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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Starten einer Verbrennungskraftmaschine für ein Kraftfahrzeug gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1. Die Erfindung betrifft ferner einen Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 8.
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Derartige Verfahren zum Starten von Verbrennungskraftmaschinen für Kraftfahrzeuge sowie derartige Antriebsstränge für Kraftfahrzeuge sind aus dem allgemeinen Stand der Technik bereits hinlänglich bekannt. Die jeweilige Verbrennungskraftmaschine weist dabei eine beispielsweise als Kurbelwelle ausgebildete Abtriebswelle auf, über welche die Verbrennungskraftmaschine beispielsweise Drehmomente zum Antreiben des jeweiligen Kraftfahrzeugs bereitstellen kann. Der jeweilige Antriebsstrang weist dabei die Verbrennungskraftmaschine und eine Starteinrichtung auf, mittels welcher ein Startvorgang durchführbar ist beziehungsweise durchgeführt wird. Mittels des Startvorgangs wird die Verbrennungskraftmaschine gestartet und dadurch aus einem deaktivierten Zustand in einen befeuerten Betrieb überführt.
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Des Weiteren offenbart die
DE 10 2015 012 244 A1 eine Startvorrichtung zum Starten eines Kraftfahrzeugs, mit einer Start-Stopp-Taste zum Starten des Kraftfahrzeugs.
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Der
DE 10 2010 036 321 A1 ist ein Antriebssystem für ein Kraftfahrzeug als bekannt zu entnehmen, mit einem Getriebe zum Antreiben mindestens einer Antriebsachse des Kraftfahrzeugs und mit einer Brennkraftmaschine, welche mit dem Getriebe wahlweise wirkverbunden oder von diesem abgekoppelt ist.
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Außerdem ist aus der
EP 3 022 568 B1 ein Bordnetz für ein Fahrzeug bekannt.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren und einen Antriebsstrang der eingangs genannten Art zu schaffen, sodass sich ein besonders vorteilhafter Start der Verbrennungskraftmaschine auf komfortable Weise realisieren lässt.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch einen Antriebsstrang mit den Merkmalen des Patentanspruchs 8 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Starten einer Verbrennungskraftmaschine für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für einen Kraftwagen wie beispielsweise einen Personenkraftwagen. Die Verbrennungskraftmaschine weist dabei eine Abtriebswelle auf, über welche die Verbrennungskraftmaschine beispielsweise Drehmomente zum Antreiben des Kraftfahrzeugs bereitstellen kann. Die Abtriebswelle ist beispielsweise als Kurbelwelle ausgebildet, wobei die Verbrennungskraftmaschine insbesondere als Hubkolbenmaschine ausgebildet sein kann. Bei dem Verfahren wird ein Startvorgang durchgeführt, mittels welchem die Verbrennungskraftmaschine gestartet und dadurch aus einem deaktivierten Zustand in einen befeuerten Betrieb überführt wird.
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Um nun einen besonders vorteilhaften und insbesondere komfortablen Start der Verbrennungskraftmaschine auf bauraum- und gewichtsgünstige Weise realisieren zu können, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Startvorgang mittels eines Ritzelstarters und mittels eines Riemenstarters durchgeführt wird, mittels welchem die Abtriebswelle während des Startvorgangs angetrieben wird. Der Ritzelstarter ist beispielsweise ein erster Starter oder wird auch als erster Starter bezeichnet, wobei der Riemenstarter beispielsweise ein zweiter Starter ist beziehungsweise auch als zweiter Starter bezeichnet wird. Beispielsweise sind die Starter Bestandteile einer Starteinrichtung, mittels welcher zum Starten der Verbrennungskraftmaschine der Startvorgang durchführbar ist. In dem deaktivierten Zustand der Verbrennungskraftmaschine ist diese abgeschaltet beziehungsweise abgestellt, sodass in der Verbrennungskraftmaschine, insbesondere in jeweiligen, beispielsweise als Zylinder ausgebildeten Brennräumen der Verbrennungskraftmaschine keine Verbrennungsvorgänge ablaufen. Im Rahmen beziehungsweise während des Startvorgangs wird die Abtriebswelle mittels der Starteinrichtung, das heißt mittels des Ritzelstarters und mittels des Riemenstarters angetrieben, insbesondere solange, bis in der Verbrennungskraftmaschine Verbrennungsvorgänge ablaufen, mittels welchen dann die Abtriebswelle, insbesondere ohne Zuhilfenahme der Starter, angetrieben wird. Dadurch, dass während des Startvorgangs beide Starter zum Antreiben der Abtriebswelle und somit zum Starten der Verbrennungskraftmaschine genutzt werden, können übermäßige, während des Startvorgangs auftretende und beispielsweise von Insassen des Kraftfahrzeugs wahrnehmbare Schwingungen vermieden werden, sodass der Startvorgang besonders komfortabel durchgeführt werden kann. Ferner können beide Starter kompakt, gewichts- und kostengünstig ausgestaltet werden, sodass die Kosten und das Gewicht des Kraftfahrzeugs insgesamt in einem besonders geringen Rahmen gehalten werden können.
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Die Erfindung basiert insbesondere auf der folgenden Erkenntnis: Der Riemenstarter kommt beispielsweise während einer sogenannten Motor-Start-Stopp-Start-Phase zum Einsatz. Im Rahmen einer solchen Motor-Start-Stopp-Start-Phase wird die zunächst aktivierte und sich somit in ihrem befeuerten Betrieb befindende Verbrennungskraftmaschine, insbesondere von einer elektronischen Recheneinrichtung des Kraftfahrzeugs und/oder in Abhängigkeit von dem Erfülltsein wenigstens einer vorgebbaren Bedingung, automatisch gestoppt beziehungsweise abgestellt und somit in ihren deaktivierten Zustand überführt. Daran anschließend wird die Verbrennungskraftmaschine im Rahmen der Motor-Start-Stopp-Start-Phase von der elektronischen Recheneinrichtung und beispielsweise in Abhängigkeit von dem Erfülltsein wenigstens einer vorgebbaren Bedingung wieder automatisch gestartet und somit von dem deaktivierten Zustand in den befeuerten Betrieb überführt. Mit anderen Worten wird die Verbrennungskraftmaschine im Rahmen der Motor-Start-Stopp-Start-Phase beispielsweise automatisch deaktiviert und dann wieder aktiviert, und zwar ohne Zutun des Fahrers des Kraftfahrzeugs. Im Rahmen der Motor-Start-Stopp-Start-Phase wird die Verbrennungskraftmaschine mittels des Riemenstarters automatisch gestartet, wobei die Verbrennungskraftmaschine besonders komfortabel da schwingungsarm oder schwingungsfrei gestartet wird.
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Der Ritzstarter kommt beispielsweise bei einem Kaltstart der Verbrennungskraftmaschine zum Einsatz. Unter einem solchen Kaltstart ist insbesondere zu verstehen, dass das Starten der Verbrennungskraftmaschine durch den Fahrer des Kraftfahrzeugs bewirkt wird, insbesondere derart, dass der Fahrer ein beispielsweise als Knopf ausgebildetes Bedienelement betätigt, insbesondere drückt. Somit erfolgt das Starten der Verbrennungskraftmaschine bei dem Kaltstart nicht etwa automatisch, sondern infolge der Betätigung des Bedienelements durch den Fahrer. Üblicherweise ist das durch den Ritzelstarter bewirkte Starten der Verbrennungskraftmaschine, das heißt der Kaltstart weniger komfortabel als das im Rahmen der Motor-Start-Stopp-Start-Phase mithilfe des Riemenstarters durchgeführte Starten der Verbrennungskraftmaschine, da es während des Kaltstarts üblicherweise zu stärkeren Schwingungen als während der Motor-Start-Stopp-Start-Phase kommt. Um nun beispielsweise sowohl während des Kaltstarts als auch während der Motor-Start-Stopp-Start-Phase ähnlich oder gleich komfortable Starts zu realisieren, werden bei dem Ritzelstarter üblicherweise Vorkehrungen getroffen, die den Ritzelstarter jedoch kosten- und gewichtsintensiv werden lassen. Trotz dieser kosten- und gewichtsintensiven Maßnahmen bleibt jedoch der während der Motor-Start-Stopp-Start-Phase mittels des Riemenstarters durchgeführte Start der Verbrennungskraftmaschine komfortabler als der während des Kaltstarts mittels des Ritzelstarters durchgeführte Start.
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Da es nun jedoch vorgesehen ist, während des Startvorgangs, insbesondere während des Kaltstarts, sowohl den Riemenstarter als auch den Ritzelstarter zu verwenden, um die Abtriebswelle anzutreiben und dadurch die Verbrennungskraftmaschine zu starten, kann die Verbrennungskraftmaschine insbesondere auch während des Kaltstarts besonders komfortabel gestartet werden, da übermäßige Schwingungen vermieden werden können. Ferner kann der auch als Kaltstarter bezeichnete Ritzelstarter dadurch, dass er beispielsweise durch den Riemenstarter während des Startvorgangs unterstützt wird, kompakt, das heißt mit geringen Außenabmessungen sowie gewichts- und kostengünstig ausgestaltet werden. Da während des Startvorgangs erfindungsgemäß sowohl der Ritzelstarter als auch der Riemenstarter zum Einsatz kommen, wird der Startvorgang auch als kooperativer Start bezeichnet. Zur Realisierung dieses kooperativen Starts kann ein einfacher und kostenoptimierter Ritzelstarter als der Ritzelstarter zum Einsatz kommen, sodass die Kosten und das Gewicht zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens besonders gering gehalten werden können. Des Weiteren kann der Riemenstarter kostengünstig gehalten werden, da beispielsweise keine Anpassung des Riemenstarters durch Drehmomentanhebung zwecks Kaltstartfähigkeit vorgesehen und erforderlich ist. Mit anderen Worten muss der Riemenstarter, insbesondere in seinem Riemenbetrieb, nicht an den Kaltstart angepasst werden, da insbesondere während des Kaltstarts der Riemenstarter von dem Ritzelstarter unterstützt wird. In der Folge können das Gewicht und somit der Kraftstoffverbrauch sowie die Emissionen der Verbrennungskraftmaschine beziehungsweise das Kraftfahrzeug insgesamt besonders gering gehalten werden.
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Der Riemenstarter umfasst beispielsweise einen auch als Umschlingungstrieb bezeichneten Zugmitteltrieb, welcher beispielsweise ein Zugmittel aufweist. Das Zugmittel ist beispielsweise als Riemen oder aber als Kette ausgebildet. Ferner umfasst der Riemenstarter beispielsweise eine elektrische Maschine, von welcher ein erstes Starterrad des Riementriebs antreibbar ist. Das erste Starterrad ist beispielsweise ein Zahnrad oder aber eine Riemenscheibe, wobei das Zugmittel das erste Starterrad zumindest teilweise umschlingt. Ferner umfasst der Riementrieb beispielsweise ein zweites Antriebsrad, welches als Zahnrad oder aber als Riemenscheibe ausgebildet sein kann. Beispielsweise ist die Abtriebswelle von dem zweiten Starterrad antreibbar. Dabei kann insbesondere vorgesehen sein, dass das zweite Starterrad drehfest mit der Abtriebswelle verbunden ist. Insgesamt ist beispielsweise die Abtriebswelle über das zweite Starterrad, das Zugmittel und das erste Starterrad von der elektrischen Maschine, insbesondere in einem Motorbetrieb der elektrischen Maschine, antreibbar, um dadurch beispielsweise die Verbrennungskraftmaschine zu starten. Die elektrische Maschine des Riemenstarters wird auch als erste elektrische Maschine bezeichnet.
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Der Ritzelstarter weist beispielsweise eine zweite elektrische Maschine und ein Ritzel auf, welches von der zweiten elektrischen Maschine, insbesondere in einem Motorbetrieb der zweiten elektrischen Maschine, antreibbar ist. Das Ritzel ist ein erstes Zahnrad, welches mit einem zweiten Zahnrad und insbesondere in Form eines Zahnkranzes zusammenwirken kann. Das zweite Zahnrad ist beispielsweise ebenfalls Bestandteil des Ritzelstarters. Dabei ist beispielsweise die Abtriebswelle von dem zweiten Zahnrad antreibbar, wobei vorgesehen sein kann, dass das zweite Zahnrad drehfest mit der Abtriebswelle verbunden ist. Insgesamt ist somit die Abtriebswelle über das zweite Zahnrad und das Ritzel von der zweiten elektrischen Maschine antreibbar, da insbesondere das zweite Zahnrad über das erste Zahnrad von der zweiten elektrischen Maschine antreibbar ist. Insbesondere ist es beispielsweise denkbar, dass das erste Zahnrad in axialer Richtung des ersten und des zweiten Zahnrads relativ zu dem zweiten Zahnrad bewegbar ist und dadurch aus einer Ausgangsstellung in eine Eingriffsstellung bewegbar ist. In der Ausgangsstellung kämmt das erste Zahnrad nicht mit dem zweiten Zahnrad, sodass sich in der Ausgangsstellung das erste Zahnrad außer Eingriff mit dem zweiten Zahnrad befindet. In der Eingriffsstellung jedoch kämmt das erste Zahnrad mit dem zweiten Zahnrad, sodass dann das zweite Zahnrad über das erste Zahnrad von der zweiten elektrischen Maschine antreibbar ist. Eine Bewegung des ersten Zahnrads aus der Ausgangsstellung in die Eingriffsstellung wird auch als Einspuren des ersten Zahnrads bezeichnet, sodass das erste Zahnrad beispielsweise zunächst eingespurt wird, woraufhin das zweite Zahnrad und somit die Verbrennungskraftmaschine über das erste Zahnrad von der zweiten elektrischen Maschine antreibbar sind beziehungsweise angetrieben werden.
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In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung wird die Abtriebswelle während des Startvorgangs zumindest vorübergehend gleichzeitig mittels des Ritzelstarters und mittels des Riemenstarters angetrieben. Hierdurch kann beispielsweise ein besonders komfortabler Start realisiert werden, da beispielsweise die Abtriebswelle während des Startvorgangs zumindest im Wesentlichen kontinuierlich von der genannten Starteinrichtung angetrieben wird beziehungsweise angetrieben werden kann.
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Eine weitere Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass der Startvorgang eine erste Zeitspanne und eine zweite Zeitspanne aufweist. Während der ersten Zeitspanne wird die Abtriebswelle mittels des Ritzelstarters angetrieben, und ein durch den Riemenstarter bewirktes Antreiben der Abtriebswelle unterbleibt. Dies bedeutet, dass die Abtriebswelle während der ersten Zeitspanne nicht mittels des Riemenstarters angetrieben wird. Während der zweiten Zeitspanne wird die Abtriebswelle mittels des Riemenstarters angetrieben, und ein durch den Ritzelstarter bewirktes Antreiben der Abtriebswelle unterbleibt. Mit anderen Worten wird die Abtriebswelle während der zweiten Zeitspanne nicht mittels des Ritzelstarters angetrieben. Hierdurch kann die Verbrennungskraftmaschine besonders komfortabel gestartet werden, wobei sowohl der Ritzelstarter als auch der Riemenstarter gewichts- und kostengünstig ausgestaltet werden können.
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Dabei hat es sich als besonders vorteilhaft gezeigt, wenn die zweite Zeitspanne auf die erste Zeitspanne folgt. Auf diese Weise ist es beispielsweise zunächst möglich, mittels des Ritzelstarters ein Losbrechmoment der Verbrennungskraftmaschine beziehungsweise der Abtriebswelle zu überwinden. Dabei wird beispielsweise mittels des Ritzelstarters die sich zunächst im Stillstand befindende Abtriebswelle beschleunigt und angetrieben, insbesondere bis die Abtriebswelle eine von Null unterschiedliche, vorgebbare Drehzahl aufweist. Daran anschließend übernimmt beispielsweise der Riemenstarter die Durchführung eines Schleppvorgangs, wodurch die Verbrennungskraftmaschine schwingungsarm oder gar schwingungsfrei und mit einer besonders vorteilhaften Leistung gestartet werden kann. Beispielsweise geht die erste Zeitspanne über eine Übergangsphase in die zweite Zeitspanne über, wobei die Übergangsphase beispielsweise zwischen der ersten Zeitspanne und der zweiten Zeitspanne angeordnet ist. Insgesamt ist es somit beispielsweise denkbar, dass die Abtriebswelle zunächst mittels des Ritzelstarters angetrieben wird, während ein durch den Riemenstarter bewirktes Antreiben der Abtriebswelle unterbleibt. Hierdurch wird das Losbrechmoment überwunden. Dann, insbesondere während der Übergangsphase, wird beispielsweise die Abtriebswelle sowohl mittels des Ritzelstarters als auch gleichzeitig mittels des Riementriebs angetrieben, sodass ein besonders vorteilhafter und insbesondere ruckfreier Übergang von einer ersten Phase, während welcher die Abtriebswelle mittels des Ritzelstarters, nicht jedoch mittels des Riemenstarters angetrieben wird, zu einer zweiten Phase stattfindet, während welcher die Abtriebswelle mittels des Riemenstarters, nicht jedoch mittels des Ritzelstarters angetrieben wird. Die Übergangsphase liegt somit zeitlich zwischen der ersten Phase und der zweiten Phase, wobei die erste Phase zumindest ein Teil der ersten Zeitspanne oder die erste Zeitspanne und die zweite Phase zumindest ein Teil der zweiten Zeitspanne oder die zweite Zeitspanne ist. Nach der Übergangsphase wird beispielsweise der Ritzelstarter deaktiviert, sodass dann nach der Übergangsphase beispielsweise in oder während der zweiten Phase die Abtriebswelle mittels des Riemenstarters, nicht jedoch mittels des Ritzelstarters, angetrieben wird.
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Hierdurch lässt sich ein besonders komfortabler Start der Verbrennungskraftmaschine darstellen. Dabei ist es beispielsweise vorgesehen, dass die Übergangsphase kürzer als die erste Phase und/oder die zweite Phase ist, sodass die Abtriebswelle nur sehr kurzzeitig mittels beiden Startern angetrieben wird. Auch die erste Phase kann sehr kurz gehalten werden, da sie und der Ritzelstarter beispielsweise lediglich dazu verwendet werden, um das Losbrechmoment zu überwinden. Die zweite ist beispielsweise länger als die erste Phase und/oder länger als die Übergangsphase, wodurch ein besonders komfortabler Start realisiert werden kann. Die zweite Phase wird, insbesondere mittels des Riemenstarters, beispielsweise solange durchgeführt, bis in der Verbrennungskraftmaschine Verbrennungsvorgänge ablaufen, mittels welchen dann die Abtriebswelle angetrieben wird. Dann kann beispielsweise die zweite Phase beendet werden.
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Um das Gewicht, die Kosten und den Bauraumbedarf des Ritzelstarters besonders gering halten zu können, ist es in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass der Ritzelstarter mit einer elektrischen Spannung, insbesondere mit einer elektrischen Nennspannung, von 12 Volt betrieben wird. Somit ist der Ritzelstarter vorzugsweise als 12-Volt-Ritzelstarter beziehungsweise 12-Volt-Kaltstarter ausgebildet.
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Eine weitere Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass der Riemenstarter mit einer elektrischen Spannung, insbesondere mit einer elektrischen Nennspannung, von 12 Volt betrieben wird. Somit ist beispielsweise der Riemenstarter als kompakter, gewichts- und kostengünstiger 12-Volt-Riemenstarter ausgebildet. Die jeweilige elektrische Spannung ist insbesondere eine jeweilige elektrische Spannung, insbesondere eine jeweilige elektrische Nennspannung, der jeweiligen elektrischen Maschine des jeweiligen Starters.
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Als besonders vorteilhaft hat es sich jedoch gezeigt, wenn der Riemenstarter mit einer elektrischen Spannung von mehr als 20 Volt, insbesondere von mehr 40 Volt, betrieben wird. Vorzugsweise weist beispielsweise der Riemenstarter eine elektrische Spannung, insbesondere eine elektrische Nennspannung, von 48 Volt auf, sodass ein besonders hoher Funktionserfüllungsumfang von dem Riemenstarter erfüllt werden kann. Insbesondere ist es dabei denkbar, mittels des Riemenstarters einen Rekuperationsbetrieb und/oder einen Boost-Betrieb zu realisieren, um beispielsweise mittels des Boost-Betriebs die Verbrennungskraftmaschine in ihrem befeuerten Betrieb und dabei beim Antreiben des Kraftfahrzeugs zu unterstützen.
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Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft einen Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für einen Kraftwagen wie beispielsweise einen Personenkraftwagen. Der Antriebsstrang weist eine Verbrennungskraftmaschine auf, mittels welcher das Kraftfahrzeug antreibbar ist. Die Verbrennungskraftmaschine weist dabei eine Abtriebswelle auf, über welche die Verbrennungskraftmaschine beispielsweise Drehmomente zum Antreiben des Kraftfahrzeugs bereitstellen kann. Außerdem umfasst der Antriebsstrang eine Starteinrichtung, mittels welcher ein Startvorgang durchführbar ist, um die Verbrennungskraftmaschine mittels des Startvorgangs zu starten und dadurch aus einem deaktivierten Zustand in einen befeuerten Betrieb der Verbrennungskraftmaschine zu überführen.
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Um nun die Verbrennungskraftmaschine besonders komfortabel sowie gewichts- und kostengünstig starten zu können, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Starteinrichtung einen Ritzelstarter und einen Riemenstarter aufweist, mittels welchen zum Durchführen des Startvorgangs während des Startvorgangs die Abtriebswelle antreibbar ist. Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des ersten Aspekts der Erfindung sind als Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des zweiten Aspekts der Erfindung anzusehen und umgekehrt.
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Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels mit der zugehörigen Zeichnung. Dabei zeigt die einzige Fig. eine schematische Darstellung eines Antriebsstrangs für ein Kraftfahrzeug, wobei der Antriebsstrang zum Durchführen eines Verfahrens zum Starten einer Verbrennungskraftmaschine des Antriebsstrangs ausgebildet ist.
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Die einzige Fig. zeigt in einer schematischen Darstellung einen Antriebsstrang 1 für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für einen Kraftwagen wie beispielsweise einen Personenkraftwagen. Der Antriebsstrang 1 weist eine beispielsweise als Hubkolbenmaschine ausgebildete Verbrennungskraftmaschine 2 auf, welche eine Mehrzahl von Brennräumen 3 umfasst. Der jeweilige Brennraum 3 ist beispielsweise als Zylinder ausgebildet. Die Verbrennungskraftmaschine 2 wird auch als Motor oder Verbrennungsmotor bezeichnet und weist ferner eine Abtriebswelle 4 auf, welche beispielsweise als Kurbelwelle ausgebildet ist. In dem jeweiligen Brennraum 3 ist ein jeweiliger Kolben translatorisch bewegbar aufgenommen. Der jeweilige Kolben ist gelenkig mit der Abtriebswelle gekoppelt, sodass translatorische Bewegungen des jeweiligen Kolbens in den jeweiligen Brennraum 3 in eine rotatorische Bewegung der Abtriebswelle 4 umgewandelt werden.
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Während eines befeuerten Betriebs der Verbrennungskraftmaschine 2 laufen in den Brennräumen 3 und somit in der Verbrennungskraftmaschine 2 Verbrennungsvorgänge ab, mittels welchen die Kolben und darüber die Abtriebswelle 4 angetrieben werden. In einem deaktivierten Zustand der Verbrennungskraftmaschine 2 laufen in dieser beziehungsweise in den Brennräumen 3 keine Verbrennungsvorgänge ab, sodass die Kolben und somit die Abtriebswelle 4 stillstehen.
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Der Antriebsstrang 1 umfasst ferner wenigstens eine Achse 5 mit Rädern 6, wobei die Räder 6 und somit das Kraftfahrzeug insgesamt von der Verbrennungskraftmaschine 2 antreibbar sind. Insbesondere während ihres befeuerten Betriebs wird die Verbrennungskraftmaschine 2 beispielsweise in einem Zugbetrieb betrieben, in welchem die Räder 6 insbesondere über ein Differentialgetriebe 7, eine Welle 8 und eine Kupplung 9 von der Abtriebswelle 4 und somit von der Verbrennungskraftmaschine 2 antreibbar sind beziehungsweise angetrieben werden.
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Der Antriebsstrang 1 umfasst ferner eine im Ganzen mit 10 bezeichnete Starteinrichtung, mittels welcher ein Startvorgang durchführbar ist, um die Verbrennungskraftmaschine 2 mittels des Startvorgangs zu starten und dadurch aus dem deaktivierten Zustand in den befeuerten Betrieb zu überführen. Mit anderen Worten wird mittels der Starteinrichtung 10 ein Verfahren zum Starten der Verbrennungskraftmaschine 2 durchgeführt. Bei dem Verfahren wird der zuvor genannte Startvorgang durchgeführt, mittels welchem die Verbrennungskraftmaschine 2 gestartet und dadurch aus dem deaktivierten Zustand in den befeuerten Betrieb überführt wird.
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Um nun den Startvorgang besonders Schwingungsarm und somit komfortabel durchführen zu können und dabei den Bauraumbedarf, das Gewicht und die Kosten der Starteinrichtung 10 besonders gering halten zu können, umfasst die Starteinrichtung 10 einen auch als Kaltstarter bezeichneten Ritzelstarter 11 und einen auch als Zugmittelstarter bezeichneten Riemenstarter 12, mittels welchem zum Durchführen des Startvorgangs während des Startvorgangs die Abtriebswelle 4 antreibbar ist. Mit anderen Worten ist es im Rahmen des Verfahrens vorgesehen, dass der Startvorgang mittels des Ritzelstarters 11 und mittels des Riemenstarters 12 durchgeführt wird, mittels welchem die Abtriebswelle 4 während des Startvorgangs angetrieben wird. Der Ritzelstarter 11 ist ein erster Starter oder wird auch als erster Starter der Starteinrichtung 10 bezeichnet, während der Riemenstarter 12 ein zweiter Starter ist beziehungsweise als zweiter Starter der Starteinrichtung 10 bezeichnet wird.
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Der Ritzelstarter 11 weist eine als Elektromotor betreibbare erste elektrische Maschine 13, ein erstes Zahnrad in Form eines Ritzels 14 und ein zweites Zahnrad in Form eines Zahnkranzes 15 auf, über welchen beispielsweise die Abtriebswelle 4 antreibbar ist. Dabei ist der Zahnkranz 15 beispielsweise zumindest mittelbar drehfest mit der Abtriebswelle 4 verbunden. Aus der Figur ist erkennbar, dass das Ritzel 14 von der elektrischen Maschine 13 antreibbar ist, wobei der Zahnkranz 15 von dem Ritzel 14 und somit über das Ritzel 14 von der elektrischen Maschine 13 antreibbar ist. Dadurch ist die Abtriebswelle 4 über den Zahnkranz 15 und das Ritzel 14 von elektrischen Maschine 13 antreibbar. Somit wird die Abtriebswelle 4 während des Startvorgangs über den Zahnkranz 15 und das Ritzel 14 von der elektrischen Maschine 13 angetrieben.
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Der Riemenstarter 12 weist einen Zugmitteltrieb 20 auf, welcher ein erstes Antriebsrad 16, ein beispielsweise als Riemen ausgebildetes Zugmittel 17 und ein zweites Antriebsrad 18 aufweist. Dabei ist die Abtriebswelle 4 beispielsweise von dem zweiten Antriebsrad 18 antreibbar, da beispielsweise das zweite Antriebsrad 18 drehfest mit der Abtriebswelle 4 verbunden ist. Das Antriebsrad 18 und insbesondere das Zugmittel 17 ist von dem Antriebsrad 16 antreibbar, da beispielsweise das Zugmittel 17 die Antriebsräder 16 und 18 jeweils zumindest teilweise überschlingen. Das Antriebsrad 16 ist seinerseits von einer zweiten elektrischen Maschine 19 des Riemenstarters 12 antreibbar, welcher die zweite elektrische Maschine 19 umfasst. Die zweite elektrische Maschine 19 ist als Elektromotor betreibbar, mittels welchem das Antriebsrad 16 antreibbar ist beziehungsweise angetrieben wird. Während des Startvorgangs wird somit die Abtriebswelle 5 über das Antriebsrad 18, das Zugmittel 17 und das Antriebsrad 16 von der elektrischen Maschine 19 angetrieben.
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Insbesondere weist der Startvorgang eine erste Zeitspanne und eine zumindest teilweise auf die erste Zeitspanne folgende zweite Zeitspanne auf. Während der ersten Zeitspanne wird die Abtriebswelle 4 beispielsweise mittels des Ritzelstarters 11 angetrieben, während ein durch den Riemenstarter 12 bewirktes Antreiben der Abtriebswelle 4 unterbleibt. Während der zweiten Zeitspanne wird beispielsweise der Abtriebswelle 4 mittels des Riemenstarters 12 angetrieben, während ein durch den Ritzelstarter 11 bewirktes Antreiben der Abtriebswelle 4 unterbleibt. Die erste Zeitspanne ist beispielsweise eine erste Phase, während die zweite Zeitspanne eine zweite Phase ist. Zwischen der ersten Phase und der zweiten Phase liegt beispielsweise eine Übergangsphase, über welche die erste Zeitspanne beziehungsweise die erste Phase in die zweite Zeitspanne beziehungsweise die zweite Phase übergeht. Während der Übergangsphase wird beispielsweise die Abtriebswelle 4 mittels des Ritzelstarters 11 und mittels des Riemenstarters 12 gleichzeitig angetrieben, sodass während der Übergangsphase beispielsweise der Ritzelstarter 11 und der Riemenstarter 12 gleichzeitig ist Abtriebswelle 4 antreiben.
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Durch die erste Phase und somit mittels des Ritzelstarters 11 wird beispielsweise ein Losbrechmoment der Abtriebswelle 4 überwunden. Nach der ersten Phase wird beispielsweise der Riemenstarter 12 dem Ritzelstarter 11 zugeschaltet, sodass sowohl der Ritzelstarter 11 als auch der Riemenstarter 12 während der Übergangsphase gleichzeitig betrieben werden. Daran anschließend übernimmt der Riemenstarter 12 einen Schleppvorgang, in dessen Rahmen die Abtriebswelle 4 mittels des Riemenstarters 12 hochgeschleppt und somit auf eine vorgebbare Drehzahl gebracht wird. Hierzu wird beispielsweise nach der Übergangsphase der Ritzelstarter 11 deaktiviert, sodass während der zweiten Phase die Abtriebswelle 4 lediglich mittels des Riemenstarters 12, jedoch nicht mittels des Ritzelstarters 11 angetrieben wird. Die zweite Phase dauert insbesondere solange, bis in den Brennräumen 3 Verbrennungsvorgänge ablaufen, mittels welchen die Abtriebswelle 4 angetrieben wird. Dann wird die zweite Phase beendet, indem beispielsweise der Riemenstarter 12 deaktiviert wird.
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Der Startvorgang wird auch als kooperativer Start bezeichnet, da sich die Starter gegenseitig unterstützen beziehungsweise ergänzen. Dadurch, dass mittels des Ritzelstarters 11 lediglich das Losbrechmoment überwunden wird und der eigentliche Schleppvorgang mittels des Riemenstarters 12 durchgeführt wird, kann die Verbrennungskraftmaschine 2 schwingungsarm und somit besonders komfortabel gestartet werden. Bei dem Startvorgang handelt es sich insbesondere um einen sogenannten Kaltstart, der nicht etwa automatisch von einer elektronischen Recheneinrichtung des Antriebsstrangs 1, sondern infolge einer durch den Fahrer des Kraftfahrzeugs bewirkten Betätigung eines beispielsweise im Innenraum des Kraftfahrzeugs angeordneten Bedienelements durchgeführt wird.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Antriebsstrang
- 2
- Verbrennungskraftmaschine
- 3
- Brennräume
- 4
- Abtriebswelle
- 5
- Achse
- 6
- Rad
- 7
- Differentialgetriebe
- 8
- Welle
- 9
- Kupplung
- 10
- Starteinrichtung
- 11
- Ritzelstarter
- 12
- Riemenstarter
- 13
- erste elektrische Maschine
- 14
- Ritzel
- 15
- Zahnkranz
- 16
- erstes Antriebsrad
- 17
- Zugmittel
- 18
- zweites Antriebsrad
- 19
- zweite elektrische Maschine
- 20
- Zugmitteltrieb
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102015012244 A1 [0003]
- DE 102010036321 A1 [0004]
- EP 3022568 B1 [0005]
