DE102013206170B3

DE102013206170B3 - Fahrzeug mit einem Verbrennungsmotor und mindestens einem Nebenaggregat

Info

Publication number: DE102013206170B3
Application number: DE201310206170
Authority: DE
Inventors: Stephan Ullmann
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2013-04-09
Filing date: 2013-04-09
Publication date: 2014-06-12
Anticipated expiration: 2033-04-10

Abstract

Fahrzeug mit einem Verbrennungsmotor und mindestens einem Nebenaggregat, wobei das von einer Kurbelwelle des Verbrennungsmotors bei konstanter mittlerer Drehzahl der Kurbelwelle abgegebene Drehmoment entsprechend der intermittierenden Arbeitsweise des Verbrennungsmotors periodisch zwischen Drehmomentminima und Drehmomentmaxima schwankt. Das Nebenaggregat weist bei konstanter Nebenaggregatdrehzahl eine sich periodisch ändernde, zwischen Drehmomentminima und Drehmomentmaxima schwankende Drehmomentaufnahme auf. Es ist so auf den Verbrennungsmotor abgestimmt, dass pro Kurbelwellenzyklus mindestens ein Drehmomentmaximum des Nebenaggregats im Bereich der Phasenlage eines Drehmomentmaximums des Verbrennungsmotors liegt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Fahrzeug mit einem Verbrennungsmotor und mindestens einem Nebenaggregat gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Zum relevanten Stand der Technik zählen die DE 10 2005 056 198 A1 sowie die DE 38 04 575 A1 .
Bei der Entwicklung von Verbrennungsmotoren für Fahrzeuge ist seit geraumer Zeit ein Trend zum sogenannten ”Downsizing” zu beobachten, d. h. ein Trend zu Verbrennungsmotoren mit geringerem Hubraum und/oder geringerer Zylinderzahl bei gleichbleibend hoher oder erhöhter Leistung.
Je geringer die Anzahl der Zylinder, umso größer ist naturgemäß der Winkelabstand zwischen einzelnen Zündungen des Verbrennungsmotors. Dies kann dazu führen, dass sich im Leerlauf bei relativ hohen Lastanforderungen, d. h. wenn z. B. im Leerlauf die Klimaanlage mit maximaler Leistung arbeitet und/oder der Generator Strom erzeugt, der Antriebsstrang leicht brummende Geräusche erzeugt.
Dies liegt nicht etwa daran, dass der Verbrennungsmotor unsauber laufen würde, sondern dass er zwischen einzelnen Zündungen (bei denen er beschleunigt wird) durch die Nebenaggregate vergleichsweise stark „abgebremst” wird. Der Verbrennungsmotor läuft somit im Mittel zwar immer auf der gewünschten Leerlaufzahl. Zwischen einzelnen Zündungen sinkt jedoch die Momentandrehzahl kurzzeitig relativ deutlich ab. Dadurch ergibt sich eine stark oszillierende Drehzahl, was im Folgenden als „Drehungleichförmigkeit” bezeichnet wird. Derartige Drehungleichförmigkeiten werden über die Motorlager auf die Karosserie übertragen, was zu Brummgeräuschen und/oder zu Schwingungen am Schalthebel führen kann.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Fahrzeug mit einem Verbrennungsmotor und mindestens einem Nebenaggregat zu schaffen, bei dem Drehungleichförmigkeiten des Verbrennungsmotors verringert bzw. ausgelöscht werden.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
Ausgangspunkt der Erfindung ist ein Fahrzeug mit einem Verbrennungsmotor und mindestens einem Nebenaggregat, wobei das von einer Kurbelwelle des Verbrennungsmotors bei konstanter mittlerer Drehzahl der Kurbelwelle abgegebene Drehmoment entsprechend der intermittierenden Arbeitsweise des Verbrennungsmotors schwankt (typisch für Verbrennungsmotoren) und zwar periodisch zwischen Drehmomentminima und Drehmomentmaxima.
Der Grundgedanke der Erfindung besteht darin, das mindestens eine Nebenaggregat so auf den Verbrennungsmotor abzustimmen bzw. konstruktiv so zu konzipieren, dass die durch die intermittierende Arbeitsweise des Verbrennungsmotors hervorgerufenen Drehungleichförmigkeiten teilweise verringert oder möglichst weitgehend kompensiert werden. Das Nebenaggregat, bei dem es sich beispielsweise um einen Klimaanlagenkompressor, einen Generator (Lichtmaschine) o. ä. handeln kann, ist so konzipiert, dass es bei konstanter Nebenaggregatdrehzahl eine sich periodisch ändernde, zwischen Drehmomentminima und Drehmomentmaxima schwankende „Drehmomentaufnahme” aufweist. Beispielsweise weisen als Hubkolbenverdichter ausgeführte Klimakompressoren konzeptbedingt bei konstanter Drehzahl eine schwankende Drehmomentaufnahme auf.
Gemäß der Erfindung ist das Nebenaggregat nun so auf den Verbrennungsmotor abgestimmt, dass pro Kurbelwellenzyklus mindestens ein Drehmomentmaximum des Nebenaggregats „im Bereich der Phasenlage” eines Drehmomentmaximums des Verbrennungsmotors liegt. Vorzugsweise liegt mindestens ein Drehmomentmaximum des Nebenaggregats exakt an der Stelle der Phasenlage eines Drehmomentmaximums des Verbrennungsmotors. Dies muss aber nicht zwingend so sein. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass das mindestens eine Drehmomentmaximum des Nebenaggregats im Bereich von +/–x° um das Drehmomentmaximum des Verbrennungsmotors liegt, z. B. im Bereich von +/–20°, vorzugsweise im Bereich von +/–10°, vorzugsweise im Bereich von +/–5°.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Drehmomentmaxima (Drehmomentaufnahme) des Nebenaggregats stets „im Bereich” der jeweiligen Phasenlagen der Drehmomentmaxima (Drehmomentabgabe) des Verbrennungsmotors liegen. Hinsichtlich des Begriffs „im Bereich” der Phasenlage wird auf die oben stehenden Berecihsangaben verwiesen.
Ferner kann vorgesehen sein, dass pro Kurbelwellenzyklus mindestens ein Drehmomentminimum (Drehmomentaufnahme) des Nebenaggregats im Bereich der Phasenlage eines Drehmomentminimums (Drehmomentabgabe) des Verbrennungsmotors liegt, wobei auch hier auf die Definition des Begriffs „im Bereich” der Phasenlage verwiesen wird. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Drehmomentminima des Nebenaggregats stets im Bereich der jeweiligen Phasenlagen der Drehmomentminima des Verbrennungsmotors liegen.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist das mindestens eine Nebenaggregat (rein) mechanisch von dem Verbrennungsmotor angetrieben. Da es bei der Erfindung auf die Phasenlage der Drehmomentmaxima des Nebenaggregats in Bezug auf die Drehmomentmaxima des Verbrennungsmotors ankommt, ist es wichtig, dass das mindestens eine Nebenaggregat stets in einer definierten und während des Betriebs des Fahrzeugs unveränderlich bleibenden Phasenlage in Bezug auf den Verbrennungsmotor ist. Das Nebenaggregat sollte also nicht über einen herkömmlichen Keilriemenantrieb mit dem Verbrennungsmotor gekoppelt sein, da bei einem Keilriemenantrieb stets ein gewisser Schlupf auftreten kann, was zu einer Veränderung der Phasenlagen führen könnte. Vielmehr wird eine mechanische Kopplung vorgeschlagen, bei der sich die Phasenlage des Nebenaggregats in Bezug auf die Phasenlage des Verbrennungsmotors nicht ändern kann. Als geeignet erscheinen z. B. ein Zahnriemenantrieb, ein Kettentrieb oder ein Zahnradantrieb.
Da die eingangs erwähnten Drehungleichförmigkeiten insbesondere bei Verbrennungsmotoren mit vergleichsweise wenigen Zylindern auftreten können, ist die Erfindung insbesondere im Zusammenhang mit Vierzylinder-, Dreizylinder-, Zweizylinder-, oder Einzylindermotoren geeignet, was jedoch die Anwendung im Zusammenhang mit Verbrennungsmotoren, die mehr als vier Zylinder aufweisen, nicht ausschließt.

Claims

Fahrzeug mit einem Verbrennungsmotor und mindestens einem Nebenaggregat, wobei das von einer Kurbelwelle des Verbrennungsmotors bei konstanter mittlerer Drehzahl der Kurbelwelle abgegebene Drehmoment entsprechend der intermittierenden Arbeitsweise des Verbrennungsmotors periodisch zwischen Drehmomentminima und Drehmomentmaxima schwankt, dadurch gekennzeichnet, dass das Nebenaggregat bei konstanter Nebenaggregatdrehzahl eine sich periodisch ändernde, zwischen Drehmomentminima und Drehmomentmaxima schwankende Drehmomentaufnahme aufweist, und so auf den Verbrennungsmotor abgestimmt ist, dass pro Kurbelwellenzyklus mindestens ein Drehmomentmaximum des Nebenaggregats im Bereich der Phasenlage eines Drehmomentmaximums des Verbrennungsmotors liegt.
Fahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehmomentmaxima des Nebenaggregats stets im Bereich der jeweiligen Phasenlagen der Drehmomentmaxima des Verbrennungsmotors liegen.
Fahrzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass pro Kurbelwellenzyklus mindestens ein Drehmomentminimum des Nebenaggregats im Bereich der Phasenlage eines Drehmomentminimums des Verbrennungsmotors liegt.
Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehmomentminima des Nebenaggregats stets im Bereich der jeweiligen Phasenlagen der Drehmomentminima des Verbrennungsmotors liegen.
Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Nebenaggregat mechanisch von dem Verbrennungsmotor angetrieben ist.
Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass sich das mindestens eine Nebenaggregat stets in einer definierten und während des Betriebs des Fahrzeugs unveränderlich bleibenden Phasenlage in Bezug auf den Verbrennungsmotor befindet.
Fahrzeug nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Nebenaggregat über einen Zahnriementrieb oder einen Kettentrieb oder einen Zahnradtrieb mit dem Verbrennungsmotor gekoppelt ist.
Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Verbrennungsmotor um einen Verbrennungsmotor mit genau vier Zylindern oder genau drei Zylindern oder genau zwei Zylindern oder genau einem Zylinder handelt.