CN1074731A - 内燃机 - Google Patents

Abstract

一种电启动的内燃机，它包含有一个选频继电器 和两个时间延迟部件的控制装置。该控制装置的第 一控制输入端与一个频率信号发送器相连接，该发送 器输出一个与内燃机转数成比例的频率信号；控制装 置的第二控制输入端与启动开关的接线柱“50”相连 接。因此，对于第一时间间隔时的情况，是发生在启 动开关被打开之后，而对于第二时间间隔，则是频率 信号发送器的频率下降到低于选频继电器的开关频 率时的情况。

Description

本发明涉及一种内燃机，它包含：一个电启动装置，一个启动电池，一个接在启动电池和启动装置之间的启动开关和一个设置在启动电流回路中的断路继电器，它在内燃机运行情况下，断开启动电流回路，其中，为控制断路继电器设置一个频率信号发送器，其输出一个与内燃机的转数成比例的频率信号，还设置一个与所述发送器相连接的，包含一个选频继电器的控制装置，它在频率信号发送器的频率信号高于选频继电器的开关频率时控制断路继电器断开启动电流回路。

在EP-申请案7212中公开了一种用于上述内燃机的启动保护系统。在用这种启动保护系统的情况下，其启动电流回路在启动发动机过程中，当超过开关频率时就一直是被断开的，直到频率信号发送器的频率信号由于发动机停运而低于第二的接近零的开关频率为止;然后，该启动电流回路又闭合导通。

但是，这个启动保护系统在发动机的全部可能的运转状态下不能起到一个可靠的保护作用。特别可能的情况是，在启动开关第一次短暂的操作之后，发动机还没有启动。那么启动装置则会被操作而再一次闭合启动开关，尽管发动机还未处于静止状态。为了尽可能使刚才所述的危险限制在最小范围，所以才规定，该选频继电器的第二开关频率在低于它时才可以重新操作启动装置，最好是定在接近于零时;只要该开关频率是大于O的，那么就存在着危险，亦即，逐渐停运的发动机又被启动。

在US-专利4070585中公开了一个与此不同的启动保护系统，其中，启动电流回路在第一时间间隔时被中断，即该启动开关是断开的，但是，断开启动电流回路是在一个最小的延迟（其数量级为20～30毫秒msec）之后才发生的。此处，控制装置是如此设置的，即，启动电流回路被断开一个予先规定的时间间隔（约2秒），同时，发动机已达到静止状态。

为了避免在内燃机运行时发生操作电启动装置，除此之外也早公开了一种在启动电流回路中设置的断路继电器，（见宝土Bosch，汽车技术手册，18版，斯图加特1976年版，第373页“启动保护”），它从照明发电机的充电开始进行控制，其工作方式是，只要照明发电机一旦充电，该启动装置的操作就排除在外。依此，断路继电器的控制输入端，按照一般原则在设置一个交流照明发电机或者一个永久激励的照明发电机情况下，是连接在其线柱“D⁺”及“L”上的。

这种由照明发电机充电开始进行控制的公知启动保护装置同样工作得不总是令人满意和可靠，实际上，总是常发生在发动机运行时仍被启动的情况。作为一个与此相关的原因，就是应检测其他一些因素例如温度，电池电压、激励功率、照明发电机容差等与充电开始转数的依赖关系。在不希望的条件下，也可能发生以下情况，即尽管发动机已经运行，而照明发电机却还未充电，以致于又可能发生一个对启动装置的操作。这一点可能同样发生在照明发电机有缺陷及控制器有缺陷的情况下。结果，发动机和/或启动装置都会有损坏。此外，在公知的内燃机中，一般还可能发生启动装置在短时间内作多次重复操作的情况，因此，在不得已情况下，启动装置在其第二次操作而接通时，发动机还没有处于静止状态，这样，也就可能造成启动装置和/或发动机的损坏。

为此，本发明的任务在于提供一种所述类型的内燃机，其中，在全部运转条件下都将可靠地避免发动机正在运转时和正要停止转动时操作其电气启动装置。

这一任务，本发明是如此解决的，即，在所述类型的内燃机中，其控制装置包含两个时间延迟部件，此外，断路继电器控制“将启动电流回路断开”;其中：

-第一时间间隔，自启动开关作断开操作时起;

-第二时间间隔，是在由于发动机转数下降而使频率信号的频率下降的情况下，自这个频率信号降到选频继电器的开关频率时起。

在用本发明内燃机的情况中，断路继电器主要地是直接依据内燃机的转数被操作的。一旦与发动机转数成比例的频率信号超过了开关频率，该装置的选频继电器就以如此方式控制断路继电器，亦即，使该断路继电器断开启动电流回路。在这一转数上，照明发电机不论已经充电或是还没有，对该启动保护装置匀没有影响。因此，不仅内燃机的运转条件不起重要角色，而且，照明发电机和控制器的功能状态也无关紧要。还有，随着内燃机使用年限的增长而发生的电气接触件的腐蚀，其同样会导致充电开始转数的推移和因此可能导致对传统启动保护装置的功能发生影响，但是在本发明内燃机情况下，对启动保护装置的功能不会产生影响。

此外，该启动电流回路通过控制装置的第一时间延迟部件，在一个予先给定的时间间隔期间断开，此时，启动开关是打（断）开的，亦即，接线柱“50”是无电流的，这样就排除了从以下情形：仅在启动开关较短的操作之后，虽然发动机已被启动，但它还未达到启动转数，这样，只要发动机没有停止转动，就有可能重复地操作启动装置。相应的时间间隔是按照发动机类型如此调节的，亦即，只有发动机真正进入静止状态以后，才可能重新操作启动装置。作为第一时间延迟部件的数量级，设置在大约8秒的数值上。

在本发明范围内设置有第二时间延迟部件，它在频率信号的频率下降到低于选频继电器的开关频率以后，使断路继电器在第二时间间隔期间保持断开启动电流回路的状态，从而避免了启动装置在发动机将要停止转动期间，特别是在其从“正常的”运行到断路之后再被启动。同时，这个迟后时间是如此调定的，即它总要大于发动机降到静止所需的时间，也就是指从低于下边开关频率到发动机完全静止状态的时间间隔。因此，这个第二时间间隔特别依赖于选频继电器的开关频率，也就是说，特别取决于发动机的这个转数，此时，选频继电器在发动机转数下降情况下还可能再次操作启动装置。

在本发明范围内设置的启动保护装置（不同于公知的启动保护装置）可被应用在各种内燃机上，还可应用在装备有控制器的内燃机上，这种控制器使得充电控制灯在充电开始时慢慢熄灭。对于刚才所述的内燃机若按照本发明进行设置的话，迄今存在的断路继电器的振动问题就可以不发生。

在本发明控制装置中，为了控制断路继电器而应用的选频继电器是公知的和在商贸中可买到的。这种类型的选频继电器可以从例如莱因仪表有限公司芙拉堡订货购得。同时，频率额定值是可以调节的，在此频率值时，公知的选频继电器使工作回路闭合。这种选频继电器的结构因此也不是本发明的技术主题。同时，在选频继电器上调定的开关频率，除了相关的内燃机类型外，还取决于与可能的传动装置相关的介于内燃机转数和频率信号发送器的频率信号之间的比例。对于频率信号则特别依赖于频率信号发递器的类型和结构。在应用交流照明发电机的情况下，该选取继电器其输入最好与照明发电机的接线柱“W”相连接。在此情况时，由照明发电机产生的交变电流的一相电流构成了控制选频继电器的频率信号;而照明发电机就起到频率信号发递器的角色。

但是，根据目的要求，也可以设置一个单独的置于内燃机上的频率信号发送器。同时，可以考虑应用现有技术中各种不同的频率信号发送器。最好是应用一种霍尔发生器或一种电感频率发送器作为上频率信号发送器，同时，这种频率信号发送器最好是安置在启动齿轮环上的。在这种情况下，频率信号的频率是与内燃机的转数相同的。

在本发明一个优选实施例中规定，选频继电器具有两个不同的开关点，它们与频率信号的频率沿什么方向变化有关，也就是说，该频率是在发动机转数增加时增加呢，或者是在发动机转数下降时也下降。同时，该开关频率在频率信号的频率增加时是大于频率下降时的开关频率的。由此可实现，该启动电流回路一方面不会提前被断开，也就是说，不会发生在内燃机可靠启动之前断开启动电流回路，另一方面，启动装置在内燃机的转数随后下降的情况下被阻止在很小的数值上（小于自然运行转数）。作为例子可以规定，选频继电器在频率增加超过300Hz时以中断启动电流回路的方式操作断路继电器，与此相反，在频率信号的频率下降到低于10Hz时则以闭合启动电流回路的方式操作断路继电器。

在本发明一个特别优选的实施例中规定，具有选频继电器和两个时间延迟部件的控制装置是用SMP-技术制造的，并抗震地灌铸在一个壳体中，而壳体则直接安置在内燃机上。借助公知的SMD现有技术制造的控制装置，就可获得一个能经受高机械和热力负载的控制装置。应用这种控制装置的先决条件是，含有该控制装置的壳体是可以直接安装在内燃机上。这样一种直接安置在内燃机上的控制装置，在用本发明来改装传统的内燃机时特别有利。因此，在这种情况下，含有控制装置的壳体，仅仅需要在发动机壳体上找一合适位置安装一下就行了。在公知内燃机中将断路继电器与控制器相连接的电线仅仅需要如此改接一下，即，此时将断路继电器与控制装置的输出端相连接。此外，当控制装置的相应输入端与频率信号发送器，特别与照明发电机的接线柱“W”，并与启动开关的接线柱“50”和电压源相连接时，则改装工作就结束了。

原则上说，该断路继电器是可以作任意结构设置的。但是，按照目的应设置一个施加偏压的继电器，同时，断路继电器的开关装置是以如此方式工作的，亦即，启动电流回路在控制侧无电流时是闭合的，而线圈激励时是断开的。因此就可确保控制装置在失效时也有可能启动发动机。

下面，借助附图，说明本发明的一个实施例。图中表明：

图1是本发明带启动保护装置的内燃机原理图;

图2A、2B是按照图1设置的控制电路工作方式的图解说明。

图1表明一个交流照明发电机2与内燃机1以机械方式相连接。为启动内燃机1，在内燃机1上设置一个电启动装置3。启动电池4提供启动必需的电能。在启动电流回路中，安置了启动开关5，为了接通启动电流回路，就必需操作开关5。

另外，在启动电流回路中还设置了断路继电器6。它使启动电流回路一直闭合，只要在其控制输入端没有施加电动势。这就是说，该断路继电器，当在其控制输入端6a上一旦施加一个足够高的电位时就断开启动电流回路。同时，该断路继电器6的控制侧与电路装置（控制装置）7的输出端7a相连接。该控制装置7的工作输入端7b连接在启动电池4的正极上，而控制装置7的控制输入端7c与照明发电机2的接线柱“W”相连接，其控制输入端7d与启动开关5的接线柱“50”相连接。依此，与内燃机1的转数成比较的照明发电机转数就与输送到设置在控制装置7的选频继电器中去的频率信号之频率相同。

在内燃机1处于启动之前的静止状态情况下，控制装置7的工作侧断开的，也就是说，工作输入端7b和工作输出端7a是相互电气分开的，依此，断路继电器6的控制输入端6a是没有电势的，并且，该工作侧是导通的，也就是说，接线柱6a和6c是彼此导通连接的。如果，在这一状态，操作启动开关5，则正电势就施加到启动装置3的接线柱“50”上，因此，启动装置3便被起动。

图2A、2B表明代表启动过程中频率发送器的频率信号随时间的变化曲线，通过启动装置3的驱动，内燃机1以及与其相耦合的照明发电机2也就启动。可以照明发电机的接线柱“W”分接出的电压频率f同样因此而增加。如果该频率超过在控制装置7的选频继电器上调定的上边开关点F₁时，就使控制装置7的工作线路接线柱7a和7b之间产生一个连通。由此，断路继电器6的线圈6b激磁，接着，断路继电器6就断开工作侧，因此，尽管另外的启动开关与处于接通的操作位置，而往启动装置3的电流输送仍被中断。这一开关工作状态通过选频继电器能一直保持到从照明发电机2的接线柱“W”接出的频率下降至低于选频继电器的下边开关频率F₂为止。在这一时刻，设置在开关（控制）装置7中的第二时间延迟部件就被启动，而该部件使控制装置的接线柱7b和7a之间在第二时间间隔△t₂期间继续保持一个导通的连线。在该时间间隔△t₂期间断路继电器6的线圈仍然处于激磁状态，同时，断路继电器的工作侧保持断开。

与此无关的是在启动开关5被打开并因此启动开关的接线柱“50”没有电势时，该在控制装置7中设置的第一时间延迟部件就被起动，而该第一延迟部件同样使开关装置7的接线柱7b和7a之间产生一个导电的连通，并因此，使断路继电器6通过激励其线圈6b实现一个将启动电流回路断开的控制。正如在图2B中曲线表明的那样，该在时间间隔△t₁期间停止启动装置工作的第一时间延迟部件只是特别在当发动机未被起动，亦即频率信号的频率处于低于上边开关频率F₁时才起作用。

作为另一种情况，设置一个单独电感的频率发送器作为频率信号发送器。

该频率信号发送器可以设置在内燃机1的一个转动部件（例如，圆盘，轴颈，启动装置齿轮环）上。

Claims (7)

1、一种内燃机(1)，它具有一个电启动装置(3)，一个启动电池(4)，一个接在启动电池和启动装置(3)之间的启动开关(5)和一个设置在启动电流回路中的断路继电器(6)，该继电器在内燃机(1)运行情况下断开启动电流回路，其中，为控制断路继电器(6)而设置有一个频率信号发送器，它输出一个与内燃机的转数成比例的频率信号，还设置有一个与所述发送器相连接的、包含一个选频继电器的控制装置(7)，在频率信号发送器的频率信号高于选频继电器的开关频率时控制断路继电器断开启动电流回路，其特征在于：

控制装置(7)含有两个时间延迟部个，由此而使断路继电器控制启动电流回路作断开操作；其中，

第一时间间隔(Δt₁)，自启动开关(5)作断开操作时起；

第二时间间隔(Δt₂)是在由于发动机转数下降而使频率信号的频率下降的情况下，自该频率信号降到选频继电器的开关频率时起。

2、按权利要求1所述的内燃机，其特征在于：对于选频继电器频率信号的频率改变方向而言，该选频继电器具有两个不同的开关点，其中频率信号的频率为增加方向的开关频率（F₁）是大于频率信号的频率为减少方向的开关频率（F₂）的。

3、按权利要求1所述的内燃机，其特征在于：

该开关装置是以SMD一技术制造的，并设置在一个抗震的壳体中，而该壳体则直接安置在内燃机上。

4、按权利要求1所述的内燃机，它具有一个由内燃机（1）驱动的交流照明发电机（2），其特征在于：

照明发电机的接线柱“W”作为频率信号输出端而与控制装置（7）相连接。

5、按权利要求1所述的内燃机，其特征在于：

设置一个霍尔信号发生器作为频率信号发送器。

6、按权利要求1所述的内燃机，其特征在于：

设置一个单独电感的频率发送器作为频率信号发送器。

7、按权利要求5或6所述的内燃机，其特征在于：

该频率信号发送器设置在内燃机（1）的一个转动部件（例如，圆盘，轴颈，启动装置齿轮环）上。

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