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QUERVERWEIS ZU BEZOGENER ANMELDUNG
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Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der
koreanischen Anmeldung No. 10-2011-0082881 , eingereicht am 19. August 2011, deren gesamter Inhalt via Bezugnahme hierin mit aufgenommen ist.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Fahrzeug mit Leerlauf-Start-Stopp-Funktion (ISG für „Idle Stop and Go”), insbesondere eine Motor-Wiederstart-Vorrichtung, welche die Verminderung der Lebensdauer eines Anlassermotors verhindern kann, während gleichzeitig die Treibstoffeffizienz stark verbessert wird, indem das Trägheitsmoment des Schwungrads beim Leerlauf-Stopp verringert wird, um die unnötige Verschwendung kinetischer Energie zu verringern.
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Beschreibung bezogener Technik
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Im Allgemeinen dient eine Leerlauf-Start-Stopp-Funktion (ISG für „Idle Stop and Go”) der Steuerung des Stoppens des Leerlaufs eines Motors und ermöglicht es, ökonomischen Einfluss auf den Kraftstoff zu nehmen, indem der Motor wiederholt gestartet und gestoppt wird, in Abhängigkeit von den Straßenbedingungen.
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Für diese Funktion gibt eine ISG Logik einen Befehl, dass der Motor den Leerlauf stoppen soll, als Antwort auf Eingabedaten, wie die Fahrzeuggeschwindigkeit, die Motordrehzahl und die Kühlwassertemperatur. Ein Fahrzeug, das mit ISG ausgerüstet ist, kann im tatsächlichen Kraftstoff-Effizienz-Modus 5 bis 15% Kraftstoff einsparen.
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Im Allgemeinen wechselt ein ISG-Fahrzeug auch von Leerlauf-Stopp zu Leerlauf-Start, zusätzlich zum anfänglichen Starten des Motors unter Verwendung eines Anlassermotors, welcher Kraft auf das Schwungrad überträgt.
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4 zeigt einen Motor-Start-Schaltkreis eines ISG-Fahrzeugs, welches mit einem Anlassermotor ausgerüstet ist, wie oben beschrieben.
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Wie in der Figur dargestellt, weist der Motor-Start-Schaltkreis eine Steuervorrichtung 100 auf, welche Motor-Start-bezogene Signale empfängt, einen Leistungs-Steuerschaltkreis 200, welcher den Batteriestrom schaltet unter der Steuerung der Steuervorrichtung 100, und einen Anlassermotor 300, welcher betrieben wird durch den vom Leistungs-Steuerschaltkreis 200 zugeführten Strom und welcher den Motor durch Drehung des Schwungrads startet.
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Bei dem wie oben beschriebenen Motor-Start-Schaltkreis, wenn der Motor gestartet wird oder ein Wiederstart erforderlich ist durch den Wechsel zu Leerlauf-Start von Leerlauf-Stopp, wird der Anlassermotor 300 von dem Batteriestrom betrieben und greift das Ritzel in den Zahnkranz des Schwungrads ein, wodurch der Motor gestartet wird.
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Im Allgemeinen ist das Schwungrad in Form einer integralen Masse ausgebildet, welche ein den Spezifikationen des Motors angepasstes Trägheitsmoment aufweist.
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Darum benötigt der Anlassermotor 300 ein Drehmoment, um das Trägheitsmoment des Schwungrads zu überwinden, wenn der Motor gestartet wird, und insbesondere die Langlebigkeit wird reduziert durch ein mechanisches Aufeinanderprallen der Zahnräder, welche in Eingriff gebracht werden, um den Motor zu starten.
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Dementsprechend sollte die Lebensdauer des Anlassermotors 300 so ausgelegt sein, dass sie nicht herausgefordert wird, selbst bei einer großen Zahl von Motorstarts.
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Da jedoch der Motor eines ISG-Fahrzeugs eine Vielzahl von Malen gestartet und gestoppt wird, im Vergleich zu geläufigen Fahrzeugen, steigt die Zahl von Malen, die das Schwungrad des Anlassermotors 300 betrieben wird, an, so dass die Auslegung der Lebensdauer des Anlassers 300 zwangsläufig eingeschränkt ist.
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Dieses Problem wird schwerwiegend, wenn das Schwungrad, welches in Form einer integralen Masse ausgebildet ist, welche das maximale Trägheitsmoment für die Auslegung des Motors hat, vom Anlassermotor 300 jedes Mal angetrieben wird, wenn der Motor gestartet wird.
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Wie oben beschrieben, erfordert die Lebensdauer des Anlassermotors 300 einen spezifischen Anlassermotor mit einer Auslegung auf hohem Niveau, welche dem ISG-Fahrzeug angemessen ist, was ein Faktor ist, der die Kosten des ISG-Fahrzeugs erhöht.
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Die Auslegung des Anlassermotors 300 auf hohem Niveau erhöht jedoch die Belastung der Batterie, wenn der Motor gestartet wird, wobei eine große Menge elektrischer Energie benötigt wird, und das Niveau der Auslegung der Batterie sollte angehoben werden, so dass es notwendig ist, das Niveau der Auslegung der Lichtmaschine zu erhöhen, was zwangsläufig das Gewicht erhöht, mit Verminderung der Treibstoffeffizienz des ISG-Fahrzeugs.
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Die Offenbarung der
koreanischen Patentanmeldung Nr. 10-2010-0062639 (6. Oktober 2010) offenbart eine Motor-Start-Vorrichtung eines Fahrzeugs in
3 bis
6.
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Die Information, die in diesem Hintergrundabschnitt bereitgestellt wird, dient nur dem besseren Verständnis des allgemeinen Hintergrunds dieser Erfindung und sollte nicht so interpretiert werden, als würde hiermit anerkannt oder vorgeschlagen, dass diese Information den dem Fachmann bekannten Stand der Technik darstellt.
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KURZE ERLÄUTERUNG DER ERFINDUNG
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Verschiedene Aspekte der vorliegenden Erfindung zielen darauf ab, eine Motor-Start-Vorrichtung bereitzustellen, die die Treibstoffeffizienz erhöht und das Drehmoment eines Motors vermindert, indem das Gesamtträgheitsmoment einer Schwungradeinheit hoch gehalten wird beim Start eines Motors oder in einem Niedergeschwindigkeits-Bereich, und niedrig gehalten wird durch Abtrennung einer Masse mit hohem Trägheitsmoment in einem Hochgeschwindigkeits-Bereich. Beispielhafte Motor-Start-Vorrichtungen gemäß vorliegender Erfindung können die Verminderung der Lebensdauer eines Anlassermotors verhindern, indem sie das Startdrehmoment auf den Anlassermotor verringern, wobei die kinetische Drehenergie genutzt wird, die sich in der Masse mit dem hohen Trägheitsmoment angesammelt hat, bei dem Wechsel zu Leerlauf-Start von Leerlauf-Stopp durch das ISG. Dies wird erreicht, indem eine Schwungrad-Einheit eingesetzt wird, bei der das Gesamtträgheitsmoment aufweist eine Masse, die ein hohes Trägheitsmoment hat und eine Masse, die ein niedriges Trägheitsmoment hat.
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Verschiedene Aspekte der vorliegenden Erfindung stellen eine Motor-Start-Vorrichtung bereit, mit einem Hauptschwungrad, welches an einer Kurbelwelle des Motors angebracht ist, welche wahlweise mit einem Getriebe verbunden ist, wobei das Hauptschwungrad aufweist einen Zahnkranz an einer äußeren Umfangsfläche, um ein. Drehmoment vom Anlassermotor aufzunehmen, und ausgebildet ist mit einer Masse mit einem Trägheitsmoment des Hauptschwungrads, und einem Unterschwungrad, welches drehbar angebracht ist auf der Kurbelwelle des Motors und wahlweise mit dem Hauptschwungrad verbunden ist, wobei das Unterschwungrad ausgebildet ist mit einer Masse mit einem Trägheitsmoment des Unterschwungrads, und wobei es (das Unterschwungrad) das Trägheitsmoment der Schwungradeinheit erhöht, indem es mit dem Hauptschwungrad verbunden und gedreht wird.
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Das Hauptschwungrad kann eine Ausführung mit niedrigem Trägheitsmoment für eine hohe Geschwindigkeit sein, wohingegen das Unterschwungrad eine Ausführung mit hohem Trägheitsmoment für eine niedrige Geschwindigkeit sein kann.
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Das Unterschwungrad kann zu dem Hauptschwungrad hinbewegt werden durch eine magnetische Kraft, welche erzeugt wird, indem elektrischer Strom zugeführt wird, und mit dem Hauptschwungrad verbunden werden.
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Das Hauptschwungrad kann auf der Kurbelwelle des Motors angebracht sein durch ein Schaftloch in einer Mitte des Hauptschwungrads, und es dreht sich simultan mit dem Motor, und das Unterschwungrad kann aufweisen eine Schwungradmasse, welche drehbar auf der Kurbelwelle des Motors angebracht ist durch ein Wälzlager, und eine elektromagnetische Kupplung, welche eine magnetische Zugkraft bereitstellt, welche durch den zugeführten elektrischen Strom erzeugt wird, wobei das Wälzlager in einem Schaftloch in einer Mitte der Schwungradmasse eingepasst ist.
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Die elektromagnetische Kupplung kann innerhalb der Schwungradmasse untergebracht sein, im Wesentlichen koaxial zum Schaftloch, und sie bildet einen elektrischen Stromkreis zum Empfang eines Stroms von der Batterie.
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Betriebszustände des Motors für das Zusammenführen und das Trennen von Hauptschwungrad und Unterschwungrad können aufweisen einen Motor-Last-Zustand, einen Motor-Start-Zustand und einen Fahrzeugmodus-Zustand. Niedergeschwindigkeitsbereichs- und Hochgeschwindigkeitsbereichszustände sind dem Motor-Last-Zustand zugeordnet, Wechsel zu Leerlauf-Start von Leerlauf-Stopp durch ISG und das anfängliche Starten des Motors sind dem Motor-Start-Zustand zugeordnet, und ein Treibstoff-Zufuhrstoppzustand oder ein Regenerativbremsungs-Zustand ist dem Fahrzeugmodus-Zustand zugeordnet.
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Das Gesamtträgheitsmoment von Unterschwungrad und Hauptschwungrad kann als Last an der Kurbelwelle des Motors anliegen, wenn der Motor-Last-Zustand der Niedergeschwindigkeitsbereichs-Zustand ist, oder/und der Motor-Start-Zustand der anfängliche Start des Motors oder der Wechsel nach Leerlauf-Start von Leerlauf-Stopp durch ISG ist, wobei nur das Trägheitsmoment des Hauptschwungrads als Last an der Kurbelwelle des Motors anliegen kann, wenn der Motor-Last-Zustand der Hochgeschwindigkeitsbereichszustand ist, und/oder der Fahrzeugmodus-Zustand dem Treibstoff-Zufuhrstoppzustand oder dem Regenerativbremsungs-Zustand entspricht.
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Die Motordrehzahl für eine spezifische Bedingung Ne1, bei welcher das Trägheitsmoment der Schwungradeinheit in einen relativ niedrigen Wert umgewandelt wird von eine hohen Wert aus ist in der Festlegung für den Niedergeschwindigkeitsbereich und den Hochgeschwindigkeitsbereich definiert. Die Niedergeschwindigkeitsbereichs-Bedingung kann definiert sein als Ne < Ne1 – α und die Hochgeschwindigkeitsbereichs-Bedingung kann definiert sein als Ne ≥ Ne1 + β, wobei Ne die Motordrehzahl ist, Ne1 die Motordrehzahl für eine spezifische Bedingung, und α und β sind vorbestimmte Faktoren, die von einem Fahrzustand eines Fahrzeugs und einem Motorzustand abhängen.
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Verschiedene Aspekte der vorliegenden Erfindung stellen eine Motor-Wiederstart-Vorrichtung bereit, welche aufweist eine Doppelmassen-Art-Schwungrad-Einheit, welche aufweist ein Hauptschwungrad, welches mit einem Motor rotiert, der mit einem Getriebe verbunden ist, und welches einen Zahnkranz aufweist, um eine Leistung von einem Anlassermotor aufzunehmen, und ein Unterschwungrad, welches drehbar auf einer Kurbelwelle des Motors angebracht ist und wahlweise mit dem Hauptschwungrad verbunden wird, einen Leistungs-Steuerschaltkreis, welcher einen elektrischen Stromkreis bildet, welcher eine Batterie mit dem Unterschwungrad verbindet, und eine Steuervorrichtung, welche die Schwungradeinheit steuert in Abhängigkeit von einer Motor-Last-Bedingung (oder -Zustand), einer Motor-Start-Bedingung (oder -Zustand) und einer Fahrzeugmodus-Bedingung (oder -Zustand). Eine Niedergeschwindigkeitsbereichsbedingung (oder -zustand) und eine Hochgeschwindigkeitsbereichsbedingung (oder -zustand) sind der Motor-LastBedingung (oder -Zustand) zugeordnet, ein anfängliches Starten des Motors und ein Wechsel zu Leerlauf-Start von Leerlauf-Stopp durch ISG sind der Motor-Start-Bedingung (oder -Zustand) zugeordnet, und eine Treibstoff-Zufuhrstopp-Bedingung (oder -Zustand) oder eine Regenerativbremsungs-Bedingung (oder -Zustand) ist der Fahrzeugmodus-Bedingung zugeordnet. Die Steuervorrichtung verbindet das Unterschwungrad mit dem Hauptschwungrad, indem ein elektrischer Strom angelegt wird, mit welchem das Unterschwungrad durch den Leistungssteuerungs-Stromkreis versorgt wird, oder sie trennt das Unterschwungrad vom Hauptschwungrad, indem der elektrische Strom abgeschnitten wird, mit dem das Unterschwungrad versorgt wird, in Abhängigkeit von der Motor-Last-Bedingung, der Motor-Start-Bedingung oder der Fahrzeugmodus-Bedingung.
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Das Hauptschwungrad kann den Zahnkranz an einer äußeren Umfangsfläche ausgebildet haben und ist auf der Kurbelwelle des Motors durch ein Schaftloch an einer Mitte des Hauptschwungrads angebracht, um simultan zu rotieren, und das Unterschwungrad kann aufweisen eine Schwungradmasse, welche drehbar auf der Kurbelwelle des Motors angebracht ist durch ein Wälzlager, welches in ein Schaftloch in einer Mitte der Schwungradmasse eingepasst ist, und eine elektromagnetische Kupplung, welche eine magnetische Zugkraft bereitstellt, welche durch den zugeführten elektrischen Strom erzeugt wird.
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In ähnlicher Weise, gemäß anderer Aspekte der vorliegenden Erfindung, liegt das Gesamtträgheitsmoment von Unterschwungrad und Hauptschwungrad als Last an der Kurbelwelle des Motors an im Niedergeschwindigkeitsbereich des Motor-Last-Zustands beim anfänglichen Start des Motors, welcher dem Motor-Start-Zustand entspricht, und beim Wechsel nach Leerlauf-Start von Leerlauf-Stopp durch ISG, wobei nur das Trägheitsmoment des Hauptschwungrads als Last an der Kurbelwelle des Motors anliegt im Hochgeschwindigkeitsbereichszustand im Motor-Last-Zustand und im Treibstoff-Zufuhrstoppzustand oder im Regenerativbremsungs-Zustand des Fahrzeugmodus-Zustands.
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Die Niedergeschwindigkeitsbereichs-Bedingung kann definiert sein als Ne < Ne1 – α und die Hochgeschwindigkeitsbereichs-Bedingung kann definiert sein als Ne ≥ Ne1 + β, wobei Ne die Motordrehzahl ist, Ne1 die Motordrehzahl für eine spezifische Bedingung, und α und β sind vorbestimmte Faktoren, die von einem Fahrzustand eines Fahrzeugs und einem Motorzustand abhängen.
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Gemäß verschiedener Aspekte der vorliegenden Erfindung ist es möglich, die Treibstoffeffizienz zu erhöhen und das Drehmoment des Motors in einem Hochgeschwindigkeitsbereich zu verringern, indem eine Schwungradeinheit verwendet wird mit einer Masse, die ein hohes Trägheitsmoment aufweist und einer Masse, die ein niedriges Trägheitsmoment aufweist, beim ursprünglichen Start oder in einem Niedergeschwindigkeitsbereich und Leerlauf-Start, und die Masse mit hohem Trägheitsmoment von der Schwungradeinheit abzutrennen im Hochgeschwindigkeitsbereich.
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Gemäß verschiedener Aspekte der vorliegenden Erfindung ist es darüber hinaus möglich, eine Verringerung der Lebensdauer des Anlassermotors selbst bei häufigem Wieder-Starten des Motors durch die ISG zu verhindern, indem das Start-Drehmoment des Anlassermotors verringert wird, wobei die angesammelte kinetische Rotationsenergie genutzt wird, indem die Masse mit hohem Trägheitsmoment bei Leerlauf-Start wieder angekoppelt wird, welche abgetrennt wurde bei Leerlauf-Stopp durch ISG.
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Zusätzlich ist es gemäß verschiedener Aspekte der vorliegenden Erfindung nicht notwendig, die Auslegung einer Batterie und einer Lichtmaschine zu erhöhen, was die Kosten eines ISG-Fahrzeugs erhöhen würde, und es ist möglich, die Treibstoffeffizienz weiter zu verbessern, ohne das Gewicht zu erhöhen, weil die Auslegung des Anlassermotors nicht erhöht werden muss um die Lebensdauer selbst in einem ISG-Fahrzeug zu erhöhen.
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Die Verfahren und Vorrichtungen der vorliegenden Erfindung haben andere Eigenschaften und Vorzüge, welche anhand der beigefügten Zeichnungen ersichtlich sind, bzw. genauer erläutert werden. Zusammen mit der „Detaillierten Beschreibung” dienen sie der Erläuterung bestimmter Prinzipien der vorliegenden Erfindung.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist eine schematische Ansicht, welche den Aufbau einer beispielhaften Startvorrichtung eines Fahrzeugs mit Leerlauf-Start-Stopp-Funktion gemäß vorliegender Erfindung zeigt.
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2A und 2B sind Graphiken, welche darstellen die Ausführung eines beispielhaften Doppelmassen-Art-Schwungrads beim Vorliegen von Motor-Start-Zuständen und Motor-Last-Zuständen gemäß vorliegender Erfindung
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3 ist ein Graph, welcher darstellt die Ausführung eines beispielhaften Doppelmassen-Art-Schwungrads beim Vorliegen von Fahrzeugmodus-Zuständen gemäß vorliegender Erfindung
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4 ist eine Ansicht, welche den Aufbau einer Motor-Wiederstart-Vorrichtung gemäß bezogener Technik zeigt.
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Es ist zu verstehen, dass die beigefügten Zeichnungen nicht zwangsläufig maßstabsgerecht sind und dass sie eine etwas vereinfachte Darstellung der Eigenschaften bilden, die die Grundprinzipien der Erfindung veranschaulichen. Spezifische Gestaltungsmerkmale der vorliegenden Erfindung, wie z. B. spezifische Abmessungen, Ausrichtungen, Positionierungen und Formen, werden teilweise auch durch die geplante Nutzung und Anwendungsumgebung bestimmt.
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In den Zeichnungen bezeichnen gleiche Bezugszeichen durchgängig gleiche oder ähnliche Teile der vorliegenden Erfindung.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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Es wird nun detailliert Bezug genommen auf verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. Beispiele werden durch die beigefügten Zeichnungen und den Text unten erläutert. Auch wenn die Erfindung im Zusammenhang mit beispielhaften Ausführungen erläutert wird, wird damit in keiner Weise die Erfindung auf die Ausführungsbeispiele eingeschränkt. Sondern die Erfindung soll abgesehen von den als Beispiel angeführten Ausführungsformen auch verschiedene Alternativen, Modifikationen, Entsprechungen und andere Ausführungsformen abdecken, insofern innerhalb des von den Ansprüchen definierten Schutzumfangs liegend.
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Bezug nehmend auf 1 weist eine Motor-Wiederstart-Vorrichtung auf eine Doppelmassen-Art-Schwungradeinheit 5, welche vor einem Leistungsverbinder 3 angeordnet ist, welcher die Leistung eines Motors 1 trennt oder verbindet zwischen dem Motor 1 und einem Getriebe 2, einen Leistungs-Steuerschaltkreis 20, welcher die Leistung einer Batterie mit der Schwungradeinheit 5 verbindet, und eine Steuervorrichtung 30, welche den Leistungs-Steuerschaltkreis 20 steuert, so dass die Schwungradeinheit 5 mit Strom versorgt wird in Abhängigkeit von dem ermittelten Fahrzustand.
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Der Leistungsverbinder 3 ist eine (Hand-)Schaltkupplung oder ein Drehmomentwandler.
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Die Doppelmassen-Art-Schwungradeinheit 5 weist auf ein Hauptschwungrad 6, welches an einer Kurbelwelle 1a des Motors 1 befestigt ist und konstant mit dem Motor 1 (mit)rotiert, und ein Unterschwungrad 10, welches wahlweise mit dem Hauptschwungrad 6 in Abhängigkeit von den Zuständen verbunden wird, wie zum Beispiel ob der Motor gestartet wird, welcher Drehzahlbereich des Motors vorliegt oder ob ein Leerlauf-Stopp nach Leerlauf-Start, bzw. andersherum vorliegt von der ISG.
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Das Trägheitsmoment des Hauptschwungrads 6 ist kleiner als das Trägheitsmoment von Unterschwungrad 10, und die Summe der Trägheitsmomente ist das Gesamtträgheitsmoment der Schwungradeinheit 5.
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Wenn dieselbe Auslegung angewendet wird, ist darum die Höhe des Gesamtträgheitsmoments der Schwungradeinheit 5 dieselbe wie die Höhe des Trägheitsmoments eines integralen Schwungrads, welches in Form eines einzigen Trägheitsmoments umgesetzt ist.
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Das Hauptschwungrad 6 ist umgesetzt in Form einer Masse, die ein kleines Trägheitsmoment aufweist, mit einem Schaftloch in der Mitte und angebracht auf der Kurbelwelle 1a des Motors, um simultan (mit dieser mit) zu rotieren, und hat einen Zahnkranz 7 an der äußeren Umfangsfläche, wo ein Ritzel des Anlassermotors angreifen kann bzw. angreift bzw. im Eingriff damit ist.
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Das Hauptschwungrad 6 hat eine Eigenschaft, dass es geeignet ist für hohe Geschwindigkeit wegen des kleinen Trägheitsmoments.
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Im Gegensatz dazu ist das Unterschwungrad 10 umgesetzt durch eine Masse, welche ein hohes Trägheitsmoment aufweist, welche drehbar an einer Kurbelwelle 1a eines Motors angebracht ist, um überschüssige kinetische Energie als kinetische Rotationsenergie zu speichern, und es wird mit dem Hauptschwungrad 6 durch eine magnetische Kraft verbunden, welche erzeugt wird, wenn elektrischer Strom zugeführt wird.
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Das Unterschwungrad 10 hat eine Eigenschaft, dass es geeignet ist für niedrige Geschwindigkeit wegen seines hohen Trägheitsmoments.
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Für diesen Aufbau weist das Unterschwungrad 10 auf eine Schwungradmasse 11, welches eine Masse ist, die das Trägheitsmoment aufweist mit einem Schaftloch in der Mitte, ein Wälzlager 12, welches mit der Kurbelwelle 1a des Motors 1 verbunden ist, welche durch das Schaftloch hindurchtritt und welches die Schwungradmasse 11 frei dreht, und eine elektromagnetische Kupplung 13, welche eine Magnetkraft erzeugt, wenn elektrischer Strom zugeführt wird.
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Die elektromagnetische Kupplung 13 ist eine Reibungskupplung und koaxial mit der Schwungradmasse 11 angebracht. Es ist jedoch zu beachten, dass andere Arten von Kupplungen auch verwendet werden können.
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Der Leistungssteuerschaltkreis 20 setzt sich aus gängigen elektrischen Bauteilen zusammen, welche den Batteriestrom umschalten, und die Steuervorrichtung 30 ist ausgestattet mit einer Betriebslogik für die Doppelmassen-Art-Schwungradeinheit 5, zusätzlich zu einer gewöhnlichen motorsteuerungsbezogenen Logik.
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Die Eingabe für die Betriebslogik weist auf einen Motor-Last-Zustand, einen Motor-Start-Zustand und einen Fahrzeugmodus-Zustand. Indem diese Zustände beachtet werden, kann die Motordrehmoments-Belastung und die Anlassermotordrehmoments-Belastung verringert werden, indem das Unterschwungrad 10 und das Hauptschwungrad 6 verbunden oder getrennt werden in der Doppelmassen-Art-Schwungradeinheit 5.
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Der Motor-Last(oder Belastungs)-Zustand, der Motor-Start-Zustand und der Fahrzeugmodus-Zustand können auf verschiedene Arten angewendet werden. In verschiedenen Ausführungsformen sind Niedergeschwindigkeitsbereichs- und Hochgeschwindigkeitsbereichszustände entsprechend der spezifischen Motordrehzahl dem Motor-Last-Zustand zugeordnet, das anfängliche Starten des Motors und der Wechsel zu Leerlauf-Start von Leerlauf-Stopp durch ISG sind dem Motor-Start-Zustand zugeordnet, und ein Treibstoff-Zufuhrstoppzustand oder ein Regenerativbremsungs-Zustand ist dem Fahrzeugmodus-Zustand zugeordnet.
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Von dem Treibstoff-Zufuhrstoppzustand und dem Regenerativbremsungs-Zustand wird zu einem gegebenen Zeitpunkt immer nur einer umgesetzt.
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Bezug nehmend auf 2A benötigt das Schwungrad ein höheres Trägheitsmoment J1 + J2 bei der geringeren Motordrehzahl und benötigt ein niedrigeres Trägheitsmoment J1 bei der höheren Motordrehzahl.
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Für diese Eigenschaft sind das Hauptschwungrad 6 und das Unterschwungrad 10 eingebaut, und der Verbrauch an Motordrehmoment von der Schwungradeinheit 5, welche das hohe Trägheitsmoment J1 + J2 aufweist, ist zwangsläufig hoch. Im Gegensatz dazu weist die Schwungradeinheit 5 ein relativ kleines Trägheitsmoment J1 auf, indem das Hauptschwungrad 6 vom Unterschwungrad 10 abgetrennt wird, was den Verbrauch an Motordrehmoment reduzieren kann.
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Wenn die Motordrehzahl für eine spezifische Bedingung Ne1, bei welcher das hohe Trägheitsmoment J1 + J2 umgeändert wird in das relativ niedrige Trägheitsmoment J1 für diese Eigenschaft definiert wird, ist es möglich, den Motor-Start-Zustand und den Motor-Last-Zustand aus der Motordrehzahl für eine spezifische Bedingung Ne1 zu bestimmen.
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Die Motordrehzahl für eine spezifische Bedingung Ne1 hängt von der Auslegung der Schwungradeinheit 5 ab. Beispielsweise kann die Motordrehzahl für ungefähr 30 km/h verwendet werden als die Motordrehzahl für eine spezifische Bedingung Ne1.
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Wie in 2B dargestellt, wird die Motordrehzahl für eine spezifische Bedingung Ne1 verwendet als Bestimmungswert für die Zusammenführung oder Trennung von Hauptschwungrad 6 und Unterschwungrad 10.
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Der Bestimmungswert entspricht Bestimmungs-Motordrehzahl Ne < Motordrehzahl für spezifische Bedingung Ne1 – α oder Bestimmungs-Motordrehzahl Ne ≥ Motordrehzahl für spezifische Bedingung Ne1 + β, wobei α und β Faktoren sind, die verschieden Werte in Abhängigkeit vom Fahrzustand eines Fahrzeugs und dem Motorzustand sind.
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Wenn beispielsweise die Bestimmungs-Motordrehzahl Ne < Motordrehzahl für spezifische Bedingung Ne1 – α ist, ist die Schwungradeinheit 5 zusammengesetzt aus der Kombination von Hauptschwungrad 6 und Unterschwungrad 10 und hat das Gesamtdrehmoment J1 + J2, was relativ den Betrag des Motordrehmomentverbrauchs erhöht.
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Wenn es notwendig ist, dass die Schwungradeinheit 5 ein hohes Trägheitsmoment aufweist, wie oben beschrieben, bedeutet das den Niedriggeschwindigkeitsbereich des Motorbelastungs-Zustands oder das anfängliche Starten des Motors oder den Wechsel zu Leerlauf-Start von Leerlauf-Stopp durch ISG im Motor-Start-Zustand.
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In verschiedenen Ausführungsformen, wenn die Steuervorrichtung 30 ermittelt, dass die Bestimmungs-Motordrehzahl Ne < Motordrehzahl für spezifische Bedingung Ne1 – α ist, schaltet die Steuervorrichtung 30 den Leistungssteuerungsschaltkreis 20, so dass dem Unterschwungrad 10 elektrischer Strom zugeführt wird.
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Wieder Bezug nehmend auf 1, magnetisiert der dem Unterschwungrad 10 zugeführte Strom eine elektromagnetische Kupplung 13, und die elektromagnetische Kupplung 13 zieht das benachbarte Hauptschwungrad 6 an durch Erzeugung einer Magnetkraft.
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Allerdings ist das Hauptschwungrad 6 an der Kurbelwelle 1a des Motors 1 befestigt, wohingegen das Unterschwungrad 10 durch das Wälzlager 12 angebracht ist, so dass die Magnetkraft des Unterschwungrads 10 als eine Kraft wirkt, die das Unterschwungrad 10 auf das Hauptschwungrad 6 zu bewegt.
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Dementsprechend wird das Trägheitsmoment J2 des Unterschwungrads 10 ausgeübt auf die Kurbelwelle 1a des Motors 1, zusätzlich zu dem Trägheitsmoment J1 des Hauptschwungrads 6, was bedeutet, dass die Schwungradeinheit 5 umgewandelt wird in das hohe Trägheitsmoment J1 + J2.
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Wenn in diesem Zustand der Anlassermotor betrieben wird, wird an der Kurbelwelle 1a des Motors 1 das hohe Trägheitsmoment J1 + J2 der Schwungradeinheit 5 aufgebracht, welches benötigt wird für das Starten des Motors, so dass der Motor problemlos gestartet werden kann.
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Wenn andererseits gilt Bestimmungs-Motordrehzahl Ne ≥ Motordrehzahl für spezifische Bedingung Ne1 + β, wird die Schwungradeinheit 5 getrennt, indem das Hauptschwungrad 6 vom Unterschwungrad 10 getrennt wird, und sie hat nur das relativ kleine Trägheitsmoment J1 von Hauptschwungrad 1, im Vergleich zum Gesamtträgheitsmoment J1 + J2, wodurch entsprechend die Höhe des Motordrehmomentverbrauchs verringert wird.
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Wenn es, wie oben beschrieben, notwendig ist, dass die Schwungradeinheit 5 ein relativ niedriges Trägheitsmoment aufweist, bedeutet das den Hochgeschwindigkeitsbereich des Motorbelastungs-Zustands, oder den Treibstoff-Zufuhrstoppzustand oder den Regenerativbremsungs-Zustand des Fahrzeugmodus-Zustands.
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Der Hochgeschwindigkeitsbereich ist bestimmt als die Motordrehzahl für eine spezifische Bedingung Ne1, wie in 2, wohingegen der Treibstoff-Zufuhrstoppzustand oder der Regenerativbremsungs-Zustand durch 3 definiert ist.
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Bezug nehmend auf 3 wird gezeigt ein allgemeiner Fahrbereich C, welcher mit dem Regenerativbremsungsbereich K gemäß dem Fahrzustand des Fahrzeugs verbunden ist, zusammen mit einer Maßzahl für die Öffnung der Drosselklappe (TPS für Englisch „throttle position sensor”), und der Regenerativbremsungsbereich K ist allgemein definiert als ein weiterer Fahrbereich oberhalb einer Fahrzeuggeschwindigkeit von 30 km/h und unterteilt in einen Treibstoff-Zufuhrstoppbereich A und einen Minimale-Treibstoff-Einspritzung-Bereich B.
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In verschiedenen Ausführungsformen, wenn die Steuervorrichtung 30 ermittelt, dass die Bestimmungs-Motordrehzahl Ne ≥ Motordrehzahl für spezifische Bedingung Ne1 + β ist, schaltet die Steuervorrichtung 30 den Leistungssteuerungsschaltkreis 20 wieder, so dass die Stromzufuhr zum Unterschwungrad 10 unterbrochen wird.
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Noch einmal Bezug nehmend auf 1, wird die elektromagnetische Kupplung 13 von dem Unterschwungrad 10 nicht mehr magnetisiert, indem der elektrische Strom abgeschnitten wurde, und die Magnetkraft, die das Unterschwungrad 10 mit dem Hauptschwungrad 6 verbunden hat, ist dementsprechend beseitigt, so dass das Unterschwungrad 10 und das Hauptschwungrad 6 getrennt werden.
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Die Trennung beruht darauf, dass das Hauptschwungrad 6 an der Kurbelwelle 1a unbeweglich befestigt ist, wobei das Unterschwungrad 10 drehbar durch das Wälzlager 12 angebracht ist.
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Die Schwungradeinheit 5 wird umgewandelt in das niedrige Trägheitsmoment J1 von dem hohen Trägheitsmoment J1 + J2, was bedeutet, dass die Kurbelwelle 1a des Motors 1 nur das Trägheitsmoment des Hauptschwungrads 6 aufnimmt.
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Dadurch kann die Schwungradeinheit 5 das Drehmoment beachtlich senken, welches dem Motor durch die Kurbelwelle 1a abgenommen wird, so dass es möglich ist, unnötigen Drehmomentverbrauch zu verringern und die Treibstoffeffizienz des Motors zu steigern durch die Vermeidung von Motordrehmoment-Verbrauch.
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Das Unterschwungrad 10 speichert kinetische Drehenergie durch Drehung, und die gespeicherte kinetische Drehenergie trägt dazu bei, die Drehträgheit des Hauptschwungrads 6 zu verringern, so dass die Drehmomentlast des Anlassermotors reduziert werden kann.
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Wie oben beschrieben, kann die Motor-Wiederstart-Vorrichtung gemäß verschiedener Ausführungsformen die Treibstoffeffizienz verbessern und das Drehmoment des Motors verringern, indem das Gesamtdrehmoment der Schwungradeinheit 5 beibehalten wird beim Start des Motors oder im Niedergeschwindigkeitsbereich und es niedrig zu halten im Hochgeschwindigkeitsbereich. Die vorliegende Erfindung kann eine Verringerung der Lebensdauer des Anlassermotors verhindern, indem das Start-Drehmoment des Anlassermotors verringert wird, wobei die angesammelte kinetische Rotationsenergie in der Masse mit hohem Trägheitsmoment genutzt wird beim Übergang nach Leerlauf-Start aus Leerlauf-Stopp durch ISG. Dies wird umgesetzt, indem verwendet wird die Doppelmassen-Art-Schwungradeinheit 5, aufweisend ein Hauptschwungrad 6, welches den Zahnkranz aufweist und welches mit einem Motor 1 rotiert, welcher mit dem Getriebe verbunden ist und welches Leistung von dem Anlassermotor aufnimmt, und das Unterschwungrad 10, welches mit dem Hauptschwungrad 6 verbunden oder davon getrennt ist.
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Um die Erklärung zu vereinfachen und eine genaue Definition in den beigefügten Ansprüchen zu ermöglichen, werden die Begriffe „größer” oder „kleiner”, „höher” oder „niedriger”, etc. verwendet, um Elements der beispielhaften Ausführung zu bezeichnen mit Bezug auf die Positionierung dieser Elemente wie in den Zeichnungen dargestellt
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- KR 10-2011-0082881 [0001]
- KR 10-2010-0062639 [0016]
