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Die
Erfindung betrifft eine Startermotorsteuervorrichtung und ein Startermotorsteuerverfahren zur
Betätigung
eines Startermotors zum Anlassen einer Brennkraftmaschine, an der
der Startermotor angebracht ist.
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Eine
herkömmliche
Startermotorsteuervorrichtung für
eine Brennkraftmaschine ist in 4 gezeigt.
Wenn ein Starterschalter 101 eingeschaltet wird, nachdem
ein Hauptschalter 100 eingeschaltet worden ist, wird ein
Kontaktpunkt 102a eines Starterrelais 102 eingeschaltet
und ein Startermotor 103 dreht sich, während der Starterschalter 101 gedrückt wird.
Mit 104 ist eine Batterie bezeichnet und mit 105 eine
Sicherung.
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Eine
Bedingung zum Erregen des Starterrelais 102 ist ein EIN/AUS-Zustand
des Starterschalters 101. Zusätzlich zum EIN/AUS-Zustand
des Starterschalters 101 kann ein weiterer EIN/AUS-Zustand, wie
etwa der eines Bremsschalters oder eines Gangstellungsschalters,
als Startbedingung in Serie mit dem Starterschalter 101 verbunden
sein.
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Jedoch
muss nach dem Stand der Technik der Starterschalter 101 eingeschaltet
sein, oder anders gesagt, er muss fortlaufend gedrückt werden, bis
die Maschine anspringt. Demzufolge variiert bei jedem Bediener die
Betätigungszeit,
und es besteht die Möglichkeit,
dass in Abhängigkeit
von der Betätigungszeit
die Maschine nicht startet.
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Wenn
ferner der Starterschalter 101 eingeschaltet wird oder
der EIN-Zustand so wie er ist erhalten bleibt, obwohl die Maschine
bereits angesprungen ist, dreht sich der Startermotor 103 oder
dreht sich weiter. Daher besteht die Möglichkeit, dass Strom verschwendet
wird und die Lebensdauer der Batterie 104 verkürzt wird.
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Aus
der
US 5,942,988 A sind
eine Startmotorsteuervorrichtung und ein Verfahren nach dem Oberbegriff
der Ansprüche
1 und 5 bekannt, worin, wenn ein Starterschalter EINgeschaltet wird,
während
ein Startfreigabesignal eines Startbegrenzungsmittels und ein Nicht-Startsignal
eines Starterfassungsmittels in einem Ausgabezustand sind, das Steuermittel
ein den Startermotor mit Strom versorgendes Starterrelais nur dann,
wenn das Startfreigabesignal und das Nicht-Startsignal in dem Ausgabezustand
sind, für
eine vorbestimmte Zeit in den EIN-Zustand versetzt. Dort wird der
Betrieb des Startermotors verhindert, wenn die Motorhaube des Fahrzeugs
geöffnet
ist oder das Bremspedal niedergedrückt ist.
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Aus
der
DE 196 21 950
C1 ist das Betätigen der
Bremse (EIN-Signal) als Startbedingung bekannt, was sichergestellt,
dass ein ungewolltes Losfahren des Fahrzeugs verhindert wird.
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Aus
der
DE 195 32 135
A1 ist das Einlegen eines Ganges (EIN-Signal) als Startbedingung
bekannt, was als Wunsch des Fahrer gewertet wird, weiterzufahren.
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Aufgabe
der Erfindung ist es daher, die obigen Probleme zu lösen und
eine Startermotorsteuervorrichtung und ein Startermotorsteuerverfahren
der gattungsgemäßen Art
für eine
Fahrzeug-Brennkraftmaschine anzugeben, die bzw. das den ungewollten Betrieb
des Starters sicher verhindert.
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Zur
Lösung
der obigen Probleme wird gemäß Anspruch
1 eine gattungsgemäße Steuervorrichtung
und ein gattungsgemäßes Steuerverfahren zum
Betreiben eines Startermotors für
eine Maschine vorgeschlagen, worin dann, wenn während der vorbestimmten Zeit
das Starterrelais im EIN-Zustand ist und hierbei das Startfreigabesignal
vom Ausgabezustand zum Nicht-Ausgabezustand
wechselt, das Starterrelais AUSgeschaltet wird.
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Hierdurch
wird auch dann, wenn das Startfreigabesignal über die vorbestimmte Zeit ausgegeben
wird und daher der Startermotor läuft (aber die Maschine noch
nicht angesprungen ist), und währenddessen
das Startfreigabesignal in den Nicht-Ausgabezustand wechselt, ein
Weiterluafen des Startermotors verhindert.
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Bevorzugt
umfasst in der Startermotorsteuervorrichtung das Steuermittel eine
Bestimmungsschaltung zur Ausgabe eines Betriebssignals, wenn ein
EIN-Signal des Starterschalters,
das Startfreigabesignal des Startbegrenzungsmittels und das Nicht-Startsignal
des Starterfassungsmittels in dem Ausgabezustand sind, eine Timerschaltung
zur Ausgabe eines Signals für
nur eine vorbestimmte Zeit durch das Betriebssignal der Bestimmungsschaltung sowie
eine Relaistreiberschaltung zur Ausgabe eines Erregungssignals an
eine Erregungswicklung des Starterrelais, wenn das Betriebssignal
der Bestimmungsschaltung und das Ausgangssignal der Timerschaltung
in dem Ausgabezustand sind.
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Bevorzugt
gibt die Timerschaltung ein EIN/AUS-Signal aus, wenn jeweils das
EIN-Signal des Starterschalters, das Startfreigabesignal des Startbegrenzungsmittels
und das Nicht-Startsignal des Starterfassungsmittels alle fortlaufend
im Ausgabezustand verbleiben.
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Bevorzugt
ist das Startfreigabesignal ein EIN-Signal eines Bremsschalters
oder eines Gangstellungsschalters.
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Die
obigen und andere Ziele, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden
aus der folgenden Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen
näher ersichtlich.
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1 ist
ein schematisches Diagramm einer Startermotorsteuervorrichtung für eine Brennkraftmaschine;
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2 ist
ein schematisches Diagramm eines Steuermittels;
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3 ist
ein Zeitdiagramm; und
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4 ist
ein schematisches Diagramm einer herkömmlichen Startermotorsteuervorrichtung
für eine
Brennkraftmaschine.
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Eine
erfindungsgemäße Startermotorsteuervorrichtung
für eine
Brennkraftmaschine umfasst, wie in 1 gezeigt,
ein Starterrelais 3 zum Versorgen eines Startermotors 1 mit
Elektrizität
von einer Batterie 2, ein Steuermittel 4, um das
Starterrelais 3 nur für eine
vorbestimmte Zeit in einen EIN-Zustand zu versetzen, ein Startbegrenzungsmittel 5 zum
Ausgeben eines Startfreigabesignals an das Steuermittel 4,
ein Starterfassungsmittel 6 zum Ausgeben eines Nicht-Startsignals
an das Steuermittel 4 sowie einen Starterschalter 7,
der vom Bediener zu betätigen
ist.
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Ferner
umfasst das Starterrelais 3 eine Erregungswicklung 3a,
die durch ein Ausgangssignal von dem Steuermittel 4 erregt
wird, sowie einen normalerweise offenen Kontakt 3b, der
EINgeschaltet wird, wenn die Erregungsspule 3a erregt wird.
Mit 8 ist ein Hauptschalter bezeichnet und mit 9 eine
Sicherung.
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Ferner
umfasst das Steuermittel 4, wie in 2 gezeigt,
eine Bestimmungsschaltung 10 zur Ausgabe eines Betriebssignals,
wenn ein EIN-Signal des Starterschalters 7, das Startfreigabesignal
des Startbegrenzungsmittels 5 sowie das Nicht-Startsignal
des Starterfassungsmittels 6 alle in einem Ausgabezustand
sind, eine Timerschaltung 11 zur Ausgabe eines EIN-Signals
nur für
eine vorbestimmte Zeit T1, die durch das Betriebssignal der Bestimmungsschaltung 10 gestartet
wird, sowie eine Relaistreiberschaltung 12 zur Ausgabe
eines Erregungsstroms an die Erregungswicklung 3a des Starterrelais 3,
wenn das Betriebssignal der Bestimmungsschaltung 10 und das
EIN-Signal der Timerschaltung 11 in dem Ausgabezustand
sind.
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Als
Startfreigabesignal des Startbegrenzungsmittels 5 dient
ein EIN-Signal von einem Bremsschalter oder einem Gangstellungsschalter.
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Das
Nicht-Startsignal des Starterfassungsmittels 6 kann erzeugt
werden durch Umwandeln in eine Maschinendrehzahl der Maschine unter
Verwendung eines Drehimpulssignals oder eines Zündsignals der Maschine, oder
es kann ein Erfassungssignal eines Sensors, der mehr als eine Leerlaufmaschinendrehzahl
erfasst, als das Nicht-Startsignal verwendet werden.
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Wenn
die jeweiligen EIN-Signale des Starterschalters 7, des
Startfreigabe signals des Startbegrenzungsmittels 5 und
des Nicht-Startsignals des Starterfassungsmittels 6 alle
eine erste EIN-Zeit T1 passieren und fortlaufend im Ausgabezustand
verbleiben, erreicht die Timerschaltung 11 eine AUS-Zeit T2
nach dem Passieren der ersten EIN-Zeit T1 und erreicht erneut eine
EIN-Zeit T1. Dies
wird dann wiederholt.
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Nun
wird der Betrieb der wie oben aufgebauten Startermotorsteuervorrichtung
bzw. Startermotorsteuerverfahrens zum Anlassen einer Maschine anhand
des in 3 gezeigten Zeitdiagramms beschrieben. Der Klarheit
wegen sind die Hauptbetriebssituationen beim Starten in fünf Fälle klassifiziert,
nämlich
(A) bis (E).
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Ein
erster Fall (A) ist der Fall, in dem der Starterschalter 7 gedrückt wird,
um den Starterschalter 7 in einen EIN-Zustand zu versetzen,
und zwar in einen Zustand, in dem eines oder beide Signale des Startfreigabesignals
des Startbegrenzungsmittels 5 und des Nicht-Startsignals
des Starterfassungsmittels 6 in der Bestimmungsschaltung 10 nicht
ausgegeben werden. Da die drei Bedingungen zum Starten (d.h. das
Startfreigabesignal, das Nicht-Startsignal und das EIN-Signal des
Starterschalters 7) nicht erfüllt sind, wird das Betriebssignal
von der Bestimmungsschaltung 10 nicht an die Timerschaltung 11 und
die Relaistreiberschaltung 12 ausgegeben, und daher wird
kein Erregungsstrom von der Relaistreiberschaltung 12 an
die Erregungsspule 3a des Starterrelais 3 ausgegeben.
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Demzufolge
wird der Kontakt 3b des Starterrelais 3 nicht
eingeschaltet und es wird kein Strom von der Batterie 2 dem
Startermotor 1 zugeführt.
Im Ergebnis dreht sich der Startermotor 1 nicht.
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Ein
zweiter Fall (B) ist der Fall, in dem der Starterschalter 7 gedrückt wird,
um den Starterschalter 7 in den EIN-Zustand zu versetzen,
und zwar in den Zustand, in dem sowohl das Startfreigabesignal des
Startbegrenzungsmittels 5 als auch das Nicht-Startsignal
des Starterfassungsmittels 6 an die Bestimmungsschaltung 10 ausgegeben
werden. Da die drei Bedingungen zum Starten erfüllt sind, wird das Betriebssignal
von der Bestimmungsschaltung 10 an die Timerschaltung 11 und
die Relaistreiberschaltung 12 ausgegeben, und der Erregungsstrom wird
nur für
eine vorbestimmte Zeit T1 von der Relaistreiberschaltung 12 an
die Erregungswicklung 3a des Starterrelais 3 ausgegeben.
Angemerkt wird, dass es auf die Zeitdauer, über die der Starterschalter 7 eingeschaltet
ist, hier nicht ankommt.
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Demzufolge
wird der Kontakt 3b des Starterrelais 3 nur für eine vorbestimmte
Zeit T1 eingeschaltet, und der Strom wird von der Batterie 2 dem Startermotor 1 zugeführt, wodurch
der Startermotor 1 nur für eine vorbestimmte Zeit T1
dreht. Der zweite Fall (B) zeigt einen Fall, dass, obwohl sich der
Startermotor 1 über
die vorbestimmte Zeit T1 hinaus dreht, der Start der Maschine durch
das Starterfassungsmittel 6 nicht bestätigt werden kann.
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Ein
dritter Fall (C) ist ein Fall, in dem, wie im zweiten Fall (B),
die drei Bedingungen zum Starten erfüllt sind und das Betriebssignal
von der Bestimmungsschaltung 10 an die Timerschaltung 11 und
die Relaistreiberschaltung 12 ausgegeben wird, und im Ergebnis
der Erregungsstrom von der Relaistreiberschaltung 12 an
die Erregungsspule 3a des Starterrelais 3 ausgegeben
wird, um den Kontakt 3b in den EIN-Zustand zu versetzen,
wobei der Start der Maschine durch das Starterfassungsmittel 6 innerhalb einer
vorbestimmten Zeit T1 bestätigt
wird, nachdem der Startermotor 1 zu drehen begonnen hat.
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Demzufolge
ermöglicht
das Starten der Maschine, dass das Starterfassungsmittel 6 das
Startsignal ausgibt. Somit wird das Betriebssignal von der Bestimmungsschaltung 10 nicht
ausgegeben und der Erregungsstrom wird von der Relaistreiberschaltung 12 an
die Erregerwicklung 3a des Starterrelais 3a nicht
ausgegeben. Im Ergebnis wird der Kontakt 3b des Starterrelais 3a ausgeschaltet,
um die Stromzufuhr von der Batterie 2 zu dem Startermotor 1 zu stoppen.
Sobald nämlich
der Start der Maschine bestätigt
wird, ist es nicht länger
erforderlich, von der Batterie 2 dem Startermotor 1 Strom
zuzuführen.
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Ein
vierter Fall (D) ist ein Fall, in dem, wie im zweiten Fall (B),
die drei Bedingungen zum Starten erfüllt sind und das Betriebssignal
von der Bestimmungsschaltung 10 an die Timerschaltung 11 und
die Relaistreiberschaltung 12 ausgegeben wird. Im Ergebnis
wird der Erregungsstrom von der Relaistreiberschaltung 12 an
die Erregungswicklung 3a des Starterrelais 3 ausgegeben,
um den Kontakt 3b in den EIN-Zustand zu versetzen, wobei
das Startfreigabesignal von dem Startbegrenzungsmittel 5 innerhalb
einer vorbestimmten Zeit T1, nach der der Startermotor 1 zu
drehen begonnen hat, nicht ausgegeben wird.
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Daher
wird, wenn das Startfreigabesignal von dem Startbegrenzungsmittel 5 nicht
ausgegeben wird, das Betriebssignal weder von der Bestimmungsschaltung 10 ausgegeben,
noch wird der Erregungsstrom von der Relaistreiberschaltung 12 an
die Erregungswicklung 3a des Starterrelais 3 ausgegeben.
Im Ergebnis wird der Kontakt 3b des Starterrelais 3 ausgeschaltet
und der Strom von der Batterie 2 wird dem Startermotor
nicht zugeführt.
Es ist nämlich nicht
erwünscht,
die Maschine in einem Zustand zu starten, in dem das Startfreigabesignal
von dem Startbegrenzungsmittel 5 nicht ausgegeben wird.
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Ein
fünfter
Fall (E) ist ein Fall, in dem, obwohl der Starterschalter 7 gedrückt ist,
um den Starterschalter 7 in den EIN-Zustand zu versetzen,
wenn das Startfreigabesignal des Startbegrenzungsmittels 5 und
das Nicht-Startsignal des Starterfassungsmittels 6 den
Ausgabezustand beibehalten, sich der Startermotor 1 nicht
dreht und daher der Starterschalter 7 fortlaufend gedrückt wird,
auch nachdem eine vorbestimmte Zeit T1 abgelaufen ist.
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Da
die drei Bedingungen zum Starten erfüllt sind, wird das Betriebssignal
von der Bestimmungsschaltung 10 an die Timerschaltung 11 und
die Relaistreiberschaltung 12 ausgegeben, und der Erregungsstrom
wird nur für
eine vorbestimmte Zeit T1 von der Relaistreiberschaltung 12 an
die Erregungswicklung 3a des Starterrelais 3 ausgegeben.
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Unmittelbar
nach Ablauf der vorbestimmten Zeit T1 wird der Erregungsstrom nicht
von der Relaistreiberschaltung 12 an die Erregungswicklung 3a des Starterrelais 3 ausgegeben.
Jedoch wird der Erregungsstrom erneut nur für eine vorbestimmte Zeit T1 ausgegeben,
nachdem die vorbestimmte Zeit T1 abgelaufen ist und nach einer Wartezeit
von nur einer vorbestimmten Zeit T2, die hier kürzer ist als die vorbestimmte
Zeit T1. Im Ergebnis wird das Starterrelais 3 eingeschaltet
und es wird von der Batterie 2 dem Startermotor 1 Strom
zugeführt.
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Wenn
die Situation fortdauert, wird durch die Timerschaltung 11 das
Starterrelais 3 betätigt,
um die EIN(T1)/AUS(T2)-Zustände
zu wiederholen. Auf diese Weise ist es möglich, einen Fehler im Startermotor 1 zu
verhindern und eine Lebensdauer-Verkürzung der Batterie 2 zu
verhindern.
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Der
Starterschalter 7 ist als wesentliches Bauteil der Erfindung
beschrieben. Wenn jedoch das EIN-Signal des Bremsschalters oder
des Gangstellungsschalters als das Startfreigabesignal des Startbegrenzungsmittels 5 und
als das EIN-Signal des Starterschalters 7 betrachtet wird,
ist es auch möglich,
den Starterschalter 7 wegzulassen.
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Da
ferner das Startsignal, das dem Nicht-Startsignal des Starterfassungsmittels 6 entgegenwirkt,
eng mit einer Zündvorrichtung
verbunden ist, kann das Steuermittel 4 der Innenseite der
Zündvorrichtung
hinzugefügt
werden.
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Wenn
der Starterschalter betätigt
wird, um den Starterschalter in den EIN-Zustand zu versetzen, kann der Startermotor,
trotz der Länge
der Betätigungszeit
des Starterschalters, für
eine vorbestimmte Zeit betrieben werden. Daher lassen sich stabile Starteigenschaften
der Maschine erzielen.
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Da
ferner der Startermotor nicht betrieben wird, solange nicht das
Startfreigabesignal des Startbegrenzungsmittels und das Nicht-Startsignal
des Starterfassungsmittels im Ausgabezustand sind, lässt sich
ein Fehler in dem Startermotor verhindern und lässt sich eine Lebensdauer-Verkürzung der
Batterie verhindern.
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Die
Steuervorrichtung des Startermotors für eine Maschine, die für stabile
Starteigenschaften der Maschine sorgt, kann einfach hergestellt
werden.
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Da
von der Batterie dem Startermotor nur für eine vorbestimmte Zeit mit
bestimmten Zeitintervallen Strom zugeführt wird, auch wenn der Starterschalter
fortlaufend in einem Zustand gedrückt wird, in dem der Start
der Maschine nicht bestätigt
wird, lässt
sich ein Fehler in dem Startermotor verhindern und lässt sich
eine Verkürzung
der Batterielebensdauer verhindern.
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Da
der Startermotor, trotz der Länge
der Betätigungszeit
des Starterschalters, wenn der Starterschalter betätigt wird,
um den Starterschalter in den EIN-Zustand zu versetzen, für eine vorbestimmte Zeitdauer
betrieben wird, lassen sich stabile Starteigenschaften der Maschine
erzielen.
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Da
ferner der Startermotor nicht angetrieben wird, solange nicht das
Startfreigabesignal des Startbegrenzungsmittels und das Nicht-Startsignal
des Starterfassungsmittels in dem Ausgabezustand sind, lässt sich
ein Fehler in dem Startermotor verhindern und lässt sich eine Verkürzung der
Batterielebensdauer verhindern.
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Eine
erfindungsgemäße Steuervorrichtung zum
Antrieb eines Startermotors für
eine Brennkraftmaschine ist mit einem Steuermittel 4 versehen. Wenn
ein Starterschalter 7 eingeschaltet wird, während ein
Startfreigabesignal eines Startbegrenzungsmittels 5 und
ein Nicht-Startsignal eines Starterfassungsmittels 6 in
einem Ausgabezustand sind, versetzt das Steuermittel 4 ein
den Startermotor 1 mit Strom versorgendes Starterrelais 3 nur
dann, wenn das Startfreigabesignal und das Nicht-Startsignal in dem
Ausgabezustand sind, für
eine vorbestimmte Zeit in den EIN-Zustand, wobei dann, wenn während der
vorbestimmten Zeit das Starterrelais im EIN-Zustand ist und hierbei
das Startfreigabesignal vom Ausgabezustand zum Nicht-Ausgabezustand
wechselt, das Starterrelais AUSgeschaltet wird.