KR20110139690A

KR20110139690A - 내연기관을 시동하기 위한 회로 장치와, 스타터 제어 시스템용 방법

Info

Publication number: KR20110139690A
Application number: KR1020117021759A
Authority: KR
Inventors: 하르트무트 바너; 우베 다우러
Original assignee: 로베르트 보쉬 게엠베하
Priority date: 2009-03-20
Filing date: 2010-03-02
Publication date: 2011-12-29
Also published as: JP2012520960A; JP5393870B2; CN102356231A; HUE034967T2; EP2409017B1; US9869285B2; WO2010105901A1; EP2409017A1; US20120086219A1; CN102356231B; DE102009001694A1

Abstract

본 발명은, 스타터 모터(2)와, 메싱 릴레이(4)와, 개폐 릴레이(7)와, 제어 릴레이(3)를 포함하는 하나 이상의 스타터(1)를 이용하여 내연기관을 시동하기 위한 회로 장치에 관한 것으로, 제어 릴레이(3)는 점화 스위치(8)에 의해 제어될 수 있고, 메싱 릴레이(4)는 제어 릴레이(3)에 의해 제어될 수 있으며, 스타터 모터(2)의 전류 경로(50.5)는 개폐 릴레이(7)에 의해 개폐될 수 있다. 내연기관을 시동하기 위한 스타터(1)가 더욱 정확하게 작동됨으로써 더욱 긴 사용 수명이 달성되도록 하기 위해, 개폐 릴레이(7)는 적어도 비활성 과정에서 정의된 이벤트의 발생에 기초하여 제어될 수 있다. 이 경우, 개폐 릴레이가 시간상 보다 이른 시점에 스타터 모터의 전류 경로, 특히 주 전류 경로를 차단할 수 있기 때문에 역방향 전류 공급이 방지된다는 장점이 있다. 그로 인해 개폐 릴레이는, 비활성 과정에서 스타터 피니언의 맞물림 해제 시에 피니언 바운스가 현저히 감소되거나 심지어는 억제되도록 정의된 방식으로 스타터 모터의 전류 경로를 차단 해제한다는 장점이 있다. 스타터의 비활성 과정에서 맞물림 해제 후에 스타터 피니언이 기어 림 방향으로 역행하는 동작이 방지된다.

Description

내연기관을 시동하기 위한 회로 장치와, 스타터 제어 시스템용 방법{CIRCUIT ARRANGEMENT FOR STARTING AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE AND METHOD FOR A STARTER CONTROL SYSTEM}

본 발명은, 스타터 모터와, 메싱 릴레이(meshing relay)와, 개폐 릴레이와, 제어 릴레이를 포함하는 하나 이상의 스타터를 이용하여 내연기관을 시동하기 위한 회로 장치에 관한 것으로, 상기 제어 릴레이는 점화 스위치에 의해 제어될 수 있으며, 스타터 모터의 전류 경로는 개폐 릴레이에 의해 개폐될 수 있다.

또한, 본 발명은 스타터 제어 시스템용 방법, 특히 내연 기관을 시동하기 위한 스타터, 바람직하게는 병렬로 연결될 수 있는 스타터들의 회로 장치용 방법에 관한 것으로, 스타터는 스타터 모터와, 제어 릴레이와, 메싱 릴레이와, 개폐 릴레이를 구비하여 형성되고, 메싱 릴레이는 제어 릴레이에 의해 제어되며, 개폐 릴레이는 메싱 릴레이에 의해 제어된다.

내연기관을 시동하기 위해 병렬로 배치 및 연결되는 시동 장치들은 공지되었다. 상기 내연기관은 통상적으로 매우 큰 치수로 설계되고, 예컨대 수십 또는 수백 리터의 배기량을 갖는다.

내연기관에 병렬식 시동 장치들이 사용될 경우, 관여하는 스타터 모터들의 주 전류의 동시 개폐가 중요한데, 그 이유는 동시 개폐가 개별 스타터 모터들의 과부하를 방지하기 때문이다. 이러한 동시 개폐로써 과부하를 방지하는 거동이 달성되도록 하기 위해, 각각의 개별 릴레이의 개폐 및 맞물림(meshing)의 기능이 구현되는 점이 공지되어 있다. 그에 따라 스타터 모터를 위한 전류의 인가와 스타터 피니언의 맞물림과 같이 메싱 릴레이에 의해 구현되는, 통상적으로 통합된 2개의 기능이 분리된다. 두 기능의 분리를 통해서, 모든 시동 장치에서 모든 맞물림 과정이 실행될 때 비로소 시동 장치가 스타터 모터를 위한 주 전류를 인가하는 방식으로 전기 회로 장치를 제공할 수 있다. 이와 관련하여 맞물림 과정들은 상이한 맞물림 시간을 가질 수 있는데, 그 이유는 기어 림 내로의 스타터 피니언의 톱니 간 접촉 상태가 톱니와 톱니 홈 간 접촉 상태보다 더 오랜 시간의 맞물림 과정을 필요로 하기 때문이다. 2회 이상의 폐쇄 과정의 시간 차이를 보상하기 위해, 모든 폐쇄 과정이 실행되고 나서 비로소 2개 이상의 스타터 모터에 대한 주 전류가 동시에 차단 해제된다. 다시 말해 맞물림을 위해 하기의 릴레이들이 차례로 연결되거나 폐쇄된다. 요컨대 점화 전류 경로는 메싱 릴레이를 차단 해제하는 제어 릴레이 내에서 제어된다. 만일 모든 메싱 릴레이에 전류가 공급되면, 각각의 스타터 모터를 위한 주 전류를 차단 해제하는 하나 이상의 개폐 릴레이가 통전된다. 스타터의 비활성화도 동일한 순서로 이루어진다. 전류 공급의 차단은 제어 릴레이, 그런 다음 메싱 릴레이, 그리고 마지막으로 개폐 릴레이의 순서로 이루어지며, 그럼으로써 관련 전류 경로들이 개방된다.

DE 10 2005 006 248 A1호는 병렬로 연결되는 복수의 스타터를 이용하여 내연기관을 시동하기 위한 스타터 어셈블리를 기술하고 있다. 가능한 적은 배선 비용으로 개폐 안정성을 개선하기 위해, 하나의 릴레이에 의해 실현되는 "맞물림" 기능과 "주 전류 개폐" 기능의 연결이 각각의 개별 스타터 내에서 각각 분리된 기능을 갖는 2개의 릴레이로 분할된다.

본 발명의 과제는, 내연기관을 시동하기 위한 하나 이상의 스타터가 더욱 정확하게 작동되게 함으로써 더욱 긴 사용 수명이 달성되도록 도입부에 언급한 유형의 회로 장치를 개선하는 것이다.

상기 과제는 본 발명에 따라 특허 청구항 제1항 및 제7항의 대상에 의해 해결된다. 종속항들은 본 발명의 바람직한 개선 실시예들을 정의한다.

스타터의 비활성 과정에서 맞물림 해제(demeshing) 후에 기어 림 방향으로 스타터 피니언이 역행되는 점이 확인되었는데, 이는 여전히 폐쇄되어 있는 개폐 릴레이의 주 접점에 의해 메싱 릴레이에 역방향으로 전류가 공급되기 때문이다.

본 발명의 사상은, 개폐 릴레이가 적어도 비활성 과정에서 정의된 이벤트의 발생에 기초하여 제어될 수 있도록 하는 것에 있다. 이 경우, 개폐 릴레이가 시간상 보다 이른 시점에 스타터 모터의 전류 경로, 특히 주 전류 경로를 차단할 수 있으며, 그럼으로써 역방향 전류 공급이 방지된다는 장점이 있다.

그로 인해 개폐 릴레이는, 비활성 과정에서 스타터 피니언의 맞물림 해제 시에 피니언 바운스가 분명하게 감소되거나, 심지어 억제되도록 정의된 방식으로 스타터 모터의 전류 경로를 차단 해제할 수 있다.

다시 말하면, 본 발명의 기초가 되는 사상은, 하나 이상의 스타터의 비활성화 시에, 피니언 바운스를 방지하기 위해, 앞서 설명한 종래 기술에서보다 시간상 더욱 이른 시점에 스타터 모터를 스위치-오프하는 것이다. 피니언 바운스는, 스타터 피니언이 맞물림 해제 후에 다시 내연기관의 기어 림 방향으로 이동될 때 발생하며, 그로 인해 기어 림 및/또는 스타터 피니언에서 마모가 발생한다. 그 외에도, 스타터 또는 내연기관에서의 상대적으로 큰 손상을 방지하기 위해 가능한 회피되어야 하는 스파크가 발생할 수도 있다.

추가의 바람직한 실시예에 따라, 상기 정의된 이벤트는, 회로 장치가 전기 기계식으로 형성됨으로써 결정된다. 그로 인해 비활성 과정 시 정의된 이벤트의 발생이 안정되게, 그리고 확실한 개폐가 이루어지도록 실현되며, 그 외에도 가능한 간단하면서도 저비용으로 구현된다.

바람직하게는 한 특별한 실시예에 따라, 개폐 릴레이가 제어 릴레이에 의해 개폐될 수 있는 메싱 릴레이의 전류 경로 내에 배치된다. 그로 인해 개폐 릴레이는 메싱 릴레이와 함께 동시에 스위치-오프된다. 개폐 릴레이는 앞서 설명한 종래 기술에서와 같이 메싱 릴레이에 의해서는 스위치-오프되지 않는다. 따라서 스타터 모터를 위한 전류 경로를 스위치-오프하기 위한 시점이 종래 기술에 비해 훨씬 더 앞쪽으로 이동됨으로써, 피니언 바운스가 방지되거나 그 강도가 현저히 감소된다. 마멸 거동도 감소됨에 따라 스타터의 사용 수명이 증가된다.

추가의 바람직한 실시예에 따라, 개폐 릴레이는 2개의 제어 스위치를 포함한다. 제1 제어 스위치는 맞물림 과정에서, 맞물림 시에 최대 맞물림 깊이에 도달함으로써 동시에 개폐 릴레이에 전류가 공급될 수 있게 하는 스위치를 폐쇄하는 메싱 릴레이다. 제2 제어 스위치는 메싱 릴레이의 맞물림 해제 과정 또는 비활성 과정에서 소정의 관계로 개폐 릴레이를 제어하기 위해 제공된다. 한 간단한 회로에 따라서는 제2 제어 스위치가 제어 릴레이이다. 제어 릴레이는 맞물림 과정뿐 아니라 맞물림 해제 과정에서 실제로 제1 제어 스위치의 전방에서 제2 제어 스위치로서 작동된다.

그로 인해 개폐 릴레이와 제어 릴레이뿐 아니라 메싱 릴레이는 전기 기계식 스위치로서 서로 연결된다. 제어 릴레이는 메싱 릴레이의 전류 경로뿐 아니라 개폐 릴레이의 전류 경로도 개폐한다. 이에 추가로 메싱 릴레이는 개폐 릴레이의 전류 경로를 개폐한다.

대체되는 실시예에 따라 회로 장치는 전자 회로 차단기들을 포함하는 전자 제어 시스템으로서 형성된다. 이 경우, 특히 개폐 릴레이의 개폐 시간이 개별적으로 적절하게 조정될 수 있음으로써, 피니언 바운스의 강도가 더욱 잘 억제될 수 있다는 장점이 있다.

더욱 큰 배기량을 갖는 내연기관을 시동하기 위해 복수의 스타터가 병렬로 연결 및 배치된다. 바람직하게는 스타터들이 스타터 내의 각각의 스타터 모터를 위한 주 전류를 개폐하기 위해 직렬로 서로 연결됨으로써, 모든 메싱 릴레이가 메싱 릴레이에 위치한 스위치를 폐쇄했을 때 비로소 상기 스타터들이 스위치-온된다. 한 바람직한 실시예에 따라 개폐 릴레이는 각각의 스타터 내 제어 릴레이에 의해 각각 개별적으로 스위치-오프될 수 있다.

또한, 상기 과제는 개폐 릴레이가 정의된 이벤트에 따라 스위치-오프되는 방법에 의해서도 해결된다. 정의된 이벤트는 사전에 생산업체 및 공장 측에서 세팅되며, 전기 기계식 또는 전자식으로, 예컨대 센서에 의한 소정의 센서 값의 검출을 통해 실현될 수 있다.

이를 위해, 예컨대 프로그램 명령어와 함께 제어 시스템의 프로그램 메모리 내에 로딩되어 있으면서, 제어 시스템 내 프로그램이 실행될 때 본원에서 설명되는 방법을 실행하는 컴퓨터 프로그램 제품이 제공될 수 있다. 컴퓨터 프로그램 제품은, 이미 제공되어 있는 제어 시스템 내에서 모듈로서 구현되고 애플리케이션 고유의 개별적인 사전 설정들에 용이하게 적응될 수 있으며, 이때 실험을 통해 측정된 값들에 대한 보정이 매우 용이하게 이루어질 수 있다는 장점이 있다.

특히 간단하면서도 안정적인 한 방법에 따라, 개폐 릴레이는 메싱 릴레이와 함께 동시에 제어 릴레이에 의해 스위치-오프된다. 전기 기계식 제어 시스템은, 높은 고장 안정성과 함께 긴 사용 수명이 실현될 수 있다는 장점이 있다.

전자식 또는 전기 기계식으로 구성될 수 있는 한 대안 실시예에 따라, 개폐 릴레이는 메싱 릴레이보다 시간적으로 먼저 조정될 수 있도록, 그리고/또는 세팅되도록 스위치-오프된다. 예컨대 비활성 과정에서, 이른바 피니언 바운스, 다시 말해 스타터 피니언의 맞물림 해제 이후의 재 맞물림 운동을 방지할 수 있도록, 개폐 릴레이와 메싱 릴레이 사이의 소정의 시간차를 사전 설정하기 위해 전자식 또는 전기 기계식의 가변 시간 지연 소자가 제공될 수 있다.

한 바람직한 방법에 따라, 개폐 릴레이는, 제어 릴레이와 메싱 릴레이가 폐쇄되어 있을 때에만 스위치-온된다. 그로 인해, 스타터 모터에 이른 시점에 전류가 공급되는 일이 방지된다. 또한, 그로 인해, 본 발명에 따라 제어 릴레이를 통해서만 스타터 모터를 위한 전류를 차단할 수 있다.

한 바람직한 실시예에서 병렬로 배치된 스타터들을 이용하여 내연기관을 시동하기 위해, 스타터가 복수인 경우, 모든 메싱 릴레이와 특히 모든 제어 릴레이가 폐쇄된 스위치를 포함할 때에만, 각각의 스타터 모터를 위한 각각의 개폐 릴레이가 스위치-온된다. 그로 인해, 각각의 개별 스타터가 과부하를 받지 않으면서 모든 스타터가 작은 공차 범위를 갖는 높은 안전성 조건에서 내연기관을 동시에 시동하는 점이 보장된다.

본 발명의 한 개선 실시예에 따라, 스타터들은, 앞서 설명한 방법을 실행하는 앞서 설명한 회로 장치를 포함하는 스타터 어셈블리에서, 메싱 릴레이가 1단 릴레이로서 형성되는 방식으로, 다시 말하면 메싱 릴레이가 단 하나의 코일을 포함하는 방식으로 형성된다. 1단 메싱 릴레이는 소형 내연기관용으로 사용된다. 요구되는 스타터 피니언의 회전 운동은 예컨대 스타터 내 거친 나사(coarse thread)를 통해 실시된다.

바람직하게는 복수의 스타터를 포함하는 스타터 어셈블리 내 메싱 릴레이는 2단으로, 즉 풀인(pull-in) 코일 및 홀딩 코일을 포함하여 형성된다. 풀인 코일은 스타터 모터의 전류 경로에 연결되며, 그럼으로써 스타터 모터는 맞물림 시에, 톱니 간 접촉 상태를 가능한 방지하기 위해, 다시 말하면 기어 림과 스타터 피니언 사이에서 높은 안정성을 갖는 톱니와 톱니 홈 간 접촉 상태가 형성되도록 하기 위해 약하게 시동된다.

앞서 언급한, 그리고 하기에서 재차 설명되는 특징들은 각각 명시된 조합 방식뿐 아니라, 또 다른 조합 방식으로도 이용될 수 있다.

본 발명은 하기에서 도면들을 참조하여 더욱 상세하게 설명된다.
도 1은 본 발명에 따른 스타터의 회로 장치의 개략적 회로도이다.
도 2는 2개의 스타터를 포함하는 회로 장치의 개략적 회로도이다.
도 3은 본 발명에 따른 한 방법의 개략적 흐름도이다.
도 4는 병렬로 배치된 2개의 스타터의 시간-거리-전압 관계를 나타낸 그래프이다.
도 5는 병렬로 배치되고 뚜렷한 피니언 바운스를 갖는 2개의 스타터의 시간-거리-전압 관계를 나타낸 그래프이다.

도 1은 스타터(1)를 이용하여 내연기관을 시동하기 위한 회로 장치의 개략적 회로도이며, 스타터(1)는 도 2에 도시된 바와 같이 제2 스위치에 대해 병렬로 연결 및 배치될 수 있다. 스타터(1)는 스타터 모터(2)와 제어 릴레이(3)를 포함하며, 이 제어 릴레이는 기계식 또는 전자식으로 제어되는 점화 스위치(8)를 포함하는 점화 경로(38) 내에 배치된다. 미도시한 내연기관의 기어 림에 미도시한 스타터 피니언이 맞물리게 하기 위해 메싱 릴레이(4)가 제공된다. 메싱 릴레이(4)는 메싱 코일(5)과 홀딩 코일(6)을 포함한다. 메싱 코일(5)은 하이 임피던스 상태이므로, 스타터 모터(2)는 맞물림 시 스타터 피니언과 기어 림의 톱니 간 접촉 상태를 방지할 수 있도록 적은 시동 전류를 공급받는다. 메싱 릴레이(4)가 맞물리면, 메싱 코일(5)은 기계식으로 연결된 스위치(53)에 의해 스위치-오프되고, 메싱 릴레이(4)는 적은 전류로써 맞물린 상태로 유지된다. 메싱 릴레이(4)는 최대 맞물림 깊이에 도달하면서 스위치(54)를 폐쇄하며, 그럼으로써 개폐 릴레이(7)에 전류가 공급되어 내연기관을 최대 전류를 사용하여 시동할 수 있게 된다. 배터리 양극은 단자(30)로서 표시되어 있고, 접지는 단자(31)로서 표시되어 있다. 배터리 양극 단자(30)와 스타터 제어 단자(50) 사이에는 점화 스위치(8)가 배치된다.

바람직한 한 실시예에 따르면, 종래 기술과는 다르게, 스타터 피니언의 맞물림 해제 과정에서 스타터 피니언이 잠재적으로 기어 림 방향으로 역행하는 동작을 방지하기 위해, 개폐 릴레이(7)가 제2 제어 스위치와 연결된다. 상기 제2 제어 스위치는 바람직하게는 정의된 특정 이벤트의 발생에 기초하여 제어된다. 정의된 이벤트는 "자유롭게" 선택될 수 있다. 이벤트는 검출기에 의해 감지될 수 있거나, 스위치에 의해서도 감지될 수 있다. 간단한 전자 기계식 구성을 위해, 도 1에 도시된 바와 같이, 바람직하게 개폐 릴레이(7)는 제어 릴레이(3)에 의해 개폐될 수 있는 메싱 릴레이(4)의 전류 경로(50.5) 내에 배치된다.

그로 인해 단자(45)에서 스타터 모터(2)를 위한 주 전류를 통전시키는 개폐 릴레이(7)는 종래 기술로부터 공지된 회로 장치 또는 스타터 제어 시스템에서보다 시간상 명백히 더 이른 시점에 스위치-오프될 수 있으며, 그럼으로써 피니언 바운스가 방지됨에 따라 기어 림에서, 또는 스타터 피니언의 치면에서, 또는 상기 두 기어 휠 중 하나에서의 마모가 현저히 감소되고, 그리고/또는 방지된다. 이와 같은 전기 기계식 회로도를 통해 개폐 릴레이(7)의 스위치-오프는 이벤트에 따라 정확하게 정의된다. 그로 인해 메싱 릴레이(4)는 개폐 릴레이(7)와 함께 동시에 제어 릴레이(3)에 의해 스위치-오프된다.

열적 과부하로부터 스타터(1)를 보호하기 위해 스타터(1) 내에서 제어 릴레이(3)에 대해 직렬로 감온 스위치(9)가 연결된다. 따라서 감온 스위치(9)는 점화 스위치(8)의 개방과 동일한 비활성 거동을 발생시킨다.

도 2에는, 상용차 엔진 또는 선박 엔진보다 더욱 큰 배기량을 갖는 내연기관을 시동하기 위한 스타터 모터(2, 2')를 각각 포함하며 서로 병렬로 배치되는 2개의 스타터(1 및 1')가 도시되어 있다. 각각의 스타터(1, 1')는 점화 스위치(8)에 의해 제어되는 독립된 제어 릴레이(3, 3')를 포함한다. 점화 스위치(8)의 제어 신호의 전달은 내부 배선을 통해 이루어진다. 이 경우, 제어 릴레이(3, 3')는 각각 메싱 릴레이(4, 4')를 개폐한다. 메싱 릴레이(4, 4')는 각각 상이한 맞물림 시간을 가질 수 있는데, 그 이유는 예컨대 스타터(1)의 경우 톱니 간 접촉 상태가 존재하고, 스타터 피니언에는 스타터 모터(2)에 의해서 하이 임피던스 메싱 코일(4)을 통해 용이하게 전류가 공급되기 때문이다. 스타터(1')에서는 스타터 피니언과 기어 림 사이의 톱니와 톱니 홈 간 접촉 상태가 대략 동일하게 존재하기 때문에, 이 경우에는 맞물림 과정이 훨씬 더 빠르게 이루어진다. 스타터 모터들(2, 2')이 내연기관의 시동 시에 동일한 부하를 받도록 하기 위해, 스타터들(1, 1')은 서로 직렬로 연결되며, 그럼으로써 스타터 모터들(2, 2')의 단자들(45, 45')에서 주 전류 또는 주 전류 경로(30.2, 30.2')를 개폐하기 위해, 모든 메싱 릴레이(4, 4')가 완전하게 맞물려진 상태일 때 비로소 개폐 릴레이들(7, 7')에 전류가 공급된다. 이를 위해 메싱 릴레이(4, 4')에서의 스위치(54, 54')는 폐쇄된다.

본 발명에 따라 제어 릴레이(3, 3')에 의해 개폐되는 메싱 릴레이(4)의 전류 경로(50.5) 내에는 전류 경로(50.7, 50.7')의 분기가 형성되며, 이 분기는 스위치(54, 54')에서 인가된다. 그로 인해 두 스위치(54, 54')와 제어 릴레이(3, 3')의 스위치가 폐쇄될 때 비로소 개폐 릴레이(7, 7')에 전류가 공급된다. 그로 인해 비활성 과정에서의 새로운 기능이 달성된다. 제어 릴레이(3, 3')가 전류 미공급에 의해 스위치-오프되면, (앞서 설명한 종래 기술과는 다르게) 동시에 개폐 릴레이(7, 7')가 메싱 릴레이(4, 4')와 함께 전류 미공급에 의해 스위치-오프된다.

도 1에 대해 이미 설명한 바와 같이, 각각의 스타터(1, 1')는 제어 릴레이(3, 3')에 대해 직렬로, 각각 과부하 보호 수단으로서 감온 스위치(9, 9')를 포함한다.

전자 제어 시스템을 통해서도 컴퓨터 프로그램 제품에 의해 실행될 수 있는, 3개의 릴레이(3, 4 및 7) 간의 기능적인 접속을 명료하게 설명하기 위해, 도 3에는 스타터들의 맞물림 해제 과정이 개략적인 흐름도로 축약 도시되어 있다.

맞물림을 위해 우선 점화 스위치(8)가 폐쇄됨으로써 제어 릴레이(3)가 폐쇄되고, 이어서 스위치(54)를 작동시키는 메싱 릴레이(4)가 폐쇄되며, 그럼으로써 개폐 릴레이(7)가 스타터 모터(2)를 위한 주 전류를 차단 해제한다. 스타터(1)의 비활성화 시에 개별 릴레이들은 스위치-온의 경우와 동일한 순서로 작동된다.

내연기관이 시동되면 소정의 시점에 단계 S1에서 점화 전류 경로(38)가 점화 스위치(8)에 의해 개방된다.

그 결과로 단계 S2에서는 제어 릴레이(3) 내 전기 기계식 스위치가 개방되며, 그럼으로써 배터리 양극, 즉 단자(30)에서는 더 이상 전류 경로(50.5)가 직접적으로 인가되지 않게 된다.

만일 개폐 릴레이(7, 7')가 연결되어 있는 전류 경로(50.7)에 더 이상 전류가 공급되지 않으면, 단계 S3에서 스타터 모터(2)는 스위치-오프된다. 부하 단자(50i)에는 제어 릴레이(3)에 의해 개폐될 수 있는 메싱 릴레이(4)의 전류 경로(50.4)가 위치하며, 이 전류 경로를 통해서는 특히 홀딩 코일(6)로 전류가 공급된다.

제어 릴레이(3)의 개방에 의해, 메싱 릴레이(4)에도 더 이상 전류가 공급되지 않으며, 그럼으로써 단계 S4에서 메싱 릴레이(4)가 맞물림 해제된다.

단자(45)에서의 전류 경로(30.2)가 이미 개폐 릴레이(7)에 의해 차단되어 있기 때문에, 메싱 코일(5)에 더 이상, 특히 역방향으로, 전류가 공급되지 않으며, 그럼으로써 미도시한 스타터 피니언은 더 이상 종래 기술에 따른 스타터에서처럼 매우 뚜렷하게 기어 림 쪽으로 다시 이동되지 않게 된다. 이른바 피니언 바운스는 더욱 확실하게 방지되고, 비활성 과정은 단계 S5에서 종료된다.

도 4에는 도 1 내지 도 3에 대해 설명했던 비활성 과정의 시간에 따른 거동이 시간-거리-전압 그래프로 도시되어 있다. 특성곡선들(K4 및 K4')은 스타터(1) 또는 스타터(1')로부터의 스타터 피니언의 맞물림 해제 거리(S)를 나타낸다. 전압(V)-시간 특성곡선으로서의 특성곡선(K3)은 제어 릴레이(3, 3')에 인가되는 제어 신호를 나타내고, 전압 특성곡선(K7, K7')은 전류 경로(50.7) 내 개폐 릴레이(7, 7')의 개폐 신호를 나타내며, 전압 특성곡선들(K45, K45')은 단자들(45, 45')에서의 전류 경로들(30.2, 30.2')의 지연 특성곡선을 각각 나타낸다.

시점(t₁)에서는 점화 스위치(8)에 의해 개폐 릴레이(3)가 스위치-오프된다. 제어 릴레이(3)의 개폐 시간이 지연됨에 따라, 시점(t₂)에서 전류 경로(50.7, 50.7')는 특성곡선(K7, K7')에 따라 무전류 상태가 되거나, 도 4에 도시된 바와 같이 음의 전압을 공급받게 된다. 마찬가지로 시점(t₃)에서는 시간 지연되는 방식으로 스타터 피니언이 특성곡선들(K4 및 K4')에 상응하게 거리(S)에 걸쳐서 맞물림 해제된다. 시점(t₄)까지의 매우 짧은 시간 간격 이내에 전류 경로들(30.2, 30.2')은 특성곡선들(K45, K45')에 상응하게 무전류 상태가 된다. 그로 인해 주 전류 경로들(30.2, 30.2')은, 스타터 피니언이 맞물림 해제 상태에 놓이게 되는 시점(t₅)보다는 명백히 먼저 무전류 상태가 된다. 제2 스타터 피니언은 시간상 시점(t_5')에 다소 지연되어 맞물림 해제된다. 시점(t₆, t_6')에서는 스타터 피니언들이 일차적으로 기계적으로 발생하는 임펄스를 바탕으로 극히 최소의 역행을 실행한다. 메싱 릴레이(5)의 메싱 코일(5)의 역방향 전류 공급은 본 발명에 따라 더 이상 실시되지 않는다.

도 4에서는, 전류 경로들(30.2, 30.2') 내 주 전류가, 메싱 피니언이 완전하게 맞물림 해제되기 전에 이미, 시점(t₅)에서 스위치-오프되는 점을 확인할 수 있다. 그로 인해 피니언 바운스는 매우 양호하게 방지되며, 그럼으로써 마모가 현저히 감소되거나 완전하게 배제된다. 스파크 생성은 불가능하다.

도 5에는, 위의 내용과는 다르게, 예컨대 전자 제어 시스템에 의해, 또는 앞서 설명한 종래 기술에 따른 회로 장치에서와 같이, 개폐 릴레이(7, 7')가 도 4에서보다 시간상 더 나중에 스위치-오프되는 경우가 도시되어 있다. 도 4에 도시된 바와 같이, 시점(t₁)에서는 점화 전류 경로 내에서 제어 릴레이(3)가 특성곡선(K3)에 따라 스위치-오프된다. 제어 릴레이(3) 및 메싱 릴레이(4)의 전기 기계식 작동 원리를 바탕으로, 시점(t₃ _*)에서 전류 경로(50.7, 50.7')가 메싱 릴레이(4, 4')에서 스타터 피니언의 맞물림 해제 과정과 동시에 무전류 상태로 전환된다. 재차 전기 기계식 시간 지연을 바탕으로, 스타터 피니언은 시간상 시점(t₄ _*)의 앞에 놓이는 시점(t₅ _*)에서 맞물림 해제된다. 시점(t₄ _*)에서 전류 경로(30.2)는 무전류 상태이다. 상기 시점은 도 4에 따른 시점의 뒤에 놓이기 때문에, 메싱 코일(5)은 짧은 시간 동안 역방향으로 전류를 공급받으며, 그럼으로써 그래프에서 거리-특성곡선들(K4, K4')에 의해 도시된 바와 같이 스타터 피니언들에서는 기어 림의 방향으로 분명한 역행이 이루어지며, 이는 바람직하지 못한 마모를 초래할 수도 있다. 그러므로 본 발명에 따라 시점(t₄ _*)을 개별적으로 조정 가능하게 시간상 앞쪽으로 이동시킬 수 있다. 그렇게 함으로써, 예컨대 시점(t₆ _*)에서 발생할 수 있는 뚜렷한 피니언 바운스가 방지된다. 모든 도면은 척도에 부합하지 않게 개략적으로만 도시되어 있다. 덧붙여서, 특히 그래프들은 본 발명에 있어 필수적으로 참조할 것을 권한다.

Claims

스타터 모터(2)와, 메싱 릴레이(4)와, 개폐 릴레이(7)와, 제어 릴레이(3)를 포함하는 스타터(1)를 이용하여 내연기관을 시동하기 위한 회로 장치이며, 제어 릴레이(3)는 점화 스위치(8)에 의해 제어될 수 있고, 메싱 릴레이(4)는 제어 릴레이(3)에 의해 제어될 수 있으며, 스타터 모터(2)의 전류 경로(50.5)는 개폐 릴레이(7)에 의해 개폐될 수 있는, 회로 장치에 있어서,
상기 개폐 릴레이(7)는 적어도 비활성 과정에서, 정의된 이벤트의 발생에 기초하여 제어될 수 있는 것을 특징으로 하는, 회로 장치.
제1항에 있어서, 상기 정의된 이벤트는 전기 기계식으로 형성된 회로 장치에 의해 세팅되는 것을 특징으로 하는, 회로 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 개폐 릴레이(7)는 제어 릴레이(3)에 의해 개폐될 수 있는 메싱 릴레이(4)의 전류 경로(50.5) 내에 배치되는 것을 특징으로 하는, 회로 장치.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 개폐 릴레이(7)는 2개의 제어 스위치를 포함하는 것을 특징으로 하는, 회로 장치.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 회로 장치는 전자 회로 차단기들을 포함하는 전자 제어 시스템으로서 형성되고, 이 전자 제어 시스템에 의해 비활성화를 위한 정의된 이벤트가 세팅될 수 있는 것을 특징으로 하는, 회로 장치.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 내연기관을 시동하기 위한 복수의 스타터(1, 1')가 병렬로 연결 및 배치되는 것을 특징으로 하는, 회로 장치.
스타터(1), 바람직하게는 서로 병렬로 연결될 수 있는 스타터(1)의 스타터 제어 시스템, 특히 바람직하게는 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 따르는 회로 장치를 위한 방법이며, 상기 스타터(1)는 스타터 모터(2)와, 제어 릴레이(3)와, 메싱 릴레이(4)와, 개폐 릴레이(7)를 구비하여 형성되고, 상기 메싱 릴레이(4)는 제어 릴레이(3)에 의해 제어되고, 상기 개폐 릴레이(7)는 메싱 릴레이(4)의 정의된 이벤트에 기초하여 제어되는, 방법에 있어서,
상기 개폐 릴레이(7)는 정의된 이벤트의 발생에 기초하여 제어될 수 있는 것을 특징으로 하는, 방법.
제7항에 있어서, 개폐 릴레이(7)는 메싱 릴레이(4)와 함께 동시에 제어 릴레이(3)에 의해 스위치-오프되는 것을 특징으로 하는, 방법.
제8항에 있어서, 개폐 릴레이(7)는 시간적으로 메싱 릴레이(4)보다 먼저 조정될 수 있도록, 그리고/또는 세팅되도록 스위치-오프되는 것을 특징으로 하는, 방법.
제6항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 개폐 릴레이(7)는, 제어 릴레이(3) 및 메싱 릴레이(4)가 폐쇄되어야만 스위치-온되는 것을 특징으로 하는, 방법.
제6항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 스타터(1, 1')가 복수인 경우, 각각의 개폐 릴레이(7, 7')는, 모든 메싱 릴레이(4, 4'), 특히 모든 제어 릴레이(3, 3')가 폐쇄되어 있어야만 스위치-온되는 것을 특징으로 하는, 방법.