DE10332497A1 - Verfahren zur Verkürzung der Warmlaufphase eines Kraftfahrzeuges - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verkürzung der Warmlaufphase eines Kraftfahrzeuges mit einem Verbrennungsmotor, mindestens einem Getriebe sowie zugeordneten Ölkreisläufen und mit einem elektrischen Bordnetz, bestehend aus Starter, Generator und Speicher. DOLLAR A Es wird vorgeschlagen, dass die Ölkreisläufe mit dem Bordnetz entnommener elektrischer Energie beheizt werden.

Description

• Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verkürzung der Warmlaufphase eines Kraftfahrzeuges nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
• Verfahren zur Verkürzung der Warmlaufphase einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeuges sind bekannt, und zwar in den verschiedensten Ausgestaltungen. Diesen bekannten Maßnahmen liegt die Erkenntnis zugrunde, dass der Verbrennungsmotor nach einem Kaltstart, d. h. im nicht betriebswarmen Zustand einen schlechten Wirkungsgrad aufweist, der u. a. durch erhöhte innere Reibung bedingt ist. Insbesondere weisen die im Antriebsstrang befindlichen Öle eine erhöhte Viskosität auf, welche die Reibung zwischen sich bewegenden, ölgeschmierten Teilen des Motors und des Getriebes erhöht. Bekannte Verfahren zur Verkürzung der Warmlaufphase zielen z. B. darauf ab, das Kühlmittel, welches im Kühlmittelkreislauf zirkuliert und den Motor umspült, möglichst schnell zu erwärmen, z. B. durch motorunabhängige Standheizungen, die mit Brennstoff betrieben werden. Andere Verfahren sehen eine elektrische Beheizung des Kühlmittels vor, welche durch so genannte PTC-Elemente als Heizelemente erfolgt (DE-A 44 33 814). Durch die beschleunigte Erwärmung des Kühlmittels wird zwar auch der Motor und das Motoröl erwärmt, jedoch nicht das Getriebeöl, welches in kaltem Zustand seine erhöhte Viskosität behält. Gleiches gilt für so genannte Latentwärmespeicher, welche Wärme mittels eines Stoffes hoher Wärmespeicherfähigkeit in einem Behälter speichern und diese Wärme beim Kaltstart in den Kühlmittelkreislauf einspeisen. Auch hier bleibt das Getriebeöl zähe.
• Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren der eingangs genannten Art anzugeben, welches eine Erhöhung des mechanischen Wirkungsgrads im Antriebsstrang während der Warmlaufphase ermöglicht.
• Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus den Merkmalen des Patentanspruches 1. Erfindungsgemäß ist eine elektrische Beheizung sowohl des Motoröls als auch des Getriebeöls vorgesehen, wobei die für die Beheizung benötigte elektrische Energie dem Bordnetz entnommen wird. Das Motor- und das Getriebeöl werden somit direkt oder indirekt über die mit dem Öl in Berührung stehenden Bauteile erwärmt, sodass seine Viskosität sinkt und damit die innere Reibung im Motor und im Getriebe. Der Antriebswirkungsgrad des Kraftfahrzeuges wird somit infolge Verkürzung der Warmlaufphase relativ schnell nach einem Kaltstart angehoben.
• Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird die elektrische Energie zur Beheizung nur während einer Schub- oder Bremsphase des Kraftfahrzeuges aus dem Bordnetz entnommen. Damit erreicht man den Vorteil, dass dem Bordnetz keine zusätzliche Energie entnommen wird, die durch eine Erhöhung der Motorleistung kompensiert werden müsste.
• In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung wird die elektrische Energie zur Beheizung nur bei voller oder „übervoller" Batterie entnommen. Auch hier wird der Vorteil erreicht, dass keine zusätzliche Motorleistung und kein höherer Kraftstoffverbrauch notwendig werden.
• Nach einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung erfolgt die Beheizung der Ölkreisläufe über elektrische Heizelemente, welche mit dem Öl in direktem oder indirektem Kontakt über entsprechende Bauteile stehen. Elektrische Heizelemente sind an sich bekannt, z. B. als so genannte PTC-Elemente, d. h. selbstregelnde elektrische Widerstände mit einem positiven Temperaturkoeffizienten. Die Heizelemente können gezielt an den kritischen Stellen verbaut werden und sorgen somit für eine schnelle Erhöhung der Öltemperatur. Damit wird die Warmlaufphase verkürzt, und der mechanische Antriebswirkungsgrad steigt schneller auf seinen maximalen Wert.
• Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird im Folgenden näher beschrieben.
• Das Verfahren betrifft eine elektrische Beheizung eines Motorölkreislaufes und eines oder mehrerer Getriebeölkreisläufe, deren Getriebe in einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges geschaltet sind. Das Kraftfahrzeug weist einen luft- oder flüssigkeitsgekühlten Verbrennungsmotor und einen Motorölkreislauf für die Schmierung von Motorteilen auf. Der Verbrennungsmotor treibt über ein Handschaltgetriebe oder einen Wandlerautomaten eine Hinter- und/oder Vorderachse des Kraftfahrzeuges an, d. h. im Antriebsstrang können sich noch weitere Getriebe wie ein Verteilergetriebe oder Achsgetriebe befinden. Das Öl weist im kalten Zustand eine erhöhte Viskosität auf und verursacht daher bei einem Kaltstart des Kraftfahrzeuges eine erhöhte innere Reibung, was den mechanischen Wirkungsgrad herabsetzt. Zur Verbesserung des mechanischen Wirkungsgrades werden das Motoröl und das Getriebeöl beim oder nach dem Kaltstart elektrisch be heizt. Die zugehörige elektrische Energie liefert ein Bordnetz, welches einen Starter (Anlasser), einen Generator und einen Speicher (Batterie) aufweist. Starter und Generator können auch als eine integrierte elektrische Maschine ausgebildet sein. Die elektrische Beheizung der Ölkreisläufe soll vorzugsweise nur dann erfolgen, wenn sich das Kraftfahrzeug in der Schub- oder Bremsphase befindet – während dieser Phase wird elektrische Energie zurückgewonnen (Rekuperation), sodass keine zusätzliche Motorleistung verbunden mit zusätzlichem Kraftstoffverbrauch für die elektrische Beheizung erforderlich wird. Alternativ soll die elektrische Beheizung nur bei voller oder „übervoller" Batterie erfolgen.
• Ziel ist es, möglichst nur überschüssige elektrische Energie aus dem Bordnetz zu entnehmen. Eine entsprechende elektrodynamische Antriebsvorrichtung und ein Verfahren zur Steuerung und/oder Reglung einer derartigen elektrodynamischen Antriebsvorrichtung sind in der älteren Patentanmeldung mit dem Aktenzeichen 102 26 308.6 der Anmelderin beschrieben. Diese ältere Patentanmeldung wird in vollem Umfang in den Offenbarungsgehalt dieser Anmeldung einbezogen. Damit wird eine vollständige Lehre offenbart, wie die elektrische Beheizung der genannten Ölkreisläufe nur mit überschüssiger elektrischer Energie aus dem Bordnetz betrieben werden kann, d. h. ohne zusätzliche Motorleistung.
• Als Mittel zur elektrischen Beheizung werden Heizelemente verwendet, die aus dem Stand der Technik bekannt sind, z. B. PTC-Elemente, die aufgrund eines positiven Temperaturkoeffizienten eine selbstregelnde Funktion aufweisen. Die Heizelemente können gezielt an den kritischen Stellen entweder direkt in den Ölstrom der Ölkreisläufe eingesetzt oder in Bauteile verbaut werden, welche ihre Wärme unmittelbar an den Ölstrom abgeben. Damit wird eine schnelle Erhöhung der Öltemperatur erreicht.

Claims (4)

1. Verfahren zur Verkürzung der Warmlaufphase eines Kraftfahrzeuges mit einem Verbrennungsmotor, mindestens einem Getriebe sowie zugeordneten Ölkreisläufen und mit einem elektrischen Bordnetz, bestehend aus Starter, Generator und Speicher, dadurch gekennzeichnet, dass die Ölkreisläufe mit dem Bordnetz entnommener elektrischer Energie beheizt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Energie während der Schub- bzw. Bremsphase des Kraftfahrzeuges entnommen wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Energie bei vollem oder übervollem Speicher entnommen wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Ölkreisläufe mittels elektrischer Heizelemente beheizt werden.