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DE2448723A1 - Wandleraggregat fuer verbrennungsmotoren - Google Patents

Wandleraggregat fuer verbrennungsmotoren

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Publication number
DE2448723A1
DE2448723A1 DE19742448723 DE2448723A DE2448723A1 DE 2448723 A1 DE2448723 A1 DE 2448723A1 DE 19742448723 DE19742448723 DE 19742448723 DE 2448723 A DE2448723 A DE 2448723A DE 2448723 A1 DE2448723 A1 DE 2448723A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
hydraulic
converter unit
energy
energy storage
unit according
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Withdrawn
Application number
DE19742448723
Other languages
English (en)
Inventor
Frank Hoogeveen
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
MAN AG
Original Assignee
MAN Maschinenfabrik Augsburg Nuernberg AG
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by MAN Maschinenfabrik Augsburg Nuernberg AG filed Critical MAN Maschinenfabrik Augsburg Nuernberg AG
Priority to DE19742462059 priority Critical patent/DE2462059A1/de
Priority to DE19742448723 priority patent/DE2448723A1/de
Priority to DE19742462058 priority patent/DE2462058C3/de
Publication of DE2448723A1 publication Critical patent/DE2448723A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16HGEARING
    • F16H61/00Control functions within control units of change-speed- or reversing-gearings for conveying rotary motion ; Control of exclusively fluid gearing, friction gearing, gearings with endless flexible members or other particular types of gearing
    • F16H61/38Control of exclusively fluid gearing
    • F16H61/40Control of exclusively fluid gearing hydrostatic
    • F16H61/4078Fluid exchange between hydrostatic circuits and external sources or consumers
    • F16H61/4096Fluid exchange between hydrostatic circuits and external sources or consumers with pressure accumulators
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60KARRANGEMENT 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
    • B60K6/00Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines
    • B60K6/08Prime-movers comprising combustion engines and mechanical or fluid energy storing means
    • B60K6/12Prime-movers comprising combustion engines and mechanical or fluid energy storing means by means of a chargeable fluidic accumulator
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01BMACHINES OR ENGINES, IN GENERAL OR OF POSITIVE-DISPLACEMENT TYPE, e.g. STEAM ENGINES
    • F01B17/00Reciprocating-piston machines or engines characterised by use of uniflow principle
    • F01B17/02Engines
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D29/00Controlling engines, such controlling being peculiar to the devices driven thereby, the devices being other than parts or accessories essential to engine operation, e.g. controlling of engines by signals external thereto
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15BSYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B1/00Installations or systems with accumulators; Supply reservoir or sump assemblies
    • F15B1/02Installations or systems with accumulators
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15BSYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B21/00Common features of fluid actuator systems; Fluid-pressure actuator systems or details thereof, not covered by any other group of this subclass
    • F15B21/14Energy-recuperation means
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60KARRANGEMENT 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
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    • B60K2006/126Prime-movers comprising combustion engines and mechanical or fluid energy storing means by means of a chargeable fluidic accumulator the hydraulic accumulator starts the engine
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
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    • B60K6/08Prime-movers comprising combustion engines and mechanical or fluid energy storing means
    • B60K6/10Prime-movers comprising combustion engines and mechanical or fluid energy storing means by means of a chargeable mechanical accumulator, e.g. flywheel
    • B60K6/105Prime-movers comprising combustion engines and mechanical or fluid energy storing means by means of a chargeable mechanical accumulator, e.g. flywheel the accumulator being a flywheel
    • YGENERAL 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
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Description

  • Wandleraggregat für Verbrennungsmotoren Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Wandleraggregat für Verbrennungskraftmaschinen.
  • Verbrauch und Schadstoffemission von Verbrennungskraftmaschinen hängen von Drehzahl und Belastung der Motoren ab; so ist es möglich jeweils für Schadstoffemission oder für Verbrauch jeweils ein Optimum zu finden, d.h. eine bestimmte Drehzahl, bei einer bestimmten Belastung Schadstoffemission bzw. Verbrauch ein Minimum erreichend.
  • Wird eine Verbrennungskraftmaschine unter völlig gleichbleibenden Betriebsbedingungen betrieben, kann unschwer ein Motor gewahlt werden, dessen geringste Schadstoffemission bzw. dessen geringster Verbrauch genau in dem geforderten Betriebsbereich liegt; anders ist der Fall bei Verbrennungskraftinaschinen die ständig wechselnden Betriebsbereichen ausgesetzt sind, sei es ständig wechselnde Belastungen, wie z.B. beim Betrieb von Licht str omgenerat oren, oder dazu noch ständig wechselnder Drehzahl, wie z B. im Fahrzeugbetrieb.
  • Aufgabe der Erfindung is'c es, ein Wandleraggregat für Verbrennungsmotoren zu finden, das ungeachtet wechselnder Betriebsbedingungen ftir die Verbrennungskraftmaschine über eine gewisse Zeitdauer hinweg gleichbleibende Betriebsbedingungen garantiert.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Verbrennungskraftmaschine eine Regeleinrichtung zum Konstanhalten von Drehzahl und Leistung, sowie einen Energiespeicher aufweist. Hierbei ist die Kraftmaschine derart ausgelegt, daß sein optimaler Betriebabereich mit dem statistischen Mittel der Betriebsbedingungen übereinstimmt; leistet die Kraftmaschine mehr als gegenwärtig benötigt wird, so wird diese Leistung in einem Energiespeicher gespeichert. Wird nun mehr Leistung benötigt, als die Kraftmaschinen in optimalen Betriebsbedingungen zu leisten vermag, dann wird dem Energiespeicher die zusätzliche Energie wieder entzogen.
  • Ein Anwendungsbereich für die Erfindung liegt beispielsweise bei s'cationären Generatoren, oder bei mobilen Stromversorgungsger'ftten, bei Geräten also, deren Belastung nur relativ geringen Schwankungen unterworfen ist; durch die Erfindung kann bewirkt werden, daP. die den Stromerzeuger antreibende Verbrennungshraftmaschine unter vollkommen gleichmäBigen Betriebsbedingungen läuft; gerade bei mobilen Stromerzeugungseinheiten, die für gewöhnlich im Notfall eingesetzt werden und deren Aufstellung aus Zeitmangel nicht sorgfältig genug ausgewählt werden kann, ist eine möglichst geringe Schadstoffemission anzustreben.
  • Bei schweren Kraftfahrzeugen, z.B. bei Baustellenfahrzeugen, die im ständigen Rangierbetrieb eingesetzt werden, ist durch das ständige Anfahren der Motor außerordentlich stark wechselnden Betriebsbedingungen unterworfen. Diese Tatsache findet bisher in hoher Schadstoffemission und hohem TreibstofRverbrauch ihren Niederschlag. Nach Anwendung der Erfindung kann ein hinlänglich geeigneter Energiespeicher jeweils die zum Anfahren, bzw. zum Betrieb angeschlossener Arbeitsmaschinen, notwendige Energie liefern, während im Fahrbetrieb der Motor an sich zu viel Energie abgibt und den Energiespeicher wieder auflädt.
  • Eine Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß der Energiespeicher ein elektrischer Akkumulator ist. Diese Ausgestaltung ist besonders vorteilhaft bei Hybridfahrzeugen, also bei Fahrzeugen die für wechselweisen Betrieb durch Elektromotoren und durchVerbrennungsmotor ausgelegt sind; hierbei kann der Akkumulator, der normalerweise als Energiespeicher für den Elektroantrieb dient, auch als Energiespeicher zum Auffangen wechselnder Betriebsbedingungen verwendet werden, so zum Beispiel bei einem Hybridomnibus, der im Liniendienst im Innenstadtbereich mit Elektromotoren fährt, der dann aber seinen Akkumulator im Großraumbereich der Stadt in der er eingesetzt ist, als Energiesneicher benutzt und somit ganz wesentlich zur Reinhaltung der Luft beiträgt.
  • Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, da3 der Energiespeicher ein Schwungrad ist. Diese Ausgestaltung hat besonders bei stationär betriebenen Verbrennungsmotoren ihren Vorteil; Motorleistung wird hierbei beispielsweise über einen regelbaren hydraulischen Wandler dem Schwungrad zugeführt und von dort wiederum über einen regelbaren hydraulischen Wandler dem Verbraucher, z.B. einem elektrischen Generator. Diese Lösung ist insbesondere vorteilhaft verwendbar bei Antriebssystemen, in denen Diskontinuitäten im Gleichlauf oder Regel schwingungen schädlich werden, weil sich a rl e alle Ungleichmäßigkeiten etwa in Spannungsschwankungen in einem elektrischen Netz auswirken.
  • Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß der Energiespeicher ein Druckspeicher ist. Während ein elektrischer Akkumulator wegen seines hohen Gewichts und seines hohen Preises, oder ein Schwung rad wegen seines schwierigen Kreiselverhaltens als Energie speicher für den mobilen Betrieb wenig geeignet sind, ist ihnen gegenüber ein Druckspeicher als Energiespeicher besonders vorteilhaft, da er als Speicher an sich außerordentlich billig zu erstellen ist, und da eine irgendwie geartete Bewegung auf seine Wirksamkeit keinerlei Einfluß ausübt.
  • Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß das Wandleraggregat zusätzlich einen Hydrogenerator aufweist, und daß der Druckspeicher ein mit einem kompressiblen Medium gefüllter geschlossener Behälter ist. Über einen Hydrogenerator wird Motorleistung einerseits direkt dem Verbraucher, etwa einem oder mehreren Hydromotoren, sowie dem Druckspeicher zugeführt; durch einfaches Umsteuern von Ventilen können Riickwirkungen des Drucksystems auf den Hydrogenerator ausgeschlossen werden; somit muß nicht bei Betriebsbeginn erst ein Energiespeicher aufgeladen werden, bevor vom Wandleraggregat Energie entnommen werden kann, sondern es kann, etwa bei Inbetriebnahme eines Fahrzeuges die zum Anfahren notwendige Spitzenenergie, direkt über den Hydrogenerator entnommen werden. Soweit der Druckspeicher ein kompressibles Medium aufweist, speichert dieses die durch das inkompressible Druckrnedium eingebrachte potenzielle Energie, während sich der Druckspeicher allmählich mit inkompressiblen Medium füllt. Als kompressibles Medium kann beispielsweise Luft dienen; die im Druckspeicher gespeicherte potenzielle Energie kann bei Ausnahmesituationen, etwa bei Außerbetriebnahme, mittels eines Ablasshahnes entfernt werden; im übrigen kann diese Luft als Betriebsdruckluft für Kraftfahrzeuge verwendet werden. Bei stationären Kraftmaschinen kann bei Außerbetriebnahme die im Speicher enthaltene hochverdichtet Luft während der Dauer der Außerbetriebnahme gespeichert werden; bei neuer Inbetriebnahme kann diese Luft in bekannter Weise zum Starten des Motors verwendet werden.
  • Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß die Regelung zum Konstanthalten von Drehzahl und Leistung temporar überbrückt wird; in Notsituationen, z.B. beim Überholen, oder zum überbrücken einer temporären Spitzenlast kann somit das -gesamte erfindungsgemäße Wandleraggregat überbrückt werden; es ist SOSIit möglich, den Motor bis zu seiner Höchstleistung zu benutzen; allerdings bewegen sich dann Verbrauch und Schadstoffemission aus den optimalen Bereichen.
  • In besonderen Anwendungsfällen kann, insbesondere wegen des geringen Gewichtes, ein Schwungmassenspeicher einem hydraulischen Speicher überlegen sein. Hierbei kann die Leistung des Schwungmassenspeichers auf verschiedenartige Weise auf den Antrieb über tragen werden. So ist es z.B. möglich, den Motor-mit einer ständig gleichbleibenden übersetzung mit dem Schwungmassenspeicher zu koppeln.
  • In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist es aber insbesondere von Vorteil, daß zwischen Schwungmassenspeicher und Motor bzw. Abtrieb einhydraulisches Übertragungssystem vorgesehen ist.
  • Dies dient insbesondere dazu, unabhängig von der Drehzahl des Schwungmassenspeichers und der Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs zu gewährleisten, daß der Antriebsmotor des Fahrzeugs unter weitgehend gleichbleibenden Bedingungen arbeitet.
  • Das hydraulische System kann auch zum Bewältigen von Nebenaufgaben herangezogen werden, beispielsweise zum Servoantrieb für Lenkung und Bremsen.
  • Eine besonders vorteilhafte Verwendung des erfindungsgemäßen Wandleraggrega t 5 mit hydraulischem System besteht darin, daß das hydraulische System zum Anlassen des Motors verwendet wird.
  • Hierbei ist es entweder möglich, mit dem rotor einen eigenen hydraulischen Anlasser zu koppeln, oder die vom Motor betriebene Hydropumpe ihrerseits als Hydromotor zum Anlassen zu verwenden.
  • Hierbei ergibt sich insbesondere der Vorteil, daß die vom Anlassvorgang verbrauchte Energie innerhalb kürzester Zeit wieder in den hydraulischen Speicher oder in den Schwungmassenspeicher zurückgeführt werden kann; somit ist es möglich, daß ein Fahrzeug, das mit dem erSindungsgemaßen Wandleraggregat ausgestattet ist, selbst bei häufigem Anfahren nach jedem Anhalten den Motor abstellen kann, was insbesondere in Ballungsgebieten und bei hoher Verkehrsdichte dazu führt, die Emissionswerte des Motors pro Zeiteinheit entscheidend zu reduzieren.
  • Ein Anwendungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt: In Figur 1 - 3 ist schematisch das Fahrgestell eines Lastwagens dargestellt, der mit einem erfindungsgemäßen, hydraulisch wirkenden und mit einem Druckspeicher versehenen Wandleraggregat arbeitet.
  • In Figur 4 und 5 ist ein erfindungsgemäßes Wandleraggregat gemäß Figur 1 und 5 dargestellt, wobei anstelle des Druckspeichers ein Schwungmassenapeicher vorgesehen ist.
  • Ein Verbrennungsmotor 5 treibt über eine Welle 6 das Fahrzeug an; eine Zapfwelle 7 ist mit der Welle 6 verbunden. Binde Regeleinrichtung 4 vergleicht die Stellung des Fahrpedals 8 mit der Leistung des CCS im übrigen seiner Drehzahl konstantgehaltenen hlkonatntgehaItenenVerbrennungsmetors 5. Produziert der bTiotor mehr Leistung, als sie der Stellung des Fahrpedals 8 entspricht, wird über die Regeleinrichtung 4- der H=vTdroblock 1 derart beenflu3t, daß er über die Zapfwelle 7 die überschüssige Energie entnimmt, in einer Hydropumpe 9 verbraucht und in das komprimierte Druckmedium im Hochdruckspeicher 2 speichert.
  • Leistet der Motor weniger, als es der Stellung des Gaspedals 8 entspricht, so wird durch Regeleinrichtung 4 aber die Ventileinheit lo im Hydroblock 1 bewirkt, daß aus dem Druckspeicher 2 ein Strömungsmittel in die Hydropumpe 9 zurückströmt, die nunmehr als Hydromotor arbeitet und diese Energie über die Zapfwelle 7 der Hauptwelle 6 zuführt.
  • Der Hydroblock 1 weist überdies einen Niederdruckspeicher 5 auf, der der Speicherung überflüßigen Strömungsmittels dient.
  • Durch Verstellen der Hydropumpe 9, beispielsweise der Trornmelscheibe einer Trommelscheibenpumpe, kann die Fahrtrichtung frei gewählt werden.
  • Bei Bremsvorgängen wird die nötige Fahrzeugenergie freigesetzt, die ebenfalls über die Welle 6 bzw, Zapfwelle 7 in den Druckspeicher 2 eingespeichert wird.
  • Bei Dauerbremsungen fällt mehr Energie an, als gespeichert werden kann; diese Energie wird durch eine Drossel 11 vernichtet.
  • Die Stärke der Abbremsung wird durch Verstellen der Drossel von Regeleinrichtung 4 reguliert; die Betätigung des Bremsvorgangs kann entweder durch ein kombiniertes Fahrpedal oder durch ein eigenes Bremspedal 12 stattfinden. Es ist auch möglich, außerhalb der Regeleinrichtung 4 die Betätigung der Drossel 11 einen eigenen Dauerbremspedal zuzuführen, das dann betätigt wird, wenn beispielsweise am Armaturenbrett des Fahrzeugs zum Meßinstrument den Füllzustand des Druckspeichers 2 mit voll anzeigt. Da der Füllzustand des Druckspeichers 2 der Regeleinrichtung 4 mitgeteilt wird, ist es grundsätzlich zweckmäßig das Betätigen des Drosselventils 11 der Regeleinrichtung 4 zu überlassen. Die Stellung der Pedale 8, 12 wird ständig mittels einer Uberwachungseinrichtung 15 mit der Fahrgeschwindigkeit verglichen.
  • Anstelle des kompressiblen Mediums im Druckspeicher kann potentielle Energie des Strömungsmediums auch in einem Federspeicher eingelagert werden, bzw. in einem Speicher, der durch das Eigenfedeverhalten seiner Wandung imstande ist, die durch das Strömungsmittel zugeführte potentielle Energie einzuspeichern.
  • Es ist zweckmäßig, an den Kreislauf des Strömungsmittels auch andere Geräte bzw. Einrichtungen mit anzuschließen, beispielsweise eine Servo-Lenkung. Es ist aber auch möglich, ein pneumatisches System zu verwenden, wobei in besonders zweckmäßiger Weise das Brems- und das Antriebssystem miteinander gekoppelt werden können.
  • Man wird normalerweise den Druckspeicher 2 derart auslegen, daß er die während eines durchschnittlichen Fahrzyklus anfallende Motor-und Bremsenergie einspeichert und sie auch während dieses Fahrzyklus vom Beschleunigen des Fahrzeugs wieder abgibt. In diesem Fall wird die eingangs genannte Aufgabe voll gelöst, d.h., der Antriebsmotor 2 kann grundsätzlich unter ständig gleichbleibenden Betriebsbedingungen betrieben werden.
  • Es ist aber auch möglich, die Auslegung des Druckspeichers 2 derart zu ändern, daß er entweder so groß ist, daßsein Vorrat über einen Fahrzyklus hinaus ausreicht, um das Fahrzeug anzutreiben; somit ist es beispielsweise möglich, mit einem erfindungsgemäßen Fahrzeug in Bauwerke, bzw. Lagerhallen und dergleichen mehr, mit abgeschaltetem Motor einzufahren. Hierdurch wird in besonders vorteilhafter Weise die Luftverschmutzung innerhalb geschlossener Räume verhindert, und es ist nicht nötig, beispielsweise bei einer Verwendung der Erfindung an.einem Stapler, zum Einsatz im Freien einen anderen Stapler verwenden zu müssen als im Einsatz in geschlossenen Räumen.
  • Es ist aber auch möglich, den Druckspeicher 2 kleiner auszulegen, als es zur Aufnahme der Energie für einen vollen Fahrzyklus nötig wäre; in diesem Fall würde beispielsweise anfallende Bremsenergie eingespeichert und zu Zeitpunkten besonderen Bedarfs wieder abgegeben. Hierbei könnte zwar der Antriebsmotor 5 nicht ständig auf gleichen Betriebsbedingungen gehalten werden, doch dahingehend phlegmatisiert werden, daß eine änderung seines Betriebszustandes derart langsam -vorgeht, daß eine Regelungseinrichtung dem Motorzustand derart folgen kann, daß der Motor in seinem neuen Betriebszustand jeweils wieder mit den zugehörigen optimalen Kennwerten betrieben werden kann.
  • In Fig. 2 und 5 ist ein Fahrzeugantrieb dargestellt, der unter Verwendung des erfindungsgemäßen Wandleraggregates auf voll hydraulischem Wege ein Fahrzeug antreibt; in diesem Fall besteht zwisöhen Motor 5 und Fahrzeugantriebsachse keine mechanische Verbindung mehr. Fig. 2 zeigt die Antriebseinrichtung ohne Fig. 3 mit Steuer- und Regelanlage.
  • Als Verbrennungsmotor 5 treibt eine Hydropumpe 9a mit ständig konstanter Leistung. Je nach Bedarf bzw. Fahrzeugstand wird die Leistung der Hydropumpe 9a direkt an den Hydromotor gb und somit an die Abtriebswelle 6 abgegeben, oder über Ventil lo an den Hochdruckspeicher 2. Der Hydromotor 9b ist verstellbar, so daß er je nach Geschwindigkeits- oder Leistungsbedarf verstellt werden kann; es ist auch möglich, mittels dieses Hydromotors Vor- und Rücklauf zu wählen. Schließlich kann der Hydromotor 9b auch noch auf 1eerlauf eingestellt werden. Um den Motor 5 unter ständig gleichen Betriebsbedingungen zu halten, ist auch die Hydropumpe 9a verstellbar wobei sie je nach den Druckverhältnissen im hydraulischem System derart verstellt wird, daß ihre Drehzahl und Leistung abnahme immer gleichbleibt.
  • Im hydraulischen Kreis ist dem Hydromotor 9b ein Sperrventil 16 vor- oder nachgeschaltet, das einen Fluß von Druckmedium durch den Motor 9b vollkommen unterbindet und das somit als Feststellbremse dient.
  • Wie in Fig. 1 ist auch hier eine verstellbare Drossel 11 vorgesehen, die im Bremsbereich durch ein Überdruckventil 17 automatisch beaufschlagt wird, wenn der Druck im Hochdruckspeicher 2 sein Maximum erreicht -hat und somit anzeigt, daß der Hochdruckspeicher 2 gefüllt istq Ferner ist die Drossel 11 über eine Steuer- oder Kommandoleitung ist der Regeleinrichtung 4 verbunden.
  • Mit der Hydropumpe 9a kann eine Pumpe 18 verbunden sein, die ein Druckmedium fördert, das den verschiedenartigsten Zwecken dienen kann, wie beispielsweise Fahrzeug-Servoeinrichtungen, Bremsen usw.
  • In besonders zvleclcmaßigerweise aber dient die Pumpe 18 zum Fördern eines Druckmediums, daS zum Betrieb Regel- oder Steuereinrichtung 4 verwendet werden kann; diese Regeleinrichtung 4 kann pneumatisch, hydraulisch und/oder elektronisch betrieben werden.
  • In der Regeleinrichtung 4 ist ein Fahrtrichtungswähler 14, das Fahrpedal 8, das Bremspedal 12 und ein Füllstandsanzeiger 15 verbunden, der die Druckverhältnisse im hydraulischen System bzw. den Hochdruckspeicher und somit seinen Füllzustand anzeigt. Ferner sind mit der Regeleinrichtung 4 noch der Verbrennungsmotor 57, die Hydropumpe 9 a und der Hydromotor 9b über Signal- oder Stelleitungen verbunden, ebenso wie das Ventil lo, das die Druckanzeige für den Hochdruckspeicher 2 liefert und das bei Energiebedarf Druckmedium aus Hochdruckspeicher 2 in das hydraulische System austreten läßt.
  • Die Figur 4 ist ein erfindungsgemäßes Wandleraggregat mit Energiespeicher, ähnlich Figur 1 dargestellt; es unterscheidet sich im wesentlichen von Figur 1 dadurch, daß als Energiespeicher ein Schwungmassenspeicher 20 verwendet wird. Hierbei wird von der Åntriebswelle 6 über eine Zapfwelle 7 eine hydraulisch verstellbare Pumpe bzw. ein VersteLlmotor 9 betrieben, der mit einem Verstellmotor bzw. einer Verstellpumpe 15 durch einen Kreislauf verbunden ist. Der Verstellmotor 19 ist über eine Welle und gegebenenfalls über ein Ubersetzungsgebriebe mit dem Schwungmassenspeicher 20 verbunden. Das hydraulische System weist im wesentlichen zwei Verbindungs leitungen auf, die Jeweils in eine der beiden Pumpen bzw. Motoren 9 und 19 münden und somit einen Kreislauf herstellen. Beide Zweige dieses Kreislaufs sind jeweils über ein Ventil 21 a, 21 b mit dem Ausgleichsbehälter 5 verbunden. Zwischen beiden Zweigen des hydraulischen Systems kann über das Ventil 17 und über die verstellbare Drossel 11 eine Verbindung hergestellt werden. Wird durch die Zapfwelle 7 überflüssige Energie an die hydraulische Pumpe 9 abgegeben, dann fördert die über den (in der Zeichnung oberen) Ast des hydraulischen Systems Druckmedium an den Hydromotor 19, der seinerseits die ihm eingebrachte Energie an den Schwungradspeicher 20 abgibt.
  • Entspanntes hydraulisches Druckmedium fließt über den anderen Zweig (in der Zeichnung den unteren) zurück zur Hydropumpe 9.
  • Der Niederdruckzweig ist hierbei über das geöffnete Ventil 21 b mit dem Ausgleichsbehälter 5 verbunden. Die Hochdruckseite des hydraulischen Systems ist vom Niederdruckbehälter 5 getrennt, da in diesem Fall das Ventil 21 a geschlossen ist.
  • Kann der Schwungmassenspeicher 20 keine Energie mehr aufnehmen, wie beispielsweise im Fall einer Dauerbremsung, dann öffnet das Ventil 17 und die überschüssige Energie wird durch die Verstelldrossel 11 vernichtet. Hierbei wird der Hydromotor 19 auf Leerlaufstellung gebracht, so daß er keine weitere Energie an den Schwungmassenspeicher 20 abgibt. Auch in diesem Fall bleibt das Ventil 21 b geöffnet, während das Ventil 21 a geschlossen ist.
  • T,ird von der erfindungsgemäßen l<andlereinrichtung Energie abgegeben, dann treibt der Schwungmassenspeicher 2o über den als Pumpe wirkenden Hydromotor 19 die als Motor wirkende Hydropumpe 9, wobei der z{zeite der beiden sie (in der Zeichnung der untere) des hydraulisehen Systems das unter Druck befindliche Medium transportiert, während der andere (in der Zeichnung der obere) das entspannte Medium zum Antrieb 19 zurückführt. Hierbei wird die dem Schwungmassenspeicher 20 entnommene Energie von der als Hydromotor arbeitenden Pumpe 9 an die Zapfwelle 7 abgegeben. Während dieses Vorgangs wird das Ventil 21 b geschlossen, führend das Ventil 21 a geöffnet ist und über den Ausgleichsbehälter 3 einen Ausgleich zum Niederdruckteil des hydraulischen Systems herstellt.
  • Die Steuerung bzw. Regelung des erfindungsgemäßen Wandleraggregats erfolgt analog zu den in Figur 1 bzw. 2 beschriebenen.Auslührungsbei spielen.
  • Die Figur 5 zeigt analog zu Figur 2 einen vollhydraulischen Antrieb, bei dem aber. anstelle des Druckspeichers 2 eine Speichereinrichtung mit einem Schwungmassenspeicher 20 verwendet wird, wie sie in Figur 3 dargestellt ist. Hierbei wird von der Regelungseinrichtung 4 über Steuerleitungen anstelle des Drucks am Schwungmassenspeicher 20 die Drehzahl abgenommen. Anstelle des Ventils lo wird der Hydromotor bzw. die Hydropumpe 19 ebenfalls über eine Steuerleitung bet<tigt.
  • Figur 5 zeigt einen Antrieb, wie er in Figur 2 bereits dargestellt ist; dieser Antrieb dient zum sich noch zum Anlassen des Motors 5.
  • Hierzu ist vom Hochdruckspeicher 2 zu einem Umschaltventil 22 eine Druckleitung verlegt, durch die die hydraulische Pumpe 9 a betätigt werden kann. Hinter dem hydraulischen Motor 9t ist ein weiteres UmsChaltventil 23 angeordnet, das das verbrauchte Arbeitsmedium dem Niederdurckspeicher bzw. Ausgleichsbehälter 7 zuführt. Die beiden Ventile 22 und 23 können gemeinsam über eine Steuerleitung von der Steuer- und Regeleinrichtung 4 angesteuert werden.
  • Analogerweise ist es auch möglich, ein Wandleraggregat, wie es in Figur 4 dargestellt ist, zum Starten des Verbrennungsmotors 5 zu verwenden. Hierbei ist es lediglich notwendig, die Energie aus dem Schwungmassenspeicher 20 mittels der Hydropumpe 19 an die Hydropumpe 9 abzugeben, die dann als Hydrometer arbeitet, und die somit den Motor 5 auf Drehzahl bringt. In dem Fall ist das Ventil 21 b geschlossen, während das Ventil 21 a geöffnet ist, des Ventil 21 a stellt somit den notwendigen Ausgleich her.

Claims (8)

  1. P a t e n t a n 5 p r ü c h e
    ö Wandleraggregat für VerbrelmungskraCtmaschinen,, dadurch gekennzeichnet, daß es eine an sich bekannte Regeleinrichtung zum Konstanthalten von Drehzahl und Leistung, sowie einen Energiespeicher aufweist.
  2. 2. Wandleraggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeiclxnet, daß der Energiespeicher ein elektrischer Akkumulator ist.
  3. 3. Wandleraggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Energiespeicher ein Schwungrad ist.
  4. 4. Wandleraggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Energiespeicher ein Druckspeicher ist.
  5. 5. Wandleraggregat nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß es zusätzlich einen Hydrogenerator aufweist, und daß der Druckspeicher ein mit einem kompressiblen Medium gefüllter geschlossener Behälter ist.
  6. 6. Wandleraggregat nach Anspruch 1 - 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelung temporär überbrückt wird.
  7. 7. Wandleraggregat nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Schwungmassenspeicher (20) und Motor (5) bzw. Antrieb (6) ein hydraulisches Übertragungssystem vorhanden ist.
  8. 8. Wandleraggregat nach einem der Ansprüche 5 mit 7, mit einem hydraulischem System, gekennzeichnet durch die Verwendung des hydraulischen Systems zum Anlassen des Motors (5).
DE19742448723 1974-10-12 1974-10-12 Wandleraggregat fuer verbrennungsmotoren Withdrawn DE2448723A1 (de)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
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