CN105922870A - 用于启动机动车辆的驱动系统的方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于启动机动车辆的驱动系统的方法及装置。具体而言，本发明涉及一种用于启动机动车辆特别是商用车辆的驱动系统的方法，驱动系统具有通过电气化排气涡轮增压器增压的内燃机，以及发动机侧或传动侧动力输出装置。根据本发明的总体方面，电气化排气涡轮增压器的电动机操作以取决于动力输出装置的操作状态的方式启动，以便更快提供动力输出装置所需求的增大的功率输出。以此方式，可避免或至少减少由动力输出装置的动力输出需求引起的转速下降。

Description

用于启动机动车辆的驱动系统的方法及装置
技术领域
本发明涉及一种用于启动机动车辆(特别是商用车辆)的驱动系统的方法，其中驱动系统具有通过电气化排气涡轮增压器增压的内燃机，以及发动机侧或传动侧动力输出装置。此外，本发明涉及一种构造成用于执行此类方法的装置。
背景技术
从实践已知的是燃烧机(在本文献中也通常称为内燃机)，特别是商用车辆的燃烧机，具有一个或多个动力输出装置(PTO)，即，可能用于附接辅助组件。消耗装置(诸如泵、压缩机或类似的辅助组件)可连接到动力输出装置，该消耗装置然后由燃烧机驱动。特别是在商用车辆领域中，已经对于某些应用提供对应的附加装置或输出，诸如公共汽车发动机或冷却车辆的情况中的空调压缩机，或用于操作卡车车身中的消耗装置的大型发电机。已知的动力输出装置可构造为发动机相关的动力输出装置(例如，卡车式搅拌车、机场消防车)或离合器相关的动力输出装置(例如，坦克和筒仓卡车、翻斗式装载机、铰接杆平台)。发动机相关的动力输出装置还可在驾驶时切换，而离合器相关的动力输出装置仅可能在车辆处于静止时切换。
用于启动具有动力输出装置的驱动系统的方法从现有技术获知。
例如，公开说明书EP2149471A1例如提出了一种在车辆的自动传动的情况下联接动力输出装置的方法，在该方法中，在请求联接动力输出装置之后，检查满足预先限定的条件，且如果满足预先限定的条件，则促动用于联接动力输出装置的促动器系统，用于联接动力输出装置的促动器系统通过传动控制单元启动。
此外，文献DE102004027294A1公开了一种用于联接车辆中的动力输出装置的方法及布置。在已知方法中，首先请求联接到动力输出装置，且作出关于是否满足联接到动力输出装置的预先限定条件的检查。如果满足所有预先限定的条件，则允许与动力输出装置的联接操作。如果不满足至少一个预先限定的条件，则拒绝联接操作。然而，如果在进一步请求联接之后不可确定是否满足用于执行与动力输出装置的联接操作的至少一个状态，则可允许联接操作。
此外，文献EP1672236A1公开了一种用于在车辆的传动中接合和切断动力输出装置的方法及系统。该系统包括操作元件，如果驾驶员希望联接或断开动力输出装置，则操作元件可通过所述驾驶员促动。此外，提供了控制面板，以便通过关于动力输出装置的状态的信息通知驾驶员。操作元件连接到控制单元，控制单元因此可能使动力输出装置启动。另外，提供了动力输出装置的促动器系统，该促动器系统促动联接机构，以便将动力输出装置联接到车辆的传动系。为了启动促动器系统，将其连接到动力输出装置的控制单元。
其它方法从DE4215583A1或DE102009026625A1获知。
然而，在已知方法中，未解决的技术问题在于，转速的下降可在动力输出装置的促动或切换或负载需求变化期间发生，因为动力输出装置的切换(特别是在商用车辆的情况下)意味着额外的负载需求，这可扩展直至发动机满载(例如，在混凝土泵的情况中或在液压泵驱动的情况中)。如果所述下降在驾驶操作期间发生，则转速的此类下降在发动机相关的动力输出装置的情况中特别有破坏性。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种用于启动机动车辆的驱动系统的改进的方法和改进的装置，驱动系统具有增压的内燃机，以及发动机侧或传动侧动力输出装置，通过该方法和装置，可避免常规技术的缺点。本发明的目的具体在于提供一种方法，通过该方法可防止或至少减小由动力输出装置引起的转速下降。
这些目的通过具有独立权利要求的特征的方法和装置来实现。本发明的有利实施例和应用从从属权利要求得出，且将部分地参照附图在以下描述中更详细阐释。
根据本发明，提供了一种用于启动机动车辆的驱动系统的方法，驱动系统具有通过电气化排气涡轮增压器增压的内燃机，以及发动机侧或传动侧动力输出装置。机动车辆优选为商用车辆。动力输出装置可以以本来已知的方式构造为发动机相关或离合器相关的动力输出装置。
电气化排气涡轮增压器是从现有技术本来已知的，且还称为排气涡轮增压器，其可由电动机操作或由电动机协助。电气化排气涡轮增压器越来越多地用于替代常规排气涡轮增压器，且具有电机，其可联接到或以转矩传递方式联接到排气涡轮增压器的传动轴，或更通常地联接到转子。电机设置用于驱动排气涡轮增压器或协助其驱动(在下文中也称为排气涡轮增压器的电动机操作)，和/或可由排气涡轮增压器操作为发电机模式。排气涡轮增压器的转子由排气涡轮、压缩机和传动轴形成，排气涡轮和压缩机在运动方面经由传动轴联接。从实际已知的是通过由电动机协助的排气涡轮增压器的电动机暂时地协助内燃机的增压过程，特别是在启动时桥接所谓的涡轮滞后。
根据本发明的教导内容的特别特征在于，电气化排气涡轮增压器的马达操作取决于动力输出装置的操作状态以一定方式启动，特别是为了在动力输出装置切换时和/或在动力输出装置的负载需求的情况下实现升压的更快累积。上文中已经提到了排气涡轮增压器的电动机操作理解为意指联接到排气涡轮增压器的电机的马达操作，其结果在于，排气涡轮增压器的转子加速，且内燃机的升压更快增大。由于升压的更快累积，可更快喷射较大的燃料量，以便更快提供动力输出装置所需求的增加的动力输出。以此方式，可避免或至少减少转速下降。
因此，本发明的一个特定优点在于，由动力输出装置额外需求的动力输出由于升压的更快累积通过电气化排气涡轮增压器的电动机操作更快提供，且因此可避免或至少减少由动力输出装置的额外负载需求引起的转速下降。另一个优点在于，适于动力输出装置的升压先导控制可借助于排气涡轮增压器的电动机操作以针对性的方式发生。
动力输出装置的操作状态(在其中启动电气化排气涡轮增压器的电动机操作)例如可为指定动力输出装置接通或切换的操作状态，或负载需求和/或动力输出装置的负载需求的增加超过或将超过预先限定的阈值的操作状态，这将在下文中使用优选示例性实施例阐释。
根据第一示例性实施例，电气化排气涡轮增压器的电动机操作在动力输出装置经由操作元件接通时启动。例如，此类操作元件如已知那样布置在驾驶室中，或另外在车辆的外部，且可由驾驶员操作以便控制动力输出装置。根据所述示例性实施例，电气化排气涡轮增压器的电动机操作可在动力输出装置关闭时再停用。所述示例性实施例对于在接通之后持久地需要高负载的动力输出装置有利，例如在混凝土搅拌机的情况下。
在第二示例性实施例中，电气化排气涡轮增压器的电动机操作在动力输出装置的负载需求超过预先限定的负载需求阈值时和/或在动力输出装置的负载需求在预先限定的时间段内升高大于预先限定的阈值差时启动。因此，负载需求阈值提供了动力输出装置的负载需求的上限值，电气化排气涡轮增压器的协助电动机操作从该极限值开始。相比之下，阈值差代表负载需求变化的极限值，结果，根据该变型，电气化排气涡轮增压器的电动机操作在负载需求的显著和快速升高的情况下启动。例如，负载需求阈值和阈值差可根据经验固定为可从其记录转速的显著下降而没有电气化排气涡轮增压器的电动机操作的那些值。例如，在未超出负载需求阈值之后或在预先限定的持续时间之后，可再停用电动机操作。
第二示例性实施例特别适合用于动力输出装置，其负载需求可在操作期间极为波动，例如，在油罐车的情况下。
根据第三示例性实施例，当连接到动力输出装置的辅助组件的控制装置经由动力输出装置指出很接近负载连接操作时，电气化排气涡轮增压器的电动机操作启动。这里，用语"指出"不应以视觉理解，而是在一定程度上，辅助组件的控制装置设置成提供信息，例如，在负载连接操作很接近时经由数据接口。所述信息可由用于启动电气化排气涡轮增压器的控制装置评估，以便可能地启动电动机操作。这提供的优点在于，电气化排气涡轮增压器的电动机操作可在内燃机加载有动力输出装置的额外负载需求之前已经开始，其结果在于可甚至更有效地减小转速下降。
根据所述实施例的一个有利变型，有可能仅在限定的切换操作的情况下执行排气涡轮增压器的电动机操作，例如，如果辅助组件在满载下操作或如果其可从超过前文中描述的负载需求阈值和/或阈值差的信息得到。
根据第四示例性实施例，只要加速踏板位置超过加速踏板阈值，且/或如果加速踏板位置对于预先限定的时间段内的加速踏板位置变化增加得大于阈值差，则电气化排气涡轮增压器的电动机操作启动。这是从现有技术中本来已知的，且称为电气化排气涡轮增压器通称的"升压"操作。这里在常规负载需求的情况下将其启动，即，负载需求不是由动力输出装置引起，而是由加速踏板引起。所述示例性实施例的特别特征在于，加速踏板阈值和/或阈值差可以以可变方式预先限定，且在启动动力输出装置时减小。启动的动力输出装置为接通或接入和/或需求负载的动力输出装置。这引起电气化排气涡轮增压器的"升压"操作较早接通，即，在减小加速踏板位置和/或减小加速踏板变化的情况下已经在操作情形中，其中动力输出装置作出内燃机的额外负载需求。结果，在启动的动力输出装置的情况下，"升压"操作可自动地适应于变化的动力输出需求。
此外，在本发明的背景内，有可能以取决于经由动力输出装置需求的负载或动力输出的水平的方式来固定电动机操作的幅度。作为备选，在经由动力输出装置需求的负载的情况下，排气涡轮增压器的电机还可总是由电动机以最大可能的动力输出操作。
在以上示例性实施例的另一个变型中，其中动力输出装置为发动机相关的动力输出装置，电气化排气涡轮增压器的电动机操作仅在机动车辆处于驾驶操作时才启动。在驾驶操作期间，即，在车辆并非静止时，由动力输出装置引起的转速下降特别有破坏性，结果，根据所述变型，仅在驾驶操作期间使用电气化排气涡轮增压器，以补偿动力输出装置的额外负载需求。作为启动电气化排气涡轮增压器的电动机操作的额外启动条件，可使用上文对于第一实施例到第四实施例所述的操作状态中的一种。
然而除联接到排气涡轮增压器的电机的电动机操作的强调使用之外，在本发明的背景内还有可能通过电气化排气涡轮增压器的发电机操作来将电能部分地供应至电气化动力输出装置消耗装置。通过联接到排气涡轮增压器的电机的发电机操作，可从转子的动能回收电能，且可给送至车载动力网络，且/或特别是电气化动力输出装置消耗装置。换言之，由电气化动力输出装置消耗装置另外需求的电能可至少部分地由联接到电气化排气涡轮增压器的转子的电机的发电机操作来提供。
根据本发明的另一个方面，提供了一种用于启动机动车辆(特别是商用车辆)的上述驱动系统的装置。因此，驱动系统再次包括通过电气化排气涡轮增压器增压的内燃机，以及发动机侧或传动侧动力输出装置。该装置构造成执行根据本文献中公开的发明的方法。因此，该装置特别地构造成以取决于如上文所述的动力输出装置的操作状态的方式来启动电气化排气涡轮增压器的电动机操作。
此外，本发明涉及具有如本文公开的用于启动驱动系统的装置的机动车辆，特别是商用车辆。
附图说明
本发明的上述优选实施例和特征可以以任何期望的方式与彼此组合。此外，为了避免重复，仅根据方法公开的特征也认作是根据装置公开且能够要求保护。下文将参照附图来描述本发明的其它细节和优点，在附图中：
图1示出了根据本发明的一个实施例的用于示出机动车辆的驱动系统的示意性框图，其具有增压内燃机和发动机侧动力输出装置以及用于启动驱动系统的控制装置，以及
图2示出了根据本发明的一个实施例的用于启动图1中的驱动系统的方法的流程图。
参考标号列表
1 控制装置
2 内燃机
3 动力输出装置
4 压缩机入口线路
5a 压缩机出口线路或增压空气线路
5b 涡轮入口线路
6 涡轮出口线路
8 增压空气冷却器
9 电气线路
10 电气化排气涡轮增压器
11 压缩机
12 涡轮
13 传动轴
14 电机
15 用于电能的储存装置
16 信号线
17 电气线路
18 信号线。
具体实施方式
图1以高度示意性框图的形式示出了商用车辆的驱动系统。驱动系统包括增压的内燃机2，通常是柴油机，以及分配至其的电气化排气涡轮增压器10，在下文中也称为ATL。ATL 10包括由内燃机2的排出气体驱动的涡轮12，排出气体经由排气线路5b给送至涡轮12。此后，排气混合物经由涡轮出口流入排气线路6到排气口，且在此过程还可选地延伸穿过排气后处理装置(未示出)。
涡轮12通过轴13连接到压缩机11。新鲜空气经由压缩机入口线路4给送至压缩机11。压缩机11压缩待给送至内燃机2的增压空气，且因此在正常加燃料操作中增大内燃机2的功率输出。通过压缩机11压缩的增压空气经由增压空气线路给送至增压空气冷却器8，且随后经由线路5a给送到内燃机2中。
ATL 10构造为电气化的(即，由电动机协助的)排气涡轮增压器。出于此目的，ATL 10设有电机14，其可以操作为马达和发电机，可联接到或以转矩传递方式联接到传动轴13，且设置成用于驱动或协助驱动排气涡轮增压器的转子11、12、13。
电机14(例如，电动机)的马达和发电机操作由控制装置1控制，控制装置1出于此目的经由电气线路连接到电动机14且连接到用于电能的储能装置15(例如，起动机电池或混合传动系的高压电池)，这由虚线9和17示意性地示出。对于电机14的马达操作，能量从储能装置15给送至所述电机14。在电机14的发电机操作期间生成的电流可经由控制装置1给送至储能装置15。
此外，图1再次以高度示意性的方式示出了内燃机2的发动机侧动力输出装置3。
控制装置1以本来已知的方式构造为用于启动驱动系统的构件，特别是用于启动内燃机2和动力输出装置3。为此，控制装置经由双向信号线18连接到内燃机2，且经由双向信号线16连接到动力输出装置3。单独的控制装置也可设成用于控制动力输出装置3。
操作元件(未示出)以本来已知的方式设在商用车辆上，例如在驾驶室中，该操作元件可在驾驶员希望接通动力输出装置时由所述驾驶员促动。操作元件连接到控制装置1，控制装置1因此可能使动力输出装置启动。
要强调的是，本发明不限于辅助传动装置的某些结构构造。辅助传动对接处的发动机侧和传动侧的附接的许多不同设计变型从现有技术获知。
在下文中，将仅通过举例来简要阐释一种可能的动力输出装置的构造。结构细节并未在图1中示出。如果内燃机2构造为柴油机，其中缸和曲轴由曲轴箱包绕，则曲轴箱可在输出侧上由飞轮壳体邻接，飞轮壳体继而又由传动器邻接。飞轮壳体以本来已知的方式容纳飞轮。此外，齿轮传动装置设在曲轴箱与飞轮之间的区域中，该齿轮传动装置类似地由壳体(例如，飞轮壳体)容纳。齿轮传动装置为与曲轴和凸轮轴啮合的齿轮布置，且构造成在一个连接到齿轮传动装置的情况下驱动至少另一个辅助组件。在齿轮传动装置的区域中，飞轮壳体具有输出凸缘。为此，壳体具有壳体开口，其可通过在该点处的盖闭合。如果没有辅助传动装置消耗装置连接到输出凸缘，则壳体在输出凸缘处通过盖闭合。动力输出装置消耗装置可拧入输出凸缘中，且可移动来接合就位，在该处，其与齿轮传动装置啮合。
根据本发明的教导内容的一个特别特征在于控制装置1还设置成使ATL 10的操作与动力输出装置3的操作协调。为此，控制装置1特别地构造成以取决于动力输出装置3的操作状态的方式启动电气化排气涡轮增压器10的电动机操作。
控制装置1的相应操作方式和对应方法通过举例在图2的流程图中示出。
在步骤S1中，控制装置1连续地监测动力输出装置3的操作状态。例如，控制装置1可在这里检查动力输出装置3是否启动。取决于动力输出装置的构造，这里可监测动力输出装置是否联接和/或切换到发动机侧或传动侧附接点。此外，有可能使用目前经由动力输出装置需求的动力输出来监测当前操作状态。
在步骤S2中，控制装置然后使用动力输出装置3的确定的操作状态来检查是否满足预先限定的启动条件，其指定动力输出装置的操作状态，其中动力输出装置切换或接通，或其中动力输出装置的负载需求和/或负载需求增加超过了预先限定的阈值或不久将超过它们，这也将在下文中阐释。
如果不满足预先限定的启动条件，则在步骤S1中继续动力输出装置的操作状态的检查。
如果满足预先限定的启动条件，则电气化排气涡轮增压器10的电动机操作在步骤S3中开始，即，电机14操作为马达，且加速ATL 10的转子11、12、13，其结果在于，升压在内燃机中很快地累积。由于升压的更快累积，可更快喷射较大的燃料量，以便更快提供由动力输出装置需求的增大的动力输出。以此方式可避免或至少减少转速的下降。
如上文针对不同示例性实施例所述，可能有利的是取决于动力输出装置的类型来预先固定不同的启动条件。
例如，启动ATL 10的电动机操作的启动条件可为动力输出装置由驾驶员经由操作元件接通。ATL 10的电动机操作在辅助传动装置经由操作元件再关闭时再停用。作为备选，启动条件可为动力输出装置的负载需求超过预先限定的负载需求阈值，和/或动力输出装置的负载需求在预先限定的时间段内增加得超过预先限定的阈值差。根据另一个变型，排气涡轮增压器的电动机操作的已经存在的启动条件可在步骤S1中以取决于动力输出装置的操作状态的方式改变。例如，电气化排气涡轮增压器10的电动机操作也可在已知的"升压"操作的背景中在停用动力输出装置的情况下启动，只要加速踏板位置超过加速踏板阈值，且/或如果加速踏板位置在预先限定的时间段内增加得超过阈值差。根据该变型，如果在监测动力输出装置3的背景内确定后者接通或启动，则可在步骤S1中减小加速踏板阈值和/或阈值差。根据所述变型，步骤S2中的检查然后基于减小的阈值，其考虑了启动动力输出装置时的内燃机的额外动力输出需求，结果在于"升压"操作较早接通。
本发明不限于上述优选的示例性实施例。相反，同样使用本发明的原理且因此落入保护范围内的许多变型和改型是可能的。特别地，本发明还独立于它们涉及的权利要求对从属权利要求的主题和特征提出保护。

Claims (10)

1. 一种用于启动机动车辆的驱动系统的方法，所述机动车辆特别是商用车辆，所述驱动系统具有通过电气化排气涡轮增压器(10)增压的内燃机(2)，以及发动机侧或传动侧动力输出装置(3)，其特征在于，所述电气化排气涡轮增压器(10)的电动机操作以取决于所述动力输出装置(3)的操作状态的方式启动。
2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电气化排气涡轮增压器(10)的电动机操作在所述动力输出装置(3)经由操作元件接通时启动。
3. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电气化排气涡轮增压器(10)的电动机操作在以下情形时启动：
(a)当所述动力输出装置(3)的负载需求超过预先限定的负载需求阈值时，和/或
(b)当所述动力输出装置(3)的负载需求在预先限定的时间段内升高得大于预先限定的阈值差时。
4. 根据权利要求1或3所述的方法，其特征在于，所述电气化排气涡轮增压器(10)的电动机操作在联接到所述动力输出装置(3)的辅助组件的控制装置(1)经由所述动力输出装置(3)指出很接近负载连接操作时启动。
5. 根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，
(a)只要加速踏板位置超过加速踏板阈值，且/或如果加速踏板位置在预先限定的时间段内对于所述加速踏板位置的变化增加得大于阈值差，则启动所述电气化排气涡轮增压器(10)的电动机操作；以及
(b)当所述动力输出装置(3)启动时，所述加速踏板阈值和/或对于所述加速踏板位置的变化的所述阈值差减小。
6. 根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述电动机操作的幅度以取决于经由所述动力输出装置(3)需求的动力输出水平的方式固定。
7. 根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，
(a)所述动力输出装置(3)为发动机相关的动力输出装置；以及
(b)所述电气化排气涡轮增压器(10)的电动机操作仅在所述机动车辆处于驾驶操作时才启动。
8. 一种用于启动机动车辆的驱动系统的装置，所述机动车辆特别是公用车辆，所述驱动系统具有通过电气化排气涡轮增压器(10)增压的内燃机(2)，以及发动机侧或传动侧动力输出装置(3)，其特征在于，所述装置构造成以取决于所述动力输出装置的操作状态的方式启动所述电气化排气涡轮增压器(10)的电动机操作。
9. 根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述装置构造成执行根据权利要求2至7中任一项所述的方法。
10. 一种具有根据权利要求8或9所述的装置的机动车辆，特别是公用车辆。
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