WO2011015400A1 - Vorrichtung zum starten einer verbrennungskraftmaschine eines kraftfahrzeugs mit verbesserter steuereinheit - Google Patents

Vorrichtung zum starten einer verbrennungskraftmaschine eines kraftfahrzeugs mit verbesserter steuereinheit Download PDF

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WO2011015400A1
WO2011015400A1 PCT/EP2010/058197 EP2010058197W WO2011015400A1 WO 2011015400 A1 WO2011015400 A1 WO 2011015400A1 EP 2010058197 W EP2010058197 W EP 2010058197W WO 2011015400 A1 WO2011015400 A1 WO 2011015400A1
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WO
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relay
switch
winding
current relay
pull
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Application number
PCT/EP2010/058197
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English (en)
French (fr)
Inventor
Simon Rentschler
Juergen Gross
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
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Publication date
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    • 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
    • F02N11/08—Circuits or control means specially adapted for starting of engines
    • F02N11/087—Details of the switching means in starting circuits, e.g. relays or electronic switches
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
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    • F02N11/08—Circuits or control means specially adapted for starting of engines
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    • F02N11/08—Circuits or control means specially adapted for starting of engines
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    • F02N2011/0892—Two coils being used in the starting circuit, e.g. in two windings in the starting relay or two field windings in the starter
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/40—Engine management systems

Definitions

  • the invention relates to a device for starting an internal combustion engine of a motor vehicle.
  • drives are used, which are fed by a source of energy independent of the fuel supply.
  • DC motors are used, the drive pinion first engages in a ring gear of the internal combustion engine to then drive the internal combustion engine. After the end of the starting process, the drive pinion moves back out of the ring gear of the internal combustion engine.
  • a common relay is used for the Einspurvorgang and the switching of the main current to drive the DC motor.
  • FIG. This shows a connected to a terminal 50 relay 1, a
  • Switch 2 a control unit 5, the terminal 30 of the motor vehicle and a starter motor M.
  • the control unit 5 has a driver TRO with a switching unit T 0O , which is acted upon by a switching signal S O o.
  • the relay 1 via a control line SLO and the terminal 50 is + connected to a positive operating voltage. Thereafter, the relay 1 attracts and closes the switch 2.
  • the starter motor M is connected to the terminal 30 of the motor vehicle and thereby put into operation.
  • a starting device for starting an internal combustion engine is known, which has a starter relay with a voltage source. Ie connectable and with the internal combustion engine for cranking engageable starter motor has.
  • an electronic control unit is provided for controlling the starter relay and / or the starter motor. This controls the starter relay and / or the starter motor associated semiconductor power output stages such that at least in a start-stop operation of the
  • the starter relay in the stop state of the internal combustion engine has its Einspurwolf.
  • the starter relay is energized after pressing a start switch, so that on the one hand, a contact is closed, which connects the starter motor with a supply voltage and on the other hand, independently of the sprocket of the starter motor in a arranged on a crankshaft of the engine sprocket einspurt.
  • a device for driving an electromagnetic switching element in particular a relay, is described, in which the time that elapses between the triggering of the attraction and the tightening, and also the time period between the triggering of the fall and the falling away, is reduced.
  • a relay may be used in conjunction with pinion-starter-based start-stop systems.
  • three control lines are provided, via which a control unit actuates switching elements which, depending on their switching position, allow or block a current flow through two coils of the relay which can be energized independently of one another.
  • a device for starting an internal combustion engine of a motor vehicle with the features specified in claim 1 has the advantage that neither costly changes of a conventional engine control unit must be made nor a separate, additional control unit for controlling the used for a startup process
  • Relay of the device is needed. This is achieved in an advantageous manner in that small signal outputs of the engine control unit of the respective motor vehicle are used to provide the starting current relay via a switching module control signals for the Einspur- or engagement relay, the main current relay, and - if present in the particular application - the starting current relay
  • the switching module advantageously has a pre-switching relay, wherein the engagement relay, the starting current relay and the main current relay are each assigned two pre-switching relays. These ballast relays act on switches to connect the pull-in winding and the holding winding of the respective relay at a desired time with a positive operating voltage. This operating voltage is preferably one of the
  • Terminal 15 of the motor vehicle derived voltage Terminal 15 of the motor vehicle derived voltage.
  • the pull-in winding of these relays is in each case of low resistance and the respectively associated holding winding has a higher resistance than the respectively associated one
  • the current path through the starting current relay and the main current relay is switched on by activation of the respectively associated first pre-switching relay by the engine control unit.
  • the respective individual zugswicklung and the respective holding winding energized simultaneously.
  • This has advantageously a high intake throughput and thus a quick turn on the respective relay result.
  • the respective pull-in winding is de-energized, since then both terminals of the respective pull-in winding are connected to the positive operating voltage or terminal 15 of the motor vehicle.
  • the switching off of the current is initiated by a drop of the respective first feedforward relay.
  • the series connection of the pull-in winding and the holding winding of the respective relay is traversed by a current I.
  • the engagement relay has - as already stated above - also two different windings.
  • the primary focus of the apply relay is not directed to a quick turn on and off, but to a possible dosage of the force level in three stages.
  • the numbers of turns of the two windings are preferably different.
  • the holding winding of the relay is optimized for safe holding in the engaged or engaged state of the drive pinion with minimal power loss.
  • the pull-in winding of the engagement relay is optimized for meshing in the engine outlet in order to provide a respectively suitable force level for a low-noise engagement of the drive pinion in the ring gear on the crankshaft of the internal combustion engine. Parallel operation is possible if rapid toe-in is desired, for example during a cold start.
  • the device shown there for starting an internal combustion engine of a power plant vehicle has an engine control unit ECU, a switching module SM and a starter ST.
  • the engine control unit ECU has a total of five small signal outputs, which are designated A1, A2, A3, A4 and A5.
  • the engine control unit ECU provides control signals for the switching module SM arranged between the engine control unit ECU and the starter ST at these small-signal outputs.
  • the currents of these control signals are less than 1 A.
  • the starter ST has an engagement relay ES, a starting current relay KA, a main current relay KH, a drive pinion 6, an engagement lever 7, a resistor Rv, a starter motor M, a switch 9 and a switch 10 ,
  • the engagement relay ES, the starting current relay KA and the main current relay KH are each equipped with a pull-in winding EW and a holding winding HW.
  • the pull-in winding EW of the inrush current relay KA has a low resistance
  • the holding winding HW of the inrush current relay KH has a higher impedance than the pull-in winding EW of the inrush current relay KA.
  • the pull-in winding EW of the main current relay KH has a low resistance
  • the holding winding HW of the main current relay KS has a higher impedance than the pull-in winding EW of the main current relay KH.
  • the number of turns of the pull-in winding EW of the starting current relay KA coincides with the number of turns of the holding winding HW of the starting current relay KA.
  • the number of turns of the pull-in winding EW of the main current relay KH coincides with the number of turns of the holding winding HW of the main current relay KH.
  • the winding sense of pull-in winding and sheath winding is in each case opposite.
  • the engagement relay ES is provided to engage the drive pinion 6 in a ring gear on the crankshaft of the internal combustion engine.
  • the inrush current relay KA is provided to a provided by the engine control unit ECU first time provided in the start-up current switch
  • the main current relay KH is provided at a second time specified by the engine control unit ECU, which is after the said first time, provided in the main flow path
  • the engagement relay ES is assigned a first ballast relay ESE, a second ballast relay ESH, a single-action switch S7 and a single-action switch S8.
  • One terminal of the first switch-on relay ESE is connected via the input E1 of the switching module SM to the output A1 of the engine control unit ECU, the other terminal of the first switch-on relay
  • ballast relay ESH is connected via the input E1 of the switching module SM to the output A1 of the engine control unit ECU, the other terminal of the second ballast relay ESH via the input E3 of the switching module SM to the output A3 of the engine control unit ECU.
  • the first switch-on relay ESE acts on the single switch S7.
  • In the closed state of the switch S7 is a connection of the pull-in winding EW of the engagement relay ES via the output AU1 of the switching module SM with the on
  • Terminal 15 of the motor vehicle present positive operating voltage connected.
  • the other terminal of the pull-in winding EW is grounded.
  • the second pre-switching relay ESH acts on the single switch S8. In the closed state of the switch S8, a connection of the holding winding HW of the on-load relay ES via the output AU2 of the switching module SM with the on
  • Terminal 15 of the motor vehicle present positive operating voltage connected.
  • the other terminal of the holding winding HW of the engagement relay ES is grounded.
  • the engine control unit ECU controls via its small signal outputs A1, A2 and
  • A3 the feedforward relay ESE and ESH such that by means of the engagement relay a optimized, noise-reduced meshing of the drive pinion takes place, which is preferably carried out during the engine run-out in a start / stop operation, and that in the engaged state with minimal power loss, a secure holding the meshed pinion in the ring gear on the crankshaft of the internal combustion engine is guaranteed.
  • the starting current relay KA is assigned a first switching relay KAE, a second switching relay KAH, a double switch SS1 having two switching contacts S1 and S2 and a single switch S3.
  • a connection of the first pre-switching relay KAE is via the input E1 of
  • Switching module SM connected to the output A1 of the engine control unit ECU, the other terminal of the first switch-on relay KAE via the input E4 of the switching module SM to the output A4 of the engine control unit ECU.
  • a connection of the second feedforward relay KAH which is arranged galvanically separated from the first feedforward relay KAE, is connected to the terminal 15 of the motor vehicle when the second switching contact S2 of the double switch SS1 is closed.
  • the other terminal of the second pre-switching relay KAH is grounded.
  • the second pre-switching relay KAH acts on a single switch S3. In a first switching position of the switch S3, the lower terminal in FIG. 2 of the pull-in winding EW of the inrush current relay KA is connected via the output AU4 of FIG
  • Switching module SM connected to ground.
  • the lower terminal in FIG. 2 of the pull-in winding EW of the starting current relay KA is connected via the output AU4 of the switching module SM to the terminal 15 of the motor vehicle.
  • the upper terminals of the holding winding HW and the pull-in winding EW of the starting current relay KA are connected via the output AU3 of the switching module SM to the terminal 15 of the motor vehicle, so that the pull-in winding EW and the holding winding HW of the starting current relay KA are energized simultaneously with a closing of the first switching contact S1 of the double switch SS1.
  • the engine control unit ECU controls via its small signal outputs A1 and A4, the first ballast relay KAE such that the two switching contacts S1 and S2 of the double switch SS1 are closed simultaneously. By closing the first switching contact S1, first the pull-in winding
  • the second pre-switching relay KAH is activated.
  • the pull-in winding EW of the inrush current relay KA is deenergized, since then its two terminals are connected to the terminal 15 of the motor vehicle.
  • the switching off of the current is triggered by a drop of the first feedforward relay KAE.
  • the series connection of the pull-in winding EW and the holding winding HW of the starting current relay KA is traversed by a current I.
  • the main current relay KH is assigned a first switch-on relay KHE, a second switch-on relay KHH, a double switch SS2 having two switch contacts S4 and S5, and a single switch S6.
  • One terminal of the first reclosing relay KHE is connected via the input E1 of the switching module SM to the output A1 of the engine control unit ECU, the other terminal of the first reclosing relay KHE via the input E5 of the switching module SM to the output A5 of the engine control unit ECU.
  • a connection of the second pre-switching relay KHH which is arranged galvanically isolated from the first pre-switching relay KHE, is connected to the terminal 15 of the motor vehicle when the second switching contact S5 of the double switch SS2 is closed.
  • the other terminal of the second pre-switching relay KHH is grounded.
  • the second feedforward relay KHH acts on a single switch S6. In a first switching position of the switch S6, the lower terminal in FIG. 2 of the pull-in winding EW of the main current relay KH is connected to ground via the output AU6 of the switching module SM. In the other switching position of
  • Switch S6 is the lower in the figure 2 connection of the pull-in winding EW of the main current relay KH via the output AU6 of the switching module SM connected to the terminal 15 of the motor vehicle.
  • the first switch contact S4 of the second double switch SS2 is closed, the upper ends of the holding winding HW and the pull-in winding EW of the main current relay KH are connected to the terminal 15 of the switching module SM via the output AU5 of the switching module SM Motor vehicle connected, so that the pull-in winding EW and the holding winding HW of the main current relay KH are energized simultaneously with a closing of the first switching contact S4 of the double switch SS2.
  • the engine control unit ECU controls via its small signal outputs A1 and A5, the first switch-on relay KHE such that the two switch contacts S4 and S5 of the double switch SS2 are closed simultaneously.
  • the pull-in winding EW and the holding winding HW of the main current relay KH are first energized simultaneously. This leads to a high intake throughput and thus to a fast
  • the second pre-switching relay KHH is activated.
  • the pull-in winding EW of the main current relay KH is de-energized, since then its two terminals are connected to the terminal 15 of the motor vehicle.
  • the switching off of the current is triggered by a drop of the first reclose relay KHE.
  • the series connection of the pull-in winding EW and the holding winding HW of the main current relay KH is traversed by a current I.
  • the current branch is not provided with the series resistor, also eliminates the start-up current relay KA and this associated feedforward relay KAE and KAH.
  • the control of the switching mode SM via the four small signal outputs A1, A2, A3 and A5 takes place.
  • the small signal output A4 can also be omitted in this other embodiment.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Starten einer Verbrennungskraftmaschine eines Kraftfahrzeugs, welche einen Startermotor, ein Einrückrelais, ein Anlaufstromrelais, ein Hauptstromrelais, eine Steuereinheit und eine zwischen den genannten Relais und der Steuereinheit angeordnetes Schaltmodul aufweist. Bei der Steuereinheit handelt es sich um ein Motorsteuergerät des Kraftfahrzeugs. Das Schaltmodul weist Eingänge auf, die mit jeweils einem Ausgang des Motorsteuergerätes verbunden sind, und Ausgänge, an welchen Steuersignale für die genannten Relais bereitgestellt werden. Die Ausgänge des Motorsteuergerätes sind Kleinsignalausgänge.

Description

Beschreibung
Titel
[Vorrichtung zum Starten einer Verbrennunqskraftmaschine eines Kraftfahrzeugs mit verbesserter Steuereinheit!
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Starten einer Verbrennungskraftmaschine eines Kraftfahrzeugs.
Stand der Technik
Zum Starten von Verbrennungskraftmaschinen werden Antriebe verwendet, die von einer von der Kraftstoffversorgung unabhängigen Energiequelle gespeist werden. In der Regel werden Gleichstrommotoren verwendet, deren Antriebsritzel zunächst in einen Zahnkranz der Verbrennungskraftmaschine einrückt, um danach die Verbrennungskraftmaschine anzutreiben. Nach dem Ende des Startvorganges rückt das Antriebsritzel wieder aus dem Zahnkranz der Verbrennungskraftmaschine heraus. Dabei wird ein gemeinsames Relais für den Einspurvorgang und die Durchschaltung des Hauptstromes zum Antrieb des Gleichstrommotors verwendet. Ein zugehöriges Prinzipschaltbild ist in der Figur 1 ver- anschaulicht. Diese zeigt ein mit einer Klemme 50 verbundenes Relais 1 , einen
Schalter 2, eine Steuereinheit 5, die Klemme 30 des Kraftfahrzeugs und einen Startermotor M. Die Steuereinheit 5 weist einen Treiber TRO mit einer Schalteinheit T0O auf, der von einem Schaltsignal SOo beaufschlagt wird. Bei durchgeschalteter Schalteinheit TOo wird das Relais 1 über eine Steuerleitung SLO und die Klemme 50 mit einer positiven Betriebsspannung + verbunden. Daraufhin zieht das Relais 1 an und schließt den Schalter 2. Durch das Schließen des Schalters 2 wird der Startermotor M mit der Klemme 30 des Kraftfahrzeugs verbunden und dadurch in Betrieb gesetzt. Aus der EP 0 848 159 B1 ist eine Startvorrichtung zum Starten einer Brennkraftmaschine bekannt, welche einen über ein Starterrelais mit einer Spannungsquel- Ie verbindbaren und mit der Brennkraftmaschine zum Andrehen in Eingriff bringbaren Startermotor aufweist. Des Weiteren ist zur Ansteuerung des Starterrelais und/oder des Startermotors ein elektronisches Steuergerät vorgesehen. Dieses steuert dem Starterrelais und/oder dem Startermotor zugeordnete Halbleiter- Leistungsendstufen derart an, dass zumindest in einem Start-Stopp-Betrieb der
Brennkraftmaschine das Starterrelais im Stopp-Zustand der Brennkraftmaschine seine Einspurstellung aufweist. Bei dieser Startvorrichtung wird das Starterrelais nach Betätigen eines Startschalters bestromt, so dass einerseits ein Kontakt geschlossen wird, der den Startermotor mit einer Versorgungsspannung verbindet und andererseits unabhängig davon das Ritzel des Startermotors in einen auf einer Kurbelwelle der Brennkraftmaschine angeordneten Zahnkranz einspurt.
In der DE 10 2009 000 125.5 ist eine Vorrichtung zur Ansteuerung eines elektromagnetischen Schaltelementes, insbesondere eines Relais, beschrieben, bei welcher die Zeitdauer, die zwischen dem Auslösen des Anziehens und dem Anziehen vergeht, und auch die Zeitdauer, die zwischen dem Auslösen des Abfallens und dem Abfallen vergeht, reduziert ist. Ein derartiges Relais kann im Zusammenhang mit Ritzel-Starter-basierten Start-Stopp-Systemen verwendet werden. Zur Ansteuerung eines derartigen Relais sind drei Steuerleitungen vorgese- hen, über welche eine Steuereinheit Schaltelemente betätigt, die in Abhängigkeit von ihrer Schaltstellung einen Stromfluss durch zwei unabhängig voneinander bestrombare Spulen des Relais erlauben oder sperren.
Eine zunehmende Verbreitung von Kraftfahrzeugen mit Start-Stopp-Funktionalität am Markt ist mit erweiterten Anforderungen an das Startsystem des Kraftfahrzeugs und auch mit einer Erweiterung der Funktionen verbunden. Insbesondere muss bei jedem Anfahrwunsch des Fahrers die Startfähigkeit des Fahrzeugs gewährleistet sein. Des Weiteren muss gewährleistet sein, dass beim Starten keine bzw. nur geringfügige Spannungseinbrüche auftreten. Dies kann dadurch erreicht werden, dass der Hauptstrom für den Startermotor zum einen über einen Vorwiderstand und zum anderen zeitversetzt direkt zum Startermotor geführt wird. Dies macht eine Trennung der Funktionalitäten eines herkömmlichen Starterrelais notwendig. Ein diesbezüglicher Ansatz besteht darin, ein erstes Relais für das Einspuren des Antriebsritzels vorzusehen und zwei weitere Relais zu ver- wenden, um den Hauptstrom für den Startermotor zum einen über einen Vorwi- derstand und zum anderen zeitversetzt direkt an den Gleichstrommotor zu führen.
Offenbarung der Erfindung
Eine Vorrichtung zum Starten einer Verbrennungskraftmaschine eines Kraftfahrzeugs mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen weist demgegenüber den Vorteil auf, dass weder aufwendige Änderungen eines herkömmlichen Motorsteuergerätes vorgenommen werden müssen noch eine eigenständige, zu- sätzliche Steuereinheit zur Ansteuerung der zu einem Startvorgang verwendeten
Relais der Vorrichtung benötigt wird. Dies wird in vorteilhafter weise dadurch erreicht, dass Kleinsignalausgänge des Motorsteuergerätes des jeweiligen Kraftfahrzeugs verwendet werden, um über ein Schaltmodul Ansteuersignale für das Einspur- bzw. Einrückrelais das Hauptstromrelais, und - sofern bei der jeweiligen Anwendung vorhanden - das Anlaufstromrelais bereitzustellen
Vorzugsweise sind insgesamt fünf Kleinsignalausgänge des Motorsteuergerätes vorgesehen, um dem Schaltmodul Steuersignale zuzuführen. Das Schaltmodul weist in vorteilhafter Weise Vorschaltrelais auf, wobei dem Einrückrelais, dem Anlaufstromrelais und dem Hauptstromrelais jeweils zwei Vorschaltrelais zugeordnet sind. Diese Vorschaltrelais wirken auf Schalter ein, um die Einzugswicklung und die Haltewicklung des jeweiligen Relais zu einem jeweils gewünschten Zeitpunkt mit einer positiven Betriebsspannung zu verbinden. Bei dieser Betriebsspannung handelt es sich vorzugsweise um eine von der
Klemme 15 des Kraftfahrzeugs abgeleitete Spannung.
Um hohe Schaltgenauigkeiten des Anlaufstromrelais KA und des Hauptstromrelais KH zu erreichen, wird die Einzugswicklung dieser Relais jeweils niederohmig und die jeweils zugehörige Haltewicklung hochohmiger als die jeweils zugehörige
Einzugswicklung ausgeführt, wobei die Einzugswicklung jeweils dieselbe Windungszahl wie die Haltewicklung hat.
Das Einschalten des Strompfades durch das Anlaufstromrelais und das Haupt- stromrelais erfolgt durch eine motorsteuergeräteseitige Aktivierung des jeweils zugehörigen ersten Vorschaltrelais. Dadurch werden zunächst die jeweilige Ein- zugswicklung und die jeweilige Haltewicklung gleichzeitig bestromt. Dies hat in vorteilhafter weise eine hohe Einzugsdurchflutung und damit ein schnelles Einschalten des jeweilige Relais zur Folge. Nach der Einzugszeit des jeweils zweiten Vorschaltrelais wird die jeweilige Einzugswicklung stromlos geschaltet, da dann beide Anschlüsse der jeweiligen Einzugswicklung mit der positiven Betriebsspannung bzw. der Klemme 15 des Kraftfahrzeugs verbunden sind. Das Abschalten des Stromes wird durch ein Abfallen des jeweils ersten Vorschaltrelais in die Wege geleitet. In Folge wird die Serienschaltung der Einzugswicklung und der Haltewicklung des jeweiligen Relais von einem Strom I durchflössen. Dieser erzeugt jedoch keine magnetische Durchflutung, da die Windungszahlen der Einzugswicklung und der Haltewicklung des jeweiligen Relais gleich sind und die Richtungen des Stromflusses durch die jeweilige Haltewicklung und die jeweilige Einzugswicklung jeweils gegensinnig sind. Dadurch kommt es zu einem sehr raschen Abfallen des Anlaufstromrelais und des Hauptstromrelais. Nach Abfallen des jeweils zweiten Vorschaltrelais klingt der Strom I ab. Das Einrückrelais weist - wie bereits oben angegeben wurde - ebenfalls zwei unterschiedliche Wicklungen auf. Der primäre Fokus des Einrückrelais ist jedoch nicht auf ein schnelles Ein- und Abschalten, sondern auf eine mögliche Dosierung des Kraftniveaus in drei Stufen gerichtet. Dazu sind die Windungszahlen der beiden Wicklungen vorzugsweise unterschiedlich. Die Haltewicklung des Ein- rückrelais ist auf ein sicheres Halten im eingespurten bzw. eingerückten Zustand des Antriebsritzels bei minimaler Verlustleistung optimiert. Die Einzugswicklung des Einrückrelais ist auf ein Einspuren im Motorauslauf hin optimiert, um ein jeweils geeignetes Kraftniveau zu einem geräuscharmen Einrücken des Antriebsritzels in den Zahnkranz auf der Kurbelwelle der Verbrennungskraftmaschine be- reitzustellen. Ein Parallelbetrieb ist möglich, wenn ein rasches Vorspuren gewünscht wird, beispielsweise bei einem Kaltstart.
Weitere vorteilhafte Eigenschaften der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Erläuterung eines Ausführungsbeispiels anhand der Figur 2. Die dort ge- zeigte Vorrichtung zum Starten einer Verbrennungskraftmaschine eines Kraft- fahrzeugs weist ein Motorsteuergerät ECU, ein Schaltmodul SM und einen Starter ST auf.
Das Motorsteuergerät ECU weist insgesamt fünf Kleinsignalausgänge auf, die mit A1 , A2, A3, A4 und A5 bezeichnet sind. Das Motorsteuergerät ECU stellt an diesen Kleinsignalausgängen Steuersignale für das zwischen dem Motorsteuergerät ECU und dem Starter ST angeordnete Schaltmodul SM zur Verfügung. Die Stromstärken dieser Steuersignale sind kleiner als 1 A. Der Starter ST weist ein Einrückrelais ES, ein Anlaufstromrelais KA, ein Hauptstromrelais KH, ein Antriebsritzel 6, einen Einrückhebel 7, einen Vorwiderstand Rv , einen Startermotor M, einen Schalter 9 und einen Schalter 10 auf. Das Einrückrelais ES, das Anlaufstromrelais KA und das Hauptstromrelais KH sind jeweils mit einer Einzugswicklung EW und einer Haltewicklung HW ausgestattet. Die Einzugswicklung EW des Anlaufstromrelais KA ist niederohmig ausgebildet, die Haltewicklung HW des Anlaufstromrelais KH ist hochohmiger ausgebildet als die Einzugswicklung EW des Anlaufstromrelais KA. Die Einzugswicklung EW des Hauptstromrelais KH ist niederohmig ausgebildet, die Haltewicklung HW des Hauptstromrelais KS ist hochohmiger ausgebildet als die Einzugswicklung EW des Hauptstromrelais KH. Die Windungszahl der Einzugswicklung EW des Anlaufstromrelais KA stimmt mit der Windungszahl der Haltewicklung HW des Anlaufstromrelais KA überein. Die Windungszahl der Einzugswicklung EW des Hauptstromrelais KH stimmt mit der Windungszahl der Haltewicklung HW des Hauptstromrelais KH überein. Der Wicklungssinn von Einzugswicklung und HaI- tewicklung ist jeweils entgegengesetzt.
Das Einrückrelais ES ist dazu vorgesehen, das Antriebsritzel 6 in einen Zahnkranz auf der Kurbelwelle der Verbrennungskraftmaschine einzurücken. Das Anlaufstromrelais KA ist dazu vorgesehen, zu einem vom Motorsteuergerät ECU vorgegebenen ersten Zeitpunkt einen im Anlaufstromweg vorgesehen Schalter
S9 zu schließen und dadurch die Klemme 30 des Kraftfahrzeugs über den Vorwiderstand Rv mit dem Startermotor M zu verbinden, um dem Startermotor M einen Anlaufstrom zuzuführen. Das Hauptstromrelais KH ist dazu vorgesehen, zu einem vom Motorsteuergerät ECU vorgegebenen zweiten Zeitpunkt, der nach dem genannten ersten Zeitpunkt liegt, einen im Hauptstromweg vorgesehenen
Schalter S10 zu schließen und dadurch die Klemme 30 des Kraftfahrzeugs direkt mit dem Startermotor M zu verbinden. Durch diese Trennung des Einrückvorganges des Ritzels vom Antrieb des Startermotors bzw. vom Antrieb der Kurbelwelle der Verbrennungskraftmaschine wird der Startvorgang des Kraftfahrzeugs verbessert. Insbesondere erfolgt ein sanfter und geräuscharmer, aber dennoch schneller Anlauf des Startermotors zu einem vom Fahrer gewünschten Zeitpunkt.
Die Ansteuerung des Einrückrelais ES, des Anlaufstromrelais KA und des Hauptstromrelais KH, d. h. die Ansteuerung von deren Einzugs- und Haltewicklungen, erfolgt über Ausgänge AU1 , ..., AU6 des Schaltmoduls SM.
Dem Einrückrelais ES sind innerhalb des Schaltmoduls SM ein erstes Vorschalt- relais ESE, ein zweites Vorschaltrelais ESH, ein Einfachschalter S7 und ein Einfachschalter S8 zugeordnet. Ein Anschluss des ersten Vorschaltrelais ESE ist über den Eingag E1 des Schaltmoduls SM an den Ausgang A1 des Motorsteuer- gerätes ECU angeschlossen, der andere Anschluss des ersten Vorschaltrelais
ESE über den Eingang E2 des Schaltmoduls SM an den Ausgang A2 des Motorsteuergerätes ECU. Ein Anschluss des zweiten Vorschaltrelais ESH ist über den Eingang E1 des Schaltmoduls SM an den Ausgang A1 des Motorsteuergerätes ECU angeschlossen, der andere Anschluss des zweiten Vorschaltrelais ESH über den Eingang E3 des Schaltmoduls SM an den Ausgang A3 des Motorsteuergerätes ECU.
Das erste Vorschaltrelais ESE wirkt auf den Einfachschalter S7 ein. Im geschlossenen Zustand des Schalters S7 ist ein Anschluss der Einzugswicklung EW des Einrückrelais ES über den Ausgang AU1 des Schaltmoduls SM mit der an der
Klemme 15 des Kraftfahrzeugs vorliegenden positiven Betriebsspannung verbunden. Der andere Anschluss der Einzugswicklung EW liegt auf Masse. Das zweite Vorschaltrelais ESH wirkt auf den Einfachschalter S8 ein. Im geschlossenen Zustand des Schalters S8 ist ein Anschluss der Haltewicklung HW des Ein- rückrelais ES über den Ausgang AU2 des Schaltmoduls SM mit der an der
Klemme 15 des Kraftfahrzeugs vorliegenden positiven Betriebsspannung verbunden. Der andere Anschluss der Haltewicklung HW des Einrückrelais ES liegt auf Masse. Das Motorsteuergerät ECU steuert über seine Kleinsignalausgänge A1 , A2 und
A3 die Vorschaltrelais ESE und ESH derart an, dass mittels des Einrückrelais ein optimiertes, geräuschreduziertes Einspuren des Antriebsritzels erfolgt, welches bei einem Start/Stopp-Betrieb vorzugsweise während des Motorauslaufes vorgenommen wird, und dass im eingespurten Zustand bei minimaler Verlustleistung ein sicheres Halten des eingespurten Ritzels im Zahnkranz auf der Kurbelwelle der Verbrennungskraftmaschine gewährleistet ist.
Dem Anlaufstromrelais KA sind innerhalb des Schaltmoduls SM ein erstes Vor- schaltrelais KAE, ein zweites Vorschaltrelais KAH, ein zwei Schaltkontakte S1 und S2 aufweisender Doppelschalter SS1 und ein Einfachschalter S3 zugeord- net. Ein Anschluss des ersten Vorschaltrelais KAE ist über den Eingang E1 des
Schaltmoduls SM an den Ausgang A1 des Motorsteuergerätes ECU angeschlossen, der andere Anschluss des ersten Vorschaltrelais KAE über den Eingang E4 des Schaltmoduls SM an den Ausgang A4 des Motorsteuergerätes ECU. Ein Anschluss des zweiten Vorschaltrelais KAH, welches galvanisch getrennt vom ers- ten Vorschaltrelais KAE angeordnet ist, ist bei geschlossenem zweiten Schaltkontakt S2 des Doppelschalters SS1 mit der Klemme 15 des Kraftfahrzeugs verbunden. Der andere Anschluss des zweiten Vorschaltrelais KAH liegt auf Masse. Das zweite Vorschaltrelais KAH wirkt auf einen Einfachschalter S3 ein. In einer ersten Schaltstellung des Schalters S3 ist der in der Figur 2 untere Anschluss der Einzugswicklung EW des Anlaufstromrelais KA über den Ausgang AU4 des
Schaltmoduls SM mit Masse verbunden. In der anderen Schaltstellung des Schalters S3 ist der in der Figur 2 untere Anschluss der Einzugswicklung EW des Anlaufstromrelais KA über den Ausgang AU4 des Schaltmoduls SM mit der Klemme 15 des Kraftfahrzeugs verbunden. Bei geschlossenem ersten Schaltkon- takt S1 des ersten Doppelschalters SS1 sind die in der Figur 2 oberen Anschlüsse der Haltewicklung HW und der Einzugswicklung EW des Anlaufstromrelais KA über den Ausgang AU3 des Schaltmoduls SM mit der Klemme 15 des Kraftfahrzeugs verbunden, so dass die Einzugswicklung EW und die Haltewicklung HW des Anlaufstromrelais KA bei einem Schließen des ersten Schaltkontaktes S1 des Doppelschalters SS1 gleichzeitig bestromt werden.
Das Motorsteuergerät ECU steuert über seine Kleinsignalausgänge A1 und A4 das erste Vorschaltrelais KAE derart an, dass die beiden Schaltkontakte S1 und S2 des Doppelschalters SS1 gleichzeitig geschlossen werden. Durch das Schließen des ersten Schaltkontaktes S1 werden zunächst die Einzugswicklung
EW und die Haltewicklung HW des Anlaufstromrelais KA gleichzeitig bestromt. Dies führt zu einer hohen Einzugsdurchflutung und damit zu einem schnellen Einschalten des Anlaufstromrelais KA. Durch das Schließen des zweiten Schaltkontaktes S2 wird das zweite Vorschaltrelais KAH aktiviert. Nach dessen Einzugszeit wird die Einzugswicklung EW des Anlaufstromrelais KA stromlos ge- schaltet, da dann dessen beide Anschlüsse mit der Klemme 15 des Kraftfahrzeugs verbunden sind. Das Abschalten des Stromes wird durch ein Abfallen des ersten Vorschaltrelais KAE ausgelöst. In Folge wird die Serienschaltung der Einzugswicklung EW und der Haltewicklung HW des Anlaufstromrelais KA von einem Strom I durchflössen. Dabei wird jedoch keine magnetische Durchflutung erzeugt, da die Windungszahl der Einzugswicklung EW mit der Windungszahl der Haltewicklung HW des Anlaufstromrelais KA übereinstimmt und die Stromrichtung dieser Wicklungen gegensinnig ist. In Folge kommt es zu einem sehr raschen Abfallen des Anlaufstromrelais KA. Nach Abfallen des zweiten Vorschaltrelais KAH klingt der Strom I ab.
Dem Hauptstromrelais KH sind innerhalb des Schaltmoduls SM ein erstes Vorschaltrelais KHE, ein zweites Vorschaltrelais KHH, ein zwei Schaltkontakte S4 und S5 aufweisender Doppelschalter SS2 und ein Einfachschalter S6 zugeordnet. Ein Anschluss des ersten Vorschaltrelais KHE ist über den Eingang E1 des Schaltmoduls SM an den Ausgang A1 des Motorsteuergerätes ECU angeschossen, der andere Anschluss des ersten Vorschaltrelais KHE über den Eingang E5 des Schaltmoduls SM an den Ausgang A5 des Motorsteuergerätes ECU. Ein Anschluss des zweiten Vorschaltrelais KHH, welches galvanisch getrennt vom ersten Vorschaltrelais KHE angeordnet ist, ist bei geschlossenem zweiten Schalt- kontakt S5 des Doppelschalters SS2 mit der Klemme 15 des Kraftfahrzeugs verbunden. Der andere Anschluss des zweiten Vorschaltrelais KHH liegt auf Masse. Das zweite Vorschaltrelais KHH wirkt auf einen Einfachschalter S6 ein. In einer ersten Schaltstellung des Schalters S6 ist der in der Figur 2 untere Anschluss der Einzugswicklung EW des Hauptstromrelais KH über den Ausgang AU6 des Schaltmoduls SM mit Masse verbunden. In der anderen Schaltstellung des
Schalters S6 ist der in der Figur 2 untere Anschluss der Einzugswicklung EW des Hauptstromrelais KH über den Ausgang AU6 des Schaltmoduls SM mit der Klemme 15 des Kraftfahrzeugs verbunden. Bei geschlossenem ersten Schaltkontakt S4 des zweiten Doppelschalters SS2 sind die in der Figur 2 oberen An- Schlüsse der Haltewicklung HW und der Einzugswicklung EW des Hauptstromrelais KH über den Ausgang AU5 des Schaltmoduls SM mit der Klemme 15 des Kraftfahrzeugs verbunden, so dass die Einzugswicklung EW und die Haltewicklung HW des Hauptstromrelais KH bei einem Schließen des ersten Schaltkontaktes S4 des Doppelschalters SS2 gleichzeitig bestromt werden. Das Motorsteuergerät ECU steuert über seine Kleinsignalausgänge A1 und A5 das erste Vorschaltrelais KHE derart an, dass die beiden Schaltkontakte S4 und S5 des Doppelschalters SS2 gleichzeitig geschlossen werden. Durch das Schließen des ersten Schaltkontaktes S4 werden zunächst die Einzugswicklung EW und die Haltewicklung HW des Hauptstromrelais KH gleichzeitig bestromt. Dies führt zu einer hohen Einzugsdurchflutung und damit zu einem schnellen
Einschalten des Hauptstromrelais KH. Durch das Schließen des zweiten Schaltkontaktes S5 wird das zweite Vorschaltrelais KHH aktiviert. Nach dessen Einzugszeit wird die Einzugswicklung EW des Hauptstromrelais KH stromlos geschaltet, da dann dessen beide Anschlüsse mit der Klemme 15 des Kraftfahr- zeugs verbunden sind. Das Abschalten des Stromes wird durch ein Abfallen des ersten Vorschaltrelais KHE ausgelöst. In Folge wird die Serienschaltung der Einzugswicklung EW und der Haltewicklung HW des Hauptstromrelais KH von einem Strom I durchflössen. Dabei wird jedoch keine magnetische Durchflutung erzeugt, da die Windungszahl der Einzugswicklung EW mit der Windungszahl der Haltewicklung HW des Hauptstromrelais KH übereinstimmt und die Stromrichtung dieser Wicklungen gegensinnig ist. In Folge kommt es zu einem sehr raschen Abfallen des Hauptstromrelais KH. Nach Abfallen des zweiten Vorschaltrelais KHH klingt der Strom I ab. Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung, bei welcher der Stromzweig mit dem Vorwiderstand nicht vorgesehen ist, entfallen auch das Anlaufstromrelais KA und die diesem zugehörigen Vorschaltrelais KAE und KAH. Bei dieser anderen Ausführungsform erfolgt die Ansteuerung des Schaltmodus SM über die vier Kleinsignalausgänge A1 , A2, A3 und A5. Der Kleinsignalausgang A4 kann bei dieser anderen Ausführungsform ebenfalls entfallen.

Claims

Ansprüche
1 . Vorrichtung zum Starten einer Verbrennungskraftmaschine eines Kraftfahrzeugs, mit
- einem Startermotor (M),
- einem zum Einrücken eines Antriebsritzels (6) vorgesehenen Einrückrelais
(ES),
- einem Hauptstromrelais (KH),
- einer Steuereinheit (ECU) und
- einem zwischen den genannten Relais (ES1KH) und der Steuereinheit (ECU) angeordneten Schaltmodul (SM), wobei
- die Steuereinheit (ECU) ein Motorsteuergerät des Kraftfahrzeugs ist,
- das Schaltmodul (SM) Eingänge (E1 , ..., E5), die mit jeweils einem Ausgang (A1 , ..., A5) des Motorsteuergerätes (ECU) verbunden sind, und Ausgänge (AU1 , ...,AU6), an welchen Steuersignale für die genannten Relais bereitgestellt werden, aufweist, und
- die Ausgänge (A1 , ..., A5) des Motorsteuergerätes (ECU) Kleinsignalausgänge sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass sie des Weite- ren ein Anlaufstromrelais (KA) aufweist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Motorsteuergerät (ECU) über fünf Kleinsignalausgänge (A1 , ..., A5) mit dem Schaltmodul (SM) verbunden ist.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Anlaufstromrelais (KA), das Hauptstromrelais (KH) und das Einrückrelais (ES) jeweils eine Einzugswicklung (EW) und eine Haltewicklung (HW) aufweisen.
5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltmodul (SM) ein dem Einrückrelais (ES) zugeordnetes erstes Vorschaltrelais (ESE), ein dem Anlaufstromrelais (KA) zugeordnetes erstes Vorschaltrelais (KAE) und ein dem Hauptstromrelais (KH) zuge- ordnetes erstes Vorschaltrelais (KHE) aufweist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltmodul (SM) ein dem Einrückrelais (ES) zugeordnetes zweites Vorschaltrelais (ESH), ein dem Anlaufstromrelais (KA) zugeordnetes zweites Vorschaltrelais (KAH) und ein dem Hauptstromrelais (KH) zugeordnetes zweites Vorschaltrelais (KHH) aufweist.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 - 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Einzugswicklung (EW) des Anlaufstromrelais (KA) niederohmiger ausge- führt ist als die Haltewicklung (HW) des Anlaufstromrelais (KA), dass die
Einzugswicklung (EW) des Hauptstromrelais (KH) niederohmiger ausgeführt ist als die Haltewicklung (HW) des Hauptstromrelais (KH), dass die Windungszahl der Einzugswicklung (EW) des Anlaufstromrelais (KA) mit der Windungszahl der Haltewicklung (HW) des Anlaufstromrelais (KA) überein- stimmt und dass die Windungszahl der Einzugswicklung (EW) des Hauptstromrelais (KH) mit der Windungszahl der Haltewicklung (HW) des Hauptstromrelais (KH) übereinstimmt.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 - 7, dadurch gekennzeichnet, dass das dem Anlaufstromrelais (KA) zugeordnete erste Vorschaltrelais (KAE) auf den ersten Schaltkontakt (S1 ) eines ersten Doppelschalters (SS1 ) einwirkt und dass bei geschlossenem ersten Schaltkontakt (S1 ) des ersten Doppelschalters (SS1 ) ein erster Anschluss der Haltewicklung (HW) des Anlaufstromrelais (KA) und ein erster Anschluss der Einzugswicklung (EW) des An- laufstromrelais (KA) mit einer positiven Gleichspannungsquelle (KL.15) verbunden sind.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das dem Anlaufstromrelais (KA) zugeordnete erste Vorschaltrelais (KAE) auf den zwei- ten Schaltkontakt (S2) des ersten Doppelschalters (SS1 ) einwirkt und dass bei geschlossenem zweiten Schaltkontakt (S2) das zweite Vorschaltrelais (KAH) des Anlaufstromrelais (KA) mit der positiven Gleichspannungsquelle (KL.15) verbunden ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Vorschaltrelais (KAH) des Anlaufstromrelais (KA) auf einen ersten Einfachschalter (S3) einwirkt und der erste Einfachschalter (S3) in seiner ersten Schaltstellung den zweiten Anschluss der Einzugswicklung (EW) des Anlaufstromrelais (KA) mit Masse verbindet und in seiner zweiten Schaltstellung den zweiten Anschluss der Einzugswicklung (EW) des Anlaufstromre- lais (KA) mit der positiven Spannungsquelle (KL.15) verbindet.
1 1 . Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 - 10, dadurch gekennzeichnet, dass das dem Hauptstromrelais (KH) zugeordnete erste Vorschaltrelais (KHE) auf den ersten Schaltkontakt (S4) eines zweiten Doppelschalters (SS2) einwirkt und dass bei geschlossenem ersten Schaltkontakt (S4) des zweiten Doppelschalters (SS2) ein erster Anschluss der Haltewicklung (HW) des Hauptstromrelais (KH) und ein erster Anschluss der Einzugswicklung (EW) des Hauptstromrelais (KH) mit einer positiven Gleichspannungsquelle (Kl. 15) verbunden sind.
12. Vorrichtung nach Anspruch 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das dem Hauptstromrelais (KH) zugeordnete erste Vorschaltrelais (KHE) auf den zweiten Schaltkontakt (S5) des zweiten Doppelschalters (SS2) einwirkt und dass bei geschlossenem zweiten Schaltkontakt (S5) das zweite Vorschaltre- lais (KHH) des Hauptstromrelais (KH) mit der positiven Gleichspannungsquelle (KL.15) verbunden ist.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Vorschaltrelais (KHH) des Hauptstromrelais (KH) auf einen zweiten Einfach- Schalter (S6) einwirkt und der zweite Einfachschalter (S6) in seiner ersten
Schaltstellung den zweiten Anschluss der Einzugswicklung (EW) des Hauptstromrelais (KH) mit Masse verbindet und in seiner zweiten Schaltstellung den zweiten Anschluss der Einzugswicklung (EW) des Hauptstromrelais (KH) mit der positiven Spannungsquelle (KL.15) verbindet.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 - 13, dadurch gekennzeichnet, dass das dem Einrückrelais (ES) zugeordnete erste Vorschaltrelais (ESE) auf den Schaltkontakt eines dritten Einfachschalters (S7) einwirkt, dass bei geschlossenem Schaltkontakt des dritten Einfachschalters (S7) ein erster Anschluss der Einzugswicklung (EW) des Einrückrelais (ES) mit der positiven Gleichspannungsquelle (KL.15) verbunden ist und dass der zweite Anschluss der Einzugswicklung (EW) des Einrückrelais (ES) mit Masse verbunden ist. 15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das dem Einrückrelais (ES) zugeordnete zweite Vorschaltrelais (ESH) auf den Schaltkontakt eines achten Schalters (S8) einwirkt, dass bei geschlossenem Schaltkontakt des achten Schalters (S8) ein erster Anschluss der Haltewicklung (HW) des Einrückrelais (ES) mit der positiven Gleichspannungsquelle (KL.
15) verbunden ist und dass der zweite Anschluss der Haltewicklung
(HW) des Einrückrelais (ES) mit Masse verbunden ist.
16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 - 15, dadurch gekennzeichnet, dass das dem Anlaufstromrelais (KA) zugeordnete erste Vorschaltrelais (KAE) innerhalb des Schaltmoduls (SE) galvanisch getrennt von dem dem
Anlaufstromrelais (KA) zugeordneten zweiten Vorschaltrelais (ESH) angeordnet ist und dass das dem Hauptstromrelais (KH) zugeordnete erste Vorschaltrelais (KHE) innerhalb des Schaltmoduls (SE) galvanisch getrennt von dem dem Hauptstromrelais (KH) zugeordneten zweiten Vorschaltrelais (KHH) angeordnet ist.
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