, das ein Starterritzel bildet. Die Welle 22 ist an
einer oder mehreren Lagerstellen 26 drehbar gelagert.
Die Brennkraftmaschine 10 weist beispielsweise eine
Kurbelwelle auf, mit der ein Zahnrad 28 drehfest verbunden
ist, das einen wesentlich größeren Durchmesser aufweist als
das Starterritzel 24. Der Starter 12 weist einen
Elektromagneten 30 auf, mittels dem die Welle 22 in Richtung
ihrer Längsachse verschiebbar ist. Der Elektromagnet 30
weist eine die Welle 22 umgebende Spule 32 und einen an der
Welle 22 angeordneten Anker 34 auf. Wenn die Spule 32 des
Elektromagneten 30 nicht stromdurchflossen ist, so befindet
sich die Welle 22 in einer in Fig. 1 dargestellten rechten
Stellung, in der das Starterritzel 24 nicht in Eingriff mit
dem Zahnrad 28 der Brennkraftmaschine 10 steht. Zum Starten
der Brennkraftmaschine 10 wird der Elektromotor 14 in
Betrieb gesetzt und die Spule 32 des Elektromagneten 30
bestromt. Wenn durch die Spule 32 ein Strom fließt, so wird
durch diesen ein Magnetfeld erzeugt, durch das der Anker 34
und damit die Welle 22 in die Spule 32 hineingezogen wird.
Die Welle 22 wird dabei gemäß Fig. 1 in eine linke Stellung
Stellung verschoben, in der das Starterritzel 24 in Eingriff
mit dem Zahnrad 28 der Brennkraftmaschine 10 steht. Von der
Motorwelle 16 wird über das Zahnrad 18 und das Ritzel 20 die
Welle 22 angetrieben und durch die Welle 22 wird über das
Starterritzel 24 und das Zahnrad 28 die Kurbelwelle der
Brennkraftmaschine 10 angetrieben. Nach dem Starten der
Brennkraftmaschine 10 wird die Spule 32 des Elektromagneten
30 wieder stromlos und die Welle 22 wird durch eine
Rückstelleinrichtung, beispielsweise in Form einer Feder 36
wieder in ihre rechte Stellung verschoben, in der das
Starterritzel 24 nicht mehr in Eingriff mit dem Zahnrad 28
steht. Der Elektromagnet 30 kann auch getrennt von der Welle
22 angeordnet sein, wobei dieser über eine
Übertragungseinrichtung wie beispielsweise einen
Einrückhebel eine Verschiebung der Welle 22 bewirkt.
Die Brennkraftmaschine 10 ist vorzugsweise eine
fremdgezündete Brennkraftmaschine und weist eine
Einspritzanlage auf, durch die Kraftstoff in die
Ansauganlage oder direkt in die Brennräume der Zylinder der
Brennkraftmaschine 10 eingespritzt wird. Durch die
Einspritzanlage wird Kraftstoff unter Druck eingespritzt,
wozu eine Kraftstoffpumpe 40 vorgesehen ist. Wenn eine
Kraftstoffeinspritzung in die Ansauganlage der
Brennkraftmaschine 10 erfolgt, so ist hierfür nur ein
geringer Druck von bis etwa 5 bar ausreichend, der durch die
Kraftstoffpumpe 40 erzeugt wird. Wenn eine
Kraftstoffeinspritzung direkt in die Brennräume der Zylinder
der Brennkraftmaschine 10 erfolgt, so ist hierfür ein
höherer Druck von etwa 30 bis 100 bar erforderlich, der durch
die Kraftstoffpumpe 40 erzeugt werden muß. Die
Kraftstoffpumpe 40 kann als Strömungspumpe oder als
Verdrängerpumpe ausgebildet sein. Erfindungsgemäß ist
vorgesehen, daß die Kraftstoffpumpe 40 keinen eigenen
Antrieb aufweist, sondern daß der Elektromotor 14 des
Starters 12 zumindest mittelbar zum Antrieb der
Kraftstoffpumpe 40 genutzt wird.
In Fig. 1 ist die Betriebseinrichtung gemäß einem ersten
Ausführungsbeispiel zum Antrieb der Kraftstoffpumpe
dargestellt. Mit der Welle 22 ist dabei an deren dem
Starterritzel 24 gegenüberliegendem Ende ein Zahnrad 42
drehfest verbunden, das ein Pumpenritzel bildet. Die
Kraftstoffpumpe 40 weist eine Antriebswelle 44 auf, mit der
ein Zahnrad 46 drehfest verbunden ist. Wenn sich die Welle
22 in ihrer rechten Stellung gemäß Fig. 1 befindet, so
steht das Pumpenritzel 42 in Eingriff mit dem Zahnrad 46.
Wenn der Elektromotor 14 in Betrieb ist, so wird von der
Welle 22 über das Pumpenritzel 42 und das Zahnrad 46 die
Antriebswelle 44 und damit die Kraftstoffpumpe 40
angetrieben, so daß diese Kraftstoff fördert. Der
Elektromotor 14 wird während des Betriebs der
Brennkraftmaschine 10 betrieben, um eine Kraftstofförderung
durch die Kraftstoffpumpe 40 aufrechtzuerhalten. Der Betrieb
des Elektromotors 14 kann durch eine Steuereinrichtung 48
gesteuert oder geregelt werden, wobei die Drehzahl, mit der
der Elektromotor 14 zum Antrieb der Kraftstoffpumpe 40
betrieben wird von der Drehzahl, mit der der Elektromotor 14
zum Starten der Brennkraftmaschine 10 betrieben wird,
abweichen kann. Wenn der Elektromagnet 30 zum Starten der
Brennkraftmaschine 10 in bestromtem Zustand ist, so befindet
sich die Welle 22 gemäß Fig. 1 in ihrer linken Stellung, so
daß das Starterritzel 24 in Eingriff mit dem Zahnrad 28 ist
und das Pumpenritzel 42 nicht in Eingriff mit dem Zahnrad 46
steht, so daß die Kraftstoffpumpe 40 nicht angetrieben wird.
Der Kraftstoffbedarf der Brennkraftmaschine 10 kann abhängig
von deren Betriebsparametern unterschiedlich sein, so daß
die Kraftstoffmenge, die durch die Kraftstoffpumpe 40
gefördert werden muß, nicht konstant ist sondern
veränderlich. Auch der Druck, mit dem der Kraftstoff optimal
eingespritzt wird, kann abhängig von Betriebsparametern der
Brennkraftmaschine 10 unterschiedlich sein. Es kann
vorgesehen sein, daß durch die Steuereinrichtung 48 der
Elektromotor 14 derart betrieben wird, daß durch die
Kraftstoffpumpe 40 die erforderliche Kraftstoffmenge
gefördert wird und/oder der erforderliche Druck erzeugt
wird. Durch die Steuereinrichtung 48 kann der Elektromotor
14 zur Variation der Drehzahl der Kraftstoffpumpe 40 und
damit der Kraftstoffördermenge und/oder des Drucks
beispielsweise getaktet betrieben werden.
Der Elektromagnet 30 bildet eine Kupplungseinrichtung, die
wahlweise in bestromtem Zustand den Antrieb der
Brennkraftmaschine 10 zum Starten durch den Elektromotor 14
ermöglicht und in nicht bestromtem Zustand den Antrieb der
Kraftstoffpumpe 40 während des Betriebs der
Brennkraftmaschine 10 durch den Elektromotor 14 ermöglicht.
Die Motorwelle 16 mit dem Zahnrad 18, die Welle 22 mit dem
Ritzel 20 sowie das Pumpenritzel 42 und die Antriebswelle 44
mit dem Zahnrad 46 bilden eine Übertragungseinrichtung zur
Übertragung der Drehbewegung des Elektromotors 14 und zum
Antrieb der Kraftstoffpumpe 40.
In Fig. 2 ist die Betriebseinrichtung gemäß einem zweiten
Ausführungsbeispiel zum Antrieb der Kraftstoffpumpe 40
dargestellt. Der Aufbau des Starters 12 ist im wesentlichen
gleich wie beim ersten Ausführungsbeispiel, wobei der
Elektromotor 14 über das auf dessen Motorwelle 116
angeordnete Zahnrad 18, das mit dem Ritzel 20 in Eingriff
steht, die Welle 22 antreibt, die wiederum bei bestromtem
Elektromagneten 30 über das Starterritzel 24, das mit dem
Zahnrad 28 in Eingriff steht, die Kurbelwelle der
Brennkraftmaschine 10 zum Starten antreibt. Die Motorwelle
116 ragt auf der dem Zahnrad 18 gegenüberliegenden Seite aus
dem Elektromotor 14 und dient als Antriebswelle für die
Kraftstoffpumpe 40. Die Kraftstoffpumpe 40 kann etwa koaxial
zur Motorwelle 116 angeordnet sein oder zur Motorwelle 116
versetzt, wobei dann eine Übertragungseinrichtung für die
Drehbewegung der Motorwelle 116 auf eine Antriebswelle der
Kraftstoffpumpe 40 vorgesehen ist, beispielsweise in Form
eines Getriebes, eines Riemen- oder Kettentriebes. Bei der
Betriebseinrichtung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel
kann die Kraftstoffpumpe 40 ständig, also auch während des
Startens der Brennkraftmaschine 10 über den Starter 12,
angetrieben werden.
Der Elektromotor 14 wird mit der Spannung der Bordbatterie
des Kraftfahrzeugs betrieben, die üblicherweise etwa 12 Volt
beträgt. Besonders vorteilhaft ist der vorstehend erläuterte
Antrieb der Kraftstoffpumpe 40, wenn das Kraftfahrzeug mit
einer Bordbatterie mit einer Spannung von etwa 42 Volt für
den Betrieb des Elektromotors 14 ausgerüstet ist.
Claims (9)
1. Betriebseinrichtung für eine Brennkraftmaschine eines
Kraftfahrzeugs mit einem Starter (12), der einen
Elektromotor (14) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der
Elektromotor (14) zusätzlich zumindest mittelbar zum Antrieb
einer Kraftstoffpumpe (40) genutzt wird.
2. Betriebseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die Kraftstoffpumpe (40) eine
Hochdruckpumpe ist, die einen Druck von etwa 30 bar bis etwa
100 bar erzeugt.
3. Betriebseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß die Kraftstoffpumpe (40) während des
mittels des Starters (12) erfolgenden Startens der
Brennkraftmaschine (10) vom Elektromotor (14) abgekoppelt
ist.
4. Betriebseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß die Kraftstoffpumpe (40) permanent durch
den Elektromotor (14) angetrieben wird.
5. Betriebseinrichtung nach einem der vorstehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftstoffpumpe
(40) direkt durch den Elektromotor (14) angetrieben wird.
6. Betriebseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftstoffpumpe (40) über
eine Übertragungseinrichtung durch den Elektromotor (14)
angetrieben wird.
7. Betriebseinrichtung nach einem der vorstehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine
Kupplungseinrichtung (30) vorgesehen ist, die wahlweise
entweder den Antrieb der Brennkraftmaschine (10) zum Starten
durch den Elektromotor (14) ermöglicht oder den Antrieb der
Kraftstoffpumpe (40) während des Betriebs der
Brennkraftmaschine (10) durch den Elektromotor (14)
ermöglicht.
8. Betriebseinrichtung nach einem der vorstehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektromotor (14)
zum Antrieb der Kraftstoffpumpe (40) mit einer anderen
Drehzahl betrieben wird als zum Starten der
Brennkraftmaschine (10).
9. Betriebseinrichtung nach Anspruch 8, dadurch
gekennzeichnet, daß der Elektromotor (14) zum Antrieb der
Kraftstoffpumpe (40) mit derart veränderlicher Drehzahl
betrieben wird, daß daß durch die Kraftstoffpumpe (40) eine
vorgegebene Kraftstoffmenge gefördert und/oder ein
vorgegebener Kraftstoffdruck erzeugt wird.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |