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DE102012203576A1 - Powertrain of motor vehicle has low pressure pump for low pressure brake booster drivable connected with motor operable electric machine - Google Patents

Powertrain of motor vehicle has low pressure pump for low pressure brake booster drivable connected with motor operable electric machine Download PDF

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DE102012203576A1 DE201210203576 DE102012203576A DE102012203576A1 DE 102012203576 A1 DE102012203576 A1 DE 102012203576A1 DE 201210203576 DE201210203576 DE 201210203576 DE 102012203576 A DE102012203576 A DE 102012203576A DE 102012203576 A1 DE102012203576 A1 DE 102012203576A1
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Martin Schulte Moenting
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Robert Bosch GmbH
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Abstract

The powertrain (100) has combustion engine (110) which drives crankshaft (111). An actuable clutch (120) is arranged between crankshaft and motor operable electric machine (140). A low pressure pump (150) for pressure brake booster (160) is drivable connected with motor operable electric machine. The low pressure brake booster is connected with low pressure pump over vacuum piping. Independent claims are included for the following: (1) method for operating powertrain; (2) computing unit for actuating powertrain; and (3) computer program comprising computer readable storage medium storing program for operating powertrain.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs und Verfahren zum Antreiben einer Unterdruckpumpe für einen Bremskraftverstärker.The present invention relates to a powertrain of a motor vehicle and method for driving a vacuum pump for a brake booster.

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung befasst sich mit der Bremskraftverstärkung durch Unterdruck in Kraftfahrzeugen, insbesondere PKW. Bei dieser Art von Bremskraftverstärkung kann der nötige Unterdruck am Saugrohr hinter der Drosselklappe abgegriffen oder durch eine Unterdruckpumpe erzeugt werden. Die Unterdruckpumpen können vom Verbrennungsmotor des Kraftfahrzeugs angetrieben werden. The invention is concerned with the brake force boost by negative pressure in motor vehicles, especially cars. In this type of brake booster the necessary vacuum can be tapped on the intake manifold behind the throttle or generated by a vacuum pump. The vacuum pumps can be driven by the internal combustion engine of the motor vehicle.

In modernen Kraftfahrzeugen sind Start/Stopp-Betriebsarten verbreitet, bei denen die Brennkraftmaschine in bestimmten Betriebssituationen abgestellt und später wieder angelassen werden soll. Beispielsweise kann die Brennkraftmaschine bei Stillstand des Fahrzeugs, beispielsweise an einer Ampel, oder auch bei Bergabfahrten abgestellt und bei Betätigung der Kupplung oder des Gaspedals wieder angelassen werden. Wird die Unterdruckpumpe für den Bremskraftverstärker von dem Verbrennungsmotor angetrieben, muss der Verbrennungsmotor wiederangelassen werden, wenn der Unterdruck ansteigt, obwohl der Verbrennungsmotor für den Vortrieb nicht benötigt wird. Dies ist unwirtschaftlich.In modern motor vehicles start / stop modes are common in which the engine should be turned off in certain operating situations and later restarted. For example, the engine can be turned off when the vehicle is at a standstill, for example at a traffic light, or when driving downhill and be started again when the clutch or accelerator pedal is actuated. When the vacuum pump for the brake booster is driven by the engine, the engine must be restarted when the negative pressure increases, although the engine is not needed for propulsion. This is uneconomical.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Erfindungsgemäß werden ein Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs und ein Verfahren zum Antreiben einer Unterdruckpumpe für einen Bremskraftverstärker mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche vorgeschlagen. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der nachfolgenden Beschreibung.According to the invention, a drive train of a motor vehicle and a method for driving a vacuum pump for a brake booster with the features of the independent claims are proposed. Advantageous embodiments are the subject of the dependent claims and the following description.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Die Erfindung verbessert den Betrieb und die Wirtschaftlichkeit von Unterdruckpumpen für Bremskraftverstärker, indem diese bei Stillstand des Verbrennungsmotors von einer elektrischen Maschine (insbesondere einer Permanentmagnet-Synchronmaschine) angetrieben werden. Die elektrische Maschine ist mittels einer betätigbaren Kupplung mit der Kurbelwelle des Verbrennungsmotors verbunden, so dass ein Drehmomentschluss zwischen elektrischer Maschine und Verbrennungsmotor nach Belieben hergestellt oder getrennt werden kann. Infolgedessen bietet ein solcher Antriebsstrang vielfältige vorteilhafte Möglichkeiten des Betriebs. Die Erfindung verknüpft in vorteilhafter Weise Elemente des Fahrbetriebs mit Elementen der Bremskraftverstärkung. The invention improves the operation and the economy of vacuum pumps for brake booster by these are driven at standstill of the internal combustion engine by an electric machine (in particular a permanent magnet synchronous machine). The electric machine is connected by means of an actuatable clutch with the crankshaft of the internal combustion engine, so that a torque lock between the electric machine and the internal combustion engine can be made or separated at will. As a result, such a powertrain offers a variety of advantageous ways of operating. The invention advantageously combines elements of the driving operation with elements of the brake booster.

Bei geöffneter Kupplung kann die Unterdruckpumpe von der elektrischen Maschine als Motor unabhängig vom Betriebszustand des Verbrennungsmotors angetrieben werden (Stillstand, Rollen, Bergabrollen). Bei geschlossener Kupplung wird die Unterdruckpumpe von dem sich drehenden Verbrennungsmotor (befeuerter Normalbetrieb oder unbefeuerter Schubbetrieb) angetrieben. Die elektrische Maschine kann hierbei ausgeschaltet sein (herkömmliches Fahren), generatorisch betrieben werden (z.B. Lastpunktanhebung, Lichtmaschinenbetrieb) oder auch motorisch betrieben werden (z.B. Boostbetrieb). Für den motorischen Betrieb der elektrischen Maschine ist ein Energiespeicher, wie z.B. eine Fahrzeugbatterie, vorhanden. When the clutch is open, the vacuum pump can be driven by the electric machine as a motor, regardless of the operating state of the internal combustion engine (standstill, rolling, rolling downhill). When the clutch is closed, the vacuum pump is driven by the rotating internal combustion engine (fired normal operation or unfired overrun operation). The electric machine may in this case be switched off (conventional driving), operated as a generator (for example, load point raising, alternator operation) or else operated by a motor (for example, boost mode). For the motor operation of the electric machine is an energy storage, such. a vehicle battery, available.

Insbesondere in modernen Hybrid- oder Rekuperationssystemen oder bei Startergeneratoren ist eine solche elektrische Maschine ohnehin vorhanden, so dass besondere Vorteile erzielt werden, da keine zusätzlichen Elektromotoren nötig sind. Lediglich das Vorsehen einer zusätzlichen Kupplung kann notwendig sein.In particular, in modern hybrid or Rekuperationssystemen or starter generators such an electric machine is available anyway, so that special advantages are achieved because no additional electric motors are needed. Only the provision of an additional clutch may be necessary.

Elektrische Maschinen werden als Startergeneratoren eingesetzt, um einerseits den Verbrennungsmotor im Motorbetrieb der elektrischen Maschine zu starten ("anzulassen") und andererseits Strom für das Bordnetz und zum Laden der Kraftfahrzeugbatterie im Generatorbetrieb der elektrischen Maschine zu erzeugen. Elektrische Maschinen, die auch zum Fahrzeug-Antrieb eingesetzt werden, (z.B. sog. "Booster") sind aus dem Bereich der Hybrid-Fahrzeuge bekannt. Ein Ziel hierbei ist, den Verbrennungsmotor bei niedrigen Drehzahlen, bei denen dieser noch nicht sein volles Drehmoment liefert, zu unterstützen (sog. Boostbetrieb, Turboloch-Kompensation). Mit dem Begriff "Rekuperationssystem" werden Systeme bezeichnet, bei denen eine elektrische Maschine als Generator mit möglichst großem Drehmoment betrieben wird, um das Fahrzeug abzubremsen und die dabei rückgewonnene Bremsenergie zwischenzuspeichern. Electrical machines are used as starter generators, on the one hand to start ("start up") the internal combustion engine during engine operation of the electric machine and, on the other hand, to generate electricity for the vehicle electrical system and for charging the motor vehicle battery during generator operation of the electric machine. Electric machines which are also used for vehicle propulsion (for example so-called "boosters") are known from the field of hybrid vehicles. One goal here is to support the engine at low speeds at which it does not yet deliver its full torque (so-called boost mode, turbo lag compensation). The term "recuperation system" refers to systems in which an electric machine is operated as a generator with the greatest possible torque in order to decelerate the vehicle and to buffer the braking energy recovered in the process.

Die Verbindung zwischen Kurbelwelle und elektrischer Maschine einerseits sowie zwischen elektrischer Maschine und Unterdruckpumpe andererseits kann direkt oder über eine Getriebe (Riemen, Zahnräder usw.) sein.The connection between crankshaft and electric machine on the one hand and between the electric machine and vacuum pump on the other hand can be directly or via a transmission (belts, gears, etc.).

Die Erfindung ermöglicht, den Verbrennungsmotor in Betriebssituationen, in denen er für den Vortrieb nicht benötigt wird, unbefeuert zu lassen, so dass dessen Verlustleistung vermieden und der Kraftstoffverbrauch reduziert wird. The invention makes it possible to leave the internal combustion engine unfired in operating situations in which it is not needed for the propulsion, so that its power loss is avoided and the fuel consumption is reduced.

Eine erfindungsgemäße Recheneinheit, z.B. ein Steuergerät eines Kraftfahrzeugs, ist, insbesondere programmtechnisch, dazu eingerichtet, ein erfindungsgemäßes Verfahren durchzuführen.An arithmetic unit according to the invention, e.g. a control device of a motor vehicle is, in particular programmatically, configured to perform a method according to the invention.

Auch die Implementierung des Verfahrens in Form von Software ist vorteilhaft, da dies besonders geringe Kosten verursacht, insbesondere wenn ein ausführendes Steuergerät noch für weitere Aufgaben genutzt wird und daher ohnehin vorhanden ist. Geeignete Datenträger zur Bereitstellung des Computerprogramms sind insbesondere Disketten, Festplatten, Flash-Speicher, EEPROMs, CD-ROMs, DVDs u.a.m. Auch ein Download eines Programms über Computernetze (Internet, Intranet usw.) ist möglich.The implementation of the method in the form of software is also advantageous, since this causes particularly low costs, in particular if an executing control device is still used for further tasks and therefore exists anyway. Suitable data carriers for providing the computer program are, in particular, floppy disks, hard disks, flash memories, EEPROMs, CD-ROMs, DVDs and the like. It is also possible to download a program via computer networks (Internet, intranet, etc.).

Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung.Further advantages and embodiments of the invention will become apparent from the description and the accompanying drawings.

Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachfolgend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen. It is understood that the features mentioned above and those yet to be explained below can be used not only in the particular combination indicated, but also in other combinations or in isolation, without departing from the scope of the present invention.

Die Erfindung ist anhand eines Ausführungsbeispiels in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung ausführlich beschrieben.The invention is illustrated schematically with reference to an embodiment in the drawing and will be described in detail below with reference to the drawing.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

1 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Antriebsstrangs. 1 shows a preferred embodiment of a drive train according to the invention.

Ausführungsform(en) der ErfindungEmbodiment (s) of the invention

In 1 ist eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs schematisch dargestellt und mit 100 bezeichnet. Der Antriebsstrang weist einen Verbrennungsmotor 110, beispielsweise einen Otto- oder Dieselmotor, auf, der eine Kurbelwelle 111 antreibt, wie es allgemein bekannt ist. Die Kurbelwelle 111 ist drehmomentschlüssig mit einer Eingangswelle 121 einer Kupplung 120 verbunden, wobei im vorliegenden Beispiel die Verbindung über einen Riementrieb 130 erfolgt. In 1 a preferred embodiment of a drive train of a motor vehicle according to the invention is shown schematically and with 100 designated. The drive train has an internal combustion engine 110 , For example, a gasoline or diesel engine, on which a crankshaft 111 drives, as is well known. The crankshaft 111 is torque-locked to an input shaft 121 a clutch 120 connected, in the present example, the connection via a belt drive 130 he follows.

Die Kupplung ist mit einer elektrischen Maschine 140 verbunden, die motorisch betrieben werden kann. Vorzugsweise kann die elektrische Maschine auch generatorisch betrieben werden. Die Kupplung kann die Eingangswelle 121 mit einer Ausgangswelle 122 kraft- bzw. drehmomentschlüssig verbinden oder beide trennen. Die Betätigung der Kupplung kann elektromotorisch, pneumatisch oder hydraulisch erfolgen, wobei das Ansteuern der Betätigung in Abhängigkeit vom Betriebszustand des Fahrzeugs automatisch durch ein programmtechnisch entsprechend eingerichtetes Steuergerät 200 erfolgt.The clutch is with an electric machine 140 connected, which can be operated by motor. Preferably, the electric machine can also be operated as a generator. The coupling can be the input shaft 121 with an output shaft 122 Connect force or torque-locking or disconnect both. The actuation of the clutch can be carried out by an electric motor, pneumatically or hydraulically, wherein the activation of the operation in dependence on the operating state of the vehicle automatically by a program technically appropriately set up control unit 200 he follows.

Die Ausgangswelle 122 ist zweckmäßigerweise drehfest mit der Rotorwelle der elektrischen Maschine 140 verbunden, welche wiederum drehfest mit einer Antriebswelle 123 einer Unterdruckpumpe 150 verbunden ist. Die Unterdruckpumpe 150 ist über eine Unterdruckleitung 151 mit einem Bremskraftverstärker 160 verbunden. The output shaft 122 is expediently non-rotatable with the rotor shaft of the electric machine 140 connected, which in turn rotatably with a drive shaft 123 a vacuum pump 150 connected is. The vacuum pump 150 is via a vacuum line 151 with a brake booster 160 connected.

Beim normalen motorischen Betrieb des Verbrennungsmotors 110 wird die Welle 121 über den Riementrieb 130 von der Kurbelwelle 111 angetrieben. Die Kupplung 120 ist geschlossen, so dass die Unterdruckpumpe 150 über die Wellen 123, 122, 121 und den Riementrieb 130 von der Kurbelwelle 111 bzw. dem Verbrennungsmotor 110 angetrieben wird. In dieser Betriebsform kann die elektrische Maschine 140 generatorisch betrieben sein, beispielsweise als Lichtmaschine zur Versorgung eines Bordnetzes, zum Aufladen eines Energiespeichers 170 oder als Rekuperationsaggregat zum Abbremsen durch Stromerzeugung. In normal engine operation of the internal combustion engine 110 becomes the wave 121 over the belt drive 130 from the crankshaft 111 driven. The coupling 120 is closed, so the vacuum pump 150 over the waves 123 . 122 . 121 and the belt drive 130 from the crankshaft 111 or the internal combustion engine 110 is driven. In this operating form, the electric machine 140 be operated as a generator, for example, as an alternator to power a vehicle electrical system, to charge an energy storage 170 or as Rekuperationsaggregat for braking by power generation.

Wird eine Vortriebsleistung des Verbrennungsmotors 110 nicht benötigt, beispielsweise bei Bergabfahrten oder bei Stillstand des Fahrzeugs, ist eine Abschaltung des Verbrennungsmotors zweckmäßig. Um in diesen Situationen den Betrieb der Unterdruckpumpe 150 aufrechterhalten zu können, ist vorgesehen, die Kupplung 120 zu öffnen und die elektrische Maschine 140 motorisch zu betreiben, wobei sie von dem Energiespeicher 170 gespeist wird. Durch das Öffnen der Kupplung muss das Schleppmoment des Verbrennungsmotors 110 nicht mit angetrieben werden.Is a propulsion power of the internal combustion engine 110 not required, for example, when driving downhill or at a standstill of the vehicle, a shutdown of the engine is appropriate. To operate the vacuum pump in these situations 150 to be able to maintain, is provided, the clutch 120 to open and the electric machine 140 to operate motorically, taking it from the energy storage 170 is fed. Opening the clutch requires the drag torque of the internal combustion engine 110 not to be driven with.

Bei der elektrischen Maschine handelt es sich vorzugsweise um eine ohnehin im betreffenden Kraftfahrzeug vorhandene Maschine, wie z.B. einen Startergenerator oder eine elektrische Maschine eines Hybrid- oder Rekuperationssystems. The electric machine is preferably a machine already present in the relevant motor vehicle, such as e.g. a starter generator or an electric machine of a hybrid or Rekuperationssystems.

Claims (13)

Antriebsstrang (100) eines Kraftfahrzeugs aufweisend einen Verbrennungsmotor (110), der eine Kurbelwelle (111) antreibt, eine motorisch betreibbare elektrische Maschine (140), eine betätigbare Kupplung (120), die zwischen Kurbelwelle (111) und elektrischer Maschine (140) angeordnet ist, eine Unterdruckpumpe (150) für einen Bremskraftverstärker (160), die mit der elektrischen Maschine (140) verbunden und von dieser antreibbar ist.Powertrain ( 100 ) of a motor vehicle having an internal combustion engine ( 110 ), which is a crankshaft ( 111 ) drives, a motor-operated electric machine ( 140 ), an actuatable clutch ( 120 ) between crankshaft ( 111 ) and electrical machine ( 140 ), a vacuum pump ( 150 ) for a brake booster ( 160 ) connected to the electric machine ( 140 ) is connected and driven by this. Antriebsstrang (100) nach Anspruch 1, weiter aufweisend einen Unterdruck-Bremskraftverstärker (160), der über eine Unterdruckleitung mit der Unterdruckpumpe (150) verbunden ist. Powertrain ( 100 ) according to claim 1, further comprising a vacuum brake booster ( 160 ), which via a vacuum line with the vacuum pump ( 150 ) connected is. Antriebsstrang (100) nach Anspruch 1 oder 2, weiter aufweisend einen Energiespeicher (170), der mit der elektrischen Maschine (140) verbunden ist, um diese im motorischen Betrieb mit Energie zu versorgen.Powertrain ( 100 ) according to claim 1 or 2, further comprising an energy store ( 170 ), which is connected to the electric machine ( 140 ) is connected to provide them with power during motor operation. Antriebsstrang (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die elektrische Maschine (140) generatorisch antreibbar ist, um ein Bordnetz des Kraftfahrzeugs und/oder einen Energiespeicher (170) mit Strom zu versorgen.Powertrain ( 100 ) according to one of the preceding claims, wherein the electric machine ( 140 ) can be driven as a generator to an on-board network of the motor vehicle and / or an energy storage ( 170 ) with electricity. Antriebsstrang (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die elektrische Maschine (140) als Startergenerator und/oder als Booster ausgebildet ist. Powertrain ( 100 ) according to one of the preceding claims, wherein the electric machine ( 140 ) is designed as a starter generator and / or as a booster. Verfahren zum Betreiben einer mit einem Verbrennungsmotor (110) über eine betätigbare Kupplung (120) und eine elektrische Maschine (140) verbundenen Unterdruckpumpe (150) in einem Kraftfahrzeug, wobei die Kupplung (120) geöffnet und die Unterdruckpumpe (150) von der elektrischen Maschine (140) angetrieben wird, wenn der Verbrennungsmotor (110) nicht befeuert ist.Method for operating an engine with an internal combustion engine ( 110 ) via an actuatable clutch ( 120 ) and an electric machine ( 140 ) connected vacuum pump ( 150 ) in a motor vehicle, the clutch ( 120 ) and the vacuum pump ( 150 ) of the electric machine ( 140 ) is driven when the internal combustion engine ( 110 ) is not fueled. Verfahren nach Anspruch 6, wobei die Kupplung (120) geschlossen und die Unterdruckpumpe (150) von dem Verbrennungsmotor (110) angetrieben wird, wenn der Verbrennungsmotor (110) befeuert oder im unbefeuerten Schubbetrieb ist.Method according to claim 6, wherein the coupling ( 120 ) and the vacuum pump ( 150 ) of the internal combustion engine ( 110 ) is driven when the internal combustion engine ( 110 ) is fired or in the unfired overrun mode. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, wobei die Kupplung (120) geschlossen und das Kraftfahrzeug von dem Verbrennungsmotor (110) und der elektrischen Maschine (140) angetrieben wird, wenn der Verbrennungsmotor (110) befeuert oder im unbefeuerten Schubbetrieb ist.Method according to claim 6 or 7, wherein the coupling ( 120 ) and the motor vehicle from the internal combustion engine ( 110 ) and the electric machine ( 140 ) is driven when the internal combustion engine ( 110 ) is fired or in the unfired overrun mode. Verfahren nach Anspruch 6, 7 oder 8, wobei die Kupplung (120) geschlossen und die elektrische Maschine (140) generatorisch betrieben wird, wenn der Verbrennungsmotor (110) befeuert oder im unbefeuerten Schubbetrieb ist.A method according to claim 6, 7 or 8, wherein the coupling ( 120 ) and the electric machine ( 140 ) is operated as a generator when the internal combustion engine ( 110 ) is fired or in the unfired overrun mode. Recheneinheit (200), die dazu eingerichtet ist, einen Antriebsstrang nach einem der Ansprüche 1 bis 5 gemäß einem Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 10 anzusteuern. Arithmetic unit ( 200 ), which is adapted to drive a drive train according to one of claims 1 to 5 in accordance with a method according to one of claims 6 to 10. Antriebsstrang (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 5 aufweisend eine Recheneinheit nach Anspruch 10. Powertrain ( 100 ) according to one of claims 1 to 5, comprising a computing unit according to claim 10. Computerprogramm mit Programmcodemitteln, die einen Computer oder eine entsprechenden Recheneinheit veranlassen, einen Antriebsstrang nach einem der Ansprüche 1 bis 5 gemäß einem Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 9 anzusteuern, wenn sie auf dem Computer bzw. der entsprechenden Recheneinheit, insbesondere nach Anspruch 10, ausgeführt werden. Computer program with program code means which cause a computer or a corresponding arithmetic unit to drive a drive train according to one of claims 1 to 5 in accordance with a method according to one of claims 6 to 9, if it is stored on the computer or the corresponding arithmetic unit, in particular according to claim 10, be executed. Maschinenlesbares Speichermedium mit einem darauf gespeicherten Computerprogramm, welches Programmcodemittel aufweist, die einen Computer oder eine entsprechende Recheneinheit veranlassen, einen Antriebsstrang nach einem der Ansprüche 1 bis 5 gemäß einem Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 9 anzusteuern, wenn sie auf dem Computer bzw. der entsprechenden Recheneinheit ausgeführt werden.A machine-readable storage medium having a computer program stored thereon and having program code means for causing a computer or corresponding computation unit to drive a driveline as claimed in any one of claims 1 to 5 in accordance with a method of any of claims 6 to 9 when stored on the computer corresponding arithmetic unit are executed.
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