ES2338404T3 - Estar electrico para un motor de combustion interna con un dispositivo de proteccion. - Google Patents
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Abstract
Estárter eléctrico para un motor de combustión interna (6) con un engranaje (9) para el motor de combustión interna (6), que durante el proceso de arranque del motor de combustión (6) provoca el flujo de fuerza entre el estárter eléctrico (1) y el motor de combustión (6), con una batería (7), con un circuito de control (5) para la corriente del estárter (I) y para la detección de la tensión del estárter o de la corriente del estárter, con un transmisor del valor límite (10) y con un dispositivo de protección (20), en el que el circuito de control (5) está configurado, además, para derivar a partir de la ondulación de la tensión en el circuito principal de la corriente del estárter eléctrico (1) la carga del estárter eléctrico (1) para un comparador que emite una señal a partir de los valores de la carga y del valor límite, predeterminado por el transmisor del valor límite (10), de una carga máxima del estárter eléctrico (1), en el caso de que se exceda o no se alcance el valor límite, y está configurado de tal forma que, en el caso de que se produzca dicha señal, limita el flujo de fuerza hacia el motor de combustión (6), caracterizado porque el circuito de control (5) está configurado para la determinación de al menos una temperatura del estárter eléctrico (1), para determinar el calentamiento en al menos un punto del estárter eléctrico (1) a partir de la ondulación de la tensión.
Description
Estárter eléctrico para un motor de combustión
interna con un dispositivo de protección.
La invención parte de un estárter eléctrico para
un motor de combustión interna del tipo de la reivindicación
principal. Se conoce, por ejemplo, calcular la carga térmica del
estárter eléctrico (o designado de forma abreviada como estárter) a
través de la medición de la corriente del inducido o de la
temperatura de las escobillas de carbón con sensores
correspondientes. No obstante, los dispositivos conocidos tienen el
inconveniente de que son relativamente costosos, puesto que se
necesitan sensores adicionales. Por ejemplo, para la medición de la
temperatura se necesita un sensor de temperatura correspondiente,
que debe encontrarse en la proximidad de las escobillas de carbón,
para que pueda detectar esencialmente su temperatura. Los
procedimientos conocidos para la medición de la corriente requieren
igualmente un elemento de medición, por ejemplo una derivación en
la línea de medición o en el caso de medición sin contacto, por
ejemplo un sensor Hall. Ambos procedimientos requieren costes para
los sensores, cableado así como su montaje y son un riesgo adicional
para la fiabilidad del estárter eléctrico. Además, se conoce a
partir del documento DE 2700982 C2 un circuito para motores
giratorios eléctricos, que evalúa las modificaciones temporales de
la corriente o de la tensión de la corriente que es alimentada al
motor giratorio. Si la modificación temporal no alcanza un valor
umbral predeterminado, esto se interpreta como marcha automática
del motor de combustión y se desconecta el motor giratorio, puesto
que en la marcha automática del motor de combustión las
modificaciones de la tensión son más reducidas que durante el
arranque.
El estárter eléctrico de acuerdo con la
invención con los rasgos característicos de la reivindicación
principal tiene, en cambio, la ventaja de que no es necesario el
montaje de un hardware adicional, como sensores, cableado,
posibilidad de control, etc., puesto que estas funciones se pueden
realizar con los componentes que ya están presentes en el circuito
de control. Se considera como especialmente ventajoso que a partir
de la medición de la ondulación de la tensión, por ejemplo a través
de la simulación o medición empírica, se pueden deducir sin mucho
gasto los picos locales de temperatura, por ejemplo en las
escobillas de carbón, o la carga del estárter eléctrico. En
determinadas situaciones de funcionamiento, como en el caso de
"accionamiento de la manivela" largo después de una noche de
invierno fría o en el caso de marcha con el estárter sin apoyo del
motor en la carga marítima (porque el depósito está vacío), se puede
producir una sobrecarga del estárter, que tendría como consecuencia
un daño o destrucción. Esto se evita de manera ventajosa a través
del objeto de la invención.
A través de las medidas indicadas en las
reivindicaciones dependientes son posibles desarrollos ventajosos y
mejoras del estárter eléctrico indicado en la reivindicación
principal.
Es especialmente ventajoso que a través de la
desconexión de la corriente principal se desconecta inmediatamente
el flujo de fuerza hacia el motor de combustión y de esta manera no
se puede producir ningún calentamiento adicional del estárter
eléctrico. Solamente después de la refrigeración se puede utilizar
de nuevo el estárter eléctrico sin
daños.
daños.
También parece favorable que a partir de los
datos ya existentes de un estárter comparativo correspondiente, se
puede calcular indirectamente la corriente del inducido del estárter
eléctrico. La determinación de la corriente del inducido es
necesaria con frecuencia, puesto que con la ayuda de este valor se
puede determinar la temperatura de las escobillas de carbón del
estárter eléctrico. Una corriente alta del inducido resulta
naturalmente en virtud del calentamiento del estárter eléctrico así
como de la combustión de las escobillas resulta una temperatura
correspondientemente alta, mientras que con una corriente baja del
inducido, la temperatura es más baja.
Otra ventaja se ve en que los valores medidos de
la ondulación de la tensión para fines de control se pueden tomar
en una salida correspondiente. Esto simplifica para fines de
servicio la localización de una fuente posible de errores. En la
inspección de mantenimiento siguiente de un automóvil, se pueden
leer entonces los errores.
Puesto que es habitual equipar el circuito de
control con un chip de microordenador pequeño, con un programa de
software complementario correspondiente como programa de control
para el estárter eléctrico se puede ampliar de manera ventajosa el
circuito de control existente. Parece especialmente conveniente
también la mejora de la fiabilidad del circuito de control, puesto
que debido a que no se requieren componentes, no se puede producir
tampoco ningún riesgo de error. Además, a través de una modificación
sencilla del programa de control se puede adaptar cualquier tipo de
estárter eléctrico de manera sencilla.
Se considera como otra ventaja que a través de
la consideración de la temperatura ambiente, se puede adaptar de
manera correspondiente la carga límite para el estárter eléctrico.
Así, por ejemplo, en caso de temperatura ambiente alta, se puede
reducir de manera correspondiente el valor límite, puesto que
entonces puede aparecer ya más pronto un posible daño.
Un ejemplo de realización de la invención se
representa en el dibujo y se describe en detalle en la descripción
siguiente. La figura 1 muestra un diagrama de bloques con una visión
general y la figura 2 muestra un diagrama de flujo.
El diagrama de bloques de la figura 1 muestra un
estárter eléctrico 1 con un engranaje 9, cuyo árbol de salida, que
no ha sido representado, está dispuesto sobre un piñón 3, de tal
forma que el piñón 3 engrana, durante la fase de arranque del motor
de combustión 6, en los dientes de una corona dentada 4 y de esta
manera desplaza el eje de cigüeñal del motor de combustión interna
6 en el movimiento giratorio previsto. En el estárter eléctrico 1
está colocado un relé de una pista 2 accionado eléctricamente, con
cuya ayuda se garantiza, durante el proceso de arranque, el flujo
de fuerza entre el estárter eléctrico 1 y el motor de combustión 6.
El relé de una pista 2 está conectado eléctricamente a través de su
entrada de control con la salida de un circuito de control 5 (ESC),
en el que está conectada la salida de control de un aparato de
control del motor 8. En otras entradas del circuito de control 5
están conectados un transmisor del valor límite 10 y una entrada de
medición, que está conectada con el borne 30 del circuito de
corriente del estárter entre una batería 7 y una conexión en el
relé de una pista 2. Por otro lado, el circuito de control 5 está
conectado con una memoria de errores 19 así como con un dispositivo
de protección 20. A partir de la figura 1 se deduce también que
todos los aparatos mencionados presentan una conexión negativa hacia
el polo negativo de la batería.
De manera alternativa, está previsto que los
aparatos individuales 10, 19, 20 se puedan montar en la carcasa
junto con el circuito de control 5.
Con la ayuda de la figura 2 se explica en
detalle a continuación el modo de funcionamiento del circuito de
control 5 con el dispositivo de protección 20. En primer lugar, hay
que indicar que habitualmente el circuito de control 5 contiene ya
elementos, que controlan el relé de una pista 2 antes del arranque
del estárter eléctrico 1, de tal manera que el piñón 3se desplaza
en primer lugar en la corona dentada 4, antes de que se inicie el
movimiento giratorio. Después del engrane del piñón del estárter
eléctrico 1 sobre la corona dentada 4 del motor de combustión 6, el
relé de una pista conecta, por lo tanto, la corriente del estárter,
de manera que el motor de arranque gira y acciona el eje de
cigüeñal del motor de combustión interna a través del piñón 3 y la
corona dentada 4 mencionados. El motor de combustión interna 6
genera en la corona dentada 4, en virtud de la fricción y de la
compresión de los pistones en los cilindros individuales un par de
frenado no constante, pero en gran medida periódico. La corriente
del estárter I (corriente principal del estárter) depende del par
motor que se aplica. Puesto que el estárter eléctrico 1, en virtud
del par motor periódico, toma una corriente periódica desde la
batería 7, se producen en el borne 30 irrupciones periódicas de la
tensión, que son pedidas por el circuito de control 5 de tal forma
que, por ejemplo, un convertidor analógico a digital (convertidor
AD) digitaliza la tensión en e borde 30 y la alimenta a un chip de
ordenador presente en el circuito de control 5. El programa para el
control del chip de ordenador en el circuito de control 5, para
controlar el relé de una pista 2 o bien todo el proceso de arranque
del motor de combustión interna 6, ya se conoce y, por lo tanto, no
debe explicarse. Se considera nuevo e inventivo que el circuito de
control 5 contiene otra rutina de programa, con la que la procesa
la ondulación de la tensión medida simultáneamente en el borne 30
con el propósito de calcular, en función del tipo de estárter, la
duración periódica o bien la frecuencia de la ondulación, y
enlazarla con los valores de la tensión para obtener a partir de
ello la curva de la corriente a través del estárter eléctrico. A
partir de esta curva se calcula entonces el calentamiento en
diferentes puntos del estárter eléctrico, especialmente en las
escobillas de carbón. Los parámetros para los cálculos proceden, por
ejemplo, de mediciones comparativas realizadas empíricamente, que
han sido calculadas previamente en un estárter comparativo para el
calentamiento del estárter eléctrico 1 o sus escobillas de carbón.
Este valor calculado es alimentado al dispositivo de protección 20,
que compara este valor con un valor correspondiente de un transmisor
del valor límite 10. En el caso de que se exceda o no se alcance
este valor límite, se limita o se desconecta con preferencia la
corriente del estárter para el estárter eléctrico 1.
Este proceso ha sido explicado en detalle, en
principio, de nuevo en el diagrama de flujo de la figura 2, en el
que está formada otra rutina del programa.
Como ya se ha mencionado anteriormente, en el
borne 30 de un convertidor AD 19 se mide la ondulación de la
tensión de la batería. El circuito de control 5 forma un valor
diferencial a partir del valor medio de los últimos valores del
convertidor, que se toma del valor actual del convertidor, en la
posición 12. En la posición 13, se registra el tiempo entre los
puntos de anulación y a partir de ello se calcula en la posición 14
el número de revoluciones del estárter. A partir del valor de la
tensión digitalizada del convertidor AD 19 y del número de
revoluciones del estárter, teniendo en cuenta el tipo del estárter
eléctrico 1, se calcula la corriente del estárter I (posición 15).
Por lo demás, en la posición 16 a partir de los datos existentes se
calcula el calentamiento del estárter eléctrico 1 a través de
comparación con los valores registrados para las temperaturas
individuales y teniendo en cuenta la temperatura ambiente. En la
posición 17 se realiza a través del dispositivo de protección 20,
por ejemplo en el caso de que se exceda la temperatura límite
admisible una interrupción del proceso de arranque, para proteger
el estárter eléctrico 1 contra un daño posi-
ble.
ble.
Naturalmente, en lugar del convertidor AD se
pueden utilizar también otros procedimientos de medición conocidos
para la ondulación de la tensión.
Como complemento, hay que mencionar que el
circuito de control presenta una memoria de errores 19, en la que
están registrados ahora los mensajes de error del dispositivo de
protección después de que se ha excedido el valor límite
predeterminado. Estos mensajes de error son registrados durante
largo periodo de tiempo, por ejemplo, con fecha, hora, temperatura
del estárter eléctrico 1, etc., por ejemplo hasta que se puede leer
en el servicio realizado posteriormente este mensaje de error y,
dado el caso, se puede investigar la causa.
Claims (7)
1. Estárter eléctrico para un motor de
combustión interna (6) con un engranaje (9) para el motor de
combustión interna (6), que durante el proceso de arranque del
motor de combustión (6) provoca el flujo de fuerza entre el
estárter eléctrico (1) y el motor de combustión (6), con una batería
(7), con un circuito de control (5) para la corriente del estárter
(I) y para la detección de la tensión del estárter o de la corriente
del estárter, con un transmisor del valor límite (10) y con un
dispositivo de protección (20), en el que el circuito de control
(5) está configurado, además, para derivar a partir de la ondulación
de la tensión en el circuito principal de la corriente del estárter
eléctrico (1) la carga del estárter eléctrico (1) para un comparador
que emite una señal a partir de los valores de la carga y del valor
límite, predeterminado por el transmisor del valor límite (10), de
una carga máxima del estárter eléctrico (1), en el caso de que se
exceda o no se alcance el valor límite, y está configurado de tal
forma que, en el caso de que se produzca dicha señal, limita el
flujo de fuerza hacia el motor de combustión (6),
caracterizado porque el circuito de control (5) está
configurado para la determinación de al menos una temperatura del
estárter eléctrico (1), para determinar el calentamiento en al
menos un punto del estárter eléctrico (1) a partir de la ondulación
de la tensión.
2. Estárter eléctrico de acuerdo con la
reivindicación 1, caracterizado porque el dispositivo de
protección (20) está configurado para desconectar la corriente
principal (I) hacia el estárter eléctrico (1).
3. Estárter eléctrico de acuerdo con una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el circuito
de control (5) está configurado para la determinación de la
corriente del inducido (I) del estárter eléctrico (1).
4. Estárter eléctrico de acuerdo con una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la
temperatura, que se determina, es la temperatura de las escobillas
de carbón del estárter eléctrico.
5. Estárter eléctrico de acuerdo con la
reivindicación 3 ó 4, caracterizado porque los valores
calculados se pueden representar y capturar.
6. Estárter eléctrico de acuerdo con una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el circuito
de control (5) presenta un programa de control (20) para la
determinación o evaluación de la ondulación de la tensión, de la
temperatura y/o de la carga del estárter eléctrico (1).
7. Estárter eléctrico de acuerdo con una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el circuito
de control (5) está conectado con un sensor de temperatura (18)
para la detección de la temperatura ambiente, y porque el circuito
de control (5) está configurado para realizar la determinación del
valor límite teniendo en cuenta la temperatura ambiente.
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