CN102171440A - 用于混合动力汽车的压力泵装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于混合动力汽车的压力泵装置，混合动力汽车可以利用具有燃料蓄压器的内燃机并利用电驱动装置驱动。所述压力泵装置包括压力泵（101），它为了给燃料蓄压器供给燃料与电驱动装置机械耦联。

Description

用于混合动力汽车的压力泵装置

技术领域

本发明涉及混合动力汽车领域。

背景技术

目前的混合动力汽车一般配备电驱动装置和内燃驱动装置、如汽油发动机或柴油发动机。已知的混合动力汽车允许这些驱动单元的串联、并联和功率分支的耦联。在此并联的混合动力方案比串联和功率分支的混合动力方案有优点，因为它能够使用已经存在的发动机或传动部件并且在所有的使用条件下以非常有利的消耗具有高效率。

图2示出并联的混合动力汽车，具有内燃机201和电动机和发电机203，它们分别与传动系机械耦联。内燃机201以位于油箱205中的燃料驱动并且通过其燃烧产生用于驱动混合动力汽车的驱动力。电动机和发电机203在电动机运行中利用电池207以电能驱动混合动力汽车。在发电机运行中电动机和发电机203例如可以用于电池207充电。在电动机和发电机203与电池207之间还设置换流器209。

也在混合动力汽车中使用的现代内燃机经常具有燃料蓄压器，它也称为“轨道”，它利用高压泵以处于压力下的燃料加载。在目前的共轨喷射系统中顶置高压泵或者直接法兰连接在内燃机的凸轮轴上。但是在高压泵与凸轮轴机械耦联时尤其在并联-柴油-混合动力汽车中存在问题，在断开发动机时对于例如启动-停止运行要保持燃料压力，并且在从电动机运行过渡到混合动力或柴油发动机运行时要建立燃料压力。因此也不能使用和运行更高转速的更小高压泵，因为这种泵需要更多时间用于充满燃料蓄压器。此外它们已经在1000转/分钟的发动机转速时达到最大压力。

为了使高压泵与凸轮轴脱耦，原则上可以设有另一电动机。DE 100 03 736 A1例如描述了用于传统的汽车内燃机的驱动装置，具有附加的电动机，它用于驱动燃料泵。但是这个方案为了驱动燃料压力泵不适用于燃料蓄压器。因为例如对于2升、四缸、105kW额定功率的柴油发动机得提供约3kW约300Nm的必需机械驱动功率，用于产生所需的轨道压力和最大转速。高压泵的效率一般约为95%。因为目前的发电机在12V时产生约2kW功率，因此由于这个车载功率极限必需附加于所述另一电动机提供另一发电机，但是这涉及增加费用和增加成本。此外需要另一控制电路并且在控制器中预计150W的损失功率时需要另一冷却器。

发明内容

本发明的目的是，实现用于在混合动力汽车中驱动高压泵的有效方案，用于以燃料加载燃料蓄压器。

这个目的通过独立权利要求的特征得以实现。有利的改进方案在从属权利要求中给出。

本发明基于这种认识，所述高压泵在混合动力汽车中与内燃机的凸轮轴脱耦并且取而代之与例如电驱动装置的驱动轴连接并且可以通过这个电动机驱动。

因此按照本发明，扩展混合的驱动方案并且也用于，使高压泵至少暂时与内燃机的凸轮轴脱耦并且对于其驱动利用本来就存在的混合动力汽车的驱动电动机，至少在其给定的运行状态。按照本发明的方案尤其可以在并联-混合动力汽车中、例如在并联-柴油混合动力汽车中使用，因为高压泵可以直接与附属于混合动力汽车的电动机和发电机的混合传动系机械耦联。

按照本发明的方案的优点是，由于及时建立轨道压力可以实现内燃机、例如柴油发动机的更好的启动特性和再启动特性。此外按照本发明的方案有助于提高运行安全性，因为高压泵可以独立于内燃机的运行状态地断开。按照本发明的通过电驱动电机运行高压泵在诊断高压回路时也是有利的，它包括高压泵、输入管和燃料蓄压器，并且还能够有效地获得其调整特性。此外避免在变换并联-柴油混合动力运行状态时由于柴油发动机延迟使用由于事先必需在轨道中建立压力所带来的缺陷。按照本发明的方案还有助于改进舒适性以及在目前的共轨喷射系统中的喷射精度。

本发明涉及用于混合动力汽车的压力泵装置，混合动力汽车可以利用具有燃料蓄压器的内燃机并利用电驱动装置驱动。所述压力泵装置包括压力泵、尤其是燃料压力泵或高压泵，它为了给燃料蓄压器供给燃料与电驱动装置机械耦联并且可以通过这个电驱动装置驱动。

按照一个实施例所述，压力泵装置还包括用于降低或提高转速的转速改变装置，其中所述压力泵利用转速改变装置与电驱动装置、尤其与电驱动装置的轴机械耦联。

按照一个实施例所述，压力泵包括计量单元，其中所述压力泵装置还包括计量单元控制装置，它构造成，控制计量单元，用于根据驱动模式、尤其在仅电驱动模式中调整燃料输送量，例如零输送量。

按照一个实施例所述，压力泵装置还包括诊断单元，用于在给定的驱动模式、尤其在无驱动模式或仅电驱动模式中检测压力泵的功率能力。该诊断单元构造成，尤其根据电驱动装置的电数值、例如电压或电流获得压力泵的输出压力，用于获得压力泵计量单元的调整特征或用于获得压力泵的压力调节阀的调整特征或用于获得输出压力变化。

按照一个实施例所述，压力泵装置构造成，接通或断开电驱动装置，用于提高或降低燃料蓄压器中的燃料压力，尤其在滑行运行模式（Segelbetriebsmodus）时，在该模式内燃机与传动系脱耦。

按照一个实施例所述，压力泵装置构造成，使压力泵与电驱动装置脱耦或者断开电驱动装置和/或至少打开压力泵的压力阀，如果内燃机的转速变化超过给定的阈值时。为此所述压力泵装置可以接收例如转速测量计的转速信号或者具有转速测量计。

本发明还涉及用于混合动力汽车的电驱动装置，该混合动力汽车可以利用具有燃料蓄压器的内燃机和利用电驱动装置驱动。该电驱动装置包括电驱动装置、例如电动机，和按照本发明的压力泵装置，用于给燃料蓄压器供给燃料，其中压力泵装置的压力泵与电驱动装置、尤其与电驱动装置的轴机械耦联并且可以通过电驱动装置驱动。

本发明还涉及一种用于使混合动力汽车中的压力泵运行的方法，该混合动力汽车可以利用具有燃料蓄压器的内燃机和利用电驱动装置驱动，具有使压力泵与电驱动装置机械耦联的步骤，用于驱动压力泵，用于给燃料蓄压器供给燃料。

按照一个实施例所述，方法包括控制压力泵计量单元的步骤，用于根据驱动模式、尤其仅电驱动模式调整燃料输送量。

其它的方法步骤由按照本发明的压力泵装置的功能性给出。

本发明还涉及用于混合动力汽车的电驱动方法，该混合动力汽车可以利用具有燃料蓄压器的内燃机和利用电驱动装置驱动。该电驱动方法包括驱动混合动力汽车和压力泵的步骤，用于通过按照本发明的电驱动装置以燃料供给内燃机的燃料蓄压器。

附图说明

下面借助于附图解释本发明的其它实施例。附图中：

图1示出压力泵装置，

图2示出并联-混合动力汽车的原理方案。

具体实施方式

图1示出用于混合动力汽车的压力泵装置，尤其用于并联-混合动力汽车，它利用在图1中未示出的具有燃料蓄压器的内燃机驱动。所述压力泵装置包括压力泵101，它用于给燃料蓄压器供给燃料并且与电驱动装置103、例如与电动机机械耦联。例如压力泵101与电驱动装置103的轴104机械连接，其中可以选择设有转速改变装置105，用于升高或优选降低电动机轴的转速，用于以更低转速驱动压力泵101。转速改变装置105例如可以以齿轮为基础构造并规定，使转速例如以系数1/3,1/4,1/5,1/6,1/7,1/8,1/9或1/10降低。通过这种方式可以使电驱动装置103的轴转速匹配于压力泵101的特征。压力泵101例如可以构造成用于高压1000bar，2000bar或3000bar。在电驱动装置103与转速改变装置105之间可以选择设有另一离合器106。

所述压力泵101还可以包括用于调整燃料输送量的计量单元107以及用于控制计量单元107的计量单元-控制装置109。燃料压力泵101还可以具有诊断单元111以及至少一个压力调节阀113。该诊断单元111例如用于获得计量单元107或压力调节阀113的调整特征并且以此为基础例如适配地调整计量单元107和/或压力调节阀113的工作点。

按照一个观点所述电驱动装置103、例如电动机和发电机和压力泵101形成用于混合动力汽车的电驱动装置，具有在图1中选择示出的其它部件。在此电驱动装置103的轴104不仅驱动压力泵101，而且驱动混合动力汽车，例如并联-混合动力汽车。

在混合动力汽车、尤其是具有共轨喷射系统的并联-柴油混合动力汽车中可以区别不同的驱动模式，它们的特征分别在于电驱动装置和内燃驱动装置的不同运行。在发电机模式中电驱动装置用于蓄能器充电。在再生模式中电驱动装置例如可以作为具有能量回馈的电发电机制动器使用。在所谓的助力模式中，不仅电动机而且内燃机都驱动混合动力汽车。此外通过拖曳的内燃机能够电行驶。在电行驶模式中混合动力汽车仅仅电驱动。还列举滑行驱动模式，在该模式中内燃机与传动系机械分离。

按照本发明在仅内燃机行驶时只内燃机驱动混合动力汽车，由此使内燃机的离合器与变速器离合器闭合。这个运行状态在产生高压方面与传统的具有共轨喷射系统的内燃机的传动系没有区别，共轨喷射系统具有安装在凸轮轴上的高压泵。在助力模式中，内燃机和电动机驱动混合动力汽车，其中内燃机离合器与变速器离合器闭合。在这个状态高压产生也与传统的传动系-系统没有区别。

在电驱动模式不仅混合动力汽车而且压力泵101都通过电动机103驱动，其中断开内燃机。在这个模式中内燃机的离合器打开而变速器离合器闭合。为了不会由于压力泵101的转矩需求附加地妨碍电启动，可以使压力泵101在这个驱动阶段中通过借助计量单元107的零输送运行。如果达到给定行驶速度或电动机的给定的转速，则按照本发明可以在内燃机启动前已经在轨道中建立燃料压力。

在从电动机行驶过渡到例如柴油发动机行驶时，启动柴油发动机，其中柴油发动机离合器和变速器离合器闭合。在第一驱动阶段电动机103驱动混合动力汽车，其中柴油发动机断开。而在柴油发动机启动时，例如在新启动或者在行驶循环开始时，150-200bar的轨道压力就足够了，于是用于柴油发动机的再使用的燃料压力匹配混合动力汽车的实际运行点。为了在柴油发动机再使用时减少不期望的声学效应，例如由于太高的轨道压力引起的发动机颤振，可以在柴油发动机再使用之前调节略微更低的轨道压力。

在滑行运行模式中柴油发动机离合器和变速器离合器打开。在这个运行状态中可以在假设下实现压力泵101诊断，即假设只高压泵与电动机和发电机103耦联并且已知其它部件对转矩的影响或者可以断开这些部件。为此压力泵101可以利用电动机103驱动，其中例如以给定的扫描频率可以测量电动机103的电流和电压和在图1中未示出的轨道中的轨道压力变化。由电流和/或电压变化以及由轨道压力变化，可以通过与给定的理论值比较为基础来判断漂移、泄漏或高压范围缺陷。尤其可以实现关于计量单元109和压力调节阀113调节器的判断、关于压力泵101和其泵部件的判断以及关于燃料管道的判断。通过这种方式例如可以确定压力泵101的量平衡和效率。

此外在滑行运行中获得计量单元109和压力调节阀113的调整特征。为了确定压力调节阀113的调整特征例如可以在无喷射的状态通过高压泵101建立轨道压力，其中可以根据针对建立压力和其测量的不同电负载比（Tastverhältnis）获得压力调节阀113的调整特征。

为了获得计量单元109的调整特征，例如在恒定的电动机103转速时和例如在无喷射状态，通过高压泵101在计量单元109的不同负载比时建立轨道压力。通过建立压力过程和其测量能够获得计量单元109的调整特征。在此优选关闭压力调节阀113。此外也可以例如通过测量考虑燃料温度的影响。

原则上还能够获得喷射器的燃料喷射量与电控制持续时间之间的关系。为此例如可以在完成在轨道中建立压力以后，断开输送并且只使一个喷射器以确定的电控制持续时间运行。在此例如以压力消除比较为基础估计喷射量。为了消除高压回路中的泄漏影响，可以使高压回路事先例如置于例如1000bar的高压，而不打开高压回路上的喷射阀和调节器。然后以压力变化作为高压回路中的泄漏尺度，其在确定喷射量与电控制持续时间之间的关系时例如可以通过扣除考虑泄漏。此外能够求得每个单个喷射器的控制量。为此可以这样多地减少电控制持续时间，使得没有喷射，这例如可以借助于柴油发动机转速识别。由此高压回路中的压力降扣除高压回路上的部件泄漏给出要获得的控制量。

例如电动机和发电机103还不仅与变速器分开，而且还与内燃机分开并且可以根据需要地接通，用于补偿轨道中的压力降或者对应于所期望的负荷曲线在再使用内燃机之前建立。此外例如可以在滑行运行中执行内燃机的冗余断开，如果例如确认不期望的加速时，例如通过大的转速变化。在这种情况下可以打开两个离合器，断开电动机103并且打开压力阀113或多个压力阀。因此通过使高压泵101与内燃机脱耦可以防止不期望地提高发动机转速并由此防止发动机“过速”。

在发电机模式中闭合内燃机离合器并且打开变速器离合器。在这种运行模式中对电池充电，其中高压泵101与内燃机的连接例如对应于例如传统的传动系。可以通过计量单元107中的抽吸调节实现轨道中与负荷有关的压力建立以及保持压力功能。

在再生模式中打开柴油发动机离合器并且闭合变速器离合器。在这个运行模式中通过由变速器侧的传动系所驱动的电驱动装置103实现电池充电。在这个运行模式也可以通过计量单元107中的抽吸调节实现轨道中与负荷有关的压力建立和保持压力功能。

在闭合柴油发动机离合器时和在闭合变速器离合器时柴油发动机以推进运行驱动。在这个运行模式中为了汽车减速还附加地利用发动机在拖曳运行中的摩擦功率。在这个运行模式也可以通过计量单元107中的抽吸调节实现轨道中与负荷有关的压力建立和保持压力功能。

按照本发明的方案不仅可以用于汽油喷射系统，而且可以用于柴油喷射系统，它们按照轨道喷射原理工作。因此上面结合柴油发动机描述的实施例按照意义也适用于汽油发动机或汽油-柴油发动机。

Claims (10)

1. 用于混合动力汽车的压力泵装置，混合动力汽车可以利用具有燃料蓄压器的内燃机并利用电驱动装置驱动，所述压力泵装置具有压力泵（101），该压力泵为了给燃料蓄压器供给燃料与电驱动装置机械耦联。

2. 如权利要求1所述的电驱动装置，其中所述压力泵装置还具有用于降低转速或提高转速的转速改变装置（105），其中所述压力泵（101）能利用转速改变装置（105）与电驱动装置、尤其与电驱动装置的轴机械耦联。

3. 如上述权利要求中任一项所述的压力泵装置，其中所述压力泵（101）包括计量单元（107），并且所述压力泵装置包括计量单元控制装置（109），它构造用于控制计量单元（107），用于根据驱动模式、尤其在仅电驱动模式中调整燃料输送量。

4. 如上述权利要求中任一项所述的压力泵装置，它还具有诊断单元（111），用于在给定的驱动模式、尤其在滑行驱动模式或仅电驱动模式中检测压力泵（101）的功率能力，其中该诊断单元（111）构造成，尤其根据电驱动装置的电数值获得压力泵（101）的输出压力，用于获得压力泵（101）的计量单元（107）的调整特征或用于获得压力泵（101）的压力调节阀（113）的调整特征或用于获得输出压力变化。

5. 如上述权利要求中任一项所述的压力泵装置，它构造成，接通或断开电驱动装置，用于提高或降低燃料蓄压器中的燃料压力，尤其在滑行运行模式时。

6. 如上述权利要求中任一项所述的压力泵装置，它还构造成，如果内燃机的转速变化超过给定的阈值，使压力泵（101）与电驱动装置脱耦或者断开电驱动装置或者至少打开压力泵（101）的压力阀（113）。

7. 用于混合动力汽车的电驱动装置，该混合动力汽车可以利用具有燃料蓄压器的内燃机和利用电驱动装置驱动，包括：

电驱动装置（103），以及

如权利要求1至6中任一项所述的压力泵装置，用于给燃料蓄压器供给燃料，其中压力泵（101）与电驱动装置（103）、尤其与电驱动装置（103）的轴（104）机械耦联并且可以通过电驱动装置驱动。

8. 一种用于使混合动力汽车中的压力泵运行的方法，该混合动力汽车可以利用具有燃料蓄压器的内燃机和利用电驱动装置驱动，包括：

使压力泵与电驱动装置机械耦联，用于驱动压力泵，从而给燃料蓄压器供给燃料。

9. 如权利要求8所述的用于压力泵运行的方法，包括：

控制压力泵的计量单元，用于根据驱动模式调整燃料输送量。

10. 用于混合动力汽车的电驱动方法，该混合动力汽车可以利用具有燃料蓄压器的内燃机和利用电驱动装置驱动，包括：

驱动混合动力汽车和压力泵，用于通过如权利要求8或9所述的电驱动装置以燃料供给内燃机的燃料蓄压器。