DE69400241T2

DE69400241T2 - Internal combustion engine with starter and power generator

Info

Publication number: DE69400241T2
Application number: DE69400241T
Authority: DE
Inventors: Romolo Gandiglio
Original assignee: Fiat Auto SpA
Current assignee: Fiat Auto SpA
Priority date: 1993-04-06
Filing date: 1994-02-18
Publication date: 1997-01-30
Anticipated expiration: 2014-02-19
Also published as: ITTO930233A1; EP0619427A1; ITTO930233A0; EP0619427B1; DE69400241D1; IT1261543B

Description

Die Erfindung betrifft Verbrennungsmotoren für Kraftfahrzeuge, die mit einem elektrischen Anlasser und einem Stromgenerator ausgestaftet sind. Eine der Hauptanforderungen bei der Konstruktion von Kraftfahrzeugen, insbesondere von sog. "Citycars", besteht darin, das Gesamtgewicht des Fahrzeugs so zu reduzieren, daß es mit weniger Energie und damit mit weniger Brennstoffverbrauch und bei geringerer Verschmutzung angetrieben werden kann.The invention relates to internal combustion engines for motor vehicles which are equipped with an electric starter and a power generator. One of the main requirements in the design of motor vehicles, in particular so-called "city cars", is to reduce the total weight of the vehicle so that it can be driven with less energy and thus with less fuel consumption and less pollution.

Bei derzeitigen Fahrzeugen werden zum Anlassen des Verbrennungsmotors und zur Erzeugung der erforderlichen Pegel elektrischer Energie zwei Energieeinheiten verwendet, ein Anlasser und ein Generator, die außer den Kosten auch einen erheblichen Einfluß auf das Gesamtgewicht des Motors haben, und zwar sowohl wegen ihres Gewichts als auch wegen der Anschlußsysteme und Bewegungsiibertragung zum und vom Verbrennungsmotor.In current vehicles, two power units are used to start the internal combustion engine and to generate the required levels of electrical energy: a starter motor and a generator, which, in addition to their cost, also have a significant impact on the overall weight of the engine, both because of their weight and because of the connection systems and the transmission of motion to and from the internal combustion engine.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, in einer einzigen elektronischen Einrichtung die Funktionen des Anlassers und des Stromgenerators zu kombinieren und gleichzeitig das Anschlußsystem an den Verbrennungsmotor zu vereinfachen, wie dies im Dokument US-A-5 097 140 geoffenbart ist. Diese und weitere Aufgaben werden durch einen Verbrennungsmotor entsprechend dem Anspruch 1 gelöst.The invention is based on the object of combining the functions of the starter and the power generator in a single electronic device and at the same time simplifying the connection system to the internal combustion engine, as disclosed in document US-A-5 097 140. These and other objects are achieved by an internal combustion engine according to claim 1.

Weitere Merkmale und Vorteile ergeben sich aus der vorliegenden, beispielsweisen Beschreibung, die sich auf die beigefügten Zeichnungen bezieht, in denen:Further features and advantages will become apparent from the present description, given by way of example, which refers to the accompanying drawings, in which:

Fig. 1 ein Teilquerschnitt eines Verbrennungsmotors ist, der mit einem Elektromotor gem. der Erfindung ausgestaftet ist, undFig. 1 is a partial cross-section of an internal combustion engine equipped with an electric motor according to the invention, and

Fig. 2 ein Querschnift des Elektromotors ist, der gefertigt ist, um entsprechend Fig. 1 montiert zu werden.Fig. 2 is a cross-section of the electric motor, which is manufactured to be mounted according to Fig. 1.

Bezugnehmend auf die Figuren bezeichnet 1 einen Verbrennungsmotor (teilweise gezeigt), der mit einer Kurbelwelle 3, Pleuelstangen 4 und Kolben 5 versehen ist. Die Kurbelwelle dreht sich im Motorblock 7 in Hauptlagern 8.Referring to the figures, 1 designates an internal combustion engine (partially shown) provided with a crankshaft 3, connecting rods 4 and pistons 5. The crankshaft rotates in the engine block 7 in main bearings 8.

Am Ende 10 der Kurbelwelle 3 gegenüber dem zum Getriebe weisenden Ende und damit auf der Seite, die üblicherweise als die Verteilerseite bezeichnet wird, ist ein Ritzel 12 aufgekeilt, das für die Nockenwellensteuerung geeignet ist. Auf der gleichen Seite des Motors ist ein Gehäuse 14 um das Ende 10 der Kurbelwelle 3 angeordnet, das bekannterweise durch Bolzen (nicht gezeigt) befestigt ist und einen Einlaß 15 für die Zufuhr des Schmieröls in den Motor umfaßt. Das Gehäuse 14 ist als kreisförmige Schale ausgebildet, die koaxial auf der Kurbelwelle montiert ist, um mit den Wicklungen 17, die in Kompaktbauweise montiert sind, den Stator 18 eines bürstenlosen Permanentmagnetmotors zu bilden, dessen Polarität zu jedem Zeitpunkt invertiert werden kann. Eine zweite kreisförmige Schale 22 ist koaxial auf das Gehäuse 14 durch Zwischenanordnung einer Dichtung 24 auf der Kurbelwelle 3 des Verbrennungsmotors 1 aufgekeilt, dreht sich zusammen mit der Kurbelwelle und trägt auf ihrem Umfang eine Reihe von Permanentmagneten 26, die im Betrieb den Wicklungen 17 zugewandt sind und bildet den Rotor 27 des Elektromotors.At the end 10 of the crankshaft 3 opposite the end facing the gearbox and thus on the side usually referred to as the distributor side, a pinion 12 is keyed suitable for camshaft timing. On the same side of the engine, a housing 14 is arranged around the end 10 of the crankshaft 3, secured in a known manner by bolts (not shown) and comprising an inlet 15 for the supply of lubricating oil to the engine. The housing 14 is designed as a circular shell mounted coaxially on the crankshaft to form, with the windings 17 mounted in a compact manner, the stator 18 of a brushless permanent magnet motor, the polarity of which can be inverted at any time. A second circular shell 22 is coaxially wedged onto the housing 14 through the interposition of a seal 24 on the crankshaft 3 of the internal combustion engine 1, rotates together with the crankshaft and carries on its circumference a series of permanent magnets 26 which, during operation, face the windings 17 and forms the rotor 27 of the electric motor.

Auf der Außenwand des Rotors 27 sind kleine Vorsprünge 29 in regelmäßigen Abständen (alternativ könnten Vierkantzähne durch Zerspanen gebildet sein), die zusammen mit einem am Stator 18 befestigten Sensor die Drehgeschwindigkeit des Rotors bestimmen. Beide Komponenten 14, 22 sind schalenförmig, so angeordnet, daß ihre Hohlräume gegeneinander gerichtet sind, und haben einen inneren vorderen Bund 32 bzw. 33, die zusammenwirken, um gegenläufig eine Labyrinthdichtung zum Schutz des Motors 20 zu bilden.On the outer wall of the rotor 27 there are small projections 29 at regular intervals (alternatively square teeth could be formed by machining) which, together with a sensor attached to the stator 18, determine the rotational speed of the rotor. Both components 14, 22 are bowl-shaped, arranged so that their cavities face each other, and have an inner front collar 32 and 33 respectively, which cooperate to form a counter-rotating labyrinth seal to protect the motor 20.

Die Arbeitswiese des Mechanismus ist bereits aus dem Vorherigen ersichtlich. Tatsächlich genügt es, die Drehgeschwindigkeit des Rotors unter Verwendung des Sensors 30 zu steuern, der ggf. einem Sensor am Anlasserschalter zugeordnet ist, um zu entscheiden, wenn die Polaritäf invertiert und der Elektromotor 20 von einem Anlasser in einen Stromgenerator umgewandelt werden soll.The operation of the mechanism is already clear from the above. In fact, it is sufficient to control the rotation speed of the rotor using the sensor 30, possibly associated with a sensor on the starter switch, to decide when to invert the polarity and transform the electric motor 20 from a starter into a power generator.

Neben den o.e. Kosten- und Gewichtseinsparungen ergibt sich auch ein geringerer Energieverbrauch und der Wirkungsgrad des Verbrennungsmotors ist erhöht.In addition to the above-mentioned cost and weight savings, there is also lower energy consumption and the efficiency of the combustion engine is increased.

Claims

1. Internal combustion engine (1) for motor vehicles, which are equipped with a starter and a power generator consisting of a brushless permanent magnet electric motor, the rotor (27) of which is coaxially keyed directly onto the drive shaft (3), characterized in that the stator (18) of the electric motor is a circular shell-shaped housing (14) which is attached directly to the engine block opposite the end facing the gearbox.

2. Motor according to claim 1, characterized in that the rotor (27) is a circular, shell-shaped housing (22).

3. Motor according to claim 1, characterized in that the rotor (27) and the stator (18) have an inner front edge (32, 33) which cooperate in opposite directions as a labyrinth seal.

4. Engine according to claim 1, characterized in that the stator is one of the housings of the engine block of the internal combustion engine.

5. Motor according to claim 4, characterized in that the rotor has projections arranged at regular intervals on its outer surface.

6. Motor according to claim 1, characterized in that the rotor has square teeth formed on its outer surface by machining.

7. Motor according to claim 5 and 6, characterized in that a sensor which can detect the passage of the projections or teeth is attached to the stator.