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QUERVERWEIS AUF VERWANDTE
ANMELDUNGEN
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Diese
Anmeldung beansprucht die Priorität der vorläufigen US-Patentanmeldung Nr. 60/823,015,
die am 21. August 2006 eingereicht wurde und deren Offenbarungsgehalt
hierin durch Bezugnahme vollständig
miteingeschlossen ist.
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TECHNISCHES GEBIET
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Diese
Erfindung betrifft Antriebsstränge,
die eine Brennkraftmaschine nach dem Atkinson-Kreisprozess mit einem
Lufteinlasssystem, einem Motor in Hybridkombination mit der Brennkraftmaschine
und einen selektiv betätigbaren
Kompressor aufweisen, der ausgestaltet ist, um Luft in dem Einlasssystem unter
Druck zu setzen.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Eine
Brennkraftmaschine mit Fremdzündung zur
Verwendung in Fahrzeugen zeichnet sich typischerweise durch einen
Viertaktbetrieb aus. Jeder Kolben der Brennkraftmaschine verschiebt
sich in einem jeweiligen Zylinder zwischen einem oberen Totpunkt
und einem unteren Totpunkt hin und her, wie es Fachleute verstehen.
Während
eines Einlasstaktes bewegt sich der Kolben von seinem oberen Totpunkt zu
seinem unteren Totpunkt, wodurch Luft und Kraftstoff durch das offene
Einlassventil in den Zylinder eingesaugt werden. Während eines
anschließenden Verdichtungstaktes
bewegt sich der Kolben von seinem unteren Totpunkt zu sei nem oberen
Totpunkt, wodurch die Luft und der Kraftstoff komprimiert werden.
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Eine
Zündkerze
erzeugt einen Zündfunken, der
bewirkt, dass die Luft und der Kraftstoff in dem Zylinder verbrennen,
wenn sich der Kolben bei oder in der Nähe des oberen Totpunktes befindet,
wodurch Druck erzeugt wird und der Kolben während eines Expansionstaktes
zu seinem unteren Totpunkt gedrückt
wird. Nach dem Expansionstakt kehrt der Kolben während eines Ausstoßtaktes
zu seinem oberen Totpunkt zurück,
wodurch die Abgase durch ein geöffnetes
Auslassventil aus dem Zylinder herausgedrückt werden. Bei dem Otto-Kreisprozess
ist der Druck in dem Zylinder zur Zeit des geöffneten Auslassventils höher als
der Auslasskrümmerdruck,
und somit geht etwas von der Energie, die durch die Verbrennung
der Luft und des Kraftstoffes erzeugt wird, durch den Auslass verloren,
statt dass sie über
den Kolben auf die Kurbelwelle übertragen
wird.
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Eine
Brennkraftmaschine, die nach dem Atkinson-Kreisprozess arbeitet,
zeichnet sich durch einen beträchtlich
höheren
Wirkungsgrad aus als der einer Brennkraftmaschine, die nach dem
Otto-Kreisprozess arbeitet, da der Atkinson-Kreisprozess eine stärkere Expansion
der Brenngase vor dem Öffnen des
Auslassventils erlaubt, z.B. kann der Druck in dem Zylinder gleich
dem Druck in dem Auspuffkrümmer
oder Atmosphärendruck
sein, wenn das Auslassventil geöffnet
ist. Jedoch zeichnet sich der Atkinson-Kreisprozess durch einen
niedrigeren indizierten effektiven Mitteldruck (IMEP von indicated
mean effective pressure), eine niedrigere Leistungsdichte und eine
geringere Spitzenleistung als der Otto-Kreisprozess aus.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Es
ist ein Antriebsstrang vorgesehen, der eine Brennkraftmaschine nach
dem Atkinson-Kreisprozess mit zumindest einem Zylinder, einer selektiv rotierbaren
Kurbelwelle und einem Lufteinlasssystem aufweist, das eine selektive
Fluidverbindung zwischen dem Zylinder und der Atmosphäre bereitstellt. Der
Antriebsstrang umfasst auch einen Motor in Hybridkombination mit
der Brennkraftmaschine, einen Kompressor, eine Leistungsquelle und
einen Controller. Der Kompressor ist ausgestaltet, um Luft in dem Lufteinlasssystem
selektiv zu komprimieren, und weist einen selektiv rotierbaren Rotor
auf. Die Leistungsquelle ist funktional mit dem Rotor verbunden und
ausgestaltet, um Leistung selektiv auf den Rotor zu übertragen.
Der Controller ist funktional mit dem Kompressor verbunden und ausgestaltet,
um selektiv zu bewirken, dass der Antriebsstrang in einem ersten Betriebsmodus
und einem zweiten Betriebsmodus arbeitet. In dem ersten Betriebsmodus
rotiert die Kurbelwelle und die Leistungsquelle überträgt keine Leistung auf den Rotor.
In dem zweiten Betriebsmodus rotiert die Kurbelwelle und die Leistungsquelle überträgt Leistung
auf den Rotor.
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Der
hierin bereitgestellte Antriebsstrang zieht Nutzen aus dem Wirkungsgrad
des Atkinson-Kreisprozesses, während
der niedrige IMEP, die niedrige Leistungsdichte und die niedrige
Spitzenleistung des Atkinson-Kreisprozesses kompensiert werden.
Während
des ersten Betriebsmodus bietet die Brennkraftmaschine nach dem
Atkinson-Kreisprozess Effizienz, aber mit niedriger Leistungsdichte und
niedriger Spitzenleistung. Wenn das befohlene Drehmoment das maximale
von der Brennkraftmaschine verfügbare
Drehmoment übersteigt,
kann der Motor in Hybridkombination mit der Brennkraftmaschine nach
dem Atkinson-Kreisprozess zusätzliches Drehmoment
bereitstellen. Jedoch kann ein fortgesetzter Gebrauch des Motors
die Energie der Batterie, die den Motor versorgt, abnehmen lassen.
Während
des zweiten Betriebsmodus erhöht
der Kompressor das Ausgangsdrehmoment der Brennkraftmaschine, ohne
die Batterie, die den Motor versorgt, zu entleeren. Dementsprechend
kann der Kompressor während
ausgedehnter Zeiträume,
in denen das befohlene Drehmoment das maximale Drehmoment der normal
angesaugten Brennkraftmaschine nach dem Atkinson-Kreisprozess übersteigt,
aktiviert werden, um das Ausgangsdrehmoment der Brennkraftmaschine
zu erhöhen,
ohne die Batterie zu entleeren. Der Kompressor zieht während des
ersten Modus keine Leistung von der Brennkraftmaschine oder anderen
Leistungsquelle, und somit bewirkt der Kompressor während des
ersten Modus keinen parasitären
Verlust.
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Es
ist auch ein Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstrangs vorgesehen.
Das Verfahren umfasst, dass der Antriebsstrang in einem ersten Modus betrieben
wird, indem bewirkt wird, dass eine Brennkraftmaschine nach dem
Atkinson-Kreisprozess und ein Elektromotor gleichzeitig Drehmoment
auf ein Abtriebselement übertragen,
der Antriebsstrang in einem zweiten Modus betrieben wird, indem
bewirkt wird, dass die Brennkraftmaschine nach dem Atkinson-Kreisprozess
Drehmoment auf das Abtriebselement überträgt, und gleichzeitig bewirkt
wird, dass ein Kompressor Luft in dem Lufteinlasssystem der Brennkraftmaschine
unter Druck setzt, und der Antriebsstrang betrieben wird, um in
einem dritten Modus zu arbeiten, indem bewirkt wird, dass die Brennkraftmaschine
nach dem Atkinson-Kreisprozess Drehmoment auf das Abtriebselement
mit deaktiviertem Motor und Kompressor überträgt.
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Die
obigen Merkmale und Vorteile und weitere Merkmale und Vorteile der
vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden ausführlichen
Beschreibung der besten Ausführungsarten
der Erfindung leicht deutlich werden, wenn diese in Verbindung mit den
begleitenden Zeichnungen genommen wird.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine schematische Darstellung eines Antriebsstrangs, der eine Brennkraftmaschine und
ein Getriebe umfasst;
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1a ist
eine schematische Draufsicht der Brennkraftmaschine von 1;
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2 ist
eine schematische Darstellung des Getriebes von 1;
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3 ist
ein beispielhaftes Steuerungskennfeld für den Antriebsstrang von 1;
und
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4 ist
eine schematische Darstellung eines Abschnitts eines alternativen
Antriebsstrangs gemäß der beanspruchten
Erfindung.
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BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN
AUSFÜHRUNGFORMEN
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In 1 ist
ein Fahrzeugantriebsstrang 10 schematisch dargestellt.
Der Antriebsstrang 10 umfasst eine Brennkraftmaschine 14.
Nach den 1 und 1a umfasst
die Brennkraftmaschine 14 einen Motorblock 18,
der mehrere Zylinder 22A–F definiert. Die Brennkraftmaschine 14 umfasst
ferner mehrere Kolben 26A–F. Jeder Kolben 26A–F ist in
jeweils einem der Zylinder 22A–F für eine Hin- und Herbewegung
darin zwischen einem oberen Totpunkt und einem unteren Totpunkt
angeordnet, wie es Fachleute verstehen.
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Jeder
Kolben 26A–F
ist funktional mit einer Kurbelwelle (die in 1 bei 30 gezeigt
ist) über
jeweils eine Pleuelstange (die in 1 bei 34 gezeigt ist)
derart verbunden, dass die Hin- und Herbewegung jedes Kolbens eine
Rotation der Kurbelwelle 30 bewirkt, und umgekehrt. Jeder
Zylinder 22A–F
umfasst jeweils eine Einlassöffnung 38A–F und jeweils eine
Auslassöffnung 42A–F, die
durch einen Zylinderkopf (der in 1 bei 46 gezeigt
ist) gebildet sind. Jede Einlassöffnung 38A–F steht
mit einer Einlasskammer 50 eines Lufteinlasssystems 52 über jeweils einen
Kanal 56 in selektiver Fluidverbindung, um eine Einlassladung,
die Luft, Kraftstoff und wahlweise rückgeführtes Abgas umfasst, aufzunehmen.
Jede Auslassöffnung 42A–F steht
mit einem Auspuffkrümmer 62 über jeweils
einen Kanal 66 in selektiver Fluidverbindung, wie es Fachleute
verstehen.
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Jedem
Zylinder 22A–F
ist jeweils ein Einlassventil 54A–F zugeordnet. Jedes Einlassventil 54A–F ist zwischen
einer offenen Position, in der der dem Einlassventil zugeordnete
Zylinder mit der Kammer 50 über seine jeweilige Einlassöffnung 38A–F in Fluidverbindung
steht, und einer geschlossenen Position bewegbar, in der das Einlassventil 54A–F jeweils eine
der Einlassöffnungen 38A–F versperrt,
wodurch eine Fluidverbindung zwischen dem Zylinder 22A–F, dem
das Einlassventil zugeordnet ist, und dem Lufteinlasssystem 52 verhindert
wird. Ähnlich
ist jedem Zylinder 22A–F
jeweils ein Auslassventil 58A–F zugeordnet. Jedes Auslassventil 58A–F ist zwischen
einer offenen Position, in der der dem Auslassventil zugeordnete
Zylinder mit dem Auspuffkrümmer 62 über seine
jeweilige Auslassöffnung 42A–F in Fluidverbindung
steht, und einer geschlossenen Position bewegbar, in der das Auslassventil 58A–F jeweils
eine der Auslassöffnungen 42A–F versperrt,
wodurch eine Fluidverbin dung zwischen dem Zylinder 22A–F, dem das
Auslassventil zugeordnet ist, und dem Auspuffkrümmer 62 verhindert
wird.
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Die
Einlassventile 54A–F
sind über
eine Feder in die geschlossene Position vorgespannt. Die Brennkraftmaschine 14 umfasst
Einlassventilstellglieder 70A–F, wobei jedes der Einlassventilstellglieder
ausgestaltet ist, um selektiv zu bewirken, dass sich jeweils eines
der Einlassventile 54A–F
zwischen seiner offenen und geschlossenen Position bewegt. In der
dargestellten Ausführungsform
stehen die Stellglieder 70A–F funktional mit einer Nockenwelle 72 in
Eingriff, die funktional mit der Kurbelwelle 30 verbunden
ist, um von dieser, wie etwa über
einen Riemenantrieb (der nicht gezeigt ist), angetrieben zu werden,
wie es Fachleute verstehen. Die Auslassventile 58A–F sind
ebenfalls über
eine Feder in die geschlossene Position vorgespannt. Die Brennkraftmaschine 14 umfasst
Auslassventilstellglieder 74A–F, die jeweils ausgestaltet
sind, um selektiv zu bewirken, dass sich jeweils eines der Auslassventile 58A–F zwischen
seiner offenen und geschlossenen Position bewegt. Die Stellglieder 74A–F stehen
funktional mit einer Nockenwelle 76 in Eingriff, die funktional
mit der Kurbelwelle 30 verbunden ist, um von dieser, wie
etwa über
einen Riemenantrieb (der nicht gezeigt ist), angetrieben zu werden,
wie es Fachleute verstehen. Alternativ und innerhalb des Schutzumfangs
der beanspruchten Erfindung können
die Einlass- und Auslassventilstellglieder funktional mit einer
gemeinsamen Nockenwelle in Eingriff stehen. Fachleute werden eine
Vielfalt von Ventilstellgliedern erkennen, die innerhalb des Schutzumfangs
der beanspruchten Erfindung angewandt werden können, wie etwa nockenbetätigte Kipphebel,
nockenbetätigte
Schlepphebel. Solenoide usw.
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In
der dargestellten Ausführungsform
sind die Stellglieder 70A, 70C und 70E Standardstellglieder,
die die Einlassventile 54A, 54C und 54E einmal pro
zwei Umdrehungen der Kurbelwelle öffnen und schließen. Ähnlich sind
die Stellglieder 74A, 74C und 74E Standardstellglieder,
die die Auslassventile 58A, 58C und 58E einmal
alle zwei Umdrehungen der Kurbelwelle öffnen und schließen.
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Die
Brennkraftmaschine 14 zeichnet sich durch einen bedarfsabhängigen Hubraum
aus, wobei bestimmte Einlass- und Auslassventile selektiv deaktivierbar
sind, um bestimmte Brennkraftmaschinenzylinder stillzulegen. In
der dargestellten Ausführungsform
sind die Ventilstellglieder 70B, 70D, 70F, 74B, 74D, 74F steuerbar,
um selektiv Ventile 54B, 54D, 54F, 58B, 58D bzw. 58F zu
aktivieren bzw. zu deaktivieren. Die Einlassventile 54B, 54D, 54F und die
Auslassventile 58B, 58D, 58F öffnen und
schließen
einmal während
jeweils zwei Umdrehungen der Kurbelwelle, wenn sie zugeschaltet
sind; die Einlassventile 54B, 54D, 54F und
die Auslassventile 58B, 58D, 58F sind
selektiv abschaltbar, um die Zylinder 22B, 22D und 22F stillzulegen.
Wenn die Einlassventile 54B, 54D, 54F und
die Auslassventile 58B, 58D und 58F abgeschaltet
sind, bleiben sie ungeachtet der Kurbelwellenrotation geschlossen.
Fachleute werden verschiedene Ventilstellgliedausgestaltungen erkennen,
die eine selektive Ventildeaktivierung ermöglichen. In einer nicht gezeigten
beispielhaften Ausführungsform
sind alle Einlass- und Auslassventile selektiv deaktivierbar.
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Die
Brennkraftmaschine 14 arbeitet nach einem Atkinson-Kreisprozess.
In der dargestellten Ausführungsform
zeichnet sich die Brennkraftmaschine 14 durch ein sehr
spätes
Einlassventilschließen
aus, um den Betrieb nach dem Atkinson-Kreisprozess zu erreichen.
Die Einlassventile 54A, 54C, 54E und
die Einlassventile 54B, 54D, 54F schließen, wenn
sie aktiviert sind, zwischen 60–150
Kurbelwinkelgraden nach dem unteren Totpunkt im Anschluss an den
Einlasstakt. Das heißt
jedes Einlassventil 54A–F schließt zwischen 70 und 150 Kurbelwinkelgrade,
nachdem sich der Kolben 26A–F in dem Zylinder 22A–F, dem
das Einlassventil zugeordnet ist, an dem jeweiligen unteren Totpunkt
befindet. Wenn der Kurbelwinkel zwischen dem Auslassventilöffnen und dem
unteren Totpunkt während
des Expansionstaktes des Kolbens kleiner als der Kurbelwinkel zwischen
dem unteren Totpunkt und dem Einlassventilschließen während des Verdichtungstaktes
des Kolbens ist, dann ist das tatsächliche volumetrische Expansionsverhältnis größer als
das tatsächliche
volumetrische Verdichtungsverhältnis.
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Die
Auslassventile 58A–F
zeichnen sich durch ein spätes Öffnen aus,
z.B. etwa 30–35
Kurbelwinkelgrade vor dem unteren Totpunkt. Der Atkinson-Kreisprozess erhöht die indizierte
Ausgangsleistung für
eine gegebene Kraftstoffeingabe im Vergleich mit dem Otto-Kreisprozess,
da der Atkinson-Kreisprozess eine stärkere Expansion der Gase in
den Zylindern während
des Arbeitstaktes im Vergleich mit dem Otto-Kreisprozess ermöglicht.
Darüber
hinaus verringert das späte
Einlassventilschließen
Pumparbeit im Vergleich mit einer Brennkraftmaschine nach dem Otto-Kreisprozess,
da Luft und Kraftstoff während
jedes Verdichtungstaktes der Kolben aus den Einlassöffnungen
herausgedrückt
werden, wodurch der Krümmerdruck,
d.h. der Druck in der Kammer 50 bei jedem Abtriebsdrehmomentniveau
der Brennkraftmaschine erhöht
wird.
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In
einer beispielhaften Ausführungsform zeichnet
sich jeder Zylinder 22A–F durch ein hohes geometrisches
Verdichtungsverhältnis,
vorzugsweise zwischen 11:1 und 16:1, aus. Das späte Einlassventilschließen führt dazu,
dass etwas von der Luft, die während
des Ansaugtaktes in die Zylinder gesaugt wird, während des Verdichtungstaktes
des Kolbens zurück
in das Lufteinlasssystem 52 gedrückt wird, was zu einem effektiven
Verdichtungsverhältnis führt, das
geringer ist als das geometrische Verdichtungsverhältnis.
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In
einer beispielhaften Ausführungsform
liegt das effektive Verdichtungsverhältnis zwischen etwa 8:1 und
11:1 mit einem Einlassventilschließen bei 80 Kurbelwinkelgraden
nach dem unteren Totpunkt in Abhängigkeit
von dem geometrischen Verdichtungsverhältnis, wodurch ein Verhältnis von
Arbeitstaktexpansion zu Verdichtung zwischen 1,0 und 2,0 geschaffen
wird. Somit ermöglicht
das späte
Einlassventilschließen,
dass die Brennkraftmaschine 14 ohne unnormale Verbrennung
(Klopfen) arbeitet, aber mit einem sehr hohen Expansionsverhältnis, das
zu einer erhöhten
Ausgangsenergie pro verbrauchter Kraftstoffeinheit führt. Mit
einem Einlassventilschließen
bei 120 Kurbelwinkelgraden nach dem unteren Totpunkt beträgt das effektive
Verdichtungsverhältnis
etwa 3,5:1 mit einem Verhältnis
von Arbeitstaktexpansion zu Verdichtung von mehr als 3,5 und einer
vollen Arbeitstaktexpansion auf Atmosphärendruck. An dieser Position
pumpt die Brennkraftmaschine 14 weniger als ein Drittel
der Grundlinienluftströmung
bei einer gegebenen Drehzahl und einem gegebenen Krümmerluftdruck.
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Die
Brennkraftmaschine 14 umfasst auch einen Nockenphasensteller 78,
der funktional mit den Einlassventilstellgliedern 70A–F über die
Nockenwelle 72 verbunden und ausgestaltet ist, um selektiv
den Kurbelwinkel zu verändern,
mit dem die Einlassventile 54A–F schließen.
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Das
Lufteinlasssystem 52 definiert einen ersten Durchgang 84,
der mit der Atmosphäre 85 in
Fluidverbindung steht, um daraus Luft aufzunehmen. Das Lufteinlasssystem 52 umfasst
vorzugsweise ein Luftfilter (das nicht gezeigt ist) oberstromig
des ersten Durchgangs 84. Ein Drosselventil 86 in
dem ersten Durchgang 84 steuert die Menge an Luft 87,
die in das Lufteinlasssystem 52 gesaugt wird, wie es Fachleute
verstehen. Das Lufteinlasssystem 52 definiert einen zweiten
Durchgang 88, der eine Fluidverbindung zwischen der Einlasskammer 50 und
dem ersten Durchgang 84 bereitstellt. Ein Kompressor 92 steht
mit dem ersten Durchgang 84 in Fluidverbindung. Der Kompressor 92 umfasst
einen selektiv rotierbaren Rotor 94, wie es Fachleute verstehen.
Das Lufteinlasssystem 52 definiert einen dritten Durchgang 96,
der eine Fluidverbindung zwischen der Einlasskammer 50 und
dem Kompressor 92 bereitstellt. Ein Umgehungsventil 98 ist
zwischen einer geschlossenen Position, in der das Ventil 98 den
zweiten Durchgang 88 versperrt, wodurch eine Luftströmung von
dem ersten Durchgang 84 zu der Einlasskammer 50 durch
den zweiten Durchgang 88 verhindert wird, und einer offenen
Position bewegbar, in das Ventil 98 eine Luftströmung von
dem ersten Durchgang 84 zu der Kammer 50 durch
den zweiten Durchgang 88 zulässt. Ein Stellglied 100,
wie etwa ein Solenoid oder ein Servomotor, ist funktional mit dem
Ventil 98 verbunden und ausgestaltet, um das Ventil 98 selektiv zwischen
seiner offenen und geschlossenen Position zu bewegen.
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Der
Kompressor 92 ist ausgestaltet, um Luft 87 von
dem ersten Durchgang 84 selektiv unter Druck zu setzen
und die unter Druck gesetzte Luft in den dritten Durchgang 96 und
dementsprechend zu der Einlasskammer 50 und den Zylindern 22A–F zu übertragen.
Der Antriebsstrang 10 umfasst eine Leistungsquelle für den Kompressor 92.
In der dargestellten Ausführungsform
ist die Leistungsquelle ein Elektromotor 104, der funktional
mit dem Kompressor 92 verbunden ist, um den Kompressor 92 selektiv
zu versorgen. Genauer ist der Motor 104 ausgestaltet, um
den Rotor 94 selektiv zu rotieren, wodurch Luft 87 in
dem dritten Durchgang 96 unter Druck gesetzt wird. Der
Motor 104 und der Kompressor 92 bilden ein "elektrisches Ladegebläse" oder ein "elektrisch versorgtes
Ladegebläse".
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Die
Brennkraftmaschine 14 umfasst zumindest eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung 110,
die ausgestaltet ist, um den Zylindern 22A–F Kraftstoff
zuzuführen.
In der dargestellten Ausführungsform
ist die Kraftstoffeinspritz vorrichtung 110 funktional mit
dem Lufteinlasssystem 52 verbunden, um Kraftstoff in Luft oberstromig
der Zylinder 22A–F
einzuspritzen. Der Antriebsstrang 10 umfasst auch einen
Controller 130. Innerhalb des Schutzumfangs der beanspruchten
Erfindung kann der Controller einen Controller oder mehrere Controller
umfassen, die zusammenarbeiten, um die logischen Operationen und
die hierin beschriebenen Steuerungen durchzuführen. Beispielsweise kann der
Controller 130 ein Brennkraftmaschinen-Controller und ein Getriebe-Controller
sein. In der bevorzugten Ausführungsform
ist der Controller 130 ein digitaler Controller. Der Controller
kann vorprogrammierbar sein, um die hierin beschriebenen logischen
Operationen und Steuerungen durchzuführen, oder kann Schaltkreise
umfassen, die zweckgebunden sind, um die hierin beschriebenen logischen Operationen
und Steuerungen durchzuführen.
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Die
Kurbelwelle 30 ist funktional mit dem Antriebselement 108 eines
elektrisch verstellbaren Getriebes 112 verbunden, um rotatorische
Leistung und Drehmoment darauf zu übertragen. Fachleute werden
den Aufbau und die Funktionsweise eines elektrisch verstellbaren
Getriebes kennen und verstehen. Das elektrisch verstellbare Getriebe 112 umfasst
einen ersten Motor/Generator 116 und einen zweiten Motor/Generator 120.
Das Drehzahlverhältnis
zwischen dem Antriebselement 108 und dem Abtriebselement 124 des
Getriebes 112 ist proportional zu der Drehzahl von einem
oder beiden von den Motoren/Generatoren 116, 120,
und daher ist das Drehzahlverhältnis
stufenlos verstellbar, indem die Drehzahl von einem oder beiden
von den Motoren/Generatoren 116, 120 verändert wird.
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Jeder
Motor/Generator 116, 120 ist funktional mit einer
Speichervorrichtung für
elektrische Energie, wie einer Batterie 126, verbunden,
um elektrische Energie von dieser aufzunehmen, wenn er als ein Motor
arbeitet, oder um elektrische Energie dorthin zu übertragen,
wenn er als Generator arbeitet. Das Getriebe 112 führt dazu,
dass der Antriebsstrang 10 ein hybridelektrischer Antriebsstrang
ist, da die Motoren/Generatoren 116, 120 betrieben
werden können,
um die Ausgangsleistung und das Ausgangsdrehmoment der Brennkraftmaschine 14 für das Getriebeabtriebselement 124 unter
Verwendung von elektrischer Energie von der Batterie 126 zu
unterstützen,
und die Motoren/Generatoren 116, 120 können mechanische
Energie von der Brennkraftmaschine 14 in elektrische Energie
umwandeln, die dann als chemische Energie in der Batterie 126 zur späteren Verwendung
durch die Motoren/Generatoren 116, 120 gespeichert
wird, wie es Fachleute verstehen, und zur Verwendung durch den Motor 104, um
den Kompressor 92 anzutreiben.
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In 2,
in der gleiche Bezugszeichen sich auf gleiche Bauteile von 1 und 1a beziehen, ist
das Getriebe 112 schematisch dargestellt. Das Getriebe 112 ist
ein kombiniert leistungsverzweigtes, elektromechanisches Two-Mode-Getriebe.
Das Antriebselement 108 kann direkt mit der Kurbelwelle oder
einem anderen Brennkraftmaschinen-Abtriebselement verbunden sein,
oder er kann selektiv mit der Kurbelwelle über eine selektiv einrückbare Drehmomentübertragungseinrichtung
oder einen hydrodynamischen Drehmomentwandler verbindbar sein. Es
kann wünschenswert
sein, einen Dämpfer
für transientes
Drehmoment zwischen der Kurbelwelle 30 und dem Getriebeantriebselement 108 einzuschließen. Das
Antriebselement 108 ist mit einem Planetenradsatz 224 in
dem Getriebe 112 verbunden.
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Das
Getriebe 112 benutzt drei Planetenradsätze 224, 226 und 228.
Der erste Planetenradsatz 224 weist ein äußeres Zahnradelement 230 auf,
das allgemein als das Hohlrad bezeichnet werden kann und ein inneres
Zahnradelement 232 umgibt, das allgemein als das Sonnenrad
bezeichnet wird. Mehrere Planetenradelemente 234 sind an
einem Träger 236 drehbar montiert,
so dass jedes Planetenradelement 234 kämmend mit sowohl dem äußeren Zahnradelement 230 als
auch dem inneren Zahnradelement 232 in Eingriff steht.
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Der
zweite Planetenradsatz 226 weist auch ein äußeres Zahnradelement 238 auf,
das allgemein als das Hohlrad bezeichnet wird und ein inneres Zahnradelement 240 umgibt,
das allgemein als das Sonnenrad bezeichnet wird. Mehrere Planetenradelemente 242 sind
an einem Träger 244 drehbar
montiert, so dass jedes Planetenrad 242 kämmend mit sowohl
dem äußeren Zahnradelement 238 als
auch dem inneren Zahnradelement 240 in Eingriff steht.
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Der
dritte Planetenradsatz 228 weist auch ein äußeres Zahnradelement 246 auf,
das allgemein als das Hohlrad bezeichnet wird und ein inneres Zahnradelement 248 umgibt,
das allgemein als das Sonnenrad bezeichnet wird. Mehrere Planetenradelemente 250 sind
an einem Träger 252 drehbar
montiert, so dass jedes Planetenrad 250 kämmend mit sowohl
dem äußeren Zahnradelement 246 als
auch dem inneren Zahnradelement 248 in Eingriff steht.
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In
einer beispielhaften Ausführungsform
beträgt
das Hohlrad/Sonnenrad-Zähneverhältnis des Planetenradsatzes 224 65/33;
das Hohlrad/Sonnenrad-Zähneverhältnis des
Planetenradsatzes 226 beträgt 65/33; und das Hohlrad/Sonnenrad-Zähneverhältnis des
Planetenradsatzes 228 beträgt 94/34.
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Obgleich
alle drei Planetenradsätze 224, 226 und 228 an
und für
sich "einfache" Planetenradsätze sind,
sind der erste und zweite Planetenradsatz 224 und 226 darin
zusammengesetzt, dass das innere Zahnradelement 232 des
ersten Planetenradsatzes 224, etwa über ein Nabenplatten zahnrad 254 mit dem äußeren Zahnradelement 238 des
zweiten Planetenradsatzes 226 zusammengefügt ist.
Die zusammengefügten
inneres Zahnradelement 232 des ersten Planetenradsatzes 224 und äußeres Zahnradelement 238 des
zweiten Planetenradsatzes 226 sind ständig mit dem ersten Motor/Generator 116 verbunden.
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Die
Planetenradsätze 224 und 226 sind
darüber
hinaus darin zusammengesetzt, dass der Träger 236 des ersten
Planetenradsatzes 224, etwa über eine Welle 260,
mit dem Träger 244 des
zweiten Planetenradsatzes 226 zusammengefügt ist.
Als solche sind die Träger 236 und 244 des
ersten und zweiten Planetenradsatzes 224 bzw. 226 zusammengefügt. Die
Welle 260 ist auch selektiv mit dem Träger 252 des dritten
Planetenradsatzes 228, etwa durch einen Drehmomentübertragungsmechanismus 262, verbunden.
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Der
Träger 252 des
dritten Planetenradsatzes 228 ist direkt mit dem Getriebeabtriebselement 124 verbunden.
Das Abtriebselement 124 kann mit den Fahrzeugachsen (die
nicht gezeigt sind) verbunden sein, die wiederum in den Antriebselementen (die
ebenfalls nicht gezeigt sind), wie den Vorder- oder Hinterrädern des
Fahrzeugs, enden können.
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Das
innere Zahnradelement 240 des zweiten Planetenradsatzes 226 ist
mit dem inneren Zahnradelement 248 des dritten Planetenradsatzes 228,
etwa über
eine Hohlwelle 266, die die Welle 260 umgibt, verbunden.
Das äußere Zahnradelement 246 des dritten
Planetenradsatzes 228 ist selektiv mit Masse, die durch
das Getriebegehäuse 268 dargestellt
ist, durch einen Drehmomentübertragungsmechanismus 270 verbunden.
Die Hohlwelle 266 ist auch ständig mit dem zweiten Motor/Generator 120 verbunden. Alle
Planetenradsätze 224, 226 und 228 sowie
die zwei Motoren/Generatoren 116 und 120 sind
koaxial um die axial angeordnete Welle 260 aus gerichtet.
Es ist anzumerken, dass beide Motoren/Generatoren 116 und 120 von
einer kreisringförmigen
Anordnung sind, die zulässt,
dass sie die drei Planetenradsätze 224, 226 und 228 umgeben
können,
so dass die Planetenradsätze 224, 226 und 228 radial
innen von den Motoren/Generatoren 116 und 120 angeordnet
sind. Diese Ausgestaltung stellt sicher, dass die Gesamtumhüllende – d.h. die
Umfangsabmessung – des
Getriebes 112 minimiert ist.
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Ein
Drehmomentübertragungsmechanismus 273 verbindet
das Sonnenrad 240 selektiv mit Masse (d.h. mit dem Getriebegehäuse 268).
Ein Drehmomentübertragungsmechanismus 275 fungiert
als Sperrkupplung, die die Planetenradsätze 224, 226,
die Motoren 116, 120 und den Antrieb sperrt, um
als eine Gruppe zu rotieren, indem das Sonnenrad 240 selektiv
mit dem Träger 244 verbunden
ist. Die Drehmomentübertragungsmechanismen 262, 270, 273, 275 sind
alle Reibungskupplungen.
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Ein
Antriebszahnrad 280 kann an dem Antriebselement 108 vorgesehen
sein. Wie es dargestellt ist, verbindet das Antriebszahnrad 280 das
Antriebselement 108 fest mit dem äußeren Zahnradelement 230 des
ersten Planetenradsatzes 224, und das Antriebszahnrad 280 nimmt
daher Leistung von der Brennkraftmaschine 14 und/oder den
Motoren/Generatoren 116 und/oder 120 auf. Das
Antriebszahnrad 280 steht kämmend mit einem Zwischenzahnrad 282 in
Eingriff, das wiederum kämmend
mit einem Verteilerzahnrad 284 in Eingriff steht, das an
einem Ende einer Welle 286 befestigt ist. Das andere Ende
der Welle 286 kann an einer Getriebefluidpumpe und/oder
PTO-Einheit befestigt sein, die einzeln oder gemeinsam mit 288 bezeichnet
sind.
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Der
Controller (der bei 130 in 1 gezeigt ist)
ist funktional mit dem Getriebe 112 verbunden, um das Getriebe 112 in
Ansprechen auf eine Be dieneranforderung zu steuern, die der Controller 130 auf der
Basis von verschiedenen Eingaben, wie etwa der Position eines Gaspedals,
eines Bremspedals usw., bestimmt, wie es Fachleute verstehen. Im
Besonderen steuert der Controller 130 die Motoren/Generatoren 116, 120 und
die Drehmomentübertragungsmechanismen 262, 270, 273, 275 in
dem Getriebe 112 in Ansprechen auf eine Bedieneranforderung.
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Zur
Wiederholung ist das Getriebe 112 ein kombiniert leistungsverzweigtes,
elektromechanisches Two-Mode-Fahrzeuggetriebe. Mit anderen Worten
nimmt das Abtriebselement 124 Leistung durch zwei unterschiedliche
Zahnradstränge
in dem Getriebe 112 auf. Ein erster Modus oder Zahnradstrang
wird gewählt,
wenn der Drehmomentübertragungsmechanismus 270 betätigt wird,
um das äußere Zahnradelement 246 des
dritten Planetenradsatzes 228 "an Masse festzulegen". Ein zweiter Modus oder Zahnradradstrang
wird gewählt,
wenn der Drehmomentübertragungsmechanismus 270 gelöst wird und
der Drehmomentübertragungsmechanismus 262 gleichzeitig
betätigt
wird, um die Welle 260 mit dem Träger 252 des dritten
Planetenradsatzes 228 zu verbinden.
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Es
ist anzumerken, dass der erste und zweite "Betriebsmodus" sich auf Umstände beziehen, unter denen die
Getriebefunktionen durch eine Kupplung, durch Kupplungen 262 oder 270 und
durch die gesteuerte Drehzahl das gesteuerte Drehmoment der Motoren/Generatoren 116 und 120 gesteuert werden.
In der dargestellten Ausführungsform
sind feste Drehzahlverhältnisse
erreichbar, indem eine zusätzliche
Kupplung eingerückt
wird. Diese zusätzliche
Kupplung kann Kupplung 262, 273 oder 275 sein.
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Wieder
nach 1 ist die Batterie 126 funktional mit
dem Motor 104 verbunden, um diesem selektiv elektrische
Energie zum Antreiben des Kom pressors 92 zuzuführen. Der
Controller 130 ist funktional mit dem Motor 104 verbunden,
um selektiv zu bewirken, dass der Motor 104 den Kompressor 92 mit Leistung
beaufschlagt, wenn der Controller feststellt, dass zumindest eine
vorbestimmte Bedingung existiert. Wenn beispielsweise die Brennkraftmaschine 14 weniger
Leistung als die befohlene Leistung, d.h. die Bedieneranforderung,
erzeugt, kann einer oder können
beide von den Motoren/Generatoren 116, 120 die
Differenz zwischen der befohlenen Leistung und der Leistung, die
von der Brennkraftmaschine 14 zugeführt wird, unter Verwendung
von in der Batterie 126 gespeicherter Energie bereitstellen.
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Jedoch
kann ein andauernder Energiezug aus der Batterie 126 durch
die Motoren/Generatoren 116, 120 zu einem Entleeren
der gespeicherten Energie in der Batterie führen. Wenn dementsprechend der
Controller 130 feststellt, dass die befohlene Leistung
die Leistung der Brennkraftmaschine für mehr als eine vorbestimmte
Dauer übersteigt,
oder wenn der Controller 130 feststellt, dass die Ladung
der Batterie 126 niedriger als ein vorbestimmter Betrag
ist, dann kann der Controller 130 bewirken, dass der Motor 104 arbeitet,
wodurch der Kompressor 92 betrieben wird. Der Kompressor 92 erhöht die Ausgangsleistung
der Brennkraftmaschine 14, indem die Luft- und Kraftstoffladung
in die Zylinder 22A–F
erhöht wird,
wie es Fachleute verstehen.
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Wenn
der Kompressor 92 nicht arbeitet, bewirkt der Controller 130,
dass das Stellglied 100 das Ventil 98 in seine
offene Stellung bewegt. Der zweite Durchgang 88 wirkt somit
wie eine Umgehung, so dass der Kompressor 92 (und sein
feststehender Rotor 94) nicht die Luftströmung zu
der Kammer 50 begrenzen. Wenn der Motor 104 den
Kompressor 92 mit Leistung beaufschlagt, bewirkt der Controller 130, dass
das Stellglied 100 das Ventil 98 in seine geschlossene
Position bewegt, um einen Druckverlust in dem dritten Durchgang 96 und
der Einlasskammer 50 durch den zweiten Durchgang 88 zu
verhindern. Wenn der Controller 130 bewirkt, dass der Motor 104 stoppt,
den Kompressor 92 mit Leistung zu beaufschlagen, bewirkt
der Controller 130, dass das Stellglied 100 das
Ventil 98 in seine offene Position zurückführt.
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Der
Controller 130 ist auch funktional mit der Brennkraftmaschine 14 und
dem Getriebe 112 verbunden, um verschiedene Antriebsstrangbetriebsmodi
zu bewirken, einschließlich
einen Leerlauf mit ausgeschalteter Brennkraftmaschine, ein elektrisches
Anfahren, eine Verzögerung
mit abgeschaltetem Kraftstoff und ein regeneratives Bremsen, wie
es Fachleute verstehen. Während
dieser Betriebsmodi bewirkt der Controller 130, dass die
Kraftstoffeinspritzvorrichtung 110 deaktiviert wird, d.h.
der Controller 130 bewirkt, dass die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 110 keinen
Kraftstoff in das Lufteinlasssystem 52 einspritzt, so dass
die Brennkraftmaschine 14 keine Leistung erzeugt. Es ist
anzumerken, dass in der bevorzugten Ausführungsform die Kurbelwelle 30 ständig funktional
mit dem Getriebeantriebselement 108 ohne einen Drehmomentwandler
verbunden ist, und daher das Antriebselement 108 und die
Kurbelwelle 30 mit der gleichen Drehzahl rotieren. Wenn
die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 110 deaktiviert ist,
aber das Antriebselement 108 rotiert, wird dann somit die Kurbelwelle 30 rotieren,
was dazu führt,
dass Luft in die Zylinder 22A–F mit den damit einhergehenden Pumpverlusten
eingesaugt wird.
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Der
Controller 130 ist funktional mit dem Nockenphasensteller 78 verbunden
und ausgestaltet, um selektiv zu bewirken, dass der Nockenphasensteller 78 die
Zeiten des Einlassventilschließereignisses
in Bezug auf den Kurbelwinkel verändert. In einer bevorzugten
Ausführungsform,
wenn die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 110 aktiv ist,
bewirkt der Controller 130, dass jedes Einlassventil 54A–F 80 Kurbelwinkelgrade
schließt,
nachdem der Kolben 26A–F
in dem Zylinder 22A–F,
dem das Einlassventil 54A–F zugeordnet ist, seinen jeweiligen
unteren Totpunkt erreicht hat. Jedoch während Bedingungen einer Verzögerung mit
abgeschaltetem Kraftstoff, einem elektrischen Anfahren und einem
regenerativen Bremsen bewirkt der Controller 130, dass
jedes Einlassventil 54A–F 120 Kurbelwinkelgrade schließt, nachdem
der Kolben 26A–F
in dem Zylinder 22A–F, dem
das Einlassventil 54A–F
zugeordnet ist, seinen jeweiligen unteren Totpunkt erreicht hat.
Durch späteres
Schließen
der Einlassventile 54A–F
wird weniger Luft durch die Brennkraftmaschine 14 gepumpt, wodurch
Pumpverluste während
des motorischen Antreibens der Brennkraftmaschine 14 vermindert werden.
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Während eines
automatischen Startens und Stoppens der Brennkraftmaschine 14 kann
eine Drehmomentschwankung durch Zylinderkompression groß sein und
störende
Vibrationen bewirken. Der Controller 130 ist ausgestaltet,
um die Vibrationen zu minimieren, indem bewirkt wird, dass die Einlassventile 54A–F vor automatischen
Starts und Stopps der Brennkraftmaschine 120 Kurbelwinkelgrade schließen, nachdem
der entsprechende Kolben 26A–F sich an seinen jeweiligen
unteren Totpunkt befindet.
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Genauer
ist der Controller 130 ausgestaltet, um die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 110 zu
deaktivieren, wenn zumindest eine vorbestimmte Bedingung vorhanden
ist. Vor dem Befehlen, die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 110 zu
deaktivieren, befiehlt der Controller 130 dem Nockendphasensteller 78,
zu bewirken, dass die Einlassventile 54A–F 120 Kurbelwinkelgrade
schließen,
nachdem der entsprechende Kolben sich bei seinem jeweiligen unteren
Totpunkt befindet.
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Der
Controller 130 ist auch funktional mit Ventilstellgliedern 70B, 70D, 70E, 74B, 74D, 74E verbunden,
um die Ventile 54B, 54D, 54E, 58B, 58D, 58E selektiv
zu aktivieren und zu deaktivieren. Wenn die Ventile 54B, 54D, 54E, 58B, 58D, 58E deaktiviert sind,
werden Pumpverluste der Brennkraftmaschine vermindert, indem der
Einlasskrümmerdruck
(Last) bei einem gegebenen Ausgangsleistungsniveau erhöht wird.
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Das
elektrisch verstellbare Getriebe 112 ermöglicht es,
dass die Brennkraftmaschine 14 mit einer höheren Last über einen
Arbeitszyklus arbeiten kann, und der Atkinson-Kreisprozess verbessert
den Wirkungsgrad bei diesen hohen Lastpunkten. Das Getriebe 112 ermöglicht es,
dass die Brennkraftmaschine 14 bei den meisten Arbeitspunkten
im Wesentlichen ungedrosselt bei hoher Last und niedriger Drehzahl
laufen kann, um einen niedrigen spezifischen Kraftstoffverbrauch
(BSFC von brake specific fuel consumption) zu erreichen. Der Kompressor 92 ermöglicht es,
dass die Brennkraftmaschine 14 mit dem Atkinson-Kreisprozess
arbeiten kann, der normalerweise ein niedrigeres maximales Ausgangsdrehmoment
und eine niedrigere maximale Ausgangsleistung für einen gegebenen Zylinderhubraum erzeugt,
um mehr Leistung und mehr Drehmoment zu produzieren. Dies ermöglicht eine
größere Flexibilität bei der
Spezifikation des geometrischen Verdichtungsverhältnisses, des Arbeitstakt-Expansionsverhältnisses
und des Brennkraftmaschinenhubraums, um den Wirkungsgrad gegenüber einer
Atkinson-Brennkraftmaschine ohne den Kompressor 92 weiter
zu verbessern.
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In 3 ist
ein Steuerungskennfeld für
den Antriebsstrang 10 schematisch dargestellt. Das Steuerungskennfeld
ist eine beispielhafte Steuerungslogik für den Controller 130.
Der Controller 130 ist ausgestaltet, um selektiv fünf unterschiedliche
Betriebsmodi für
den Antriebsstrang in Abhängigkeit
von der Brennkraftmaschinendrehzahl, dem befohlenen Dreh moment,
und dem Brennkraftmaschinen-Abtriebsdrehmoment zu bewirken. Wieder
nach 1 sind verschiedene Sensoren 134 funktional
mit dem Controller 130 verbunden. Die Sensoren 134 umfassen
einen Sensor, der die Kurbelwellendrehzahl, d.h. die Winkelgeschwindigkeit
der Kurbelwelle 30, misst und der die Kurbelwellendrehzahl
an den Controller 130 übermittelt.
Die Sensoren 134 umfassen auch einen oder mehrere Sensoren,
die die Brennkraftmaschinenparameter messen, die das Abtriebsdrehmoment
angeben, wie etwa den Einlasskammerdruck, den Luftmassendurchsatz
in dem Lufteinlasssystem 52, das Luft/Kraftstoff-Verhältnis usw.,
und die diese Parameter an den Controller 130 übermitteln,
so dass der Controller 130 das Abtriebsdrehmoment der Brennkraftmaschine 14 bestimmen
kann. Die Sensoren 134 umfassen auch Sensoren, die das
befohlene Drehmoment an den Controller 130 übermitteln;
wobei derartige Sensoren Gaspedal- und Bremspedalpositionssensoren
umfassen können.
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Der
Controller 130 verarbeitet die von den Sensoren 134 empfangenen
Informationen gemäß einem
vorbestimmten Algorithmus, um festzustellen, welcher von fünf Betriebsmodi
anzuwenden ist. Nach den 1 und 3 stellt
Linie 300 das maximale Abtriebsdrehmoment der Brennkraftmaschine 14 zwischen
Leerlaufdrehzahl 304 und maximaler Brennkraftmaschinendrehzahl 308 bei
nicht in Betrieb befindlichem Kompressor 92 dar. In einem
Betriebsmodus 310 bewirkt der Controller 130,
dass zumindest einer der Motoren/Generatoren 116, 120 Drehmoment
und Leistung für
das Abtriebselement 124 des Getriebes 112 bereitstellt,
wenn die Brennkraftmaschinendrehzahl niedriger als eine erste vorbestimmte
Brennkraftmaschinendrehzahl 314 ist und wenn das befohlene
Drehmoment das Drehmoment übersteigt,
das von der Brennkraftmaschine 14 bereitgestellt wird.
Somit repräsentiert
Linie 318 das maximale Drehmoment des Antriebsstrangs 10,
das von den Motoren/Generatoren 116, 120, der
Brennkraftmaschine 14 oder beiden bereitgestellt wird.
Der Kompressor 92 ist in dem ersten Modus 310 nicht
aktiv, d.h. der Motor 104 überträgt keine Leistung oder kein
Drehmoment an den Rotor 94.
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Ein
zweiter Betriebsmodus 320 tritt auf, wenn das befohlene
Drehmoment das maximale Drehmoment 300 der Brennkraftmaschine 14 für die Drehzahl,
mit der die Brennkraftmaschine arbeitet, übersteigt und die Brennkraftmaschinendrehzahl über einer
zweiten vorbestimmten Drehzahl 322 liegt. Genauer bewirkt
der Controller 130 in dem zweiten Betriebsmodus, dass die
Batterie 126 dem Motor 104 elektrische Energie
zuführt,
so dass der Motor 104 den Kompressor 92 (Ladegebläse) antreibt,
d.h. der Motor 104 überträgt Leistung
und Drehmoment an den Rotor 94. Somit kann der Abtrieb
der Brennkraftmaschine 14 bis zu dem maximalen Drehmomentwert
der Brennkraftmaschine 14 bei arbeitendem Kompressor 92 erhöht werden,
wie es durch Linie 326 dargestellt ist. Der Controller 130 bewirkt,
dass das Umgehungsventil 98 in dem zweiten Betriebsmodus 320 geschlossen
ist.
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Der
Controller 130 bewirkt einen dritten Betriebsmodus 330,
wenn das befohlene Drehmoment niedriger als das maximale Abtriebsdrehmoment 300 der
Brennkraftmaschine 14 und größer als eine Hälfte des
maximalen Brennkraftmaschinen-Abtriebsdrehmoments 300 für die Drehzahl
ist, mit der Brennkraftmaschine 14 arbeitet. In dem dritten
Modus ergänzt
der Controller 130 nicht das Drehmoment mit den Motoren/Generatoren 116, 120 oder
mit dem Kompressor 92. Wenn das befohlene Drehmoment niedriger
als eine Hälfte
des maximalen Brennkraftmaschinen-Abtriebsdrehmoments 300 für die Drehzahl
ist, mit der die Brennkraftmaschine 14 arbeitet, bewirkt
dann der Controller 130 einen vierten Betriebsmodus der
Brennkraftmaschine 334.
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In
dem vierten Betriebsmodus 334 bewirkt der Controller 130,
dass die selektiv deaktivierbaren Ventile 54B, 54D, 54E, 58B, 58D, 58E deaktiviert werden,
was die Zylinder 22B, 22D und 22E funktionslos
macht. In dem fünften
Betriebsmodus 338 sperrt der Controller die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 110,
so dass kein Kraftstoff die Zylinder erreicht und die Brennkraftmaschine 14 abgeschaltet
ist.
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Bei
diesem Hybrisystem kann eine aufgeladene oder verstärkte Atkinson-Brennkraftmaschine verwendet
werden, um fortgesetzte höhere
Ausgangsleistungsniveaus zu erzeugen, während die Energie der Batterie 126 nicht
verbraucht wird. Dies ermöglicht
ein größeres maximales
Fahrzeugleistungsvermögen,
um eine Steigung hinauf mit voller Fracht- und Passagierlast zu
beschleunigen.
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In 4,
in der gleiche Bezugszeichen sich auf gleiche Bauteile der 1 und 1a beziehen, ist
ein Abschnitt eines alternativen Antriebsstrangs 10A gemäß der beanspruchten
Erfindung schematisch dargestellt. Der Antriebsstrang 10A ist
im Wesentlichen identisch wie der Antriebsstrang 10, mit der
Ausnahme, dass die Leistungsquelle für den Kompressor 92 die
Kurbelwelle 30 der Brennkraftmaschine 14 ist.
In der dargestellten Ausführungsform umfasst
ein Riemenantrieb 350 eine erste Riemenscheibe 354,
eine zweite Riemenscheibe 358 und einen flexiblen Riemen 362.
Die erste Riemenscheibe 354 ist starr mit der Kurbelwelle 30 zur
Rotation mit dieser verbunden. Der Riemen 362 verbindet
die erste Riemenscheibe 354 und die zweite Riemenscheibe 358 funktional,
um Kraft von der ersten Riemenscheibe auf die zweite Riemenscheibe
zu übertragen,
wie es Fachleute verstehen. Somit bewirkt eine Rotation der Kurbelwelle 30 eine
Rotation der zweiten Riemenscheibe 358.
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Der
Antriebsstrang 10A umfasst darüber hinaus eine selektiv einrückbare Drehmomentübertragungseinrichtung 366.
Die Drehmomentübertragungseinrichtung 366 ist
eine Kupplung, die den Rotor 94 des Kompressors 92 selektiv
funktional mit der zweiten Riemenscheibe 358 zur Rotation
damit verbindet. Wenn somit die Drehmomentübertragungseinrichtung 366 eingerückt ist,
ist der Rotor 94 mit der zweiten Riemenscheibe 358 und
dementsprechend mit der ersten Riemenscheibe 354 und der
Kurbelwelle 30 verbunden, um Leistung und Drehmoment von
dort aufzunehmen. Wenn die Drehmomentübertragungseinrichtung 366 nicht
eingerückt
ist, wird der Rotor 94 durch die Kurbelwelle 30 angetrieben.
Der Controller 130 ist funktional mit der Drehmomentübertragungseinrichtung 336 verbunden,
um deren Einrückung
und Ausrückung
zu steuern.
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Es
ist anzumerken, dass in einer Ausführungsform, die einen Hybridantriebsstrang
mit einem Stufengetriebe anstelle einem elektrisch verstellbaren
Getriebe aufweist, eine bessere Kraftstoffwirtschaftlichkeit durch
Hochschalten statt durch Halten eines niedrigeren Ganges, um in
den Modus mit bedarfsabhängigem
Hubraum zu bleiben, d.h. mit abgeschalteten Ventilen zu arbeiten,
erreicht wird.
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Obgleich
die besten Ausführungsarten
der Erfindung ausführlich
beschrieben worden sind, werden Fachleute, die die Erfindung betrifft,
verschiedene alternative Konstruktionen und Ausführungsformen zur praktischen
Ausführung
der Erfindung innerhalb des Schutzumfangs der beigefügten Ansprüche erkennen.