專利名稱：用于啟動內(nèi)燃機的電路裝置以及控制啟動器的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于啟動內(nèi)燃機的電路裝置，該電路裝置具有至少一個啟動器， 該至少一個啟動器包括啟動器電機、入軌繼電器(Einspurrelais)、開關繼電器和控制繼電器，其中該控制繼電器可由點火開關控制并且可借助開關繼電器開關啟動器電機的電流路徑。本發(fā)明還涉及一種控制啟動器的方法，尤其是控制用于啟動內(nèi)燃機的啟動器、優(yōu)選可并行開關的啟動器的電路裝置的方法，其中該啟動器用啟動器電機、控制繼電器、入軌繼電器和開關繼電器構成，所述入軌繼電器由控制繼電器控制并且所述開關繼電器由入軌繼電器控制。
背景技術：
并行設置和連接的啟動裝置公知用于啟動內(nèi)燃機。這樣的內(nèi)燃機普遍地具有非常大的尺寸，并且例如具有幾十或幾百公升的工作容積。在內(nèi)燃機上使用并行的啟動裝置的情況下，重要的是同時開關參與的啟動器電機的主電流，因為這種同時的開關保護各個啟動器電機不會過載。為了實現(xiàn)這種保護過載的特性，公知的是入軌功能和開關功能分別由一個單個的繼電器實施。因此以常規(guī)方式組合的由入軌繼電器執(zhí)行的兩個功能——如啟動器齒輪的入軌和用于啟動器電機的電流的接通——被劃分開。通過分離這兩個功能，可以設置一種電路裝置，使得啟動裝置在所有入軌過程都在所有啟動裝置中執(zhí)行時才接通用于啟動器電機的主電流。在此，入軌過程可以具有不同的入軌時間，因為從啟動器齒輪到齒頂緣的齒到齒調(diào)節(jié)比齒_空隙調(diào)節(jié)需要更長的入軌過程。為了平衡至少兩個閉合過程的時間差，在所有閉合過程都已執(zhí)行的情況下才同時釋放用于至少兩個啟動器電機的主電流。因此，為了入軌根據(jù)以下繼電器順序進行開關或閉合在釋放入軌繼電器的控制繼電器中控制點火電流路徑。如果所有入軌繼電器都被通電，則接通至少一個開關繼電器，該至少一個開關繼電器釋放用于每個啟動器電機的主電流。啟動器的斷開按照相同的順序進行。斷開對控制繼電器的通電，然后是入軌繼電器， 最后是開關繼電器，從而所屬的電流路徑被切斷。DE 10 2005 006 248 Al描述了一種利用多個并聯(lián)的啟動器來啟動內(nèi)燃機的啟動器裝置。為了用盡可能小的布線花費改善開關安全性，通過一個繼電器實現(xiàn)的“嚙合”和 “主電流開關”功能聯(lián)結在每單個啟動器中被劃分到兩個繼電器上，其中每個繼電器具有一個分離的功能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的任務是擴展開頭所述類型的電路裝置，使得至少一個用于啟動內(nèi)燃機的啟動器更精確地工作并且由此實現(xiàn)更長的壽命。根據(jù)本發(fā)明，該任務通過權利要求1和權利要求7的主題解決。從屬權利要求定義本發(fā)明的優(yōu)選擴展。
已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，在啟動器的斷開過程中啟動器齒輪在出軌(Ausspuren)之后在回到齒頂緣的方向上運動，因為通過開關繼電器的還閉合的主觸點向入軌繼電器反向通電。本發(fā)明的想法是，至少在斷開過程中可依據(jù)定 義事件的出現(xiàn)來控制所述開關繼電器。這所具有的優(yōu)點是，開關繼電器在時間上可以提早斷開啟動器電機的電流路徑，尤其是主電流路徑，從而避免了反向的通電。由此，所述開關繼電器可以按照限定方式釋放啟動器電機的電流路徑，使得在斷開過程中在啟動器齒輪出軌時明顯減少齒輪振動，或甚至抑制齒輪振動。因此本發(fā)明所基于的一種想法是，在斷開至少一個啟動器時在時間上比在上述現(xiàn)有技術中更早地關閉啟動器電機，以避免齒輪振動。齒輪振動出現(xiàn)在啟動器齒輪在出軌之后再次在內(nèi)燃機齒頂緣的方向上運動并由此在齒頂緣和/或啟動器齒輪上形成磨損的情況下。此外可能形成火花，這是必須盡量避免的，以防止對啟動器或內(nèi)燃機造成更大的損壞。根據(jù)另一優(yōu)選實施方式，通過以下方式確定所述定義事件，即所述電路裝置機電地構成。由此在開關過程中該定義事件的出現(xiàn)是穩(wěn)定的并且開關可靠地實現(xiàn)，并且此外盡可能簡單和價廉地構成。有利地，根據(jù)一個特別的實施方式，所述開關繼電器設置在入軌繼電器的可由控制繼電器開關的電流路徑中。由此該開關繼電器與該入軌繼電器同時斷開。所述開關繼電器不像在上述現(xiàn)有技術中那樣由入軌繼電器斷開。由此與現(xiàn)有技術不同，切斷用于啟動器電機的電流路徑的時刻提前得非常多，從而避免了齒輪振動或者明顯降低齒輪振動的強度。研磨行為被減少，并且由此增加了啟動器的壽命。根據(jù)另一優(yōu)選實施方式，所述開關繼電器具有兩個控制開關。第一控制開關在入軌過程中是所述入軌繼電器，該入軌繼電器同時通過在入軌時達到最大入軌深度來閉合一個可用于對所述開關繼電器通電的開關。第二控制開關被設置來用于在入軌繼電器的出軌過程或斷開過程中以特定的關系控制開關繼電器。根據(jù)一種簡單的電路，第二控制開關是所述控制繼電器。該控制繼電器既在入軌過程中也在出軌過程中作為實際上在第一控制開關之前的第二控制開關。由此，開關繼電器和控制繼電器以及入軌繼電器作為機電開關相互關聯(lián)。所述控制繼電器既開關入軌繼電器的電流路徑，也對開關繼電器的電流路徑進行開關。此外所述入軌繼電器對開關繼電器的電流路徑進行開關。根據(jù)一個替換的實施方式，所述電路裝置構成為具有電子功率開關的電子控制裝置。這所具有的優(yōu)點是，還可以單獨匹配開關時間，尤其是開關繼電器的開關時間，從而可以更好地抑制齒輪振動的強度。為了啟動具有更大工作容積的內(nèi)燃機，多個啟動器并行連接和設置。優(yōu)選的，這些啟動器為了開關啟動器中相應啟動器電機的主電流而相互串行地耦合，從而這些啟動器在所有入軌繼電器都閉合了在入軌繼電器上的開關時才接通。根據(jù)優(yōu)選的實施方式，所述開關繼電器可分別由相應啟動器中的控制繼電器單個地斷開。所述任務還通過一種方法這樣來解決，即所述開關繼電器依據(jù)定義事件斷開。該定義事件事先在制造商側和運行側確定，并且可以機電地或者電子地、例如通過借助傳感器來獲取特定的傳感器值而實現(xiàn)。
為此例如可以設置計算機程序產(chǎn)品，該計算機程序產(chǎn)品利用程序指令加載到控制裝置的程序存儲器中，并且在該程序在所述控制裝置中執(zhí)行時執(zhí)行在此所述的方法。計算機程序產(chǎn)品所具有的優(yōu)點是，該計算機程序產(chǎn)品在已經(jīng)存在的控制裝置中可以實施為模塊并且容易與單獨的以及特定于應用的預給定參數(shù)(Vorgabe)匹配，其中對實驗確定的值的校正可以非常容易地實現(xiàn)。根據(jù)一種特別簡單和穩(wěn)定的方法，所述開關繼電器與所述入軌繼電器同時由控制繼電器斷開。機電的控制裝置所具有的優(yōu)點是，可以實現(xiàn)長的壽命以及高的故障保護。
根據(jù)一種可以以電子或者機電方式來構造的替換實施方式，所述開關繼電器在時間上可調(diào)地和/或固定地在入軌繼電器之前斷開。例如可以設置電子的或者機電的可調(diào)的延時元件，以便預 先給定在斷開過程中開關繼電器與入軌繼電器的斷開之間的限定的時間差，用于避免所謂的齒輪振動，也就是在啟動器齒輪出軌之后的重入軌運動。根據(jù)一種優(yōu)選的方法，所述開關繼電器僅在控制繼電器和入軌繼電器閉合時才接通。由此避免啟動器電機被提早通電。此外，由此根據(jù)本發(fā)明可以單單通過控制繼電器來中斷啟動器電機的電流。在一個優(yōu)選的實施方式中，為了用并行設置的啟動器來啟動內(nèi)燃機，在有多個啟動器的情況下，用于相應啟動器電機的相應開關繼電器僅在所有入軌繼電器以及尤其是所有控制繼電器都具有閉合的開關時才接通。由此保證每單個啟動器不會過載，并且所有啟動器以高的安全性以及小的容差范圍同時啟動內(nèi)燃機。根據(jù)進一步擴展本發(fā)明的一種實施方式，所述啟動器在具有執(zhí)行上述方法的上述電路裝置的啟動器裝置中構成為，使得入軌繼電器構成為單級繼電器，也就是說，該入軌繼電器僅具有一個繞組。單級入軌繼電器適用于小的內(nèi)燃機。啟動器齒輪所需的旋轉運動例如通過啟動器中的陡導角螺紋(Stei 1 gewinde )進行。優(yōu)選的，所述入軌繼電器在具有多個啟動器的啟動器裝置中構成為兩級，其中一個是引入繞組，一個是保持繞組。引入繞組連接在開關電機的電流路徑中，從而啟動器電機在入軌時輕松起動，以盡可能避免齒到齒調(diào)節(jié)，因此以高的安全性在齒頂緣與啟動器齒輪之間產(chǎn)生齒-空隙調(diào)節(jié)。應當理解，前面講述的以及后面還要解釋的特征不僅能以分別給定的組合、而且還能以其它組合使用。


下面參照附圖詳細解釋本發(fā)明。圖1示出啟動器的根據(jù)本發(fā)明的電路裝置的示意性接線圖， 圖2示出具有兩個啟動器的示意性電路裝置，
圖3示出根據(jù)本發(fā)明方法的示意性流程圖，
圖4示出兩個并行設置的啟動器的時間_路徑_電壓圖，以及
圖5示出具有明顯齒輪振動的兩個并行設置的啟動器的時間_路徑-電壓圖。
具體實施例方式圖1示出用于借助啟動器1來啟動內(nèi)燃機的電路裝置的示意性接線圖，該啟動器1如圖2所示可以與第二啟動器并行連接和設置。啟動器1包括啟動器電機2和控制繼電器3，該控制繼電器3設置在具有機械或電子控制的點火開關8的點火路徑38中。為了將未示出的內(nèi)燃機的未示出的啟動器齒輪入軌到齒頂緣中，設置入軌繼電器4。入軌繼電器4 具有入軌繞組5和保持繞組6。入軌繞組5是高歐姆的，從而啟動器電機2承受小的起動電流，以便在入軌時避免啟動器齒輪和齒頂緣的齒到齒調(diào)節(jié)。如果入軌繼電器4入軌，則入軌繞組5通過機械耦合的開關53斷開，并且用小的電流將入軌繼電器4保持在入軌狀態(tài)中。 入軌繼電器 4隨著最大入軌深度的到達而閉合開關54，從而開關繼電器7被通電，并且內(nèi)燃機可以用最大電流啟動該內(nèi)燃機。電池正極表示為接線柱30，并且地表示為接線柱31。在電池正極接線柱30與啟動器控制器接線柱50之間設置點火開關8。根據(jù)優(yōu)選的實施方式，與現(xiàn)有技術不同，開關繼電器7與第二控制開關耦合，以便在啟動器齒輪的出軌過程中避免該啟動器齒輪潛在的回到齒頂緣方向的運動。第二控制開關優(yōu)選依據(jù)特定的、所定義的事件的出現(xiàn)來得到控制。該所定義的事件是可“自由”選擇的。該事件可以借助檢測器探測到，或者還借助開關探測到。為了實現(xiàn)容易的機電結構，如圖1中所示，優(yōu)選將開關繼電器7設置在入軌繼電器4的可由控制繼電器3開關的電流路徑50. 5中。由此在接線柱45上接通用于啟動器電機2的主電流的開關繼電器7可以在時間上比由現(xiàn)有技術公知的電路裝置或啟動器控制裝置明顯更早地斷開，從而避免齒輪振動并因此明顯減少和/或防止對啟動器齒輪的齒頂緣或齒面或者對兩個齒輪之一的磨損。通過這種機電的接線圖，開關繼電器7的斷開精確定義地取決于事件。由此，入軌繼電器4與開關繼電器7同時由控制繼電器3斷開。為了保護啟動器1免遭熱過載，在啟動器1中與控制繼電器3串聯(lián)地連接熱開關 9。由此，熱開關9產(chǎn)生與點火開關8的斷開相同的斷開行為。圖2示出兩個并行設置的啟動器1和1’，它們分別具有啟動器電機2，2’以用于啟動具有更大工作容積的內(nèi)燃機，如載重汽車電機或艦船電機。每個啟動器1，1’具有單獨的控制繼電器3，3’，該控制繼電器通過點火開關8控制?？刂菩盘枏狞c火開關8的傳遞通過內(nèi)部電纜進行。由此，控制繼電器3，3’分別開關入軌繼電器4，4’。入軌繼電器4，4’可以分別具有不同的入軌時間，因為例如在啟動器1中存在齒到齒調(diào)節(jié)，并且啟動器齒輪借助啟動器電機2通過高歐姆的入軌繞組4輕松通電。在啟動器1’上可能同時在啟動器齒輪和齒頂緣之間存在齒_空隙調(diào)節(jié)，從而在此入軌過程明顯更快速地進行。為了在啟動內(nèi)燃機時對啟動器電機2，2’均勻地施加負荷，啟動器1，1’串行連接，從而用于在接線柱45，45’ 上開關主電流或主電流路徑30. 2，30. 2’的開關繼電器7，7’在所有入軌繼電器4，4’都完全入軌時才由啟動器電機2，2’通電。為此，開關54，54’連接到入軌繼電器4，4’。根據(jù)本發(fā)明，在由入軌繼電器4的、由控制繼電器3，3’開關的電流路徑50. 5中構成電流路徑50. 7，50. V的位于開關54，54’上的分支。由此，開關繼電器7，7’在兩個開關 54,54'以及控制繼電器3，3’的開關都閉合時才被通電。由此實現(xiàn)在斷開過程中的一個新功能。當控制繼電器3，3’由于未通電而斷開時，則與上述現(xiàn)有技術不同的是，開關繼電器 7,7'與入軌繼電器4，4’同時由于未通電而斷開。如針對圖1已經(jīng)描述的，每個啟動器1，1’分別包括與控制繼電器3，3’串聯(lián)的熱開關9，9’作為過載保護。
為了說明在3個繼電器3，4和7之間的功能關聯(lián)——該功能關聯(lián)也可以通過借助計算機程序產(chǎn)品的電子控制來實施，在圖3中抽象地示出啟動器的出軌過程的示意性流程圖。為了入軌首先閉合點火開關8，從而控制繼電器3以及隨后入軌繼電器8閉合，入軌繼電器4操作開關54，使得開關繼電器7釋放用于啟動器電機2的主電流。在斷開啟動器1時，各個繼電器按照在接通時的相同順序操作。

在內(nèi)燃機啟動時的特定時刻，在步驟Sl中通過點火開關8斷開點火電流路徑38。接下來在步驟S2中，斷開控制繼電器3中的機電開關，從而電流路徑50. 5不再直接位于電池正極、即接線柱30上。如果電流路徑50. 7——開關繼電器7，7’連接在該電流路徑50. 7中——不再通電，則在步驟S3中斷開啟動器電機2。在負載端子50i上存在入軌繼電器4的可由控制繼電器3開關的電流路徑50. 4，通過該電流路徑50. 4尤其是對保持繞組6通電。 通過斷開控制繼電器3，也不再對入軌繼電器4通電，從而在步驟S4中入軌繼電器 4出軌。由于在接線柱45上的電流路徑30.2已經(jīng)由開關繼電器7中斷，所以入軌繞組5 不再可以尤其是反向通電，從而未示出的啟動器齒輪不再像在根據(jù)現(xiàn)有技術的啟動器中那么強地再次逆著齒頂緣運動。所謂的齒輪振動被明顯的避免，并且所述斷開過程在步驟S5
由社擊
T纟口 >κ〇圖4在時間-路徑-電壓圖中示出如針對圖1至圖3描述的斷開過程的時間變化過程。利用特征線Κ4和Κ4’示出啟動器1或1’的啟動器齒輪的出軌路徑S。特征線Κ3作為電壓V-時間特征線示出在控制繼電器3，3’上的控制信號，電壓特征線Κ7，Κ7’示出在電流路徑50. 7中開關繼電器7，7’的開關信號，并且電壓特征線Κ45，Κ45’又示出在接線柱 45，45’上的電流路徑30. 2，30. 2’的經(jīng)過延遲的特征線。在時刻t1;通過點火開關8斷開開關繼電器3。由于控制繼電器3的經(jīng)過延遲的開關時間，在時刻t2，電流路徑50. 7，50. 7’根據(jù)特征線K7，K7’無電流或如在圖4中所示經(jīng)歷負電壓。同樣在時間上延遲地在時刻t3，啟動器齒輪相應于特征線K4和K4’通過路徑S出軌。在非常短的到時刻t4的時間段中，電流路徑30. 2,30. 2’相應于特征線K45，K45’無電流。由此，主電流路徑30. 2，30. 2’在時間上明顯在時刻t5之前無電流，在時刻、啟動器齒輪處于出軌狀態(tài)。第二啟動器齒輪在時間上在時刻t5，有一些延遲地出軌。在時刻t6，t6，， 啟動器齒輪基于主要以機械方式產(chǎn)生的脈沖實施完全最小的反向運動。根據(jù)本發(fā)明，入軌繼電器5的入軌繞組5的反向通電不再發(fā)生。在圖4中看出，在入軌齒輪完全出軌之前，電流路徑30. 2,30. 2’中的主電流在時刻、就已經(jīng)斷開了。由此，非常好地避免了齒輪振動并且因此明顯減少了或完全排除了磨損?；鸹ㄐ纬墒遣豢赡艿?。與此不同，圖5示出例如通過電子控制裝置或者如在根據(jù)上述現(xiàn)有技術的電路裝置中那樣在時間上比圖4更晚斷開開關繼電器7，7’的情況。如在圖4中所示，在時刻、在點火電流路徑中控制繼電器3根據(jù)特征線K3斷開。由于控制繼電器3和入軌繼電器4的機電作用原理，在時刻t3#電流路徑50. 7,50. V與啟動器齒輪的出軌過程同時地無電流地切換到入軌繼電器4，4’。由于又在時間上的機電延遲，啟動器齒輪在時間上位于時刻‘之前的時刻‘出軌。在時刻‘電流路徑30. 2無電流。由于該時刻位于根據(jù)圖4的該時刻之后，因此入軌繞組5被短暫地反向通電，從而如在該圖中通過路徑特征線K4，K4’所示在啟動器齒輪上進行在齒頂緣方向上的明顯的反向運動，這可能導致不期望的磨損。因此根據(jù)本發(fā)明規(guī)定，時刻t4#可單獨調(diào)節(jié)地在時間上向前移動。由此避免明顯的齒輪振動，該齒輪振動在時刻tw 可能示例性地出現(xiàn)。所有附圖僅僅示出示意性的而非按比例的圖示。此夕卜，重要的是尤其是參閱本發(fā)明的帶有附圖標記的圖示。
權利要求
1.一種用于啟動內(nèi)燃機的電路裝置，該電路裝置具有啟動器(1)，該啟動器包括啟動器電機(2)、入軌繼電器(4)、開關繼電器(7)和控制繼電器(3)，其中該控制繼電器(3)能由點火開關(8)控制，入軌繼電器(4)能由控制繼電器(3)控制，并且能借助開關繼電器(7) 開關啟動器電機(2)的電流路徑(50. 5)，其特征在于，至少在斷開過程中能依據(jù)定義事件的出現(xiàn)來控制所述開關繼電器(7 )。
2.根據(jù)權利要求1所述的電路裝置，其特征在于，所述定義事件通過機電構成的電路裝置來確定。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的電路裝置，其特征在于，所述開關繼電器(7)設置在入軌繼電器(4)的能由控制繼電器(3)開關的電流路徑(50. 5)中。
4.根據(jù)權利要求1至3之一所述的電路裝置，其特征在于，所述開關繼電器(7)具有兩個控制開關。
5.根據(jù)權利要求1至4之一所述的電路裝置，其特征在于，所述電路裝置構成為具有電子功率開關的電子控制裝置，通過這些電子功率開關能確定用于斷開的定義事件。
6.根據(jù)權利要求1至5之一所述的電路裝置，其特征在于，用于啟動內(nèi)燃機的多個啟動器(1，1’)并行連接和設置。
7.—種控制啟動器的方法，尤其是控制啟動器(1)、優(yōu)選能并行開關的啟動器(1)的特別優(yōu)選地根據(jù)權利要求1至6之一所述的電路裝置的方法，其中該啟動器(1)用啟動器電機(2)、控制繼電器(3)、入軌繼電器(4)和開關繼電器(7)構成，所述入軌繼電器(4)由控制繼電器(3 )控制并且所述開關繼電器(7 )由入軌繼電器(4 )依據(jù)定義事件來控制，其特征在于，能依據(jù)定義事件的出現(xiàn)來控制所述開關繼電器(7)。
8.根據(jù)權利要求7所述的方法，其特征在于，所述開關繼電器(7)與所述入軌繼電器 (4)同時由控制繼電器(3)斷開。
9.根據(jù)權利要求8所述的方法，其特征在于，所述開關繼電器(7)在時間上可調(diào)地和/ 或固定地在入軌繼電器(4)之前斷開。
10.根據(jù)權利要求6至9之一所述的方法，其特征在于，所述開關繼電器(7)僅在控制繼電器(3)和入軌繼電器(4)閉合時才接通。
11.根據(jù)權利要求6至10之一所述的方法，其特征在于，在有多個啟動器(1，1’)的情況下，相應的開關繼電器(7，7’)僅在所有入軌繼電器(4，4’)、尤其是所有控制繼電器(3， 3’)都閉合時才接通。
全文摘要
描述了一種用于啟動內(nèi)燃機的電路裝置，該電路裝置具有至少一個啟動器(1)，該至少一個啟動器包括啟動器電機(2)、入軌繼電器(4)、開關繼電器(7)和控制繼電器(3)，其中該控制繼電器(3)能由點火開關(8)控制，入軌繼電器(4)能由控制繼電器(3)控制，并且能借助開關繼電器(7)開關啟動器電機(2)的電流路徑(50.5)。為了讓用于啟動內(nèi)燃機的啟動器(1)更精確地工作并且由此實現(xiàn)更高的壽命，至少在斷開過程中能依據(jù)定義事件的出現(xiàn)來控制所述開關繼電器(7)。這所具有的優(yōu)點是，開關繼電器在時間上可以提早斷開啟動器電機的電流路徑、尤其是主電流路徑，從而避免了反向的通電。由此所述開關繼電器可以按照限定方式釋放啟動器電機的電流路徑，使得在斷開過程中在啟動器齒輪出軌時明顯減少齒輪振動，或甚至抑制齒輪振動。在啟動器的斷開過程中，避免了啟動器齒輪在出軌之后在返回齒頂緣的方向上運動。
文檔編號F02N15/10GK102356231SQ201080012526
公開日2012年2月15日 申請日期2010年3月2日 優(yōu)先權日2009年3月20日
發(fā)明者瓦納 H., 道勒 U. 申請人:羅伯特·博世有限公司