DE102012101044A1

DE102012101044A1 - Combustion engine for motor car, has control device controlling coupling unit during engine operation to uncouple auxiliary units to open when either operation limits for parameters are violated nor veto conditions are present

Info

Publication number: DE102012101044A1
Application number: DE201210101044
Authority: DE
Inventors: Klaus Bastian; Marco Fleckner
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2012-02-09
Filing date: 2012-02-09
Publication date: 2013-08-14

Abstract

The engine has a pulley (12) couplable to and decouplable from a crankshaft (10) over a switchable coupling unit (11). Additional pulleys (17, 17') are assigned to auxiliary units (16, 16') and coupled the former pulley over a belt drive (18). A control device (19) controls the switchable coupling unit during operation of the engine and driving of a motor car for uncoupling the auxiliary units to open when either defined operation limits for operational parameters are not violated nor veto conditions for uncoupling the auxiliary units are present. Independent claims are also included for the following: (1) a control device for operating a combustion engine of a motor car (2) a method for operating a combustion engine of a motor car.

Description

Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine, eine Steuerungseinrichtung für eine Brennkraftmaschine und ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine. The invention relates to an internal combustion engine, a control device for an internal combustion engine and a method for operating an internal combustion engine.

Aus der EP 1 282 772 B1 ist eine Brennkraftmaschine mit einem als Riemenstartergenerator ausgebildeten Startergenerator bekannt, wobei einer Kurbelwelle der Brennkraftmaschine eine erste Riemenscheibe zugeordnet ist, wobei einer Welle des Riemenstartergenerators eine zweite Riemenscheibe zugeordnet ist, und wobei ein Riementrieb an diesen beiden Riemenscheiben angreift. Weiterhin ist es aus diesem Stand der Technik bekannt, ein als Planetengetriebe ausgebildetes Getriebe im Kraftfluss zwischen der Kurbelwelle und der Riemenscheibe, die der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine zugeordnet ist, vorzusehen, um so zum Starten der Brennkraftmaschine an der Kurbelwelle desselben ein hohes Drehmoment bei kleiner Drehzahl bereitzustellen. Nach der EP 1 282 772 B1 sind dem Planetengetriebe zwei Kupplungen zugeordnet, wobei ein Sonnenrad des Planetengetriebes durch eine erste Kupplung mit einem Gehäuse verbindbar ist, und wobei ein Käfig des Planetengetriebes über eine zweite Kupplung mit einem Hohlrad bzw. Hohlradwelle des Planetengetriebes verbindbar ist. Als Kupplungen können reibschlüssige Kupplungen, formschlüssige Kupplungen, Freiläufe mit Roll- oder Klemmkörper oder auch Fliehkraftkupplungen zum Einsatz kommen. From the EP 1 282 772 B1 an internal combustion engine with a starter generator designed as a belt starter generator is known, wherein a crankshaft of the internal combustion engine is associated with a first pulley, wherein a shaft of the belt starter generator is associated with a second pulley, and wherein a belt drive acts on these two pulleys. Furthermore, it is known from this prior art to provide a transmission designed as a planetary gear in the power flow between the crankshaft and the pulley, which is associated with the crankshaft of the internal combustion engine, so as to start the internal combustion engine on the crankshaft thereof a high torque at low speed provide. After EP 1 282 772 B1 are associated with the planetary gear two clutches, wherein a sun gear of the planetary gear is connectable by a first clutch to a housing, and wherein a cage of the planetary gear via a second clutch with a ring gear or ring gear of the planetary gear is connectable. As clutches can frictional couplings, positive clutches, freewheels with rolling or clamping body or centrifugal clutches are used.

Aus der EP 1 388 655 B1 ist eine Brennkraftmaschine mit einem über einen Riementrieb angetriebenen Aggregat und einem über ein Rädergetriebe angetriebenen Nebenaggregat bekannt. Ferner ist es aus diesem Stand der Technik bekannt, dass das Rädergetriebe, welches dem Antreiben des Nebenaggregats ausgehend von der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine dient, eine schaltbare Kupplung umfasst, die in Abhängigkeit von Parameter der Brennkraftmaschine und/oder des Nebenaggregats geschlossen bzw. geöffnet ist. From the EP 1 388 655 B1 is an internal combustion engine with a belt drive driven unit and a driven via a gearbox accessory known. Furthermore, it is known from this prior art that the gear train, which is used to drive the accessory starting from the crankshaft of the internal combustion engine, comprises a switchable clutch which is closed or opened in dependence on parameters of the internal combustion engine and / or the ancillary unit.

Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine neuartige Brennkraftmaschine, eine neuartige Steuerungseinrichtung für eine Brennkraftmaschine und ein neuartiges Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine schaffen, mit welcher bzw. mit welchem Kraftstoffeinsparpotential genutzt werden kann. Proceeding from this, the object of the invention is to create a novel internal combustion engine, a novel control device for an internal combustion engine and a novel method for operating an internal combustion engine, with which or with which fuel saving potential can be utilized.

Die Aufgabe wird durch eine Brennkraftmaschine gemäß Anspruch 1 gelöst. Die erfindungsgemäße Brennkraftmaschine umfasst einer Kurbelwelle, mehrere motorseitige Nebenaggregaten und eine Steuerungseinrichtung, wobei der Kurbelwelle eine Riemenscheibe zugeordnet ist, die über eine schaltbare Kupplung an die Kurbelwelle ankoppelbar und von derselben abkoppelbar ist, wobei jedem Nebenaggregat jeweils eine weitere Riemenscheibe zugeordnet ist, die über mindestens einen Riementrieb mit der der Kurbelwelle zugeordneten Riemenscheibe gekoppelt sind, und wobei die Steuerungseinrichtung bei laufender Brennkraftmaschine und fahrendem Kraftfahrzeug die schaltbare Kupplung zum Abkoppeln der Nebenaggregate ausschließlich dann zum Öffnen ansteuert, wenn weder definierte Betriebsgrenzen für Betriebsparameter verletzt sind noch Vetobedingungen für das Abkoppeln der Nebenaggregate vorliegen. The object is achieved by an internal combustion engine according to claim 1. The internal combustion engine according to the invention comprises a crankshaft, a plurality of engine-side ancillaries and a control device, wherein the crankshaft is associated with a pulley, which can be coupled via a switchable coupling to the crankshaft and decoupled from the same, each accessory is assigned in each case a further pulley over at least a belt drive with the crankshaft associated pulley are coupled, and wherein the control device controls the internal clutch and moving motor vehicle, the switchable clutch for uncoupling the ancillary units exclusively for opening, if neither defined operating limits for operating parameters are violated or Veto conditions for uncoupling the ancillary units ,

Mit der hier vorliegenden Erfindung wird vorgeschlagen, bei laufender Brennkraftmaschine und fahrendem Kraftfahrzeug Nebenaggregate, die von der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine über einen Riementrieb angetrieben werden, zur Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs der Brennkraftmaschine von der Kurbelwelle abzukoppeln und demnach still zu setzen, wobei das Abkoppeln und Stillsetzen der Nebenaggregate ausschließlich dann erfolgt, wenn einerseits keine definierte Betriebsgrenze von Betriebsparametern verletzt ist und andererseits keine Vetobedingungen für das Abkoppeln der Nebenaggregate von der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine vorliegen. Hierdurch kann unter Gewährleistung der Betriebssicherheit und Funktionssicherheit der Brennkraftmaschine bzw. eines die Brennkraftmaschine umfassenden Kraftfahrzeugs auf einfache Art und Weise Kraftstoffeinsparpotential genutzt werden. With the present invention, it is proposed to decouple with the internal combustion engine and moving motor vehicle ancillaries, which are driven by the crankshaft of the internal combustion engine via a belt drive to reduce the fuel consumption of the engine from the crankshaft and therefore to silence, the uncoupling and stopping the Auxiliary units exclusively takes place when, on the one hand, no defined operating limit of operating parameters is violated and, on the other hand, there are no veto conditions for the decoupling of the ancillary components from the crankshaft of the internal combustion engine. In this way, while ensuring the operational safety and functional safety of the internal combustion engine or of a motor vehicle comprising the internal combustion engine, fuel saving potential can be utilized in a simple manner.

Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung steuert die Steuerungseinrichtung bei laufender Brennkraftmaschine und fahrendem Kraftfahrzeug die schaltbare Kupplung zum Abkoppeln eines Startergenerators und der Nebenaggregate ausschließlich dann zum Öffnen derselben an, wenn kumulativ keine der definierten Betriebsgrenzen für Betriebsparameter verletzt ist und keine der Vetobedingungen für das Abkoppeln des Startergenerators und der Nebenaggregate vorliegt, wohingegen dann, wenn ausschließlich eine einzige der definierten Betriebsgrenzen verletzt ist oder eine der Vetobedingungen vorliegt, die Steuerungseinrichtung die schaltbare Kupplung zum Schließen derselben ansteuert. According to an advantageous embodiment of the invention controls the control device with the internal combustion engine and moving motor vehicle, the switchable clutch for decoupling a starter generator and ancillary units exclusively for opening the same when cumulatively none of the defined operating limits for operating parameters is violated and none of the Veto conditions for decoupling the Starter generator and the ancillaries is present, whereas when only one of the defined operating limits is violated or one of the veto conditions, the control device controls the switchable clutch to close the same.

Hierüber kann sicher gestellt werden, dass beim Abkoppeln des Startergenerators und der Nebenaggregate von der Kurbelwelle bei laufender Brennkraftmaschine und fahrendem Kraftfahrzeug die Betriebssicherheit und Funktionssicherheit der Brennkraftmaschine gewährleistet ist. This can be ensured that the reliability and reliability of the internal combustion engine is ensured when disconnecting the starter generator and the ancillaries of the crankshaft with the engine running and motor vehicle.

Vorzugsweise reduziert die Steuerungseinrichtung dann, wenn weder definierte Betriebsgrenzen für Betriebsparameter verletzt sind noch Vetobedingungen für das Abkoppeln des Startergenerators und der Nebenaggregate vorliegen, vor dem Ansteuern der Kupplung zum Öffnen derselben eine Last des Startergenerators auf Null. Dann, wenn mindestens eine definierte Betriebsgrenze für Betriebsparameter verletzt ist und/oder mindestens eine Vetobedingung vorliegt, synchronisiert die Steuerungseinrichtung über den Startergenerator vor dem Ansteuern der Kupplung zum Schließen derselben die Drehzahl der der Kurbelwelle zugeordneten Riemenscheibe mit der Drehzahl der Kurbelwelle. Die obige Vorgehensweise zum Öffnen und Schließen der schaltbaren Kupplung erlaubt ein besonders bevorzugtes Abkoppeln bzw. Ankoppeln des Startergenerators und der Nebenaggregate an die bzw. von der Kurbelwelle. Preferably, the control device reduces when neither defined operating limits for operating parameters are violated nor veto conditions for disconnecting the starter generator and the ancillaries are present, prior to driving the clutch to open the same, a load of the starter generator to zero. If at least one defined operating limit for operating parameters is violated and / or at least one veto condition exists, the control device synchronizes the speed of the crankshaft with the associated pulley with the rotational speed of the crankshaft via the starter generator prior to driving the clutch to close it. The above procedure for opening and closing the shiftable clutch allows a particularly preferred decoupling or coupling of the starter generator and the ancillaries to or from the crankshaft.

Die erfindungsgemäße Steuerungseinrichtung für eine Brennkraftmaschine ist in Anspruch 10 und das erfindungsgemäße Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine ist in Anspruch 11 definiert. The control device according to the invention for an internal combustion engine is in claim 10 and the inventive method for operating an internal combustion engine is defined in claim 11.

Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung. Ausführungsbeispiele der Erfindung werden, ohne hierauf beschränkt zu sein, an Hand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt: Preferred embodiments of the invention will become apparent from the dependent claims and the description below. Embodiments of the invention will be described, without being limited thereto, with reference to the drawings. Showing:

1: einen schematisierten Ausschnitt aus einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine; 1 : a schematic section of an internal combustion engine according to the invention;

2 ein Blockschaltbild zur Verdeutlichung der Funktionsweise der erfindungsgemäßen Steuerungseinrichtung bzw. des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betreiben einer Brennkraftmaschine. 2 a block diagram for clarifying the operation of the control device according to the invention or the inventive method for operating an internal combustion engine.

1 zeigt einen stark schematisierten Ausschnitt aus einer Brennkraftmaschine, wobei 1 eine Kurbelwelle 10 zeigt, an welcher über eine Kupplung 11 eine Riemenscheibe 12 angreift. 1 shows a highly schematic section of an internal combustion engine, wherein 1 a crankshaft 10 shows at which via a clutch 11 a pulley 12 attacks.

Die Brennkraftmaschine verfügt über einen Startergenerator 13, der als Riemenstartergenerator ausgeführt ist, wobei dem Startergenerator 13 eine Riemenscheibe 14 zugeordnet ist, die über einen Riementrieb 15 mit der Riemenscheibe 12, die der Kurbelwelle 10 zugeordnet ist, gekoppelt ist. The internal combustion engine has a starter generator 13 , which is designed as a belt starter generator, wherein the starter generator 13 a pulley 14 is assigned, via a belt drive 15 with the pulley 12 that of the crankshaft 10 is assigned, is coupled.

Weiterhin zeigt 1 mehrere Nebenaggregate 16 und 16’, denen jeweils eine weitere Riemenscheibe 17 und 17’ zugeordnet ist, wobei die den Nebenaggregaten 16, 16’ zugeordneten Riemenscheiben 17, 17’ über einen weiteren Riementrieb 18 ebenfalls mit der der Kurbelwelle 10 zugeordneten Riemenscheibe 12 gekoppelt sind. Further shows 1 several ancillaries 16 and 16 ' , which each have another pulley 17 and 17 ' is assigned, where the ancillaries 16 . 16 ' associated pulleys 17 . 17 ' via another belt drive 18 also with the crankshaft 10 assigned pulley 12 are coupled.

Der Startergenerator 13 und die Nebenaggregate 16, 16’ können auch über einen gemeinsamen Riementrieb an die der Kurbelwelle 10 zugeordnete Riemenscheibe 12 gekoppelt sein. The starter generator 13 and the ancillaries 16 . 16 ' can also have a common belt drive to the crankshaft 10 assigned pulley 12 be coupled.

Die der Kurbelwelle 10 zugeordnete Riemenscheibe 12, die bei geschlossener Kupplung 11 an die Kurbelwelle angekoppelt und bei geöffneter Kupplung 11 von der Kurbelwelle abgekoppelt ist, stellt zusammen mit dem Riementrieb 18 und den den Nebenaggregaten 16, 16’ zugeordneten Riemenscheiben 17, 17’ einen schaltbaren, motorseitigen Nebenabtrieb zum Antreiben der Nebenaggregate 16, 16’ bereit. Dieser motorseitige Nebenabtrieb ist über die Kupplung 11 an die Kurbelwelle 10 angekoppelt bzw. abgekoppelt, nämlich bei geschlossener Kupplung 11 an die Kurbelwelle 10 angekoppelt und bei geöffneter Kupplung 11 von der Kurbelwelle 10 abgekoppelt. The crankshaft 10 assigned pulley 12 that when the clutch is closed 11 coupled to the crankshaft and with the clutch open 11 disconnected from the crankshaft, puts together with the belt drive 18 and the ancillaries 16 . 16 ' associated pulleys 17 . 17 ' a switchable, engine-side power take-off for driving the ancillaries 16 . 16 ' ready. This engine-side power take-off is via the clutch 11 to the crankshaft 10 coupled or uncoupled, namely with the clutch closed 11 to the crankshaft 10 coupled and with the clutch open 11 from the crankshaft 10 decoupled.

Die Brennkraftmaschine umfasst eine Steuerungseinrichtung 19, mithilfe derer unter anderem das Öffnen und Schließen der Kupplung 11 zum Abkoppeln und Ankoppeln der Nebenaggregate 16, 16' und vorzugsweise des Startergenerators 13 von der Kurbelwelle 10 gesteuert bzw. geregelt wird. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Steuerungseinrichtung 19 bei laufender Brennkraftmaschine und fahrendem Kraftfahrzeug die schaltbare Kupplung 11 ausschließlich dann zum Öffnen derselben ansteuert, wenn weder definierte Betriebsgrenzen für Betriebsparameter insbesondere der Brennkraftmaschine und/oder sonstiger Aggregate des Kraftfahrzeugs verletzt sind noch Vetobedingungen für das Abkoppeln zumindest der Nebenaggregate 16, 16' von der Kurbelwelle 10 der Brennkraftmaschine vorliegen. Diesbezügliche Details werden nachfolgend unter Bezugnahme auf 2 beschrieben. The internal combustion engine comprises a control device 19 by means of which, inter alia, the opening and closing of the clutch 11 for uncoupling and coupling the ancillaries 16 . 16 ' and preferably the starter generator 13 from the crankshaft 10 is controlled or regulated. According to the invention, it is provided that the control device 19 with running internal combustion engine and moving motor vehicle, the shiftable clutch 11 only then opens to open the same, if neither defined operating limits for operating parameters in particular of the internal combustion engine and / or other aggregates of the motor vehicle are still violated Veto conditions for uncoupling at least the ancillaries 16 . 16 ' from the crankshaft 10 the internal combustion engine present. Details thereof are described below with reference to 2 described.

Die Steuerungseinrichtung 19 überprüft gemäß dem Blockschaltbild der 2 fortlaufend automatisch definierte Betriebsgrenzen für definierte Betriebsparameter der Brennkraftmaschine bzw. sonstiger Aggregate des Kraftfahrzeugs. So wird zum Beispiel im Block 21 als definierte Betriebsgrenze für Betriebsparameter ein Ladezustand einer Kraftfahrzeugbatterie überprüft. In einem Block 22 wird als definierte Betriebsgrenze für Betriebsparameter eine Bordnetzlast eines Kraftfahrzeugbordnetzes überprüft. Im Block 23 wird als definierte Betriebsgrenze für Betriebsparameter eine Kühlwassertemperatur der Brennkraftmaschine überprüft. In einem Block 24 wird als definierte Betriebsgrenze für Betriebsparameter eine von der Brennkraftmaschine abgegebene Motorleistung überprüft. In einem Block 25 wird überprüft, ob Vetobedingungen für das Abkoppeln der Nebenaggregate 16, 16' und vorzugweise des Startergenerators 13 von der Kurbelwelle 10 der Brennkraftmaschine vorliegen, wobei es sich bei diesen Vetobedingungen insbesondere um sicherheitsrelevante Vetobedingungen zur Aufrechterhaltung der Funktionssicherheit des Kraftfahrzeugs und um sicherheitsrelevante zum Bauteilschutz handelt. Als sicherheitsrelevante Vetobedingung zur Aufrechterhaltung der Funktionssicherheit des Kraftfahrzeugs kann zum Beispiel ein Unterdruck für den Bremskraftverstärker des Kraftfahrzeugs berücksichtigt werden. Als weitere Vetobedingung kann zum Beispiel eine Kühlanforderung einer Klimaanlage berücksichtigt werden. Bei den sicherheitsrelevanten Vetobedingungen zum Bauteilschutz kann es sich um Vetobedingungen zum Schutz einer Leistungselektronik, eines Spannungswandlers oder auch einer Hochspannungsbatterie des Kraftfahrzeugs handeln. The control device 19 checked according to the block diagram of 2 continuously automatically defined operating limits for defined operating parameters of the internal combustion engine or other units of the motor vehicle. For example, in the block 21 checked as a defined operating limit for operating parameters, a state of charge of a motor vehicle battery. In a block 22 As a defined operating limit for operating parameters, a vehicle electrical system load of a motor vehicle electrical system is checked. In the block 23 a cooling water temperature of the internal combustion engine is checked as a defined operating limit for operating parameters. In a block 24 As a defined operating limit for operating parameters, an engine power output by the internal combustion engine is checked. In a block 25 It is checked if the conditions for decoupling the ancillary components 16 . 16 ' and preferably the starter generator 13 from the crankshaft 10 the internal combustion engine are present, wherein these Veto conditions are in particular safety-relevant Veto conditions for maintaining the functional safety of the motor vehicle and safety-related component protection. As a safety-relevant Veto condition for maintaining the functional safety of the motor vehicle, for example, a negative pressure for the brake booster of the motor vehicle. As a further veto condition, for example, a cooling requirement of an air conditioning system can be taken into account. The safety-related veto conditions for component protection may be veto conditions for the protection of power electronics, a voltage converter or else a high-voltage battery of the motor vehicle.

Sämtliche überwachten Betriebsgrenzen der Blöcke 21 bzw. 24 und sämtlich überwachte Vetobedingungen des Blocks 25 werden in dem Block 26 im Sinne einer UND-Verknüpfung derart miteinander verknüpft, dass die Steuerungseinrichtung 19 bei laufender Brennkraftmaschine und fahrendem Kraftfahrzeug die ansteuerbare Kupplung 11 zum Abkoppeln des Startergenerators 13 und der Nebenaggregate 16, 16' ausschließlich dann zum Öffnen derselben ansteuert, wenn kumulativ keine der definierten Betriebsbedingungen für Betriebsparameter der Blöcke 21 bzw. 24 verletzt ist, und wenn weiterhin keine Vetobedingungen für das Abkoppeln des Startergenerators 13 und der Nebenaggregate 16, 16' im Block 25 vorliegt. Dann hingegen, wenn ausschließlich eine einzige der definierten Betriebsgrenzen verletzt ist oder wenn eine einzige Vetobedingung vorliegt, steuert die Steuerungseinrichtung 19 die schaltbare Kupplung 11 zum Schließen derselben an. All monitored operating limits of the blocks 21 respectively. 24 and all monitored veto conditions of the block 25 be in the block 26 linked in the sense of an AND operation such that the control device 19 with the internal combustion engine and moving motor vehicle, the controllable clutch 11 for disconnecting the starter generator 13 and ancillaries 16 . 16 ' only to open the same opens, if cumulatively none of the defined operating conditions for operating parameters of the blocks 21 respectively. 24 is injured, and if no Veto conditions for uncoupling the starter generator 13 and ancillaries 16 . 16 ' in the block 25 is present. On the other hand, if only one of the defined operating limits is violated or if there is a single veto condition, the control device controls 19 the switchable coupling 11 to close it.

Wie bereits erwähnt, wird in Block 21 als Betriebsparameter der Ladezustand der Kraftfahrzeugbatterie überprüft, wobei die schaltbare Kupplung 11 nur dann geöffnet werden darf, wenn der Ladezustand der Kraftfahrzeugbatterie größer als ein Grenzwert ist. Nur in diesem Fall kann, wenn zusätzlich keine weiteren Betriebsgrenzen für Betriebsparameter verletzt sind und wenn keine Vetobedingung vorliegt, die Steuerungseinrichtung 19 die Kupplung 11 bei laufender Brennkraftmaschine und fahrendem Kraftfahrzeug zum Öffnen ansteuern. Dann hingegen, wenn der Ladezustand der Kraftfahrzeugbatterie kleiner als ein Grenzwert ist, steuert die Steuerungseinrichtung die schaltbare Kupplung 11 zum Schließen derselben an. As mentioned earlier, in block 21 checked as operating parameters of the state of charge of the motor vehicle battery, wherein the switchable coupling 11 may only be opened when the state of charge of the motor vehicle battery is greater than a limit. Only in this case can, if in addition no further operating limits for operating parameters are violated and if there is no veto condition, the controller 19 the coupling 11 with the internal combustion engine and moving motor vehicle to open to control. On the other hand, if the state of charge of the motor vehicle battery is less than a limit value, the control device controls the switchable clutch 11 to close it.

In Block 22 wird, wie bereits erwähnt, als definierte Betriebsgrenze für Betriebsparameter die Bordnetzlast des Kraftfahrzeugs überprüft. Nur dann, wenn die Bordnetzlast kleiner als ein Grenzwert ist, darf die schaltbare Kupplung 11 bei laufender Brennkraftmaschine und fahrendem Kraftfahrzeug geöffnet werden. Dann hingegen, wenn die Bordnetzlast größer als ein Grenzwert ist, muss die schaltbare Kupplung 11 geschlossen werden bzw. geschlossen bleiben. In block 22 is, as already mentioned, checked as a defined operating limit for operating parameters, the vehicle electrical system load of the motor vehicle. Only if the vehicle electrical system load is less than a limit value, the switchable clutch may 11 be opened when the internal combustion engine and moving motor vehicle. Then, however, if the vehicle electrical system load is greater than a limit value, the switchable clutch 11 be closed or remain closed.

In Block 23 wird, wie bereits erwähnt, als Betriebsgrenze für Betriebsparameter die Kühlwassertemperatur der Brennkraftmaschine überprüft. Dann, wenn die Kühlwassertemperatur kleiner als ein Grenzwert ist und wenn weiterhin keine anderen überwachten Betriebsgrenzen verletzt sind und wenn zusätzlich keine Vetobedingung vorliegt, kann die Steuerungseinrichtung 19 die Kupplung 11 bei laufender Brennkraftmaschine und fahrendem Kraftfahrzeug zum Öffnen ansteuern. Dann hingegen, wenn die Kühlwassertemperatur größer als ein Grenzwert ist, steuert die Steuerungseinrichtung 19 die Kupplung 11 zum Schließen an. In block 23 is, as already mentioned, checked as the operating limit for operating parameters, the cooling water temperature of the internal combustion engine. Then, if the cooling water temperature is less than a threshold and if no other monitored operating limits continue to be violated and if there is no additional veto condition, the controller may 19 the coupling 11 with the internal combustion engine and moving motor vehicle to open to control. On the other hand, if the cooling water temperature is greater than a threshold, then the controller controls 19 the coupling 11 to close.

Auf analoge Weise wertet die Steuerungseinrichtung 19 die von der Brennkraftmaschine abgegebene Motorleistung aus. Dann, wenn die abgegebene Motorleistung kleiner als ein Grenzwert ist und wenn weiterhin keine anderen überwachten Betriebsgrenzen für Betriebsparameter verletzt sind und zusätzlich keine Vetobedingung vorliegt, kann die Steuerungseinrichtung 19 die Kupplung 11 bei laufender Brennkraftmaschine und fahrendem Kraftfahrzeug zum Öffnen desselben ansteuern. Ist hingegen die von der Brennkraftmaschine abgegebene Motorleistung größer als ein Grenzwert, so steuert die Steuerungseinrichtung 19 die Kupplung 11 zum Schließen an. The control device evaluates in an analogous manner 19 the output from the engine engine output. Then, if the engine output power is less than a threshold and if no other monitored operating limits for operating parameters continue to be violated and additionally there is no veto condition, the controller may 19 the coupling 11 with the internal combustion engine and moving motor vehicle to open the same trigger. If, on the other hand, the engine power delivered by the internal combustion engine is greater than a limit value, then the control device controls 19 the coupling 11 to close.

Wie bereits erwähnt, werden die Betriebsbedingungen der Blöcke 21 bis 24 und die Vetobedingungen des Blocks 25 im Block 26 über eine UND Verknüpfung verknüpft, wobei in Block 27 überprüft wird, ob die Kupplung 11 geöffnet werden darf, wobei dies nur dann der Fall ist, wenn kumulativ keine der überwachten Betriebsgrenzen für Betriebsparameter verletzt ist und wenn weiterhin keine der Vetobedingungen vorliegt. As already mentioned, the operating conditions of the blocks 21 to 24 and the veto conditions of the block 25 in the block 26 linked via an AND link, where in block 27 Checks if the clutch 11 this is only the case if cumulatively none of the monitored operating limits for operating parameters has been violated and if none of the veto conditions still exists.

Wird in Block 27 festgestellt, dass die Kupplung 11 geöffnet werden darf, so wird auf Block 28 verzweigt, wobei in Block 28 zunächst die Last des Riemenstartergenerators 13 auf in etwa Null reduziert wird, um anschließend im Block 29 die Kupplung 11 durch entsprechende Ansteuerung über die Steuerungseinrichtung 19 gesteuert oder geregelt zu öffnen. Nach dem Öffnen der Kupplung 11 im Block 29 wird in Block 30 ein Steuerungsflag gesetzt, dass die Kupplung 11 geöffnet ist. Will be in block 27 found that the clutch 11 may be opened, so is on block 28 branched, being in block 28 first the load of the belt starter generator 13 is reduced to approximately zero, and then in the block 29 the coupling 11 by appropriate control via the control device 19 controlled or regulated to open. After opening the clutch 11 in the block 29 will be in block 30 a control flag is set that the clutch 11 is open.

Wird in Block 27 festgestellt, dass eine der definierten Betriebsbedingungen verletzt ist und/oder eine Vetobedingung vorliegt, dass also die Bedingung zum Öffnen der Kupplung 11 nicht erfüllt ist, so wird ausgehend von Block 27 auf Block 31 verzweigt, wobei in Block 31 überprüft wird, ob die Kupplung 11 geöffnet oder geschlossen ist. Wird in Block 31 festgestellt, dass die Kupplung 11 bereits geschlossen ist, so wird auf Block 35 verzweigt und mit der Überwachung der Betriebsbedingungen im Sinne der Blöcke 21 bis 24 sowie mit der Überwachung der Vetobedingungen in Block 25 fortgefahren. Will be in block 27 determined that one of the defined operating conditions is violated and / or a Veto condition exists, that is, the condition for opening the clutch 11 is not satisfied, so starting from block 27 on block 31 branched, being in block 31 Checks if the clutch 11 is open or closed. Will be in block 31 found that the clutch 11 already closed, so on block 35 Branched and with the monitoring of the operating conditions in terms of blocks 21 to 24 as well as with the monitoring of the veto conditions in block 25 continued.

Wird hingegen in Block 31 festgestellt, dass die Kupplung 11 geöffnet ist und demnach geschlossen werden muss, so wird ausgehend von Block 31 auf Block 32 verzweigt, wobei in Block 32 über den Riemenstartergenerator 13 die der Kurbelwelle 10 zugeordnete Riemenscheibe 12 zunächst synchronisiert wird, nämlich auf die Drehzahl der Kurbelwelle 10. Mit Abschluss dieser Synchronisierung wird auf Block 33 verzweigt, wobei in Block 33 über die Steuerungseinrichtung 19 die Kupplung 11 geschlossen wird, nämlich geregelt oder gesteuert. Im Anschluss an Block 33 wird auf Block 34 verzweigt, wobei in Block 34 ein Steuerungsflag gesetzt wird, dass die Kupplung geschlossen ist. Alternativ kann das Steuerungsflag des Blocks 30, welches einer geöffneten Kupplung entspricht, gelöscht werden. Will be in block 31 found that the clutch 11 is open and therefore must be closed, so starting from block 31 on block 32 branched, being in block 32 via the belt starter generator 13 the crankshaft 10 assigned pulley 12 is initially synchronized, namely on the speed of the crankshaft 10 , With completion of this synchronization will be on block 33 branched, being in block 33 via the control device 19 the coupling 11 is closed, namely regulated or controlled. Following block 33 will be on block 34 branched, being in block 34 a control flag is set that the clutch is closed. Alternatively, the control flag of the block 30 , which corresponds to an open clutch, be deleted.

Mit der hier vorliegenden Erfindung werden demnach eine Brennkraftmaschine, eine Steuerungseinrichtung 19 für eine Brennkraftmaschine und ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine vorgeschlagen, bei bzw. mit welchen Nebenaggregate 16, 16', die über einen Riementrieb 18 an die Kurbelwelle 10 der Brennkraftmaschine gekoppelt sind, ebenso wie der Riemenstartergenerator 13, der ebenfalls über einen Riementrieb 15 an die Kurbelwelle 10 der Brennkraftmaschine gekoppelt ist, nur dann bei laufender Brennkraftmaschine und fahrendem Kraftfahrzeug von der Kurbelwelle 10 abgekoppelt werden, wenn weder definierte Betriebsgrenzen für Betriebsparameter verletzt sind noch Vetobedingungen für das Abkoppeln derselben von der Brennkraftmaschine vorliegen. Hiermit können unter Aufrechterhaltung der Betriebssicherheit, der Funktionssicherheit sowie unter Gewährleistung eines Bauteilschutzes für definierte Aggregate des Kraftfahrzeugs Kraftstoffeinsparpotentiale genutzt werden. Durch die Abkopplung der Nebenaggregate 16, 16' sowie des Startergenerators 13 können Verluste, die sich bei mitlaufenden und an die Kurbelwelle 10 angekoppelten Riementrieben ergeben, vermieden werden. Hierdurch kann insgesamt der Kraftstoffverbrauch des Kraftfahrzeugs bzw. der Brennkraftmaschine in definierten Situationen reduziert werden. With the present invention, therefore, an internal combustion engine, a control device 19 proposed for an internal combustion engine and a method for operating an internal combustion engine, in which or with which ancillaries 16 . 16 ' that's about a belt drive 18 to the crankshaft 10 the internal combustion engine are coupled, as well as the belt starter generator 13 , which also has a belt drive 15 to the crankshaft 10 the internal combustion engine is coupled, only when the internal combustion engine and moving motor vehicle from the crankshaft 10 be decoupled if neither defined operating limits for operating parameters are violated nor veto conditions for uncoupling the same from the internal combustion engine present. This can be used while maintaining the reliability, reliability and ensuring component protection for defined aggregates of the motor vehicle fuel saving potentials. By decoupling the ancillaries 16 . 16 ' as well as the starter generator 13 Losses that occur at idler and at the crankshaft 10 Coupled belt drives result, to be avoided. As a result, overall the fuel consumption of the motor vehicle or the internal combustion engine can be reduced in defined situations.

Die Grenzwerte, bei deren Überschreiten bzw. Unterschreiten die Kupplung 11 geöffnet bzw. geschlossen und demnach der Startergenerator 13 und die Nebenaggregate 16, 16' von der Kurbelwelle 10 abgekoppelt bzw. an dieselbe angekoppelt werden, werden vorzugsweise mit Offset-Werten im Sinne einer Hysterese beaufschlagt, um ein sogenanntes Toggeln zwischen dem Öffnen der Kupplung 11 und dem Schließen derselben zu vermeiden. The limit values, when exceeding or falling below the clutch 11 opened or closed and therefore the starter generator 13 and the ancillaries 16 . 16 ' from the crankshaft 10 decoupled or coupled to the same, are preferably applied to offset values in the sense of a hysteresis, a so-called toggling between the opening of the clutch 11 and to avoid closing them.

Gegebenenfalls können nach dem Öffnen der Kupplung 11 sowie nach dem Schließen derselben Timer gestartet werden, die Mindestzeiten vorgeben, die nach dem Öffnen der Kupplung 11 bzw. nach dem Schließen derselben verstreichen müssen, damit nachfolgend die Kupplung 11 in entgegen gesetzter Richtung, also nach dem Öffnen derselben zum Schließen und nach dem Schließen derselben zum Öffnen, angesteuert werden kann. If necessary, after opening the clutch 11 as well as after closing the same timers are started, which specify minimum times after opening the clutch 11 or after the closing of the same must elapse so that below the clutch 11 in the opposite direction, so after the opening of the same for closing and after closing the same for opening, can be controlled.

Sämtliche Grenzwerte können in der Steuerungseinrichtung 19 als fixe Werte hinterlegt sein. Ebenfalls ist es möglich, die entsprechenden Grenzwerte dynamisch auf Grundlage von in der Steuerungseinrichtung 19 hinterlegten Kennfeldern zu ermitteln. All limits may be in the controller 19 be stored as fixed values. It is also possible to dynamically set the appropriate limits based on in the controller 19 to determine stored maps.

Die Wahl geeigneter Kennfelder sowie geeigneter Eingangsgrößen für die Kennfelder, auf Grundlage derer die Grenzwerte dynamisch ermittelt werden, obliegt dem hier angesprochenen Fachmann. So kann zum Beispiel vorgesehen sein, für ein Kennfeld, auf Grundlage dessen der Grenzwert für den Ladezustand einer Kraftfahrzeugbatterie ermittelt wird, abhängig von einer Betriebstemperatur der Kraftfahrzeugbatterie sowie der Zyklisierung von Batteriezellen der Kraftfahrzeugbatterie zu gestalten. The choice of suitable characteristic maps as well as suitable input variables for the maps, on the basis of which the limit values are determined dynamically, are incumbent on the person skilled in the art referred to here. Thus, for example, be provided for a map on the basis of which the limit value for the state of charge of a motor vehicle battery is determined to make depending on an operating temperature of the motor vehicle battery and the cyclization of battery cells of the motor vehicle battery.

Mit der Erfindung kann nicht nur ein Kraftstoffeinsparpotential genutzt werden, vielmehr kann dann, wenn eine als Nebenaggregat eine Kühlmittelpumpe zur Kühlung der Brennkraftmaschine durch Öffnen der Kupplung 11 von der Kurbelwelle 10 abgekoppelt werden kann, bei tiefen Außentemperaturen ein schnelles Erhitzen der Brennkraftmaschine auf Betriebstemperatur gewährleistet werden, indem zum Motorwarmlauf die Kupplung 11 geöffnet wird, nämlich dann, wenn keine Betriebsgrenzen für Betriebsparameter verletzt sind und keine Vetobedingungen vorliegen. With the invention, not only a fuel saving potential can be used, but then, if an auxiliary unit as a coolant pump for cooling the internal combustion engine by opening the clutch 11 from the crankshaft 10 can be decoupled, at low outside temperatures, a rapid heating of the engine are guaranteed to operating temperature by the engine to warm up the clutch 11 is opened, namely, when no operating limits for operating parameters are violated and there are no Veto conditions.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

EP 1282772 B1 [0002, 0002]
EP 1388655 B1 [0003]

Claims

Internal combustion engine of a motor vehicle, with a crankshaft ( 10 ), with several engine-side ancillaries ( 16 . 16 ' ) and with a control device ( 19 ), wherein the crankshaft ( 10 ) a pulley ( 12 ), which is connected via a switchable coupling ( 11 ) is coupled to the crankshaft and decoupled from the same, wherein each accessory ( 16 . 16 ' ) each a further pulley ( 17 . 17 ' ) associated with at least one belt drive ( 18 ) with the crankshaft ( 10 ) associated pulley ( 12 ), and wherein the control device ( 19 ) with the internal combustion engine and moving motor vehicle, the shiftable clutch ( 11 ) for uncoupling the ancillaries ( 16 . 16 ' ) is actuated to open only if neither defined operating limits for operating parameters are violated nor are the conditions for disconnecting the ancillary components ( 16 . 16 ' ) are present.

Internal combustion engine according to claim 1, characterized by a starter generator ( 13 ), also with the crankshaft ( 10 ) associated pulley ( 12 ), wherein the control device ( 19 ) with the internal combustion engine and moving motor vehicle, the shiftable clutch ( 11 ) for uncoupling the ancillaries ( 16 . 16 ' ) and for uncoupling the starter generator ( 13 ) is actuated exclusively for opening if cumulatively none of the defined operating limits for operating parameters has been violated and none of the conditions for disconnecting at least the ancillary components ( 16 . 16 ' ), whereas if only one of the defined operating limits is violated and / or one of the veto conditions is present, the control device ( 19 ) the switchable coupling ( 11 ) to close.

Internal combustion engine according to claim 1 or 2, characterized in that the control device ( 19 ) checks as a defined operating limit for operating parameters a state of charge of a motor vehicle battery, wherein the control device, the switchable clutch ( 11 ) actuates only to open the same when the state of charge is greater than a limit value, whereas the control device, the switchable coupling ( 11 ) to close it when the state of charge is less than a limit.

Internal combustion engine according to one of claims 1 to 3, characterized in that the control device ( 19 ) checked as a defined operating limit for operating parameters an on-board network load of a motor vehicle electrical system, wherein the control device, the switchable clutch ( 11 ) only for opening the same controls, if the on-board network load is less than a limit value, whereas the control device, the switchable coupling ( 11 ) to close the same when the on-board network load is greater than a limit value.

Internal combustion engine according to one of claims 1 to 4, characterized in that the control device ( 19 ) checked as a defined operating limit for operating parameters, a cooling water temperature of the internal combustion engine, wherein the control device, the switchable clutch ( 11 ) only to open the same when the cooling water temperature is less than a limit, whereas the control device, the switchable clutch ( 11 ) to close the same when the cooling water temperature is greater than a threshold value.

Internal combustion engine according to one of claims 1 to 5, characterized in that the control device ( 19 ) checked as a defined operating limit for operating parameters output from the internal combustion engine engine power, wherein the control device, the switchable clutch ( 11 ) actuates to open it only if the engine power is less than a limit value, whereas the control device, the switchable clutch ( 11 ) to close it when the engine power is greater than a threshold.

Internal combustion engine according to one of claims 1 to 6, characterized in that the control device ( 19 ) as veto conditions safety-relevant Veto conditions checked, namely safety-relevant Veto conditions for maintaining the functional safety of the motor vehicle and safety-relevant Veto conditions for component protection.

Internal combustion engine according to one of claims 2 to 7, characterized in that the control device ( 19 ), if neither defined operating limits for operating parameters are violated nor if there are any veto conditions, before activating the clutch ( 11 ) for opening the same a load of the starter generator ( 13 ) reduced to zero.

Internal combustion engine according to one of claims 2 to 8, characterized in that the control device ( 19 ), if at least one defined operating limit for operating parameters is violated and / or at least one veto condition exists, before activating the clutch ( 11 ) To close the same speed of the crankshaft ( 10 ) associated pulley ( 12 ) via the starter generator ( 13 ) synchronized.

Control device for operating an internal combustion engine of a motor vehicle, wherein the Internal combustion engine a crankshaft ( 10 ) and several engine-side ancillaries ( 16 . 16 ' ), characterized by features according to one of claims 1 to 9.

Method for operating an internal combustion engine of a motor vehicle, wherein the internal combustion engine is a crankshaft ( 10 ), a starter generator ( 13 ) and several engine-side ancillaries ( 16 . 16 ' ), characterized by features according to one of claims 1 to 9.