-
Stand der Technik
-
Die
Erfindung betrifft die Steuerung von Verbrennungsmotoren und insbesondere
die Steuerung von Verbrennungsmotoren während eines Ausschaltvorgangs.
-
Zum
Antrieb von Fahrzeugen ist es allgemein üblich, einen Verbrennungsmotor
einzusetzen, wobei neuere Betriebsstrategien entwickelt wurden, die
automatisches bzw. häufiges An- und Ausschalten des Verbrennungsmotors
zur Erhöhung der Kraftstoffeffizienz verwenden. Derartige
Betriebsstrategien werden beispielsweise in Start-/Stoppantrieben, Hybridantrieben
und Ähnlichem verwendet, wobei der Übergang zwischen
verschiedenen Betriebsmodi präzise gesteuert werden muss,
um eine starke Belastung und eine geringe Lebensdauer der Komponenten,
insbesondere des Verbrennungsmotors, zu vermeiden.
-
Einige
Entwicklungen betreffen die präzise Vorbereitung des erneuten
Starts des Verbrennungsmotors, indem der Verbrennungsmotor bereits
vor dem Start in die richtige Winkelposition gebracht wird, beispielsweise
bereits beim Abstellen des Verbrennungsmotors.
-
In
dieser Hinsicht zeigt die Druckschrift
DE 1003000101 eine Vorrichtung
und ein Verfahren zum kontrollierten Abstellen eines Verbrennungsmotors, bei
dem während des Überführens des Verbrennungsmotors
in den Stillstand die präzise Winkellage berücksichtigt
wird. Hierzu wird entweder der Motor zunächst zum Stillstand
gebracht, woraufhin eine Verstelleinrichtung die gewünschte
Winkelposition einstellt. Eine Stelleinrichtung greift ein, wenn
der Verbrennungsmotor in einer nicht gewünschten Winkellage
zu stehen kommt.
-
Die
Druckschrift
DE
10 2006 018 960 A1 beschreibt ein Verfahren zum Betreiben
einer Brennkraftmaschine, wobei eine ähnliche Positionierung zur
Einstellung der Winkellage für den Ruhezustand mittels
eines Druckaufbaus im Verbrennungsmotor erreicht wird. Die Druckschrift
beschreibt einen Druckaufbau innerhalb des Verbrennungsmotors, um den
Motor in die gewünschte Winkellage zu bringen, wenn sich
die Motorwelle dem Stillstand nähert.
-
Die
Druckschrift
DE 19724921
A1 betrifft die Vermeidung von Vibrationen während
des Abstellens, indem Vibrationen mittels einer Einrichtung gedämpft
werden, die einen Druck speichert. Bei der Speicherung des Drucks
werden beispielsweise Anlassventile oder Drosselklappen geeignet
angesteuert, um die Vibrationen aufzunehmen; die Druckspeicherung
arbeitet pneumatisch.
-
In ähnlicher
Weise betrifft die Entgegenhaltung
DE 19936885 C2 das Verhindern von unangenehmen
Schüttelbewegungen während des Abschaltens des
Verbrennungsmotors unter Zuhilfenahme von winkelabhängigen
Trigger-Marken, sowie zugehörige Zeitspannen, gemäß denen
die Absolutbewegung der Kurbelwelle des Verbrennungsmotors erfasst
wird, und die in Abstimmung mit einem Zylindertotpunkt des Verbrennungsmotors
das Bremsdrehmoment zeitlich präzise ermitteln. Der zeitliche
präzise vorgegebene Verlauf des Bremsdrehmoments wird umgesetzt
durch eine elektrische Maschine, die mit dem Verbrennungsmotor verbunden
ist und die zur Verhinderung von Vibrationen winkelabhängig angesteuert
wird, und zum anderen zum Erreichen der gewünschten Winkellage
von einer präzisen absolutwinkelabhängigen Steuerung
angesteuert wird.
-
Zusammenfassend
bestehen somit teilweise durch aufwändige mechanische Ansteuerung
vorgesehen Verfahren zur Vibrationsbekämpfung und zur exakten
Winkelpositionierung, sowie durch elektrische Maschinen vorgesehene
Vibrationsdämpfungs- und Winkelpositionierungsmechanismen,
die einer präzisen Steuerung bedürfen. Aufgrund
der notwendigen zeitlichen und winkelabhängigen präzisen Steuerung
sind für die jeweiligen zur Abbremsung bzw. zur Winkelpositionierung
vorgesehenen Komponenten schnelle und präzise Regelmechanismen notwendig,
und zum anderen sind aufgrund der erforderlichen zeitlichen Präzision
notwendigen erhöhten Reaktionsgeschwindigkeiten besonders
hohe Spitzen-Drehmomente zum Abbremsen notwendig. Zum anderen betrachtet
keine der oben genannten Veröffentlichungen das Problem
der kurzen Dauer zwischen Stoppen und Starten des Verbrennungsmotors,
wie es beispielsweise bei Verkehrssituationen im Stadtverkehr auftreten
kann. Die oben genannten Veröffentlichungen sind insbesondere
zur präzisen Winkellagesteuerung eingerichtet und haben
somit, neben der hohen Komplexität und den hohen Anforderung
an Steuerung und Bremsaktor, insbesondere hinsichtlich erforderlicher
Regelungsgeschwindigkeit und Spitzenbelastungen den Nachteil, dass
die Bremssteuerung auf eine präzise Winkellage ausgerichtet
ist, und nicht auf einen schnellen Bremsvorgang, um auf ein kurz
darauf folgendes Startsignal unverzögert reagieren zu können.
-
Es
ist daher eine Aufgabe der Erfindung, einen Abbremsmechanismus für
Verbrennungsmotoren vorzusehen, der eine einfache und schnelle Abbremsung
des Verbrennungsmotors erlaubt.
-
Offenbarung der Erfindung
-
Das
erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße
Steuerung erlauben eine besonders einfache, schnelle und effiziente
Abbremsung eines Verbrennungsmotors aufgrund eines Stoppsignals.
Der Betrieb des Verbrennungsmotors kann besonders schnell mit großteils
bereits vorhandenen Komponenten erreicht werden, wobei die verwendeten
Komponenten keinen besonders hohen Belastungen ausgesetzt sind und
keine besonderen Anforderungen hinsichtlich Präzision bestehen.
Insbesondere kann die Zeit bis zu einer möglichen Einspurung des
Starters (bei einem darauf folgenden Startvorgang) gegenüber
dem Stand der Technik deutlich reduziert werden. Sofortige Motorneustarts
nach einem Abschalten des Verbrennungsmotors sind somit möglich.
Insbesondere kann die Erfindung mit kostengünstigen Mitteln
vorgesehen werden, da zum einen bereits vorhandene Komponenten mehrfach
verwendet werden, und zum anderen an die Umsetzungsmittel keine
besonders hohen Anforderungen wie Regelgeschwindigkeit oder Präzision
bestehen. Insbesondere kann die Erfindung besonders einfach umgesetzt
werden, beispielsweise durch einfache Umprogrammierung einer Generatorsteuerung
bzw. durch Hinzufügen einer simplen Logik oder eines einfachen
Programmcodes.
-
Erfindungsgemäß wird
zum Beenden des Betriebs eines Verbrennungsmotors, an dem ein elektrischer
Generator angeschlossen ist, zunächst ein Stopp-Signal
vorgesehen, beispielsweise durch eine automatische Steuerung oder
gegebenenfalls durch eine Benutzereingabeschnittstelle. Beim Erfassen
des Stopp-Signals wird die elektrische Abgabeleistung des Generators
erhöht, wodurch sich die mechanische Last auf den Verbrennungsmotor
vergrößert, und somit der Verbrennungsmotor schneller
abgebremst wird. Die elektrische Abgabeleistung des Generators wird
um einen vorbestimmten Betrag erhöht, der konstant ist,
oder von der Zeit, der Drehzahl oder anderen Betriebsparametern
des Generators bzw. einer daran angeschlossenen Last abhängen kann.
Insbesondere hängt die Erhöhung der elektrischen
Abgabeleistung und somit die elektrische Abgabeleistung nach Erfassen
des Stopp-Signals nicht von der Winkellage des Verbrennungsmotors
ab, und auch nicht von Totpunkten von Zylindern des Verbrennungsmotors.
Durch die Erhöhung der Abgabeleistung wird mehr mechanische
Rotationsenergie vom Verbrennungsmotor einer Last zugeführt
(d. h. die vom Verbrennungsmotor an den Generator übertragene
(kinetische) Rotationsleistung wird erhöht), wobei die
Zuführung die Umwandlung der mechanischen Energie in elektrische Energie
durch den elektrischen Generator umfasst. Mit anderen Worten werden
Betriebsparameter des Generators, einer daran angeschlossenen Last
oder beider Komponenten verändert, um die Leistungsübertragung
vom Verbrennungsmotor an die elektrische Last zu erhöhen. Hierdurch
wird eine erhöhte Rotationsleistung des Verbrennungsmotors
an den Generator übertragen.
-
Die
Abgabeleistung des Generators kann zum einen dadurch erhöht
werden, dass die vom Generator abgegebene Spannung (d. h. die Generatorspannung)
auf einen höheren Sollwert geregelt wird, wodurch sich
bei im Wesentlichen konstanter Last, d. h. im Wesentlichen konstantem
Verbraucherwiderstand, der die Last wiedergibt, der Strom erhöht,
wodurch sich die an die Last abgegebene elektrische Leistung und
somit die vom Verbrennungsmotor abgenommene Leistung erhöht.
Bei den meisten Verbrauchern innerhalb des Bordnetzes eines Kraftfahrzeuges,
die hier die Last darstellen, kann von einem nahezu konstanten Widerstand
ausgegangen werden, oder von einem Widerstand, der sich überproportional
mit der Spannung erhöht oder zumindest den Anstieg der
Generatorspannung hinsichtlich der abgegebenen Leistung durch Erhöhung
des Widerstandswerts mit der Spannung nicht vollständig
kompensiert.
-
In
einem folgenden allgemein geltenden Beispiel soll von einem konstanten
Widerstand ausgegangen werden, wobei sich die Leistung zur Spannung
wie folgt verhält: P = U2/R, wobei
P die an den Verbraucher abgegebene Leistung darstellt, U die Generatorspannung
ist (mit der die Last beaufschlagt wird) und R den Widerstand widerspiegelt,
der der Last entspricht. Aus diesem Zusammenhang ist ersichtlich,
dass bei zumindest annähernd konstantem Widerstand die
Leistung quadratisch mit der Generatorspannung steigt, so dass auch
geringfügige Erhöhungen der Generatorspannung
zu einer deutlich erhöhten elektrischen Abgabeleistung
und somit zu einer deutlich erhöhten Abbremsleistung des
Verbrennungsmotors führen. Somit wird erfindungsgemäß die
Generatorleistung des elektrischen Generators erhöht, indem
ein Betriebsparameter des Generators verändert wird. Hierzu
kann die Generatorleistung erhöht werden, wie oben beschrieben,
oder es kann der effektive Erregerstrom erhöht werden,
oder eine Kombination hiervon. Die oben stehende Vorgehensweise
entspricht der Erhöhung der Abgabeleistung des Generators,
indem der Generator eine höhere Spannung zur Verfügung
stellt, wodurch sich, als Folge hiervon, eine höhere elektrische
Leistung an die (ansonsten nahezu konstante) Last abgegeben wird. Im
Wesentlichen entspricht die an die Last abgegebene Leistung der
Bremsleistung, die auf den Verbrennungsmotor wirkt.
-
In
einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird nicht
von einer konstanten Last ausgegangen, sondern die Last selbst wird
erhöht, indem eine Lastkomponente hinzugeschaltet wird.
In Kraftfahrzeugen wird die Last im Allgemeinen durch das Bordnetz
vorgesehen, wobei alle im Fahrzeug vorgesehenen elektrischen Verbraucher
sich prinzipiell zur Aufnahme der Abgabeleistung des Generators
eignen. Üblicherweise sind nicht alle Verbraucher an das Bordnetz
angeschlossen, so dass die Last, die das elektrische Bordnetz für
den Generator (und somit auch für den Verbrennungsmotor)
darstellt, dadurch erhöht werden kann, dass zusätzliche
Verbraucher zugeschaltet werden. Insbesondere können Verbraucher
zugeschaltet werden, die momentan nicht erforderlich sind, und die
beispielsweise von einem Fahrer des Fahrzeugs nicht aktiviert werden.
Beispielsweise kann zur Erhöhung der Last eine Heckscheibenheizung,
eine Sitzheizung, ein Ventilationssystem oder andere elektrisch
betriebene Heizungen, Pumpen oder Ventilatoren hinzugefügt
werden. Ferner eignen sich als zugeschaltete Verbraucher eine Batterieladevorrichtung,
elektronische Geräte oder Ähnliches. Prinzipiell
sind auch lichterzeugende Vorrichtungen geeignet, zur Erhöhung
der Abgabeleistung hinzugeschaltet zu werden. Insbesondere eignen
sich Verbraucher, die elektrische Energie in Wärme umwandeln,
da der Energiebetrag, der zum Abbremsen des Verbrennungsmotors notwendig
ist, und der somit zumindest anteilsweise vom Generator an die Last abgegeben
wird, relativ klein ist und nur eine geringfügige Erwärmung
zur Folge hat. Insbesondere können Verbraucher zugeschaltet
werden, deren Aktivierung keine besondere Aufmerksamkeit des Fahrers erregt.
Da ein zusätzlicher Verbraucher vorzugsweise nur für
ein vorbestimmtes kurzes Betriebsintervall von weniger als 10 Sekunden,
weniger als 5 Sekunden, weniger als 3 Sekunden, weniger als 2 Sekunden
oder weniger als 1 Sekunde zugeschaltet wird, ist es möglich,
dass der Betrieb des jeweiligen Verbrauchers zur Erhöhung
der Last den Fahrkomfort nur geringfügig oder nicht beeinträchtigt.
Neben Wärmeumwandelelementen können auch Servomotoren verwendet
werden, die eine Fahrzeugkomponente bewegt, vorzugsweise in einer
Hin-/Her-Bewegung, wobei nach der Bewegung die gleiche Position
vorgesehen ist wie vor der Bewegung. Somit können als zusätzliche
zugeschaltete Last Servomotoren in Fenstern, Abdeckungen, Sitzen
(deren Belegungssensor einen freien Sitz anzeigt) oder Ähnlichem
verwendet werden. Es können ein oder mehrere gleichartige
oder verschiedene Verbraucher zugeschaltet werden. Anstatt einen
Verbraucher, der nicht versorgt wurde, vollständig zuzuschalten,
können grundsätzlich auch steuerbare Lasten erhöht
werden, beispielsweise durch Erhöhung der Leistungsstufe
eines oder mehrerer Verbraucher oder Ähnliches.
-
Die
oben stehenden Verfahren können auch kombiniert werden,
so dass zum einen die elektrische Abgabeleistung des Generators
durch Erhöhen von Betriebsparametern des Generators (beispielsweise Erregerstrom,
Generatorspannung und Ähnliches) erhöht wird,
und zum anderen gleichzeitig (oder darauf folgend bzw. vorhergehend)
Verbraucher zugeschaltet werden oder Lasten durch Änderung
der Leistungsstufe hinsichtlich der zugeführten elektrischen
Leistung erhöht werden.
-
Die
Abgabeleistung des Generators kann durch Erhöhen des Erregerstroms
erreicht werden, beispielsweise durch Erhöhen eines Tastverhältnisses,
mit der der Erregerstrom getaktet wird, oder durch Erhöhen
der Generatorabgabespannung, die beispielsweise von einer Generatorregelung
vorgesehen wird, wobei vorzugsweise die Einstellung des Generatorspannungs-Sollwerts
erhöht wird. Das Erhöhen dieser Betriebsparameter
des Generators bzw. der Generatorregelung kann besonders einfach vorgesehen
werden, indem ein Maximalwert eingestellt wird, beispielsweise ein
Tastverhältnis von 100%, ein maximal zulässiger
Erregerstrom, oder eine maximal zulässige Generatorspannung,
die an das Bordnetz abgegeben wird. Derartige Maximalwerte sind
einfach einstellbar und im Allgemeinen vorgegeben, einfach vorzugeben
oder einfach abzurufen. Die Einstellung durch eine entsprechende Steuerung
oder Regelung kann dadurch vorgesehen werden, dass die Steuerung
oder Regelung mit einem Stopp-Signal versehen wird, der das Vorliegen eines
Stopp-Signals erfasst (das beispielsweise von einer übergeordneten
Fahrsteuerung abgegeben wird), woraufhin die entsprechende Steuerung
oder Regelung, die zumindest einen Teil der Betriebsparameter des
Generators festlegt, einen oder mehrere entsprechende Maximalwerte
anfährt oder einstellt.
-
In
gleicher Weise kann die Abgabelast erhöht werden, die von
einer an den Generator angeschlossenen Last vorgesehen wird, indem
eine entsprechende Laststeuerung oder Lastregelung auf eine höhere
Laststufe eingestellt wird oder auf eine maximale Laststufe eingestellt
wird. Ferner kann eine Lastkomponente, die bislang nicht zugeschaltet
war, beim Auftreten eines Stopp-Signals mit voller Nennleistung
an den Generator angeschlossen werden, oder an ein Bordnetz, das
vom Generator versorgt wird.
-
Vorzugsweise
wird der Schritt des Erhöhens der elektrischen Abgabeleistung
(sei es durch Erhöhen der Last, durch Erhöhen
der Generatorspannung oder eine Kombination hiervon) auf eine Zeitperiode eingeschränkt
werden, vor der und nach der die Abgabeleistung nicht erhöht
ist. Die Zeitperiode beginnt mit dem Erfassen des Stopp-Signals
bzw. unmittelbar hiernach (oder nur geringfügig verzögert)
und endet nach dem Verstreichen einer vorbestimmten Zeitdauer, die
beispielsweise ein konstanter vorgegebener Wert ist, oder endet
mit dem Stillstand des Verbrennungsmotors, wobei der Stillstand
des Verbrennungsmotors erfasst wird durch Ermitteln der Drehzahl
des Verbrennungsmotors, beispielsweise durch Erfassen der Frequenz
der Phasenspannung des Generators. Somit wird die Zuschaltung der
Last bzw. die Erhöhung der Generatorbetriebsparameter entweder
automatisch nach Ablauf einer bestimmten Zeitdauer beendet, oder
wenn erfasst wird, dass der Verbrennungsmotor in den Stillstand übergegangen ist.
Alternativ kann das Erhöhen der Abgabeleistung beendet
werden, wenn die Drehzahl des Generators unter einen Mindestwert
fällt, beispielsweise weniger als 200 l/min oder weniger
als 100 l/min beträgt. Falls das Ende der Erhöhung
von der Drehzahl des Verbrennungsmotors abhängig ist, kann
die Drehzahl ermittelt werden durch Erfassen der Frequenz oder von Nulldurchgängen
der Phasenspannung des Generators, durch Winkelsensoren des Verbrennungsmotors
oder durch Ankoppeln an eine Antriebssteuerung, in der der Drehzahlwert
verwendet wird.
-
Das
Erhöhen der elektrischen Abgabeleistung geschieht vorzugsweise
um einen Betrag, der eine merkliche Abbremsung des Verbrennungsmotors
während des Stopp-Vorgangs ermöglicht. Der Zusatzleistungsbetrag,
der sich durch das Erhöhen der elektrischen Abgabeleistung
nach einer der oben genannten Möglichkeiten ergibt, entspricht
vorzugsweise mindestens 20%, 50% oder 80% der Abgabeleistung des
Generators, die vor dem Erhöhen vorgesehen war. Zum Abbremsen
des Verbrennungsmotors muss der Antriebswelle des Verbrennungsmotors
(mindestens) die Energie entnommen werden, die die Schwungmasse
der Kurbelwelle und angeschlossenen Getriebe bzw. Wellen bei der
Drehzahl entspricht, mit der sich der Verbrennungsmotor zu Beginn
des Startvorgangs dreht. Der Zusatzleistungsbetrag, der sich durch
die Erhöhung der elektrischen Abgabeleistung ergibt, führt
vorzugsweise zu einer entnommenen Energie, die einem Anteil von mindestens
20%, mindestens 50% oder mindestens 80% der Rotationsenergie des
Verbrennungsmotors entspricht. Der Zusatzleistungsbetrag integriert über die
Zeitperiode ergibt vorzugsweise einen wesentlichen Anteil der in
dem Verbrennungsmotor gespeicherten kinetischen Energie, d. h. einem
Anteil von mindestens 10%, mindestens 20%, mindestens 50% oder mindestens
80%. Dieser Energieanteil kann durch die Erhöhung der Betriebsparameter
des Generators, durch die Erhöhung der Last oder durch beides
abgeführt werden.
-
Als
elektrischer Generator, der mit dem Verbrennungsmotor verbunden
ist, eignet sich prinzipiell jede elektrische Maschine. Es eignen
sich insbesondere elektrische Maschinen mit Erregerwicklung (oder
auch permanent erregte elektrische Maschinen, wobei in diesem Fall
die Erhöhung der elektrischen Abgabeleistung durch Erhöhen
der Last vorgesehen wird), selbsterregte oder fremderregte elektrische
Maschinen, Gleichstrommaschinen, Wechselstrommaschinen, mehrphasige
Wechselstrommaschinen mit Gleichrichterschaltung und Regelung, beispielsweise
Startergeneratoren, Starter, Anlasser oder Lichtmaschinen eines
Kraftfahrzeugantriebs. Grundsätzlich sind als Generator
auch elektrische Maschinen geeignet, wie sie beispielsweise in Hybridantrieben
zur Erzeugung von Rekuperationsleistung, von Traktionsleistung und/oder
zum Versorgen des Bordnetzes verwendet werden. Insbesondere eignen
sich Startergeneratoren von Start-/Stopp-Antrieben, die zum einen
als Starter des Verbrennungsmotors und zum anderen als Generator
für das Bordnetz verwendet werden. Es eignen sich insbesondere
optimierte konventionelle Starter, riemengetriebene Startergeneratoren
und dauerhaft eingespurte Starter, die in Start-/Stopp-Antrieben
von verbrennungsmotorbetriebenen Kraftfahrzeugen oder in anderen
Antrieben von Kraftfahrzeugen verwendet werden. Grundsätzlich
kann auch ein riemengetriebener Startergenerator als Generator verwendet
werden.
-
Die
Erfindung kann umgesetzt werden durch Ausführung der oben
genannten Verfahrensschritte oder durch eine Steuerung, die sich
gemäß dem oben bestehenden Verfahren verhalt.
Eine derartige Steuerung umfasst vorzugsweise einen Stopp-Signal-Eingang,
einen Steuerausgang und eine Erhöhungseinrichtung, die
zur Erhöhung der Betriebsparameter des Generators eingerichtet
ist, oder die zur Erhöhung der Last durch Zuschalten der
Last eingerichtet ist, oder die eingerichtet ist, sowohl Generatorbetriebsparameter
als auch Last zu erhöhen. Die Erhöhungseinrichtung
kommuniziert mit dem anschließbaren Generator bzw. mit
den anschließbaren Verbrauchern über den Steuerausgang,
wobei der Stopp-Signal-Eingang zum Empfang des Stopp-Signals eingerichtet
ist und somit an eine Quelle des Stopp-Signals angeschlossen werden
kann. Als Quelle eignet sich, wie oben beschrieben, eine übergeordnete
Fahrmodussteuerung oder eine Benutzerschnittstelle, mit der der
Fahrer einen Stoppwunsch abgeben kann, beispielsweise ein Stopp-Schalter.
-
Die
Steuerung umfasst ferner vorzugsweise eine Zeitintervallschaltung,
mit der die Zeitdauer vorgegeben wird, während der die
Steuerung die elektrische Abgabeleistung durch Ansteuerung der Lasten, des
Generators oder beider Komponenten vorsieht. Die Zeitintervallschaltung
ist mit dem Stopp-Signal-Eingang verbunden, um den Beginn festzustellen und
um über eine Verbindung mit der Erhöhungseinrichtung
die Erhöhungseinrichtung über den Beginn der Zeitdauer,
während der erhöht wird, zu unterrichten. Die
Zeitintervallschaltung ist eingerichtet, das Ende der Zeitperiode
T zu erfassen und am Ende der Zeitperiode T die Erhöhungseinrichtung
derart anzusteuern, dass diese den Schritt des Erhöhens
beendet, wobei die Zeitperiode T vorgegeben sein kann (beispielsweise über
einen Eingang oder über einen eingespeicherten Wert) oder
wobei eine Drehzahlerfassungseinrichtung, beispielsweise ein Drehzahleingang
das Stillstehen des Verbrennungsmotors bzw. eine Drehzahl unterhalb
eines Schwellwerts erkennt und demgemäß der Zeitintervallschaltung übermittelt,
dass der Verbrennungsmotor in den Ruhezustand übergegangen
ist. Die Zeitintervallschaltung ist daher eingerichtet, aufgrund
der Drehzahl (die Null ist oder kleiner als ein Schwellwert ist)
die Zeitperiode T zu beenden und die Erhöhungseinrichtung
entsprechend anzusteuern. Die Beurteilung wird vorzugsweise von
einem Vergleicher ausgeführt, der ein aktuelles Drehzahlsignal
mit 0 oder mit dem Schwellwert vergleicht. Zudem kann die Steuerung
eine programmierbare oder fest verdrahtete Logik umfassen, die die
Drehzahl mit einem vorgegebenen Wert vergleicht, beispielsweise
mit Null oder einem Schwellwert, um somit den Ruhezustand zu erfassen.
-
Gemäß einer
weiteren Ausführung der Erfindung umfasst die Erhöhungseinrichtung
einen Signalgenerator, der ein Betriebsparametersignal abgeben kann,
das einer Vorgabe oder einem Maximalwert entspricht. Als Betriebsparameterwert
eignen sich Werte, die den Erregerstrom, die Generatorspannung oder
das Erregerstromtastverhältnis wiedergeben. Die Steuerung
ist eingerichtet, das Betriebsparametersignal über den
Steuerausgang auszugeben, beispielsweise an einen daran anschließbaren
Generator, an einen Regler des Generators, an eine Steuerung des
Generators oder an eine andere Komponente, mit der zumindest ein
Betriebsparameter des Generators eingestellt werden kann.
-
In
gleicher Weise kann die Steuerung ferner einen Verbrauchersteuerungsausgang
umfassen, der ein Schaltsignal vorsehen kann, gemäß dem
anschließbare Verbraucher bzw. Lasten zu- und abgeschaltet
werden. Der Verbrauchersteuerungsausgang ist demnach mit der Erhöhungseinrichtung
angeschlossen, um gemäß einer durchzuführenden
Erhöhung ein Lastzuschaltsignal oder Lastabschaltsignal
(nach der Erhöhung) abzugeben und über den Verbrauchersteuerungsausgang
einer anschließbaren Last zuzuleiten.
-
Grundsätzlich
wird die Abgabeleistung des Generators erhöht, unabhängig
von einer absoluten Winkellage des Verbrennungsmotors, so dass keine präzise
Ansteuerung notwendig ist. Ferner wird vorzugsweise der Betrieb
des Verbrennungsmotors beendet, indem die Kraftstoffversorgung unterbrochen wird,
beispielsweise durch Abstellen einer Kraftstoffpumpe, wobei das
Unterbrechen der Kraftstoffversorgung vorzugsweise gleichzeitig
mit dem Erfassen des Stopp-Signals, gleichzeitig mit dem Erhöhen
der elektrischen Abgabeleistung oder mit dem Erfassen des Stopp-Signals,
nach dem Erfassen des Stopp-Signals, mit dem Beginn des Erhöhens
oder vor dem Beginn des Erhöhens der elektrischen Abgabeleistung
vorgesehen wird. Gemäß einer Ausführungsform
wird die elektrische Abgabeleistung mit dem Beginn der Unterbrechung
der Kraftstoffversorgung erhöht, oder der Schritt des Erhöhens
beginnt eine vorbestimmte Zeitperiode nach der Unterbrechung der Kraftstoffversorgung,
um zu gewährleisten, dass der durch die Erfindung vorgesehene
Abbremsvorgang sich nicht mit dem Betreiben des Verbrennungsmotors
(auch mit verminderter Kraftstoffversorgung) überschneidet.
-
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
-
Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden
Beschreibung näher erläutert.
-
Es
zeigen
-
1 einen
Drehzahlverlauf gemäß dem Stand der Technik und
gemäß dem erfindungsgemäßen
Verfahren;
-
2 den
Verlauf einer zugehörigen Generator-Sollspannung gemäß einer
Ausführung der Erfindung; und
-
3 ein
System, das die Erfindung umsetzt, als Übersichtsdarstellung.
-
In
der 1 ist ein Drehzahlverlauf dargestellt, der die
Drehzahl eines Verbrennungsmotors über die Zeit T darstellt.
Bis zum Zeitpunkt T0 ist der Betrieb des
Verbrennungsmotors vorgesehen, so dass sich eine konstante Drehzahl
ergibt. Zum Zeitpunkt T0 wird ein Stopp-Signal
erfasst, wodurch das erfindungsgemäße Abbremsen
des Verbrennungsmotors eingeleitet wird. Es ist zu erkennen, dass
sich die Drehzahl ohne Verwendung des erfindungsgemäßen
Abbremsmechanismus langsamer verringert. Die dem Stand der Technik
zugehörige Verlaufskurve 10 zeigt, dass erst deutlich
nach dem Zeitpunkt T1 ein Drehzahl-Schwellwert
erreicht wird, auf den der Verbrennungsmotor abgebremst werden soll.
Im Gegensatz hierzu ermöglicht die Erfindung einen Verlauf
gemäß Kurve 20, die darstellt, dass die
Drehzahl des Verbrennungsmotors ab dem Zeitpunkt T0 deutlich schneller
abnimmt, und bereits zum Zeitpunkt T1 der vorgegebene
Drehzahlschwellwert erreicht wird. Der Drehzahlschwellwert entspricht
in 1 einer maximalen Einspurdrehzahl, unterhalb der
ein Starter einspuren kann, oberhalb der jedoch keine Einspurung möglich
ist. Daher kann mit dem erfindungsgemäßen Bremsmechanismus
bereits zum Zeitpunkt T1 ein Starter wieder
eingespurt werden, wohingegen ohne den erfindungsgemäßen
Bremsmechanismus sich der Verlauf nach Kurve 10 ergibt,
bei dem erst deutlich später die maximale Einspurdrehzahl
erreicht wird. Der Verlauf ist linear dargestellt und entspricht im
wesentlichen einem realistischen Motorauslauf, es können
jede Art von Verlaufen auftreten, die streng monoton fallend sind.
-
Die 2 zeigt
einen zugehörigen Verlauf der Generatorspannung, die gemäß der
Erfindung ab dem Zeitpunkt T0, d. h. ab
dem Erfassen des Stopp-Signals, erhöht wird. Während
vor dem Zeitpunkt T0 eine normale Generatorspannung
Unormal vorgesehen wird, wie sie einer üblichen
Regelungssituation entspricht, springt die Generatorspannung zum
Zeitpunkt T0, d. h. beim Erfassen des Stopp-Signals,
auf die maximale Generatorspannung. Die in 2 dargestellte
Generatorspannung zeigt die Generatorspannung-Sollvorgabe, die einem
Generatorregler eingegeben wird, kann jedoch auch der tatsächlichen
Klemmenspannung an dem Generatorausgang entsprechen. Ferner ist
aus 2 zu entnehmen, dass zum Zeitpunkt T1 die
Erhöhung der Abgabeleistung des Generators durch Erhöhung
der Generatorspannung beendet wird, da zu diesem Zeitpunkt (vgl. 1)
die Drehzahlschwelle erreicht ist. Ab dem Zeitpunkt T1 wird
der Generator wieder in üblicher Weise betrieben, d. h.
gemäß einer normalen Generatorspannung Unormal, die der tatsächlichen Klemmen-Generatorspannung
entsprechen kann, oder die der Sollvorgabe entsprechen kann, die
dem Generatorregler eingegeben wird. Gemäß weiteren Ausführungsformen
kann zum Zeitpunkt T0 die Generatorspannung
rampenförmig erhöht werden, wodurch sich eine
stabilere Regelung ergibt, wenn die Generatorspannung als Sollvorgabe
an einem Regler ausgegeben wird. In gleicher Weise kann zum Zeitpunkt
T1, d. h. beim Erreichen der Drehzahlschwelle,
die Generatorspannung nicht sprungartig verringert werden, sondern
kann gemäß einer vorgegebenen Rampe verringert
werden.
-
Die 3 zeigt
eine Vorrichtung, die zur Umsetzung des erfindungsgemäßen
Verfahrens geeignet ist. Die in 3 dargestellte
Vorrichtung umfasst einen Generator 100, sowie einen Regler 110,
der über einen Steuerausgang mit einem Steuereingang des
Generatorreglers 100 verbunden ist, und der zumindest einen
Betriebsparameter, beispielsweise die Generatorspannung, des Generatorreglers 100 steuert.
Der Ausgang des Generators 100 ist mit einem Bordnetz 120 verbunden,
das einen Akkumulator 130, sowie schaltbare Verbraucher 140a–d
umfasst. Zum einen kann die Erfindung realisiert werden durch die
Steuerung 110, beispielsweise ein Steuergerät, das
gemäß einem Stopp-Signal (beispielsweise übertragen über
einen Stopp-Signal-Eingang) den Generatorregler und somit den Generator 100 derart ansteuert,
dass der Regler des Generators 100 beispielsweise eine
erhöhte Generatorspannung für den Generator vorsieht.
Daraufhin gibt der Generator an das Bordnetz 120 eine erhöhte
Spannung ab, die zum einen dazu führt, dass die Batterie 130 eine
erhöhte Last darstellt, da diese mit einem erhöhten Strom
geladen wird, und da die Verbraucher 140a, b mit einer
höheren Versorgungsspannung beaufschlagt werden, die zu
einem höheren Stromfluss und somit zu einer höheren
umgesetzten elektrischen Leistung führt.
-
Gemäß einer
weiteren Ausführung der Erfindung kann das Steuergerät 110 mit
den schaltbaren Verbrauchern 140a–d verbunden
sein, um diese zuzuschalten bzw. wieder vom Bordnetz 130 zu
trennen. Beispielsweise kann das Steuergerät 110 bei
Erfassen eines Stopp-Signals (über einen nicht dargestellten
Stopp-Signal-Eingang) die Schalter der schaltbaren Verbraucher 140c und
d schließen, so dass das Bordnetz 120 neben den
Verbrauchern 130 und 140a, b die Verbraucher 140c und
d als Last für den Generator 100 vorsieht. Neben
einer Zuschaltung kann auch ein Tastverhältnis erhöht
werden, mit dem der entsprechende Laststrom getaktet wird.
-
Durch
den erhöhten Betriebsparameter (Generatorspannung) sowie
durch die erhöhte elektrische Abgabeleistung durch Zuschaltung
der Verbraucher 140c, 140d stellt der Generator
eine höhere mechanische Last für einen daran angeschlossenen Verbrennungsmotor
(nicht dargestellt) dar. In dieser Hinsicht entspricht der Generator
einem Wandler von mechanischer bzw. kinetischer Rotationsleistung
in elektrische Leistung, so dass die höhere elektri sche Belastung
unmittelbar auch als erhöhte mechanische Belastung am Verbrennungsmotor
vorgesehen wird.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste
der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert
erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information
des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen
Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt
keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- - DE 1003000101 [0004]
- - DE 102006018960 A1 [0005]
- - DE 19724921 A1 [0006]
- - DE 19936885 C2 [0007]