EP1295029A1 - Startervorrichtung für eine verbrennungsmaschine - Google Patents

Startervorrichtung für eine verbrennungsmaschine

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Publication number
EP1295029A1
EP1295029A1 EP01949251A EP01949251A EP1295029A1 EP 1295029 A1 EP1295029 A1 EP 1295029A1 EP 01949251 A EP01949251 A EP 01949251A EP 01949251 A EP01949251 A EP 01949251A EP 1295029 A1 EP1295029 A1 EP 1295029A1
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EP
European Patent Office
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starter
starting
starter motor
motor
torque
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP01949251A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Gerhard Koelle
Simon-Florian Czerny
Manfred Ackermann
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.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Filing date
Publication date
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F02N11/08—Circuits specially adapted for starting of engines
    • 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
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    • F02N2300/20—Control related aspects of engine starting characterised by the control method
    • F02N2300/2004—Control related aspects of engine starting characterised by the control method using adaptive control

Definitions

  • the invention relates to a starter device for an internal combustion engine with an electric starter motor and a voltage supply and a control device for this starter motor.
  • the usual conventional electric starter motors are generally commutator direct current motors with permanent magnetic or electrical excitation.
  • the voltage supply is ensured via the vehicle electrical system of the vehicle equipped with the internal combustion engine from its battery.
  • the invention is based on the object of specifying a starter device for an internal combustion engine which is capable of being operated flexibly as a function of different operating conditions in order to combine the starting conditions, in particular the starting power and the steadiness improve the lifespan of the starting system.
  • conventional starter motors in the form of cost-optimized large-series units should still be able to be used.
  • this object is achieved by a characteristic configuration of the control device.
  • the latter accordingly has power switching electronics, a control unit, the control output of which is connected to the control input of the power electronics, and sensors connected to the inputs of the control unit for detecting physical parameters relevant to the starting power of the starter motor.
  • the control unit optimizes the start characteristic for the activation of the on the basis of the parameters recorded by the sensors Start motor within the permissible limits of the physical parameters. In particular, party performance is maximized.
  • the start characteristic can thus be controlled in summary so that no limit values, such as mechanical limit values in the form of maximum speeds of the starter motor, thermal limit values in the form of permitted maximum temperatures of the starter motor, magnetic limit values, such as those caused by the starter motor during the starting process flowing current are characterized, and defined electrical limit values are exceeded by the so-called brush fire and commutation.
  • limit values such as mechanical limit values in the form of maximum speeds of the starter motor, thermal limit values in the form of permitted maximum temperatures of the starter motor, magnetic limit values, such as those caused by the starter motor during the starting process flowing current are characterized, and defined electrical limit values are exceeded by the so-called brush fire and commutation.
  • the characteristic values can then be within the permissible limit values of the physical ones.
  • Parameters are set to optimal parameters developed and defined for the respective starter type and certain start cases.
  • temperature sensors for detecting the temperature of the internal combustion engine and / or the starter motor are provided as physical parameters.
  • a current measuring device for detecting the current flowing through the starter motor during the starting process a torque sensor for detecting the torque of the starter motor during the starting process and / or a speed sensor for detecting the speed of the starter motor during the starting process can be provided.
  • the characteristic values with respect to the output can be regulated and adapted as a function of the temperature of the internal combustion engine.
  • the start characteristic can be controlled differently depending on different speed ranges.
  • the starting characteristic curve can be controlled as a starting current / torque limit depending on the permissible degassing limit of the starter motor magnets.
  • the start characteristic curve can in turn be controlled as a start torque / torque limit depending on the permissible wear values caused by the brush fire, the starter temperature and / or the temperature of the internal combustion engine.
  • the start characteristic can be modulated depending on the permissible mechanical limits of the starter motor due to centrifugal force.
  • the start curve can preferably be recorded by the control device and the characteristic values can be changed, in particular in order to improve the next start cycle.
  • a performance increase of at least a factor of 2 can be achieved.
  • the increase in the hot state output in the medium speed range leads to improved start-up support as well as shortened starting times and improved starting behavior of the internal combustion engine.
  • the start characteristic curves can be adapted to the parameters that have been worked out and optimized for the design.
  • start energy can be reduced to protect the battery.
  • start current peaks and consequently start power peaks are avoided.
  • the party device offers an integrated, thermal, mechanical and magnetic overload protection.
  • the number of different starter types for different vehicles and internal combustion engines can be reduced by adapting the control unit parameters for a fixed hardware Kormgurarion to the respective vehicle data.
  • the starter devices can generally be reduced in size compared to conventional systems with at least constant starting power.
  • Fig. 1 is a block diagram of a Startervomchtung
  • Fig. 2 is a graph showing the current or torque characteristic of the starter device as a function of the speed of the starter motor.
  • the starter device designated as a whole in FIG. 1 serves for starting an internal combustion engine, such as, for. B. a gasoline engine.
  • the heart of the starter device 1 is, on the one hand, an electric starter motor 3, which can be a large series unit in the form of a so-called commutator DC motor.
  • a control device, designated as a whole by 4 for the starter motor 3 has a control unit 5 and power switching electronics 6.
  • This has a MOS-FET power semiconductor 7, which drives the starter motor 3 in a clocked manner in the usual manner.
  • the control of the LeisrangsschaltelektiOnik 6 takes place via the control output 8 of the control unit 5, which is connected to the corresponding control input 9 of the power switching electronics 6.
  • Various sensors 11, 12, 13, 14, 15, 20 are coupled to the various inputs 10.1 to 10.5 of the control device 1 and are used to detect physical parameters relevant for the starting power of the starter motor 3.
  • the internal combustion engine 2 is assigned a temperature sensor 11, which provides an electrical signal & VM representative of the operating temperature of the engine 2.
  • a temperature sensor 12 is provided on the starting motor 3, which outputs an electrical signal ⁇ S ⁇ representative of the temperature of the starter motor 3 to the control unit 5.
  • a current measuring device 13 is connected in series with the starter motor 3 in the current branch 14. This generates representative electrical signal I s ⁇ for the flowing current I.
  • a torque sensor 15 is arranged on the starter motor 3, which detects the torque generated by the starter motor 3 during the starting process and outputs it to a corresponding signal M s ⁇ at the input 10.4 of the control unit 5.
  • the starter motor 3 is also provided with a speed sensor 20, which emits a signal representative of the speed ni w at the input 10.5 of the control device 5.
  • the characteristic curve of the starter motor 3 is appropriately modulated as a characteristic value as a function of the starter motor speed.
  • the starter motor 3 is supplied with voltage via the on-board battery 16 of the vehicle, a free-wheeling diode 19 being connected in parallel with the series connection comprising the starter motor windings 17, 18 and the current measuring device 13.
  • FIG. 2 shows a diagram of the dependencies of the current I flowing through the starter motor 3 during the rigid process or of the torque M developed in the process as a function of the rotational speed n w.
  • the diagram also indicates various limits.
  • the demagnetization limit E is shown in broken lines. In the sense of optimizing the starter motor control and the characteristic curve used, it should be noted with regard to the demagnetization limit E that an increase in performance of conventional large-series starters z. B. is possible by using more powerful magnets.
  • the maximum current flowing in starters customary today - the short-circuit current - is avoided in the invention by correspondingly controlling the starter motor with a certain limiting current.
  • the demagnetization is therefore determined by the limiting current, which can be optimally adapted to the respective starter.
  • the starter can also be operated at a higher voltage without being damaged, since all relevant limit values, in particular the demagnetization limit E, can be maintained by a suitable regulation of the limiting current.
  • This is represented by the torque characteristic curves MKL1 drawn continuously in FIG. 2 for operation on an on-board voltage of 12 V or MKL2 for operation on an on-board voltage of> 12 V.
  • the limiting current must be selected so that the torques are secured at the operating point. This value is typically a factor of 2 below the value of the short-circuit current.
  • the colon according to FIG. 2 also shows the so-called commutation limit K, which is determined by the maximum permissible brush fire on the commutator, with a colon-dash line.
  • the brush fire determines the groove for the commutator life.
  • a maximum line can be controlled via the control device 5 starter-specific and regardless of environmental parameters.
  • the last relevant limit is indicated by the dash-dotted line, the mechanical limit M, which is, for example, at a speed nw of the starter motor 3 of 600 min ⁇ 1 the maximum values are largely exploited via the control at each temperature of the starter motor 3 or the internal combustion engine 2, while in a conventional starter control, for example, the permissible starting power at sub-zero temperatures is severely limited by the centrifugal force limit on the warm starter.
  • a representative target characteristic curve S which is regulated by the control device 5, is indicated in the diagram according to FIG. 2 by a wide-ranging locking line. From this it is clear that in a low speed range the start characteristic is controlled as a start current / torque limit depending on the permissible demagnetization limit E of the start speed. The starting current I is limited to approximately half the 1000 A demagnetization limit.
  • the representative branch of the target characteristic curve S is labeled with I.
  • the SoU core S is controlled in such a way that a certain safety distance remains from the mechanical limit M (see branch JH of the nominal characteristic curve S).
  • the starting behavior of the starter motor 3 or the internal combustion engine 2 can be detected via the engine control electronics and, in the event of any problems, a change in the characteristic values and modulation can be carried out in order to perform a next starting process To achieve improvement. In particular in the event of a false start, it can thus be attempted to repeat the start with improved parameters.

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Abstract

Eine Startervorrichtung (1) für eine Verbrennungsmaschine (2) ist versehen mit einem elektrischen Startermotor (3), einer Spannungsversorgung (16) und einer Ansteuereinrichtung (4) für den Startermotor (3). Die Ansteuereinrichtung weist eine Leistungsschaltelektronik (6) und ein Steuergerät (5) für die Leistungsschaltelektronik (6) auf. Es sind Sensoren zur Erfassung physikalischer, für die Startleistung des Startermotors (3) relevanter Parameter vorgesehen, um die Start-Kennlinie des Startermotors (3) optimal innerhalb zulässiger Grenzwerte der physikalischen Parameter auszusteuern.

Description

Startervorrichtung für eine Verbrennungsmaschine
Die Erfindung betrifft eine Startervorrichtung für eine Verbrenn ngsmaschine mit einem elektrischen Startermotor sowie einer Spannungsversorguiig und einer Ansteuereinrichtung für diesen Startermotor.
Die üblichen konventionellen elektrischen Startermotoren sind im allgemeinen Kommutator-Gleichstrom-Motoren mit permanentmagnetischer oder elektrischer Erregung. Die Spannungsversorgung wird über das Bordnetz des mit dem Verbrennungsmotor ausgerüsteten Fahrzeuges von dessen Batterie gewährleistet.
Als Ansteuereinrichtung für den Startermotor kommt in aller Regel eine mehr oder weniger komplexe Sch teremrichtung zum Einsatz, die mit dem Zündschloß des Fahrzeuges gekoppelt und über eine Betätigung des Zündschlüssels über die Schaltstellung „Zündung ein" hinaus betätigt wird.
Herkömmliche Startervorrichtungen nach dem Stand der Technik besitzen nun eine Auslegungscharakteristik, die auf die Startleistung bei der soge- nannten Startgrenztemperatur zugeschnitten ist. Sie sind dabei aufgrund nur kurzzeitiger Betätigung nicht auf Dauerleistung ausgelegt, was konsequenter Weise auch eine theimische Überlastsicherung entbehrlich macht. Aufgrund dieser Auslegungscharakteristik sind bekannte Großserien-Starter kostenop- tirniert und auf die jeweilige Applikation relativ stark zugeschnitten.
Bekanntermaßen sind Startervorrichtungen aufgrund ihrer Einsatzbedingungen mit sich widersprechenden Anforderungen konfrontiert. Als ein Beispiel ist die sogenannte „Kaltstartproblematik" zu nennen. Bei sehr niedrigen Umgebungstemperaturen sollte an sich der Staitermotor eine hohe mechanische Leistung zur Verfügung stellen, da der Verbrennungsmotor aufgrund der zähflüssigen Schmiein ittel und damit durch hohe Reibkräfte charakterisierten Laufeigenschaften sehr schwergängig ist. Dies verlangt eine hohe Leistung des Starters, die durch eine entsprechende Energieentnahme aus der Spannungsversorgung durch die Bordbatterie zu realisieren ist. Gerade bei niedrigen Umgebungstemperaturen wiederum ist die zur Verfügung stehende elektrische Energie der Bordbatterie jedoch stark eingeschränkt, so daß keine zu hohe Leistungsanforderangen zur Vermeidung eines Zusam- menbruches der Batterie zu stellen sind.
Ausgehend von der beispielhaft geschilderten Problematik liegt der Erfindung nun die Aufgabe zugrunde, eine Startervoπichtung für eine Verbrennungsmaschine anzugeben, die in der Lage ist, flexibel in Abhängigkeit un- terschiedhcher Einsatzbedingungen betrieben zu werden, um die Startbedingungen, insbesondere die Startleistung und den Staiikornfort verbunden mit einer erhöhten Lebensdauer des Startsystems zu verbessern. Dabei sollen insbesondere übliche Startermotoren in Form von kostenoptirnierten Großserien-Aggregaten nach wie vor zum Einsatz kommen können.
Diese Aufgabe wird laut Kennzeichnungsteil des Anspruches 1 durch eine charakteristische Ausgestaltung der Ansteuereinrichtung gelöst. Letztere weist demnach eine Leistungsschaltelektronik, ein Steuergerät, dessen Steuerausgang mit dem Steuereingang der Leisrtrngssch telektronik verbunden ist, sowie mit den Eingängen des Steuergerätes verbundene Sensoren zur Erfassung physikalischer, für die Startleistung des Starterrnotors relevanter Parameter auf. Das Steuergerät optimiert dabei auf der Basis der von den Sensoren erfaßten Parameter die Start-Kennlinie für die Ansteuerung des Starteimotors innerhalb der für diesen zulässigen Grenzwerte der physikalischen Parameter. Insbesondere wird die Starteiieistung maximiert.
Die Start-Kennlinie kann also zusammenfassend so gesteuert werden, daß keine Grenzwerte, wie mechamsche Grenzwerte in Form von Maxi aldreh- zahlen des Startermotors, thermische Grenzwerte in Form von zugelassenen Maximaltemperaturen des Starteπnotors, magnetische Grenzwerte, wie sie durch die beim Startvorgang durch den Startermotor fließenden Strom charakterisiert werden, sowie durch das sogenannte Bürstenfeuer und die Kommutierung definierte elektrische Grenzwerte überschritten werden.
In einer bevorzugten Ausfuhrungsform der Erfindung können dann die Kennlinienwerte innerhalb der zulässigen Grenzwerte der physikalischen . Parameter auf für den jeweiligen Startertyp und bestimmte Startfälle erar- beitete und festgelegte Optimalparameter eingestellt werden.
Laut weiteren bevorzugten Weiterbildungen des Erfindungsgegenstandes sind Temperatursensoren zur Erfassung der Temperatur der Verbrennungs- maschine und/oder des Startermotors als physikalische Parameter vorgese- hen. Ferner können zusätzhch oder alternativ dazu ein Strommeßgerät zur Erfassung des beim Startvorgang durch den Startermotor fließenden Stromes, ein Drehmomentsensor zur Erfassung des Drehmomentes des Startermotors beim Startvorgang und/oder ein Drehzahlsensor zur Erfassung der Drehzahl des Startermotors beim Startvorgang vorgesehen sein. Damit kön- nen also beispielsweise abhängig von der Startertemperatur die Kennlinienwerte bezüglich der Leistung abgeregelt und in Abhängigkeit von der Temperatur der Verbrennungsmaschine angepaßt werden. Gemäß weiterer bevorzugter Ausfuhrungsformen kann die Start-Kennlinie abhängig von verschiedenen Drehzahlbereichen unterschiedlich ausgesteuert werden. So ist im Bereich niedriger Drehzahlen die Start-Kennlinie als Startstrom/Drehmoment-Begi'enzung in Abhängigkeit der zulässigen Ent a- gnetisierungsgrenze der Startermotor-Magneten aussteuerbar. Im Bereich mittlerer Drehzahlen ist die Start-Kennlinie wiederum als Start- shom/Drehmoment-Begrenzung in Abhängigkeit der zulässigen, Bürstenfeuer-bedingten Verschleißwerte, der Startertemperatur und/oder der Temperatur der Verbrennungsmaschine aussteuerbar. Im Bereich höherer Dreh- zahlen kann die Start-Kennlinie in Abhängigkeit der zulässigen, Fliehkraftbedingten mechanischen Grenzwerte des Startermotors ausgesteuert werden.
Bei allen Aussteuervorgängen kann vorzugsweise der Startveiiauf vom Steuergerät erfaßt und die Kennlinienwerte insbesondere im Sinne einer Verbes- serung des nächsten Startverlaufs geändert werden. Dies bedeutet im Zusammenhang mit einem Fehlstart dann, daß die Kennlinienwerte im Sinne einer Startverbesserung so verändert werden, daß ein Wiederholstart mit den neuen Kennlinienwerten mitiiert wird.
Zusammenfassend bietet der Erfindungsgegenstand mit seinen bevorzugten Weiterbildungen gegenüber der Staltervorrichtungen nach dem Stand der Technik folgende Vorteile:
- Eine Leistungserhöhung um mindestens den Faktor 2 kann erreicht werden. - Insbesondere die Erhöhung der Warmstaitleistung im mittleren Drehzahl- bereich fuhrt zu einer verbesserten Hochlaufunterstützung sowie zu verkürzten Startzeiten und einem verbesserten Startverhalten der Verbrennungsmaschine. - Die Startkennlinien können an erarbeitete, staltoptimale Parameter angepaßt werden.
- Bei Kaltstarttemperaturen kann die Startenergie zur Batterieschonung reduziert werden. - Startstromspitzen und folglich Startleistungsspitzen werden vermieden.
- Die StarteiΥorrichtung bietet eine integrierte, thermische, mechanische und magnetische Überlastsicherung. Die Anzahl unterschiedlicher Starterbauarten für unterschiedliche Fahrzeuge und Verbrennungsmaschinen kann dabei durch Anpassung der Steuergeräteparameter bei fester Hard- ware-Kormgurarion an die jeweiligen Fahrzeugdaten reduziert werden.
- Die Startervorrichtungen können generell bei mindestens gleichbleibender Startleistung im Vergleich zu konventionellen Systemen in ihrer Baugröße verkleinert werden.
Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung entnehmbar, in der ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert wird. Es zeigen:
Fig. 1 ein Blockdiagramm einer Startervomchtung, und
Fig. 2 ein Kurvenschaubild zur Darstellung der Strom- bzw. Momenten- Kennlinie der Startervoπichtung in Abhängigkeit der Drehzahl des Startermotors.
Die in Fig. 1 als Ganzes mit 1 bezeichnete Startervorrichtung dient zum Anlassen einer Verbrennungsmaschine, wie z. B. eines Ottomotors. Kernstück der Startervorrichtung 1 ist einerseits ein elektrischer Starterrnotor 3, bei dem es sich um ein Großserien-Aggregat in der Bauform eines sogenannten Kommutator-Gleichstrom-Motors handeln kann. Ferner weist eine als Ganzes mit 4 bezeichnete Ansteueremrichtung für den Startermotor 3 ein Steuergerät 5 und eine Leistungsschaltelektronik 6 auf. Diese weist einen MOS-FET-Leistungshalbleiter 7 auf, der den Startermotor 3 in üblicher Art getaktet ansteuert. Die Alisteuerung der LeisrangsschaltelektiOnik 6 erfolgt über den Steuerausgang 8 des Steuergerätes 5, der mit dem entsprechenden Steuereingang 9 der LeistungsschaltelekhOnik 6 verbunden ist.
Mit den verschiedenen Eingängen 10.1 bis 10.5 des Steuergerätes 1 sind verschiedene Sensoren 11, 12, 13, 14, 15, 20 gekoppelt, die zur Erfassung physikalischer, für die Staltleistung des Startermotors 3 relevanter Parameter dienen. So ist der Verbrennungsmaschine 2 ein Temperatursensor 11 zugeordnet, der ein für die Betriebstemperatur der Maschine 2 repräsentatives elektrisches Signal &VM bereitstellt. Desgleichen ist ein Temperatursensor 12 am Startennotor 3 vorgesehen, der ein der Temperatur des Startermotors 3 repräsentatives elektrisches Signal θSτ an das Steuergerät 5 abgibt.
Zur Erfassung des bei der Ansteuerung des Startermotors 3 über die Lei- stungssch telektronik 6 durch den Startermotor 3 fließenden Stromes ist ein Strommeßgerät 13 in Reihe zum Startermotor 3 im Stromzweig 14 geschaltet. Dieses generiert für den fließenden Strom I repräsentatives elektrisches Signal Isτ.
Schließlich ist am Startermotor 3 ein Drehmomentsensor 15 angeordnet, der das vom Startermotor 3 beim Startvorgang erzeugte Drehmoment erfaßt und an ein entsprechendes Signal Msτ an den Eingang 10.4 des Steuergerätes 5 abgibt. Femer ist der Startermotor 3 mit einem Drehzahlsensor 20 versehen, der an den Eingang 10.5 des Steuergerätes 5 ein für die Drehzahl ni w repräsentatives Signal abgibt. Wie anhand von Fig. 2 noch zu erörtern ist, wird die Kennlinie des Startermotors 3 in Abhängigkeit der Startermotor-Drehzahl nic als Kennwert entsprechend ausgesteuert.
Die Spannungsversorgung des Startermotors 3 erfolgt über die Bordbatterie 16 des Fahrzeuges, wobei parallel zu der Reihenschaltung aus den Starter- motor- icklungen 17, 18 und dem Strommeßgerät 13 eine Freilaufdiode 19 geschaltet.
In diesem Zusammenhang zeigt Fig. 2 ein Diagramm der Abhängigkeiten des während des Starrvorgangs durch den Startermotor 3 fließenden Stromes I bzw. des dabei entwickelten Drehmomentes M in Abhängigkeit der Drehzahl n w- Das Diagramm gibt dabei auch verschiedene Grenzen an. So ist strichliert die Entmagnetisierungs-Grenze E eingezeichnet. Im Sinne der Optimierung der Starteπnotor-Ansteuerung und der dabei eingesetzten Kennlinie ist bezüglich der Entmagnetisierungs-Grenze E festzuhalten, daß eine Leistungserhöhung üblicher Großserien-Starter z. B. dadurch möglich wird, daß leistungsfähigere Magnete verwendet werden. Der bei heute üblichen Startern fließende Maximalstrom - der Kurzschlußstroin - wird bei der Erfindung durch eine entsprechende Ansteuerung des Startermotors mit einem bestimmten Begrenzungsstrom vermieden. Deshalb wird die Entma- gnetisierung durch den Begrenzungsstrom bestimmt, der optimal an den jeweiligen Starter angepaßt sein kann. Auch kann zur Leistungssteigerung der Starter an einer höheren Spannung betrieben werden, ohne Schaden zu nehmen, da durch eine geeignete Regelung des Begrenzungsstromes alle relevanten Grenzwerte, also insbesondere die Entmagnetisierungs-Grenze E eingehalten werden können. Dies ist durch die in Fig. 2 durchgehend gezeichneten Momenten-Kennlinien MKLl für einen Betrieb an einer Bordspannung von 12 V bzw. MKL2 für einen Betrieb an einer Bordspannung von > 12 V dargestellt. In allen Fällen muß dabei der Begrenzungsstrom so gewählt sein, daß die Drehmomente am Arbeitspunkt gesichert sind. Dieser Wert liegt typischerweise um den Faktor 2 unter dem Wert des Kurzschluß Stromes.
Mit einer Doppelpunkt-Stiich-Linie ist in dem Diagramm gemäß Fig. 2 ferner die sogenannte Kommutierungs-Grenze K eingezeichnet, die durch, das maximal zulässige Bürstenfeuer am Kommutator bestimmt ist. Das Bürsten- feuer wiederum ist nutbestimmend für die Kommutatorlebensdauer. Auch hier kann über das Steuergerät 5 Starter-spezifisch und unabhängig von Umgebungsparametern eine Maximallinie ausgesteuert werden.
Als letzte relevante Grenze ist strichpunktiert die mechanische Grenze M angedeutet, die beispielsweise bei einer Drehzahl n w des Startermotors 3 von 600 min"1 liegt. Diese Drehzahlobergrenze wird im wesentlichen durch Fliehkräfte im Bereich des Kommutators und des Läuferwickelkopfes des Startermotors 3 bestimmt. Auch hier können die Maximalwerte über die Steuerung bei jeder Temperatur des Startermotors 3 bzw. der Verbren- nungsmaschine 2 weitgehend ausgenutzt werden, während bei einer herkömmlichen Starteransteuerung beispielsweise die zulässige Startleistung bei Minustemperaturen durch die Fliehkraftgrenze beim betriebswarmen Starter stark beschränkt wird. Eine repräsentative, durch das Steuergerät 5 ausgeregelte Soll-Kennlinie S ist in dem Diagramm gemäß Fig. 2 durch eine breitangelegte Rasteiiinie angedeutet. Daraus wird deutlich, daß in einem niedrigen Drehzahlbereich die Start-Kennlinie als Startstron /Drehmomeiit-Begrenzung in Abhängigkeit der zulässigen Entmagnetisierungs-Grenze E des StartstiOmes ausgesteuert wird. Der Startstrom I wird etwa auf die Hälfte der Entmagnetisierungs-Grenze von 1000 A begrenzt. Der hieifür repräsentative Ast der Soll-Kennlinie S ist mit I beschriftet.
Es schließt sich im mittleren Drehzahlbereich der Ast II der Soh-Keinlinie an, der in Abhängigkeit der Kommutierungs-Grenze K - also unter Einbeziehung der zulässigen, Bürstenfeuer-bedingten Verschleißwerte - ausgesteuert wird. Hier können auch die Temperatm- des Staltermotors 3 und der Verbrennungsmaschine 2 einbezogen werden, um beispielsweise eine thermische Überlastsicherung für den Startermotor 3 zu realisieren.
Im Bereich höchster Drehzahlen schließlich wird die SoU-Kemύrnie S so ausgesteuert, daß zur mechanischen Grenze M ein bestimmter Sicherheitsab- stand verbleibt (s. Ast JH der Soll-Kennlinie S).
Wird mit einer solchen Soll-Kennlinie S ein Startvorgang durchgeführt, kann das Startverhalten des Startermotors 3 bzw. der Verbrennungsmaschine 2 über die Motor-Steuerelektronik erfaßt und bei etwaigen Problemen eine Veränderung der Kennlinien- Werte und -Aussteuerung vorgenommen werden, um beim nächsten Startvorgang eine Verbesserung zu erzielen. Insbesondere bei einem Fehlstart kann damit eine Startwiederholung mit verbesserten Parametern angestrebt werden.

Claims

Patentansprüche
1. Startervorrichtung für eine Verbrermungsmaschine mit einem elektrischen Startermotor (3), - einer Spannungsversorgung (16) für den Staltermotor (3), einer Ansteuereinrichtung (4) für den Staitermotor (3), dadurch gekennzeichnet, daß die Ansteuereimichtung (4) aufweist eine Leistungsschaltelektronik (6), - ein Steuergerät (5), dessen Steuerausgang (8) mit dem Steuereingang
(9) der Leistungsschaltelektronik (6) verbunden ist, und mit den Eingängen (10) des Steuergerätes (5) verbundene Sensoren (11, 12, 13, 15, 20) zur Erfassung physikalischer, für die Startleistung des Staltermotors (3) relevanter Parameter, wobei das Steuer- gerät (5) auf der Basis der von den Sensoren (11, 12, 13, 15, 20) er- fassten Parameter die Startkennlinie (5) für die Ansteuerung des Startermotors (3) innerhalb der zulässigen Grenzwerte (E, M, IC) der physikalischen Parameter optkniert, insbesondere maximiert.
2. Staltervorrichtung nach Anspmch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Startkermlinie (3) derart anpaßbar ist, daß die Kennlinienwerte innerhalb der zulässigen Grenzwerte (E, M, K) der physikalischen Parameter auf festgelegte Werte einstellbar sind.
3. Staitervomchtung nach Anspmch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein erster Temperatursensor (11) zur Erfassung der Temperatur der Veihrermungsmaschine (2) als physikylischer Parameter vorgesehen ist.
4. Startervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweiter Temperatursensor (12) zur Erfassung der Temperami" des Startermotors (3) als physikalischer Parameter vorgesehen ist.
5. Staltervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Strommeßgerät (13) als Sensor zur Erfassung des beim Startvorgang durch den Startermotor (3) fließenden Stromes als physikalischer Parameter vorgesehen ist.
6. Startervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Drehmomentsensor (15) zur Erfassung des Drehmomentes (M) des Startermotors (3) beim Startvorgang als physikalischer Parameter vorgesehen ist.
7. Startervorrichtung nach einem der Anspräche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Drehzahlsensor (20) zur Erfassung der Drehzahl (nκ v) des Startermotors (3) beim Startvorgang als physikalischer Parameter vorgesehen ist.
8. Startervorrichtung nach einem der Anspräche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Startkennlinie (5) im Bereich niedriger Drehzahlen als Startstrom/Drehmoment-Begrenzung in Abhängigkeit der zulässigen Entmagnetisierungs-Grenze (E) der Startermotor-Magneten aussteuerbar ist.
9. Startervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Startkennlinie (5) im Bereich mittlerer Drehzahlen als StartstiOm/Drehmoment-Begrenzung in Abhängigkeit der zulässigen, Bürstenfeuer-bedingten Verschleißweite, der Startertemperatur und/oder der Temperatur der Verbrennungsmaschine (2) aussteuerbar ist.
10. Startervomchtung nach einem der Anspräche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Startkennlinie (5) im Bereich höherer Drehzahlen als Startsttoru/Drehmoment-Begrenzung in Abhängigkeit der zulässigen, Fliehkraft-bedingten mechanischen Grenzwerte (M) des Startermotors (3) aussteuerbar ist.
11. Startervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Startverlauf vom Steuergerät (5) erfaßbar und die Kennlinienwerte insbesondere im Sinne einer Verbesserung des nächsten Staltverlaufs änderbar sind.
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Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002106447A (ja) * 2000-10-02 2002-04-10 Mitsubishi Electric Corp スタータ保護装置
DE10155111A1 (de) * 2001-11-09 2003-05-22 Bosch Gmbh Robert Startvorrichtung für eine Brennkraftmaschine
US6752741B2 (en) * 2002-05-31 2004-06-22 Visteon Global Technologies, Inc. ISA engine start-stop strategy
JP2004197719A (ja) * 2002-12-20 2004-07-15 Denso Corp エンジン始動装置
US7145259B2 (en) * 2003-11-11 2006-12-05 Remy Inc. Engine starting motor anti-milling device
US7948099B2 (en) * 2005-05-26 2011-05-24 Renault Trucks Method of controlling power supply to an electric starter
FR2888891B1 (fr) * 2005-07-19 2010-09-17 Valeo Equip Electr Moteur Dispositif de demarrage d'un moteur a combustion interne, en particulier d'un moteur diesel
JP4064428B2 (ja) * 2006-05-24 2008-03-19 本田技研工業株式会社 内燃機関の制御装置
DE102009027407A1 (de) * 2009-07-01 2011-01-05 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Betreiben einer Startersteuerung, Computerprogrammprodukt und Startersteuerung
US8384328B2 (en) * 2009-08-21 2013-02-26 Honeywell International Inc. Control methodology for an AC starter-generator system
DE102010042802A1 (de) 2010-10-22 2012-04-26 Robert Bosch Gmbh Verfahren und Vorrichtung zum Starten einer Brennkraftmaschine und Wechselschaltvorrichtung
FR2989124B1 (fr) * 2012-04-05 2015-10-09 Valeo Equip Electr Moteur Procede de commande d'un demarreur de moteur thermique de vehicule automobile, dispositif de commande et demarreur correspondants
DE102014201567B4 (de) 2014-01-29 2023-12-21 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Modellbasierte prädiktive Starterregelung eines Verbrennungsmotors
US10550819B2 (en) * 2015-06-19 2020-02-04 Briggs & Stratton Corporation Starter motor with integrated solid state switch
BR112018014725A2 (pt) 2016-01-20 2018-12-11 Ge Aviation Systems Llc métodos de inicialização de um motor de combustão e conjunto do acionador de partida de ar de turbina
DE102016007133B4 (de) * 2016-06-10 2020-01-16 Audi Ag Steuervorrichtung und Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs mit einem Verbrennungsmotor und mit zumindest zwei elektrischen Startereinheiten für den Verbrennungsmotor
EP3821121B1 (de) * 2018-07-12 2024-02-28 Briggs & Stratton, LLC Brennkraftmaschine mit elektrischem startsystem

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
IT1232538B (it) * 1989-06-30 1992-02-19 Magneti Marelli Spa Sistema generatore-motore elettrico,particolarmente per l'impiego come generatore e motore di avviamento a bordo di un autoveicolo provvisto di un motore a combustione interna
JPH07119594A (ja) * 1993-09-02 1995-05-09 Nippondenso Co Ltd 車両用内燃機関始動装置
US6024065A (en) * 1994-07-05 2000-02-15 Chrysler Corporation Starter motor control circuit and method
US6177734B1 (en) * 1998-02-27 2001-01-23 Isad Electronic Systems Gmbh & Co. Kg Starter/generator for an internal combustion engine, especially an engine of a motor vehicle
US5887670A (en) * 1996-05-16 1999-03-30 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Vehicle power transmitting system having devices for electrically and mechanically disconnecting power source and vehicle drive wheel upon selection of neutral state
DE19730635A1 (de) * 1996-07-24 1998-01-29 Bosch Gmbh Robert Strommeßmodul für eine Starteinrichtung von Brennkraftmaschinen
DE19646043A1 (de) * 1996-11-08 1998-05-14 Bosch Gmbh Robert Vorrichtung zur Spannungsversorgung
IT1289670B1 (it) * 1996-11-20 1998-10-16 Fiat Ricerche Dispositivo per il controllo di un elettromagnete di innesto per l'avviamento di un motore a combustione interna, in particolare per
FR2757219B1 (fr) * 1996-12-12 1999-03-05 Valeo Equip Electr Moteur Perfectionnements a la commande de la coupure d'un demarreur de vehicule automobile
FR2770349B1 (fr) * 1997-10-24 2000-01-14 Valeo Equip Electr Moteur Dispositif pour la commande d'un demarreur de vehicule automobile
DE69926269T2 (de) * 1998-04-17 2006-05-04 Toyota Jidosha K.K., Toyota Steuerungsvorrichtung zur Startwiederholung eines Fahrzeugsmotors
JP3953660B2 (ja) 1998-09-09 2007-08-08 株式会社デンソー 二輪自動車の後進制御装置
FR2783371B1 (fr) 1998-09-16 2000-12-01 Valeo Equip Electr Moteur Dispositif pour la commande de l'alimentation d'un moteur electrique de demarreur de vehicule et demarreur comportant un tel dispositif
FR2797530B1 (fr) 1999-08-12 2001-11-02 Valeo Equip Electr Moteur Procede et systeme pour la commande de coupure de demarreur de vehicule automobile

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See references of WO0196735A1 *

Also Published As

Publication number Publication date
DE10029714A1 (de) 2001-12-20
US20020163197A1 (en) 2002-11-07
US6531787B2 (en) 2003-03-11
WO2001096735A1 (de) 2001-12-20
KR20020026372A (ko) 2002-04-09
JP2004503711A (ja) 2004-02-05

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