DE3246322A1

DE3246322A1 - Verfahren und einrichtung zum entlasten einer mit einem andrehmotor und einer lichtmaschine ausgeruesteten brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE3246322A1
Application number: DE19823246322
Authority: DE
Inventors: Robert L. 140 Garden City Mich. Gault; Richard J. 22312 Dearborn Mich. Wineland
Original assignee: Ford Werke GmbH
Current assignee: Ford Werke GmbH
Priority date: 1981-12-16
Filing date: 1982-12-15
Publication date: 1983-06-23
Also published as: JPS58107873A; GB2112231A; GB2112231B; US4463305A; DE3246322C2; CA1211186A; BR8206538A

Description

- 4 Beschreibuna

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Entlasten einer mit einem Andrehmotor und einer Lichtmaschine ausgerüsteten Brennkraftmaschine, insbesondere in einem Kraftfahrzeug, während des Anlassens und Hochlaufens sowie eine Einrichtung zur Durchführung eines solchen Verfahrens.

Es hat sich herausgestellt, daß bei kleineren Brennkraftmachinen (mit vier oder weniger Zylindern) während des Andrehens und Hochlaufens, wenn die Maschine kalt ist, ein anfängliches Problem besteht. Während der anfänglichen Zündung wird ein elektrischer Antriebsmotor von einer Energiequelle wie einer Batterie gespeist und ist mechanisch an die Maschine zum Andrehen angekuppelt. Sobald die Maschine angedreht ist, wird der Andrehmotor ausgerückt, und die Brennkraftmaschine tritt in eine Ubergangsphase, in welcher sie ihre Drehzahl bis zu einer vorbestimmten Leerlaufdrehzahl erhöht. Die Lichtmaschine, die mechanisch mit der Brennkraftmaschine verbunden ist, wird mit dieser synchron angetrieben und liefert einen Ausgangsstrom, der zur Aufladuna der Batterie und zur Stromversorgung der anderen elektrischen Lasten, die eingeschaltet sind, benutzt wird. Die Batterie befindet sich unmittelbar nach dem Andrehen der Brennkraftmaschine normalerweise auf ihrem niedrigsten Ladungsniveau. Demzufolge wird von der Lichtmaschine zur Aufladung der Batterie während der Übergangsphase ein starker Strom geliefert. In vielen Fällen führt der starke Ladestrom der Brennkraftmaschine während der Übergangsphase dazu, daß die Brennkraftmaschine überlastet und abgewürgt wird.

Aufgabe der Erfindung ist es, dieses Problem der überlastung der Brennkraftmaschine beim Andrehen und Hochlaufen durch eine entsprechende Entlastung zu überwinden.

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Die Erfindung löst diese Aufgabe verfahrensmäßig dadurch, daß die Brennkraftmaschine bei unterbrochenem Stromkreis der Feldwicklung der Lichtmaschine angedreht wird, daß unmittelbar nach dem Andrehen der Betriebszustand der Brennkraftmaschine abgetastet wird, und daß schließlich der Stromkreis der Feldwicklung der Lichtmaschine anaeschlossen wird, wenn durch das Abtasten festgestellt wird, daß der Betriebszustand der Brennkraftmaschine ein bestimmtes Niveau für einen bestimmten Zeitraum überschritten hat.

Als Ergebnis der Erfindung wird das anfängliche Andrehen und Hochlaufen einer kalten Maschine erleichtert, da die Lichtmaschine keinerlei Belastung für die Brennkraftmaschine während der Übergangsphase darstellt und hieran aehindert ist, bis die Maschine ein Kaltlaufniveau erreicht hat und dieses Niveau für eine vorbestimmte Zeitdauer beibehalten hat. Daraufhin, nachdem die Brennkraftmaschine ihren Betriebszustand für eine vorbestimmte Zeitdauer aufrecht erhalten hat, wird die Lichtmaschine über einen damit verbundenen Spannunasregler in die Lage versetzt, normal zu arbeiten und die elektrische Belastung von der Batterie zu übernehmen.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung des erf indunqsgeirtäßen Verfahrens sowie einer Einrichtung zu dessen Durchführung ergibt sich aus den Unteransprüchen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend in Verbindung mit der Zeichnung näher erläutert, welche das Schaltbild einer elektrischen Anlage für eine Brennkraftmaschine zeigt.

Die Erfindung ist hierbei als Bestandteil einer herkömmlichen elektrischen Anlage für eine Brennkraftmaschine dargestellt, die eine Lichtmaschine 1o, einen Spannungsregler 18, eine Batterie 2o, einen Zündschalter 26, ein Andrehmotorrelais K₂

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und einen Andrehmotor 3o enthält.

Die Lichtmaschine 1o hat eine drehbare Feldwicklung 14, die von der (nicht gezeigten) Brennkraftmaschine mechanisch angetrieben ist und mit ihren Klemmen elektrisch über Schleifringe einmal an Masse und einmal an die S-Klemme des Spannungsreglers 18 angeschaltet ist. Die Lichtmaschine 1o enthält ferner Ständerwicklungen 12 (in Stern-Schaltung dargestellt) zur Schaffung der drei Phasen eines Dreiphasen-Wechselstroms zu drei Paaren von Gleichrichterdioden 16. Der Sternpunkt der Ständerwicklung 12 ist an die S-Klemme des Spannungsreglers angeschlossen. Die Dioden 16 liefern eine Gleichspannung des von der Ständerwicklung 12 gelieferten Dreiphasen-Wechselstroms und liefern einen Gleichstromausgang zur Versoroung der Verbraucher. Die A+Leitung ist zwischen einer entsprechenden Klemme des Spannungsreglers 18 und der A+Klemme der Lichtmaschine 1o geschaltet. Die A+Klemme der Lichtmaschine 1o ist ferner mit der positiven Klemme der Batterie 2o verbunden, welche die Primär-Gleichstromquelle für die Brennkraftmaschine und das Fahrzeug bildet. Die Batterie 2o liefert die erforderliche elektrische Energie zum Betreiben des Andrehmotors 3o und auch die elektrische Energie zur Zündung und Energieversorgung der elektrischen Hilfseinrichtungen des Fahrzeugs, wenn die Lichtmaschine 1o versagt oder auf andere Weise nicht arbeitet.

Der Zündschalter 26 ist als zweipoliger Drei-Stellungs-Schalter gezeigt, in welchem die beiden beweglichen Kontakte 26a und 26b zwischen einer ersten (Aus-) Stellung, einer zweiten (Lauf-) Stellung und einer dritten (Anlaß-) Stellung schalten. Während in Wirklichkeit Zündschalter bei vielen Fahrzeugen auch getrennte Stellungen für "Hilfsausrüstung" und "Verriegelung" aufweisen, sind diese Stellungen in der Zeichnung nicht dargestellt, da sie zum Verständnis der Erfindung nicht

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- 7 beitragen.

Der bewegliche Kontakt 26a des Zündschalters ist an die positive Klemme der Batterie 2o angeschlossen. Der zweite und der dritte Festkontakt zum beweglichen Kontakt 26a sind miteinander verbunden und an das Zündsystem der (nicht aezeigten) Brennkraftmaschine angeschlossen. Der bewegliche Kontakt 26b ist gleichfalls mit der positiven Klemme der Batterie 2o verbunden. Der zweite festkontakt zum bewealichen Kontakt 26b ist mit der Hilfsausrüstung und dem Spannungsregler verbunden, und der dritte Festkontakt zum beweglichen Kontakt 26b ist zu der Erregerspule eines Andrehmotorrelais K₂ geführt.

Die Erregerspule des Andrehmotorrelais K~ schließt bei Erregung einen Schließkontakt K- und verbindet dadurch den Andrehmotor 3o mit der positiven Klemme der Batterie 2o.

•Der Spannungsregler 18 ist von herkömmlicher Ausführung, insoweit er die A+Spannung überwacht und dementsprechend die Größe des Feldwicklungsstroms der Lichtmaschine zur Aufrechterhaltung der Batteriespannung auf einem "vorbestimmten Niveau steuert.

Bei der gezeigten Ausführungsform ist ein weiterer Schließkontakt K₁ in der Zuleitung von der Klemme ^ des Spannungs-

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reglers zur Klemme F der Erregerwicklung 14 der Lichtmaschine angeordnet. Der Schließkontakt K wird von der Relaisspule

^1 gesteuert, die ihrerseits an die eine Seite eines Betätigungsund Haltekreises angeschlossen ist. Der Betätigungs- und Haltekreis enthält weiter einen zeitlich verzögert schließenden Vakuumschalter 28 in Parallelschaltung mit einem normalerweise offenen Haltekontakt K,, der gleichfalls von der Relaisspule K- gesteuert wird. Die parallel geschalteten Elemente (K₁, und 28) sind zwischen dem zweiten Festkontakt zum

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beweglichen Zündschalterkontakt 26b und der Relaisspule K₁ geschaltet.

Während des Ausschaltzustandes der Brennkraftmaschine befindet sich die Schaltung in der in der Zeichnung abgebildeten Stellung. Wenn jedoch der Zündschalter in die dritte (Andreh-) Stellung umgestellt wird, wird Energie von der Batterie 2o über den beweglichen Kontakt 26b des Zündschalters zugeführt, um das Andrehmotorrelais K₂ zu erregen. Das Andrehmotorrelais K_? schließt den normalerweise offenen Kontakt K„ ,und Spannung von der Batterie 2o wird dadurch dem Andrehmotor 3o zuaeführt, der seinerseits die Brennkraftmaschine andreht. Gleichstromenergie wird über den Kontakt 26 dem Zündsystem für die Brennkraftmaschine zugeführt Während dieser Zeitspanne bleibt der Stromkreis der Feldwicklung 14 der Lichtmaschine geöffnet, so daß von der Lichtmaschine 1o keine Spannung erzeugt wird. Dadurch verursacht die Lichtmaschine 1o eine minimale mechanische Belastung für die Brennkraftmaschine.

Nachdem die Brennkraftmaschine angelassen ist, wird der Zündschalter in die zweite (Lauf-) Stellung zurückgestellt, wodurch das Andrehmotorrelais K~ unwirksam gemacht, der zugehörige Schließkontakt K~ geöffnet wird und der Andrehmotor 3o abgeschaltet wird. In der Lauf-Stellung schaltet der Schalterkontakt 26b eine Warnlampe 22 mit einem parallel geschalteten Widerstand 24 an die positive Klemme der Batterie 2o, und der Schalterkontakt 26a fährt fort, Batteriestrom zum Zündsystem zu liefern.

Die Lichtmaschine 1o bleibt ausgeschaltet bis zu dem Zeitpunkt, in welchem das Vakuum innerhalb der Brennkraftmaschine ein vorbestimmtes Niveau erreicht hat. Wenn beispielsweise eine Brennkraftmaschine so ausgebildet ist, daß das Vakuum 1ok^a während des Andrehens nicht übersteigt, kann der Vakuumschalter 28 so ausgelegt sein, daß er etwa fünf Minuten nach Erreichen eines Unterdrucks von 34kPa schließt. Der Vakuumschalter 28 sorgt somit für eine ausreichende Zeit-

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spanne für die Brennkraftmaschine, während welcher sie nicht nur ein vorbestimmtes Betriebszustandsniveau (43kPa Vakuum), erreicht hat, sondern auch auf diesem Niveau für eine vorbestimmte Zeitdauer (fünf Sekunden) verblieben ist. Solch eine Zeitspanne stellt dadurch sicher, daß die Maschine ihre Ubergangsphase hinter sich gebracht hat_?bevor sie belastet wird. Am Ende der fünf-Sekunden-Verzögeruna nach Erreichen des vorbestimmten Betriebszustandes der Maschine schließt der Vakuumschalter 28 und erregt die Relaisspule K₁. Daraufhin schließt der Schließkontakt K₁ und ermöglicht es dem

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Spannungsregler 18, die Feldwicklung 14 der Lichtmaschine 1o zu erregen. Daraufhin arbeitet die Lichtmaschine in normalerweise zur Versorgung der teilweise erschöpften Batterie sowie anderer erregter elektrischer Verbraucher innerhalb des Fahrzeuges mit Strom.

Wenn die Relaiswicklung K. erregt wird, schließt sie auch den Relaiskontakt K₁, zur Schaffung eines Haltestrom für die Wicklung K₁ für den Fall, daß der Unterdruck der Maschine nachfolgend unter das vorbestimmte Niveau abfällt und ein öffnen des Schalters 28 bewirkt. Die Relaiswicklung K. wird deshalb bis zu dem Zeitpunkt erregt bleiben, in welchem der Zündschalterkontakt 26b von der zweiten (Lauf-) Stellung entweder in die erste oder dritte Stellung umgestellt wird.

Es leuchtet ein, daß viele Abwandlungen und Änderungen durchgeführt werden können, ohne vom Grundgedanken der Erfindung abzuweichen.

Leerseite

Claims

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Patentansprüche

1J Verfahren zum Entlasten einer mit einem Andrehmotor und einer Lichtmaschine ausgerüsteten Brennkraftmaschine, insbesondere in einem Kraftfahrzeug während des Andrehens und Hochlaufens,dadurch gekennzeichnet, daß die Brennkraftmaschine bei unterbrochenem Stromkreis der Feldwickluna (14) der Lichtmaschine (1o) angedreht wird, daß unmittelbar nach dem Andrehen der Betriebszustand der Brennkraftmaschine abgetastet wird, und daß schließlich der Stromkreis der Feldwicklung (14) der Lichtmaschine geschlossen wird, wenn durch das Abtasten festgestellt wird, daß der Betriebszustand der Brennkraftmaschine ein bestimmtes Niveau für einen bestimmten Zeitraum überschritten hat.
2. Verfahren nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet , daß der Stromkreis der Feldwicklung (14) der Lichtmaschine (1o) nach dem Überschreiten des vorbestimmten Betriebszustandniveaus zumindest solanae geschlossen gehalten wird, bis die Brennkraftmaschine wieder stillsteht.
3. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2,gekennzeichnet durch ein an die Brennkraftmaschine angeschlossenes Mittel (28) zum Abtasten- des Betriebszustandes der Brennkraftmaschine und zum Erzeugen eines Ausgangssignals, wenn die Brennkraftmaschine ein bestimmtes Betriebszustandsniveau erreicht hat/ und ein an das Abtastmittel angeschlossenes Mittel (K₁) zum Unterbinden des Stromflusses durch die Feldwicklung (14) der Lichtmaschine (1o) beim Fehlen eines Ausgangssignals des Abtastmittels (28) und zum Freigeben des Stromflusses

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durch die Feldwicklung (14)" der Lichtmaschine (1o), wenn das Ausgangssignal erzeugt wird.
4. Einrichtung nach Anspruch 3 mit einer elektrischen Primärenergiequelle, gekennzeichnet durch Schaltmittel (26) zum wahlweisen Verbinden und Trennen der Primärenergiequelle mit einer Vielzahl definierter Stromkreise, Mittel (K-) innerhalb eines ersten definierten Stromkreises zum Andrehen der Brennkraftmaschine, wenn die Schaltmittel (26) die Primärenergiequelle (2o) mit dem ersten Stromkreis verbinden, wobei sich ein Schaltkontakt des Abtastmittels (28) innerhalb eines zweiten definierten Stromkreises befindet und das Ausgangssignal durch Verbinduna der Primärenergiequelle (2o) mit dem Unterbindungsmittel (K₁) erzeugt, wenn die Schaltmittel (26) die Primärenergiequelle mit dem zweiten definierten Stromkreis verbinden und wenn der vorbestimmte Betriebszustand der Brennkraftmaschine erreicht ist, und wobei die Unterbindungsmittel (K₁) einen spannungsabhängigen Schalter "(K- ) enthalten, der öffnet und den Stromkreis der Feiwicklung (14) der Lichtmaschine (1o) schließt, wenn das Ausgangssignal erzeugt wird.
5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß die Unterbirdungsmittel (K₁) einen zweiten spannungsempfindlichen Schalter (K-.) enthalten, der das Abtastmittel (28) zum Halten beider spannungsabhängiger Schalter (K- , K-. ) in Schließstellung überbrückt, bis die Haltmittel (26) die Primärenergiequelle (2o) abtrennen.
6. Einrichtung nach Anspruch 3,dadurch gekennzeichnet , daß das Abtastmittel (28) das Unter-

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druckniveau in der Brennkraftmaschine überwacht und einen Schalter betätigt, nachdem das Unterdruckniveau einen vorbestimmten Wert für eine durchgehende vorbestimmte Zeitdauer erreicht hat.
7. Einrichtung nach Anspruch 6 mit einer elektrischen Primärenergiequelle, gekenn ze ic hnet durch Schaltmittel (28) zum wahlweisen Verbinden und Trennen der Primärenergiequelle (2o) mit einer Vielzahl definierter Stromkreise und Mittel (K~) innerhalb eines ersten definierten Stromkreises zum Andrehen der Brennkraftmaschine, wenn die Schaltmittel (26) die Primärenergiequelle 2o mit dem ersten definierten Stromkreis verbinden, wobei das Abtastmittel innerhalb eines zweiten definierten Stromkreises angeordnet ist, der das Ausgangssignal durch Verbinden der Primärenerqiequelle (2o) mit dem Unterbindungsmittel (K₁) erzeugt, wenn die Schaltmittel (2 6) die Primärenergiequelle (2o) mit dem zweiten definierten Stromkreis verbinden und der vorbestimmte Betriebszustand erreicht ist, und wobei das Unterbindungsmittel (K.) einen spannunasabhängigen Schalter (K₁ ) enthält, der öffnet und den Stromkreis

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der Feldwicklung (14) der Lichtmaschine (1o) schließt, wenn das Ausgangssignal erzeuat wird.
8. Einrichtung nach Anspruch 7,dadurch gekennzeichnet, daß die Unterbindungsmittel (K₁) einen zweiten spannungsempfindlichen Schalter (K₁, ) enthalten, der das Abtastmittel (28) zum Halten beider spannungsab. hängiger Schalter (K- , ^Kib^ ^^{n Sc}hließstellung überbrückt,

. bis die Haltemittel (26) die Primärenergiequelle (2o) abtrennen.

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