專利名稱：汽車和驅(qū)動(dòng)該汽車的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到一種汽車和驅(qū)動(dòng)這種汽車的方法，該方法包括至少兩個(gè)互相獨(dú)立地由內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的發(fā)電機(jī)，經(jīng)過至少一個(gè)大功率電子電路為至少一個(gè)電動(dòng)機(jī)饋電，這些電動(dòng)機(jī)中每一個(gè)與該汽車的至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)輪傳動(dòng)連接。
每個(gè)內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)可認(rèn)為有一確定的最大功率。它的效率取決于各個(gè)所選的運(yùn)行點(diǎn)。

圖1定性地顯示了額定效率(η/ηAmax)和由內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的額定功率(P/Pmax)之間的關(guān)系曲線。在某確定功率下，該發(fā)動(dòng)機(jī)達(dá)到其最佳效率;如果所輸出的功率高于或低于該運(yùn)行最佳值，則效率變差。
德國專利文獻(xiàn)DE-374891C2公開了一種汽車，它使用兩個(gè)同樣功率的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力源，每一個(gè)經(jīng)由一操縱離合器連接到一個(gè)總的綜合傳動(dòng)裝置上。另一方面該綜合傳動(dòng)裝置與一個(gè)變速器或自動(dòng)變速器連接，從而將驅(qū)動(dòng)功率供給汽車的驅(qū)動(dòng)桿。這種用于載重汽車和旅行車的驅(qū)動(dòng)方案提供了這樣的可能性，當(dāng)部分負(fù)荷運(yùn)行只需要低于汽車最大功率的一半(例如以相對恒速在高速公路上行駛)，只利用兩個(gè)內(nèi)燃機(jī)中之一驅(qū)動(dòng)時(shí)，在運(yùn)行階段可保持盡可能高的最大驅(qū)動(dòng)功率。從而實(shí)現(xiàn)較小的能量消耗，因?yàn)閱为?dú)使用的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)與一個(gè)處于汽車總的最大功率狀況的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)相比較，更經(jīng)常地臨近其最佳運(yùn)行點(diǎn)運(yùn)行?？梢娺@種技術(shù)方案的主要缺點(diǎn)在于所述綜合傳動(dòng)裝置帶來必要的結(jié)構(gòu)、保養(yǎng)和維修的消耗，以及驅(qū)動(dòng)桿導(dǎo)致的與各內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)相互獨(dú)立輸出耦合的選擇性連接問題。
空調(diào)器的壓縮機(jī)驅(qū)動(dòng)和汽車?yán)锏陌l(fā)電機(jī)裝置已為德國專利文獻(xiàn)DE-3941998C1所披露，它裝有一個(gè)完全獨(dú)立于內(nèi)燃機(jī)的牽引電機(jī)。據(jù)說這可以使汽車的輔助組合體的運(yùn)行具有合理的消耗，而汽車驅(qū)動(dòng)本身不使用這一附加的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)。
德國專利文獻(xiàn)DE-3620362A1提供了一種裝有兩個(gè)內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的汽車，它包括兩個(gè)發(fā)電機(jī)，用來將內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的功率轉(zhuǎn)變成電流，這些電流被傳送到多個(gè)做牽引機(jī)并與汽車各驅(qū)動(dòng)輪連接的電動(dòng)機(jī)內(nèi)。因此汽車的驅(qū)動(dòng)桿不包括內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)和驅(qū)動(dòng)輪之間的機(jī)械聯(lián)接。類似的方案參見ED3741891C2，在不同的功率等級應(yīng)盡可能地實(shí)現(xiàn)合理消耗的運(yùn)行工況，可選擇兩個(gè)內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)中之一或兩個(gè)同時(shí)工作，通過兩個(gè)內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率的相互不同的配置，可實(shí)現(xiàn)三種不同的最大功率等級，因此汽車相應(yīng)地可以在三個(gè)具有最佳消耗工況的運(yùn)行點(diǎn)行駛。為了盡可能長的保持在具有最佳消耗工況的運(yùn)行階段，這種汽車裝有一個(gè)旋轉(zhuǎn)能量存儲(chǔ)器，這種能量可以從短期驅(qū)動(dòng)能中取得或被提供，以使內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)際發(fā)出的功率與驅(qū)動(dòng)用實(shí)際功率協(xié)調(diào)一致。
根據(jù)DE3620362A1描述的汽車，兩個(gè)內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)是兩個(gè)完全獨(dú)立的和空間分隔開布置的裝置，它們的性能是不等同的?？紤]到合理消耗和/或低有害物質(zhì)運(yùn)行的要求，內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)與汽車的實(shí)際功率需要的直接匹配是相當(dāng)粗糙的，即通過接通或關(guān)斷兩個(gè)內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)。
關(guān)于兩個(gè)內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的期望的不同快速磨損的問題，在這個(gè)說明書中未提及。相反卻推薦了一個(gè)實(shí)施方式，即第2個(gè)內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)是可易于拆卸安裝的，為了節(jié)省重量，該汽車行駛時(shí)只索取相應(yīng)所需的驅(qū)動(dòng)功率。但是這正好違背了兩內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)具有同樣磨損程度的要求。
本發(fā)明的目的是提供一種汽車和該汽車的驅(qū)動(dòng)方法，具有一個(gè)緊湊的結(jié)構(gòu)類型，在保持該結(jié)構(gòu)牢固情況下，可實(shí)現(xiàn)內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)所產(chǎn)生的功率和連續(xù)工作在最佳標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)際功率需求之間的良好協(xié)調(diào)，所述最佳化標(biāo)準(zhǔn)指對消耗、排除有害物質(zhì)和/或降噪均有利的運(yùn)行點(diǎn)。
本發(fā)明的目的是根據(jù)下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。本發(fā)明的汽車包括至少兩個(gè)相互獨(dú)立的內(nèi)燃機(jī)和由內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的發(fā)電機(jī)(G1-G5)，通過至少一個(gè)大功率電子電路(L1L1，L2，L3)向至少一個(gè)電動(dòng)機(jī)(E1-E4)饋電，該電動(dòng)機(jī)中每一個(gè)與汽車的主動(dòng)輪(R1-R4)中至少一個(gè)傳動(dòng)聯(lián)接，該汽車還包括對外是一整體的具有至少雙缸內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)單元(V)，它分為至少兩個(gè)各帶有主動(dòng)軸(曲軸K1-K5)的相互獨(dú)立的分發(fā)動(dòng)機(jī)(V1-V5)，這些發(fā)動(dòng)機(jī)與內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)(V)的燃燒室的閥門工作情況有關(guān)，而每個(gè)主動(dòng)軸(K1-K5)與一個(gè)單獨(dú)的發(fā)電機(jī)(G1-G5)相連接。
在汽車運(yùn)行期間，根據(jù)行駛情況，電子控制裝置使分發(fā)動(dòng)機(jī)(V1-V5)保持這樣的組合;為達(dá)到目標(biāo)標(biāo)定“較小的內(nèi)燃機(jī)燃料消耗”、“較小的有害物質(zhì)產(chǎn)生”和“較小的噪聲放射”中之一或全部，產(chǎn)生一個(gè)由駕駛?cè)藛T提供動(dòng)力瞬間的內(nèi)燃機(jī)功率的最佳值。
本發(fā)明的進(jìn)一步構(gòu)形和方法特征記述在從屬權(quán)利要求2-12和14-15的內(nèi)容中。
本發(fā)明將根據(jù)附圖1至6進(jìn)一步加以詳細(xì)說明，這里內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)指往復(fù)運(yùn)動(dòng)活塞式結(jié)構(gòu)形式，當(dāng)然本發(fā)明也能用其它形式的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)來完成。所述“缸”的概念在這里帶有一種擴(kuò)展了的含義一個(gè)雙缸內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)也包含例如一個(gè)雙圓盤復(fù)轉(zhuǎn)活塞式(2-Scheiben-Rotationskolbenmotor)發(fā)動(dòng)機(jī)。附圖為圖1內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的額定效率隨所提供的額定功率變化的原理曲線圖;
圖2帶有兩個(gè)同樣結(jié)構(gòu)的分發(fā)動(dòng)機(jī)的四缸內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī);
圖3帶有三個(gè)不同尺寸的分發(fā)動(dòng)機(jī)的六缸內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī);
圖4帶有三個(gè)空間布置變更方式的分發(fā)動(dòng)機(jī)的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī);
圖5帶有五個(gè)分發(fā)動(dòng)機(jī)的五缸內(nèi)燃機(jī);
圖6不同汽車傳動(dòng)方案的比較示意圖。
本發(fā)明是根據(jù)這樣的知識(shí)概念實(shí)現(xiàn)的，為使驅(qū)動(dòng)汽車的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行最佳化，考慮到在燃燒過程中必須限定一定的內(nèi)燃機(jī)燃料消耗和所產(chǎn)生的噪音及有害物質(zhì)，因此根據(jù)實(shí)際需求暫時(shí)主動(dòng)地關(guān)閉所用的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的一部分，這樣做是有益的。
如圖7所示，由于時(shí)間上不同，需求的驅(qū)動(dòng)功率大小也不同，需經(jīng)常使用總的內(nèi)燃機(jī)動(dòng)力，內(nèi)燃機(jī)則必須經(jīng)常工作在最佳運(yùn)行點(diǎn)以外。這一問題在ED3620360A1所公開的汽車裝置內(nèi)已能大大緩解了，如前面所述，汽車不是僅具有一個(gè)功率等級，而是具有三個(gè)功率等級，從中可調(diào)節(jié)出一個(gè)最佳運(yùn)行點(diǎn)，這是因?yàn)閮蓚€(gè)內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)可選擇其中一個(gè)或兩個(gè)共同運(yùn)行。本發(fā)明從這一思想出發(fā)，進(jìn)一步將內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)分開為相互獨(dú)立地運(yùn)轉(zhuǎn)的分發(fā)動(dòng)機(jī)，這也就是說，內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)作為結(jié)構(gòu)單元仍保留，并且不象已有裝置中是兩個(gè)空間上相互分開的單個(gè)機(jī)組。本發(fā)明的方案帶來明顯的有益效果，例如最小的獨(dú)立工作的單元(分發(fā)動(dòng)機(jī))的缸數(shù)可減少到1，相比之下已有技術(shù)根據(jù)控制振動(dòng)的要求(慣性力和氣體壓力平衡)從一開始就對兩個(gè)內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)提供多缸機(jī)器(例如三或四缸)。這種單缸-分發(fā)動(dòng)機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)隨意地短暫地總聯(lián)合運(yùn)轉(zhuǎn)或關(guān)斷。從而產(chǎn)生多個(gè)功率等級，在其中內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)能按照每個(gè)所希望的目標(biāo)標(biāo)定(例如消耗、有害物質(zhì)、噪音發(fā)射)工作在最佳運(yùn)行點(diǎn)上。當(dāng)由內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)所發(fā)出的功率沒有中間存儲(chǔ)環(huán)節(jié)時(shí)，還有可能實(shí)現(xiàn)與實(shí)際功率需求精細(xì)調(diào)節(jié)的協(xié)調(diào)過程，而這一點(diǎn)是相當(dāng)重要的。
圖2描述了根據(jù)本發(fā)明制成的四缸內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)V的一個(gè)實(shí)施例，該發(fā)動(dòng)機(jī)分成兩個(gè)分發(fā)動(dòng)機(jī)V1和V2，每個(gè)分發(fā)動(dòng)機(jī)V1、V2具有單獨(dú)的曲軸K1或K2，用于將動(dòng)力通過雙缸中每一個(gè)的活塞傳遞下去，在汽缸中內(nèi)燃機(jī)燃料燃燒。
閥門的工作及燃料的供給系統(tǒng)和點(diǎn)火用電流輸入系統(tǒng)在圖中未示出，它們裝在每個(gè)分發(fā)動(dòng)機(jī)V1、V2上。與不裝配總的曲軸的方案類似，閥門控制系統(tǒng)也沒有總裝的分配凸輪軸。但這個(gè)內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)V對外能象一個(gè)普通的四缸發(fā)動(dòng)機(jī)工作，這一點(diǎn)是通過圖中未示出的電子控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的，該控制系統(tǒng)根據(jù)兩個(gè)曲軸K1、K2的轉(zhuǎn)數(shù)和相對應(yīng)的相位調(diào)節(jié)這兩個(gè)分發(fā)動(dòng)機(jī)V1、V2，使得就象在兩個(gè)分發(fā)動(dòng)機(jī)V1、V2之間裝有一個(gè)機(jī)械離合器。
這兩個(gè)分發(fā)動(dòng)機(jī)V1、V2的驅(qū)動(dòng)軸即是所述的兩個(gè)曲軸K1、K2，它們各與一個(gè)發(fā)電機(jī)G1及G2相聯(lián)接，因此一旦一個(gè)或兩個(gè)分發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)，發(fā)電機(jī)G1及G2即可發(fā)出電能。該電流如圖2中箭頭所示經(jīng)由大功率電子電路L1和L2傳送到作為動(dòng)力源的圖中未示出的一個(gè)或多個(gè)電動(dòng)機(jī)內(nèi)。這里電動(dòng)機(jī)的電源是兩個(gè)完全分開的發(fā)電裝置，從而使汽車驅(qū)動(dòng)的高度可支配性從一開始就得到保證。
當(dāng)分發(fā)動(dòng)機(jī)V1、V2之一、或發(fā)電機(jī)G1、G2之一、或兩個(gè)大功率電子電路L1、L2中之一發(fā)生故障時(shí)，汽車(具有減半的功率)仍可處于運(yùn)行準(zhǔn)備狀態(tài)。
本發(fā)明的汽車的一大優(yōu)點(diǎn)是發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)均為直流電子乘法器控制的恒磁機(jī)。
這些機(jī)器具有高功率密度，只要求比較少的安裝空間，并且根據(jù)轉(zhuǎn)數(shù)和功率能高效靈活地調(diào)節(jié)。在運(yùn)行中兩個(gè)分發(fā)動(dòng)機(jī)V1、V2因此能相互協(xié)調(diào)，對外產(chǎn)生一個(gè)傳統(tǒng)的四缸發(fā)動(dòng)機(jī)的特性性能。這樣一種效果是至今已有類型的汽車所沒有的。
發(fā)電機(jī)G1、G2也可作為起動(dòng)電動(dòng)機(jī)用于分發(fā)動(dòng)機(jī)V1、V2。這一起動(dòng)能源可以由存儲(chǔ)裝置(例如鉛蓄電池)或也可以從現(xiàn)有運(yùn)行中的發(fā)電機(jī)得到。所述“起動(dòng)器”G1及G2具有與分發(fā)動(dòng)機(jī)功率相應(yīng)的功率，只要所需電流已經(jīng)提供，分發(fā)動(dòng)機(jī)V1、V2就能在最短時(shí)間內(nèi)被“拉”到其所要求的工轉(zhuǎn)速。
曲軸K1、K2的相位是通過與發(fā)電機(jī)G1、G2聯(lián)接的轉(zhuǎn)子的角的位置確定的，該角的位置是用于發(fā)電機(jī)控制的電子信號(hào)，曲軸位置的同步因此可以通轉(zhuǎn)子角的位置的相應(yīng)變化以簡單的方式實(shí)現(xiàn)。
圖3中顯示了一個(gè)六缸內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)，它被分為三個(gè)分發(fā)動(dòng)機(jī)V1、V2、V3，其個(gè)每一個(gè)又具有兩個(gè)氣缸，其結(jié)構(gòu)原理如圖2中的分發(fā)動(dòng)機(jī)V1、V2一樣，只不過圖3個(gè)的分發(fā)動(dòng)機(jī)V1、V2、V3的功率是根據(jù)各自的結(jié)構(gòu)尺寸分級的。例如，中等大小的分發(fā)動(dòng)機(jī)的功率被設(shè)定為是小號(hào)分發(fā)動(dòng)機(jī)功率的兩倍。
在圖中所示的實(shí)施例中，三個(gè)分發(fā)動(dòng)機(jī)V1、V2、V3(總功率例如為70kw)中分發(fā)動(dòng)機(jī)V2(例如功率為20kw)是分發(fā)動(dòng)機(jī)V1功率(例如10kw)的兩倍，并且分發(fā)動(dòng)機(jī)V3(例如40kw)又是分發(fā)動(dòng)機(jī)V2功率的兩倍。通過這樣一種設(shè)計(jì)，使最大功率根據(jù)同時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)的分發(fā)動(dòng)機(jī)V1及V2及V3的相應(yīng)組合平均分成總共7個(gè)功率等級(23-1)，在每個(gè)功率等級將給出一個(gè)滿足目標(biāo)標(biāo)定要求的最佳運(yùn)行工作點(diǎn)。對于具有四個(gè)這樣裝配的分發(fā)動(dòng)機(jī)的情況，將實(shí)現(xiàn)總共15個(gè)平均相互間隔開的功率等級(24-1)。
考慮到平衡運(yùn)轉(zhuǎn)的要求，本發(fā)明建議分發(fā)動(dòng)機(jī)V1、V2、V3中每一個(gè)具有兩個(gè)氣缸。所述相互分開的曲軸K1、K2、K3傳動(dòng)地與獨(dú)立的發(fā)電機(jī)G1、G2、G3相聯(lián)接，發(fā)電機(jī)另一側(cè)又與大功率電子電路L1、L2、L3相接。圖中用箭頭指示電流輸入至電機(jī)傳動(dòng)的導(dǎo)線，在現(xiàn)有情況下是采用母線實(shí)現(xiàn)，當(dāng)具有多個(gè)傳動(dòng)用電動(dòng)機(jī)時(shí)，導(dǎo)線也可象圖2中那樣分別構(gòu)成電流通路。所述電機(jī)傳動(dòng)例如是通過一個(gè)在汽車的萬向輪上法蘭連接的單獨(dú)的電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)，與圖2的區(qū)別是這里的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)V的結(jié)構(gòu)組合和發(fā)電機(jī)G1、G2、G3不僅與電機(jī)傳動(dòng)裝置電氣連接，而且與一個(gè)可充電的電能存儲(chǔ)裝置(例如鉛蓄電池、電容器、化學(xué)能源存儲(chǔ)器)電氣相接，尤其是接到一個(gè)起電機(jī)/發(fā)電機(jī)作用的旋轉(zhuǎn)能量存儲(chǔ)裝置5上。從而按運(yùn)行情況選擇的分發(fā)動(dòng)機(jī)V1、V2、V3組合中的每一個(gè)可以持續(xù)地工作在最佳化的運(yùn)行點(diǎn)上，這是因?yàn)橛神{駛?cè)藛T當(dāng)時(shí)提供的驅(qū)動(dòng)功率和當(dāng)時(shí)發(fā)電機(jī)G1、G2、G3所發(fā)出的功率的差值能夠由能量存儲(chǔ)器5接收及供給。所述分發(fā)動(dòng)機(jī)V1、V2、V3最佳運(yùn)行點(diǎn)的偏差對于功率匹配而言是微不足道的。
分發(fā)動(dòng)機(jī)V1、V2、V3和發(fā)電機(jī)G1、G2、G3的空間布置可參見圖4的內(nèi)容，即兩個(gè)較小的分發(fā)動(dòng)機(jī)V1和V2相鄰布置，并與最大的分發(fā)動(dòng)機(jī)V3相對應(yīng)放置，以此獲得一個(gè)相當(dāng)緊湊的結(jié)構(gòu)組合。在圖4的情況中，與圖2和圖3不同的是，所述三個(gè)發(fā)電機(jī)G1、G2、G3連接到一個(gè)共同的大功率電子電路L上，在該電路中各發(fā)電機(jī)G1、G2、G3的控制電子電路仍單獨(dú)完成其控制功能，只是空間上總裝在一起。
圖5表示本發(fā)明的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)V的又一個(gè)實(shí)施例，它涉及一種包括五個(gè)分發(fā)動(dòng)機(jī)V1-V5的發(fā)動(dòng)機(jī)，其中每一個(gè)包括一個(gè)氣缸，各分發(fā)動(dòng)機(jī)V1-V5結(jié)構(gòu)完全相同。各分開的曲軸K1-K5與前述實(shí)施例一樣，連接到一個(gè)相應(yīng)的單獨(dú)的發(fā)電機(jī)G1-G5上。發(fā)電機(jī)G1-G5的定子S1-S5裝在分發(fā)動(dòng)機(jī)V1-V5的曲柄室內(nèi)部，并與之機(jī)械連接。發(fā)電機(jī)G1-G5的轉(zhuǎn)子RT1-RT5(外轉(zhuǎn)子)做為振動(dòng)盤對各獨(dú)立的分發(fā)動(dòng)機(jī)V1-V5產(chǎn)生作用。電氣連接和控制裝置圖中未示出，但可根據(jù)前述本發(fā)明的實(shí)施例中的情況推導(dǎo)出。這個(gè)實(shí)施方案的優(yōu)越性在于發(fā)電機(jī)G1-G5均裝在分發(fā)動(dòng)機(jī)V1-V5的曲柄室內(nèi)，從而可大大節(jié)約空間。另外內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的這種結(jié)構(gòu)方案從成品技術(shù)的觀點(diǎn)來看也是很有利的，因?yàn)橛赏耆嗤Y(jié)構(gòu)的分發(fā)動(dòng)機(jī)(這里指V1-V5)構(gòu)成的發(fā)動(dòng)機(jī)能夠被帶有任意個(gè)缸數(shù)(如4、6或8缺)，而且能被積木式地組裝在一起，另一優(yōu)點(diǎn)是指供了相當(dāng)簡化的備件，方便了維護(hù)和檢修的要求，這一實(shí)例涉及一種高冗余(hochredundantes)的綜合系統(tǒng)，因此具有相當(dāng)優(yōu)秀的支配性。由于曲軸K1-K5相位可任意調(diào)節(jié)，則任意的氣缸數(shù)的慣性平衡均可最佳化，在運(yùn)行中的分發(fā)動(dòng)機(jī)V1-V5瞬間每轉(zhuǎn)一周沒有機(jī)械作用產(chǎn)生，從而能夠達(dá)到發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)強(qiáng)度的最小化。
分發(fā)動(dòng)機(jī)均結(jié)構(gòu)相同的實(shí)施例還具有下述優(yōu)越性，在一個(gè)部分負(fù)荷運(yùn)行情況，不是所有分發(fā)動(dòng)機(jī)均運(yùn)轉(zhuǎn)，可通過在時(shí)間過程內(nèi)對確定功率等級的分發(fā)動(dòng)機(jī)的不同選擇實(shí)現(xiàn)所有分段電機(jī)具有均勻的磨損程度。這里必須掌握和利用電子控制手段來控制運(yùn)行時(shí)間和負(fù)載參數(shù)(例如根據(jù)所屬發(fā)電機(jī)所提供的電功率)。至今還很少使用的分發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)將越來越多地用于汽車的牽引運(yùn)行過程。
圖6表示根據(jù)本發(fā)明的汽車的四個(gè)不同的驅(qū)動(dòng)方案。在這些例子中用符號(hào)E1-E4代表的用于汽車驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)機(jī)裝置，正如前述已選擇的一種可能性，不是與一個(gè)萬向軸法蘭連接，也不是通過一個(gè)傳動(dòng)裝置與萬向軸連接，而是各自直接與主動(dòng)輪R1-R4之一機(jī)械連接，從而節(jié)省了用于萬向軸和一個(gè)差動(dòng)傳動(dòng)裝置的花費(fèi)，同時(shí)減輕了重量。
圖6a表示一種后輪驅(qū)動(dòng)方案。連接到兩個(gè)分發(fā)動(dòng)機(jī)V1和V2上的發(fā)電機(jī)G1和G2，為主動(dòng)輪R1和R2的兩個(gè)電動(dòng)機(jī)E1和E2饋電，這些發(fā)電機(jī)又與一個(gè)共裝于同一空間內(nèi)但功能上分別對發(fā)電機(jī)G1、G2和電動(dòng)機(jī)E1、E2進(jìn)行控制的大功率電子電路L電氣連接。以相應(yīng)的方式圖6b表示一種前輪驅(qū)動(dòng)方案，其中電動(dòng)機(jī)E3和E4與前面的主動(dòng)輪R3和R4相聯(lián)接。人們可以看出，由于汽車的變速箱，差動(dòng)傳動(dòng)裝置和萬向軸的一般偏差，本發(fā)明的汽車結(jié)構(gòu)成本無論是前輪驅(qū)動(dòng)和后輪驅(qū)動(dòng)都明顯降低。
接著也可以用全輪驅(qū)動(dòng)方案，如圖6c中所示，尤其是與傳統(tǒng)的純機(jī)械結(jié)構(gòu)方案比較，全輪驅(qū)動(dòng)相對于前輪或后輪驅(qū)動(dòng)方式可實(shí)現(xiàn)較小的額外花費(fèi)。圖6d顯示了全輪驅(qū)動(dòng)的一個(gè)變化方案，其個(gè)兩個(gè)發(fā)電機(jī)G1、G2各分別與所屬的大功率電子電路L1和L2相連接。當(dāng)后車輪R1和R2的電機(jī)E1、E2接收到來自大功率電子電路L1的電流時(shí)，大功率電子電路L2也為后輪R3和R4的電機(jī)E3和E4饋電。這里至少包括兩個(gè)分發(fā)動(dòng)機(jī)V1、V2，并帶有兩個(gè)相互獨(dú)立的驅(qū)動(dòng)桿。通過兩個(gè)大功率電子電路L1和L2之間的電離合器，在運(yùn)行中不僅單獨(dú)的分發(fā)動(dòng)電極V1、V2中之一或兩個(gè)驅(qū)動(dòng)桿的一個(gè)能量源可以得到保證。
在本發(fā)明的汽車的牽引運(yùn)行中，驅(qū)動(dòng)用分發(fā)動(dòng)機(jī)的這種組合各裝有電子控制裝置，使由駕駛?cè)藛T提供的驅(qū)動(dòng)功率盡可能靠近滿足所需目標(biāo)標(biāo)定的最佳值。究竟提高或降低所提供的驅(qū)動(dòng)功率，也就是說偏離至今所說的“最佳”運(yùn)行點(diǎn)的程度，這些均靠電子控制裝置監(jiān)控，該控制器確定是否取分發(fā)動(dòng)機(jī)的另一種組合可能更接近所要求目標(biāo)，或者是否在運(yùn)行中增加附助分發(fā)動(dòng)機(jī)(在秒瞬間內(nèi))和/或單個(gè)分發(fā)動(dòng)機(jī)停車。
本發(fā)明技術(shù)方案的一個(gè)主要優(yōu)點(diǎn)可從汽車驅(qū)動(dòng)的冗余數(shù)據(jù)中看出，即可保證一種極高的可支配性。
根據(jù)各種目標(biāo)標(biāo)定，通過對內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)優(yōu)化的嘗試，本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)一個(gè)小的環(huán)境壓力(有害物質(zhì)排出物，噪聲傳播)和一個(gè)節(jié)能設(shè)備(內(nèi)燃機(jī)燃料消耗，均勻磨損的材料維護(hù))。
權(quán)利要求
1.一種包括至少兩個(gè)相互獨(dú)立的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的汽車，還包括由內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的發(fā)電機(jī)(G1-G5)，發(fā)電機(jī)通過至少一個(gè)大功率電子電路(L，L1，L2，L3)向至少一個(gè)電動(dòng)機(jī)(E1-E4)饋電，該電動(dòng)機(jī)中每一個(gè)與汽車的主動(dòng)輪(R1-R4)中至少一個(gè)傳動(dòng)地相連接，其特征在于所述內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)(V)對外是一個(gè)結(jié)構(gòu)單元，并至少具有兩個(gè)汽缸，它被分成至少兩個(gè)各帶有傳動(dòng)軸(曲軸K1-K5)的相互獨(dú)立的分發(fā)電機(jī)(V1-V5)，這些發(fā)動(dòng)機(jī)根據(jù)內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)(V)的燃燒室的閥門的運(yùn)動(dòng)工作，而每個(gè)傳動(dòng)軸(K1-K5)與一個(gè)單獨(dú)的發(fā)電機(jī)(G1-G5)相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的汽車，其特征在于分發(fā)動(dòng)機(jī)(V1-V5)中每一個(gè)均從屬于一個(gè)獨(dú)立的大功率電子電路(L1-L3)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的汽車，其特征在于所述大功率電子電路(L1-L3)與電機(jī)(G1-G3)互相電氣相接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中之一的汽車，其特征在于發(fā)電機(jī)(G1-G5)和電動(dòng)機(jī)(E1-E4)是直流機(jī)，采用電子乘法控制式恒磁機(jī)形式。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中之一的汽車，其特征在于每個(gè)驅(qū)動(dòng)車輪(R1-R4)均裝有一個(gè)單獨(dú)的電動(dòng)機(jī)(E1-E4)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中之一的汽車，其特征在于至少具有三個(gè)分發(fā)動(dòng)機(jī)(V1-V5)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6中之一的汽車，其特征在于其中每個(gè)分發(fā)動(dòng)機(jī)(V1-V3)至少具有兩個(gè)氣缸。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7中之一的汽車，其特征在于這些分發(fā)動(dòng)機(jī)(V1-V5)的結(jié)構(gòu)相同。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-7中之一的汽車，其特征在于所有分發(fā)動(dòng)機(jī)(V1-V3)具有不同的功率強(qiáng)度，這些分發(fā)動(dòng)機(jī)(V1-V3)之間最好按下述原則分級，即分發(fā)動(dòng)機(jī)(V1，V2)中每一個(gè)大約具有分發(fā)動(dòng)機(jī)(V2及V3)功率的一半功率值。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-9中之一的汽車，其特征在于所述大功率電子電路(L，L1-L3)與一個(gè)可充電的能量存儲(chǔ)器，尤其是一個(gè)電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)式的旋轉(zhuǎn)能量存儲(chǔ)裝置電氣連接。
11.根據(jù)權(quán)利要求1至10中之一的汽車，其特征在于所述大功率電子電路(L1，L2)中每一個(gè)與汽車軸上的驅(qū)動(dòng)輪(R1、R2及R3、R4)的電動(dòng)機(jī)(E1、E2及E3、E4)相連系。
12.根據(jù)權(quán)利要求1至11中之一的汽車，其特征在于，發(fā)電機(jī)(G1-G5)中每個(gè)裝在所屬分發(fā)動(dòng)機(jī)(V1-V5)的曲軸室內(nèi)部。
13.一種驅(qū)動(dòng)根據(jù)權(quán)利要求1至12中之一的汽車的方法，其特征在于在出車行駛時(shí)，所述電子控制器為滿足“較小的內(nèi)燃機(jī)燃料消耗”、“低有害物質(zhì)排出”和“低噪音傳播”這些目標(biāo)標(biāo)定中之一或全部，根據(jù)行駛條件控制投入或關(guān)停分發(fā)動(dòng)機(jī)(V1-V2)的某種運(yùn)行組合方式，便由駕駛?cè)藛T所給的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)(V)瞬間功率達(dá)到最佳狀態(tài)。
14.根據(jù)權(quán)利要求13的方法，其特征在于分段電機(jī)(V1-V5)結(jié)構(gòu)相同，在內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)(V)的部分負(fù)荷運(yùn)行情況，由駕駛?cè)藛T提供的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)(V)的功率是靠電子控制裝置通過可變化選擇運(yùn)行中的分發(fā)動(dòng)機(jī)(V1-V5)的各種組合而產(chǎn)生的，其前提是所有分發(fā)動(dòng)機(jī)(V1-V5)平均在時(shí)間上具有同樣的磨損程度。
15.根據(jù)權(quán)利要求13至14中之一的方法，其特征在于為實(shí)現(xiàn)振動(dòng)程度小的運(yùn)行工況，分段電機(jī)(V1-V5)根據(jù)曲軸(K1-K5)的轉(zhuǎn)速和相對相位調(diào)節(jié)，并且當(dāng)轉(zhuǎn)速變化時(shí)做如下調(diào)節(jié)使內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)(V)中達(dá)到慣性力和氣體壓力的平衡。
全文摘要
一種包括至少兩個(gè)獨(dú)立的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的汽車和驅(qū)動(dòng)其的方法。它包括由內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的發(fā)電機(jī)，其通過至少一個(gè)大功率電子電路向至少一個(gè)電動(dòng)機(jī)饋電，各電動(dòng)機(jī)與汽車主動(dòng)輪傳動(dòng)地相連接，其內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)對外是一個(gè)結(jié)構(gòu)單元，并至少具有兩個(gè)汽缸，被分為至少兩個(gè)各帶有傳動(dòng)軸的相互獨(dú)立的分發(fā)電機(jī)，它們據(jù)內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒室閥門的運(yùn)動(dòng)工作，且每個(gè)傳動(dòng)軸與一個(gè)單獨(dú)發(fā)動(dòng)機(jī)相連接，實(shí)現(xiàn)功率與實(shí)際功率需求間良好的協(xié)調(diào)。
文檔編號(hào)B60K1/02GK1077423SQ9211307
公開日1993年10月20日 申請日期1992年10月10日 優(yōu)先權(quán)日1991年10月11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