專利名稱：用于在電動(dòng)汽車中啟動(dòng)內(nèi)部發(fā)電機(jī)的方法
用于在電動(dòng)汽車中啟動(dòng)內(nèi)部發(fā)電機(jī)的方法技術(shù)領(lǐng)域
在研制電動(dòng)汽車時(shí)，尤其是為了延長(zhǎng)有效范圍具有至少一個(gè)內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的電動(dòng)汽車時(shí)存在問(wèn)題，它們不能由具有內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的常見(jiàn)汽車來(lái)理解，其中這些問(wèn)題尤其涉及驅(qū)動(dòng)鏈的控制。
在常見(jiàn)的具有傳統(tǒng)的往復(fù)活塞發(fā)動(dòng)機(jī)的汽車中尤其在冷啟動(dòng)時(shí)釋放出增加的排放。在此冷啟動(dòng)指的是啟動(dòng)基本還處于環(huán)境溫度的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)。這種冷啟動(dòng)在這種汽車中只有在開(kāi)始行駛時(shí)發(fā)生。
在目前的具有目前常見(jiàn)的混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)的批量生產(chǎn)的汽車中，混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)是至少一個(gè)由功率強(qiáng)大的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)與功率較弱的電動(dòng)機(jī)組成的組合，內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)一般在開(kāi)始行駛時(shí)啟動(dòng)并且只有在行駛結(jié)束時(shí)再停止。在這里冷啟動(dòng)特性和同時(shí)引起的排放也是次要問(wèn)題。
盡管在具有所謂的啟動(dòng)/停止自動(dòng)控制的汽車中，通過(guò)啟動(dòng)/停止自動(dòng)控制重復(fù)地停止和再發(fā)動(dòng)內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)，冷啟動(dòng)排放問(wèn)題是次要問(wèn)題，因?yàn)閮?nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)在停止與重新發(fā)動(dòng)之間，例如在紅燈前面停止期間只經(jīng)過(guò)很少時(shí)間，由此在這里不存在冷啟動(dòng)。
在具有內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的電動(dòng)汽車中，內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)只用于延長(zhǎng)有效范圍，存在目前不熟悉的運(yùn)行特性。為了驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車通常通過(guò)來(lái)自蓄能裝置的電能為電動(dòng)機(jī)供電，并且內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)停止并因此沒(méi)有排放。但是在某些狀況下，例如當(dāng)蓄能裝置的充電狀態(tài)低于給定的極限時(shí)，添加內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)用于內(nèi)部產(chǎn)生能量，在此通常實(shí)現(xiàn)冷啟動(dòng)。如果在較長(zhǎng)的時(shí)間以后不再需要內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行，例如因?yàn)樾钅苎b置的充電狀態(tài)已經(jīng)足夠地增加，再停止內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)。直到重新啟動(dòng)內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)可能要經(jīng)過(guò)很長(zhǎng)的時(shí)間。在重新啟動(dòng)內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)一般又出現(xiàn)冷啟動(dòng)。因此內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的冷啟動(dòng)特性具有增加的意義。
背景技術(shù)：
由現(xiàn)有技術(shù)已知用于預(yù)熱內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)某些局部區(qū)域的方法，用于改善冷啟動(dòng)特性。為了改善吸氣管中的混合物制備，DE102008041600A1公開(kāi)了一種方法，它具有下面的步驟，通過(guò)廢氣管抽吸空氣，壓縮并由此在氣缸中加熱所述空氣，通過(guò)進(jìn)氣閥排出加熱的空氣并由此加熱吸氣管區(qū)域。由DE10132671A1同樣已知，通過(guò)壓縮熱量預(yù)熱內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)區(qū)域。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是，提供一種更好的用于啟動(dòng)內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的方法。所述目的通過(guò)如權(quán)利要求1所述的方法實(shí)現(xiàn)，從屬權(quán)利要求的內(nèi)容是所述方法的優(yōu)選改進(jìn)方案。
下面借助具有尤其用于延長(zhǎng)有效范圍的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的電動(dòng)汽車描述本發(fā)明。對(duì)此要指出，本發(fā)明的應(yīng)用不局限于這種汽車。
內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)最好指的是一個(gè)裝置，在其中化學(xué)結(jié)合能量最好通過(guò)放熱反應(yīng)轉(zhuǎn)換成機(jī)械功率。此外最好使內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)成往復(fù)活塞發(fā)動(dòng)機(jī)或特別優(yōu)選回轉(zhuǎn)活塞發(fā)動(dòng)機(jī)。
電動(dòng)汽車最好指的是一種汽車，它通常通過(guò)至少一個(gè)第一機(jī)電換能器驅(qū)動(dòng)。但是除了這種第一機(jī)電換能器以外，電動(dòng)汽車最好具有內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)和另外的機(jī)電換能器。
第一機(jī)電換能器最好指的是一個(gè)裝置，它輸送電功率并且它將電功率轉(zhuǎn)換成機(jī)械功率、最好是旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)(轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)矩)。機(jī)電的換能器最好是電動(dòng)機(jī)。
電的蓄能裝置最好指的是一個(gè)裝置，它用于以化學(xué)結(jié)合形式儲(chǔ)存并且再釋放出電能。此外在電的蓄能裝置中最好可以多次地重復(fù)儲(chǔ)存和釋放出電能的過(guò)程。電的蓄能裝置最好用于，以電能供給第一機(jī)電換能器并且由第二機(jī)電換能器或從汽車外部以電能供電。
第二機(jī)電換能器最好指的是一個(gè)設(shè)備，它用于，將輸送的機(jī)械功率轉(zhuǎn)換成電功率。此外所述第二機(jī)電換能器最好也用于，將電功率轉(zhuǎn)換成機(jī)械功率、優(yōu)選轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩。最好將由第二機(jī)電換能器產(chǎn)生的電功率儲(chǔ)存在電的蓄能裝置里面或者直接釋放給第一機(jī)電換能器上。
燃燒室指的是一空間段，它最好具有變化的容積。燃燒室最好至少局部地由燃燒室壁包圍。此外在所述燃燒室里面最好可以執(zhí)行化學(xué)反應(yīng)，尤其放熱反應(yīng)，它用于使內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行。此外通過(guò)所述放熱反應(yīng)最好使工作活塞以壓力加載。所述燃燒室的容積最好可以通過(guò)所述工作活塞改變。所述燃燒室最好至少有時(shí)可以氣體密封地封閉。在所述燃燒室里面最好可以至少有時(shí)流入工作介質(zhì)流。這種工作介質(zhì)尤其是氣體或氣體混合物且最好是空氣。工作介質(zhì)最好通過(guò)用于控制工作介質(zhì)流的裝置流到燃燒室。所述裝置尤其可以在燃燒室壁中具有空隙。
利用第二機(jī)電換能器(發(fā)電機(jī))驅(qū)動(dòng)內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)最好指的是，由所述發(fā)電機(jī)傳遞機(jī)械功率、尤其轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩到內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)上。因此在所述運(yùn)行狀態(tài)最好由發(fā)電機(jī)傳遞功率到內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)上。
在所述燃燒室里面壓縮工作介質(zhì)、尤其空氣最好指的是，所述燃燒室以工作介質(zhì)充滿并且具有第一容積。最好通過(guò)工作活塞的運(yùn)動(dòng)使所述第一容積減少到第二容積。在所述工作活塞運(yùn)動(dòng)時(shí)最好至少有時(shí)基本氣密地封閉所述燃燒室。尤其通過(guò)工作活塞將第一容積減少到第二容積，提高在所述工作介質(zhì)中的溫度。
尤其測(cè)量燃燒室壁中的預(yù)熱溫度指的是，確定最好通過(guò)壓縮工作介質(zhì)引起的溫度變化。在此直接地、最好通過(guò)測(cè)量溫度或者間接地、即最好通過(guò)測(cè)量時(shí)間間隔，在所述時(shí)間間隔期間壓縮工作介質(zhì)，可以獲得預(yù)熱溫度的測(cè)量。此外在測(cè)量預(yù)熱溫度時(shí)最好可以考慮內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)或電動(dòng)汽車所在環(huán)境中的環(huán)境溫度。
啟動(dòng)傳遞內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩到發(fā)電機(jī)上最好指的是，從內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)傳遞功率、尤其是轉(zhuǎn)矩到發(fā)電機(jī)上。最好在預(yù)熱溫度已經(jīng)達(dá)到或超過(guò)給定的閾值(啟動(dòng)溫度)以后，開(kāi)始所述轉(zhuǎn)矩傳遞。在此啟動(dòng)溫度最好指的是一溫度，已經(jīng)證實(shí)它對(duì)于在所述燃燒室里面在啟動(dòng)內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)以后進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)是有利的。在此，所述啟動(dòng)溫度尤其取決于燃燒過(guò)程類型、例如柴油或快燃過(guò)程和/或所使用燃料的種類。
關(guān)于增程器(Range extender)最好指的是產(chǎn)生能量的裝置。增程器最好具有:
-第二機(jī)電換能器(發(fā)電機(jī))，它用于產(chǎn)生電能和
-內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)，尤其回轉(zhuǎn)活塞發(fā)動(dòng)機(jī)或往復(fù)活塞發(fā)動(dòng)機(jī)，其中內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)用于驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)并且發(fā)電機(jī)用于啟動(dòng)內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)。最好使發(fā)電機(jī)和內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)械地相互耦聯(lián)用于傳遞功率。通過(guò)機(jī)械耦聯(lián)尤其對(duì)于產(chǎn)生能量達(dá)到高效率。
在優(yōu)選的實(shí)施方案中，提高內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)、尤其在至少燃燒室壁一個(gè)部位中的溫度，直到溫度達(dá)到或超過(guò)閾值。所述閾值最好位于40°C至120°C、優(yōu)選60°C至100°C且特別優(yōu)選基本在約80°C。通過(guò)提高尤其內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的至少一個(gè)部位、最好至少燃燒室壁部位的溫度可以降低冷啟動(dòng)排放并因此達(dá)到更好的啟動(dòng)方法。
在優(yōu)選的實(shí)施方案中最好只有當(dāng)發(fā)電機(jī)已經(jīng)使內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)加速到啟動(dòng)轉(zhuǎn)速，才啟動(dòng)內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩到發(fā)電機(jī)上的功率傳遞。最好使啟動(dòng)轉(zhuǎn)速長(zhǎng)時(shí)間地保持或者只有當(dāng)達(dá)到溫度(啟動(dòng)溫度)閾值時(shí)才調(diào)整。最好使啟動(dòng)轉(zhuǎn)速與內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)速的比例(即，啟動(dòng)轉(zhuǎn)速與額定轉(zhuǎn)速的商數(shù))在0.25至0.75的范圍、優(yōu)選在0.35至0.6的范圍且特別優(yōu)選基本為0.5。對(duì)于最好額定功率IOkW至50kW的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)，啟動(dòng)轉(zhuǎn)速最好在500轉(zhuǎn)/min至5000轉(zhuǎn)/min、優(yōu)選1000轉(zhuǎn)/min至3500轉(zhuǎn)/min且特別優(yōu)選基本為3000轉(zhuǎn)/min。內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)最好不在達(dá)到啟動(dòng)轉(zhuǎn)速前啟動(dòng)。內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)通過(guò)發(fā)電機(jī)加速到啟動(dòng)轉(zhuǎn)速并且最好也達(dá)到啟動(dòng)溫度，由此實(shí)現(xiàn)有害物質(zhì)特別少的啟動(dòng)方法并由此降低冷啟動(dòng)排放。
在優(yōu)選的實(shí)施方案中由發(fā)電機(jī)釋放的功率與由內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)釋放的功率在給定比例中選擇。由發(fā)電機(jī)釋放的機(jī)械功率與由發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電功率最好基本相同大小。由發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電功率與由內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)釋放的功率的比例最好在0.3至3的范圍、優(yōu)選0.5至1.5且特別優(yōu)選基本為0.9。發(fā)電機(jī)最好可以產(chǎn)生與內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)近似的功率，由此發(fā)電機(jī)可以在啟動(dòng)過(guò)程期間快速地加熱內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)或某一部位，以及內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)尤其快速地加速到啟動(dòng)轉(zhuǎn)速。由此實(shí)現(xiàn)內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的更好的且有害物質(zhì)少的啟動(dòng)過(guò)程。
在優(yōu)選實(shí)施方案中內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)過(guò)程取決于電的蓄能裝置的充電狀態(tài)。最好當(dāng)蓄能裝置的充電狀態(tài)低于50%、優(yōu)選低于35%且特別優(yōu)選低于25%時(shí)，導(dǎo)入內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)過(guò)程。提前、尤其在達(dá)到蓄能裝置低放電之前導(dǎo)入啟動(dòng)過(guò)程，由此提供足夠的時(shí)間用于加熱內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)和用于加速內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)到啟動(dòng)轉(zhuǎn)速，因此減少冷啟動(dòng)排放并且對(duì)于電動(dòng)汽車中的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)提供更好的啟動(dòng)方法。
在優(yōu)選的實(shí)施方案中在啟動(dòng)過(guò)程期間直接或間接地檢測(cè)內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。直接或間接地檢測(cè)內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速最好指的是，直接測(cè)量在內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的從動(dòng)軸上或者在與它機(jī)械連接的軸上的轉(zhuǎn)速或者測(cè)量或已知電參數(shù)、如驅(qū)動(dòng)內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)電機(jī)的頻率、電壓或電流。測(cè)得內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，由此可以更準(zhǔn)確地定義內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)時(shí)刻并由此對(duì)于內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)提供更好的并由此有害物質(zhì)少的啟動(dòng)方法。
在優(yōu)選的實(shí)施例中直接或間接地測(cè)得至少在燃燒室壁部位中的溫度和/或內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的環(huán)境溫度。在此直接測(cè)量溫度最好指的是，利用溫度計(jì)檢測(cè)溫度。環(huán)境溫度最好可以包含到內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)過(guò)程控制里面。低的環(huán)境溫度導(dǎo)致，以更長(zhǎng)的時(shí)間空間執(zhí)行啟動(dòng)過(guò)程，即內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)或內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的至少一部位的加熱。相反，高的環(huán)境溫度尤其導(dǎo)致所述啟動(dòng)過(guò)程縮短。尤其通過(guò)測(cè)得燃燒室壁的至少一部位的溫度或者內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)或電動(dòng)汽車的環(huán)境溫度能夠?qū)崿F(xiàn)更準(zhǔn)確地控制內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)過(guò)程并由此提供更好的啟動(dòng)方法。
在優(yōu)選的實(shí)施方案中由內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)在啟動(dòng)過(guò)程以后傳遞機(jī)械功率到發(fā)電機(jī)上。所述機(jī)械功率最好通過(guò)轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩表征并且最好在發(fā)電機(jī)中轉(zhuǎn)換成電功率。此外所述電功率最好儲(chǔ)存在電的蓄能裝置里面或者最好直接傳遞到牽引馬達(dá)。最好直接在啟動(dòng)內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)以后將內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的功率傳遞到發(fā)電機(jī)上，由此總體上減少具有內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的電動(dòng)汽車的排放并且提供用于運(yùn)行這種汽車的更好的方法。
在優(yōu)選的實(shí)施方案中第二機(jī)電換能器為了驅(qū)動(dòng)內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)不僅僅通過(guò)蓄能裝置的電能供電。最好基本在減速和/或坡路段行駛時(shí)在電動(dòng)汽車中儲(chǔ)存的潛在能量最好使所述運(yùn)動(dòng)能量和位能量在第一機(jī)電換能器中轉(zhuǎn)換成電能。尤其在明顯的坡路段行駛時(shí)或短時(shí)間減速時(shí)在第一機(jī)電換能器里面通常產(chǎn)生這樣多的電能，它至少部分地不再能完全儲(chǔ)存到蓄能裝置里面。最好將能量導(dǎo)入到第二機(jī)電換能器上，它不能儲(chǔ)存到蓄能裝置里面。最好通過(guò)所述不再能儲(chǔ)存的能量，第二機(jī)電換能器驅(qū)動(dòng)內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)。通常儲(chǔ)存在蓄能裝置里面的能量限制電動(dòng)汽車的有效范圍，由此不針對(duì)電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)的從電動(dòng)汽車取出能量大多導(dǎo)致有效范圍縮短。通過(guò)使用在正常狀況下不儲(chǔ)存在蓄能裝置里面的電能用于加熱內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)，最好能夠加大有效范圍并由此提供用于啟動(dòng)內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的更好的方法。
在優(yōu)選的實(shí)施方案中在第一機(jī)電換能器中產(chǎn)生的電能在達(dá)到蓄能裝置充電狀態(tài)的閾值時(shí)繼續(xù)導(dǎo)引到第二機(jī)電換能器。所述閾值最好位于充電下限以上。在此充電下限最好表征充電狀態(tài)，直到按照 計(jì)劃可以從蓄能裝置中取出的能量。最好通過(guò)在達(dá)到充電下限時(shí)通過(guò)驅(qū)動(dòng)第二機(jī)電換能器利用內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)導(dǎo)入產(chǎn)生能量，從而表征充電下限。通過(guò)閾值，它最好能夠?qū)崿F(xiàn)在第一機(jī)電換能器里面產(chǎn)生的能量分布在蓄能裝置與第二機(jī)電換能器之間，實(shí)現(xiàn)消耗最佳地加熱內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)并由此提供用于啟動(dòng)內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的更好的方法。
在優(yōu)選的實(shí)施方案中增程器的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)作為回轉(zhuǎn)活塞發(fā)動(dòng)機(jī)或轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)施。此外內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)最好具有從動(dòng)軸，通過(guò)它可以釋放出內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)械功率。此外第二機(jī)電換能器最好具有主動(dòng)軸，通過(guò)它可以接收機(jī)械的驅(qū)動(dòng)功率。所述主動(dòng)軸和所述從動(dòng)軸最好是同軸的，優(yōu)選相互同心地對(duì)準(zhǔn)。通過(guò)這兩個(gè)軸的同軸對(duì)準(zhǔn)最好形成具有微小結(jié)構(gòu)體積的增程器。
在優(yōu)選的實(shí)施方案中通過(guò)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的汽車配有內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)，它通過(guò)按照本發(fā)明的啟動(dòng)方法啟動(dòng)。
由下面的附圖描述給出本發(fā)明的其它特征、優(yōu)點(diǎn)和實(shí)施方案。


在附圖中:
圖1用于啟動(dòng)電動(dòng)汽車中的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的方法流程圖，
圖2具有尤其用于延長(zhǎng)有效范圍的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的電動(dòng)汽車結(jié)構(gòu)，
圖3具有燃燒室壁的燃燒室和具有壓縮的和未壓縮的工作介質(zhì)的工作活塞。
具體實(shí)施方式
圖1示出按照本發(fā)明的用于啟動(dòng)電動(dòng)汽車中的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的方法流程圖。為了啟動(dòng)內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)首先使發(fā)電機(jī)以來(lái)自蓄能裝置的電功率供電，電功率轉(zhuǎn)換成機(jī)械功率pg h并且導(dǎo)引到內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)。在內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)中利用發(fā)電機(jī)的輸送功率Pg h壓縮工作介質(zhì)、尤其空氣。通過(guò)壓縮工作介質(zhì)加熱燃燒室中的工作介質(zhì)。由工作介質(zhì)排出熱流Q到燃燒室壁，所述熱流導(dǎo)致燃燒室壁加熱到溫度Itow并且通常用于加熱內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)。通過(guò)加熱內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)直到給定的啟動(dòng)溫度Tstart，減少內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的冷啟動(dòng)排放。是否達(dá)到內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)溫度Tstart，可以通過(guò)直接測(cè)量燃燒室壁的溫度Tstart實(shí)現(xiàn)或者通過(guò)間接的方法，例如通過(guò)測(cè)量時(shí)間。如果內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)還未達(dá)到必需的啟動(dòng)溫度(Tb 〈Tstart)，為了提高所述溫度，繼續(xù)壓縮工作介質(zhì)并由此加熱燃燒室壁。除了內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)溫度，其轉(zhuǎn)速η-對(duì)于其啟動(dòng)過(guò)程也是有意義的。如果內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速nvkm達(dá)到給定的啟動(dòng)轉(zhuǎn)速nstart,則啟動(dòng)內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī),如果所述轉(zhuǎn)速未達(dá)到，內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)通過(guò)發(fā)電機(jī)繼續(xù)加速。啟動(dòng)內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)指的是，在啟動(dòng)內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)后可以釋放出內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)械功率。在啟動(dòng)內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)以后功率流在內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)與發(fā)電機(jī)之間反轉(zhuǎn)，由此現(xiàn)在內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)。在驅(qū)動(dòng)的發(fā)電機(jī)中，輸送的機(jī)械功率轉(zhuǎn)換成的電功率Pgm-el并直接或間接地再給到電驅(qū)動(dòng)馬達(dá)。在此間接意味著，產(chǎn)生的功率Pgm-el首先儲(chǔ)存在蓄能裝置里面。
通過(guò)利用按照本發(fā)明的方法提高的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)溫度，降低了內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的冷啟動(dòng)排放并由此對(duì)于內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)更好的啟動(dòng)特性。
在圖2中示出具有用于延長(zhǎng)有效范圍的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的電動(dòng)汽車的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)。行駛阻力、具體地是空氣阻力、加速阻力、滾動(dòng)阻力以及上坡阻力由電的牽引馬達(dá)Emtrt克服，牽引馬達(dá)釋放出其機(jī)械功率通過(guò)功率路徑8給到車輪/輪胎組合9。牽引馬達(dá)I由蓄能裝置4通過(guò)電功率路徑6供給電能。在坡路段上或者在制動(dòng)時(shí)牽引馬達(dá)I可以通過(guò)功率路徑8接收車輪/輪胎組合9的機(jī)械功率并且將所述功率通過(guò)電功率路徑6回饋到蓄能裝置4里面。電的蓄能裝置4可通過(guò)發(fā)電機(jī)Egm3的電功率路徑5供給電功率。發(fā)電機(jī)3為了產(chǎn)生電功率而通過(guò)機(jī)械的功率路徑7由內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)2驅(qū)動(dòng)。為了啟動(dòng)內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)2，發(fā)電機(jī)3作為馬達(dá)運(yùn)行。在這種情況下發(fā)電機(jī)3由蓄能裝置4供給電能并且通過(guò)機(jī)械的功率路徑7輸送功率到內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)。在內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)2里面通過(guò)所述功率壓縮工作介質(zhì)并且通過(guò)壓縮產(chǎn)生熱量。通過(guò)產(chǎn)生的熱量加熱內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)2，直到達(dá)到啟動(dòng)溫度。然后啟動(dòng)內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)2并且將在所述內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)中產(chǎn)生的機(jī)械功率通過(guò)功率路徑7輸送到發(fā)電機(jī)3。在發(fā)電機(jī)3中產(chǎn)生的電功率可通過(guò)功率路徑5儲(chǔ)存在蓄能裝置4里面。通過(guò)所述的啟動(dòng)方法降低內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的排放并由此實(shí)現(xiàn)更好的運(yùn)行特性。
在圖3a中示出，燃燒室11如何通過(guò)工作介質(zhì)流14通過(guò)用于控制工作介質(zhì)的裝置13充滿。燃燒室11局部地由燃燒室壁10限制。用于控制工作介質(zhì)流的裝置基本上指的是燃燒室壁10中的空隙。燃燒室11的容積可以通過(guò)工作活塞12改變。首先在燃燒室11里面存在溫度Tumg，如同基本也在燃燒室外部存在的那樣。工作介質(zhì)流14也可以具有不同于環(huán)境溫度的溫度。在燃燒室11里面首先存在壓力P2，所述壓力也可以在燃燒室的緊鄰周圍中存在。通過(guò)工作活塞12的運(yùn)動(dòng)可以減小燃燒室11的容積，在此基本上沒(méi)有工作介質(zhì)可以通過(guò)用于控制工作介質(zhì)流的裝置13逸出。
如圖3b所示，燃燒室11的容積通過(guò)工作活塞12減小。通過(guò)所述燃燒室容積減小伴隨壓力從(圖3a)p2升高到P1 (圖3b)。溫度通過(guò)所述壓力升高從前面的溫度T胃升高到在燃燒室里面存在的溫度TaA。由具有溫度Tmb的工作介質(zhì)排出溫度流Q到燃燒室壁10。所述溫度流Q導(dǎo)致燃燒室壁的溫度Itow升高，對(duì)于燃燒室壁的溫度Itow達(dá)到或超過(guò)給定的啟動(dòng)溫度Tstart并且內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速達(dá)到或超過(guò)同樣給定的啟動(dòng)轉(zhuǎn)速nstart的情況,啟動(dòng)內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)。
通過(guò)利用來(lái)自燃燒室的壓縮熱量預(yù)熱內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)可以構(gòu)成用于內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)更好的啟動(dòng)方法。
附圖標(biāo)記清單
權(quán)利要求
1.一種用于控制電動(dòng)汽車中的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)(2)啟動(dòng)過(guò)程的方法，其中所述電動(dòng)汽車至少具有 -第一機(jī)電換能器(1)，它用于驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車(牽引馬達(dá))， -電的蓄能裝置(4)，它用于儲(chǔ)存電能并且至少部分地供牽弓丨馬達(dá)使用， -第二機(jī)電換能器(I)(發(fā)電機(jī))，它用于產(chǎn)生電能和 -內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)(2)，尤其回轉(zhuǎn)活塞發(fā)動(dòng)機(jī)或往復(fù)活塞發(fā)動(dòng)機(jī)，其中該內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)(2)用于驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)并且發(fā)電機(jī)用于驅(qū)動(dòng)內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)(2 )， 在此所述內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)(2 )具有至少一個(gè)由燃燒室壁(10 )包圍的燃燒室(11 )，和至少一工作活塞(12)，和 其中所述燃燒室(11)的容積可以通過(guò)工作活塞(12 )的運(yùn)動(dòng)改變并且燃燒室(11)可以至少有時(shí)完全或盡可能氣密地封閉，其特征在于， 所述方法至少具有以下步驟: -利用發(fā)電機(jī)驅(qū)動(dòng)內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)(2 )， -在所述燃燒室(11)里面壓縮工作介質(zhì)、尤其是空氣， -確定尤其燃燒室壁(10)中的預(yù)熱溫度， -在預(yù)熱溫度已經(jīng)達(dá)到或超過(guò)給定的閾值(啟動(dòng)溫度)以后，啟動(dòng)內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)(2)并且傳遞內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)(2)的轉(zhuǎn)矩到發(fā)電機(jī)。
2.如權(quán)利要求1所述的用于控制內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)(2)啟動(dòng)過(guò)程的方法，其特征在于，提高內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)(2)、尤其在燃燒室壁(10)至少一個(gè)部位中的溫度，直到所述溫度已經(jīng)達(dá)到或超過(guò)閾值，其中所述閾值最好在40°C至120°C、優(yōu)選60°C至100°C且特別優(yōu)選基本在80°C。
3.如上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的用于控制內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)(2)啟動(dòng)過(guò)程的方法，其特征在于，在發(fā)電機(jī)已經(jīng)使內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)(2)加速到啟動(dòng)轉(zhuǎn)速以后，開(kāi)始傳遞內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)(2)的功率到發(fā)電機(jī)上，其中啟動(dòng)轉(zhuǎn)速最好為500轉(zhuǎn)/min直到2000轉(zhuǎn)/min，優(yōu)選750轉(zhuǎn)/min至1500轉(zhuǎn)/min且特別優(yōu)選基本為900至1100轉(zhuǎn)/min。
4.如上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的用于控制內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)(2)啟動(dòng)過(guò)程的方法，其特征在于，由發(fā)電機(jī)在較長(zhǎng)的時(shí)間可釋放出的電功率？8_1與由內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)(2)在較長(zhǎng)的時(shí)間可釋放出的功率Pvkm相互間處于確定的比例，其中所述比例Pgm-el/Pvkm最好位于0.3至3、優(yōu)選0.5至1.5且特別優(yōu)選基本為0.7至0.9。
5.如上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的用于控制內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)(2)啟動(dòng)過(guò)程的方法，其特征在于，當(dāng)所述蓄能裝置(4)的充電狀態(tài)已經(jīng)低于給定的閾值時(shí)，根據(jù)蓄能裝置(4)的充電狀態(tài)引發(fā)啟動(dòng)過(guò)程，最好導(dǎo)入內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)(2)的啟動(dòng)過(guò)程，其中所述閾值最好低于全部充電容量的50%、優(yōu)選低于35%且特別優(yōu)選低于25%。
6.如上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的用于控制內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)(2)啟動(dòng)過(guò)程的方法，其特征在于，為了控制本方法，直接和/或間接地至少測(cè)得內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)(2)的轉(zhuǎn)速。
7.如上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的用于控制內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)(2)啟動(dòng)過(guò)程的方法，其特征在于，為了控制本方法，直接和/或間接地測(cè)得至少在燃燒室壁(11)一個(gè)部位中的溫度和/或內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)(2)的環(huán)境溫度。
8.如上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的用于控制內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)(2)啟動(dòng)過(guò)程的方法，其特征在于，在啟動(dòng)內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)(2)以后可以傳遞所述內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的功率到發(fā)電機(jī)上并且在所述發(fā)電機(jī)中可以產(chǎn)生電能。
9.如上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的用于控制內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)(2)啟動(dòng)過(guò)程的方法，其特征在于，所述內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)(2)具有至少一個(gè)第一運(yùn)行模式，在該模式中在燃燒室(11)中輸送并點(diǎn)火燃料的條件下可釋放出功率，并且具有至少一個(gè)第二運(yùn)行模式，在該模式中不釋放出功率并且該模式與第一運(yùn)行模式的不同在于，不進(jìn)行燃料輸送和/或不點(diǎn)火，其中所述內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)(2)在啟動(dòng)過(guò)程期間基本在所述第二運(yùn)行模式中運(yùn)行。
10.如上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的用于控制內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)(2)啟動(dòng)過(guò)程的方法，其特征在于，所述內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)(2)基本在減速期間和/或在坡路段行駛時(shí)通過(guò)第二機(jī)電換能器(3)驅(qū)動(dòng)，其中所述換能器直接以電能驅(qū)動(dòng)，所述電能至少部分地在第一機(jī)電換能器(I)中產(chǎn)生。
11.如上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的用于控制內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)(2)啟動(dòng)過(guò)程的方法，其特征在于，在第一機(jī)電換能器(I)里面產(chǎn)生的能量在第二機(jī)電換能器(3)與蓄能裝置之間的分布可以通過(guò)蓄能裝置(4)充電狀態(tài)的給定閾值影響。
12.一個(gè)用于延長(zhǎng)電動(dòng)汽車的有效范圍的裝置(增程器)，它至少具有: -第二機(jī)電換能器(3)(發(fā)電機(jī))，它用于產(chǎn)生電能和 -內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)(2)，尤其 回轉(zhuǎn)活塞發(fā)動(dòng)機(jī)或往復(fù)活塞發(fā)動(dòng)機(jī)，其中內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)(2)用于驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)并且發(fā)電機(jī)用于啟動(dòng)內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)(2)， 其中所述內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)(2)具有至少一個(gè)由燃燒室壁(10)包圍的燃燒室(11 )，和至少一個(gè)工作活塞(12)，并且 其中所述燃燒室(11)的容積可以通過(guò)工作活塞(12)的運(yùn)動(dòng)改變，并且該燃燒室(11)可以至少有時(shí)完全或盡可能氣密地封閉，其特征在于，所述增程器通過(guò)如權(quán)利要求1至11中任一項(xiàng)所述方法啟動(dòng)。
13.如權(quán)利要求12所述的增程器，其特征在于，所述內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)(2)作為回轉(zhuǎn)活塞發(fā)動(dòng)機(jī)或者轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)形式構(gòu)成，并且所述內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)(2)的從動(dòng)軸與所述第二機(jī)電換能器的主動(dòng)軸基本同軸地相互對(duì)準(zhǔn)。
14.具有內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)(2)的汽車，所述內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)通過(guò)如上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法啟動(dòng)。
全文摘要
一種用于啟動(dòng)電動(dòng)汽車中的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)、尤其往復(fù)或回轉(zhuǎn)活塞發(fā)動(dòng)機(jī)的方法，用于內(nèi)部產(chǎn)生電能，其中這種方法至少具有以下步驟利用發(fā)電機(jī)驅(qū)動(dòng)內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)，在所述燃燒室中壓縮工作介質(zhì)、尤其是空氣，測(cè)量尤其燃燒室壁中的預(yù)熱溫度，在預(yù)熱溫度已經(jīng)達(dá)到或超過(guò)給定的閾值(啟動(dòng)溫度)以后，開(kāi)始傳遞內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩到發(fā)電機(jī)。
文檔編號(hào)F02D41/06GK103153684SQ201180049918
公開(kāi)日2013年6月12日 申請(qǐng)日期2011年8月12日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月16日
發(fā)明者羅伯特·費(fèi)舍爾 申請(qǐng)人:李斯特內(nèi)燃機(jī)及測(cè)試設(shè)備公司