專利名稱：用于機(jī)動車的驅(qū)動裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于機(jī)動車的驅(qū)動裝置，并特別涉及這樣一種驅(qū)動裝置，其中，至少有一個電動機(jī)驅(qū)動的機(jī)動車，該電動機(jī)由內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動的發(fā)電機(jī)供電。
普通的內(nèi)燃機(jī)，如一般在機(jī)動車上使用的可以在不同電動機(jī)轉(zhuǎn)速下產(chǎn)生所希望確定大小的輸出功率。在轉(zhuǎn)矩-電動機(jī)轉(zhuǎn)速特性曲線族中，其相同輸出功率的工作點接近于雙曲特性曲線并符合如此關(guān)系，即，輸出功率基本上等于電動機(jī)轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩之積。而在特性曲線族中，恒定輸出功率的工作點附加了其它工作參量的不同值，如內(nèi)燃機(jī)的單位燃料消耗，廢氣有害物排放量和有害物成分以及噪聲發(fā)放等。對于每個所希望的輸出功率，通過適當(dāng)?shù)倪x擇工作點，就可以獲得一個運行參數(shù)的最佳值，如單位燃料消耗的最佳值，即，能有效工作的燃料消耗。
通常，在由內(nèi)燃機(jī)通過機(jī)械轉(zhuǎn)動而驅(qū)動的機(jī)動車中，所希望動率的工作點可能很有限地接近工作參量最佳值，因為電動機(jī)轉(zhuǎn)速只能相對于傳動變速級有選擇地改變。
在“VDI報告”，1991年878號中，611至622頁上公開了一種用于機(jī)動車的驅(qū)動裝置，其輪子分別由電動機(jī)驅(qū)動。電動機(jī)的電流由內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動的發(fā)電機(jī)供給，其中，一個電控制裝置控制從發(fā)電機(jī)輸入電動機(jī)的電流，它取決于司機(jī)操作踏板所希望的驅(qū)動功率。適用于這類驅(qū)動裝置的電動機(jī)和發(fā)電機(jī)，例如在歐洲專利申請0159005中已公開;而在歐洲專利申請0340686中描述了一個適合的控制裝置。
DE-3243515A1涉及一種在起動過程中，控制電動牽引機(jī)車內(nèi)燃機(jī)的功率和轉(zhuǎn)速的方法，其中，牽引機(jī)車是一種軌道運輸工具，它與公路上的交通機(jī)動車是不同的，其列車基本是遠(yuǎn)距離運行的，且運行條件是相當(dāng)恒定的。而對于相對短的起動過程階段，按照現(xiàn)有技術(shù)應(yīng)避免不必要的內(nèi)燃機(jī)高轉(zhuǎn)速，這是由于低的運行速度以及低的驅(qū)動功率引起的必然結(jié)果。由此規(guī)定，在給定的機(jī)動車速度邊界值之下，可使內(nèi)燃機(jī)的轉(zhuǎn)數(shù)，隨著不斷增高的機(jī)動車速度一起，按照取決于導(dǎo)引參數(shù)(驅(qū)動額定功率)的斜率加速，以使轉(zhuǎn)速在達(dá)到機(jī)動車運行速度的邊界值時，達(dá)到相應(yīng)的轉(zhuǎn)速額定值，且在較高速度下與轉(zhuǎn)速額定值保持一致。此外，該轉(zhuǎn)速額定值與一個額定功率值作固定對應(yīng)的設(shè)置?？刂蒲b置在起動過程中用于，使運輸工具的發(fā)電機(jī)電功率的額定值與內(nèi)燃機(jī)實際轉(zhuǎn)速的變化一起作對應(yīng)的改變，如從實施例中看出的，無論是在過渡過程中的轉(zhuǎn)速增加，還是導(dǎo)引參量和轉(zhuǎn)速之間的編排，都是有意設(shè)置成線性關(guān)系的。在此，借助一個內(nèi)燃機(jī)相應(yīng)的特性線族，分別依據(jù)規(guī)定的最佳標(biāo)準(zhǔn)(如燃料消耗、噪聲，有害物排放)來確定內(nèi)燃機(jī)在不同額定轉(zhuǎn)數(shù)下的額定功率值的可能性是未被重視的。
因此，在內(nèi)燃機(jī)運行中早已發(fā)生的故障，而司機(jī)未能及時察覺，只有在出現(xiàn)大的損失時(如內(nèi)燃機(jī)停車)才會有反應(yīng)。
本發(fā)明的任務(wù)是提供一種機(jī)動車用的驅(qū)動裝置、其中，能比至今的現(xiàn)有技術(shù)更好地監(jiān)測產(chǎn)生驅(qū)動功率的內(nèi)燃機(jī)運轉(zhuǎn)，以減少或完全避免損害后果。
本發(fā)明的基點在于構(gòu)成一個上述類型的驅(qū)動裝置，它包括一個內(nèi)燃機(jī)，它至少有一個影響其功率和/或轉(zhuǎn)矩和/或轉(zhuǎn)速，并可由調(diào)節(jié)驅(qū)動裝置控制的調(diào)節(jié)元件;
一個與內(nèi)燃機(jī)的輸出軸抗扭連接的發(fā)電機(jī)裝置;
至少一個由發(fā)電機(jī)供電的，驅(qū)動機(jī)動車的電動機(jī)和一個電控制裝置，該控制裝置依據(jù)操作踏板的動作，一方面至少控制一個調(diào)節(jié)驅(qū)動裝置，而另一方面控制由發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電功率和/或由電動機(jī)接收的電功率;此外，還設(shè)有用于檢測內(nèi)燃機(jī)或與其連接的發(fā)電機(jī)裝置的轉(zhuǎn)速實際值的裝置;以及，設(shè)有用于檢測由發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的和/或由電動機(jī)接收的電功率實際值的裝置。
所述控制裝置包括轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)裝置，它使實際轉(zhuǎn)速以時間平均值的形式與一個規(guī)定的轉(zhuǎn)速額定值保持一致;以及，功率調(diào)節(jié)裝置，它使實際電功率以時間平均值的形式與規(guī)定的功率額定值保持一致。本發(fā)明控制裝置檢測發(fā)電機(jī)電流瞬時曲線，它隨內(nèi)燃機(jī)瞬時曲軸角位移作相應(yīng)變化，依據(jù)此電流，控制裝置還檢測隨曲軸角位移作相應(yīng)變化的內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)矩瞬時曲線，并將轉(zhuǎn)矩瞬時曲線與在數(shù)據(jù)存貯器中存儲的額定值大小和/或額定轉(zhuǎn)矩瞬時曲線相比較。如果與規(guī)定的量或規(guī)定的曲線相比有偏離，那么再發(fā)出一個代表工作故障的控制信號。本發(fā)明實現(xiàn)了這樣的事實，由發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的或由電動機(jī)接收的電功率一個衡量由內(nèi)燃機(jī)產(chǎn)生的驅(qū)動功率的標(biāo)準(zhǔn)，它應(yīng)用了比較簡單的手段但可很精確的確定。另外發(fā)電機(jī)的電效率和控制裝置的電損耗都可較容易地確定，然后算出內(nèi)燃機(jī)的驅(qū)動功率。
本發(fā)明構(gòu)思的基礎(chǔ)在于，發(fā)電機(jī)的電流隨時間的變化曲線是衡量由內(nèi)燃機(jī)產(chǎn)生的且隨曲軸轉(zhuǎn)角作相應(yīng)變化的轉(zhuǎn)矩的標(biāo)準(zhǔn)，并相應(yīng)地代表曲軸旋轉(zhuǎn)不同均勻性的時間曲線。通過對轉(zhuǎn)矩曲線進(jìn)行分析，可以診斷各缸的壓縮情況及功能缺陷，如點火斷續(xù)及各缸的爆燃。此外，轉(zhuǎn)矩的大小為優(yōu)化點火角提供了信息。由于在必要的情況下，對發(fā)電機(jī)的電流進(jìn)行整流并使其非常平穩(wěn)，故為了求得內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)矩的擺動量，按目的要求，應(yīng)檢測發(fā)電機(jī)各相中的電流。該表示工作故障的控制信號可給司機(jī)提供情報，例如通過激化一個警報裝置，也可將其情報存入診斷系統(tǒng)的一個故障存儲器中，其存有以后供修理用的數(shù)據(jù)。為了盡量地避免損失，可根據(jù)診斷出的故障類型直接干與內(nèi)燃機(jī)的運轉(zhuǎn)，例如可以把內(nèi)燃機(jī)的最大功率和/或最大轉(zhuǎn)速限制在允許的數(shù)值上，或激化一個減少往缺陷氣缸內(nèi)噴射燃料量的緊急運行程序。
根據(jù)具有獨特意義的第二觀點，使得本發(fā)明的驅(qū)動方案還能實現(xiàn)更有利的診斷方式，該觀點的目標(biāo)在于，檢測關(guān)于內(nèi)燃機(jī)機(jī)械狀態(tài)的信息。
按照本發(fā)明的這一觀點和基于開頭所述的基本驅(qū)動裝置規(guī)定，控制裝置在發(fā)電機(jī)處于電動機(jī)運行和內(nèi)燃機(jī)的點火和/或燃料供給停止時，測知電流的瞬時曲線，并依此而測知由發(fā)電機(jī)裝置產(chǎn)生的牽引力矩隨內(nèi)燃機(jī)曲軸轉(zhuǎn)角變化的瞬時曲線，并且，控制裝置檢測已獲知的牽引力矩的大小和/或曲線相對于規(guī)定額定值和/或額定曲線的偏離，并根據(jù)偏離的量和/或偏離的曲線而產(chǎn)生一個表示運行故障的控制信號。
本發(fā)明這一觀點基于如此考慮，即在點火或燃料供給停止時，發(fā)電機(jī)電流反映了內(nèi)燃機(jī)牽引力矩隨曲軸角度變化的曲線，因此，通過對電流曲線的分析就可判斷內(nèi)燃機(jī)的機(jī)械狀態(tài)，例如，通過電流曲線及牽引力矩曲線可以判斷各缸的壓縮情況和密封性、進(jìn)氣閥和排氣閥的工作性能，支承位置的狀態(tài)，特別是曲軸的，或缸壁摩擦情況。為了牽引內(nèi)燃機(jī)而需要的功率可以由能量存儲裝置，如電池提供、或由飛輪驅(qū)動的發(fā)電機(jī)提供或在機(jī)動車剎車而處于滑行狀態(tài)時通過以發(fā)電機(jī)運行方式工作的電動機(jī)提供。
控制裝置，按目的要求，在數(shù)據(jù)存儲器中存入隨曲軸角位移變化的牽引力矩瞬時曲線，按此方法至少測知對應(yīng)于720°曲軸角度的牽引曲線，以便可以分析一個四沖程內(nèi)燃機(jī)的完整工作循環(huán)。
在優(yōu)選的方案中，在發(fā)電機(jī)裝置以電動機(jī)運行時，控制裝置測知內(nèi)燃機(jī)對轉(zhuǎn)速和/或溫度，并可得到多個不同數(shù)值的牽引力矩瞬時曲線和/或至少得到一個轉(zhuǎn)速和/或溫度隨時間變化的曲線，按此方法可以分析對應(yīng)于不同牽引轉(zhuǎn)速的內(nèi)燃機(jī)的機(jī)械特性，此外，在升溫階段或冷卻階段期間，還可分析溫度的變化，以便更好地選用信息。
所述“牽引診斷”不必在每次機(jī)動車的滑引運轉(zhuǎn)或內(nèi)燃機(jī)啟動時進(jìn)行。按照目的要求，控制裝置僅僅在內(nèi)燃機(jī)按照給定的多次起動過程之后和/或在機(jī)動車運行規(guī)定的路程之后和/或在內(nèi)燃機(jī)的確定溫度之上且偏離了規(guī)定的額定值時才檢查牽引力矩。
前已所述，解釋了本發(fā)明觀點的診斷特性，這樣，按照本發(fā)明的這一觀點，牽引力矩的瞬時曲線就可以從含有多相繞組的發(fā)電機(jī)裝置之每個相繞組中的電流測知。另外，按照本發(fā)明的這一觀點，表示本發(fā)明裝置中工作故障的控制信號可作為信息提供給司機(jī)或存入診斷系統(tǒng)中，并可以通過該控制信號激化一個適當(dāng)?shù)木o急運行程序。
下面借助附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步闡述，其附圖表示

圖1是本發(fā)明用于機(jī)動車輪動裝置的示意2是圖1所示內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動裝置的發(fā)動機(jī)特性曲線族，以說明本裝置的運行方式;
圖3，4a和4b是轉(zhuǎn)矩圖，用以說明本發(fā)明驅(qū)動裝置的診斷裝置。
如圖1所示的驅(qū)動裝置包括一個由內(nèi)燃機(jī)1驅(qū)動的發(fā)電機(jī)裝置3，該發(fā)電機(jī)裝置的類型為多相定子繞組及永久磁鐵轉(zhuǎn)子型。一個電整流和電流控制電路5與相繞組連接(未示出)，所述的電路5將通過內(nèi)燃機(jī)1驅(qū)動發(fā)電機(jī)裝置3而提供的交變電流通過電整流作用轉(zhuǎn)換成可控大小的直流電。該電流控制電路5通過直流電壓中間電路7為多個用于電動機(jī)11的電整流及電流調(diào)節(jié)電路9供能，其中，每個獨立的電機(jī)11各驅(qū)動機(jī)動車的一個輪子。圖1只示出了一個電動機(jī)11與從屬的整流及電流調(diào)節(jié)電路。另外，對于電動機(jī)11來說，優(yōu)選具有多相定子繞組和一個永久磁鐵轉(zhuǎn)子的電動機(jī)。一個電壓調(diào)節(jié)電路13與所述整流和電流調(diào)節(jié)電路5相連接，而電路13可獲知直流中間電路7的實際電壓并通過電流調(diào)節(jié)電路5保持在一個可由15預(yù)定的額定值上。
通過直流電壓中間電路7由電流調(diào)節(jié)電路5輸出的直流電流可通過信號途經(jīng)17由控制裝置19控制。
該控制裝置19，根據(jù)由傳感器21獲知的操作踏板23的位置而動作，并根據(jù)操作踏板的位置控制用于驅(qū)動的電功率，該電功率與由直流電壓中間電路的電流與電壓之積相一致。此外，控制裝置19通過信號途經(jīng)25控制電動機(jī)11的電流，并由此而控制其驅(qū)動力矩。
考慮到發(fā)電機(jī)裝置3和電流控制電路5的損耗，也就是說，考慮到各元件的電效率，通過直流中間電路7輸送的和由內(nèi)燃機(jī)1提供的電功率必須相應(yīng)增加。該控制裝置19相應(yīng)的通過伺服傳動裝置27控制內(nèi)燃機(jī)的功率調(diào)節(jié)元件29，例如一個節(jié)氣閥或一個噴油泵，這一點同樣取決于操作踏板的位置。
由于機(jī)械傳動聯(lián)接的原因，內(nèi)燃機(jī)1和發(fā)電機(jī)裝置3在同一轉(zhuǎn)數(shù)下工作，因此在穩(wěn)定的工作狀態(tài)下，由內(nèi)燃機(jī)1輸出的力矩與由發(fā)電機(jī)3接收的力矩是相等的。內(nèi)燃機(jī)產(chǎn)生的功率近似與轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)數(shù)的積成比例。發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電功率也有相應(yīng)的規(guī)律，即發(fā)電機(jī)的電功率相對內(nèi)燃機(jī)1的功率下降等于發(fā)電機(jī)裝置的功率損耗。一方面功率調(diào)節(jié)元件29對內(nèi)燃機(jī)1的調(diào)節(jié)和另一方面由電流調(diào)節(jié)電路5調(diào)節(jié)的電流就構(gòu)成兩個影響參數(shù)，它們可允許內(nèi)燃機(jī)1的工作點在其特性曲線族內(nèi)沿穩(wěn)定功率的特性曲線作基本任意的變化。圖2示出了功率為100KW內(nèi)燃機(jī)的特性曲線族，其表示由內(nèi)燃機(jī)輸出的并由發(fā)電機(jī)裝置接收的轉(zhuǎn)矩M與轉(zhuǎn)數(shù)n的關(guān)系。在特性曲線族中間粗虛線表示內(nèi)燃機(jī)恒定功率曲線P，用細(xì)虛線D表示根據(jù)節(jié)氣閥的轉(zhuǎn)角對內(nèi)燃機(jī)功率調(diào)節(jié)元件的調(diào)節(jié)情況。在圖2的特性曲線族中用細(xì)實線表示恒定的單位燃料消耗(克/千瓦小時)的曲線D。該特性曲線族表明，在不同的轉(zhuǎn)數(shù)下，通過適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)節(jié)氣閥的轉(zhuǎn)角，能使工作點達(dá)到相同的功率，但是每個功率值只對應(yīng)于一個具有最小單位燃料消耗的工作點，位于用粗點劃線表示的曲線B上，例如當(dāng)節(jié)氣閥轉(zhuǎn)角為45°，轉(zhuǎn)數(shù)約為2100(轉(zhuǎn)/分鐘)時功率為30KW的單位燃料消耗是最小的。
圖1的驅(qū)動裝置使得內(nèi)燃機(jī)1至少在穩(wěn)定運轉(zhuǎn)時，經(jīng)常以具有最小燃料消耗的工作點上運行。此時，在控制裝置19的數(shù)據(jù)存儲器31中，存有特性曲線族的組合數(shù)據(jù)，其含有可獲得最小單位燃料消耗的特性曲線B時的工作點。該所存儲的組合數(shù)據(jù)包括，在一個額定值轉(zhuǎn)數(shù)下對應(yīng)于不同功率值而設(shè)置的工作點的相應(yīng)數(shù)據(jù)以及用于調(diào)節(jié)內(nèi)燃機(jī)1的功率調(diào)節(jié)元件的數(shù)據(jù)?？刂蒲b置19依據(jù)操作踏板23要求的功率額定值，從數(shù)據(jù)存貯器31讀出轉(zhuǎn)數(shù)-額定值，以及調(diào)節(jié)元件29的調(diào)節(jié)值。可以是控制裝置19組成構(gòu)件的轉(zhuǎn)數(shù)調(diào)節(jié)電路33，通過電流調(diào)節(jié)電路5將發(fā)電機(jī)裝置3的電功率調(diào)節(jié)到一個數(shù)值上，在該值時，所述轉(zhuǎn)數(shù)與所希望工作點的轉(zhuǎn)數(shù)-額定值相同。在35處輸入到轉(zhuǎn)數(shù)調(diào)節(jié)器33的實際轉(zhuǎn)數(shù)信號例如可借助傳感器或類似裝置獲得。在調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)數(shù)的同時，控制裝置19把功率調(diào)節(jié)元件29的調(diào)節(jié)驅(qū)動裝置27調(diào)到由組合數(shù)據(jù)確定的節(jié)氣閥轉(zhuǎn)角上。
由于溫度的影響或其它內(nèi)燃機(jī)1工作參數(shù)的原因，實際上由內(nèi)燃機(jī)1產(chǎn)生的功率偏離于以工作點組合數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)的功率額定值，因此，控制裝置19包括一個功率調(diào)節(jié)器37，它測得一個與通過發(fā)電機(jī)3的電流和電壓而確定的電功率有依賴關(guān)系的實際功率值。與相應(yīng)的由操作踏板位置所確定的功率額定值相比較。為了調(diào)節(jié)功率，控制裝置19要監(jiān)測，轉(zhuǎn)數(shù)是否達(dá)到了轉(zhuǎn)數(shù)實際值。此后，監(jiān)測是否開通了作用于調(diào)節(jié)驅(qū)動裝置27上的功率調(diào)節(jié)器37，以將功率調(diào)節(jié)到功率額定值。
在操作踏板的位置改變時，例如為了將功率從P＝30KW提高到P＝80KW，控制裝置19將節(jié)氣閥位置D從45°改變到與P＝80KW時相對應(yīng)的新工作點組合數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)角，即60°，節(jié)氣閥位置的改變可使轉(zhuǎn)矩提高，如圖2中箭頭39所示，從而使內(nèi)燃機(jī)1加速到與新的工作點對應(yīng)的轉(zhuǎn)速上，即大約每分鐘4750轉(zhuǎn)。在轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器33將轉(zhuǎn)數(shù)調(diào)節(jié)到由新工作點的組合數(shù)據(jù)確定轉(zhuǎn)數(shù)額定值后，功率調(diào)節(jié)器33也將內(nèi)燃機(jī)1的功率調(diào)節(jié)到對應(yīng)于新工作點組合數(shù)據(jù)的80KW功率額定值，圖2中用虛線41表示在功率改變時發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩隨轉(zhuǎn)速變化的曲線。
圖2中的特性曲線族示出了內(nèi)燃機(jī)的轉(zhuǎn)矩M與內(nèi)燃機(jī)和發(fā)電機(jī)裝置組合單元的數(shù)據(jù)之依賴關(guān)系。但是，對該驅(qū)動裝置的調(diào)節(jié)可以在特性曲線族的基礎(chǔ)上進(jìn)行。作為參量，該特性曲線族包括，由發(fā)電機(jī)裝置3或電流控制裝置5的電輸出功率，也就是說，應(yīng)考慮到這些組成部分的效率。在圖2中的單位燃料消耗特性曲線族與內(nèi)燃機(jī)的轉(zhuǎn)矩特性曲線族是重疊的，同時，該組合數(shù)據(jù)已經(jīng)代表了具有最小單位燃料消耗的工作點。然而，單位燃料消耗曲線族b也可以單獨地存儲起來，并且該控制裝置19還可以將單個情況的工作點組合數(shù)據(jù)分別從多個特性曲線族計算出來。
與控制裝置19對應(yīng)設(shè)有一個燃料測量裝置43，它檢測實際的燃料消耗。該燃料測量裝置可以是流量計或類似裝置，但它(們)應(yīng)從電動控制系統(tǒng)中得到一個關(guān)于輸送或噴出燃料量的信息，或由噴油咀的開啟時間獲知。控制裝置19，根據(jù)在實際工作點調(diào)節(jié)的功率和實際輸送的燃料量計算出單位燃料消耗實際值。而在數(shù)據(jù)存儲器31中儲存的關(guān)于單位燃料消耗的數(shù)據(jù)，根據(jù)實際消耗作連續(xù)地修正。按此方法，該特性曲線族就自動地與內(nèi)燃機(jī)1處由于老化或系列變動造成的差異相適應(yīng)。而單位燃料消耗的特性曲線族的適應(yīng)性是步進(jìn)式實現(xiàn)的，例如，儲存的有關(guān)單位燃料內(nèi)耗的信息僅僅是以實際偏離的一個較小的部分進(jìn)行改變的。按此方式，在檢測出單位燃料消耗時，測量誤差或類似誤差對特性曲線族的影響保持在很小的水平。可以理解，控制裝置19，例如可按慣用的迭代方法在對特性曲線族進(jìn)行修正后再對具有最小單位燃料消耗工作點進(jìn)行修正。
消耗特性曲線族的匹配適應(yīng)性還取決于內(nèi)燃機(jī)1的其它工作參數(shù)，特別取決于借助溫度傳感器45獲得的內(nèi)燃機(jī)1的燃油溫度或冷卻水溫度。
除了單位燃料消耗以外，在調(diào)節(jié)內(nèi)燃機(jī)1的最佳工作點時，還可以同時考慮其它工作參數(shù)，例如，確定工作點的功率還要受到點火角或燃料-空氣混合比例或吸入空氣的溫度的影響。數(shù)據(jù)存儲器31可以含有對應(yīng)于上述工作參數(shù)的附加特性曲線族。此外，數(shù)據(jù)存儲器31還含有組合算法，它能使控制裝置19評判各工作參量的意義，并根據(jù)其評判，從多個運行參數(shù)中獲得一個適合于工作狀況的最佳參量。
從多個工作參量中獲得共同的最佳值的基礎(chǔ)是，由內(nèi)燃機(jī)和發(fā)電機(jī)裝置輸出的功率始終保持在予定的功率額定值上。這個先決條件能使，不以燃料消耗為依據(jù)的工作參量也可拉入最佳化設(shè)置。最好，控制裝置19是如此改變這影響功率的工作參數(shù)的，即，一個由貯存的組合數(shù)據(jù)限定的最佳工況，可由下列目標(biāo)的組合方案中獲得-最小的單位燃料消耗;
-最小的有害物排放量和最無害的廢氣成份;
-最小的噪聲發(fā)放;
-盡可能好地內(nèi)燃機(jī)保養(yǎng)。
此處，該控制裝置對應(yīng)于一個檢測有害物含量的傳感器47而動作，(例如一個人探測器)，和/或根據(jù)一個檢測噪聲的傳感器49而動作。存儲器31中包含與此相應(yīng)的關(guān)于有害物排放和有害物組分的特性曲線族、包含噪聲特性曲線族以及關(guān)于發(fā)動機(jī)保養(yǎng)的信息。可以理解，在某些情況下，控制裝置19對于確定了最佳工作點的情況也只是考慮了前述特性曲線族的一部分，并必要時，該特性曲線族還要作修止，如借助單位燃料消耗的特性曲線已作說明的那樣。
例如，控制裝置19是如此共同地改變點火角和對功能調(diào)節(jié)元件29進(jìn)行調(diào)節(jié)的，即，在保持功率不變的情況下，使單位燃料消耗下降，但是，有害物的排放也沒有超過附加的最高界限。為了調(diào)節(jié)具有最低單位燃料消耗的工作點，控制裝置19借助轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器33來改變轉(zhuǎn)速并如此地對功率調(diào)節(jié)元件29進(jìn)行調(diào)節(jié)，即，使得獲知的發(fā)電機(jī)裝置3的輸出功率保持恒定。在圖2的特性曲線族中，對此表示的是工作點沿著恒定功率的曲線作移動，如工作點51沿雙向箭頭53表示的移動一樣。該功率調(diào)節(jié)器37在轉(zhuǎn)速改變以后及功率調(diào)整節(jié)元件29進(jìn)行調(diào)節(jié)之后應(yīng)使功率保持恒定。沿著恒定的功率曲線，就可測出單位燃料消耗以及在必要時獲得此外應(yīng)考慮的工作參數(shù)值并與相應(yīng)的轉(zhuǎn)數(shù)一起存入貯存器31中。如果沿恒定功率曲線移動時，單位燃料消耗是增加的，那么，這一點的標(biāo)志是，實際的工作點遠(yuǎn)離了最佳工作點。但通過隨后的轉(zhuǎn)速改變，控制裝置19就又力圖一個較有利的單位燃料消耗。對應(yīng)于最小燃料消耗的最佳轉(zhuǎn)數(shù)調(diào)節(jié)、也可以在運行的交通工具中進(jìn)行，這樣，精確的單位燃料消耗的特性曲線族則不必強(qiáng)調(diào)為公知的，以便在運行中建立最佳的比例。
若多個工作參量被最佳化設(shè)置的話，那么，相應(yīng)進(jìn)行的是其余的參量要經(jīng)常地保持到要變化的參數(shù)水平上。
由于能夠修正內(nèi)燃機(jī)和發(fā)電機(jī)裝置組合單元的功率特性曲線族的特性數(shù)據(jù)，所以可以實現(xiàn)，對內(nèi)燃機(jī)發(fā)生故障的判斷，這在以后還將描述。
為了進(jìn)行故障判斷，控制裝置19可監(jiān)測置于數(shù)據(jù)存儲器31中的單位燃料消耗的特性曲線族數(shù)據(jù)。關(guān)于發(fā)動機(jī)狀態(tài)，如其磨損的信息，可以從相關(guān)的轉(zhuǎn)速和經(jīng)修正的消耗數(shù)據(jù)通過與以前的數(shù)據(jù)相比較而獲得，特別是與代表內(nèi)燃機(jī)新狀況的原始的額定特性曲線族相比較。以四缸發(fā)動機(jī)為例，在其單位燃料消耗的倒數(shù)值突然下降到原始值的75%時，其故障就是例如由于有缺陷的火花塞而使一個缸失效。以發(fā)電機(jī)裝置3產(chǎn)生的電流為依據(jù)，特別是以各相中還不穩(wěn)定的電流為依據(jù)，該控制裝置19可以檢測內(nèi)燃機(jī)1隨曲軸轉(zhuǎn)角位置變化而作周期擺動的轉(zhuǎn)矩值，并將其存儲到數(shù)據(jù)存儲器31中用于診斷。由所存儲的力矩曲線也可以獲知各個缸的壓縮情況或功能缺陷，例如各缸的點火斷續(xù)發(fā)生或爆燃缺陷。根據(jù)力矩的大小還可推斷出錯誤的點火角。圖3示出了與曲軸角φ相關(guān)的轉(zhuǎn)矩曲線，在該力矩曲線中，將61與用虛線表示的正確力矩曲線63相比可以看出，61為點火斷續(xù)的情況。為了分析，控制裝置19既可以將單個缸檢測出的力矩曲線與從其它內(nèi)燃機(jī)缸得到的曲線相比較或者也可以與存儲器的額定值或額定曲線相比較。
在確定缺陷的情況下，控制裝置19例如通過一個顯示器57給司機(jī)一個警告信號，并將所診斷出的缺陷作為以后修理的信息貯存在數(shù)據(jù)存儲器31中。必要時，控制裝置19通過燃料噴射量的改變而激發(fā)一個緊急行駛程序，同時，它(19)必要時將對每個氣缸的燃料噴入量作有目標(biāo)地減少或完全中止。此外作為優(yōu)選，控制裝置(19)可減少內(nèi)燃機(jī)1的最大功率和/或最大轉(zhuǎn)速，或者限定運行在可以達(dá)到的轉(zhuǎn)速上。
發(fā)電機(jī)裝置3在確定的工作狀態(tài)下可作為電動機(jī)運轉(zhuǎn)，它拖動內(nèi)燃機(jī)1。此處必需的電功率是通過電流控制裝置5從能量存儲裝置59，例如機(jī)動車電池提供的，或由飛輪驅(qū)動的發(fā)電機(jī)提供，而在汽車剎車時的電能則由處于發(fā)電機(jī)運行工作的電動機(jī)11供給，如圖1用虛線表明的功率傳輸路線。在燃料噴射和點火停止時，對發(fā)電機(jī)裝置3上檢測的轉(zhuǎn)矩進(jìn)行分析就可判斷內(nèi)燃機(jī)1的機(jī)械狀態(tài)。對于發(fā)電機(jī)裝置3拖動內(nèi)燃機(jī)1的工作狀態(tài)，例如發(fā)生在內(nèi)燃機(jī)1啟動時并在燃料噴射和點火之前或牽引運行之中，是通過發(fā)電機(jī)裝置3的電機(jī)或工作方式進(jìn)行的。此時對內(nèi)燃機(jī)是無功率需求的或力矩需求的。
與曲軸角度有關(guān)的牽引力矩曲線可以推斷出代表內(nèi)燃機(jī)1特性和狀態(tài)的參量，特別是各缸的壓縮或密封情況，進(jìn)氣閥和排氣閥的工作性能、支承位置如曲軸支承的狀態(tài)以及缸壁摩擦等。控制裝置19至少獲知720°的即至少是曲軸轉(zhuǎn)角兩周的轉(zhuǎn)矩曲線，以便能夠分析四沖程內(nèi)燃機(jī)中所有缸的狀態(tài)。此外，控制裝置19還如此控制發(fā)電機(jī)裝置3，亦即，在多個不同的轉(zhuǎn)速和/或在予定的隨時間變化的轉(zhuǎn)數(shù)曲線情況下，都可獲得牽引力矩曲線。此外，控制裝置19還能夠，在內(nèi)燃機(jī)1的升溫階段或冷卻階段期間，獲得用于不同冷卻水溫和油溫的牽引力矩曲線。內(nèi)燃機(jī)1在不同轉(zhuǎn)速和/或溫度下的多個牽引力矩曲線的知識就允許較明確的提取有代表性的狀態(tài)參量。圖4a以舉例方式表明，由控制裝置19獲得的牽引力矩M與曲軸角φ相關(guān)的變化曲線;所述牽引力矩M是對具有正常曲軸支承的單缸兩沖程內(nèi)燃機(jī)而言的;而4b示出了有缺陷的曲軸支承的內(nèi)燃機(jī)牽引力矩曲線。用OT表示上死點，用UT表示下死點;整個曲軸的旋轉(zhuǎn)與上死點對稱地被分成區(qū)域Ⅰ，Ⅱ和Ⅲ;在該區(qū)域中示出了(圖4a)正常曲軸支承的有代表意義的明顯不同的曲線;圖4b示出了在有缺陷的曲軸支承下牽引力矩曲線有明顯偏移的情況，特別是區(qū)域Ⅲ中，它是由控制裝置19對牽引力矩曲線的分析而得到的，并作為支承損壞被記錄下來。
通過獲得牽引力矩曲線相對額定值或額定曲線的不允許的偏離，就可提前地辯認(rèn)出一個故障或嚴(yán)重危險的損壞，并確定它們的位置。另外，在借助牽引力矩曲線進(jìn)行診斷時，控制裝置19可相應(yīng)地對已辯認(rèn)的故障發(fā)生反應(yīng)，同時，例如通過顯示器57對司機(jī)給予提醒，并為了以后的修理將診斷出的故障信息存入數(shù)據(jù)存貯器中。在實際出現(xiàn)的故障情況下，可以再激化一個緊急運行程序，例如通過內(nèi)燃機(jī)1最大功率的減小或最大轉(zhuǎn)速的減小或通過轉(zhuǎn)速的限定或通過有目標(biāo)地改變各缸的燃料噴入量直到往出現(xiàn)故障的缸中停止噴射燃油，其目的在于減少有害物的排放。
牽引力矩的分析不一定在每次切斷燃料供給時或進(jìn)行正點火的汽車運轉(zhuǎn)時，或者說不一定是在每次發(fā)動機(jī)啟動時完成。其診斷可分別按照一個予定數(shù)目的內(nèi)燃機(jī)1起動過程或按照予定的公里路程來完成，只要附加一個電動機(jī)控制。其牽引力矩的診斷還可由在確定工作條件下的電動機(jī)控制來實現(xiàn)。另外，控制裝置19可用于，只在確定的溫度之上，亦即，內(nèi)燃機(jī)1處于熱運行的診斷。
權(quán)利要求
1.用于機(jī)動車的驅(qū)動裝置，包括一個內(nèi)燃機(jī)(1)，它至少具有一個對其功率和/或轉(zhuǎn)矩和/或轉(zhuǎn)速產(chǎn)生影響的并用一個調(diào)節(jié)驅(qū)動裝置27可控制的調(diào)節(jié)元件(29)；還包括至少一個與內(nèi)燃機(jī)(1)的驅(qū)動軸抗扭連接的發(fā)電機(jī)裝置(3)；至少一個由發(fā)電機(jī)裝置(3)供能的驅(qū)動機(jī)動車的電動機(jī)(11)；一個電控制裝置(19，33，37)，它依據(jù)操作踏板(23)的動作，一方面至少控制一個調(diào)節(jié)驅(qū)動裝置(27)，另一方面控制由發(fā)電機(jī)裝置(3)產(chǎn)生的電功率和/或由電動機(jī)(11)接收的電功率；檢測內(nèi)燃機(jī)(1)或與其連接的發(fā)電機(jī)裝置(3)的轉(zhuǎn)速實際值的裝置(35)；以及，檢測由發(fā)電機(jī)裝置(3)產(chǎn)生的和/或由電動機(jī)(11)接收的電功率實際值的裝置，其中，控制裝置(19，33，37)包括轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)裝置(33)，該調(diào)節(jié)裝置使得實際轉(zhuǎn)速以時間平均值形式與給定的轉(zhuǎn)數(shù)額定值保持一致并包括功率調(diào)節(jié)裝置(37)，該裝置(37)使得實際電功率以時間平均值形式與給定功率額定值保持一致；其特征在于控制裝置(19，33，37)測知發(fā)電機(jī)裝置(3)的電流隨內(nèi)燃機(jī)(1)的曲軸角位移作瞬時變化的曲線，同時，根據(jù)其電流測知內(nèi)燃機(jī)(1)的轉(zhuǎn)矩隨曲軸角位移作瞬時變化的曲線，并與在數(shù)據(jù)存儲器(31)中存貯的轉(zhuǎn)矩的額定值大小和/或額定瞬時曲線相比較；以及在與給定的量或給定的曲線發(fā)生偏離時產(chǎn)生一個表示運行故障的控制信號。
2.用于機(jī)動車的驅(qū)動裝置，包括一個內(nèi)燃機(jī)(1);一個與內(nèi)燃機(jī)(1)的輸出軸抗扭連接的發(fā)電機(jī)裝置(3);至少一個由發(fā)電機(jī)(3)供電的、驅(qū)動機(jī)動車的電動機(jī)(11)和，一個控制裝置(19，33，37)，它依據(jù)操作踏板(23)的動作控制由發(fā)電機(jī)裝置(3)產(chǎn)生的電功率和/或由電動機(jī)(11)接收的電功率;其中，驅(qū)動機(jī)動車動車的電動機(jī)(11)在滑行運轉(zhuǎn)時作為發(fā)電機(jī)，而在內(nèi)燃機(jī)(1)啟動時或機(jī)動車滑行運轉(zhuǎn)時，發(fā)電機(jī)裝置(3)作為電動機(jī)工作并驅(qū)動內(nèi)燃機(jī);特別是根據(jù)權(quán)利要求1的驅(qū)動裝置，其特征在于控制裝置(19，33，37)在發(fā)電機(jī)裝置(3)作為電機(jī)運行時檢測出內(nèi)燃機(jī)(1)在點火停止或燃料供給停止時的發(fā)電機(jī)電流的瞬時曲線，并依此測知由發(fā)電機(jī)裝置(3)產(chǎn)生的牽引力矩隨內(nèi)燃機(jī)曲軸角位移作瞬時變化的曲線;控制裝置(19，33，37)檢則已獲知的牽引力矩的大小和/或曲線相對于規(guī)定額定值和/或額定曲線的偏離，并根據(jù)偏離的大小和/或曲線產(chǎn)生一個表示運行故障的控制信號。
3.如權(quán)利要求2所述的驅(qū)動裝置，其特征在于控制裝置在存儲器(31)中存有牽引力矩隨曲軸角位移作瞬時變化的曲線。
4.如權(quán)利要求3的驅(qū)動裝置，其特征在于在存儲器(31)中存有對應(yīng)于曲軸轉(zhuǎn)角至少720°的牽引力矩曲線。
5.如權(quán)利要求3或4的驅(qū)動裝置，其特征在于控制裝置(19，33，37)在發(fā)電機(jī)裝置(3)處于電機(jī)運行時測知內(nèi)燃機(jī)(1)的轉(zhuǎn)速和/或溫度，并測知牽引力矩對應(yīng)于多個不同值的瞬時曲線和/或至少一個隨時間變化的轉(zhuǎn)速曲線和/或溫度曲線并存入數(shù)據(jù)存儲器(31)中。
6.如權(quán)利要求2至5之一的驅(qū)動裝置，其特征在于控制裝置(19，33，37)僅僅在規(guī)定數(shù)目的內(nèi)燃機(jī)(1)啟動過程之后和/或機(jī)動車運行給定的路程之后和/或在內(nèi)燃機(jī)(1)的確定溫度之上才檢查牽引力矩與給定額定值的偏離。
7.如權(quán)利要求2至6之一的驅(qū)動裝置，其特征在于發(fā)電機(jī)裝置(3)具有多相繞組并由此根據(jù)在各相繞組中測知的電流獲知牽引力矩的瞬時曲線。
8.如權(quán)利要求1至7之一的驅(qū)動裝置，其特征在于該表示運行故障的控制信號激發(fā)一個警報裝置(57)和/或存入診斷系統(tǒng)的故障存儲器(31)中和/或控制裝置(19，33，37)激發(fā)一個減少內(nèi)燃機(jī)(1)的最大功率和/或最大轉(zhuǎn)速和/或?qū)收细诇p少燃料噴射量的緊急程序。
全文摘要
機(jī)動車的驅(qū)動裝置包括一個內(nèi)燃機(jī)(1)，一個由內(nèi)燃機(jī)(1)驅(qū)動的發(fā)電機(jī)裝置(3)；至少一個由發(fā)電機(jī)裝置(3)供電的并驅(qū)動機(jī)動車的電動機(jī)(11)和一個電控制裝置(19)，它依據(jù)操作踏板(23)的動作至少一方面控制一個調(diào)節(jié)驅(qū)動裝置(27)，另一方面控制由發(fā)電機(jī)裝置(3)產(chǎn)生的電功率和/或由電機(jī)(11)接收的電功率；該裝置還包括檢測內(nèi)燃機(jī)(1)轉(zhuǎn)速實際值的裝置，以及檢測由發(fā)電機(jī)裝置(3)產(chǎn)生的功率實際值的裝置?？刂蒲b置(19)包括轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)裝置(33)，它使實際轉(zhuǎn)數(shù)值與給定的轉(zhuǎn)速額定值保持一致，并包括一個功率調(diào)節(jié)裝置(37)，它使實際電功率與給定的額定功率保持一致。
文檔編號B60W10/08GK1074868SQ9211283
公開日1993年8月4日 申請日期1992年10月4日 優(yōu)先權(quán)日1991年10月4日
發(fā)明者烏沃·阿德勒, 漢斯-尤根·德萊克瑟, 蒂特·盧茨, 弗蘭茨·納格勒, 馬丁·奧克斯, 斯泰凡·施堡爾德, 漢斯-約歇姆·施米特-伯旅肯, 沃夫?qū)さ倮? 米歇爾·瓦格納, 霍爾格·維斯特道夫, 賴納·維克納柯 申請人:曼內(nèi)斯曼股份公司