DE3203240A1

DE3203240A1 - Verfahren und vorrichtung zur steuerung des betriebs der lichtmaschine von kraftfahrzeugen

Info

Publication number: DE3203240A1
Application number: DE19823203240
Authority: DE
Inventors: Werner 4408 Dülmen Dilkaute
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1982-02-01
Filing date: 1982-02-01
Publication date: 1983-08-11

Description

Verfahren und V-orrichtung zur Steuerung des Betriebs
der Liohtmaschine von Kraftfahrzeugen Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung des Betriebs der Lichtmaschine eines von einem Verbrennungsmotor angetriebenen Kraftfahrzeugs mit einer Batterie und einem Regler für die Stromabgabe der vom Verbrennungsmotor angetriebenen Lichtmaschine an die Batterie sowie eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.
Bei den derzeit auf dem Markt erhältlichen Kraftfahrzeugen ist die Lichtmaschine ständig mit dem das Kraftfahrzeug antreibenden Verbrennungsmotor verbunden so daß sie zumindest bei einem Betrieb des Verbrennungsmotors oberhalb seiner Leerlaufdrehzahl ständig Strom für den Betrieb des Motors und die am Kraftfahrzeug vorhandenen, im EinSchaltzustand befindlichen Stromabnehmer erzeugt. Der zum jeweiligen Zeitpunkt nicht benötigte Strom wird zur Ladung der Batterie verwendet, welche die elektrische Energie insbesondere zum Starten des Verbrennungsmotors speichert. Sobald die Batterie vollständig geladen ist, wird durch den Regler der Lichtmaschine die Stromabgabe beendet, um die Batterie vor Uberladung zu schützen.
Durch den sndigen Antrieb der Lichtmaschine durch den Verbrennungsmotor wird Energie verbraucht, die aus zusätzlicher Verbrennung von Kraftstoff gewonnen werden muß. Der für den ständigen Betrieb der Lichtmaschine aufgewendete Kraftstoffverbrauch liegt je nach Kraftfahrzeug zwischen o,5 und 1 Liter Kraftstoff pro 100 km Fahrtstrecke Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diesen für den Betrieb der Lichtmaschine erforderlichen Kraftstoffverbrauch erheblich zu reduz-ieren, um den Gesamtverbrauch des Kraftfahrzeugs abzusenken.
Die Lösung dieser Aufgabenstellung durch das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtmaschine nur dann erregt wird, wenn entweder die Spannung der Batterie unter einen vorgegebenen Wert abgesunken ist oder wenn die Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs verringert wird. Die Verringerung der Kraftfahrzeuggeschwindigkeit kann hierbei sowohl durch Betätigen der Bremsen als auch durch ein merkliches Verringern der Fahrgeschwindigkeit infolge der Drosselung oder Absperrung der Kraftstoffzufuhr in Abhängigkeit von der Stellung des Gaspedals erfolgen.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird eine Kraftstoffersparnis bis zu 0,75 Liter pro loo Kilometer Fahrtstrecke erzielt, weil der energieverzehrende Antrieb der Lichtmaschine überwiegend durch Ausnutzen der Bewegungsenergie des Kraftfahrzeugs bewirkt wird und nur in Ausnahmefällen Kraftstoff zum Antrieb der Lichtmaschine verbraucht wird. In geringem Maße unterstützt somit der erfindungsge mäße Betrieb der Lichtmaschine die Verzögerungsvorgänge, so daß in soweit eine wenn auch geringfügige Verringerung des Bremsverschleisses erzielt wird. Kraftstoff zum Antrieb der Lichtmaschine wird nur dann verbraucht, wenn dies der Ladezustand der Batterie zwingend erfordert.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, daß an die Lichtmaschine ein Steuergerät angeschlossen ist, das einerseits mit einem den Ladezustand der Batterie überwachenden Meßgerät und andererseits mit einem Schalter verbunden ist, der vom Bremspedal betätigbar ist. Sofern das den Ladezustand der Batterie überwachende Meßgerät keine Erregung der Lichtmaschine zwecks unverzüglicher Ladung der Batterie anfordert, wird die Lichtmaschine erst dann erregt, wenn das Kraftfahrzeug durc Betätigen des Bremspedals verzögert wird, so daß die Energie zur Stromerzeugung durch die Lichtmaschine nicht aus dem Kraftstoff, sondern aus der %ll vernichtenden Bewegungsenergied des Wraft,fahrzeugs gewonnen wird.
Um die Verwendung der Bewegungsenergie zum Aufladen der Batterie nicht nur von der Betätigung des Bremspedals abhängig zu machen, kann gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung das Steuergerät mit einem weiteren Schalter verbunden sein, der bei einer Verzögerung des Kraftfahrzeugs durch Verringerung der Kraftstoffzufuhr infolge einer rückläufigen Betätigung des Gaspedals betätigbar ist. Bei einer derartigen erfindungsgemäßen Ausbildung genügt beispielsweise bei längeren Autobahnfahrten eine rücklufige Bewegung des Gaspedas, um über den zusätzlichen Schalter die Erregung der Lichtmaschine einzuschalten und einen Teil der Bewegungsenergie in Stromerzeugung zur Aufladung der Batterie umzuwandeln.
Als Meßgerät für die Uberwachung des Ladezustandes der Batterie kann erfindungsgemäß ein Voltmeter verwendet werden, das bei einer Vielzahl von Kraftfahrzeugen bereits vorhanden ist. Als vom Bremspedal zu betätigender Schalter bietet sich der bei allen Kraftfahrzeugen vorhandene Bremslichtschalter an. Der parallel zU diesem ersten Schalter vorzusehende weitere Schalter wird erfindungsgemäß durch das die Kraftstoffzufuhr zum Motor steuernde Element des Vergasers bzw. der Einspritzpumpe betätigt. Hierbei kann es sich um einen verhältnismäßig einfachen Wegschalter handeln. Als Schalter kommt auch ein Unterdruckschalter im Ansaugstutzen des Motors oder ein elektronisch gesteuertes Bauteil in Frage, das bei Verringerung der von diesem Bauteil überwachten Motordrehzahl einen Impuls zur Inbetriebnahme der Lichtmaschine abgibt.
Mit der Erfindung wird schließlich vorgeschlagen, das Steuergerät durch ein im Massekabel zwischen Lichtmaschine und Kraftfahrzeug angeordnetes Relais zu bilden. Mittels dieses erfindungsgemäßen Relais ist es möglich, eine Erregung der Lichtmaschine nur dann vorzunehmen, wenn der Masseschluß der Lichtmaschine entweder vom Meßgerät oder von einem der beiden Schalter über das Relais hergestellt wird.
Auf der Zeichnung, ist ein Ausführungsbeispiei der erfindungsgemäßen Vorrichtung schematisch dargestellt.
Die Zeichnung zeigt einen Verbrennungsmotor 1 mit Getriebe 2 und Anlasser 3. An diesem Motor 1 ist weiterhin eine Lichtmaschine 4 angeordnet, deren Rotor über einen Keilriemen 5 ständig mit dem Motor 1 verbunden ist, beispielsweise indem der Keilriemen 5 die mit einer Riemenscheibe versehene Kurbelwelle des Motors 1 mit einer auf der Wile des Lichtmaschinenrotors angeordneten Hiemenscheibe verbindet.
Die Lichtmaschine 4 dient bei laufendem Motor 1 nicht nur'der Versorgung der am Kraftfahrzeug vorhandenen elektrischen Verbraucher, sondern auch der Aufladung einer Batterie 6. Die mit ihrem Minuspol an Masse angeschlossene Batterie 6 speichert insbesondere die zur Betätigung des Anlassers 3 notwendige Energie. Um die Batterie 6 nicht zu überladen, besitzt die Lichtmaschine 4 einen Regler 7, der bei Bedarf den Ladestrom der Lichtmaschine 4 zur Batterie 6 begrenzt. In das die Lichtmaschine 4 mit der Masse des Kraftfahrzeugs verbindende Massekabel 8 ist ein Relais 9 eingesc:l;rltet, welches die Verbindung urterbricht und nur unter bestimmten Umständen herstellt, wenn die bei laufendem Motor 1 ständig mitlaufende Lichtmaschine 4 Strom zur Aufladung der Batterie 6 erzeugen soll.
Zu diesem Zweck ist ein beim Ausführungsbeispiel als Voltmeter 10 ausgebildetes Meßgerät vorgesehen, welches den Ladezustand der Batterie 6 überwacht. Unterschreitet beispielsweise die Spannung der Batterie einen Wert von 11,5 Volt, wird durch den Voltmeter 10 das Relais 9 betätigt und der Masseschluß der Lichtmaschine 4 hergestellt,die gegenüber ihrer Halterung am Motor 1 isoliert ist. Auf diese Weise wird sichergestellt,daß ein bestimmter Ladezustand der Batterie 6 nicht unterschritten wird. Es ist hierbei möglich, das Aufladen der Batterie 6 bereits zu beenden, wenn die Spannung der Batterie noch nicht ihren vollen Wert, sondern erst einen Zwischenwert von z.B. 11,9 Volt erreicht hat, weil eine teilgeladene Batterie 6 für den Betrieb des Kraftfahrzeugs ausreicht und eine -vollstän dige Ladung z.B. durch nachfolgende Bremsvorgänge erzielt werden kan; Uber das Relais 9 wird der Masseschluß der Lichtmaschine 4 darüber hinaus immer dann hergestellt, wenn das Bremspedal 11 betätigt wird. Dieses Bremspedal 11 betätigt einen Bremslichtschalter 12, der auch mit dem Relais 9 verbunden istp Hierdurch wird bei jedem 13remsvorgang die Lichtma¢:chine! II erregt, die auf diese Weise die durch Bremsen zu verringernde Bewegungsenergie des Kraftfahrzeugs über den Motor 1 ausnutzt, um Strom zur Aufladung der Batterie 6 zu erzeugen. Da beispielsweise beim Stadtverkehr eine große Anzahl von Bremsvorgängen anfällt, reicht die Aufladung der Batterie 6 über die Zeitßauer der Bremsvorgäng,e im Normalfall aus, um den vorgegebenen Ladezustand der Batterie 6 zu sichern. Es ist somit insbesondere bei Stadtbetrieb nicht erforderlich, die im Kraftstoff innewohnende chemische Energie durch Verbrennung des Kraftstoffes zum Betrieb der Lichtmaschine 4 heranzuziehen.
Um beispielsweise bei längeren Autobahnfahrten mit geringerer Anzahl von Bremsvorgängen den Ladezustand der Batterie 6 nicht unter den vorgegebenen Wert absinken zu lassen, ist bei dem auf der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel ein weiterer Schalter 13 vorgesehen, der ebenfalls mit dem Relais 9 verbunden ist und entsprechend seiner Schalt stellung den Masseschluß der Lichtmaschine 4 über das Relais 9 herstellt. Dieser Schalter 13 ist mit dem die Kraftstoffzufuhr zum Motor 1 steuernden Element des Vergasers 14 bzw. einer Einspritzpumpe verbunden. Sobald im Fahrbetrieb das Gaspedal 15 zwecks Verzögerung des Fahrzeugs rückläufig bewegt wird, um die Kraftstoffzufuhr zu drosseln oder zu unterbrechen, wird dies vorn Schalter 13 ermittelt. Der Schalter 13 betätigt sodann das Relais 9, welches den Masseschluß der Lichtmaschine 4 herstellt. Auf diese Weise werden auch Verzögerungsvorgänge, die nicht durch das Bremspedal ii hervorgerufen werden, dennoch einer Verringerung der Fahrgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs dienen dazu benutzt, einen Teil der abzubauenden Bewegungsenergie dazu auszunutzen, mit Hilfe der Lichtmaschine 4 die Batterie 6 zu laden.
In der Praxis hat sich herausgestellt, daß die voranstehend beschriebene Vorrichtung durch die Verwendung bereits vorhandener Bauteile Und nur einer kleinen Anzahl preiswerter neuer Elemente nicht nur sehr kostengünstig in einem Kraftfahrzeug eingebaut werden kann, und zwar zu einem Preis unterhalb DM 50.--, sondern auch zu einer nicht unerheblichen Kraftstoffersparnis führt, die - je nach Kraftfahrzeugtyp - bis zu o,75 1 pro 100 km Fahrtstrecke beträgt.
Bezugsziffernliste: 1 Verbrennungsmotor 2 Getriebe 3 Anlasser 4 Lichtmaschine 5 Keilriemen 6 Batterie 7 Regler 8 Massekabel 9 Relais 10 Voltmeter 11 Bremspedal 12 Bremslichtschalter 13 Schalter 14 Vergaser 15 Gaspedal

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e: 1. Verfahren zur Steuerung des Betriebs der Lichkmaschine eines von einem Verbrennungsmotor angetriebenen Kraftfahrzeugs mit einer Batterie und einem Regler fUr die Stromabgabe der vom Verbrennungsmotor angetriebenen Lichtmaschine an die Batterie, d a d u r c h g e k e n n z e i chn e t, daß die Lichtmaschine (4) nur dann erregt wird, wenientweder die Spannung der Batterie (6) unter einen vorgegebenen Wert abgesunken ist oder wenn die Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs verringert wird.

2, Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch a, dadurch gekennzeichnet, daß an die Lichtmaschine (4) ein Steuergerät (9) angeschlossen ist, das einerseits mit einem den lader zustand der Batterie (6) Uberwachenden Meßgerät (10) und anderer seits mit einem Schalter (12) verbunden ist, der vom Bremspedal (11) betätigbar isto 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuergerät (9) mit einem weiteren Schalter (13) verbunden ist, der bei einer Verzögerung des Kraftfahrzeugs durch Verringerung der Kraftstoffzufuhr infolge einer rUckläufigen Betägung des Gaspedals (15) betätigbar ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Meßgerät ein Voltmeter (10) und als Schalter der Bremslichtschalter (12) des Kraft,f'ahrzeurrs verwendet werden.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Schalter (13) durch das die Kraftstoffzufuhr zum Motor (1) steuernde Element des Vergasers (ist) bzw. der Einspritzpumpe betätigbar ist.

6. Vorrichtung nach mindestens einem der Anspruche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuergerät durch ein im Massekabel (9) zwischen Lichtmaschine (11) und Kraftfahrzeug angeordnetes Relas gebildet ist.