JP2805546B2 - 自動車のための駆動装置 - Google Patents

自動車のための駆動装置

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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、自動車のための駆動装置に関し、特に自動
車を少なくとも１つの電動機により駆動する駆動装置で
あって、その電動機が内燃機関により駆動される発電機
から給電されるものに関する。
通常自動車に搭載されているタイプの従来の内燃機関
は、異なる内燃機関回転数においてある特定の大きさの
所望の出力を発生できる。トルク−内燃機関回転数−特
性曲線群において、同一の大きさの出力の動作点は、出
力が本質的に内燃機関回転数とトルクとの積に等しいと
いう関係に対応して、近似的に双曲線状の特性曲線にな
る。しかし特性曲線群において、一定の出力の各動作点
には、例えば比燃料消費量、排気ガスの有害物質量及び
有害物質組成又は内燃機関の発生雑音等その他の動作パ
ラメータの異なる値が割当てられる。動作点を適切に選
択することにより、各所望の出力に対して、１つの動作
パラメータ、例えば比燃料消費量すなわち出力に対する
燃料消費量、の最適状態を求めることができる。
機械的伝動装置を介して内燃機関により駆動される従
来の自動車の場合、所望の出力のための動作点は、非常
に制限されてしか動作パラメータ最適状態に近づけるこ
とができない。何故ならば内燃機関回転数は、伝導装置
の切換え段に応じてしか選択制御が可能でないからであ
る。
“VDI報告",No.878,1991,611〜622頁から、別個の電
動機により駆動される車輪を有する自動車のための駆動
装置が公知である。電動機の電流は、内燃機関により駆
動される発電機が供給する。この場合、電子制御装置
は、発電機から電動機に供給される電流を、運転手がア
クセルペダルを介して指示する駆動出力に依存して制御
する。このような駆動装置に適する電動機及び発電機
は、例えばヨーロッパ特許出願第0159005号明細書から
公知である。適切な制御装置はヨーロッパ特許出願第03
40686号明細書に開示されている。
ドイツ特許出願公開第3243515A1号公報は、始動動作
中のディーゼル機関車の内燃機関の出力及び回転数を調
整する設計思想について説明する。この機関車は、道路
を走行するための自動車と異なり通常は運転作動の大部
分のフェーズにおいて比較的一定の運転条件が支配する
軌道走行車両である。この従来技術では比較的短いフェ
ーズの間のみ、低い車両速度に起因して同様に低い駆動
出力の必然的結果である、不必要に高い内燃機関回転数
を回避すればよい。その実現のために、車両速度が所定
閾値より低い場合には車両速度の増加とともに内燃機関
の回転数を案内量（駆動装置の目標値出力）に依存する
急峻度で増加させる。これにより回転数は、閾値到達時
にその都度の目標値回転数に到達し、速度がより高い場
合にはこの目標値回転数に保持される。この場合、目標
値回転数はその都度の目標値出力値に固定して割当てら
れている。始動動作中に制御装置は、自動車の発電機の
出力の目標値が内燃機関の実際値回転数の変化に対応し
て変化されることを保証する。この実施例から分かるよ
うに、移行領域内での回転数の増加も、案内量と回転数
との間の割当ても任意に線形関数として前もって与えら
れている。目標値回転数が異なる場合に内燃機関のある
特定の目標値出力をその都度に所定の最適化基準（例え
ば消費量、放出雑音、放出有害物質）に依存して内燃機
関の対応する特性曲線群に基づいて定める可能性は考慮
されていない。
内燃機関の作動中の故障は早期に発生し、しばしば運
転手が気づかない。すでに損傷が大きくなった時点で初
めて対応（例えば内燃機関の停止）が行われる。
本発明の課題は、損傷を最小化する又は完全に防止す
るために、駆動出力を発生する内燃機関の作動が従来に
比して良好に監視される自動車搭載駆動装置を提供する
ことにある。
本発明の出発点は、上述の従来技術の駆動装置にあ
り、本発明は、 内燃機関の出力及び／又はトルク及び／又は回転数を制
御し調整駆動装置により制御可能な少なくとも１つの調
整素子を有する内燃機関と、 前記内燃機関の出力軸に一緒に回転するように接続され
ている発電機と、 前記発電機から給電され自動車を駆動する少なくとも１
つの発動機と、 一方では少なくとも１つの前記調整駆動装置を制御し、
他方では前記発電機により発生される電力及び／又は電
動機により受取られる電力をアクセルペダルの調整位置
に依存して制御する電子制御装置とを具備する。さら
に、前記内燃機関又はこれに接続されている発電機の実
際値回転数を検出する検出手段と、前記発電機により発
生される及び／又は電動機により受取られる実際値出力
を検出する検出手段とが設けられている。前記電子制御
装置は、実際値回転数の時間平均値を所定目標値回転数
に保持する回転数閉ループ制御回路と、実際値電力の時
間平均値を所定目標値電力に保持する電力閉ループ制御
器とを有する。本発明では前記電子制御装置が、前記発
電機の電流の瞬時変化を前記内燃機関の瞬時のクランク
軸角度位置の関数として検出し、前記電流に依り、前記
内燃機関のトルクの瞬時変化を前記クランク軸角度位置
の関数として求め、データメモリに記憶されている目標
値トルク及び／又は目標値トルク変化と比較する。所定
値又は所定変化からずれている場合には作動障害を表す
制御信号が出力される。本発明は、発電機により発生さ
れる電力又は電動機により受取られる電力が、内燃機関
により発生される駆動出力のための比較的簡単な手段に
より非常に正確に求めることが可能な尺度であるという
事実を利用している。発電機の電気効率及び制御装置の
電気損失も比較的容易に求めることができ、内燃機関の
駆動出力に帰着させて計算できる。
本発明の知見の基礎は、発電機の出力電流の時間変化
を、内燃機関によりクランク軸角度の関数として発生さ
れるトルクのための尺度とし、これに対応してクランク
軸回転の非一様性の時間変化を表すことにある。トルク
の解析により個々の気筒の圧縮及び例えば個々の気筒の
点火不良及びノッキング等の誤動作を診断できる。その
上、トルクの大きさは、点火角度の最適化のための情報
を提供する。発電機の電流は場合に応じて整流されて強
く平滑化されるので、内燃機関のトルク変動を求めるた
めに好適には、発電機の個々の相巻線を流れる電流を測
定する。作動障害を表す制御信号は、運転手への通報の
ために例えば警報装置を作動するために用いることがで
きる。同様に、診断装置の欠陥記録用メモリをセット
し、事後修繕のためのデータを記憶することもできる。
しかし、診断された欠陥の形態によっては、大きい損傷
を防止するためにこのデータを直接に内燃機関の領域内
に作用するために用いることもできる。例えば内燃機関
の最大出力及び／又は最大回転数を許容可能な値に制限
でき、又は欠陥気筒の燃料噴射量を減少する非常運転プ
ログラムを起動するために用いることもできる。
独立した意味を有する第２の形態では、本発明の基礎
となっている駆動装置構成が、より良好な診断方法を可
能にする。この形態の目的は、内燃機関の機械的状態に
関する情報を求めることにある。
冒頭に記載の基本的な駆動装置から出発して本発明の
この形態においては、電子制御装置が、発電機の電動機
作動中の内燃機関の点火停止及び／又は燃料供給停止の
際に発電機電流の瞬時変化を検出し、瞬時変化に依り、
発電機により発生される出力トルクの瞬時変化を前記内
燃機関のクランク軸角度位置の関数として求め、電子制
御装置が、所定目標値及び／又は所定目標値変化曲線か
ら求められた出力トルク値及び／又は出力トルク変化の
ずれを検出し、ずれの値及び／又は前記ずれの値の変化
曲線に依存して、作動障害を表す制御信号を出力する。
本発明のこの形態は、点火又は燃料供給の停止の状態
では発電機の出力電流が、内燃機関の出力トルクの、ク
ランク軸角度に依存する変化を表し、従って電流変化の
解析により内燃機関の機械的状態を推測できるという知
見から出発している。例えば電流変化及びひいては出力
トルク変化から個々の気筒の圧縮、吸気弁及び排気弁の
機能能力、例えばクランク軸の軸受個所の状態、気筒壁
の摩耗状態を推測できる。内燃機関を駆動するために必
要な電流は、例えば蓄電池等のエネルギー貯蔵器又はフ
ライホィールにより駆動される発電機から供給される
か、又は自動車の制動の際の運転中では、発電機作動す
る電動機により供給される。
好適には制御装置は、出力トルクの瞬時変化をクラン
ク軸角度位置を変数としてデータメモリに記憶する。こ
のようにして、クランク軸角度位置の少なくとも720゜
にわたり出力トルクの変化を求めることができ、従って
４サイクル機関の１動作周期全部を解析できる。
１つの有利な実施例では制御装置は、発電機の電動機
作動の間に内燃機関の回転数及び／又は温度を検出し、
複数の異なる値に対する出力トルクの瞬時変化を求め、
及び／又は回転数と温度の少なくとも１つの時間変化を
求める。このようにして、異なる出力回転数に対する内
燃機関の機械的特定の解析を行うことができ、さらに解
析は暖機フェーズ又は冷却フェーズの間に、温度が変化
する状態で行うことができ、これにより良好な情報を得
ることができる。
“牽引診断”は、自動車エンジンブレーキ作動毎に又
は内燃機関の始動毎に行う必要はない。好適には制御装
置は、内燃機関が所定複数回だけ始動された後及び／又
は自動車が所定の走行距離を走行した後及び／又は内燃
機関の温度が所定温度を上回った時にのみ所定目標値か
らのずれについて出力トルクを検査する。
本発明の診断に関する前述の形態において説明したよ
うに、本発明のこの形態においても、複数の相巻線を有
する発電機の個々の相巻線を流れるそれぞれ別個に検出
された電流から出力トルクの瞬時変化が求められる。本
発明のこの形態でも、作動障害を表す制御信号を運転手
への通報のために利用でき、又は診断装置に記憶するた
めに利用でき、この場合にも、適切な非常運転プログラ
ムを制御信号により起動できる。
次に本発明を図面に基づいて詳細に説明する。
第１図は本発明の自動車搭載駆動装置の概略図、第２
図は本装置の動作を説明するための第１図の本装置の内
燃機関の内燃機関特性曲線群の線図、第３図、第4a図、
第4b図は本発明の駆動装置の診断装置を説明するための
トルク線図である。
第１図に示されている駆動装置は、内燃機関１により
駆動される、固定子側の多数の巻線と回転子側の多数の
永久磁石とを有するタイプの発電機３を有する。詳しく
は図示されていない巻線には電子整流及び電流制御回路
５が接続されている。電子整流及び電流制御回路５は、
内燃機関１により駆動された発電機３から供給される交
流を電子整流により制御可能な大きさの直流に交換す
る。電子整流及び電流制御回路５は、直流電圧中間回路
７を介して、それぞれ別個に１つづつ自動車の車輪を駆
動する電動機11の複数の電子整流及び電流制御回路９に
給電する。第１図は電動機11のうちただ１つのみを所属
の電子整流及び電流制御回路と共に示す。電動機11の場
合にも有利には、１つの多相固定子巻線と１つの永久磁
石回転子とを有する電動機である。電子整流及び電流制
御回路５には、直流電圧中間回路７の実際値電圧を検出
して電子整流及び電流制御回路５を介して入力目標値15
に追従制御する電圧閉ループ制御回路13が接続されてい
る。
電子整流及び電流制御回路５から直流電圧中間回路７
に送出された直流は、信号路17を介して制御装置19によ
り制御可能である。
制御装置19は、アクセルペダル23のセンサ21により検
出された位置に応動し、直流電圧中間回路７の電流と電
圧との積に対応し駆動装置へ供給される電力をアクセル
ペダル位置の関数として制御する。さらに、制御装置19
は信号路25を介して電動機11の電流ひいてはその駆動ト
ルクを制御する。
直流電圧中間回路７に供給される電力は、発電機３及
び電子整流及び電流制御回路５の損失を考慮して、すな
わちこれらの素子の電気的効率を考慮して、内燃機関１
により供給される。これに対応して制御装置19は、調整
駆動装置27を介して内燃機関１の出力調整素子29例えば
絞り弁又は燃料噴射ポンプを同様にアクセルペダルの位
置の関数として制御する。
機械的駆動接続に起因して内燃機関１と発電機３とは
同一の回転数で動作し、この場合、定常運転では、内燃
機関１により出力されるトルクは、発電機３により受取
られるトルクに等しい。内燃機関１により発生される出
力は、トルクと回転数との積に近似的に比例する。同様
のことが、内燃機関１の出力値から発電機３の効率損失
を減算した値に等しい発電機３により発生される出力に
も当てはまる。内燃機関１の出力調整素子29の調整と、
電子整流及び電流制御回路５で調整される発電機電流と
は、２つの制御量を形成し、内燃機関１の特性曲線群の
中で一定の出力の１つの特性曲線に沿ってほぼ任意に内
燃機関１の動作点を変動させることを可能にする。第２
図は、100kWの出力の内燃機関１の特性曲線群を示す。
この特性曲線群は、内燃機関から出力され発電機が受取
ったトルクＭを回転数ｎの関数として示す。太い破線に
より内燃機関１の一定出力の特性曲線Ｐが示されてい
る。細い破線Ｄは、記載されている絞り弁の絞り角度で
の内燃機関１の出力調整素子の調整を示す。細い実線に
より第２図の特性曲線群の中の1kWhの当りのグラム単位
での一定の比燃料消費量の特性曲線ｂが示されている。
この特性曲線群は、回転数が異なる場合に同一の出力に
おける動作点に、絞り弁の絞り角度を適切に調整するこ
とにより到達できるが、しかし最小の比燃料消費量を有
する動作点はただ１つしか各電力値には割当てられてい
ないことを示す。最小の比燃料消費量を有する動作点
は、特性曲線群の中の太い１点鎖線により示されている
特性曲線ｂの上に位置する。例えば、絞り弁の絞り角度
が45゜であり回転数が約2100rpmである場合、30kWの出
力に対して比燃料消費量が最小となる。
第１図の駆動装置により、少なくとも通常運転におい
ては常に最小の比燃料消費量の動作点で内燃機関１を作
動することが可能となる。これを実現するために制御装
置19のデータメモリ31の中には、最小の比燃料消費量が
得られる特性曲線ｂの動作点を記憶している特性曲線群
のデータ組合せが記憶されている。記憶されているデー
タ組合せは、個々の電力値に割当てられているそれぞれ
の動作点に対してそれぞれ目標値回転数のためのデータ
及び内燃機関１の出力調整素子29の調整のためのデータ
を含む。制御装置19は、アクセルペダル23を介して要求
される目標値出力値を変数として目標値回転数及び出力
調整素子29の調整値をデータメモリ31から読出す。制御
装置19の構成要素であることも可能である回転数閉ルー
プ制御回路33が、電子整流及び電流制御回路５を介して
発電機３の出力を、回転数が所望動作点の目標値回転数
に等しくなる値になるように制御する。35で回転数閉ル
ープ制御回路33に供給された実際値回転数情報は、例え
ばセンサ等により検出される。回転数の調整と同時に制
御装置19は出力調整素子29の調整駆動装置27を、データ
組合せにより定められた絞り弁の絞り角度になるように
調整する。
温度の影響又は内燃機関１のその他の動作パラメータ
に起因して、内燃機関１により実際に発生される出力
は、動作点のデータ組合せの基礎となっている目標値出
力値からずれることがある。従って制御装置19は電力閉
ループ制御器37を有し、電力閉ループ制御器37は、発電
機３の電流と電圧とにより定められる電力に依存して実
際値電力を求め、アクセルペダル位置に対応して前もっ
て与えられる目標値電力と比較する。電力を制御するた
めに制御装置19は、回転数が実際値回転数に到達したか
どうかを監視し、到達すると、目標値電力になるように
制御するために、調整駆動装置27に作用する電力閉ルー
プ制御器37を作動させる。
例えばＰ＝30kWからＰ＝80kWに高めるためにアクセル
ペダル位置を変化させると、制御装置19は絞り弁の絞り
角度Ｄを45゜から、Ｐ＝80kWにおける新しい動作点のデ
ータ組合せに対応する角度60゜に変化させる。絞り弁の
絞り角度のこの変化により、第２図に矢印39により示さ
れているようにトルクが増加し、これにより内燃機関１
は、新しい動作点に割当てられている約4750rpmの回転
数になるように加速される。回転数閉ループ制御回路33
が回転数を、新しい動作点のデータ組合せにより定めら
れている目標値回転数になるように制御すると、次いで
電力閉ループ制御器37も内燃機関１の出力を、新しい動
作点のデータ組合せを定める80kWの目標値電流値になる
ように制御する。第２図に破線41により、電力が変化す
る際にトルクが、回転数に依存していかに変化するかが
示されている。
第２図の特性曲線群は内燃機関１のトルクＭが、内燃
機関１と発電機３とのユニットの回転数にいかに依存す
るかを示す。駆動装置の制御は、パラメータとして発電
機３の出力又は電子整流及び電流制御回路５の出力を用
いる特性曲線群を基礎にすることができるが、これらの
素子の効率を考慮して行うことも可能である。第２図で
は比燃料消費量の特性曲線群は、内燃機関のトルク特性
曲線群に重なり、この場合にはデータ組合せ自体がすで
に、最小の比燃料消費量を有する動作点を示す。しか
し、比燃料消費量ｂの特性曲線群は、別個に記憶するこ
ともでき、制御装置19は、個々の場合の動作点のデータ
組合せをそれぞれ複数の特性曲線群から計算することが
可能である。
制御装置19には、実際の比燃料消費量を求める燃料測
定装置43が割当てられている。燃料測定装置43は流量計
等でもよいが、しかし、供給又は噴射される燃料量に関
する情報を電動機電子制御装置から取出すか又は噴射弁
の開放時間から求める手段でもよい。制御装置19は、瞬
時の動作点で調整されている出力を基準とする瞬時の供
給燃料量から実際値比燃料消費量を求める。データメモ
リ31に記憶されている比燃料消費量に関するデータは、
実際値消費量に依存して連続的に更新される。このよう
にして特性曲線群は自動的に、経時変化に起因する又は
シリーズ生産におけるばらつきに起因する内燃機関１の
相違に順応する。比燃料消費量の特性曲線群の順応は段
階的に行われる、すなわち例えば比燃料消費量に関する
記憶されている情報が、実際のずれの比較的小さい部分
だけ変化される形で行われる。これにより、比燃料消費
量を求める際に測定誤差が特性曲線群に与える影響を僅
かに抑えることができる。制御装置19が、例えば従来技
術による反復法による特性曲線群更新により、最小の比
燃料消費量を有する動作点をも修正することは自明であ
る。
消費量特曲線群の適応は、内燃機関１のさらに別の動
作パラメータ、とりわけ温度センサ45により検出される
内燃機関１の石油温度又は冷却水温度に依存して、行わ
れる。
比燃料消費量以外の動作パラメータも、内燃機関１の
最適な動作点に調整する際に考慮できる。例えば、動作
点を定める出力は、点火角度又は燃空比により又は吸気
温度によっても制御される。データメモリ31はこの動作
パラメータのための特性曲線群をさらに備えることがで
きる。さらにデータメモリ31は、制御装置19が個々の動
作パラメータの意味を評価しその評価に依存して動作状
態に適切な複数の動作パラメータの最適状態を求めるこ
とを可能にする、組合せアルゴリズムを記憶している。
複数の動作パラメータの共通の最適状態を求める基礎
は、内燃機関１あるいは発電機３が発生する出力が所与
の一定の目標値出力に保持されることにある。この前提
条件は、燃料消費量対応でない動作パラメータをも最適
化に組込むことを可能にする。制御装置19は、出力に影
響する動作値を、有利には記憶されている組合せアルゴ
リズムにより定められている最適状態が次の目的の組合
せから得られるように、変える。
− 最小の比燃料消費量 − 最終の有害物質量及び最小の有害度の有害物質組成 − 最小の発生雑音 − 内燃機関の可及的最大に慎重な取扱い これを実現するために制御装置19は、例えばλセンサ
すなわち空気過剰率センサ等の有害物質含量を求めるセ
ンサ47及び／又は漏洩雑音センサ49に応動する。これに
応じてデータメモリ31は、発生有害物質及び有害物質組
成のための特性曲線群と、雑音特性曲線群と、内燃機関
の慎重な取扱いに関する情報を記憶している。制御装置
19が場合によっては、最適動作点を求める際に前述の特
性曲線群の一部しか考慮しないこと、およびこれらの特
性曲線群が場合によっては、前述したように比燃料消費
量特性曲線群に基づいて更新可能であることは自明であ
る。
例えば制御装置19が、出力を一定に保持している場合
に比燃料消費量は減少させるがしかしその際に発生有害
物質の許容最大値は越えないように、点火角度と出力調
整素子29の設定とを一緒に変える。最小の比燃料消費量
を有する動作点に調整するために、制御装置19は回転数
閉ループ制御回路33を介して回転数を変え、かつ発電機
３の求められた出力が一定のままであるように、出力調
整素子29の設定を変える。第２図の特性曲線群において
これは、動作点51において２重矢印53により示されてい
るように、一定の出力の１つの曲線に沿って動作点を案
内することを意味する。回転数を制御し出力調整素子29
を設定した後、出力閉ループ制御器37により電力が一定
に保持される。一定電力曲線に沿って比燃料消費量と場
合に応じてさらに考慮しなければならない動作パラメー
タとの値が求められ、所属の回転数と一緒にデータメモ
リ31に記憶される。一定電力曲線に沿っての移動ととも
に比燃料消費量が増加する場合、これは、瞬時の動作点
が最適な動作点から離れることを意味する。この場合、
回転数を制御することにより制御装置19は、より好適な
比燃料消費量が再び得られるようにする。最小の比燃料
消費量のために最も好適な回転数に制御することは、運
転中にも可能であり、従って運転中に最適な状態を実現
するためには、比燃料消費量ための正確な特性曲線群が
既知であることは、不可欠ではない。
複数の動作パラメータが最適化される場合、変化させ
られるパラメータ以外のパラメータは一定に保持され
る。
内燃機関と発電機とのユニットの出力特性曲線群デー
タを更新できるので、以下に説明するように内燃機関の
欠陥診断が可能となる。
欠陥診断のために制御装置19は、データメモリ31に記
憶されている比燃料消費量のための特性曲線群を監視す
る。更新された燃料消費量の回転数依存性と、更新され
た燃料消費量の大きさとから、早期のデータ、とりわけ
内燃機関１の新状態を表している元の目標値特性曲線群
との比較により、内燃機関の状態例えばその摩耗状態に
関する情報が得られる。例えば四気筒内燃機関の場合、
比燃料消費量の逆数が元の値の75％突然減少すると、例
えば欠陥点火プラグによりいずれか１つの気筒が故障し
たと推測できる。発電機３により発生される電流、とり
わけ個々の相巻線を流れる平滑化されていない電流から
出発して、制御装置19は内燃機関１の周期変動するトル
クの大きさをクランク軸角度位置の関数として求めて、
診断目的のためのデータメモリ31に記憶できる。記憶さ
れているトルク変化から、例えば個々の気筒の圧縮又は
例えば個々の気筒の点火不良又はノッキング等の誤動作
を検出できる。トルクの大きさから点火角度誤差を推測
できる。第３図は、トルクの大きさをクランク軸角度φ
の関数として示す。トルク変化曲線における61での点火
不良が、63で破線により示されている正しいトルク変化
との比較から分かる。制御装置19は解析のために、個々
の気筒の求められたトルク変化を、内燃機関１のその他
の気筒において得られる変化と比較するか又は記憶され
ている目標値又は目標値変化曲線と比較する。
欠陥を検出すると制御装置19は、運転手に例えばディ
スプレー57を介して警報情報信号を発生し、診断された
欠陥を将来の修繕のための情報としてデータメモリ31に
記憶する。場合に応じて制御装置19は、燃料噴射量を変
化することにより非常運転プログラムを起動し、その際
に制御装置19は、燃料噴射量を場合に応じて的確に個々
の気筒に対して減少するか又は完全に停止する。これに
加えて又はこれに代えて、制御装置19は内燃機関１の最
大出力及び／又は最大回転数を減少させるか、又は作動
中に到達可能な回転数を制限することが可能である。
発電機３はある作動状況では、内燃機関１を駆動する
電動機として動作する。このために必要な電力は電流制
御装置５を介してエネルギー貯蔵器59例えば自動車搭載
蓄電池から供給されるか、又はフライホィールにより駆
動される発電機３から供給され、あるいは第１図に破線
で示されている電力供給路が示すように、自動車を制動
する際に発電機作動する電動機11から供給される。燃料
噴射及び点火を停止した状態で、発電機３で検出された
トルクを解析することにより内燃機関１の機械的状態を
推測できる。発電機３が内燃機関１を駆動する作動状況
は、例えば燃料噴射及び点火の開始前に電動機作動する
発電機３により内燃機関１を始動する際、あるいは運転
中に内燃機関１に出力又はトルクが要求されない際に発
生する。
クランク軸角度を変数とする出力トルク変化曲線は、
内燃機関１の状態を表す特性量例えば個々の気筒の圧
縮、吸気弁及び排気弁の機能能力、例えばクランク軸軸
受等の軸受個所の状態、気筒壁摩擦等を求めることを可
能にする。制御装置19は、４サイクル機関の場合でもす
べての気筒の状態を解析できるようにトルクの変化を少
なくとも720度にわたりすなわちクランク軸の少なくと
も２回転にわたり検出する。その上制御装置19は複数の
異なる回転数の場合及び／又は時間変化する所定の回転
数変化の場合に、出力トルク変化が検出されるように発
電機３を制御する。さらに制御装置19はトルク変化が、
異なる冷却水又は石油温度において内燃機関１の暖気フ
ェーズ又は冷却フェーズの間にも検出されることを可能
にする。内燃機関１の異なる回転数及び／又は温度での
複数の出力トルク変化を知ることにより、特性状態量を
明確に取出すことが可能となる。第4a図は例として、制
御装置19により検出される、正確なクランク軸軸受を有
する１気筒２サイクル機関の出力トルクＭをクランク軸
角度φの関数として示し、第4b図、欠陥のあるクランク
軸軸受でのこの内燃機関の出力トルク変化を示す。OTに
より上死点が示されている。UTにより下死点が示されて
いる。完全なクランク軸回転は上死点に対して対称的
に、正常なクランク軸軸受の場合には明瞭に異なる変化
曲線を示す領域I,II及びIIIに分割される（第4a図）。
これに対して第4b図は、欠陥のあるクランク軸軸受にお
いて特に領域IIIの中の出力トルク変化の著しいずれを
示す。このずれは、制御装置19により出力トルク変化の
解析の際に検出されて軸受損傷として通報される。
目標値又は目標値変化曲線からの出力トルクの許容さ
れないずれを検出することにより、早期に損傷又は損傷
の危険を検出し位置を見つけることができる。出力トル
ク変化曲線に基づいての診断の際にも制御装置19は、検
出欠陥に応じて応動する。すなわち例えば運転手はディ
スプレー57を介して警告され、診断された欠陥が、将来
の修繕のためのデータメモリ31に記憶される。瞬時の発
生欠陥においては非常運転プログラムを起動する。すな
わち例えば内燃機関１の最大出力を減少したり、最大回
転数を減少したり、回転数を制限したり、個々の気筒に
おける燃料噴射量を的確に制御し、場合によっては有害
物質を減少するために欠陥気筒における燃料噴射を停止
する。
出力トルクの解析は、燃料供給又は点火の停止に到る
エンジンブレーキ作動毎に又は内燃機関始動毎に行う必
要はない。診断は、内燃機関１を所定回数始動した都度
又は所定のkm間隔を走行した都度に行えばよい。電動機
電子制御装置が付加的に設けられている場合、出力トル
ク診断は、ある特定作動条件の下では電動機電子制御装
置により起動できる。制御装置19は、診断がある特定の
温度以上のみすなわち暖気された内燃機関１においてお
こなわれることを保証する。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ルッツ，ディーター ドイツ連邦共和国、デー 8720 シュヴ ァインフルト、シュペッサートシュトラ ーセ 12 (72)発明者 ナグラー，フランツ ドイツ連邦共和国、デー 8729 オッテ ンドルフ、アム・ツェーントグラーフェ ン 12 (72)発明者 オッホス，マルティン ドイツ連邦共和国、デー 8720 シュヴ ァインフルト、エーバースベルクシュト ラーセ 10 (72)発明者 シーボルト，シュテファン ドイツ連邦共和国、デー 8720 シュヴ ァインフルト、ギムナジウムシュトラー セ ４ (72)発明者 シュミット−ブリュッケン，ハンス−ヨ アヒム ドイツ連邦共和国、デー 8712 ゲルダ ースハイム、ゾンネンシュトラーセ ９ (72)発明者 ティーラー，ヴォルフガンク ドイツ連邦共和国、デー 8728 ハスフ ルト、カスタニエンヴェーク １ (72)発明者 ヴァークナー，ミヒャエル ドイツ連邦共和国、デー 8721 ニーダ ーヴェルン、オットーシュトラーセ ３ (72)発明者 ヴェステンドルフ，ホルガー ドイツ連邦共和国、デー 8721 ハンバ ッハ、ゲンゼライテ ８ (72)発明者 ヴィヒナネック，ライナー ドイツ連邦共和国、デー 8721 マーデ ンハウゼン、エアレンブルンシュトラー セ 13 (56)参考文献 特開 昭63−52605（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−55845（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) B60L 11/00 - 11/18 F02D 45/00 F02D 29/06

Claims (8)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】内燃機関（１）と、 前記内燃機関（１）の出力軸に相互に回転不能に接続さ
    れている発電機（３）と、 前記発電機（３）から給電され自動車を駆動する少なく
    とも１つの電動機（11）と、 前記発電機（３）により発生される電力及び／又は電動
    機（11）による受取られる電力をアクセルペダル（23）
    の調整位置に依存して制御する電子制御装置（19,33,3
    7）とを具備し、 自動車を駆動する前記電動機（11）が、エンジンブレー
    キ作動において発電機として動作し、 発電機（３）が、前記内燃機関（１）の始動の際又はエ
    ンジンブレーキ作動中に電動機として動作して前記内燃
    機関（１）を駆動する、自動車のための駆動装置におい
    て、 前記電子制御装置（19,33,37）が、前記内燃機関（１）
    の点火停止及び／又は燃料供給停止の状態で、発電機
    （３）の電動機作動中の発電機電流の瞬時変化を検出
    し、前記瞬時変化に依り、前記発電機（３）により発生
    される出力トルクの瞬時変化を前記内燃機関（１）のク
    ランク軸角度位置の関数として求め、 前記電子制御装置（19,33,37）が、求められた出力トル
    ク値及び／又は出力トルク変化の所定目標値及び／又は
    所定目標値変化曲線からのずれを検出し、前記ずれの値
    及び／又は前記ずれの値の変化に依り、作動障害を表す
    制御信号を出力することを特徴とする自動車のための駆
    動装置。
  2. 【請求項２】電子制御装置が出力トルクの瞬時変化をク
    ランク軸角度位置の関数としてデータメモリ（31）に記
    憶することを特徴とする請求の範囲第１項に記載の自動
    車のための駆動装置。
  3. 【請求項３】クランク軸角度位置の少なくとも720゜に
    わたり出力トルクの変化曲線がデータメモリ（31）に記
    憶されていることを特徴とする請求の範囲第２項に記載
    の自動車のための駆動装置。
  4. 【請求項４】電子制御装置（19,33,37）が、発電機
    （３）の電動機作動の間に内燃機関（１）の回転数及び
    ／又は温度を検出し、複数の異なる値に対する出力トル
    クの瞬時変化及び／又は回転数と温度の少なくとも１つ
    の時間変化を求めて、データメモリ（31）に記憶するこ
    とを特徴とする請求の範囲第２項又は第３項記載の自動
    車のための駆動装置。
  5. 【請求項５】電子制御装置（19,33,37）が、内燃機関
    （１）が所定複数回の始動をした後及び／又は自動車が
    所定の走行距離を走行した後及び／又は内燃機関（１）
    の温度が所定温度を上回った時のみ、出力トルクの所定
    目標値からのずれを検査することを特徴とする請求の範
    囲第１項から４項のうちのいずれか１つの項に記載の自
    動車のための駆動装置。
  6. 【請求項６】発電機（３）が複数の相巻線を有し、個々
    の前記相巻線を流れるそれぞれ別個に検出された電流か
    ら出力トルクの瞬時変化を求めることを特徴とする請求
    の範囲第１項から第５項のうちのいずれか１つの項に記
    載の自動車のための駆動装置。
  7. 【請求項７】作動障害を表す制御信号が、警報装置（5
    7）を作動し、及び／又は診断装置の欠陥メモリ（31）
    をセットし、及び／又は電子制御装置（19,33,37）が、
    内燃機関（１）の最大出力電力及び／又は最大回転数及
    び／又は欠陥気筒の燃料噴射量を減少する非常運転プロ
    グラムを起動することを特徴とする請求項の範囲第１項
    から第６項のうちのいずれか１つの項に記載の自動車の
    ための駆動装置。
  8. 【請求項８】内燃機関（１）の出力及び／又はトルク及
    び／又は回転数を制御し調整駆動装置（27）により制御
    可能な少なくとも１つの調整素子（29）を有する内燃機
    関（１）と、 前記内燃機関（１）の出力軸に相互に回転不能に接続さ
    れている発電機（３）と、 前記発電機（３）から給電され自動車を駆動する少なく
    とも１つの電動機（11）と、 一方では少なくとも１つの前記調整駆動装置（27）を制
    御し、他方では前記発電機（３）により発生される電力
    及び／又は電動機（11）により受取られる出力をアクセ
    ルペダル（23）の調整位置に依存して制御する電子制御
    装置（19,33,37）と、 前記内燃機関（１）又はこれに接続されている発電機
    （３）の実際値回転数を検出する検出手段と、 前記発電機（３）により発生される及び／又は発電機
    （11）により受取られる実際値出力を検出する検出手段
    とを具備し、前記電子制御装置（19,33,37）が、実際値
    回転数の時間平均値を所定目標値回転数に保持する回転
    数閉ループ制御回路（33）と、実際値電力の時間平均値
    を所定目標値電力に保持する電力閉ループ制御器（37）
    とを有する自動車のための駆動装置において、 前記電子制御装置（19,33,37）が、前記発電機（３）の
    電流の瞬時変化を前記内燃機関（１）の瞬時のクランク
    軸角度位置の関数として検出し、前記電流に依存して、
    前記内燃機関（１）のトルクの瞬時変化を前記クランク
    軸角度位置の関数として求め、データメモリ（31）に記
    憶されている目標値トルク及び／又は目標値トルク変化
    と比較し、所定値又は所定変化からずれている場合には
    作動障害を表す制御信号を出力し、作動障害を表す制御
    信号が、警報装置（57）を作動し、及び／又は診断装置
    の欠陥メモリ（31）をセットし、及び／又は電子制御装
    置（19,33,37）が、内燃機関（１）の最大出力電力及び
    ／又は最大回転数及び／又は欠陥気筒の燃料噴射量を減
    少する非常運転プログラムを起動することを特徴とする
    自動車のための駆動装置。
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