DE69002506T2 - Anlassverfahren für Verbrennungsmotor. - Google Patents

Anlassverfahren für Verbrennungsmotor.

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Anlaßsystem für Verbrennungsmotoren zum Antreiben eines Motoranlassers, um den Verbrennungsmotor anzulassen.
  • Verbrennungsmotoren, die als Kraftquellen für Kraftfahrzeuge verwendet werden, werden für gewöhnlich durch einen Anlaßmotor angelassen, der einen Gleichstromhauptschlußmotor beinhaltet. Elektrische Energie wird dem Anlaßmotor von einer am Fahrzeug montierten Batterie zugeführt, welcher erregt wird, um ein daran befestigtes Ritzel dazu veranlassen, einen Zahnkranz zu drehen, welcher auf der Kurbelwelle befestigt ist und mit dem Ritzel zum Eingriff kommt. Demzufolge wird die Kurbelwelle gedreht, um den Motor anzulassen.
  • Ein elektrischer Strom, den die Batterie dem Anlaßmotor beim Anlassen des Verbrennungsmotors zuführt, ist sehr hoch, beispielsweise 100A oder mehr, obgleich er in einem kurzen Zeitraum zugeführt wird. Aufgrunddessen ist der Verbrauch der Batterie an elektrischer Energie sehr hoch. Die Kapazität einer auf einem Kraftfahrzeug anzubringenden Batterie wird in erster Linie in Abhängigkeit von ihrer Fähigkeit, den Verbrennungsmotor anzulassen, bestimmt. Die große Menge an elektrischer Energie, welche zum Anlassen des Verbrennungsmotors verbraucht wird, wird ergänzt, wenn die Batterie mit elektrischer Energie geladen wird, welche durch eine Drehstromlichtmaschine erzeugt wird, die am Fahrzeug montiert ist und vom Verbrennungsmotor angetrieben wird, während das Kraftfahrzeug fährt.
  • Auf Kraftfahrzeugen montierte Batterien sind bekannte Bleibatterien als Sekundärbatterien und werden durch eine chemische Reaktion zwischen Elektroden und einer elektrolytischen Lösung geladen und entladen. Eine derartige Batterie kann innerhalb eines kurzen Zeitraums einen großen Strom entladen. Die Batterie wird mit einem Strom von 10A oder weniger geladen, welcher während eines langen Zeitraums und durch eine allmähliche chemische Reaktion geliefert wird. Würde zum Laden der Batterie ein weit größerer Strom verwendet, dann würde demzufolge die Batterie übermäßig erwärmt und die Elektroden könnten verformt und beschädigt werden.
  • Kraftfahrzeuge, die in erster Linie von Pendlern verwendet werden, fahren kurze Strecken, und als Lieferwagen verwendete Kraftfahrzeuge werden wiederholt abgestellt und sehr oft angelassen. Da es bei diesen Kraftfahrzeugen erforderlich ist, die Verbrennungsmotoren oft anzulassen, und diese Fahrzeuge stets nur kurzzeitig gefahren werden, können die auf diesen Kraftfahrzeugen montierten Batterien nicht ausreichend geladen werden, um die zum Starten der Verbrennungsmotoren verbrauchte, elektrische Energie wieder zu vervollständigen. Demnach sind diese Batterien oft verbraucht und nicht mehr imstande, die Verbrennungsmotoren zu starten.
  • Zur Lösung der obengenannten Probleme hat der Anmelder eine Kraftfahrzeug-Energieversorgungsvorrichtung vorgeschlagen, welche einen Kondensator mit großer Kapazitanz umfaßt, der durch eine auf dem Kraftfahrzeug montierte Batterie geladen wird und der gespeicherte elektrische Energie entlädt, um den Motoranlasser zum Anlassen des Verbrennungsmotors zu betätigen (siehe U.S.-Patentanmeldung Ser. 454.267 und EPC-Patentanmeldung Nr. 89313559.0.
  • Die Spannung einer Batterie fällt nicht, wenn sie innerhalb eines kurzen Zeitraums entladen wird, die Spannung eines Kondensators fällt jedoch beträchtlich, wenn er entladen wird. Weist das Schmieröl eines Verbrennungsmotors hohe Viskosität auf und wird der Verbrennungsmotor großer Reibung ausgesetzt, zu dem Zeitpunkt, zu dem der Verbrennungsmotor in kalten klimatischen Bedingungen angelassen wird, dann muß dem Motoranlasser zum Anlassen des Verbrennungsmotors eine große elektrische Energie zugeführt werden. Zu diesem Zeitpunkt fällt die Spannung am Kondensator ab, wodurch ein Anlassen des Verbrennungsmotors schwierig wird.
  • Dieser Mangel kann durch Erhöhen der Kapazitanz des Kondensators behoben werden, wobei die Kapazitanz des Kondensators allerdings einer praktischen Einschränkung unterliegt.
  • SU-A-1193288 offenbart ein Anlaßsystem für Verbrennungsmotoren, in welchem Strom von einem Kondensatorblock geliefert wird, welcher durch eine Batterie über einen Spannungserhöhungsumrichter vorgeladen wird.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Anlaßsystem für Verbrennungsmotor vorzusehen, umfassend: eine Batterie; einen Motoranlasser zum Anlassen eines Verbrennungsmotors mit elektrischer Energie von einer Batterie; Verstärkersteuermittel, die an die Batterie zum Verstärken der elektrischen Energie von der Batterie angeschlossen sind; einen Kondensator, der an die Verstärkersteuermittel angeschlossen ist und durch verstärkte elektrische Energie von den Verstärkersteuermitteln geladen werden kann; einen Anlaßschalter, der an der Batterie parallel zum Kondensator angeschlossen ist; und Erregermittel zum Erregen des Motoranlassers mit im Kondensator gespeicherter elektrischer Energie, wenn der Anlaßschalter geschlossen wird, gekennzeichnet durch: den Anlaßschalter, umfassend einen von Hand zu betätigenden Schaltkontakt zum Erregen der Verstärkersteuermittel und durch Spannungsanzeigemittel, die am Kondensator angeschlossen sind, um die Spannung am Kondensator festzustellen und anzuzeigen.
  • Die obengenannten und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden durch die folgende Beschreibung deutlicher erkennbar, wenn diese in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen betrachtet wird, auf welchen bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung als illustrative Beispiele dargestellt werden.
  • Es zeigen:
  • Fig. 1 einen Schaltplan, zum Teil in Blockform, eines Anlaßsystems für Verbrennungsmotoren gemäß einer erfindungsgemäßen Ausführungsform;
  • Fig. 2 eine Tabelle, darstellend Kombinationen zugeschalteter Kontakte in bestimmten Kontaktpositionen eines Schlüsselschalters, der im Motoranlaßsystem nach Fig. 1 verwendet wird; und
  • Fig. 3 einen Schaltplan, zum Teil in Blockform, einer Verstärkersteuerung, welche im erfindungsgemäßen Motoranlaßsystem verwendet wird.
  • Fig. 1 zeigt ein erfindungsgemäßes Motoranlaßsystem.
  • Das Motoranlaßsystem umfaßt einen Motoranlasser 1, der einen bekannten Hauptschlußmotor 11 und einen Magnetschalter 12 umfaßt, welcher eine Anzugsspule p und eine Haltespule h beinhaltet. Wird ein Kontakt 21 eines Anlaßrelais 2 geschlossen und werden diese Spulen p, h durch eine Klemme c erregt, dann ziehen sie einen beweglichen Kontakt 13 des Magnetschalters 12 magnetisch an, um den Kontakt 13 zu schließen. Daraufhin wird dem Motor 11 über eine Klemme b ein großer elektrischer Strom zugeführt, welcher erregt wird, um die Kurbelwelle eines Verbrennungsmotors (nicht dargestellt) auf einem Kraftfahrzeug zu drehen, wodurch der Verbrennungsmotor gestartet wird.
  • Ein Schlüsselschalter 30 versorgt verschiedene Teile des Kraftfahrzeugs mit elektrischer Energie von einer Batterie 4. Ein Schlüsselschalter 30 umfaßt einen Schaltkontakt B, welcher wahlweise in eine Stellung AC zum Versorgen von Zubehörgeräten wie Radio, Autostereoanlage usw. mit elektrischer Energie, in eine Stellung IG zum Erregen der Zündanlage des Verbrennungsmotors und in eine Stellung ST zum Anlassen des Verbrennungsmotors bewegt werden kann. Der Schlüsselschalter 30 umfaßt auch einen von Hand betätigbaren Schaltkontakt P, welcher mit dem Schaltkontakt B verbunden ist und bei händischer Betätigung in Kontakt mit einem Kontakt C bewegt wird, um eine Verstärkersteuerung 50 zu erregen. Fig. 2 zeigt Kombinationen zugeschalteter Kontakte des Schlüsselschalters 30 in den Positionen AC und IG.
  • Die Verstärkersteuerung 50, welche an die Batterie 4 angeschlossen ist, umfaßt einen Schaltkreis zum Wandeln eines von der Batterie 4 kommenden Gleichstromes in einen pulsierenden Strom, einen Verstärkungstransformator zum Erhöhen der Spannung des pulsierenden Stromes sowie einen Gleichrichterkreis zum Wandeln des pulsierenden Stromes in einen Gleichstrom mit einer Spannung von bestimmter Höhe, beispielsweise 14V, wenn die Spannung der Batterie 4 12V beträgt. Der Verstärkungsbetrieb der Verstärkersteuerung 50 wird durch einen Erregungsbefehl vom Kontakt C gesteuert, welcher durch den Schaltkontakt P geschlossen wird. Das Relais 2 wird derart angeschlossen, daß der Kontakt 21 des Relais 2 durch die Verstärkersteuerung 50 mittels des Befehls vom Kontakt C gesteuert wird.
  • Fig. 3 zeigt eine Schaltungsanordnung der Verstärkersteuerung 50 im Beispiel. Die Verstärkersteuerung 50 umfaßt einen Schaltkreis 51, einen Verstärkungstransformator 52 sowie einen Gleichrichterkreis 53. Der Strom, welcher von der Batterie 4 durch die Primärwicklung des Verstärkungstransformators 52 geführt wird, wird durch Schalten eines Leistungstransistors Tr, der durch Impulse aus einem Schwingkreis OSC erregt wird, in einen pulsierenden Strom gewandelt. Die Spannung des pulsierenden Stroms wird durch die Sekundärwicklung des Verstärkungstransformators 52 erhöht, wonach der pulsierende Strom durch eine Diodenbrücke D des Gleichrichterkreises 53 in einen Gleichstrom gewandelt wird.
  • Das Windungsverhältnis des Verstärkungstransformators 52 wird derart gewählt, daß der Gleichrichterkreis 53 eine Ausgabespannung von 14V erzeugt, wenn die Batterie eine Klemmenspannung von 12V aufweist.
  • Ein Kondensator 7 mit großer Kapazitanz, der in Fig. 1 dargestellt wird, weist eine positive Klemme auf, welche an die positive Klemme der Verstärkersteuerung 50 angeschlossen ist, und eine negative Klemme, welche an Masse gelegt ist, d.h., an die negative Klemme der Verstärkersteuerung 50. Der Kondensator 7 mit großer Kapazitanz, welcher für gewöhnlich ein elektrischer Zweischichtkondensator ist, der als Hilfsenergieversorgung für einen Speicher in einer elektronischen Vorrichtung verwendet wird, besitzt eine elektrostatische Kapazitanz von 100 F (Farad).
  • Wird der Schaltkontakt P des Schlüsselschalters 30 mit dem Kontakt C verbunden, um die Verstärkersteuerung 50 zu erregen, so wird die Spannung am Kondensator 7 durch die Verstärkersteuerung 50 nach Ablauf eines bestimmten Zeitraums auf eine Spannung von 14V erhöht.
  • Ein Verstärkungsanzeiger 8 erfaßt und zeigt die am Kondensator 7 vorliegende Spannung an. Der Verstärkungsanzeiger 8 weist eine lichtemittierende Diode L und eine Z-Diode Z auf. Die Zener-Spannung der Z-Diode Z wird auf 14V gestellt. Wenn die Spannung am Kondensator 7 über die Zener-Spannung steigt, wird demnach die Z-Diode Z leitend, um einen Strom zur lichtemittierenden Diode L zu führen, welche erregt wird, um anzuzeigen, daß der Kondensator 7 ausreichend geladen ist.
  • Der Betrieb des Motoranlaßsystems nach Fig. 1 ist wie folgt.
  • Vor dem Anlassen des Verbrennungsmotors wird der Schaltkontakt P des Schlüsselschalters 30 gedrückt, um den Strom von der Batterie 4 durch den Kontakt C zur Verstärkersteuerung 50 zu führen. Der Strom von der Batterie 4 wird zum Verstärkungstransformator 52 geführt, und der Schaltkreis 51 dient zur Versorgung der Primärwicklung des Verstärkungstransformators 52 mit einem pulsierenden Strom. Eine Spannung, die größer als die Spannung an der Primärwicklung ist, wird vom Gleichrichterkreis 53 in Gleichstrom gewandelt, wonach das Aufladen des an die Verstärkersteuerung 50 angeschlossenen Kondensators 7 beginnt. Nach Ablauf eines vorgegebenen Zeitraums erreicht die Spannung am Kondensator 7 die Zener-Spannung der Z-Diode Z des Verstärkungsanzeigers 8. Die lichtemittierende Diode L wird nun erregt um anzuzeigen, daß der Kondensator 7 ausreichend geladen ist.
  • Daraufhin wird der Schaltkontakt B des Schlüsselschalters 30 in die Position ST bewegt, um das Anlaßrelais 2 mit Strom von der Batterie zu versorgen, wodurch der Kontakt 21 geschlossen wird. Demgemäß wird der Strom vom Kondensator 7 geliefert, um die Spulen p, h des Anlassers 1 zu erregen, so daß der Kontakt 13 des Magnetschalters 12 geschlossen wird.
  • Die elektrische Energie, mit welcher der Kondensator 7 geladen wird, wird als große elektrische Energie zum Motor 11 geführt, um diesen zu erregen, wodurch die Kurbelwelle gedreht wird, um den Verbrennungsmotor anzulassen.
  • In der obengenannten Ausführungsform wird die Spannung der elektrischen Energie vom der Batterie 4 durch die Verstärkersteuerung auf jene Spannung erhöht, welche um 2V größer ist als die Batteriespannung, wonach sie dazu verwendet wird, um den Kondensator 7 mit großer Kapazitanz zu laden, und der Anlasser 1 wird durch die im Kondensator 7 mit großer Kapazitanz gespeicherte elektrische Energie betrieben, um den Verbrennungsmotor anzulassen. Auch wenn der Anlasser in kalten klimatischen Bedingungen mit einer großen Last beaufschlagt wird oder die Menge an in der Batterie 4 gespeicherter elektrischer Energie nicht ausreicht, um den Anlasser zum Starten des Verbrennungsmotors direkt zu aktivieren, kann der Verbrennungsmotor mittels der verbleibenden elektrischen Energie von der Batterie 4 hinlänglich gestartet werden.
  • Vor dem Starten des Verbrennungsmotors wird der Schaltkontakt P mit dem Kontakt C in Kontakt gebracht, um die Verstärkersteuerung 50, die die Batteriespannung verstärkt, zu erregen. Der Kondensator 7 mit großer Kapazitanz wird daher mit der erhöhten Spannung geladen und es wird verhindert, daß er sich natürlich von selbst entlädt.

Claims (4)

1. Anlaßsystem für Verbrennungsmotor umfassend:
eine Batterie (4);
einen Motoranlasser (1) zum Anlassen eines Verbrennungsmotors mit elektrischer Energie von einer Batterie;
Verstärkersteuermittel (5), die an die Batterie zum Verstärken der elektrischen Energie von der Batterie angeschlossen sind;
einen Kondensator (7), der an die Verstärkersteuermittel angeschlossen ist und durch verstärkte elektrische Energie von den Verstärkersteuermitteln geladen werden kann;
einen Anlaßschalter (3), der an der Batterie parallel zum Kondensator angeschlossen ist; und
Erregermittel (2) zum Erregen des Motoranlassers mit im Kondensator gespeicherter elektrischer Energie, wenn der Anlaßschalter geschlossen wird, gekennzeichnet durch:
den Anlaßschalter umfassend einen von Hand zu betätigenden Schaltkontakt (P) zum Erregen der Verstärkersteuermittel und durch Spannungsanzeigemittel (8), die am Kondensator angeschlossen sind, um die Spannung am Kondensator festzustellen und anzuzeigen.
2. Anlaßsystem für Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, worin der Kondensator einen elektrischen Zweischichtkondensator umfaßt.
3. Anlaßsystem für Verbrennungsmotor nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, worin die Verstärkersteuermittel einen Verstärkungstransformator (52) zum Erhöhen der Spannung des Batteriestromes, einen Schaltkreis (51) zum Umwandeln eines Batteriestromes in einen pulsierenden Strom, welcher durch den Verstärkungstransformator fließt, und einen Gleichrichterkreis (53) zum Gleichrichten des pulsierenden Stromes umfassen, dessen Spannung durch den Verstärkungstransformator erhöht wird.
4. Anlaßsystem für Verbrennungsmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, worin der Kondensator einen Kondensator mit großer Kapazitanz umfaßt.
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