DE102011088080A1 - Verfahren zum Starten einer Verbrennungskraftmaschine - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Starten einer Verbrennungskraftmaschine (4) in einem Hydraulikhybridantriebsstrang (1) eines Kraftfahrzeugs, das zusätzlich zu der Verbrennungskraftmaschine (4) mindestens eine Hydraulikmaschine (8) umfasst. Um den Betrieb einer Verbrennungskraftmaschine in einem Hydraulikhybridantriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, insbesondere im Hinblick auf die beim Starten der Verbrennungskraftmaschine abgegebenen Emissionen, zu optimieren, wird die Verbrennungskraftmaschine (4) durch die Hydraulikmaschine (8) oder durch eine zusätzliche Hydraulikmaschine auf eine Zieldrehzahl gebracht, die größer als eine Starterdrehzahl der Verbrennungskraftmaschine (4) ist.

Description

  • Stand der Technik
  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Starten einer Verbrennungskraftmaschine in einem Hydraulikhybridantriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, das zusätzlich zu der Verbrennungskraftmaschine mindestens eine Hydraulikmaschine umfasst. Die Erfindung betrifft des Weiteren einen Starter zum Starten einer Verbrennungskraftmaschine. Die Erfindung betrifft darüber hinaus einen Hydraulikhybridanstriebsstrang eines Kraftfahrzeugs mit einer Hydraulikmaschine und mit einer Verbrennungskraftmaschine, die durch einen Starter gestartet wird.
  • Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 10 2007 003 546 A1 ist ein Hybridantrieb mit einer Verbrennungskraftmaschine und einer hydraulischen Maschine bekannt, die über ein Hydraulikversorgungsleitungssystem mit einem hydraulischen Druckspeicher in Verbindung steht. Im Fall des Vorsehens einer elektrisch angetriebenen Hydraulikpumpe im Hydraulikversorgungsleitungssystem kann ein der Verbrennungskraftmaschine zugeordneter Starter entfallen, da sich ein Start der Verbrennungskraftmaschine bei Vorhandensein einer elektrisch angetriebenen Hydraulikpumpe im Hydraulikversorgungsleitungssystem durch die hydraulische Maschine realisieren lässt.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Aufgabe der Erfindung der Erfindung ist es, den Betrieb einer Verbrennungskraftmaschine in einem Hydraulikhybridantriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, das zusätzlich zu der Verbrennungskraftmaschine mindestens eine Hydraulikmaschine umfasst, insbesondere im Hinblick auf die beim Starten der Verbrennungskraftmaschine abgegebenen Emissionen, zu optimieren.
  • Die Aufgabe ist bei einem Verfahren zum Starten einer Verbrennungskraftmaschine in einem Hydraulikhybridantriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, das zusätzlich zu der Verbrennungskraftmaschine mindestens eine Hydraulikmaschine umfasst, dadurch gelöst, dass die Verbrennungskraftmaschine durch die Hydraulikmaschine oder durch eine zusätzliche Hydraulikmaschine auf eine Zieldrehzahl gebracht wird, die größer als eine Starterdrehzahl der Verbrennungskraftmaschine ist. Als Starterdrehzahl wird eine Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine bezeichnet, die beim Starten der Verbrennungskraftmaschine mit Hilfe eines herkömmlichen elektrischen Starters erreicht wird, der auch als Anlasser bezeichnet wird. Gemäß der Erfindung wird die Verbrennungskraftmaschine beim Starten vorzugsweise mindestens bis auf eine Leerlaufdrehzahl der Verbrennungskraftmaschine gebracht. Dabei sind auch höhere Drehzahlen als die Leerlaufdrehzahl der Verbrennungskraftmaschine realisierbar. Durch die Erfindung wird ein schnelles Starten der Verbrennungskraftmaschine ermöglicht, ohne dass ein elektrisches Bordnetz des Kraftfahrzeugs belastet wird. Zudem kann auf ein unerwünschtes Beschleunigen des Verbrennungsmotors von der Starterdrehzahl auf die Leerlaufdrehzahl durch Verbrennung verzichtet werden, was sich sowohl aus energetischer Sicht als auch im Hinblick auf die beim Starten von der Verbrennungskraftmaschine abgegebenen Emissionen positiv auswirkt.
  • Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass die Verbrennungskraftmaschine im Stillstand des Kraftfahrzeugs durch die Hydraulikmaschine oder durch die zusätzliche Hydraulikmaschine auf die Zieldrehzahl gebracht wird. Dabei wird die Hydraulikmaschine oder die zusätzliche Hydraulikmaschine zum Beispiel aus einem hydraulischen Druckspeicher mit hydraulischer Energie versorgt.
  • Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass die Verbrennungskraftmaschine in einem Fahrzustand, in welchem das Kraftfahrzeug bei ausgeschalteter Verbrennungskraftmaschine durch die Hydraulikmaschine angetrieben wird, durch die Hydraulikmaschine oder durch die zusätzliche Hydraulikmaschine auf die Zieldrehzahl gebracht wird. Dabei kann die Hydraulikmaschine aus einem hydraulischen Druckspeicher mit hydraulischer Energie versorgt werden. Es ist aber auch möglich, die zum Starten der Verbrennungskraftmaschine benötigte Hydraulikenergie ganz oder teilweise rekuperativ zur Verfügung zu stellen.
  • Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass die Verbrennungskraftmaschine zunächst durch einen elektrischen Starter auf die Starterdrehzahl und danach durch die Hydraulikmaschine oder durch die zusätzliche Hydraulikmaschine von der Starterdrehzahl auf die Zieldrehzahl gebracht wird. Bei dem elektrischen Starter handelt es sich vorzugsweise um einen herkömmlichen elektrischen Starter.
  • Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass die Leistung der Hydraulikmaschine beim Starten der Verbrennungskraftmaschine angehoben wird. Dadurch wird sichergestellt, dass die Fahrleistung des hydraulisch angetriebenen Kraftfahrzeugs beim Starten der Verbrennungskraftmaschine nicht abfällt.
  • Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass zusätzliche Maßnahmen durchgeführt werden, um eine Betriebsbereitschaft der Verbrennungskraftmaschine erst kurz vor Erreichen der Zieldrehzahl sicherzustellen. Dadurch kann der Energieverbrauch für das Beschleunigen der Verbrennungskraftmaschine minimiert werden. Die zusätzlichen Maßnahmen können zum Beispiel ein Abschalten von Nebenaggregaten, wie einer Klimaanlage oder einem Generator, ein Verhindern eines Raildruckaufbaus bei Dieselmotoren, ein Schließen einer Drosselklappe und dergleichen umfassen.
  • Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass die Verbrennungskraftmaschine durch die Hydraulikmaschine oder durch die zusätzliche Hydraulikmaschine auf eine Zieldrehzahl gebracht wird, die gleich einer Leerlaufdrehzahl der Verbrennungskraftmaschine ist. Als Leerlaufdrehzahl wird die Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine im Leerlauf bezeichnet. Als Leerlauf wird ein unbelasteter Betriebszustand der Verbrennungskraftmaschine bezeichnet, in welchem die Verbrennungskraftmaschine keine nutzbare Antriebsarbeit verrichtet.
  • Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass die Verbrennungskraftmaschine durch die Hydraulikmaschine oder durch eine zusätzliche Hydraulikmaschine auf eine Zieldrehzahl gebracht wird, die größer als eine Leerlaufdrehzahl der Verbrennungskraftmaschine ist. Die Zieldrehzahl kann im Betrieb des Kraftfahrzeugs auch variiert werden.
  • Bei einem Starter zum Starten einer Verbrennungskraftmaschine ist die vorab angegebene Aufgabe alternativ oder zusätzlich dadurch gelöst, dass der Starter als Hydraulikmaschine ausgeführt ist. Der Starter wird vorzugsweise gemäß einem vorab beschriebenen Verfahren betrieben.
  • Bei einem Hydraulikhybridanstriebsstrang eines Kraftfahrzeugs mit einer Hydraulikmaschine und mit einer Verbrennungskraftmaschine, die durch einen Starter gestartet wird, ist die vorab angegebene Aufgabe alternativ oder zusätzlich dadurch gelöst, dass zusätzlich zu der Hydraulikmaschine eine weitere Hydraulikmaschine vorgesehen ist, die den Starter für die Verbrennungskraftmaschine darstellt. Der Hydraulikhybridantriebsstrang wird vorzugsweise gemäß einem vorab beschrieben Verfahren betrieben.
  • Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung verschiedene Ausführungsbeispiele im Einzelnen beschrieben sind.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnung
  • Es zeigen:
  • 1 eine vereinfachte Darstellung eines Hydraulikhybridantriebsstrangs mit einer Hydraulikmaschine, die gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung dazu verwendet wird, eine Verbrennungskraftmaschine auf eine Zieldrehzahl zu bringen und
  • 2 ein ähnliches Ausführungsbeispiel wie in 1 mit einer zusätzlichen Hydraulikmaschine, die einen Starter für die Verbrennungskraftmaschine darstellt.
  • Beschreibung der Ausführungsbeispiele
  • In den 1 und 2 ist ein Hydraulikhybridantriebsstrang 1; 21 gemäß zwei verschiedenen Ausführungsbeispielen dargestellt. In dem Hydraulikhybridantriebsstrang 1; 21 ist eine Verbrennungskraftmaschine 4 mit einer Hydraulikmaschine 8 in Reihe geschaltet. Eine Trennkupplung 10 ist zwischen die Verbrennungskraftmaschine 4 und die Hydraulikmaschine 8 geschaltet.
  • An eine Seite der Hydraulikmaschine 8 ist ein Hydraulikmediumtank 11 angeschlossen. An die andere Seite der Hydraulikmaschine 8 ist ein hydraulischer Druckspeicher 12 angeschlossen. Mit Hilfe der Hydraulikmaschine 8 kann Hydraulikmedium aus dem Hydraulikmediumtank 11 in den hydraulischen Druckspeicher 12 gefördert werden. Darüber hinaus kann die Hydraulikmaschine 8 mit unter Druck stehendem Hydraulikmedium aus dem hydraulischen Druckspeicher 12 angetrieben werden, wobei Hydraulikmedium in den Hydraulikmediumtank 11 entlastet wird.
  • Der Hydraulikhybridantriebsstrang 1; 21 umfasst des Weiteren eine Antriebsachse 14 mit zwei angetriebenen Rädern 15, 16. Die beiden angetriebenen Räder 15, 16 werden über ein Ausgleichsgetriebe 18 und unter Zwischenschaltung einer Kupplungs- und/oder Getriebeeinrichtung 20 von der Hydraulikmaschine 8 und/oder von der Verbrennungskraftmaschine 4 angetrieben.
  • In herkömmlichen Antriebssträngen von Kraftfahrzeugen, die nur eine Verbrennungskraftmaschine und keine Hydraulikmaschine umfassen, wird die Verbrennungskraftmaschine zum Beispiel mit Hilfe des elektrischen Starters oder Anlassers gestartet. Mit Hilfe eines elektrischen Starters kann die Verbrennungskraftmaschine auf eine Starterdrehzahl von zum Beispiel 180 bis 250 Umdrehungen pro Minute gebracht werden.
  • Gemäß einem wesentlichen Aspekt der Erfindung wird die Verbrennungskraftmaschine beim Starten mit Hilfe von Hydraulikenergie über eine Hydraulikmaschine auf eine Zieldrehzahl gebracht, die größer als die Starterdrehzahl ist. Die beim Starten erreichte Zieldrehzahl entspricht zum Beispiel einer Leerlaufdrehzahl der Verbrennungskraftmaschine von zum Beispiel 800 Umdrehungen pro Minute. Die Zieldrehzahl kann aber auch größer als die Leerlaufdrehzahl sein.
  • Bei dem in 1 dargestellten Hydraulikhybridantriebsstrang 1 wird die Verbrennungskraftmaschine 4 mittels der Hydraulikmaschine 8 mindestens bis auf die Leerlaufdrehzahl gebracht. Das Starten der Verbrennungskraftmaschine 4 mittels der Hydraulikmaschine 8 liefert den Vorteil, dass ein elektrisches Bordnetz des Kraftfahrzeugs durch das Starten der Verbrennungskraftmaschine 4 nicht belastet wird. Ein elektrischer Starter oder Anlasser kann entfallen.
  • Darüber hinaus kann auf ein Beschleunigen des Verbrennungsmotors von der Starterdrehzahl auf die Leerlaufdrehzahl durch Verbrennung verzichtet werden. Ein Beschleunigen der Verbrennungskraftmaschine durch Verbrennung von der Starterdrehzahl auf die Leerlaufdrehzahl ist sowohl aus energetischer Sicht als auch im Hinblick auf die bei der Verbrennung abgegebenen Emissionen ungünstig.
  • Bei dem in 1 dargestellten Hydraulikhybridantriebsstrang 1 wird die Verbrennungskraftmaschine 4 vorzugsweise nur mit Hilfe der Hydraulikmaschine 8 gestartet. Dabei wird die Verbrennungskraftmaschine 4 von Null auf die Leerlaufdrehzahl oder auf eine höhere Drehzahl beschleunigt. Das kann sowohl bei stehendem als auch bei bewegtem Kraftfahrzeug stattfinden.
  • Wenn das Kraftfahrzeug mit dem Hydraulikhybridantriebsstrang 1 bei ausgeschalteter Verbrennungskraftmaschine 4 nur durch die Hydraulikmaschine 8 angetrieben wird, ist die Verbrennungskraftmaschine 4 durch die Trennkupplung 10 von der Antriebsachse 14 abgekoppelt.
  • Durch ein Anheben der Leistung der Hydraulikmaschine 8 bei gleichzeitigem Schließen der Trennkupplung 10 kann die Verbrennungskraftmaschine 4 besonders vorteilhaft von Null auf die gewünschte Zieldrehzahl beschleunigt werden, ohne dass sich dabei die Fahrleistung des von der Hydraulikmaschine 8 angetriebenen Kraftfahrzeugs ändert.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird die Verbrennungskraftmaschine 4 mit Hilfe eines herkömmlichen elektrischen Starters (nicht dargestellt) beim Starten von Null auf die Starterdrehzahl gebracht. Anschließend wird die Verbrennungskraftmaschine 4 mit Hilfe der Hydraulikmaschine 8 von der Starterdrehzahl auf die gewünschte Zieldrehzahl weiter beschleunigt. Das hat, wie bei dem voran beschriebenen Ausführungsbeispiel, den Vorteil, dass ein Beschleunigen der Verbrennungskraftmaschine 4 von der Starterdrehzahl auf die Zieldrehzahl durch Verbrennung entfallen kann.
  • Bei dem in 2 dargestellten Hydraulikhybridantriebsstrang 21 ist die Verbrennungskraftmaschine 4 auf ihrer der Hydraulikmaschine 8 abgewandten Seite durch eine weitere Hydraulikmaschine 28 antreibbar. Eine Trennkupplung 29 ist zwischen die weitere Hydraulikmaschine 28 und die Verbrennungskraftmaschine 4 geschaltet.
  • Die weitere Hydraulikmaschine 28 ist hydraulisch mit einem Hydraulikmediumtank 31 und einem weiteren Druckspeicher 32 verbunden. Die weitere Hydraulikmaschine 28 kann alternativ, gegebenenfalls unter Zwischenschaltung einer geeigneten Ventileinrichtung, auch hydraulisch mit dem Druckspeicher 12 verbunden sein. Dann kann der weitere Druckspeicher 32 entfallen.
  • Die weitere Hydraulikmaschine 28 ersetzt bei dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel einen herkömmlichen elektrischen Starter oder Anlasser. Die weitere Hydraulikmaschine 28 dient nur dazu, die Verbrennungskraftmaschine 4 von Null auf eine gewünschte Zieldrehzahl zu bringen, die größer als die Starterdrehzahl ist, die mit herkömmlichen elektrischen Startern erreicht wird.
  • Bei allen vorab angeführten Ausführungsbeispielen können vorteilhaft zusätzliche Maßnahmen durchgeführt werden, um eine Betriebsbereitschaft der Verbrennungskraftmaschine erst möglichst kurz vor Erreichen der Zieldrehzahl herzustellen. Dadurch kann der Energieverbrauch für das Beschleunigen der Verbrennungskraftmaschine auf die Zieldrehzahl minimiert werden.
  • Derartige zusätzliche Maßnahmen umfassen zum Beispiel das Abschalten von Nebenaggregaten, wie einer Klimaanlage oder einem Generator, das Verhindern eines Raildruckaufbaus bei Dieselmotoren, das Schließen einer Drosselklappe und dergleichen. Außerdem ist es durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen möglich, negative Auswirkungen auf die Emissionen aufgrund der Trägheit des Luftsystems der Verbrennungskraftmaschine zu vermeiden.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102007003546 A1 [0002]

Claims (10)

  1. Verfahren zum Starten einer Verbrennungskraftmaschine (4) in einem Hydraulikhybridantriebsstrang (1; 21) eines Kraftfahrzeugs, das zusätzlich zu der Verbrennungskraftmaschine (4) mindestens eine Hydraulikmaschine (8) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbrennungskraftmaschine (4) durch die Hydraulikmaschine (8) oder durch eine zusätzliche Hydraulikmaschine (28) auf eine Zieldrehzahl gebracht wird, die größer als eine Starterdrehzahl der Verbrennungskraftmaschine (4) ist.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbrennungskraftmaschine (4) im Stillstand des Kraftfahrzeugs durch die Hydraulikmaschine (8) oder durch die zusätzliche Hydraulikmaschine (28) auf die Zieldrehzahl gebracht wird.
  3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbrennungskraftmaschine (4) in einem Fahrzustand, in welchem das Kraftfahrzeug bei ausgeschalteter Verbrennungskraftmaschine (4) durch die Hydraulikmaschine (8) angetrieben wird, durch die Hydraulikmaschine (8) oder durch die zusätzliche Hydraulikmaschine (28) auf die Zieldrehzahl gebracht wird.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbrennungskraftmaschine (4) zunächst durch einen elektrischen Starter auf die Starterdrehzahl und danach durch die Hydraulikmaschine (8) oder durch die zusätzliche Hydraulikmaschine (28) von der Starterdrehzahl auf die Zieldrehzahl gebracht wird.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leistung der Hydraulikmaschine (8) beim Starten der Verbrennungskraftmaschine (4) angehoben wird.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzliche Maßnahmen durchgeführt werden, um eine Betriebsbereitschaft der Verbrennungskraftmaschine (4) erst kurz vor Erreichen der Zieldrehzahl sicherzustellen.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbrennungskraftmaschine (4) durch die Hydraulikmaschine (8) oder durch die zusätzliche Hydraulikmaschine (28) auf eine Zieldrehzahl gebracht wird, die gleich einer Leerlaufdrehzahl der Verbrennungskraftmaschine (4) ist.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbrennungskraftmaschine (4) durch die Hydraulikmaschine (8) oder durch eine zusätzliche Hydraulikmaschine (28) auf eine Zieldrehzahl gebracht wird, die größer als eine Leerlaufdrehzahl der Verbrennungskraftmaschine (4) ist.
  9. Starter zum Starten einer Verbrennungskraftmaschine (4), dadurch gekennzeichnet, dass der Starter als Hydraulikmaschine (28) ausgeführt ist.
  10. Hydraulikhybridantriebsstrang eines Kraftfahrzeugs mit einer Hydraulikmaschine (8) und mit einer Verbrennungskraftmaschine (4), die durch einen Starter gestartet wird, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zu der Hydraulikmaschine (8) eine weitere Hydraulikmaschine (28) vorgesehen ist, die den Starter für die Verbrennungskraftmaschine (4) darstellt.
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