DE3741891A1 - Kraftfahrzeug mit umschaltautomatik fuer zwei leistungsgleiche verbrennungsmotoren - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug, insbesondere Überland- bzw. Reisebus bzw. Fern-Lkw, mit zwei leistungs­ gleichen Brennkraftmaschinen und weiteren Merkmalen entspre­ chend dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ein solches Kraftfahrzeug ist in einer Vielzahl von Varia­ tionen im Detail aus der US-PS 21 32 450 bekannt. Dort wur­ den bereits jene Probleme erkannt, die ein Fahrzeug zwangs­ läufig erbringt, wenn es nur mit einem einzigen, auf die notwendige Maximalleistung ausgelegten Verbrennungsmotor ausgestattet ist. Dieser einzige Motor kann bei einem Defekt zum vollständigen Ausfall des Fahrzeugs auch für längere Zeit führen. Außerdem wird dieser einzige Motor bei Kon­ stantfahrt in einem ungünstigen Teillastbereich betrieben, der in der Regel, z.B. bei Autobahnfahrt, unter 50% der Ma­ ximalleistung liegt, was zwangsläufig einen vergleichsweise hohen Kraftstoffverbrauch bei gleichzeitig ungünstigen Ab­ gaswerten hervorruft. Diese Nachteile sind gemäß dieser US-PS durch ein Fahrzeug ausgeschaltet, das mit zwei lei­ stungsgleichen Motoren ausgestattet ist, deren Gesamtleistung auf den Maximalleistungsbedarf des Fahrzeugs abgestellt ist. Diese beiden Motoren geben Leistung über je eine Schaltkupp­ lung sowie über ein gemeinsames Summiergetriebe, von dem aus Nebenaggregate, wie Lichtmaschine, Luftpresser, Lüfter und dergleichen angetrieben sind, sowie ein Schalt- oder Automa­ tikgetriebe an einen Antriebsstrang. Zum Anfahren, Beschleu­ nigen oder für Bergfahrten werden beide Motoren gemeinsam betrieben, während bei Konstantfahrt nur ein Motor bei abge­ schaltetem anderen Motor in Betrieb ist.

Obschon diese Lösung bereits sehr vorteilhaft ist im Hin­ blick auf Betriebssicherheit, Wartungsfreundlichkeit, Kraft­ stoffverbrauch und Abgasemissionen, so haftet ihr doch ein gewisser Nachteil betreffend die Lebensdauer der Motoren an. Dies ist dadurch bedingt, daß kleinere Motoren, weil natur­ gemäß nicht so robust gebaut, gegenüber entsprechend größe­ ren Motoren regelmäßig höher belastet sind und deshalb einer größeren Abnutzung unterliegen. Außerdem ist beim bekannten Kraftfahrzeug hinsichtlich der beiden Motoren eine Priorität gegeben, d.h., ein Motor ist praktisch der Hauptmotor, der andere der zuschaltbare Hilfsmotor, der den Spitzenlei­ stungsbedarf mit abdeckt. Damit ergibt sich ein ungleiches Leistungskollektiv der beiden Motoren, das zwangsläufig zu einem früheren Ausfall des stets eingeschalteten Hauptmotors führen wird.

Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, ein Kraftfahrzeug der eingangs genannten Art so auszustatten, daß ungleiche Lei­ stungskollektive der beiden Motoren vermeidbar sind, d.h. beide Motoren etwa die gleiche Abnutzung und Lebensdauer haben.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß entsprechend dem Kennzei­ chen des Anspruchs 1 durch eine Umschaltautomatik gelöst, die in Abhängigkeit von und nach Erfassung einer bestimmten Anzahl von Anlaß- und/oder Beschleunigungs- und/oder Brems­ und/oder anderen Betriebsvorgängen des Fahrzeugs und/oder einer bestimmten Betriebsdauer eines allein betriebenen Mo­ tors für folgende wertmäßig zu erfassende Einmotorenbetriebs­ phase(n) den jeweils anderen Motor als Fahrzeug-Antrieb wirksam werden läßt.

Auf diese Weise wird sichergestellt, daß beide Motoren zu­ mindest annähernd mit gleichem Leistungskollektiv betrieben werden, was zwangsläufig auch die Lebensdauer dieser so wechselweise betriebenen Motoren nachhaltig erhöht.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Einzelheiten der erfin­ dungsgemäßen Lösung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Nachstehend ist die erfindungsgemäße Lösung anhand zweier in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele, von denen je eines in Fig. 1 und 2 gezeigt ist, näher erläutert.

Die erfindungsgemäße Motorenanlage samt zugehöriger Steue­ rung kommt bei einem Fahrzeug zur Anwendung, das zwar insta­ tionär betreibbar ist, in der Regel aber im Großteil der Be­ triebszeit quasi stationär für Konstantfahrt betrieben wird, was bei Überland- bzw. Reisebussen oder Fern-Lkw, z.B. auf Autobahnen oder gut ausgebauten Landstraßen der Fall ist. Von einem solchen Fahrzeug sind in der Zeichnung nur jene für das Verständnis der Erfindung notwendigen Teile dargestellt.

Dabei sind als Teile der Antriebseinrichtung zwei leistungs­ gleiche Brennkraftmaschinen 1 und 2, z.B. je 4-, 5- oder 6-zylindrige Dieselmotoren mit je einer Leistung von bei­ spielsweise 100 bis 150 KW vorgesehen.

Beide Motoren 1 und 2 wirken über eine je zugeordnete Schalt­ kupplung 3 bzw. 4 auf ein gemeinsames Summiergetriebe 5 und über ein nachgeordnetes Schalt- oder Automatikgetriebe 6 auf einen Achsantriebsstrang 7, 8, 9. Vom Summiergetriebe 5 aus sind Nebenaggregate des Kraftfahrzeuges, wie eine Lichtma­ schine 10, ein Luftpresser 11, ein Lüfter 12 für die Kühler­ anlage 13 und dergl. angetrieben.

Die Gesamtleistung der beiden Motoren 1, 2 ist auf den Maxi­ malleistungsbedarf des Fahrzeugs abgestellt und beträgt so­ mit etwa 200 bis 300 KW.

Zum Anfahren, beim Beschleunigen oder für Bergfahrten werden beide Motoren 1, 2 gemeinsam betrieben, während bei Kon­ stantfahrt nur einer der beiden in Betrieb, der andere dage­ gen abgeschaltet ist.

Der Betrieb der beiden Motoren 1, 2 wird von einer Motor­ steuerung 14 aus gesteuert, bei der es sich um ein vollelek­ tronisches System handeln kann. An die Motorsteuerung 14 an­ geschlossen sind über jeweilige Steuerleitungen die Ein­ spritzpumpen bzw. Füllungssteuerung 15 bzw. 16, ferner die Anlasser mit Zündstromkreisen 17 bzw. 18 und die beiden Schaltkupplungen 3 bzw. 4 der beiden Motoren 1, 2.

Mit 19 ist das Armaturenbrett des Fahrzeugs bezeichnet.

Mit 20 ist eine Umschaltautomatik bezeichnet, die einen wechselweisen Betrieb der beiden Motoren 1, 2 in einer je­ weiligen Einmotoren-Betriebsphase veranlaßt, und zwar in Ab­ hängigkeit von und nach Erfassung nachstehend genannter Kriterien.

Die Umschaltautomatik 20 weist insbesondere intern angeordnete Einrichtungen, wie Zähler oder dergl. zur anzahlmäßigen Er­ fassung von Motoranlaßvorgängen mit dem armaturenbrettseiti­ gen Anlaßschalter 21 und/oder Beschleunigungsvorgängen mit dem Fahrpedal 22 und/oder Bremsvorgängen mit dem Betriebsbrems­ pedal 23 und/oder Feststellbremshebel 24 und/oder Türöffnun­ gen mittels eines armaturenseitigen Betätigungsschalters 25 und/oder der Betriebsdauer jedes Motors auf. Diese für die Umschaltung von einem auf den anderen Motor 1, 2 maßgebenden Vorgänge werden der Umschaltautomatik 20 durch entsprechende Melder, wie Sensoren oder sonstige Erfassungseinrichtungen 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32 in Form von entsprechenden elektri­ schen Signalen über Meldeleitungen zugeführt.

Die gemeldeten Daten bzw. Werte sind hinsichtlich ihrer An­ zahl repräsentativ für eine bestimmte Betriebsdauer eines Motors 1 bzw. 2. Sobald eine bestimmte Anzahl solcher Daten bzw. Werte in die Umschaltautomatik 20 eingegeben ist, gibt diese dann, wenn die nächste Einmotoren-Betriebsphase ablau­ fen soll, Befehle aus, mit denen jener Motor 1 bzw. 2 in Gang gesetzt wird, der in vorhergegangenen, wertmäßig erfaßten Einmotorenbetriebsphase(n) abgeschaltet war. Unter diesem Ingangsetzen des betreffenden Motors 1 bzw. 2 ist auch jener Fall zu verstehen, bei dem am Übergang von einer Betriebs­ phase, in der beide Motoren in Betrieb sind, zu einer Einmo­ torenbetriebsphase jener Motor 1 bzw. 2 bei gleichzeitiger Abschaltung des anderen Motors in Betrieb gehalten wird, der in der vorhergegangenen, wertmäßig erfaßten Einmotoren-Be­ triebsphase(n) abgeschaltet war.

Das Starten dieses Motors kann durch Schließen der zugehöri­ gen Schaltkupplung 3 bzw. 4 durch Anwerfen über das Summier­ getriebe 5 vom noch laufenden anderen Motor her und/oder durch den zugehörigen Anlasser bei gleichzeitiger entspre­ chender Einstellung der Füllung über die zugehörige Ein­ spritzpumpe bzw. Füllungssteuerung 15 bzw. 16 erfolgen.

Die Umschaltautomatik 20 kann einen solchen Umschaltvorgang, wie im Fall von Fig. 1 gezeigt, über die Motorsteuerung 14 und die daran angeschlossenen, zu den Baugruppen 3, 15, 17 bzw. 4, 16, 18 führenden Steuerleitungen, durch direkt zuge­ führte Einzelbefehle steuern, derart, daß der allein zu betreibende Motor in Betrieb genommen oder in Betrieb gehal­ ten wird, der andere Motor dagegen außer Betrieb genommen bzw. gehalten wird.

Im Fall gemäß Fig. 2 ist ein externer Umschaltblock 33 vor­ gesehen, an dessen Umschaltpolen jeweils die zu den Baugrup­ pen 3, 15, 17 bzw. 4, 16, 18 führenden Steuerleitungen ange­ schlossen sind. Am zugehörigen Umschaltorgan 34 sind die Be­ fehlsausgänge der Motorsteuerung 14 angeschlossen. Die Betä­ tigung des Umschaltorganes 34 erfolgt über ein elektrisches Stellorgan 35, das von der Umschaltautomatik für jeweils notwendige Umschaltvorgänge entsprechend angesteuert wird. Die von der Motorsteuerung 14 für eine Motoranlassung bzw. Mo­ torabschaltung ausgegebenen Befehle sind somit wechselweise den hierfür maßgebenden Organen 3, 15, 17 bzw. 4, 16, 18 der beiden Motoren 1, 2 zuführbar.

Die Umschaltautomatik 20 kann als eigenständiges Bauteil oder als integrierter Bestandteil der Motorsteuerung 14 rea­ lisiert sein.

Obschon nicht zwingend erforderlich, wird man nicht nur lei­ stungsgleiche, sondern zweckmäßigerweise auch bauartgleiche und baugleiche Motoren verwenden, was die Wartung und Er­ satzteilhaltung wesentlich vereinfacht.

Claims (5)

1. Kraftfahrzeug, insbesondere Überland- bzw. Reisebus oder Fern-Lkw, mit zwei leistungsgleichen Brennkraftmaschinen als Antriebsquelle, die über je eine Schaltkupplung sowie ein gemeinsames Summiergetriebe, von dem aus Nebenaggre­ gate wie Lichtmaschine, Luftpresser, Lüfter und dergl. angetrieben sind, und ein Schalt- oder Automatikgetriebe Leistung an einen Achsantriebsstrang abgeben, deren Ge­ samtleistung auf den Maximalleistungsbedarf des Kraft­ fahrzeugs abgestellt ist und die beim Anfahren, Be­ schleunigen und Bergfahrten gemeinsam betrieben sind, während bei Konstant- und Talfahrten nur einer derselben bei abgeschaltetem anderen in Betrieb ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine Umschaltautomatik (20) vorgesehen ist, die in Abhängigkeit von und nach Erfassung einer bestimmten An­ zahl von Anlaß- und/oder Beschleunigungs- und/oder Brems­ und/oder anderen Betriebsvorgängen des Fahrzeugs und/oder der Betriebsdauer eines allein betriebenen Motors (1 bzw. 2) für folgende, wertmäßig zu erfassende Einmotoren-Betriebs­ phase(n) den jeweils anderen Motor (1 bzw. 2) als Fahr­ zeug-Antrieb wirksam werden läßt.

2. Kraftfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Umschaltautomatik (20) Einrichtungen zur anzahl- bzw. wertmäßigen Erfassung von Motoranlaß- und/oder Be­ schleunigungs- und/oder Bremsvorgängen und/oder Türöff­ nungen und/oder der Betriebsdauer jedes Motors (1, 2) aufweist, welche für die Umschaltung maßgebenden Vorgänge den besagten Einrichtungen der Umschaltautomatik (20) durch entsprechende Melder, wie Sensoren oder sonstige Erfassungsorgane in Form entsprechender elektrischer Si­ gnale zugeführt werden.

3. Kraftfahrzeug nach den vorhergehenden Ansprüchen, mit ei­ ner elektronischen Motorsteuerung, dadurch gekennzeich­ net, daß die Umschaltautomatik (20) ihre Umschaltbefehle über die Motorsteuerung (14) und daran angeschlossene Steuerleitungen direkt an die für eine Motoranlassung bzw. Motorabschaltung maßgebenden Organe - Einspritzpum­ pen bzw. Füllungssteuerungen (15 bzw. 16), Anlasser mit Zündstromkreis (17 bzw. 18) und Schaltkupplungen (3 bzw. 4) - abgibt.

4. Kraftfahrzeug nach den Ansprüchen 1 und 2, mit einer elektronischen Motorsteuerung, dadurch gekennzeichnet, daß ein externer Umschaltblock (33) vorgesehen ist, an dessen Umschaltpolen jeweils Steuerleitungen angeschlos­ sen sind, die zu den für eine Motoranlassung bzw. Motor­ abschaltung maßgebenden Organen - Einspritzpumpen bzw. Füllungssteuerungen (15 bzw. 16), Anlasser mit Zündstrom­ kreis (17 bzw. 18) und Schaltkupplungen (3 bzw. 4) - hin­ führen, daß im Umschaltblock (33) ein Umschaltorgan (34) vorhanden ist, an dem die Befehlsausgänge der Motorsteue­ rung (14) angeschlossen sind und das über ein elektri­ sches Stellorgan (35) betätigbar ist, welches von der Um­ schaltautomatik (20) für jeweils notwendige Umschaltvor­ gänge entsprechend angesteuert wird, so daß von der Mo­ torsteuerung (14) ausgegebene Befehle für Motoranlassung bzw. Motorabschaltung wechselweise den hierfür maßgeben­ den Organen (3, 15, 17 bzw. 4, 16, 18) der beiden Moto­ ren (1 bzw. 2) zuführbar sind.

5. Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Umschaltautomatik (20) als eigen­ ständiges Bauteil oder als in die Motorsteuerung inte­ grierte Baugruppe realisiert ist.