CN103339411B - 内燃机的牵引传动装置及其运行方法 - Google Patents

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Abstract

提出了一种内燃机的牵引传动装置及其运行方法。牵引传动装置包括两个平行的传动面，并且除了正常运行模式还可以实现如下运行模式：-内燃机的起动；-内燃机的助力；以及-停车调温。

Description

内燃机的牵引传动装置及其运行方法
技术领域
本发明涉及一种内燃机的牵引传动装置，其包括两个平行的传动面，以及：
-可与内燃机的曲轴转动连接的第一曲轴轮，其布置在第一传动面中；
-可与曲轴转动连接的第二曲轴轮，其与第一曲轴轮同轴地布置在第二传动面中；
-可有选择地作为发电机运行或作为马达运行的、带有机轴的电机；
-可与机轴转动连接的第一机轮，其布置在第一传动面中，以便在电机的发电机运行下被曲轴驱动；
-可与机轴转动连接的第二机轮，其与第一机轮同轴地布置在第二传动面中，以便在电机的马达运行下驱动曲轴；
-带有压缩机轴的调温压缩机；
-可与压缩机轴转动连接的第一压缩机轮，其布置在第一传动面中，以便在发电机运行下驱动调温压缩机；
-连续绕转的第一牵引机构，其包绕布置在第一传动面中的第一轮；
-以及连续绕转的第二牵引机构，其包绕布置在第二传动面中的第二轮。
背景技术
这种类型的双皮带传动装置来自未公开的DE102010054630A1。在DE102010054630A1中提出的电机在曲轴转动方向上，要么作为被驱动的发电机要么作为马达驱动来运行。在此，沿曲轴转动方向驱动曲轴的电机运行包括用于发动内燃机的起动模式以及所谓的助力模式(Boostmodus)，在该助力模式中，曲轴不仅通过内燃机被驱动，而且为了提高扭矩也以电动方式被驱动。
电机的另一马达运行用于所谓的停车调温(Standklimatisierung)以冷却由内燃机驱动的车辆。在引用的文献中，在内燃机停止期间，电机在逆转的转动方向上驱动构造用于沿两个转动方向的压缩机运行的调温压缩机。
发明内容
本发明的任务是，说明本文开头提到类型的牵引传动装置的替选的设计方案，以及用于运行这种牵引传动装置的方法。
因此，应该设置有可与压缩机轴转动连接的第二压缩机轮，其与第一压缩机轮同轴地布置在第二传动面中，以便在马达运行下驱动调温压缩机。与本文开头所引用的现有技术不同的是，停车调温不通过调温压缩机的转动方向逆转，而是通过将另一压缩机轮联接到第二传动面中来实现，该第二传动面也用于驱动曲轴。
这个驱动方案可以被设置用于被牵引传动装置驱动的冷却剂泵以冷却内燃机。因此在内燃机停止时，冷却剂泵类似于压缩机可以由电机来驱动，以便用之前被加热的冷却水来供给车辆的热交换器(停车采暖)。
针对根据本发明的牵引传动装置的运行，设置有如下运行模式中的至少一种运行模式：
-起动模式，其中，作为马达运行的电机驱动曲轴直至内燃机起动；
-正常运行模式，其中，作为发电机运行的电机被运转着的内燃机的曲轴驱动；
-助力模式，其中，作为马达运行的电机在内燃机运转时支持性地驱动曲轴；
-并且在内燃机停止时设置有停车调温模式(Standklimamodus)，其中，作为马达运行的电机驱动压缩机，或必要时驱动冷却剂泵。
各个运行模式的驱控/调节借助不同的状态量，尤其是内燃机、车辆内部空间温度的状态量，以及借助可驱控的离合器的开关状态来实现。
作为优选的牵引机构，在第一传动面方面设置有以力锁合方式(kraftschlüssig)起作用的多槽皮带，而在第二传动面方面设置有以形状锁合方式(formschlüssig)起作用的齿形皮带。尽管如此，根据本发明的牵引传动装置也可以是链-链传动装置或皮带-链传动装置。同样可以设置有其他辅助机组，必要时也可以设置在其他传动面中。
附图说明
本发明的其他特征从下面的描述和唯一的附图中得出，在该附图中，示意性地公开了未示出的机动车内燃机的根据本发明的牵引传动装置。内燃机的运行转动方向相应于在曲轴CR上用正号标注的方向。
具体实施方式
牵引传动装置实施为带有两个彼此平行的传动面的双皮带传动装置，其中，第一传动面1用实线表示，并且第二传动面2用虚线表示。
牵引传动装置包括可有选择地作为发电机运行的或作为马达运行的、带有机轴3、电机M，带有压缩机轴4的调温压缩机A/C和带有泵轴5的冷却剂泵WP。
曲轴CR与布置在其上的第一曲轴轮6和与其同轴的第二曲轴轮7转动连接。
机轴3与布置在其上的第一机轮8和与其同轴的第二机轮9转动连接。
压缩机轴4与布置在其上的第一压缩机轮10和与其同轴的第二压缩机轮11转动连接。
泵轴5与布置在其上的第一泵轮12和与其同轴的第二泵轮13转动连接。
第一轮6、8、10和12布置在第一传动面1中，并且由连续绕转的多槽皮带形式的第一牵引机构14包绕。第二轮7、9、11和13布置在第二传动面2中，并且由连续绕转的齿形皮带形式的第二牵引机构15包绕。牵引机构14、15的预张紧可以分别借助未示出的张紧设备来控制。
轮与所属的轴的相应的转动连接以如下方式来设计。
在第一曲轴轮6与曲轴CR之间布置有第一离合器K1，其在曲轴CR的转动方向上锁止曲轴CR相对于第一曲轴轮6的超越。由此，在正常运行模式下进行驱动的曲轴CR的转动被导入第一传动面1中。离合器K1是在两个转动方向上均刚性的转动连接装置。
在第二曲轴轮7与曲轴CR之间布置有可驱控的第二离合器K2，其在闭合状态下在曲轴CR的转动方向上锁止第二曲轴轮7相对于曲轴CR的超越，并且该第二离合器在打开状态下在两个转动方向上均使第二曲轴轮7与曲轴CR脱开。在起动模式和助力模式下，离合器K2是闭合的，并且进行驱动的电机M的转动被传递到于是被驱动的曲轴CR上。在正常运行模式下，离合器K2是打开的，以便使第二传动面2可以保持在静止状态下。而在停车调温模式中，离合器K2是打开的，以便使曲轴CR可以保持在静止状态下。离合器K2是可电驱控的电磁离合器，其可以无电流地打开或闭合，并且可以具有以力锁合或形状锁合的方式起作用的离合器接合。替选地，也可以设置有可驱控的自由轮离合器，其在打开状态下允许在两个方向上的相对转动。
在第一机轮8与机轴3之间布置有构造为自由轮离合器的第三离合器K3，其在曲轴CR的转动方向上允许机轴3相对于第一机轮8的超越，并且在相反的转动方向上锁止该超越。这种本身公知的发电机自由轮防止曲轴转动振动传递到电机M上。
在第二机轮9与机轴3之间布置有可驱控的第四离合器K4，其在闭合状态下在曲轴CR的转动方向上锁止机轴3相对于第二机轮9的超越，并且该第四离合器在打开状态下在两个转动方向上均使第二机轮9与机轴3脱开。在起动模式、助力模式和停车调温模式下，离合器K4是闭合的，以便将进行驱动的电机M的转动，在起动模式和助力模式下传递到曲轴CR上，而在停车调温模式下传递到调温压缩机A/C和冷却剂泵WP上。在正常运行模式下，离合器K4(还有离合器K2)是打开的，以便使第二传动面2可以保持在静止状态下。离合器K4构造为可驱控的自由轮离合器，其在打开状态下允许两个方向上的相对转动。在此作为替选也可以是可电驱控的电磁离合器。
在第一压缩机轮10与压缩机轴4之间布置有构造为自由轮离合器的第五离合器K5，其在曲轴CR的转动方向上允许压缩机轴4相对于第一压缩机轮10的超越，并且在相反的方向上锁止该超越。在停车调温模式下，离合器K5的自由轮功能防止此时静止的第一传动面1经由压缩机轴4一起被驱动。
在第二压缩机轮11与压缩机轴4之间布置有同样构造为自由轮离合器的第六离合器K6。该第六离合器在曲轴CR的转动方向上允许压缩机轴4相对于第二压缩机轮11的超越，并且在相反的转动方向上锁止该超越。在正常运行模式下，离合器K6的自由轮功能防止此时静止的第二传动面2经由压缩机轴4一起被驱动。
在两个泵轮12、13与泵轴5之间的转动连接装置包括第七自由轮离合器K7、第八自由轮离合器K8，并且与在调温压缩机A/C上的转动连接装置在运动学上是相同的。
牵引传动装置可以实现如下运行模式：
a)起动模式，其中，作为马达运行的电机M驱动曲轴CR离开静止状态直至内燃机起动：
-离合器K2和K4是闭合的；
-曲轴CR被电机M驱动，并且本身通过离合器K1和第一曲轴轮2来驱动第一传动面1；
-传动比借助在第一轮6、8、10、12与第二轮7、9、11、13之间的相应的直径比如下这样来选择，即，在离合器K1闭合的情况下，第一轮分别比第二轮更慢地转动，并且离合器K3、K5和K7与此相应地处在自由运转位置中。因此，调温压缩机A/C和冷却剂泵WP通过第二传动面2来驱动；
-内燃机起动，并且电机M转换到发电机运行中，而离合器K2和K4被打开，并且第二传动面2进入静止状态。
b)正常运行模式，其中，作为发电机运行的电机M被运转着的内燃机的曲轴CR驱动：
-离合器K2和K4是打开的，并且第二传动面2处在静止状态下；
-电机M、调温压缩机A/C和冷却剂泵WP的驱动在离合器K3、K5和K7进行锁止的情况下通过传动面1来实现。
c)助力模式，其中，作为马达运行的电机M在内燃机运转时支持性地驱动曲轴CR：
-离合器K2和K4以如下方式被闭合，即，第二传动面2以在机械和声学上可接受的加速度，离开静止状态快转到当前的曲轴转速；
-被内燃机驱动的曲轴CR附加地被电机M通过第二传动面2驱动。
d)停车调温模式/停车采暖模式，其中，作为马达运行的电机M在内燃机停止的情况下驱动调温压缩机A/C或冷却剂泵WP：
-第一传动面1处于静止状态下；
-离合器K2是打开的，而离合器K4是闭合的；
-离合器K4、K6和K8处于卡紧位置中，并且第二机轮9、第二压缩机轮1和第二泵轮13被电机M驱动；
-为了起动内燃机离开停车调温模式，离合器K2以如下方式被闭合，即，(目前静止的)第一传动面1与第二传动面2的不同转速在机械和声学上可接受地彼此同步。考虑到在助力模式下的转速同步，离合器K2为此也可以例如具有弹性机构，其防止冲击式地扭矩形成。替选地或可选地，离合器K2也可以是摩擦离合器，其摩擦副间歇性地和/或滑动地被闭合以限制可传递的扭矩。
附图标记列表
1第一传动面
2第二传动面
3机轴
4压缩机轴
5泵轴
6第一曲轴轮
7第二曲轴轮
8第一机轮
9第二机轮
10第一压缩机轮
11第二压缩机轮
12第一泵轮
13第二泵轮
14第一牵引机构
15第二牵引机构
CR曲轴
M电机
A/C调温压缩机
WP冷却剂泵
K1至K8离合器

Claims (7)

1.一种内燃机的牵引传动装置，其包括两个平行的传动面(1、2)，以及：
-能与所述内燃机的曲轴(CR)转动连接的第一曲轴轮(6)，所述第一曲轴轮布置在第一传动面(1)中；
-能与所述曲轴(CR)转动连接的第二曲轴轮(7)，所述第二曲轴轮与所述第一曲轴轮(6)同轴地布置在第二传动面(2)中；
-能有选择地作为发电机运行或作为马达运行的、带有机轴(3)的电机(M)；
-能与所述机轴(3)转动连接的第一机轮(8)，所述第一机轮布置在所述第一传动面(1)中，以便在所述电机(M)的发电机运行下被所述曲轴(CR)驱动；
-能与所述机轴(3)转动连接的第二机轮(9)，所述第二机轮与所述第一机轮(8)同轴地布置在所述第二传动面(2)中，以便在所述电机(M)的马达运行下驱动所述曲轴(CR)；
-带有压缩机轴(4)的调温压缩机(A/C)；
-能与所述压缩机轴(4)转动连接的第一压缩机轮(10)，所述第一压缩机轮布置在所述第一传动面(1)中，以便在发电机运行下驱动所述调温压缩机(A/C)；
-连续绕转的第一牵引机构(14)，所述第一牵引机构包绕布置在所述第一传动面(1)中的第一曲轴轮(6)、第一机轮(8)和第一压缩机轮(10)；
-以及连续绕转的第二牵引机构(15)，所述第二牵引机构包绕布置在所述第二传动面(2)中的第二曲轴轮(7)、第二机轮(9)和第二压缩机轮(11)；
其特征在于，设置有能与所述压缩机轴(4)转动连接的第二压缩机轮(11)，所述第二压缩机轮与所述第一压缩机轮(10)同轴地布置在所述第二传动面(2)中，以便在马达运行下驱动所述调温压缩机(A/C)。
2.根据权利要求1所述的牵引传动装置，其特征在于，
-在所述第一曲轴轮(6)与所述曲轴(CR)之间布置有第一离合器(K1)，所述第一离合器在所述曲轴(CR)的转动方向上锁止所述曲轴(CR)相对于所述第一曲轴轮(6)的超越；
-在所述第二曲轴轮(7)与所述曲轴(CR)之间布置有能驱控的第二离合器(K2)，所述第二离合器在闭合状态下在所述曲轴(CR)的转动方向上锁止所述第二曲轴轮(7)相对于所述曲轴(CR)的超越，并且所述第二离合器在打开状态下在两个转动方向上均使所述第二曲轴轮(7)与所述曲轴(CR)脱开；
-在所述第一机轮(8)与所述机轴(3)之间布置有第三离合器(K3)，所述第三离合器在所述曲轴(CR)的转动方向上允许所述机轴(3)相对于所述第一机轮(8)的超越，并且在相反的转动方向上锁止所述机轴(3)相对于所述第一机轮(8)的超越；
-在所述第二机轮(9)与所述机轴(3)之间布置有能驱控的第四离合器(K4)，所述第四离合器在闭合状态下在所述曲轴(CR)的转动方向上锁止所述机轴(3)相对于所述第二机轮(9)的超越，并且所述第四离合器在打开状态下在两个转动方向上均使所述第二机轮(9)与所述机轴(3)脱开；
-在所述第一压缩机轮(10)与所述压缩机轴(4)之间布置有第五离合器(K5)，所述第五离合器在所述曲轴(CR)的转动方向上允许所述压缩机轴(4)相对于所述第一压缩机轮(10)的超越，并且在相反的转动方向上锁止所述压缩机轴(4)相对于所述第一压缩机轮(10)的超越；
-并且，在所述第二压缩机轮(11)与所述压缩机轴(4)之间布置有第六离合器(K6)，所述第六离合器在所述曲轴(CR)的转动方向上允许所述压缩机轴(4)相对于所述第二压缩机轮(11)的超越，并且在相反的转动方向上锁止所述压缩机轴(4)相对于所述第二压缩机轮(11)的超越。
3.根据权利要求2所述的牵引传动装置，其特征在于，所述第一离合器(K1)是在所述曲轴(CR)与所述第一曲轴轮(6)之间的刚性转动连接装置。
4.根据权利要求2所述的牵引传动装置，其特征在于，所述能驱控的第四离合器(K4)是自由轮离合器，所述自由轮离合器在打开状态下允许两个转动方向上的超越。
5.根据权利要求1所述的牵引传动装置，其特征在于，所述牵引传动装置还包括：
-带有泵轴(5)的冷却剂泵(WP)；
-能与所述泵轴(5)转动连接的第一泵轮(12)，所述第一泵轮布置在所述第一传动面(1)中，以便在发电机运行下驱动所述冷却剂泵(WP)；
-以及，能与所述泵轴(5)转动连接的第二泵轮(13)，所述第二泵轮与所述第一泵轮(12)同轴地布置在所述第二传动面(2)中，以便在马达运行下驱动所述冷却剂泵(WP)。
6.根据权利要求5所述的牵引传动装置，其特征在于，
-在所述第一泵轮(12)与所述泵轴(5)之间布置有第七离合器(K7)，所述第七离合器在所述曲轴(CR)的转动方向上允许所述泵轴(5)相对于所述第一泵轮(12)的超越，并且在相反的转动方向上锁止所述泵轴(5)相对于所述第一泵轮(12)的超越；
-并且，在所述第二泵轮(13)与所述泵轴(5)之间布置有第八离合器(K8)，所述第八离合器在所述曲轴(CR)的转动方向上允许所述泵轴(5)相对于所述第二泵轮(13)的超越，并且在相反的转动方向上锁止所述泵轴(5)相对于所述第二泵轮(13)的超越。
7.一种内燃机的牵引传动装置的运行方法，所述牵引传动装置包括两个平行的传动面(1、2)，以及：
-能与所述内燃机的曲轴(CR)转动连接的第一曲轴轮(6)，所述第一曲轴轮布置在第一传动面(1)中；
-能与所述曲轴(CR)转动连接的第二曲轴轮(7)，所述第二曲轴轮与所述第一曲轴轮(6)同轴地布置在第二传动面(2)中；
-能有选择地作为发电机运行或作为马达运行的、带有机轴(3)的电机(M)；
-能与所述机轴(3)转动连接的第一机轮(8)，所述第一机轮布置在所述第一传动面(1)中，以便在所述电机(M)的发电机运行下被所述曲轴(CR)驱动；
-能与所述机轴(3)转动连接的第二机轮(9)，所述第二机轮与所述第一机轮(8)同轴地布置在所述第二传动面(2)中，以便在所述电机(M)的马达运行下驱动所述曲轴(CR)；
-带有压缩机轴(4)的调温压缩机(A/C)；
-能与所述压缩机轴(4)转动连接的第一压缩机轮(10)，所述第一压缩机轮布置在所述第一传动面(1)中，以便在发电机运行下驱动所述调温压缩机(A/C)；
-能与所述压缩机轴(4)转动连接的第二压缩机轮(11)，所述第二压缩机轮与所述第一压缩机轮(10)同轴地布置在所述第二传动面(2)中，以便在马达运行下驱动所述调温压缩机(A/C)；
-连续绕转的第一牵引机构(14)，所述第一牵引机构包绕布置在所述第一传动面(1)中的第一曲轴轮(6)、第一机轮(8)和第一压缩机轮(10)；
-以及连续绕转的第二牵引机构(15)，所述第二牵引机构包绕布置在所述第二传动面(2)中的第二曲轴轮(7)、第二机轮(9)和第二压缩机轮(11)；
其中，设置有如下运行模式中的至少一种运行模式：
-起动模式，在所述起动模式中，作为马达运行的电机(M)驱动所述曲轴(CR)直至所述内燃机起动；
-正常运行模式，在所述正常运行模式中，作为发电机运行的电机(M)被运转着的内燃机的曲轴(CR)驱动；
-助力模式，在所述助力模式中，作为马达运行的电机(M)在内燃机运转时支持性地驱动所述曲轴(CR)；
-以及，在内燃机停止的情况下还设置有停车调温模式，在所述停车调温模式中，作为马达运行的电机(M)驱动所述调温压缩机(A/C)或冷却剂泵(WP)。
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