CN102472235A

CN102472235A - 用于起动机动车的内燃机的具有改进的控制单元的装置

Info

Publication number: CN102472235A
Application number: CN2010800348062A
Authority: CN
Inventors: S.伦奇勒; J.格罗斯
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2009-08-06
Filing date: 2010-06-11
Publication date: 2012-05-23
Also published as: US20120119517A1; US8878375B2; EP2462336A1; WO2011015400A1; DE102009028292A1

Abstract

本发明涉及一种用于起动机动车的内燃机的装置，该装置具有起动机、接合继电器、启动电流继电器、主电流继电器、控制单元、布置在所提到的继电器与所述控制单元之间的开关模块。所述控制单元是机动车的发动机控制仪。所述开关模块具有输入端以及输出端，其中所述输入端相应地与所述发动机控制仪的输出端相连接并且在所述输出端上提供用于所提到的继电器的控制信号。所述发动机控制仪的输出端是弱信号输出端。

Description

用于起动机动车的内燃机的具有改进的控制单元的装置

技术领域

本发明涉及一种用于起动机动车的内燃机的装置。

背景技术

为起动内燃机而使用一些驱动装置，所述驱动装置由不依赖于燃料供给的能源来馈给能量。通常使用直流电动机，所述直流电动机的传动小齿轮首先接合到内燃机的齿环中，用于而后驱动内燃机。在起动过程结束时，所述传动小齿轮又从所述内燃机的齿环中移出来。在此使用共同的用于所述啮合过程和主电流的接通的继电器来驱动直流电动机。所属的原理线路图在图1中示出。该图示出了与端子50相连接的继电器1、开关2、控制单元5、机动车的端子30和起动机M。所述控制单元5具有一个设有开关单元T₀₀的推动器TR0，该推动器TR0由开关信号S₀₀来加荷。在接通开关单元T₀₀时，通过控制线SL0和所述端子50将所述继电器1与正的工作电压+连接起来。随后所述继电器1开始动作并且使开关2闭合。通过所述开关2的闭合，将所述起动机M与机动车的端子30连接起来并且由此将其起动。

从EP 0 848 159 B1中公开了一种用于起动内燃机的起动装置，该起动装置具有能够通过起动继电器与电源相连接并且能够为启动而与内燃机相啮合的起动机。此外，为触发所述起动继电器和/或起动机，设置了电子的控制仪。该控制仪如此触发分配给所述起动继电器和/或起动机的半导体功率输出级，从而至少在内燃机的起动-停止-运行中所述起动继电器在内燃机的停止-状态中占据其啮合位置。对于该起动装置来说，在操纵起动开关之后向所述起动继电器通电，从而一方面使一个将起动机与电源电压连接起来的触点闭合，并且另一方面在不依赖于此的情况下所述起动机的小齿轮啮合到布置在内燃机的曲轴上的齿环中。

在DE 10 2009 000 125.5中说明了一种用于触发电磁的开关元件尤其继电器的装置，对于该装置来说降低了在动作的触发与动作之间经过持续时间并且也降低了在断开的触发与断开之间经过的持续时间。这样的继电器可以与基于小齿轮-起动器的起动-停止-系统结合使用。为触发这样的继电器，设置了三条控制线，控制单元通过所述三条控制线来操纵开关元件，所述开关元件根据其开关位置来允许或者阻止流经所述继电器的两个能够彼此独立地通电的线圈的电流。

市场上具有起动-停止-功能的机动车越来越普及，这引起了对机动车的起动系统的要求的扩大并且也引起了功能的扩展。尤其对于驾驶员的每个起动愿望来说机动车的起动能力必须得到保证。此外必须保证，在起动时不出现或者说仅仅出现细微的电压波动。这可以通过以下方式来实现，即用于起动机的主电流一方面经过串联电阻并且另一方面延迟地直接导送给起动机。这使得传统的起动继电器的功能的分开成为必要。一种与此有关的方案在于，设置用于传动小齿轮的啮合的第一继电器并且使用两个另外的继电器，用于将用于起动机的主电流一方面经过串联电阻并且另一方面延迟地直接导送给直流电动机。

发明内容

相对于此，一种具有在权利要求1中所说明的特征的用于起动机动车的内燃机的装置具有这样的优点，也就是既不必对传统的发动机控制仪进行麻烦的改动又不需要独立的额外的用于对所述装置的为起动过程所使用的继电器进行触发的控制单元。这以有利的方式通过以下方式来实现，即使用相应的机动车的发动机控制仪的弱信号输出端，用于通过开关模块来提供用于主电流继电器的啮合或者说接合继电器的触发信号并且-只要在相应的应用情况中存在的话-提供用于启动电流继电器的触发信号。

优选设置了发动机控制仪的总共五个弱信号输出端，用于向所述开关模块输送控制信号。

所述开关模块以有利的方式具有前置继电器，其中为所述接合继电器、启动电流继电器和主电流继电器分别分配了两个前置继电器。这些前置继电器作用于开关，用于在相应所期望的时刻将相应的继电器的吸引线圈和保持线圈与正的工作电压连接起来。这种工作电压优选是从机动车的端子15上引出的电压。

为了达到启动电流继电器KA和主电流继电器KH的较高的配电精确度相应地将这些继电器的吸引线圈构造为低阻抗的结构并且相应所属的保持线圈的阻抗高于相应所属的吸引线圈，其中所述吸引线圈相应地具有和保持线圈相同的匝数。

通过相应所属的第一前置继电器的在发动机控制仪侧的激活，来接通穿过所述启动电流继电器和主电流继电器的电流通路。由此首先同时向相应的吸引线圈和相应的保持线圈通电。这以有利的方式引起较高的吸引磁通势并且由此引起相应的继电器的快速接通。

在相应第二前置继电器的吸引时间之后无电流转换相应的吸引线圈，因为而后相应的吸引线圈的两个接头与机动车的正的工作电压或者说端子15相连接。

电流的切断通过相应第一前置继电器的断开来引起。因此相应的继电器的吸引线圈和保持线圈的串联线路被电流I从中流过。但是该电流不产生磁通势，因为相应的继电器的吸引线圈和保持线圈的匝数是相同的并且流经相应的保持线圈和相应的吸引线圈的电流的方向相应相反。由此出现所述启动电流继电器和主电流继电器的很快的断开。在相应第二前置继电器断开之后，电流I衰减。

所述接合继电器-如上面已经说明的一样-同样具有两个不同的线圈。但是所述接合继电器的初始的焦点不是针对快速的接通和切断，而是针对力的水平的可能的分三个等级的计量。为此，所述两个线圈的匝数优选是不同的。所述接合继电器的保持线圈在所述传动小齿轮的啮合的或者说接合的状态中以最小的损耗功率优化到可靠的保持状况。所述接合继电器的吸引线圈朝发动机惯性运转中的啮合状态优化，用于提供相应合适的力的水平，用于在噪声小的情况下使传动小齿轮接合到内燃机的曲轴上的齿环中。可以进行并行运行，如果比如在冷起动时期望快速的预设（Vorspuren）。

附图说明

本发明的其它有利的特性从以下借助于图2对实施例所作的解释中获得。在该图中示出的用于起动机动车的内燃机的装置具有发动机控制仪ECU、开关模块SM和起动器ST。

具体实施方式

所述发动机控制仪ECU总共具有五个用A1、A2、A3、A4和A5表示的弱信号输出端。所述发动机控制仪ECU在这些弱信号输出端上提供用于布置在所述发动机控制仪ECU与起动机ST之间的开关模块SM的控制信号。这些控制信号的电流强度小于1A。

所述起动机ST具有接合继电器ES、启动电流继电器KA、主电流继电器KH、传动小齿轮6、起动杠杆7、串联电阻R_V、起动机M、开关9和开关10。所述接合继电器ES、启动电流继电器KA和主电流继电器KH相应地配备了吸引线圈EW和保持线圈HW。所述启动电流继电器KA的吸引线圈EW构造为低阻抗的结构，所述启动电流继电器KA的保持线圈HW的阻抗高于所述启动电流继电器KA的吸引线圈EW。所述主电流继电器KH的吸引线圈EW构造为低阻抗的结构，所述主电流继电器KS的保持线圈HW的阻抗高于所述主电流继电器KH的吸引线圈EW。所述启动电流继电器KA的吸引线圈EW的匝数与所述启动电流继电器KA的保持线圈HW的匝数相一致。所述主电流继电器KH的吸引线圈EW的匝数与所述主电流继电器KH的保持线圈HW的匝数相一致。所述吸引线圈和保持线圈的绕线方向相应地相反。

所述接合继电器ES设置用于使所述传动小齿轮6接合到内燃机的曲轴上的齿环中。所述启动电流继电器KA设置用于在由所述发动机控制仪ECU预先给定的第一时刻来使设置在启动电流路径中的开关S9闭合并且由此使机动车的端子30通过串联电阻R_V与所述起动机M相连接，用于向所述起动机M输送启动电流。所述主电流继电器KH设置用于在由所述发动机控制仪ECU预先给定的处于所提到的第一时刻之后的第二时刻使设置在主电流路径中的开关S10闭合并且由此将机动车的端子30直接与所述起动机M连接起来。通过小齿轮的接合过程与所述起动机的驱动分开或者说与内燃机的曲轴的驱动分开这种方式，来改进机动车的起动过程。尤其在由驾驶员所期望的时刻来平稳地并且噪声少地但是仍然快速地启动所述起动机。

所述接合继电器ES、启动电流继电器KA和主电流继电器KH的触发，也就是说其吸引线圈和保持线圈的触发通过所述开关模块SM的输出端AU1、…、AU6来进行。

在所述开关模块SM的内部为所述接合继电器ES分配了第一前置继电器ESE、第二前置继电器ESH、单路开关S7和单路开关S8。所述第一前置继电器ESE的一个接头通过所述开关模块SM的输入端E1连接到所述发动机控制仪ECU的输出端A1上，所述第一前置继电器ESE的另一个接头通过所述开关模块SM的输入端E2连接到所述发动机控制仪ECU的输出端A2上。所述第二前置继电器ESH的一个接头通过所述开关模块SM的输入端E1连接到所述发动机控制仪ECU的输出端A1上，所述第二前置继电器ESH的另一个接头通过所述开关模块SM的输入端E3连接到所述发动机控制仪ECU的输出端A3上。

所述第一前置继电器ESE作用于所述单路开关S7。在所述开关S7的闭合的状态中，所述接合继电器ES的吸引线圈EW的一个接头通过所述开关模块SM的输出端AU1与在机动车的端子15上存在的正的工作电压相连接。所述吸引线圈EW的另一个接头处于地电位上。所述第二前置继电器ESH作用于所述单路开关S8。在所述开关S8的闭合的状态中，所述接合继电器ES的保持线圈HW的一个接头通过所述开关模块SM的输出端AU2与在机动车的端子15上存在的正的工作电压相连接。所述接合继电器ES的保持线圈HW的另一个接头处于地电位上。

所述发动机控制仪ECU通过其弱信号输出端A1、A2和A3来如此触发所述前置继电器ESE和ESH，从而借助于所述接合继电器来进行所述传动小齿轮的得到优化的噪声降低的啮合过程，对于起动/停止-运行来说优选在发动机惯性运转的过程中进行该啮合过程，并且在啮合的状态中以最小的损耗功率来保证所述啮合的小齿轮可靠地保持在内燃机的曲轴上的齿环中。

在所述开关模块SM的内部为所述启动电流继电器KA分配了第一前置继电器KAE、第二前置继电器KAH、具有两个开关触点S1和S2的双路开关SS1和单路开关S3。所述第一前置继电器KAE的一个接头通过所述开关模块SM的输入端E1连接到所述发动机控制仪ECU的输出端A1上，所述第一前置继电器KAE的另一个接头通过所述开关模块SM的输入端E4连接到所述发动机控制仪ECU的输出端A4上。在电方面在与所述第一前置继电器KAE分开地布置的第二前置继电器KAE的一个接头在所述双路开关SS1的第二开关触点S2闭合时与机动车的端子15相连接。所述第二前置继电器KAH的另一个接头处于地电位上。所述第二前置继电器KAH作用于单路开关S3。在所述开关S3的第一开关位置中，所述启动电流继电器KA的吸引线圈EW的在图2中处于下面的接头通过所述开关模块SM的输出端AU4接地。在所述开关S3的另一个开关位置中，所述启动电流继电器KA的吸引线圈EW的在图2中处于下面的接头通过所述开关模块SM的输出端AU4与机动车的端子15相连接。在所述第一双路开关SS1的第一开关触点S1闭合时，所述启动电流继电器KA的保持线圈HW和吸引线圈EW的在图2中处于上面的接头通过所述开关模块SM的输出端AU3与机动车的端子15相连接，从而在所述双路开关SS1的第一开关触点S1闭合时同时向所述启动电流继电器KA的吸引线圈EW和保持线圈HW通电。

所述发动控制控制仪ECU通过其弱信号输出端A1和A4来如此触发所述第一前置继电器KAE，使得所述双路开关SS1的两个开关触点S1和S2同时闭合。通过所述第一开关触点S1的闭合，首先同时向所述启动电流继电器KA的吸引线圈EW和保持线圈HW通电。

这就引起较高的吸引磁通势并且由此引起所述启动电流继电器KA的快速的接通。通过所述第二开关触点S2的闭合来激活所述第二前置继电器KAH。在该第二前置继电器KAH的吸引时间之后，无电流地转换所述启动电流继电器KA的吸引线圈EW，因为而后其两个接头与机动车的端子15相连接。电流的切断通过所述第一前置继电器KAE的断开来触发。因此，所述启动电流继电器KA的吸引线圈EW和保持线圈HW的串联线路被电流I从中流过。但是，在此不产生磁通势，因为所述启动电流继电器KA的吸引线圈EW的匝数与保持线圈HW的匝数相一致并且这些线圈的电流方向相反。因此出现所述启动电流继电器KA的很快的断开。在所述第二前置继电器KAH断开之后，电流I衰减。

在所述开关模块SM的内部为所述主电流继电器KH分配了第一前置继电器KHE、第二前置继电器KHH、具有两个开关触点S4和S5的双路开关SS2和单路开关S6。所述第一前置继电器KHE的一个接头通过所述开关模块SM的输入端E1连接到所述发动机控制仪ECU的输出端A1上，所述第一前置继电器KHE的另一个接头通过所述开关模块SM的输入端E5连接到所述发动机控制仪ECU的输出端A5上。所述在电方面与所述第一前置继电器KHE分开地布置的第二前置继电器KHH的一个接头在所述双路开关SS2的第二开关触点S5闭合时与机动车的端子15相连接。所述第二前置继电器KHH的另一个接头处于地电位上。所述第二前置继电器KHH作用于单路开关S6。在所述开关S6的第一开关位置中，所述主电流继电器KH的吸引线圈EW的在图2中处于下面的接头通过所述开关模块SM的输出端AU6接地。在所述开关S6的另一个开关位置中，所述主电流继电器KH的吸引线圈EW的在图2中处于下面的接头通过所述开关模块SM的输出端AU6与机动车的端子15相连接。在所述第二双路开关SS2的第一开关触点闭合时，所述主电流继电器KH的保持线圈HW和吸引线圈EW的在图2中处于上面的接头通过所述开关模块SM的输出端AU5与机动车的端子15相连接，从而在所述双路开关SS2的第一开关触点S4闭合时同时向所述主电流继电器KH的保持线圈HW和吸引线圈EW通电。

所述发动控制控制仪ECU通过其弱信号输出端A1和A5来如此触发所述第一前置继电器KHE，使得所述双路开关SS2的两个开关触点S4和S5同时闭合。通过所述第一开关触点S4的闭合，首先同时向所述主电流继电器KH的吸引线圈EW和保持线圈HW通电。这就引起较高的吸引磁通势并且由此引起所述主电流继电器KH的快速的接通。通过所述第二开关触点S5的闭合来激活所述第二前置继电器KHH。在该第二前置继电器KHH的吸引时间之后，无电流地转换所述主电流继电器KH的吸引线圈EW，因为而后其两个接头与机动车的端子15相连接。电流的切断通过所述第一前置继电器KHE的断开来触发。因此，所述主电流继电器KH的吸引线圈EW和保持线圈HW的串联线路被电流I从中流过。但是，在此不产生磁通势，因为所述主电流继电器KH的吸引线圈EW的匝数与保持线圈HW的匝数相一致并且这些线圈的电流方向相反。因此出现所述主电流继电器KH的很快的断开。在所述第二前置继电器KHH断开之后，电流I衰减。

在本发明的另一种实施方式中没有设置具有串联电阻的电流分支，按照该实施方式也省去所述启动电流继电器KA和属于该启动电流继电器KA的前置继电器KAE和KAH。在这另一种实施方式中，通过四个弱信号输出端A1、A2、A3和A5来触发所述开关模块SM。在这另一种实施方式中同样可以省去所述弱信号输出端A4。

Claims

1.用于起动机动车的内燃机的装置，具有

-起动机（M），

-设置用于使传动小齿轮（6）接合的接合继电器（ES），

-主电流继电器（KH），

-控制单元（ECU）以及

-布置在所提到的继电器（ES、KH）与所述控制单元（ECU）之间的开关模块（SM），其中

-所述控制单元（ECU）是机动车的发动机控制仪，

-所述开关模块（SM）具有输入端（E1、…、E5）和输出端（AU1、…、AU6），其中所述输入端（E1、…、E5）相应地与所述发动机控制仪（ECU）的输出端（A1、…、A5）相连接，并且在所述输出端（AU1、…、AU6）上提供用于所提到的继电器的控制信号，并且

-所述发动机控制仪（ECU）的输出端（A1、…、A5）是弱信号输出端。

2.按权利要求1所述的装置，其特征在于，该装置此外具有启动电流继电器（KA）。

3.按权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述发动机控制仪（ECU）通过五个弱信号输出端（A1、…、A5）与所述开关模块（SM）相连接。

4.按权利要求1-3中任一项所述的装置，其特征在于，所述启动电流继电器（KA）、所述主电流继电器（KH）和所述接合继电器（ES）分别具有吸引线圈（EW）和保持线圈（HW）。

5.按前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述开关模块（SM）具有分配给所述接合继电器（ES）的第一前置继电器（ESE）、分配给所述启动电流继电器（KA）的第一前置继电器（KAE）和分配给所述主电流继电器（KH）的第一前置继电器（KHE）。

6.按权利要求5所述的装置，其特征在于，所述开关模块（SM）具有分配给所述接合继电器（ES）的第二前置继电器（ESH）、分配给所述启动电流继电器（KA）的第二前置继电器（KAH）和分配给所述主电流继电器（KH）的第二前置继电器（KHH）。

7.按权利要求4-6中任一项所述的装置，其特征在于，所述启动电流继电器（KA）的吸引线圈（EW）与所述启动电流继电器（KA）的保持线圈（HW）相比阻抗较低，所述主电流继电器（KH）的吸引线圈（EW）与所述主电流继电器（KH）的保持线圈（HW）相比阻抗较低，所述启动电流继电器（KA）的吸引线圈（EW）的匝数与所述启动电流继电器（KA）的保持线圈（HW）的匝数相一致，并且所述主电流继电器（KH）的吸引线圈（EW）的匝数与所述主电流继电器（KH）的保持线圈（HW）的匝数相一致。

8.按权利要求5-7中任一项所述的装置，其特征在于，所述分配给启动电流继电器（KA）的第一前置继电器（KAE）作用于第一双路开关（SS1）的第一开关触点（S1），并且在所述第一双路开关（SS1）的第一开关触点（S1）闭合时所述启动电流继电器（KA）的保持线圈（HW）的第一接头和所述启动电流继电器（KA）的吸引线圈（EW）的第一接头与正的直流电源（KL.15）相连接。

9.按权利要求8所述的装置，其特征在于，所述分配给启动电流继电器（KA）的第一前置继电器（KAE）作用于所述第一双路开关（SS1）的第二开关触点（S2），并且在所述第二开关触点（S1）闭合时所述启动电流继电器（KA）的第二前置继电器（KAH）与正的直流电源（KL.15）相连接。

10.按权利要求9所述的装置，其特征在于，所述启动电流继电器（KA）的第二前置继电器（KAH）作用于第一单路开关（S3），并且所述第一单路开关（S3）在其第一开关位置中将所述启动电流继电器（KA）的吸引线圈（EW）的第二接头接地并且在其第二开关位置中将所述启动电流继电器（KA）的吸引线圈（EW）的第二接头与正的电源（KL.15）连接起来。

11.按权利要求5-10中任一项所述的装置，其特征在于，所述分配给主电流继电器（KH）的第一前置继电器（KHE）作用于第二双路开关（SS2）的第一开关触点（S4），并且在所述第二双路开关（SS2）的第一开关触点（S4）闭合时所述主电流继电器（KH）的保持线圈（HW）的第一接头和所述主电流继电器（KH）的吸引线圈（EW）的第一接头与正的直流电源（KL.15）相连接。

12.按权利要求11所述的装置，其特征在于，所述分配给主电流继电器（KH）的第一前置继电器（KAH）作用于所述第二双路开关（SS2）的第二开关触点（S5），并且在所述第二开关触点（S5）闭合时所述主电流继电器（KH）的第二前置继电器（KHH）与正的直流电源（KL.15）相连接。

13.按权利要求12所述的装置，其特征在于，所述主电流继电器（KH）的第二前置继电器（KHH）作用于第二单路开关（S6），并且所述第二单路开关（S6）在其第一开关位置中将所述主电流继电器（KH）的吸引线圈（EW）的第二接头接地并且在其第二开关位置中将所述主电流继电器（KH）的吸引线圈（EW）的第二接头与正的电源（KL.15）连接起来。

14.按权利要求4-13中任一项所述的装置，其特征在于，所述分配给接合继电器（ES）的第一前置继电器（ESE）作用于第三单路开关（S7）的开关触点，在所述第三单路开关（S7）的开关触点闭合时所述接合继电器（ES）的吸引线圈（EW）的第一接头与正的直流电源（KL.15）相连接，并且所述接合继电器（ES）的吸引线圈（EW）的第二接头接地。

15.按权利要求14所述的装置，其特征在于，所述分配给接合继电器（ES）的第二前置继电器（ESH）作用于第八开关（S8）的开关触点，并且在所述第八开关（S8）的开关触点闭合时所述接合继电器（ES）的保持线圈（HW）的第一接头与正的直流电源（KL.15）相连接，并且所述接合继电器（ES）的保持线圈（HW）的第二接头接地。

16.按权利要求6-15中任一项所述的装置，其特征在于，所述分配给启动电流继电器（KA）的第一前置继电器（KAE）在所述开关模块（SE）内在电方面与所述分配给启动电流继电器（KA）的第二前置继电器（ESH）分开地布置并且所述分配给主电流继电器（KH）的第一前置继电器（KHE）在所述开关模块（SE）内在电方面与所述分配给主电流继电器（KH）的第二前置继电器（KHH）分开地布置。