DE4430650A1 - Motoranlasservorrichtung für Fahrzeuge - Google Patents

Motoranlasservorrichtung für Fahrzeuge

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DE4430650A1
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combustion engine
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DE4430650A
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Hiroyuki Aota
Hiroshi Tashiro
Takji Murakawa
Toyoji Yagi
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NipponDenso Co Ltd
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Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Motor­ anlasservorrichtung für Fahrzeuge und insbesondere auf eine solche Vorrichtung dieser Art, mittels der der Anlaßvorgang des Verbrennungsmotors ruhig abläuft und bei der die Anlaß­ dauer des Motors vergleichsweise kurz ist.
Bei einer herkömmlichen Motoranlasservorrichtung für Fahrzeuge wird einem zum Anwerfen eines in einem Fahrzeug befestigten Verbrennungsmotors (Brennkraftmaschine) vorge­ sehenen Anlassermotor Energie zugeführt, wenn ein Zündungs­ schalter eingeschaltet wird, wobei die Energiezufuhr dann unterbrochen wird, wenn die Drehzahl des Motors einen vor­ bestimmten Wert erreicht.
Bei einer weiteren herkömmlichen Motoranlasservorrich­ tung für Fahrzeuge, wie sie beispielsweise in der JP-A-2- 97300 offenbart ist, wird ein elektrischer Generator/Motor verwendet, der zum Anwerfen eines Motors eine Motorbe­ triebsart durchführt und anschließend so umgeschaltet wird, daß er eine Leistungserzeugungsbetriebsart bzw. Generator­ betriebsart durchführt. Während der Generatorbetriebsart wird ein dem Generator/Motor zur Leistungserzeugung zuge­ führter Erregerstrom solange auf einem Minimalwert gehal­ ten, bis der Motor warm geworden ist, so daß ein Abwürgen des Motors verhindert wird.
Bei dem vorstehend beschriebenen Start- oder Anwerfvor­ gang des Motors ist es wünschenswert, den Motor mit einem größtmöglichen Drehmoment anzuwerfen, um den Motor durch Überwinden seines großen Lastwiderstands, der die statische Reibung im Anfangszeitraum des Motorstarts beinhaltet, schnell anzulassen.
In der letzten Zeitspanne des Motorstarts, nachdem der Motor zu drehen begonnen hat, beginnt der Motor ein An­ triebsdrehmoment zu erzeugen, wodurch sich die jeweilige Reibung an verschiedenen Reibungsoberflächen im Motor von statischen zu dynamischen Werten ändert, so daß der Lastwi­ derstand verringert wird. Als Folge davon nimmt die Dreh­ zahl des Motors rasch zu und es werden starke Vibrationen und Geräusche erzeugt, wodurch die Ruhe herabgesetzt und die Haltbarkeit bzw. Lebensdauer des Verbrennungsmotors verschlechtert wird.
Das Anlegen eines großen Drehmoments über den Genera­ tor/Motor an den Motor zum raschen Erhöhen seiner Drehzahl nach dem Beginn der Motordrehung hat darüber hinaus einen unnötigen Verbrauch der in einer fahrzeugeigenen Batterie gespeicherten elektrischen Energie zur Folge.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, unter Ausschaltung der vorgenannten Nachteile eine Motoranlasser­ vorrichtung zu schaffen, die einen ruhigen Motorstart er­ möglicht und gleichzeitig ein schnelles Anlassen des Ver­ brennungsmotors sicherstellt.
Weiterhin soll mit der Erfindung eine Motoranlasservor­ richtung geschaffen werden, mittels der der Verbrauch an elektrischer Energie zum Zeitpunkt des Anlassens des Ver­ brennungsmotors verringert werden kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den in den An­ sprüchen 1, 2 und 5 angegebenen Maßnahmen gelöst.
Gemäß einem ersten Gesichtspunkt der Erfindung wird ei­ ne in einem Fahrzeug befestigter Verbrennungsmotor (bzw. eine Brennkraftmaschine) von einem elektrischen Anlasserino­ tor angelassen oder angeworfen und die dem Anlassermotor zugeführte elektrische Leistung wird allmählich herabge­ setzt, nachdem der Verbrennungsmotor zu drehen begonnen hat. Wenn der Verbrennungsmotor zu drehen beginnt und ein entsprechendes Antriebsdrehmoment erzeugt, wird die Summe aus den vom Anlassermotor und den von dem Verbrennungsmotor erzeugten Drehmomenten aufgrund der Verringerung der dem Anlassermotor zugeführten elektrischen Leistung an einer übermäßigen Zunahme gehindert. Als Folge davon wird in ei­ nem sich an den Anstieg in der Drehzahl anschließenden Zeitraum des Anlaßvorgangs des Verbrennungsmotors eine übermäßige Zunahme in der Drehzahl des Verbrennungsmotors unterdrückt, wodurch Vibrationen des Verbrennungsmotors verringert werden und die Lebensdauer des Verbrennungsmo­ tors entsprechend verbessert wird.
Obgleich das Drehmoment des Anlassermotors nach dem An­ stieg der Drehzahl verringert wird, wird es weiterhin an den Verbrennungsmotor angelegt, so daß die Drehzahl nicht übermäßig erhöht wird, sondern in stabiler Weise erhöht wird, um das Anlassen des Verbrennungsmotors sicherzustel­ len, ohne ein Abwürgen des Verbrennungsmotors herbeizufüh­ ren. Darüber hinaus wird der elektrische Energieverbrauch während des sich an den Anstieg in der Motordrehzahl an­ schließenden Zeitraums des Anlaßvorgangs ebenfalls verrin­ gert.
Gemäß einem zweiten Gesichtspunkt der Erfindung wird nach der Beendigung des Anlassens eines Verbrennungsmotors mittels einer Motorbetriebsart eines Generators/Motors (beispielsweise beim Erreichen einer vorbestimmten Dreh­ zahl) ein übermäßiger Anstieg (Hinausschießen, Überschwin­ gen) in der Motordrehzahl erfaßt, worauf der Genera­ tor/Motor auf die Generatorbetriebsart umgeschaltet wird, um das Überschwingen zu unterdrücken.
Mittels dieser Anordnung können Vibrationen des Ver­ brennungsmotors und Geräusche wirksam verringert werden, wodurch die Lebensdauer des Verbrennungsmotors verbessert wird und die in der Generatorbetriebsart erzeugte elektri­ sche Energie in die Speicherbatterie zurückgespeichert wird.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeich­ nung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 anhand einer schematischen Darstellung ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Motoran­ lasservorrichtung;
Fig. 2 ein elektrisches Schaltbild des in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiels;
Fig. 3 bis 5 Flußdiagramme zur Erläuterung der Arbeitsweise des in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbei­ spiels;
Fig. 6 eine graphische Darstellung bzw. Kennli­ nie zur Erläuterung einer Beziehung zwischen einer Kühlmitteltemperatur und einem Erregerstrom;
Fig. 7 eine graphische Darstellung zur Erläute­ rung einer Beziehung zwischen einem elektrischen Erre­ gungswinkel und einem Antriebsdrehmoment;
Fig. 8 in einer graphischen Darstellung den zeitlichen Verlauf einer Änderung des Antriebsdrehmo­ ments bei dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel im Vergleich zu einer herkömmlichen Vorrichtung;
Fig. 9 in einer graphischen Darstellung den zeitlichen Verlauf einer Drehzahländerung bei dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel im Vergleich zu ei­ nem herkömmlichen Gerät;
Fig. 10 anhand eines Flußdiagramms einen Teil eines Betriebsablaufs eines weiteren Ausführungsbei­ spiels der Erfindung; und
Fig. 11 anhand eines Zeitdiagramms eine Dreh­ zahländerung und eine Drehmomentänderung bei dem weite­ ren Ausführungsbeispiel der Fig. 10 im Vergleich zu ei­ ner herkömmlichen Vorrichtung.
Gemäß Fig. 1 weist die erfindungsgemäße Motoranlasser­ vorrichtung einen Generator/Motor 3 auf, dessen Drehmoment übertragbar mit einer Kurbelwelle einer in einem Fahrzeug befestigten Brennkraftmaschine 1 (die nachfolgend auch als Verbrennungsmotor oder Motor bezeichnet wird) gekoppelt ist und der über eine elektrische Leistungssteuereinheit 5 mit einer Speicherbatterie 8 verbunden ist. Der Generator/Motor 3 hat die Funktion, elektrische Leistung zu erzeugen (Generatorbetriebsart), und die Funktion eines Elektromo­ tors (Motorbetriebsart), wobei in diesen Betriebsarten elektrische Energie aus der Speicherbatterie 8 zugeführt bzw. dieser zugeführt wird. Die Leistungssteuereinheit 5 schaltet zwischen der Generatorbetriebsart und der Motorbe­ triebsart hin und her und steuert den dem Generator/Motor zugeführten Erreger- bzw. Versorgungsstrom gemäß nachste­ hender Erläuterung. Eine elektronische Steuereinheit 4, die eine ECU (elektronische Steuereinheit), ein ROM (Festwertspeicher) und weitere Schaltungseinrichtungen auf­ weist, ist mit der Leistungssteuereinheit 5 verbunden, um diese in Übereinstimmung mit den Betriebszuständen des Ver­ brennungsmotors 1 zu steuern. Bei diesem Ausführungsbei­ spiel empfängt die elektronische Steuereinheit 4 jeweilige Signale aus einem Kurbelwellenwinkelsensor 14 und aus einem Temperatursensor 15 als Motorbetriebszustände zur Steuerung des Motoranlaßvorgangs.
Der elektrische Schaltungsaufbau des Generators/Motors 3 und der Leistungssteuereinheit 5 ist in Fig. 2 näher dar­ gestellt.
Gemäß Fig. 2 ist der (als Anlassermotor verwendete) Ge­ nerator/Motor 3 eine Dreiphasen-Synchronmaschine, deren Er­ regerwicklung bzw. -spule 31 auf einen (nicht gezeigten Ro­ torkern) aufgewickelt und deren in Sternschaltung angeord­ nete Dreiphasen-Ankerwicklung bzw. -spule 32 auf einen (nicht gezeigten) Statorkern aufgewickelt ist.
Die Leistungssteuereinheit 5 weist eine Dreiphasen- Wechselrichterschaltung 51, die in Übereinstimmung mit der Kurbelwellenwinkelposition des Verbrennungsmotors 1 einer Ein/Aus-Steuerungen unterzogen wird, und einen Transistor 52 zum Ein- und Ausschalten des Erregerstroms auf. Die Dreiphasen-Wechselrichterschaltung 51 weist Wechselrichter 5u, 5v und 5w auf, von denen jeder zwei NPN-Typ-Transisto­ ren oder Bipolartransistoren mit isoliertem Gate (IGBT) aufweist, die für jede Phase in Reihe miteinander verbunden sind. Die Wechselrichter 5u, 5v und 5w sind der Speicher­ batterie 8, mit der weitere elektrische Lasten wie bei­ spielsweise ein Radio verbunden sind, parallelgeschaltet und jedem Transistor ist eine Diode parallelgeschaltet. Die Ausgangsanschlüsse der Wechselrichter 5u, 5v und 5w sind mit den jeweils entsprechenden Ausgangsanschlüssen der Dreiphasen-Ankerwicklung 32 verbunden.
Die Erregerspule 31 ist mit ihrem einen Ende direkt mit einem negativen Anschluß der Batterie 8 und mit ihrem ande­ ren Ende über einen Transistor 52 mit einem positiven An­ schluß der Batterie 8 verbunden.
Die Leistungssteuereinheit 5 ist so ausgelegt, daß sie die Schalt-Zeitsteuerung der Transistoren in der Wechsel­ richterschaltung 51 steuert, um dadurch die jeweilige Be­ triebsart des Generators/Motors 3 zwischen der Generatorbe­ triebsart und der Motorbetriebsart umzuschalten und um den Erregerstrom zum Steuern der Transistoren 52 ein- und aus­ zuschalten, um damit das Tastverhältnis des Erregerstroms des Generators/Motors 3 zu steuern. Dieses Steuerungsver­ fahren ist im Stand der Technik bekannt, so daß der Kürze halber hier keine weiteren Erläuterungen gegeben werden. Es versteht sich, daß der Generator/Motor 3 aufgrund dieser Steuerung in die Motorbetriebsart oder in die Generatorbe­ triebsart versetzt wird, um an den Verbrennungsmotor 1 ein Drehmoment anzulegen bzw. von diesem aufzunehmen und um elektrische Leistung aus der Speicherbatterie 8 aufzunehmen bzw. dieser zuzuführen.
Der Betriebsablauf des vorstehend beschriebenen Ausfüh­ rungsbeispiels, der in erster Linie von der elektronischen Steuereinheit 4 und der Leistungssteuereinheit 5 durchge­ führt wird, wird nachstehend unter Bezugnahme auf die in den Fig. 3 bis 5 gezeigten Flußdiagramme näher erläu­ tert.
Nachdem die elektrische Stromzufuhr zu der die ECU auf­ weisenden Steuereinheit 4 begonnen worden ist, wird in ei­ nem Anfangsschritt 100 überprüft, ob ein (nicht gezeigter) Zündungsschalter eingeschaltet ist, um den Verbrennungsmo­ tor 1 anzulassen. Wenn eine negative Antwort erhalten wird, kehrt der Ablauf zu einer (nicht gezeigten) Haupt-Steue­ rungsroutine zurück und der Schritt 100 wird nach Ablauf einer bestimmten Zeitspanne erneut durchgeführt.
Wenn die im Schritt 100 durchgeführte Überprüfung eine positive Antwort ergibt, wird in einem Schritt 102 geprüft, ob die aus einem Ausgangssignal des Kurbelwellenwinkelsen­ sors 14 errechnete Motordrehzahl Ne unterhalb eines Werts von 300 Umdrehungen pro Minute (UpM) liegt, wobei der Ab­ lauf zur Haupt-Steuerungsroutine zurückverzweigt, wenn eine eine ausreichend hohe Drehzahl anzeigende negative Antwort erhalten wird.
Wenn im Schritt 102 demgegenüber eine positive Antwort erhalten wird, wird die vom Temperatursensor 15 erfaßte Temperatur des Kühlmittels gelesen und in einem Schritt 104 wird aus im ROM tabellierten bzw. hinterlegten Daten ein der gelesenen Temperatur entsprechender Erregungsstromwert If ausgelesen. Darüber hinaus wird aus im ROM tabellierten Daten ein Anfangswert eines elektrischen Erregungswinkels Re für das anfängliche Anlassen des Verbrennungsmotors ausgelesen. Die tabellierten Daten des Erregungsstroms If werden in erster Linie gespeichert, um temperaturabhängige Änderungen im Lastwiderstand des Verbrennungsmotors 1 und der Stromversorgungskapazität der Speicherbatterie 8 zu kompensieren. Das Tastverhältnis des Erregungsstroms If wird mit einer Abnahme der Kühlmitteltemperatur derart er­ höht, daß dem Generator/Motor 3 um so mehr Energie zuge­ führt wird, je niedriger die Kühlmitteltemperatur ist. Der elektrische Erregungswinkel Re stellt einen Phasenwinkel zwischen einem Vektor (Drehvektor) jedes Polstücks des fest an einer vorbestimmten Winkelposition befestigten Rotor­ kerns und einem Vektor (Drehvektor) einer vorbestimmten Phasenspannung (beispielsweise der Spannung Vu der u-Phase) unter den Dreiphasen-Ankerspannungen dar. Es sei darauf hingewiesen, daß der elektrische Erregungswinkel Re in der vorliegenden Beschreibung als eine Kurbelwellenwinkelposi­ tion definiert ist, an der die Spannung Vu der u-Phase ein­ geschaltet wird (Einschalt-Zeitsteuerung). Da nunmehr die Anzahl der Pole des Generators/Motors und die Einschalt- Zeitsteuerung der Spannung Vu der u-Phase festgelegt sind, werden anschließend die Ausschalt-Zeitsteuerung der Span­ nung Vu der u-Phase und sowohl die Einschalt-Zeitsteuerung als auch die Ausschalt-Zeitsteuerung der anderen Spannungen Vv und Vw der v-Phase bzw. der w-Phase festgelegt.
In einem Schritt 108 wird anschließend die mittels des Sensors 14 erfaßte Kurbelwellenposition bzw. der Kurbelwel­ lenwinkel R gelesen und in einem Folgeschritt 110 wird die Motorbetriebsart des Generators/Motors 3 befohlen bzw. ein­ gestellt. Das heißt, jeder Transistor in der Dreiphasen- Wechselrichterschaltung 51 wird mit der vorstehend be­ schriebenen Ein- und Ausschalt-Zeitsteuerung unter Zugrun­ delegung des Winkels R als Bezugswert schaltgesteuert.
In einem Schritt 112 wird die Motordrehzahl Ne (oder Winkelgeschwindigkeit ω) gelesen und in einem Schritt 113 mit einer vorbestimmten Schwellenwert bzw. einer Grenzdreh­ zahl Neth (200 UpM) verglichen, die einen ausreichenden An­ stieg der Drehzahl beim Anlassen des Verbrennungsmotors darstellt. Wenn das Vergleichsergebnis positiv ist, wird festgelegt, daß das Anlassen des Verbrennungsmotors erfolg­ reich gewesen ist oder daß der Verbrennungsmotor 1 zu dre­ hen begonnen hat, worauf zu einem Schritt 114 der Fig. 5 verzweigt wird.
Wenn im Schritt 113 eine negative Antwort erhalten wird, wird daraus geschlossen, daß das Anlassen des Ver­ brennungsmotors noch nicht erfolgreich gewesen ist, und der Ablauf verzweigt daraufhin zu einem Schritt 116 in Fig. 4, um zu ermitteln, ob der momentane elektrische Erregungswin­ kel Re gleich groß wie oder kleiner als ein maximaler Ver­ zögerungs- bzw. Nacheilwert Rlagmax ist. Wenn eine negati­ ve Antwort erhalten wird, wird ein Schritt 118 durchge­ führt, um für eine vorbestimmte Zeitdauer zu warten, bevor zum Schritt 100 zurückgekehrt wird. Wenn im Schritt 116 demgegenüber eine positive Antwort erhalten wird, wird der Winkel Re in einem Schritt 117 um einen Betrag ΔRe verzö­ gert und es wird der Schritt 118 durchgeführt. Diese Verzö­ gerung oder Nacheilung des Erregungswinkels Re bedeutet eine Änderung des Erregungswinkels Re hin zu einer solchen Richtung, die das Antriebsdrehmoment des Generators/Motors 3 für ein schnelleres Anlassen des Verbrennungsmotors er­ höht (siehe Fig. 7). Der Maximalwert Rlagmax stellt hier einen Erregungswinkel dar, der dem Generator/Motor 3 zur Erzeugung eines maximalen Antriebsdrehmoments als Anlasser­ motor veranlaßt.
Die Schritte 116 bis 118 können ausgelassen werden, wenn das Warten im Schritt 113 durchgeführt wird. In diesem Fall ist es vorzuziehen, den Erregungswinkel Re auf den maximalen Verzögerungswert einzustellen, um ein schnellst­ mögliches Anlassen des Verbrennungsmotors 1 zu erzielen.
Wenn im Schritt 113 demgegenüber eine positive Antwort erhalten wird, was anzeigt, daß der Verbrennungsmotor 1 von selbst zu drehen begonnen hat oder daß das Anlassen des Verbrennungsmotors beinahe beendet ist, wird der Verzöge­ rungswinkel Re im Schritt 114 um einen Betrag ΔRe vorver­ legt, um sein Ausgangsdrehmoment herabzusetzen (siehe Fig. 7), und die Motorbetriebsart wird im Schritt 120 wei­ terhin in der Weise durchgeführt, daß jeder Transistor in der Dreiphasen-Wechselrichterschaltung 51 unter der zuletzt festgelegten Zeitsteuerung ein- und ausgeschaltet wird. Diese Vorverlegung im Winkel bedeutet eine Änderung im elektrischen Erregungswinkel Re zu einer derartigen Rich­ tung hin, daß das in der Motorbetriebsart des Genera­ tors/Motors 3 erzeugte Antriebsdrehmoment herabgesetzt wird.
Daraufhin wird die Drehzahl Ne in einem Schritt 122 ge­ lesen und in einem Schritt 123 mit der Grenzwertdrehzahl ram verglichen. Falls das Vergleichsergebnis positiv ist (Ne<ram), wird gefolgert, daß das Anlassen des Verbren­ nungsmotors 1 beendet ist und die Erregung des Genera­ tors/Motors 3 wird in einem Schritt 128 beendet, um die Mo­ torbetriebsart zu beenden. Wenn das Vergleichsergebnis im Schritt 123 demgegenüber negativ ist, was anzeigt, daß das Anlassen des Verbrennungsmotors 1 noch nicht abgeschlossen ist, wird in einem Schritt 124 überprüft, ob der Erregungs­ winkel Re unterhalb eines maximalen vorauseilenden Winkels Rleadmax liegt. Wenn ein negatives Ergebnis erhalten wird, wird in einem Schritt 126 für eine Zeit gewartet, bevor zum Schritt 114 zurückgekehrt wird, bei dem der Erregungswinkel Re weiter vergrößert wird. Wenn im Schritt 124 demgegen­ über eine positive Antwort erhalten wird, wird im Schritt 120 die Motorbetriebsart durchgeführt. Es sei darauf hinge­ wiesen, daß diese Erhöhung eine Änderung des Erregungswin­ kels Re in derjenigen Richtung bedeutet, in der das in der Motorbetriebsart des Generators/Motors 3 erzeugte Antriebs­ drehmoment herabgesetzt wird. Der maximale vorauseilende Winkel Rleadmax stellt denjenigen Erregungswinkel dar, bei dem der Generator/Motor 3 zur Erzeugung des minimalen An­ triebsdrehmoments veranlaßt wird.
Die Schritte 124 und 126 können weggelassen werden, wenn das Warten im Schritt 123 durchgeführt wird. In diesem Falle ist es vorzuziehen, den Erregungswinkel Re im Schritt 114 auf einen vorbestimmten Wert einzustellen.
Da der elektrische Erregungswinkel Re des Genera­ tors/Motors 3 gemäß vorstehender Beschreibung verzögert wird, sobald der Verbrennungsmotor 1 zu drehen beginnt (Ne Neth), kann die elektrische Stromzufuhr aus der Batterie 8 zum Generator/Motor 3 für die Motorbetriebsart verringert werden.
Bei einem Dreiphasen-Synchronmotor kann die elektrische Effektivleistung durch Steuerung des Erregungswinkels Re gesteuert werden. Bei dem vorstehenden Ausführungsbeispiel wird der Erregungswinkel Re mittels der Schritte 118 und 126 bei jedem vorbestimmten Zeitabstand vorverlegt und ver­ zögert bzw. zurückverlegt, was jedoch auch ohne jegliche Wartezeitdauer durchgeführt werden kann.
Zum besseren Verständnis der Arbeitsweise dieses Aus­ führungsbeispiels sind die tabellierten Daten, die die Be­ ziehung zwischen der Kühlwassertemperatur des Motors und dem Erregungsstrom If angeben, in Fig. 6 näher dargestellt, während die Beziehung zwischen dem Erregungswinkel Re und dem vom Generator/Motor 3 erzeugten Antriebsdrehmoment in Fig. 7 dargestellt ist.
Darüber hinaus ist in Fig. 8 die zeitliche Änderung des vom Generator/Motor 3 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbe­ ispiel erzeugten Antriebsdrehmoments mittels einer durchge­ zogenen Linie dargestellt und zum Vergleich dem im Stand der Technik erzielten Verlauf (gestrichelte Linie) gegen­ übergestellt, während in Fig. 9 die zeitliche Änderung der Drehzahl des Verbrennungsmotors 1 mittels einer durchgezo­ genen Linie dargestellt und zum Vergleich dem im Stand der Technik erzielten Verlauf (gestrichelte Linie) gegenüberge­ stellt ist.
Es sei darauf hingewiesen, daß beim vorstehend be­ schriebenen Ausführungsbeispiel der Schritt 113 zum Erfas­ sen des Beginns der Drehung des Verbrennungsmotors 1 und der Schritt 118 zum Verringern des Erregungsstroms in der Motorbetriebsart dient.
Nachfolgend wird ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert.
Bei der Anlasservorrichtung gemäß diesem Ausführungsbe­ ispiel wird die Verringerung der dem Generator/Motor 3 zu­ geführten elektrischen Leistung nicht durch Vorverlegen des Erregungswinkels Re, sondern vielmehr durch Verringerung des Erregungsstroms If durchgeführt, wobei dieses Ausfüh­ rungsbeispiel bis auf wenige Modifikationen dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel entspricht. Das heißt, der Schritt 116 in Fig. 4 wird so modifiziert, daß überprüft wird, ob der Erregungsstroms oberhalb eines maximalen Erre­ gungsstroms Ifmax liegt oder nicht, der Schritt 117 der Fig. 4 wird so modifiziert, daß der Erregungsstrom If um ei­ nen Betrag ΔIf vergrößert wird, der Schritt 114 in Fig. 5 wird so modifiziert, daß der Erregungsstrom If um einen Be­ trag ΔIf herabgesetzt wird, und der Schritt 124 in Fig. 5 wird so modifiziert, daß überprüft wird, ob der Erregungs­ strom If oberhalb eines minimalen Erregungsstroms Ifmin liegt oder nicht.
Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf Fig. 10 ein weite­ res Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert.
Bei diesem weiteren Ausführungsbeispiel wird nach Been­ digung des Anlassens des Verbrennungsmotors 1 mittels des Generators/Motors 3, d. h., nachdem die Motordrehzahl eine Leerlaufdrehzahl Nd erreicht hat, ein übermäßiger Anstieg (Überschwingen) der Drehzahl des Verbrennungsmotors 1 er­ faßt, wobei der Generator/Motor 3 auf die Erfassung eines derartigen Überschwingens hin in die Generatorbetriebsart umgeschaltet wird, um das Überschwingen zu unterdrücken.
Gemäß Fig. 10 wird in einem Schritt 129 zunächst die Drehzahl Ne gelesen und in einem Schritt 130 mit der Leer­ laufdrehzahl Nd (wobei Nd beispielsweise 650 UpM beträgt) verglichen. Falls das Vergleichsergebnis negativ ist, wird der vorstehend beschriebene Ablauf wiederholt. Wenn das Vergleichsergebnis demgegenüber positiv ist, wird in einem Schritt 131 überprüft, ob die seit Einschalten des Zün­ dungsschalters abgelaufene Zeit innerhalb einer vorbestimm­ ten Zeitdauer (von beispielsweise 1 s) liegt. Falls das Er­ gebnis dieser Überprüfung positiv ist, wird angenommen, daß das Anlassen des Verbrennungsmotors 1 unmittelbar zuvor be­ endet worden ist, und die Generatorbetriebsart des Genera­ tors/Motors 3 wird in einem Schritt 133 begonnen. Anschlie­ ßend wird in einem Schritt 133 weiterhin überprüft, ob nach Beginn der Generatorbetriebsart eine weitere vorbestimmte Zeit (von beispielsweise 50 ms) abgelaufen ist. Falls das Ergebnis dieser Überprüfung negativ ist, wird angenommen, daß sich der Verbrennungsmotor 1 im Zustand des übermäßigen Drehzahlanstiegs unmittelbar nach Beendigung des Anlassens des Verbrennungsmotors befindet, und der Ablauf verzweigt zurück zum Schritt 129. Wenn im Schritt 131 demgegenüber ein negatives Ergebnis oder im Schritt 133 ein positives Ergebnis erhalten wird, wird angenommen, daß sich der Ver­ brennungsmotor unmittelbar nach Beendigung des Anlassens des Verbrennungsmotors nicht im Zustand eines übermäßigen Drehzahlanstiegs befindet, und der Ablauf kehrt zum Haupt- Steuerungsablauf zurück.
Die beim Ausführungsbeispiel der Fig. 10 auftretenden zeitlichen Änderungen in der Drehzahl Ne unmittelbar nach dem Anlassen des Verbrennungsmotors 1 und die zeitlichen Änderungen im Drehmoment des Generators/Motors 3 sind in Fig. 11 gezeigt.
Aufgrund dieser Steuerung kann ein übermäßiger Dreh­ zahlanstieg (Überschwingen), der unmittelbar nach Beendi­ gung des Anlassens des Verbrennungsmotors 1 auftritt, mit­ tels der Generatorbetriebsart wirksam unterdrückt werden, wodurch Vibrationen und Geräuschentwicklungen des Verbren­ nungsmotors 1 verringert werden können, die Haltbarkeit des Verbrennungsmotors 1 verbessert werden kann und eine Ein­ sparung elektrischer Energie erzielbar ist.
Obgleich der übermäßige Drehzahlanstieg (Überschwingen) unmittelbar nach Beendigung des Anlassens des Verbrennungs­ motors 1 bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeis­ piel durch Erfassen der Motor-Leerlaufdrehzahl (Schritt 130) erfaßt wird, ist eine Modifizierung in der Weise mög­ lich, daß das Auftreten des übermäßigen Drehzahlanstiegs (Überschwingen) nach Beendigung des Anlassens des Verbren­ nungsmotors 1 erfaßt wird, wenn eine vorbestimmte Zeit ab­ gelaufen ist, nachdem sich die Motordrehzahl auf eine vor­ bestimmte Drehzahl (wie beispielsweise die Motorbetriebs­ art-Startdrehzahl ram) erhöht hat.
Obgleich die zum Unterdrücken des übermäßigen Drehzahl­ anstiegs vorgesehene Generatorbetriebsart im Schritt 133 durch den Zeitablauf beendet wird, ist eine Modifizierung dahingehend möglich, die Generatorbetriebsart dann zu been­ den, wenn erfaßt wird, daß die Motordrehzahl unter einen vorbestimmten Wert fällt.
Vorstehend wurde eine Motoranlasservorrichtung offen­ bart, mittels der Motorvibrationen und Geräusche während des Anlassens eines Verbrennungsmotors unterdrückt werden können und die in der Lage ist, die zum Anlassen des Ver­ brennungsmotors erforderliche elektrische Energiemenge zu verringern. Wenn der Verbrennungsmotor zu drehen beginnt und dabei sein Drehmoment erzeugt, wird die einem Anlasser­ motor zum Anlassen des Verbrennungsmotors zugeführte elek­ trische Energie allmählich verringert, womit verhindert werden kann, daß die Summe der vom Anlassermotor und vom Verbrennungsmotor erzeugten Drehmomente übermäßig ansteigt. Falls zum Anlassen des Verbrennungsmotors ein Genera­ tor/Motor verwendet wird, wird die Betriebsart des Genera­ tors/Motors von der Motorbetriebsart auf die Generatorbe­ triebsart umgeschaltet, um einen übermäßigen Drehzahlan­ stieg zu unterdrücken, wenn das Anlassen des Verbrennungs­ motors abgeschlossen ist.

Claims (13)

1. Anlasservorrichtung für Verbrennungsmotoren, mit:
einer Anlassermotoreinrichtung (3), die bei Energiezu­ fuhr einen Verbrennungsmotor (1) anläßt;
einer Erfassungseinrichtung (4,113), die den Beginn ei­ ner Drehung des Verbrennungsmotors (1) erfaßt; und
einer Steuereinrichtung (4, 114), die den der Anlasser­ motoreinrichtung (3) zugeführten Versorgungsstrom (If) während der Anlaßzeitdauer der Anlassermotoreinrichtung (3) im An­ sprechen auf ein Erfassungs-Ausgangssignal der Erfassungs­ einrichtung, das den Beginn der Motordrehung anzeigt, all­ mählich verringert.
2. Anlasservorrichtung für Verbrennungsmotoren, mit:
einem Generator/Motor (3), der in der Lage ist, bei Energiezufuhr einen Verbrennungsmotor (1) in einer Motorbe­ triebsart anzulassen und bei Antrieb durch den Verbren­ nungsmotor (1) elektrische Leistung in einer Generatorbe­ triebsart zu erzeugen;
einem Kurbelwellenwinkelsensor (14) zum Erfassen des Kurbelwellenwinkels des Verbrennungsmotors (1);
einer Leistungssteuereinheit (5) zum Umschalten der Be­ triebsart des Generators/Motors (3) zwischen der Motorbe­ triebsart und der Generatorbetriebsart und zum Steuern des dem Generator/Motor (3) zugeführten Versorgungsstroms (If); und
einer Steuereinheit (4) zum Steuern der Leistungssteu­ ereinheit (5) im Ansprechen auf den mittels des Kurbelwel­ lenwinkelsensors (14) erfaßten Kurbelwellenwinkel,
wobei die Steuereinheit (4) aufweist:
eine erste Einrichtung (102-110), die der Leistungssteu­ ereinheit (5) die Motorbetriebsart des Generators/Motors (3) befiehlt, wenn eine Drehzahl (Ne) des Verbrennungsmotors (1) unterhalb eines vorbestimmten Werts (300 UpM) liegt;
eine zweite Einrichtung (114), die der Leistungssteuer­ einheit (5) die allmähliche Verringerung des dem Genera­ tor/Motor (3) zugeführten Versorgungsstroms (If) befiehlt, wenn die Drehzahl (Ne) des Verbrennungsmotors (1) einen vor­ bestimmten Wert (Neth) erreicht, der kleiner als der erste Wert ist; und
eine dritte Einrichtung (128), die der Leistungssteuer­ einheit (5) die Beendigung der Motorbetriebsart des Genera­ tors/Motors (3) befiehlt, wenn die Drehzahl (Ne) oberhalb des ersten Werts (300 UpM) liegt und der Versorgungsstroms (If) verringert ist.
3. Anlasservorrichtung nach Anspruch 2, mit:
einem Temperatursensor (15) zum Erfassen einer Kühlmit­ teltemperatur des Verbrennungsmotors (1),
wobei die Steuereinheit (4) weiterhin aufweist:
eine vierte Einrichtung (114, 117) zum Ändern des Tast­ verhältnisses des Versorgungsstroms in Übereinstimmung mit der Kühlmitteltemperatur des Verbrennungsmotors (1).
4. Anlasservorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, bei der die Steuereinheit weiterhin aufweist:
eine fünfte Einrichtung (117), die der Leistungssteuer­ einheit (5) die allmähliche Erhöhung des dem Generator/Motor (3) während der Motorbetriebsart zugeführten Versorgungs­ stroms befiehlt, wenn die Drehzahl unterhalb dem zweiten Wert (Neth) liegt.
5. Anlasservorrichtung für Verbrennungsmotoren, mit:
einem Generator/Motor (3), der in der Lage ist, bei Energiezufuhr einen Verbrennungsmotor (1) in einer Motorbe­ triebsart anzulassen und bei Antrieb durch den Verbren­ nungsmotor (1) elektrische Leistung in einer Generatorbe­ triebsart zu erzeugen;
einem Kurbelwellenwinkelsensor (14) zum Erfassen des Kurbelwellenwinkels des Verbrennungsmotors (1);
einer Leistungssteuereinheit (5) zum Umschalten der Be­ triebsart des Generators/Motors (3) zwischen der Motorbe­ triebsart und der Generatorbetriebsart und zum Steuern des dem Generator/Motor (3) zugeführten Versorgungsstroms (If); und
einer Steuereinheit (4) zum Steuern der Leistungssteu­ ereinheit (5) im Ansprechen auf den mittels des Kurbelwel­ lenwinkelsensors (14) erfaßten Kurbelwellenwinkel,
wobei die Steuereinheit (4) aufweist:
eine Einrichtung (132), die der Leistungssteuereinheit (5) die Generatorbetriebsart des Generators/Motors (3) für eine vorbestimmte Zeitdauer befiehlt, wenn eine Drehzahl (Ne) des Verbrennungsmotors (1) einen vorbestimmten Wert (650 UpM) unmittelbar nach Beendigung des Anlassens des Verbren­ nungsmotors (1) mittels der Motorbetriebsart erreicht.
6. Motoranlasservorrichtung, insbesondere nach einem der vorangehenden Ansprüche, mit:
einer Motoreinrichtung (3), die bei Energiezufuhr ein Drehmoment an einen Verbrennungsmotor (1) anlegt, um den Verbrennungsmotor (1) anzulassen;
einer Drehzahlerfassungseinrichtung (14), zum Erfassen einer Drehzahl (Ne) des Verbrennungsmotors; und
einer elektrischen Leistungssteuereinrichtung (4, 5) zum Steuern des der Motoreinrichtung (3) zugeführten Versor­ gungsstroms, wobei die Steuereinrichtung (4, 5) den Versor­ gungsstrom (If) verringert, um das Drehmoment der Motorein­ richtung (3) herabzusetzen, wenn die erfaßte Motordrehzahl (Ne) auf eine erste vorbestimmte Drehzahl (Neth) ansteigt.
7. Motoranlasservorrichtung nach Anspruch 6, bei der die Steuereinrichtung (4, 5) die Stromversorgung der Motorein­ richtung (3) beendet, wenn die erfaßte Motordrehzahl (Ne) auf eine zweite vorbestimmte Drehzahl (300 UpM) ansteigt, die höher als die erste vorbestimmte Drehzahl (Neth) ist.
8. Motoranlasservorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, bei der der Versorgungsstrom (If) in Übereinstimmung mit einer Kühl­ mitteltemperatur des Verbrennungsmotors (1) und einem Kur­ belwellenwinkel des Verbrennungsmotors (1), bei dem die Zu­ fuhr des Versorgungsstroms zur Motoreinrichtung (3) begonnen wird, geändert wird.
9. Motoranlasservorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, bei der die Motoreinrichtung (3) einen Generator/Motor aufweist, der bei Energiezufuhr in einer Motorbetriebsart ein Drehmoment erzeugt und der bei Anliegen eines Drehmo­ ments aus dem Verbrennungsmotor (1) eine Generatorbetriebs­ art durchführt.
10. Motoranlasservorrichtung nach Anspruch 9, bei der der Generator/Motor (3) in die Generatorbetriebsart umgeschaltet wird, wenn die erfaßte Motordrehzahl (Ne) die Leerlaufdreh­ zahl (650 UpM) übersteigt.
11. Motoranlasservorrichtung nach Anspruch 10, bei der die Steuereinrichtung (4, 5) die Stromversorgung des Genera­ tors/Motors (3) beendet, wenn die erfaßte Motordrehzahl (Ne) auf eine vorbestimmte Drehzahl (300 UpM) ansteigt, die klei­ ner als die Leerlaufdrehzahl (650 UpM) ist.
12. Motoranlasservorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, bei der die Generatorbetriebsart auf eine vorbestimmte Zeitdauer seit Beginn der Generatorbetriebsart beschränkt ist (Schrift 133).
13. Motoranlasservorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, bei der die Generatorbetriebsart gesperrt wird, wenn nach Einschalten eines Zündungsschalters (131) eine vorbe­ stimmte Zeit abgelaufen ist (Schrift 131).
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