用于识别传动带的结构变化的方法

摘要

本发明涉及用于识别具有带传动的启动发电机的内燃机的传动带的结构变化的方法，其中，确定带传动的启动发电机的转动运动的开始和内燃机的转动运动的开始之间的时间间隔（Δt），其中，将确定的时间间隔（Δt）和基准值（Δt

说明书

技术领域

本发明涉及用于识别由内燃机和带驱动的启动发电机形成的装置的传动带的结构变化特别是变长和/或磨损的方法。

背景技术

在机动车中电机可用作所谓的启动发电机，为的是一方面在电机的电动运行时起动内燃机，另一方面在电机发电运行时产生用于车载电网和机动车电池的充电的电流。这种类型的电机可通过传动带和内燃机或者曲轴连接，例如通过内燃机的楔形筋条式传动带（所谓的带传动的启动发电机，RSG）。

传动带的独特的特性，如它的长度，通常是和由启动发电机、内燃机、并且在必要时其它和传动带连接的部件如风扇或者冷却剂泵组成的系统精确地适配。传动带的磨损和变长会导致系统的功能受到限制、例如导致预张紧的下降，并且因此导致可传递的转矩的下降。

DE 10112568 A1公开了用于识别在启动发电机系统的驱动装置中的转差率的方法。其中，在比较级中识别出转差率，将一些与转速相关的输入参数特别是三相电流发电机的转速和曲轴转速输入到所述比较级中。

发明内容

根据本发明，建议了用于识别具有权利要求1特征的由内燃机和带传动的启动发电机组成的装置的结构变化特别是传动带的变长和/或磨损的方法。有利的设计方案是从属权利要求和接下来的说明的内容。

本方法用于的措施是，确定带传动的启动发电机（准确地说就是转子）的转动运动的开始和内燃机（准确地说它的曲轴）的转动运动的开始之间的时间间隔，并且从这个时间间隔和基准值的比较中推断出传动带的结构变化特别是传动带变长和/或磨损。传动带的结构变化例如变长（特别是通过拉紧索的老化）或者磨损（例如传动带表面特别是肋条的磨损，由此使得用于带驱动的传动带变长，或者弹性模量发生变化）影响所测量的持续时间，这样，持续时间的变化可推断出传动带的结构变化。

发明优势

本发明提供一种能提早识别传动带的超出允许的量的结构变化的可行方案。不必在固定规定的时间间隔中，或者在固定规定的运行小时的数量之后更换传动带。这样就可阻止更换仅有少许变长/磨损且还能使用的传动带，而不存在安全风险。作为取代方案，只有当由于已识别到传动带有变化才相应更换传动带是合适的。可降低成本，并且可节省材料。也可避免用于不必要的维修的时间消耗。除此之外还可使用通常本来已存在的器件来实施所述方法。不需要附加的传感器之类的东西。

有利地，带传动的启动发电机的转动运动的开始和内燃机的转动运动的开始之间的时间间隔可考虑用于检查传动带的变化。其原因在于，始于静止状态，当在带传动中没有转矩并且承载分支和空载分支具有同一张力时，在启动发电机的转动运动开始之后首先缩短承载分支，并且延长空载分支，直到内燃机起动。用于缩短和变长所需的时间与传动带的结构特别是与传动带的长度和传动带的状态有关。

基准值特别是表示用于新的、未变长的和非封闭的基准传动带的时间间隔的数值。

优选地当确定的时间间隔和基准值之间的差别达到或者超过阈值时则识别出超过传动带的结构变化的允许的量。分别根据所述差别大小的情况能够推断出传动带变化的程度。

有利地当借助启动发电机起动（也就是开动）内燃机时确定时间间隔。特别是在每次起动内燃机时确定时间间隔。因此，特别是可确定时间间隔随时间变化的趋势。只要启动发电机处于转动运动中，则通过传动带将转矩传递到内燃机。只要转矩足够大，特别是当所述转矩达到或者超过内燃机的所谓的起动力矩，则内燃机开始转动。

代替地（特别是只有）在以下情况中才在起动内燃机时确定时间间隔，即为了保证传动带和传动带张紧器位于它们相应的静止位置中，在这次相应的起动之前在特定的时间段上内燃机没有运行。

优选地确定大量的时间间隔。为此，特别是通过大量地起动内燃机分别确定时间间隔。特别是从大量的时间间隔中推断出传动带的变化。时间间隔例如可基于环境条件如不同的温度、湿度、霜降随测量而具有偏差。通过大量的时间间隔的确定和分析特别是可防止通过由于不利的环境条件暂时地达到阀值而错误地推断出传动带的变化。只有持久地达到阈值时才推断出传动带的变化。

优选地对大量的时间间隔进行统计分析，并且和基准值进行比较。有利地从大量的时间间隔中确定统计平均值，并且和基准值进行比较。优选地代替或者附加地进行时间序列分析。特别是可在这个过程中确定时间间隔的趋势或者趋势线。

有利地在带传动的启动发电机开始转动运动时确定或者接收第一时间戳。优选地在内燃机转动运动开始时确定或者接收第二时间戳。特别是第一或者第二时间戳是由启动发电机的或者内燃机的相应的控制器确定的。

从第一时间戳和第二时间戳中确定时间间隔。可在启动发电机的控制器中和/或在内燃机的控制器中和/或在另一第三台控制器中执行时间间隔的确定和该时间间隔的分析。分别根据在哪个控制器中进行确定，将相应的时间戳从其余的控制器发送到这个控制器中，并且被这个控制器接收。

所述控制器特别是通过现场总线例如CAN-总线彼此数据传输地连接。特别是可和现场总线的节拍同步地确定和发送相应的时间戳（例如和1 MHz-总线节拍同步，所述节拍相当于1 μs的增量）。特别是可使用现场总线-通信的时间戳。

当识别到传动带的变化时优选地在故障存储器中建立故障记录。代替地或者附加地能够优选地输出可视的和/或声音的消息，例如可激活在机动车的仪表板区域中的报警灯。这样可以提示机动车司机应该更换传动带。

按本发明的计算单元例如机动车的控制器尤其在编程技术上被设置用于执行按本发明的方法。

以计算机程序的形式实施本方法也是有利的，因为这可产生特别低的成本，特别是当所实施的控制器还可用于其它的任务并且因此本来就已设置时。用于提供计算机程序的合适的数据载体尤其是磁的、光的和电的存储器，例如硬盘、闪存、EEPROM、DVD等。经由计算机网络（英特网、以太网等）对程序的下载也是可行的。

本发明的其它优点和设计方案从说明书以及所附的附图中得出。

下面借助附图中的一些实施例并参考附图对本发明进行说明。

附图说明

图1：简图示出具有内燃机和传动带传动的启动发电机的机动车的带传动装置，该带传动装置设置是用于执行根据本发明的方法的优选的实施形式。

图2：简图示出具有内燃机和传动带传动的启动发电机的机动车的带传动装置，所述启动发电机在机动运行和发电运行中运行。

图3：以方框图方式简图示出根据本发明的方法的一种优选的实施形式。

图4：简图示出内燃机的起动过程的时间间隔的示意图，所述图表可在根据本发明的方法的优选实施的实施形式中确定。

图5：简图示出具有内燃机和带传动的启动发电机的机动车的带传动装置，其中，在起动内燃机时借助带传动的启动发电机起动。

具体实施方式

在图1中简图示出机动车的带传动装置，用附图标记100表示。

机动车的内燃机110具有曲轴，所述曲轴与曲轴传动轮150不可转动连接。将曲轴传动轮150例如设计为带盘。

内燃机110通过传动带120，例如通过楔形筋条传动带与传动带传动的启动发电机130连接，以传递转矩。传动带120特别是力，和/或形状适配地啮合到启动发电机130的曲轴传动轮150和驱动轮131中。传动轮131与启动发电机130的转子不可转动地连接。内燃机110通过传动带120与其它的部件160，如风扇或者冷却剂泵连接。

设置第一控制器115，特别是用于控制内燃机110，设计第二控制器135特别是用于控制启动发电机130。控制器115和135通过现场总线170，例如通过CAN总线传输数据地彼此连接。特别是将第一控制器115设置为用于实施根据本发明的方法的优选的实施形式。需要指出的是，代替地或者附加地也可将第二控制器135设置为用于实施根据本发明的方法的优选的实施形式。

众所周知，启动发电机既可机动地运行，也可发电地运行。因此，传动带必须能够向两个方向传递转矩。所以将传动带例如设计为楔形筋条传动带。根据起动生器130是否是机动运行还是发电运行，变换传动带120的承载分支和空载分支。此外，还设置相应的传动带张紧器140，以便预张紧传动带120。所述传动带张紧器140例如可设计为摆动式传动带张紧器，所述摆动式传动带张紧器包括例如两个摆动臂141a和141b，所述摆动臂特别是通过弹簧机构143彼此连接。这两个摆动臂141a和141b的转动轴例如与启动发电机130的传动轮131的转动轴132在同一直线上。摆动式传动带张紧器或者双臂式张紧器的其它实施方式也可具有与启动发电机的转动轴不在同一直线上的轴。因此，传动轮131的这个转动轴132同时也是摆动式传动带张紧器120的转动轴。每个摆动臂141a或者141b分别与张紧轮142a或者142b连接。

在图2中与图1相类似地示出带传动装置100。在图2a中示出启动发电机130为机动运行，在图2b中示出它为发电运行。

根据图2a，例如启动发电机130的传动轮131为机动运行，带有绕转动轴132的转速为ω。在这种情况中通过传动带120将转矩从启动发电机130传送到内燃机110。由启动发电机130产生驱动力矩M_m。在这种情况中传动轮131和曲轴传动轮150之间的传动带120的带段形成承载分支122，在传动轮131和其它部件160之间的带段形成空载分支121。

根据图2b，传动轮131在发电运行中例如以转速ω转动。在这种情况中通过传动带120将转矩从内燃机110传送到启动发电机130。现在从启动发电机130不产生驱动力矩M_m，而是产生制动力矩M_g。与机动运行相比较，承载分支122和空载分支121的位置调换了。

根据启动发电机130产生哪种转矩而改变摆动式传动带张紧器140的和传动带120的位置。在这其中，摆动式传动带张紧器140的臂绕转动轴132朝承载分支122的方向转动。

传动带120的特别的特性特别是它的长度与由内燃机110、启动发电机130和其它部件160组成的系统精准地相适配。传动带的磨损和变长会导致带传动装置100的功能受到限制，例如导致降低预张紧，并且因此导致降低可转送的转矩。

为了提早地识别传动带120的超出允许的量的结构变化，例如设置控制器135用于实施根据本发明的方法的优选的实施形式，图3简图地示出了所述实施形式的方框图。

步骤201中带传动装置100处于静止位置中，内燃机110和启动发电机130都未运行。在这种情况中，摆动式传动带张紧器140没有偏移并且处于它的静止位置中或者处于中间位置中。传动带120也位于它的静止位置中并且没有偏移。

借助启动发电机130起动内燃机110，为此目的启动发电机130在机动运行中运行。在步骤202中使启动发电机130处于转动运动中。

根据步骤203，只要第二控制器135检测到启动发电机130开始这种转动运动就由第二控制器135确定第一时间戳。

通过在启动发电机130中产生的转矩，摆动式传动带张紧器140和传动带120从它们的相应的静止位置中偏移出。承载分支变短且空载分支变长。在步骤204中，只要承载分支张紧得足够的紧，则内燃机110也处于转动运动之中。通常，由第一控制器115探测这种转动运动的开始，例如通过监控曲轴发送轮。根据步骤205吗，第一控制器115产生第二时间戳并且通过CAN总线将这个戳通知给第二控制器135。根据步骤206，在第二控制器135中借助第一和第二时间戳确定启动发电机130的和内燃机110的转动的起点之间的时间间隔。

特别是在每次起动内燃机110时借助启动发电机130重复时间间隔的这种确定，时间间隔的这种确定用附图标记207表示。因此确定大量的时间间隔，可将这些时间间隔例如存储在第二控制器135中。

用每个新确定的时间间隔分析这些时间间隔，并且和基准值进行比较。为此目的，在步骤208中对存储的大量时间间隔进行统计分析。特别是进行时间序列分析。借助时间序列分析可确定时间间隔的趋势。

当分析结果得出：经过内燃机110的特定数量的起动过程（例如经过至少五个起动过程）在相应的特定的时间间隔和基准值之间的差别达到阈值时，则识别出超过传动带120的允许的量的结构变化。根据步骤209，当识别到传动带120的结构有变化时，就例如激活车辆的仪表板区域中的报警灯和/或在故障存储器中建立故障记录。

在图4中简图示出在时间间隔的统计分析过程中可确定的图表。在此，单个的时间间隔Δt分别基于所属的起动过程X而绘出，在该启动过程中相应地确定所述时间间隔。通过时间序列分析确定特定的时间间隔的趋势或者趋势曲线301作为线性函数。

当在相应的特定的时间间隔Δt和其准值Δt_Ref之间的差别超过阈值时，则这种情况特别是相当于超过特定的趋势曲线301的允许的最大值Δt_max。当趋势曲线301经过特定数量的起动过程（例如在起动过程X₁和X₂之间）超过最大值Δt_max时，则识别出传动带的超过允许的量的结构变化。

下面借助图5对带传动装置的时间间隔和几何尺寸之间的数学关系进行说明，在图5中，和图1和图2相类似地简图示出在借助启动发电机130起动内燃机110时的带传动装置的一部分。

在图5a中简图示出处于静止中的带传动装置，并且用附图标记100a表示。摆动式传动带张紧器140a和传动带120a分别处于它们的静止位置中。在图5b中示出启动发电机130开始转动运动之后的时间间隔Δt之后的带传动装置，并且用附图标记100b表示。在这种情况中，摆动式传动带张紧器140b发生偏移，并且承载分支足够地变短，为的是使内燃机110处于转动运动之中。

在图5c中示出摆动式传动带张紧器位于它的静止位置（140a）中和它的相应的偏移的位置（140b）中。经偏移的摆动式传动带张紧器140b相对于它的静止位置140a偏移了α偏移角。

特别是起动生器130的惯量J反作用于摆动式传动带张紧器140的偏移。启动发电机130的转矩M、它的惯量J和启动发电机130的或者它的传动轮131的转速ω的变化彼此间处于下述关系：

。

从下述关系式得出启动发电机130的或者它的传动轮131的经过的转角：

。

从下述公式得出启动发电机130的和内燃机110的转动的起点之间的时间间隔Δt：

。

_erf表示用于起动内燃机110所需要的转角。为起动内燃机110所需要的起动力矩特别地规定传动带张紧器140的所要求的偏移角α_erf，特别是所述偏移角又和启动发电机130的转角成比例。

用于新的、未封闭的传动带的时间间隔Δt的基准值例如位于低的毫秒（ms）区域之中，例如可以约为16毫秒。超出传动带的允许的量的结构变化导致更小的预张紧，并且特别是导致摆动式传动带张紧器的静止位置的变化。由此提高了所要求的偏移角α_erf，并且增大了时间间隔Δt。