EP0363933B1 - Internal-combustion engine starter with an integrated electronic power circuit - Google Patents
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- F02N11/101—Safety devices for preventing engine starter actuation or engagement
- F02N11/103—Safety devices for preventing engine starter actuation or engagement according to the vehicle transmission or clutch status
Definitions
- the invention relates to a starter according to the preamble of claim 1.
- Such a starter is known from JP-A-61 142 363.
- the power electronics which can be controlled by the ignition lock are arranged partly inside an engine control unit and partly in the vicinity of the engine. Due to this division and the usually spatial distance of the engine control unit from the engine, the known starter leads to relatively long line connections between the ignition lock, power electronics and the starter and, due to the normally provided removable contact connections, considerable contact problems.
- the ignition lock must be carried out in a heavy and complex design to be able to switch the current for the starter magnetic switch safely.
- the invention has for its object to design a starter of the type mentioned so that a simple construction of the ignition lock and the use of leads of short length and with a small cross-section are possible.
- a particularly advantageous embodiment of the invention is specified in claim 2.
- the control device then effectively prevents the starter from being actuated incorrectly.
- the starter is actuated only in a permissible vehicle and engine operating state. Compared to the possible premature actuation of the starter, which occurs when a diesel car is not yet preheated, or actuation of the starter when the engine is already running or the gear is engaged and the clutch is not actuated, this increases operational reliability. Furthermore, the starter actuation period can be optimized, thereby improving the battery charge balance.
- the special mode of operation of the electronic control unit is particularly easy to implement in this case, since the control functions required for this can easily be incorporated into the control program of the control unit.
- 1 denotes a starter, which is shown as a block.
- the starter 1 is shown broken down into sub-blocks, of which the first sub-block symbolizes the mechanical part 3 of the starter which essentially consists of the pinion, the ring gear, the drive motor, etc.
- the second sub-block symbolizes a magnetic switch 5, with the aid of which the mechanical part is coupled to the motor and the drive motor of the pinion is operated.
- the third sub-block symbolizes power electronics 7, the output current of which drives the magnetic switch 5.
- the line electronics 7 has a control input 9, which is connected via a control line 11 to the ignition lock 13 of the motor vehicle.
- the control line 11 is not continuous, but an electronic control unit 15 is connected between the control input 9 of the power electronics 7 and the ignition lock 13.
- Information lines 17a to 17c lead to the control unit 15 and supply the control unit 15 with additional information about the operating state of the motor vehicle.
- the speed of the engine is communicated via the information line 17a, for example, via the information line 17b whether a gear is engaged, and via the information line 17c the duration of the preheating with a glow plug.
- control device 15 which is optionally available, will be explained later with reference to FIG. 2. It is essential that the power electronics 7 is arranged in the immediate vicinity of the magnetic switch 5. This only requires the control line 11 to direct the start request to the starter 1 from the ignition lock 13.
- the control line 11 can be designed with a thin cross section, since it only has to transmit one control signal.
- the ignition lock 13 can be carried out in a simple construction, which results in a cost reduction, a weight reduction and an increase in durability. Due to the arrangement of the power electronics 7 in the immediate vicinity of the magnetic switch 5, only very short line paths with a large, unsecured line cross section are available. This in turn has the weight saving already mentioned, the reduction of the short-circuit risk and the reduction of interference fields when the starter is actuated.
- FIG. 2 shows a flow chart which represents an example of the mode of operation of the control device 15.
- the flow chart begins at block 20 which symbolizes the start of the starter actuation routine.
- the first thing that is monitored in the starter actuation routine is whether the ignition lock 13 is switched on. This is indicated by a second block 22. If the ignition lock 13 is not switched on, the signal "starter-off" is sent directly to a starter-off block 24 via the control line 11. From there, the flowchart leads to its end from where the interrogation of the start routine block 20 is repeated by the presence of a switch-on signal from the ignition lock or - if necessary - is repeated automatically on the basis of a predetermined time program or the like.
- a pre-glow block 26 is queried - only in the case of diesel vehicles - whether the pre-glow phase of the diesel car has ended. If this is not the case, control is passed to the starter-off block 24 and the starter actuation routine is repeated due to the presence of a new switch-on signal from the ignition lock or - if necessary with a certain time delay - repeated automatically. If, on the other hand, the preheating has ended, the logic query on the speed of the vehicle is carried out in speed block 28. There the speed of the vehicle is compared with a limit speed. If the vehicle rolls faster than the limit speed, the system switches through to the starter-off block 24 and prevents a starting process.
- the next step is to control a speed block 30 which checks whether the engine is stopped. If the engine is still rotating, ie if it is unfavorable for the starter to be engaged, the system switches to starter-off block 24. If, on the other hand, the speed is zero or close to zero, the next block, a clutch block 32, is activated.
- a control signal is sent to the power electronics 7 via a starter-in block 34 via the control line 11.
- the engine is started. If, on the other hand, the clutch is not actuated, a transmission block 36 is used to query whether the transmission is in a neutral position. If this is not the case, the system switches directly to the starter-off block 24 and prevents a starting process. If, on the other hand, the transmission is in a neutral position, the starter-in block 34 is activated, whereupon the power electronics 7 are activated.
- the starter-on block 34 is connected to an idling speed block 38 in order to switch off the running starter precisely. There it is checked whether the engine has already reached idling speed. If this is not the case, the request signal for actuating the starter continues to be fed to the starter-on block 34 via a loop. If, on the other hand, the idling speed n LL has been reached, a control signal is emitted from the idling speed block 38 to the starter-off block 24 in order to end the starting process. The end 40 of the start actuation routine is thus reached and a smooth starting process is ensured.
- the electronic control device 15 thus allows both the optimal triggering and the termination of the starting process.
- the electronic control unit 15 can be designed, for example, as a digital engine electronics or diesel electronics control unit.
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf einen Starter nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a starter according to the preamble of claim 1.
Ein derartiger Starter ist aus der JP-A-61 142 363 bekannt. Die durch das Zündschloß ansteuerbare Leistungselektronik ist dabei teilweise innerhalb eines Motor-Steuergeräts und teilweise in der Nähe des Motors angeordnet. Bedingt durch diese Aufteilung und die in der Regel vorliegende räumliche Entfernung des Motor-Steuergeräts vom Motor kommt es beim bekannten Starter zu relativ langen Leitungsverbindungen zwischen Zündschloß, Leistungselektronik und dem Starter sowie, bedingt durch die in der Regel vorgesehenen demontierbaren Kontaktverbindungen zu erheblichen Kontaktproblemen. Hinzu kommen hohe Störfelder und eine hohe Verlustleistung, die durch diese Leitungswege verursacht werden sowie, bedingt durch den hohen Querschnitt dieser Leitungen, eine Erhöhung des Fahrzeuggewichts. Außerdem muß das Zündschloß in schwerer und aufwendiger Bauweise ausgeführt werden, um den Strom für den Starter-Magnetschalter sicher schalten zu können.Such a starter is known from JP-A-61 142 363. The power electronics which can be controlled by the ignition lock are arranged partly inside an engine control unit and partly in the vicinity of the engine. Due to this division and the usually spatial distance of the engine control unit from the engine, the known starter leads to relatively long line connections between the ignition lock, power electronics and the starter and, due to the normally provided removable contact connections, considerable contact problems. In addition, there are high interference fields and a high power loss, which are caused by these cable routes and, due to the large cross section of these cables, an increase in the vehicle weight. In addition, the ignition lock must be carried out in a heavy and complex design to be able to switch the current for the starter magnetic switch safely.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Starter der eingangs genannten Art so auszugestalten, daß eine einfache Bauweise des Zündschlosses und der Einsatz von Zuleitungen kurzer Länge und mit kleinem Querschnitt möglich sind.The invention has for its object to design a starter of the type mentioned so that a simple construction of the ignition lock and the use of leads of short length and with a small cross-section are possible.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.This object is achieved by the characterizing features of claim 1.
Diese Maßnahme hat zur Folge, daß die Verbindungsleitungen zwischen der Leistungselektronik und dem Magnetschalter kurzgehalten werden kann. Bedingt durch die integrierte Bauweise ist damit ein weitgehender Entfall problematischer Kontaktvorrichtungen möglich. Dies bringt den Vorteil einer Gewichtsersparnis und einer Verringerung von Störfeldern bei der Starterbetätigung mit sich. Dadurch wird eine Kosten- und Gewichtsreduktion sowie eine Erhöhung der Dauerhaltbarkeit erreicht.The result of this measure is that the connecting lines between the power electronics and the magnetic switch can be kept short. Due to the integrated design, problematic contact devices can largely be eliminated. This has the advantage of saving weight and reducing interference fields when starting the starter. This results in a cost and weight reduction and an increase in durability.
Über das Zündschloß wird lediglich noch ein Steuersignal zur Startanforderung an die Leistungselektronik geschickt. In diesem einfachen Fall steuert die Startanforderung direkt die Leistungselektronik am oder im Starter.Only a control signal for the start request is sent to the power electronics via the ignition lock. In this simple case, the start request directly controls the power electronics on or in the starter.
Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung ist im Patentanspruch 2 angegeben. Durch das Steuergerät werden dann mögliche Fehlbetätigungen des Starters wirkungsvoll verhindert. Die Starterbetätigung erfolgt nur in einem zulässigen Fahrzeug- und Motor-Betriebszustand. Gegenüber der möglichen vorzeitigen Starterbetätigung, die bei noch nicht beendetem Vorglühen eines Diesel-PKW vorliegt bzw. einer Starterbetätigung bei schon laufendem Motor oder eingelegtem Gang und nichtbetätigter Kupplung ergibt sich dadurch eine Erhöhung der Betriebssicherheit. Ferner kann die Starterbetätigungsdauer optimiert und dadurch eine Verbesserung der Batterie-Ladebilanz erreicht werden.A particularly advantageous embodiment of the invention is specified in claim 2. The control device then effectively prevents the starter from being actuated incorrectly. The starter is actuated only in a permissible vehicle and engine operating state. Compared to the possible premature actuation of the starter, which occurs when a diesel car is not yet preheated, or actuation of the starter when the engine is already running or the gear is engaged and the clutch is not actuated, this increases operational reliability. Furthermore, the starter actuation period can be optimized, thereby improving the battery charge balance.
Es ist damit auch möglich, die Lebensdauer des Starter-Ritzels und des zugehörigen Zahnkranzes zu erhöhen, da ein Starten bei laufendem Motor nicht möglich ist. Ferner dauert der Anlaßvorgang nur solange, bis der Motor sicher selbst läuft bzw. seine Leerlaufdrehzahl erreicht hat.It is also possible to increase the lifespan of the starter pinion and the associated ring gear, since starting with the engine running is not possible. Further the starting process only lasts until the engine runs safely itself or has reached its idling speed.
Die besondere Betriebsweise des elektronischen Steuergeräts, wie sie im Patentanspruch 3 angegeben ist, ist in diesem Fall besonders einfach zu realisieren, da die dazu benötigten Steuerfunktionen ohne weiteres in das Steuerprogramm des Steuergeräts einbezogen werden können.The special mode of operation of the electronic control unit, as specified in
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Beschreibung eines Ausführungsbeispiels und der Zeichnung erläutert. Es zeigen:
- Fig. 1 ein Blockschaltbild zum Starter mit integrierter Leitungselektronik und
- Fig. 2 ein Flußdiagramm zur Arbeitsweise des elektronischen Steuergerätes.
- Fig. 1 is a block diagram of the starter with integrated line electronics and
- Fig. 2 is a flowchart of the operation of the electronic control unit.
In Figur 1 ist mit 1 ein Starter bezeichnet, der als Block dargestellt ist. Der Starter 1 ist in Teilblöcke zerlegt gezeigt, von welchen der erste Teilblock den im wesentlichen aus dem Ritzel, dem Zahnkranz, dem Antriebsmotor etc. bestehenden mechanischen Teil 3 des Starters symbolisiert. Der zweite Teilblock symbolisiert einen Magnetschalter 5, mit dessen Hilfe der mechanische Teil an den Motor angekoppelt wird und der Antriebsmotor des Ritzels betrieben wird. Der dritte Teilblock symbolisiert eine Leistungselektronik 7, deren Ausgangsstrom den Magnetschalter 5 ansteuert.In Figure 1, 1 denotes a starter, which is shown as a block. The starter 1 is shown broken down into sub-blocks, of which the first sub-block symbolizes the
Die Leitungselektronik 7 weist einen Steuereingang 9 auf, der über eine Steuerleitung 11 mit dem Zündschloß 13 des Kraftfahrzeugs verbunden ist. In der dargestellten Ausführungsform ist die Steuerleitung 11 nicht durchgehend ausgeführt, sondern zwischen den Steuereingang 9 der Leistungselektronik 7 und das Zündschloß 13 ist ein elektronisches Steuergerät 15 eingeschaltet. An das Steuergerät 15 führen Informationsleitungen 17a bis 17c, die das Steuergerät 15 mit zusätzlichen Informationen über den Betriebszustand des Kraftfahrzeugs versorgen. Über die Informationsleitung 17a wird beispielsweise die Drehzahl des Motors mitgeteilt, über die Informationsleitung 17b, ob ein Gang eingelegt ist, und über die Informationsleitung 17c die Dauer des Vorglühens mit einer Glühkerze.The
Die Funktion des Steuergerätes 15, das wahlweise vorhanden ist, wird anhand der Figur 2 später erläutert. Wesentlich ist, daß die Leistungselektronik 7 in unmittelbarer Nähe zum Magnetschalter 5 andgeordnet ist. Dadurch bedarf es lediglich noch der Steuerleitung 11, um vom Zündschloß 13 die Startanforderung an den Starter 1 zu richten. Die Steuerleitung 11 kann mit dünnem Querschnitt ausgeführt werden, da sie lediglich ein Steuersignal zu übertragen hat. Das Zündschloß 13 kann dadurch in einfacher Bauweise ausgeführt werden, was eine Kostenreduktion, eine Gewichtsreduktion und eine Erhöhung der Dauerhaltbarkeit zur Folge hat. Durch die Anordnung der Leistungselektronik 7 in unmittelbarer Nähe des Magentschalters 5 sind nur sehr kurze Leitungswege mit einem großen, nicht abgesicherten Leitungsquerschnitt vorhanden. Dieses wiederum hat die bereits angesprochene Gewichtsersparnis, die Reduktion des Kurzschlußrisikos und die Verrin gerung der Störfelder bei Starterbetätigung zur Folge.The function of the
In Figur 2 ist ein Flußdiagramm dargestellt, das ein Beispiel für die Arbeitsweise des Steuergerätes 15 darstellt. Das Flußdiagramm beginnt mit einem Block 20, der den Beginn der Starterbetätigungsroutine symbolisiert. In der Starterbetätigungsroutine wird als erstes überwacht, ob das Zündschloß 13 eingeschaltet ist. Dies ist durch einen zweiten Block 22 angedeutet. Ist das Zündschloß 13 nicht eingeschaltet, so wird über die Steuerleitung 11 direkt das Signal "Starter-aus" an einen Starter-aus-Block 24 gegeben. Von dort führt das Flußdiagramm zu seinem Ende von wo das Abfragen des Startroutine-Blocks 20 durch das vorliegen eines Einschaltsignals des Zündschlosses wiederholt oder - gegebenenfalls - aufgrund eines vorbestimmten Zeitprogrammes oder dergleichen selbsttätig wiederholt wird. Befindet sich das Zündschloß im eingeschalteten Zustand, so wird - nur bei Dieselfahrzeugen - in einem Vorglüh-Block 26 abgefragt, ob die Vorglühphase des Diesel-PKW's beendet ist. Ist dieses nicht der Fall, so wird zum Starter-aus-Block 24 durchgesteuert und die Starterbetätigungsroutine wird aufgrund des Vorliegens eines neuen Einschaltsignals des Zündschlosses wiederholt oder - gegebenenfalls mit gewisser Zeitverzögerung - selbsttätig wiederholt. Ist dagegen das Vorglühen beendet, so wird auf die logische Abfrage zur Geschwindigkeit des Fahrzeugs im Geschwindigkeitsblock 28 durchgesteuert. Dort wird die Geschwindigkeit des Fahrzeugs mit einer Grenzgeschwindigkeit verglichen. Rollt das Fahrzeug schneller als die Grenzgeschwindigkeit, so wird zum Starter-aus-Block 24 durchgeschaltet und ein Startvorgang unterbunden. Steht das Fahrzeug hingegen still oder rollt es nur mit einer kleinen Geschwindigkeit unterhalb der Grenzgeschwindigkeit, so wird als nächstes zu einem Drehzahl-Block 30 durchgesteuert, der überprüft, ob der Motor steht. Dreht sich der Motor noch, ist also das Einspuren des Starters ungünstig, so wird zum Starter-aus-Block 24 durchgeschaltet. Ist die Drehzahl dagegen Null oder nahe Null, so wird der nächste Block, ein Kupplungs-Block 32, angesteuert.FIG. 2 shows a flow chart which represents an example of the mode of operation of the
Ist die Kupplung betätigt, wird über einen Starter-ein-Block 34 über die Steuerleitung 11 ein Steuersignal an die Leistungselektronik 7 abgegeben. Der Startvorgang des Motors wird also eingeleitet. Ist die Kupplung hingegen nicht betätigt, so wird über einen Getriebe-Block 36 abgefragt, ob sich das Getriebe in einer neutralen Stellung befindet. Ist dies nicht der Fall, so wird direkt zum Starter-aus-Block 24 durchgeschaltet und ein Startvorgang verhindert. Befindet sich das Getriebe dagegen in neutraler Stellung, wird der Starter-ein-Block 34 angesteuert, woraufhin die Leistungselektronik 7 angesteuert wird.If the clutch is actuated, a control signal is sent to the
Zum zeitgenauen Ausschalten des laufenden Starters ist der Starter-ein-Block 34 mit einem Leerlaufdrehzahl-Block 38 verbunden. Dort wird überprüft, ob der Motor bereits die Leerlaufdrehzahl erreicht hat. Ist dies nicht der Fall, wird über eine Schleife dem Starter-ein-Block 34 weiterhin das Anforderungssignal zum Betätigen des Starters zugeführt. Ist hingegen die Leerlaufdrehzahl nLL erreicht, so wird ein Steuersignal vom Leerlaufdrehzahl-Block 38 zum Starter-aus-Block 24 abgegeben, um den Startvorgang zu beenden. Damit ist das Ende 40 der Startbetätigungsroutine erreicht und es ist ein reibungsloser Anlaßvorgang gewährleistet.The starter-on
Das elektronische Steuergerät 15 gestattet also sowohl die optimale Auslösung als auch Beendigung des Startvorgangs. Das elektronische Steuergerät 15 kann beispielsweise als digitales Motorelektronik- oder Dieselelektronik-Steuergerät ausgeführt sein.The
Claims (3)
characterised in that the electronic power circuit (7) is disposed in or on the casing of the starter (1) or in the immediate neighbourhood thereof.
characterised in that an electronic operating unit (15) is inserted between the ignition lock (13) and the control input (9) of the electronic power circuit (7) and is used to actuate the starter switch (5) in accordance with a preset starter actuation routine in dependence on the actual operating state of the vehicle.
characterised in that the electronic operating mechanism (15) is for starting and stopping the vehicle.
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