CN102052169B - 用于运行具有扭转振动绝缘体的驱动装置的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于运行具有扭转振动绝缘体的驱动装置的方法，所述驱动装置特别是具有双惯量飞轮(10)的驱动装置。双惯量飞轮(10)包括两个通过弹簧系统(13)非刚性地耦合的飞轮质量体(11、12)。对所述双惯量飞轮(10)的运行状态进行获取，在所述运行状态中存在由该扭转振动绝缘体引起的提高的或降低的旋转不均质性。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于运行具有扭转振动绝缘体的驱动装置的方法。
背景技术
已知的是，在活塞式发动机中将惯量飞轮用于使得旋转运动保持稳定。在活塞式发动机中，活塞在一个行程期间经历了多个阶段。这些阶段的特征在于对于活塞、对于连杆以及进而对于曲轴的不同的作用力。因此引起了在曲轴处的旋转不均质性，其在传动系中持续并且在那里引起噪声和/或振动。此外，旋转不均质性自身带来了提高的磨损风险。为了避免这些缺点，设置了飞轮。这样的飞轮存储了曲轴的撞击式的激发并且进而存储了其动能并从而用于获得稳定的旋转运动。同样地，飞轮可以在负荷变换时输出动能。
同样已知的是，为了进一步降低驱动侧的旋转不均质性而使用了扭转振动绝缘体，其具有至少两个飞轮质量体。通过这样的扭转振动绝缘体可以使传动系的旋转不均质性最小化并且进而使传动系的使用寿命提高，以及使干扰性的噪声和/或振动最小化。
此外已知的是，为了对活塞式发动机进行控制、调整和诊断，应用了在曲轴上测得的转速。然而，扭转振动绝缘体的应用在此可能导致与测得的转速相联系的问题。在解释测得的转速时，通常假定了曲轴的线性的旋转特性。
扭转振动绝缘体的一个已知的实施方式是所谓的双惯量飞轮（Zweimassenschwungrad），在后面称为ZMS。连接在曲轴上的ZMS基于两个以非刚性方式耦合的飞轮质量体与摩擦相联系地具有这样的特点，即具有明显非线性的特性反作用于曲轴和进而反作用于测得的转速。相应地，通过这种反作用在曲轴上的转矩，在控制装置中的附带的、测得的转速导致了错误的功能特性，其可能导致关于内燃机的运行特性的负面的性质。对于这种基于转速的功能的实例是气缸补偿调整或者点火中断识别。
发明内容
在现有技术中存在的问题通过一种用于运行具有扭转振动绝缘体的驱动装置的方法来解决。其中所述扭转振动绝缘体由至少两个通过弹簧系统非刚性地耦合的飞轮质量体组成，按本发明提出，对所述扭转振动绝缘体的运行状态进行获取，在该运行状态中存在由所述扭转振动绝缘体引起的提高的或降低的旋转不均质性，其中，由所述扭转振动绝缘体引起的提高的或降低的旋转不均质性如下地产生，即，在沿纵向方向压缩的弹簧系统和这两个飞轮质量体之一之间存在一个力，以致于所述弹簧系统不再次伸展，尽管其可能发生伸展，并且，所述不再次伸展的弹簧系统释出一个自由空间，所述自由空间促成这两个飞轮质量体之间的间隙，其中，这两个飞轮质量体具有用于所述弹簧系统的带动装置，并且，在经过这两个飞轮质量体的间隙之后，所述带动装置在所述弹簧系统（13）上并且调转方向地撞击。
如果扭转振动绝缘体处于一种运行状态中，其中出现了由扭转振动绝缘体引起的提高的或降低的旋转不均质性，那么就对该运行状态予以识别。例如，基于转速的点火中断识别可以将由扭转振动绝缘体引起的降低的旋转不均质性不识别为发动机侧的点火中断。通过识别带有由扭转振动绝缘体引起的提高的或降低的旋转不均质性，防止了这样的曲解。
在该方法的一个有利的实施方式中识别运行状态，其中在弹簧系统和飞轮质量体的带动装置之间存在有间隙。该间隙导致了，飞轮质量体的带动装置撞击到弹簧系统上并且因此产生了剧烈的、提高的旋转不均质性。同样，间隙的经过可以降低或完全消除不是由ZMS引起的旋转不均质性。这种可能的特性可以被识别并进而防止了曲解。
在该方法的另一个有利的实施方式中，运行状态借助于条件获取，这些条件不需要在双惯量飞轮内部的测量。在此仅需要双惯量飞轮的结构特征和功能特征以及外部的测量参数。
在该方法的一个有利的实施方式中，运行状态的识别被用于对连接在扭转振动绝缘体上的部件尤其内燃机的控制、调整或诊断相应于扭转振动绝缘体的特性进行匹配。
本发明的另外的特征、应用可能性和优点由下面的在附图中示出的、对本发明实施例的描述得出。在此，所有描述的或示出的特征均可与其在权利要求中的概要或其对前面权利要求的引用无关并且与其在说明书或附图中的表述或显示无关地自身或以任意的组合的方式构成本发明的内容。
附图说明
图1a示出了在松弛状态中在双惯量飞轮（ZMS）上的示意性的俯视图的半截面。
图1b示出了在压缩状态中在根据图1a的ZMS上的示意性的俯视图的半截面。
图1c示出了在夹紧状态中在根据图1a的ZMS上的示意性的俯视图的半截面。
图2示意性地示出了两个彼此压紧的物体以及一个力线图。
图3示出了用于识别来源于根据图1a、1b和1c的状态的ZMS的运行状态的状态自动化。
具体实施方式
图1a中示意性示出的ZMS10具有外部的飞轮质量体11以及内部的飞轮质量体12。在此通常地，内部的飞轮质量体12与（未示出的）耦合器并进一步地与（未示出的）变速箱输入轴连接，外部的飞轮质量体11与（未示出的）曲轴并进一步地与（未示出的）内燃机连接。两个飞轮质量体11、12是可旋转的并且彼此同轴地安置，这允许了基本上共同的、大约对应于例如内燃机的已连接的曲轴的转速的旋转运动。
此外，两个飞轮质量体11、12通过通常设计为螺旋弹簧的弹簧系统13非刚性地耦合。弹簧系统滑动地得到支承。示意性示出的在外部的飞轮质量体11上的支承仅仅是示例性的。同样地，弹簧系统可以向外地以其它的方式和方法支承在内部的飞轮质量体12上。在此，借助于带动装置14、15、16和17将力从一个飞轮质量体通过弹簧系统13传递到另一个飞轮质量体上并且反之亦然。通过力的改变，两个飞轮质量体11和12的角度位置可以彼此在共同的旋转运动期间改变。
在图1a中ZMS10的松弛状态的特征在于，弹簧系统13在纵向方向上处于其由带动装置14、15、16和17所限定的最大可能的伸展状态中。纵向方向在此理解为通过两个飞轮质量体11和12预设的、弹簧系统13的弯曲的走向。
从图1a中ZMS10的松弛状态出发，图1b示出了在压缩状态中的ZMS。飞轮质量体现在被加载了旋转的、相应于箭头21、22的、相反作用的转矩。外部的飞轮质量体11在图1b中位于如图1a中所示相同的位置上。与之相反，内部的飞轮质量体12在与图1a的比较中位于在顺时针方向上旋转了90度的位置上。通过相反作用的转矩和两个飞轮质量体11和12彼此的角度位置的相应的改变实现了，通过带动装置15和17，弹簧系统13在其纵向方向上被压缩。
借助于图1a和1b描述的、ZMS的状态以及所有在这之间的状态对应于ZMS10的一种常规的特性。
在图1c中，外部的飞轮质量体11和内部的飞轮质量体12位于和图1a中相同的位置上。与之相反，ZMS10在此在图1c中处于夹紧状态中。夹紧的效果由此产生，即，弹簧系统13首先根据图1b通过相反的转矩，相应于箭头21、22，以及带动装置14、15、16和17中的两个压缩，并且随后，例如基于两个飞轮质量体11和12的提高的共同转速，在弹簧系统13与外部的飞轮质量体11之间的压紧面33的内部产生如此之大的最大附着力，以致于阻止了两个最后提到的元件在其角度位置方面彼此相对运动。在两个物体之间的最大附着力在此是这样一个力，其必须由另一个力克服，以使得两个物体彼此相对运动。产生了自由空间31，弹簧系统13自身可能伸展到该自由空间中，但这会由于未被克服的最大附着力而不起作用。这表明，即弹簧系统13在夹紧状态中基于在弹簧系统13与外部的飞轮质量体11之间的很大的附着力而不发生松弛并且进而可以进而在纵向方向上伸展以及保持在一个相对于外部的飞轮质量体11固定的位置上。
通过这种在运行线路上出现的弹簧系统13的夹紧以及由此产生的自由空间31，得出了在飞轮质量体11和12之间的间隙。弹簧系统13在压缩的状态中停留在外部的飞轮质量体11的固定的位置上。因此，弹簧系统12不再强制性地作用于内部的飞轮质量体12的两个带动装置15和16中的一个上。内部的飞轮质量体12可以因此自由地运动，并且是围绕着一个相应于自由空间31的角度运动。在经过该间隙之后，内部的飞轮质量体12利用其带动装置15抵靠在弹簧系统13上。随后，内部的飞轮质量体12可以继续自由地在相反的方向上运动并且相应地利用其带动装置16撞击到弹簧系统13上。这种撞击导致了冲力，其导致了旋转运动的剧烈变化。这种冲力作用于飞轮质量体11和12并且进而也作用于它们的连接上的部件例如内燃机的曲轴。
当离开夹紧状态而转速降低时，在外部的飞轮质量体11与弹簧系统13之间的附着力变小并且弹簧系统13可以没入自由空间31中。弹簧系统13在此碰触到带动装置14或16并且可以重新触发在两个飞轮质量体11或12中的一个上的冲力。
如果带动装置14、15、16或17在夹紧状态中向弹簧系统13施加一个力以致于可以克服附着力，那么在弹簧系统13与外部的飞轮质量体11之间替代附着力而出现滑动力。由于滑动力通常小于附着力，因此弹簧系统可以在纵向方向上伸展、碰触到带动装置14、15、16或17以及因此触发冲力。
除了所列举的状态之外，其它的状态和中间状态也是可能的，其同样也可能导致提高的或降低的旋转不均质性。
内燃机的曲轴同样可以具有不由连接上的ZSM10引起的旋转不均质性。活塞式发动机的工作行程例如特征在于曲轴的不同强度的激发。这阻止了曲轴的稳定的旋转运动。曲轴因此带有旋转不均质性。
为了检测到根据图1c的弹簧系统13的夹紧状态以及为了必要时开始采取相应的措施以对例如连接上的内燃机进行控制、调整和诊断，使用ZMS10的测量参数以及ZMS10的代码。代码是已知的或者通过合适的方法在运行中获取和适配。
对于其它的实施方式应用了下述的可变参数：
·T：获取的驱动转矩
·n：转速
·FFeder：弹簧系统13的纵向力
·FZ：作用到弹簧系统13上的离心力
·FN：正交力分量
·FQ：横向力分量
·FR：在弹簧系统13与外部的飞轮质量体11之间的切向作用的附着力
·FRmax：在弹簧系统13与外部的飞轮质量体11之间的切向作用的最大附着力。
此外应用了下述的恒定的参数：
·mFeder：弹簧系统13的质量
·r：弹簧系统13的有效半径
·：静摩擦系数
·TSchwelle：用于所获取的驱动转矩的阈值。
在图2中示出了两个物体201和202，其中物体202借助于力F压紧在物体201上。物体201和202在压紧面203中相接触。分别地，物体201例如可以视为根据图1a的外部的飞轮质量体11，并且物体202例如可以视为根据图1a的弹簧系统13。
力F可以将其分量分配为：垂直于压紧面203作用的正交力分量FN以及平行于压紧面203作用的横向力分量FQ。
如果ZMS10在高转速范围中运行，因此弹簧系统13基于圆周运动利用的离心力FZ也就是正交力分量FN的占优势的部分。离心力FZ按照：
FZ=mFederr(2πn)2（F1）得出。
附着力FR使得物体202在到达最大的附着力FRmax之前受阻挡地运动，该附着力与作用的正交力分量FN是成比例的。借助于通过压紧面203限定的静摩擦系数，根据FRmax=FN得出了最大的附着力FRmax，并且对于高转速得到：
FRmax=FZ（F2）。
在弹簧系统13与外部的飞轮质量体11之间的横向力分量FQ基本上由弹簧系统13的纵向力FFeder以及在纵向力FFeder的附着状态中起反作用的附着力FR组成。附着状态的特征在于，即弹簧系统13和外部的飞轮质量体11的角度位置彼此不改变并且弹簧系统13同样在纵向方向上不发生尺寸变化。附着力FR对纵向力FFeder起反作用直到最大附着力FRmax。如果纵向力FFeder的值超过起反作用的最大附着力FRmax，那么弹簧系统13和外部的飞轮质量体11的角度位置因此可以彼此改变。此外可能的是，弹簧系统13在纵向方向上发生尺寸变化。
对于根据图1c的ZMS的夹紧，随着前面的考虑得出下面的条件：
FFeder≤FRmax（B1）。
ZMS的常规的运行，也就是说可能出现弹簧系统13和外部的飞轮质量体11的角度位置彼此之间的改变以及可能出现弹簧系统13在纵向方向上发生尺寸变化，这种运行借助于下面的条件识别：
FFeder＞FRmax（B2）。
如果用于获取的驱动转矩T的阈值TSchwelle被超过，那么ZMS临界地夹紧。因此得出了对于临界夹紧的条件：
T＞TSchwelle（B3）。
弹簧系统13的纵向力FFeder根据FFeder=获取。由此类似于B1和B2，与F1和F2得出了下面的条件：
（B1a）
（B2a）。
借助于前述的ZMS的状态限定了两个运行状态：运行状态A：“ZMS未临界夹紧”和运行状态B：“ZMS临界夹紧”。为了在这两种运行状态之间加以区分，设有根据图3的状态自动化40的形式的操作程序。这种状态自动化在起动S之后连续地进行并且因此或者是处于运行状态A中或者是处于运行状态B中。为了在两个运行状态A和B之间进行转换，设有状态过渡区AB以及BA。如果该操作程序处于运行状态A中并且出现了触发状态过渡区AB的条件（由逻辑的合取“B1a和B3”组成），则因此转换到运行状态B中。如果在运行状态B中出现了条件B2a（其触发了状态过渡区BA），则因此转换到运行状态A中。条件B1a和B2a当可以使用包含在公式中的参数时以当前的形式可以在控制装置上获取。
控制装置通常设计为微控制器并且相应于所述的操作程序进行编程。此外，在存储设备上存储了相应的计算机程序。
Claims (9)
1.一种用于运行具有扭转振动绝缘体的驱动装置的方法，其中所述扭转振动绝缘体由至少两个通过弹簧系统（13）非刚性地耦合的飞轮质量体（11、12）组成，其特征在于，对所述扭转振动绝缘体的第一运行状态进行获取，在该第一运行状态中存在由所述扭转振动绝缘体引起的提高的或降低的旋转不均质性，其中获取第二运行状态，在该第二运行状态中不存在由所述扭转振动绝缘体引起的提高的或降低的旋转不均质性，其中，所述第二运行状态借助于条件（B2a）获取，所述条件（B2a）是：
其中n代表转速，TSchwelle代表用于所获取的驱动转矩的阈值，代表
静摩擦系数，mFeder代表所述弹簧系统（13）的质量，以及r代表所述弹簧系统（13）的有效半径。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，由所述扭转振动绝缘体引起的提高的或降低的旋转不均质性如下地产生，即，在沿纵向方向压缩的弹簧系统（13）和这两个飞轮质量体（11）之一之间存在一个力，以致于所述弹簧系统（13）不再次伸展，尽管其可能发生伸展，并且，所述不再次伸展的弹簧系统（13）释出一个自由空间（31），所述自由空间促成这两个飞轮质量体（11、12）之间的间隙 。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，这两个飞轮质量体（11、12）具有用于所述弹簧系统（13）的带动装置（14、15、16、17），并且，在经过这两个飞轮质量体（11、12）的间隙之后，所述带动装置（14、15、16、17）在所述弹簧系统（13）上并且调转方向地撞击。
4.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一运行状态借助于条件（B1）获取，所述条件是，所述弹簧系统（13）的纵向力（FFeder）小于或等于最大附着力（FRmax），所述最大附着力由作用到所述弹簧系统（13）上的离心力（FZ）确定。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述第一运行状态借助于条件（B1a）获取，所述条件（B1a）是：
；
其中T代表获取的驱动转矩，n代表转速，代表静摩擦系数，mFeder代表所述弹簧系统（13）的质量，以及r代表所述弹簧系统（13）的有效半径。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一运行状态借助于条件（B3）获取，所述条件（B3）是，获取的驱动转矩（T）大于阈值（TSchwelle）。
7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，根据所获取的运行状态对直接或间接连接在所述扭转振动绝缘体上的部件进行控制、调整或诊断。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述连接在所述扭转振动绝缘体上的部件是内燃机。
9.根据权利要求1所述的方法，其中，所述扭转振动绝缘体是双惯量飞轮（10）。
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| DE102008027203A1 (de) * | 2008-06-06 | 2009-12-10 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Zweimassenschwungrad mit radial angeordnetem Drahtkissenkörper |
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