EP1355062A2 - Starteinrichtung - Google Patents

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EP1355062A2
EP1355062A2 EP03008517A EP03008517A EP1355062A2 EP 1355062 A2 EP1355062 A2 EP 1355062A2 EP 03008517 A EP03008517 A EP 03008517A EP 03008517 A EP03008517 A EP 03008517A EP 1355062 A2 EP1355062 A2 EP 1355062A2
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starter generator
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Deere and Co
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02N2300/10Control related aspects of engine starting characterised by the control output, i.e. means or parameters used as a control output or target
    • F02N2300/104Control of the starter motor torque

Definitions

  • the invention relates to a starting device Internal combustion engine with a flywheel, a starter ring, which is attached to the flywheel, and with a Integrated starter generator with a flywheel connected rotor, and a starter motor with a Drive wheel, which is selective with the starter ring can work together.
  • GB-A-2 047 816 shows an internal combustion engine with a a crankshaft connected via a clutch Flywheel.
  • the speed of the flywheel is above one speed necessary for starting the internal combustion engine held in which a starter motor is actuated if necessary.
  • This starter motor can be conventional or similar be designed that the flywheel is a rotor of the engine forms.
  • Heavy-duty vehicles such as tractors, agricultural machines, in particular harvesting machines, but also trucks etc. place high demands on that Starting torque.
  • the problem underlying the invention is seen in that starting devices, especially for commercial vehicles, must be dimensioned relatively large in order to Conditions in which a large starting torque is necessary to guarantee a safe start of the internal combustion engine in the Operation as a generator is often limited Show efficiency.
  • a starting device for one Internal combustion engine suggested which also for use Heavy duty vehicles is suitable.
  • Such Starting device has a starter ring, which on a Flywheel of the internal combustion engine attached or provided is.
  • the starting device has one integrated starter generator with a rotor on the Flywheel is connected.
  • the starter motor drives in Drive wheel or a drive gear or pinion, which selectively interact with the starter wreath or in the as Gear ring designed starter ring can intervene.
  • With the Starter motor and the starter generator is electronic Control unit connected to the starter motor and selectively activates the starter generator.
  • Becomes for example only requires a low starting torque for example in the case of a warm start of the Internal combustion engine, activates the electronic control or Control device only the starter generator.
  • is a large starting torque is required, as is the case with a cold start can activate the electronic Control unit both the starter generator and the starter motor. In this way, the starter generator do not have the capacity, the total required starting torque to provide.
  • a common flywheel 16 is on a flange 15, which at an end portion of the Crankshaft 14 is attached, for example via screws attached.
  • a starter ring 18 designed as a ring gear is on an outer periphery of the flywheel 16, for example by shrinking onto the cold flywheel 16, appropriate.
  • Starter motor 20 is provided.
  • the starter motor 20 has one Electromagnet 21 and an output shaft 22 on which a Pinion or a drive wheel 24 is attached.
  • the starter motor 20 can have different operating voltages, such as 12 or 42 volts.
  • the drive wheel 24 is axial movable to engage and disengage in the starter ring 18 to be able to intervene.
  • a clutch 26 connects the flywheel 16 with a motor shaft 28.
  • An integrated starter generator 30, such as from Bosch is manufactured is in a clutch housing 32, which is screwed to the engine block 12, is provided.
  • the Starter generator 30 has a stator 34, which on the Coupling housing 32 is secured, and a rotor 36 (with Magnet 38), which is screwed to the flywheel 16 is.
  • the starter generator 30 is electrical with a electronic control unit / converter 40 connected, which in turn is connected to a battery 42, for example a 42 volt battery.
  • the Starter motor 20 is also electrical with the electronic Control unit / the converter 40 connected.
  • the Control unit / converter 40 determines from signals which of which Starter generator 30 are supplied, including the starting speed of the internal combustion engine 10. If the starting speed is less than a required minimum start speed will the control or Control unit / the converter 40 also the starter motor 20 and the Activate electromagnets 21 for additional starting torque To make available by the drive wheel 24 in the Starter wreath 18 engages and turns it.
  • the integrated starter generator 30 under the internal combustion engine 10 temper conditions where a low Starting torque is needed.
  • the starter generator 30 can also be used to Increase engine speed after the starter motor 20 is actuated and then was released.
  • the engine speed at which the Starter motor 20 is disengaged can be adjusted and is preferably in a range between 100 and 300 rpm.
  • Starter generator 30 such a high starting torque together with the starter motor 20 available.
  • Starter generator 30 not a high performance class for situations have a high starting torque, and such a starter generator 30 will be a smaller power class if it acts as a generator is more efficient than a large one Starter Generator.

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Abstract

An Schwerlastfahrzeugen, wie Traktoren, landwirtschaftlichen Maschinen und auch an Lastkraftwagen kommen vermehrt Starteinrichtungen zum Einsatz, welche einen integrierten Startergenerator aufweisen. Aufgrund der hohen Anforderungen derartiger Fahrzeuge an das Startmoment müssen diese Startergeneratoren verhältnismäßig groß dimensioniert sein, was sich bei einem Betrieb als Generator als nachteilig zeigt. Es wird eine Starteinrichtung mit einem integrierten Startergenerator (30) vorgeschlagen, welche darüber hinaus einen Startermotor (20) und eine elektronische Steuer- bzw. Regeleinheit (40) aufweist. Diese elektronische Steuer- bzw. Regeleinheit (40) aktiviert in Abhängigkeit von dem erforderlichen Startmoment entweder nur den Startergenerator (30) oder aber bei hohen Anforderungen den Startergenerator (30) und den Startermotor (20) gemeinsam. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine Starteinrichtung eines Verbrennungsmotors mit einem Schwungrad, einem Starterkranz, welcher an dem Schwungrad angebracht ist, und mit einem integrierten Startergenerator mit einem mit dem Schwungrad verbundenen Rotor, und einem Startermotor mit einem Antriebsrad, welches selektiv mit dem Starterkranz zusammenwirken kann.
Starteinrichtungen mit integrierten Startergeneratoren werden im Flugzeugbau eingesetzt und finden vermehrt auch im Fahrzeugbau Anwendung.
Die GB-A-2 047 816 zeigt einen Verbrennungsmotor mit einem mit einer Kurbelwelle über eine Kupplung verbundenen Schwungscheibe. Die Drehzahl der Schwungscheibe wird über einer für ein Starten des Verbrennungsmotors notwendigen Drehzahl gehalten, in dem bei Bedarf ein Startermotor betätigt wird. Dieser Startermotor kann konventionell oder auch derart ausgeführt sein, dass das Schwungrad einen Rotor des Motors bildet.
Schwerlastfahrzeuge, wie beispielsweise Traktoren, landwirtschaftliche Maschinen, wie insbesondere Erntemaschinen, aber auch Lastkraftwagen etc. stellen hohe Anforderungen an das Startmoment.
Das der Erfindung zugrunde liegende Problem wird darin gesehen, dass Starteinrichtungen, insbesondere für Nutzfahrzeuge, verhältnismäßig groß dimensioniert werden müssen, um auch bei Bedingungen, in welchen ein großes Startmoment notwendig ist, ein sicheres Starten des Verbrennungsmotors zu garantieren, im Betrieb als Generator aber oftmals eine nur eingeschränkte Effizienz aufweisen.
Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch die Lehre des Patentanspruchs 1 gelöst, wobei in den weiteren Patentansprüchen die Lösung in vorteilhafter Weise weiterentwickelnde Merkmale aufgeführt sind.
Auf diese Weise wird eine Starteinrichtung für einen Verbrennungsmotor vorgeschlagen, welche auch für den Einsatz an Schwerlastfahrzeugen geeignet ist. Eine derartige Starteinrichtung weist einen Starterkranz auf, welcher an einem Schwungrad des Verbrennungsmotors angebracht bzw. vorgesehen ist. Darüber hinaus weist die Starteinrichtung einen integrierten Startergenerator mit einem Rotor auf, der mit dem Schwungrad verbunden ist. Der Startermotor treibt ein Antriebsrad bzw. ein Antriebszahnrad oder -ritzel an, welches selektiv mit dem Starterkranz zusammenwirken bzw. in den als Zahnkranz ausgeführten Starterkranz eingreifen kann. Mit dem Startermotor und dem Startergenerator ist eine elektronische Steuer- bzw. Regeleinheit verbunden, welche den Startermotor und den Startergenerator selektiv aktiviert. Wird beispielsweise nur ein geringes Startmoment benötigt, beispielsweise im Falle eines Warmstarts des Verbrennungsmotors, aktiviert die elektronische Steuer- bzw. Regeleinrichtung nur den Startergenerator. Ist hingegen ein großes Startmoment erforderlich, wie dies beispielsweise bei einem Kaltstart der Fall sein kann, aktiviert die elektronische Steuer- bzw. Regeleinheit sowohl den Startergenerator als auch den Startermotor. Auf diese Weise muss der Startergenerator nicht die Kapazität aufweisen, das gesamte benötige Startmoment zur Verfügung zu stellen.
In der Zeichnung ist ein nachfolgend näher beschriebenes Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die einzige Figur zeigt eine vereinfachte und teilweise geschnittene Darstellung einer Starteinrichtung.
Es wird nun auf die einzige Figur Bezug genommen, die einen Verbrennungsmotor 10 mit einem Motorblock 12 und einer drehbaren Kurbelwelle 14 zeigt. Ein übliches Schwungrad 16 ist an einem Flansch 15, welcher an einem Endbereich der Kurbelwelle 14 angebracht ist, beispielsweise über Schrauben befestigt. Ein als Zahnkranz ausgeführter Starterkranz 18 ist an einem äußeren Umfang des Schwungrades 16, beispielsweise durch ein Aufschrumpfen auf das kalte Schwungrad 16, angebracht. An dem Verbrennungsmotor 20 ist ein konventioneller Startermotor 20 vorgesehen. Der Startermotor 20 weist einen Elektromagneten 21 und eine Ausgangswelle 22 auf, auf der ein Ritzel bzw. ein Antriebsrad 24 befestigt ist. Der Startermotor 20 kann unterschiedliche Betriebsspannungen, wie beispielsweise 12 oder 42 Volt, aufweisen. Das Antriebsrad 24 ist axial beweglich, um in den Starterkranz 18 ein- und ausrückend eingreifen zu können. Eine Kupplung 26 verbindet das Schwungrad 16 mit einer Motorwelle 28.
Ein integrierter Startergenerator 30, wie er beispielsweise von Bosch hergestellt wird, ist in einem Kupplungsgehäuse 32, welches mit dem Motorblock 12 verschraubt ist, vorgesehen. Der Startergenerator 30 weist einen Stator 34, welcher an dem Kupplungsgehäuse 32 gesichert ist, und einen Rotor 36 (mit Magneten 38) auf, welcher mit dem Schwungrad 16 verschraubt ist. Der Startergenerator 30 ist elektrisch mit einer elektronischen Steuer- bzw. Regeleinheit/einem Wandler 40 verbunden, welcher wiederum mit einer Batterie 42, beispielsweise einer 42 Volt-Batterie, in Verbindung steht. Der Startermotor 20 ist ebenfalls elektrisch mit der elektronischen Steuer- bzw. Regeleinheit/dem Wandler 40 verbunden.
Während eines Startens des Verbrennungsmotors 10 veranlasst die Steuer- bzw. Regeleinheit/der Wandler 40 den Startergenerator 30 das Schwungrad 16 zu drehen. Die Steuer- bzw. Regeleinheit/der Wandler 40 ermittelt aus Signalen, welchen von dem Startergenerator 30 geliefert werden, auch die Startdrehzahl des Verbrennungsmotors 10. Ist die Startdrehzahl geringer als eine verlangte minimale Startdrehzahl wird die Steuer- bzw. Regeleinheit/der Wandler 40 auch den Startermotor 20 und den Elektromagnete 21 aktivieren, um zusätzliches Startmoment zur Verfügung zu stellen, indem das Antriebsrad 24 in den Startkranz 18 eingreift und diesen dreht. Somit wird der integrierte Startergenerator 30 den Verbrennungsmotor 10 unter solchen Bedingungen anlassen, in denen ein niedriges Startmoment benötigt wird.
Der Startergenerator 30 kann auch verwendet werden, um die Motordrehzahl zu erhöhen, nachdem der Startermotor 20 betätigt und dann ausgerückt wurde. Die Motordrehzahl bei der der Startermotor 20 ausgerückt wird, kann eingestellt werden und liegt vorzugsweise in einem Bereich zwischen 100 und 300 U/min.
Wird ein ausreichend hohes Startmoment benötigt, wird der Startergenerator 30 ein solch hohes Startmoment zusammen mit dem Startermotor 20 zur Verfügung stellen. Im Ergebnis muss der Startergenerator 30 keine hohe Leistungsklasse für Situationen mit hohem Startmoment aufweisen, und solch ein Startergenerator 30 einer kleineren Leistungsklasse wird, wenn er als Generator betrieben wird, effizienter sein als ein großer Startergenerator.
Während die vorliegende Erfindung in Verbindung mit einer spezifischen Ausführungsform beschrieben wurde, soll es deutlich sein, dass viele Alternativen, Veränderungen und Variationen für den Fachmann im Licht der vorstehenden Beschreibung offensichtlich sein werden. Es ist entsprechend beabsichtigt, dass die Erfindung alle solchen Alternativen, Veränderungen und Variationen, welche in den Geist und den Schutzbereich der folgenden Ansprüche fallen, umfassen soll.

Claims (8)

  1. Starteinrichtung eines Verbrennungsmotors (10) mit einem Schwungrad (16), einem Starterkranz (18), welcher an dem Schwungrad (16) angebracht ist, und mit einem integrierten Startergenerator (30) mit einem mit dem Schwungrad (16) verbundenen Rotor (36), und einem Startermotor (20) mit einem Antriebsrad (24), welches selektiv mit dem Starterzahnkranz (18) zusammenwirken kann, gekennzeichnet durch eine elektronische Steuer- bzw. Regeleinheit (40), welche sowohl mit dem Startermotor (20) als auch mit dem Startergenerator (30) wirksam verbunden ist und welche in Abhängigkeit von den jeweiligen Startbedingungen den Startergenerator (30) allein bzw. den Startergenerator (30) und den Startermotor (20) gemeinsam aktiviert.
  2. Starteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass nur der Startergenerator (30) aktiviert wird, wenn nur ein niedriges Startmoment benötigt wird.
  3. Starteinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Startergenerator (30) und der Startermotor (20) gemeinsam aktiviert werden, wenn ein hohes Startmoment benötigt wird.
  4. Starteinrichtung nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Steuer- bzw. Regeleinheit (40) durch von dem Startergenerator (30) geliefert Signale eine Startdrehzahl ermittelt.
  5. Starteinrichtung nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Steuer- bzw. Regeleinrichtung (40) den Startergenerator (30) und den Startermotor (20) gemeinsam aktiviert, wenn die Startdrehzahl eine vorgegebenen Minimalstartdrehzahl unterschreitet.
  6. Starteinrichtung nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dass die elektronische Steuer- bzw. Regeleinrichtung (40) den Startermotor (20) und den Startergenerator (30) sequentiell aktiviert.
  7. Starteinrichtung nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Startermotor (20) als ein Elektromotor ausgebildet ist.
  8. Starteinrichtung nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Starterkranz (18) in der Art eines Zahnkranzes ausgebildet ist, welcher mit dem als Zahnrad bzw. Ritzel ausgebildeten ein- und ausrückbaren Antriebsrad (24) zusammenwirken kann.
EP03008517A 2002-04-18 2003-04-12 Starteinrichtung Withdrawn EP1355062A3 (de)

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