DE102004013168A1

DE102004013168A1 - Hybridantrieb

Info

Publication number: DE102004013168A1
Application number: DE102004013168A
Authority: DE
Inventors: Michael Dipl.-Ing. Bogner (FH)
Original assignee: INA Schaeffler KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2004-03-18
Filing date: 2004-03-18
Publication date: 2005-10-06
Also published as: WO2005097531A2; WO2005097531A3

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Fahrzeugs (1), ausgelegt als ein Hybridantrieb, der eine Brennkraftmaschine (2) sowie einen Startergenertor (10) umfasst. Das Fahrzeug (1) besitzt damit zwei getrennte, alternierend oder gemeinsam zu betreibende Fahrzeugantriebe.

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft einen als Hybridantrieb ausgelegten Fahrzeugantrieb, der eine Brennkraftmaschine sowie eine Elektromaschine insbesondere einen Startergenerator umfasst. Der mit der Brennkraftmaschine in einer Wirkverbindung stehende Startergenerator übernimmt in der Startphase den Start der Brennkraftmaschine und nachdem diese abgeschlossen ist eine Generatorfunktion.

Hintergrund der Erfindung

Fahrzeuge mit Hybridantrieb werden wahlweise von einer Brennkraftmaschine oder dem Elektromotor angetrieben. Der Elektromotor wird insbesondere dann als Antriebsquelle genutzt, wenn ein Schadstoffausstoß des Fahrzeugs vermieden werden soll, wie einem Fahrzeugbetrieb in geschlossenen Gebäuden, in Städten oder bei einer Smog-Gefahr.

Bekannte Hybridantriebe stellen Sonderfahrzeuge dar, die zwei separate eigenständige Antriebsquellen aufweisen, wodurch sich der Preis und das Gewicht des Fahrzeugs deutlich erhöhen. Nachteilig erfordern diese Hybridantrie be gleichzeitig einen vergrößerten Bauraum, wodurch dieser Hybridantrieb in Serienfahrzeugen ohne große Anpassungen nicht realisierbar ist.

Zur Kraftstoffreduzierung von Kraftfahrzeugen ist es bekannt, die Brennkraftmaschine in Abhängigkeit von bestimmten Betriebszuständen abzuschalten und ggf. kurzfristig wieder zu starten. Während des Stillstands der Brennkraftmaschine wird das Kraftfahrzeug bevorzugt elektromotorisch angetrieben. Einen solchen Hybridantrieb zeigt die DE 29 43 554 C1 , mit dem ein Fahrzeug je nach Bedarf alternativ von der Brennkraftmaschine oder mittels einer separaten Elektromaschine angetrieben werden kann.

Zusammenfassung der Erfindung

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Hybridantrieb in Verbindung mit bekannten Aggregaten von Fahrzeugen zu realisieren, der verschiedene Betriebsarten des Fahrzeugs ermöglicht und der kostengünstig darstellbar ist.

Die zuvor genannte Problemstellung wird durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 10 gelöst.

Der sich abzeichnende Trend in der Fahrzeugentwicklung zeigt, dass sich die installierte elektrische Bordnetzleistung von Fahrzeugen vergrößert. Mittelfristig sind Leistungsbedarfe bis zu 15 KW realistisch. Für derart leistungsfähige Elektromaschinen in Kraftfahrzeugen, die u.a. als Startergeneratoren ausgeführt sind, bietet es sich an, diese für weitere Betriebsarten zu nutzen. Beispielsweise ist damit ein schadstofffreier, elektromotorischer Betrieb des Fahrzeugs erzielbar. Vorteilhaft benötigt der erfindungsgemäße Hybridantrieb keinen Eingriff in ein bestehendes Konzept eines Fahrzeugs, da dieser ausschließlich die Brennkraftmaschine betrifft. Erfindungsgemäß werden der Elektromaschine des Fahrzeugs, – die bevorzugt als Startergenerator ausgeführt, die Funktionen eines elektrisch betriebenen Anlassers sowie des Generators vereint, – weitere Funktion übertragen.

Die Erfindung von Anspruch 1 bezieht sich auf ein Verfahren zum Betrieb eines Fahrzeugs, das als Hybridantrieb eine Brennkraftmaschine sowie eine Elektromaschine umfasst. Erfindungsgemäß bilden die Brennkraftmaschine in Verbindung mit dem Startergenerator zwei getrennte, alternierend oder gemeinsam zu betreibende Fahrzeugantriebe, die fünf Betriebsarten ermöglichen.

In dem Startbetrieb wird der von einem elektrischen Energiespeicher, vorzugsweise einer Akkumulatorenbatterie gespeiste Startergenerator bis zum Start der Brennkraftmaschine als elektromotorische Antriebsquelle genutzt. In einer zweiten Betriebsart, dem Normalbetrieb, dient die vorzugsweise als Ottomotor ausgeführte Brennkraftmaschine als alleinige Antriebsquelle des Fahrzeugs. Der Kurzzeitbetrieb, der auch als Hochleistungsbetrieb bezeichnet werden kann, sieht eine Koppelung von dem als Elektromaschine wirkenden Startergenerator und der Brennkraftmaschine vor. Die dabei als Booster wirkende Elektromaschine gewährleistet einen bedarfsabhängig zuschaltbaren Zusatzantrieb, mit dem beispielweise eine Spitzenlast abgedeckt werden kann. Bei der vierten Betreibsart, dem Rangierbetrieb, wird das Fahrzeug ausschließlich von elektromotorisch, d.h. von der Elektromaschine angetrieben.

In der fünften Betriebsart, dem Schubbetrieb, steht erfindungsgemäß der als Elektromaschine arbeitende Startergenerator mit dem Bremssystem des Fahrzeugs in einer Wirkverbindung, zur Erzielung eines regenerativen Bremssystems. Dazu sieht die Erfindung bei einer sich verlangsamten Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs oder einer Gefällstrecke vor, die kinetische Energie des Fahrzeugs zum Antrieb der Elektromaschine bedarfsweise zu nutzen. Bei der sich verzögernden Geschwindigkeit bzw. bei dem Fahren einer Gefällstrecke, wird die unbefeuert betriebene Brennkraftmaschine von der kinetischen Energie des Fahrzeugs angetrieben. Diese wird von den Antriebsrädern über den Antriebsstrang der Brennkraftmaschine zugeleitet wird, wobei gleichzeitig alle mit der Brennkraftmaschine verbundenen Aggregate, einschließlich des Startergenerators angetrieben werden.

Abweichend von dem Normalbetrieb wird in dem Schubbetreib des Fahrzeugs die von dem Generator, der Elektromaschine, erzeugte elektrische Energie genutzt, um eine Fahrzeugbatterie zu laden, d.h. die erzeugte regenerative elektrische Energie wird gespeichert. Damit ergibt sich ein regeneratives Moment, das als regeneratives Bremssystem des Fahrzeugs nutzbar ist. Zur Steigerung der elektrischen Energie bietet es sich an, im Schubbetreib des Fahrzeugs zwangsweise die Gaswechselventile der Brennkraftmaschine zu öffnen. Durch die fehlende Kompression stellt sich eine höhere Drehzahl der Brennkraftmaschine und aller damit verbundenen Aggregate ein. Der Generatorbetrieb der Elektromaschine kompensiert dabei das sich verringernde Schleppmoment der Brennkraftmaschine.

Gemäß Anspruch 10 stützt sich die Erfindung auf eine Brennkraftmaschine herkömmlicher Bauart, d. h. mit rotierender Kurbelwelle, oszillierenden Zylindern denen Gaswechselventile zum Eintritt und zum Austritt eines Kraftstoff-Luftgemisches zugeordnet sind und die über eine Kurbelwelle betätigt werden. Die Brennkraftmaschine ist weiterhin über eine mechanische Kopplung mit einem als Elektromaschine ausgeführten Startergenerator verbunden, der neben einer Startfunktion und einer Generatorfunktion für die Brennkraftmaschine weiterhin bedarfsweise weitere Betriebsarten ermöglicht, u.a. einen elektromotorischen Antrieb des Fahrzeugs. Die Brennkraftmaschine schließt außerdem eine das Startmoment der Brennkraftmaschine reduzierende Zusatzeinrichtung ein, mit der ein beschleunigter Start der Brennkraftmaschine erzielbar ist oder ein Drehmoment bei einer nicht befeuerter Brennkraftmaschine reduziert.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung gemäß Anspruch 1 sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche 2 bis 9.

In dem Kurzzeitbetrieb erfolgt der Fahrzeugantrieb von der Brennkraftmaschine in Verbindung mit der insbesondere als Startergenerator ausgeführten Elekt romaschine. Dieser kombinierte Antrieb ermöglicht für einen zeitlich begrenzten Abschnitt eine erhöhte Antriebsleistung des Fahrzeugs zu realisieren. Beispielsweise kann dieser Bedarf für ein Geländefahrzeug bei einem Anstieg bestehen.

Der erfindungsgemäß für den Fahrzeugantrieb einsetzbare Startergenerator, der allein oder in Kombination mit der Brennkraftmaschine einsetzbar ist, bietet die Möglichkeit einen zeitlich und/oder geschwindigkeitbegrenzten Antrieb sicherzustellen. Eine weitere ergänzende oder alternative Maßnahme sieht vor, bei einem Fahrzeugantrieb durch den Startergenerator einen Grenzwert für eine Lastvorgabe zu definieren. Damit verbleibt eine Restenergie in der Energiequelle, der Fahrzeugbatterie, mit der der Startergenerator im Startbetrieb betrieben wird. Nach Ende des Rangierbetriebes kann somit ein ungehinderter Start der Brennkraftmaschine erfolgen. Die Auslegung erfolgt weiterhin so, dass neben einem begrenzten Fahrantrieb außerdem das elektrische Bordnetz des Fahrzeugs weitestgehend uneingeschränkt betrieben werden kann, insbesondere die Beleuchtung, eine servounterstützte Lenkung oder eine servounterstützte Bremse des Fahrzeugs.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, bevorzugt in einem Motormanagement der Brennkraftmaschine ein elektronisches Steuergerät zu integrieren, das eine Trennung zwischen den Fahrzeug-Betriebsarten sicherstellt. Diese Maßnahme soll beispielsweise unterbinden, dass im Normalbetrieb, bei dem die Brennkraftmaschine für den Fahrzeugantrieb sorgt, der Startergenerator als weitere Antriebsquelle zugeschaltet wird. Weiterhin sichert das Steuergerät in dem Rangierbetrieb, dass der Startergenerator den alleinigen Fahrzeugantrieb nur bei stillgesetzter Brennkraftmaschine vornimmt. Beispielsweise bewirkt das Steuergerät in dem Rangierbetrieb eine Unterbrechung der Zündung und/oder der Kraftstoffzufuhr der Brennkraftmaschine.

Als weiteres Sicherheitsmerkmal bietet es sich an, für den alleinigen oder unterstützenden Startergenerator-Fahrzeugantrieb als Steuergröße die Fahrgeschwindigkeit oder die Stellung des Getriebes vorzusehen. Damit kann bei spielsweise unmittelbar Einfluss auf die Zuschaltung des Startergenerators als alleinige oder ergänzende Antriebsquelle bevorzugt im unteren Geschwindigkeitsbereich des Fahrzeugs genommen werden.

Das Fahrzeug ist weiterhin vorteilhaft mit einer Steuerung bzw. einem Steuergerät versehen, mit dem manuell die Betriebsart vorwählbar ist, die den Antrieb des Fahrzeugs sicherstellt. Die das Fahrzeug bedienende Person kann damit beispielsweise bei einem erforderlichen Rangierbetrieb die Brennkraftmaschine stillsetzen und das Fahrmanöver ausschließlich mit Hilfe des Startergenerators als Fahrzeugantrieb sicherstellen.

Die nachfolgenden Ausführungen stellen vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung gemäß Anspruch 10 dar und sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche 11 bis 18.

Erfindungsgemäß ist die Elektromaschine bzw. der Startergenerator mittels einer mechanischen Kopplung, mit der Brennkraftmaschine verbunden. Dieser bevorzugt als Zugmitteltrieb ausgelegte Aggregatetrieb umfasst ein Zugmittel, das alle anzutreibenden Aggregate, wie beispielsweise Klimakompressor, Lenkhilfspumpe, Wasserpumpe und Startergenerator einerseits und vorzugsweise eine mit der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine verbundene Abtriebsriemenscheibe andererseits verbindet.

Als Zusatzeinrichtung, mit der in dem Startbetrieb oder Schubbetrieb der Brennkraftmaschine das Schleppmoment bzw. Startmoment der Brennkraftmaschine reduziert werden kann, bietet es sich an, die Betätigung von Gaswechselventilen zumindest eines Zylinders außer Kraft zu setzen. Bevorzugt ist dazu eine konstante Teilöffnung des Gaswechselventils vorgesehen. Mit dieser Maßnahme verringert sich das erforderliche Antriebsmoment für den Startergenerator im Startbetrieb der Brennkraftmaschine mit der Folge einer vorteilhaft kürzeren Startzeit der Brennkraftmaschine. Außerdem unterstützt diese Maßnahme ein regeneratives Bremssystem im Schubbetrieb. Diese Zusatzeinrichtung steht bevorzugt in einer Wirkverbindung mit einem elektronischen Steuer gerät der Brennkraftmaschine, wodurch unmittelbar nach Erreichen einer Startdrehzahl der Brennkraftmaschine die reguläre Betätigung der Gaswechselventile hergestellt wird und damit ein ungehinderter Betrieb der Brennkraftmaschine.

Als eine bevorzugte Zusatzeinrichtung um das Antriebsmoment in der Startphase zu reduzieren bietet es sich an, die Zusatzeinrichtung mit schaltbaren Spielausgleichselementen für die Gaswechselventile zu versehen. In einem verriegelten Zustand der schaltbaren Ausgleichselemente sind damit die Gaswechselventile permanent geöffnet. Nach Erreichen der Startdrehzahl wird die Verriegelung aufgehoben, um eine ungehinderte Betätigung der Gaswechselventile sichergestellen.

Die schaltbaren Spielausgleichselemente werden mittels einer rotierenden Nockenwelle betätigt. Dazu ist ein innerer Bereich des schaltbaren Spielausgleichselementes als ein Arbeitsbereich ausgeführt, der mit einem herkömmlichen Nocken der Nockenwelle in einer Wirkverbindung steht. Der äußere Bereich des schaltbaren Spielausgleichselementes steht alternativ mit einer weitestgehend kreisförmig gestalteten Nocke der Nockenwelle in Wirkverbindung. Damit ergibt sich eine permanente, zumindest teilweise Öffnung des Gaswechselventils, solange die Verriegelung den inneren Bereich mit dem äußeren Bereich des Ausgleichselementes verbindet. Nach Lösen dieser Verriegelung kann sich der innere Teil des Ausgleichselementes relativ zum äußeren Teil bewegen, wobei der innere Teil die Öffnungszeiten der Gaswechselventil bestimmt.

Als alternative Zusatzeinrichtung, mit der im Startmodus das Antriebsmoment der Brennkraftmaschine reduziert werden kann ist erfindungsgemäß ein elektromagnetisches Betätigungselement vorgesehen. Das mit einzelnen Schlepphebeln oder Abstützelementen der Gaswechselventile zusammenwirkende elektromagnetische Betätigungselement ist vorteilhaft verbunden bzw. gekoppelt mit dem Motormanagement bzw. einem elektronischen Steuergerät der Brennkraftmaschine.

Außerdem schließt die Erfindung als Zusatzeinrichtung eine stufenlose vollvariable Steuerung der Gaswechselventile ein. Dabei wirkt die Nockenwelle nicht direkt auf einen Schlepphebel eines Gaswechselventils, sondern indirekt über einen zusätzlichen Zwischenhebel. Dieser kann durch eine elektrisch betätigte Exzenterwelle in seiner Position zur Nockenwelle stufenlos verändert werden, wodurch sich eine vollvariable Hubänderung der Gaswechselventile einstellt.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung wird anhand von Zeichnungen dargestellt. Es zeigen:
1 in einer vereinfachten Darstellung ein Fahrzeug mit einem erfindungsgemäßen Hybridantrieb;
2 einen schematisch dargestellten Zugmitteltrieb, der die zwei Antriebe des Hybridantriebs einschließt;
3 den Aufbau einer Zusatzeinrichtung, mit der Einfluss auf das Startmoment der Brennkraftmaschine genommen werden kann.
Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen
Das sinnbildlich in einer Draufsicht in 1 abgebildete Fahrzeug 1 umfasst eine Brennkraftmaschine 2, an der unmittelbar ein Getriebe 3 angeflanscht ist. Über einen Antriebsstrang 4 ist eine Verbindung zwischen dem Getriebe 3 und einer Hinterachse 5 hergestellt, deren Räder 6 angetrieben sind. Alternativ oder ergänzend zu den angetriebenen Rädern 6 bietet es sich an, das Fahrzeug mit einem Vorderradantrieb zu versehen, d.h. angetriebenen Rädern 7 der Lenkachse 8. Die Brennkraftmaschine 2 umfasst einen als Elektromaschine ausgeführten Startergenerator 10, der mittels einer mechanischen Kopplung über einen Zugmitteltrieb 9 von der Brennkraftmaschine 2 angetrieben wird. Dazu verbindet ein Zugmittel 11 eine Riemenscheibe 12 des Startergenerators 10 mit einer drehstarr der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine 2 zugeordneten Riemenscheibe 13. Der Startergenerator 10 kombiniert die bislang für Fahrzeuge getrennte Anordnung der Aggregate Anlasser und Generator. Im Startbetrieb bzw. dem Startmodus wird die Brennkraftmaschine 2 von dem Startergenerator 10 angetrieben. Unmittelbar nach dem Start der Brennkraftmaschine 2 übernimmt der Startergenerator 10 die Funktion des Generators, wobei dieser dann von der Brennkraftmaschine 2 angetreiben wird. Ein der Brennkraftmaschine 2 zugeordnetes Steuergerät 14 vollzieht eine der jeweiligen Funktion des Startergenerators 10 entsprechende Schaltung.
Das Fahrzeug 1 umfasst zwei getrennte, alternierend oder gemeinsam zu betreibende Fahrzeugantriebe, die Brennkraftmaschine 2 und den Startergenerator 10. In einer ersten Betriebsart, dem Startbetrieb, wird der Startergenerator 10 genutzt zum Antrieb der Brennkraftmaschine 2, bis diese die Startdrehzahl erreicht und selbsttätig umläuft und sich folglich die zweite Betriebsart, der Normalbetrieb einstellt. In der dritten Betriebsart, dem Kurzzeitbetrieb, ist zum Antrieb des Fahrzeugs 1 die Brennkraftmaschine 2 in Kombination mit dem Startergenerator 10 vorgesehen. Dieser Antrieb kann beispielsweise genutzt werden, um eine Höchstleistung abrufen zu können, beispielsweise bei Überwindung eines Hindernisses.
Bei dem Rangierbetrieb, der vierten Betriebsart, wird das Fahrzeug 1 ausschließlich elektromotorisch über den Startergenerator 10 angetrieben. Diese Antrieb ist insbesondere für einen zeitlich und/oder geschwindigkeitsbegrenzten Betrieb vorgesehen. In dieser Betriebsart stellt sich ein abgasfreier, emissionsfrei Antrieb ein, der ermöglicht, das Fahrzeug 1 in geschlossenen Gebäuden zu betreiben. Die fünfte Betreibsart, der Schubbetrieb, stellt sich bei einer vermindernden Geschwindigkeit oder einer Gefällstrecke ein. Dabei wird die kinetische Energie des Fahrzeugs zum Antrieb der Elektromaschine, des Star tergenerators 10 genutzt, wobei gleichzeitig die Brennkraftmaschine 2 unbefeuert betrieben wird.
Ein Steuergerät 14 der Brennkraftmaschine 2 gewährleistet, dass diese in dem Rangierbetrieb und dem Schubbetrieb stillgesetzt ist. Dazu ist beispielsweise die Zündung und/oder die Kraftstoffzufuhr der Brennkraftmaschine 2 unterbrochen. Weiterhin erfasst das Steuergerät 14 eine Schaltposition des Schalthebels 15 von dem Getriebe 3. Mit dem Steuergerät 14 kann im Rangierbetrieb beispielsweise sichergestellt werden, das Fahrzeug 1 nur bei eingelegtem Rückwärtsgang oder erstem Vorwärtsgang zu betreiben.
Als Maßnahme, das Antriebsmoment in dem Startbetrieb und dem Schubbetrieb zu reduzieren, umfasst die Brennkraftmaschine 2 außerdem eine Zusatzeinrichtung 16. Die Zusatzeinrichtung 16 in Verbindung mit dem Steuergerät 14 der Brennkraftmaschine 2 ermöglicht beispielsweise in der Startphase das Drehmoment der Brennkraftmaschine zu reduzieren. Damit kann die Startdrehzahl schneller erreicht werden und sich der Motorstart deutlich verkürzen. Unmittelbar nach Beendigung des Startbetriebs und dem Eintritt in den Normalbetreib wird die das Startmoment reduzierende Zusatzeinrichtung 16 über das Steuergerät 14 außer Kraft gesetzt, um einen regulären Motorbetrieb zu realisieren. Der Aufbau und die Wirkungsweise der Zusatzeinrichtung 16 ist in 3 dargestellt und wird nachfolgend beschrieben.
In 2 ist schematisch der Zugmitteltrieb 9 der Brennkraftmaschine 2 abgebildet. Der als Aggregatetrieb ausgelegte Zugmitteltrieb 9 dient zum Antrieb verschiedener Aggregate und verbindet dabei die zugehörigen Riemenscheiben der Aggregate. Im Normalbetrieb der Brennkraftmaschine 2 erfolgt der Antrieb des Zugmitteltriebs 9 von der Riemenscheibe 13, die drehstarr mit einer Kurbelwelle der Brennkraftmaschine 2 in Verbindung steht. Zum Antrieb der Aggregate wie Startergenerator 12, Lüfter 17, Wasserpumpe 18 und Klimakompressor 19 verbindet ein insbesondere als Riemen ausgeführtes Zugmittel 11 die Riemenscheiben der jeweiligen Aggregate. Zur Erzielung eines ausreichenden Umschlingungswinkels des Zugmittels 11 an der Riemenscheibe 13 wird das Zugmittel 11 an einer Umlenkrolle 20 geführt. In dem Startbetrieb der Brennkraftmaschine 2 übernimmt der Startergenerator 10 die Antriebsfunktion des Zugmitteltriebs 9, wobei gleichzeitig die Brennkraftmaschine 2 bis zum Erreichen der Startdrehzahl angetrieben wird. Unabhängig von dem Startbetrieb oder dem Normalbetrieb ist die Drehrichtung des Zugmitteltriebs 9 unverändert. Es tritt lediglich eine Drehmomentumkehr zwischen dem Startbetrieb und dem Normalbetrieb in dem Zugmittelabschnitt zwischen dem Startergenerator 10 und der Riemenscheibe 13 auf. Zur Erzielung einer ausreichenden Vorspannung des Zugmittels 11, unabhängig von der Betriebsart, ist der Zugmitteltrieb 9 mit zwei getrennten Spannsystemen 21, 22 versehen, die eine ausreichende Vorspannung des Leertrums in jeder Betreibsart sichertellen.
Die 3 zeigt den Aufbau und die Wirkungsweise der Zusatzeinrichtung 16, die einem Zylinderkopf 23 der Brennkraftmaschine 2 zugeordnet ist. Die Zusatzeinrichtung 16 betrifft die Betätigung von Gaswechselventilen 24, 25, mit denen der Eintritt und der Austritt eines Kraftstoff-Luftgemisches in einem Zylinder bzw. Brennraum der Brennkraftmaschine 2 gesteuert wird. Gemäß 3 ist die Zusatzeinrichtung 16 dem Gaswechselventil 24 zugeordnet, die bei Bedarf oder alternativ dem weiteren Gaswechselventil 25 zugeordnet werden kann. Eine Nockenwelle 26 der Zusatzeinrichtung 16 wirkt dabei nicht unmittelbar auf einen Rollenschlepphebel 27 sondern auf einen verstellbaren Zwischenhebel 28. Der von einer Feder 29 kraftbeaufschlagte Zwischenhebel 28 ist mittels einer motorisch verstellbaren Exzenterwelle 30 stufenlos einstellbar, wodurch eine stufenlose Öffnung des Gaswechselventils 24 realisierbar ist.
Neben einer Variation des Ventilhubs ermöglicht eine entsprechende Gestaltung des Zwischenhebels 28 und der Exzenterwelle 30 eine permanente Öffnung des Gaswechselventils 24. Damit kann sich beispielsweise in dem Startbetrieb ein reduziertes Startmoment einstellen, was sich vorteilhaft auf die Baugröße des Startergenerators 10 auswirkt. Außerdem ermöglicht die Zusatzeinrichtung 16 den Einsatz von Startergeneratoren 10 für großvolumige Brennkraftmaschinen, deren Schleppmoment bzw. Startmoment in dem Startbetrieb mit Hilfe der Zusatzeinrichtung 16, die auch als Zylinderabschaltung bezeich net werden kann, deutlich reduzierbar ist. Alternativ zu der beschriebenen Zusatzeinrichtung 16 kann die Brennkraftmaschine 2, zur Erzielung eines reduzierten Startmoments, mit schaltbaren Spielausgleichselementen der Gaswechselventile 24, 25 bestückt werden oder mit elektromagnetischen Betätigungselementen der Gaswechselventile 24, 25.

1: Fahrzeug
2: Brennkraftmaschine
3: Getriebe
4: Antriebsstrang
5: Hinterachse
6: Rad
7: Rad
8: Lenkachse
9: Zugmitteltrieb
10: Startergenerator
11: Zugmittel
12: Riemenscheibe
13: Riemenscheibe
14: Steuergerät
15: Schalthebel
16: Zusatzeinrichtung
17: Lüfter
18: Wasserpumpe
19: Klimakompressor
20: Umlenkrolle
21: Spannsystem
22: pannsystem
23: Zylinderkopf
24: Gaswechselventil
25: Gaswechselventil
26: Nockenwelle
27: Rollenschlepphebel
28: Zwischenhebel
29: Feder
30: Exzenterwelle

Claims

Verfahren zum Betrieb eines Fahrzeugs (1), ausgelegt als ein Hybridantrieb, der eine Brennkraftmaschine (2) sowie eine Elektromaschine, insbesondere einen Startergenerator (10) umfasst, wobei der Startergenerator (10) in einem Startbetrieb den Start der Brennkraftmaschine (2) vornimmt und nach dem Start der Brennkraftmaschine (2) als ein Generator arbeitet gekennzeichnet durch zwei getrennte, alternierend oder gemeinsam zu betreibende Antriebe, die fünf Betriebsarten ermöglichen, wie: a) Startbetreib, bei dem der von einem elektrischen Energiespeicher gespeiste, einem Zugmitteltrieb (9) zugeordnete Startergenerator (10) die Brennkraftmaschine (2) bis zum Erreichen einer Startdrehzahl antreibt; b) Normalbetrieb, bei der die Brennkraftmaschine (2) den Fahrzeugantrieb sicherstellt; c) Kurzzeitbetrieb, gemeinsam bewirken die Elektromaschine, aus gelegt als Startergenerator (10), in Verbindung mit der Brennkraftmaschine (2) den Fahrzeugantrieb; d) Rangierbetrieb, bei dem als Fahrzeugantrieb der als Elektromaschine ausgelegte Startergenerator (10) bestimmt ist; e) Schubbetrieb, bei dem die Elektromaschine, der Startergenerator (10), mit einem Bremssystem des Fahrzeugs ein regeneratives Bremssytem bildet.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem in der Betriebsart c), dem Kurzzeitbetrieb, der Startergenerator (10) zeitlich begrenzt als zusätzlicher Antrieb vorgesehen ist. Hochleistungsphase
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Startergenerator (10) in der Betriebsart d) dem Rangierbetrieb, zeitlich begrenzt und/oder geschwindigkeitsbegrenzt einen elektrischen Antrieb des Fahrzeugs (1) sichergestellt.
Verfahren nach Anspruch 3, mit dem das Fahrzeug (1) bis zu einem vorgegebenen Grenzwert, einer Lastvorgabe, betrieben werden kann.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei ein bevorzugt der Brennkraftmaschine (2) zugeordnetes elektronisches Steuergerät (14) eine Trennung zwischen den Fahrzeug-Betriebsarten sicherstellt.
Verfahren nach Anspruch 3, bei dem der Antrieb mittels Startergenerator (10) als alleiniger Fahrzeugantrieb nur bei stillgesetzter Brennkraftmaschine (2) erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei in der Betriebsart d) die Brennkraftmaschine (2) durch Unterbrechung der Zündung und/oder Unterbrechung einer Kraftstoffzufuhr stillgesetzt ist.
Verfahren nach Anspruch 5, das als Steuergröße für den ausschließlichen Fahrzeugbetrieb mittels Startergenerator (10) die Fahrgeschwindigkeit oder die Stellung eines Schalthebels (15) des Getriebes (3) vorgesehen ist.
Verfahren nach Anspruch 1, die eine manuell betätigbare, die Betriebsarten einstellbare Steuerung einschließt.
Brennkraftmaschine für Fahrzeuge, die eine rotierende, mit oszillierenden, in Zylinder geführten Kolben verbundene Kurbelwelle umfasst, wobei jeder Zylinder zum Eintritt und zum Austritt eines Kraftstoff-Luftgemisches zumindest zwei Gaswechselventile (24, 25) aufweist, deren Betätigung vorzugsweise mittels zumindest einer über die Kurbelwelle angetriebene, rotierenden Nockenwelle (26) erfolgt und die Brennkraftmaschine (2) weiterhin einen als Elektromaschine ausgeführten Startergenerator (10) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass der mittels einer mechanischen Kopplung, einem Zugmitteltrieb (9), mit der Brennkraftmaschine (2) verbundene Startergenerator (10) neben einer Startfunktion und einer Generatorfunktion für die Brennkraftmaschine (2), weiterhin bedarfsweise einen elektromotorischen Antrieb des Fahrzeug (1) ermöglicht, oder als Bremseinrichtung nutzbar ist, wobei eine Zusatzeinrichtung (16) der Brennkraftmaschine (2) ein Drehmoment bei nicht befeuerter Brennkraftmaschine (2) reduziert.
Brennkraftmaschine für Fahrzeuge nach Anspruch 10, wobei die Brennkraftmaschine (2) einen als Zugmitteltrieb (9) ausgebildeten Aggregatetrieb umfasst, der zum Antrieb verschiedener Aggregate, wie Lüfter (17), Wasserpumpe (18), Klimakompressor (19) und Startergenerator (10) bestimmt ist, wobei ein Zugmittel (11), vorzugsweise ein Riemen, die einzelnen mit den Aggregaten verbundenen Riemenscheiben verbindet.
Brennkraftmaschine für Fahrzeuge nach Anspruch 10, deren Zusatzeinrichtung (16) in dem Startbetreib der Brennkraftmaschine (2) die Betätigung von zumindest einem Gaswechselventil (24, 25) zumindest eines Zylinders außer Kraft setzt.
Brennkraftmaschine für Fahrzeuge nach Anspruch 12, wobei die Zusatzeinrichtung (16) eine konstante Teilöffnung des Gaswechselventils (24, 25) in dem Startbetrieb der Brennkraftmaschine (2) sicherstellt.
Brennkraftmaschine für Fahrzeuge nach Anspruch 12, deren Zusatzeinrichtung (16) im Startbetrieb bis zum Erreichen einer Startdrehzahl der Brennkraftmaschine (2) wirksam ist.
Brennkraftmaschine für Fahrzeuge nach Anspruch 12, wobei die Zusatzeinrichtung (16) in dem Schubbetrieb der Brennkraftmaschine (2) aktiviert ist.
Brennkraftmaschine für Fahrzeuge nach Anspruch 12, die als Zusatzeinrichtung (16) jeweils ein schaltbares Spielausgleichselement oder eine Schalttasse für zumindest ein Gaswechselventil (24, 25) vorsieht.
Brennkraftmaschine für Fahrzeuge nach Anspruch 12, wobei als Zusatzeinrichtung (16) ein elektromagnetisches Betätigungselement vorgesehen ist, das jeweils mit einem Schlepphebel, Rollenschlepphebel oder einem Abstützelement der Gaswechselventile (24, 25) zusammenwirkt.
Brennkraftmaschine für Fahrzeuge nach Anspruch 12, bei der eine vollvariable Steuerung als Zusatzeinrichtung (16) eine stufenlose Hubverstellung oder eine konstante Teilöffnung zumindest eines Gaswechselventils (24, 25) ermöglicht.