DE102007046852A1 - Kraftfahrzeug - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug, umfassend eine Brennkraftmaschine, eine Getriebeeinrichtung sowie eine steuer- bzw. regelbare Wirbelstrombremse zur Erzeugung eines das Kraftfahrzeug abbremsenden Bremsmoments, wobei die Wirbelstrombremse gebildet wird durch einen über eine Steuer- und Regeleinheit ansteuerbaren Elektromagneten, der mit einem rotierenden Bauteil, welches funktionaler Bestandteil der Brennkraftmaschine oder der Getriebeeinrichtung ist, zusammenwirkt. Hierdurch wird auf einfache Weise und Kraftstoff sparend ein schnelles Aufheizen einer kalten Brennkraftmaschine und/oder einer Getriebeeinrichtung gewährleistet.

Description

• Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
• Bei heutigen Kraftfahrzeugen, mit einer Brennkraftmaschine zur Erzeugung von auf die Antriebsräder wirkenden Antriebsmoment für die Beschleunigung des Kraftfahrzeugs selbst, werden in der Regel sehr lange Aufheizphasen zur Aufheizung des Kühlwasserkreislaufes (und damit zur Aufheizung der Brennkraftmaschine bzw. zur Aufheizung des Fahrzeuginnenraums) benötigt. Eine schnellstmögliche Aufheizung des Kühlwasserkreislaufes bzw. der Brennkraftmaschine und seiner Schmiermittel ist von hoher Bedeutung, um schnellstmöglich verringerte Reibungsverluste (Reibungsverluste durch Zähigkeit der kalten Schmiermittel) innerhalb der Brennkraftmaschine zu erreichen. Ferner kann auch der Fahrgastinnenraum bereits zeitnah erwärmt werden, falls dies gewünscht wird. Bei heutigen Ottomotoren wird z. B. durch zeitweise Leerlaufdrehzahlerhöhung die Aufheizphase verkürzt. Bei Dieselmotoren, bei denen aufgrund ihres noch besseren Wirkungsgrades noch weniger Energie in Wärme umgesetzt wird, kommen zur Verkürzung der Aufheizphase sogar separate Heizelemente zur Aufheizung des Kühlwassers zum Einsatz. Nachteilig bei diesen Maßnahmen ist insbesondere der resultierende erhöhte Energiebedarf (Kraftstoffverbrauch oder el. Leistung).
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Kraftfahrzeug mit einer Brennkraftmaschine zu schaffen, bei dem die Aufheizphase der kalt gestarteten Brennkraftmaschine möglichst kurz ausfällt und zugleich ein etwaiger Mehrverbrauch an Kraftstoff minimiert wird.
• Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die Gesamtheit der Merkmale des Anspruchs 1 gelöst, während in den Unteransprüchen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung angegeben sind. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug mit einer Brennkraftmaschine zur Erzeugung eines, das Kraftfahrzeug beschleunigenden, Antriebsmoments. Die Erfindung kann aber auch bei einem Hybridfahrzeug Verwendung finden, welches ausschließlich durch eine elektrische (Antriebs-)Maschine angetrieben wird, und bei dem die Brennkraftmaschine kein unmittelbar auf die Antriebsräder wirkendes Antriebsmoment erzeugt. Die Brennkraftmaschine treibt in diesem Fall lediglich einen Generator an, über den elektrische Energie erzeugt wird – wobei diese elektrische Energie in einem Energiespeicher bis zum Abruf durch eine elektrische Antriebsmaschine gespeichert oder unmittelbar einer elektrischen Antriebsmaschine zu deren Versorgung zugeführt wird.
• Gemäß der Erfindung umfasst ein Kraftfahrzeug eine Brennkraftmaschine, eine Getriebeeinrichtung sowie eine steuer- bzw. regelbare Wirbelstrombremse zur zumindest anteiligen Erzeugung eines das Kraftfahrzeug abbremsenden Bremsmoments, wobei die Wirbelstrombremse gebildet wird durch einen feststehenden über eine Steuer- bzw. Regeleinheit ansteuerbaren Elektromagneten, der mit einem rotierenden Bauteil, welches funktionaler Bestandteil der Brennkraftmaschine oder der Getriebeeinrichtung ist, zusammenwirkt. Hierdurch wird auf Basis einer elektromagnetischen Wirbelstrombremse, die speziell im Motorschub- und/oder im Bremsbetrieb des Fahrzeugs aktiviert ist, aus induzierten Strömen Wärme für die rotierenden Bauteile der Wirbelstrombremse (sowie die mit diesen wärmegekoppelten Bauteile und Schmiermittel) und damit für die Brennkraftmaschine und/oder die Getriebeeinrichtung gewonnen. Dazu sollen in der Brennkraftmaschine bzw. in der Getriebeeinrichtung vorhandene (funktional erforderliche) sich in Bewegung befindliche Bauteile (wie Kurbelwelle, Schwungmassenrad, Getriebezahnräder oder dergleichen) als rotierender Bestandteil der Wirbelstrombremse genutzt werden. Vorzugsweise werden als rotierende Bauteile keine zusätzlichen Bauteile in der Brennkraftmaschine bzw. in der Getriebeeinrichtung verbaut – als zusätzliche Komponenten wird ein mit dem ohnehin bereits vorhandenen rotierenden Bauteil zusammenwirkender Elektromagnet innerhalb der Brennkraftmaschine bzw. innerhalb der Getriebeeinrichtung angeordnet. Durch den erfindungsgemäßen Aufbau dieser Wirbelstrombremse wird eine erheblich schnellere Aufheizung von Brennkraftmaschine und/oder Getriebe erreicht, wodurch die innere Reibung erheblich schneller reduziert wird. Dies führt in folgenden Beschleunigungsphasen zu einer Einsparung von Kraftstoff. Die eingesetzte Energiemenge zur Betätigung der Wirbelstrombremse ist im Vergleich zur gewonnen Wärmeenergie sehr gering. Wird als Versorgungsenergie der Wirbelstrombremse mittelbar oder unmittelbar die in Brems- und/oder Schubphasen Rekuperation gewonnene Energie genutzt, steht hiermit mit einfachsten Mitteln eine Möglichkeit zur Verfügung Bremsenergie in Wärme umzusetzen, wobei man die Wärme an einem Ort entstehen lässt, an dem sie effizient zur Kraftstoffeinsparung beiträgt. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die Wirbelstrombremse (insbesondere ausschließlich) während Schub- und Bremsphasen aktiviert und durch die während dieser Phasen mittels Bremsenergierückgewinnung gewonnene Energie versorgt.
• Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnungsfigur 1 dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben.
• 1 zeigt den schematischen Aufbau einer Wirbelstrombremse W gemäß der Erfindung. Dabei ist in einem nicht dargestellten Getriebe eines ebenfalls nicht dargestellten Kraftfahrzeugs im Bereich eines auf einer Kurbelwelle KW angeordneten Getriebezahnrades Z ein ansteuerbarer Elektromagnet E angeordnet. Der Elektromagnet E wird aus dem Bordnetz des Kraftfahrzeuges gespeist, wobei er über einen schematisch angedeuteten Schalter S1 aktiviert bzw. deaktiviert werden kann. Der Schalter S1 wird über eine Steuer- und/oder Regeleinrichtung SR in Abhängigkeit von vorbestimmten Betriebsparametern (wie Kühlmitteltemperatur T_Kühl, Zeitdauer nach dem letzten Start und/oder Außentemperatur T_außen und dergleichen) angesteuert bzw. geschaltet. Wird z. B. bei einem Schub- oder Bremsvorgang die Wirbelstrombremse W durch Stromversorgung des Elektromagneten E aktiviert, wird mittels dem geringen Energieaufwand, der für den Aufbau und das anschließende Aufrechthalten des magnetischen Feldes erforderlich ist, ein zusätzliches Bremsmoment zur Abbremsung des Fahrzeugs erreicht und zugleich durch die Erzeugung von Wirbelstromverlusten gezielt (Verlust-)Wärme an dem gewünschten Ort in Motor und/oder Getriebe erzeugt.
• Die dargestellte Ausführung zeigt nur eine von vielen anderen möglichen Ausführungen um das erfindungsgemäße Wirkprinzip umzusetzen. Wie bereits eingangs erwähnt, kann der (oder ein weiterer) mit einem rotierenden Teil von Brennkraftmaschine und/oder Getriebeeinrichtung zusammenwirkende Elektromagnet E anstelle mit einem Getriebezahnrad (oder zusätzlich) auch mit dem Schwungmassenrad der Brennkraftmaschine, mit der Kurbelwelle KW selbst oder mit einem Zahnrad Z innerhalb der Brennkraftmaschine oder dergleichen zusammenwirken und dementsprechend angeordnet sein.

Claims (4)

1. Kraftfahrzeug umfassend eine Brennkraftmaschine, eine Getriebeeinrichtung sowie eine steuer- bzw. regelbare Wirbelstrombremse (W) zur Erzeugung eines das Kraftfahrzeug abbremsenden Bremsmoments, dadurch gekennzeichnet, dass die Wirbelstrombremse (W) gebildet wird, durch einen über eine Steuer- bzw. Regeleinheit (SR) ansteuerbaren Elektromagneten (E), der mit einem rotierenden Bauteil, welches funktionaler Bestandteil der Brennkraftmaschine oder der Getriebeeinrichtung ist, zusammenwirkt.
2. Kraftfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das rotierende Bauteil als Zahnrad (Z) der Getriebeeinrichtung oder als ein mit diesem verbundenes oder zusammenwirkendes Bauteil ausgebildet ist.
3. Kraftfahrzeug nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das rotierende Bauteil als Kurbelwelle (KW) der Brennkraftmaschine oder als ein mit dieser verbundenes oder zusammenwirkendes Bauteil ausgebildet ist.
4. Kraftfahrzeug nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromagnet (E) während der Dauer einer Bremsphase oder eines Schubbetriebs des Fahrzeugs zumindest zeitweise aktiviert wird.