DE102015204836A1 - Verfahren zum Betrieb eines Hybrid-Fahrzeuges - Google Patents

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Abstract

Verfahren zum Betrieb eines Hybrid-Fahrzeuges nach einem Stillstand des Hybrid-Fahrzeuges mit einer elektrischen Maschine und einem Verbrennungsmotor mit einer Ölumlaufschmierung, wobei die elektrische Maschine und der Verbrennungsmotor unabhängig voneinander betreibbar sind und deren Abtriebswellen über eine Kupplung und/oder ein Getriebe für einen getrennten oder gemeinsamen Antrieb miteinander in Wirkverbindung bringbar sind, mit folgenden Verfahrensschritten: • Starten der elektrischen Maschine und Anfahren des Hybrid-Fahrzeuges mit rein elektrischem Antrieb, • Verbinden der Abtriebswellen während des elektrischen Antriebes und Schleppen des Verbrennungsmotors ohne Kraftstoffeinbringung, bis ein definierter Öldruck in der Ölumlaufschmierung aufgebaut ist, • Abkoppeln der Abtriebswellen, • Weiterfahren des Hybrid-Fahrzeuges mit rein elektrischem Antrieb, bis der Verbrennungsmotor gestartet wird. Durch das erfindungsgemäße Verfahren sind alle Bauelemente des Verbrennungsmotors beim Start mit Öl benetzt und die Lebensdauer des Verbrennungsmotors ist wesentlich erhöht.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Hybrid-Fahrzeuges mit den Merkmalen aus dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
  • Zum technischen Umfeld wird beispielsweise auf die deutsche Offenlegungsschrift DE 199 41 705 A1 hingewiesen. Aus dieser ist ein Antriebsstrang, insbesondere für Kraftfahrzeuge bekannt, umfassend eine Antriebseinheit, wie z. B. eine Brennkraftmaschine, mit einer Antriebswelle, sowie mit zumindest einer, mit der Antriebswelle in Wirkverbindung stehenden elektrischen Maschine, die zumindest als Motor und Generator eingesetzt wird. Der Antriebsstrang ist dadurch gekennzeichnet, dass die Wirkverbindung zwischen der elektrischen Maschine und der Antriebswelle zumindest zwei, von einem zumindest in Start- und Betriebsphase untergliederten Betriebsmodus der elektrischen Maschine abhängige, sich selbsttätig einstellende Übersetzungsstufen aufweist.
  • Nachteilig an diesem bekannten Stand der Technik sind nach elektrischem Anfahren des Kraftfahrzeuges und Zuschalten der Brennkraftmaschine deren hohe Drehzahlen mit gegebenenfalls Nennleistung unmittelbar nach dem Kaltstart, was einen deutlichen Verschleiß der tribologischen Bauelemente der Brennkraftmaschine verursacht.
  • Weiter ist aus der deutschen Patentschrift DE 195 48 120 C1 eine Motorvorwärmung für ein Hybrid-Fahrzeug bekannt. Das Hybrid-Fahrzeug weist einen Elektromotor für den Fahrbetrieb und einen Verbrennungsmotor mit Generator auf, der zum Strom erzeugen vorgesehen ist und mit einem Akkumulator, wobei der Verbrennungsmotor in einer Warmlaufphase unbefeuert vom Generator geschleppt wird und die von einer in einem Saugrohr des Verbrennungsmotors angeordneten Heizvorrichtung aufgeheizten Gase den Brennräumen des Verbrennungsmotors zugeführt werden.
  • Nachteilig an diesem Stand der Technik ist die Verwendung des Generators zum Schleppen des Verbrennungsmotors, der nicht genug Leistung aufweist, um höhere Drehzahlen des Verbrennungsmotors zu generieren.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Maßnahme aufzuzeigen, mit der ein schonender und verschleißarmer Kaltstart von Verbrennungsmotoren, insbesondere für PHEV-Fahrzeuge (Plug-in Hybrid Electric Vehicle) dargestellt werden kann.
  • Diese Aufgabe wird mit den Verfahrensmerkmalen aus dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 gelöst.
  • Plug-in-Hybrid-Electric-Fahrzeuge (PHEV-Fahrzeuge) verbinden die Vorteile von Batteriefahrzeugen und konventionell angetriebenen Fahrzeugen: Auf kürzeren Strecken und im Stadtverkehr fährt das Fahrzeug mit dem elektrischen Antrieb leise, lokal emissionsfrei und sparsam mit Strom aus einem Akkumulator, der auch über das Haushaltsstromnetz geladen werden kann, während durch den zweiten Antrieb (z. B. einem Benzin- oder auch Gasmotor) das Fahrzeug auch dann noch fährt, wenn der Akkumulator leer ist und so eine wesentlich höhere Reichweite möglich ist.
  • Durch die erfindungsgemäßen Verfahrensschritte:
    • – Starten der elektrischen Maschine und Anfahren des Hybrid-Fahrzeuges mit rein elektrischem Antrieb,
    • – Verbinden der Abtriebswellen während des elektrischen Antriebes und Schleppen des Verbrennungsmotors ohne Kraftstoffeinbringung, bis ein definierter Öldruck in der Ölumlaufschmierung aufgebaut ist,
    • – Abkoppeln der Abtriebswellen,
    • – Weiterfahren des Hybrid-Fahrzeuges mit rein elektrischem Antrieb, bis der Verbrennungsmotor gestartet wird,
  • werden in vorteilhafter Weise die Ölleitungen mit Öl befüllt und alle tribologischen Bauteile des Verbrennungsmotors mit Öl benetzt. Somit ist beim Start des Verbrennungsmotors sofort Öldruck vorhanden und an bzw. in den Schmierstellen ist bereits ausreichend Öl für die Schmierung vorhanden. Die innere Reibung des Verbrennungsmotors ist somit ab dem Start des Verbrennungsmotors minimiert und einem erhöhten Verschleiß der tribologischen Bauteile ist entgegengewirkt.
  • Es erfolgt somit ein Durchdrehen des Verbrennungsmotors (ein Schleppen mit der elektrischen Maschine) ohne Einspritzen von Kraftstoff und ohne Zündung (damit nicht emissionsrelevant) nach dem elektrischen Anfahren des Hybrid-Fahrzeuges.
  • Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
  • Um beim längeren Fahren des Hybrid-Fahrzeuges nach dem Anfahren mit rein elektrischem Antrieb gemäß Patentanspruch 2 den Öldruck im Verbrennungsmotor aufrecht zu erhalten, wird weiter ein periodisches Verbinden der Abtriebswellen während des elektrischen Antriebs vorgeschlagen und Schleppen des Verbrennungsmotors, bis ein definierter Öldruck in der Ölumlaufschmierung aufgebaut ist.
  • Das heißt, es erfolgt ein periodisches Schleppen des Verbrennungsmotors während dem elektrischen Fahren, um eine permanente, bzw. intermittierende Schmierung der tribologischen Bauteile zu gewährleisten.
  • Nach einem Starten des Verbrennungsmotors wird gemäß Patentanspruch 3 das Weiterfahren des Hybrid-Fahrzeuges nur mit dem Verbrennungsmotor oder mit der elektrischen Maschine und dem Verbrennungsmotor vorgeschlagen. Der jeweilige Betrieb erfolgt entsprechend der angeforderten Leistung an das Hybrid-Fahrzeug durch den Fahrer.
  • Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert.
  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Hybrid-Fahrzeuges, insbesondere eines PHEV-Fahrzeugs (Plug-in Hybrid Electric Vehicle, Definition oben bereits aufgeführt). Es handelt sich insbesondere um ein Verfahren zum Betrieb des Hybrid-Fahrzeuges nach einem Stillstand von zumindest mehreren Minuten. Das Hybrid-Fahrzeug weist zumindest eine elektrische Maschine und einen Verbrennungsmotor mit einer Ölumlaufschmierung auf. Die elektrische Maschine und der Verbrennungsmotor sind unabhängig voneinander betreibbar, wobei die Abtriebswelle der elektrischen Maschine und die Abtriebswelle des Verbrennungsmotors über eine Kupplung und/oder ein Getriebe für einen getrennten oder gemeinsamen Antrieb des Hybrid-Fahrzeuges miteinander in Wirkverbindung bringbar sind.
  • Das Verfahren zum Betrieb des Hybrid-Fahrzeuges nach dem Stillsand weist folgende Verfahrensschritte auf:
    • – Starten der elektrischen Maschine und Anfahren des Hybrid-Fahrzeuges mit rein elektrischem Antrieb,
    • – Verbinden der Abtriebswellen während des elektrischen Antriebes und Schleppen des Verbrennungsmotors auf einen Drehzahlbereich zwischen 100 und 1000 [1/min] ohne Kraftstoffeinbringung und ohne Zündung, bis ein definierter Öldruck in einem Druckbereich zwischen 1 und 5 [bar] in der Ölumlaufschmierung des Verbrennungsmotors aufgebaut ist,
    • – Abkoppeln der Antriebswellen,
    • – Weiterfahren des Hybrid-Fahrzeuges mit rein elektrischem Antrieb, bis der Verbrennungsmotor gestartet wird.
  • Durch das erfindungsgemäße Verfahren zum Betrieb eines Hybrid-Fahrzeuges nach einem Stillstand wird ein Durchdrehen des Verbrennungsmotors ohne Einspritzung und Zündung (somit nicht emissionsrelevant), nach dem elektrischen Anfahren durchgeführt. Hierdurch werden in vorteilhafter Weise die Ölleitungen mit Öl befüllt und alle tribologischen Bauteile des Verbrennungsmotors mit Öl benetzt. Somit ist beim Start des Verbrennungsmotors sofort Öldruck vorhanden und an bzw. in den Schmierstellen ist bereits ausreichend Öl für die Schmierung vorhanden. Die innere Reibung des Verbrennungsmotors ist somit ab dem Start des Verbrennungsmotors minimiert und einem erhöhten Verschleiß der tribologischen Bauteile ist entgegengewirkt.
  • Für den Fall, dass beispielsweise das Hybrid-Fahrzeug nach einem Start längere Zeit in rein elektrischem Betrieb gefahren wird, wird weiter das periodische Verbinden der Abtriebswellen während des rein elektrischen Antriebes vorgeschlagen und das Schleppen des Verbrennungsmotors in einem Zeitbereich von 0,5 bis 10 [s], bis ein definierter Öldruck in der Ölumlaufschmierung aufgebaut ist. Die Schleppvorgänge können, wie gerade ausgeführt, in einem Zeitbereich von mehreren zehntel Sekunden und mehreren Sekunden liegen. Somit wird bei rein elektrischem Betrieb verhindert, dass sich nach und nach der Öldruck über die Zeit im Verbrennungsmotor abbaut, und der Verbrennungsmotor ohne Öldruck gestartet wird, was zu Verschleißproblemen führen kann.
  • Weiter kann beim Schleppen des Verbrennungsmotors durch die elektrische Maschine eine Schleppmomentkompensation durchgeführt werden, damit der Fahrer des Hybrid-Fahrzeuges die Schleppperioden nicht wahrnimmt und der Fahrkomfort beeinträchtigt würde.
  • In einem weiteren Schritt kann nach dem Starten des Verbrennungsmotors das Weiterfahren des Hybrid-Fahrzeuges entweder nur mit dem Verbrennungsmotor oder mit der elektrischen Maschine und dem Verbrennungsmotor erfolgen. Dies erfolgt je nach angeforderter Leistung durch den Fahrer des Hybrid-Fahrzeuges.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • 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.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 19941705 A1 [0002]
    • DE 19548120 C1 [0004]

Claims (3)

  1. Verfahren zum Betrieb eines Hybrid-Fahrzeuges nach einem Stillstand des Hybrid-Fahrzeuges mit einer elektrischen Maschine und einem Verbrennungsmotor mit einer Ölumlaufschmierung, wobei die elektrische Maschine und der Verbrennungsmotor unabhängig voneinander betreibbar sind und deren Abtriebswellen über eine Kupplung und/oder ein Getriebe für einen getrennten oder gemeinsamen Antrieb miteinander in Wirkverbindung bringbar sind, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte: • Starten der elektrischen Maschine und Anfahren des Hybrid-Fahrzeuges mit rein elektrischem Antrieb, • Verbinden der Abtriebswellen während des elektrischen Antriebes und Schleppen des Verbrennungsmotors ohne Kraftstoffeinbringung, bis ein definierter Öldruck in der Ölumlaufschmierung aufgebaut ist, • Abkoppeln der Abtriebswellen, • Weiterfahren des Hybrid-Fahrzeuges mit rein elektrischem Antrieb, bis der Verbrennungsmotor gestartet wird.
  2. Verfahren nach Patentanspruch 1, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte: • bei längerem Fahren des Hybrid-Fahrzeuges nach dem Anfahren mit rein elektrischem Antrieb, • periodisches Verbinden der Abtriebswellen während des elektrischen Antriebes und Schleppen des Verbrennungsmotors, bis ein definierter Öldruck in der Ölumlaufschmierung aufgebaut ist.
  3. Verfahren nach Patentanspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch folgenden Verfahrensschritt: • nach dem Starten des Verbrennungsmotors Weiterfahren des Hybrid-Fahrzeuges nur mit dem Verbrennungsmotor oder mit der elektrischen Maschine und dem Verbrennungsmotor.
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