DE102007050419A1 - Nebenaggregat-Antriebssystem - Google Patents

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Abstract

Die vorliegende Erfindung sieht ein Nebenaggregat-Antriebssystem für ein Fahrzeug vor. Das Fahrzeug umfasst eine Vielzahl von Nebenaggregaten und einen primären Verbrennungsmotor, der ausgebildet ist, um das Fahrzeug anzutreiben. Das Nebenaggregat-Antriebssystem umfasst einen Hilfsverbrennungsmotor, der mit jedem der Vielzahl von Nebenaggregaten funktionell verbunden ist. Der Hilfsverbrennungsmotor ist die alleinige Energiequelle für die Nebenaggregate und ist derart eingerichtet, dass er den Energiebedarf der Nebenaggregate auf eine Kraftstoff sparende Weise deckt.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein ein Nebenaggregat-Antriebssystem.
  • Hintergrund der Erfindung
  • Angetriebene Nebenaggregate in einem Fahrzeug können z. B. einen Klimaanlagenkompressor, eine Servolenkungspumpe und eine Lichtmaschine umfassen. Diese Nebenaggregate werden im Allgemeinen durch einen Motorabtrieb betrieben. Die Betriebsdrehzahlen der Nebenaggregate in solch einem herkömmlichen Antriebssystem sind direkt proportional zu der Drehzahl des Motors. Da der Motor über einen weiten Drehzahlbereich (d. h. beispielsweise zwischen 500 U/min und 7000 U/min) arbeitet, sind die Nebenaggregate typischerweise derart ausgelegt, dass sie ein volles Leistungsvermögen am unteren Ende des Motordrehzahlbereiches bereitstellen, um sicherzustellen, dass sie betriebsfähig bleiben. Daher kann bei höheren Motordrehzahlen überschüssige Energie, die an die Nebenaggregate übertragen wird, verloren gehen.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung sieht ein Nebenaggregat-Antriebssystem für ein Fahrzeug vor. Das Fahrzeug umfasst eine Vielzahl von Nebenaggregaten und einen primären Verbrennungsmotor, der ausgebildet ist, um das Fahrzeug anzutreiben. Das Nebenaggregat-Antriebssystem umfasst einen Hilfsverbrennungsmotor, der mit jedem der Vielzahl von Nebenaggregaten funktionell verbunden ist. Der Hilfsverbrennungsmotor ist die alleinige Energiequelle für die Nebenaggregate und ist derart eingerichtet, dass er den Energiebedarf der Nebenaggregate auf eine Kraftstoff sparende Weise deckt.
  • Das Nebenaggregat-Antriebssystem kann auch einen Riemen umfassen, der den Hilfsverbrennungsmotor mit den Nebenaggregaten funktionell verbindet.
  • Das Nebenaggregat-Antriebssystem kann auch eine Vielzahl von Zahnradelementen umfassen, die den Hilfsverbrennungsmotor mit den Nebenaggregaten funktionell verbinden.
  • Das Fahrzeug kann auch eine einzige Kraftstoffversorgung umfassen, die mit dem primären Verbrennungsmotor und dem Hilfsverbrennungsmotor funktionell verbunden ist. Alternativ kann das Fahrzeug eine primäre Kraftstoffversorgung umfassen, die mit dem primären Verbrennungsmotor funktionell verbunden ist; und eine Hilfskraftstoffversorgung, die mit dem Hilfsverbrennungsmotor funktionell verbunden ist.
  • Das Fahrzeug kann ein Abgassystem umfassen, das mit dem primären Verbrennungsmotor und dem Hilfsverbrennungsmotor funktionell verbunden ist.
  • Die oben stehenden Merkmale und Vorteile sowie weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung sind aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung der besten Arten, die Erfindung auszuführen, in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen ohne weiteres verständlich.
  • Kurzbeschreibung der Zeichnungen
  • 1 ist eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs, das ein Nebenaggregat-Antriebssystem gemäß der vorliegenden Erfindung aufweist.
  • Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
  • Herkömmliche Nebenaggregat-Antriebssysteme arbeiten, indem sie einen Motorabtrieb auf die Nebenaggregate übertragen, sodass die Nebenaggregate mit einer Drehzahl angetrieben werden, die direkt proportional zu der Motordrehzahl ist. Da der Motor über einen weiten Drehzahlbereich (z. B. zwischen 500 U/min und 700 U/min) arbeitet, sind die Nebenaggregate typischerweise derart ausgelegt, dass sie ein volles Leistungsvermögen am unteren Ende des Motordrehzahlbereiches bereitstellen, um sicherzustellen, dass sie voll betriebsfähig bleiben. Wenn der Motor bei höheren Drehzahlen arbeitet, übertragen herkömmliche Nebenaggregat-Antriebssysteme daher mehr Energie an die Nebenaggregate als notwendig, um eine entsprechende Funktion bereitzustellen. Überdies werden Nebenaggregat-Antriebssysteme, die ausschließlich durch den Motor betrieben werden, nicht ideal auf Hybridfahrzeuge angewendet, bei denen der Motor periodisch abgestellt wird, um Kraftstoff zu sparen.
  • Unter Bezugnahme auf 1 ist eine schematische Darstellung eines Nebenaggregat-Antriebssystems 10 für ein Hybridfahrzeug 12 gezeigt. Während das Nebenaggregat-Antriebssystem 10 derart beschrieben ist, dass es auf ein Hybridfahrzeug gemäß der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung angewendet wird, kann das Nebenaggregat-Antriebssystem 10 auch auf andere Fahrzeugtypen angewendet werden. Das Hybridfahrzeug 12 umfasst einen primären Motor 14, der eingerichtet ist, um einen Abtrieb über die Kurbelwelle 16 auf ein Getriebe 18 zu übertragen. Der primäre Motor 14 ist vorzugsweise ein Verbrennungsmotor, der Kraftstoff von einer Kraftstoffversorgung 20 empfängt und Abgase durch ein Abgassystem 22 ausstößt. Das Getriebe 18 überträgt den Abtrieb von dem primären Motor 14 auf eine Vielzahl von Rädern 24, um das Hybridfahrzeug 12 anzutreiben.
  • Das Nebenaggregat-Antriebssystem 10 umfasst einen Hilfsmotor 26, der eingerichtet ist, um eine Vielzahl von Nebenaggregaten 28A-28N zu betreiben, die z. B. einen Klimaanlagenkompressor, eine Servolenkungspumpe und eine Lichtmaschine umfassen können. Der Hilfsmotor 26 ist vorzugsweise derart gewählt, dass er den Energiebedarf der Nebenaggregate 28A-28N auf eine optimal effiziente Weise deckt. Anders ausgedrückt, bei Anwendungen mit geringen Nebenaggregatlasten, ist ein kleinerer Hilfsmotor implementiert, und bei Anwendungen mit schweren Nebenaggregatlasten, ist ein größerer Hilfsmotor implementiert. Da die Größe des Hilfsmotors 26 derart gewählt ist, dass die Übertragung von überschüssiger Energie an die Nebenaggregate 28A-28N minimiert ist, sind die Effizienz des Nebenaggregat-Antriebssystems und der Fahrzeugkraftstoffverbrauch verbessert.
  • Der Hilfsmotor 26 überträgt den Abtrieb über die Kurbelwelle 32 auf eine Hilfsmotor-Riemenscheibe 30. Ein Riemen 34 koppelt die Hilfsmotor-Riemenscheibe 30 mit einer Vielzahl von Nebenaggregat-Riemenscheiben 36A-36N. Gemäß einer alternativen Ausführungsform können der Riemen 34 und die Riemenscheiben 30, 36A-36N durch eine beliebige bekannte Kopplungsvorrichtung wie z. B. eine Kette und eine Vielzahl von Kettenrädern (nicht gezeigt) ersetzt sein. Die Nebenaggregat-Riemenscheiben 36A-36N sind jeweils mit einem Nebenaggregat 28A-28N funktionell verbunden. Die Rotation der Riemenscheiben 36A-36N betreibt die damit ver bundenen Nebenaggregate 28A-28N. Daher überträgt der Hilfsmotor 26 ein Drehmoment über die Kurbelwelle 32, über die Hilfsmotor-Riemenscheibe 30, über den Riemen 34 und auf die Nebenaggregat-Riemenscheiben 36A-36N, sodass die Nebenaggregate 28A-28N optimal betrieben und voll betriebsfähig sind. Gemäß einer alternativen Ausführungsform können die Nebenaggregate 28A-28N durch die Hilfsmotorkurbelwelle 32 direkt angetrieben sein, wie z. B. durch die Aufnahme einer ersten Vielzahl von Zahnradelementen (nicht gezeigt), die direkt an der Kurbelwelle 32 befestigt und jeweils mit einer zweiten Vielzahl von Zahnradelementen (nicht gezeigt) in Eingriff stehen, die eingerichtet sind, um die Nebenaggregate 28A-28N anzutreiben.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der Hilfsmotor 26 ein Verbrennungsmotor, der Kraftstoff von der Kraftstoffversorgung 20 empfängt und Abgase durch das Abgassystem 22 ausstößt. Gemäß einer alternativen Ausführungsform kann der Hilfsmotor 26 mit einer Hilfskraftstoffversorgung 40 versehen sein, die in Strichlinien gezeigt ist. Der Hilfsmotor 26 ist vorzugsweise in einem zugänglichen Abschnitt des Motorraumes (nicht gezeigt) des Hybridfahrzeugs 12 befestigt. Der Hilfsmotor 26 ist an dem Hybridfahrzeug 12 vorzugsweise mit Schrauben (nicht gezeigt) befestigt, sodass der Hilfsmotor 26 für ein Service problemlos entfernt oder gegen einen neuen Hilfsmotor ausgetauscht werden kann.
  • Gemäß der hierin oben stehend beschriebenen bevorzugten Ausführungsform sind die Nebenaggregate 28A-28N ausschließlich durch den Hilfsmotor 26 betrieben. Gemäß einer hierin nachfolgend genauer beschriebenen alternativen Ausführungsform sind die Nebenaggregate 28A-28N durch den primären Motor 14 betrieben, wenn der Motor 14 läuft, und die Nebenaggregate 28A-28N sind durch den Hilfsmotor 26 betrieben, wenn der Motor 14 nicht läuft.
  • Gemäß der alternativen Ausführungsform ist eine in Strichlinien gezeigte Riemenscheibe 42 des primären Motors an der Motorkurbelwelle 16 angebracht. Ein zweiter Riemen 44 koppelt die Riemenscheibe 42 des primären Motors mit der Hilfsmotor-Riemenscheibe 30. Alternativ können die einzelnen Riemen 34 und 44 durch einen einzigen Riemen (nicht gezeigt) ersetzt sein, der die Riemenscheibe 42 des primären Motors, die Hilfsmotor-Riemenscheibe 30 und die Nebenaggregat-Riemenscheiben 36A-36N koppelt. Demgemäß kann der primäre Motor 14 ein Drehmoment über die Kurbelwelle 16, über die Riemenscheibe 42 des primären Motors, über den zweiten Riemen 44, über die Hilfsmotor-Riemenscheibe 30, über den Riemen 34 und auf die Nebenaggregat-Riemenscheiben 36A-36N übertragen, sodass die Nebenaggregate 28A-28N betrieben werden. Wenn der primäre Motor 14 nicht läuft, wie z. B., wenn das Hybridfahrzeug 12 elektrisch angetrieben wird, um Kraftstoff zu sparen, können die Nebenaggregate 28A-28N durch den Hilfsmotor 24 auf die Weise betrieben werden, die zuvor mit Bezug auf die bevorzugte Ausführungsform beschrieben wurde.
  • Eine Freilaufkupplung 46 kann mit der Kurbelwelle 16 zwischen dem primären Motor 14 und der Riemenscheibe 42 des primären Motors funktionell verbunden sein. Die Freilaufkupplung 46 kann derart eingerichtet sein, dass sie ein Drehmoment in einer ersten Richtung (d. h. von dem primären Motor 14 an die Riemenscheibe 42 des primären Motors) überträgt und die Übertragung des Drehmoments in einer zweiten Richtung (d. h. von der Riemenscheibe 42 des primären Motors an den primären Motor 14) unterbricht. Somit verhindert die Freilaufkupplung 46 die Übertragung des Drehmoments von dem Hilfsmotor 26 auf den primären Motor 12, sodass der Hilfsmotor 26 die Nebenaggregate 28A-28N auf eine effiziente Weise antreiben kann.
  • Eine Freilaufkupplung 48 kann mit der Kurbelwelle 32 zwischen dem Hilfsmotor 26 und der Hilfsmotor-Riemenscheibe 30 funktionell verbunden sein. Die Freilaufkupplung 48 kann derart eingerichtet sein, dass sie ein Drehmoment in einer ersten Richtung (d. h. von dem Hilfsmotor 26 auf die Hilfsmotor-Riemenscheibe 30) überträgt und die Übertragung des Drehmoments in einer zweiten Richtung (d. h. von der Hilfsmotor-Riemenscheibe 30 auf den Hilfsmotor 26) unterbricht. Somit verhindert die Freilaufkupplung 48 die Übertragung des Drehmoments von dem primären Motor 12 auf den Hilfsmotor 26, sodass der primäre Motor 12 die Nebenaggregate 28A-28N auf eine effiziente Weise antreiben kann.
  • Während die besten Arten zum Ausführen der Erfindung im Detail beschrieben wurden, wird ein Fachmann auf dem Gebiet, auf das sich die Erfindung bezieht, verschiedene alternative Konstruktionen und Ausführungsformen erkennen, um die Erfindung innerhalb des Umfangs der beiliegenden Ansprüche auszuführen.

Claims (19)

  1. Fahrzeug, umfassend: ein Nebenaggregat; einen primären Verbrennungsmotor, der ausgebildet ist, um das Fahrzeug anzutreiben; und einen Hilfsverbrennungsmotor, der mit dem Nebenaggregat funktionell verbunden ist, wobei der Hilfsverbrennungsmotor die alleinige Energiequelle für das Nebenaggregat ist, wobei der Hilfsverbrennungsmotor derart eingerichtet ist, dass er den Energiebedarf des Nebenaggregats auf eine Kraftstoff sparende Weise deckt.
  2. Fahrzeug nach Anspruch 1, ferner umfassend eine Vielzahl von Riemenscheiben, die eingerichtet sind, um die Übertragung von Energie von dem Hilfsverbrennungsmotor an das Nebenaggregat zu erleichtern.
  3. Fahrzeug nach Anspruch 2, ferner umfassend einen Riemen, der die Vielzahl von Riemenscheiben funktionell verbindet.
  4. Fahrzeug nach Anspruch 1, ferner umfassend eine Vielzahl von Zahnradelementen, die den Hilfsverbrennungsmotor mit dem Nebenaggregat funktionell verbinden.
  5. Fahrzeug nach Anspruch 1, ferner umfassend eine Kraftstoffversorgung, die mit dem primären Verbrennungsmotor und dem Hilfsverbrennungsmotor funktionell verbunden ist, wobei die Kraftstoffversorgung ausgebildet ist, um Kraftstoff zu sowohl dem primären Verbrennungsmotor als auch dem Hilfsverbrennungsmotor zu befördern.
  6. Fahrzeug nach Anspruch 1, ferner umfassend eine primäre Kraftstoffversorgung, die mit dem primären Verbrennungsmotor funktionell verbunden ist; und eine Hilfskraftstoffversorgung, die mit dem Hilfsverbrennungsmotor funktionell verbunden ist.
  7. Fahrzeug nach Anspruch 1, ferner umfassend ein Abgassystem, das mit dem primären Verbrennungsmotor und dem Hilfsverbrennungsmotor funktionell verbunden ist, wobei das Abgassystem ausgebildet ist, um Abgase von dem primären Verbrennungsmotor und dem Hilfsverbrennungsmotor auszustoßen.
  8. Hybridfahrzeug, umfassend: eine Vielzahl von Nebenaggregaten; einen primären Verbrennungsmotor, der ausgebildet ist, um das Hybridfahrzeug anzutreiben; ein Hilfsverbrennungsmotor, der mit der Vielzahl von Nebenaggregaten funktionell verbunden ist, wobei der Hilfsverbrennungsmotor die alleinige Energiequelle für die Vielzahl von Nebenaggregaten ist, wobei der Hilfsverbrennungsmotor derart eingerichtet ist, dass er den Energiebedarf der Vielzahl von Nebenaggregaten auf eine Kraftstoff sparende Weise deckt; eine Vielzahl von Riemenscheiben, die jeweils mit einem von dem Hilfsverbrennungsmotor und der Vielzahl von Nebenaggregaten verbunden sind, wobei die Vielzahl von Riemenscheiben eingerichtet ist, um die Übertragung von Energie von dem Hilfsverbrennungsmotor an die Vielzahl von Nebenaggregaten zu ermöglichen; und einen Riemen, der die Vielzahl von Riemenscheiben funktionell verbindet.
  9. Hybridfahrzeug nach Anspruch 8, ferner umfassend eine Kraftstoffversorgung, die mit dem primären Verbrennungsmotor und dem Hilfsverbrennungsmotor funktionell verbunden ist, wobei die Kraftstoffversorgung ausgebildet ist, um Kraftstoff zu sowohl dem primären Verbrennungsmotor als auch dem Hilfsverbrennungsmotor zu befördern.
  10. Hybridfahrzeug nach Anspruch 8, ferner umfassend eine primäre Kraftstoffversorgung, die mit dem primären Verbrennungsmotor funktionell verbunden ist; und eine Hilfskraftstoffversorgung, die mit dem Hilfsverbrennungsmotor funktionell verbunden ist.
  11. Hybridfahrzeug nach Anspruch 8, ferner umfassend ein Abgassystem, das mit dem primären Verbrennungsmotor und dem Hilfsverbrennungsmotor funktionell verbunden ist, wobei das Abgassystem ausgebildet ist, um Abgase von dem primären Verbrennungsmotor und dem Hilfsverbrennungsmotor auszustoßen.
  12. Nebenaggregat-Antriebssystem für ein Hybridfahrzeug, umfassend: ein Nebenaggregat; einen primären Verbrennungsmotor, der mit dem Nebenaggregat funktionell verbunden ist; und einen Hilfsverbrennungsmotor, der mit dem Nebenaggregat funktionell verbunden ist; wobei das Nebenaggregat selektiv von einem von dem primären Verbrennungsmotor oder dem Hilfsverbrennungsmotor betrieben werden kann.
  13. Nebenaggregat-Antriebssystem nach Anspruch 12, ferner umfassend einen Riemen, der den primären Verbrennungsmotor mit dem Nebenaggregat funktionell verbindet.
  14. Nebenaggregat-Antriebssystem nach Anspruch 12, ferner umfassend einen Riemen, der den Hilfsverbrennungsmotor mit dem Nebenaggregat funktionell verbindet
  15. Nebenaggregat-Antriebssystem nach Anspruch 12, ferner umfassend eine Vielzahl von Zahnradelementen, die den Hilfsverbrennungsmotor mit dem Nebenaggregat funktionell verbinden.
  16. Nebenaggregat-Antriebssystem nach Anspruch 12, ferner umfassend eine Kraftstoffversorgung, die mit dem primären Verbrennungsmotor und dem Hilfsverbrennungsmotor funktionell verbunden ist, wobei die Kraftstoffversorgung ausgebildet ist, um Kraftstoff zu sowohl dem primären Verbrennungsmotor als auch dem Hilfsverbrennungsmotor zu befördern.
  17. Nebenaggregat-Antriebssystem nach Anspruch 12, ferner umfassend eine primäre Kraftstoffversorgung, die mit dem primären Verbrennungsmotor funktionell verbunden ist; und eine Hilfskraftstoffversorgung, die mit dem Hilfsverbrennungsmotor funktionell verbunden ist.
  18. Nebenaggregat-Antriebssystem nach Anspruch 12, ferner umfassend ein Abgassystem, das mit dem primären Verbrennungsmotor und dem Hilfsverbrennungsmotor funktionell verbunden ist, wobei das Abgassystem ausgebildet ist, um Abgase von dem primären Verbrennungsmotor und dem Hilfsverbrennungsmotor auszustoßen.
  19. Nebenaggregat-Antriebssystem nach Anspruch 12, ferner umfassend eine erste Freilaufkupplung, die mit dem primären Verbrennungsmotor funktionell verbunden ist, und eine zweite Freilaufkupplung, die mit dem Hilfsverbrennungsmotor funktionell verbunden ist.
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