DE102008011407A1 - Antriebssystem - Google Patents
Antriebssystem Download PDFInfo
- Publication number
- DE102008011407A1 DE102008011407A1 DE102008011407A DE102008011407A DE102008011407A1 DE 102008011407 A1 DE102008011407 A1 DE 102008011407A1 DE 102008011407 A DE102008011407 A DE 102008011407A DE 102008011407 A DE102008011407 A DE 102008011407A DE 102008011407 A1 DE102008011407 A1 DE 102008011407A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- turbine
- internal combustion
- combustion engine
- charging device
- drive system
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B41/00—Engines characterised by special means for improving conversion of heat or pressure energy into mechanical power
- F02B41/02—Engines with prolonged expansion
- F02B41/10—Engines with prolonged expansion in exhaust turbines
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
- B60K6/00—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines
- B60K6/08—Prime-movers comprising combustion engines and mechanical or fluid energy storing means
- B60K6/12—Prime-movers comprising combustion engines and mechanical or fluid energy storing means by means of a chargeable fluidic accumulator
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
- F01N5/00—Exhaust or silencing apparatus combined or associated with devices profiting by exhaust energy
- F01N5/02—Exhaust or silencing apparatus combined or associated with devices profiting by exhaust energy the devices using heat
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
- F01N5/00—Exhaust or silencing apparatus combined or associated with devices profiting by exhaust energy
- F01N5/04—Exhaust or silencing apparatus combined or associated with devices profiting by exhaust energy the devices using kinetic energy
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B37/00—Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
- F02B37/04—Engines with exhaust drive and other drive of pumps, e.g. with exhaust-driven pump and mechanically-driven second pump
- F02B37/10—Engines with exhaust drive and other drive of pumps, e.g. with exhaust-driven pump and mechanically-driven second pump at least one pump being alternatively or simultaneously driven by exhaust and other drive, e.g. by pressurised fluid from a reservoir or an engine-driven pump
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B37/00—Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
- F02B37/12—Control of the pumps
- F02B37/14—Control of the alternation between or the operation of exhaust drive and other drive of a pump, e.g. dependent on speed
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
- B60K6/00—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines
- B60K6/08—Prime-movers comprising combustion engines and mechanical or fluid energy storing means
- B60K6/12—Prime-movers comprising combustion engines and mechanical or fluid energy storing means by means of a chargeable fluidic accumulator
- B60K2006/126—Prime-movers comprising combustion engines and mechanical or fluid energy storing means by means of a chargeable fluidic accumulator the hydraulic accumulator starts the engine
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60Y—INDEXING SCHEME RELATING TO ASPECTS CROSS-CUTTING VEHICLE TECHNOLOGY
- B60Y2400/00—Special features of vehicle units
- B60Y2400/15—Pneumatic energy storages, e.g. pressure air tanks
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60Y—INDEXING SCHEME RELATING TO ASPECTS CROSS-CUTTING VEHICLE TECHNOLOGY
- B60Y2400/00—Special features of vehicle units
- B60Y2400/43—Engines
- B60Y2400/435—Supercharger or turbochargers
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
- Y02T10/62—Hybrid vehicles
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Transportation (AREA)
- Supercharger (AREA)
Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Antriebssystem eines Kraftfahrzeuges mit einer Brennkraftmaschine und einer im Abgasstrom der Brennkraftmaschine angeordneten Ladeeinrichtung. Erfindungswesentlich ist dabei, dass die Ladeeinrichtung abtriebsseitig mit einem Mediumdruckspeicher verbunden ist und diesen im Betrieb der Brennkraftmaschine auflädt, wobei zumindest eine Turbine vorgesehen ist, welche mit Medium aus dem Mediumdruckspeicher antreibbar ist.
Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft ein Antriebssystem eines Kraftfahrzeuges mit einer Brennkraftmaschine und einer Ladeeinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft außerdem ein mit einem derartigen Antriebssystem ausgestattetes Kraftfahrzeug.
- Aus der
DE 41 23 208 C2 ist ein gattungsgemäßes Antriebssystem bekannt, bei welchem die Ladeeinrichtung über eine Leitung mit diversen Verbrauchsstellen verbunden ist. Die Energie der Brennkraftmaschine wird dabei für den Antrieb der Ladeeinrichtung benutzt, wobei zusätzlich zumindest ein Abgasturbolader derart in der Saug- und/oder der Druckleitung der Ladeeinrichtung angeordnet ist, dass durch den jeweiligen Abgasturbolader der gesamte Volumenstrom der Ladeeinrichtung vor und/oder nachverdichtet wird. - Weitere Antriebssysteme sind beispielsweise aus der
DE 10 2004 029 828 A1 , aus derDE 10 2004 042 763 A1 , aus derEP 0 222 546 B1 , aus derDE 1 526 457 sowie aus derDE 10 2004 062 492 A1 und derDE 40 11 818 C2 bekannt. - Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, für ein gattungsgemäßes Antriebssystem eine verbesserte oder zumindest eine andere Ausführungsform anzugeben, mit welcher der Wirkungsgrad des Antriebssystems gesteigert werden kann.
- Erfindungsgemäß wird dieses Problem durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
- Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, über eine Ladeeinrichtung, welche mit den Abgasen eines Verbrennungsmotors angetrieben wird, einen Medienspeicher, insbesondere einen Gasdruckspeicher, aufzuladen und über diesen zumindest eine (Gas- )Turbine anzutreiben. Hierdurch kann die von der Brennkraftmaschine über die Ladeeinrichtung erzeugte Energie gespeichert und bedarfsgerecht eingesetzt werden. Durch den Medienspeicher kann zumindest eine Turbine just in dem Moment mit Druck beaufschlagt werden, in welchem die Leistung der Turbine benötigt wird. Der Mediendruckspeicher ermöglicht somit ein Antreiben der zumindest einen Turbine unabhängig vom Betrieb des Verbrennungsmotors, so dass die Turbine beispielsweise dazu genutzt werden kann, um Fahrzeugaggregate anzutreiben, den Verbrennungsmotor selbst zu starten, und/oder den Fahrzeugantrieb situativ zu unterstützen. Durch den Mediendruckspeicher ist es somit auch möglich, die beim Betrieb des Verbrennungsmotors auftretenden Leistungsschwankungen auszugleichen und dadurch insgesamt den Wirkungsgrad des Verbrennungsmotors bzw. des Antriebssystems zu steigern, da die vom Verbrennungsmotor erzeugte Leistung in Form des im Druck gespeicherten Volumina gespeichert werden kann und beispielsweise auch zu einem Zeitpunkt zur Verfügung steht, in welchem der Verbrennungsmotor abgestellt ist.
- Zweckmäßig ist eine erste vom Medium des Mediendruckspeichers antreibbare Turbine in einem Antriebsstrang, insbesondere zwischen der Abtriebsseite der Brennkraftmaschine und einer Kupplung (Drehmomentwandler) angeordnet und kann somit direkt auf den Antrieb des Kraftfahrzeuges oder beispielsweise als Starter auf den Verbrennungsmotor einwirken. Zum Starten des Verbrennungsmotors wird somit nicht mehr ein elektrischer Starter benötigt, wodurch dieser entfallen und zudem elektrische Energie eingespart werden kann. Zugleich kann der Antrieb des Kraftfahrzeuges in leistungsschwachen Bereichen des Verbrennungsmotors durch die im Antriebsstrang angeordnete Turbine unterstützt werden, welche in diesem Fall ihre Antriebsenergie aus dem Mediendruckspeicher bezieht. Durch den Wegfall, beispielsweise des Anlassers lassen sich Teile- und Fertigungskosten einsparen, wobei bei einem alleinigen Starten des Verbrennungsmotors durch die vom Medienspeicher betriebene Turbine stets gewährleistet werden muss, dass der im Mediendruckspeicher gespeicherte Druck so hoch ist, dass der Verbrennungsmotor auch unter widrigen Situationen, beispielsweise im Winter, problemlos gestartet werden kann. Selbstverständlich ist auch denkbar, dass die im Abgasstrang angeordnete Turbine ausschließlich auf den Antrieb des Kraftfahrzeuges wirkt und den Verbrennungsmotor in dessen leistungsschwachen Bereichen unterstützt.
- Zweckmäßig ist zwischen der Abtriebsseite der Ladeeinrichtung und dem Mediendruckspeicher eine Kühleinrichtung angeordnet. Durch die Kühlung des zu speichernden Mediums, kann das im Mediendruckspeicher speicherbare Volumen des Mediums vergrößert werden, wodurch die Leistung des Antriebssystems insgesamt gesteigert werden kann.
- Zweckmäßig ist eine elektronische Steuer-/Regelungseinrichtung zur Verbrauchs- und Leistungsoptimierung vorgesehen, die mit der Ladeeinrichtung und/oder der Brennkraftmaschine und/oder der ersten Turbine und/oder dem Mediendruckspeicher verbunden ist. Eine derartige Steuer-/Regelungseinrichtung trägt dazu bei, den Gesamtwirkungsgrad der Brennkraftmaschine zu erhöhen und deren spezifischen Verbrauch zu senken, insbesondere auch die Drehmomentkennlinie der Brennkraftmaschine anzuheben. In Verbindung mit einer Start-Stopp-Motorsteuerung können darüber hinaus weitere Verbrauchsoptimierungen, beispielsweise durch einen pneumatischen Motorstart oder dem Druckbetrieb von Nebenaggregaten bei abgeschalteter Brennkraftmaschine erreicht werden. Die elektronische Steuer-/Regelungseinrichtung erkennt und bewertet dabei die Betriebszustände der Brennkraftmaschine und steuert/regelt die Ladung bzw. Entladung des Mediendruckspeichers. Darüber hinaus steuert/regelt sie den Fluss des Druckmediums aus der Ladeeinrichtung und dem Mediendruckspeicher zur Optimierung des Verbrauchs bzw. der Leistung für die Unterstützung des Antriebes bzw. den Betrieb der angeschlossenen Fahrzeugaggregate. Derartig angeschlossene Fahrzeugaggregate können beispielsweise ein Elektrogenerator, ein Klimakompressor oder eine Wasser- bzw. Ölpumpe sein.
- Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus der Zeichnung und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnung.
- Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
- Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
- Die einzige Figur zeigt eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Antriebssystems.
- Entsprechend der gezeigten Darstellung, weist ein erfindungsgemäßes Antriebssystem A eines im übrigen nicht dargestellten Kraftfahrzeuges eine Brennkraftmaschine
1 auf, welche mit ihren heißen Abgasen eine im Abgasstrang2 angeordnete Ladeeinrichtung3 antreibt. Die Ladeeinrichtung3 kann dabei beispielsweise als so genannter Abgasturbolader ausgebildet sein oder in anderer Form und dabei Heißluft oder Dampf erzeugen. Ausgangsseitig der Ladeeinrichtung3 ist eine Ventileinrichtung4 angeordnet, welche beispielsweise elektrisch betätigbar ist. Die Ventileinrichtung4 steuert dabei den Ladestrom eines einem Mediendruckspeicher6 zuzuführenden Medium. Der Mediendruckspeicher6 kann beispielsweise als Gas- oder Dampfdruckspeicher ausgebildet sein. Um im Mediendruckspeicher6 ein möglichst großes Volumen speichern zu können, kann zwischen der Ventileinrichtung4 und dem Mediendruckspeicher6 eine Kühleinrichtung5 angeordnet sein, welche das im Mediendruckspeicher6 zu speichernde Medium, sofern es sich hierbei um Gas handelt, kühlt und dadurch eine dichtere Packung ermöglicht. - Ausgangsseitig des Mediendruckspeichers
6 ist ein Auslassventil7 angeordnet, welches ebenfalls beispielsweise elektrisch ansteuerbar bzw. regelbar ist, und welches einen aus dem Mediendruckspeicher6 in eine Druckleitung16 austretenden Medienstrom steuert bzw. regelt. Neben der Ventileinrichtung4 ist ausgangsseitig der Ladeeinrichtung3 ein weiteres Auslassventil8 angeordnet, welches einen von der Ladeeinrichtung3 direkt in die Druckleitung16 übertretenden Medienstrom steuert bzw. regelt. - Erfindungsgemäß ist nun zumindest eine Turbine
12 ,19 vorgesehen, welche mit dem Medium aus dem Mediendruckspeicher6 antreibbar ist. Gemäß der Darstellung sind dabei zwei Turbinen12 und19 vorgesehen, wovon die erste Turbine12 im Antriebsstrang15 des Kraftfahrzeuges, insbesondere zwischen der Brennkraftmaschine1 und einer Kupplung14 (Drehmomentwandler) angeordnet ist, während die zweite Turbine19 extern des Antriebsstranges15 angeordnet ist. Zur besseren Anpassung an unterschiedliche Drehzahlen und Druckverhältnisse kann die erste Turbine12 und/oder die zweite Turbine19 mit einer variablen Turbinengeometrie, das heißt mit verstellbaren Leitschaufeln im Turbinengehäuse ausgerüstet sein. Prinzipiell ist dabei auch denkbar, dass sie ein- oder mehrstufig aufgebaut ist/sind. - Für die im Antriebsstrang
15 angeordnete erste Turbine12 gilt vorzugsweise, dass ihre Achse direkt mit einer Kurbelwelle der Brennkraftmaschine1 verbunden ist und daher kein weiteres Getriebe erforderlich ist. Um ein Schleppmoment, verursacht durch die Turbine12 bei einer Beschleunigung durch die Brennkraftmaschine1 vermeiden zu können, kann die Turbine12 mittels abschaltbaren Freilauf von der Kurbelwelle entkoppelt werden. Von der Druckleitung16 abzweigend wird die erste Turbine12 mit Medium beaufschlagt, wobei der von der Druckleitung16 zur ersten Turbine12 strömende Medienstrom zunächst eine weitere Ventileinrichtung9 durchströmen muss, welche beispielsweise als Rückschlagventil ausgebildet ist, um hieran anschließend eine Wärmeübertragungseinrichtung11 zu durchströmen. In der Wärmeübertragungseinrichtung11 wird der Gasstrom beispielsweise durch einen aus der Ladeeinrichtung3 stammenden heißen Abgasstrom10a oder durch einen von der Brennkraftmaschine1 herrührenden heißen Kühlmittelstrom10b erwärmt. Der aus der Ladeeinrichtung3 stammende heiße Abgasstrom10a kann nach dem Durchströmen der Wärmeübertragungseinrichtung11 über eine Abgasanlage22 abgeführt werden. Prinzipiell ist dabei die Wärmeübertragereinrichtung11 so ausgelegt bzw. angesteuert, dass eine Unterschreitung der Abgastemperatur unter die notwendige KAT-Arbeitstemperatur, welche in der Abgasanlage22 zur Verfügung stehen muss, vermieden wird. Ausgangsseitig der ersten Turbine12 ist diese über eine Ventileinrichtung21 mit einer medienführenden Leitung13 verbunden, welche nachfolgend mit einem weiteren, optionalen, Mediendruckspeicher eingangsseitig verbunden ist. Ausgangsseitig ist der weitere Mediendruckspeicher25 mit der Ladeeinrichtung3 strömungsverbunden. - Zweigt man aus der Druckleitung
16 nicht in Richtung der ersten Turbine12 ab, so folgt im weiteren eine Ventileinrichtung18 , welche beispielsweise als Einlassventil für eine zweite Turbine19 ausgebildet ist. Die zweite Turbine19 ist dabei – wie oben erwähnt – extern des Antriebsstranges15 angeordnet und über eine Antriebswelle20 mit einem nicht dargestellten Nebenaggregat, beispielsweise einem Elektrogenerator, einem Klimakompressor oder ähnlichem, verbunden. Über eine ausgangsseitig der zweiten Turbine19 angeordnete Ventileinrichtung24 , welche ebenfalls als so genanntes Rückschlagventil ausgebildet sein kann, ist diese optional über eine Rückführleitung23 mit dem weiteren Mediendruckspeicher55 verbunden. - Um einen möglichst hohen Wirkungsgrad des Antriebssystems A realisieren zu können, ist eine elektronische Steuer-/Regelungseinrichtung
17 vorgesehen, welche gemäß der Darstellung mit dem Mediendruckspeicher6 , der Ladeeinrichtung3 , der Brennkraftmaschine1 sowie der ersten Turbine12 verbunden ist und diese zu steuern bzw. zu regeln vermag. Selbstverständlich ist dabei auch denkbar, dass zumindest eine der Ventileinrichtungen4 ,7 ,8 ,9 ,18 ,21 ,24 sowie die zweite Turbine19 bzw. die Kühleinrichtung5 und/oder die Wärmeübertragungseinrichtung11 kommunizierend mit der elektronischen Steuer-/Regelungseinrichtung17 verbunden sind und durch diese angesteuert werden können. Die elektronische Steuer-/Regelungseinrichtung17 erkennt und bewertet dabei unterschiedliche Betriebszustände der Brennkraftmaschine1 und steuert die Ladung bzw. Entladung des Mediendruckspeichers6 , wobei die einzelnen, möglichen Betriebszustände nachfolgend noch erläutert werden sollen. Ziel des erfindungsgemäßen Antriebssystems A ist es dabei, dass ein zur Unterstützung des Fahrzeugantriebes genutztes, druckbeaufschlagtes Medium, beispielsweise Gas, dessen Energie aus der Abwärme der Brennkraftmaschine1 gewonnen wurde, genutzt wird, um den Gesamtwirkungsgrad des Antriebssystems A zu erhöhen und den spezifischen Verbrauch zu senken, bzw. die Drehmomentkennlinie anzuheben. - In Verbindung mit einer so genannten „Start-Stopp"-Motorsteuerung können weitere Verbrauchsoptimierungen durch einen pneumatischen Motorstart oder den Gasdruckbetrieb von Nebenaggregaten bei abgeschalteter Brennkraftmaschine
1 erreicht werden. Durch die Speicherung der aus der Brennkraftmaschine1 stammenden Energie im Mediendruckspeicher6 wird eine vom Betriebszustand der Brennkraftmaschine1 unabhängige Möglichkeit geschaffen, Fahrzeugnebenaggregate anzutreiben, die Brennkraftmaschine1 zu starten bzw. über die erste Turbine12 den Fahrzeugantrieb situativ zu unterstützen. - Der Mediendruckspeicher
6 kann dabei relativ frei in Form und Gestalt an den verfügbaren Bauraum in einem Kraftfahrzeug angepasst werden und beispielsweise sogar als Element der Karosserie ausgeführt sein. Mit dem erfindungsgemäßen Antriebssystem A und dem darin vorgesehenen erfindungsgemäßen Turbinen12 und19 lassen sich folgende spezifische Betriebssituationen der Brennkraftmaschine1 besonders individuell und dadurch bedarfsgerecht steuern bzw. regeln. - Ein Start der Brennkraftmaschine
1 kann beispielsweise bei betätigter Kupplung14 (Drehmomentwandler) mittels aus dem Mediendruckspeicher6 stammenden Medium über die erste Turbine12 bewerkstelligt werden, so dass insbesondere ein elektrischer Starter nicht erforderlich ist. - Bei einer gewünschten Beschleunigung des Kraftfahrzeuges unterstützt die erste Turbine
12 die Brennkraftmaschine1 bei der Fahrzeugbeschleunigung und steigert so das zur Verfügung stehende Motordrehmoment oder vermeidet einen Betrieb der Brennkraftmaschine1 in einem verbrauchsungünstigen Kennlinienfeldbereich. - Bei einer Bergabfahrt, das heißt bei einem Schubbetrieb der Brennkraftmaschine
1 , muss im unteren Drehzahlbereich eine bestimmte Menge an Kraftstoff eingespritzt werden, um einen Motorstillstand zu verhindern und den sofortigen Wechsel in die Beschleunigungsphase zu ermöglichen. Im Schubbetrieb kann hierbei der Verbrauch reduziert werden, da beim Wechsel in den Lastbetrieb bzw. in den Leerlauf, die Brennkraftmaschine1 durch die erste Turbine12 wieder gestartet werden kann und eine eventuell verzögerte Medienannahme beim Wechsel in die Beschleunigungsphase durch den Turbinenantrieb überbrückt werden kann. - Im Lastbetrieb der Brennkraftmaschine
1 , wie er beispielsweise bei einer konstanten Fahrt des Kraftfahrzeuges auftritt, kann durch eine permanente Antriebsunterstützung durch die erste Turbine12 der Kraftstoffverbrauch der Brennkraftmaschine1 reduziert werden. Die dieser Antriebsunterstützung zur Verfügung stehende Energie wird bei aufgeladenem Mediendruckbehälter6 im wesentlichen von der Leistung der ersten Turbine12 bestimmt. - In einem Bremsvorgang des Kraftfahrzeuges kann beispielsweise über die Ventileinrichtung
21 der Medienaustritt aus der ersten Turbine12 unterbunden werden, wodurch die Antriebsunterstützung unmittelbar eingestellt wird. Die Schaufeln der ersten Turbine12 können dabei gedreht und nach einer Öffnung der Ventileinrichtung21 eine Bremswirkung aufgebaut werden. Alternativ hierzu kann auch die Richtung der Medienzufuhr über die Ventilsteuerung geändert und so eine Bremswirkung erzeugt werden. Hier kann beispielsweise über einen gesteuerten/geregelten Freilauf ein Turbinenrad der ersten Turbine12 freigegeben werden, so dass über die Kurbelwelle der Brennkraftmaschine1 keine Beschleunigungskräfte auf das Turbinenrad der ersten Turbine12 wirken. - Auch bei einem Standbetrieb kann die Energiebilanz eines mit dem erfindungsgemäßen Antriebssystems A ausgestatteten Kraftfahrzeuges verbessert werden, sofern das Druckmedium aus dem Mediendruckspeicher
6 der zweiten Turbine19 zugeführt wird, an welche beispielsweise obengenannter Elektrogenerator oder andere Aggregate direkt oder über ein Getriebe angeschlossen sind. Bei einem Start der Brennkraftmaschine1 kann so das elektrische Bordnetz in dieser Phase gespeist oder entlastet werden, was insbesondere im Winterbetrieb oder bei niedrigem Batterieladezustand von großem Vorteil ist. - ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
- Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
- Zitierte Patentliteratur
-
- - DE 4123208 C2 [0002]
- - DE 102004029828 A1 [0003]
- - DE 102004042763 A1 [0003]
- - EP 0222546 B1 [0003]
- - DE 1526457 [0003]
- - DE 102004062492 A1 [0003]
- - DE 4011818 C2 [0003]
Claims (12)
- Antriebssystem (A) eines Kraftfahrzeuges mit einer Brennkraftmaschine (
1 ) und einer im Abgasstrom (2 ) der Brennkraftmaschine (1 ) angeordneten Ladeeinrichtung (3 ), dadurch gekennzeichnet, dass die Ladeeinrichtung (3 ) abtriebsseitig mit einem Mediendruckspeicher (6 ) verbunden ist und diesen im Betrieb der Brennkraftmaschine (1 ) auflädt, wobei zumindest eine Turbine (12 ,19 ) vorgesehen ist, welche mit Medium aus dem Mediendruckspeicher (6 ) antreibbar ist. - Antriebssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Ausgangsseite der Ladeeinrichtung (
3 ) und dem Mediendruckspeicher (6 ) eine Ventileinrichtung (4 ) und/oder eine Kühleinrichtung (5 ) angeordnet sind. - Antriebssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste vom Medium des Mediendruckspeichers (
6 ) antreibbare Turbine (12 ) in einem Antriebsstrang (15 ), insbesondere zwischen der Abtriebsseite der Brennkraftmaschine (1 ) und einer Kupplung (14 ) bzw. einem Drehmomentwandler angeordnet ist und direkt auf den Antrieb des Kraftfahrzeuges wirkt. - Antriebssystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der ersten Turbine (
12 ) und dem Mediendruckspeicher (6 ) eine Wärmeübertragungseinrichtung (11 ) angeordnet ist, die mit der Ladeeinrichtung (3 ) und/oder mit der Brennkraftmaschine (1 ) verbunden ist und zur Erwärmung des der ersten Turbine (12 ) zuzuführenden Mediums dient. - Antriebssystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeübertragungseinrichtung (
11 ) mit einem Kühlkreislauf (10b ) der Brennkraftmaschine (1 ) und/oder mit einem Abgasstrom (10a ) der Ladeeinrichtung (3 ) verbunden ist. - Antriebssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Ausgangsseite der ersten Turbine (
12 ) mit einem weiteren Mediendruckspeicher (25 ) verbunden ist, der seinerseits mit der Ladeeinrichtung (3 ) verbunden ist. - Antriebssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite vom Medium des Mediendruckspeichers (
6 ) antreibbare Turbine (19 ) extern des Antriebsstrangs (15 ) angeordnet und zum Antrieb von Nebenaggregaten ausgebildet ist. - Antriebssystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Turbine (
19 ) ausgangseitig mit dem weiteren Mediendruckspeicher (25 ) verbunden ist. - Antriebssystem nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass stromauf der ersten Turbine (
12 ) und stromab der zweiten Turbine (19 ) jeweils ein Rückschlagventil (9 ,24 ) angeordnet ist. - Antriebssystem nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine Ausgangsseite der Ladeeinrichtung (
3 ) mit einer Eingangsseite der ersten und/oder zweiten Turbine (12 ,19 ) verbunden ist, wobei stromab der Ladeeinrichtung (3 ) eine steuerbare Ventileinrichtung (8 ) angeordnet ist. - Antriebssystem nach einem der Ansprüche 3 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine elektronische Steuer-/Regelungseinrichtung (
17 ) zur Verbrauchs- und Leistungsoptimierung vorgesehen ist, die mit der Ladeeinrichtung (3 ) und/oder der Brennkraftmaschine (1 ) und/oder der ersten Turbine (12 ) und/oder dem Mediendruckspeicher (6 ) verbunden ist. - Personenkraftwagen mit einem Antriebssystem (A) nach einem der Ansprüche 1 bis 11.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE102008011407A DE102008011407A1 (de) | 2008-02-27 | 2008-02-27 | Antriebssystem |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE102008011407A DE102008011407A1 (de) | 2008-02-27 | 2008-02-27 | Antriebssystem |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE102008011407A1 true DE102008011407A1 (de) | 2009-09-03 |
Family
ID=40911270
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE102008011407A Withdrawn DE102008011407A1 (de) | 2008-02-27 | 2008-02-27 | Antriebssystem |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE102008011407A1 (de) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102010056238A1 (de) * | 2010-12-24 | 2012-06-28 | Audi Ag | Antrieb mit einer Brennkraftmaschine und einer Expansionsmaschine mit Gasrückführung |
| DE102012220893A1 (de) * | 2012-11-15 | 2014-05-15 | Zf Friedrichshafen Ag | Fahrzeugantrieb mit einem Verbrennungsmotor und einer Abwärmenutzungseinheit |
| DE102014018955A1 (de) * | 2014-12-18 | 2016-06-23 | Daimler Ag | Kraftfahrzeug und Verfahren zu dessen Betrieb |
| EP3176020A1 (de) * | 2015-12-02 | 2017-06-07 | ZF Friedrichshafen AG | Vorrichtung und verfahren zum umwandeln und speichern von energie für ein fahrzeug und fahrzeug mit einer derartigen vorrichtung |
| DE102016218462A1 (de) | 2016-09-26 | 2018-03-29 | Mtu Friedrichshafen Gmbh | Anordnung mit einem System zur Durchführung eines thermodynamischen Kreisprozesses und einer Brennkraftmaschine, sowie Verfahren zum Betreiben einer solchen Anordnung |
Citations (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3379008A (en) * | 1966-05-05 | 1968-04-23 | Carl A. Manganaro | Fluid pressure system for operating a vehicle drive |
| US3513929A (en) * | 1967-08-25 | 1970-05-26 | Exxon Research Engineering Co | Low-polluting engine and drive system |
| DE1526457B1 (de) | 1966-09-09 | 1971-09-08 | Sulzer Ag | Aufgeladene Kolbenbrennkraftmaschine |
| US4060987A (en) * | 1975-05-29 | 1977-12-06 | Shlomo Chaim Fisch | Turbine drive system |
| EP0222546B1 (de) | 1985-10-29 | 1989-12-20 | Isuzu Motors Limited | Einrichtung zur Abgasenergierückgewinnung von Verbrennungsmotoren |
| DE4011818C2 (de) | 1990-04-12 | 1993-09-30 | Daimler Benz Ag | Abgasturbolader für eine Brennkraftmaschine |
| DE4123208C2 (de) | 1991-07-10 | 1996-07-11 | Mannesmann Ag | Verdichteranlage |
| DE102004042763A1 (de) | 2003-09-05 | 2005-04-28 | Toyota Motor Co Ltd | Brennkraftmaschine und Verfahren zur Steuerung eines Turbinengenerators in der Brennkraftmaschine |
| DE102004029828A1 (de) | 2004-06-19 | 2006-01-19 | Daimlerchrysler Ag | Abgasturbolader für eine Brennkraftmaschine und Verfahren zum Betrieb eines Agbasturboladers |
| DE102004062492A1 (de) | 2004-12-24 | 2006-07-13 | Daimlerchrysler Ag | Verfahren zum Betrieb einer Brennkraftmaschine mit einem Abgasturbolader und einer Nutzturbine |
| US7216735B2 (en) * | 2002-02-07 | 2007-05-15 | Francisco Gonzalez Mena | Hybrid traction system for vehicles |
-
2008
- 2008-02-27 DE DE102008011407A patent/DE102008011407A1/de not_active Withdrawn
Patent Citations (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3379008A (en) * | 1966-05-05 | 1968-04-23 | Carl A. Manganaro | Fluid pressure system for operating a vehicle drive |
| DE1526457B1 (de) | 1966-09-09 | 1971-09-08 | Sulzer Ag | Aufgeladene Kolbenbrennkraftmaschine |
| US3513929A (en) * | 1967-08-25 | 1970-05-26 | Exxon Research Engineering Co | Low-polluting engine and drive system |
| US4060987A (en) * | 1975-05-29 | 1977-12-06 | Shlomo Chaim Fisch | Turbine drive system |
| EP0222546B1 (de) | 1985-10-29 | 1989-12-20 | Isuzu Motors Limited | Einrichtung zur Abgasenergierückgewinnung von Verbrennungsmotoren |
| DE4011818C2 (de) | 1990-04-12 | 1993-09-30 | Daimler Benz Ag | Abgasturbolader für eine Brennkraftmaschine |
| DE4123208C2 (de) | 1991-07-10 | 1996-07-11 | Mannesmann Ag | Verdichteranlage |
| US7216735B2 (en) * | 2002-02-07 | 2007-05-15 | Francisco Gonzalez Mena | Hybrid traction system for vehicles |
| DE102004042763A1 (de) | 2003-09-05 | 2005-04-28 | Toyota Motor Co Ltd | Brennkraftmaschine und Verfahren zur Steuerung eines Turbinengenerators in der Brennkraftmaschine |
| DE102004029828A1 (de) | 2004-06-19 | 2006-01-19 | Daimlerchrysler Ag | Abgasturbolader für eine Brennkraftmaschine und Verfahren zum Betrieb eines Agbasturboladers |
| DE102004062492A1 (de) | 2004-12-24 | 2006-07-13 | Daimlerchrysler Ag | Verfahren zum Betrieb einer Brennkraftmaschine mit einem Abgasturbolader und einer Nutzturbine |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102010056238A1 (de) * | 2010-12-24 | 2012-06-28 | Audi Ag | Antrieb mit einer Brennkraftmaschine und einer Expansionsmaschine mit Gasrückführung |
| US9096116B2 (en) | 2010-12-24 | 2015-08-04 | Audi Ag | Drive with an internal combustion engine and an expansion machine with gas return |
| DE102012220893A1 (de) * | 2012-11-15 | 2014-05-15 | Zf Friedrichshafen Ag | Fahrzeugantrieb mit einem Verbrennungsmotor und einer Abwärmenutzungseinheit |
| DE102014018955A1 (de) * | 2014-12-18 | 2016-06-23 | Daimler Ag | Kraftfahrzeug und Verfahren zu dessen Betrieb |
| EP3176020A1 (de) * | 2015-12-02 | 2017-06-07 | ZF Friedrichshafen AG | Vorrichtung und verfahren zum umwandeln und speichern von energie für ein fahrzeug und fahrzeug mit einer derartigen vorrichtung |
| DE102016218462A1 (de) | 2016-09-26 | 2018-03-29 | Mtu Friedrichshafen Gmbh | Anordnung mit einem System zur Durchführung eines thermodynamischen Kreisprozesses und einer Brennkraftmaschine, sowie Verfahren zum Betreiben einer solchen Anordnung |
| DE102016218462B4 (de) | 2016-09-26 | 2022-07-14 | Rolls-Royce Solutions GmbH | Anordnung mit einem System zur Durchführung eines thermodynamischen Kreisprozesses und einer Brennkraftmaschine, sowie Verfahren zum Betreiben einer solchen Anordnung |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP2240339B1 (de) | Kraftfahrzeugantriebsstrang | |
| EP2456629B1 (de) | Fahrzeug mit aufgeladenem verbrennungsmotor sowie verfahren zum betreiben eines fahrzeugs mit aufgeladenem verbrennungsmotor | |
| DE102007017777B4 (de) | Turboladeranordnung und turboaufladbare Brennkraftmaschine | |
| EP3026237A1 (de) | Verfahren und vorrichtung zum betrieb eines elektromotorisch unterstützten abgasturboladers eines kraftfahrzeugs | |
| WO2011000961A1 (de) | System zum antrieb einer aggregatanordnung für ein kraftfahrzeug | |
| DE102006027865A1 (de) | Verbrennungsmotor und Verfahren zur Ladedruckregelung eines Verbrennungsmotors | |
| DE102005047653A1 (de) | Hybridantriebseinheit mit Niedertemperatur-Kreislauf | |
| EP2500197B1 (de) | Über Nebentrieb verbundener Hybridantrieb | |
| DE102011082893B4 (de) | Fahrzeug mit einem Verbrennungsmotor und einem automatisierten Getriebe | |
| WO2016058739A1 (de) | Aufladeeinrichtung für einen verbrennungsmotor und betriebsverfahren für die aufladeeinrichtung | |
| DE102009048719A1 (de) | Hilfsaggregat für elektromotorisch betriebene Fahrzeuge | |
| DE102017128435A1 (de) | Hybrid-Turbolader-System und -Verfahren | |
| DE102008040812A1 (de) | Abbremsverfahren für Hybridfahrzeuge | |
| DE102008011407A1 (de) | Antriebssystem | |
| EP0554544A1 (de) | Kraftfahrzeug mit mittels Abgasturbolader aufladbarer Brennkraftmaschine und hydrostatisch-mechanischem Antrieb der Nebenaggregate | |
| DE102012209386A1 (de) | Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstrangs in einem Kraftfahrzeug | |
| DE102007026264A1 (de) | Hybridfahrzeug | |
| DE102015010114A1 (de) | Verfahren zum Betreiben eines Brennstoffzellenfahrzeugs und Brennstoffzellenfahrzeug | |
| DE102021208223A1 (de) | Verfahren zum Betreiben eines Systems | |
| DE102014220862A1 (de) | Hybridantrieb, Hybridfahrzeug, und Verfahren zum Betrieb eines Kraftfahrzeugs mit einem Hybridantriebsstrang | |
| DE102013202999A1 (de) | Verfahren zum Erwärmen der Traktionsbatterie im Antriebssystem eines Elektrohybrid-Fahrzeuges | |
| DE102011012575A1 (de) | Turbine für einen Abgasturbolader, Kraftwagen mit einer Verbrennungskraftmaschine sowie Verfahren zum Betreiben eines solchen Kraftwagens | |
| DE102009035397A1 (de) | Hybridfahrzeug | |
| DE102013103829A1 (de) | Rekuperationssystem für ein Kraftfahrzeug | |
| WO2018046371A1 (de) | Wärmerückgewinnungseinrichtung |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| OM8 | Search report available as to paragraph 43 lit. 1 sentence 1 patent law | ||
| 8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: DR. ING. H.C. F. PORSCHE AKTIENGESELLSCHAFT, 7, DE |
|
| R012 | Request for examination validly filed | ||
| R012 | Request for examination validly filed |
Effective date: 20141113 |
|
| R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |