DE60001204T2

DE60001204T2 - Vorrichtung und verfahren zum anlassen eines verbrennungsmotors

Info

Publication number: DE60001204T2
Application number: DE60001204T
Authority: DE
Inventors: Richard R. Timewell
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1999-04-07
Filing date: 2000-04-06
Publication date: 2003-11-13
Anticipated expiration: 2020-04-07
Also published as: US6125808A; ATE231215T1; EP1086308A1; EP1086308B1; DE60001204D1; JP2002541386A; ES2190956T3; WO2000061940A1

Description

TECHNISCHER BEREICH

Die Erfindung betrifft allgemein Verbrennungsmotoren für Kraftfahrzeuge und insbesondere eine Vorrichtung zum Anlassen eines derartigen Motors.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Herkömmliche Verbrennungsmotoren, wie die in Kraftfahrzeugen verwendeten, benötigen einen elektrischen Anlasser und ein Batteriekabel, das insbesondere während des Anlaßvorgangs eine hohe Leistung zuführen kann. Diese Batteriekapazität wird gelegentlich als hoher Anlaßstrom oder Ampere bezeichnet (ca. 200-600 Ampere bei normalen Anlaßvorgängen). Die Kombination von Batterie und Anlasser muß einen Fahrzeugmotor mit einer ziemlich hohen Geschwindigkeit, ca. 50 min&supmin;¹, drehen (anlassen) können, um einen herkömmlichen Anlaßvorgang auszuführen. Ein derartiges herkömmliches System stellt sowohl an den Anlasser als auch an die Batterie erhebliche betriebstechnische Anforderungen.
Nach dem Anlassen sind die Anforderungen an die Batterie erheblich geringer. Typischer Weise sind der Hochleistungs- Anlassermotor und die zugehörige herkömmliche Batterie teuer. Die Batterie muß auch in regelmäßigen Abständen ersetzt werden. Es ist auch allgemein bekannt, daß Anlaßvorgänge eine Abnutzung herkömmlicher Automatikmotoren verursachen. Typischer Weise sind mehrere, mindestens ca. drei, Umdrehungen des Kraftfahrzeugmotors erforderlich, bevor ein herkömmlicher Motor im normalen Betrieb startet. Die Motorabnutzung resultiert daraus, daß die Schmierung während des Anlaßprozesses geringer als während des normalen Motorbetriebs ist.
Daher ist es wünschenswert, einen Verbrennungsmotor ohne einen Anlassermotor und eine herkömmliche Kraftfahrzeugbatterie anlassen zu können. Ferner ist es wünschenswert, den Motor innerhalb einer oder zweier Umdrehungen starten zu können, wodurch die Abnutzung des Motors verringert wird.
In der DE 42 00 606 ist ein Mechanismus zum Anlassen eines Motors durch Einspritzten eines Kraftstoff-Luft-Gemischs in einen Zylinder unmittelbar hinter dem oberen Totpunkt und zum Versuch einer Zündung des Gemisch zum Bewegen des Zylinders offenbart. Dementsprechend umfaßt das System eine Einrichtung zur Erfassung, welcher der Kolben den oberen Totpunkt gerade passiert hat.

OFFENBARUNG DER ERFINDUNG

Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung zum Anlassen eines Verbrennungsmotors mit mehreren Zylindern mit Kolben, die in diesen einem Umdrehungspfad folgen, und mit
einer Einrichtung zur Identifikation des einen Kolbens unter den mehreren Kolben, der zu Beginn des Anlassens des Motors in dem Verbrennungsmotor über die Position des oberen Totpunkts der Umdrehung hinaus ist, wobei der in bezug auf den einen Kolben nächste Kolben in der Zündreihenfolge vor der Position seines oberen Totpunkts angeordnet ist,
einer Einrichtung zum Injizieren von Druckluft in den Zylinder des einen Kolbens zum Erzwingen einer ausreichenden Bewegung des Kolbens entlang seines Umdrehungspfads, daß der nächste Kolben in der Zündreihenfolge die Position des oberen Totpunkts passiert,
einer Zündeinrichtung zum Zünden jeder Kraftstoff-Luft-Kombination im Zylinder des einen Kolbens und
einer Einrichtung zum Einspritzen von Kraftstoff in den auf den einen Kolben folgenden Zylinder geschaffen, der sich im Ansaughub befindet, wobei das Einspritzen der Druckluft, die Betätigung der Zündeinrichtung und die Betätigung der Kraftstoffeinspritzeinrichtung im wesentlichen gleichzeitig erfolgen, die Einrichtung zum Einspritzen von Druckluft und die Zündeinrichtung in der Zündreihenfolge des Motors nach dem einen Kolben für aufeinanderfolgende Zylinder betätigt werden und die Kraftstoffeinspritzeinrichtung für die nach dem einen Kolben in der Zündreihenfolge aufeinanderfolgenden Zylinder betätigt wird, die sich im Ansaughub befinden, bis der Motor startet.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Anlassen eines Verbrennungsmotors mit mehreren Zylindern geschaffen, in denen Kolben einem Umdrehungspfad folgen, mit den Schritten:
Identifikation des einen Kolbens unter den mehreren Kolben des Verbrennungsmotors, der zu Beginn des Anlassens des Motors über die Position des oberen Totpunkts der Umdrehung hinaus ist, wobei der nach dem einen Kolben nächste Kolben in der Zündreihenfolge vor der Position seines oberen Totpunkts angeordnet ist;
Injizieren von Druckluft in den Zylinder des einen Kolbens, wodurch eine ausreichende Bewegung des Kolbens entlang seines Umdrehungspfads erzwungen wird, daß der in der Zündreihenfolge nächste Kolben die Position seines oberen Totpunkts passiert;
Zünden jeder beliebigen Kraftstoff-Luft-Kombination in dem Zylinder des einen Kolbens und
Einspritzen von Kraftstoff in den Zylinder nach dem einen Kolben, der sich im Ansaughub befindet, wobei der Schritt der Injektion von Druckluft, der Zündschritt, und der Schritt der Kraftstoffinjektion im wesentlichen gleichzeitig erfolgen, die Injektion von Druckluft und der Zündschritt für die nach dem einen Kolben in der Zündreihenfolge aufeinanderfolgenden Zylinder ausgeführt werden und der der Schritt der Kraftstoffinjektion für in der Zündreihenfolge nach dem einen Kolben aufeinanderfolgende Zylinder ausgeführt wird, die sich im Ansaughub befinden, bis der Motor startet.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist ein Diagramm, das den Strom der Druckluft von ihrer Quelle in einem Fahrzeug zu jedem der Zylinder eines Sechszylindermotors zeigt;
Fig. 2 ist ein vereinfachtes Diagramm eines von dem erfindungsgemäßen Motorenanlaßsystem verwendeten Motorpositionssensors;
Fig. 3 ist ein Diagramm, das die Steuerung für das Einspritzen der Druckluft in jeden der Zylinder des Motors gemäß Fig. 1 zeigt;
Fig. 4 ist ein Diagramm, das die Zündschaltung des erfindungsgemäßen Motorenanlaßsystems zeigt;
Fig. 5 ist ein Diagramm, das die Steuerung für das Einspritzen von Kraftstoff in die Zylinder des Motors gemäß Fig. 1 zeigt;
Fig. 6 ist ein Diagramm, das eine Schaltung zeigt, die die Länge der Zeitspanne der Betätigung des Kraftstoffeinspritzabschnitts des Motorenanlaßsystems steuert; und
Fig. 7 ist ein Diagramm, das eine Gebläseverzögerungsschaltung für das erfindungsgemäße Motorenanlaßsystem zeigt.

BESTER MODUS ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Anlassersystem zur Verwendung für Verbrennungsmotoren, beispielsweise einen Kraftfahrzeugmotor mit sechs Zylindern. Obwohl ein Kraftfahrzeugmotor mit sechs Zylindern hier zur Beschreibung der vorliegenden Erfindung als Grundlage herangezogen wird, wird darauf hingewiesen, daß das erfindungsgemäße System auch auf andere Verbrennungsmotorenkonfigurationen anwendbar sind, einschließlich derer mit einer anderen Anzahl an Zylindern. Das vorliegende System ist so konstruiert, daß es den Anlassermotor und die herkömmliche Batterie existierender Kraftfahrzeuganlassersysteme ersetzt. Kraftfahrzeuge, für die das vorliegende System verwendet wird, weisen nach wie vor eine Batterie mit einem Ladesystem (wie einer Lichtmaschine) zur Versorgung des herkömmlichen elektrischen Betriebssystems eines Kraftfahrzeugs mit Strom auf, doch die Batterie muß nicht die hohe Amperekapazität haben, die herkömmliche Kraftfahrzeuganlassersysteme heute erfordern.
Bei einem herkömmlichen Motor mit sechs Zylindern haben die Zylinder eine bestimmte Zündreihenfolge, nämlich eins, sechs, fünf, vier, drei, zwei. Der herkömmliche Motor umfaßt ein System zum Heranschaffen, Mischen und Einspritzen von Kraftstoff und Luft in einem vorgegebenen Mischverhältnis in der vorgegebenen Reihenfolge in die Zylinder des Motors. Auf der Oberseite jedes Zylinders sind Zündkerzen angeordnet, die in der geeigneten Zündreihenfolge zum geeigneten Zeitpunkt zünden. Ein heutiger, herkömmlicher Kraftfahrzeugmotor umfaßt auch eine Mikroprozessorsteuerung für den Betrieb des Motors einschließlich einer Steuerung für das Einspritzen des Kraftstoffs und die Zündung des Kraftstoffs zum geeigneten Zeitpunkt in den unterschiedlichen Zylindern.
Ein wesentlicher Aspekt des vorliegenden Systems ist die rasche, genaue Bestimmung der "Position" jedes der Kolben auf seinem Umlaufpfad zu einem bestimmten Zeitpunkt. Diese wird im allgemeinen als Motorposition bezeichnet. Derartige Informationen können auf verschiedene Weisen ermittelt werden. Einige existierende Kraftfahrzeugmotoren können die Motorpositionsinformationen mit der erforderlichen Genauigkeit erfassen, während andere Motoren modifiziert werden müssen. Das vorliegende System nutzt auch die existierenden, in herkömmlichen Kraftfahrzeugen vorgesehenen Kraftstoffeinspritz- und Zündsysteme. Daher kann das vorliegende System als Modifikation existierender Verbrennungsmotoren ebenso wie für neue Motoren verwendet werden.
Hinsichtlich der Betriebsreihenfolge des vorliegenden Systems wird zunächst die Position des Motors, genauer der eine bestimmte Kolben, der unmittelbar über die Position des oberen Totpunkts (OTP) hinaus ist, identifiziert, wenn der Motorschlüssel in die Anlaßposition bewegt wird. Dies kann natürlich jeder der Kolben des Motors sein, da der Motor in zufälligen Stellungen anhält.
In diesen Zylinder wird Druckluft eingespritzt, und der Zündkerze des Zylinders wird ein Zündimpuls zugeführt. Der erste unmittelbar hinter dem oberen Totpunkt befindliche Kolben wird von der Druckluft ausreichend bewegt, um den nächsten Kolben in der Zündreihenfolge unmittelbar hinter die Position des oberen Totpunkts zu bewegen. Gleichzeitig wird in den bestimmten Zylinder im Ansaughub, der bei einem Sechszylindermotor der vierte Zylinder nach dem in der Position hinter dem oberen Totpunkt befindlichen in der Zündreihenfolge ist, Kraftstoff eingespritzt. Wenn in dem ersten Zylinder, dessen Kolben sich am oberen Totpunkt befindet, Kraftstoff zurückgeblieben ist, wird er durch den Zündimpuls gezündet, und der Motor startet.
Wenn der Motor nicht startet und der Schlüssel in der Anlaßposition gehalten wird, erfolgen das Einspritzen der Druckluft und das Anlegen des Zündimpulses im nächsten Zylinder in der Zündreihenfolge (der sich nun an der Position des oberen Totpunkts befindet), und in den fünften Zylinder (den Zylinder, der sich nun im Ansaugtakt befindet) wird Kraftstoff eingespritzt. Die gleichen Schritte werden (bei einem Sechszylindermotor) anschließend für den dritten und den sechsten, und dann den vierten und den ersten Zylinder ausgeführt. Der Motor startet typischer Weise stets, wenn sich der vierte Zylinder (der Zylinder, der sich im Ansaugtakt befindet, wenn der erste am oberen Totpunkt befindliche Kolben identifiziert wird) am oberen Totpunkt befindet, da sich in dem Zylinder mit Sicherheit ausreichend Kraftstoff für eine Zündung befindet. Dadurch wird der Motor typischer Weise innerhalb einer vollständigen Motorumdrehung bequem und zuverlässig gestartet, wobei anstelle der Kombination aus einem separaten Anlassermotor mit hohem Drehmoment und einer herkömmlichen Hochleistungsbatterie neben dem normalen Zünd- und Kraftstoffeinspritzsystem nur ein Druckluftsystem und die elektrischen Steuerungsanforderungen für diese verwendet werden.
Fig. 1 zeigt ein vereinfachtes Diagramm des Stroms der Druckluft und des Kraftstoffs bei dem erfindungsgemäßen System für einen Sechszylinder-V-Motor. Die Zündreihenfolge der Zylinder, die die Reihenfolge bestimmt, in der die Druckluft in die Zylinder des Motors eingespritzt wird, ist in Fig. 1 gezeigt. Eine an Bord befindliche Druckluftquelle ist allgemein durch 10 bezeichnet. Die Druckluftquelle 10 ist über eine allgemein durch 12 bezeichnete Zufuhrleiltung mit den einzelnen Zylindern verbunden, die in zwei Zweige für die beiden Reihen aus je drei Zylindern aufgeteilt ist. Die Zufuhrleitung 12 ist über eine separate Kombination aus Elektromagneten 14 und Rückschlagventilen 16 mit jedem der Zylinder verbunden. Hinter jeder Kombination aus Rückschlagventil und Elektromagnet ist die Zufuhrleitung über eine kleine Öffnung in dem Zylinder, die sich typischer Weise in der Nähe der Öffnung für die Zündkerze in der Nähe der Oberseite des Zylinders befindet, mit jedem Zylinder verbunden.
Bei der gezeigten Ausführungsform ist die Zufuhrleitung 12 aus einem Stahlrohrmaterial gefertigt und hat einen Durchmesser von ca. 9,53 mm (3/8 Zoll). Alternativ könnte die Zufuhrleitung 12 durch spanabhebende Bearbeitung im Motorblock erzeugt werden. Die Öffnung für die Druckluft in der Oberseite des Zylinders hat bei der dargestellten Ausführungsform einen Durchmesser von ca. 6,35 mm (1/4 Zoll). Die Druckluftelektromagnete 14-14 für die Zylinder werden in einer bestimmten Reihenfolge geöffnet, beginnend mit dem Zylinder, von dessen Kolben zu Beginn des Anlaßvorgangs festgestellt wird, daß er sich gerade (normalerweise um 2º-3º) über den oberen Totpunkt hinaus bewegt hat. Die Steuerschaltung der Druckluftelektromagnete 14-14 wird nachstehend beschrieben. Bei der gezeigten Ausführungsform liegt der Druck der Druckluft in einem Bereich von 480.000-690.000 N/m² (70-100 psi), vorzugsweise bei ca. 480.000 N/m² (70 psi), obwohl er abhängig von der jeweiligen Anwendung verändert werden kann.
Fig. 1 zeigt auch einen "Ablaßleitungsanschluß 20", der ein Rückschlagventil und einen Elektromagneten enthält, von einem ausgewählten der Zylinder zurück zur Druckluftquelle 10. Bei der gezeigten Ausführungsform ist diese Ablaßleitung ein Stahlrohr mit einem Durchmesser von 6,35 mm (1/4 Zoll). Während des normalen Betriebs des Motors wird die Druckluftquelle 10 von durch die Ablaßleitung 20 strömender Luft erneut unter Druck gesetzt. Typischer Weise sind zur Wiederherstellung des Drucks ca. 50 Sekunden erforderlich. Die Wiederherstellung des Drucks kann auch durch einen kleinen Kompressor oder nötigenfalls manuell erfolgen.
Fig. 1 zeigt auch den Kraftstoffeinspritzweg in jeden der Zylinder in vereinfachter Form, beginnend bei 26. Die Kraftstoffeinspritzung erfolgt durch die vorhandenen Kraftstoffeinspritzeinrichtungen des Motors, obwohl diese bei der gezeigten Ausführungsform während der Anlaßprozeduren in der vorstehend erwähnten besonderen Reihenfolge gesteuert werden. Die Steuerung der Kraftstoffeinspiritzung wird nachstehend genauer beschrieben.
Beim Betrieb des vorstehend besprochenen Systems ist es erforderlich, zu Beginn des Anlaßvorgangs den besonderen Kolben des Motors zu bestimmen, der den oberen Totpunkt gerade passiert hat. Wie vorstehend erwähnt, besitzen einige herkömmliche Kraftfahrzeuge Vorrichtungen an Bord, die die erforderlichen, die Identität des jeweiligen Kolbens des Motors, der den oberen Totpunkt gerade passiert hat, wenn der Schalter des Motors in die Anlaßposition gedreht wird, betreffenden Informationen liefern können.
Bei der vorliegenden Ausführungsform ist ein separates System zur Bestimmung der Position der Kolben unmittelbar hinter dem oberen Totpunkt vorgesehen. Gemäß Fig. 2 ist am hinteren Ende der Nockenwelle des Motors eine Platte 28 befestigt, die sich aus der Rückseite des Motors erstreckt. An der Kante der Platte ist, ca. 63º (mehr als 60º) abdeckend, ein magnetisches Element 30 vorgesehen. Um den Umfang der Platte, jedoch leicht von ihr beabstandet, sind in Intervallen von 60º sechs Halleffekttransistoren 32-32 angeordnet.
Das Magnetelement 30 ist in bezug auf die Position der Halleffekttransistoren so angeordnet, daß die Ausgänge jedes jedem Transistor zugeordneten Verstärkers nacheinander repräsentiert werden, wenn der zugeordnete Kolben gerade die Position des oberen Totpunkts passiert hat. Es wird jedoch darauf hingewiesen, daß auch andere Methoden zur Ermittlung derartiger, den oberen Totpunkt des Kolbens betreffender Informationen möglich sind.
Der Motorpositionssensor kann daher den bestimmten Kolben am Ende seines Verdichtungstakts bestimmen, der die Position des oberen Totpunkts gerade passiert hat. Der Kolben muß den oberen Totpunkt passiert haben, damit der Kolben durch das Einspritzen der Druckluft entlang seines Umdrehungswegs bewegt werden kann, wodurch der nächste Kolben in der Zündreihenfolge an einen Punkt bewegt wird, der über den oberen Totpunkt hinaus ist. Die Position des ersten identifizierten Kolbens muß über den oberen Totpunkt hinaus sein, kann jedoch einen beträchtlichen Betrag (bis fast 60º) darüber liegen, solange der nächste Kolben in der Zündreihenfolge den oberen Totpunkt nicht passiert hat. Typischer Weise hat einer der Kolben den oberen Totpunkt gerade passiert, wenn der Motor angehalten wird. Die die Kolbenposition betreffenden Informationen sind sowohl beim Anhalten des Motors, d. h. beim Warten auf ein Anlassen, als auch dann verfügbar, wenn der Motor gerade der Anlaßprozedur unterzogen wird.
Fig. 3 zeigt die Steuerschaltung für die Druckluftelektrornagnete. Die sechs Signale von dem Motorpositionssensor werden an Eingangsleitungen 40-45 angelegt. Der Ausgang der Druckluftsteuerschaltung wird an Steuerelektromagnete 50-55 angelegt, die die in Fig. 1 gezeigten, jedem Zylinder zugeordneten Elektromagnete sind. Zur Vereinfachung der Erläuterung ist nur eine vollständige Schaltung gezeigt, nämlich die Schaltung 48 zwischen der Eingangsleitung 45 (Zylinder Nummer 1) und dem Elektromagneten 50 (Zylinder Nummer vier in der Zündreihenfolge). Jedes Motorpositionssignal ist einem bestimmten Elektromagneten zugeordnet. Jedes Motorpositionssignal wird an eine Eingangsleitungsschaltung angelegt, die eine Kombination 59 aus einer Diode und einem Widerstand umfaßt. Ihr Ausgang wird an eine Steuerschaltung 48 angelegt, der Transistoren 60 und 62 mit einer Schutzdiode 64 umfaßt. Im Grunde öffnet der Ausgang der Steuerschaltung 48 den Elektromagneten 50 für den jeweiligen Zylinder, wenn ein Motorpositionssensorsignal anzeigt, daß ein bestimmter Kolben den oberen Totpunkt passiert hat. Dies führt, wie in Fig. 1 gezeigt, zum Einführen der Druckluft in den Zylinder Nummer eins.
Durch das Einspritzen der Druckluft wird der erste Kolben um etwa ein Sechstel seines Umlaufwegs bewegt. Der Elektromagnet 50 bleibt lange genug geöffnet, daß der nächste Kolben in der Zündreihenfolge die Position des oberen Totpunkts gerade passiert hat (sich über sie hinaus bewegt hat). Diese Vorgänge erfolgen nacheinander für jeden Elektromagneten, bis der Motor angelassen ist. Bei der dargestellten Ausführungsform wird jeder Elektromagnet so gesteuert, daß er für ca. 1/3 Umdrehung, typischer Weise eine Sekunde, geöffnet ist.
Fig. 4 zeigt eine von drei für das vorliegende System verwendeten Zündsteuerungsschaltungen, wobei jede Zündschaltung die Zündung von zwei Zylindern steuert. Die Zündsteuerschaltung ist allgemein unter 70 dargestellt. Erneut treffen die Signale von dem Motorenpositionssensor über die Eingangsleitungen 72-77 ein, wobei in jeder Leitung eine Diode vorgesehen ist. Die Eingangsleitungen sind an drei Impulserzeugungsschaltungen angeschlossen, wobei jede Impulserzeugungsschaltung bei der dargestellten Ausführungsform einen parallelen Anschluß an einen 100 K Widerstand und einen Kondensator mit 1 uf aufweist.
An die Motorenpositionsleitungen für die Zylinder eins und vier ist ein Impulsgenerator 80 angeschlossen, für die Zylinder zwei bis fünf ist ein Impulsgenerator 84 vorgesehen, und den Zylindern drei und sechs ist ein Impulsgenerator 84 zugeordnet. Bei der einen, gezeigten Zündschaltung wird das Signal von dem Impulsgenerator 84 an eine Zeituhr 88 gesendet, deren Ausgang die Länge des Zündimpulses der Zündspulen festlegt. Bei der gezeigten Ausführungsform ist der Taktgeber ein allgemein bekannter, von Intercel hergestellter 555 Taktgeber. Das Ausgangssignal der Zeituhr 88 wird an eine Treiberschaltung 89 angelegt, die einen MOSFET-Leistungstransistor 90 enthält, der einen Zündimpuls erzeugt. Der Zündimpuls wiederum wird an die Spule 92 angelegt, wobei deren entgegengesetzte Enden zum Zünden der Gase in diesen Zylindern zum vorgegebenen Zeitpunkt jeweils mit den Zündkerzen der Zylinder verbunden sind. Ähnliche Steuerschaltungen sind für die Spulen der Zylinder eins und vier und der Zylinder zwei und fünf vorgesehen. Erneut werden die Zündimpulse auf der Grundlage des Zylinders, der den oberen Totpunkt passiert hat, der Reihe nach an die Zylinder angelegt.
Fig. 5 zeigt die Treiberschaltung für das Einspritzen des Kraftstoffs in die Zylinder. Wie bei den anderen Schaltungen sind die Eingangssignalleitungen von der Motorensensorschaltung unter 100- 105 gezeigt. Die Signale werden jeweils an eine Reihe von gegeneinandergeschalteten Diodenanschlüssen 110-115 angelegt. Eine Diode jeder Kombination ist mit einem Widerstand mit 100 K und einem Kondensator mit 33 uf (113 und 111 für Zylinder eins) in Reihe geschaltet und dann an den Eingang des 555 Taktgebers 116 angeschlossen. Der Ausgang der Zeituhr 116 und das Signal von der anderen Diode in jeder Diodenkombination 110-115 steuern die Reihenfolge und die Einschaltzeit jeder Kraftstoffeinspritzeinrichtung über die Treiberschaltung, wobei beispielhaft eine Treiberschaltung 117 des Zylinders eins gezeigt ist.
Fig. 6 zeigt unter 121 allgemein eine "Abschaltschaltung" für die Kraftstoffeinspritzsteuerschaltung gemäß Fig. 5. Das Anlassersystem gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird, wie herkömmliche Anlaßsysteme, als Ganzes abgeschaltet, wenn der Motor angelassen ist und der Anlaßschalter aus der Anlaßposition freigegeben wird. Die herkömmlichen Betriebs- und Steuersysteme des Motors übernehmen dann. Daher arbeiten die beiden Systeme nicht gleichzeitig. Bei dem Anlassersystem wird das von einem Verstärker 124 verstärkte Signal von dem Motoranlaßschalter über ein Relais 123 angelegt, um den Betrieb der Kraftstoffeinspritztreiberschaltungen über die Schalter 125-125 zu initiieren. Die Zeituhr 126 legt die Zeit des Betriebs der Kraftstoffeinspritztreiberschaltung fest. Die Zeit ist einstellbar. Ist sie einmal abgelaufen, öffnet das Relais 123 die Schalter 125, und die Kraftstoffeinspritzeinrichtungen stellen den Betrieb für diesen Anlaßversuch ein.
Fig. 7 zeigt eine Gebläsezeitverzögerungsschaltung. Typischer Weise ist es nicht wünschenswert, wenn das Gebläse 129 des Motors während des Anlassens des Motors betrieben wird. Daher ist eine Zeituhr 130 vorgesehen, die ein Relais 131 offenhält, das wiederum die Gebläsekontakte 132 offen hält, so daß das Gebläse 130 nicht betrieben wird. Ferner verhindert ein Eingang von der negativen Seite der Lichtmaschine des Motors einen Betrieb des Gebläses, bis die Lichtmaschine mit dem Aufladen beginnt. Daher wird das Gebläse nicht eingeschaltet, bis die für den Taktgeber eingestellte Zeitspanne abgelaufen ist und die Lichtmaschine mit dem Aufladen beginnt. Der Taktgeber kann durch einen Regelwiderstand 135 aufgeladen werden. Typischer Weise beträgt die Zeitspanne für die Zeituhr 30 10 Sekunden. Normalerweise dauert es auch ca. zwei Sekunden (Zeit), bis sich die Lichtmaschine im Ladezustand befindet. Die Gebläseverzögerungsschaltung ist, obwohl sie einige Vorteile hat, jedoch nicht entscheidend für die Funktion der Erfindung.
Wie vorstehend dargelegt, sind die hier beschriebenen einzelnen Schaltungen nur eine bestimmte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Anlassersystems. Es können andere, vergleichbare Schaltungen konstruiert werden, und in einigen Fällen können in den Kraftfahrzeugen vorhandene strukturelle Elemente, Verschaltungen und Mikroprozessorsteuerungsfunktionen verwendet werden. Die Druckluftbaugruppe und -steuerung müssen jedoch zu dem herkömmlichen Kraftfahrzeugmotor hinzugefügt werden, um den Anlaßvorgang gemäß dem vorliegenden System zu realisieren.
Zusammenfassend betrifft die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Anlassen eines Verbrennungsmotors ohne die Notwendigkeit eines Anlassermotors und einer herkömmlichen Kraftfahrzeugbatterie. Bei dem vorliegenden System wird eine Kombination aus einem Einspritzen von Druckluft in einer bestimmten Zündreihenfolge und einem Einspritzen von Kraftstoff in die Zylinder des Motors verwendet.
Das vorliegende System kann den Motor typischer Weise innerhalb einer Umdrehung anlassen, was zu einer erheblich geringeren Abnutzung des Motors beim Anlassen des Motors führt.
Ob wohl zu Veranschaulichungszwecken eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung beschrieben wurde, wird darauf hingewiesen, daß an einer derartigen Ausführungsform verschiedene Veränderungen, Modifikationen und Ersetzungen vorgenommen werden können, ohne von dem durch die Ansprüche wie folgt definierten Rahmen der Erfindung abzuweichen.

Claims

1. Vorrichtung zum Anlassen eines Verbrennungsmotors mit mehreren Zylindern (1 bis 6) mit Kolben, die in diesen einem Umdrehungspfad folgen, und mit

einer Einrichtung (28, 30, 32) zur Identifikation des einen Kolbens unter den mehreren Kolben, der zu Beginn des Anlassens des Motors in dem Verbrennungsmotor über die Position des oberen Totpunkts der Umdrehung hinaus ist, wobei der in bezug auf den einen Kolben nächste Kolben in der Zündreihenfolge vor der Position seines oberen Totpunkts angeordnet ist;

einer Einrichtung (10, 12, 14, 16) zum Injizieren von Druckluft in den Zylinder des einen Kolbens zum Erzwingen einer ausreichenden Bewegung des Kolbens entlang seines Umdrehungspfads, daß der nächste Kolben in der Zündreihenfolge die Position des oberen Totpunkts passiert;

einer Zündeinrichtung zum Zünden jeder Kraftstoff-/Luft- Kombination im Zylinder des einen Kolbens und

einer Einrichtung (26) zum Einspritzen von Kraftstoff in den auf den einen Kolben folgenden Zylinder, der sich im Ansaughub befindet, wobei das Einspritzen der Druckluft, die Betätigung der Zündeinrichtung und die Betätigung der Kraftstoffeinspritzeinrichtung im wesentlichen gleichzeitig erfolgen, die Einrichtung (10, 12, 14, 16) zum Einspritzen von Druckluft und die Zündeinrichtung in der Zündreihenfolge des Motors nach dem einen Kolben für aufeinanderfolgende Zylinder betätigt werden und die Kraftstoffeinspritzeinrichtung für die nach dem einen Kolben in der Zündreihenfolge aufeinanderfolgenden Zylinder betätigt wird, die sich im Ansaughub befinden, bis der Motor startet.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Anlasservorrichtung durch das Fehlen eines Anlassermotors und einer herkömmlichen Autobatterie gekennzeichnet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Einrichtung zum Einspritzen von Druckluft eine einzige elektromagnetische Steueranordnung mit mehreren Anschlüssen umfaßt, einem für jeden Zylinder des Motors.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Einrichtung zum Einspritzen von Druckluft mehrere elektromagnetische Steuervorrichtungen umfaßt, eine für jeden Zylinder (1 bis 6) des Motors.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1 mit einer Einrichtung (20) zum Verbinden mindestens eines der Zylinder des Motors mit der Druckluftquelle zur erneuten Kompression der Quelle während des normalen Betriebs des Motors.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, bei der die erneute Kompression über ca. 50 Sekunden erfolgt.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5, bei der die Druckluft einen Druck innerhalb eines Bereichs von 480.000 N/m²-690.000 N/m² (70-100 psi) aufweist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1 mit einer Einrichtung zum Verhindern des Betriebs eins Gebläseabschnitts des Motors, bis nach der Aktivierung der Anlasservorrichtung und der Angabe, daß ein Lichtmaschinenabschnitt des Motors begonnen hat, sich aufzuladen, eine ausgewählte Zeitspanne verstrichen ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8 mit einer Einrichtung zur Steuerung der Zeitspanne, während derer die Druckluft der Reihe nach in jeden Zylinder injiziert wird.

10. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Druckluft über ca. ein Drittel einer Umdrehung des einen Kolbens injiziert wird.

11. Vorrichtung nach Anspruch 1 mit einer Einrichtung zum Beenden des Betriebs des Treibstoffeinspritzsystems nach einer ausgewählten Zeitspanne nach der Aktivierung eines Anlasserknopfs des Motors.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, bei der die ausgewählte Zeitspanne ca. zwei Sekunden beträgt.

13. Verfahren zum Anlassen eines Verbrennungsmotors mit mehreren Zylindern (1-6), in denen Kolben einem Umdrehungspfad folgen, mit den Schritten:

Identifikation des einen Kolbens unter den mehreren Kolben des Verbrennungsmotors, der zu Beginn des Anlassens des Motors über die Position des oberen Totpunkts der Umdrehung hinaus ist, wobei der nach dem einen Kolben nächste Kolben in der Zündreihenfolge vor der Position seines oberen Totpunkts angeordnet ist;

Injizieren von Druckluft in den Zylinder des einen Kolbens, wodurch eine ausreichende Bewegung des Kolbens entlang seines Umdrehungspfads erzwungen wird, daß der in der Zündreihenfolge nächste Kolben die Position seines oberen Totpunkts passiert;

Zünden jeder beliebigen Kraftstoff-/Luft-Kombination in dem Zylinder des einen Kolbens und

Einspritzen von Kraftstoff in den Zylinder nach dem einen Kolben, der sich im Ansaughub befindet, wobei der Schritt der Injektion von Druckluft, der Zündschritt, und der Schritt der Kraftstoffinjektion im wesentlichen gleichzeitig erfolgen, die Injektion von Druckluft und der Zündschritt für die nach dem einen Kolben in der Zündreihenfolge aufeinanderfolgenden Zylinder ausgeführt werden und der der Schritt der Kraftstoffinjektion für in der Zündreihenfolge nach dem einen Kolben aufeinanderfolgende Zylinder ausgeführt wird, die sich im Ansaughub befinden, bis der Motor startet.

14. Verfahren nach Anspruch 13 mit dem Schritt der Verbindung mindestens eines der anderen Zylinder des Motors mit der Quelle der Druckluft zur erneuten Komprimierung der Quelle beim normalen Betrieb des Motors.

15. Verfahren nach Anspruch 13, bei dem die Druckluft einen Druck innerhalb eines Bereichs von 480.000 N/m²-690.000 N/m² (70-100 psi) aufweist.