DE60314700T2

DE60314700T2 - Elektromechanische Kaltstartvorrichtung für eine Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE60314700T2
Application number: DE60314700T
Authority: DE
Inventors: Paul A. Tharman; Curtis L. Schultz; Jeffrey C. Blonski; Thomas G. Guntly
Original assignee: Briggs and Stratton Corp
Current assignee: Briggs and Stratton Corp
Priority date: 2002-09-20
Filing date: 2003-08-09
Publication date: 2008-07-24
Anticipated expiration: 2023-08-10
Also published as: EP1400682A2; CN100335765C; DE60314700D1; US6752110B2; US20040055554A1; EP1400682A3; EP1400682B1; CN1487184A

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Motorstartsystem für einen Verbrennungsmotor. Die Erfindung betrifft spezieller ein automatisches Drosselsystem (Choke) für einen kleinen Motor.
Verbrennungsmotoren haben häufig ein System oder einen Mechanismus zum Regulieren des Luft-Kraftstoffgemischs zum Motor auf der Basis der Temperaturbedingungen des Motors. Ein Drosselventil reguliert typischerweise den Luftstrom zum Motor. Für kalte Motortemperaturbedingungen wie z. B. beim ersten Starten eines Motors reduziert das Drosselventil den Luftstrom zum Motor, um das Luft-Kraftstoffgemisch anzureichern. Für höhere Temperaturbedingungen, wie z. B. beim normalen Motorbetrieb (z. B. für einen warmen Neustart des Motors) wird das Drosselventil häufig nicht benötigt, weil der Motor kein fettes Luft-Kraftstoffgemisch mehr braucht.
Die US 5832888 offenbart ein automatisches Drosselsystem für einen Außenbordmotor, bei dem der Choke von einem Magnetventil betätigt wird, das über ein Relais mit dem positiven Pol eines Startermotors verbunden ist.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Motorstartsystem gemäß Definition in Anspruch 1 bereitgestellt.
In einer Ausgestaltung stellt die Erfindung ein Motorstartsystem bereit, das eine Batterie, einen Startermotor, einen Startschalter, einen Magnetstellantrieb, ein Drosselventil und einen Temperaturschalter beinhaltet. Der Startschalter ist elektrisch zwischen der Batterie und dem Startermotor für den Motor geschaltet. Das Drosselventil ist in einem Lufteinlass einer Luft-Kraftstoffmischvorrichtung für den Motor angeordnet. Das Drosselventil hat Verbindung mit dem Magnetstellantrieb und bewegt sich als Reaktion auf diesen. Der Magnetstellantrieb ist elektrisch mit dem Startschalter und dem Temperaturschalter verbunden. Oberhalb einer bestimmten Schwellentemperatur unterbricht der Temperaturschalter die Stromzufuhr zum Magnetstellantrieb. Wenn die Stromzufuhr zum Magnetventil unterbrochen ist, bewegt eine mit dem Magnetstellantrieb verbundene Vorspannfeder das Drosselventil in eine offene Position.
In einer anderen Ausgestaltung beinhaltet das Motorstartsystem ferner ein mit dem Magnetventil elektrisch verbundenes Zeitverzögerungsglied. Das Zeitverzögerungsglied erregt den Magnetstellantrieb für eine längere Zeitperiode nach dem Schließen des Startschalters. In noch einer anderen Ausgestaltung beinhaltet das Motorstartsystem ferner eine Freilaufdiode, die elektrisch zwischen dem positiven und dem negativen Pol des Magnetstellantriebs geschaltet ist. Wenn die Stromzufuhr zum Magnetstellantrieb unterbrochen ist, rezirkuliert die Freilaufdiode und leitet den elektrischen Strom des Magnetstellantriebs ab.
In einer Kleinmotoranwendung reguliert die Erfindung den Lufteinlass einer Luft-Kraftstoffmischvorrichtung auf der Basis der Startermotoraktivierung und der Temperaturbedingungen. Indem ein Magnetstellantrieb zwischen einen Temperaturschalter und einen Startschalter geschaltet wird, kann die Öffnungsposition eines Drosselventils beim Speisen eines Startermotors bei warmen gegenüber kalten Temperaturen auf wirtschaftliche Weise reguliert werden.
Wie aus dem oben Gesagten hervorgeht, stellt die Erfindung ein Motorstartsystem bereit, das den Einlass von Luft in die Luft-Kraftstoffmischvorrichtung eines Motors auf Temperaturbasis reguliert.
Weitere Merkmale und Aspekte der Erfindung werden nach einem Studium der ausführlichen Beschreibung der Begleitzeichnungen offensichtlich.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein schematisches Diagramm eines die Erfindung ausgestaltenden beispielhaften Motorstartsystems.
2 ist ein schematisches Diagramm eines beispielhaften Magnetstellantriebs, der den Einlass von Luft in die Luft-Kraftstoffmischvorrichtung direkt reguliert.
3 ist ein schematisches Diagramm eines beispielhaften Magnetstellantriebs, der einen mit dem Drosselventil verbundenen Drehstellantrieb beinhaltet.
4 ist ein schematisches Diagramm eines beispielhaften Temperaturschalters, der elektrisch mit dem Magnetstellantrieb verbunden ist.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Bevor Ausgestaltungen der Erfindung ausführlich erläutert werden, ist zu verstehen, dass die Erfindung in ihrer Anwendung nicht auf die baulichen Details und die Anordnung von Komponenten begrenzt ist, die in der nachfolgenden Beschreibung dargelegt oder in den folgenden Zeichnungen illustriert sind. Es sind andere Ausgestaltungen der Erfindung möglich und die Erfindung kann auf verschiedene Weisen umgesetzt oder ausgeführt werden. Ebenso ist zu verstehen, dass die hierin verwendete Phraseologie und Terminologie lediglich der Beschreibung dienen und nicht als Begrenzung anzusehen sind. Der Gebrauch von „einschließlich", „umfassend" oder „mit" und Variationen davon sollen die danach aufgeführten Gegenstände und Äquivalente davon sowie zusätzliche Gegenstände abdecken.
Mit Bezug auf die Zeichnungen, illustriert 1 eine beispielhafte Ausgestaltung eines die Erfindung ausgestaltenden Motorstartsystems 10. Das System beinhaltet eine Batterie 15, einen Startermotor 20, einen Startschalter 25, einen Magnetstellantrieb 30, ein Drosselventil 35, das in einem Lufteinlass 37 zu einer Luft-Kraftstoffmischvorrichtung (nicht dargestellt) angeordnet ist, und einen Temperaturschalter 40.
Der Startschalter 25 ist elektrisch zwischen der Batterie 15 und dem positiven Pol des Startermotors 20 für einen Motor 42 geschaltet. Der negative Pol des Startermotors 20 ist elektrisch mit elektrischer Masse verbunden. Wenn ein Bediener den Starter zum Motor 42 aktiviert (z. B. den Startknopf drückt oder den Zündschlüssel dreht), dann schließt der Startschalter 25, so dass die Batterie 15 den Startermotor 20 mit Strom speisen kann. Ein Beispiel für eine Batterie 15 ist eine 12-Volt-Gleichstrombatterie, die den Motor 20 erregen kann. Sobald der Startermotor 20 Strom erhält, dreht er den Motor 42 zum Starten. Wenn der Bediener den Starter (nicht dargestellt) auskuppelt, dann öffnet der Startschalter 25 und unterbricht die Zufuhr von elektrischem Strom zum Startermotor 20.
Der positive Pol des Startermotors 20 ist auch elektrisch mit dem positiven Pol des Magnetstellantriebs 30 verbunden. Der negative Pol des Magnetstellantriebs 30 ist elektrisch mit einem Temperaturschalter 40 (nachfolgend erörtert) verbunden. Beim Starten des Motors 42 schließt der Startschalter 25 und lasst es zu, dass die Batterie 15 dem Magnetstellantrieb 30 Strom zuführt. Im erregten Zustand bewegt der Magnetstellantrieb 30 das Drosselventil 35 in eine geschlossene Position (nachfolgend erörtert). 1 zeigt einen beispielhaften Magnetstellantrieb 30, der einen Schubstellantrieb 43 beinhaltet.
Der Schubstellantrieb 43 ist durch ein Gestänge 45 mit dem im Einlass 37 der Luft-Kraftstoffmischvorrichtung befindlichen Drosselventil 35 verbunden. In der beispielhaften Ausgestaltung ist das Gestänge 45 mit einem beliebigen geeigneten Mittel (z. B. Bolzen, Scharnier, Schraubbolzen usw.). schwenkbar mit dem Drosselventil 35 verbunden. In einer anderen Ausgestaltung kann der Schubstellantrieb 30 unter Verwendung eines in der Technik bekannten geeigneten Schwenkverbindungsmittels direkt mit dem Drosselventil 35 verbunden werden. In noch einer anderen Ausgestaltung, in 2 gezeigt, kann die direkte Bewegung des Magnetstellantriebs 30 den Einlass von Luft in die Luft-Kraftstoffmischvorrichtung regulieren. In dieser Ausgestaltung können das Drosselventil 35 und sein Verbindungsmittel mit dem Magnetstellantrieb 30 entfernt werden. Anstelle des Drosselventils 35 ist/sind die Stange des Magnetstellantriebs 30 und/oder der Lufteinlass so bemessen, dass sich die Stange über den Durchmesser des Lufteinlasses 37 zur Luft-Kraftstoffmischvorrichtung erstreckt. Dadurch wirkt die Stange als Drosselventil 35 beim Regulieren des Einlasses von Luft in die Luft-Kraftstoffmischvorrichtung.
In einer in 3 gezeigten weiteren Ausgestaltung kann der Magnetstellantrieb 30 einen direkt mit dem Drosselventil 35 verbundenen Drehstellantrieb 47 beinhalten. In dieser Ausgestaltung kann ein festes (z. B. durch Punktschweißen, Verschrauben usw.) Verbindungsmittel zum Verbinden des Magnetstellantriebs mit dem Drosselventil 35 verwendet werden. Es können natürlich auch andere geeignete Typen von Magnetstellantrieben oder Gleichstrommaschinen, die in der Technik bekannt sind, zum Bewegen des Drosselventils 35 verwendet werden.
Zusätzlich ist eine Rückholfeder 50 mit dem Drosselventil 35 verbunden, um das Drosselventil 35 in eine geschlossene Position vorzuspannen. Alternativ kann der Magnetstellantrieb 30 eine Rückholfeder beinhalten, um das Drosselventil 35 in eine offene Position vorzuspannen.
Wie oben erwähnt, ist das Drosselventil 35 mit dem Magnetstellantrieb 30 verbunden und bewegt sich als Reaktion auf dieses. Das Drosselventil 35 wird normalerweise im Einlass einer Luft-Kraftstoffmischvorrichtung für den Motor 42 positioniert. Das Drosselventil 35 reguliert den Einlass von Luft in die Luft-Kraftstoffmischvorrichtung und reguliert dadurch das Luft-Kraftstoff-Verhältnis. 1 zeigt ein beispielhaftes Drosselventil 35, das einen Schieber beinhaltet. Es können auch andere geeignete Typen von Drosselventilen 35 verwendet werden, die in der Technik bekannt sind.
Der Temperaturschalter 40 ist elektrisch mit dem Magnetstellantrieb 30 verbunden, wie in 1 gezeigt ist. Oberhalb einer bestimmten Schwellentemperatur unterbricht der Temperaturschalter 40 die Zufuhr von elektrischem Strom zum Magnetstellantrieb 30. Wie in 4 gezeigt, hat der Magnetstellantrieb 30 einen positiven und einen negativen elektrischen Pol. Der positive Pol des Magnetstellantriebs 30 erhält elektrischen Strom von der Batterie 15 über die elektrische Verbindung mit dem Startschalter 25. Der negative Pol des Stellantriebs 30 ist elektrisch mit einem Pol des Temperaturschalters 40 verbunden. Der andere Pol des Temperaturschalters 40 ist elektrisch mit elektrischer Masse verbunden. Der Temperaturschalter 40 ist an einer geeigneten Stelle am oder nahe dem Motor 42 (z. B. dem Auspuff, dem Motorgehäuse usw.) montiert, um ein Maß für die Temperatur zu geben. Der Temperaturschalter 40 kann mit einem der Fachperson bekannten beliebigen geeigneten Mittel (z. B. Schraubbolzen, Schraube, Punktschweißung, Klebstoff usw.) montiert werden. Ein beispielhafter Temperaturschalter 40 ist ein Elmwood^TM Sensor mit der Teilenummer 3455RC. Es können auch andere der Fachperson bekannte geeignete Typen von Temperaturschaltern 40 zum Einsatz kommen.
In einer anderen Ausgestaltung, in 1 gezeigt, kann das System 10 ein elektronisches Zeitverzögerungsglied 55 beinhalten (mit gestrichelten Linien angedeutet). Das Zeitverzögerungsglied 55 ist elektrisch so angeschlossen, dass es dem Magnetstellantrieb 30 elektrischen Strom für eine Verzögerungszeitperiode (z. B. etwa 5 Sekunden nach dem Anwerfen des Starters) zuführt, bevor der Stellantrieb 30 enterregt und das Drosselventil 35 geöffnet wird. Dadurch wird der Magnetstellantrieb 30 aktiviert, die Drossel für eine längere Zeitperiode nach dem öffnen des Startschalters 25 in einer geschlossenen Position zu halten. Es kann jedes beliebige in der Technik bekannte geeignete elektronische Zeitverzögerungsglied 55 zum Einsatz kommen (z. B. Verzögerungsschaltung, Kondensator usw.).
In noch einer weiteren in 1 gezeigten Ausgestaltung kann das System 10 eine Freilaufdiode 60 (mit gestrichelten Linien angedeutet) beinhalten, die elektrisch zwischen dem positiven und dem negativen Pol des Magnetstellantriebs 30 geschaltet ist. Die Freilaufdiode 60 lässt es zu, dass Strom umläuft und nach der Unterbrechung der Zufuhr von elektrischem Strom zum Magnetstellantrieb 30 abgeleitet wird. Daher reagiert der Magnetstellantrieb 30 leichter auf ein Öffnen des Startschalters 25 oder des Temperaturschalters 40. Es kann jede beliebige in der Technik bekannte geeignete Freilaufdiode 60 verwendet werden.
Beim typischen Betrieb aktiviert der Bediener den elektrischen Starter, der den Startschalter 25 schließt, zum Starten des Motors 42. Wenn der Startschalter 25 geschlossen ist, speist die Batterie 15 den Startermotor 20 und den Magnetstellantrieb 30 mit Strom. Wenn die Temperatur des Motors 42 unter einem bestimmten Schwellenwert liegt, dann schließt der Temperaturschalter 40 den Schaltkreis mit der Batterie 15, um den Magnetstellantrieb 30 zu erregen. Der erregte Magnetstellantrieb 30 bewegt das Drosselventil 35 in eine geschlossene Position, um den Luftstrom zum Motor zu reduzieren und so das Luft-Kraftstoffgemisch anzureichern. Wenn die Motortemperatur über einem bestimmten Schwellenwert liegt, dann öffnet der Temperaturschalter 40. Ein Beispiel dafür, wann diese Temperaturbedingung auftreten kann, ist nach einem normalen Betrieb des Motors. Oberhalb der Schwellentemperatur braucht der Motor kein reiches Luft-Kraftstoffgemisch mehr. Der geschlossene Temperaturschalter 40 öffnet und unterbricht die Zufuhr von elektrischem Strom zum Magnetstellantrieb 30. Nach der Unterbrechung der Zufuhr von elektrischem Strom wird der Magnetstellantrieb 30 enterregt und die Feder 45 spannt das Drosselventil 35 in eine offene Position vor. Nach dem Starten des Motors 42 öffnet der Startschalter 25 und unterbricht die Zufuhr von Strom von der Batterie 15 zum Startermotor 20 und zum Magnetstellantrieb 30. Auch hier braucht der Motor 42 nach dem Starten kein reiches Luft-Kraftstoffgemisch mehr, so dass der Magnetstellantrieb 30 nicht erregt wird, um das Drosselventil 35 in die geschlossene Position zu bewegen. Infolgedessen spannt die Feder 50 das Drosselventil 35 in eine offene Position vor.
Somit stellt die Erfindung unter anderem ein beispielhaftes Motorstartsystem 10 bereit, das den Einlass von Luft in das Luft-Kraftstoffmischsystem reguliert. Verschiedene Merkmale und Vorteile der Erfindung sind in den nachfolgenden Ansprüchen dargelegt.

Claims

Motorstartsystem, das Folgendes umfasst: eine Batterie (15); einen von der Batterie (15) gespeisten Startermotor (20) mit einem positiven Pol und einem negativen Pol; einen Startschalter (25), der elektrisch zwischen der Batterie (15) und dem Startermotor (20) angeschlossen ist; einen von der Batterie (15) gespeisten Magnetstellantrieb (30), der elektrisch mit dem positiven Pol des Startermotors (20) verbunden ist; ein Drosselventil (35), das in einem Lufteinlass (37) einer Luft/Kraftstoff-Mischvorrichtung angeordnet ist, wobei das Drosselventil (35) mit dem Magnetstellantrieb (30) verbunden und als Reaktion darauf beweglich ist; einen Temperaturschalter (40), der elektrisch mit dem negativen Pol des Magnetstellantriebs verbunden ist, wobei der Temperaturschalter (40) die Zufuhr von elektrischer Leistung zum Magnetstellantrieb (30) oberhalb einer Schwellentemperatur unterbricht, und dadurch gekennzeichnet, dass der Magnetstellantrieb (30) direkt mit dem positiven Pol des Startermotors (20) und einer Freilaufdiode (50) verbunden ist, die elektrisch zwischen dem positiven und dem negativen Pol des Magnetstellantriebs (30) angeschlossen ist.
Motorstartsystem nach Anspruch 1, wobei der Magnetstellantrieb (30) einen Drehstellantrieb (47) aufweist.
Motorstartsystem nach Anspruch 1, wobei der Magnetstellantrieb (30) einen Schubstellantrieb (43) aufweist.
Motorstartsystem nach Anspruch 3, das ferner eine Verknüpfung (45) umfasst, das den Schubstellantrieb (43) mit dem Drosselventil (35) koppelt.
Motorstartsystem nach Anspruch 1, das ferner eine Feder (50) umfasst, die den Magnetstellantrieb (30) so vorspannt, dass das Drosselventil (35) in eine im Wesentlichen offene Position bewegt wird.
Motorstartsystem nach Anspruch 1, das ferner einen Verzögerungsschalter (55) umfasst, der elektrisch mit dem positiven Pol des Magnetstellantriebs (30) verbunden ist, wobei der Verzögerungsschalter (55) den Magnetstellantrieb (30) für eine gewählte Zeitperiode nach der Bewegung des Starterschalters (25) von einer geschlossenen in eine offene Position mit elektrischer Leistung speist.
Motorstartsystem nach Anspruch 1, wobei der Startermotor (20) zum Starten eines Rasenmähermotors verwendet wird.