專利名稱：混合驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一個(gè)具有用來自一個(gè)燃料箱的燃料工作的內(nèi)燃機(jī)及一個(gè)與液力儲(chǔ)能器相互配合的液力機(jī)的混合驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。本發(fā)明還涉及用于運(yùn)行一個(gè)上述混合驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的任務(wù)在于給出一種具有用來自一個(gè)燃料箱的燃料工作的內(nèi)燃機(jī)及一個(gè)與液力儲(chǔ)能器相互配合的液力機(jī)的混合驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，該混合驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)需要比傳統(tǒng)的混合驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)少的部件。該任務(wù)在一個(gè)具有用來自一個(gè)燃料箱的燃料工作的內(nèi)燃機(jī)及一個(gè)與液力儲(chǔ)能器相互配合的液力機(jī)的混合驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)上這樣來解決液力機(jī)用與內(nèi)燃機(jī)工作所使用的燃料相同的燃料工作。該液力機(jī)可選擇地代替內(nèi)燃機(jī)作為驅(qū)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)或作為用于液力儲(chǔ)能器的壓力泵來工作。通過內(nèi)燃機(jī)工作時(shí)的燃料消耗可用簡(jiǎn)單的方式方法保證作為液力流體使用的燃料的足夠更新。因此可取消一個(gè)單獨(dú)的用于液力流體的補(bǔ)償容器。該混合驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的特征在于液力機(jī)與內(nèi)燃機(jī)的燃料箱及與液力儲(chǔ)能器液力連接。根據(jù)本發(fā)明的另一方面燃料箱被用作液力驅(qū)動(dòng)部分的補(bǔ)償容器。液力機(jī)可被設(shè)計(jì)及構(gòu)造成自己抽吸的。于是液力機(jī)可在泵運(yùn)行中直接由燃料箱進(jìn)行供給。該混合驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的另一優(yōu)選實(shí)施例的特征在于在燃料箱與液力機(jī)之間連接著一個(gè)預(yù)輸送泵。根據(jù)本發(fā)明的另一方面使用燃料噴射系統(tǒng)的一個(gè)已有的預(yù)輸送泵來對(duì)液力機(jī)供給燃料。該混合驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的另一優(yōu)選實(shí)施例的特征在于在液力機(jī)與液力儲(chǔ)能器之間連接著一個(gè)控制單元。該控制單元最好涉及一個(gè)控制閥裝置，通過它可使液力機(jī)與液力儲(chǔ)能器和/或燃料箱這樣地連接，即液力機(jī)不是作為液壓泵就是作為液力發(fā)動(dòng)機(jī)來工作。該控制閥裝置也可僅用來切換功率。泵/發(fā)動(dòng)機(jī)工況可自行地在工作機(jī)上進(jìn)行調(diào)節(jié)。該混合驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的另一優(yōu)選實(shí)施例的特征在于控制單元與一個(gè)離合器液力連接，該離合器被連接在內(nèi)燃機(jī)與液力機(jī)之間。通過在液力驅(qū)動(dòng)部分中組合離合器操作裝置可超過傳統(tǒng)的電控制裝置的性能。該混合驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的另一優(yōu)選實(shí)施例的特征在于控制單元與一個(gè)液力馬達(dá)液力連接，該液力馬達(dá)在驅(qū)動(dòng)方面與燃料噴射系統(tǒng)的一個(gè)燃料高壓泵相連接。由此用于燃料噴射系統(tǒng)中噴射壓力產(chǎn)生的總效率雖然變差，但也意外地得到好處。例如通過取消一個(gè)抽吸節(jié)流裝置可降低對(duì)燃料高壓泵的要求。此外燃料高壓泵的安裝位置可自由選擇，因?yàn)槿剂细邏罕貌辉傩枰惭b在內(nèi)燃機(jī)上。此外燃料高壓泵可與內(nèi)燃機(jī)分開地起動(dòng)。該混合驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的另一優(yōu)選實(shí)施例的特征在于控制單元與一個(gè)燃料高壓泵或該燃料高壓泵的一個(gè)輸入端液力連接。由此可作到根據(jù)需要對(duì)燃料高壓泵供給由液力機(jī)加載壓力的燃料。這在內(nèi)燃機(jī)的快速起動(dòng)方面帶來好處。通過來自液力驅(qū)動(dòng)部分的燃料的減壓在需要時(shí)也可取消燃料高壓泵的預(yù)輸送。
該混合驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的另一優(yōu)選實(shí)施例的特征在于液力儲(chǔ)能器包括一個(gè)裝有燃料的氣體壓力存儲(chǔ)器，該氣體壓力存儲(chǔ)器與燃料箱形成連接或可形成連接。液力儲(chǔ)能器最好通過液力機(jī)在泵運(yùn)行中加載壓力。對(duì)于用于運(yùn)行一個(gè)上述混合驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的方法將這樣來解決上面給出的任務(wù)液力機(jī)用與內(nèi)燃機(jī)工作所使用的燃料相同的燃料工作。在內(nèi)燃機(jī)運(yùn)行時(shí)液力機(jī)作為壓力泵工作。液力機(jī)在發(fā)動(dòng)機(jī)工況時(shí)通過液力儲(chǔ)能器來驅(qū)動(dòng)。該方法的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的特征在于燃料噴射系統(tǒng)的燃料高壓泵根據(jù)需要被供給通過液力機(jī)加載或已加載壓力的燃料。這主要在內(nèi)燃機(jī)的快速起動(dòng)方面帶來了好處。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)，特征及細(xì)節(jié)可從以下參照附圖對(duì)各個(gè)實(shí)施例的描述的說明中得到。


圖1 根據(jù)本發(fā)明的混合驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的一個(gè)極其簡(jiǎn)化的概圖，及圖2 —個(gè)笛卡兒坐標(biāo)圖，其中記錄了圖1中所示的混合驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速及軌壓相對(duì)時(shí)間變化的一個(gè)示范曲線圖。
具體實(shí)施例圖1中純示范地并極其簡(jiǎn)化概要地表示一個(gè)機(jī)動(dòng)車的驅(qū)動(dòng)系1。驅(qū)動(dòng)系1包括一個(gè)具有兩個(gè)車輪3，4的驅(qū)動(dòng)軸2，這些車輪由驅(qū)動(dòng)軸2驅(qū)動(dòng)。驅(qū)動(dòng)軸2在中間連接一個(gè)變速器5的情況下在機(jī)械上可與一個(gè)內(nèi)燃機(jī)11耦合，通過該內(nèi)燃機(jī)可驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)軸2。變換地驅(qū)動(dòng)軸2可通過一個(gè)液力機(jī)12來驅(qū)動(dòng)，該液力機(jī)可選擇地作為液力發(fā)動(dòng)機(jī)或作為液壓泵來工作。在內(nèi)燃機(jī)11與液力機(jī)之間連接了一個(gè)離合器14，通過該離合器可使內(nèi)燃機(jī)11與驅(qū)動(dòng)系1的其余部分分離。此外混合驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)1包括一個(gè)燃料箱20，它被注入燃料21。該燃料最好涉及柴油燃料，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)基本方面該燃料不僅用來供給內(nèi)燃機(jī)11，而且還作為用于液力機(jī) 12的工作流體、尤其液壓流體來使用。燃料21借助一個(gè)例如設(shè)置在燃料箱20中的預(yù)輸送泵22通過一個(gè)燃料管路M輸送給一個(gè)燃料高壓泵25。但該燃料高壓泵25也可被作成自抽吸的。燃料高壓泵25是一個(gè)燃料噴射系統(tǒng)的一部分，尤其為柴油噴射系統(tǒng)的一部分。在燃料高壓泵25中對(duì)從燃料箱20抽吸的或輸送來的燃料加載壓力及通過一個(gè)燃料高壓管路 27輸送給一個(gè)中央燃料高壓存儲(chǔ)器沈，該燃料存儲(chǔ)器也被稱為共軌。被加載高壓的燃料由中央燃料高壓存儲(chǔ)器26通過燃料噴射閥觀被噴射到內(nèi)燃機(jī)11的燃燒室中，該燃料噴射閥也被稱為噴射器。燃料21由燃料箱20通過一個(gè)過濾裝置31及一個(gè)液力管路20還輸送給液力機(jī)12。 由于壓力降最好僅在發(fā)動(dòng)機(jī)工作中燃料減壓時(shí)使其流過過濾裝置31。液力管路30也如上述燃料管路M及27以及下面將描述的其它液力管路那樣被作成單獨(dú)的管路或作成至少部分地通過一個(gè)殼體延伸的通道。液力機(jī)12通過另一液力管路34與一個(gè)控制單元35形成連接?？刂茊卧?5最好涉及一個(gè)液壓控制閥裝置，它通過另一液力管路36與一個(gè)液力儲(chǔ)能器38形成連接。
在圖1所示的結(jié)構(gòu)中當(dāng)離合器14閉合時(shí)液力機(jī)12的轉(zhuǎn)速相應(yīng)于內(nèi)燃機(jī)11的轉(zhuǎn)速，由此在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮相應(yīng)的效率范圍。變換地內(nèi)燃機(jī)11的轉(zhuǎn)速也可通過一個(gè)中間連接的變速器來增速變換或減速變換。在泵運(yùn)行中液力機(jī)12由內(nèi)燃機(jī)11驅(qū)動(dòng)，以致燃料21借助液力機(jī)12由燃料箱20 通過控制單元35輸送到儲(chǔ)能器38中。視液力機(jī)12的實(shí)施方式而定可借助控制單元35實(shí)現(xiàn)不同的線路系統(tǒng)。一種是在泵運(yùn)行中液力機(jī)12可被作成自抽吸的。液力機(jī)12的流體供給則直接由燃料箱20來實(shí)現(xiàn)。變換地液力機(jī)12也可被作成非自抽吸的。則根據(jù)本發(fā)明的另一方面液力機(jī)12可與燃料噴射系統(tǒng)的預(yù)輸送泵22連接，如通過虛線39所示。預(yù)輸送泵 22最好是電驅(qū)動(dòng)的。在此情況下也是在燃料進(jìn)入液力機(jī)12以前進(jìn)行過濾。然而在通過虛線39所示方案的技術(shù)變換的情況下可出現(xiàn)問題，因?yàn)閷?duì)于電預(yù)輸送系統(tǒng)所出現(xiàn)的容積流相對(duì)地大。當(dāng)液力機(jī)12被作成非自抽吸時(shí)，最好使用所述的預(yù)輸送方案。但此外在一定情況下燃料高壓泵25可由來自液力驅(qū)動(dòng)部分的燃料壓力加載，如通過虛線畫出的液力管路41 及43所示。兩個(gè)液力管路41，43通過一個(gè)分支點(diǎn)42相互連接?？刂茊卧?5通過兩個(gè)液力管路41，43與燃料高壓泵25的輸入側(cè)連接。與液力驅(qū)動(dòng)部分的該連接在內(nèi)燃機(jī)的快速起動(dòng)時(shí)帶來了好處。除了曲軸角度與凸輪軸及本身的轉(zhuǎn)數(shù)上升的同步時(shí)間外用于觸發(fā)噴射的最低的軌壓也確定起動(dòng)時(shí)間。為了縮短該起動(dòng)時(shí)間，可類似軌排氣地使一個(gè)設(shè)置在燃料高壓泵25中的高壓閥被來自液力驅(qū)動(dòng)部分的壓力施加跨接及由此預(yù)施加足夠的軌壓。除了上述的壓力加載外也可在內(nèi)燃機(jī)停機(jī)時(shí)通過簡(jiǎn)單地調(diào)節(jié)將軌壓穩(wěn)定在液力驅(qū)動(dòng)部分的工作壓力附近。在此情況下當(dāng)負(fù)載集體中的高壓部件負(fù)荷時(shí)可得到一個(gè)優(yōu)點(diǎn)， 尤其具有較少的壓應(yīng)力對(duì)。此外在自抽吸的液力機(jī)12的情況下還可通過來自液力驅(qū)動(dòng)部分的燃料的相應(yīng)減壓進(jìn)行燃料高壓泵25的常規(guī)預(yù)輸送。由此可取消燃料高壓泵25上的一個(gè)傳統(tǒng)的用于預(yù)輸送壓力調(diào)節(jié)的溢流閥。燃料高壓泵25的驅(qū)動(dòng)可機(jī)械地通過內(nèi)燃機(jī)11來實(shí)現(xiàn)。通過根據(jù)本發(fā)明的液力驅(qū)動(dòng)部分的組合該驅(qū)動(dòng)也可通過液力驅(qū)動(dòng)部分本身由液力來實(shí)現(xiàn)。由此用于噴射壓力產(chǎn)生的總效率雖然變差，但通過取消抽吸節(jié)流部分可降低對(duì)燃料高壓泵的要求。在此情況下尤其可降低壓力負(fù)荷及轉(zhuǎn)矩峰值。在相應(yīng)數(shù)目的輸送部件的情況下燃料高壓泵的泵轉(zhuǎn)速及泵尺寸可自由選擇。由分支點(diǎn)42接出一個(gè)液力管路44，它使液力驅(qū)動(dòng)部分與一個(gè)液力馬達(dá)45連接，該液力馬達(dá)與燃料高壓泵25以驅(qū)動(dòng)方式相連接，如線段46所示。因此燃料高壓泵25借助液力馬達(dá)45通過液力驅(qū)動(dòng)部分、即通過液力機(jī)12和/或液力儲(chǔ)能器38來驅(qū)動(dòng)。在該驅(qū)動(dòng)方案中燃料高壓泵25不再必要安裝在內(nèi)燃機(jī)11上。因此可取消相應(yīng)的燃料高壓泵安裝位置的預(yù)給定。液力儲(chǔ)能器38用于在適當(dāng)?shù)臋C(jī)動(dòng)車工作狀態(tài)中儲(chǔ)存由液力驅(qū)動(dòng)部分、即液力機(jī) 12產(chǎn)生的能量。在本發(fā)明的范圍內(nèi)為此目的氣體壓力存儲(chǔ)器被證實(shí)是特別有利的。氣體壓力存儲(chǔ)器主要提供這樣的優(yōu)點(diǎn)，即由液力機(jī)12在泵功況中提供的壓力能量既對(duì)于存儲(chǔ)也對(duì)于接著的利用均不需要轉(zhuǎn)換。由此得到通過液力驅(qū)動(dòng)部分對(duì)其它部件的控制的簡(jiǎn)單組合。此外可實(shí)現(xiàn)快速的裝載梯度/卸載梯度。此外該氣體壓力存儲(chǔ)器具有很小的重量及需要很少的維護(hù)。在此情況下該氣體壓力存儲(chǔ)器可實(shí)現(xiàn)足夠的存儲(chǔ)持續(xù)時(shí)間，以適合起動(dòng)-停止工況。借助控制單元35來控制液力驅(qū)動(dòng)部分中的能量流。根據(jù)工作狀態(tài)及儲(chǔ)能器38的存儲(chǔ)內(nèi)容作為泵來調(diào)節(jié)液力機(jī)12的工作及協(xié)調(diào)能量存儲(chǔ)或其它的液力操作部件的工作。離合器14通過另一液力管路40連接在控制單元35上。并且在這方面液力驅(qū)動(dòng)部分中的組合提供了大的潛力。對(duì)于儲(chǔ)能器38空狀態(tài)的起動(dòng)過程離合器14必需無操作地閉合。接著通過液力機(jī)12可對(duì)選擇地打開離合器14提供位能。圖2中用一個(gè)笛卡兒坐標(biāo)圖記錄了內(nèi)燃機(jī)的轉(zhuǎn)速η及燃料噴射系統(tǒng)的中央燃料高壓存儲(chǔ)器中軌壓P相對(duì)時(shí)間t的變化。直到內(nèi)燃機(jī)的停止時(shí)刻51轉(zhuǎn)速η及軌壓P相對(duì)時(shí)間t為恒定的。在停止時(shí)刻51后無論轉(zhuǎn)速η還是軌壓ρ相對(duì)時(shí)間t線性地下降。在此情況下轉(zhuǎn)速的下降比軌壓的下降更陡。在時(shí)間間隔M期間無論轉(zhuǎn)速還是軌壓均下降到一個(gè)最小值或零值。在內(nèi)燃機(jī)的起動(dòng)時(shí)刻52上轉(zhuǎn)速線性地上升，直到它又達(dá)到其在先的值為止。 軌壓通過根據(jù)本發(fā)明與液力儲(chǔ)能器的液壓連接在轉(zhuǎn)速上升前就已以比轉(zhuǎn)速大的斜率上升。
權(quán)利要求
1.混合驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，具有用來自燃料箱00)的燃料工作的內(nèi)燃機(jī)(11)及具有與液力儲(chǔ)能器(38)相互配合的液力機(jī)(12)，其特征在于該液力機(jī)(12)用與該內(nèi)燃機(jī)(11)工作所使用的燃料相同的燃料工作。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的混合驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于所述液力機(jī)(12)與所述內(nèi)燃機(jī)(11) 的所述燃料箱OO)及與所述液力儲(chǔ)能器(3 液力連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的混合驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于在所述燃料箱OO)與所述液力機(jī) (12)之間連接預(yù)輸送泵(22) 0
4.根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)的混合驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于在所述液力機(jī)(12)與所述液力儲(chǔ)能器(38)之間連接控制單元(35)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的混合驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于所述控制單元(35)與離合器(14)液力連接，該離合器被連接在所述內(nèi)燃機(jī)(11)與所述液力機(jī)(1 之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5的混合驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于所述控制單元(35)與液力馬達(dá) (45)液力連接，該液力馬達(dá)在驅(qū)動(dòng)方面與燃料噴射系統(tǒng)的燃料高壓泵0 相連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求4至6中任一項(xiàng)的混合驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于所述控制單元(35)與一個(gè)或所述燃料高壓泵0 的輸入端液力連接。
8.根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)的混合驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于所述液力儲(chǔ)能器(38)包括注有燃料的氣體壓力存儲(chǔ)器，該氣體壓力存儲(chǔ)器與所述燃料箱OO)連接或可連接。
9.用于運(yùn)行根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)的混合驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的方法，其特征在于所述液力機(jī)(12)用與所述內(nèi)燃機(jī)(11)工作所使用的燃料相同的燃料工作。
10.用于運(yùn)行一個(gè)根據(jù)權(quán)利要求7或8的混合驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的方法，其特征在于所述燃料噴射系統(tǒng)的所述燃料高壓泵0 根據(jù)需要被供給通過所述液力機(jī)(1 加載壓力的燃料。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種混合驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，具有用來自燃料箱(20)的燃料(21)工作的內(nèi)燃機(jī)(11)及具有與液力儲(chǔ)能器(38)相互配合的液力機(jī)(12)。為了得到結(jié)構(gòu)空間比傳統(tǒng)混合驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)空間小的混合驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，該液力機(jī)(12)用與該內(nèi)燃機(jī)(11)工作所使用的燃料相同的燃料(21)工作。
文檔編號(hào)B60K6/48GK102256822SQ200980151153
公開日2011年11月23日 申請(qǐng)日期2009年12月10日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月17日
發(fā)明者A·格賴斯, B·諾亞克, C·魏瑟爾, M·海爾尼爾 申請(qǐng)人:羅伯特·博世有限公司