| 【発明の名称】 |
スタータを備えた自動車の内燃機関用の運転装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】クラウス ヨース
【氏名】イェンス ヴォルバー
【氏名】トーマス フレンツ
【氏名】マルクス アムラー
【氏名】ハンスヨエルク ボーフム
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| 【要約】 |
【課題】
【解決手段】スタータ１２を備えた自動車の内燃機関用の運転装置であって、スタータ１２が電動モータ１４を有している形式のものにおいて、電動モータ１４が付加的に、少なくとも間接的に燃料ポンプ４０を駆動するために使用される。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 スタータ（１２）を備えた自動車の内燃機関用の運転装置であって、スタータ（１２）が電動モータ（１４）を有している形式のものにおいて、電動モータ（１４）が付加的に、少なくとも間接的に燃料ポンプ（４０）を駆動するために使用されることを特徴とする、スタータを備えた自動車の内燃機関用の運転装置。
【請求項２】 燃料ポンプ（４０）が、約３０バール〜約１００バールまでの圧力を生ぜしめる高圧ポンプである、請求項１記載の運転装置。
【請求項３】 燃料ポンプ（４０）が、スタータ（１２）を用いて行われる内燃機関（１０）の始動中に、電動モータ（１４）から遮断されている、請求項１又は２記載の運転装置。
【請求項４】 燃料ポンプ（４０）が永続的に電動モータ（１４）によって駆動される、請求項１又は２記載の運転装置。
【請求項５】 燃料ポンプ（４０）が直接、電動モータ（１４）によって駆動される、請求項１から４までのいずれか１項記載の運転装置。
【請求項６】 燃料ポンプ（４０）が伝動装置を介して電動モータ（１４）によって駆動される、請求項１から４までのいずれか１項記載の運転装置。
【請求項７】 連結装置（３０）が設けられており、該連結装置（３０）が選択的に、始動のための内燃機関（１０）の駆動を電動モータ（１４）によって可能にするか、又は内燃機関（１０）の運転中における燃料ポンプ（４０）の駆動を電動モータ（１４）によって可能にする、請求項１から６までのいずれか１項記載の運転装置。
【請求項８】 電動モータ（１４）が燃料ポンプ（４０）の駆動のために、内燃機関（１０）の始動のためとは別の回転数で運転される、請求項１から７までのいずれか１項記載の運転装置。
【請求項９】 電動モータ（１４）が燃料ポンプ（４０）を駆動するために次のように、すなわち、燃料ポンプ（４０）によって所定の燃料量が搬送されかつ／又は所定の燃料圧が生ぜしめられるように、可変の回転数で運転される、請求項８記載の運転装置。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、スタータを備えた自動車の内燃機関用の運転装置であって、スタータが電動モータを有している形式のものに関する。
【０００２】
【従来の技術】スタータを備えたこのような形式の内燃機関は、文献「Autoelektrik, Autoelektronik, Vieweg Verlag, １９９８年 第１９１頁」に基づいて公知である。運転装置のスタータはこの場合電動モータを有している。公知の運転装置では、電動モータは短時間だけ内燃機関の始動のために運転され、内燃機関の運転中にはもはや運転されない。スタータの電動モータは、すべての状況下で内燃機関の始動を保証するのに十分であるように、寸法設定されねばならない。したがって電動モータによって自動車の重量は重くなり、しかも電動モータは内燃機関の運転中には不要である。
【０００３】別の公知の構成では、内燃機関の燃料噴射装置のために、燃料の所定の噴射圧を生ぜしめる燃料ポンプが使用される。そして搬送圧が低い場合には、電動モータによって駆動される燃料ポンプが使用され、搬送圧が高い場合には、内燃機関によって機械的に駆動される燃料ポンプが使用される。大きな搬送圧は、例えば内燃機関のシリンダの燃焼室内に燃料を直接噴射する場合に必要である。これは、火花点火式の内燃機関においていわゆるガソリン直接噴射が行われる場合である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ゆえに本発明の課題は、冒頭に述べた形式の運転装置を改良して、いずれにせよ設けられているスタータ用の電動モータを有効利用して、燃料ポンプ用の固有の駆動モータを設ける必要がないようにする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】この課題を解決するために本発明の構成では、電動モータが付加的に、少なくとも間接的に燃料ポンプを駆動するために使用されるようにした。
【０００６】
【発明の効果】本発明のように構成された運転装置には、公知のものに比べて次のような利点がある。すなわち本発明による運転装置では、スタータの電動モータをより良好に利用することができ、かつ燃料ポンプのために固有の駆動装置を設ける必要がなくなる。
【０００７】本発明の別の有利な構成は請求項２以下に記載されている。内燃機関を始動させるための電動モータの寸法設定に基づいて、電動モータは請求項２記載のように、内燃機関のシリンダの燃焼室内への直接的な燃料噴射が行われる場合に必要な、高い搬送圧を生ぜしめる燃料ポンプを、駆動するためにも利用することができる。また請求項３記載のように構成すると、内燃機関の始動のために電動モータの全出力を使用することが保証される。
【０００８】
【発明の実施の形態】次に図面を参照しながら本発明の実施の形態を説明する。
【０００９】図１及び図２には、自動車の内燃機関１０用の運転装置が示されている。運転装置は、内燃機関１０を始動させるためにスタータ１２を有している。このスタータ１２は電動モータ１４を有しており、この電動モータ１４は、すべての状況下において内燃機関を確実に運転できるようにするのに十分な寸法を有している。電動モータ１４はモータ軸１６を有しており、このモータ軸１６は電動モータ１４の給電時に駆動されて回転する。モータ軸１６には歯車１８が相対回動不能に配置されており、この歯車１８は、著しく小さな直径を有する歯車２０、つまりピニオン２０と噛み合っている。このピニオン２０は、モータ軸１６に対してほぼ平行にかつ該モータ軸１６に対してずらされて配置された軸２２に、相対回動不能に結合されている。軸２２の一端には、小さな直径を有する別の歯車２４が相対回動不能に結合されており、この歯車２４はスタータピニオンを形成している。軸２２は単数又は複数の軸受箇所２６に回転可能に支承されている。
【００１０】内燃機関１０は例えばクランク軸を有しており、このクランク軸には歯車２８が回動不能に結合されていて、この歯車２８は、スタータピニオン２４に比べて著しく大きな直径を有している。スタータ１２は電磁石３０を有しており、この電磁石３０を用いて軸２２は、その長手方向軸線の方向でシフト可能である。電磁石３０は、軸２２を取り囲むコイル３２と、軸２２に配置された可動子３４とを有している。電磁石３０のコイルが通電されていない場合、軸２２は図１に示された右側の位置を占めており、この位置ではスタータピニオン２４は内燃機関１０の歯車２８と噛み合っていない。内燃機関１０を始動させるためには電動モータ１４が運転させられ、電磁石３０のコイル３２が給電される。コイル３２に電流が流れると、電流によって磁界が形成され、この磁界によって可動子３４ひいては軸２２はコイル３２内に引き込まれる。これによって軸２２は図１に一点鎖線で示された左側の位置にシフトされ、この位置においてスタータピニオン２４は内燃機関１０の歯車２８と噛み合う。そしてモータ軸１６によって、歯車１８及びピニオン２０を介して軸２２が駆動され、この軸２２によって、スタータピニオン２４と歯車２８とを介して内燃機関１０のクランク軸が駆動される。内燃機関１０の始動後に電磁石３０のコイル３２は再び無電流になり、軸２２は例えばばね３６の形の戻し装置によって、再びその右側の位置にシフトされ、この位置ではスタータピニオン２４はもはや歯車２８と噛み合っていない。電磁石３０は軸２２とは別個に配置されていてもよく、この場合電磁石は、例えばシフトレバー（Einrueckhebel）のような伝達装置を介して軸２２のシフトを行う。
【００１１】内燃機関１０は有利には火花点火式の内燃機関であり、噴射装置を有していて、この噴射装置によって燃料は吸気装置に又は直接内燃機関１０のシリンダの燃焼室に噴射される。噴射装置によって燃料は圧力下で噴射され、そのために燃料ポンプ４０が設けられている。燃料噴射が内燃機関１０の吸気装置内に行われる場合には、燃料ポンプ４０によって生ぜしめられる約５バールまでの低圧で十分である。これに対して燃料噴射が直接内燃機関１０のシリンダの燃焼室に行われる場合には、そのために約３０〜１００バールの高圧が必要であり、このような高圧を、燃料ポンプ４０によって生ぜしめねばならない。燃料ポンプ４０はタービン式ポンプとして構成されていても又は容積式ポンプとして構成されていてもよい。本発明によれば、燃料ポンプ４０は固有の駆動装置を有しておらず、スタータ１２の電動モータ１４は少なくとも間接的に燃料ポンプ４０を駆動するために使用される。
【００１２】図１には、燃料ポンプを駆動するための第１実施例による運転装置が示されている。この実施例では軸２２の、スタータピニオン２４とは反対側の端部に、歯車４２が相対回動不能に結合されており、この歯車４２はポンプピニオンを形成している。燃料ポンプ４０は駆動軸４４を有しており、この駆動軸４４には歯車４６が相対回動不能に結合されている。軸２２が図１において右側の位置を占めている場合、ポンプピニオン４２は歯車４６と噛み合っている。電動モータ１４が運転されると、軸２２によってポンプピニオン４２及び歯車４６を介して駆動軸４４が、ひいては燃料ポンプ４０が駆動され、その結果燃料ポンプ４０は燃料を圧送する。電動モータ１４は内燃機関１０の運転中に運転され続け、これによって燃料ポンプ４０による燃料搬送を続けることができる。電動モータ１４の運転は、制御装置４８によって制御又は調整されることができ、この場合、燃料ポンプ４０駆動のために運転される電動モータ１４の回転数と、内燃機関１０始動のために運転される電動モータ１４の回転数とを異ならせることができる。電磁石３０が内燃機関１０の始動のために給電状態にある場合、軸２２は図１に一点鎖線で示された左側の位置を占めており、その結果スタータピニオン２４は歯車２８と噛み合い、ポンプピニオン４２歯車４６とは噛み合っておらず、したがって燃料ポンプ４０は駆動されない。
【００１３】内燃機関１０の燃料需要は、その運転パラメータに依存して様々に異なるので、燃料ポンプ４０から圧送されねばならない燃料量は一定ではなく、可変である。燃料が噴射される最適な圧力もまた、内燃機関１０の運転パラメータに依存して様々に異なる。そこで電動モータ１４は制御装置４８によって次のように、すなわち燃料ポンプ４０によって必要な燃料量が搬送されかつ／又は必要な圧力が生ぜしめられるように、運転されることができる。制御装置４８によって電動モータ１４は、燃料ポンプ４０の回転数ひいては燃料搬送量及び／又は圧力を変化させるために、例えばタイミング制御されて（getaktet）運転されることができる。
【００１４】電磁石３０は連結装置を形成しており、これは選択的に給電状態では電動モータ１４による始動のための内燃機関１０の駆動を可能にし、非給電状態では内燃機関１０の運転中に電動モータ１４による燃料ポンプ４０の駆動を可能にする。歯車１８を備えたモータ軸１６と、ピニオン２０を備えた軸２２と、ポンプピニオン４２と、歯車４６を備えた駆動軸４４とは、電動モータ１４の回転運動を伝達するため及び燃料ポンプ４０を駆動するための変速装置もしくは伝動装置を形成している。
【００１５】図２には、燃料ポンプ４０を駆動する第２実施例による運転装置が示されている。スタータ１２の構造は第１実施例におけるものとほぼ同じであり、電動モータ１４は、そのモータ軸１１６に配置されていてピニオン２０と噛み合っている歯車１８を介して、軸２２を駆動し、この軸２２は電磁石３０への給電時に、歯車２８と噛み合っているスタータピニオン２４を介して、内燃機関１０のクランク軸を始動のために駆動する。モータ軸１１６は、歯車１８とは反対の側において電動モータ１４から突出していて、燃料ポンプ４０のための駆動軸として働く。燃料ポンプ４０はモータ軸１１６に対してほぼ同軸的に配置されていても、又はモータ軸１１６に対してずらされていてもよく、後者の場合にはモータ軸１１６の回転運動を燃料ポンプ４０の駆動軸に伝達するための伝動装置、例えばギヤ式伝動装置、ベルト式伝動装置又はチェーン式伝動装置のような伝動装置が設けられている。第２実施例による運転装置では燃料ポンプ４０は常に、つまりスタータ１２を介して行われる内燃機関１０の始動中においても、駆動されることができる。
【００１６】電動モータ１４は、自動車の搭載バッテリの電圧によって運転され、この電圧は通常ほぼ１２ボルトである。このような燃料ポンプ４０の駆動形式は、自動車が電動モータ１４を運転するために電圧約４２ボルトの搭載バッテリを備えている場合に、特に有利である。
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| 【出願人】 |
【識別番号】３９００２３７１１
【氏名又は名称】ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング
【氏名又は名称原語表記】ＲＯＢＥＲＴ ＢＯＳＣＨ ＧＥＳＥＬＬＳＣＨＡＦＴ ＭＩＴ ＢＥＳＣＨＲＡＮＫＴＥＲ ＨＡＦＴＵＮＧ
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| 【出願日】 |
平成１３年１月２５日（２００１．１．２５） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００６１８１５
【弁理士】
【氏名又は名称】矢野 敏雄 （外４名）
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| 【公開番号】 |
特開２００１−２２７４３７（Ｐ２００１−２２７４３７Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１３年８月２４日（２００１．８．２４） |
| 【出願番号】 |
特願２００１−１７５８５（Ｐ２００１−１７５８５） |
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