CN107787398B - 用于运行驱动装置的方法和设备、驱动装置、机动车 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于运行机动车的驱动装置（1）的方法，所述驱动装置具有往复活塞式马达（2）和废气涡轮增压器（5），其中在负荷运行中所述往复活塞式马达（2）以4冲程‑运行模式来运行，并且其中所述废气涡轮增压器（5）具有电机（12）、尤其是介质间隙机，所述电机在所述往复活塞式马达（2）的滑行运行中按发电机方式来运行。在此规定，在滑行运行中所述往复活塞式马达（2）以2冲程‑运行模式来运行。

Description

用于运行驱动装置的方法和设备、驱动装置、机动车
技术领域
本发明涉及一种用于运行机动车的驱动装置的方法，所述驱动装置具有往复活塞式马达和废气涡轮增压器，其中至少在负荷运行中所述往复活塞式马达以4冲程-运行模式来运行，并且其中所述废气涡轮增压器具有电机、尤其是介质间隙机，所述电机在所述往复活塞式马达的滑行运行中按发电机方式来运行。
此外，本发明涉及一种用于运行这样的驱动装置的设备以及一种相应的驱动装置和一种机动车。
背景技术
从现有技术中已经知道，以电的方式支持机动车的驱动装置的废气涡轮增压器，从而尤其能够在往复活塞式马达的转速低时克服延迟的压力形成。在此，所述废气涡轮增压器至少暂时地通过电机来驱动，因而所述废气涡轮增压器的效率独立于所述往复活塞式马达的为进行驱动而提供的废气。所谓的介质间隙机（Medienspaltmaschine）的使用已经证实为有利的、用于将电机集成到所述废气涡轮增压器中的解决方案。介质间隙机的特征在于定子与转子之间的较大的气隙，所述气隙在符合规范地使用时能够用于导引介质。在用在废气涡轮增压器中时，所述介质间隙机如此被集成，使得其处于所述废气涡轮增压器的吸气道中，从而有待输送的空气通过前面所提到的气隙来流动。由此能够特别紧凑地将电动马达集成到所述涡轮增压器中。
此外，由于机动车的进一步改进的电化，电能的回收应该具有越来越高的意义。为了获取能量，在此比如也已经知道按发电机方式来运行所述介质间隙机，其中在所述按发电机方式的运行中驱动力于是尤其是通过往复活塞式马达的废气来提供。但是，这种使用迄今为止仅仅在所述往复活塞式马达的正常运行或者负荷运行中有意义，因为只有在那时才通过所述往复活塞式马达的废气来为所述废气涡轮增压器提供足够的驱动能量。
发明内容
按本发明的方法提供以下优点：在滑行运行中所述电机能够有利地按发电机方式来运行，其中所述按本发明的方法保证，如此有力地驱动所述电机，从而以足够的尺度来产生电能。
所述按本发明的方法为此规定，在所述往复活塞式马达的滑行运行中所述往复活塞式马达以2冲程-运行模式来运行。因而规定，在从正常运行或者负荷运行转换为滑行运行时从4冲程-运行模式转换为2冲程-运行模式，其中在所述2冲程-运行模式中在活塞的每次下行冲程（吸气冲程）中打开配属于这个活塞的进气门并且在每次上行冲程（压缩冲程）中打开配属于这个活塞的排气门。其中所述排气门在所述下行冲程中关闭并且所述进气门在所述上行冲程中尤其关闭。这引起以下结果：在所述滑行运行中随着每次活塞冲程将气体质量流量从各个汽缸中推送出来并且供驱动所述废气涡轮增压器所用。由此，在进气管压力相同时所述气体质量流量与4冲程-滑行运行相比增加一倍。由此，在所述滑行运行的期间明显更大的气体质量流量以及更高的焓可供使用，使得所述废气涡轮增压器的涡轮机能够产生合适的、用于按发电机方式运行所述电机的功率。
按照本发明的一种优选的改进方案来规定，所述往复活塞式马达的凸轮轴在负荷运行中用4冲程-凸轮轮廓并且在滑行运行中用2冲程-凸轮轮廓来运行。所述往复活塞式马达的不同的运行方式由此通过所述凸轮轴的凸轮轮廓来提供。通过所述凸轮轮廓的转换，由此以简单的方式方法在4冲程-运行模式与2冲程-运行模式之间转换。
尤其规定，为了改变所述凸轮轮廓而轴向地移动所述凸轮轴。由此能够容易地在不同的凸轮轮廓之间转换。具有不同的凸轮轮廓的、能够调节的凸轮轴原则上为人所知。在此，所述凸轮轮廓构造用于所述往复活塞式马达的不同的运行方式，从而对于所述往复活塞式马达的、至少一个汽缸的相应至少一个进气门和/或排气门来说分别存在一个用于4冲程-运行模式的凸轮轮廓和另一个用于2冲程-运行模式的凸轮轮廓。
按照本发明的一种优选的改进方案来规定，通过滑槽导引机构来移动所述凸轮轴。为此，所述凸轮轴在其外侧面上尤其具有导槽，导销能够引入到所述导槽中。所述导槽在此尤其在曲线导引机构中延伸，而所述导销以固定在壳体上的方式来布置并且能够径向于所述凸轮轴来移动，从而如果所述导销嵌合到所述导槽中，则轴向地移动所述凸轮轴。
此外优选规定，在所述滑行运行中最大程度地打开所述往复活塞式马达的节气门。由此保证，通过所述往复活塞式马达来输送最大可能的气流。这一点有利地得到设置，如果所述往复活塞式马达是汽油马达。
此外优选规定，在所述滑行运行中关闭所述废气涡轮增压器的废气门并且/或者将所述废气涡轮增压器的可变的涡轮机几何结构调节到最大的驱动功率。通过所述废气门的关闭或者对于所述涡轮机几何结构的调节来实现这一点：向所述废气涡轮增压器的涡轮机加载最大可能的驱动能量，使得所述电机得到相应高的按发电机方式的功率。
此外优选规定，在所述滑行运行中将至少一个排气门的打开时间往后调节。由此实现这一点：首先进行汽缸内部的压缩，所述汽缸内部的压缩在打开所述排气门时以脉冲增压的形式为所述涡轮机提供额外的焓。
按本发明的设备的特征在于专门构设的控制器，该控制器实施所述按本发明的方法。另外的特征和优点从前面所作的描述中并且从优选实施例中得出。尤其规定，所述电机构造为介质间隙机，该介质间隙机处于所述废气涡轮增压器的吸气道中。
按本发明的驱动装置的特征在于，所述往复活塞式马达具有至少一个能够调节的凸轮轴，所述凸轮轴能够在2冲程-凸轮轮廓与4冲程-凸轮轮廓之间调节，并且存在所述按本发明的设备。通过对于所述凸轮轴的调节，由此将所述内燃机从4冲程-运行模式转换为前面描述的2冲程-运行模式或者使其相反地转换。另外的特征和优点从前面所作的描述中并且从优选实施例中得出。尤其规定，这样凸轮轴不仅配属于所述进气门而且配属于所述排气门，从而随着每次活塞下行冲程至少一个所属的进气门打开，并且随着每次活塞上行冲程至少一个相应所配属的排气门打开。由此，所述质量流量在2冲程-运行模式中在进气管压力相同时与4冲程-运行模式相比能够增加一倍。
按本发明的机动车的特征在于所述按本发明的驱动装置。由此产生前面已经提到的优点。另外的特征和优点从前面所作的描述中并且从优选实施例中得出。
附图说明
下面要借助于附图对本发明进行详细解释。其中：
图1以简化的图示示出了机动车的驱动装置；
图2以简化的剖面图示出了所述驱动装置的废气涡轮增压器；并且
图3以简化的图示示出了所述往复活塞式马达的调节机构。
具体实施方式
图1以简化的图示示出了在这里未详细示出的机动车的驱动装置1。所述驱动装置1具有作为驱动机的往复活塞式马达，该往复活塞式马达通过传动机构3与驱动轮4进行了作用连接。废气涡轮增压器5配属于所述往复活塞式马达2，所述废气涡轮增压器具有涡轮机6和压缩机7，所述涡轮机与所述压缩机相耦联。
图2为此示出了所述废气涡轮增压器5的放大的剖面图。所述压缩机6具有抗扭转地布置在轴8上的压缩机轮9，其中在同一个轴8上同样抗扭转地布置了所述涡轮机7的涡轮10。此外，在所述轴8上抗扭转地安置了电机12的转子11，所述电机构造为介质间隙机，该介质间隙机具有与所述转子11同轴地、以固定在壳体上的方式布置的定子13。在定子13与转子11之间的气隙14中构造了用于有待输送的介质、尤其是所述内燃机2的废气的通道，所述介质流往所述压缩机轮10或者被其吸入，用于在被压缩的情况下提供给所述往复活塞式马达2。
如在图1中简化地示出的那样，所述往复活塞式马达具有多个汽缸15，在所述汽缸中布置了能够轴向移动的往复活塞。此外，为每个汽缸15分配了两个进气门16和两个排气门17，所述进气门和所述排气门控制着相应的汽缸15中的换气。为了操纵所述进气门16和排气门17，所述往复活塞式马达此外具有两个凸轮轴18和19，所述凸轮轴对每个气门来说具有至少一个凸轮轮廓，通过所述凸轮轮廓克服弹簧元件的力以所熟知的方式方法来移动所述气门。
图3以简化的图示示出了具有进气门16和凸轮轴18的所述往复活塞式马达2的详细视图。所述凸轮轴18构造为能够轴向地调节的凸轮轴，该凸轮轴因而能够轴向地移动。在此，所述凸轮轴对每个进气门16来说分别拥有一个凸轮20，该凸轮构造为双凸轮并且为此包括两个并排的、不同地构成的凸轮轮廓21和22。此外，为所述凸轮20分配了滑槽导引机构23，该滑槽导引机构具有布置在壳体侧的导销24，该导销能够径向地移动，用于嵌合到在所述轴8中构成的导槽25中。所述导槽25如此构成，使得在所述导销24放在所述导槽25中并且所述凸轮轴18旋转时，轴向地移动所述凸轮轴18。所述滑槽导引机构23在此如此构成，使得按所述凸轮轴18的移动所述凸轮轮廓21或者所述凸轮轮廓22与所述进气门16共同作用。也为所述排气门17而设置了相应的凸轮轮廓。
与所熟知的解决方案不同，在此规定，所述凸轮轮廓21构造用于所述往复活塞式马达2的正常运行或者负荷运行，在所述正常运行或者负荷运行中所述往复活塞式马达产生驱动转矩，而所述凸轮轮廓22则构造用于所述往复活塞式马达2的有利的滑行-回收运行。为此，在此规定，所述凸轮轮廓21是4冲程-凸轮轮廓，所述4冲程-凸轮轮廓在所述往复活塞式马达2的运行中负责：按照4冲程-运行模式来操纵所述进气门16，并且所述凸轮轮廓22构造为2冲程-凸轮轮廓，使得其随着所述活塞的每次下行冲程来打开所述进气门。有利地为所述往复活塞式马达2的气门16、17中的每个气门分配了相应的凸轮20，其中所述两个凸轮轴18和19能够相应地移动，用于在所述4冲程-运行模式与所述2冲程-运行模式之间转换，其中配属于所述排气门17的凸轮20在2冲程-运行模式中随着所属的活塞的每次上行冲程来打开所述排气门。
如已经提到的那样，所述凸轮轮廓22用于所述滑行运行。如果所述往复活塞式马达2转换到滑行运行中，那就设定所述凸轮轮廓22，从而将所述往复活塞式马达2转换为2冲程-运行模式。这具有以下优点：通过所述往复活塞式马达2引起的气体流量与所述4冲程-运行模式相比加了一倍。由此，焓和对所述涡轮机6有好处的气体质量流量上升，使得所述废气涡轮增压器5的驱动功率在所述驱动装置1的滑行运行中还足够高，用于驱动所述电机12，使得该电机能够在按发电机方式的运行中产生电能。
因此，通过所述驱动装置1的所提出的实施方式以及运行来实现这一点：能够实施有利的回收策略，通过所述回收策略在所述驱动装置1的正常运行或者负荷运行中以4冲程-运行模式来运行所述往复活塞式马达2并且必要时通过按马达方式运行的电机12来支持所述废气涡轮增压器5，其中在所述滑行运行中转换到所述往复活塞式马达2的2冲程-运行模式并且按发电机方式来运行所述电机12。通过有利地选择的凸轮轮廓21和22来实现这一点：在所述滑行运行中随着每次活塞-下行冲程配属于这个活塞的进气门打开并且随着每次活塞-上行冲程配属于这个活塞的排气门打开，使得所述质量流量以相同的进气管压力加了一倍。
如果所述往复活塞式马达2构造为汽油马达，则优选额外地最大程度地打开所述往复活塞式马达2的节气门。如果所述废气涡轮增压器5具有可变的涡轮机几何结构，所述涡轮机几何结构尤其包括能够调节的导向叶片，那就在所述滑行运行中将这些导向叶片优选调节到最小流量（min-flow）靠近止挡的位置中。如果所述废气涡轮增压器5具有废气门机构，那就在所述滑行运行中有利地关闭所述废气门，从而通过所述涡轮机来导送最大可能的质量流量。
此外，在所述滑行运行中，有利地将用于打开相应的排气门17的时刻往后调节或者延迟数10°曲轴角，从而在相应的排气门打开之前首先进行汽缸内部的压缩。由此在打开相应的排气门17时以脉冲增压的形式来提供额外的、用于驱动所述涡轮机7的焓。
按照另一种在这里未示出的实施例，也能够考虑，取代介质间隙机12而将电机在所述轴8上布置在涡轮9与压缩机轮10之间。由此，通过所述往复活塞式马达2的有利的运行在回收电能时获得效率提升。

Claims (13)

1.用于运行机动车的驱动装置（1）的方法，所述驱动装置具有往复活塞式马达（2）和废气涡轮增压器（5），其中在负荷运行中所述往复活塞式马达（2）以4冲程-运行模式来运行，并且其中所述废气涡轮增压器（5）具有电机（12），所述电机在所述往复活塞式马达（2）的滑行运行中按发电机方式来运行，其特征在于，在滑行运行中所述往复活塞式马达（2）以2冲程-运行模式来运行。
2.按权利要求1所述的方法，其特征在于，所述往复活塞式马达（2）的至少一个凸轮轴（18、19）在负荷运行中用4冲程-凸轮轮廓（21）来运行并且在滑行运行中用2冲程-凸轮轮廓（22）来运行。
3.按权利要求2所述的方法，其特征在于，为了改变所述凸轮轮廓（21、22）而轴向地移动所述凸轮轴（18、19）。
4.按权利要求2或3所述的方法，其特征在于，通过滑槽导引机构（23）来移动所述凸轮轴（18、19）。
5.按权利要求1到3中任一项所述的方法，其特征在于，在所述滑行运行中最大程度地打开所述往复活塞式马达（2）的节气门。
6.按权利要求1到3中任一项所述的方法，其特征在于，在所述滑行运行中将所述废气涡轮增压器（5）的废气门关闭并且/或者将所述废气涡轮增压器（5）的可变的涡轮机几何结构调节到最小位置。
7.按权利要求2或3所述的方法，其特征在于，在所述滑行运行中通过所述2冲程-凸轮轮廓（22）将至少一个排气门的打开时刻往后调节。
8.按权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电机（12）是介质间隙机。
9.用于运行机动车的设备，所述机动车具有往复活塞式马达（2）和废气涡轮增压器（5），其中所述往复活塞式马达（2）在负荷运行中以4冲程-运行模式运行，并且其中所述废气涡轮增压器（5）具有电机（12），所述电机在所述往复活塞式马达（2）的滑行运行中按发电机方式运行，其特征在于专门构设的控制器，所述控制器实施按权利要求1到8中任一项所述的方法。
10.按权利要求9所述的设备，其特征在于，所述电机（12）是介质间隙机。
11.用于机动车的驱动装置，所述驱动装置具有往复活塞式马达（2）和废气涡轮增压器（5），其中所述往复活塞式马达（2）在负荷运行中以4冲程-运行模式运行，并且其中所述废气涡轮增压器（5）具有电机（12），所述电机在所述往复活塞式马达（2）的滑行运行中按发电机方式运行，其特征在于，所述往复活塞式马达（2）具有至少一个能够调节的、用于在4冲程-凸轮轮廓（21）与2冲程-凸轮轮廓（22）之间转换的凸轮轴（18、19），并且存在按权利要求9或10所述的设备。
12.按权利要求11所述的驱动装置，其特征在于，所述电机（12）是介质间隙机。
13.具有按权利要求11或12所述的驱动装置的机动车。
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