-
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs, der einen Hubkolbenmotor und wenigstens ein mit dem Hubkolbenmotor koppelbares Antriebsfahrzeugrad aufweist, sowie ein System, Kraftfahrzeug und Computerprogrammprodukt zur Durchführung des Verfahrens.
-
Ein Zylinder eines Hubkolbenmotors eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs kann in einer Ausführung in einem Zugbetriebsmodus in einem Expansionstakt Arbeit zum Antreiben von einem oder mehreren Antriebsfahrzeugrädern leisten.
-
In einem Kompressionstakt muss hingegen in einer Ausführung Arbeit zum Komprimieren von Gas in dem Zylinder aufgewendet werden. Zusätzlich oder alternativ prägen in einer Ausführung in einem Ansaug- und darauffolgenden Ausschubtakt Pumpverluste einen Widerstand auf. Hierdurch kann sich jeweils ein Widerstands(dreh)moment des Hubkolbenmotors ergeben.
kann ein solches Widerstandsmoment das rollende Kraftfahrzeug unerwünscht stark abbremsen. Gleichermaßen kann insbesondere, wenn ein Hubkolbenmotor im Schubbetrieb durch Antriebsfahrzeugräder angetrieben wird, insbesondere um einen mit ihm gekoppelten elektrischen Generator anzutreiben, ein solches Widerstandsmoment das rollende Kraftfahrzeug unerwünscht stark abbremsen.
-
Eine Aufgabe einer Ausführung der vorliegenden Erfindung ist es, ein Kraftfahrzeug bzw. dessen Betrieb zu verbessern.
-
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Ansprüche 7–9 stellen ein System, Kraftfahrzeug bzw. Computerprogrammprodukt zur Durchführung eines hier beschriebenen Verfahrens unter Schutz. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
-
Nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung umfasst ein Verfahren zum Steuern eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs, der einen Hubkolbenmotor und ein oder mehrere mit dem Hubkolbenmotor koppelbare Antriebsfahrzeugräder aufweist, den Schritt: Aktivieren eines Start-Betriebsmodus zum Starten des Hubkolbenmotors, insbesondere durch das bzw. die, insbesondere rollenden, Antriebsfahrzeugräder, und/oder Aktivieren eines Schub-Betriebsmodus zum Antreiben des, insbesondere befeuerten oder unbefeuerten, Hubkolbenmotors durch das bzw. die, insbesondere rollenden, Antriebsfahrzeugräder.
-
Nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung ist ein System zum Steuern eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs, der einen Hubkolbenmotor und ein oder mehrere mit dem Hubkolbenmotor koppelbare Antriebsfahrzeugräder aufweist, insbesondere hard- und/oder software-, insbesondere programmtechnisch, zur Durchführung eines hier beschriebenen Verfahrens eingerichtet und/oder weist auf: Mittel zum Aktivieren eines Start-Betriebsmodus zum Starten des Hubkolbenmotors, insbesondere durch das bzw. die, insbesondere rollenden, Antriebsfahrzeugräder, und/oder zum Aktivieren eines Schub-Betriebsmodus zum Antreiben des, insbesondere befeuerten oder unbefeuerten, Hubkolbenmotors durch das bzw. die, insbesondere rollenden, Antriebsfahrzeugräder.
-
Der Hubkolbenmotor ist in einer Ausführung ein Zwei- oder Viertaktmotor mit einem oder mehreren Zylindern, insbesondere ein Otto- oder Dieselmotor.
-
In einer Ausführung ist bzw. wird er mit einem elektrischen Generator, insbesondere zum Aufladen eines Energiespeichers des Kraftfahrzeugs und/oder Versorgen eines Bordnetzes des Kraftfahrzeugs, koppelbar, insbesondere gekoppelt, insbesondere in dem Schub-Betriebsmodus.
-
In einer Ausführung wird der Start-Betriebsmodus bei Vorliegen bzw. Erfassen einer Segel-Beendigungsbedingung zum Beenden eines sogenannten Segel-Betriebsmodus des Kraftfahrzeugs aktiviert, in dem das Kraftfahrzeug bei von dem bzw. den Antriebsfahrzeugrädern entkoppeltem, unbefeuerten Hubkolbenmotor rollt, um dabei Kraftstoff zu sparen. Entsprechend weist in einer Ausführung das System auf: Mittel zum Aktivieren des Start-Betriebsmodus bei Vorliegen bzw. Erfassen einer Segel-Beendigungsbedingung zum Beenden eines sogenannten Segel-Betriebsmodus des Kraftfahrzeugs. Die Segel-Beendigungsbedingung kann beispielsweise ein Betätigen eines Gaspedals oder einer Bremse, ein Unterschreiten einer, insbesondere variabel, vorgegebenen Mindestgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs oder dergleichen umfassen, insbesondere sein. In einer Ausführung dient der Start-Betriebsmodus zum sogenannten Anschleppen des Hubkolbenmotors durch die Trägheit des Kraftfahrzeugs bzw. das bzw. die rollenden Antriebsfahrzeugräder.
-
In einer Ausführung wird der Schub-Betriebsmodus bei Vorliegen bzw. Erfassen einer Schub-Startbedingung zum Beginnen eines sogenannten Schub-Betriebsmodus des Kraftfahrzeugs aktiviert, in dem das Kraftfahrzeug bzw. das bzw. die Antriebsfahrzeugräder den damit gekoppeltem, insbesondere befeuerten oder unbefeuerten, Hubkolbenmotor antreiben. Entsprechend weist in einer Ausführung das System auf: Mittel zum Aktivieren des Schub-Betriebsmodus bei Vorliegen bzw. Erfassen einer Schub-Startbedingung zum Beginnen eines sogenannten Schub-Betriebsmodus des Kraftfahrzeugs. In einer Ausführung dient der Schub-Betriebsmodus zum Antreiben eines bzw. des mit dem Hubkolbenmotor gekoppelten Generators durch die Trägheit des Kraftfahrzeugs bzw. das bzw. die rollenden Antriebsfahrzeugräder. Die Schub-Startbedingung kann beispielsweise ein vollständiges oder teilweises Schließen einer Kupplung zwischen dem bzw. den Antriebsfahrzeugrädern und dem Hubkolbenmotor oder dergleichen umfassen, insbesondere sein, insbesondere zur Rekuperation bzw. zum Antreiben eines mit dem Hubkolbenmotor gekoppelten Generators.
-
Nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung umfasst das Verfahren den Schritt: Ausführen eines oder mehrerer (jeweils) an einen Ansaugtakt, insbesondere unmittelbar bzw. direkt, anschließender volumenverkleinernder Takte bzw. (Kolben)Hübe eines oder mehrerer Zylinder des Hubkolbenmotors, in dem bzw. aufgrund des gestarteten Betriebsmodus, wobei dieser Zylinder (jeweils) wenigstens zeitweise geöffnet ist bzw. wird. Entsprechend weist in einer Ausführung das System auf: Mittel zum Ausführen eines oder mehrerer (jeweils) an einen Ansaugtakt, insbesondere unmittelbar bzw. direkt, anschließender volumenverkleinernder Takte bzw. (Kolben)Hübe eines oder mehrerer Zylinder des Hubkolbenmotors, in dem bzw. aufgrund des gestarteten Betriebsmodus, wobei dieser Zylinder (jeweils) wenigstens zeitweise geöffnet ist bzw. wird.
-
Indem bei einem an einen Ansaugtakt anschließenden Takt ein Zylinder statt wie bei einem regulären Kompressionstakt, bei dem der Zylinder geschlossen ist, der Zylinder wenigstens zeitweise geöffnet ist bzw. wird, kann in einer Ausführung eine Kompressionsarbeit und damit ein Widerstand(smoment) des Hubkolbenmotors reduziert werden.
-
Zusätzlich oder alternativ umfasst das Verfahren nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung den Schritt: Ausführen eines oder mehrerer (jeweils) volumenvergrößernder Takte bzw. (Kolben)Hübe eines oder mehrerer, insbesondere anderer bzw. weiterer, Zylinder des Hubkolbenmotors, an den sich (jeweils), insbesondere unmittelbar bzw. direkt, ein Kompressionstakt dieses Zylinders anschließt, und (jeweils) eines volumenverkleinernden Takts dieses Zylinders, der sich, insbesondere unmittelbar bzw. direkt, an einen an diesen Kompressionstakt, insbesondere unmittelbar bzw. direkt, anschließenden Expansionstakt anschließt, in dem bzw. aufgrund des gestarteten Betriebsmodus, wobei dieser Zylinder in diesem volumenvergrößernde und diesem volumenverkleinernden Takt (jeweils) möglichst geschlossen ist. Entsprechend weist in einer Ausführung das System auf: Mittel zum Ausführen eines oder mehrerer (jeweils) volumenvergrößernder Takte bzw. (Kolben)Hübe eines oder mehrerer, insbesondere anderer bzw. weiterer, Zylinder des Hubkolbenmotors, an den sich (jeweils), insbesondere unmittelbar bzw. direkt, ein Kompressionstakt dieses Zylinders anschließt, und (jeweils) eines volumenverkleinernden Takts dieses Zylinders, der sich, insbesondere unmittelbar bzw. direkt, an einen an diesen Kompressionstakt, insbesondere unmittelbar bzw. direkt, anschließenden Expansionstakt anschließt, in dem bzw. aufgrund des gestarteten Betriebsmodus, wobei dieser Zylinder in diesem volumenvergrößernde und diesem volumenverkleinernden Takt (jeweils) möglichst geschlossen ist.
-
Indem bei einem, insbesondere anderen bzw. weiteren, Zylinder statt wie bei einem regulären Ansaug- und darauffolgenden Ausschubtakt, bei dem der Zylinder jeweils wenigstens zeitweise, insbesondere maximal, geöffnet ist, der Zylinder möglichst geschlossen ist bzw. bleibt, kann in einer Ausführung ein Pumpverlust und damit ein Widerstand(smoment) des Hubkolbenmotors reduziert werden.
-
Ein Zylinder ist in einer Ausführung (bei Ausführen eines Takts) möglichst bzw. so weit wie möglich geschlossen, wenn er so weit wie konstruktiv und/oder steuerungstechnisch, insbesondere mittels bzw. im Rahmen einer Ventil-, insbesondere Nockenwellensteuerung, möglich, geschlossen ist. Entsprechend ist ein Zylinder in einer Ausführung (bei Ausführen eines Takts) möglichst geschlossen, wenn bzw. indem sein Ein- und Ausströmvolumen bzw. das zeitliche Integral über seinen (durchströmbaren) Öffnungsquerschnitt, insbesondere im Rahmen einer Ventil-, insbesondere Nockenwellensteuerung bzw. deren Verstellbereichs, (bei Ausführen des Takts) maximal (möglich) bzw. so weit wie, insbesondere konstruktiv und/oder steuerungstechnisch, möglich reduziert ist. Insbesondere weist ein Zylinder, der bei Ausführen eines Taktes möglichst geschlossen ist, in einer Ausführung minimal geöffnete bzw., insbesondere im Rahmen einer Ventil-, insbesondere Nockenwellensteuerung, möglichst geschlossene Ein- und Auslassventile auf. In einer Weiterbildung ist ein bei Ausführen eines Taktes möglichst geschlossener Zylinder insbesondere ein bei Ausführen des Taktes, wenigstens im Wesentlichen, vollständig geschlossener Zylinder. Ein Zylinder wird in einer Ausführung bei Ausführen eines Taktes möglichst geschlossen gehalten, wenn bzw. indem sein Ein- und Ausström- bzw. -lassvolumen bzw. das zeitliche Integral seines (durchströmbaren) Öffnungsquerschnitts über den Takt, insbesondere im Rahmen einer Ventil-, insbesondere Nockenwellensteuerung bzw. deren Verstellbereich, maximal möglich reduziert, insbesondere seine Ein- und Auslassventile möglichst wenig bzw. minimal, insbesondere überhaupt nicht, geöffnet werden.
-
Beide Aspekte können jeweils eigenständig oder auch in Kombination miteinander verwirklicht sein, indem ein oder mehrere Zylinder bei (jeweils) an einen Ansaugtakt anschließenden volumenverkleinernden Takten wenigstens teilweise geöffnet und zusätzlich, insbesondere parallel, ein oder mehrere andere Zylinder bei volumenvergrößernden Takten, an die sich (jeweils) ein Kompressionstakt anschließt, an den sich (jeweils) ein Expansionstakt anschließt und dem sich hieran (jeweils) anschließenden volumenverkleinernden Takt möglichst geschlossen sind bzw. werden.
-
In einer Ausführung wird in einem Ansaugtakt ein Volumen des Zylinders, insbesondere durch einen darin laufenden Kolben, vergrößert, wobei der Zylinder zeitweise, insbesondere mittels eines oder mehrerer Einlassventile, geöffnet ist, insbesondere, um Frischluft oder ein Luft-Kraftstoff-Gemisch anzusaugen. In einer Ausführung wird in einem Kompressionstakt ein Volumen des Zylinders, insbesondere durch einen darin laufenden Kolben, verkleinert, wobei der Zylinder in einer Weiterbildung geschlossen ist, insbesondere, um Frischluft oder ein Luft-Kraftstoff-Gemisch zu komprimieren. In einer Ausführung wird in einem Expansionstakt ein Volumen des Zylinders, insbesondere durch einen darin laufenden Kolben, vergrößert, wobei der Zylinder in einer Weiterbildung geschlossen ist, insbesondere wird in einer Ausführung in einem Expansionstakt der Kolben durch das gezündete Luft-Kraftstoff-Gemisch angetrieben. In einer Ausführung wird in einem Ausschubtakt ein Volumen des Zylinders, insbesondere durch einen darin laufenden Kolben, verkleinert, wobei der Zylinder zeitweise, insbesondere mittels eines oder mehrerer Auslassventile, geöffnet ist, insbesondere, um Abgas oder Luft abzuführen.
-
In einer Ausführung umfasst das Verfahren den Schritt: wenigstens zeitweises Öffnen oder Offenhalten (jeweils) eines oder mehrerer Dekompressionsmittel, insbesondere (jeweils) eines oder mehrerer Ein- und/oder Auslassventile, des bzw. der Zylinder während des bzw. der an den Ansaugtakt anschließenden volumenverkleinernden Takte durch einen oder mehrere, insbesondere eigene bzw. separate und/oder elektrische, insbesondere elektromagnetische, hydraulische und/oder pneumatische Aktuatoren und/oder durch, insbesondere elektrisches, insbesondere elektromagnetisches, hydraulisches und/oder pneumatisches, Verstellen einer, insbesondere variablen, Ventil-, insbesondere Nockenwellensteuerung, die (jeweils) ein oder mehrere Ein- und/oder Auslassventile des Zylinders (variabel) steuert, insbesondere mit einer Kurbelwelle des Hubkolbenmotors (variabel) koppelt.
-
Entsprechend weist in einer Ausführung das System auf: Mittel zum wenigstens zeitweisen Öffnen oder Offenhalten (jeweils) eines oder mehrerer Dekompressionsmittel, insbesondere (jeweils) eines oder mehrerer Ein- und/oder Auslassventile, des bzw. der Zylinder während des bzw. der an den Ansaugtakt anschließenden volumenverkleinernden Takte durch einen oder mehrere, insbesondere eigene bzw. separate und/oder elektrische, insbesondere elektromagnetische, hydraulische und/oder pneumatische Aktuatoren und/oder durch, insbesondere elektrisches, insbesondere elektromagnetisches, hydraulisches und/oder pneumatisches, Verstellen einer, insbesondere variablen, Ventil-, insbesondere Nockenwellensteuerung, die (jeweils) ein oder mehrere Ein- und/oder Auslassventile des Zylinders (variabel) steuert, insbesondere mit einer Kurbelwelle des Hubkolbenmotors (variabel) koppelt. In einer Weiterbildung weist das System das bzw. die Dekompressionsmittel, den bzw. die Aktuatoren und/oder die Ventil-, insbesondere Nockenwellensteuerung auf.
-
Hierdurch kann in einer Ausführung eine Kompressionsarbeit gezielt, präzise und/oder zuverlässig reduziert werden. Durch einen oder mehrere, insbesondere von einer Nockenwellensteuerung unabhängige, Aktuatoren, insbesondere Ventilheber oder dergleichen, kann der Zylinder in einer Ausführung unabhängig und/oder sehr variabel geöffnet bzw. geschlossen werden. Durch Verstellen einer Ventil-, insbesondere Nockenwellensteuerung kann diese in einer Ausführung eine zusätzliche Funktionalität übernehmen.
-
Zusätzlich oder alternativ umfasst das Verfahren in einer Ausführung den Schritt: Möglichst-Geschlossenhalten aller Ventile des bzw. der Zylinder während des bzw. der volumenvergrößernden Takte, an den bzw. die sich (jeweils) der Kompressionstakt anschließt, und während des volumenverkleinernden Takts, der sich (jeweils) an den (jeweils) an den Kompressionstakt anschließenden Expansionstakt anschließt, durch einen oder mehrere, insbesondere eigene bzw. separate und/oder elektrische, insbesondere elektromagnetische, hydraulische und/oder pneumatische Aktuatoren und/oder durch, insbesondere elektrisches, insbesondere elektromagnetisches, hydraulisches und/oder pneumatisches, Verstellen einer, insbesondere variablen, Ventil-, insbesondere Nockenwellensteuerung, die (jeweils) ein oder mehrere Ein- und/oder Auslassventile des Zylinders (variabel) steuert, insbesondere mit einer Kurbelwelle des Hubkolbenmotors (variabel) koppelt.
-
Entsprechend weist in einer Ausführung das System auf: Mittel zum Möglichst-Geschlossenhalten aller Ventile des bzw. der Zylinder während des bzw. der volumenvergrößernden Takte, an den sich (jeweils) der Kompressionstakt anschließt, und während des volumenverkleinernden Takts, der sich (jeweils) an den (jeweils) an den Kompressionstakt anschließenden Expansionstakt anschließt, durch einen oder mehrere, insbesondere eigene bzw. separate und/oder elektrische, insbesondere elektromagnetische, hydraulische und/oder pneumatische Aktuatoren und/oder durch, insbesondere elektrisches, insbesondere elektromagnetisches, hydraulisches und/oder pneumatisches, Verstellen einer, insbesondere variablen, Ventil-, insbesondere Nockenwellensteuerung, die (jeweils) ein oder mehrere Ein- und/oder Auslassventile des Zylinders (variabel) steuert, insbesondere mit einer Kurbelwelle des Hubkolbenmotors (variabel) koppelt. In einer Weiterbildung weist das System das bzw. die Ventile, den bzw. die Aktuatoren und/oder die Ventil-, insbesondere Nockenwellensteuerung auf.
-
Hierdurch kann in einer Ausführung ein Pumpverlust gezielt, präzise und/oder zuverlässig reduziert werden. Durch einen oder mehrere, insbesondere von einer Nockenwellensteuerung unabhängige, Aktuatoren, insbesondere Ventilheber oder dergleichen, kann der Zylinder in einer Ausführung unabhängig und/oder sehr variabel geöffnet bzw. (möglichst) geschlossen werden. Durch Verstellen einer Nockenwellensteuerung kann diese in einer Ausführung eine zusätzliche Funktionalität übernehmen.
-
In einer Ausführung wird bzw. ist das Dekompressionsmittel jeweils für wenigstens 1%, insbesondere wenigstens 10%, insbesondere wenigstens 50%, insbesondere wenigstens 75%, des bzw. eines oder mehrerer der volumenverkleinernden Takte geöffnet. Entsprechend weist in einer Ausführung das System auf: Mittel zum Öffnen des Dekompressionsmittels für wenigstens 1%, insbesondere wenigstens 10%, insbesondere wenigstens 50%, insbesondere wenigstens 75%, des bzw. eines oder mehrerer der volumenverkleinernden Takte.
-
Hierdurch kann in einer Ausführung eine Kompressionsarbeit vorteilhaft reduziert werden.
-
In einer Ausführung wird das Dekompressionsmittel während des volumenverkleinernden Takts (wieder) geschlossen. Entsprechend weist in einer Ausführung das System auf: Mittel zum Schließen des Dekompressionsmittels während des volumenverkleinernden Takts.
-
Hierdurch kann in einer Ausführung eine vorteilhafte Kompression im Zylinder realisiert werden, insbesondere, um diesen in einer Weiterbildung zu befeuern und/oder einen anschließenden Expansionstakt zu verbessern.
-
In einer Ausführung werden bzw. sind der bzw. ein oder mehrere Expansionstakte, die sich (jeweils), insbesondere unmittelbar bzw. direkt, an den bzw. einen sich (jeweils) an einen Ansaugtakt anschließenden volumenverkleinernden Takt mit wenigstens zeitweise geöffnetem Zylinder anschließen, unbefeuert, insbesondere ohne Kraftstoff, ausgeführt. Entsprechend weist in einer Ausführung das System auf: Mittel zum unbefeuerten, insbesondere kraftstofflosen, Ausführen des bzw. eines oder mehrerer Expansionstakte, die sich (jeweils), insbesondere unmittelbar bzw. direkt, an den bzw. einen sich (jeweils) an einen Ansaugtakt anschließenden volumenverkleinernden Takt mit wenigstens zeitweise geöffnetem Zylinder anschließen. In einer Ausführung sind somit der bzw. ein oder mehrere der Zylinder, die beim Ausführen wenigstens eines an einen Ansaugtakt anschließenden volumenverkleinernden Takts wenigstens zeitweise geöffnet sind bzw. werden, unbefeuerte Zylinder.
-
Hierdurch kann in einer Ausführung eine Kompressionsarbeit unbefeuerter Zylinder und so in einer Weiterbildung ein Widerstand des Hubkolbenmotors ohne oder unter reduzierter Beeinträchtigung seines Betriebsverhaltens, insbesondere seines Starts und/oder seiner Abgabeleistung, reduziert werden.
-
Zusätzlich oder alternativ werden bzw. sind der bzw. ein oder mehrere Expansionstakte, die sich (jeweils), insbesondere unmittelbar bzw. direkt, an den bzw. einen sich (jeweils) an einen Ansaugtakt anschließenden volumenverkleinernden Takt mit wenigstens zeitweise geöffnetem Zylinder anschließen, befeuert ausgeführt. Entsprechend weist in einer Ausführung das System auf: Mittel zum befeuerten Ausführen des bzw. eines oder mehrerer Expansionstakte, die sich (jeweils), insbesondere unmittelbar bzw. direkt, an den bzw. einen sich (jeweils) an einen Ansaugtakt anschließenden volumenverkleinernden Takt mit wenigstens zeitweise geöffnetem Zylinder anschließen. In einer Ausführung sind somit der bzw. ein oder mehrere der Zylinder, die beim Ausführen wenigstens eines an einen Ansaugtakt anschließenden volumenverkleinernden Takts wenigstens zeitweise geöffnet sind bzw. werden, befeuerte Zylinder.
-
Durch eine zeit- bzw. teilweise Dekompression eines befeuerten Zylinders kann dieser in einer Ausführung bei gleichzeitiger Reduzierung seines Widerstandes bereits gestartet werden und/oder (reduziert) Arbeit leisten. Hierdurch kann in einer Ausführung das Betriebsverhalten des Hubkolbenmotors, insbesondere sein Start und/oder seine Abgabeleistung, verbessert werden.
-
In einer Ausführung werden bzw. sind der bzw. ein oder mehrere Expansionstakte, an die sich (jeweils), insbesondere unmittelbar bzw. direkt, der bzw. ein volumenverkleinernder Takt mit möglichst geschlossenem Zylinder anschließt, unbefeuert, insbesondere ohne Kraftstoff, ausgeführt. Entsprechend weist in einer Ausführung das System auf: Mittel zum unbefeuerten, insbesondere kraftstofflosen, Ausführen des bzw. eines oder mehrerer Expansionstakte, an die sich (jeweils), insbesondere unmittelbar bzw. direkt, der bzw. ein volumenverkleinernder Takt mit möglichst geschlossenem Zylinder anschließt. In einer Ausführung sind somit der bzw. ein oder mehrere der Zylinder, die beim Ausführen des volumenvergrößernden und -kleinernden Takts vor bzw. nach dem Kompressions- und Expansionstakt möglichst geschlossen sind bzw. werden, unbefeuerte Zylinder.
-
Hierdurch kann in einer Ausführung ein Pumpverlust unbefeuerter Zylinder reduziert werden.
-
In einer Ausführung umfasst das Verfahren den Schritt: vollständiges oder teilweises bzw. schleifendes Schließen einer Kupplung zwischen dem bzw. den Antriebsfahrzeugrädern und dem Hubkolbenmotor mit dem bzw. den bei Ausführen des bzw. der (jeweils) an den Ansaugtakt anschließenden volumenverkleinernden Takte wenigstens zeitweise geöffneten Zylinder(n) und/oder mit dem bzw. den bei Ausführen des bzw. der (jeweils) volumenvergrößernden Takte, an die sich jeweils ein Kompressionstakt anschließt, und des volumenverkleinernden Takts, der sich an einen an diesen Kompressionstakt anschließenden Expansionstakt anschließt, möglichst geschlossenen Zylinder(n) in dem bzw. aufgrund des gestarteten Betriebsmodus.
-
Entsprechend weist in einer Ausführung das System auf: Mittel zum vollständigen oder teilweisen bzw. schleifenden Schließen einer Kupplung zwischen dem bzw. den Antriebsfahrzeugrädern und dem Hubkolbenmotor mit dem bzw. den bei Ausführen des bzw. der (jeweils) an den Ansaugtakt anschließenden volumenverkleinernden Takte wenigstens zeitweise geöffneten Zylinder(n) und/oder mit dem bzw. den bei Ausführen des bzw. der (jeweils) volumenvergrößernden Takte, an die sich jeweils ein Kompressionstakt anschließt, und des volumenverkleinernden Takts, der sich an einen an diesen Kompressionstakt anschließenden Expansionstakt anschließt, möglichst geschlossenen Zylinder(n) in dem bzw. aufgrund des gestarteten Betriebsmodus. In einer Weiterbildung weist das System die Kupplung bzw. ein Betätigungsmittel zum Öffnen und Schließen der Kupplung auf.
-
Hierdurch kann in einer Ausführung der Hubkolbenmotor angeschleppt und dabei, insbesondere dadurch, gestartet werden. Dabei kann durch ein teilweises bzw. schleifendes Schließen der Kupplung in einer Ausführung ein Widerstand bzw. Last(dreh)moment des Hubkolbenmotors (weiter) reduziert werden, durch ein vollständiges Schließen ein Verschleiß der Kupplung reduziert werden.
-
In einer Weiterbildung umfasst das Verfahren die an das Schließen der Kupplung anschließenden Schritte: (erneutes), insbesondere vollständiges, Öffnen der Kupplung, Starten eines Eigenantriebs und/oder Erhöhen einer Drehzahl des (nun wieder, insbesondere vollständig) von dem bzw. den Antriebsfahrzeugrädern entkoppelten Hubkolbenmotors, und anschließendes, insbesondere vollständiges, Schließen der Kupplung, insbesondere in dem bzw. aufgrund des gestarteten Betriebsmodus.
-
Entsprechend weist in einer Ausführung das System auf: Mittel zum an das Schließen der Kupplung anschließenden (erneuten), insbesondere vollständigen, Öffnen der Kupplung, Starten eines Eigenantriebs und/oder Erhöhen einer Drehzahl des (nun wieder, insbesondere vollständig) von dem bzw. den Antriebsfahrzeugrädern entkoppelten Hubkolbenmotors, und anschließenden, insbesondere vollständigen, Schließen der Kupplung, insbesondere in dem bzw. aufgrund des gestarteten Betriebsmodus.
-
Durch ein erneutes Entkoppeln des angeschleppten Hubkolbenmotors kann in einer Ausführung anschließend unabhängig von dem bzw. den Antriebsfahrzeugrädern dessen Eigenantrieb bzw. selbstständiger Betrieb bzw. Lauf gestartet werden, insbesondere (nur) mittels der beim Anschleppen aufgenommenen kinetischen Energie des Hubkolbenmotors. Hierdurch kann in einer Ausführung insbesondere eine Rückwirkung auf das bzw. die Antriebsfahrzeugräder reduziert, insbesondere vermieden werden.
-
Hierzu wird in einer Ausführung die Kupplung bei bzw. infolge eines Erreichens einer vorgegebenen Mindestdrehzahl des Hubkolbenmotors geöffnet, der Eigenantrieb mittels der beim vorhergehenden Anschleppen des wenigstens teilweise gekoppelten Hubkolbenmotors diesem zugeführten kinetischen Energie gestartet, und die Kupplung anschließend wieder geschlossen, wobei die Mindestdrehzahl in einer Weiterbildung so vorgegeben ist bzw. wird, dass die kinetische Energie des Hubkolbenmotors ausreicht, dessen Eigenantrieb zu starten.
-
Entsprechend weist in einer Ausführung das System auf: Mittel zum Öffnen der Kupplung bei bzw. infolge eines Erreichens einer vorgegebenen Mindestdrehzahl des Hubkolbenmotors, Starten des Eigenantriebs mittels der beim vorhergehenden Anschleppen des wenigstens teilweise gekoppelten Hubkolbenmotors diesem zugeführten kinetischen Energie, und anschließenden Schließen der Kupplung, wobei die Mindestdrehzahl in einer Weiterbildung so vorgegeben ist bzw. wird, dass die kinetische Energie des Hubkolbenmotors ausreicht, dessen Eigenantrieb zu starten.
-
Durch ein Erhöhen einer Drehzahl des entkoppelten, insbesondere selbsttätig laufenden, Hubkolbenmotors kann dieser in einer Ausführung zunächst unabhängig von dem bzw. den Antriebsfahrzeugrädern beschleunigt und erst bei Erreichen einer geeigneten Kopplungsdrehzahl (erneut) mit diesen gekoppelt werden. Hierdurch kann in einer Ausführung insbesondere eine Rückwirkung auf das bzw. die Antriebsfahrzeugräder reduziert, insbesondere vermieden werden.
-
In einer Ausführung kann durch die vorliegende Erfindung, insbesondere die Reduzierung einer Kompressionsarbeit bei einem oder mehreren Zylindern in einem oder mehreren befeuerten und/oder unbefeuerten jeweils an einen Ansaugtakt anschließenden Takten und/oder die Reduzierung von Pumpverlusten bei einem oder mehreren Zylindern in einem oder mehreren, insbesondere unbefeuerten, Takt(zykl)en durch Ausführen von Takten mit möglichst geschlossenem Zylinder, ein Widerstand(sdrehmoment) des Hubkolbenmotors reduziert werden. Hierdurch kann in einer Ausführung insbesondere das Kraftfahrzeug weiter rollen, ein Kraftstoffverbrauch des Hubkolbenmotors bzw. Kraftfahrzeugs reduziert und/oder eine Rekuperation bzw. Energierückgewinnung durch Antreiben eines mit dem Hubkolbenmotor gekoppelten Generators verbessert werden.
-
Ein Mittel im Sinne der vorliegenden Erfindung kann hard- und/oder softwaretechnisch ausgebildet sein, insbesondere eine, vorzugsweise mit einem Speicher- und/oder Bussystem daten- bzw. signalverbundene, insbesondere digitale, Verarbeitungs-, insbesondere Mikroprozessoreinheit (CPU) und/oder ein oder mehrere Programme oder Programmmodule aufweisen. Die CPU kann dazu ausgebildet sein, Befehle, die als ein in einem Speichersystem abgelegtes Programm implementiert sind, abzuarbeiten, Eingangssignale von einem Datenbus zu erfassen und/oder Ausgangssignale an einen Datenbus abzugeben. Ein Speichersystem kann ein oder mehrere, insbesondere verschiedene, Speichermedien, insbesondere optische, magnetische, Festkörper- und/oder andere nicht-flüchtige Medien aufweisen. Das Programm kann derart beschaffen sein, dass es die hier beschriebenen Verfahren verkörpert bzw. auszuführen imstande ist, sodass die CPU die Schritte solcher Verfahren ausführen kann und damit insbesondere einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, der einen Hubkolbenmotor und wenigstens ein mit dem Hubkolbenmotor koppelbares Antriebsfahrzeugrad aufweist, steuern kann.
-
In einer Ausführung werden einer oder mehrere der Schritte des Verfahrens, insbesondere durch das (hierzu eingerichtete) System bzw. dessen Mittel, teilweise oder vollständig automatisiert ausgeführt.
-
Weitere vorteilhafte Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungen. Hierzu zeigt, teilweise schematisiert:
-
1 ein System zum Steuern eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung; und
-
2 ein Verfahren zum Steuern des Antriebsstrangs nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung.
-
1 zeigt ein System zum Steuern eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung.
-
Der Antriebsstrang weist einen Hubkolbenmotor mit einer Kurbelwelle 1 auf, die einerseits mit einem Generator 2 gekoppelt und andererseits durch eine Kupplung 3 mit Antriebsfahrzeugrädern koppelbar ist, von denen in 1 exemplarisch nur ein Antriebsfahrzeugrad 4 gezeigt ist.
-
Der Hubkolbenmotor weist mehrere baugleiche Zylinder auf, von denen in 1 exemplarisch nur ein Zylinder 5 gezeigt ist und zu den anderen Zylindern auf dessen Beschreibung Bezug genommen wird.
-
Der Zylinder 5 weist einen Kolben 6 auf, der in an sich bekannter Weise mit der Kurbelwelle 1 gekoppelt ist, um diese in einem Expansionstakt anzutreiben und umgekehrt in volumenverkleinernden Takten, insbesondere Kompressions- und/oder Ausschubtakten, und volumenvergrößernden Takten, insbesondere Ansaugtakten, von der Kurbelwelle 1 im Zylinder 5 bewegt zu werden.
-
Der Zylinder 5 weist im Ausführungsbeispiel exemplarisch ein Einlassventil 7 und ein Auslassventil 8 auf. Zusätzlich weist er ein Mittel 10 zum Zuführen von Kraftstoff und/oder Zünden eines Luft-Kraftstoffgemisches im Zylinder 5 auf.
-
Das System weist weiter eine ECU 11 auf, die mit einem Betätigungsmittel 12 zum Betätigen der Kupplung 3, dem Mittel 10, einem Aktuator 9 zum Öffnen des Auslassventils 8, beispielsweise in Form eines eigenen elektrischen, insbesondere elektromagnetischen, hydraulischen oder pneumatischen Ventilhebers, sowie einer variablen Nockenwellensteuerung 13 signalverbunden ist und diese ansteuert.
-
Die ECU 11 führt ein nachfolgend mit Bezug auf 2 erläutertes Verfahren zum Steuern des Antriebsstrangs nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung durch.
-
In einem Schritt S10 prüft die ECU 11, ob eine Segel-Beendigungsbedingung erfüllt ist, beispielsweise durch Betätigen eines (nicht dargestellten) Gas- oder Bremspedals während eines Segel-Betriebsmodus des Kraftfahrzeugs, und aktiviert in diesem Fall einen Start-Betriebsmodus zum Anschleppen des Hubkolbenmotors durch die Antriebsfahrzeugräder 4 bzw. behält diesen Start-Betriebsmodus bei, sofern er schon aktiviert ist.
-
Ist der Start-Betriebsmodus aktiviert (S10: „Y”), so öffnet die ECU 11 in einem Schritt S20 durch entsprechende Ansteuerung des (jeweiligen) Aktuators 9 einen oder mehrere der Zylinder 5 bzw. deren Auslassventile 8 für einen oder mehrere jeweils an einen Ansaugtakt unmittelbar anschließende volumenverkleinernde Takte zeitweise, beispielsweise für wenigstens 10% des volumenverkleinernden Takts.
-
Zusätzlich hält die ECU 11 in Schritt S20 durch entsprechende Verstellung der Nockenwellensteuerung 13 andere der Zylinder für einen oder mehrere Zyklen in jeweils einem volumenvergrößernden Takt, an den sich ein Kompressionstakt anschließt, an den sich ein Expansionstakt anschließt, und einem daran anschließenden volumenverkleinernden Takt möglichst, in einer Weiterbildung vollständig, geschlossen. Dabei werden diese Expansionstakte unbefeuert und ohne dass diesen Zylindern Kraftstoff zugeführt wird, ausgeführt.
-
Des Weiteren schließt die ECU 11 in Schritt S20 durch entsprechende Ansteuerung des Betätigungsmittels 12 die Kupplung 3 teilweise und schleppt hierdurch den Hubkolbenmotor an.
-
In einem Schritt S30 öffnet die ECU 11 durch entsprechende Ansteuerung des Betätigungsmittels 12 die Kupplung 3 wieder, beispielsweise nach Erreichen einer vorgegebenen Mindestdrehzahl des Hubkolbenmotors, bei der seine kinetische Energie zum Starten eines Eigenantriebs ausreicht.
-
In einem Schritt S40 öffnet die ECU 11 durch entsprechende Ansteuerung des (jeweiligen) Aktuators 9 weiterhin einen oder mehrere der Zylinder 5 bzw. deren Auslassventile 8 für einen oder mehrere jeweils an einen Ansaugtakt unmittelbar anschließende volumenverkleinernde Takte zeitweise, beispielsweise für wenigstens 10% des volumenverkleinernden Takts und hält zusätzlich durch entsprechende Verstellung der Nockenwellensteuerung 13 andere der Zylinder für einen oder mehrere Zyklen in jeweils einem volumenvergrößernden Takt, an den sich ein Kompressionstakt anschließt, an den sich ein Expansionstakt anschließt, und einem daran anschließenden volumenverkleinernden Takt möglichst, in einer Weiterbildung vollständig, geschlossen.
-
In Schritt S40 werden ein oder mehrere der Zylinder 5, die die ECU 11 für einen oder mehrere jeweils an einen Ansaugtakt unmittelbar anschließende volumenverkleinernde Takte zeitweise öffnet, im Gegensatz zu Schritt S20 befeuert, indem ihnen Kraftstoff bzw. ein Luft-Kraftstoffgemisch zugeführt und dieses durch ein Zündmittel oder selbst gezündet wird, so dass ein Eigenantrieb des Hubkolbenmotors in Schritt S40 gestartet wird und dieser anschließend selbsttätig läuft. Entsprechend werden in Schritt S40 insbesondere Expansionstakte dieser Zylinder 5, die sich jeweils an den sich an den Ansaugtakt anschließenden volumenverkleinernden Takt anschließen, befeuert ausgeführt, während in Schritt S20 insbesondere Expansionstakte der in an den Ansaugtakt anschließenden volumenverkleinernden Takten zeitweise geöffneten Zylinder 5, die sich jeweils an den sich an den Ansaugtakt anschließenden volumenverkleinernden Takt anschließen, unbefeuert ausgeführt werden.
-
Dann schließt die ECU 11 in einem Schritt S50 durch entsprechende Ansteuerung des Betätigungsmittels 12 die Kupplung 3 wieder, gegebenenfalls nach Erhöhung der Drehzahl des selbsttätig laufenden Hubkolbenmotors zur Angleichung an eine Drehzahl der Antriebsräder 4, und koppelt so den Hubkolbenmotor mit den Antriebsrädern 4. Anschließend kehrt sie zu Schritt S10 zurück.
-
Man erkennt, dass durch die Maßnahmen insbesondere in den Schritten S20, S40 sowohl eine Kompressionsarbeit als auch Pumpverluste in den entsprechenden Zylindern reduziert und so ein Widerstand des Hubkolbenmotors beim Anschleppen reduziert wurde. Durch die zunächst nur teilweise bzw. schleifende Kopplung mit den Antriebsrädern 4 und das Starten des Eigenantriebs bei wieder entkoppeltem Hubkolbenmotor mittels dessen beim Anschleppen aufgenommener kinetischer Energie kann eine unerwünschte Rückwirkung auf die Antriebsräder 4 weiter reduziert werden.
-
Falls der Start-Betriebsmodus nicht aktiviert ist (S10: „N”), prüft die ECU 11 in einem Schritt S60, ob eine Schub-Startbedingung erfüllt ist, beispielsweise ein Antriebs(dreh)moment der Antriebsfahrzeugräder 4 größer als ein Abtriebs(dreh)moment des Hubkolbenmotors ist, und aktiviert in diesem Fall einen Schub-Betriebsmodus bzw. behält diesen Schub-Betriebsmodus bei, sofern er schon aktiviert ist. Andernfalls (S60: „N”) kehrt sie zu Schritt S10 zurück.
-
Ist der Schub-Betriebsmodus aktiviert (S60: „Y”), so öffnet die ECU 11 in einem Schritt S70 durch entsprechende Ansteuerung des (jeweiligen) Aktuators 9 einen oder mehrere der Zylinder 5 bzw. deren Auslassventile 8 für einen oder mehrere jeweils an einen Ansaugtakt unmittelbar anschließende volumenverkleinernde Takte zeitweise, beispielsweise für wenigstens 10% des volumenverkleinernden Takts.
-
Zusätzlich hält die ECU 11 in Schritt S70 durch entsprechende Verstellung der Nockenwellensteuerung 13 andere der Zylinder für einen oder mehrere Zyklen von jeweils einem volumenvergrößernden Takt, einem daran anschließenden Kompressionstakt, einem daran anschließenden Expansionstakt und einem daran anschließenden volumenverkleinernden Takt möglichst geschlossen.
-
Anschließend kehrt sie zu Schritt S10 zurück.
-
Man erkennt, dass durch diese Maßnahmen insbesondere in Schritt S70 wiederum sowohl eine Kompressionsarbeit als auch Pumpverluste in den entsprechenden Zylindern reduziert und so ein Widerstand des Hubkolbenmotors im Schubbetrieb zum Antrieben des Generators 2 reduziert wurde. Dabei kann der Hubkolbenmotor in Schritt S70 gleichermaßen befeuert oder unbefeuert sein.
), und/oder eines Schub Ausführung das Kraftfahrzeug weiter rollen, ein Kraftstoffverbrauch des Hubkolbenmotors bzw. Kraftfahrzeugs reduziert und/oder eine Rekuperation bzw. Energierückgewinnung durch Antreiben eines mit dem Hubkolbenmotor gekoppelten Generators verbessert werden.
-
Obwohl in der vorhergehenden Beschreibung exemplarische Ausführungen erläutert wurden, sei darauf hingewiesen, dass eine Vielzahl von Abwandlungen möglich ist.
-
So können in Schritt S20, S40 und/oder S70 jeweils auch nur ein oder mehrere der Zylinder 5 bzw. deren Auslassventile 8 für einen oder mehrere jeweils an einen Ansaugtakt unmittelbar anschließende volumenverkleinernde Takte zeitweise, beispielsweise für wenigstens 10% des volumenverkleinernden Takts, geöffnet oder stattdessen auch nur ein oder mehrere der Zylinder 5 für einen oder mehrere Zyklen in jeweils einem volumenvergrößernden Takt, an den sich ein Kompressionstakt anschließt, an den sich ein Expansionstakt anschließt, und einem daran anschließenden volumenverkleinernden Takt möglichst geschlossen gehalten werden.
-
Zusätzlich oder alternativ kann die Kupplung in Schritt S20 vollständig geschlossen und/oder der Hubkolbenmotor bereits in Schritt S20 befeuert werden, so dass er anschließend selbsttätig läuft. Insbesondere dann kann er in einer Abwandlung in Schritt S40, d. h. nach erneutem Entkoppeln von den Antriebsrädern 4, selbsttätig auf eine vorgegebene Drehzahl beschleunigt und anschließend wieder mit den Antriebsrädern 4 gekoppelt werden, um diese anzutreiben.
-
Außerdem sei darauf hingewiesen, dass es sich bei den exemplarischen Ausführungen lediglich um Beispiele handelt, die den Schutzbereich, die Anwendungen und den Aufbau in keiner Weise einschränken sollen. Vielmehr wird dem Fachmann durch die vorausgehende Beschreibung ein Leitfaden für die Umsetzung von mindestens einer exemplarischen Ausführung gegeben, wobei diverse Änderungen, insbesondere in Hinblick auf die Funktion und Anordnung der beschriebenen Bestandteile, vorgenommen werden können, ohne den Schutzbereich zu verlassen, wie er sich aus den Ansprüchen und diesen äquivalenten Merkmalskombinationen ergibt. Bezugszeichenliste
| 1 | Kurbelwelle |
| 2 | Generator |
| 3 | Kupplung |
| 4 | Antriebsfahrzeugrad |
| 5 | Zylinder |
| 6 | Kolben |
| 7 | Einlassventil |
| 8 | Auslassventil |
| 9 | Ventilheber (Aktuator) |
| 10 | Mittel zur Kraftstoffzufuhr und/oder Zündung |
| 11 | ECU |
| 12 | Kupplungs-Betätigungsmittel |
| 13 | Nockenwellensteuerung |
