CN101224745A - 混合动力汽车 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种具有内燃机(2)和电机的混合动力汽车。混合动力汽车具有油箱排气系统，它包括至少一个燃油箱(7)和从可再生的过滤器装置(6)通向内燃机(2)的进气管(3)的吸气导管(5)。此外，设有控制装置(11)，它为了冲洗过滤器装置(6)可以操作各种阀装置(9，9’)，使得环境空气通过过滤器装置(6)和吸气导管(5)可以输送到内燃机(2)。控制装置(11)此外这样构造，使得当混合动力汽车为纯粹的电动驱动时该控制装置依据过滤器装置(6)的负载状态或者冲洗气体的浓度接通内燃机(2)。

Description

混合动力汽车
技术领域
本发明涉及一种具有内燃机和电机的混合动力汽车。
背景技术
为了能够适应越来越严格的环境法规，当今在汽车上通常都装配有过滤器装置，它安装在油箱排气导管中。该过滤器装置优选具有活性炭作为过滤材料，用于将油箱排气流中的碳氢化合物过滤掉，以便没有或者只有很少的碳氢化合物进入环境中。但是，如果过滤材料被饱和，那么就不再能够吸收其它的碳氢化合物而过滤器装置就失去其作用。但是，为了使过滤器装置保持长期功能有效，就要不时地清洗过滤器装置而由此使过滤材料再生。用于使过滤材料再生的清洗流此时被输送到内燃机的进气管，从而从过滤材料中清洗出来的碳氢化合物能够在内燃机中燃烧掉而使环境得到保护。但是对于具有混合动力驱动装置的汽车，此时存在的问题是，内燃机不是持续地运转，而是尤其是在纯粹的电动驱动的情况下被关闭。但是在关闭状态下，不能够燃烧掉从过滤器装置中冲洗到吸收管中的碳氢化合物，因此在混合动力汽车中这种方案不是最理想的。
发明内容
本发明所致力于的问题在于提出一种改进的或者至少一种不同的实施形式，其特点尤其在于有害物的排放非常少。
按照本发明，该问题通过独立权利要求的内容解决。一些有利的实施形式是从属权利要求的内容。
本发明基于的总构思在于，对于具有内燃机、电机以及带有可再生过滤器装置的油箱排气系统的混合动力汽车，设有控制装置，在混合动力汽车处于纯粹的电动驱动时并且在同时需要对过滤器装置进行冲洗或再生的情况下，该控制装置启动内燃机并且由此将从过滤器装置中冲洗回来的碳氢化合物输送到内燃机中进行燃烧。过滤器装置此时布置在从油箱通入环境中的和借助于阀装置可以关闭的油箱排气导管中，其中在过滤器装置和内燃机的一个进气管之间将一个阀装置布置在吸气导管中。如果过滤器装置的过滤材料被碳氢化合物饱和，控制装置则操作阀装置以冲洗过滤器装置并且由此实现上面所述的将导管中和过滤器装置中存在的碳氢化合物输送到内燃机。当然，导管中或过滤器装置中存在的碳氢化合物的燃烧此时只有在内燃机至少在怠速混合气(Standgas)下运行时才能够实现。但是，正是在混合动力驱动的汽车中，在电动驱动状态下内燃机被关闭。因此控制装置为此这样地构造，使得它在混合动力汽车的电动驱动下依据过滤器装置的负载状态接通或开动内燃机。因此当混合动力汽车处于电动驱动下时并且例如传感器识别出过滤材料被碳氢化合物饱和，那么控制装置一方面就打开吸气导管中和油箱排气导管中的阀装置和另一方面它启动内燃机，后者则燃烧掉输送给它的碳氢化合物。采用本发明的技术方案，由此可以明显减少混合动力驱动的汽车中的碳氢化合物量和由此有害物的排放。
合适的是在内燃机的进气管中设置负压储罐，其在阀装置打开时即使在内燃机被关闭时也能够冲洗过滤器装置。该负压储罐此时优选具有足够冲洗过滤器装置的负压容积并且能够在需要时打开。这也能够在混合动力汽车的纯粹电动驱动状态下进行，其中此时控制装置一方面打开吸气导管中和油箱排气导管中的阀装置和另一方面将负压储罐与内燃机的一个进气管连通地连接。通过在负压储罐中存在的负压从吸气导管和从过滤器装置的过滤材料中吸入碳氢化合物并且直到启动内燃机之前将其储存在进气管或负压储罐中。当内燃机在较后的运行状态下被开动，则可以将储存在负压储罐和进气管中的碳氢化合物输送到内燃机中实施燃烧过程。该变型方案允许在内燃机被关闭时也能够对过滤器装置中存在的过滤材料进行冲洗或再生。
在本发明的技术方案的一个有利的扩展方案中，在一方面过滤器装置和另一方面燃油箱之间将一个阀装置布置在油箱排气导管中并且此外设置一个泵装置，它能够在阀装置被关闭时对燃油箱加压。此外设有传感器装置，它能够检测碳氢化合物浓度和/或燃油箱中的压力。借助于这些装置，可以实施对燃油箱的密封性的检查，其中阀装置被关闭而燃油箱通过泵装置施加压力。在断开泵装置之后，传感器装置探测出随时间变化的压力降和能够通过这样探测的值推断出油箱系统的密封性。同时对燃油箱的施压也具有大的好处，即燃油从液态向气态的转变变得困难，由此燃油的蒸发速度明显变慢。由此能够在纯粹的电动驱动下使燃油处于压力下并且由此至少难于除去燃油中的碳氢化合物。
本发明的其它的特征和优点由从属权利要求、附图和对照附图的所属的附图说明给出。
应该理解，前面所述的和后面还要说明的特征不仅可在各给出的组合中应用，而且也可在其它组合中应用或者单独应用，而没有脱离本发明的范围。
附图说明
本发明的优选实施例在附图中示出并在下面的描述中进行详细解释，其中相同的附图标记涉及相同的或者类似的或者功能相同的部件。
附图中分别以示意的形式表示出：
图1  在一个标准的实施例中的按照本发明的油箱排气系统，
图2  如图1的视图，但是具有油箱排气系统的多个不同的和可以单独有选择地使用的部件，
图3  按照本发明的混合动力驱动装置在电池充电状态下的扭矩和速度分布，
图4  如图3的视图，但是在油箱排气状态下。
具体实施方式
对应于图1，用于一个此外没有示出的混合动力汽车的混合动力驱动装置1具有内燃机2以及一个同样没有示出的电机。其中混合动力汽车优选是全混合动力汽车，从而它不仅能够纯粹地以内燃机方式而且能够纯粹地以电机方式运行。内燃机2此时具有进气管3并且与废气装置4连接。进气管3将燃油空气混合物输送给内燃机2，该燃油空气混合物在内燃机2中燃烧。随后燃烧产物离开内燃机2和通过废气装置4进入环境中。在进气管3中通入吸气导管5，它的另一端与过滤器装置6连接。吸气导管5和过滤器装置6此时是油箱排气系统的组成部分，该油箱排气系统此外还包括燃油箱7。过滤器装置6具有可以再生的或可以冲洗的过滤材料8并且布置在从燃油箱7通向环境中的和借助于阀装置9可以关闭的燃油排气导管10中。另一个阀装置9’布置在吸气导管5中位于内燃机2和过滤器装置6之间。
从燃油中蒸发出来的碳氢化合物此时通过油箱排气导管10进入过滤器装置6中并且在那里被过滤材料8，例如一种活性炭过滤器阻止而不能够排出到环境中。如果过滤材料8被碳氢化合物饱和，则需要对其进行冲洗或再生，为此设有控制装置11，其在需要时操作亦即打开阀装置9，9’并且由此将环境空气通过过滤材料8和吸气导管5输送到进气管3。由于油箱排气导管10和过滤材料8通过环境空气的冲洗，过滤材料8被再生并且准备用于重新吸收从燃油中蒸发出来的碳氢化合物。
但是，在混合动力驱动装置1中存在内燃机2被关闭而汽车仅仅被纯粹地电动驱动的运行状态。在该运行状态下，由于不存在从进气管3到过滤器装置6的压力降，因此不能够进行过滤器装置6的冲洗，因此存在这样的危险，即一旦过滤材料8被碳氢化合物完全饱和，那么碳氢化合物就可以通过油箱排气导管10进入环境中。但是这种情况下在无论如何都应该被阻止。因此，按照本发明，控制装置11为此这样地构造，使得它在混合动力汽车的电动驱动下依据过滤器装置6的负载状态开动内燃机2并且由此能够将从过滤材料8中冲洗到进气管3中的碳氢化合物送去燃烧。
此外，在图2中用字母A至H表示了用于减少或避免碳氢化合物进入环境中的其它可能性，其中这些扩展方案既可以选择地也可以集合地使用。
扩展方案I
在扩展方案I中，在过滤器装置6和燃油箱7之间另一个阀装置9”被布置在油箱排气导管10中。此外设有泵装置12，它能够在阀装置9”关闭时对燃油箱7施压。同样设有传感器装置13，它至少能够检测燃油箱7中的压力。通过关闭阀装置9”和对燃油箱7施加压力，燃油箱中的压力升高，由此阻止了燃油的蒸发倾向和从而阻止了碳氢化合物从燃油中蒸发出去或者至少使其难于发生。由此难于形成气态的碳氢化合物。通过传感器装置13此外可以检测随时间变化的压力损失，它给出了燃油箱7的或连通的导管10的密封性的推断。通过提高压力由此减少了进入过滤器装置6中的气态碳氢化合物的数量。
扩展方案II
为了能够更好地测定过滤器装置6或过滤材料8中接收碳氢化合物的负载状态，设有物位传感器14，它与扩展装置11相连接。
扩展方案III
扩展装置11可以进行所谓的优先控制，其中例如包括在识别出过滤材料8具有高负载的碳氢化合物时接通内燃机。同时可以进行设定冲洗气量的调节和抑制一定的诊断过程。例如可以借助于λ探测器探测碳氢化合物含量并且由此推断出油箱排气气体的浓度级(Fettstufe)。如果混合物例如较浓，那么可以抑制一个诊断过程而优先进行油箱排气。
扩展方案IV
为了在需要时提高通过油箱排气导管10、过滤材料8和吸气导管5输送到进气管3的冲洗气量，可以在阀装置9’和过滤器装置6之间设置泵16，它产生通过过滤器装置6的和朝着进气管3方向流动的流。该泵16此时可以例如构造成电动泵或构造成由内燃机2通过曲轴或凸轮轴机械驱动的泵16’。不仅通过泵16而且通过泵16’可以主动地提高冲洗气量，其中提供了在内燃机上作为机械式的制动力负压泵构造的泵16的使用，因为该泵在混合动力驱动装置1中不需要或者没有被使用。其中泵16，16’同样与控制装置11连通地连接。泵16，16’尤其具有这样的优点，即在高负荷运行中存在的高的进气管压力下可以实现高的冲洗流。
扩展方案V
在扩展方案V中，在吸气导管5中位于过滤器装置6和阀装置9’之间布置了例如类型为λ探测器的碳氢化合物传感器15，用于测量氧的浓度。碳氢化合物传感器15也可以构造成火焰电离探测器和测量冲洗气体中的碳氢化合物浓度。由此应该减小用于打开阀装置9’的反应时间。通过知道冲洗气体的浓度可以更快地控制阀装置9’，因为可以在控制装置11中预先计算出冲洗气体对燃烧混合物的作用。
扩展方案VI
在扩展方案VI中，在吸气导管5中位于过滤器装置6和阀装置9’之间设置测量装置17，用于测量质量流，尤其是用于测量油箱排气的质量流，其中测量装置17例如可以构造成热膜探测器。测量装置17此时尤其是与泵16或16’和控制装置11连接。
扩展方案VII
在图3和4中用曲线18表示混合动力汽车的速度。用曲线19和20一方面表示内燃机2上的扭矩和另一方面表示电机的扭矩。如果例如物位传感器14识别出过滤材料8的高碳氢化合物负载，那么就将用于驱动混合动力汽车所需要的扭矩从内燃机2朝着电机方向偏移，从而内燃机2以进气管3中的很小的进气管压力运行并且由此调节到高的冲洗压差。如从图3和4中可以获知，总的扭矩在变速器输入端保持不变。此时可以从图3中获知，内燃机2产生主要用于驱动混合动力汽车所需要的扭矩19。由电机产生的扭矩20是负的，从而该电机可以作为发电机用于对汽车电池充电。总扭矩21调节到大约+100Nm，其中内燃机2产生大约+120Nm的扭矩19和电机产生大约-20Nm的扭矩20。与此相对地，按照图4的在电机和内燃机2之间的扭矩分布是完全不同的：此时内燃机2产生大约+25Nm的扭矩19和电机产生大约+75Nm的扭矩20。此时总扭矩21同样是+100Nm，从而在图3和4中的两个状态之间的速度18没有改变。
扩展方案VIII
在扩展方案VIII中，在内燃机2的进气管3中设置负压储罐22，它在阀装置9，9’被打开时可以在内燃机2被关闭时也能够实现过滤器装置6的冲洗。此时在负压储罐22和进气管3之间布置了止回阀23，用于阻止非控制的和非希望的回流。负压储罐22产生用于冲洗所要求的负压，该负压按照其它的扩展方案，例如扩展方案D是通过泵16或16’产生的。负压储罐22作为惟一的变型允许在关闭内燃机2的情况下对过滤器装置6进行冲洗。
最后再次指出，扩展方案I至VIII不仅可以集合地而且可以选择地应用，其中重要的是以下的扩展方案的相互组合：扩展方案IV和VI，扩展方案V和III以及扩展方案V和VII。

Claims (9)

1.混合动力汽车，具有以下特征：
a)混合动力汽车具有内燃机(2)和电机，
b)混合动力汽车具有油箱排气系统，它包括至少一个燃油箱(7)和从可再生的过滤器装置(6)通向内燃机(2)的进气管(3)的吸气导管(5)，
c)过滤器装置(6)布置在从燃油箱(7)通向环境中的和借助于阀装置(9)可以关闭的油箱排气导管(10)中，
d)在过滤器装置(6)和进气管(3)之间一个阀装置(9)布置在吸气导管(5)中，
e)混合动力汽车具有控制装置(11)，它这样构造，即它为了冲洗过滤器装置(6)这样地操作阀装置(9，9’)，使得环境空气通过油箱排气导管(10)、过滤器装置(6)和吸气导管(5)可以输送到内燃机(2)和由此可以将在导管(5，10)和过滤器装置中存在的碳氢化合物输送到内燃机(2)中进行燃烧，
f)控制装置(11)此外这样构造，使得当混合动力汽车为电动驱动时该控制装置依据过滤器装置(6)的负载状态接通内燃机(2)。
2.尤其是如权利要求1所述的、具有权利要求1的特征a)至e)的混合动力汽车，其特征在于，在内燃机(2)的进气管(3)中设置负压储罐(22)，它在阀装置(9，9’)被打开时可以在内燃机(2)被关闭的情况下实现对过滤器装置(6)的冲洗。
3.如权利要求1或2所述的混合动力汽车，其特征在于，
-在过滤器装置(6)和燃油箱(7)之间，一个阀装置(9”)设置在的油箱排气导管(10)中，
-设有泵装置(12)，它可以在阀装置(9”)关闭时对燃油箱(7)施加压力，
-设有传感器装置(13)，它可以探测燃油箱(7)中的压力。
4.如权利要求1至3中之一所述的混合动力汽车，其特征在于，设有与控制装置(11)连接的物位传感器(14)，它可以探测吸收碳氢化合物的过滤器装置(6)的负载状态。
5.如权利要求1至4中之一所述的混合动力汽车，其特征在于，
-在阀装置(9’)和过滤器装置(6)之间设置泵(16，16’)，它产生通过过滤器装置(6)的和朝向进气管(3)流动的流，
-该泵(16，16’)构造成电动泵(16)或者构造成由内燃机(2)机械地驱动的泵(16’)。
6.如权利要求1至5中之一所述的混合动力汽车，其特征在于，在吸气导管(5)中在过滤器装置(6)和阀装置(9’)之间布置有用于测量碳氢化合物浓度的碳氢化合物传感器(15)。
7.如权利要求6所述的混合动力汽车，其特征在于，碳氢化合物传感器(15)构造成λ探测器或者火焰电离探测器。
8.如权利要求1至7中之一所述的混合动力汽车，其特征在于，在吸气导管(5)中在过滤器装置(6)和阀装置(9’)之间布置有用于测量质量流的测量装置(17)。
9.如权利要求8所述的混合动力汽车，其特征在于，用于测量质量流的测量装置(17)构造成热膜探测器。
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