EP0504342A1 - Elektronisches startsperr-relais für eine kraftfahrzeug-brennkraftmaschine. - Google Patents

Elektronisches startsperr-relais für eine kraftfahrzeug-brennkraftmaschine.

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EP0504342A1
EP0504342A1 EP91916667A EP91916667A EP0504342A1 EP 0504342 A1 EP0504342 A1 EP 0504342A1 EP 91916667 A EP91916667 A EP 91916667A EP 91916667 A EP91916667 A EP 91916667A EP 0504342 A1 EP0504342 A1 EP 0504342A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
starter
excitation
acceleration
control circuit
internal combustion
Prior art date
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Granted
Application number
EP91916667A
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English (en)
French (fr)
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EP0504342B1 (de
Inventor
Hans-Dietrich Smentek
Peter Kleindieck
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Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Publication date
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Publication of EP0504342B1 publication Critical patent/EP0504342B1/de
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    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
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    • F02N11/10—Safety devices
    • F02N11/101—Safety devices for preventing engine starter actuation or engagement
    • F02N11/105—Safety devices for preventing engine starter actuation or engagement when the engine is already running
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02N—STARTING OF COMBUSTION ENGINES; STARTING AIDS FOR SUCH ENGINES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/14—Introducing closed-loop corrections
    • F02D41/1497—With detection of the mechanical response of the engine
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02N—STARTING OF COMBUSTION ENGINES; STARTING AIDS FOR SUCH ENGINES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02N2200/00—Parameters used for control of starting apparatus
    • F02N2200/02—Parameters used for control of starting apparatus said parameters being related to the engine
    • F02N2200/022—Engine speed

Definitions

  • the invention relates to an electronic start lock relay for a motor vehicle internal combustion engine, with a relay arrangement which controls the starter excitation and which is controlled by a control circuit which detects at least one operating parameter of the internal combustion engine as a function of the actuation of a starter switch.
  • DE 33 43 342 A1 discloses a starter protection device in which a large number of operating parameters, namely the ignition pulse frequency of the engine, the negative pressure in the intake pipe of the engine, the output voltage of the alternator and the position of the gear shift lever can be detected.
  • a corresponding number of sensors is required for this, which is associated with a corresponding outlay.
  • the case may still occur that the starter is still in the run-down state while the next starting process is already being started. In this case, as stated, damage to the starter and the associated power transmission components cannot be ruled out.
  • the corresponding sensors are arranged in the motor vehicle and wired to the circuit. This justifies both in the initial motor vehicle assembly and in particular in the case of subsequent retrofitting of the motor vehicle with the known protective device corresponding considerable assembly on and.
  • the electronic start blocking reform inventive relay with the mentioned in the main claim has the advantage that admirungs- over the Be ⁇ or vibration sensor can be detected in an extremely simple and yet reliable manner whether the 'internal combustion engine is running or not.
  • the acceleration or vibration sensor can also be used to determine whether the starter is still rotating, ie is, for example, in the run-out state. By releasing a possible starting process only below the predetermined acceleration or vibration level, it can be reliably ensured that no starting process is possible while the internal combustion engine is running.
  • the acceleration or vibration sensor can be attached in a very simple manner to parts which vibrate with the internal combustion engine running, on the internal combustion engine itself or in the starter, so that retrofitting can also be carried out with extremely little effort.
  • the outlay required according to the invention is also kept within very low limits because only the acceleration or vibration sensor has to be installed, but it is not necessary to have a large number of detectors for the output voltage of the alternator, the engine ignition pulse. - to provide k - frequency or the like and to wire it.
  • acceleration or vibration sensor e.g. the accelerometer described in DE 39 18 780 AI can be used with piezoelectric elements.
  • sensors for structure-borne noise can also be used, by means of which the engine vibrations can be detected.
  • the advantage for the vehicle manufacturer is that no additional assembly and wiring work is required. Furthermore, the start inhibit relays previously used can be omitted.
  • the power supply to the acceleration or vibration sensor and the control circuit can be provided in a very simple manner via the lines to, on or in the starter which are conventionally already present on the starter, so that the wiring effort is minimal.
  • acceleration or vibration sensor and the components of the control circuit can be simple, small and inexpensive.
  • these construction components can be implemented in such a way that they can be mounted on the starter or integrated in the starter. On the vehicle side, no further intervention or any modification of the construction is necessary.
  • the starter can thus be prevented reliably and in a simple manner while the internal combustion engine is running or still running starter is actuated, so that the service life and the reliability of the starter are increased and expensive repairs can be avoided.
  • an additional timing element is provided, which generates a signal during a predetermined time interval after the actuation of the starter switch has ended, which blocks a renewed actuation of the starter. This can reliably ensure that no new starter start attempt is started while the starter is possibly still running out. This increases the safety factor against starter damage even further. This applies in particular if the acceleration or vibration sensor should not reliably detect vibrations of the starter as it rotates.
  • the insertion of the timer also does not require any special wiring, since it only has to be switched on in the control circuit or in related line connections, but no connection to external sensors is required.
  • Three input parameters namely the output signal of the timing element, the signal representing the switching state of the starter switch and the output signal of the acceleration or vibration sensor (possibly after an output signal conversion) can be processed and connected in a very simple manner via the advantageously provided comparison element a common control signal can be implemented.
  • the circuitry required for this is low.
  • the signal commanding the starter excitation becomes preferably only generated when the timer does not emit a blocking signal, the starter switch is closed and the acceleration or vibration sensor detects no accelerations or vibrations.
  • the timing element which limits the maximum duration of excitation of the starter is preferably connected to the output of the comparison element, so that only a single control line is required for this timing element.
  • the excitation pulse of the comparator can thus serve at the same time to initiate the timing element as well as to activate the starter excitation, i.e. to perform a double function, without additional wiring being necessary.
  • a self-holding relay which switches off the internal power supply for the control circuit after a predetermined time interval has elapsed after the starter switch has been switched on.
  • the acceleration or vibration sensor preferably together with the control circuit, is integrated in the starter or attached to it.
  • the starter with associated start interlock relay according to the invention can be handled as a unit without the need for additional line wiring to the motor vehicle, with the exception of the usual starter wiring. This makes it possible to ensure an extremely compact structure with very little handling effort.
  • the only figure shows an embodiment of the electronic start inhibit relay according to the invention.
  • an embodiment of the electronic start inhibit relay which serves to control the excitation of a starter 1, which is designed as an electric motor.
  • the starter 1 is connected to a terminal 2 via a relay switch Kla of a relay Kl, which is linked to a voltage supply line 3.
  • Voltage for example of +12 V, is present at the voltage supply line 3 continuously or at least during the operation of the motor vehicle or when the ignition key is switched on.
  • the starter 1 is connected with its other connection to a connection 4 which is connected to ground potential.
  • the voltage supply line 3 is coupled to a connection of a starter switch 5 which is normally open and is closed for actuating the starter 1.
  • the other connection of the starter switch 5 is connected to a connection 6, from which a line 7 leads, which in the manner shown is linked to a plurality of components of the start-blocking relay according to the invention, which will be described in more detail below.
  • line 7 is connected to a comparison element 8, which thus receives a positive input signal at the connection connected to line 7 when starter switch 5 is closed.
  • An acceleration sensor 9 (or a vibration sensor) is provided for detecting vibrations or accelerations, in particular vibration accelerations, of the internal combustion engine coupled to the starter 1.
  • the acceleration sensor 9 can be attached to the internal combustion engine or to a part that vibrates together with it, for example a part of the suspension.
  • the acceleration sensor 9 is preferably attached to or in the starter and can thus not only measure the vibration accelerations of the internal combustion engine, but also additionally the running condition of the
  • the acceleration sensor 9 does not emit an output signal, this is an indication that the internal combustion engine is not in motion. With a corresponding arrangement of the acceleration sensor 9, the zero level of the acceleration sensor output signal also means that the starter 1 is at a standstill.
  • the acceleration sensor 9 can be designed as an acceleration transducer with piezoelectric elements, as is known from DE 39 18 780 A1. Vibration accelerations of the engine block according to EM 1241/88 can be detected with such an acceleration sensor. Alternatively, a sensor for structure-borne noise can be used as or instead of the acceleration sensor 9, with which vibrations in the form of structure-borne noise can be detected in accordance with EM 1240/88. In any case, vibrations are sensed by the sensor 9 or the vibration acceleration is measured, from which it can be determined whether the internal combustion engine is running or stopped, so that starter actuations can be avoided while the engine is still running.
  • the output signal of the acceleration sensor 9 or a corresponding vibration sensor is processed via a signal conditioning circuit 10 and applied to an inverting input connection of the comparison element 8.
  • the comparator 8 has a third, also inverting input, which is connected to a timing element 11.
  • the timer 11 is connected on the input side to the line 7 and generates a "1" output signal for a predetermined time interval of, for example, three seconds after the voltage on line 7 has dropped.
  • the voltage drop on line 7 is an indication that the starter switch 5 has been opened again, ie / a start attempt has just ended.
  • the timer 11 thus ensures that no renewed start attempt can be started during the predetermined time interval after the starting process or starting attempt has ended.
  • the time interval of the timer 11 is selected so large that the starter 1 can be phased out completely after finishing his excitement, that is completely stopped before a new start attempt can be initiated. '
  • the comparator 8 thus always queries whether voltage is present on the line 7, ie / the starter switch 5 is closed, whether the acceleration sensor 9 does not emit an output signal and whether the timing element 11 also does not generate an output signal. Only in this case, that is, when the starter 1 and the internal combustion engine are at rest and the starter switch 5 has been actuated, does the comparator 8 output an output signal to a timer 12 at its output connection which is more continuous to limit the maximum duration Starter excitation is used.
  • the timer 12 is set to a time interval of, for example, 60 seconds and, after this time period has elapsed, the starter excitation is automatically switched off when the excitation input signal remains unchanged. In this way, excessive stresses on the starter 1 can be exaggerated with the danger excessive heating and excessive power consumption of the starting process can be switched off automatically.
  • the timer 12 passes the output signal of the comparator 8 commanding a starting process to a transistor 13, which switches through when this signal is received and activates a relay K2 connected to it.
  • a relay switch K2a of the relay K2 is closed when the relay K2 is activated, as a result of which the potential of the voltage supply line 3 is applied to the relay K1.
  • the relay K1 is also energized, so that its relay switch Kla closes and connects the motor windings of the starter 1 to the voltage supply line 3.
  • the starter 1 is therefore energized.
  • a diode 14 is connected in parallel with the relay K2 and serves as a freewheeling diode and can derive reaction currents when the relay K2 is switched.
  • the power supply of the comparison element 8, the timing element 11 and the relay K2 takes place via a line 15, to which the cathode of the diode 14 and a connection of the relay switch K2a are also connected.
  • the line 15 is coupled to the connection 2 and therefore to the power supply line 3.
  • the timer 11 can thus carry out its number of times even when the starter switch 5 is switched off.
  • the timer 12 is connected to the line 7 for the power supply via a line 16 and is thus supplied with current only when the starter switch 5 is closed. On the one hand, this causes the timer 12 to be automatically switched off when it is opened of the starter switch 5 and, on the other hand, leads to a reduction in the power consumption of the timer 12.
  • the power supply to the individual components, in particular the comparator 8 and the timing elements 11, 12 via a latching timing element or self-holding relay which is connected, for example, to the terminal 6, ie / is triggered when the starter switch 5 is closed.
  • the latching timer can be set to a period of, for example, five minutes and ensures the internal power supply of the components 8, 11 and 12 connected to the latching timer during this time interval. After the time interval has elapsed, the internal power supply of these components is automatically ended.
  • This has the advantage that the start inhibit relay is normally in the idle state without power consumption, ie without the consumption of quiescent current. Only when the starter switch 5 is switched on is the internal power supply briefly activated in order to be able to carry out the desired protective function. As a result, the total current requirement of the start inhibit relay according to the invention can be kept very low.
  • the driver closes the starter switch 5, the comparator 8 checking whether there is vibration acceleration or not, whether the starter 1 is currently in the run-out or not, and whether the starter switch 5 is switched on, ie / the connection 6 is fed with voltage. If these conditions are met, the timer 12 is triggered and the starter 1 is thus switched on.
  • the starter switch 5 When the starter switch 5 is switched off, the power supply is removed from the timing element 12 and the starter 1 is thereby switched off. At the same time, when the starter switch 5 is switched off, the timer 11 is triggered in order to take the starter run-out time into account.
  • the starter 1 is automatically switched off after this time interval.
  • the starter 1 can only be switched on again by actuating the starter switch 5 again and after the starter 1 has run out, i.e.; after the time interval of the timer 11 has elapsed.

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Description

Elektronisches Startsperr-Relais für eine Kraft- fahrzeug-Breπnkraftmaschine
Stand der Technik
Die Erfindung betrifft ein elektronisches Start¬ sperr-Relais für eine Kraftfahrzeug-Brennkraftma¬ schine, mit einer die Anlasser-Erregung steuernden Relaisanordnung- die durch eine zumindest einen Be¬ triebsparameter der Brennkraftmaschine erfassende Steuerschaltung in Abhängigkeit von der Betätigung eines Anlasserschalters gesteuert wird.
Generell besteht bei Anlasserbetätigungen bei lau¬ fender Brennkraftmaschine die Gefahr, daß am Anlas¬ ser und an dem von diesem angetriebenen Zahnkranz schwere Schäden auftreten können, die zu einem Funktionsausfall des Anlassers und damit des Kraft¬ fahrzeugs sowie zu kostenauf endigen, umfangreichen Reparaturen führen können.
Aus der DE 32 14 365 AI ist es bekannt, bei einer mit automatischer Motorabschalt-/Wiederanlaß-Ein- richtung ausgestatteten Brennkraftmaschine Sicher- heits aßnahmen zu treffen, damit der Anlasser nicht bei laufender Brennkraftmaschine betätigt werden kann. Um dies zu erreichen, ist ein Umschalter vor¬ gesehen, der bei laufender Brennkraftmaschine den Anlasser-Schaltkreis öffnet und auf die Ansteuerung von Verbrauchern umschaltet. Sinkt die Maschinen¬ drehzahl unter einen vorbesti mten Drehzahlwert ab, so werden die Verbraucher wieder abgeschaltet und der Anlasser-Stromkreis freigegeben, so daß bei Be¬ tätigung eines Anlasserschalters der Maschinenstart eingeleitet werden kann. Hier kann allerdings das Problem auftreten, daß bei erfolglosem Anlaßversuch Anlasserbeschädigungen auftreten können, wenn un¬ mittelbar danach ein zweiter Startversuch begonnen wird, während sich der Anlasser oder die Brenn¬ kraftmaschine noch im Auslaufzustand befinden.
Weiterhin ist aus der DE 33 43 342 AI eine Anlas¬ ser-Schutzvorrichtung bekannt, bei der eine Viel¬ zahl von Betriebsparametern, nämlich die Zündim- pulεfrequenz des Motors, der Unterdruck im Ansaug¬ rohr des Motors, die AusgangsSpannung der Lichtma¬ schine und die Stellung des Getriebeschalthebels erfaßt werden. Hierzu ist eine entsprechende Viel¬ zahl von Sensoren erforderlich, was mit entspre¬ chendem Aufwand verbunden ist. Weiterhin kann bei der bekannten Anlasser-Schutzvorrichtung dennoch der Fall auftreten, daß sich der Anlasser noch im Auslaufzustand befindet, während schon der nächste Anlaßvorgang begonnen wird. In diesem Fall sind, wie ausgeführt, Beschädigungen des Anlassers und der zugehörigen Kraftübertragungskomponenten nicht ausgeschlossen. Ferner ist es erforderlich, daß im Kraftfahrzeug die entsprechenden Sensoren angeord¬ net und mit der Schaltung verdrahtet werden. Dies begründet sowohl bei der anfänglichen Kraftfahr¬ zeugmontage als auch insbesondere bei nachträgli¬ cher Nachrüstung des Kraftfahrzeugs mit der bekann¬ ten Schutzvorrichtung entsprechenden erheblichen Montageauf and.
Vorteile der Erfindung
Das erfindungsgemäße elektronische Startsperr-Re- lais mit den im Hauptanspruch genannten Merkmalen hat demgegenüber den Vorteil, daß über den Be¬ schleunigungs- oder Schwingungssensor in äußerst einfacher und dennoch zuverlässiger Weise erfassbar ist, ob die 'Brennkraftmaschine läuft oder nicht. Gegebenenfalls ist über den Beschleunigungs- oder Schwingungssensor zudem erfaßbar, ob der Anlasser sich noch dreht, d.h., sich beispielsweise im Aus¬ laufzustand befindet. Durch Freigabe eines eventu¬ ellen Anlaßvorgangs lediglich unterhalb des vorbe- stimmten Beschleunigungs- oder Schwingungspegels kann zuverlässig sichergestellt werden, daß bei laufender Brennkraftmaschine kein Anlaßvorgang mög¬ lich ist. Der Beschleunigungs- oder Schwingungsεen- sor kann in sehr einfacher Weise an Teilen, die bei laufender Brennkraftmaschine mit dieser vibrieren, an der Brennkraftmaschine selbst oder im Anlasser angebracht werden, so daß auch eine nachträgliche Montage mit äußerst geringem Aufwand durchführbar ist. Der erfindungεgemäß benötigte Aufwand hält sich auch dadurch in sehr geringen Grenzen, daß le¬ diglich der Beschleunigungs- oder Schwingungssensor installiert werden muß, es aber nicht erforderlich ist, eine Vielzahl von Detektoren für die Ausgangs¬ spannung der Lichtmaschine, die Motor-Zünάimpuls- - k - frequenz oder dergleichen vorzusehen und zu ver¬ drahten.
Als Beschleunigung- oder Schwingungssensor kann z.B. der in der DE 39 18 780 AI beschriebene Be¬ schleunigungsaufnehmer mit piezoelektrischen Ele¬ menten eingesetzt werden. Alternativ sind auch Sen¬ soren für Körperschall einsetzbar, über die die Mo¬ torschwingungen erfaßbar sind.
Für den Fahrzeughersteller ergibt sich somit der Vorteil, daß kein zusätzlicher Montage- und Ver- drahtungsaufwand erforderlich ist. Ferner können die bislang eingesetzten Startsperr-Relais entfal¬ len.
Die Stromversorgung des Beschleunigungs- oder Schwingungssensors und der Steuerschaltung kann in sehr einfacher Weise über die herkömmlich am Anlas¬ ser bereits vorhandenen Leitungen zum, am oder im Starter bereitgestellt werden, so daß auch insoweit der.Verdrahtungsaufwand minimal ist.
Ferner können der Beschleunigungs- oder Schwin- gungssensor sowie die Komponenten der Steuerschal¬ tung einfach, klein und kostengünstig ausgeführt werden. Durch Hybridisierung können diese Baukompo- nεnten so realisiert werden, daß sie am Starter montierbar oder im Starter integrierbar sind. Fahr- zeugseitig ist somit kein weiterer Eingriff oder irgendeine Abänderung der Konstruktion notwendig.
Mit den erfindungsgemäßen Merkmalen kann somit zu¬ verlässig und in einfacher Weise verhindert werden, daß der Anlasser bei laufender Brennkraftmaschine oder noch auslaufendem Anlasser betätigt wird, so daß die Lebensdauer und die Zuverlässigkeit des An¬ lassers erhöht sind und teure Reparaturen vermieden werden können.
In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist ein zusätzliches Zeitglied vorhanden, das während eines vorbestimmten Zeitintervalls nach Beendigung der Betätigung des Anlasserschalters ein Signal er¬ zeugt, das eine erneute Betätigung des Anlassers sperrt. Damit kann zuverlässig sichergestellt wer¬ den, daß während des eventuell noch auslaufenden Anlassers kein neuer Anlasser-Startversuch begonnen wird. Hierdurch ist der Sicherheitsfaktor gegenüber Anlasserbeschädigungen noch weiter erhöht. Dies gilt insbesondere, wenn über den Beschleunigungs- oder Schwingungssensor Schwingungen des Anlassers bei seiner Drehung nicht zuverlässig erfaßt werden sollten. Die Einfügung des Zeitglieds bereitet hierbei ebenfalls keinen besonderen Verdrahtungs¬ aufwand, da dieses lediglich in die Steuerschaltung oder in hiermit zusammenhängende Leitungsverbindun¬ gen eingeschaltet werden muß, jedoch keine Verbin¬ dung mit exrernen Sensoren erforderlich ist.
Über das vorteilhafterweise vorgesehene Vergleichs¬ glied können drei Eingangsparameter, nämlich das Ausgangssignal des Zeitglieds, das den Schaltzu- stand des Anlasserschalters darstellende Signal und das Ausgangssignal des Beschleunigungs- oder Schwingungssensors (ggf. nach einer Ausgangssignal- ümsetzung) in sehr einfacher Weise verarbeitet und zu einem gemeinsamen Steuersignal umgesetzt werden. Der hierfür benötigte Schaltungsauf and ist gering. Das die Anlasser-Erregung befehlende Signal wird vorzugsweise nur dann erzeugt, wenn das Zeitglied kein Sperrsignal abgibt, der Anlasserschalter ge¬ schlossen ist und der Beschleunigungs- oder Schwin¬ gungssensor keine Beschleunigungen oder Schwingun¬ gen erfaßt.
Um übermäßige Erwärmung des Anlassers zu vermeiden und Strom zu sparen, kann vorteilhafterweise weiter vorgesehen sein, die maximale Erregungsdauer des Anlassers durch ein Zeitglied zu begrenzen, so daß die maximale Dauer eines jeweiligen Startversuchs beschränkt ist.
Vorzugsweise ist das die maximale Erregungsdauer des Anlassers begrenzende Zeitglied mit dem Ausgang des Vergleichsglieds verbunden, so daß lediglich eine einzige Steuerleitung für dieses Zeitglied benötigt wird. Der Erregungsimpuls des Vergleichs¬ glieds kann somit gleichzeitig zum Anstoßen des Zeitglieds als auch zur Aktivierung der Anlasser- Erregung dienen, d.h., Doppelfunktion ausüben, ohne daß zusätzliche Verdrahtungen notwendig sind.
Weiterhin kann vorzugsweise vorgesehen sein, ein Selbsthalterelais einzubauen, das nach Ablauf eines vorbestimmten Zeitintervalls nach Einschalten des Anlasserschalters die interne Stromversorgung für die Steuerschaltung abschaltet. Dies hat den Vor¬ teil, daß bei einer Betätigung des Anlasserschal¬ ters die Stromversorgung der Steuerschaltung und der hiermit zusammenhängenden Komponenten automa¬ tisch eingeschaltet und nach Ablauf eines vorgege¬ benen Zeitintervalls, das beispielsweise fünf Minu¬ ten betragen kann und länger als der übliche Anla߬ vorgang dauert, selbstätig wieder abgeschaltet wer- den kann. Damit ist die Leistungsaufnahme der Steu¬ erschaltung auf ein Mindestmaß reduziert, da je¬ weils nur bei Bedarf eine Strornspeisung stattfin¬ det.
Vorteilhafterweise ist der Beschleunigungs- oder Schwingungssensor, vorzugsweise zusammen mit der Steuerschaltung, in den Anlasser integriert oder an diesem befestigt. Damit kann der Anlasser mit zuge¬ hörigem erfindungsgemäßem Startsperr-Relais als eine Einheit gehandhabt werden, ohne daß eine zu¬ sätzliche Leitungsverdrahtung mit dem Kraftfahr¬ zeug, mit Ausnahme der üblichen Anlasserverdrah¬ tung, erforderlich ist. Hiermit läßt sich äußerst kompakter Aufbau bei sehr geringem Handhabungsauf¬ wand sicherstellen.
Zeichnung
Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeich¬ nung näher erläutert. Es zeigen:
Die einzige Figur ein Ausführungsbeispiel des er¬ findungsgemäßen elektronischen Startsperr-Relais.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
In der anliegenden Zeichnung ist ein Ausführungs¬ beispiel des elektronischen Startsperr-Relais dar¬ gestellt, das zur Steuerung der Erregung eines An¬ lassers 1 dient, der als Elektromotor ausgebildet ist. Der Anlasser 1 ist über einen Relais-Schalter Kla eines Relais Kl mit einem Anschluß 2 verbunden, der mit einer Spannungsversorgungsleitung 3 ver¬ knüpft ist. An der Spannungsversorgungsleitung 3 liegt ständig oder zumindest während des Betriebs des Kraftfahrzeugs oder bei eingeschaltetem Zünd¬ schlüssel, Spannung, beispielsweise von +12 V, an.
Der Anlasser 1 ist mit seinem anderen Anschluß mit einem Anschluß 4 verbunden, der an Massepotential liegt.
Die Spannungsversorgungsleitung 3 ist mit einem An¬ schluß eines Anlasserschalters 5 gekoppelt, der normalerweise geöffnet ist und zum Betätigen des Anlassers 1 geschlossen wird. Der andere Anschluß des Anlasserschalters 5 ist mit einem Anschluß 6 verbunden, von dem eine Leitung 7 abgeht, die in der gezeigten Weise mit mehreren, nachfolgend noch näher beschriebenen Komponenten des erfindungsgemä¬ ßen Startsperr-Relais verknüpft ist. Unter anderem ist die Leitung 7 mit einem Vergleichsglied 8 ver¬ bunden, das somit ein positives Eingangssignal an dem mit der Leitung 7 verbundenen Anschluß emp¬ fängt, wenn der Anlasserschalter 5 geschlossen ist.
Zur Erfassung von Schwingungen oder Beschleunigun¬ gen, insbesondere von Schwingbeschleunigungen der mit dem Anlasser 1 gekoppelten Brennkraftmaschine ist ein Beschleunigungssensor 9 (oder ein Schwin¬ gungssensor) vorhanden. Der Beschleunigungssensor 9 kann an der Brennkraftmaschine oder einem zusammen mit dieser vibrierenden Teil, beispielsweise einem Teil der Aufhängung, befestigt sein. Vorzugsweise ist der Beschleunigungssensor 9 jedoch am oder im Starter angebracht und kann damit nicht nur die Schwingbeschleunigungen der Brennkraftmaschine, sondern auch noch zusätzlich den Laufzustand des
Starters selbst überprüfen. Wenn der Beschleuni¬ gungssensor 9 kein Ausgangssignal abgibt, ist dies ein Hinweis dafür, daß die Brennkraftmaschine nicht in Bewegung ist. Bei entsprechender Anordnung des Beschleunigungssensors 9 bedeutet der Null-Pegel des Beschleunigungssensor-Ausgangssignals zusätz¬ lich auch das Stillstehen das Anlassers 1.
Der Beschleunigungssensor 9 kann als Beschleuni¬ gungsaufnehmer mit piezoelektrischen Elementen, wie er aus der DE 39 18 780 AI bekannt ist, ausgebildet sein. Mit einem solchen Beschleunigungssensor las¬ sen sich Schwingbeschleunigungen des Motorblocks nach EM 1241/88 erfassen. Alternativ kann als bzw. anstelle des Beschleunigungssensors 9 auch ein Sen¬ sor für Körperschall eingesetzt werden, mit dem sich Schwingungen in Form von Körperschall nach EM 1240/88 erfassen lassen. In jedem Fall werden über den Sensor 9 Schwingungen erfaßt bzw. die Schwing¬ beschleunigung gemessen, woraus festgestellt werden kann, ob die Brennkraftmaschine läuft oder steht, so daß Anlasserbetätigungen bei noch laufendem Mo¬ tor vermieden werden können.
Das Ausgangssignal des Beschleunigungssensors 9 oder eines entsprechenden Schwingungssensors wird über eine Signalaufberεitungschaltung 10 aufberei¬ tet und an einen invertierenden Eingangsanschluß des Vergleichsglieds 8 angelegt.
Das Vergleichsglied 8 weist einen dritten, eben¬ falls invertierenden Eingang auf, der mit einem Zeitglied 11 verbunden ist. Das Zeitglied 11 ist eingangsseitig an die Leitung 7 angeschlossen und erzeugt für ein vorbestimmtes Zeitintervall von beispielsweise drei Sekunden ein Ausgangssignal des Pegels "1", nachdem die Spannung auf der Leitung 7 abgefallen ist. Der Spannungsabfall an der Leitung 7 ist ein Hinweis dafür, daß der Anlasserschalter 5 wieder geöffnet worden ist, d.h./ ein Startversuch gerade beendet worden ist. Das Zeitglied 11 stellt somit sicher, daß während des vorbestimmten Zeitin¬ tervalls nach beendetem Anlaßvorgang oder Anlaßver¬ such kein erneuter Startversuch begonnen werden kann. Das Zeitintervall des Zeitglieds 11 ist so groß gewählt, daß der Anlasser 1 nach Beendigung seiner Erregung vollständig auslaufen kann, d.h., vollständig zur Ruhe gekommen ist, bevor ein neuer Anlaßversuch' eingeleitet werden kann.
Das Vergleichsglied 8 fragt somit stets ab, ob an der Leitung 7 Spannung anliegt, d.h./ der Anlasser¬ schalter 5 geschlossen ist, ob der Beschleunigungs¬ sensor 9 kein Ausgangssignal abgibt und ob auch das Zeitglied 11 kein Ausgangssignal erzeugt. Lediglich in diesem Fall, d.h., wenn der Anlasser 1 und die Brennkraftmaschine sich in Ruhe befinden und der Anlasserschalter 5 betätigt worden ist, gibt das Vergleichsglied 8 an seinem Ausgangsanschluß ein Ausgangssignal an ein Zeitglied 12 ab, das zur Be¬ grenzung der maximalen Dauer ununterbrochener An¬ lasser-Erregung dient.
Das Zeitglied 12 ist auf ein Zeitintervall von bei¬ spielsweise 60 Sekunden eingestellt und schaltet nach Ablauf dieser Zeitdauer bei unverändert anlie¬ gendem Erregungs-Eingangssignal die Anlasser-Erre¬ gung automatisch ab. Damit können übermäßige Bean¬ spruchungen des Anlassers 1 mit der Gefahr übermä- ßiger Erwärmung sowie überhöhter Stromverbrauch des Anlaßvorgangs selbstätig ausgeschaltet werden. Bei noch nicht abgelaufenem Zeitglied 12 leitet dieses das einen Startvorgang befehlende Ausgangssignal des Vergleichsglieds 8 an einen Transistor 13 wei¬ ter, der bei Empfang dieses Signals durchschaltet und ein mit ihm verbundenes Relais K2 aktiviert. Ein Relaisschalter K2a des Relais K2 wird bei akti¬ viertem Relais K2 geschlossen, wodurch das Poten¬ tial der Spannungsversorgungsleitung 3 an das Re¬ lais Kl angelegt wird. Demzufolge wird auch das Re¬ lais Kl erregt, so daß sein Relaisschalter Kla schließt und die Motorwicklungen des Anlassers 1 mit der Spannungsversorgungsleitung 3 verbindet. Mithin wird der Anlasser 1 erregt.
Parallel zum Relais K2 ist eine Diode 14 geschal¬ tet, die als Freilaufdiode dient und Reaktions¬ ströme beim Schalten des Relais K2 ableiten kann.
Die Stromversorgung des Vergleichsglieds 8, des Zeitglieds 11 und des Relais K2 erfolgt über eine Leitung 15, mit der auch die Kathode der Diode 14 und ein Anschluß des Relaisschaltεrs K2a verbunden sind. Die Leitung 15 ist mit dem Anschluß 2 und da¬ mit mit der Stromverεorgungsleitung 3 gekoppelt. Damit kann das Zeitglied 11 auch bei abgeschaltetem Anlasserschalter 5 seinen Zeitzahl organg durchfüh¬ ren.
Das Zeitglied 12 ist zur Stromversorgung über eine Leitung 16 mit der Leitung 7 verbunden und wird so¬ mit nur bei geschlossenem Anlasserschalter 5 mit Strom gespeiεt. Dies bewirkt einerseits eine auto¬ matische Abschaltung, des Zeitglieds 12 beim öffnen des Anlasserschalters 5 und führt andererseits zu einer Verringerung des Stromverbrauchs des Zeit¬ glieds 12.
Sämtliche in der Zeichnung gestrichelt umrandeten Komponenten können im Anlasser integriert sein, so daß lediglich die übliche Spannungsversorgung des Anlassers über die Spannungsversorgungsleitung 3 und die mit dem Anlasεerschalter 5 verbundene Lei¬ tung 7 erforderlich ist. Damit sind keinerlei Ein¬ griffe in die Brennkraftmaschine oder sonstige Kraftfahrzeug-Komponenten notwendig. Alternativ können die gestrichelt umrahmten Komponenten - mit Ausnahme des Anlassers 1 - am Anlasser oder dessen Außenseite angebracht sein. Selbstverständlich ist es auch möglich, die einzelnen Schaltungskomponen¬ ten zu einem separaten Schaltungsblock zusammenzu¬ fassen, der extern vom Anlasser 1 montiert ist.
In Abänderung des gezeigten Ausführungsbeispiels ist es möglich, die Stromversorgung der einzelnen Komponenten, insbesondere des Vergleichsglieds 8 und der Zeitglieder 11, 12 über ein Selbsthalte- Zeitglied bzw. Selbεthalterelais zu bewerkstelli¬ gen, das beispielsweise mit dem Anschluß 6 verbun¬ den ist, d.h./ bei geschlossenem Anlasserschalter 5 angestoßen wird. Das Selbsthalte-Zeitglied kann auf eine Zeitdauer von beispielsweise fünf Minuten ein¬ gestellt sein und stellt während dieses Zeitinter¬ valls die interne Stromversorgung der an das Selbsthalte-Zeitglied angeschloεsenen Komponenten 8, 11 und 12 sicher. Nach Ablauf des Zeitintervalls wird die interne Stromversorgung dieser Komponenten automatisch beendet. Dies hat den Vorteil, daß das Startsperr-Relais sich normalerweise im Ruhezustand ohne Stromverbrauch, d.h., ohne Aufnahme von Ruhe¬ strom befindet. Lediglich bei Einschalten des An¬ lasserschalters 5 wird die interne Stromversorgung kurzzeitig aktiviert, um die gewünschte Schutzfunk¬ tion durchführen zu können. Hierdurch läßt sich der insgesamt benötigte Strombedarf des erfindungsgemä¬ ßen Startsperr-Relais sehr gering halten.
Zur Veranschaulichung der Funktionsweise des erfin¬ dungsgemäßen elektronischen Startsperr-Relais wer¬ den im folgenden mehrere unterschiedliche Bedie¬ nungsfälle erläutert:
Im Normalfall schließt der Fahrer den Anlasser¬ schalter 5, wobei das Vergleichsglied 8 überprüft, ob eine Schwingbeschleunigung vorhanden ist oder nicht, ob sich der Anlasser 1 z.Z. im Auslauf be¬ findet oder nicht, und ob der Anlasserschalter 5 eingeschaltet, d.h./ der Anschluß 6 mit Spannung ge- εpeiεt ist. Sind diese Bedingungen erfüllt, wird das Zeitglied 12 angestoßen und εomit der Anlasser 1 eingeschaltet.
Beim Ausεchalten des Anlasserschalters 5 wird die Stromversorgung vom Zeitglied 12 weggenommen und hierdurch der Anlasser 1 ausgeschaltet. Gleichzei¬ tig wird beim Ausschalten des Anlasserschalters 5 das Zeitglied 11 angestoßen, um die Anlasser-Aus¬ laufzeit zu berücksichtigen.
Wird andererseits ein Startversuch unternommen, nachdem die Brennkraftmaschine nicht angesprungen ist und der Anlasser 1 noch ausläuft, kann keine Anlasεerbetätigung erfolgen. Dies beruht darauf, daß das Zeitglied 11- noch aktiviert ist, so daß das - 1- -
Vergleichsglied 8 nicht schalten und demzufolge den Anlasser 1 (über das Zeitglied 12 und die weiteren Komponenten) nicht einschalten kann. Nach Ablauf der Zeitspanne des Zeitglieds 11 kann bei Betäti¬ gung des Anlasserschalters 5 der Anlasser l wieder gestartet werden.
Wird ein Startversuch unternommen, während die Brennkraftmaschine bereits läuft, wird über den Be¬ schleunigungssenεor 9 erfaßt, daß Motorschwingungen vorhanden sind. Bei laufendem Motor gibt die Si¬ gnalaufbereitungsεchaltung 10 eine Information an das Vergleichsglied 8 ab, daß der Motor läuft. Folglich kann das Zeitglied 12 nicht angestoßen werden. Demzufolge ist der Anlasser 1 dagegen ge¬ schützt, mit dem laufenden Motor-Zahnkranz in Ein¬ griff gebracht zu werden.
Betätigt der Fahrer den Anlasser länger als das vorbestimmte Zeitintervall des Zeitglieds 12, (z.B. sechzig Sekunden) wird der Anlasser 1 nach diesem Zeitintervall automatisch abgeschaltet. Eine Wie¬ dereinschaltung des Anlaεεerε 1 kann nur durch er¬ neute Betätigung des Anlaεserschalters 5 und nach Auslauf des Anlassers l, d.h.; nach Ablauf des Zeit- intervalis des Zeitglieds 11 erfolgen.

Claims

Ansprüche
1. Elektronisches Startsperr-Relais für eine Kraft¬ fahrzeug-Brennkraftmaschine, mit einer die Anlas¬ ser-Erregung steuernden Relaisanordnung, die durch eine zumindest einen Betriebsparameter der Brenn¬ kraftmaschine erfassende steuerschaltung in Abhän¬ gigkeit von der Betätigung eines Anlasserschalters gesteuert wird,
dadurch gekennzeichnet, daß ein Beschleunigungs¬ oder Schwingungssensor (9) vorgesehen ist, der Be¬ schleunigungen oder Schwingungen der Brennkraftma¬ schine erfaßt, und daß die Steuerschaltung (8, 12) lediglich unterhalb eines vorbestimmren Beschleuni¬ gungs- oder Schwingungspegels eine Anlaεεer-Erre- gung freigibt.
2. Elektronisches Startsperr-Relais nach Anεpruch 1, gekennzeichnet durch ein Zeitglied (11), das während eines vorbestimmten Zeitintervalls nach Beendigung der Betätigung des Anlasserschalters (5) ein eine erneute Betätigung des Anlassers (1) sper¬ rendes Signal erzeugt.
3. Elektronisches Startsperr-Relaiε nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschaltung (8, 12) ein Vergleichsglied (8) umfaßt, das ein- gangsseitig das Ausgangεεignal des Zeitglieds (11), ein den Schaltzustand des Anlasserεchalters (5) darstellendes Signal und das ggf. umgesetzte Aus¬ gangssignal des Beschleunigungs- oder Schwingungs- sensors (9) empfängt und an seinem Ausgang ein die Relaisanordnung (Kl, K2) steuerndes Signal abgibt.
4. Elektronischeε Startεperr-Relaiε nach einem oder mehreren der vorhergehenden Anεprüche, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß die Steuerεchaltung (8, 12) ein die maximale Erregungsdauer des Anlassers (l) be¬ grenzendes Zeitglied (12) umfaßt.
5. Elektronisches Startsperr-Relais nach Anspruch 4 in Verbindung mit Anspruch 3, dadurch gekennzeich¬ net, daß das die maximale Erregungsdauer des Anlas- sers (1) begrenzende Zeitglied (12) mit dem Ausgang des Vergleichsglied (8) verbunden ist.
6. Elektronisches Startsperr-Relais nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das die maximale Er¬ regungsdauer des Anlassers (1) begrenzende Zeit¬ glied (12) ausgangεseitig mit einem die Erregung der Relaisanordnung (Kl, K2) steuernden Transiεtor (13) verbunden iεt.
7. Elektroniεchεs Startsperr-Relais nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeich¬ net durch ein Selbsthalte-Zeitglied, das nach Ab¬ lauf eines vorbestimmten Zeitintervalls nach Ein¬ schalten des Anlasserschalters (5) die interne Stromversorgung für die steuerschaltung (8, 12) ab¬ schaltet.
8. Elektronisches Startsperr-Relais nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß der Beschleunigungε- oder Schwin¬ gungssensor (9) und vorzugsweise auch die Steuer¬ schaltung (8, 12) in den Anlasser (1) integriert oder an diesem befestigt sind.
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