EP0617756B1 - Brennkraftmaschine - Google Patents

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Publication number
EP0617756B1
EP0617756B1 EP92924699A EP92924699A EP0617756B1 EP 0617756 B1 EP0617756 B1 EP 0617756B1 EP 92924699 A EP92924699 A EP 92924699A EP 92924699 A EP92924699 A EP 92924699A EP 0617756 B1 EP0617756 B1 EP 0617756B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
frequency
starter
internal combustion
frequency signal
combustion engine
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
EP92924699A
Other languages
English (en)
French (fr)
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EP0617756A1 (de
Inventor
Josef Bauer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Motorenfabrik Hatz GmbH and Co KG
Original Assignee
Motorenfabrik Hatz GmbH and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Motorenfabrik Hatz GmbH and Co KG filed Critical Motorenfabrik Hatz GmbH and Co KG
Publication of EP0617756A1 publication Critical patent/EP0617756A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP0617756B1 publication Critical patent/EP0617756B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • 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
    • F02N11/00—Starting of engines by means of electric motors
    • 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

Definitions

  • the present invention relates to an internal combustion engine according to the preamble of claim 1.
  • a starter protection system for such an internal combustion engine is known from US Pat. No. 4,901,690.
  • actuation of the starter is ruled out as long as the engine speed exceeds a predetermined threshold value and - for a predetermined time interval - after the starter switch has been opened.
  • the last-mentioned circuit prevents the starter from being actuated within the predetermined time interval despite the starter switch being closed again after a first brief actuation of the starter switch, but without the motor starting.
  • this starter protection system also does not provide reliable protection in all possible operating states of the engine.
  • the starter can in turn be actuated in the run-down phase of the engine.
  • the second switching frequency of the frequency relay below which the starter can be actuated again, is preferably located close to 0; as long as the switching frequency is greater than 0, however, there remains the danger of starting into the motor which is coasting down.
  • US Pat. No. 4,070,585 discloses a starter protection system in which the starter circuit is interrupted for a first time interval when the starter switch is opened, but the starter circuit is only opened after a minimal delay of the order of 20 to 30 msec.
  • the control is designed so that the starter circuit is opened for a predetermined time interval (approx. 2 sec) when the engine has come to a standstill.
  • the known starter protection devices controlled by the start of charging of the alternator also do not always work satisfactorily reliably. Again and again it happens in practice that the engine is started. One reason for this was the dependency of the start of charge speed on a number of factors such as temperature, battery voltage, excitation power, generator tolerances etc. Under unfavorable conditions it can happen that, although the engine is already running, the alternator is not yet charging, so that the starter can still be operated. This can also be the case if the alternator or regulator is defective. The result is damage to the engine and / or starter. Furthermore, in the known internal combustion engines it is generally possible to actuate the starter several times in quick succession, so that the starter switches on when it is pressed a second time into the motor that has not yet come to a standstill. This can also cause damage to the starter and / or engine.
  • the present invention has for its object to provide a generic internal combustion engine in which actuation of the electric starter is reliably prevented under all operating conditions with the engine running and swinging out.
  • the circuit arrangement comprises a second time delay element and also controls the switch-off relay for "opening the starter circuit" for a second time interval if, as the frequency of the frequency signal decreases as a result of a decreasing engine speed, the frequency of the frequency signal has a second switching frequency of the frequency relay.
  • the shutdown relay is primarily direct Depending on the speed of the internal combustion engine operated. As soon as the frequency signal proportional to the engine speed exceeds the switching frequency, the frequency relay of the circuit arrangement controls the switch-off relay in such a way that it interrupts the starter circuit. Whether the alternator is already charging at this speed or not has no influence on the starter protection device. Thus, neither the operating conditions of the internal combustion engine play a role, nor the functional state of the alternator and the regulator. The corrosion of electrical contacts that occurs with increasing age of the internal combustion engine, which can also lead to a shift in the start of charging speed and thus to an impairment of the function of conventional starter protection circuits, has no influence on the function of the starter protection circuit in internal combustion engines according to the invention.
  • the starter circuit By also interrupting the starter circuit via a first time delay element of the circuit arrangement for a predetermined time interval even when the starter switch is opened, ie the terminal "50" is de-energized, it is excluded that after only a brief actuation of the starter switch, whereby the engine is started but does not reach its starting speed, the starter can be actuated repeatedly as long as the engine has not oscillated.
  • the corresponding time interval is set depending on the motor type so that the motor has come to a standstill before the starter can be operated again.
  • the order of magnitude for the time interval of the first time delay element is approximately 8 seconds.
  • the second time delay element provided within the scope of the invention, which after the frequency of the frequency signal drops below the switching point of the frequency relay, holds the switch-off relay for a second time interval in the position in which the starter circuit is interrupted, prevents the starter from starting in the oscillating motor, in particular after switching off from "normal" operation.
  • the delay time is set so that it is always greater than the swing-out time, ie the time from falling below the lower switching frequency until the motor comes to a complete standstill.
  • the second time interval is therefore particularly dependent on the switching frequency of the frequency relay, ie on the engine speed at which the frequency relay would enable the starter to be operated again when the engine speed decreased.
  • the starter protection circuit provided in the context of the invention - unlike the known starter protection circuit - can be used in all internal combustion engines, even in those which are equipped with a regulator which only slowly extinguishes the charge control lamp at the start of charging. A fluttering of the switch-off relay that has occurred up to now cannot occur even with the latter-mentioned internal combustion engines if they are designed according to the invention.
  • a frequency relay as used according to the invention in the circuit arrangement for controlling the switch-off relay, is known as such and is commercially available; Such frequency relays can be obtained, for example, from Rheintacho GmbH & Co. in 7800 Koch. The frequency setpoint at which the known frequency relay closes the working circuit can be set. The construction of a frequency relay as such is therefore not the subject of the present invention.
  • the switching frequency set on the frequency relay depends not only on the type of the internal combustion engine in question, but also on the ratio of the speed of the internal combustion engine and the frequency signal of the frequency signal generator, which is dependent on a possible translation. The latter is particularly dependent on the type and arrangement of the frequency signal transmitter. If a three-phase alternator is used, the frequency relay on the input side is preferably connected to the "W" terminal of the alternator. In this case, a phase of the three-phase current generated by the alternator forms the frequency signal controlling the frequency relay; the alternator then represents the frequency signal generator.
  • frequency signal generator on the internal combustion engine.
  • a Hall generator or an inductive frequency transmitter is preferably used as the frequency signal transmitter.
  • the arrangement of these frequency signal transmitters is preferably on the starter ring gear. In this case, the frequency of the frequency signal identical to the speed of the internal combustion engine.
  • the frequency relay has two different switching points, depending on the direction in which the frequency of the frequency signal changes, ie whether the frequency increases or decreases with increasing or decreasing engine speed.
  • the switching frequency is greater with increasing frequency of the frequency signal than with decreasing frequency. This ensures that on the one hand the starter circuit is not interrupted prematurely, ie not before the internal combustion engine runs safely, but on the other hand that the starter remains locked even when the engine speed drops subsequently to very low values (less than self-running speed).
  • the frequency relay actuates the switch-off relay in a manner that interrupts the starter circuit when the frequency rises above 300 Hz, whereas if the frequency of the frequency signal falls below 10 Hz, it actuates the switch-off relay in a manner that closes the starter circuit.
  • the housing comprising the circuit arrangement needs to be attached to a suitable location on the engine block; the cable, which has connected the cut-off relay to the controller in known internal combustion engines, only has to be changed over in such a way that it now connects the cut-off relay to the output of the control. If further the appropriate Inputs of the control with the frequency signal generator, in particular the terminal "W" of the alternator, the terminal "50" of the starter switch and the voltage source, the conversion is complete.
  • the switch-off relay can be designed in any way. However, it is expedient to provide a polarized relay, the circuit of the switch-off relay being such that the starter circuit is closed when the control side is de-energized and opened when the coil is energized. This ensures that the engine can be started even if the control fails.
  • a three-phase alternator 2 is mechanically coupled to the internal combustion engine 1.
  • the electric starter 3 is provided on this.
  • the starter battery 4 provides the electrical energy required for starting.
  • the starter switch 5 is arranged, the actuation of which is required to close the starter circuit.
  • the switch-off relay 6 is provided in the starter circuit. It closes the starter circuit as long as there is no potential at its control input 6a. This means that the switch-off relay interrupts the starter circuit as soon as a sufficiently high potential is present at its control input 6a.
  • the control side of the switch-off relay 6 is connected to the output 7a of the circuit arrangement (control) 7.
  • the working input 7b of the controller 7 is connected to the positive potential of the starter battery 4.
  • the control input 7c of the control 7 is connected to the terminal "W" of the alternator 2 and the control input 7d of the control is connected to the terminal "50" of the starter switch 5.
  • the alternator speed which is proportional to the speed of the internal combustion engine 1 is equal to the frequency of the frequency signal, which is that in the circuit arrangement 7 provided frequency relay is supplied.
  • the working side of the controller 7 is interrupted, the working input 7b and the working output 7a are electrically separated from one another.
  • the control input 6a of the switch-off relay 6 is thus potential-free and the working side is conductive, i.e. the terminals 6d and 6c are conductively connected to one another. If the starter switch 5 is actuated in this situation, there is positive potential at the terminal "50" of the starter 3, so that it starts up.
  • Fig. 2 illustrates the starting process as a curve of the frequency signal of the frequency generator over time.
  • the starter 3 the internal combustion engine 1 and the alternator 2 coupled to it run up; the frequency f of the voltage that can be tapped at the terminal "W" of the alternator 2 thus also increases.
  • the frequency exceeds the upper switching point F 1 set on the frequency relay of the controller 7, a connection between the terminals 7 a and 7 b of the working side of the controller 7 is established.
  • the coil 6b of the switch-off relay 6 energized, and the switch-off relay 6 opens on the work side, so that the starter switch 3 is interrupted despite the starter switch 5 still being operated.
  • This switching state is maintained through the frequency relay alone until the frequency of the frequency that can be tapped at the terminal "W" of the alternator 2 drops below the lower switching frequency F2 of the frequency relay.
  • the second time delay element provided in the circuit arrangement 7 is activated, which further maintains the conductive connection between the terminals 7b and 7a of the control for the second time interval ⁇ t2.
  • the coil 6b of the switch-off relay 6 is thus still energized, and the working side of the switch-off relay remains interrupted.
  • the first time delay element provided in the circuit arrangement 7 is activated, which also has an electrically conductive connection between the terminals 7b and 7a of the circuit arrangement 7 and thus the switch-off relay 6 by energizing its coil 6b in the sense of a Interrupts the starter circuit controls.
  • the first time delay element which blocks the starter for the time interval ⁇ t1, especially when the engine has not started, ie the frequency of the frequency signal has remained below the upper switching frequency F1 is.

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Abstract

In dem Starterstromkreis einer einen elektrischen Starter (3) aufweisenden Brennkraftmaschine (1) ist ein Abschaltrelais (6) vorgesehen. Dieses wird von einer Schaltung (7), welche ein Frequenzrelais und zwei Zeitverzögerungsglieder umfaßt, gesteuert. Ein erster Steuereingang (7c) der Schaltung ist mit einem Frequenzsignalgeber verbunden, welcher ein zur Drehzahl der Brennkraftmaschine (1) proportionales Frequenzsignal abgibt. Ein zweiter Steuereingang (7d) der Schaltung ist mit Klemme ''50'' des Starterschalters (5) verbunden. Überschreitet die Frequenz des Frequenzsignals einen eingestellten Schaltpunkt des Frequenzrelais, steuert die Schaltung (7) das Abschaltrelais (6) in der Weise, daß dieses den Starterstromkreis unterbricht. Dasselbe ist für ein erstes Zeitintervall der Fall, nachdem der Starterschalter (5) geöffnet wurde, und für ein zweites Zeitintervall, wenn die Frequenz des Frequenzsignalgebers unter die Schaltfrequenz des Frequenzrelais gesunken ist.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff von AnSpruch 1.
  • Aus dem US-Patent 4901690 ist ein Starterschutzsystem für eine derartige Brennkraftmaschine bekannt. Um eine Beschädigung des Starters und/oder des Motors auszuschließen, ist dabei eine Betätigung des Starters ausgeschlossen, solange die Motordrehzahl einen vorgegebenen Schwellenwert überschreitet, und - für ein vorgegebenes Zeitintervall - nachdem der Starterschalter geöffnet worden ist. Die zuletzt genannte Schaltung verhindert, daß nach einem ersten kurzen Betätigen des Starterschalters, ohne daß jedoch der Motor anläuft, der Starter innerhalb des vorgegebenen Zeitintervalls trotz erneuten Schließens des Starterschalters betätigt wird.
  • Eine Betätigung des Starters in den auspendelnden Motor, nachdem dieser aus dem Lauf abgestellt worden ist, wird mit dem bekannten Starterschutzsystem jedoch nicht zuverlässig ausgeschlossen.
  • Aus der EP-Anmeldung 7212 ist ein weiteres Starterschutzsystem für eine Brennkraftmaschine bekannt. Bei diesem Starterschutzsystem ist der Starterstromkreis vom Überschreiten der Schaltfrequenz beim Starten des Motors an solange unterbrochen, bis das Frequenzsignal des Frequenzsignalgebers beim Auslaufen des Motors eine zweite, nahe Null liegende Schaltfrequenz unterschreitet; dann wird der Starterstromkreis wieder geschlossen.
  • Dieses Starterschutzsystem stellt jedoch ebenfalls nicht bei sämtlichen möglichen Betriebszuständen des Motors einen zuverlässigen Schutz dar. Denn der Starter kann wiederum in der Auslaufphase des Motors betätigt werden. Um die zuletzt genannte Gefahr möglichst klein zu halten, ist zwar vorgesehen, die zweite Schaltfrequenz des Frequenzrelais, bei dessen Unterschreiten der Starter erneut betätigt werden kann, bevorzugt nahe 0 anzusiedeln; solange die Schaltfrequenz größer als 0 ist, bleibt jedoch die Gefahr, daß in den auslaufenden Motor hineingestartet wird.
  • Das US-Patent 4070585 offenbart hingegen ein Starterschutzsystem, bei dem der Starterstromkreis für ein erstes Zeitintervall unterbrochen wird, wenn der Starterschalter geöffnet wird, wobei jedoch das Öffnen des Starterstromkreises erst nach einer minimalen Verzögerung in der Größenordnung von 20 bis 30 msec erfolgt. Darüberhinaus ist die Steuerung so ausgelegt, daß der Starterstromkreis für ein vorbestimmtes Zeitintervall (ca. 2 sec) geöffnet wird, wenn der Motor zum Stillstand gekommen ist.
  • Um die Betätigung des elektrischen Starters bei laufender Brennkraftmaschine zu verhindern, ist es weiterhin bekannt (BOSCH, Kraftfahrtechnisches Taschenbuch, 18. Aufl., Stuttgart 1976, S. 373 "Starterschutz"), ein in dem Stromkreis für den Starter vorgesehenes Abschaltrelais über den Ladebeginn der Lichtmaschine zu steuern in der Weise, daß die Betätigung des Starters ausgeschlossen ist, sobald die Lichtmaschine lädt. Hierzu wird der Steuereingang des Abschaltrelais im allgemeinen, je nachdem, ob eine Drehstromlichtmaschine oder eine permanent-erregte Lichtmaschine vorgesehen ist, an deren Klemme "D+" bzw. "L" angeschlossen.
  • Die über den Ladebeginn der Lichtmaschine gesteuerten bekannten Starterschutzeinrichtungen arbeiten ebenfalls nicht immer zufriedenstellend zuverlässig. Immer wieder kommt es in der Praxis vor, daß in den laufenden Motor eingestartet wird. Als ein Grund hierfür ließ sich u.a. die Abhängigkeit der Ladebeginn-Drehzahl von einer Mehrzahl von Faktoren wie beispielsweise Temperatur, Batteriespannung, Erregerleistung, Lichtmaschinentoleranzen etc. ermitteln. Unter ungünstigen Bedingungen kann es vorkommen, daß, obwohl der Motor bereits läuft, die Lichtmaschine noch nicht lädt, so daß eine Betätigung des Starters möglich bleibt. Dies kann ebenfalls bei defekter Lichtmaschine bzw. defektem Regler der Fall sein. Schäden an Motor und/oder Starter sind die Folge. Desweiteren ist bei den bekannten Brennkraftmaschinen i.a. eine mehrfache Betätigung des Starters kurz nacheinander möglich, so daß u.U. der Starter bei seinem zweiten Betätigen in den noch nicht wieder zum Stillstand gekommenen Motor einschaltet. Auch dies kann Schäden an Starter und/oder Motor hervorrufen.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Brennkraftmaschine zu schaffen, bei der eine Betätigung des elektrischen Starters bei laufendem und auspendelndem Motor unter sämtlichen Betriebsbedingungen zuverlässig verhindert wird.
  • Nach der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß bei einer gattungsgemäßen Brennkraftmaschine die Schaltungsanordnung ein zweites Zeitverzögerungsglied umfaßt und das Abschaltrelais darüber hinaus für ein zweites Zeitintervall auf "Öffnen des Starterstromkreises" steuert, wenn bei infolge sinkender Motordrehzahl abnehmender Frequenz des Frequenzsignals dieses eine zweite Schaltfrequenz des Frequenzrelais unterschreitet.
  • Bei der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine wird das Abschaltrelais primär in direkter Abhängigkeit von der Drehzahl der Brennkraftmaschine betätigt. Sobald das der Motordrehzahl proportionale Frequenzsignal die Schaltfrequenz überschreitet, steuert das Frequenzrelais der Schaltungsanordnung das Abschaltrelais in der Weise, daß dieses den Starterstromkreis unterbricht. Ob bei dieser Drehzahl die Lichtmaschine bereits lädt oder nicht, ist ohne Einfluß auf die Starterschutzeinrichtung. Somit spielen weder Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine eine Rolle, noch der Funktionszustand der Lichtmaschine und des Reglers. Auch die mit zunehmendem Alter der Brennkraftmaschine auftretende Korrosion elektrischer Kontakte, welche ebenfalls zu einer Verschiebung der Ladebeginn-Drehzahl und somit zu einer Beeinträchtigung der Funktion herkömmlicher Starterschutzschaltungen führen kann, ist bei Brennkraftmaschinen nach der Erfindung ohne Einfluß auf die Funktion der Starterschutzschaltung.
  • Indem ferner der Starterstromkreis über ein erstes Zeitverzögerungsglied der Schaltungsanordnung für ein vorgegebenes Zeitintervall auch dann unterbrochen wird, wenn der Starterschalter geöffnet, d.h. die Klemme "50" stromlos gemacht wird, wird ausgeschlossen, daß nach nur kurzer Betätigung des Starterschalters, wodurch der Motor zwar angedreht wird, seine Startdrehzahl jedoch nicht erreicht, ein wiederholtes Betätigen des Starters möglich ist, solange der Motor nicht ausgependelt ist. Das entsprechende Zeitintervall wird je nach Motortyp so eingestellt, daß der Motor in jedem Falle zum Stillstand gekommen ist, bevor eine erneute Betätigung des Starters möglich ist. Als Größenordnung für das Zeitintervall des ersten Zeitverzögerungsgliedes ist etwa 8 Sekunden anzusehen.
  • Das im Rahmen der Erfindung vorgesehene zweite Zeitverzögerungsglied, welches nach Absinken der Frequenz des Frequenzsignals unter den Schaltpunkt des Frequenzrelais das Abschaltrelais für ein zweites Zeitintervall in der Stellung hält, in welcher der Starterstromkreis unterbrochen ist, verhindert ein Einstarten des Starters in den auspendelnden Motor, insbesondere nach seinem Abschalten aus "normalem" Betrieb. Die Verzögerungszeit ist dabei so eingestellt, daß sie stets größer ist als die Auspendelzeit, d.h. der Zeitraum vom Unterschreiten der unteren Schaltfrequenz bis zum vollständigen Stillstand des Motors. Das zweite Zeitintervall ist somit insbesondere abhängig von der Schaltfrequenz des Frequenzrelais, d.h. von der Motordrehzahl, bei welcher das Frequenzrelais das Betätigen des Starters bei abnehmender Motordrehzahl wieder ermöglichen würde.
  • Die im Rahmen der Erfindung vorgesehene Starterschutzschaltung kann - anders als die bekannte Starterschutzschaltung - bei sämtlichen Brennkraftmaschinen eingesetzt werden, auch bei solchen, die mit einem Regler ausgerüstet sind, welcher die Ladekontrolleuchte bei Ladebeginn nur langsam erlöschen läßt. Zu einem bisher auftretenden Flattern des Abschaltrelais kann es auch bei den zuletztgenannten Brennkraftmaschinen nicht kommen, wenn sie nach der Erfindung konzipiert sind.
  • Ein Frequenzrelais, wie es nach der Erfindung in der Schaltungsanordnung zur Steuerung des Abschaltrelais verwendet wird, ist als solches bekannt und im Handel erhältlich; derartige Frequenzrelais können beispielsweise von der Rheintacho GmbH & Co. in 7800 Freiburg bezogen werden. Dabei ist der Frequenzsollwert, bei welchem das bekannte Frequenzrelais den Arbeitskreis schließt, einstellbar. Der Aufbau eines Frequenzrelais als solcher ist somit nicht Gegenstand der vorliegenden Erfindung.
  • Die am Frequenzrelais eingestellte Schaltfrequenz richtet sich dabei neben dem Typ der betreffenden Brennkraftmaschine nach dem, von einer möglichen Übersetzung abhängigen, Verhältnis zwischen der Drehzahl der Brennkraftmaschine und dem Frequenzsignal des Frequenzsignalgebers. Letzteres ist insbesondere abhängig von der Art und Anordnung des Frequenzsignalgebers. Im Falle der Verwendung einer Drehstromlichtmaschine ist das Frequenzrelais eingangsseitig bevorzugt mit der Klemme "W" der Lichtmaschine verbunden. In diesem Falle bildet eine Phase des von der Lichtmaschine erzeugten Drehstromes das das Frequenzrelais steuernde Frequenzsignal; die Lichtmaschine stellt dann den Frequenzsignalgeber dar.
  • Es kann jedoch auch zweckmäßig sein, einen gesonderten Frequenzsignalgeber an der Brennkraftmaschine vorzusehen. Dabei kommt die Verwendung der unterschiedlichsten im Stand der Technik bekannten Frequenzsignalgeber in Frage. Bevorzugt wird ein Hallgenerator oder ein induktiver Frequenzgeber als Frequenzsignalgeber verwendet. Die Anordnung dieser Frequenzsignalgeber ist dabei bevorzugt am Starterzahnkranz. In diesem Falle ist die Frequenz des Frequenzsignals identisch mit der Drehzahl der Brennkraftmaschine.
  • Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß das Frequenzrelais zwei unterschiedliche Schaltpunkte aufweist, je nachdem, in welcher Richtung sich die Frequenz des Frequenzsignals ändert, d.h. ob die Frequenz bei ansteigender oder absinkender Motordrehzahl zu- oder abnimmt. Dabei ist die Schaltfrequenz bei zunehmender Frequenz des Frequenzsignals größer als die bei abnehmender Frequenz. Hierdurch wird erreicht, daß einerseits der Starterstromkreis nicht vorzeitig unterbrochen wird, d.h. nicht bevor die Brennkraftmaschine sicher läuft, daß andererseits jedoch der Starter auch bei einem nachfolgenden Absinken der Drehzahl der Brennkraftmaschine auf sehr geringe Werte (kleiner als Selbstlaufdrehzahl) gesperrt bleibt. Beispielsweise kann vorgesehen sein, daß das Frequenzrelais bei einem Anstieg der Frequenz über 300 Hz das Abschaltrelais in einer den Starterstromkreis unterbrechenden Weise betätigt, wohingegen es bei einem Absinken der Frequenz des Frequenzsignals unter 10 Hz das Abschaltrelais in einer den Starterstromkreis schließenden Weise betätigt.
  • Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß die Schaltungsanordnung mit dem Frequenzrelais und den beiden Zeitverzögerungsgliedern in SMD-Technik hergestellt und in ein Gehäuse schwingungsfest eingegossen ist und daß das Gehäuse direkt an der Brennkraftmaschine angebaut ist. Durch die - als solches im Stand der Technik bekannte - Herstellung der Schaltungsanordnung mittels der SMD-Technik ergibt sich eine Schaltungsanordnung, welche hohen mechanischen und thermischen Belastungen standhält. Dies ist die Voraussetzung dafür, daß das die Schaltungsanordnung umfassende Gehäuse direkt an der Brennkraftmaschine angebaut werden kann. Ein derartiger direkter Anbau der Schaltungsanordnung an der Brennkraftmaschine ist insbesondere unter dem Gesichtspunkt einer Umrüstung herkömmlicher Brennkraftmaschinen zu solchen nach der Erfindung vorteilhaft. Denn in diesem Falle braucht lediglich das die Schaltungsanordnung umfassende Gehäuse an einer geeigneten Stelle am Motorblock angebaut zu werden; das Kabel, welches bei bekannten Brennkraftmaschinen das Abschaltrelais mit dem Regler verbunden hat, braucht lediglich in der Weise umgesteckt zu werden, daß es nunmehr das Abschaltrelais mit dem Ausgang der Steuerung verbindet. Wenn desweiteren die entsprechenden Eingänge der Steuerung mit dem Frequenzsignalgeber, insbesondere der Klemme "W" der Lichtmaschine, der Klemme "50" des Starterschalters und der Spannungsquelle verbunden sind, ist die Umrüstung abgeschlossen.
  • Grundsätzlich kann das Abschaltrelais beliebig ausgestaltet sein. Zweckmäßig ist es jedoch, ein gepoltes Relais vorzusehen, wobei die Schaltung des Abschaltrelais derart ist, daß der Starterstromkreis bei stromloser Steuerseite geschlossen und bei erregter Spule geöffnet ist. Hierdurch wird sichergestellt, daß auch bei Ausfall der Steuerung ein Starten des Motors möglich ist.
  • Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigt
    • Fig. 1 ein Prinzipschaltbild einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine mit Starterschutz und
    • Fig. 2 ein Diagramm zur Darstellung der Wirkungsweise der gemäß Fig. 1 vorgesehenen Schaltung.
  • Gemäß Fig. 1 ist mit der Brennkraftmaschine 1 eine Drehstromlichtmaschine 2 mechanisch gekoppelt. Zum Starten der Brennkraftmaschine 1 ist an dieser der elektrische Starter 3 vorgesehen. Die Starterbatterie 4 stellt die zum Starten erforderliche elektrische Energie bereit. In dem Starterstromkreis ist der Starterschalter 5 angeordnet, dessen Betätigung erforderlich ist, um den Starterstromkreis zu schließen.
  • Desweiteren ist in dem Starterstromkreis das Abschaltrelais 6 vorgesehen. Es schließt den Starterstromkreis so lange, wie an seinem Steuereingang 6a kein Potential anliegt. Das heißt, das Abschaltrelais unterbricht den Starterstromkreis, sobald an seinem Steuereingang 6a ein ausreichend hohes Potential anliegt. Dabei ist die Steuerseite des Abschaltrelais 6 mit dem Ausgang 7a der Schaltungsanordnung (Steuerung) 7 verbunden. Der Arbeitseingang 7b der Steuerung 7 liegt am positiven Potential der Starterbatterie 4 an. Der Steuereingang 7c der Steuerung 7 ist mit der Klemme "W" der Lichtmaschine 2 und der Steuereingang 7d der Steuerung ist mit der Klemme "50" des Starterschalters 5 verbunden. Somit ist die Lichtmaschinendrehzahl, welche proportional zur Drehzahl der Brennkraftmaschine 1 ist, gleich der Frequenz des Frequenzsignals, welches dem in der Schaltungsanordnung 7 vorgesehenen Frequenzrelais zugeführt wird.
  • Beim Stillstand der Brennkraftmaschine 1, bevor sie gestartet wird, ist die Arbeitsseite der Steuerung 7 unterbrochen, d.h. der Arbeitseingang 7b und der Arbeitsausgang 7a sind voneinander elektrisch getrennt. Somit ist der Steuereingang 6a des Abschaltrelais 6 potentialfrei und die Arbeitsseite ist leitend, d.h. die Klemmen 6d und 6c sind leitend miteinander verbunden. Wird in dieser Situation der Starterschalter 5 betätigt, liegt positives Potential an der Klemme "50" des Starters 3 an, so daß dieser anläuft.
  • Fig. 2 veranschaulicht den Startvorgang als Verlauf des Frequenzsignals des Frequenzgebers über der Zeit. Durch den Starter 3 angetrieben läuft die Brennkraftmaschine 1 sowie die mit dieser gekoppelte Lichtmaschine 2 hoch; die Frequenz f der an der Klemme "W" der Lichtmaschine 2 abgreifbaren Spannung nimmt somit ebenfalls zu. Überschreitet die Frequenz den am Frequenzrelais der Steuerung 7 eingestellten oberen Schaltpunkt F₁, wird eine Verbindung zwischen den Klemmen 7a und 7b der Arbeitsseite der Steuerung 7 hergestellt. Hierdurch wird die Spule 6b des Abschaltrelais 6 erregt, und das Abschaltrelais 6 öffnet arbeitsseitig, so daß trotz weiterhin betätigtem Starterschalter 5 die Stromzufuhr zum Starter 3 unterbrochen ist. Dieser Schaltzustand wird allein über das Frequenzrelais so lange aufrechterhalten, bis die Frequenz der an der Klemme "W" der Lichtmaschine 2 abgreifbaren Frequenz unter die untere Schaltfrequenz F₂ des Frequenzrelais sinkt. Zu diesem Zeitpunkt wird das in der Schaltungsanordnung 7 vorgesehene zweite Zeitverzögerungsglied aktiviert, welches die leitende Verbindung zwischen den Klemmen 7b und 7a der Steuerung für das zweite Zeitintervall Δ t₂ weiter aufrechterhält. Während des Zeitintervalls Δ t₂ ist somit die Spule 6b des Abschaltrelais 6 weiterhin erregt, und die Arbeitsseite des Abschaltrelais bleibt unterbrochen.
  • Unabhängig davon wird zu dem Zeitpunkt, an welchem der Starterschalter 5 geöffnet wird und somit die Klemme "50" des Starterschalters potentialfrei wird, das in der Schaltungsanordnung 7 vorgesehene erste Zeitverzögerungsglied aktiviert, welches ebenfalls eine elektrisch leitende Verbindung zwischen den Klemmen 7b und 7a der Schaltungsanordnung 7 herstellt und somit das Abschaltrelais 6 durch Erregung von dessen Spule 6b im Sinne eines Unterbrechens des Starterstromkreises steuert. Wie in dem unteren Diagramm der Fig. 2 dargestellt ist, wirkt sich das erste Zeitverzögerungsglied, welches den Starter für das Zeitintervall Δ t₁ sperrt, insbesondere dann aus, wenn der Motor nicht angelaufen ist, d.h. die Frequenz des Frequenzsignals unterhalb der oberen Schaltfrequenz F₁ geblieben ist.

Claims (7)

  1. Brennkraftmaschine (1) mit einem elektrischen Starter (3), einer Starterbatterie (4), einem zwischen die Starterbatterie und den Starter geschalteten Starterschalter (5) und einem im Starterstromkreis vorgesehenen Abschaltrelais (6), welches bei laufender Brennkraftmaschine (1) den Starterstromkreis unterbricht, wobei zur Steuerung des Abschaltrelais (6) ein Frequenzsignalgeber, der ein zur Drehzahl der Brennkraftmaschine proportionales Frequenzsignal abgibt, und eine mit diesem verbundene, ein Frequenzrelais umfassende Schaltungsanordnung (7), welche das Abschaltrelais auf "Öffnen des Starterstromkreises" steuert, wenn das Frequenzsignal des Frequenzsignalgebers eine erste Schaltfrequenz des Frequenzrelais übersteigt, vorgesehen sind, wobei ferner die Schaltungsanordnung (7) ein erstes Zeitverzögerungsglied umfaßt und das Abschaltrelais für ein erstes Zeitintervall (Δ₁)auf "Öffnen des Starterstromkreises" steuert, wenn der Starterschalter (5) geöffnet wird,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Schaltungsanordnung (7) ein zweites Zeitverzögerungsglied umfaßt und das Abschaltrelais (6) darüber hinaus für ein zweites Zeitintervall (Δt₂) auf "Öffnen des Starterstromkreises" steuert, wenn bei infolge sinkender Motordrehzahl abnehmender Frequenz des Frequenzsignals dieses eine zweite Schaltfrequenz des Frequenzrelais unterschreitet.
  2. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß je nach Richtung der Änderung der Frequenz des Frequenzsignals das Frequenzrelais zwei unterschiedliche Schaltpunkte aufweist, wobei die erste Schaltfrequenz (F₁) bei zunehmender Frequenz des Frequenzsignals größer ist als die zweite Schaltfrequenz (F₂) bei abnehmender Frequenz des Frequenzsignals.
  3. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Schaltung in SMD-Technik hergestellt und in ein Gehäuse schwingungsfest vergossen ist und daß das Gehäuse direkt an der Brennkraftmaschine angebaut ist.
  4. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, mit einer von der Brennkraftmaschine (1) angetriebenen Drehstromlichtmaschine (2),
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Klemme "W" der Lichtmaschine als Frequenzsignalausgang mit der Schaltungsanordnung (7) verbunden ist.
  5. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß als Frequenzsignalgeber ein Hallgenerator vorgesehen ist.
  6. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß als Frequenzsignalgeber ein gesonderter induktiver Frequenzgeber vorgesehen ist.
  7. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 5 oder 6,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der Frequenzsignalgeber an einem drehenden Teil (z. B. Scheibe, Zapfen, Starterzahnkranz) der Brennkraftmaschine (1) vorgesehen ist.
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