DE2848556C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zur Aus­ nutzung der vollen Motorleistung bei Beschleunigungs­ vorgängen von Kraftfahrzeugen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Es ist bekannt, daß durch eine Viel­ zahl von Nebenaggregaten bei modernen Kraftfahrzeugen oder ähnlichen mobilen Einheiten ein beträchtlicher Teil der von dem Motor allgemein, üblicherweise einer Brennkraftmaschine erzeugten Leistung nicht für den Antrieb zur Verfügung steht, sondern von diesen Nebenaggregaten verbraucht wird. Ein solches, darüber hinaus ständig angetriebenes und daher ständig Leistung verbrauchendes Nebenaggregat ist die Licht­ maschine, die gerade im oberen Drehzahlbereich einen ungünstigen Wirkungsgrad aufweisen kann, wenn es sich um hochausgenützte Kfz-Lichtmaschinen, üblicher­ weise Drehstromgeneratoren handelt. Bei bestimmten Motorentypen kann die von der Lichtmaschine bei Voll­ last umgesetzte elektrische Leistung bis zu 4 PS, gegebenenfalls auch darüber hinaus betragen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, die eine möglichst vollständige Ausnutzung der Motorleistung bei Beschleunigungs­ vorgängen von Kraftfahrzeugen ermöglichen.

Diese Aufgabe wird bei einem gattungsgemäßen Verfahren durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Das erfindungsgemäße Verfahren mit den Merk­ malen des Hauptanspruchs hat den Vorteil, daß durch eine elektrische Abschaltung der Lichtmaschine die volle Motorleistung dann für den Antrieb des Kraft­ fahrzeugs freigesetzt wird, wenn diese dringend benötigt wird, nämlich während eines maximalen Beschleunigungsvorgangs. Solche maximalen Be­ schleunigungsvorgänge treten üblicherweise bei Überholvorgängen auf, wobei bei Überschreiten eines bestimmten Zeitpunkts während des Überholvor­ gangs und bei auftauchendem Gegenverkehr ein Abbrechen des Überholvorgangs nicht mehr möglich ist, ohne daß ein Unfall wahrscheinlich wird. Bei solchen Gelegen­ heiten werden sämtliche Leistungsreserven der Antriebs­ maschine benötigt, um den Überholvorgang durch maximale Beschleunigung nach vorn erfolgreich abzuschließen und die Gewinnung zusätzlicher Leistungsreserven im nennenswerten Umfang durch Abschalten der Licht­ maschine ist hierbei von nicht zu unterschätzender Bedeutung.

Durch ein solches Abschalten der Lichtmaschine in der Zeit maximaler Beschleunigung eines Kraftfahrzeugs wird zwar während dieses Zeitraums von der Lichtmaschine kein Strom mehr geliefert, dies ist aber von untergeordneter Bedeutung, da

• a) die stets vorhandene Batterie die Stromversorgung voll übernehmen kann, da sie sich bei einem Fahrvorgang, bei welchem solche maximalen Beschleunigungen auftreten, ohnehin in einem gut geladenen Zustand befindet, wenn das Kraftfahrzeug schon für einen vorgegebenen Zeitraum betrieben worden ist,
• b) die Abschaltung ohnehin nur für den Zeitraum der Be­ schleunigung erfolgt und später, wenn die volle Leistung der Antriebsmaschine nicht mehr nötig wird, soweit erforderlich, die Batterie verstärkt geladen wird und
• c) solche maximalen Beschleunigungen vergleichsweise selten auftreten.

Ergibt sich aber der Bedarf für eine solche maximale Be­ schleunigung, dann setzt die Erfindung ein und stellt eine zusätzliche Leistungsreserve zur Verfügung, die gerade bei Kraftfahrzeugen mit nur geringerer Leistung bis zu 10% und gegebenenfalls darüber hinaus betragen kann. Dabei ist die Erfindung einfach aufgebaut und läßt sich kostengünstig auch bei schon vorhandenen Kraftfahrzeugtypen einsetzen.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der Erfindung möglich. Besonders vorteilhaft ist die Möglich­ keit, den Generator dadurch elektrisch abzuschalten, daß der Reglereingangsanschluß mit Hilfe eines bei Vollgas­ stellung des Gaspedals ansprechenden Schalters kurzgeschlos­ sen wird, wodurch der Generator entregt wird. Diese Möglichkeit ist von sehr einfachem Aufbau und besonders kostengünstig.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 und Fig. 1a zwei erste Ausführungs­ formen vorliegender Erfindung auf elektromechanischer oder halbelektronischer Grundlage,

Fig. 2 eine dritte Ausführungsform der Erfindung, bei welcher der Generator durch elektronische Mittel entregt wird und die

Fig. 3 und 4 eine Abschaltung des Generators durch Eingriff in den Regler, wobei entsprechend Fig. 4 das Schaltsignal durch Erfassen der Drehzahl des Generators oder der Brenn­ kraftmaschine erzeugt wird.

Der Grundgedanke vorliegender Erfindung besteht darin, bei einem Kraftfahrzeug mit Lichtmaschine jeweils bei voller Beschleunigung dadurch zusätzliche Leistung freizustellen, indem die von dem Motor angetriebene Lichtmaschine ganz oder teilweise abgeschaltet wird. Diese Abschaltung er­ folgt elektrisch, wobei als Merkmal für die maximale Be­ schleunigung bestimmte Gaspedalstellungen oder Drehzahlen der Brennkraftmaschine ausgewertet werden.

Zum besseren Verständnis wird zunächst auf ein mögliches Ausführungsbeispiel einer mit Drehstromgenerator ausge­ bildeten Lichtmaschine bei einem Kraftfahrzeug kurz eingegangen, wobei aber darauf hingewiesen wird, daß der Grundgedanke vorliegender Erfindung auf beliebige Ausführungsformen von Lichtmaschinen, die einen Erreger­ stromanschluß haben, anwendbar ist. Der grundsätzliche Aufbau eines Drehstromgenerators ist so getroffen, daß einer dreiphasigen, als feststehender Leitungsteil ausge­ bildeten Ständerwicklung 1 der drehangetriebene Rotor 2 zugeordnet ist, der vom Regler 3 den geregelten Erreger­ strom Ie zugeführt erhält. Der Regler 3 kann ein elektro­ mechanischer Kontaktregler oder vorzugsweise ein Transistor­ regler sein, dessen Ausgangsklemme DF über ein Schleif­ ring-Kohlebürstensystem mit der Erregerwicklung ver­ bunden ist, die aber auch bei besonderen Bauarten fest­ stehend ausgebildet sein kann. Der Aufbau vervollständigt sich durch eine mit den drei Phasenwicklungen der Ständer­ wicklung verbundene Gleichrichterbrücke 4, beispielsweise bestehend aus drei Minusdioden 4 a und drei Plusdioden 4 b, wobei letztere mit dem Pluspol 5 a der Batterie 5 verbunden sind. Die weitere äußere Schaltung kann noch einen Fahrt­ schalter 6 und Ladeanzeigelampe 7 umfassen, wobei bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel der Fig. 1 dem Schaltungspunkt 8 über gesondert vorgesehene Erreger­ dioden 9 der ungeregelte Erregerstrom zugeführt ist. Der Schaltungspunkt 8 ist üblicherweise mit dem Eingangsan­ schluß D+ des Reglers 3 verbunden. Beim Anlaufen eines solchen Drehstromgenerators fließt ein Vorerregungsstrom nach Schließen des Fahrtschalters 6 von der Plusklemme 5 a der Batterie über die Ladeanzeigelampe zur Erreger­ klemme D+ und leitet so die Selbsterregung des Generators ein.

Die elektrische Abschaltung der Lichtmaschine erfolgt nach dem ersten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel der Fig. 1, welches sich auf eine elektromechanische Lösung bezieht, dadurch, daß der Generator oder die Lichtmaschine an der Klemme D+ kurzgeschlos­ sen und auf diese Weise entregt wird. Allgemein bezeichnet die Klem­ me D+ den Reglereingangsanschluß, aber auf jeden Fall einen Licht­ maschinenanschluß, über den der Erregerstrom der Lichtmaschine fließt und dessen Stromloswerden infolge Entregung des Generators die elektrische Abschaltung der Lichtmaschine bewirken. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist hierzu ein Schalter 10 vorge­ sehen, dessen Schaltarm 10 a in der Ruhestellung den Schaltungspunkt 8 mit dem Reglereingangsanschluß D+ verbindet und in der Zeit ma­ ximaler Beschleunigung des Kraftfahrzeugs zur Freisetzung zusätzli­ cher Leistung des Antriebsmotors, wie gestrichelt dargestellt, ge­ gen Masse 11 geschaltet wird, so daß die Klemme D+ kurzgeschlos­ sen ist. Der Schalter 10 kann beispielsweise von einem sogenannten Kick-down-Schalter, betätigt werden, der bei mit automatischem Getriebe ausgerüsteten Kraftfahrzeugen stets vorhan­ den ist. Es können aber auch andere Schalter im Bereich der Gas­ pedalstellung verwendet werden; schließlich ist die Betätigung des Schalters 10 durch ein Relais möglich.

Eine solche Relaisbetätigung ist in Fig. 1a dargestellt, zusammen mit weiteren Schaltungselementen, auf die weiter unten eingegangen wird und die ein stromloses Ein- bzw. Ausschalten ermöglichen. Das Relais 12 verfügt über mindestens eine Wicklung, die beispielsweise vom Kick-down-Schalter oder einem sonstigen beliebigen Schalter ge­ steuert wird.

In der Darstellung der Fig. 1a verfügt der Schaltarm 12 a des Re­ lais über drei verschiedene Relaisstellungen I, II und III. Die Relais­ stellung I entspricht der Ruhestellung, in welcher die Generatorklem­ me bzw. Reglereingangsklemme D+ über den geschlossenen Fahrt­ schalter 6 und die Ladeanzeigeleuchte 7 mit dem Pluspol 5 a der Batterie verbunden ist bzw. mit einem sonstigen verfügbaren Poten­ tial, welches beispielsweise auch von den Erregerdioden stammen kann. Wird das Relais 12 angesteuert, dann bewegt sich der Schalt­ arm 12 a zunächst in die Schaltstellung II und trennt so die Klemme D+ von der Versorgungsquelle für den Erregerstrom ab. Gleichzei­ tig ergibt sich hierdurch eine Kontaktverbindung mit der Schaltstrecke eines Thyristors 13 oder eines sonstigen geeigneten elektrischen oder elektromechanischen Schaltungselements, welches aber zunächst die Stromverbindung zum Masseanschluß 11 noch nicht freigibt. Nach Ansteuerung des noch sperrenden Schaltungselements (Thyristor 13) erfolgt dann dessen Durchschalten, also bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel das Zünden des Thyristors 13 nach kurzer zeitlicher Verzögerung, indem bei Beibehaltung des geschlos­ senen Kontaktes in der Schaltstellung II auch noch der Kontakt der Schaltstellung III geschlossen wird und daher über den Spannungstei­ ler 14 dem Thyristor der Zündstrom zugeführt wird.

Eine solche Schaltung sichert ein stromloses Ansprechen der erfin­ dungsgemäßen Schaltungskomponenten, hier des Relais 12, denn bei Erregung des Relais 12 ist der Thyristor 13 noch gesperrt und die Umschaltung in die Schaltstellung II erfolgt stromlos. Gleichzeitig wird ein ebenfalls stromloses Ausschalten der erfindungsgemäßen Schaltungseinrichtung, also des Relais 12 ermöglicht, denn beim Ausschalten ist der Klemmenanschluß D+ noch spannungslos und erst nach Umschaltung in die Schaltstellung I ergibt sich durch die einsetzende Selbsterregung des Generators ein Potentialanstieg an der Klemme D+.

In bevorzugter Ausführung kann das Relais 12 neben der beispielswei­ se von einem Kick-down-Schalter (nicht dargestellt) gesteuerten Span­ nungswicklung noch eine Stromwicklung besitzen. Hierdurch ist es möglich, durch entsprechende Auslegung des Relais 12 die Abschal­ tung des Generators und damit die Zuschaltung der hierdurch freige­ setzten Leistung erst dann wirksam werden zu lassen, wenn aus dem Generator ein bestimmter Stromfluß vorliegt, mit anderen Wor­ ten, wenn der Generator eine entsprechende elektrische Leistung lie­ fert und eine mechanische Leistung für seinen Antrieb benötigt.

Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 2 erfolgt die elektrische Ab­ schaltung der Lichtmaschine durch elektronische Mittel, wozu eine elektronische Steuerschaltung 15 vorgesehen ist, deren Ausgänge 15 a, 15 b einmal mit einem, schon in Fig. 1a erwähnten und die Anschluß­ klemme D+ gegen Masse kurzschließenden Thyristor 13′ für dessen Ansteuerung verbunden ist und zum anderen mit einem vorzugsweise als Halbleiter ausgebildeten Schaltungselements 16, welches die Ver­ bindung der Klemme D+ über die Ladeanzeigeleuchte und den Fahrt­ schalter zum Pluspol 5 a der Batterie unterbricht. Die Ansteuerung der Steuerschaltung 15 erfolgt am Eingang 15 c mit einer geeigneten Eingangsgröße, die beispielsweise vom schon erwähnten Kick-down- Schalter herrühren kann oder auch vom Ausgangsanschluß 18 einer Differenziereinrichtung 19 stammen kann, die in Fig. 4 gezeigt ist und die ein Abschaltsignal für den Drehstromgenerator durch Erfas­ sung der Drehzahl von Generator oder Brennkraftmaschine liefert.

Diese soeben erwähnte Möglichkeit der Generatorabschaltung durch Erfassung der Drehzahl, wie in Fig. 4 dargestellt, kann anstelle des von einem Kick-down-Schalter oder einem sonstigen Schalter ge­ lieferten Signals erfolgen, denn durch Differenzieren eines Drehzahl­ signals läßt sich ohne weiteres ein der maximalen Beschleunigung des Kraftfahrzeugs entsprechendes Ansteuersignal für die Lichtma­ schine gewinnen. Das dem Eingangsanschluß 19 a des Differenzierers 19 (Fig. 4) zugeführte Drehzahlsignal kann beispielsweise durch Ver­ binden des Eingangsanschlusses 19 a mit einem Phasenanschluß am Generator, mit der Zündklemme des Kraftfahrzeugs oder einem Drehzahlmesser erfolgen. Der Differenzierer ist so ausgebildet, daß er bei maximaler Beschleunigung ein Ausgangssignal 19 b liefert, welches von einer nicht dargestellten, dem Differenzierer nachge­ schalteten Kippstufe erzeugt sein kann, die auf diese maximale positive Be­ schleunigung anspricht. Bei 3′ ist schematisch der Regler dargestellt, der bei Auftreten eines eine große positive Beschleunigung angeben­ den Signals 19 b die Feldwicklung 2′ des Generators ganz oder teil­ weise stromlos schaltet, wodurch dieser sich entregt.

Entsprechend der Darstellung der Fig. 3 ist eine solche teilweise Sperrung des Reglers durch einen Eingriff in einen entsprechend aus­ gebildeten Regler 3′′ möglich, dem an seinem Eingang 20 ein ent­ sprechendes, eine große positive Beschleunigung angebendes Signal zugeführt wird. Dieses Signal kann auf beliebige, weiter vorn schon erwähnte Weise gewonnen sein (Kick-down-Signal, differenziertes Drehzahlsignal o. dgl.). Der Regler kann bei Auftreten eines solchen Signals entweder auf Unterbrechung der Feldwicklung 2′′ (Fig. 3) ge­ schaltet werden, es ist aber auch möglich, den Regler auf minima­ les Tastverhältnis bezüglich des von ihm gelieferten Erregerstroms für die Feldwicklung 2′′ zu schalten, so daß - beispielsweise bei feh­ lender Batterie - die Stromversorgung der Zündung auf jeden Fall gewährleistet ist. In Fig. 3 ist der Generator mit 21 bezeichnet; der positive Spannung führende Generatorausgang trägt wie üblich das Bezugszeichen B+. Wie weiter vorn schon erwähnt, können auch ge­ sonderte Erregerdioden fehlen und dem Regler 3′ wird über eine Ver­ bindungsleitung 22 von der Plusschiene B+ das zur geregelten An­ steuerung der Feldwicklung 2′′ benötigte Potential zugeführt.

Claims (11)

1. Verfahren zur Ausnutzung der vollen Motorleistung bei Beschleu­ nigungsvorgängen von Kraftfahrzeugen u. dgl., bei denen die Lichtmaschine vom Motor angetrieben ist, dadurch gekennzeich­ net, daß eine einen vorgegebenen Wert überschreitende positive Beschleunigung mechanisch oder elektrisch erfaßt und durch ein elektrisches Signal die geregelte Stromzufuhr zur Erregerwick­ lung der Lichtmaschine unterbrochen oder auf ein minimales Tastverhältnis geschaltet wird, wodurch während des Beschleu­ nigungsvorganges die Lichtmaschine abgeschaltet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die den Erregerstrom führende Anschlußklemme (D+) bei bei Auftreten der maximalen Beschleunigung gegen Masse kurzgeschlossen und der Generator dadurch entregt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die maximale Beschleunigung mittels eines Schalters (Kick-down- Schalter) im Gaspedalbereich oder durch Differenzieren eines Drehzahlsignals erfaßt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Lichtmaschine (Drehstromgenerator) durch Zuführen eines die maximale Beschleunigung angebenden Si­ gnals zum Regler abgeschaltet wird, wodurch dieser den Erre­ gerstrom des Generators unterbricht oder auf minimales Tast­ verhältnis schaltet.

5. Vorrichtung zur Ausnutzung der vollen Motorleistung bei Be­ schleunigungsvorgängen von Kraftfahrzeugen u. dgl., bei denen die Lichtmaschine vom Motor angetrieben ist, dadurch gekenn­ zeichnet, daß ein Sensor (Kick-down-Schalter, Differenzierer 19) vorgesehen ist, der eine einen vorgegebenen Wert überschrei­ tende positive Beschleunigung erfaßt und ein elektrisches Si­ gnal erzeugt und daß dieses elektrische Signal einer Schaltein­ richtung (Schalter 10; Relais 12 mit Schalter 12 a; Steuerschal­ tung 15, Regler 3′′) derart zugeführt ist, daß der Erregerstrom der Lichtmaschine unterbrochen oder auf minimales Tastver­ hältnis geschaltet ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalteinrichtung (10) zur Unterbrechung des Erregerstroms der Kick-down-Schalter des Kraftfahrzeugs oder ein sonstiger, auf eine Gaspedalbewegung ansprechender Schalter ist, der die den Erregerstrom führende Generatorklemme (D+) gegen Masse kurzschließt.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalteinrichtung ein vom Ausgangssignal des Sensors angesteuer­ tes Relais (12) ist, welches über einen Schalter (12 a) verfügt zur Unterbrechung des Erregerstroms.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalter (12 a) des Relais (12) aus seiner Ruhestellung (I) in zwei durch eine kurze zeitliche Verzögerung getrennte Schalt­ stellungen (II, III) schaltbar ist, derart, daß die den Erreger­ strom führende Anschlußklemme (D+) zunächst an ein gesperr­ tes, mit Masse verbundenes Schaltelement (13) anschaltbar und anschließend das Schaltelement (Thyristor 13) in der dritten Schaltstellung (III) leitend schaltbar ist zur stromlosen Ein- und Ausschaltung der Relaiskontakte.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der die den Erregerstrom des Generators füh­ rende Klemme (D+) mit Masse verbindende Schalter ein Thyri­ stor (13, 13′) ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Thyristor ( 13, 13′) von einer elektrischen Ansteuerschaltung (15) leitend geschaltet ist, der das elektrische Beschleunigungs­ signal zugeführt ist und daß ein weiterer Unterbrecherschalter (Transistor 16) vorgesehen ist, der in der Verbindungsleitung von der Ladeanzeigelampe (7) zur Anschlußklemme (D+) des Generators angeordnet ist und bei gesperrtem Transistor (13′) leitend ist.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch ge­ kennzeichnet, daß zur Gewinnung eines Beschleunigungssignals zur Generatorabschaltung ein Differenzierer (19) vorgesehen ist, dessem Eingangsanschluß ein Drehzahlsignal (Phasenanschluß des Generators; Zündsignal; Drehzahlmessersignal) zugeführt ist, und dessen Ausgangssignal über eine nachgeschaltete Kippstufe, die auf maximale positive Beschleunigung anspricht, so dem Regler (3′) des Generators zugeführt ist, daß die Generatorfeld­ wicklung (2′, 2′′) abgeschaltet oder auf minimales Tastverhält­ nis des Erregerstroms geschaltet ist.