JP2004503711A - 内燃機関用の始動装置 - Google Patents
内燃機関用の始動装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2004503711A JP2004503711A JP2002510830A JP2002510830A JP2004503711A JP 2004503711 A JP2004503711 A JP 2004503711A JP 2002510830 A JP2002510830 A JP 2002510830A JP 2002510830 A JP2002510830 A JP 2002510830A JP 2004503711 A JP2004503711 A JP 2004503711A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- starting
- starter motor
- characteristic curve
- control device
- detecting
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02N—STARTING OF COMBUSTION ENGINES; STARTING AIDS FOR SUCH ENGINES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F02N11/00—Starting of engines by means of electric motors
- F02N11/08—Circuits or control means specially adapted for starting of engines
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02N—STARTING OF COMBUSTION ENGINES; STARTING AIDS FOR SUCH ENGINES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F02N2200/00—Parameters used for control of starting apparatus
- F02N2200/02—Parameters used for control of starting apparatus said parameters being related to the engine
- F02N2200/023—Engine temperature
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02N—STARTING OF COMBUSTION ENGINES; STARTING AIDS FOR SUCH ENGINES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F02N2200/00—Parameters used for control of starting apparatus
- F02N2200/04—Parameters used for control of starting apparatus said parameters being related to the starter motor
- F02N2200/041—Starter speed
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02N—STARTING OF COMBUSTION ENGINES; STARTING AIDS FOR SUCH ENGINES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F02N2200/00—Parameters used for control of starting apparatus
- F02N2200/04—Parameters used for control of starting apparatus said parameters being related to the starter motor
- F02N2200/042—Starter torque
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02N—STARTING OF COMBUSTION ENGINES; STARTING AIDS FOR SUCH ENGINES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F02N2200/00—Parameters used for control of starting apparatus
- F02N2200/04—Parameters used for control of starting apparatus said parameters being related to the starter motor
- F02N2200/044—Starter current
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02N—STARTING OF COMBUSTION ENGINES; STARTING AIDS FOR SUCH ENGINES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F02N2200/00—Parameters used for control of starting apparatus
- F02N2200/04—Parameters used for control of starting apparatus said parameters being related to the starter motor
- F02N2200/045—Starter temperature or parameters related to it
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02N—STARTING OF COMBUSTION ENGINES; STARTING AIDS FOR SUCH ENGINES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F02N2300/00—Control related aspects of engine starting
- F02N2300/10—Control related aspects of engine starting characterised by the control output, i.e. means or parameters used as a control output or target
- F02N2300/106—Control of starter current
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02N—STARTING OF COMBUSTION ENGINES; STARTING AIDS FOR SUCH ENGINES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F02N2300/00—Control related aspects of engine starting
- F02N2300/20—Control related aspects of engine starting characterised by the control method
- F02N2300/2004—Control related aspects of engine starting characterised by the control method using adaptive control
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Motor And Converter Starters (AREA)
- Dc Machiner (AREA)
Abstract
内燃機関(2)用の始動装置に電気的スタータモータ(3)と、電圧供給部(16)と、スタータモータ(3)に対する駆動制御装置(4)とが設けられている。
駆動制御装置は電力切換電子回路(6)と、該電力切換電子回路(6)用の制御機器(5)を有する。
スタータモータ(3)の始動電力に関連する物理的パラメータを検出するためのセンサが設けられており、これによりスタータモータ(3)の始動特性曲線が最適に物理的パラメータの許容限界値内で制御される。
駆動制御装置は電力切換電子回路(6)と、該電力切換電子回路(6)用の制御機器(5)を有する。
スタータモータ(3)の始動電力に関連する物理的パラメータを検出するためのセンサが設けられており、これによりスタータモータ(3)の始動特性曲線が最適に物理的パラメータの許容限界値内で制御される。
Description
【0001】
本発明は、電気スタータモータ並びに電圧供給部と前記スタータモータに対する制御装置とを有する内燃機関に対する始動装置に関する。
【0002】
通常の従来型電気スタータモータは一般的に、永久磁石または電気的に励磁される転流型直流モータである。電圧供給は、内燃機関の装備された車両の搭載電源を介してそのバッテリーから行われる。
【0003】
スタータモータに対する制御装置として、通常は多少複雑な回路装置が使用される。この回路装置は車両の点火錠と結合されており、点火キーの操作を介してスイッチ位置「点火オン」に操作される。
【0004】
従来技術による従来のスタータ装置は設計特性を有しており、この設計特性はいわゆる始動限界温度での始動出力に向けられている。この設計特性は短時間の操作だけでは持続的出力が出ないように設計されており、このことは結果的に熱的過負荷保護を不要としている。この設計特性に基づき、公知の大量生産スタータはコストが最適化されており、それぞれの適用に比較的良好にアレンジされている。
【0005】
公知のようにスタータ装置はその使用条件により相反する要求が突き合わされる。例としていわゆる「コールドスタート問題」がある。環境温度が非常に低い場合、スタータモータ自体は高い機械的出力を提供すべきである。なぜなら内燃機関は潤滑油に粘りがあり、そのため高い摩擦力により特徴付けられる回転特性のため回転しにくいからである。このことはスタータに高い出力を要求し、この出力を搭載バッテリーの電圧供給部からの相応のエネルギー取り出しにより実現しなければならない。しかし環境温度が低い場合には、使用可能な搭載バッテリーの電気エネルギーが大きく制限されている。そのため、バッテリーの破損を回避するため過度に高い出力要求を課してはならない。
【0006】
例として示した問題から出発して本発明の課題は、種々の使用条件に依存してフレキシブルに駆動することができ、始動条件、とりわけ始動出力と始動快適性を始動システムの寿命の向上と関連して改善するような内燃機関用の始動装置を提供することである。
【0007】
この課題は請求項1の特徴部分の構成を有する駆動装置によって解決される。この制御装置は出力切換電子回路と、制御機器とを有し、制御機器の制御出力端は出力切換電子回路の制御入力側、並びにセンサの接続された制御機器の入力端に接続されている。このセンサはスタータモータの始動電力に関連する物理的パラメータを検出する。ここで制御機器は、センサにより検出されたパラメータに基づいて、スタータモータの制御のための始動特性曲線をこのモータに対する物理的パラメータの許容限界値内で最適化する。とりわけ始動電力が最大にされる。
【0008】
始動特性曲線は全体として、機械的限界値、例えばスタータモータの最大回転数の形態の機械的限界値、スタータモータの許容最大温度の形態の温度限界値、始動過程時にスタータモータを流れる電流により表される磁気的限界値、並びにいわゆるブラシ火花および転流によって定義される電気限界値を上回らないように制御される。
【0009】
本発明の有利な実施形態では、特性曲線値が物理的パラメータの許容限界値内で、それぞれのスタータ形式および所定の始動事例に対して処理され、設定された最適パラメータに基づいて調整される。
【0010】
本発明のさらに有利な改善形態では、内燃機関および/またはスタータモータの温度を物理的パラメータとして検出するための温度センサが設けられている。さらにこれに付加的にまたは択一的に、始動過程時にスタータモータを流れる電流を検出するための電流測定機器、始動過程時にスタータモータのトルクを検出するためのトルクセンサおよび/または始動過程時にスタータモータの回転数を検出するための回転数センサを設けることができる。これにより例えばスタータ温度に依存して特性曲線値を、電力を基準にして制御することができ、内燃機関の温度に依存して適合することができる。
【0011】
別の有利な実施例によれば、始動特性曲線は種々の回転数領域に依存してそれぞれ異なるように制御することができる。従って回転数の低い領域では始動特性曲線を始動電流/トルク限界として、スタータモータマグネットの許容減磁限界に依存して制御することができる。回転数が中程度の領域では始動特性曲線を、再び始動電流/トルク限界として、ブラシ火花に起因する許容摩耗値、スタータ温度および/または内燃機関の温度に依存して制御することができる。回転数の高い領域では始動特性曲線を、遠心力に起因するスタータモータの許容限界値に依存して制御することができる。
【0012】
すべての駆動制御過程で有利には、始動過程が制御機器により検出され、特性曲線値がとりわけ次の始動過程が改善されるように変化される。このことはエラースタートと関連して、特性曲線値を始動が改善されるように変更できることを意味し、再始動が新たな特性曲線値により初期化される。
【0013】
ようやくすると有利な改善形態を備える本発明の対象は、従来技術の指導装置に対して次の利点を有する:
・少なくとも係数2だけの出力上昇を達成することができる。
【0014】
・とりわけ中程度の回転数領域における熱間始動出力の上昇によって、起動支援が改善され、始動時間が短縮され、内燃機関の始動特性が改善される。
【0015】
・始動特性曲線を、得ようとする始動最適のパラメータに適合することができる。
【0016】
・始動温度の低い場合には、バッテリーを消耗する始動エネルギーを低減することができる。
【0017】
・始動電流ピークとその結果の始動電力ピークが回避される。
【0018】
・始動装置は、熱的、機械的および磁気的過負荷を統合的に回避する。ここでは種々異なる車両および内燃機関に対する種々のスタータ形式の数が、制御機器パラメータをそれぞれの車両データに適合することによって、ハードウエア構成を変更することなしに低減される。
【0019】
・始動装置は一般的に、少なくとも始動出力を同じままとすれば従来のシステムと比較して構造寸法を低減できる。
【0020】
本発明のさらなる詳細、特徴、および利点は以下の説明から明かである。以下本発明の実施例を図面に基づき詳細に説明する。
【0021】
図1は、始動装置のブロック回路図である。
【0022】
図2は、始動装置の電流特性曲線ないしトルク特性曲線をスタータモータの回転数に依存して示す線図である。
【0023】
図1に全体が1により示された始動装置は内燃機関、例えばオットー機関を起動するのに使用される。始動装置1の主要部分は電気スタータモータ3であり、これはいわゆる転流型直流モータの構造形式の大量生産ユニットとすることができる。さらに全体で4により示された、スタータモータ3用の駆動制御装置は制御機器5と電力切換電子回路6を有する。この駆動制御装置はMOS−FET電力半導体7を有し、この電力半導体はスタータモータ3を通常の形式でクロック制御する。電力切換電子回路6の制御は制御機器5の制御出力側8を介して行われる。この制御出力側は電力切換電子回路6の相応の制御入力側9と接続されている。
【0024】
制御機器1の種々の入力端10.1から10.5は種々のセンサ11,12,13,14,15,20と接続されており、これらのセンサはスタータモータ3の始動電力に関連する物理的パラメータを検出するのに用いる。内燃機関2には温度センサ11が配属されており、このセンサは機関2の動作温度を表す電気信号υVMを生成する。同じように温度センサ12がスタータモータ3に設けられており、このセンサはスタータモータ3の温度を表す電気信号υSTを制御機器5に出力する。
【0025】
スタータモータ3の駆動制御の際に電力切換電子回路6を介してスタータモータ3を流れる電流を検出するため、電流測定機器13がスタータモータ3と直列に電流分岐路14に接続されている。この電流測定機器は流れる電流Iを表す電気信号ISTを発生する。
【0026】
最後にスタータモータ3にはトルクセンサ15が配置されている。このセンサはスタータモータ3により始動過程時に形成されるトルクを検出し、相応の信号MSTを制御機器5の入力側10.4に出力する。
【0027】
さらにスタータモータ3には回転数センサ20が設けられており、このセンサは制御機器5の入力端10.5に回転数を表す信号nKWを出力する。図2に基づいて説明するように、スタータモータ3の特性曲線は、特性値としてのスタータモータ回転数nKWに依存して相応に制御される。
【0028】
スタータモータ3の電圧供給は車両の搭載バッテリー16を介して行われる。ここではスタータモータ巻線17,18および電流測定機器13からなる直列回路に並列にフリーホイールダイオード19が接続されている。
【0029】
この関連から図2は、始動過程中にスタータモータ3を流れる電流Iないしはその際に展開されるトルクMと回転数nKWとの関係を線図に示す。ここでこの線図は種々の限界を示している。例えば減磁限界Eは破線により示されている。スタータモータ制御とその際に使用される特性曲線を最適化するためには、減磁限界Eを基準にして、通常の大量生産スタータの電力上昇が例えば能力の大きい磁石の使用により可能となるようにしなければならない。現在通常のスタータを流れる最大電流(短絡電流)が本発明では、所定の限界電流によるスタータモータの相応の駆動制御によって回避される。従って減磁特性は、それぞれのスタータに最適に適合することのできる限界電流によって決められる。
【0030】
スタータの出力を上昇させるために比較的に高い電圧で駆動することもできる。しかもこの場合に損傷を受けることがない。なぜなら、限界電流を適切に制御することによって関連するすべての限界値、とりわけ減磁限界Eを維持することができるからである。このことは、図2に実線で示した12Vでの搭載電圧での駆動に対するトルク特性曲線MKL1ないしは12V以上の搭載電圧での駆動に対するトルク特性曲線MKL2によって示されている。すべての場合でここでは、限界電流を動作点でのトルクが安全であるように選択しなければならない。この値は典型的には係数2だけ短絡電流の値より下である。
【0031】
二点鎖線により図2にはさらにいわゆる転流限界Kが示されている。この転流限界は整流子における最大許容ブラシ火花によって決められる。ブラシ火花はさらに整流子寿命を決定する。ここでも制御機器5を介してスタータ固有にそして環境パラメータに依存して最大特性曲線を制御することができる。
【0032】
最後に重要な限界として破線により機械的限界Mが示されている。この機械的限界は例えばスタータモータ3の回転数nKWが600回転/分の所にある。この回転数上側限界は実質的に、整流子の領域とスタータモータ3のロータ巻線ヘッドの領域における遠心力により決められる。ここでも最大値を制御を介してスタータモータ3ないしは内燃機関2の各温度においてほぼ制御することができる。従来のスタータ駆動制御においても許容始動電力が最低温度において遠心力限界により、スタータが暖かい場合に強く制限される。
【0033】
制御機器5により制御される目標特性曲線Sの代表が図2の線図に濃い実線により示されている。ここから回転数が低い領域では、始動特性曲線が始動電流/トルク限界として、始動電流の許容減磁限界Eに依存して制御されることが明かである。始動電流Iは1000Aの減磁限界の半分に制限される。目標特性曲線Sのこのための代表となる区間はIにより示されている。
【0034】
さらに中程度の回転数領域には目標特性曲線の区間IIが示されている。この区間は転流限界Kに依存して、すなわちブラシ火花に起因する許容摩耗値を勘案して制御される。ここでスタータモータ3と内燃機関2の温度を勘案して、スタータモータ3に対する熱的過負荷を回避することができる。
【0035】
回転数が高い領域では目標特性曲線Sが、機械的限界Mに対して所定の安全性間隔(目標特性曲線Sの区間III)が得られるように制御される。
【0036】
このような目標特性曲線Sによって始動過程が実行されれば、スタータモータ3ないしは内燃機関2の始動特性が機関制御電子回路を介して検出され、問題が生じた場合には特性曲線値および特性曲線制御の変更を行うことができ、これにより次の始動過程時に改善が達成される。とりわけ始動が失敗した際には、これにより改善されたパラメータにより始動を繰り返し試行することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、始動装置のブロック回路図である。
【図2】図2は、始動装置の電流特性曲線ないしトルク特性曲線をスタータモータの回転数に依存して示す線図である。
本発明は、電気スタータモータ並びに電圧供給部と前記スタータモータに対する制御装置とを有する内燃機関に対する始動装置に関する。
【0002】
通常の従来型電気スタータモータは一般的に、永久磁石または電気的に励磁される転流型直流モータである。電圧供給は、内燃機関の装備された車両の搭載電源を介してそのバッテリーから行われる。
【0003】
スタータモータに対する制御装置として、通常は多少複雑な回路装置が使用される。この回路装置は車両の点火錠と結合されており、点火キーの操作を介してスイッチ位置「点火オン」に操作される。
【0004】
従来技術による従来のスタータ装置は設計特性を有しており、この設計特性はいわゆる始動限界温度での始動出力に向けられている。この設計特性は短時間の操作だけでは持続的出力が出ないように設計されており、このことは結果的に熱的過負荷保護を不要としている。この設計特性に基づき、公知の大量生産スタータはコストが最適化されており、それぞれの適用に比較的良好にアレンジされている。
【0005】
公知のようにスタータ装置はその使用条件により相反する要求が突き合わされる。例としていわゆる「コールドスタート問題」がある。環境温度が非常に低い場合、スタータモータ自体は高い機械的出力を提供すべきである。なぜなら内燃機関は潤滑油に粘りがあり、そのため高い摩擦力により特徴付けられる回転特性のため回転しにくいからである。このことはスタータに高い出力を要求し、この出力を搭載バッテリーの電圧供給部からの相応のエネルギー取り出しにより実現しなければならない。しかし環境温度が低い場合には、使用可能な搭載バッテリーの電気エネルギーが大きく制限されている。そのため、バッテリーの破損を回避するため過度に高い出力要求を課してはならない。
【0006】
例として示した問題から出発して本発明の課題は、種々の使用条件に依存してフレキシブルに駆動することができ、始動条件、とりわけ始動出力と始動快適性を始動システムの寿命の向上と関連して改善するような内燃機関用の始動装置を提供することである。
【0007】
この課題は請求項1の特徴部分の構成を有する駆動装置によって解決される。この制御装置は出力切換電子回路と、制御機器とを有し、制御機器の制御出力端は出力切換電子回路の制御入力側、並びにセンサの接続された制御機器の入力端に接続されている。このセンサはスタータモータの始動電力に関連する物理的パラメータを検出する。ここで制御機器は、センサにより検出されたパラメータに基づいて、スタータモータの制御のための始動特性曲線をこのモータに対する物理的パラメータの許容限界値内で最適化する。とりわけ始動電力が最大にされる。
【0008】
始動特性曲線は全体として、機械的限界値、例えばスタータモータの最大回転数の形態の機械的限界値、スタータモータの許容最大温度の形態の温度限界値、始動過程時にスタータモータを流れる電流により表される磁気的限界値、並びにいわゆるブラシ火花および転流によって定義される電気限界値を上回らないように制御される。
【0009】
本発明の有利な実施形態では、特性曲線値が物理的パラメータの許容限界値内で、それぞれのスタータ形式および所定の始動事例に対して処理され、設定された最適パラメータに基づいて調整される。
【0010】
本発明のさらに有利な改善形態では、内燃機関および/またはスタータモータの温度を物理的パラメータとして検出するための温度センサが設けられている。さらにこれに付加的にまたは択一的に、始動過程時にスタータモータを流れる電流を検出するための電流測定機器、始動過程時にスタータモータのトルクを検出するためのトルクセンサおよび/または始動過程時にスタータモータの回転数を検出するための回転数センサを設けることができる。これにより例えばスタータ温度に依存して特性曲線値を、電力を基準にして制御することができ、内燃機関の温度に依存して適合することができる。
【0011】
別の有利な実施例によれば、始動特性曲線は種々の回転数領域に依存してそれぞれ異なるように制御することができる。従って回転数の低い領域では始動特性曲線を始動電流/トルク限界として、スタータモータマグネットの許容減磁限界に依存して制御することができる。回転数が中程度の領域では始動特性曲線を、再び始動電流/トルク限界として、ブラシ火花に起因する許容摩耗値、スタータ温度および/または内燃機関の温度に依存して制御することができる。回転数の高い領域では始動特性曲線を、遠心力に起因するスタータモータの許容限界値に依存して制御することができる。
【0012】
すべての駆動制御過程で有利には、始動過程が制御機器により検出され、特性曲線値がとりわけ次の始動過程が改善されるように変化される。このことはエラースタートと関連して、特性曲線値を始動が改善されるように変更できることを意味し、再始動が新たな特性曲線値により初期化される。
【0013】
ようやくすると有利な改善形態を備える本発明の対象は、従来技術の指導装置に対して次の利点を有する:
・少なくとも係数2だけの出力上昇を達成することができる。
【0014】
・とりわけ中程度の回転数領域における熱間始動出力の上昇によって、起動支援が改善され、始動時間が短縮され、内燃機関の始動特性が改善される。
【0015】
・始動特性曲線を、得ようとする始動最適のパラメータに適合することができる。
【0016】
・始動温度の低い場合には、バッテリーを消耗する始動エネルギーを低減することができる。
【0017】
・始動電流ピークとその結果の始動電力ピークが回避される。
【0018】
・始動装置は、熱的、機械的および磁気的過負荷を統合的に回避する。ここでは種々異なる車両および内燃機関に対する種々のスタータ形式の数が、制御機器パラメータをそれぞれの車両データに適合することによって、ハードウエア構成を変更することなしに低減される。
【0019】
・始動装置は一般的に、少なくとも始動出力を同じままとすれば従来のシステムと比較して構造寸法を低減できる。
【0020】
本発明のさらなる詳細、特徴、および利点は以下の説明から明かである。以下本発明の実施例を図面に基づき詳細に説明する。
【0021】
図1は、始動装置のブロック回路図である。
【0022】
図2は、始動装置の電流特性曲線ないしトルク特性曲線をスタータモータの回転数に依存して示す線図である。
【0023】
図1に全体が1により示された始動装置は内燃機関、例えばオットー機関を起動するのに使用される。始動装置1の主要部分は電気スタータモータ3であり、これはいわゆる転流型直流モータの構造形式の大量生産ユニットとすることができる。さらに全体で4により示された、スタータモータ3用の駆動制御装置は制御機器5と電力切換電子回路6を有する。この駆動制御装置はMOS−FET電力半導体7を有し、この電力半導体はスタータモータ3を通常の形式でクロック制御する。電力切換電子回路6の制御は制御機器5の制御出力側8を介して行われる。この制御出力側は電力切換電子回路6の相応の制御入力側9と接続されている。
【0024】
制御機器1の種々の入力端10.1から10.5は種々のセンサ11,12,13,14,15,20と接続されており、これらのセンサはスタータモータ3の始動電力に関連する物理的パラメータを検出するのに用いる。内燃機関2には温度センサ11が配属されており、このセンサは機関2の動作温度を表す電気信号υVMを生成する。同じように温度センサ12がスタータモータ3に設けられており、このセンサはスタータモータ3の温度を表す電気信号υSTを制御機器5に出力する。
【0025】
スタータモータ3の駆動制御の際に電力切換電子回路6を介してスタータモータ3を流れる電流を検出するため、電流測定機器13がスタータモータ3と直列に電流分岐路14に接続されている。この電流測定機器は流れる電流Iを表す電気信号ISTを発生する。
【0026】
最後にスタータモータ3にはトルクセンサ15が配置されている。このセンサはスタータモータ3により始動過程時に形成されるトルクを検出し、相応の信号MSTを制御機器5の入力側10.4に出力する。
【0027】
さらにスタータモータ3には回転数センサ20が設けられており、このセンサは制御機器5の入力端10.5に回転数を表す信号nKWを出力する。図2に基づいて説明するように、スタータモータ3の特性曲線は、特性値としてのスタータモータ回転数nKWに依存して相応に制御される。
【0028】
スタータモータ3の電圧供給は車両の搭載バッテリー16を介して行われる。ここではスタータモータ巻線17,18および電流測定機器13からなる直列回路に並列にフリーホイールダイオード19が接続されている。
【0029】
この関連から図2は、始動過程中にスタータモータ3を流れる電流Iないしはその際に展開されるトルクMと回転数nKWとの関係を線図に示す。ここでこの線図は種々の限界を示している。例えば減磁限界Eは破線により示されている。スタータモータ制御とその際に使用される特性曲線を最適化するためには、減磁限界Eを基準にして、通常の大量生産スタータの電力上昇が例えば能力の大きい磁石の使用により可能となるようにしなければならない。現在通常のスタータを流れる最大電流(短絡電流)が本発明では、所定の限界電流によるスタータモータの相応の駆動制御によって回避される。従って減磁特性は、それぞれのスタータに最適に適合することのできる限界電流によって決められる。
【0030】
スタータの出力を上昇させるために比較的に高い電圧で駆動することもできる。しかもこの場合に損傷を受けることがない。なぜなら、限界電流を適切に制御することによって関連するすべての限界値、とりわけ減磁限界Eを維持することができるからである。このことは、図2に実線で示した12Vでの搭載電圧での駆動に対するトルク特性曲線MKL1ないしは12V以上の搭載電圧での駆動に対するトルク特性曲線MKL2によって示されている。すべての場合でここでは、限界電流を動作点でのトルクが安全であるように選択しなければならない。この値は典型的には係数2だけ短絡電流の値より下である。
【0031】
二点鎖線により図2にはさらにいわゆる転流限界Kが示されている。この転流限界は整流子における最大許容ブラシ火花によって決められる。ブラシ火花はさらに整流子寿命を決定する。ここでも制御機器5を介してスタータ固有にそして環境パラメータに依存して最大特性曲線を制御することができる。
【0032】
最後に重要な限界として破線により機械的限界Mが示されている。この機械的限界は例えばスタータモータ3の回転数nKWが600回転/分の所にある。この回転数上側限界は実質的に、整流子の領域とスタータモータ3のロータ巻線ヘッドの領域における遠心力により決められる。ここでも最大値を制御を介してスタータモータ3ないしは内燃機関2の各温度においてほぼ制御することができる。従来のスタータ駆動制御においても許容始動電力が最低温度において遠心力限界により、スタータが暖かい場合に強く制限される。
【0033】
制御機器5により制御される目標特性曲線Sの代表が図2の線図に濃い実線により示されている。ここから回転数が低い領域では、始動特性曲線が始動電流/トルク限界として、始動電流の許容減磁限界Eに依存して制御されることが明かである。始動電流Iは1000Aの減磁限界の半分に制限される。目標特性曲線Sのこのための代表となる区間はIにより示されている。
【0034】
さらに中程度の回転数領域には目標特性曲線の区間IIが示されている。この区間は転流限界Kに依存して、すなわちブラシ火花に起因する許容摩耗値を勘案して制御される。ここでスタータモータ3と内燃機関2の温度を勘案して、スタータモータ3に対する熱的過負荷を回避することができる。
【0035】
回転数が高い領域では目標特性曲線Sが、機械的限界Mに対して所定の安全性間隔(目標特性曲線Sの区間III)が得られるように制御される。
【0036】
このような目標特性曲線Sによって始動過程が実行されれば、スタータモータ3ないしは内燃機関2の始動特性が機関制御電子回路を介して検出され、問題が生じた場合には特性曲線値および特性曲線制御の変更を行うことができ、これにより次の始動過程時に改善が達成される。とりわけ始動が失敗した際には、これにより改善されたパラメータにより始動を繰り返し試行することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、始動装置のブロック回路図である。
【図2】図2は、始動装置の電流特性曲線ないしトルク特性曲線をスタータモータの回転数に依存して示す線図である。
Claims (11)
- 電気スタータモータ(3)と、該スタータモータ(3)に対する電圧供給部(16)と、前記スタータモータ(3)に対する駆動制御装置(4)とを有する内燃機関用の始動装置において、
前記駆動制御装置(4)は、電力切換電子回路(6)と、制御機器(5)とを有し、
該制御機器の制御出力端(8)は電力切換装置(6)の制御入力端(9)と接続されており、
スタータモータ(3)の始動電力に関連する物理的パラメータを検出するために、前記制御機器の入力端(10)と接続されたセンサ(11,12,13,15,20)が設けられており、
前記制御機器(5)は、前記センサ(11,12,13,15,20)により検出されたパラメータに基づき、始動特性曲線(5)をスタータモータ(3)の駆動制御のために、当該物理的パラメータの許容限界値(E,M,K)内で最適化し、とりわけ最大とする、
ことを特徴とする始動装置。 - 始動特性曲線(3)は、特性曲線値が物理的パラメータの許容限界値(E,M,K)内で設定された値に調整可能であるように適合される、請求項1記載の始動装置。
- 第1の温度センサ(11)は内燃機関(2)の温度を物理的パラメータとして検出するために設けられている、請求項1または2記載の始動装置。
- 第2の温度センサ(12)はスタータモータ(3)の温度を物理的パラメータとして検出するために設けられている、請求項1から3までのいずれか1項記載の始動装置。
- 電流測定機器(13)が、始動過程時にスタータモータ(3)を流れる電流を物理的パラメータとして検出するために設けられている、請求項1から4までのいずれか1項記載の始動装置。
- トルクセンサ(15)が、始動過程時にスタータモータ(3)のトルク(M)を物理的パラメータとして検出するために設けられている、請求項1から5までのいずれか1項記載の始動装置。
- 下位テンスセンサ(20)が、始動過程時にスタータモータ(3)の回転数(nKW)を物理的パラメータとして検出するために設けられている、請求項1から6までのいずれか1項記載の始動装置。
- 始動特性曲線(5)は回転数の比較的低い領域においては始動電流/トルク限界として、スタータモータ磁石の許容減磁限界(E)に依存して制御可能である、請求項1から7までのいずれか1項記載の始動装置。
- 始動特性曲線(5)は中程度の回転数領域においては始動電流/トルク限界として、ブラシ火花に起因する許容摩耗値、スタータ温度および/または内燃機関(2)の温度に依存して制御可能である、請求項1から8までのいずれか1項記載の始動装置。
- 始動特性曲線(5)は回転数の比較的高い領域においては始動電流/トルク限界として、遠心力に起因するスタータモータ(3)の許容機械的限界値(M)に依存して制御可能である、請求項1から9までのいずれか1項記載の始動装置。
- 始動経過は制御機器(5)により検出され、特性曲線値は次の始動経過が改善されるように変更される、請求項1から10までのいずれか1項記載の始動装置。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE10029714A DE10029714A1 (de) | 2000-06-16 | 2000-06-16 | Startervorrichtung für eine Verbrennungsmaschine |
PCT/DE2001/002164 WO2001096735A1 (de) | 2000-06-16 | 2001-06-09 | Startervorrichtung für eine verbrennungsmaschine |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2004503711A true JP2004503711A (ja) | 2004-02-05 |
Family
ID=7645975
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2002510830A Pending JP2004503711A (ja) | 2000-06-16 | 2001-06-09 | 内燃機関用の始動装置 |
Country Status (6)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US6531787B2 (ja) |
EP (1) | EP1295029A1 (ja) |
JP (1) | JP2004503711A (ja) |
KR (1) | KR20020026372A (ja) |
DE (1) | DE10029714A1 (ja) |
WO (1) | WO2001096735A1 (ja) |
Families Citing this family (17)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002106447A (ja) * | 2000-10-02 | 2002-04-10 | Mitsubishi Electric Corp | スタータ保護装置 |
DE10155111A1 (de) * | 2001-11-09 | 2003-05-22 | Bosch Gmbh Robert | Startvorrichtung für eine Brennkraftmaschine |
US6752741B2 (en) * | 2002-05-31 | 2004-06-22 | Visteon Global Technologies, Inc. | ISA engine start-stop strategy |
JP2004197719A (ja) * | 2002-12-20 | 2004-07-15 | Denso Corp | エンジン始動装置 |
DE102004054367A1 (de) * | 2003-11-11 | 2005-06-16 | Remy Inc., Anderson | Vorrichtung zur Vermeidung des Mahlens beim Anlassermotor |
EP1891325B1 (fr) * | 2005-05-26 | 2019-08-21 | Volvo Lastvagnar AB | Procede de commande de l'alimentation d'un demarreur electrique |
FR2888891B1 (fr) * | 2005-07-19 | 2010-09-17 | Valeo Equip Electr Moteur | Dispositif de demarrage d'un moteur a combustion interne, en particulier d'un moteur diesel |
JP4064428B2 (ja) * | 2006-05-24 | 2008-03-19 | 本田技研工業株式会社 | 内燃機関の制御装置 |
DE102009027407A1 (de) * | 2009-07-01 | 2011-01-05 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren zum Betreiben einer Startersteuerung, Computerprogrammprodukt und Startersteuerung |
US8384328B2 (en) * | 2009-08-21 | 2013-02-26 | Honeywell International Inc. | Control methodology for an AC starter-generator system |
DE102010042802A1 (de) | 2010-10-22 | 2012-04-26 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren und Vorrichtung zum Starten einer Brennkraftmaschine und Wechselschaltvorrichtung |
FR2989124B1 (fr) * | 2012-04-05 | 2015-10-09 | Valeo Equip Electr Moteur | Procede de commande d'un demarreur de moteur thermique de vehicule automobile, dispositif de commande et demarreur correspondants |
DE102014201567B4 (de) | 2014-01-29 | 2023-12-21 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Modellbasierte prädiktive Starterregelung eines Verbrennungsmotors |
US10550819B2 (en) * | 2015-06-19 | 2020-02-04 | Briggs & Stratton Corporation | Starter motor with integrated solid state switch |
CA3011674A1 (en) | 2016-01-20 | 2017-07-27 | Saul LEDESMA LEDESMA | Air turbine starter and starting method thereof |
DE102016007133B4 (de) * | 2016-06-10 | 2020-01-16 | Audi Ag | Steuervorrichtung und Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs mit einem Verbrennungsmotor und mit zumindest zwei elektrischen Startereinheiten für den Verbrennungsmotor |
EP4116570A1 (en) * | 2018-07-12 | 2023-01-11 | Briggs & Stratton, LLC | Internal combustion engine with electric starting system |
Family Cites Families (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
IT1232538B (it) * | 1989-06-30 | 1992-02-19 | Magneti Marelli Spa | Sistema generatore-motore elettrico,particolarmente per l'impiego come generatore e motore di avviamento a bordo di un autoveicolo provvisto di un motore a combustione interna |
JPH07119594A (ja) * | 1993-09-02 | 1995-05-09 | Nippondenso Co Ltd | 車両用内燃機関始動装置 |
US6024065A (en) * | 1994-07-05 | 2000-02-15 | Chrysler Corporation | Starter motor control circuit and method |
US6177734B1 (en) * | 1998-02-27 | 2001-01-23 | Isad Electronic Systems Gmbh & Co. Kg | Starter/generator for an internal combustion engine, especially an engine of a motor vehicle |
US5887670A (en) * | 1996-05-16 | 1999-03-30 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Vehicle power transmitting system having devices for electrically and mechanically disconnecting power source and vehicle drive wheel upon selection of neutral state |
DE19730635A1 (de) * | 1996-07-24 | 1998-01-29 | Bosch Gmbh Robert | Strommeßmodul für eine Starteinrichtung von Brennkraftmaschinen |
DE19646043A1 (de) * | 1996-11-08 | 1998-05-14 | Bosch Gmbh Robert | Vorrichtung zur Spannungsversorgung |
IT1289670B1 (it) * | 1996-11-20 | 1998-10-16 | Fiat Ricerche | Dispositivo per il controllo di un elettromagnete di innesto per l'avviamento di un motore a combustione interna, in particolare per |
FR2757219B1 (fr) * | 1996-12-12 | 1999-03-05 | Valeo Equip Electr Moteur | Perfectionnements a la commande de la coupure d'un demarreur de vehicule automobile |
FR2770349B1 (fr) * | 1997-10-24 | 2000-01-14 | Valeo Equip Electr Moteur | Dispositif pour la commande d'un demarreur de vehicule automobile |
DE69919925T2 (de) * | 1998-04-17 | 2005-09-22 | Toyota Jidosha K.K., Toyota | Steuerungsvorrichtung mit Schaltkupplungsdrucksteuerung zur Startwiederholung eines Fahrzeugsmotors |
JP3953660B2 (ja) | 1998-09-09 | 2007-08-08 | 株式会社デンソー | 二輪自動車の後進制御装置 |
FR2783371B1 (fr) | 1998-09-16 | 2000-12-01 | Valeo Equip Electr Moteur | Dispositif pour la commande de l'alimentation d'un moteur electrique de demarreur de vehicule et demarreur comportant un tel dispositif |
FR2797530B1 (fr) | 1999-08-12 | 2001-11-02 | Valeo Equip Electr Moteur | Procede et systeme pour la commande de coupure de demarreur de vehicule automobile |
-
2000
- 2000-06-16 DE DE10029714A patent/DE10029714A1/de not_active Withdrawn
-
2001
- 2001-06-09 JP JP2002510830A patent/JP2004503711A/ja active Pending
- 2001-06-09 EP EP01949251A patent/EP1295029A1/de not_active Withdrawn
- 2001-06-09 KR KR1020027001902A patent/KR20020026372A/ko not_active Application Discontinuation
- 2001-06-09 WO PCT/DE2001/002164 patent/WO2001096735A1/de not_active Application Discontinuation
- 2001-06-09 US US10/049,543 patent/US6531787B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US6531787B2 (en) | 2003-03-11 |
EP1295029A1 (de) | 2003-03-26 |
KR20020026372A (ko) | 2002-04-09 |
DE10029714A1 (de) | 2001-12-20 |
US20020163197A1 (en) | 2002-11-07 |
WO2001096735A1 (de) | 2001-12-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2004503711A (ja) | 内燃機関用の始動装置 | |
JP3285531B2 (ja) | モータジェネレータ搭載エンジンの始動装置 | |
JP3351042B2 (ja) | 車両用内燃機関始動装置 | |
US20070182384A1 (en) | Vehicle Rotating Electric Machine | |
JP2000503519A (ja) | 電圧給電装置 | |
JPH099695A (ja) | 車両用電源装置 | |
US5325827A (en) | Starting system for an internal combustion engine | |
JPS61155625A (ja) | エンジンのトルク変動抑制装置 | |
US7402916B2 (en) | Method of controlling a reversible, polyphase rotary electrical machine for a motor vehicle having a heat engine | |
JP5708347B2 (ja) | 単気筒エンジンの行程判別装置 | |
JP4996007B2 (ja) | 内燃機関に対する電動スタータ | |
JP3159976B2 (ja) | 自動車用三相発電機の制御方法 | |
WO2002031960A1 (fr) | Dispositif de controle des sorties d'un generateur synchrone | |
US7389175B2 (en) | Method and apparatus for detecting the electrical position of the rotor of an electrical machine coupled to an internal combustion engine | |
US10804828B2 (en) | Generator controller | |
JP2679271B2 (ja) | エンジン始動装置 | |
JP3985673B2 (ja) | エンジン始動装置 | |
JPH0612073B2 (ja) | エンジンのトルク変動制御装置 | |
JP4085767B2 (ja) | 車両発電機の制御装置 | |
Hao et al. | Brushless fast starter for automotive start/stop application | |
Hao et al. | Enhancing Engine Starting Performance Using High-Power Density Brushless Starter | |
JP3371676B2 (ja) | ハイブリッド自動車 | |
JP2003206839A (ja) | エンジン始動装置 | |
JPH05176476A (ja) | オルタネータ制御装置 | |
JP3442044B2 (ja) | 車両用電源システム |