JP2009535256A - 自動車パワートレーンを運転する方法 - Google Patents

Abstract

自動車パワートレーン（１１）を運転する方法であって、自動車パワートレーン（１１）が駆動装置として内燃機関を有していて、該内燃機関の駆動軸が少なくとも１つのクラッチ（２１，２２）を介して被駆動軸（１５）と連結可能であり、自動車パワートレーン（１１）が、被駆動軸（１５）と駆動結合されていて少なくともジェネレータとして運転可能な電気機器（１３）を有しており、被駆動軸が内燃機関を用いて駆動され、クラッチが開放され、内燃機関が遮断され、電気機器が内燃機関の惰性運転中に、なお運動している被駆動軸によって駆動され、電気機器を用いた電気エネルギの発生によって、被駆動軸にブレーキモーメントが加えられる形式の方法において、内燃機関のための回転数信号を検出して、該回転数信号に変位振動が存在するか否かを突き止め、変位振動が発生している場合には、クラッチを調整して操作し、該クラッチを介して、変位振動に抗して作用するトルクを内燃機関の駆動軸に伝達し、この際に電気機器のブレーキモーメントを、クラッチを介して駆動軸に伝達されるトルクに相応して減じる。

Description

本発明は、自動車パワートレーンを運転する方法であって、自動車パワートレーンが駆動装置として内燃機関を有していて、該内燃機関の駆動軸が少なくとも１つのクラッチを介して被駆動軸と連結可能であり、自動車パワートレーンが、被駆動軸と駆動結合されていて少なくともジェネレータとして運転可能な電気機器を有しており、被駆動軸が内燃機関を用いて駆動され、この際にクラッチが開放され、内燃機関が遮断され、電気機器が内燃機関の惰性運転中に、なお運動している被駆動軸によって駆動され、電気機器を用いた電気エネルギの発生によって、被駆動軸にブレーキモーメントが加えられる形式の方法に関する。

このような形式の方法は、「Buch７. Luk Kolloquium 11. / 12. April 2002, 第２５４〜２５５頁、 Luk GmbH & Co., Buehl / Baden」に基づいて公知である。この場合制動エネルギを回収するために、往復動ピストン内燃機関として形成された内燃機関は惰行運転時において、駆動軸と被駆動軸との間に配置されたクラッチの開放によって、被駆動軸及び該被駆動軸と駆動結合されている自動車の駆動輪から連結を遮断される。自動車の減速は電気機器が引き受け、この電気機器は、内燃機関と被駆動軸との間に配置されたトランスミッションの変速比、ブレーキペダル位置及び速度に応じて、ジェネレータによるブレーキモーメントを被駆動軸に加え、この際に自動車の運動エネルギを電気エネルギに変換する。被駆動軸からの内燃機関の遮断後に、燃料節約のために内燃機関は停止される。内燃機関の惰性運転時には、内燃機関の燃焼室内おいて作用するガス力によって、振動が発生し、これらの振動はエンジン軸受を介して車両ボディに伝達される。このような振動は、自動車の乗員にとって不快に感じられることがある。

ＤＥ４０１５７０１Ｃ２に基づいて公知の方法では、往復動ピストン内燃機関として形成された内燃機関は、その運転中に、平均的な駆動モーメントを中心にして周期的に変動する駆動モーメントを有しており、このような内燃機関においては、該内燃機関の駆動軸のための回転数信号が検出される。回転数信号はさらに制御装置へと導かれ、この制御装置によって内燃機関の運転状態に影響を与えることができる。内燃機関には、車両バッテリに接続可能な電気機器が結合可能である。内燃機関の部分負荷軽減を目的として、周期的に変化する駆動モーメントにおいてその時の駆動モーメント、つまり瞬間駆動モーメントが平均的な駆動モーメントよりも小さくない場合にしか、電気機器によって内燃機関からエネルギを取り出すことはできない。相応な形式で、周期的に変動する駆動モーメントにおいて瞬間駆動モーメントが平均的な駆動モーメントよりも小さい場合には、内燃機関の部分負荷軽減のために該内燃機関には電気機器からエネルギを供給することができる。このような方法はしかしながら、内燃機関を惰行運転時には被駆動軸から遮断するクラッチを有するパワートレーンにおいては、困難を伴ってしか使用することができない。

ゆえに本発明の課題は、冒頭に述べた形式の方法を改良して、内燃機関の惰性運転時に発生する変位振動を簡単な形式で減じることができるようにすることである。

この課題を解決するために、本発明では、自動車パワートレーンを運転する方法であって、自動車パワートレーンが駆動装置として内燃機関を有していて、該内燃機関の駆動軸が少なくとも１つのクラッチを介して被駆動軸と連結可能であり、自動車パワートレーンが、被駆動軸と駆動結合されていて少なくともジェネレータとして運転可能な電気機器を有しており、被駆動軸が内燃機関を用いて駆動され、この際にクラッチが開放され、内燃機関が遮断され、電気機器が内燃機関の惰性運転中に、なお運動している被駆動軸によって駆動され、電気機器を用いた電気エネルギの発生によって、被駆動軸にブレーキモーメントが加えられる形式の方法において、内燃機関のための回転数信号を検出して、該回転数信号に変位振動が存在するか否かを突き止め、変位振動が発生している場合には、クラッチを調整して操作し、該クラッチを介して、変位振動に抗して作用するトルクを内燃機関の駆動軸に伝達し、この際に電気機器のブレーキモーメントを、クラッチを介して駆動軸に伝達されるトルクに相応して減じるようにした。

つまり本発明の方法では、クラッチは有利な形式で、変位振動に起因する内燃機関の回転数変動に関連して調整されて閉鎖され、内燃機関の瞬間回転数が平均的な回転数もしくは平らにされた回転するよりも大きい場合に、内燃機関の駆動軸にブレーキをかけることができる。そして内燃機関の瞬間回転数が平均的な回転数もしくは平らにされた回転するよりも小さい場合には、クラッチは調整されて操作され、ガス力によって負荷された駆動軸の負荷を軽減すること、ひいては振動を減衰することができる。クラッチを介して伝達されるトルクが被駆動軸を介して自動車の駆動輪に導かれることを回避するために、電気機器のブレーキモーメントは、クラッチを介して被駆動軸に伝達されるトルクに相応して減じられる。これによって変位振動を簡単に減衰することができる。

本発明の有利な構成では、クラッチを用いてトルクが内燃機関の駆動軸に伝達され、該トルクが、該トルクが加えられる直前における電気機器のブレーキモーメントよりも大きな値を有しており、クラッチを介して駆動軸に伝達されるトルクを補償するために、電気機器が電動モータとして作動してかつ駆動軸を駆動するように、電気機器のブレーキモーメントを減じるようにした。つまりこの場合、強い変位振動をさらに効果的に抑制するために、電気機器は、短時間、モータ運転に切り換えられることができる。

本発明の別の有利な構成では、回転数信号を回転数限界値と比較し、回転数信号が回転数限界値よりも大きい場合には、クラッチの調整された閉鎖動作を停止するようにした。つまり回転数信号における振動は、内燃機関において使用者が不快だと感じるような変位振動の発生するおそれのある低い回転数においてしか補償されない。そして高回転数時には、クラッチの摩耗を減じるために、振動の補償は行われない。

本発明のさらに別の有利な構成では、自動車パワートレーンが第１のクラッチに加えて第２のクラッチを有しており、第１のクラッチを用いて内燃機関を被駆動軸から切り離し、第２のクラッチを用いて、電気機器を駆動軸と結合し、変位振動を補償するために第１のクラッチを調整して操作するようにした。このようにすることによって、本発明による方法を、デュアルクラッチトランスミッションを備えたハイブリッドのパワートレーンにおいても使用することができる。

次に図面を参照しながら本発明の実施例を説明する。

図１は、自動車パワートレーンを概略的に示す図であり、
図２は、横軸に時間をとり、縦軸にトルクをとって、往復動ピストン内燃機関の惰性運転（Auslaufen）時におけるトルク経過を示す線図であり、
図３は、横軸に時間をとり、縦軸にトルクをとって、クラッチを介して往復動ピストン内燃機関のクランク軸に伝達されるブレーキモーメントを示す線図であり、
図４は、横軸に時間をとり、縦軸にトルクをとって、図２及び図３におけるトルクによって生ぜしめられたトルク経過を示す線図である。

図１に全体を符号１１で示された自動車パワートレーンは、往復動ピストンエンジンとして形成された内燃機関１２と電気機器１３とを駆動装置として有しており、この内燃機関１２と電気機器１３とは、デュアルクラッチトランスミッション（Doppelkupplungsgetriebe）１４を介して被駆動軸１５と駆動結合可能である。内燃機関１２は駆動軸１６と、この駆動軸１６の回転信号を検出するための装置（図示せず）とを有している。この図示されていない装置は、例えば誘導式の回転数センサを有することができる。

電気機器１３は電気式の制御装置１７を介して車両バッテリに接続されている。制御装置１７を用いて電気機器１３は駆動モータとしてのみならず、車両バッテリを充電するため及び電気式の消費機に給電するためにジェネレータとしても運転されることができる。

デュアルクラッチトランスミッション１４は、第１の入力軸１８を備えた第１の部分伝動装置と、第２の入力軸１９を備えた第２の部分伝動装置とを有している。入力軸１８，１９は切換え装置２０を用いてそれぞれギヤを介して駆動軸１５と結合可能である。図１から分かるように、第１、第３及び第５のギヤ並びにリバースギヤは第１の入力軸１８に配属され、第２、第４及び第６のギヤは第２の入力軸１９に配属されている。切換え装置２０を用いて、個々のギヤに配属された歯車を、相応な入力軸１８，１９に配置された歯車と係合させることができる。

第１の入力軸１８は第１のクラッチ２１を介して内燃機関１２の駆動軸１６と連結可能であり、かつ第２の入力軸１９は第２のクラッチ２２を介して内燃機関１２の駆動軸１６と連結可能である。切換え装置２０及びクラッチ２１，２２は、図示されていない電動モータ式のアクチュエータを用いて操作可能である。これらのアクチュエータは制御装置を介して制御可能である。

第１の切換えストラテジでは、内燃機関による走行のために、奇数のギヤ１，３又は５が入れられ、第２の部分伝動装置はニュートラル位置を占めている。第１のクラッチ２１は閉鎖されており、その結果内燃機関１２の駆動軸１６は第１のクラッチ２１、第１の入力軸１８及び入れられたギヤを貸しいて被駆動軸１５と連結されている。第２のクラッチ２２は閉鎖されており、その結果内燃機関１２の駆動軸１６は第２のクラッチ２２及び第２の入力軸１９を介して、電気機器１３と連結されている。自動車の運転形式に応じて電気機器１３は、この場合ジェネレータとして又はモータとして運転されることができる。

自動車において蓄えられる運動エネルギを惰行運転（Schubbetrieb）において回収するために、両方のクラッチ２１，２２は開放され、内燃機関１２は遮断される。第２の部分伝動装置において、電気機器１３のアイドリング運転時には偶数のギヤが入れられ、その結果電気機器１３はこの際に偶数のギヤを介して被駆動軸１５と結合されている。電気機器１３がなお運動している被駆動軸１５によって駆動される間、電気機器１３を用いた電気エネルギの発生によってブレーキモーメントが被駆動軸１５に加えられる。

内燃機関１２のための回転数信号は、例えば誘導式のセンサを用いて検出され、このセンサは自体公知の形式で、内燃機関１２の駆動軸１６に配置された歯車又は歯環と磁気的に共働する。回転数信号が所定の回転数限界値を下回ると、回転数信号において変位振動（Auspendelschwingung）が存在しているか否かが検査される。図２には、無負荷状態の内燃機関１２の駆動軸１６のためのトルク経過が線図で示されている。この線図から明らかなように、トルクは、燃焼室において生じるガス力に基づいて周期的に変動し、これらの変動が変位振動の原因である。変位振動の発生時に第１のクラッチ２１は調整されて操作され、その際に第１のクラッチ２１を介して、変位振動に抗して作用するトルクが内燃機関１２の駆動軸１６に伝達される。この場合、駆動軸１６の瞬間回転数が平均回転数よりも小さい場合には、第１のクラッチ２１は調整されて閉鎖される。同時に、電気機器１３のブレーキモーメントは、第１のクラッチ２１を介して被駆動軸１５に伝達されるトルクに相応して減じられる。

第１のクラッチ２１を介して駆動軸１６に伝達されるトルクは、図３に線図で示されている。この線図から明らかなように、このトルクの最大値は時間的にほぼ、図２におけるトルク経過の最小値と合致している。図２に示された駆動軸１６のトルクと、第１のクラッチ２１を介して伝達されるトルクとによって生じるトルクは、図４に示されている。図４と図２との比較から明らかなように、駆動軸１６において生じるトルク変動は、第１のクラッチ２１の調整された操作によって平らになり、これにより変位振動は弱められる。

第２の切換えストラテジでは、内燃機関による走行のために奇数のギヤ１，３及び５が入れられ、第２の部分伝動装置において偶数のギヤが予め選択されている。第１のクラッチ２１は閉鎖されているので、内燃機関１２の駆動軸１６は第１のクラッチ２１、第１の入力軸１８及び入れられたギヤを介して、被駆動軸１５と連結されている。第２のクラッチ２２は開放されていて、電気機器１３は、予め選択されたギヤを介して被駆動軸１５と連結されている。電気機器１３はジェネレータとして運転される。

自動車において蓄えられる運動エネルギを惰行運転において回収するために、第１のクラッチ２１は開放され、内燃機関１２は遮断される。電気機器１３が、なお運転位置にある被駆動軸１５によってさら駆動される間中、電気機器１３を用いた電気エネルギの発生によってブレーキモーメントが被駆動軸１５に加えられる。内燃機関１２の回転数信号が検出され、回転数信号における変位振動の発生時には第１のクラッチ２１が調整されて操作され、第１のクラッチ２１を介して、変位振動に抗して作用するトルクが内燃機関１２の駆動軸１６に伝達される。同時に電気機器１３のブレーキモーメントは、第１のクラッチ２１を介して被駆動軸１５に伝達されるトルクに相応して減じられる。

内燃機関による走行のために偶数のギヤ２，４又は６が入れられると、第２のクラッチ２２が閉鎖され、その結果内燃機関１２の駆動軸１６は第２のクラッチ２２、第２の入力軸１９及び入れられたギヤを介して被駆動軸１５及び電気機器１３と連結されることになる。電気機器１３はジェネレータとして運転される。第１のクラッチ２１は開放されているので、第１の部分伝動装置においては奇数のギヤを予め選択することができる。

自動車において蓄えられる運動エネルギを惰行運転において回収するために、第２のクラッチ２２は開放され、内燃機関１２は遮断される。電気機器１３がなお運転位置を占めている被駆動軸１５によって引き続き駆動されている間中、電気機器１３を用いた電気エネルギの発生によってブレーキモーメントが被駆動軸１５に加えられる。内燃機関１２のための回転数信号は検出され、回転数信号の変位振動の発生時には、第２のクラッチ２２が調整されて操作され、第２のクラッチ２２を介して、変位振動に抗して作用するトルクが内燃機関の駆動軸１６に伝達される。同時に電気機器１３のブレーキモーメントは、第２のクラッチ２２を介して被駆動軸１５に伝達されるトルクに相応して減じられる。

自動車パワートレーンを概略的に示す図である。 横軸に時間をとり、縦軸にトルクをとって、往復動ピストン内燃機関の惰性運転時におけるトルク経過を示す線図である。 横軸に時間をとり、縦軸にトルクをとって、クラッチを介して往復動ピストン内燃機関のクランク軸に伝達されるブレーキモーメントを示す線図である。 横軸に時間をとり、縦軸にトルクをとって、図２及び図３におけるトルクによって生ぜしめられたトルク経過を示す線図である。

符号の説明

１１ 自動車パワートレーン、 １２ 内燃機関、 １３ 電気機器、 １４ デュアルクラッチトランスミッション、 １５ 被駆動軸、 １６ 駆動軸、 １７ 電気式の制御装置、 １８ 第１の入力軸、 １９ 第２の入力軸、 ２０ 切換え装置、 ２１ 第１のクラッチ、 ２２ 第２のクラッチ

Claims (4)

1. 自動車パワートレーン（１１）を運転する方法であって、自動車パワートレーン（１１）が駆動装置として内燃機関を有していて、該内燃機関の駆動軸が少なくとも１つのクラッチ（２１，２２）を介して被駆動軸（１５）と連結可能であり、自動車パワートレーン（１１）が、被駆動軸（１５）と駆動結合されていて少なくともジェネレータとして運転可能な電気機器（１３）を有しており、被駆動軸（１５）が内燃機関（１２）を用いて駆動され、クラッチ（２１，２２）が開放され、内燃機関（１２）が遮断され、電気機器（１３）が内燃機関（１１）の惰性運転中に、なお運動している被駆動軸（１５）によって駆動され、電気機器（１３）を用いた電気エネルギの発生によって、被駆動軸（１５）にブレーキモーメントが加えられる形式の方法において、内燃機関（１１）のための回転数信号を検出して、該回転数信号に変位振動が存在するか否かを突き止め、変位振動が発生している場合には、クラッチ（２１，２２）を調整して操作し、該クラッチ（２１，２２）を介して、変位振動に抗して作用するトルクを内燃機関（１１）の駆動軸（１６）に伝達し、この際に電気機器（１３）のブレーキモーメントを、クラッチ（２１，２２）を介して駆動軸（１６）に伝達されるトルクに相応して減じることを特徴とする、自動車パワートレーン（１１）を運転する方法。
2. クラッチ（２１，２２）を用いてトルクが内燃機関（１１）の駆動軸（１６）に伝達され、該トルクが、該トルクが加えられる直前における電気機器（１３）のブレーキモーメントよりも大きな値を有しており、クラッチ（２１，２２）を介して駆動軸（１６）に伝達されるトルクを補償するために、電気機器（１３）が電動モータとして作動してかつ駆動軸（１６）を駆動するように、電気機器（１３）のブレーキモーメントを減じる、請求項委１記載の方法。
3. 回転数信号を回転数限界値と比較し、回転数信号が回転数限界値よりも大きい場合には、クラッチ（２１，２２）の調整された閉鎖動作を停止する、請求項１又は２記載の方法。
4. 自動車パワートレーン（１１）が第１のクラッチ（２１）に加えて第２のクラッチ（２２）を有しており、第１のクラッチ（２１）を用いて内燃機関（１１）を被駆動軸（１５）から切り離し、第２のクラッチ（２２）を用いて、電気機器（１３）を駆動軸（１６）と結合し、変位振動を補償するために第１のクラッチ（２１）を調整して操作する、請求項１から３までのいずれか１項記載の方法。

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