專利名稱：內(nèi)燃機的起動裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于起動內(nèi)燃機尤其用于起動汽車的內(nèi)燃機的起動裝置，它具有在權(quán)利要求1的前述部分中所述的特征。
眾所周知，內(nèi)燃機必須借助于一種起動裝置來起動，因為它本身不能起動。通常是使用起動電機，起動電機經(jīng)一個起動繼電器與一個電源連接，同時起動電機的一個小齒輪將與內(nèi)燃機嚙合使之轉(zhuǎn)動。為了接通起動繼電器，人們知道是通過一個外部開關(guān)例如汽車的一個點火開關(guān)或者起動開關(guān)或者一個外部繼電器來對起動繼電器進(jìn)行控制。由此可以較好地控制在操作起動繼電器時流過的相當(dāng)大的電流。起動繼電器利用這種電流產(chǎn)生所需要的力，使起動裝置接合和使一個活動觸點閉合，以使起動電機與電源連接起來。為此起動繼電器具有公知的拉入式繞組和保持繞組。在起動成功之后，汽車司機通過將電源與起動電機分離而使起動過程結(jié)束。
文獻(xiàn)DE-OS 2836047中公開了一種用于控制起動繼電器的控制線路，用它可以防止對起動繼電器的誤操作，例如經(jīng)一個點火開關(guān)，一個起動開關(guān)或者一個組合的點火起動開關(guān)所造成的誤操作。此外，例如由文獻(xiàn)US-PS4739736公開了一些用于控制一個起動裝置的起動繼電器的電子裝置。
具有在權(quán)利要求1中所述特征的本發(fā)明的起動裝置的優(yōu)點在于，內(nèi)燃機的起動過程可以自動地同時根據(jù)汽車的其它的功能狀態(tài)協(xié)調(diào)地進(jìn)行。電子裝置由一個設(shè)置在起動裝置上和中的一個電子繼電器構(gòu)成，該繼電器經(jīng)一個邏輯信號輸入端可以由汽車的一個電子式發(fā)動機控制裝置來控制，由此起動過程可以有利地實現(xiàn)功率小從而耗能低同時無磨損的開始或結(jié)束。通過用通常汽車中已有的發(fā)動機控制裝置進(jìn)行的電子式控制，可以以簡單的方式實現(xiàn)各種控制功能。如可以在起動過程中給起動繼電器提供拉入式電流和保持電流，在結(jié)束起動過程時可靠地切斷拉入式電流和保持電流，必要時只切斷保持電流。起動過程結(jié)束后，可以將起動裝置與汽車電網(wǎng)可靠地分離，可以避免誤操作，尤其是避免在內(nèi)燃機運轉(zhuǎn)時開啟起動過程。此外，可以利用與起動裝置組合的電子繼電器同時實現(xiàn)非常有利的防止過載的自保護(hù)，過壓保護(hù)，過電流保護(hù)和/或過溫度保護(hù)。
在本發(fā)明的有利的實施例中，電子繼電器是這樣構(gòu)造的，即它可以與起動裝置結(jié)合成一體，亦即，電子繼電器是模塊式的結(jié)構(gòu)組件，它可以設(shè)置在起動裝置的功能組件上，或者設(shè)置在起動裝置的功能組件中，從而電子繼電器不需要安裝空間或者只需要極小的附加安裝空間。此外，不需要在汽車內(nèi)設(shè)置另外的電纜。對于目前還沒有安裝用于控制起動裝置的相應(yīng)的電子裝置的汽車來說，還可以通過更換具有電子繼電器的整個起動裝置或者起動裝置的一些部件，對汽車進(jìn)行重新裝配。
本發(fā)明的一些有利的具體方案由在從屬要求中的所述的特征給出。
以下對照附圖通過一些實施例對本發(fā)明作詳細(xì)說明。


圖1是本發(fā)明的起動裝置的方框圖，圖2是本發(fā)明的起動裝置的等效電路圖，圖3是一個起動裝置的部分剖視的側(cè)視圖，圖4-6是一個電子繼電器的各種視圖，圖7是一個起動器繼電器的開關(guān)蓋的一個外部視圖，圖8是一個汽車的一個發(fā)動機控制系統(tǒng)的示意的平面總圖，圖9-圖15是電子繼電器的一個接線線路的各種電路布置。
下面根據(jù)圖1中所示的方框圖來說明用于起動汽車的整個系統(tǒng)。一個起動裝置10具有一個起動電機12和一個起動繼電器14。起動繼電器14有一個拉入式繞組16和一個保持繞組18。一個在此處示出的起動繼電器14的開關(guān)軸20上裝有一個活動橋式觸點22。起動電機12的驅(qū)動軸24上裝有一個可沿軸向移動的小齒輪26，它可以經(jīng)起動繼電器14的開關(guān)軸20與一個未示出的內(nèi)燃機的一個在此處示出的齒輪28嚙合。
起動裝置10配置了一個電子裝置30，它在以后總體上稱為電子繼電器32。電子繼電器32有一個功率組合件34以及一個空轉(zhuǎn)二極管36。功率組合件34與一個接線柱38連接，接線柱38與汽車的一個電源連接。一般采用一個蓄電池40和一個發(fā)電機42作為汽車的電源。功率組合件34還有一個搭鐵43并與一個接線柱44連接，接線柱44與起動繼電器14的拉入式繞組16和保持繞組18連接。這樣功率組合件34成為位于接線柱38和接線柱44之間的一個連接件。接線柱44還與空轉(zhuǎn)二極管36的陰極連接，空轉(zhuǎn)二極管36的陽極位于搭鐵上，從而空轉(zhuǎn)二極管36與起動繼電器14的保持繞組18并列地連接。接線柱38還與活動橋式觸點22的一個第一觸點連接，它的第二個觸點與接線柱46連接。接線柱46與起動電機12的繞組和起動繼電器14的拉入式繞組16連接。
功率組合件34的一個邏輯信號輸入端47經(jīng)一個接線柱48與汽車的一個電子式的發(fā)動機控制裝置50連接。發(fā)動機控制裝置50又與接線柱38連接并經(jīng)一個接線柱52與汽車的一個點火開關(guān)54連接。
在圖1中示出的裝置實施以下的功能當(dāng)起動未示出的汽車時，通過操縱點火開關(guān)54使發(fā)動機控制裝置50激活，發(fā)動機控制裝置50則為電子繼電器32準(zhǔn)備一個控制信號，該信號與功率組合件34的邏輯信號輸入端47相鄰接。這個信號提供一個應(yīng)該開始起動過程的信息。
與邏輯信號輸入端47鄰接的控制信號例如由一個電壓，例如一個相對于搭鐵大于8V的電壓構(gòu)成，該電壓在整個起動過程中都保持著。電子繼電器32可以這樣建造，使得控制電壓可以在起動過程中降低，例如降低到一個小于4V的數(shù)值，同時又不會中斷起動過程。電子繼電器32具有一個很高的輸入電阻，從而經(jīng)邏輯信號輸入端47流過的控制電流具有一個例如小于0.1A的極小的電流強度，這個極小的電流強度可以毫無問題地從發(fā)動機控制裝置50的一個末端級供給。
通過將接通信號接到邏輯信號輸入端47，功率組合件34使接在接線柱38上的電源電壓Ubat接到起動繼電器14的拉入式繞組16和保持繞組18上。由此以通常的方式使起動繼電器14的開關(guān)軸20沿軸向移動，從而一方面使起動電機12的小齒輪26與齒輪28嚙合，另一方面使活動橋式觸點22閉合。從而電源電壓Ubat接到接線柱46上，起動電機12與一個必要的工作電壓連接起來。同時，拉入式繞組16被無電流地接通，因為它的繞組起始端經(jīng)接線柱44，繞組末端經(jīng)接線柱46而位于相同的電位上。起動繼電器14只通過保持繞組18供給電流，保持繞組18為開關(guān)軸20準(zhǔn)備了一個足夠大的保持力。
當(dāng)經(jīng)發(fā)動機控制裝置50這樣地對鄰接在邏輯信號輸入端47上的控制信號進(jìn)行影響時，即，該信號在電子繼電器32的斷路電壓下消失或者邏輯信號輸入端47接搭鐵時，功率組合件34則將接線柱38和接線柱44分離，從而將沒有電流通過保持繞組18，由此使起動繼電器14落下。這樣使小齒輪26脫離嚙合，使活動橋式觸點22打開。由此結(jié)束起動過程而內(nèi)燃機被起動?？辙D(zhuǎn)二極管36保證能夠消除在斷開保持繞組18時產(chǎn)生的感應(yīng)過電壓。
圖2示出了一個在圖1中示出的裝置的電路圖。與圖1中相同的部件將采用相同的標(biāo)號并且不再作說明。根據(jù)該電路布置可清楚地看到，電子繼電器32具有一個開關(guān)件56結(jié)構(gòu)的功率組合件34。開關(guān)件56并列了一個保護(hù)二極管58。此外設(shè)置了一個反極性保護(hù)二極管60，它的陽極與接線柱38連接，它的陰極與功率組合件34連接。反極性保護(hù)二極管用于在錯誤接通時保護(hù)功率組合件34。反極性保護(hù)也可以通過結(jié)構(gòu)措施來保證，這些結(jié)構(gòu)措施保證電子繼電器32具有單一的裝配，從而可以取消反極性保護(hù)二極管60。此外，設(shè)置了一個過壓二極管62，它保護(hù)功率組合件34不受汽車電網(wǎng)的過電壓的損傷。尤其在發(fā)電機42工作時(圖1)會產(chǎn)生通常的電壓波動。但當(dāng)發(fā)電機裝配有所謂的電荷突降二極管時(它們本身可以保證過壓保護(hù))，同樣可以放棄設(shè)置過壓二極管62。
功率組合件34是一個靈敏的金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)功率晶體管(MOSFET)，它除了通過一個功率晶體管實現(xiàn)的開關(guān)件56外，還具有一個整體的過電壓保護(hù)，一個過電流限制和一個溫度斷開系統(tǒng)，從而功率組合件34本身可以進(jìn)行過載保護(hù)。MOSFET是具有整體的電荷泵的高端開關(guān)結(jié)構(gòu)。
在圖3中示出了起動裝置10的一個部分剖視的側(cè)視圖。對于與本發(fā)明無關(guān)的細(xì)節(jié)這里將不做說明，尤其是起動裝置10的結(jié)構(gòu)一般是公知的。由圖3應(yīng)該說明電子繼電器32在起動裝置10中的可能的裝配位置。第一個可能性在于，將電子繼電器32與起動繼電器14組成一體。為此可以利用在起動繼電器14的繞組16和18與活動橋式觸點22之間的裝配空間。電子繼電器32此時具有在圖4-7中還要詳細(xì)說明的結(jié)構(gòu)。將電子繼電器32的裝配位置設(shè)置在起動繼電器14中具有這樣的優(yōu)點，即，能從位置上靠近起動裝置10的接線柱和起動繼電器14的保持繞組18和拉入式繞組16。
此外，還可以將電子繼電器32布置在此處標(biāo)記為64的位置上。此時電子繼電器32可以是相應(yīng)的封閉模塊66結(jié)構(gòu)，它安裝(例如螺紋連接)在起動電機12的一個磁極框架68上。另一個可能的裝配部位可以考慮在一個整流子軸承蓋70下面的一個空間或者在起動電機12的驅(qū)動軸承72的區(qū)域中。為此，整流子軸承蓋70或者包圍著驅(qū)動軸承72的殼部分要與電子繼電器32的結(jié)構(gòu)形狀相應(yīng)地相配。在本說明書的范圍中，不應(yīng)該將電子繼電器32固定在某一個一定的裝配位置上，而是應(yīng)該表明在結(jié)合整個起動裝置10的情況下會有各種各樣可以節(jié)約空間的布置的可能性。總體上也可以在起動裝置10在汽車中不需要有一個較大的裝配空間，在一定情況下只要一個很小的裝配空間的情況下安裝電子繼電器32。此外，通過將電子繼電器32與起動裝置10組合，還可以將已經(jīng)裝配在汽車中的起動裝置10用一個具有一個電子繼電器32的起動裝置10替換。
按照圖4，5，6和7將說明一個電子繼電器32的一個具體的結(jié)構(gòu)方案，此時的出發(fā)點是，電子繼電器32組合在起動繼電器14中。圖4和5示出了電子繼電器32的一個俯視圖，其中圖5中去掉了一個蓋子，從而可以看到電子繼電器32的內(nèi)部。圖6示出了電子繼電器32的一個相應(yīng)于圖4中I-I線的截面圖，而圖7示出了起動繼電器32的開關(guān)蓋的一個俯視圖。從圖4-6中可以直接看到，電子繼電器32是一個緊湊的結(jié)構(gòu)組件74，電子繼電器32具有空轉(zhuǎn)二極管36以及芯片76結(jié)構(gòu)的功率組合件34。芯片76裝有功率組合件34的各個組成部件，例如開關(guān)件56，過電流限制，溫度斷開系統(tǒng)以及過電壓保護(hù)，它們在此處未示出。功率組合件34和空轉(zhuǎn)二極管36安裝在一個殼78中，殼78由一種絕緣材料制成，它可以例如是一個注塑部件。在殼78內(nèi)部構(gòu)成一個用于空轉(zhuǎn)二極管36的裝配空間80和一個用于功率組合件34的裝配空間82。為了制作空轉(zhuǎn)二極管36和功率組合件34的電接頭，設(shè)置了一個沖壓柵84，該沖壓柵84構(gòu)成相應(yīng)的電導(dǎo)體通道。沖壓柵84經(jīng)相應(yīng)數(shù)目的一些連接導(dǎo)線86與功率組合件34連接，尤其與芯片76連接。為了安置空轉(zhuǎn)二極管36，沖壓柵84構(gòu)成一個凸起88，空轉(zhuǎn)二極管36通過它的管座90壓在該凸起中。為了使沖壓柵84穩(wěn)定，將沖壓柵84形狀相配地與殼78的相應(yīng)的絕緣材料部分92連接。沖壓柵84通向接線柱38，48，44以及搭鐵94(參見圖1)。裝配空間82可以利用一個蓋子96封閉。蓋子96利用一種扣式連接98與殼78可拆開地連接。通過蓋子96與殼78可拆開的連接，可以將蓋子96卸掉，如圖5所示，從而可以接近裝有功率組合件34的裝配空間82。功率組合件34的芯片76經(jīng)一個底墊100安裝在一個冷卻體102上，例如一個銅塊上。殼78有一個大約設(shè)置在中央的通孔102，起動繼電器14的開關(guān)軸20可以通過這個通孔。通過構(gòu)成這個通孔102，可以使電子繼電器32非常有利地結(jié)合在起動繼電器14中，此時可以在電子繼電器32的兩側(cè)安置起動繼電器14的功能部件。此外，設(shè)置有鉆孔結(jié)構(gòu)的孔104，用于固定殼78的固定螺釘可以穿過這些孔104。
圖7中示出了起動繼電器14的一個蓋子106的俯視圖。蓋子106在此具有用標(biāo)號108和110表示的主電流觸頭，它們通過活動橋式觸點22可以相互連接。另外接線柱38，48，44以及94被引出，使得能夠?qū)嵤┫鄳?yīng)于圖1所示的連接的一種觸點接通。從而不必要有附加的接頭從起動繼電器14向外部引出。
圖8中示出了汽車的電子控制系統(tǒng)的一個示意總體圖。由該圖可以看到，發(fā)動機控制裝置50控制和監(jiān)測著汽車的一些功能部件，本說明書中將不詳細(xì)討論該發(fā)動機控制裝置50的功能和工作方法。該圖只是應(yīng)讓人清楚地看到，經(jīng)電子繼電器32將起動裝置10與發(fā)動機控制裝置50接合，可以以簡單的方式將起動裝置10聯(lián)結(jié)到汽車的整個控制系統(tǒng)中，從而可以實現(xiàn)根據(jù)汽車的其它功能件的另一些瞬間狀態(tài)來起動或停止起動裝置10。這可以構(gòu)成一個相互匹配的狀態(tài)，可以排除誤功能。
下面簡單介紹一下系統(tǒng)配置的各個單獨的部件，但不做詳細(xì)說明。發(fā)動機控制裝置50經(jīng)所示的控制線路114獲得信息或者將相應(yīng)的控制信號例如輸送給一個燃油箱116，一個燃油電子泵118，一個燃油濾清器120，一個壓力調(diào)節(jié)器122，噴油閥124，一個高壓分電器126，一個空轉(zhuǎn)速度調(diào)節(jié)器128，一個空氣溫度計130，一個節(jié)氣閥開關(guān)132，一個λ傳感器134，一個點火線圈136，一個發(fā)動機溫度計138，一個轉(zhuǎn)速計140，一個空調(diào)開關(guān)142，起動點火開關(guān)54以及起動裝置10。蓄電池40給發(fā)動機控制裝置50供電。
通過將起動裝置10并入到整個系統(tǒng)中，可以以簡單的方式對該系統(tǒng)進(jìn)行控制，此時可以采用一個例如8V-24V之間的控制電壓，控制電流小于2A，蓄電池的電壓為12V或24V。從而可以對起動裝置10實現(xiàn)一個整體功率小的控制。借助于電子繼電器32，除了所說明的作為在起動裝置10和發(fā)動機控制裝置50之間類似電子的、耗能低的接口之外，還可以實現(xiàn)一系列的其它功能。此時，可以集成在功率組件34中的芯片76中的溫度限制，過電流限制和過電壓保護(hù)的線路非常有利地包含在發(fā)動機控制裝置50的控制功能中。例如可以實現(xiàn)一種重復(fù)起動功能，在這種功能中，借助于功率晶體管的極限溫度開斷性和它們的滯后性，在達(dá)到一個下限溫度后進(jìn)行重復(fù)起動。實現(xiàn)重復(fù)起動的另一種可能性在于，測量活動橋式觸頭22處的電壓，以及在以下情況下，即在起動過程開始之后的一個確定的可選擇時間間隔之后沒有電壓存在之時，起動過程被切斷和/或在另一個時間間隔之后重新起動。
此外可以在超出一個起動電機極限溫度之后切斷起動裝置10，通過例如在起動裝置上配置一個簡單的溫度傳感器，例如將其安置在起動電機12的碳刷附近，產(chǎn)生一個信號，該信號可以切斷電子繼電器，從而切斷起動裝置10。此外，可以對起動電機12的電機電流的平方進(jìn)行積分計算(分析)，這樣獲得的值與起動電機中的一個損失積分成正比，從而是起動電機12的受熱程度的一個尺碼。當(dāng)超過一個一定的可選擇的極限值時，起動過程將被切斷。
人們已知，為了避免起動繼電器14由于過熱而使繼電器損傷，將繞組分成拉入式繞組16和保持繞組18，它們可以具有不同的線截面積。起動繼電器14在接合時的高吸合力通過兩個繞組短時間并聯(lián)來產(chǎn)生。在起動內(nèi)燃機期間所要求的較小的保持力(該保持力比吸引力需要一個更長的時間)，將通過保持繞組18只在小電流和很小的損失下產(chǎn)生。電子繼電器32在此提供這樣的可能性，即將施加吸引力和施加保持力這兩個功能可以用一個繞組來實現(xiàn)。這是這樣實現(xiàn)的，即借助于電子繼電器32，通過固定的周期關(guān)系為起動繼電器14的接合和保持提供兩個不同的電流強度。轉(zhuǎn)換時間(點)例如可以通過探測接線柱46上的電壓檢測到。由此使起動繼電器14的制造得到簡化并節(jié)省材料。
此外，借助了電子繼電器，經(jīng)一個周期性的控制系統(tǒng)或一個電流調(diào)節(jié)系統(tǒng)在接合時對起動繼電器14的銜鐵的運動過程進(jìn)行控制，從而可以達(dá)到一個可靠的、低磨損、低噪音的接合。由此，除了舒適性明顯提高外，起動繼電器14的使用壽命也增大了。
另一種可能性在于，借助了電子繼電器32，起動繼電器14的繞組作為起動電機12的前置電阻進(jìn)行連接，以便在接合時使起動電機12能夠慢慢地轉(zhuǎn)動。由于此時一個約200A的相對很高的繼電器電流在流動，電子繼電器32必須為這個電流強度進(jìn)行一個相應(yīng)的配置。例如可以通過并聯(lián)連接兩個功率組件34來實現(xiàn)。
此外還可以在達(dá)到起動電機的空轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速之時，借助于電子繼電器32自動地脫開起動裝置10。這樣將使起動裝置10有效地得到保護(hù)，防止轉(zhuǎn)速過高。另外還可以為已知方式實現(xiàn)的空轉(zhuǎn)設(shè)置一個附加的安全功能。由于起動電機12有雙重的安全性，可以在起動電機12的場區(qū)或銜鐵區(qū)進(jìn)行結(jié)構(gòu)簡化。起動電機12的轉(zhuǎn)速例如可以用一個轉(zhuǎn)速傳感器或者經(jīng)過觀測起動電機的電流進(jìn)行監(jiān)測。為此例如可以在起動電機電流超過一個最小值(空轉(zhuǎn)電流)的一個時刻將起動裝置10切斷。
另一個非常有利的可能性在于，經(jīng)電子繼電器32結(jié)合發(fā)動機控制裝置50可以以電子方式防止汽車的開動。經(jīng)接線柱48，發(fā)動機控制裝置50可以在每一個起動過程之前給電子繼電器32一個脈沖序列，這個脈沖序列則與電子繼電器32的一個內(nèi)部脈沖序列進(jìn)行比較。只有在兩個脈沖序列一致時起動過程才開始。如果脈沖序列不一致，起動過程就經(jīng)電子繼電器32封鎖。為此可以在生產(chǎn)時給每個電子繼電器32一個固定的代碼，這個代碼例如與生產(chǎn)日期相結(jié)合，可以按每月進(jìn)行更換。在電子繼電器32的生產(chǎn)過程中加印代碼例如可以在芯片76中存在的高溫邏輯線路(稱為過溫度保護(hù)線路)來實現(xiàn)。另外還可以在電子繼電器32中結(jié)合一個微處理器或者一個可編程邏輯電路。此時可以將提問和回答代碼自由編程，并且可以經(jīng)發(fā)動機控制裝置50確定地或交替地改變。在將電子繼電器32作為電子式的汽車開動阻止器使用時，應(yīng)該排除一個相應(yīng)的機械保險系統(tǒng)或者選擇電子繼電器32的安裝位置來排除為了跨接而進(jìn)行的手動操縱。最后，由此還可以使電子繼電器32的跨接只有在破壞起動裝置10時才能達(dá)到，從而可以排除未被授權(quán)的人不能開動汽車。
通過位于發(fā)動機控制裝置50和電子繼電器32之間的接口，可以為控制起動裝置10而有利地共同使用發(fā)動機控制裝置50的軟件。例如在內(nèi)燃機運轉(zhuǎn)時，可以自動地結(jié)束起動過程，并阻止起動裝置10接合到正在運轉(zhuǎn)的內(nèi)燃機中。整體上來說，汽車的起動過程能更加可靠地控制，并在極大的程度上保護(hù)它不受誤操作的破壞。
按照未示出的實施例，電子繼電器32自然還可以用任何其它的控制裝置來控制，即不是由發(fā)動機控制裝置50控制。同時也可以直接操縱電子繼電器32，例如經(jīng)點火鑰匙54，從而可以實現(xiàn)結(jié)合在功率組件34的芯片76中的功能。
圖9-15示出了電子繼電器32的尤其是功率組件34的各種結(jié)構(gòu)變形。此處的一些構(gòu)想是將電子繼電器32冗余設(shè)計，亦即為了提高起動過程的開始和結(jié)束的安全性，在線路部件之間設(shè)置了邏輯連接，它們在某個信息出現(xiàn)或不出現(xiàn)時將阻止電子繼電器32的一個功能。在圖9-15中，與前面圖中相同的部件用相同的標(biāo)號表示，對它們將不再做說明，只對各個線路變型的特殊部件做詳細(xì)地說明。
在圖9中，功率組件34由兩個串聯(lián)的金屬氧化物半導(dǎo)體功率晶管芯片(Power-MOS-chips)144組成。這種PMOS晶體管144經(jīng)一個邏輯線路146相互連接起來。邏輯線路146(它在必要時也與PMOS芯片144結(jié)合成一體)檢驗在晶體管144之間在斷電狀態(tài)下亦即接線柱48處沒有信號時，在一個晶體管144之間的接線柱148上是否有電壓。當(dāng)接線柱148上有電壓時，則檢測出一個錯誤，并經(jīng)邏輯線路146將晶體管144封鎖，從而阻止一個起動過程的開始或重新開始。除了封鎖電子繼電器32之外，這個錯誤信息還將被輸送到一個未示出的分析單元，進(jìn)行進(jìn)一步的處理。
在圖10中所示的線路變型中，電子繼電器32包括兩個并聯(lián)連接的PMOS晶體管144。這些PMOS晶體管144又經(jīng)邏輯線路146相互連接，一個第一晶體管144(此處為左邊所示的那個)控制著起動繼電器14的一個第一繞組150，一個第二晶體管144控制著起動繼電器14的一個第二繞組152。繞組150和152是這樣設(shè)計的，使得只有在兩個繞組中都有電流流動時才可能吸引起動繼電器14。為了施加保持力則繞組152中有電流流過就足夠了。邏輯線路146監(jiān)視晶體管144是否在沒有控制信號時接通了接線柱48。當(dāng)其中的一個繼電器144接通時，則探測到一個錯誤，電子繼電器32就被封鎖，從而能夠阻止其它的起動企圖。
在圖11中所示的變型中，圖1中的空轉(zhuǎn)二極管36被一個晶體管154取代，該晶體管經(jīng)邏輯線路146與功率組件34相連接。邏輯線路146檢測功率組件34是否被有錯誤地接通。如果有錯誤，則控制晶體管154，從而使起動繼電器14的繞組16和18經(jīng)接線柱44短接。由此可靠地避免了起動過程的開始。另外，晶體管154是為比功率組件34的晶體管更高的電流強度設(shè)計的，由此保證在發(fā)生錯誤時，焊接連接86(見圖5)會熔化，由此起著保險絲的作用。
在圖12所示的線路變型中，除了按圖11所示的實施例中的情況外，功率組件34還配置了一個安全部件156，該安全部件156可以作為單獨的部件或者結(jié)合在一些單獨部件之間的連接線路中，該安全部件156在發(fā)生錯誤情況下出現(xiàn)高電流時用于切斷電子繼電器32。
在圖13所示的實施例中，電子繼電器32不是與接線柱38連接，而是與接線柱52連接，從而可以經(jīng)點火開關(guān)54對電子繼電器32進(jìn)行開啟和切斷。由此可以手動地對起動裝置10的起動過程進(jìn)行操縱。按照另一個實施例，可以設(shè)置圖13中虛線所示的連接158，這個連接部分跨接了發(fā)動機控制裝置50，在這種情況下可以取消在發(fā)動機控制裝置50和接線柱48之間的連接，從而可以獨立于發(fā)動機控制裝置50對電子繼電器32進(jìn)行控制。此時電子繼電器32將只通過點火開關(guān)54來控制，并與電源相連接。由此通過點火開關(guān)54和電子繼電器32的串聯(lián)連接形成冗余。
根據(jù)圖14和15，將對圖9中所示的實施例的邏輯線路146的作用方式進(jìn)行詳細(xì)說明，在這種邏輯線路中電子繼電器32有兩個串聯(lián)的晶體管144。晶體管144在此處用晶體管144’和144”表示，以便更好地區(qū)別。圖9中的邏輯線路146由兩個邏輯組件158和160組成，其中邏輯組件158結(jié)合在PMOS晶體管144’的芯片上，邏輯組件160結(jié)合在PMOS晶體管144”的芯片上。由圖14可清楚地看到邏輯組件158和160的一端與接線柱48和與搭鐵連接，另一端與晶體管144的柵，源及漏極連接。另外，邏輯組件158和160經(jīng)一個橫向連接件162接合起來。
按照圖15，邏輯組件158有一個延時元件164，它一端與接線柱48連接，另一端與一個“與非”電路166的一個第一輸入端連接。“與非”電路166的輸出端與一個“與”門168的一個第一輸入端連接?！芭c”門168的第二輸入端與接線柱48連接?！芭c”門168的輸出端與晶體管144’的一個控制邏輯件170連接。另外設(shè)置一個監(jiān)視件172，它的輸出端與一個觸發(fā)器174連接。觸發(fā)器174的Q輸出端與“與非”電路166的第二輸入端連接。
第二邏輯件160有一個第二“與”門176，它的第一輸入端經(jīng)橫向連接件162與邏輯組件158的延時元件164的輸出端連接。“與”門176的第二輸入端與接線柱48連接?！芭c”門176的輸出端與一個第三“與”門178的一個第一輸入端連接。接線柱48此外還與一個比較器180的一個第一輸入端連接，比較器的第二輸入端與接線柱48連接。比較器180的輸出端與一個觸發(fā)器182相連接，它的又一輸出端與“與”門178的第二輸入端相連接?！芭c”門178的輸出端與晶體管144”的一個控制邏輯組件184相連。
圖14和15中所示的線路設(shè)置實施以下的功能當(dāng)一個控制信號亦即一個高信號經(jīng)發(fā)動機控制裝置50接到接線柱48上時，則晶體管144’被接通，晶體管144”開始時不被接通，因此功率組件160的輸入端的“與”門176與延時元件164連接，只有當(dāng)不僅在接線柱48處而且在橫向連接件162處都接上一個處于高狀態(tài)的信號時才能實現(xiàn)連通。經(jīng)監(jiān)視件172檢測，是否有電流流過晶體管144’。當(dāng)沒有電流流過時，那么在晶體管144’的源極和漏極之間的電壓差ΔU等于0。由于晶體管144”仍然處于封鎖狀態(tài)，意味著當(dāng)沒有電流流過晶體管144’時則沒有錯誤。由此，觸發(fā)器174被設(shè)定(Q＝低)，從而在延時件164的延長時間結(jié)束后，經(jīng)“與”門166和168的以及延時件164的作用，晶體管144’也仍然保持接通狀態(tài)。
當(dāng)晶體管144”在出現(xiàn)錯誤情況下被短接時，監(jiān)視件172則發(fā)現(xiàn)(ΔU大于0)，有電流流過了晶體管144’。由此為觸發(fā)器174產(chǎn)生一個信號，使得觸發(fā)器174不被設(shè)定(Q＝高)。由于此時在“與非”門166的第二輸入端接有高信號，則在延時件164的延時時間結(jié)束后將晶體管144’切斷。從而可以經(jīng)功率組件158對晶體管144”進(jìn)行監(jiān)視。
在斷開狀態(tài)，亦即在接線柱48上沒有接上信號，從而處于低狀態(tài)時，晶體管144’將不被接通，從而與之串聯(lián)的晶體管144”不會獲得電源電壓。但當(dāng)晶體管144’損壞后，亦即被短接后，則在接線柱148上有一個電源電壓，雖然經(jīng)接線柱148沒有產(chǎn)生控制信號。經(jīng)比較器180將觸發(fā)器182設(shè)定(Q＝低)，從而經(jīng)與“與”門178的連接，即使在接線柱48上接有控制信號，晶體管144”也不能被接通。因此相當(dāng)于用邏輯組件160對晶體管144’進(jìn)行監(jiān)視。
權(quán)利要求
1.用于起動內(nèi)燃機，尤其用于起動汽車的內(nèi)燃機的起動裝置，它有一個經(jīng)一個起動繼電器可與電源連接的和可以與內(nèi)燃機嚙合使之轉(zhuǎn)動的起動電機和一個用于控制起動繼電器的電子裝置，其特征在于，電子裝置(30)由一個設(shè)置在起動裝置(10)上和中的電子繼電器(32)構(gòu)成，電子繼電器(32)可以經(jīng)一個邏輯信號輸入端(47，48)由汽車的一個電子式發(fā)動機控制裝置(50)控制。
2.按照權(quán)利要求1的起動裝置，其特征在于，電子繼電器(32)有一個功率組件(34)，該功率組件(34)至少有一個功率晶體管(56，144)。
3.按照前述權(quán)利要求中之一的起動裝置，其特征在于，一個保護(hù)二極管(36)與功率組件(34)并聯(lián)連接。
4.按照前述權(quán)利要求中之一的起動裝置，其特征在于，功率組件(34)有一個與功率晶體管(56)串聯(lián)的反極性保護(hù)二極管(60)和/或一個與功率晶體管(56)并聯(lián)的過壓保護(hù)二極管(62)。
5.按照前述權(quán)利要求中之一的起動裝置，其特征在于，功率組件(34)是一個具有集成的過壓保護(hù)，過電流保護(hù)和溫度保護(hù)線路的高端靈敏的功率MOSFET(high-side-smart-power-MOSFET)(57)。
6.按照前述權(quán)利要求中之一的起動裝置，其特征在于，電子繼電器(32)是結(jié)合在起動繼電器(14)中的模塊(66)。
7.按照權(quán)利要求6的起動裝置，其特征在于，模塊(66)設(shè)置在起動繼電器(14)的拉入式繞組和保持繞組(16，18)和一個活動橋式觸點(22)之間并且有一個通孔(102)，其中穿插著起動繼電器(14)的一個開關(guān)軸(20)。
8.按照權(quán)利要求1-5中之一的起動裝置，其特征在于，模塊(66)設(shè)置在起動電機(12)上或其中。
9.按照權(quán)利要求8的起動裝置，其特征在于，模塊(66)固定在起動電機(12)的磁極框架上。
10.按照權(quán)利要求8的起動裝置，其特征在于，模塊(66)設(shè)置在起動電機(12)的一個整流子軸承蓋(70)上或其下面。
11.按照前述權(quán)利要求中之一的起動裝置，其特征在于，電子繼電器(32)是一個冗余線路的組成部分，或者與一個冗余線路連接在一起。
12.按照權(quán)利要求11的起動裝置，其特征在于，功率組件(34)有兩個晶體管(144’，144”)，它們經(jīng)一個邏輯線路(146)相互連接。
13.按照權(quán)利要求12的起動裝置，其特征在于，晶體管(144’，144”)是串聯(lián)的。
14.按照權(quán)利要求12的起動裝置，其特征在于，晶體管(144’，144”)是并聯(lián)的。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于起動內(nèi)燃機,尤其用于起動汽車內(nèi)燃機的起動裝置,它有一個經(jīng)一個起動繼電器可與一個電源連接的和可以與內(nèi)燃機嚙合使之轉(zhuǎn)動的起動電機和一個用于控制起動繼電器的電子裝置,該電子裝置(30)由一個設(shè)置在起動裝置(10)上和中的電子繼電器(32)構(gòu)成,電子繼電器(32)可以經(jīng)一個邏輯信號輸入端(48)由汽車的一個電子式發(fā)動機控制裝置(50)控制。
文檔編號F02N11/08GK1172520SQ96191723
公開日1998年2月4日 申請日期1996年1月9日 優(yōu)先權(quán)日1995年2月3日
發(fā)明者K·伯格納, S·倫納, M.邁爾, C·克拉默爾, R·托普, V·克爾施, H·斯托克雷爾, J·紐梅斯特, F·柯菲斯 申請人:羅伯特-博希股份公司