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Die
Erfindung betrifft eine Einstellanordnung zum Einstellen einer vorgebbaren
Winkellage einer Kurbelwelle beim Abschalten einer Verbrennungskraftmaschine
eines Kraftfahrzeugs, welche eine Erfassungseinrichtung zum Erfassen
der Winkellage der Kurbelwelle aufweist, wobei Mittel zum Abbremsen
der Kurbelwelle vorgesehen sind.
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Die
DE 100 30 001 A1 beschreibt
eine Einstellanordnung zum Einstellen einer vorgebbaren Winkellage
einer Kurbelwelle beim Abschalten einer Verbrennungskraftmaschine
eines Kraftfahrzeugs. Die Einstellanordnung kann eine Bremseinrichtung umfasssen,
mittels welcher eine Drehbewegung der Kurbelwelle beim Abschalten
der Verbrennungskraftmaschine abbremsbar ist. Durch das Abbremsen kann
die Kurbelwelle in einer Winkellage zum Stehen kommen, in welcher
ein Starten der Verbrennungskraftmaschine durch zylinderrichtiges
Einspritzen und Zünden ermöglicht ist. Die Brennkraftmaschine kann
also ohne Betätigen eines Starters gestartet werden
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Als
nachteilig bei einer derartigen Einstellanordnung ist der Umstand
anzusehen, dass die gewünschte Winkellage der Kurbelwelle
durch die Bremseinrichtung vergleichsweise wenig präzise
einstellbar ist.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Einstellanordnung
der eingangs genannten Art zu schaffen, mittels welcher ein besonders präzises
Einstellen der Winkellage der Kurbelwelle ermöglicht ist.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Einstellanordnung
mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und durch ein Verfahren
mit den Merkmalen des Patentanspruchs 9 gelöst. Vorteilhafte
Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen
der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen
angegeben.
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Bei
der erfindungsgemäßen Einstellanordnung zum Einstellen
einer vorgebbaren Winkellage einer Kurbelwelle beim Abschalten einer
Verbrennungskraftmaschine eines Kraftfahrzeugs, welche eine Erfassungseinrichtung
zum Erfassen der Winkellage der Kurbelwelle und Mittel zum Abbremsen der
Kurbelwelle aufweist, ist vorgesehen, dass die Mittel zum Abbremsen
eine Einkoppeleinrichtung umfassen, mittels welcher die Kurbelwelle
zumindest mittelbar festlegbar ist.
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Durch
das zumindest mittelbare Festlegen der Kurbelwelle ist die vorgebbare
Winkellage der Kurbelwelle besonders präzise einstellbar.
Die Winkellage der Kurbelwelle beim Abschalten der Verbrennungskraftmaschine
ist bevorzugt so vorzugeben, dass ein Kolben eines Zylinders der
Verbrennungskraftmaschine kurz hinter einem oberen Totpunkt des
Kolbens zum Stehen kommt. Durch Einspritzen von Kraftstoff in diesen
Zylinder und Zünden des Luft-Kraftstoff-Gemischs ist somit
ein Starten der Verbrennungskraftmaschine ermöglicht, ohne
dass von einem Starter oder Startergenerator Gebrauch gemacht werden
muss.
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Dadurch
ist es ermöglicht, den Starter oder Startergenerator zu
entlasten und somit dessen Lebensdauer zu verlängern, ohne
dass ein vergleichsweise aufwendiger, eine besonders hohe Lebensdauer
aufweisender Starter oder Startergenerator vorzusehen ist. Dies
ist insbesondere im Hinblick auf ein Betreiben der Verbrennungskraftmaschine
mit einer Start- Stopp-Automatik von Vorteil. Durch ein Verzichten
auf ein Betätigen des Starters oder Startergenerators zum
Anlassen der Verbrennungskraftmaschine ist ein Verbrauch elektrischer
Energie zum Starten der Verbrennungskraftmaschine verringert.
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Durch
eine geringere Bauteilbelastung des Starters oder Startergenerators
infolge seines selteneren Betätigens kann, insbesondere
beim Betreiben der Verbrennungskraftmaschine mit Start-Stopp-Automatik,
auf Einsetzen eines lebensdauergesteigerten Starters oder Startergenerators
verzichtet werden.
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Der
Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass bei Verbrennungskraftmaschinen
mit acht oder mehr Zylindern immer einer der Kolben der Zylinder sich
in einer Position kurz hinter dem oberen Totpunkt befindet, so dass
durch Einspritzen von Kraftstoff in diesen Zylinder und anschließendes
Zünden die Verbrennungskraftmaschine gestartet werden kann.
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Ein
Starten der Verbrennungskraftmaschine durch gezieltes Einspritzen
des Kraftstoffs und Zünden ist bei Verwendung der vorliegend
beschriebenen Einstellanordnung auch für Verbrennungskraftmaschinen
mit weniger als acht Zylindern, also beispielsweise mit vier, fünf
oder sechs Zylindern, ermöglicht. Somit können
auch derartige Verbrennungskraftmaschinen mit Start-Stopp-Automatik
betrieben werden.
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Des
Weiteren ist eine Funktionalität der Verbrennungskraftmaschine
durch Nutzen eines alternativen Startkonzepts erhöhbar,
ohne dass zusätzliche Bauteile vorzusehen sind.
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Die
für die erfindungsgemäße Einstellanordnung
beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen und Vorurteile
gelten auch für das erfindungsgemäße
Verfahren zum Einstellen einer vorgegebenen Winkellage einer Kurbelwelle
beim Abschalten einer Verbrennungskraftmaschine.
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Weitere
Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus
der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele
sowie anhand der Zeichnungen, in welchen gleiche oder funktionsgleiche
Elemente mit identischen Bezugszeichen versehen sind.
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Dabei
zeigen:
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1 eine
schematisierte Einstellanordnung zum Einstellen einer vorgegebenen
Winkellage einer Kurbelwelle beim Abschalten einer Verbrennungskraftmaschine
eines Kraftfahrzeugs; und
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2 eine
schematisierte Ansicht eines der Einstellanordnung gemäß 1 zugeordneten Sperrklinkenrads,
und eine mit dem Sperrklinkenrad in Eingriff zu bringende Sperrklinke.
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1 zeigt
schematisch eine Einstellanordnung 10 zum Einstellen einer
vorgebbaren Winkellage einer Kurbelwelle 12. Die Kurbelwelle 12 ist
einer Verbrennungskraftmaschine eines Kraftfahrzeugs zugeordnet,
wobei von der Verbrennungskraftmaschine vorliegend ein Zylinder 14 schematisch
gezeigt ist.
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Zum
Erfassen der Winkellage der Kurbelwelle 12 bzw. zum Überwachen
eines Drehwinkels der Kurbelwelle 12 ist der Einstellanordnung 10 eine
Erfassungseinrichtung 16 zugeordnet. Messgrößen
der Erfassungseinrichtung 16 sind einer Regelungseinrichtung 18 zuführbar.
Die Regelungseinrichtung 18 ist zum Betreiben der Verbrennungskraftmaschine
in einem kraftstoffsparenden Start-Stopp-Betrieb im Sinne einer
Start-Stopp-Automatik ausgelegt.
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So
kann bei einem Stillstand des Kraftfahrzeugs die Verbrennungskraftmaschine
abgeschaltet und so ein Kraftstoffverbrauch der Verbrennungskraftmaschine
reduziert werden.
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Die
Einstellanordnung 10 umfasst des Weiteren eine Kupplung 20.
Die Kupplung 20 kann als automatisierte Kupplung, welche
mittels eines dem Kraftfahrzeug zugeordneten Aktors zu betätigen
ist, oder als Wandlerüberbrückungskupplung ausgebildet
sein.
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Zum
Ein- oder Auskuppeln kann die Kupplung 20 von der Regelungseinrichtung 18 angesteuert
werden.
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Die
Einstellanordnung 10 umfasst des Weiteren ein Getriebe 22,
welches vorliegend als vollautomatisches Getriebe 22 ausgebildet
ist. Das vollautomatische Getriebe 22 kann ein automatisiertes Schaltgetriebe,
ein, bevorzugt einen Drehmomentwandler aufweisendes, gestuftes Automatikgetriebe, ein
Doppelkupplungsgetriebe oder Direktschaltgetriebe oder ein stufenloses
Automatikgetriebe umfassen.
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Ist
das vollautomatische Getriebe 22 als gestuftes Automatikgetriebe
mit einem Drehmomentwandler ausgebildet, so wirkt die Kupplung 20 als Wandlerüberbrückungskupplung.
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Die
Regelungseinrichtung 18 ist gemäß 1 zum Übermitteln
und Empfangen von Signalen der Kupplung 20 sowie des vollautomatischen
Getriebes 22 ausgelegt.
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Die
Einstellanordnung 10 ist dazu ausgelegt, die Kurbelwelle 12 in
derjenigen Winkellage beim Abschalten der Verbrennungskraftmaschine
festzulegen, in welcher ein Kolben eines der Zylinder 14 der Verbrennungskraftmaschine
kurz hinter dem oberen Totpunkt zum Stehen kommt. Durch Einspritzen
von Kraftstoff in den Zylinder 14, dessen Kolben kurz hinter
dem oberen Totpunkt steht, und Zünden des Kraftstoffs ist
ein Starten der Verbrennungskraftmaschine ermöglicht, ohne
dass ein Starter bzw. Startergenerator benötigt wird.
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Zum
Einstellen der gewünschten Winkellage der Kurbelwelle 12 wird
beim Stillstand des Kraftfahrzeugs mittels des vollautomatischen
Getriebes 22 ein Gang eingelegt und anschließend
die Kupplung 20 geschlossen. Zum Einlegen des Gangs kann
das vollautomatische Getriebe 22 von der Regelungseinrichtung 18 angesteuert
werden.
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Das
geregelte oder gesteuerte Schließen der Kupplung 20 beim
Abschalten der Verbrennungskraftmaschine kann dadurch besonders
präzise erfolgen, dass mittels der Erfassungseinrichtung 16 kontinuierlich
ein Drehwinkel der Kurbelwelle 12 überwacht wird.
Das gezielte Festlegen der Kurbelwelle 12 in der gewünschten
Winkellage kann insbesondere dadurch besonders präzise
erfolgen, dass ein möglichst hoher Gang des vollautomatischen
Getriebes 22 eingelegt wird.
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Wird
von unterschiedliche Übersetzungen aufweisenden Gängen
des vollautomatischen Getriebes 22 der höhere
Gang eingelegt, welcher ein besonders geringes Stützmoment
auf die Antriebsachse aufbringt, so wird durch ein Reaktionsmoment
gegen den eingelegten, bevorzugt besonders hohen, Gang im vollautomatischen
Getriebe 22 und gegen eine vorliegend nicht gezeigte Betriebsbremse
des Kraftfahrzeugs die Kurbelwelle 12 gezielt abgebremst.
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Durch
das präzise Festlegen der Kurbelwelle 12 kann
gewährleistet werden, dass ein Kolben eines Zylinders 14 der
Verbrennungskraftmaschine knapp hinter dem oberen Totpunkt zum Stehen
kommt. Zum Wiederanfahren des Kraftfahrzeugs nach dem Stillstand
des Kraftfahrzeugs wird die Kupplung 20 geöffnet,
in den Zylinder 14 Kraftstoff eingespritzt und gezündet,
und so die Verbrennungskraftmaschine gestartet.
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Die
Kupplung 20 wirkt somit als geregelte Bremseinrichtung
zum Abbremsen der Kurbelwelle 12, mittels welcher die Kurbelwelle 12 besonders
präzise festlegbar ist. Die als Einkoppeleinrichtung zum zumindest
mittelbaren Festlegen der Kurbelwelle 12 wirkende Kupplung 20 kann
auch bei einem Kraftfahrzeug mit einem teilautomatischen Getriebe
von der Regelungseinrichtung 18 geregelt betrieben werden.
Hierbei muss dann zum präzisen Abbremsen der Kurbelwelle 12 manuell
ein Gang eingelegt sein.
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Alternativ
oder ergänzend kann als Einkoppeleinrichtung eine in 1 gezeigte
Sperrklinke 24 vorgesehen sein, welche mit einem der Kurbelwelle 12 zugeordneten
Sperrklinkenrad 26 in Eingriff bringbar ist. Durch ein
formschlüssiges Verbinden der Sperrklinke 24 mit
dem Sperrklinkenrad 26 ist ebenfalls ein besonders präzises
Einstellen der Winkellage der Kurbelwelle 12 zu erreichen.
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Die
Sperrklinke 24 wird bevorzugt drehzahlgesteuert betätigt.
Informationen über eine Drehzahl der Kurbelwelle 12 sind
der Sperrklinke 24, wie in 1 schematisch
gezeigt, mittels der Regelungseinrichtung 18 übermittelbar.
Das In-Eingriff-Bringen der Sperrklinke 24 mit dem Sperrklinkenrad 26 kann durch
magnetische, hydraulische, pneumatische und/oder elektromechanische
Kraftbeaufschlagung erfolgen.
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2 zeigt
das in 1 schematisch dargestellte Sperrklinkenrad 26 in
einer schematischen, für eine Verbrennungskraftmaschine
mit vier Zylindern 14 geeigneten, Ausführungsform.
Das Sperrklinkenrad 26 weist gemäß 2 vier
außenumfangseitig angeordnete, und voneinander gleichmäßig
beabstandete Aussparungen 28 auf, in welche ein korrespondierender
Zahn 30 der Sperrklinke 24 in Eingriff zu bringen
ist. Der Zahn 30 der Sperrklinke 24 ist hierbei
so ausgebildet, dass er beim formschlüssigen In-Eingriff-Stehen
mit einer der korrespondierenden Aussparungen 28 des Sperrklinkenrads 26 die
Aussparung 28 ausfüllend ausgebildet ist.
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Die
Anordnung der vier Aussparungen 28 ist vorliegend so gewählt,
dass bei einem Eingriff von Sperrklinke 24 und Sperrklinkenrad 26 jeweils
ein Kolben eines Zylinders 14 der Verbrennungskraftmaschine
sich in einer Position befindet, welcher ein Starten der Verbrennungskraftmaschine
durch Einspritzen von Kraftstoff in den Zylinder 14 und
durch anschließendes Zünden ermöglicht.
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Selbstverständlich
können, insbesondere bei einer Verbrennungskraftmaschine
mit mehr oder weniger als vier Zylindern 14, mehr oder
weniger als die vorliegend gezeigte Anzahl an Aussparungen 28 an dem
Sperrklinkenrad 26 vorgesehen sein. Bevorzugt entspricht
jedoch die Anzahl der Aussparungen 28 einer Zahl an Zylindern 14 der
Verbrennungskraftmaschine.
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Eine
Vorrichtung 32 zum magnetischen oder elektromechanischen
Kraftbeaufschlagen der Sperrklinke 24 ist in 2 schematisch
dargestellt. Durch Kraftbeaufschlagen der Sperrklinke 24 wird
diese drehzahlgesteuert in eine Verriegelungsstellung bewegt, in
welcher der Zahn 30 mit der Aussparung 28 sich
in Eingriff befindet.
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Der
Zahn 30 der Sperrklinke 24 ist vorliegend in Richtung
auf eine Drehachse A des Sperrklinkenrads 26 hin abgeschrägt
ausgebildet. Durch eine derartige, abweisende Geometrie des Zahns 30 der Sperrklinke 24 ist
ein Festlegen des Sperrklinkenrads 26 mittels der Sperrklinke 24 und
damit ein Blockieren der Kurbelwelle 12 erst beim Unterschreiten
einer Grenzdrehzahl der Kurbelwelle 12 ermöglicht.
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Mittels
der Einkoppeleinrichtung, welche das Sperrklinkenrad 26 und
die mit diesem in Eingriff zu bringende Sperrklinke 24 umfasst,
kann die Kurbelwelle 12 auch bei einem Kraftfahrzeug mit
einer konventionellen, also von einem Fahrer des Kraftfahrzeugs
zu betätigenden Kupplung in der vorgegebenen Winkellage
festgelegt werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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