-
Die Erfindung bezieht sich auf das
Gebiet der elektrischen Anlagen von Kraftfahrzeugen. Insbesondere
befaßt
sich die Erfindung mit einem Verfahren zum Verhindern eines Überdrehungszustands
eines Anlassers/einer Lichtmaschine bei einer Abfolge von Anlassvorgängen einer
Brennkraftmaschine, wenn die Brennkraftmaschinen sich nicht anlassen
läßt.
-
Bei elektrischen Anlagen von Kraftfahrzeugen
besteht heutzutage die Tendenz, die früher gesondert arbeitenden und
gesondert betriebenen Anlasser und/oder Lichtmaschinen/Generator-Komponenten
zu vereinen. Da bei Kraftfahrzeugen immer mehr Elektronik zum Einsatz
kommt, und zwar im Hinblick auf elektronische Zusatzeinrichtungen
und komplizierte Steuersysteme, nimmt das Bedürfnis nach einer leistungsfähigeren
elektrischen Energieversorgung zu. Als Folge hiervon wird die Lichtmaschine
körperlich
größer und
leistungsfähiger,
da die elektrischen Anforderungen bei Kraftfahrzeugen mit einem
zunehmenden Bedarf verbunden sind.
-
Zur Steigerung der Betriebseffizienz
von Brennkraftmaschinen ist zusätzlich
ein leistungsfähiger
und häufig
betreibbarer Anlassermotor erforderlich, um den Brennkraftmaschinenbetrieb
in kurzen Verbrauchszyklen aufnehmen zu können. Neben diesen Weiterentwicklungen
auf dem Gebiet des Fahrzeugbaus kommt auch immer noch ein dritter
Gesichtspunkt bei der Auslegung von Kraftfahrzeugen hinzu, nämlich die
kompakte Bauweise und platzsparende Unterbringung im Motorraum.
Da diese Entwicklungen immer weiter gehen, wurde vorgeschlagen,
den Anlasser und die Lichtmaschine/Generator zu einem einzigen Bauelement
im Motorraum zusammen zu fassen. Hierbei kann die Anlasserfunktion
des Anlassers/der Lichtmaschine zum Anlassen der Brennkraftmaschinen äußerst leistungsvoll
sein, so daß die
Brennkraftmaschinen einen selbständigen Betriebszustand
innerhalb ½ bis
1 Sekunde nach dem Einleiten des Startvorganges einnimmt. Wenn die
Brennkraftmaschine nicht eigenständig
arbeitet, nachdem der Anlasser zum Anlassen der Brennkraftmaschinen
aktiviert worden ist, kann der Anlasser mit einem Überdrehungszustand
arbeiten, und er fällt dann
selbst infolge der Wärme
aus, welche in den Anlasserwicklungen erzeugt wird. Zusätzlich können auch
weitere Komponenten der Anlage, d.h. Batterie, Leitungsverbindungen
zum Anlasser, Versorgungsleitungen sowie Sicherungen, außerhalb
ihrer Nennbelastungsgrößen betrieben
werden, wenn der Nichtanlasszustand der Brennkraftmaschinen nicht
erfaßt wird,
und wenn dieser über
einen vorbestimmten Schwellwert hinaus weiter anhält.
-
Die Erfindung zielt darauf ab, wenigstens
eines der möglichen
Probleme zu überwinden,
die im Zusammenhang mit der heutzutage vorgesehenen Zusammenfassung
von Anlasser und Generator/Lichtmaschinenfunktionen und den kurzen
Bedarfszyklen bei Brennkraftmaschinen auftreten. Insbesondere stellt
die Erfindung ein Verfahren zum Erfassen eines Anlasser-Überdrehungszustandes während einer
Brennkraftmaschinenanlassabfolge bereit, bei der die Brennkraftmaschine
nicht eigenständig arbeitet.
Der Überdrehungszustand
kann entweder direkt aus einer Drehbewegung und/oder mittels eines
Positionssensors erfaßt
werden, der am Anlasser/der Lichtmaschine angebracht ist, oder alternativ kann
der Überdrehungszustand
von weiteren durch die Brennkraftmaschinen angetriebenen Zusatzaggregaten
erfaßt
werden, welche in ähnlicher
Weise mit einem Drehzahl- und/oder Positionssensor ausgestattet
sind. Eine solche Zusatzeinrichtung kann ohne jegliche Beschränkung ein
von einer Brennkraftmaschine angetriebenes Kühlgebläse, eine Wasserpumpe, einen
Klimaanlagenkompressor (AC-Kompressor), eine Servolenkpumpe oder
eine Nockenwelle der Brennkraftmaschinen umfassen.
-
Weitere Einzelheiten, Merkmale und
Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung
von bevorzugten Ausführungsformen unter
Bezugnahme auf die beigefügte
Zeichnung. Darin gilt:
-
1 ein
Blockdiagramm zur Verdeutlichung einer bevorzugten Ausführungsform
nach der Erfindung mit den erforderlichen Sensoren und der Hardware
zur Durchführung
des Verfahrens nach der Erfindung; und
-
2 ein
Flussdiagramm zur Durchführung der
Entscheidungen bei dem Verfahren nach der Erfindung unter Einsatz
einer Systemsteuerung, um einen Überdrehungszustand
eines Anlassers/einer Lichtmaschine zu bestimmen.
-
Die Erfindung befaßt sich
mit einem Verfahren zum Steuern einer Anordnung 10 aus
Anlasser/Lichtmaschine einer Brennkraftmaschinenanlage, und insbesondere
befaßt
sie sich mit der Desaktivierung der Anlasserfunktion, wenn ein Überdrehungszustand
für die
Anordnung 10 aus Anlasser/Lichtmaschine erfaßt worden
ist. Der Anlasser/die Lichtmaschine 10 kann eine integrierte
Einheit sein, d.h. die in Kombination mit der Kurbelwelle, die mit
einem Schwungrad oder einer Ausgleichseinrichtung versehen ist,
oder in Kombination mit einem gesonderten Riementrieb, einem Kettentrieb
oder einem Zahnradtrieb für
eine angetriebene/treibende Einheit. Bei allen Auslegungsformen
wird die Einheit 10 genutzt, um die Brennkraftmaschinen
gemäß einer
vorbestimmten Anweisung an zulassen, d.h. durch eine Bedienungsperson
oder durch den Bedarf eines zusätzlichen
Verbrauchers, und die Einheit wird genutzt, um elektrische Energie
entweder für den
unmittelbaren Verbrauch oder für
die Speicherung (d.h. zum Aufladen der Batterie) bereitzustellen. Die
Anordnung 10 aus Anlasser/Lichtmaschine ist direkt mit
der Drehbewegung der Brennkraftmaschine 12 gekoppelt. Die
Brennkraftmaschine ist mit verschiedenen Sensoren zur Bestimmung
der Drehzahl, der Temperatur, der Kurbelwellenposition, der Nockenposition,
usw., ausgestattet, und diese Informationen werden an eine Systemsteuereinrichtung 16 weitergegeben.
Die Steuereinrichtung 16 erhält in ähn licher Weise Betriebsinformationen
von dem Inverter des Anlassers/der Lichtmaschine, und gibt Informationen
bezüglich
diesen weiter, welche eine zugeordnete Steuereinrichtung haben,
um selektiv entweder die Anlasserfunktion oder die Lichtmaschinenfunktion
bei der Anordnung 10 aus Anlasser/Lichtmaschine zu wählen. Eine
Batterie 20 bildet ebenfalls einen Teil der Anlage, um
elektrische Energie zur Aktivierung des Anlassers/der Lichtmaschine
bereitzustellen, wenn die Anlasserfunktion gewählt ist. Die Brennkraftmaschine 12 ist
auch mit verschiedenen mittels der Brennkraftmaschine angetriebenen
Zusatzaggregaten 14 ausgerüstet, beispielsweise einem
Kühlgebläse, einem
Klimaanlagenkompressor, einer Servolenkanlage, einer Wasserpumpe,
Förderpumpen,
einer Nockenwelle oder dergleichen.
-
Wenn die Brennkraftmaschine 12 nicht
auf selbständige
Weise im Anschluß an
eine vorbestimmte Anlassabfolge durch den Anlasser/die Lichtmaschine 10 arbeitet,
desaktiviert die Systemsteuereinrichtung den Anlasser/die Lichtmaschine.
Die Tatsache, daß die
Brennkraftmaschine 12 nicht selbständig läuft, kann ihre Ursache in verschiedenen, Systemfehlern
haben, d.h. kein Brennstoff, eine Zünd- oder Einspritzfehlfunktion,
oder ein niedriger Batterieladezustand. Unabhängig davon jedoch wird die
Anlasserfunktion eine vorbestimmte zeitlang (d.h. 30 Sekunden) desaktiviert,
wenn die Brennkraftmaschine im Anschluß an eine vorbestimmte Anzahl
von Startabfolgevorgängen
(d.h. 5 Anlaßvorgänge) durch den
Anlasser/die Lichtmaschine 10 nicht in den eigenständigen Betrieb
kommt, oder wenn eine Überdrehungsdrehzahl
(d.h. größer als
400 1/min) in der Anordnung 10 aus Anlasser/Lichtmaschine
während einer
Anlassabfolge auftritt. Wenn eine vorbestimmte Anzahl von fehlerhaften
Anlaß-
und Desaktivierungsabfolgen ermittelt worden ist, kann eine vollständige Ausschaltbetriebsart
aktiviert werden, um weitere destruktive zyklische Arbeitsabläufe der
Anordnung 10 aus Anlasser/Lichtmaschine und weiteren Unterstützungssystemen
zu verhindern.
-
2 zeigt
ein Blockdiagramm einer Abfolge von Schritten der Systemsteuereinrichtung 16 unter Einsatz
des Verfahrens nach der Erfindung. Eine Anlassabfolge wird aus irgendeinem
vorbestimmten Grund eingeleitet, d.h. Ladung der Batterie, Betreiben
eines Zusatzaggregats, Verwirklichung einer Fahrzeugbeschleunigung
usw. Der Anlasser/die Lichtmaschine wird in eine Anlaßbetriebsart
gebracht. Dann wird die Brennkraftmaschinendrehzahl entweder durch
eine direkte Überwachung
der Drehzahl des Anlassers/der Lichtmaschine oder durch eine Überwachung
irgendeiner anderen durch die Brennkraftmaschine angetriebenen Komponente
geprüft,
welche mit Drehzahlsensoren ausgestattet ist (hierbei werden Geschwindigkeitsdifferenzen
von Brennkraftmaschine und Anlasser/Lichtmaschine infolge von Riemenantriebsverhältnissen,
Zahnradübersetzungsverhältnissen
oder dergleichen berücksichtigt).
Dann erfolgt ein Vergleich, um zu bestimmen, ob die detektierte
Drehzahl einen vorbestimmten zulässigen
Drehzahlbereich für
den Anlasser/die Lichtmaschine für
eine Anlassabfolge überschritten hat.
Wenn die Drehzahl niedriger ist, kann der Anlasser/die Lichtmaschine
zyklisch zum Anlassen der Brennkraftmaschinen genutzt werden. Wenn
die detektierte Geschwindigkeit höher ist, dann wird der Anlasser/die
Lichtmaschine desaktiviert. Wenn ferner eine vorbestimmte Anzahl
von Zyklen durchlaufen worden ist, und ein selbständiges Arbeiten
der Brennkraftmaschinen nicht erfaßt wird, wird die Anlassbetriebsart
des Anlassers/der Lichtmaschine für eine vorbestimmte Zeit lang
desaktiviert. Bei der bevorzugten Ausführungsform umfaßt die Systemsteuereinrichtung 16 ferner
einen Zähler
und einen Komparator, um aufeinanderfolgende Anlassbetriebsartzyklen
zu zählen.
Wenn die Brennkraftmaschine im Anschluß an eine vorgewählte Anzahl
von Anlassabfolgen nicht arbeitet, wird der Anlasser/die Lichtmaschine 10 eine
so ausreichende Zeit lang deaktiviert, daß eine zerstörend wirkende
Erwärmung
im System verhindert wird, und daß sich die Anlasskapazität der Batterie 20 wiederum
erholen kann. Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
kann ein Zähler für die gesamte
Anzahl von Anlassfehlern und die darauf folgenden zeitlich gesteuerten
Desaktivierungen vorgesehen sein, so daß der Anlasser/die Lichtmaschine 10 eine
Anlassabfolge ausführen
kann, bis eine Reparatur der Brennkraftmaschinen erfolgt ist.
-
Das vorstehend umrissene Verfahren
verbessert das Leistungsverhalten und die Gesamtzuverlässigkeit
eines Systems aus Anlasser/Lichtmaschine durch Steuern und Begrenzen
der Nutzung, welche das Nennauslegungsvermögen der Anlage überschreitet.
Nach der Erfindung wird die Anlage aus Anlasser/Lichtmaschine an
einem zerstörend wirkenden übermäßigen Betreiben
gehindert. Die spezifischen Grenzwertparameter bei dem erfindungsgemäßen Verfahren
zur Ermittlung eines Überdrehungszustandes
von einem Anlasser/Lichtmaschine, ein zu häufiges, zyklisches Durchlaufen
der Anlasserbetriebsart und die Zeitdauer für eine ausreichende Abkühlung des
Systems hängen
von den Auslegungseinzelheiten des Systems aus Anlasser/Lichtmaschine
ab. Hierbei kann es sich beispielsweise um die relativen Abmessungen,
die Zylinderkonfiguration und das Kompressionsverhältnis der Brennkraftmaschinen,
der Größe, die
Stromverbrauchsanforderungen und das Leistungsvermögen des
Anlassers/der Lichtmaschine, die relative Dauer und die Häufigkeit
der Gebrauchszyklen der Brennkraftmaschine, die Batteriegröße, die
Anlasskapazität,
die Systemleitung und Sicherungen sowie zu erwartende Betriebsanlassbedingungen
handeln, welche auch die Umgebungsverhältnisse berücksichtigen (d.h. wie heiß/kalt,
feucht/trocken, Luftdruck/Dichte usw.). Wenn die Umgebungsbedingungen
relativ kalt sind, können
längere
Anlasszyklen vor der Aktivierung erforderlich sein, während unter heißen Umgebungszuständen kürzere Anlasszyklen gewählt werden
sollten, um einen Schutz vor Überhitzung
zu bieten. Unabhängig
von den Auslegungsparametern jedoch werden bei dem Verfahren die
erforderlichen Detektions- und Vergleichsschritte nach vorbestimmten
Kriterien durchlaufen, welche spezifisch für das System aus Anlasser/Lichtmaschine
gewählt
sind.
-
Die Erfindung ist natürlich nicht
auf die voranstehend beschriebenen Einzelheiten beschränkt, sondern
es sind zahlreiche Abänderungen
und Modifikationen möglich,
die der Fachmann im Bedarfsfall treffen wird, ohne den Erfindungsgedanken
zu verlassen.