DE10326935B4

DE10326935B4 - Verfahren zur Erhöhung der Leistung von Nebenaggregaten

Info

Publication number: DE10326935B4
Application number: DE10326935A
Authority: DE
Inventors: Timo Müller
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2003-06-16
Filing date: 2003-06-16
Publication date: 2009-02-26
Anticipated expiration: 2023-06-17
Also published as: DE10326935A1

Abstract

Verfahren zur Erhöhung der Leistung von Nebenaggregaten, die durch die Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeuges angetrieben werden, wobei die Brennkraftmaschine im Leerlauf mit einer ersten Leerlaufdrehzahl betrieben wird, und die bei Anforderung einer erhöhten Nebenaggregatsleistung im Leerlauf mit einer zweiten Leerlaufdrehzahl betrieben wird, die größer ist als die erste Leerlaufdrehzahl, dadurch gekennzeichnet, dass die Anhebung der Nebenaggregatsleistung in Abhängigkeit von der Motordrehzahl zum Zeitpunkt der Anforderung
• entweder direkt durchgeführt wird, indem die Brennkraftmaschine aus dem die erste Leerlaufdrehzahl aufweisenden Leerlauf in den die zweite Leerlaufdrehzahl aufweisenden Leerlauf übergeht,
• oder indirekt durchgeführt wird, indem die Brennkraftmaschine aus größeren Motordrehzahlen in den die zweite Leerlaufdrehzahl aufweisenden Leerlauf übergeht,
und dass bei der direkten Erhöhung der Leerlaufdrehzahl der Fahrzustand des Kraftfahrzeugs nicht verändert wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erhöhung der Leistung von Nebenaggregaten gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Brennkraftmaschinen für Kraftfahrzeuge treiben mehrere Nebenaggregate an, die in der Regel an der Brennkraftmaschine montiert sind, und die beispielsweise über einen Zahn- oder Keilriemen angetrieben werden. Derartige Nebenaggregate sind beispielsweise ein Stromgenerator, eine Hydraulikpumpe, eine Schmiermittelpumpe und eine Kühlmittelpumpe.
Die Drehzahl, welche die Brennkraftmaschine im Leerlauf einnimmt, ist aus gründen des Komforts und des Kraftstoffverbrauchs so gering gewählt, dass die Brennkraftmaschine soeben einen gleichförmigen Drehverlauf aufweist. Bei dieser Leerlaufdrehzahl weisen manche Nebenaggregate eine noch sehr geringe Leistungsabgabe auf.
Im normalen Fahrbetrieb des Kraftfahrzeugs, bei dem die Brennkraftmaschine mit stetig wechselnder Drehzahl betrieben wird, ist gewährleistet, dass die Nebenaggregate eine ausreichende Leistungsabgabe aufweisen. Bei einem längeren Leerlaufbetrieb der Brennkraftmaschine, beispielsweise wenn das Fahrzeug in einem Fahrzeugstau steht, besteht die Gefahr, dass durch die unzureichende Leistungsabgabe der Nebenaggregate die von den Nebenaggregaten versorgten Fahrzeugkomponenten in ihrer Funktion beeinträchtigt werden. Beispielsweise kann sich durch die unzureichende Leistungsabgabe des Generators die Fahrzeugbatterie vollständig entladen.
In der Druckschrift DE 199 31 144 ist ein Verfahren zum Betreiben eines elektrischen Bordnetzes beschrieben, bei dem die Leerlaufdrehzahl angehoben wird, wenn sich das elektrische Bordnetz einem kritischen Zustand nähert.
Der Nachteil dieses Verfahrens zum Betreiben eines elektrischen Bordnetzes besteht darin, dass die Erhöhung der Leerlaufdrehzahl nur wirksam wird, wenn die Brennkraftmaschine aus dem Lastbetrieb in den Leerlauf übergeht, also indirekt in den die zweite Leerlaufdrehzahl aufweisende Leerlauf übergeht.
In der Druckschrift DE 43 04 153 A1 ist ein Verfahren zum Anheben der Leerlaufdrehzahl bei einer Brennkraftmaschine mit einem automatischen Getriebe beschrieben, bei dem die Leerlaufdrehzahl in Abhängigkeit der Fahrstufe eingestellt wird. Der Nachteil dieses Verfahrens besteht ebenfalls darin, dass es sich ausschließlich um indirekte Anhebungen der Leerlaufdrehzahl handelt.
In der Druckschrift US 5 349 826 ist eine Brennkraftmaschine mit einem Kompressor für eine Klimaanlage beschrieben, wobei die Leerlaufdrehzahl der Brennkraftmaschine angehoben wird, wenn der Kompressor aktiviert wird. Die resultierende erste, zweite oder auch dritte Leerlaufdrehzahl wird von einem Motorsteuergerät vorgegeben und erfolgt ebenfalls indirekt.
In der Druckschrift DE 196 25 778 A1 ist ein Verfahren zur Einstellung der Leerlaufdrehzahl einer Brennkraftmaschine beschrieben, durch welche eine Servopumpe für eine Lenkhilfe angetrieben wird. Beim Erreichen eines definierten Lenkwinkels wird die Leerlaufdrehzahl direkt angehoben, wodurch das Abwürgen der Brennkraftmaschine durch die erhöhte Last der Servopumpe vermieden wird. Typisch ist die Anwendung des Verfahrens beim Rangieren eines Fahrzeugs, wobei sich der Fahrzustand permanent ändert.
Aus der Druckschrift DE 44 33 299 A1 ist ein Verfahren zur Einstellung des Leerlaufs einer Brennkraftmaschine bekannt, bei dem die Leerlaufdrehzahl bei hohen Temperaturen indirekt für einen so genannten Heißleerlauf erhöht wird, um die Schmierung der Brennkraftmaschine zu gewährleisten.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ein Verfahren zur Erhöhung der Leistung von Nebenaggregaten gemäß dem Oberbegriff es Patentanspruchs 1 anzugeben, bei dem die Erhöhung der Leerlaufdrehzahl der Brennkraftmaschine in jedem Betriebszustand des Kraftfahrzeugs durchgeführt werden kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst, wonach die Anhebung der Nebenaggregatsleistung auch direkt und indirekt durchgeführt wird, wobei der Fahr zustand des Kraftfahrzeugs nicht verändert wird.
Direkt wird die Leerlaufdrehzahl erhöht, indem die Brennkraftmaschine aus dem die erste Leerlaufdrehzahl aufweisenden Leerlauf in den die zweite Leerlaufdrehzahl aufweisende Leerlauf übergeht.
Indirekt wird die Leerlaufdrehzahl erhöht, indem die Brennkraftmaschine aus dem Betrieb mit größeren Motordrehzahlen in den die zweite Leerlaufdrehzahl aufweisende Leerlauf übergeht, ohne dass die Motordrehzahl auf den Wert der ersten Leerlaufdrehzahl abgesenkt wird.
Dabei, insbesondere bei der direkten Erhöhung der Leerlaufdrehzahl, ist sicher zu stellen, dass der Betriebszustand des Kraftfahrzeugs nicht verändert wird. Eine Veränderung des Betriebeszustandes liegt beispielsweise vor, wenn ein Kraftfahrzeug mit einem Wandlergetriebe vom Kraftfahrer an einer Steigung im Leerlauf ohne Bremseneinsatz im Stillstand gehalten wird, wobei es bei einer direkten Erhöhung der Leerlaufdrehzahl zu einem vom Kraftfahrer nicht kontrollierten Anfahren des Kraftfahrzeugs kommen kann.
Verfügt das Kraftfahrzeug über eine elektrisch betätigte Bremsvorrichtung, wird im Fall der direkten Erhöhung der Leerlaufdrehzahl beim Stillstand des Kraftfahrzeugs die elektrisch betätigte Bremsvorrichtung aktiviert.
Wird von dem Kraftfahrer ein Fahrpedal des Kraftfahrzeugs betätigt, während zur direkten Erhöhung der Leerlaufdrehzahl die elektrisch betätigte Bremsvorrichtung aktiviert ist, wird die elektrisch betätigte Bremsvorrichtung deaktiviert.
Als Nebenaggregate werden ein Stromgenerator und/oder eine Hydraulikpumpe und/oder eine Schmiermittelpumpe und/oder eine Kühlmittelpumpe von der Brennkraftmaschine angetrieben. Dabei weisen insbesondere der Stromgenerator und die Schmiermittelpumpe bei der ersten Leerlaufdrehzahl eine so geringe Leistungsabgabe auf, dass Beeinträchtigungen bei der Stromversorgung und bei der Schmiermittelversorgung entstehen können.
Zur effektiven Erhöhung der Nebenaggregatsleistung können der Brennkraftmaschine als zweite Leerlaufdrehzahl unterschiedliche Drehzahlwerte vorgegeben werden, die an die Erfordernisse des die zu geringe Leistungsabgabe aufweisenden Nebenaggregats angepasst sind. Beispielsweise kann eine als erste Leerlaufdrehzahl 950 Umdrehungen pro Minute aufweisende Brennkraftmaschine als zweite Leerlaufdrehzahl mit 1100 Umdrehungen pro Minute betrieben werden, wenn eine höhere Stromgeneratorleistung erforderlich ist, und mit 1180 Umdrehungen pro Minute als zweite Leerlaufdrehzahl betrieben werden, wenn ein höherer Schmiermitteldruck erforderlich ist.
Erfordern mehrere Nebenaggregate zeitgleich die Erhöhung der Leerlaufdrehzahl, wird von der Brennkraftmaschine der größte für ein Nebenaggregat zur effektiven Erhöhung der Nebenaggregatsleistung angeforderte Drehzahlwert als zweite Leerlaufdrehzahl angenommen.
Durch das beschriebene Verfahren zur Erhöhung der Leistung von Nebenaggregaten kann in jedem Betriebszustand des Kraftfahrzeugs die erste Leerlaufdrehzahl auf die zweite Leerlaufdrehzahl angehoben werden, wobei sich auch bei der direkten Anhebung der Leerlaufdrehzahl durch die Aktivierung der elektrisch betätigten Bremsvorrichtung der Betriebszustand des Kraftfahrzeugs nicht ändert.
Im folgenden ist das erfindungsgemäße Verfahren zur Erhöhung der Leistung von Nebenaggregaten anhand von einem Ausführungsbeispiel im Zusammenhang mit zwei Figuren dargestellt und erläutert.
Es zeigen:
1 ein Diagramm, in dem die Motordrehzahl über der Zeit aufgetragen ist, und in dem die Brennkraftmaschine direkt aus dem die erste Leerlaufdrehzahl aufweisenden Leerlauf in den die zweite Leerlaufdrehzahl aufweisende Leerlauf übergeht,
2 ein Diagramm, in dem die Motordrehzahl über der Zeit aufgetragen ist, und in dem die Leerlaufdrehzahl indirekt erhöht wird, wobei die Brennkraftmaschine aus einem Betrieb mit größeren Motordrehzahlen in den die zweite Leerlaufdrehzahl aufweisende Leerlauf übergeht.
Ein Kraftfahrzeug ist mit einer Brennkraftmaschine ausgestattet, durch die mehrere Nebenaggregate angetrieben werden. Neben einer Hydraulikölpumpe und der Kühlwasserpumpe werden ein Stromgenerator und eine Motorölpumpe angetrieben. Die Brennkraftmaschine weist dabei eine erste Leerlaufdrehzahl von 950 Umdrehungen pro Minute auf, bei der die Brennkraftmaschine einen soeben gleichförmigen Drehverlauf aufweist, und mit der die Brennkraftmaschine im Normalfall im Leerlauf betrieben wird.
Zudem ist das Kraftfahrzeug mit einem elektrisch betätigten Bremssystem ausgestattet, bei dem Bremsbeläge durch elektromotorisch bewegt Bremszylinder an Bremsscheiben gedrückt werden.
Außerdem weist das Kraftfahrzeug eine Vorrichtung zum Verändern der Ventilsteuerzeiten auf. Die Vorrichtung wird durch einen Kolben betätigt, der in einem Motorölnebenkreis angeordnet ist. Der Motorölnebenkreis wird durch ein Magnetventil gesperrt oder freigeben, wodurch die Vorrichtung zum Verändern der Ventilsteuerzeiten betätigt wird.
Unter anderem wird die Vorrichtung zum Verändern der Ventilsteuerzeiten bei jedem Anfahrvorgang des Kraftfahrzeugs betätigt, wodurch die Brennkraftmaschine im Leerlauf wie bei höheren Motordrehzahlen mit optimierten Ventilsteuerzeiten betrieben wird.
Wird das Kraftfahrzeug mehrfach hintereinander, wie für Kolonnenfahrten typisch, aus dem Stand leicht beschleunigt und gleich danach wieder zum Stillstand gebracht, wobei jedes mal die Vorrichtung zum Verändern der Ventilsteuerzeiten betätigt wird, kann es vorkommen, dass der Öldruck im Motorölkreislauf der Brennkraftmaschine absinkt und zum Betätigen der Vorrichtung zum Verändern der Ventilsteuerzeiten nicht mehr ausreicht.
Schließlich weist das Kraftfahrzeug eine Vielzahl elektrischer Verbraucher auf, die von dem Stromgenerator versorgt werden. Der Stromgenerator ist dabei so dimensioniert und ausgelegt, das er bei der im Leerlauf mit der ersten Leerlaufdrehzahl von 950 Umdrehungen pro Minute laufenden Brennkraftmaschine noch keinen Beitrag zur Stromversorgung leistet, wobei der Stromgenerator durch einen Einschaltregler abgeschaltet bleibt. Während die Brennkraftmaschine mit der ersten Leerlaufdrehzahl von 950 Umdrehungen pro Minute betrieben wird, werden die elektrischen Verbraucher des Kraftfahrzeugs über eine Fahrzeugbatterie mit Strom versorgt.
Erst ab einer Motordrehzahl von 1050 Umdrehungen pro Minute ist die Generatorleistung ausreichend hoch, um einen Beitrag zur Stromversorgung des Stromnetzes zu leisten, wobei der Generator von dem Einschaltregler mit dem Stromnetz verbunden wird.
1 zeigt ein Diagramm, in dem die Motordrehzahl n der im Leerlauf betriebenen Brennkraftmaschine des Kraftfahrzeugs über der Zeit t aufgetragen ist. Die Brennkraftmaschine wird zu Beginn mit der ersten Leerlaufdrehzahl von 950 Umdrehungen pro Minute betrieben.
Zu einem Zeitpunkt t₁, zu dem sich das Kraftfahrzeug im Stillstand befindet, wird von einem Steuergerät festgestellt, dass die Spannung des Bordnetzes unter einen Schwellwert gefallen ist. Um die Motordrehzahl von einem Motorsteuergerät direkt auf die zweite Leerlaufdrehzahl heben zu können wird zuerst das elektrische betätigte Bremssystem aktiviert. Nachdem das Kraftfahrzeug gegen ein vom Kraftfahrer unbeabsichtigtes in Bewegung setzen gesichert ist, wird die zweite Leerlaufdrehzahl von 1100 Umdrehungen pro Minute gesetzt, bei welcher der Generator eine so hohe Leistungsabgabe aufweist, dass er von dem Einschaltregler mit dem Stromnetz verbunden werden kann.
Betätigt der Kraftfahrer danach eines der Fahrpedale des Kraftfahrzeugs wird die zur direkten Erhöhung der Leerlaufdrehzahl durchgeführte Betätigung des Bremssystems aufgehoben.
Zu einem Zeitpunkt t₂ wird von einem Öldrucksensor ein Unterschreiten des minimal notwendigen Motoröldruckes sensiert, wodurch die Vorrichtung zum Verändern der Ventilsteuerzeiten nicht zuverlässig arbeiten kann. Daraufhin wird von dem Motorsteuergerät die zweite Leerlaufdrehzahl auf einen Wert von 1180 Umdrehungen pro Minute gesetzt, bei dem die Förderleistung der Motorölpumpe einen ausreichenden Motoröldruck gewährleistet, damit die Vorrichtung zum Verändern der Ventilsteuerzeiten betätigt werden kann.
Die direkte Erhöhung der Motordrehzahl von der ersten Leerlaufdrehzahl auf die zweite Leerlaufdrehzahl bleibt solange erhalten, bis die Brennkraftmaschine zumindest kurzfristig mit höheren Motordrehzahlen betrieben wurde.
2 zeigt ein Diagramm, in dem die Motordrehzahl n der Brennkraftmaschine des Kraftfahrzeugs über der Zeit t aufgetragen ist. Die Brennkraftmaschine wird zu Beginn mit einer hohen Motordrehzahl von etwa 3000 Umdrehungen pro Minute betrieben. Dabei sind in dem Kraftfahrzeug so viele elektrische Verbraucher in Betrieb, dass mehr elektrische Leistung verbraucht wird, als der Generator bei einer mit 950 Umdrehungen pro Minute laufenden Brennkraftmaschine bereitstellen könnte, wobei mit der Zeit die Fahrzeugbatterie entladen würde.
Zu einem Zeitpunkt t₃ kommt das Kraftfahrzeug zum Stillstand, wobei die Brennkraftmaschine im Leerlauf mit der zweiten Leerlaufdrehzahl von 1100 Umdrehungen pro Minute betrieben wird. Dabei wurde die Motordrehzahl indirekt auf die zweite Leerlaufdrehzahl angehoben, ohne dass von der Brennkraftmaschine die erste Leerlaufdrehzahl von 950 Umdrehungen pro Minute eingenommen wird.
Zu einem Zeitpunkt t₄, zu dem die eine hohe elektrische Leistung erfordernden Verbraucher abgeschaltet wurden, fällt die Motordrehzahl von der zweiten Leerlaufdrehzahl mit 1100 Umdrehungen pro Minute auf die erste Leerlaufdrehzahl mit 950 Umdrehungen pro Minute. Da diese Absenkung der Motordrehzahl den Bewegungszustand des Fahrzeugs nicht verändern kann ist ein Eingreifen mit dem elektrisch betätigten Bremssystem nicht erforderlich.
Durch das direkte und das indirekte Erhöhen der Motordrehzahl auf die zweite Leerlaufdrehzahl im Leerlauf der Brennkraftmaschine kann die Leistungsabgabe der Hydraulikölpumpe, der Kühlwasserpumpe, des Stromgenerators und der Motorölpumpe bei Bedarf angehoben werden. Dabei werden gegebenenfalls die Bremsen des Kraftfahrzeugs aktiviert, wodurch ein vom Kraftfahrer unbeabsichtigtes Anfahren des Kraftfahrzeugs vermieden wird.

Claims

Verfahren zur Erhöhung der Leistung von Nebenaggregaten, die durch die Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeuges angetrieben werden, wobei die Brennkraftmaschine im Leerlauf mit einer ersten Leerlaufdrehzahl betrieben wird, und die bei Anforderung einer erhöhten Nebenaggregatsleistung im Leerlauf mit einer zweiten Leerlaufdrehzahl betrieben wird, die größer ist als die erste Leerlaufdrehzahl, dadurch gekennzeichnet, dass die Anhebung der Nebenaggregatsleistung in Abhängigkeit von der Motordrehzahl zum Zeitpunkt der Anforderung • entweder direkt durchgeführt wird, indem die Brennkraftmaschine aus dem die erste Leerlaufdrehzahl aufweisenden Leerlauf in den die zweite Leerlaufdrehzahl aufweisenden Leerlauf übergeht, • oder indirekt durchgeführt wird, indem die Brennkraftmaschine aus größeren Motordrehzahlen in den die zweite Leerlaufdrehzahl aufweisenden Leerlauf übergeht, und dass bei der direkten Erhöhung der Leerlaufdrehzahl der Fahrzustand des Kraftfahrzeugs nicht verändert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Kraftfahrzeug über eine elektrisch betätigte Bremsvorrichtung verfügt, und dass beim Stillstand des Kraftfahrzeugs und bei einer direkten Erhöhung der Leerlaufdrehzahl die Bremsvorrichtung aktiviert wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zur direkten Erhöhung der Leerlaufdrehzahl aktivierte Bremsvorrichtung beim Betätigen eines Fahrpedals des Kraftfahrzeugs deaktiviert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass als Nebenaggregate ein Generator und/oder eine Hydraulikpumpe und/oder eine Schmiermittelpumpe und/oder eine Kühlmittelpumpe von der Brennkraftmaschine angetrieben werden.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Höhe der zweiten Leerlaufdrehzahl in Abhängigkeit des die Erhöhung der Leerlaufdrehzahl erfordernden Nebenaggregates gewählt wird.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass bei der zeitgleichen Anforderung der Anhebung der Nebenaggregatsleistung durch mehrere Nebenaggregate als zweite Leerlaufdrehzahl die höchste angeforderte Leerlaufdrehzahl gewählt wird.