DE4405688A1 - Anlassersteuerung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft Motoranlassersysteme im allgemeinen und insbesondere Anlassersy­ steme für Luftanlasser zur Verwendung in Fahrzeugen und dergleichen. Bei Anlassersyste­ men aus dem Stand der Technik wird das Druckfluid dem Anlasser zugeführt und der Anlas­ ser bei selbstregelnden Geschwindigkeiten betrieben, die durch den vorhandenen Luftdruck und die mechanische Konstruktion des Anlassers begrenzt sind. In vielen Fällen führt das zu uneffektiver Verwendung der vorhandenen Druckluft und gelegentlich zu Andrehgeschwin­ digkeiten, die außerhalb der Empfehlungen des Herstellers liegen.

Das oben Gesagte zeigt die Grenzen auf, die bei aktuellen Vorrichtungen und Verfahren exi­ stieren. So scheint es vorteilhaft, eine Alternative zu schaffen, um eine oder mehrere der oben genannten Einschränkungen zu überwinden. Es wird dementsprechend eine zweckmäßige Al­ ternative vorgesehen, die Merkmale aufweist, die im folgenden vollständiger offenbart wer­ den.

Bei einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird dies erreicht durch das Vorsehen eines Anlassersteuersystems für einen Motoranlasser mit Mitteln zum Feststellen der Motordreh­ zahl, Mitteln zum Festlegen der Drehzahl für die Bedingung "Motor aus", Mitteln zum Fest­ legen einer Minimalandreh-Drehzahl, Mitteln zum Festlegen einer Maximalandreh- Drehzahl, Mitteln zum Festlegen einer Motor-Laufdrehzahl, und Steuermitteln zum Herstel­ len einer gewünschten Motoranwerf- und Anlaßabfolge in Reaktion auf den festgestellten Zustand, dem eine Reaktion der oben aufgezählten Mittel folgt.

Das oben Genannte und andere Aspekte werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung der Erfindung klar werden, wenn sie in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen be­ trachtet wird.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist eine schematische Ansicht, die eine Ausführungsform der vorliegenden Erfin­ dung zeigt, wie sie bei einem Motoranlasser eingesetzt ist.

Fig. 2 ist eine schematische Teilansicht und zeigt die Steuerschaltung für den Motoran­ lasser entsprechend der vorliegenden Erfindung.

Fig. 3 zeigt eine Querschnittsansicht eines Anlassersteuerventils gemäß der vorliegenden Erfindung.

Fig. 4 zeigt ein Diagramm, das den Anlasserbetrieb mit und ohne Steuerschaltung der vorliegenden Erfindung in den Termen der Betriebsdrehzahl und des Tankdruckes über der Zeit veranschaulicht.

Fig. 5 zeigt ein schematisches Steuerdiagramm für das Anlasserstartsystem.

Fig. 1 zeigt ein pneumatisches Druckfluid- oder Luftanlaßsystem für ein Fahrzeug, mit einem Anlasser, der durch das pneumatische Druckfluid angetrieben wird, der seinen Ausgang an einem Ritzel 7 hat, der mit einer Druckfluidquelle oder einem Tank 2 mit einem Schlauch oder einem Rohr 5 verbunden ist, die miteinander über eine Ventilanordnung 3 kommunizie­ ren. Schlauchflanschverbindungen 4 und eine Tankflanschverbindung 6 zum Zweck der Montage sind gezeigt. Es soll gesehen werden, daß andere Schlauch- oder Rohrverbindungen verwendet werden könnten.

Bei einem typischen Anlassersystem aus dem Stand der Technik wird ein Druckknopf oder dergleichen vom Bediener verwendet, um das Ventil zu schalten, um zu ermöglichen, daß Druckfluid den Anlasser 1 erreicht. Bei einem typischen System aus dem Stand der Technik wurde daher der Ausgang des Anlassers direkt durch den Bediener gesteuert, und die Be­ triebsgeschwindigkeit des Anlassers war abhängig teilweise von der Beurteilung des Bedie­ ners und teilweise von dem zur Verfügung stehenden Druck des Druckfluides im Tank. Die Konstruktion des Systems ermöglicht es, daß ein unerfahrener Bediener in erheblichem Um­ fang vorhandenes Druckfluid bei uneffektiven Startversuchen verschwendet.

Entsprechend der vorliegenden Erfindung ermöglicht das Anlassersystem eine Auswahl eines Anlasserzyklus, der im wesentlichen innerhalb der vom Motorhersteller geforderten Angaben liegt, der eine wesentlich bessere Verwendung des vorhandenen Druckfluides erlaubt und da­ durch die Anzahl oder die Dauer der Startzyklen wesentlich ausdehnt.

Entsprechend der vorliegenden Erfindung werden die Hauptkomponenten des vorliegenden Anlassersystems in Fig. 5 gezeigt. Das System weist einen Anlassermotor 1 auf, der seinen Ausgang an einem Ritzel 7 hat, welches wiederum das Schwungrad 50 des Motors antreibt. Ein Näherungsaufnahmesensor 15 stellt die Drehung des Motorschwungrades fest und sendet ein Frequenzsignal zu einer Frequenzspannungsvorrichtung, die in einer zentralen Steuerein­ heit 20 enthalten ist. Das Frequenzsignal, das die Motordrehzahl darstellt, wird zur zentralen Steuereinheit 20 gesendet, und ein Steuersignal wird entwickelt, wie später beschrieben wird, um an ein Steuerventil 3, oder im Fall eines elektrischen Starters, an eine Spannungsregulie­ rungsvorrichtung weitergeleitet zu werden. Das Steuerventil überträgt wahlweise die Bewe­ gungsenergie auf den Anlassermotor aus einer Energiespeichervorrichtung (Tank 2 oder elek­ trische Batterie).

Fig. 2 zeigt die miteinander verbundenen Steuersignale. Eine 12-Volt Leistungsquelle 12 ist an die Steuereinheit 20 über einen Druckknopf 10 angeschlossen. Eine Erdung 13 ist auch für diesen Zweck vorgesehen. Der Näherungsfühler 15 sendet ein Pulssignal an einen Frequenz- Spannungsumsetzer 22, der das Signal in ein Motordrehzahlsignal (RPM) konvertiert, das wiederum zu der Steuereinheit 20 in Reaktion auf die Motordrehzahl gesendet wird. Die Steuereinheit gibt, gemäß der Abfolge, die später beschrieben wird, ein Drucksignal 14 und ein Abblassignal 15 an die Ventilanordnung 3.

Fig. 3 zeigt ein Steuerventil 3 gemäß der vorliegenden Erfindung. Das Steuerventil weist ei­ nen Eingang 31 zur Aufnahme eines Druckfluides vom Tank 2 auf und einen Auslaß 32, um Druckfluid zum Anlasser, der im Ventilkörper 33 enthalten ist, zu bringen. Ein Ventilelement 35 ist zwischen dem Druckfluideinlaß und -auslaß in einer Endkappe 38 vorgesehen für den Zweck, das Ventilelement zu halten und zu führen. Eine Ventilfeder 39 ist vorgesehen, um das Ventilelement 35 in einer geschlossenen Position vorzuspannen. Eine Ventilstange 40 ar­ beitet mit einer Steuermembran 36 zusammen, um das Ventilelement zur Steuerung des Flus­ ses des Druckfluids zu positionieren. Die Membran 36 teilt eine Kammer im Ventilkörper 33 in eine obere Ausnehmung 42 und eine untere Ausnehmung 43.

Die untere Ausnehmung kommuniziert mit dem Druckfluidausgang. Die obere Ausnehmung empfängt einen Steuerdruck von dem Druckfluideinlaß über eine Steuerdruckleitung 37 und ein Magnetventil, das einen Magneten 34 aufweist, der einen Steuerventilkolben 41 hat, der mit der Drucksteuerleitung 37 kommuniziert. Ein korrespondierendes Magnetsteuerventil 34e (siehe Fig. 2), das ein (nicht gezeigtes) Kolbenventil 41e hat, verbindet wahlweise einen Aus­ laßdurchgang 47 (gestrichelt gezeigt in Fig. 3), der von der oberen Ausnehmung an die At­ mosphäre geht. Das Ventil funktioniert gemäß den Befehlen, die von der Steuereinheit 20 an die Magneten 34 und 34e gegeben werden, wie folgt.

Betrieb:

Wenn der Startdruckknopf 10 gedrückt ist, vergleicht die elektronische Steuereinheit die Sig­ nale, die sie empfängt, mit verschiedenen Referenzwerten. Die Referenzwerte sind

• (a) "Motor aus", der ein UPM-Signal von beispielsweise weniger als 25 UPM aufweist;
• (b) eine gewünschte Minimalandreh-Drehzahl;
• (c) eine gewünschte Maximalandreh-Drehzahl; und
• (d) eine Motorlaufdrehzahl (beispielsweise größer als 300 UPM).

Die elektronische Steuereinheit 20 arbeitet mit dem UPM-Signal (Drehzahlsignal) relativ zu jedem der oben genannten vier Referenzwerte. Zuerst, beim Drücken des Druckknopfes, der die 12-Volt Energiequelle anschließt, vergleicht die Steuereinheit das Signal mit dem Signal "Maschine aus" (einem Referenzwert). Wenn der Motor nicht dreht, wird die Vorrichtung die Wicklungen des Druckmagnetventils 34 (normal geschlossen) und des Auslaßmagnetventils 34e (normal offen) betätigen. Dies wiederum setzt die obere Ausnehmung 42 des Reglerven­ tils unter Druck und erlaubt damit, daß Luft zum Anlasser fließt.

Zweitens, wenn das UPM-Signal (Drehzahlsignal) die minimale Andrehgeschwindigkeit überschreitet, nimmt die Steuereinheit vom Druckmagneten 34 die Energie weg, und hält da­ bei den Luftdruck in der oberen Ausnehmung 42 des Regulators fest. In diesem Status ist die Steuerung inaktiv, wobei der Regulator einen festgelegten Druck an den Anlasser liefert.

Drittens, wenn das UPM-Signal (Drehzahlsignal) die maximale Andreh-Drehzahl über­ schreitet, nimmt die Steuereinheit die Energie vom Auslaßmagneten 34e weg und erlaubt da­ durch, daß die obere Ausnehmung 42 des Regulators entlüftet und der Regulator sich in die geschlossene Position bewegt.

Viertens, wenn der Motor startet, beschleunigt er zu seiner geregelten Leerlaufgeschwindig­ keit (typischerweise höher als 300 UPM), und das Signal initiiert die Motorlaufreferenz. An diesem Punkt verriegelt die Steuereinheit, um zufällige Startversuche während der Motor läuft, zu verhindern. Dieses System wird nur zurückgesetzt, wenn das UPM-Signal (Drehzahlsignal) auf einen Wert unterhalb des "Motor aus"-Referenzwertes zurückkehrt.

Betreffend Fig. 4 wird die typische Startablaufdrehzahl entsprechend dem Stand der Technik mit der Kurve, die mit der Referenznummer 50 bezeichnet ist, gezeigt. Die geregelte Motor­ drehzahl gemäß der vorliegenden Erfindung ist durch die Kurve gezeigt, die mit der Refe­ renznummer 51 bezeichnet ist. Der korrespondierende Tankdruck für die Situation nach dem Stand der Technik ist durch die Kurve gezeigt, die mit der Referenznummer 52 bezeichnet ist. Der Tankdruck gemäß der vorliegenden Erfindung ist durch die Kurve gezeigt, die mit der Referenznummer 53 bezeichnet ist.

Wie nun von einem Fachmann erkannt werden wird, wird, wenn die effektive Andrehge­ schwindigkeit des Motors beispielsweise über 150 UPM liegt, die effektive Anlaßzeit von ungefähr 25 Sekunden auf ungefähr 35 Sekunden gesteigert, was einen fast 40%igen Anstieg bei der effektiven Anlaßzeit bedeutet.

Claims (7)

1. Anlassersteuersystem für einen Motoranlasser, gekennzeichnet durch

• - Mittel zum Feststellen der Motordrehzahl;
• - Mittel zum Festlegen einer Drehzahl für den Zustand "Motor aus";
• - Mittel zum Festlegen einer Minimalandreh-Drehzahl;
• - Mittel zum Festlegen einer Maximalandreh-Drehzahl;
• - Mittel zum Festlegen einer Motorlaufdrehzahl; und
• - Steuermittel zum Herstellen einer gewünschten Motoranwerf- und Anlaßabfolge in Reaktion auf den festgestellten Zustand, dem eine Reaktion der oben aufge­ zählten Mittel folgt, wobei die Mittel zum Feststellen der Motordrehzahl außerdem einen Näherungsfühler aufweisen, der die Motorumdrehungen in Pulsen registriert; und wobei diese Pulse in ein Spannungsproportional zur Drehzahl konvertiert werden.

2. Anlassersteuersystem für einen Motoranlasser nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Mittel zum Festlegen der festgelegten aufgelisteten Drehzahlen einen Spannungsreferenzvergleich aufweisen.

3. Anlassersteuersystem für einen Motoranlasser nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der gewünschte Motoranlaßablauf nicht wiederholt werden kann, bevor die "Motor aus"-Bedingung nicht festgestellt worden ist.

4. Steuerventil für ein Motoranlassersystem, gekennzeichnet durch ein Ventil zur Steue­ rung des Flusses des Druckfluides in Reaktion auf eine festgestellte, der Motordrehzahl folgende Reaktion.

5. Steuerventil für ein Motoranlassersystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegungskraft Druckluft aufweist.

6. Steuerventil für ein Motoranlassersystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil in Reaktion auf eine unter Druck gesetzte Membran arbeitet.

7. Steuerventil für ein Motoranlassersystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran durch ein erstes Magnetventil, das mit einer Druckfluidquelle kom­ muniziert, unter Druck gesetzt wird und durch ein zweites Magnetventil, das mit der Atmosphäre kommuniziert, entspannt wird.