CN111810337B - 用于启动内燃机的并联启动设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于启动内燃机的并联启动设备，具有至少两个启动器，至少两个启动器中的每个启动器具有用于啮合到待启动的内燃机的齿圈中的小齿轮、用于使小齿轮回转的启动马达、用于将小齿轮置入到接合位置中的机械式致动器以及具有数据接口的逻辑单元，逻辑单元操控机械式致动器，以将小齿轮置入到接合位置中，并且操控启动马达(M)，以使小齿轮回转，至少两个启动器中的第一启动器的逻辑单元在接收到启动请求后发出接合请求和回转请求，至少两个启动器中的至少一个其他的启动器的逻辑单元，在接收到接合请求后操控机械式致动器，以将小齿轮置入到接合位置中，并且在接收到回转请求之后操控启动马达，以使小齿轮回转。

Description

用于启动内燃机的并联启动设备

技术领域

本发明涉及用于启动内燃机的并联启动设备。

背景技术

为了启动内燃机，通常使用电动操纵的启动器。对于具有几十升或几百升排量的大型马达，例如建筑机械、大型拖拉机、固定式马达以及船舶用马达中，已知的是，多个启动器并联，以便可提供高的启动功率。在所谓的并联启动设备中，多个电动启动器同时作用于内燃机的齿圈，并且因此可一起施加所需的启动功率。

为了在启动阶段开始时避免所用的启动器过载，启动器可通过串联切换触点来同步。在开始启动过程时，同时操控所有启动器的接通继电器，并且它们从小齿轮进入到齿圈中的接合过程开始。用于所有启动器的主电流只有在最后一个单个启动器接合之后才同时切换。

然而，在单个触点固定串联的情况下，单个启动器或在启动器之间的布线的故障导致启动设备整个失效。因此，根据所用的启动器的数量，提高了整个系统的失效概率。如果同时操控所有单个启动器的(马达电流)开关继电器的激励线圈，则在操控路径中和在其切换元件(例如在马达控制器中)中的电流消耗成倍增加。

由DE 10 2005 006 248 A1已知一种并联启动设备，其具有低的布线花费。该并联启动设备包括多个并联的启动器，其分别具有启动马达和接通继电器。如果开关中的至少一个开关包括功率继电器，其将主电流路径切换到相关的启动马达，并且接通继电器、功率继电器和启动马达实现为一个结构单元，并联启动设备可特别简单且成本有利地实现。

发明内容

根据本发明提出了具有独立权利要求的特征的用于启动内燃机的并联启动设备和用于运行这种并联启动设备的方法。有利的设计方案是从属权利要求以及下文的说明的对象。

本发明采用的措施是，不再根据电路技术、而是根据信息技术控制多个启动器的并联运行。为此，并联启动设备的至少两个启动器中的每个启动器具有逻辑单元，其具有数据接口，逻辑单元通过数据接口以传递数据的方式彼此连接。此时，启动器中的第一启动器用作主机，其逻辑单元在尤其从上级的计算单元(例如马达控制器)接收到启动请求时，向至少另一个启动器(其用作从机)的逻辑单元发出接合请求和回转请求，其中，至少另一个启动器的逻辑单元在接收到接合请求后操控机械式致动器，尤其接合继电器，以将小齿轮置入到接合位置中，并且在接收到回转请求后操控启动马达，以使小齿轮回转。尽管在下文中主要提到一起动器或其他的起动器，但是所说明的措施和特征优选地适用于并联启动设备的所有其他的启动器或从机。

基于信息技术的并联，单个启动器或在启动器之间的布线上的故障不会导致启动设备完全失效。相反，即使单个启动器发生故障，也可灵活地操控多重启动设备。车载电网在操控侧不再加载有并联的继电器，信息技术的并联将继电器线圈电流加载给上级的计算单元或车载电网，从而降低了操控路径中的电流消耗。因此可根据较低的输出功率来确定尺寸。

此外，如果实现了相应的“紧急运行概念”，(取决于所实施的运行策略)启动设备的可用性可借助于有限的冗余来提升，甚至超过了单个启动器的可用性。例如，受限的“紧急运行”还可通过例如3个启动器中的2个启动器实现。

因此，在本发明中，并联启动设备的各启动器分别配有逻辑单元(智能操控电子装置)(尤其代替机电式操控继电器)，其触发接合过程(前束运动)以及可操纵为启动马达通电的主电流开关。

例如，可在制造后或在安装现场才确定哪个启动器是本发明意义上的第一启动器或主机，例如通过相应的布线(主机是这样的启动器，其例如(作为唯一的或第一启动器)与上级的计算单元已连接)或插头编码或相应的配置以及硬件(例如跳线(Jumper)、DIP开关)和软件(所谓的行末编程(End-of-line-Programmierung))来确定。

适宜地，至少两个启动器中的第一启动器的逻辑单元在接收到启动请求之后操控机械式致动器，以将小齿轮置入到接合位置中。因此，换句话说，主机在接收到启动请求之后同样接合。

优选地，至少另一个启动器的逻辑单元，在完成将小齿轮置入到接合位置中之后发出接合报告。以这种方式可由主机轻易地检查，一个或多个从机的接合过程何时完成，以及接合过程是否成功或哪些接合过程处理成功。

适宜地，第一启动器的逻辑单元，在接收到至少另一个启动器的逻辑单元的接合报告之后发出回转请求和/或操控自己的启动马达，以使小齿轮回转。换句话说，主机在所有的从机完成接合之后(并且优选地在自身也完成接合之后)发送命令来在所有参与的启动器处接通主电流(用于启动马达的电流)(并且优选地还接通自己的主电流)，从而内燃机的回转过程可同步开始。

根据优选的实施方式，第一启动器的逻辑单元，在发出接合请求之后经过预定的时间段之后，发出回转请求和/或操控启动马达，以使小齿轮回转。尤其是，即使不是所有接合过程都能够成功完成，例如由于所谓的在小齿轮和齿圈之间的齿对齿的状态等等，这也允许启动内燃机。换句话说，主机还在时间过去之后发送命令来为所有的启动器接通主电流(用于启动马达的电流)或仅为已接合的启动器接通主电流(并且优选地还接通自己的主电流)，从而可使内燃机的回转过程同步开始。第二替代方案包括，第一启动器的逻辑单元，在发出接合请求之后经过预定的时间段之后，仅将回转请求发出给这样的其他启动器的逻辑单元，即，第一启动器的逻辑单元从该其他启动器的逻辑单元获得了接合报告。

优选地，第一启动器的逻辑单元具有唯一的数据接口，以接收启动请求、发出接合请求、发出回转请求和接收接合报告。因此，数据接口是双向的。该实施方式能应对一些附加的构件。

然而，替代地可规定，第一启动器的逻辑单元具有用于接收启动请求的第一数据接口和用于发出接合请求和回转请求以及接收接合报告的第二数据接口。换句话说，第一数据接口用于与上级的计算单元通信，并且第二数据接口用于在启动器之间通信。第一数据接口必须至少是单向的，以便可将启动请求传送给第一启动器。第二数据接口必须是双向的，以便可传送接合请求、回转请求和接合报告。

优选地，唯一的、第一或第二数据接口中的至少一个是总线接口，尤其是CAN、FlexRay或LIN。因此可使用经过验证的接口。

本发明的其他优点和设计方案从说明书和附图中得出。

附图说明

借助实施例在附图中示意性地示出了本发明，并且下面参考附图对其进行说明。

图1示意性地示出了根据本发明的优选的实施方式的并联启动设备。

图2示意性地示出了使用根据图1的并联启动设备的启动方法的优选的实施方式。

具体实施方式

在图1中示意性地示出了根据本发明的优选的实施方式的并联启动设备，并且该并联启动设备总地用100来表示。

并联启动设备100与网络20，例如车辆的车载电网连接，并且用于启动内燃机10。内燃机10具有曲轴12和与该曲轴不可相对转动地连接的齿圈11。为了启动内燃机，必须将齿圈11和曲轴12置于旋转中，直至达到足以点火的转动速度。

网络20例如由蓄电池21供电，其在此通过保险盒22向用于操控并联启动设备100(例如马达控制器)的计算单元23、并联启动设备100和其他的电气负荷或用电器24供电。

并联启动设备100具有第一启动器110(主机)和两个其他的启动器120、130(从机)，它们分别具有逻辑单元111、121、131、切换/接合单元112、122、132、启动马达M和小齿轮113、123、133。

第一启动器110的逻辑单元111具有用于与计算单元23通信的第一数据接口111a和用于与其他的启动器120、130通信的第二数据接口111b。其他的启动器的逻辑单元121、131又相应具有数据接口121b、131b，以与第一启动器的逻辑单元111通信。启动器之间的通信通过双向接口实现，尤其CAN接口。例如，在计算单元23和第一启动器的逻辑单元111之间的通信同样通过双向接口实现。

启动器的相应的切换/接合单元112、122和132一方面具有致动器，以将相应的小齿轮113、123、133置入到在附图中示出的接合位置，在接合位置中相应的小齿轮接合内燃机10的齿圈11。为此，相应的小齿轮可在附图中水平地沿着双箭头向右和向左移动。在初始位置中，相应的小齿轮与齿圈11脱离接合，并且为了启动内燃机，必须首先使小齿轮与齿圈11接合。

此外，相应的切换/接合单元112、122、132具有开关，尤其继电器，以用于为启动马达M通电。相应的切换/接合单元通过相关的逻辑单元来操控。

下面参考图2阐述根据本发明的优选的实施方式的示例性的方法。

当在网络20中出现启动请求时，在步骤201中开始该方法。

在步骤202中，将启动请求从计算单元23传送给第一启动器110。

在步骤203中，启动请求通过第一启动器110的逻辑单元111进行合理性检查，其中，尤其对于启动请求被认为是不允许的情况下，可将错误消息通过连接204回传给计算单元23。

例如，合理性检查可包括至少一项检查，其选自防偏锁止装置是否激活、传动系是否处于可启动的状态中(例如因为变速器和/或离合器是扭矩分离的，并且内燃机处于停止状态)、启动器的温度是否在允许的范围内、以及车载电网电压是否在允许的范围内。

然而，如果在步骤203中将启动请求识别为允许的，则在步骤205中，第一启动器110的逻辑单元111向其他启动器的逻辑单元121、131发出接合请求。

在步骤206中，逻辑单元111、121、131操控其相应的切换/接合单元112、122、132，以便将相应的小齿轮113、123、133置入到在图1中示出的接合位置中。此外，其他的启动器的逻辑单元121、131在完成将相关的小齿轮123、131置入到接合位置中之后发出接合报告，该接合报告被传递给第一启动器110的逻辑单元111。

在步骤207中，第一启动器110的逻辑单元111监测相应的接合过程。如果所有其他的启动器的逻辑单元111获得接合报告，则继续进行步骤208。

如果逻辑单元111尚未接收到所有的接合报告，则继续进行步骤209。

在步骤209中，检查，例如从发出接合命令以来或从接收到启动请求以来是否已经过了预定的等待时间。如果不是这种情况，则返回到步骤207。然而，如果是这种情况，则继续进行步骤210。

在步骤208和步骤210中，第一启动器110的逻辑单元111在其接口111b处向其他启动器发出回转请求，并且操控其自己的切换/接合单元112，使得为启动马达M提供主电流，以便使相关的小齿轮回转。在接收到回转请求之后，逻辑单元121、131操控相关的切换/接合单元122、132，以便向相应的启动马达M提供主电流，以便使相关的小齿轮回转。

因此，在步骤211中常规启动内燃机，而在步骤212中紧急启动内燃机。就此而言可规定，第一启动器110的逻辑单元111在步骤210中在其接口111b处仅向接收到它们的接合报告(例如呈寻址数据的形式)的其他的启动器发出回转请求。

在这种紧急启动的情况下，则优选地规定，具有接合报告的启动器在增加的特定负载下以减少的允许接通时间运行，以便还在故障情况下实现启动尝试。如果使用与车载电网20或计算单元23的双向接口，则可在此反馈故障状态，以便尽快启动维修过程。

Claims (11)

1.一种用于启动内燃机(10)的并联启动设备(100)，其具有至少两个启动器(110、120、130)，

其中，所述至少两个启动器(110、120、130)中的每个启动器具有：

小齿轮(113、123、133)，其用于与待启动的内燃机(10)的齿圈(11)啮合；

启动马达(M)，其用于使所述小齿轮(113、123、133)回转；

机械式致动器(112、122、132)，其用于将所述小齿轮(113、123、133)置入到接合位置中；和

逻辑单元(111、121、131)，其具有数据接口(111a、111b、121b、131b)，

其中，所述逻辑单元(111、121、131)操控所述机械式致动器(112、122、132)，以将所述小齿轮(113、123、133)置入到接合位置中，并且操控所述启动马达(M)，以使所述小齿轮(113、123、133)回转，

其中，所述至少两个启动器(110、120、130)中的第一启动器的逻辑单元(111)在接收到启动请求后发出接合请求和回转请求，

其中，所述至少两个启动器(110、120、130)中的至少另一个启动器的逻辑单元(121，131)在接收到所述接合请求后操控所述机械式致动器(112、122、132)，以将所述小齿轮(113、123、133)置入到所述接合位置中，并且在接收到所述回转请求后操控所述启动马达(M)，以使所述小齿轮(113、123、133)回转，所述至少两个启动器(110、120、130)中的第一启动器的逻辑单元(111)在发出接合请求之后的预定的时间段期满之后，发出回转请求和/或操控所述启动马达(M)，以使所述小齿轮(113)回转。

2.根据权利要求1所述的并联启动设备(100)，其特征在于，所述至少两个启动器(110、120、130)中的至少另一个启动器的逻辑单元(121、131)在完成将所述小齿轮(113、123、133)置入到所述接合位置中之后发出接合报告。

3.根据权利要求2所述的并联启动设备(100)，其特征在于，所述至少两个启动器(110、120、130)中的第一启动器的逻辑单元(111)在接收到至少两个启动器(110、120、130)中的至少另一个启动器的逻辑单元(121，131)的接合报告之后发出回转请求和/或操控所述启动马达(M)，以使所述小齿轮(113)回转。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的并联启动设备(100)，其特征在于，所述至少两个启动器(110、120、130)中的第一启动器的逻辑单元(111)在发出接合请求之后的预定的时间段期满之后，向至少两个启动器(110、120、130)中的至少另一个启动器的逻辑单元(121、131)发出回转请求，其中，第一启动器的逻辑单元已经收到该至少另一个启动器的逻辑单元的接合报告。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的并联启动设备(100)，其特征在于，所述至少两个启动器(110、120、130)中的第一启动器的逻辑单元(111)在接收到所述启动请求之后操控所述机械式致动器，以将所述小齿轮(113)置入到所述接合位置中。

6.根据权利要求1至3中任一项所述的并联启动设备(100)，其特征在于，所述至少两个启动器(110、120、130)中的第一启动器的逻辑单元(111)具有唯一的数据接口，以接收所述启动请求、发出所述接合请求、发出所述回转请求和接收所述接合报告。

7.根据权利要求1至3中任一项所述的并联启动设备(100)，其特征在于，所述至少两个启动器(110、120、130)中的第一启动器的逻辑单元(111)具有用于接收所述启动请求的第一数据接口(111a)和用于发出所述接合请求和所述回转请求以及接收所述接合报告的第二数据接口(111b)。

8.根据权利要求1至3中任一项所述的并联启动设备(100)，其特征在于，所述至少两个启动器(110、120、130)中的至少另一个启动器的逻辑单元(121、131)具有数据接口，以接收所述接合请求和所述回转请求并且发出所述接合报告。

9.根据权利要求1至3中任一项所述的并联启动设备(100)，其特征在于，所述数据接口(111a、111b、121b、131b)为总线接口。

10.一种组件，其包括内燃机(10)和根据上述权利要求中任一项所述的并联启动设备(100)。

11.一种组件，其包括计算单元(23)和根据权利要求1至9中任一项所述的并联启动设备(100)，该计算单元发出启动请求。