DE102015222257A1

DE102015222257A1 - Fahrzeug und Verfahren der Bedienung

Info

Publication number: DE102015222257A1
Application number: DE102015222257.8A
Authority: DE
Inventors: Jason Schwanke; Jeffrey S. Sterniak
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2014-11-14
Filing date: 2015-11-11
Publication date: 2016-07-28
Also published as: US20160138493A1; US9371785B2

Abstract

Ein Verfahren für das Betreiben eines Fahrzeugs wird bereitgestellt: mit einer elektrischen Maschine, welche an einer Batterie von weniger als 150 Volt angeschlossen ist und welche an einen Verbrennungsmotor gekoppelt ist, so dass eine Kurbelwelle des Motors sich zu allen Zeiten dreht, an denen die elektrische Maschine arbeitet, um Leistung von der Batterie zu liefern, und zu allen Zeiten, an denen die elektrische Maschine arbeitet, um Leistung für das Speichern in der Batterie zu erfassen. Die Antriebskraft wird im Fahrzeug mit Leistung bereitgestellt, welche durch den Verbrennungsmotor ausgegeben wird. Während der Bewegung des Fahrzeugs wird das Zünden des Motors in Antwort auf eine Motorlast unterhalb eines spezifizierten Schwellwertes beendet. Die Pumpverluste und die Antriebsstrang-Zugkraft werden durch Ändern wenigstens einer mechanischen Eigenschaft des Verbrennungsmotors reduziert.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Mit einer Zunahme bezüglich der Regierungsvorschriften, welche in Richtung des Reduzierens der Umweltverschmutzung und dem Erhöhen der Fahrzeugkraftstoffwirtschaftlichkeit gerichtet sind, fokussieren sich viele Automobilhersteller und Zulieferer auf Verbesserungen und Fortschritte bezüglich kraftstoffsparender Technologien. Ein Bereich der Entwicklung bezieht sich auf Hersteller, welche eine kleine elektrische Maschine an einen Verbrennungsmotor eines Fahrzeugs koppeln, um ein leichtes bzw. Mild Hybridfahrzeug zu schaffen. Mild Hybridfahrzeuge funktionieren im Allgemeinen wie Standard-Hybridfahrzeuge mit der Fähigkeit des regenerativen Bremsens. Jedoch gibt es keinen ausschließlichen Nur-Elektrik-Modus des Antriebs. Um die Kraftstoffökonomie weiter zu verbessern, ist ein Fahrzeug, welches eine Kupplung nutzt (z. B. ein Fahrzeug mit manuellem Getriebe), zu einem Stopp-Start-Ausroll- bzw. Freilaufbetrieb in der Lage, bei welchem der Motor ausgeschaltet ist, während das Fahrzeug weiter fortfährt, sich zu bewegen. Der Stopp-Start-Ausrollbetrieb ist ein Fortschritt der Stopp-Start-Technologie, bei welcher der Motor ausgeschaltet ist, wenn das Fahrzeug zu einem Stopp kommt. Während des Stopp-Start-Ausrollbetriebes kann der Getriebepfad zwischen dem Verbrennungsmotor und den Rädern sehr schwer bzw. streng sein. Dies beseitigt das Schlepp-Drehmoment und Pumpverluste des Verbrennungsmotors. Wenn eine Motorlast zunimmt, z. B. in Antwort auf eine Beschleunigungsanforderung, wird der Motor mit den Rädern zurückverbunden und stellt wieder Motorleistung für die Räder bereit.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die Erfindung stellt in einem Gesichtspunkt ein Verfahren für das Betreiben eines Fahrzeugs bereit. Das Verfahren beinhaltet das Bereitstellen eines Verbrennungsmotors und einer elektrischen Maschine, welche aneinander gekoppelt sind, dass eine Kurbelwelle der Maschine sich zu allen Zeiten dreht, an denen die elektrische Maschine arbeitet, um Leistung von der Batterie zu liefern, und die elektrische Maschine zu allen Zeiten arbeitet, um Leistung für das Speichern in die Batterie zu erfassen. Die elektrische Maschine ist an eine Batterie von weniger als 150 Volt angeschlossen. Die Antriebskraft wird für das Fahrzeug mit Leistung bereitgestellt, welche durch den Verbrennungsmotor ausgegeben wird. Während der Bewegung des Fahrzeugs wird die Zündung der Maschine, in Antwort auf eine Motorlast unterhalb einer spezifizierten Schwelle, beendet. Die Pumpverluste und die Antriebsstrangzugkraft werden durch das Ändern wenigstens einer mechanischen Eigenschaft des Verbrennungsmotors reduziert.
Die Erfindung stellt in einem anderen Gesichtspunkt ein Fahrzeug bereit. Das Fahrzeug beinhaltet einen Verbrennungsmotor und eine elektrische Maschine, welch aneinander gekoppelt sind, so dass eine Kurbelwelle der Maschine sich dreht, und zwar zu allen Zeiten, bei welchen die elektrische Maschine Leistung von der Batterie liefert, und zu allen Zeiten, zu denen die elektrische Maschine Leistung für das Speichern in die Batterie erfasst. Die elektrische Maschine ist an eine Batterie von weniger als 150 Volt angeschlossen. Das Fahrzeug ist in einem ersten Modus des Betriebes betreibbar, in welchem das Fahrzeug durch den Verbrennungsmotor angetrieben wird. Das Fahrzeug ist auch in einem zweiten Modus des Betriebes betreibbar, welcher durch das Detektieren einer Motorlast unterhalb eines Schwellwertes aktiviert wird. während des zweiten Modus wird die Zündung innerhalb der internen Verbrennung beendet, und wenigstens eine mechanische Eigenschaft des Verbrennungsmotors wird geändert, um die Pumpverluste und die Antriebsstrang-Zugkraft zu reduzieren.
Andere Merkmale und Gesichtspunkte der Erfindung werden durch die Betrachtung der folgenden detaillierten Beschreibung und der beigefügten Zeichnungen offensichtlich.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein Ablaufdiagramm, welches ein Verfahren für das Betreiben eines Fahrzeugs darstellt.
2 ist eine schematische Ansicht einer Ausführungsform eines Fahrzeugs.
3 ist eine schematische Ansicht einer anderen Ausführungsform eines Fahrzeugs.
4 ist eine vereinfachte Querschnittsansicht eines repräsentativen Kolbenzylinders des Verbrennungsmotors.
5 ist eine Querschnittsansicht eines repräsentativen Rollenfingerhebels des Verbrennungsmotors.
Bevor irgendwelche Ausführungsformen der Erfindung im Detail erklärt werden, ist davon auszugehen, dass die Erfindung nicht auf ihre Anwendung bezüglich der Details der Konstruktion und der Anordnung der Komponenten begrenzt ist, welche in der folgenden Beschreibung dargelegt werden oder in den folgenden Zeichnungen dargestellt sind. Die Erfindung kann andere Ausführungsformen beinhalten und auf verschiedene Weisen praktiziert oder ausgeführt werden. Auch ist davon auszugehen, dass die Ausdrucksweise und Terminologie, welche hier benutzt wird, dem Zwecke der Beschreibung dient und nicht als eingrenzend zu betrachten ist.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
2 stellt schematisch ein Fahrzeug 10A dar, welches einen leicht-hybriden bzw. Mild-Hybrid-Antriebsstrang besitzt. Das Fahrzeug 10A beinhaltet einen Verbrennungsmotor 12, welcher konfiguriert ist, Antriebsleistung für wenigstens ein Rad 17 des Fahrzeugs 10A bereitzustellen. Das Fahrzeug 10A beinhaltet vier Räder 17, wie sie dargestellt sind, jedoch können andere Zahlen von Rädern optional in anderen Konfigurationen vorhanden sein. Eines oder mehrere der Räder 17 können Antriebsräder (z. B. Vorderradantrieb, Hinterradantrieb, Allradantrieb, etc.) sein. Der Verbrennungsmotor ist ein Teil eines Antriebsstranges des Fahrzeugs 10A, welches auch eine elektrische Maschine 13, einen Drehmomentwandler 14 und ein Getriebe 15 (z. B. Vielgeschwindigkeitsgetriebe) beinhaltet. Die elektrische Maschine 13 ist elektrisch an eine Batterie 16 angeschlossen und kann konfiguriert sein, um als ein Generator zu arbeiten, um elektrische Leistung an die Batterie 16 zu liefern. Die elektrische Maschine 13 kann auch konfiguriert sein, um als ein Motor zu arbeiten, um optional die Verbrennungsmaschine 12 zu ersetzen; jedoch kann das Fahrzeug 10A nicht allein durch die elektrische Maschine angetrieben werden. Bei einigen Konstruktionen wird die elektrische Maschine 13 als ein Anlasser/Generator bereitgestellt, welcher als ein Motor für das Starten der Maschine 12 aus einem nicht laufenden Zustand betreibbar ist. Die elektrische Maschine 13 kann eher mit dem Motor 12 integriert sein (z. B. einem integrierten Anlasser/Generator) als eine getrennte Komponente, welche am Motor 12 befestigbar und von diesem entfernbar ist. Entweder integriert oder nicht, ist der Verbrennungsmotor 12 der 2 direkt, mechanisch an die elektrische Maschine 13 angeschlossen, so dass eine Kurbelwelle 48 (4) des Verbrennungsmotors 12 sich drehen muss, und zwar zu allen Zeiten, bei denen die elektrische Maschine 13 arbeitet, um Leistung von der Batterie 16 zu liefern, und zu allen Zeiten, an denen die elektrische Maschine 13 arbeitet, um Leistung für das Speichern in der Batterie 16 zu erlangen (d. h. die Kurbelwelle 48 ist für die Drehung mit einem Rotor der elektrischen Maschine gesperrt, um eine relative Drehung zu verhindern).
Ein Drehmomentwandler 14 ist mechanisch an einen Ausgang des Verbrennungsmotors 12 und/oder der elektrischen Maschine 13 an einem Ort zwischen der elektrischen Maschine 13 und dem Getriebe 15 angeschlossen. Der Drehmomentwandler 14 überträgt das Drehmoment an das Getriebe 15 von dem Motor 12 und der elektrischen Maschine 13 durch ein internes Fluid. Obwohl der Drehmomentwandler eine Sperrkupplung besitzen kann, um Fluidverluste bei höheren Geschwindigkeiten zu begrenzen, besitzt der Drehmomentwandler 14 keine wahre Abkopplungsfähigkeit, wie eine herkömmliche Kupplung (z. B. eines manuellen Getriebes oder eines Dual-Kupplung-automatischen Getriebes). Die Motorleistung wird durch das Fluid innerhalb des Drehmomentwandlers 14 verbraucht, wenn das Fahrzeug 10A stoppt, wobei der Motor 12 läuft und das Getriebe 15 im Gang ist. Beispielsweise kann das Getriebe 15 ein automatisches Getriebe sein, welches im Gang bleibt, wenn das Fahrzeug zu einem kurzen Stopp kommt. Die Batterie 16 kann eine Batterie oder viele Batterien sein und kann sich auch auf eine Batteriepackung beziehen. Wie oben erwähnt, kann die Batterie Leistung für die elektrische Maschine 13 liefern und kann durch den Betrieb der elektrischen Maschine 13 wiederaufgeladen werden. Die elektrische Maschine 13 und die Batterie 16 sind Teil eines elektrischen Systems, welches eine maximale Systemspannung von weniger als 150 Volt (z. B. 12 Volt, 48 Volt, etc.) besitzt. Ein Steuerelement 18 ist elektrisch an den Motor 12, die elektrische Maschine 13 und die Batterie 16 gekoppelt, um verschiedene Parameter zu überwachen und/oder verschiedene Betriebscharakteristika zu steuern. Das Steuerelement 18 kann die Hauptfahrzeug-ECU sein oder kann ein zusätzliches Hilfssteuerelement sein.
3 stellt ein Fahrzeug 10B dar, welches einen Mild-Hybrid-Antriebsstrang besitzt, ähnlich zu dem Fahrzeug 10A der 2. Ähnlich zu dem Fahrzeug 10A der 2 kann das Fahrzeug 20B nicht allein durch die elektrische Maschine 13 angetrieben werden. Der Unterschied ist der Ort des Drehmomentwandlers 14 bezüglich zu der elektrischen Maschine 13. Der Verbrennungsmotor 12 der 13 ist mechanisch an die elektrische Maschine 13 über den Drehmomentwandler 14 verbunden. Dies gestattet, dass sich der Motor 12 ohne die elektrische Maschine 13 dreht (z. B. dass er im Leerlauf ist, wenn das Fahrzeug 10B gestoppt wird). Ähnlich zu dem Fahrzeug 10A der 2 dreht sich der Verbrennungsmotor 12 zu allen Zeiten, wenn die elektrische Maschine 13 arbeitet, um Leistung von der Batterie 16 zu liefern oder um Leistung für das Speichern in der Batterie 16 zu erfassen. In einem Szenario, bei welchem sich die Räder 17 nicht drehen, ist die elektrische Maschine 13 nicht in der Lage, Leistung zu liefern oder aufzunehmen. In einem Alternativszenario, in welchem die Räder 17 sich drehen, kann die elektrische Maschine 13 optional als ein Motor oder ein Generator betrieben werden, jedoch besitzt dies die Wirkung des ebenfalls Antreibens der Drehung des Motors 12 durch den Drehmomentwandler 14. Ähnlich zu dem Fahrzeug 10A der 2 muss der Verbrennungsmotor 12 sich zu allen Zeiten drehen, bei welchen die elektrische Maschine 13 arbeitet, um Leistung von der Batterie 16 zu liefern, und zu allen Zeiten, bei welchen die elektrische Maschine 13 arbeitet, um Leistung für das Speichern in der Batterie 16 zu erfassen. Dies ist ein Ergebnis des Drehmomentwandlers 14, dass er keine echte Trennungsfähigkeit besitzt, ähnlich einer herkömmlichen Kupplung (z. B. eines manuellen Getriebes oder eines Zwei-Kupplungsautomatischen Getriebes). In einigen Konstruktionen ist die elektrische Maschine 13 ein Anlasser/Generator, welcher für das Starten des Motors 12 aus einem nicht laufenden Zustand betrieben werden kann.
Um die Kraftstoffökonomie zu verbessern, sind die Fahrzeuge 10A, 10B zu einem Stopp-Start-Leerlauf oder für ein Getriebe bei abgeschaltetem Kraftstoff in der Lage. Ein Betrieb bei abgeschaltetem Kraftstoff ist einer, in welchem der Motor abgeschaltet ist, während das Fahrzeug 10A, 10B fährt. Ein Betrieb des Stopp-Start-Leerlaufs ist einer, bei welchem der Motor 12 abgeschaltet ist und das Getriebe 15 auf neutral gestellt ist, während das Fahrzeug 10A, 10B fährt. Obwohl es vorteilhaft wäre, den Motor 12 und die elektrische Maschine 13 von dem Rad (den Rädern) 17 während des Bremsens und des Leerlaufbetriebes abzukoppeln, besitzt der Drehmomentwandler 14 keine zuvor erwähnte Koppelbefähigung. Deshalb, es sei denn, das Getriebe 15 ist auf neutral gestellt, wobei keine Leistungserzeugung von der elektrischen Maschine 13 möglich ist, muss die Kurbelwelle 48 (4) des Motors 12 fortfahren, sich zu drehen, wenn das Rad (die Räder) 18 sich dreht bzw. drehen. Folglich, wenn eine Regeneration bzw. Wiederherstellung angefordert wird, würde das Abschalten des Kraftstoffes normalerweise signifikante Pumpverluste innerhalb des Motors 12 erzeugen, zu einer schnellen Abbremsung des Fahrzeugs führen und signifikant die verfügbare Energie reduzieren, welche für die Batterie 16 übertragbar ist. Die Pumpverluste und die schlechten Wirkungen nehmen mit der Motorverschiebung und mit dem Kompressionsverhältnis zu und haben den breiten Einsatz des Stopp-Start-Leerlaufs oder des Betriebs ohne Kraftstoff bei Mild-Hybrid-Elektrifizierung in den mit einem Drehmomentwandler ausgestatteten Fahrzeugen verhindert.
1 ist ein Ablaufdiagramm, welches ein Verfahren für das Betreiben eines Fahrzeugs präsentiert, welches entweder an den Fahrzeugen 10A, 10B oder den 2 und 3 angewendet werden kann. In einem ersten Schritt 21 wird der Verbrennungsmotor 12 gestartet. Der Motor 12 ist Teil eines Fahrzeugantriebsstranges, um Antriebskraft zu wenigstens einem angetriebenen Rad 17 bereitzustellen. Deshalb gestattet der zweite Schritt 22, dass das Fahrzeug unter Leistung des Verbrennungsmotors 12 sich entsprechend zu einem ersten Modus des Betriebs bewegt. Bei dem folgenden Schritt 23 prüft das Steuerelement 18, ob die Motorlast unterhalb eines spezifizierten Schwellwertes ist. Die Motorlast wird als die Menge an Drehmoment definiert, welche von dem Motor 12 ausgegeben ist, und der spezifizierte Schwellwert ist abhängig von der Abmessung des Motors. Eine reduzierte Motorlast wird häufig im Leerlauf oder beim Betrieb bergabwärts beobachtet. Wenn die Motorlast nicht unterhalb des spezifizierten Schwellwerts ist, fährt der Motor 12 fort, das Fahrzeug mit Energie zu versorgen, und das Steuerelement 18 fährt fort, die Motorlast zu überwachen. Wenn die Motorlast unterhalb des spezifizierten Schwellwerts ist, beenden zusätzliche Schritte 24, 25 die Zündung innerhalb des Verbrennungsmotors 12 und ändern wenigstens eine mechanische Eigenschaft des Verbrennungsmotors 12, um einen Pumpverlust zu reduzieren, und reduzieren deshalb die gesamte Zugkraft innerhalb des Antriebsstranges, entsprechend einem zweiten Modus des Betriebes. Dies gestattet, dass das Fahrzeug die Geschwindigkeit länger beibehalten kann, als dann, wenn der Motor 12 sich drehen würde. Alternativ kann das Getriebe 15 auf neutral gestellt werden (unter elektronischer Steuerung), wobei der Motor 12 von den Rädern getrennt wird, was zu keiner Motorzugkraft führt, jedoch auch zu keiner Fähigkeit der elektrischen Leistungserzeugung.
Sobald das Fahrzeug in dem zweiten Modus des Betriebes ist, überwacht das Steuerelement 18 das Beschleunigungspedal im Schritt 26 für jegliche Eingabe von einem menschlichen Bediener. Im Schritt 27 überwacht das Steuerelement 18 das Bremspedal für jegliche Eingabe von dem Bediener, sollte es eine negative Reaktion bezüglich des Schrittes 26 erhalten. Wenn es weiterhin kein Niederdrücken des Bremspedales gibt, prüft das Steuerelement 18 das Beschleunigungspedal im Schritt 26. Wenn ein Niederdrücken des Bremspedals im Schritt 27 erfasst wird, wird ein regenerativer Bremsprozess durch eine elektrische Maschine durchgeführt, wie dies durch den Schritt 28 gezeigt wird (z. B. aktiviert durch das Steuerelement 18). Während dieses Prozesses, wenn der Motor 12 durch das Getriebe 15 abgetrennt ist, wird er wieder angeschlossen, um ein Kuppeln zwischen der elektrischen Maschine 13 und den Rädern 17 zu gestatten. Wenigstens eine mechanische Eigenschaft innerhalb des Verbrennungsmotors 12 wird modifiziert, um die Pumpverluste zu reduzieren, und deshalb die Gesamtzugkraft innerhalb des Antriebsstranges zu reduzieren und die Menge an elektrischer Energie zu maximieren, welche erfasst werden kann. Auf eine Beendigung des regenerativen Bremsprozesses folgend fährt das Steuerelement 18 fort, nach einem Niederdrücken des Beschleunigungspedals im Schritt 26 zu suchen. Der Schritt 29 gestattet, dass die Zündung des Verbrennungsmotors 12 fortgesetzt wird, sollte das Beschleunigungspedal gedrückt werden. Der Motor 12 kann in dem zweiten Modus des Betriebes verbleiben, wenn er wieder gestartet wird. Auf diese Weise macht es der verminderte Kompressionswiderstand innerhalb des Motors 12 für den Anlassmotor leichter (z. B. die elektrische Maschine 13), den Motor 12 zu starten. Das Verfahren fährt dann mit dem Antreiben des Fahrzeugs unter der Leistung des Verbrennungsmotors 12 im Schritt 22 fort.
4 zeigt einen repräsentativen Querschnitt des Motors 12. Der Motor 12 kann einen oder mehrere Zylinder besitzen, welche in jeglicher geeigneten Konfiguration angeordnet sind. Ein Kolben 46 ist in einer entsprechenden Bohrung 45 jedes Zylinders positioniert, um sich darin hin- und her zu bewegen. Alle der Kolben 46 des Motors 12 sind an eine gewöhnliche Kurbelwelle 48 durch jeweilige Kurbelstangen 47 gekoppelt. In dem Fall eines typischen Benzinverbrennungsmotors ist eine Zündkerze 44 in jedem Zylinder positioniert und konfiguriert, ein komprimiertes Brennstoff/Luft-Gemisch zu einem vorher festgelegten Punkt jedes Motorzyklus zu zünden (auch in anderen Motoren, wie z. B. Dieselmotoren, können Kraftstoff und Luft gezündet werden, um allein durch die Kompression gezündet zu werden). Der Kraftstoff kann direkt oder indirekt in jeden Zylinder über einen oder mehrere Kraftstoffinjektoren (nicht gezeigt) eingespritzt werden. Wenn die Zündung innerhalb des Motors 12 beendet ist, werden der Kraftstoff und/oder der Funken für alle Zylinder beendet, und das Verbrennen des Kraftstoffs und der Luft tritt nicht auf (z. B. die Zündkerze 44 stellt nicht länger einen Funken für den Zylinder 45 bereit). Jedoch, wenn die Kurbelwelle 48 weiter mit dem Drehen fortfahren muss, wenn die Räder 17 des Fahrzeugs sich drehen, fährt der Kolben 46 fort, sich innerhalb der Zylinderbohrung 45 hin- und her zu bewegen. Ohne Gegenmaßnahmen erzeugt dies große Pumpverluste innerhalb des Motors 12, welcher hauptsächlich als eine Luftpumpe arbeitet.
Um die Pumpverluste zu reduzieren, wenn der Motor 12 sich mit beendeter Zündung dreht, kann wenigstens eine mechanische Eigenschaft eines oder mehrerer der Zylinder des Motors 12 modifiziert werden. Beispielsweise kann der Zeitablauf wenigstens eines Ausstoßventils 43 und wenigstens eines Einlassventils 42 justiert werden, um den Betrag der Ventilüberschneidung zu ändern. Dies beinhaltet Szenarien der extremen Ventilüberschneidung (z. B. in der Höhe von 60 Kurbelwellengraden). Das bedeutet, dass sowohl das Einlassventil 42 als auch das Ausstoßventil 43 gleichzeitig offen sind. Zusätzlich ist eine Zeitperiode vorhanden, bei welcher beide, das Einlassventil 42 und das Auslassventil 32, völlig geschlossen sind. Alternativ kann der Zeitablauf des Einlassventils 42 justiert werden, das Einlassventil 42 zu schließen, bevor oder nachdem der Motor 12 das Bodentotpunktzentrum erreicht, wodurch die gesamte eingeschlossene Luftmasse und die Spitzenkompressionsdrücke reduziert werden.
Zusätzlich oder alternativ kann das Kompressionsverhältnis eines oder mehrerer der Motor-Kolbenzylinder durch das Justieren des verdrängten Volumens (z. B. das Variieren des Taktes des Kolbens 46 zwischen dem oberen Totpunktzentrum und dem unteren Totpunktzentrum) variiert werden. Dies kann zum Beispiel durch das Manipulieren eines zusätzlichen Gliedes erfolgen, welches zwischen der Kurbelstange und der Kurbelwelle platziert ist (z. B. mit einem elektrischen Aktuator), oder das Manipulieren der Länge der Kurbelstange (z. B. mit Öldruck). Außerdem können der Kolben und die Kurbelstange von der Kurbelwelle abgetrennt werden.
5 zeigt noch eine andere Weise, in welcher der Verbrennungsmotor 12 modifiziert werden kann, um die Pumpverluste und die Antriebsstrangzugkraft zu reduzieren. Diese Alternative kann in Verbindung mit jeder der zuvor erwähnten Verfahren des Reduzierens der Pumpverluste verwendet werden oder kann für sich allein implementiert werden. Ein repräsentatives Rollfingerelement 60 wird unterhalb einer Nocke 61 der Nockenwelle gezeigt. Ein Nocken-Folgeelement 62 (z. B. Rollrad) ist direkt benachbart und tangierend zu der Nocke 61 platziert, so dass das Nockenfolgeelement 62 in Berührung mit der Nocke 61 bleibt und sich zu allen Zeiten dreht, wenn sich die Nocke 61 dreht. Wenn die Nocke 61 ein nicht kreisförmiges Profil besitzt, wird das Nocken-Folgeelement 62 nach unten gedrückt, bis es auf den Punkt der Nocke 61 trifft, welcher am weitesten von der Rotationsachse der Nocke 61 entfernt ist. Während des Normalbetriebs veranlasst dies den Kipphebelmechanismus 67, nach unten auf den Ventilstiel 68 eines Ausstoß- oder Einlassventils 43, 42 zu drücken und das Ventil zu öffnen (z. B. das Einlassventil 42 in 4). Der Kipphebelmechanismus 67 wird durch ein Spiel-Justierelement 63 unterstützt, welches gestattet, dass der Kipphebelmechanismus 67 sich dreht, wie dies durch den Pfeil 69 gezeigt wird. Das Spiel-Justierelement 63 wird mit einem Fluid ausgestattet, welches in der Lage ist, einen Kanal 66 zu füllen, welcher einen vorgespannten Block 64 umgibt. Wenn ein erhöhter Fluidruck nicht vorhanden ist, wird der vorgespannte Block 64 durch eine Vorspannfeder 65 in eine Position gedrückt, um eine untere Oberfläche 71 des Kipphebelmechanismus 67 zu stützen. Wenn der Fluiddruck innerhalb des Kanals 66 groß genug ist, um die Kraft von der vorspannenden Feder 65 zu überwenden, wird der vorgespannte Block 64 in den Kanal 66 weg von dem Nocken-Folgeelement 62 gedrückt.
Dies entfernt die fixierte Unterstützung, welche durch den vorgespannten Block 64 bereitgestellt wird, und gestattet, dass das Ende des Kipphebelmechanismus 67 sich gegenüber dem Ventilstiel 68 dreht oder einklappt, wie dies durch den Pfeil 70 gezeigt wird. Deshalb wird der Ventilstiel 68 nicht gedrückt, und das Ventil 42, 43 (4) öffnet sich nicht in Antwort auf das Betä-tigen der Exzenternocke 61. Dies verhindert, dass neue Luft in den Zylinder 45 eintritt oder ihn verlässt, und begrenzt deshalb die Pumpverluste des Motors 12. Diese Modifikation kann in einer Vielzahl von Rollhebel-Folgeelementen 60 auftreten, welche jegliches Rollhebel-Folgeelement 60 für jedes Einlass- und Auslassventil 42, 43 jedes Zylinders beinhaltet, oder kann vereinfacht werden, um nur mit einer speziellen Anzahl von Zylindern, kleiner als die Gesamtanzahl der Zylinder, zu korrelieren. Während der Motor, welcher in 5 gezeigt wird, eine hervorstehende Nocke benutzt, können andere Alternativen, wie z. B. Schubstangen, ebenfalls angewendet werden.
Alternativ kann das Ventilprofil modifiziert werden, so dass die Einlass- oder Auslassventile 42, 43 oder beide geringfügig offengehalten werden, wenn sie in dem zweiten Modus des Betriebes betrieben werden. Dies eliminiert die Kompression innerhalb des Zylinders, wodurch die Zugkraftverluste des Motors reduziert werden.
Alternativ, oder zusätzlich zu dem Verfahren, welches in 1 dargestellt ist, welches auf menschlichen Eingaben beruht, kann ein Fahrzeugmechanismus, wie zum Beispiel ein Tempomat-System, auch in bestimmten Umständen dienen. Der Tempomat-Betrieb hält eine verhältnismäßig konstante Fahrzeuggeschwindigkeit unter Motorlast aufrecht, und bei verschiedenen Zuständen, bei welchen die Fahrzeuggeschwindigkeit dazu neigt, zuzunehmen, ohne die Motorlast zu erhöhen, kann ein Szenario identifiziert werden, bei welchem das Fahrzeug ohne das Benutzen des Motors 12 im Leerlauf fahren kann. Die Pumpverluste können während des Leerlaufs reduziert werden (z. B. entsprechend zu einer oder mehreren der obigen Motormodifikationen). Zusätzlich zu den menschlichen Eingaben, welche den Leerlaufbetrieb stoppen und den Motor 12 erneut starten können, kann das Tempomat-System automatisch den Motor 12 erneut starten, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit abzunehmen beginnt.
Obwohl die Erfindung im Detail mit Bezug auf bestimmte bevorzugte Ausführungsformen beschrieben worden ist, existieren Variationen und Modifikationen innerhalb des Umfangs und des Geistes eines oder mehrerer unabhängiger Gesichtspunkte der Erfindung, wie beschrieben.

Claims

Verfahren des Betreibens eines Fahrzeugs, wobei das Verfahren aufweist: Bereitstellen eines Verbrennungsmotors; Bereitstellen einer elektrischen Maschine, welche an einer Batterie von weniger als 150 Volt angeschlossen ist und an den Verbrennungsmotor so gekoppelt ist, dass sich eine Kurbelwelle des Verbrennungsmotors zu allen Zeiten dreht, bei welchem die elektrische Maschine arbeitet, um Leistung von der Batterie zu liefern, und zu allen Zeiten die elektrische Maschine arbeitet, um Leistung für das Speichern in der Batterie zu erfassen; Bereitstellen von Antriebskraft für das Fahrzeug, mit Leistung, welche durch den Verbrennungsmotor ausgegeben wird; während des Bewegens des Fahrzeugs, Beenden der Zündung des Verbrennungsmotors in Antwort auf eine Motorlast unterhalb eines Schwellwertes; und nachdem die Zündung aufgehört hat, Ändern wenigstens einer mechanischen Eigenschaft des Verbrennungsmotors, um die Pumpverluste zu verringern, um die Antriebsstrang-Zugkraft zu reduzieren.
Verfahren nach Anspruch 1, welches ferner aufweist: Bereitstellen eines Getriebes zwischen dem Verbrennungsmotor und wenigstens eines Fahrzeugrades; und Stellen des Getriebes in eine neutrale Position, während der Bewegung des Fahrzeugs, wenn die Motorlast unterhalb des Schwellwerts ist.
Verfahren nach Anspruch 1, welches ferner aufweist: Erfassen einer Eingabe von einem menschlichen Bediener des Fahrzeugs; und Wiederaufnehmen der Zündung des Verbrennungsmotors.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei die Eingabe ein Niederdrücken eines Beschleunigungspedals beinhaltet.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei die Eingabe ein Niederdrücken eines Bremspedals beinhaltet.
Verfahren nach Anspruch 5, welches ferner das Abbremsen des Fahrzeugs mit einem regenerativen Bremsprozess aufweist, wodurch die elektrische Maschine elektrische Leistung für das Speichern in der Batterie erzeugt, in Antwort auf das Niederdrücken des Bremspedals.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei die elektrische Maschine ein integrierter Anlasser-Generator ist, wobei das Verfahren ferner das Versorgen der elektrischen Maschine mit Energie aufweist, um den Verbrennungsmotor zu starten, während die wenigstens eine mechanische Eigenschaft geändert wird, um die Pumpverluste zu reduzieren.
Verfahren nach Anspruch 1, welches ferner aufweist: Bereitstellen eines Drehmomentwandlers zwischen einem Verbrennungsmotor und einer elektrischen Maschine; und wobei das Bereitstellen von Antriebskraft für das Fahrzeug das Übertragen von Verbrennungsmotorleistung zu wenigstens einem Fahrzeugrad über den Drehmomentwandler beinhaltet.
Verfahren nach Anspruch 1, welches ferner aufweist: Bereitstellen eines Drehmomentwandlers zwischen einer elektrischen Maschine und wenigstens einem Fahrzeugrad; und wobei das Bereitstellen von Antriebskraft für das Fahrzeug das Übertragen von Verbrennungsmotorleistung zu wenigstens einem Fahrzeugrad über den Drehmomentwandler beinhaltet.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Ändern bei wenigstens einer mechanischen Eigenschaft des Verbrennungsmotors das Manipulieren eines Ventiltriebs beinhaltet.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei das Manipulieren des Ventiltriebs das Umkippen einer Vielzahl von Rollhebel-Folgegliedern beinhaltet, so dass das Betätigen der Vielzahl von Rollhebel-Folgeelementen durch eine Nockenwelle nicht zu einem Öffnen einer entsprechenden Vielzahl von Ventilen des Ventiltriebs führt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Ändern der wenigstens einen mechanischen Eigenschaft des Verbrennungsmotors, das Justieren des Zeitablaufs, von wenigstens einem Ausstoßventil und wenigstens einem Einlassventil beinhaltet, um eine negative Ventilüberschneidung herzustellen.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Ändern wenigstens einer mechanischen Eigenschaft des Verbrennungsmotors, das Substituieren eines hohen Kompressionsverhältnisses gegen ein niedriges Kompressionsverhältnis in wenigstens einem Kolbenzylinder des Verbrennungsmotors beinhaltet.
Fahrzeug, welches aufweist: einen Verbrennungsmotor; und eine elektrische Maschine, welche an eine Batterie von weniger als 150 Volt angeschlossen ist und an den Verbrennungsmotor gekoppelt ist, so dass eine Kurbelwelle des Verbrennungsmotors sich zu allen Zeiten dreht, bei welchen die elektrische Maschine Leistung von der Batterie liefert, und zu allen Zeiten, bei welchen die elektrische Maschine Leistung für das Speichern in der Batterie erfasst, wobei das Fahrzeug in einem ersten Modus des Betriebes betreibbar ist, in welchem das Fahrzeug durch den Verbrennungsmotor angetrieben wird, und wobei, aktiviert durch das Detektieren einer Motorlast unterhalb eines Schwellwerts, das Fahrzeug in einem zweiten Modus des Betriebes betreibbar ist, in welchem die Zündung des Verbrennungsmotors beendet wird, und wenigstens eine mechanische Eigenschaft des Verbrennungsmotors geändert wird, um die Pumpverluste und die Antriebsstrang-Zugkraft zu reduzieren.
Fahrzeug nach Anspruch 14, wobei der Verbrennungsmotor konfiguriert ist, von dem zweiten Modus des Betriebes zu dem ersten Modus des Betriebs über eine Eingabe von einem menschlichen Bediener des Fahrzeugs zu schalten.
Fahrzeug nach Anspruch 15, wobei die Eingabe ein Niederdrücken eines Beschleunigungspedals beinhaltet.
Fahrzeug nach Anspruch 15, wobei die Eingabe ein Niederdrücken eines Bremspedals beinhaltet.
Fahrzeug nach Anspruch 17, wobei die elektrische Maschine betreibbar ist, um elektrische Leistung für das Speichern in der Batterie zu erzeugen, in Antwort auf das Niederdrücken des Bremspedals.
Fahrzeug nach Anspruch 14, wobei die elektrische Maschine ein integrierter Anlasser/Generator ist, welcher betreibbar ist, um den Verbrennungsmotor zu starten, wenn dieser mit Energie versorgt ist.
Fahrzeug nach Anspruch 14, welches ferner einen Drehmomentwandler aufweist, welcher zwischen der elektrischen Maschine und wenigstens einem Fahrzeugrad oder zwischen der elektrischen Maschine und dem Verbrennungsmotor platziert ist.