DE3225388A1

DE3225388A1 - Vorrichtung zum antrieb von hilfsaggregaten von kraftfahrzeugen

Info

Publication number: DE3225388A1
Application number: DE19823225388
Authority: DE
Inventors: Peter Dipl.-Ing. 7140 Ludwigsburg Ahner; Helmut Dr.-ing. 7148 Remseck Härer; Siegfried Dr.-Ing. 7997 Immenstaad Schustek
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1982-07-07
Filing date: 1982-07-07
Publication date: 1984-01-12

Description

Vorrichtung zum Antrieb von Hilfsaggregaten von Kraftfahrzeugen Stand der Technik Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung nach der Gattung des Rauptanspruchs Vorrichtungen dieser Art sind bereits bekannt. Diese haben aber den Nachteil, daß sie dem Verbrennungsmotor zusätzlich Energie entnehmen. Außerdem werden die Hilfsaggregate bei diesen bekannten Vorrichtungen mit stark wechselnden Dr ehzahlen angetrieben, was einen schnellen Verschleiß dieser Hilfsaggregate und der ihnen zugeordneten Antriebsmittel zur Folge hat.
Vorteile der Erfindung Die erfindungsgemäße Vorrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Eauptansnruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß bei höherer Drehzahl und/oder Last des Verbrennungsmotors die zum Antrieb der Hilfsaggregate notwendige Energie nicht mehr dem Verbrennungsmotor selbst entnommen werden wB.
Weitere Vorteile ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Zeichnung Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Antrieb ton Hilfsaggregaten von Kraftfahrzeugen sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung naher erläutert. Es zeigen.
Figur 1 ein erstes, Figur 2 ein zweites und Figur 3 ein drittes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Antrieb von Hilfsaggregaten von Kraftfahrzeugen, Figur 4 die Keilriemengeschwindigkeit k bzw. die Antriebsdrehzahl der Hilfsaggregate in Abhängigkeit von der Motordrehzahl bei den Ausführungsbeispielen nach den Figuren 1 bis 3.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele Bei dem in Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel werden die Hilfsaggregate über einen Keilriemen 20 und uber Riemenscheiben 21 angetrieben. Die Riemenscheiben 21 sitzen auf den Antriebswellen der Hilfsaggregate. Der Verbrennungsmotor des Kraftfahrzeugs ist mit 1 bezeichnet, mit 2 der Bordnetzgenerator, mit 3 eine Rydraulikpumpe, die als Lenkhilfepumpe dient. Als weitere Hilfsaggregate sind in Figur 1 bei 4 ein Euhlerventilator und bei 5 ein Luftpresser angedeutet. Der Kühlerventilator 4 ist in Abhängigkeit von der Temperatur durch eine Viskosekupplung oder elektromagentische Kupplung 11, der Luftpresser 5 in Abhängigkeit vom Druck durch eine elektromagnetische Kupplung 12 vn dem jeweiligen Antrieb abkoppelbar.
Der Verbrennungsnotor 1 treibt die Hllsaggregabe 2, 3, 4, 5 uber eine weitere Riemenscheibe 21 nur bei niedriger Drehzahl und/oder Last an. Bei höherer Drehzahl und/oder Last des Verbrennungsmotors 1 wird der Antrieb der Hilfsaaregate 2, 3, 4, 5 durch eine im Abgaskanal des Verbrennungsmotors 1 angeordnete Turbine 9 bewirkt. Die Turbine 9 treibt dabei die Hilfsaggregate 2, 3, 4, 5 über einen von ihr angetriebenen Generator 8 und einen dem Generator 8 nachgeschalteten Elektromotor 6 an, der als Gleichstrom- oder Drehstrommotor ausgebildet sein kann. Die Welle des Motors 6 ist dabei über einen Freilauf 13 mit der entsprechenden, zum Antrieb der Hilfsaggregate dienenden Antriebswelle gekoppelt, auf der wiederum eine Riemenscheibe 21 sitzt.
Zum An- und Abschalten des durch den Verbrennungsmotor 1 bewirkten Antriebs dient die elektromagnetische Kupplung 10, die in der Wirkungsverbindung zwischen dem Verbrennungsmotor 11 und der ihm zugeordneten Riemenscheibe 21 angeordnet ist.
Bei niedrigen Drehzahlen des Verbrennungsmotors 1 (z.B. von nL = Leerlauf bis ca. 1000 Umdrehungen pro Minute) ist die elektromagnetische Kupplung 10 geschlossen die Rilfsaggregate werden direkt vom Verbrennungsmotor t mit entsprechender Drehzahl (bestimmt durch die Übersetzungsverhältnisse der Riemenscheiben) angetrieben.
Der Generator 8, der für hohe Drehzahlen ausgelegt werden muß, gibt zunächst keine Energie ab, da er bei Ausführung als Guy-Maschine unerregt ist bzw. bei Ausführung als permanentmagneterregte Synchronmeschine der dann notwendige Leistungssteller T entsprechend ausgesteuert ist, so daß sich der Elektromotor 6 infolge des optionalen Freilaufs 13 nicht dreht.
Es wird insbesondere verhindert, daß die Turbine 9 im unteren Drehzahlbereich des Verbrennungsnotors 1 elektrisch abgebremst wird, wodurch sich ein unerwünschter Druck im Abgassystem aufbauen konnte.
Wird durch entsprechende Sensoren und eine Auswerteschaltung festgestellt, daß die Turbine 9 genügend Leistung für den Antrieb der Hilfsaggregate abgeben kann (z.B. durch Bestimmung der Drehzahl und Last des Verbrennungsmotors und/ cer Messen der Turbinendrehzahl), so wird die Kupplung 10 geöffnet und dem Motor 6 mit Hilfe des Leistungsstellers 7 bzw. -t Hilfe der Erregung des Generators 8 die entsprechende Antriebsleistung zugeführt, so daß er nun allein den Antrieb der Hilfsaggregate übernimmt. Durch entsprechende Regelung (z.B. Frequenz steuerung des als Asynchronmotor ausgeführten Motors 6 mit Hilfe der Direktumrichtung im Leistungssteller 7 oder durch entsprechende Erregung des Generators 8, falls der Leistungssteller 7 eine Gleichrichterschaltung und der Motor 6 ein Gleichstrommotor ist3 der Drehzahl des Motors 6 kann Drehzahlkonstanz für die Hilfsaggregate in diesem Bereich erreicht werden (Figur b).
Wie in Figur 2 dargestellt, können in Bezug auf den Antrieb durch Riemenscheiben verschiedens Hilfsaggregate zusammengefaßt werden, falls sie mit gleicher Drehazhl betrieben werden können. Ihre Antriebswellen sitzen dann paarweise auf einer gemeinsamen Riemenscheibe 21. Eine solche Paarung ist auch zwischen Hilfsaggregat und einem der beiden Antriebsorgane 10, 13 möglich So ist beispielsweise in Figur 2 der Kühlerventilator 4 mit dem Luftpresser 5 über eine gemeinsame Riemenscheibe 21 gekoppelt, entsprechend die Hydraulikpumpe 3 mit der elektromagnetischen Kupplung 10 und der Bordnetzgenerator 2 mit dem Freilauf 13.
Um bei Entlastung des elektrischen Generators 8 oder bei sehr hoher Antriebsleistung der Turbine 9 ein Durchgehen der Turbine 9 zu verbundern, kann entweder üverschüssige Energie des Abgasstroms durch einen in Abhangigkeit von der Turbinendrehzahl veränderbaren 3ypass zur Turbine abgeleitet werden oder bei entsprechender auslegung des Generators 8 die gesamte nutzbare Abgas energie durch einen zusatzlichen Elektromotor 15, der, wie in Figur 3 dargestellt, zur Unterstützung des Verbrennungsmotors 1 auf den Antriebsstrang arbeitet, zur Verbesserung des Wirkungsgrades genutzt werden. Hierzu ist an den Ausgang des Generators 8 ein zweier Leistungssteller 14 angeschlossen, der dem Elektromotor 15 die entsprechende überschüssige leistung der Turbine 9 zuführt. Der Elektromotor 15 kann dabei als Gleichstrom- oder als Drehstrommotor ausgeführt werden, und zwar als Motor konventioneller Bauart oder als in das Schwungrad des Verbrennungsmotors 1 integrierter sogenannter Kompoundmotor.
Der als Gleichstromsteller oder als Wechselrichter ausgebildete zweite Leistungssteller 14 steuert die den Kompoundmotor 15 zugeführte Leistung in Abhängigkeit von der Leistungsabgabe des Generators 8 und von der Leistungsaufnahme des Elektromotors 6.
Insgesamt läßt sich mit den anhand der Figuren 1 bis 3 beschriebenen Anordnungen die in Figur 4 dargestellte Drehzaulcharakteristik für die Hilfsaggregate erreichen.

Claims

Ansprüche 1. Vorrichtung zum Antrieb von Hilfsaggregaten von Kraftfahrzeugen unter Verwendung des Verbrennungsmotors (1) als Antriebsmittel, dadurch gekennzeichnet, daß nur bei niedriger Drehzahl und/oder Last der Verbrennungsmetor (1) selbst die Hilfsaggregate (2, 3, 4, 5) antreiot und daß bei höherer Drehzahl und/oder Last des Verbrennungsmotors (1) der Antrieb der Hilfsaggregate (2, 3, 4, 5) durch eine im Abgaskanal des Varbrennungsmotors (1) angeordnete Turbine (9) bewirkt wird.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rilfsaggregate (2, 3, 4, 5) durch die Turbine (9) über einen von ihr angetriebenon Generator (8) und einen dem Generator (8) nachgeschalteten Elektromotor (6) angetrieben werden.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der den Generator (8) und den Elektromotor (6) enthaltenden Wirkverbindung zwischen der Turbine (9) und den Hilfsaggregaten (2, 3, 4, 5) und in der Wirkverbindung zwischen dem Verbrennungsmeter (1) und den Hilfsaggregaten (2, 3, 4, 5) jeweils Schaltmittel vorgesehen sind, die in Abhängigkeit von der Drehzahl und Last des Verbrennungsmotors und/oder in Abhängigkeit von der Turbinendrehzahl arbeiten und bei nicht ausreichender Turbinenleistung den durch die Turbine (g) bewirkten Antrieb der Hilfsaggregate (2, 3, k, 5) abschalten und den durch den Verbrennungsmotor (1) bewirkten Antrieb einschalten und bei ausreichender Turbinenleistung umgekehrt h.
Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Mittel zum Ein- und Abschalten des durch den Verbrennungsmotor (1) bewirkten Antriebs eine elektromagnetische Kupplung (10) vorgesehen ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der ton der Turbine (9) angetriebene Generator (8) als Guy-Maschine ausgebildet ist, derart, daß er nur dann erregt wird, wenn die Turbine (9) genügend Leistung für den Antrieb der Hilfsaggregate abgeben kann.
6. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Generator (8) als permanenterregte Synchronmaschine ausgebildet ist und daß zwischen den Generatot(8) und den Elektromotor (6) ein Leistungssteller (7) geschaltet ist, der bei ungeügender Leistungsabgabe der Turbine (9) so ausgesteuert ist, daß der Generator t8) keine Leistung an den Elektromotor (6) abgibt.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Turbine (9) die Hilfsaggregate über einen Freilauf (13) antreibt.
8. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6 dadurch gekennzeichnet, daß die Drehzahl des Elektromotors (6) in demwenigen Bereich, in dem die Turbine (9) den Antrieb der Hilfsaggregate übernimmt, auf einen konstanten Wert regelbar ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß bei hoher Turbinenleistung die überschüssige, nicht den Hilfsaggregaten zugeführte Turbinenleistung in die Kurbelwelle des Verbrennungsmotors (1) eingespeist wird.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß dem Generator (8) ein zweiter Leistungssteller ( nachgeschaltet ist, der die überschüssige Turbinenleistung einen auf der Kurbelwelle des Verbrennungsmotors (1) angeordneten Elektromotor (15) zuführt.
11. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß bei hoher Turbinenleistung die überschüssige, nicht den RilSsaggregaten zugeführte Turbinenleistung durch einen in Abhängikeit von der Turbinenleistung veränderbaren Bypass zur Turbine (9) abgeleitet wird.