DE102007004636A1

DE102007004636A1 - Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102007004636A1
Application number: DE102007004636A
Authority: DE
Inventors: Stephan Daren Carroll; Jon Edward Caine; Roy Clissold; Antonis Dris
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2006-02-10
Filing date: 2007-01-30
Publication date: 2007-08-30
Also published as: US20070186896A1; GB0602674D0; GB2435302A

Abstract

Kraftfahrzeug mit einem Verbrennungsmotor (10), einem Hilfsantrieb (11) zum antreibbaren Verbinden eines oder mehrerer Zusatzgeräte (12, 14, 16, 18) mit einem Abtrieb von dem Motor (10), einer lösbaren Verbindung (21), die zwischen dem Abtrieb von dem Motor (10) und dem Hilfsantrieb (11) angeordnet ist, um zu ermöglichen, dass der Hilfsantrieb (11) von dem Motor (10) getrennt werden kann, und einer Steuereinrichtung (20) zur Steuerung der lösbaren Verbindung (21), wobei, wenn wenigstens ein Fahrzeugbetriebszustand vorliegt, der anzeigt, dass eine hohe Abtriebsleistung von dem Motor (10) erforderlich ist, die lösbare Verbindung (21) getrennt wird und eine Antriebsquelle, die mit dem Hilfsantrieb (11) antriebsverbunden ist, eingeschaltet wird, um das eine oder die mehreren Zusatzgeräte (12, 14, 16, 18) anzutreiben.

Description

Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug, und insbesondere die Steuerung eines Verbrennungsmotors für ein Kraftfahrzeg.

Um die erhöhten Emissionsstandards zu erfüllen und die Betriebskosten eines Kraftfahrzeuges zu reduzieren, ist es zunehmend üblich, in einem Kraftfahrzeug einen Motor mit reduzierter Kapazität zu verwenden, der weniger Leistung erzeugt. Dies hat eine nachteilige Wirkung auf das Beschleunigungsvermögen des Kraftfahrzeuges, was in bestimmten Situationen ein Problem sein kann, wie zum Beispiel, wenn ein Überholmanöver erforderlich ist. Das Problem wird wegen der zunehmenden Verwendung einer Klimaanlage und Servolenkung bei kleinen Fahrzeugen verstärkt, da diese Geräte eine beträchtliche Menge an Energie verbrauchen.

Es ist ein Ziel der Erfindung, ein Kraftfahrzeug mit einer verbesserten Leistung zu schaffen.

Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung ist ein Kraftfahrzeug vorgesehen, das einen Verbrennungsmotor, einen Hilfsantrieb zum antreibbaren Verbinden eines oder mehrerer Zusatzgeräte mit einem Abtrieb von dem Motor, eine lösbare Verbindung, die zwischen dem Abtrieb von dem Motor und dem Hilfsantrieb angeordnet ist, um zu ermöglichen, dass der Hilfsantrieb von dem Motor getrennt werden kann, und eine Steuereinrichtung aufweist, um die lösbare Verbindung zu steuern, wobei, wenn wenigstens ein Fahrzeugbetriebszustand vorliegt, der anzeigt, dass eine hohe Abtriebsleistung von dem Motor erforderlich ist, die lösbare Verbindung getrennt wird und eine Antriebsquelle, die mit dem Hilfsantrieb antriebsverbunden ist, eingeschaltet wird, um das eine oder die mehreren Zusatzgeräte anzutreiben.

Die lösbare Verbindung kann eine Kupplung sein, die von der Steuereinrichtung gesteuert wird.

Die Antriebsquelle kann eines von einem elektrischen Gerät, einem Hydraulikmotor und einem dampfbetriebenen Motor sein.

Die Antriebsquelle kann ein elektrisches Gerät sein, das eines des einen oder der mehreren Zusatzgeräte bildet, die über den Hilfsantrieb mit dem Motor antriebsverbunden sind.

Das elektrische Gerät kann ein Motor/Generator sein, der benutzt wird, um den Motor zu starten.

Das eine oder die mehreren Zusatzgeräte können wenigstens eines von einer Servolenkungspumpe, einem Klimaanlagenkompressor, einer Motorkühlmittelpumpe und einem elektrischen Generator umfassen.

Der Fahrzeugbetriebszustand kann eines von einer Eingabe von einem Gaspedal, die anzeigt, dass eine hohe Antriebsleistung erforderlich ist, einem Signal von einem vom Fahrer betätigten Schalter, der benutzt wird, um eine hohe Abtriebsleistung von dem Motor anzufordern, und einer Anzeige sein, dass das Kraftfahrzeug nicht in der Lage ist, die momentane Vorwärtsgeschwindigkeit aufrechtzuerhalten, obwohl ein Gaspedal vollständig niedergedrückt ist.

Der Abtrieb von dem Motor kann eine Kurbelwelle des Motors sein.

Die Steuereinrichtung kann ein Teil eines Steuerungssystems sein, das benutzt wird, um den Betrieb des Motors zu steuern und die Antriebsquelle einzuschalten.

Die Erfindung wird nun anhand eines Beispiels mit Bezug auf die Zeichnung näher beschrieben.

1 ist eine Seitenansicht eines Kraftfahrzeuges gemäß der Erfindung;
2 ist eine schematische Vorderansicht eines Motors, der einen Teil eines Kraftfahrzeuges gemäß der Erfindung bildet; und
3 ist eine Draufsicht des Motors in 2.
Mit Bezug auf 1 bis 3 weist ein Kraftfahrzeug 5 einen Verbrennungsmotor 10 auf, der eine Antriebskraft für das Kraftfahrzeug 5 bereitstellt. Der Motor 10 wird von einem Motorsteuerungssystem (nicht gezeigt) gesteuert, welches eine Einrichtung aufweisen kann, um den Motor 10 automatisch zu stoppen und zu starten, wenn einer oder mehrere vorbestimmte Fahrzeugbetriebszustände erfüllt sind.
Der Motor 10 ist über eine lösbare Verbindung 21 mit einem Hilfsantrieb antriebsverbunden, welcher in diesem Falle ein Endlosriemen 11 ist, jedoch alternativ ein Kettenantrieb oder ein Zahnradantrieb sein könnte.
Die lösbare Verbindung wird von einer Kupplung 21 gebildet, welche an einer Eingangsseite mit einem Abtrieb von dem Motor 10 in Form einer Kurbelwelle des Motors 10 und an einer Ausgangsseite mit einer Haupt- oder Kurbelriemenscheibe 22 verbunden ist, die den Antrieb an den Riemen 11 überträgt. Der Begriff „Kupplung" umfasst hierbei Vorrichtungen, die eine Relativdrehung zwischen der Eingangs- und Ausgangsseite der Kupplung während des Ausrückens und Wiedereinrückens ermöglichen, wie eine Reibkupplung oder eine Nasskupplung, und Vorrichtungen, die nur ein volles Einrücken oder ein volles Ausrücken vorsehen, wie eine Klauenkupplung.
Der Hilfsantrieb treibt in diesem Falle vier Zusatzgeräte in Form eines Motors/Generators 12, eines Klimaanlagenkompressors 14, einer Servolenkungspumpe 16 und einer Kühlmittelpumpe 18 an. Es versteht sich, dass mehr oder weniger Zusatzgeräte als die gezeigten von dem Riemen 11 angetrieben werden könnten.
Der Motor/Generator 12 wird von dem Riemen 11 über eine Riemenscheibe 13 angetrieben, welche mit dem Riemen 11 antriebsverbunden ist, und in diesem Falle ist der Motor/Generator ein integrierter Starter/Generator 12, welcher benutzt wird, um nicht nur elektrischen Strom zum Laden einer elektrischen Speichereinrichtung, wie einer Batterie (nicht gezeigt), zu erzeugen, sondern um auch den Motor 10 zu starten.
Der Klimaanlagenkompressor 14 wird von dem Riemen 11 über eine Riemenscheibe 15 angetrieben, welche mit dem Riemen 11 antriebsverbunden ist, die Servolenkungspumpe 16 wird von dem Riemen 11 über eine Riemenscheibe 17 angetrieben, welche mit dem Riemen 11 antriebsverbunden ist, und die Kühlmittelpumpe 18 wird von dem Riemen 11 über eine Riemenscheibe 19 angetrieben, welche mit dem Riemen 11 antriebsverbunden ist. Ein Riemenspannrolle 23 ist vorgesehen, um eine ausreichende Spannung in dem Riemen 11 aufrechtzuerhalten, damit ein Schlupf verhindert wird. Es versteht sich, dass andere Riemenspannmittel verwendet werden könnten.
Die Kupplung 21 wird von einer Steuereinrichtung 20 elektronisch gesteuert, welche einen Teil des Motorsteuerungssystems bildet, oder kann, wie gezeigt, eine separate Einheit sein. In jedem Falle ist die Steuereinrichtung 20 mit einer Fahrereingabevorrichtung, wie einem Gaspedal 3 oder einem Leistungsverstärkungsschalter 4, wirksam verbunden, die benutzt wird, um anzuzeigen, dass eine hohe Leistungsabgabe von dem Motor 10 erforderlich ist. Es versteht sich, dass in den meisten Fällen nur ein Typ einer Fahrereingabevorrichtung als ein Signal von der Steuereinrichtung 20 verwendet wird, um den Betrieb der Kupplung 21 zu steuern.
Wenn die Steuereinrichtung 20 mit dem Gaspedal 3 verbunden ist, dann ist, wenn das Gaspedal 3 in eine Position bewegt wird, die angibt, dass die geforderte Leistungsabgabe mehr als ein vorbestimmter Betrag ist, wie zum Beispiel 75% des Maximums, die Steuereinrichtung 20 wirksam, um die Kupplung 21 auszurücken, so dass der Riemen 11 nicht mehr durch den Abtrieb von dem Motor 10 angetrieben wird.
Gleichermaßen ist, wenn das Kraftfahrzeug 5 mit dem Leistungsverstärkungsschalter 4 versehen ist, dann, wenn der Leistungsverstärkungsschalter 4 von einem Fahrer des Fahrzeuges 5 betrieben wird, die Steuereinrichtung 20 wirksam, um die Kupplung 21 auszurücken, so dass der Riemen 11 nicht mehr durch den Abtrieb von dem Motor 10 angetrieben wird.
In beiden Fällen wird mit dem Ausrücken der Kupplung 21 gleichzeitig der Motor/Generator 12 eingeschaltet, um den Riemen 11 anzutreiben und dadurch die anderen Zusatzgeräte 14, 16 und 18 anzutreiben, damit sie in Betrieb gehalten werden, obwohl der Antrieb von dem Motor 10 unterbrochen wurde. Das heißt, dass unabhängig von den Anforderungen, die an die Zusatzgeräte 14, 16 und 18 gestellt werden, der Motor 10 vorübergehend von der Belastung befreit werden kann, die von den Zusatzgeräten normalerweise ausgeübt wird, um die gesamte Abtriebsleistung des Motors 10 zum Fahren des Fahrzeuges bereitzustellen.
Dies kann eine drastische Auswirkung auf die Leistung des Kraftfahrzeuges haben, wenn dieses mit einem Motor geringer Leistung versehen ist, und ist noch eine Unterstützung bei Motoren mit einer höheren Leistung. Zum Beispiel kann die Gesamtbelastung der Zusatzgeräte mehr als 10kW sein, so dass, wenn der Motor eine maximale Leistung von nur 50kW hat, ein Leistungsanstieg von etwa 20% erreicht werden kann. Daher kann durch die Verwendung der Kupplung 21 zum Trennen der Zusatzgeräte von dem Motor 10, wenn ein Betriebszustand eintritt, der eine hohe Abtriebsleistung von dem Motor 10 fordert, eine bedeutende Verbesserung der Beschleunigung oder der Steigfähigkeit des Kraftfahrzeuges erreicht werden.
Der Fahrzeugbetriebszustand kann unter anderem ein Hinweis, dass das Gaspedal 3 um mehr als ein vorbestimmten Betrag niedergedrückt wurde, dass eine vom Fahrer gesteuerte Vorrichtung, wie der Leistungsverstärkungsschalter 4, betätigt wurde, oder ein Signal von einem Motorsteuerungssystem sein, dass die maximale Motorleistung erforderlich ist, wie es der Fall sein kann, wenn das Kraftfahrzeug bergauf fährt und nicht in der Lage ist, die momentane Vorwärtsgeschwindigkeit aufrechtzuerhalten, obwohl das Gaspedal 3 vollständig niedergedrückt ist.
Wenn, wie in diesem Falle, ein Elektromotor als Antriebsquelle verwendet wird, wird der Ladezustand oder das Energieniveau der elektrischen Energiequelle für den Elektromotor überwacht, um sicherzustellen, dass dieser/dieses nicht unter ein Sicherheitsniveau abfällt. Wenn die in der elektrischen Energiequelle gespeicherte Energie unter das Sicherheitsniveau abfällt, wird eine Warnung ausgegeben, dass die Leistungsverstärkung inaktiv ist, und die Kupplung 21 bleibt unabhängig von der von der Steuereinrichtung 20 empfangenen Fahrereingabe von dem Gaspedal 3 oder dem Leistungsverstärkungsschalter 4 eingerückt.
Obwohl die Antriebsquelle, die benutzt wird, um den Riemen 11 anzutreiben, wenn die Kupplung ausgerückt ist, in diesem Falle eines der Zusatzgeräte ist, die normalerweise von dem Riemen angetrieben werden, wenn die Kupplung 21 eingerückt ist, muss dies nicht der Fall sein, und ein separater Elektromotor oder eine andere Form von Antriebskraft, wie ein Hydraulikmotor oder ein(e) dampfbetriebene(r) Turbine/Motor, könnten für diesen Zweck verwendet werden.
Es versteht sich, dass eine solche zusätzliche Abtriebsleistung nur für einen kurzen Zeitraum zugeführt werden kann, wenn ein elektrisches Gerät benutzt wird, um die Zusatzgeräte anzutreiben, da es nötig ist, eine sichere Energiebegrenzung in der elektrischen Speichereinrichtung aufrechtzuerhalten, die benutzt wird, um das elektrische Gerät anzutreiben. Jedoch kann dies nicht der Fall sein, wenn ein dampfbetriebenes Gerät verwendet wird, wo der Dampf aus überschüssiger Wärme erzeugt wird, die von dem Motor 10 generiert wird.
Wenn die Zustände, die eine Leistungsverstärkung erfordern, nicht mehr existieren, oder eine Leistungsverstärkung nicht mehr vorgesehen ist, wird die Kupplung 21 automatisch wieder eingerückt, so dass der Motor 10 wieder die Zusatzgeräte 12, 14, 16 und 19 weiter antreibt.
Eine Anzeigevorrichtung, wie eine Leuchte oder Instrumentenanzeige, kann für den Fahrer des Kraftfahrzeuges bereitgestellt werden, um anzuzeigen, wenn eine Leistungsverstärkung möglich ist, und kann ferner anzeigen, wenn eine Leistungsverstärkung automatisch zu beenden oder nicht verfügbar ist. Zum Beispiel kann eine grüne Leuchte aufleuchten, um anzuzeigen, dass eine Leistungsverstärkung möglich ist, und eine rote Leuchte kann aufleuchten, um anzuzeigen, dass eine Leistungsverstärkung nicht möglich ist, und die rote Leuchte kann zu blinken beginnen, wenn eine Leistungsverstärkung automatisch zu beenden ist.
Es versteht sich, dass, obwohl der Motor 10 bevorzugt in einem Mikrohybridfahrzeug verwendet wird, die Erfindung auch bei irgendeinem anderen Kraftfahrzeugtyp angewendet werden könnte und nicht auf die Verwendung bei Kraftfahrzeugen mit niedriger Leistung, Mikrohybridfahrzeugen oder Vollhybridfahrzeugen beschränkt ist. Jedoch ist das Vorsehen einer Leistungsverstärkung besonders vorteilhaft im Falle eines Mikrohybrid- oder Hybridfahrzeuges, da die Kupplung 21 benutzt werden kann, um den Stopp/Start-Betrieb zu verbessern, indem die Anzahl von Möglichkeiten zum Stoppen des Motors zu erhöhen, da keine Rücksicht auf die Anforderungen von den Zusatzgeräten genommen werden muss.

Claims

Kraftfahrzeug mit einem Verbrennungsmotor (10), einem Hilfsantrieb (11) zum antreibbaren Verbinden eines oder mehrerer Zusatzgeräte (12, 14, 16, 18) mit einem Abtrieb von dem Motor (10), einer lösbaren Verbindung (21), die zwischen dem Abtrieb von dem Motor (10) und dem Hilfsantrieb (11) angeordnet ist, um zu ermöglichen, dass der Hilfsantrieb (11) von dem Motor (10) getrennt werden kann, und einer Steuereinrichtung (20) zur Steuerung der lösbaren Verbindung (21), wobei, wenn wenigstens ein Fahrzeugbetriebszustand vorliegt, der anzeigt, dass eine hohe Abtriebsleistung von dem Motor (10) erforderlich ist, die lösbare Verbindung (21) getrennt wird und eine Antriebsquelle, die mit dem Hilfsantrieb (11) antriebsverbunden ist, eingeschaltet wird, um das eine oder die mehreren Zusatzgeräte (12, 14, 16, 18) anzutreiben.
Kraftfahrzeug nach Anspruch 1, wobei die lösbare Verbindung eine Kupplung (21) ist, die von der Steuereinrichtung (20) gesteuert wird.
Kraftfahrzeug nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Antriebsquelle eines von einem elektrischen Gerät, einem Hydraulikmotor und einem dampfbetriebenen Motor ist.
Kraftfahrzeug nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Antriebsquelle ein elektrisches Gerät ist, das eines des einen oder der mehreren Zusatzgeräte (12, 14, 16, 18) bildet, die über den Hilfsantrieb (11) mit dem Motor (10) antriebsverbunden sind.
Kraftfahrzeug nach Anspruch 4, wobei das elektrische Gerät ein Motor/Generator (12) ist, der benutzt wird, um den Motor (10) zu starten.
Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das eine oder die mehreren Zusatzgeräte wenigstens eines von einer Servolenkungspumpe (16), einem Klimaanlagenkompressor (14), einer Motorkühlmittelpumpe (18) und einem elektrischen Generator (12) umfasst.
Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der Fahrzeugbetriebszustand eines von einer Eingabe von einem Gaspedal (3), die anzeigt, dass eine hohe Antriebsleistung erforderlich ist, einem Signal von einem vom Fahrer betätigten Schalter (4), der benutzt wird, um eine hohe Antriebsleistung von dem Motor (10) anzufordern, und einer Anzeige ist, dass das Kraftfahrzeug nicht in der Lage ist, die momentane Vorwärtsgeschwindigkeit aufrechtzuerhalten, obwohl ein Gaspedal (3) vollständig niedergedrückt ist.
Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der Abtrieb von dem Motor (10) eine Kurbelwelle des Motors (10) ist.
Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Steuereinrichtung (20) ein Teil eines Steuerungssystems ist, das benutzt wird, um den Betrieb des Motors (10) zu steuern und die Antriebsquelle einzuschalten.