DE102011051252A1

DE102011051252A1 - Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE102011051252A1
Application number: DE201110051252
Authority: DE
Inventors: Klaus Bastian; Steffen Kehl; Vladimir Popov
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2011-06-22
Filing date: 2011-06-22
Publication date: 2012-12-27

Abstract

Brennkraftmaschine, mit einer Kurbelwelle (10), mit einem Startergenerator (13), und mit einem schaltbaren, motorseitigen Nebenabtrieb zum Antreiben mindestens eines Nebenaggregats (16), wobei der Nebenabtrieb über eine Kupplung (11) an die Kurbelwelle (10) ankoppelbar und von derselben abkoppelbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Aus der EP 1 282 772 B1 ist eine Brennkraftmaschine mit einem als Riemenstartergenerator ausgebildeten Startergenerator bekannt, wobei einer Kurbelwelle der Brennkraftmaschine eine erste Riemenscheibe zugeordnet ist, wobei einer Welle des Riemenstartergenerators eine zweite Riemenscheibe zugeordnet ist, und wobei ein Riementrieb an diesen beiden Riemenscheiben angreift. Weiterhin ist es aus diesem Stand der Technik bekannt, ein als Planetengetriebe ausgebildetes Getriebe im Kraftfluss zwischen der Kurbelwelle und der Riemenscheibe, die der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine zugeordnet ist, vorzusehen, um so zum Starten der Brennkraftmaschine an der Kurbelwelle desselben ein hohes Drehmoment bei kleiner Drehzahl bereitzustellen. Nach der EP 1 282 772 B1 sind dem Planetengetriebe zwei Kupplungen zugeordnet, wobei ein Sonnenrad des Planetengetriebes durch eine erste Kupplung mit einem Gehäuse verbindbar ist, und wobei ein Käfig des Planetengetriebes über eine zweite Kupplung mit einem Hohlrad bzw. Hohlradwelle des Planetengetriebes verbindbar ist. Als Kupplungen können reibschlüssige Kupplungen, formschlüssige Kupplungen, Freiläufe mit Roll- oder Klemmkörper oder auch Fliehkraftkupplungen zum Einsatz kommen. Eine solche Brennkraftmaschine mit einem schaltbaren Planetengetriebe ist konstruktiv aufwendig und schwingungsanfällig.
Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine neuartige Brennkraftmaschine zu schaffen, die konstruktiv einfach und schwingungsunanfällig ist. Die Aufgabe wird durch eine Brennkraftmaschine gemäß Anspruch 1 gelöst. Die Brennkraftmaschine umfasst einen schaltbaren, motorseitigen Nebenabtrieb zum Antreiben mindestens eines Nebenaggregats, wobei der Nebenabtrieb über eine Kupplung an die Kurbelwelle ankoppelbar und von derselben abkoppelbar ist.
Bei der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine wird auf ein Getriebe, welches nach dem Stand der Technik zur Drehmomenterhöhung beim Starten der Brennkraftmaschine über den Startergenerator genutzt wird, verzichtet. Vielmehr greift an der Kurbelwelle ausschließlich eine Kupplung an, über die an die Kurbelwelle mindestens ein Nebenaggregat koppelbar ist.
Hierdurch ergibt sich eine konstruktiv einfache und schwingungsunanfällige Lösung für eine Brennkraftmaschine. Bei stillstehender Brennkraftmaschine und geöffneter Kupplung ist das oder jedes Nebenaggregat vom Startergenerator aus elektrisch antreibbar.
Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist der Kurbelwelle eine Riemenscheibe zugeordnet, die über einen ersten Riementrieb mit dem oder jedem Nebenaggregat und über einen zweiten Riementrieb mit dem Startergenerator gekoppelt ist, wobei bei geschlossener Kupplung das oder jedes Nebenaggregat und der Startergenerator an die Kurbelwelle angekoppelt und bei geöffneter Kupplung von der Kurbelwelle abgekoppelt sind. Die der Kurbelwelle zugeordnete Riemenscheibe, die über die Kupplung an die Kurbelwelle ankoppelbar ist, dient einerseits der Ankopplung des oder jedes Nebenaggregats über den ersten Riementrieb an die Kurbelwelle und andererseits der Ankopplung des Startergenerators über den zweiten Riementrieb an die Kurbelwelle. Bei geöffneter Kupplung sind das oder jedes Nebenaggregat sowie der Startergenerator von der Kurbelwelle abgekoppelt, sodass bei stillstehender Brennkraftmaschine das oder jedes Nebenaggregat ausgehend vom Startergenerator elektrisch angetrieben werden kann. Bei geschlossener Kupplung sind sowohl der Startergenerator als auch das oder jedes Nebenaggregat an die Kurbelwelle angekoppelt. Eine solche Lösung ist konstruktiv einfach und bevorzugt. Obwohl kein Getriebe vorhanden ist, kann dennoch eine Standabkopplung zum Betrieb des oder jedes Nebenaggregats bei stillstehender Brennkraftmaschine bereitgestellt werden.
Vorzugsweise ist zum Warmstarten der Brennkraftmaschine über den Startergenerator im Motorbetrieb desselben die Kupplung geschlossen, wohingegen zum Kaltstarten der Brennkraftmaschine über einen Ritzelstarter die Kupplung geöffnet oder geschlossen sein kann. Da bei der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine auf ein Getriebe zwischen dem Startergenerator und der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine verzichtet wird, erfolgt der Kaltstart der Brennkraftmaschine über den Ritzelstarter. Eine solche Lösung ist zuverlässig und konstruktiv einfach.
Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung. Ausführungsbeispiele der Erfindung werden, ohne hierauf beschränkt zu sein, an Hand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt:
1: einen schematisierten Ausschnitt aus einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine.
1 zeigt einen stark schematisierten Ausschnitt aus einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine, wobei 1 eine Kurbelwelle 10 zeigt, an welcher über eine Kupplung 11 eine Riemenscheibe 12 angreift. Die Brennkraftmaschine verfügt über einen Startergenerator 13, der als Riemenstartergenerator ausgeführt ist, wobei dem Startergenerator 13 eine Riemenscheibe 14 zugeordnet ist, die über einen Riementrieb 15 mit der Riemenscheibe 12, die der Kurbelwelle 10 zugeordnet ist, gekoppelt ist. Weiterhin zeigt 1 ein Nebenaggregat 16, dem eine weitere Riemenscheibe 17 zugeordnet ist, wobei die dem Nebenaggregat 16 zugeordnete Riemenscheibe 17 über einen weiteren Riementrieb 18 ebenfalls mit der der Kurbelwelle 10 zugeordneten Riemenscheibe 12 gekoppelt ist. Ferner zeigt 1 einen Ritzelstarter 19.
Die der Kurbelwelle 10 zugeordnete Riemenscheibe 12, die bei geschlossener Kupplung 11 an die Kurbelwelle 10 angekoppelt und bei geöffneter Kupplung 11 von der Kurbelwelle 10 abgekoppelt ist, stellt zusammen mit dem Riementrieb 18 und der dem Nebenaggregat 16 zugeordneten Riemenscheibe 17 einen schaltbaren, motorseitigen Nebenabtrieb zum Antreiben des Nebenaggregats 16 bereit. Dieser motorseitige Nebenabtrieb ist über die Kupplung 11 an die Kurbelwelle 10 angekoppelt bzw. abgekoppelt, nämlich bei geschlossener Kupplung 11 an die Kurbelwelle 10 angekoppelt und bei geöffneter Kupplung 11 von der Kurbelwelle 10 abgekoppelt.
Zum Warmstarten der Brennkraftmaschine dient erfindungsgemäß der Riemenstartergenerator 13, wobei zum Warmstarten der Brennkraftmaschine über den Riemenstartergenerator 13 im Motorbetrieb desselben die Kupplung 11 geschlossen ist. In diesem Fall wird dann die Brennkraftmaschine bei geschlossener Kupplung 11 über den Riementrieb 15, der mit der Riemenscheibe 12 und der Riemenscheibe 14 gekoppelt ist, gestartet. Dann, wenn bei einem Kaltstart das über den Riemenstartergenerator 13 bereitstellbare Drehmoment nicht ausreicht, um die Brennkraftmaschine zu starten, kommt der Ritzelstarter 19 zum Einsatz, wobei zum Kaltstart über den Ritzelstarter 19 die Kupplung 11 geöffnet oder geschlossen sein kann. Bei geöffneter Kupplung 11 sind der Riemenstartergenerator 13 sowie das Nebenaggregat 16 von der Brennkraftmaschine abgekoppelt.
Dann, wenn die Kupplung 11 geöffnet ist, kann insbesondere bei stillstehender Brennkraftmaschine das Nebenaggregat 16 ausgehend vom Riemenstartergenerator 13 im Motorbetrieb desselben elektrisch angetrieben werden, da die beiden Riementriebe 15 und 16 über die Riemenscheibe 12 miteinander gekoppelt sind.
Zur Realisierung eines Riemenabwurfs mindestens eines Riementriebs 15, 16 bei laufender Brennkraftmaschine ist die Kupplung 11 geöffnet, um so den jeweiligen Riementrieb 15, 16 von der Brennkraftmaschine, nämlich der Kurbelwelle 10 derselben, abzukoppeln.
Im Generatorbetrieb des Riemenstartergenerators 13 ist die Kupplung 11 geschlossen, um den generatorisch betriebenen Riemenstartergenerator 13 ausgehend von der Brennkraftmaschine anzutreiben.
1 zeigt demnach ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine, die einerseits einen als Riemenstartergenerator 13 ausgebildeten Startergenerator und andererseits einen Ritzelstarter 19 umfasst. Der Riemenstartergenerator 13 ist mit der Kurbelwelle 10 über eine Kupplung 11 koppelbar, wobei in den Kraftfluss bzw. Momentfluss zwischen Riemenstartergenerator 13 und Kurbelwelle 10 kein Getriebe geschaltet ist, sondern ausschließlich die Kupplung 11, die im geöffneten Zustand den Riemenstartergenerator 13 von der Kurbelwelle 10 abkoppelt und im geschlossenen Zustand denselben an die Kurbelwelle 10 ankoppelt.
Die Kupplung 11 ist dabei zwischen die Kurbelwelle 10 und die der Kurbelwelle 10 zugeordnete Riemenscheibe 12 gekoppelt, wobei der Riementrieb 15 die der Kurbelwelle 10 zugeordnete Riemenscheibe 12 mit der dem Riemenstartergenerator 13 zugeordneten Riemenscheibe 14 koppelt.
Weiterhin ist ein motorseitiger Nebenabtrieb vorhanden, nämlich zum Antreiben mindestens eines Nebenaggregats 16, wobei das jeweilige Nebenaggregat 16 über eine weitere Riemenscheibe 17 mit der der Kurbelwelle 10 zugeordneten Riemenscheibe 12 über den Riementrieb 18 gekoppelt ist. Ebenso wie der Riemenstartergenerator 13 ist das oder jedes Nebenaggregat 16 bei geöffneter Kupplung 11 von der Kurbelwelle 10 abgekoppelt und bei geschlossener Kupplung 11 an die Kurbelwelle 10 angekoppelt.
Dann, wenn insbesondere bei stillstehender Brennkraftmaschine die Kupplung 11 geöffnet ist, kann das oder jedes Nebenaggregat 16 im Motorbetrieb des Riemenstartergenerators 13 ausgehend vom Riemenstartergenerator 13 elektrisch angetrieben werden. Ebenso kann bei geöffneter Kupplung 11 ein Riemenabwurf an dem oder jedem Riementrieb 15, 18 erfolgen. Zum Kaltstart der Brennkraftmaschine wird der Ritzelstarter 19 genutzt, zum Warmstart hingegen der Riemenstartergenerator 13.
Die Kupplung 11 ist im unbetätigten Zustand vorzugsweise geschlossen, insbesondere über ein der Kupplung 11 zugeordnetes Federelement.
Die erfindungsgemäße Brennkraftmaschine, bei welcher zwischen den Riemenstartergenerator 13 und die Kurbelwelle 10 ausschließlich eine Kupplung 11 und kein Übersetzungsgetriebe geschaltet ist, ist konstruktiv einfach und unanfällig gegenüber Schwingungen. Die erfindungsgemäße Lösung ist einfach umsetzbar und verfügt über ein geringes Gewicht. Bei geöffneter Kupplung 11 ist einerseits eine Standabkopplung zum elektrischen Antreiben des oder jedes Nebenaggregats 16 über den Riemenstartergenerator 13 bei Stillstand der Brennkraftmaschine und andererseits ein Riemenabwurf bei laufender Brennkraftmaschine möglich. Die Brennkraftmaschine kann Bestandteil eines Hybridantriebs sein.
Bezugszeichenliste

10: Kurbelwelle
11: Kupplung
12: Riemenscheibe
13: Riemenstartergenerator
14: Riemenscheibe
15: Riementrieb
16: Nebenaggregat
17: Riemenscheibe
18: Riementrieb
19: Ritzelstarter

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

EP 1282772 B1 [0002, 0002]

Claims

Brennkraftmaschine, mit einer Kurbelwelle (10) und mit einem Startergenerator (13), gekennzeichnet durch einen schaltbaren, motorseitigen Nebenabtrieb zum Antreiben mindestens eines Nebenaggregats (16), wobei der Nebenabtrieb über eine Kupplung (11) an die Kurbelwelle (10) ankoppelbar und von derselben abkoppelbar ist.
Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen als Riemenstartergenerator ausgebildeten Startergenerator (13) und einen zusätzlichen Ritzelstarter (19).
Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kurbelwelle (10) eine Riemenscheibe (12) zugeordnet ist, die über einen ersten Riementrieb (18) mit dem oder jedem Nebenaggregat (16) und über einen zweiten Riementrieb (15) mit dem Startergenerator (13) gekoppelt ist, wobei bei geschlossener Kupplung (11) das oder jedes Nebenaggregat (16) und der Startergenerator (13) an die Kurbelwelle (10) angekoppelt und bei geöffneter Kupplung (11) von der Kurbelwelle (10) abgekoppelt sind.
Brennkraftmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplung (11) zwischen die Kurbelwelle (10) und die der Kurbelwelle (10) zugeordneten Riemenscheibe (12) geschaltet ist.
Brennkraftmaschine nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Riementrieb (18) einerseits an der der Kurbelwelle (10) zugeordneten Riemenscheibe (12) und andererseits an einer dem oder jedem Nebenaggregat (16) zugeordneten Riemenscheibe (17) angreift, und dass der zweite Riementrieb (15) einerseits an der der Kurbelwelle (10) zugeordneten Riemenscheibe (12) und andererseits an einer dem Startergenerator (13) zugeordneten Riemenscheibe (14) angreift.
Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zum Warmstarten der Brennkraftmaschine über den Startergenerator (13) im Motorbetrieb desselben die Kupplung (11) geschlossen ist.
Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zum Kaltstarten der Brennkraftmaschine über den Ritzelstarter (19) die Kupplung (11) geöffnet ist.
Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass im Generatorbetrieb des Startergenerators (13) die Kupplung (11) geschlossen ist.
Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass zum Antreiben des oder jedes Nebenaggregats (16) im Motorbetrieb des Startergenerators (13) bei stillstehender Brennkraftmaschine die Kupplung (11) geöffnet ist.
Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass zum Riemenabwurf mindestens eines Riementriebs (15, 18) bei laufender Brennkraftmaschine die Kupplung (11) geöffnet ist.