DE102015222551B4 - Verfahren zum Betreiben eines Luftverdichters zur Luftversorgung eines Antriebsmotors sowie Kraftfahrzeug mit einem solchen Luftverdichter - Google Patents

Abstract

Verfahren zum Betrieb eines Luftverdichters (10) in einem Kraftfahrzeug (1), wobei der Luftverdichter (10) eine drehbare Welle (22) aufweist, welche mittels eines Luftlagers (24) gelagert ist, wobei das Kraftfahrzeug (1) Mittel zum Detektieren eines Fahrbahnzustandes eines Fahrbahnabschnittes aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass in einem ersten Verfahrensschritt die Drehzahl der Welle (22) geprüft wird, in einem zweiten Verfahrensschritt der Fahrbahnzustand ermittelt wird und bei Erkennen eines schlechten Fahrbahnzustands und einem gleichzeitigen Stillstand der Welle (22) oder bei Erkennen eines schlechten Fahrbahnzustands und einer gleichzeitig nicht hinreichenden Drehzahl der Welle (22) die Welle (22) derart angetrieben wird, dass sich ein tragfähiges Luftpolster (40) im Luftlager (24) einstellt.

Description

• Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Luftverdichters sowie ein Kraftfahrzeug mit einem Luftverdichter gemäß den Oberbegriffen der unabhängigen Ansprüche.
• Ein als Turbolader ausgebildeter Luftverdichter mit einer luftgelagerten Welle ist beispielsweise aus der DE 10 2010 006 843 A1 bekannt. So offenbart die DE 10 2010 006 843 A1 einen Turbolader mit einem Gehäuse, in dem ein Läufer angeordnet ist, wobei der Läufer eine Welle, ein Verdichterrad und ein Turbinenrad aufweist, wobei der Läufer in einer Luftlagerung drehbar in dem Gehäuse gelagert ist und die Luftlagerung über einen als zusätzliches Bauteil ausgeführten Kompressor mit Luft zu versorgen ist.
• Aus der DE 10 2012 022 938 A1 ist ein Abgasturbolader für einen Energiewandler bekannt, mit einem Rotor, welcher eine um eine Drehachse drehbare Welle, ein drehfest mit der Welle verbundenes Turbinenrad und ein drehfest mit der Welle verbundenes Verdichterrad aufweist, wobei ein Luftlager zur axialen Lagerung der Welle vorgesehen ist, wobei ein Elektromotor zum Antreiben des Rotors vorgesehen ist und wobei eine Übertragungseinrichtung zum Übertragen von aus jeweiligen, verdichterradseitig und turbinenradseitig auf die Übertragungseinrichtung wirkenden Gaskräften resultierenden Axialkräften auf das Luftlager vorgesehen ist, wobei die Übertragungseinrichtung in die jeweiligen Laufradrücken des Verdichterrads und des Turbinenrads integriert ist.
• Aus der EP 1 629 183 B1 ist ein Fahrzeug mit einem Verbrennungsmotor bekannt, der mittels eines Turboladers mit variabler Turbinengeometrie aufgeladen ist und elektronische Steuerelemente aufweist, die die Zufuhr von Kraftstoffen und Luft in den Brennraum des Motors steuern, wobei die Steuerorgane so ausgelegt sind, dass sie während der Vorwärtsfahrt des Fahrzeugs auf der Basis von Eingangssituationen über zumindest die Straßenneigung und die Gaspedalstellung den zukünftigen Straßenwiderstand und den Zeitraum bis zum zukünftigen Übergang im Betriebszustand des Motors abschätzen. Die Steuerelemente sind so ausgelegt, dass sie Änderungen der Turbinengeometrie während des genannten Zeitraums steuern, um das Ansprechverhalten des Motors beim Auftreten der Transiente zu optimieren.
• Bei luftgelagerten Wellen kann es bei gewissen Fahrzeuganregungen, beispielsweise beim Überfahren eines groben Kopfsteinpflasters oder einer Schlaglochpiste zu Schädigungen des Luftlagers kommen. Dies ist insbesondere dann kritisch, wenn die Welle sich nicht dreht oder nur mit niedriger Drehzahl dreht, sodass im Luftlager Mischreibung vorherrscht und noch kein tragfähiges Luftpolster aufgebaut wird. Demzufolge haben unebene Straßenverhältnisse eine direkte Krafteinwirkung auf die Lagerflächen des Luftlagers, was das Luftlager schädigen kann.
• Ein ähnliches Problem ist aus Fahrzeuggetrieben bekannt. Bei diesen Getrieben werden bei schlechten Straßenverhältnissen automatisiert Gänge eingelegt, um das akustische Verhalten des Getriebes zu verbessern beziehungsweise um die Zahnräder des Getriebes zu schützen. Ansonsten kann es insbesondere im Freilauf des Getriebes aufgrund des Spiels in den Zahnrädern zu einem „Getriebeklappern“ kommen. Eine solche „Verriegelung“ ist jedoch nicht auf ein Luftlager beziehungsweise auf einen Turbolader mit einer luftgelagerten Welle übertragbar.
• Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, einen Luftverdichter mit einer luftgelagerten Welle bei einem Überfahren einer Fahrbahn mit schlechten Fahrbahnverhältnissen vor einer mechanischen Beschädigung durch Stoßbelastungen zu schützen.
• Die Aufgabe wird durch ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Betrieb eines Luftverdichters in einem Kraftfahrzeug gelöst, wobei der Luftverdichter eine drehbare Welle aufweist, welche mittels eines Luftlagers gelagert ist, wobei das Kraftfahrzeug Mittel zum Detektieren eines Fahrbahnzustandes eines vorzugsweise in Fahrtrichtung vor dem Kraftfahrzeug liegenden Fahrbahnabschnittes aufweist, und wobei in einem ersten Verfahrensschritt die Drehzahl der Welle geprüft wird, in einem zweiten Verfahrensschritt der Fahrbahnzustand ermittelt wird und bei Erkennen eines schlechten Fahrbahnzustands und einem gleichzeitigen Stillstand der Welle oder bei Erkennen eines schlechten Fahrbahnzustands und einer gleichzeitig nicht hinreichenden Drehzahl der Welle die Welle derart angetrieben wird, dass sich ein tragfähiges Luftpolster im Luftlager einstellt, welches einen Kontakt der Welle mit dem Lager unterbindet. Auf diese Weise kann ein zielgerichteter Schutz des Luftlagers erreicht werden. Durch das tragfähige Luftpolster stellt sich im Luftlager ein gegenüber dem Umgebungsdruck erhöhter Lagerinnendruck ein, der wie eine Gasfeder wirkt und Stöße abdämpft. Dabei schützt das Dämpfungsverhalten das Luftlager vor einer mechanischen Beschädigung.
• Gemäß einer vorteilhaften Weiterentwicklung des Verfahrens ist vorgesehen, dass die Ermittlung des Fahrbahnzustandes durch eine geeignete Sensorik am Kraftfahrzeug erfolgt. Dabei wird vorzugsweise auf die bereits für andere Zwecke vorhandene Sensorik zurückgegriffen, sodass keine zusätzlichen Bauteile benötigt werden und eine einfache und kostengünstige Umsetzung des Verfahrens möglich ist. Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Fahrbahnzustand durch die Auswertung eines Signals der Raddrehzahlsensorik ermittelt wird. Besonders vorteilhaft ist dabei, wenn die Analyse mittels einer Auswertung einer Frequenzanalyse des Drehzahlsensors eines Antiblockiersystems oder eines Fahrstabilitätssystems erfolgt. Da die Räder in direktem Kontakt mit der Fahrbahn stehen, kann an dieser Stelle eine besonders einfache und sensible Detektion der Fahrbahnverhältnisse erfolgen.
• Alternativ ist mit Vorteil vorgesehen, dass der Fahrbahnzustand über einen Beschleunigungssensor ermittelt wird. Ein Beschleunigungssensor ist eine weitere einfache und kostengünstige Möglichkeit, Erschütterungen und/oder Vibrationen durch einen schlechten Straßenbelag zu detektieren. Dabei ist besonders bevorzugt, wenn der Beschleunigungssensor zur Erfassung einer Vertikalbewegung des Kraftfahrzeuges geeignet ist, da gerade die Vertikalbewegungen senkrecht zu einer vorzugsweise horizontal angeordneten Welle verlaufen und somit am stärksten auf das Luftlager durchschlagen. Beschleunigungssensoren können zu vielen Zwecken an einem Kraftfahrzeug verbaut sein, wobei insbesondere solche Sensoren zur Erfassung geeignet sind, welche mit der Karosserie, den Achsen oder einer Aufhängung des Verbrennungsmotors und/oder des Luftverdichters in direkter Verbindung stehen.
• Gemäß einer weiteren alternativen Ausführungsform des Verfahrens ist vorgesehen, dass der Fahrbahnzustand über einen optischen Sensor, ermittelt wird. Durch einen optischen Sensor können auf einfache Art und Weise Störungen in der Ebenheit des Fahrbahnbelags, wie beispielsweise Kopfsteinpflaster, Schlaglöcher oder ähnliches, erfasst und erkannt werden. Besonders bevorzugt ist dabei, wenn die Erfassung durch eine Kamera am Kraftfahrzeug erfolgt, insbesondere durch eine Kamera, welche in Fahrtrichtung des Kraftfahrzeuges orientiert ist. Hierzu kann beispielsweise eine Kamera eines Abstandhaltesystems, eines Notbremsassistenten, einer Verkehrszeichenerkennung oder eine Rückfahrkamera genutzt werden.
• Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens ist vorgesehen, dass der Fahrbahnzustand mittels eines akustischen Sensors, insbesondere mittels eines akustischen Sensors in Radnähe eines Rades des Kraftfahrzeuges, ermittelt wird. Durch einen akustischen Sensor können Geräusche, welche typischerweise bei einem Überfahren eines Fahrbahnabschnittes mit schlechter Fahrbahnoberfläche auftreten, zum Beispiel Abrollgeräusche der Reifen oder Geräusche durch Schläge in der Radaufhängung, erfasst werden.
• Gemäß einer weiteren alternativen Ausführungsform des Verfahrens ist vorgesehen, dass die Position des Kraftfahrzeuges über ein Navigationssystem des Kraftfahrzeuges ermittelt wird und einem in Fahrtrichtung vor dem Kraftfahrzeug liegenden Fahrbahnabschnitt über ein Speichermedium im Kraftfahrzeug oder mittels Funkverbindung ein Fahrbahnzustand zugeordnet wird. Abschnitte mit entsprechend schlechtem Fahrbahnbelag können beispielsweise auf einem Datenträger des Navigationssystems, beispielsweise einer Festplatte, einer Speicherkarte oder einem mobilen Datenträger wie einer CD-ROM, DVD oder einem USB-Stick, gespeichert sein. Alternativ können die Daten auch mittels einer Funkverbindung, insbesondere einer Mobilfunkverbindung, zwischen dem Kraftfahrzeug und einem externen Server ausgetauscht werden. Dadurch kann die Welle des Luftverdichters rechtzeitig vor Erreichen eines Streckenabschnittes mit schlechtem Fahrbahnbelag beschleunigt werden und bereits bei Erreichen dieses Streckenabschnittes die Drehzahl in einem Bereich liegen, in dem im Luftlager ein Druckpolster aufgebaut ist und die Welle gegen Vibrationen und Schläge geschützt ist.
• Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterentwicklung des Verfahrens ist vorgesehen, dass der Luftverdichter durch einen elektrischen Antrieb auf eine hinreichende Drehzahl beschleunigt wird. Unter einer hinreichenden Drehzahl ist in diesem Zusammenhang eine Drehzahl zu verstehen, bei der im Luftlager ein Überdruck von mindestens 100 mbar anliegt, sodass die Welle den Bereich der Mischreibung sicher verlassen hat und im Bereich der Fluidreibung im Luftlager rotiert. Durch einen elektrischen Antrieb ist eine einfache und schnelle Beschleunigung der Welle im Luftverdichter möglich. Alternativ ist auch eine Ankopplung der Welle des Luftverdichters an einen mechanischen Antrieb, beispielsweise mittels einer Magnetkupplung, möglich. Dabei erzeugt der Luftverdichter bei einer Drehzahl von vorzugsweise mindestens 10.000 Umdrehungen pro Minute, besonders bevorzugt mindestens 50.000 Umdrehungen pro Minute, ein tragfähiges Luftpolster mit einem gegenüber der Umgebung um mindestens 100mbar, vorzugsweise 150mbar, erhöhten Luftdruck.
• Erfindungsgemäß ist ein Kraftfahrzeug mit einem Antriebsmotor sowie mit einem Luftverdichter vorgesehen, wobei der Luftverdichter eine drehbare Welle aufweist, welche mittels eines Luftlagers gelagert ist, sowie mit einem Steuergerät, wobei das Steuergerät eingerichtet ist, um ein in einem der vorhergehenden Abschnitte beschriebenes Verfahren durchzuführen. Der Luftverdichter ist vorzugsweise als Turbolader oder elektrisch angetriebener Luftverdichter ausgebildet, welcher einen Antriebsmotor des Kraftfahrzeuges mit Luft versorgt. Somit kann ein ohnehin schon vorhandener beziehungsweise benötigter Luftverdichter genutzt werden, um ein tragfähiges Luftpolster im Luftlager auszubilden.
• Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Kraftfahrzeuges ist vorgesehen, dass das Kraftfahrzeug als Hybridfahrzeug ausgebildet ist und neben dem Verbrennungsmotor einen weiteren Antrieb, insbesondere eine elektrische Antriebsquelle und/oder eine Brennstoffzelle aufweist. Gerade bei solchen Kraftfahrzeugen kann es zu Betriebssituationen kommen, in denen der Verbrennungsmotor nicht arbeitet, daher kein Volumenstrom an Gas durch den Abgaskanal strömt und die Turbine des Turboladers somit nicht angetrieben wird. Alternativ kann ein solchen Betriebszustand auch bei einem Kraftfahrzeug mit reinem Verbrennungsmotor-Antrieb auftreten, beispielsweise wenn der Verbrennungsmotor durch eine Start-Stopp-Automatik ausgeschaltet wird oder ein Bypasskanal am Turbolader geöffnet ist, sodass auch in diesen Fällen kein hinreichender Volumenstrom zum Antrieb der Turbine des Turboladers vorhanden ist.
• Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Luftverdichter als elektrisch unterstützter Luftverdichter, insbesondere zur Luftversorgung einer Brennstoffzelle, ausgebildet ist. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird unter einem „schlechten Fahrbahnzustand“ ein Zustand der Fahrbahn verstanden, der eine vorbestimmte Schwelle, insbesondere eine Schwelle für ein Maß an Unebenheit, überschreitet.
• Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den übrigen, in den Unteransprüchen genannten Merkmalen.
• Die verschiedenen in dieser Anmeldung genannten Ausführungsformen der Erfindung sind, sofern im Einzelfall nicht anders ausgeführt, mit Vorteil miteinander kombinierbar.
• Die Erfindung wird nachfolgend in Ausführungsbeispielen anhand der zugehörigen Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
• 1 einen Verbrennungsmotor mit einem elektrisch antreibbaren Luftverdichter mit einem Luftlager zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens,
• 2 ein Kraftfahrzeug mit einer Sensorik zur Erfassung von Fahrbahnverhältnissen, und
• 3 ein Ablaufdiagramm, wie ein erfindungsgemäßes Verfahren durchgeführt wird.
• 1 zeigt einen Verbrennungsmotor 14 mit einem Ansaugtrakt 18 und einem Abgaskanal 12 , wobei der Verbrennungsmotor 14 durch einen Luftverdichter 10 aufladbar ist. Der Luftverdichter 10 ist als Turbolader ausgebildet und umfasst eine Turbine 16 und einen Verdichter 20 , welche mittels einer gemeinsamen Welle 22 verbunden sind, wobei die Turbine 16 im Abgaskanal 12 und der Verdichter im Ansaugtrakt 18 des Verbrennungsmotors 14 angeordnet sind. Im Ansaugtrakt 18 ist ferner eine Drosselklappe 54 zur Steuerung der Luftzufuhr zum Verbrennungsmotor 14 angeordnet. Im Abgaskanal 12 sind in Abgasstromrichtung der Turbine 16 eine Abgasreinigungsvorrichtung, insbesondere ein Katalysator und/oder ein Partikelfilter, nachgeschaltet. Der Luftverdichter 10 weist einen Bypasskanal 50 auf, an dem ein Abgasstrom an der Turbine 16 vorbei geleitet wird und welcher mittels eines Ventils 52 verschließbar ist. Die Welle 22 des Luftverdichters 10 ist mittels eines Luftlagers 24 gelagert. Zwischen der Welle 22 und einer Lagerstelle des Luftlagers 24 ist hierzu ein tragfähiges Luftpolster 40 ausgebildet, wobei durch die Rotation der Welle 22 ein gegenüber einem Umgebungsdruck erhöhter Druck entsteht, sodass die Welle 22 in dem Luftlager 24 „schwebt“. An dem Luftverdichter 10 ist ein elektrischer Antrieb 38 vorgesehen, welcher die Welle 22 beschleunigt, wenn ein Abgasstrom durch den Abgaskanal 12 nicht hinreichend groß ist, um die Turbine 16 derart anzutreiben, dass eine hinreichende Drehzahl der Welle 22 erreicht wird. Der Verbrennungsmotor 14 ist über eine Signalleitung 48 mit einem Steuergerät 26 verbunden. Über das Steuergerät 26 kann neben einer Regelung der Einspritzmenge und sonstiger Parameter des Verbrennungsmotors 14 auch der Luftverdichter 10 , insbesondere der elektrische Antrieb 38 des Luftverdichters 10 gesteuert oder geregelt werden. Alternativ kann für die Steuerung des Luftverdichters 10 auch ein separates Steuergerät vorgesehen sein, oder die Steuerung oder Regelung in einem weiteren, von dem Steuergerät 26 verschiedenen Steuergerät eines Kraftfahrzeuges 1 implementiert sein.
• Alternativ zu einem Turbolader kann der Luftverdichter 10 auch als elektrisch oder mechanisch angetriebener Luftverdichter 10 ausgebildet sein, welcher einen Antriebsmotor des Kraftfahrzeuges 1 , vorzugsweise den Verbrennungsmotor 14 oder eine Brennstoffzelle 46 mit Luft versorgt.
• In 2 ist ein Kraftfahrzeug 1 mit einem Verbrennungsmotor 14 und einem weiteren Antriebsaggregat dargestellt. Das Kraftfahrzeug 1 ist als Hybridfahrzeug 42 ausgebildet und weist beispielsweise zusätzlich eine elektrische Antriebsquelle 44 , vorzugsweise einen batteriebetriebenen Elektromotor, oder eine Brennstoffzelle 46 auf. Alternativ kann das Kraftfahrzeug 1 auch ausschließlich mit einem Verbrennungsmotor 14 oder ausschließlich mit einer Brennstoffzelle 46 ausgerüstet sein. An dem Kraftfahrzeug 1 ist eine Sensorik 28 zur Erfassung eines Fahrbahnzustands vorgesehen. Die Sensorik 28 kann einen Raddrehzahlsensor 30 , einen Beschleunigungssensor 32 , einen optischen Sensor 34 , einen Sensor 36 zur Erfassung der Position des Kraftfahrzeuges 1 und/oder weitere Sensoren umfassen.
• Der Raddrehzahlsensor 30 ist vorzugsweise als ein Sensor zur Regelung oder Steuerung eines Antiblockiersystems oder einer Fahrdynamikregelung ausgebildet. Über den Raddrehzahlsensor 30 kann beispielsweise mittels einer Frequenzanalyse das Vorliegen eines schlechten Fahrbahnzustandes ermittelt werden. Der Beschleunigungssensor 32 kann beispielsweise als ein Beschleunigungssensor 32 einer Fahrdynamikregelung oder eines Überschlagschutzes des Kraftfahrzeuges 1 ausgebildet sein. Der Beschleunigungssensor 32 erfasst bevorzugt eine Beschleunigung senkrecht zu einer Fahrtrichtung des Kraftfahrzeuges 1 , kann aber auch (zusätzlich) eine Beschleunigung in Fahrtrichtung beziehungsweise quer zur Fahrrichtung des Kraftfahrzeuges erfassen. Der optische Sensor 34 ist beispielsweise als eine Kamera im Vorderwagenbereich des Kraftfahrzeuges 1 ausgebildet, mit der ein Straßenbelag beziehungsweise der Fahrbahnzustand in Fahrtrichtung vor dem Kraftfahrzeug 1 erfasst werden kann. Alternativ oder zusätzlich kann hierzu auch eine Rückfahrkamera genutzt werden, um beim Rückwärtsfahren den Fahrbahnzustand erfassen zu können. Weiter alternativ kann auch eine Kamera im Rückspiegel des Kraftfahrzeuges 1 , beispielsweise zur Verkehrsschildererkennung, genutzt werden. Weiterhin können weitere optische Sensoren 34 , beispielsweise zur Erkennung von Gegenverkehr oder als Teil eines videogestützten Spurhalteassistenten, einer Abstandserkennung oder eines Notbremssystems zur Erkennung des Fahrbahnzustands genutzt werden.
• Über den GPS-Sensor 36 kann eine Position des Kraftfahrzeuges 1 sowie die Fahrtrichtung des Kraftfahrzeuges 1 ermittelt werden. Durch in einem Speichermedium hinterlegten Datensatz kann hier der Fahrbahnzustand der Fahrbahn in Fahrtrichtung vor dem Kraftfahrzeug 1 hinterlegt sein und somit eine Information für das Vorliegen eines schlechten Fahrbahnzustandes liefern.
• Im Normalbetrieb wird das Kraftfahrzeug 1 von dem Verbrennungsmotor 14 angetrieben. Dabei entstehen Abgase, welche in den Abgaskanal 12 eingeleitet werden und dort die Turbine 16 des Turboladers antreiben. Dadurch wird die Welle 22 des Luftverdichters 10 auf eine Rotationsgeschwindigkeit gebracht, bei der im Luftverdichter 10 ein hinreichender Überdruck erzeugt wird, um die Welle 22 soweit vom Luftlager 24 abzuheben, dass ein tragfähiges Luftpolster 40 entsteht, wobei ausschließlich Fluidreibung zwischen der Welle 22 und der Luft im Luftlager 24 vorliegt. Dieser Überdruck wirkt wie eine Gasfeder, sodass Stöße durch das Überfahren einer Fahrbahn mit schlechtem Fahrbahnzustand, beispielsweise grobes Kopfsteinpflaster, Schlaglöcher, etc., von diesem Überdruck abgedämpft werden und die Welle 22 schützen. Wird der Verbrennungsmotor 14 ohne Last oder mit sehr geringer Last betrieben oder komplett vom Antriebsstrang abgekoppelt, beispielsweise bei einer rein elektrischen Fahrt eines Hybridautos, so reicht der Abgasstrom durch den Abgaskanal 12 nicht mehr aus, um die Turbine 16 hinreichend anzutreiben, dass im Luftlager 24 ausschließlich Fluidreibung vorherrscht. Alternativ kann eine Öffnung des Bypasskanals 50 am Turbolader dazu führen, dass kein hinreichender Abgasstrom durch die Turbine 16 geleitet wird und die Drehzahl des Turboladers einbricht. Bei einem solchen Betriebszustand herrscht entweder Mischreibung, falls sich die Welle 22 noch dreht, oder direkter Kontakt zwischen der Welle 22 und den Lagerstellen des Luftlagers 24 . In einem solchen Betriebszustand liegt kein Luftpolster vor, welches Schläge oder Erschütterungen durch das Befahren eines Fahrbahnabschnitts 62 mit schlechtem Fahrbahnzustand abdämpfen könnte. Im Stand wirkt der Spalt an den Lagerstellten als reiner Luftspalt ohne Druckluft. Um in einem solchen Betriebszustand das Luftlager 24 gegen eine Beschädigung zu schützen, wird bei Erkennen eines schlechten Fahrbahnzustands durch die Sensorik 28 und gleichzeitig nicht hinreichender Drehzahl der Welle 22 oder nicht hinreichendem Überdruck im Luftlager 24 die Welle 22 des Luftverdichters 10 durch den elektrischen Antrieb 38 derart beschleunigt, dass im Luftlager 24 ein tragfähiges Luftpolster 40 entsteht und die Welle 22 mit Fluidreibung im Luftlager 24 rotiert, selbst dann, wenn dies aus Sicht des Verbrennungsmotors 14 nicht erforderlich ist. Dadurch sind die Lagerstellen des Luftlagers 24 geschützt. Die Dämpfung kann sowohl bei Radial- als auch bei Axiallagern genutzt werden. Das Dämpfungsverhalten des Druckluftpolsters schützt das Lager vor mechanischer Schädigung. Alternativ kann die Welle 22 auch durch einen mechanischen Antrieb beschleunigt werden, wobei der mechanische Antrieb beispielsweise mittels einer Magnetkupplung mit der Welle 22 verbunden werden kann, um die Welle 22 zu beschleunigen.
• In 3 ist ein Ablaufschema eines erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt. In einem ersten Verfahrensschritt < 100 > wird durch die Sensorik 28 geprüft, ob die Fahrbahn 60 , insbesondere in einem in Fahrtrichtung vor dem Kraftfahrzeug 1 liegenden Fahrbahnabschnitt 62 , 64 , einen hinreichend guten Fahrbahnzustand aufweist und keine Beschädigungen der Welle zu erwarten sind. Bei dem Befahren eines Fahrbahnabschnitts mit gutem Fahrbahnzustand 64 sind keine weiteren Maßnahmen notwendig. In einem zweiten Verfahrensschritt < 110 > wird geprüft, ob die Welle 22 des Luftverdichters 10 mit hinreichender Drehzahl rotiert, um im Luftlager 24 ein Druckpolster auszubilden. Dies kann beispielsweise über eine Erfassung der Drehzahl der Welle 22 oder über eine Druckmessung im Luftlager 24 oder eine Druckmessung an einem Austritt des Luftverdichters 10 erfolgen. Wird in Kombination des ersten Verfahrensschritts < 100 > und des zweiten Verfahrensschritts < 110 > festgestellt, dass ein Fahrbahnabschnitt 62 mit schlechtem Fahrbahnzustand und eine nicht hinreichende Drehzahl der Welle 22 vorliegt, wird in einem weiteren Verfahrensschritt < 120 > die Welle 22 des Luftverdichters 10 beschleunigt, bis sich ein Druckpolster in dem Luftlager 24 einstellt. Die Verfahrensschritte < 100 > und < 110 > werden regelmäßig, vorzugsweise in gleichmäßigen zeitlichen Abständen wiederholt, bis entweder durch den Betrieb des Verbrennungsmotors 14 oder durch Erkennen eines Fahrbahnabschnitts 64 mit gutem Fahrbahnzustand sichergestellt ist, dass keine Schäden für das Luftlager 24 drohen. In einem abschließenden Verfahrensschritt < 130 > wird der elektrische Antrieb für den Luftverdichter 10 dann wieder abgeschaltet.
• Bezugszeichenliste

1

Kraftfahrzeug

10

Luftverdichter

12

Abgaskanal

14

Verbrennungsmotor

16

Turbine

18

Ansaugtrakt

20

Verdichter

22

Welle

24

Luftlager

26

Steuergerät

28

Sensorik

30

Raddrehzahlsensorik

32

Beschleunigungssensor

34

optischer Sensor

36

GPS-Sensor

38

elektrischer Antrieb

40

tragfähiges Luftpolster

42

Hybridfahrzeug

44

elektrische Antriebsquelle

46

Brennstoffzelle

48

Signalleitung

50

Bypasskanal

52

Ventil

54

Drosselklappe

56

Abgasreinigungsvorrichtung

60

Fahrbahn

62

Fahrbahnabschnitt mit schlechtem Fahrbahnzustand

64

Fahrbahnabschnitt mit gutem Fahrbahnzustand

Claims (10)

1. Verfahren zum Betrieb eines Luftverdichters (10) in einem Kraftfahrzeug (1), wobei der Luftverdichter (10) eine drehbare Welle (22) aufweist, welche mittels eines Luftlagers (24) gelagert ist, wobei das Kraftfahrzeug (1) Mittel zum Detektieren eines Fahrbahnzustandes eines Fahrbahnabschnittes aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass in einem ersten Verfahrensschritt die Drehzahl der Welle (22) geprüft wird, in einem zweiten Verfahrensschritt der Fahrbahnzustand ermittelt wird und bei Erkennen eines schlechten Fahrbahnzustands und einem gleichzeitigen Stillstand der Welle (22) oder bei Erkennen eines schlechten Fahrbahnzustands und einer gleichzeitig nicht hinreichenden Drehzahl der Welle (22) die Welle (22) derart angetrieben wird, dass sich ein tragfähiges Luftpolster (40) im Luftlager (24) einstellt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Luftverdichter (10) als Turbolader ausgebildet ist und eine in einem Abgaskanal (12) des Verbrennungsmotors angeordnete Turbine (16) sowie einen in einem Ansaugtrakt (18) des Verbrennungsmotors (14) angeordneten Verdichter (20) aufweist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ermittlung des Fahrbahnzustandes durch eine geeignete Sensorik (28) am Kraftfahrzeug (1) erfolgt.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Fahrbahnzustand durch die Auswertung eines Signals der Raddrehzahlsensorik (30) ermittelt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Fahrbahnzustand über einen Beschleunigungssensor (32) ermittelt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Fahrbahnzustand über einen optischen Sensor (34) oder einen akustischen Sensor ermittelt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Position des Kraftfahrzeuges (1) ermittelt wird und einem in Fahrtrichtung vor dem Kraftfahrzeug (1) liegenden Fahrbahnabschnitt über ein Speichermedium im Kraftfahrzeug (1) oder mittels Funkverbindung ein Fahrbahnzustand zugeordnet wird.
8. Kraftfahrzeug (1) mit einem Verbrennungsmotor (14) sowie mit einem Luftverdichter (10), wobei der Luftverdichter (10) eine drehbare Welle (22) aufweist, welche mittels eines Luftlagers (24) gelagert ist, sowie mit einem Steuergerät (26), dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät (26) eingerichtet ist, ein Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7 durchzuführen.
9. Kraftfahrzeug (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Kraftfahrzeug (1) als Hybridfahrzeug (42) ausgebildet ist und neben dem Verbrennungsmotor (14) einen weiteren Antrieb, insbesondere eine elektrische Antriebsquelle (44) für das Kraftfahrzeug (1) und/oder eine Brennstoffzelle (46) aufweist.
10. Kraftfahrzeug (1) nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Luftverdichter (10) als elektrisch unterstützter Luftverdichter ausgebildet ist.

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