DE102008011407A1 - Drive system of motor vehicle i.e. passenger car, has charging device charged by operation of internal combustion engine, and turbines driven by medium e.g. gas, from medium accumulator that is connected with charging device - Google Patents

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Abstract

The system (A) has an internal combustion engine (1) and a charging device (3) arranged in an exhaust gas system (2) of the engine. The charging device is drive-side connected with a medium accumulator (6) e.g. gas accumulator. The charging device is charged by the operation of the engine. Turbines (12, 19) are driven by medium e.g. gas, from the medium accumulator. A valve device (4) and a cooling device (5) are arranged between output side of the charging device and the medium accumulator. A heat transfer device (11) is arranged between the turbine (12) and the medium accumulator.

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.The The present invention relates to a drive system of a motor vehicle with an internal combustion engine and a charging device according to the The preamble of claim 1. The invention also relates a motor vehicle equipped with such a drive system.

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.From the DE 41 23 208 C2 a generic drive system is known in which the charging device is connected via a line with various points of consumption. The energy of the internal combustion engine is used for the drive of the charging device, wherein additionally at least one exhaust gas turbocharger is arranged in the suction and / or the pressure line of the charging device, that by the respective exhaust gas turbocharger the entire volume flow of the charging device before and / or is recompressed.

Weitere Antriebssysteme sind beispielsweise aus der DE 10 2004 029 828 A1 , aus der DE 10 2004 042 763 A1 , aus der EP 0 222 546 B1 , aus der DE 1 526 457 sowie aus der DE 10 2004 062 492 A1 und der DE 40 11 818 C2 bekannt.Further drive systems are for example from the DE 10 2004 029 828 A1 , from the DE 10 2004 042 763 A1 , from the EP 0 222 546 B1 , from the DE 1 526 457 as well as from the DE 10 2004 062 492 A1 and the DE 40 11 818 C2 known.

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.The The present invention addresses the problem of for a generic drive system an improved or at least another embodiment specify with which the efficiency of the drive system increased can be.

Erfindungsgemäß wird dieses Problem durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.According to the invention this problem by the objects of the independent Claims solved. Advantageous embodiments are the subject of the dependent claims.

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.The Invention is based on the general idea, about a Charging device, which with the exhaust gases of an internal combustion engine is driven, a media storage, in particular a gas pressure accumulator, to charge and via this at least one (gas) turbine drive. This can be done by the internal combustion engine the charger generated energy stored and demand be used. Through the media storage can at least one Turbine are pressurized just in the moment in which the Power of the turbine is needed. The media pressure storage thus allows driving the at least one turbine regardless of the operation of the internal combustion engine, so that For example, the turbine can be used to power vehicle gensets to start the internal combustion engine to start, and / or the Support vehicle drive situational. Through the media pressure storage Thus, it is also possible during operation of the internal combustion engine compensate for any fluctuations in performance and thereby overall the efficiency of the internal combustion engine or the drive system to increase, as the power generated by the engine in the form of the volumes stored in the print can be stored and, for example is also available at a time in which the internal combustion engine is switched off.

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.expedient is a first drivable by the medium of the media pressure accumulator turbine in a drive train, in particular between the output side the internal combustion engine and a clutch (torque converter) arranged and thus can directly on the drive of the motor vehicle or for example act as a starter on the internal combustion engine. To start the Internal combustion engine is thus no longer an electric starter needed, which eliminates this and also electrical energy can be saved. At the same time, the drive of the motor vehicle in low-power areas of the internal combustion engine through the supported in the drive train turbine can be supported, which in this case their drive energy from the medium pressure storage refers. By eliminating, for example, the starter leave save on parts and production costs, with a sole Starting the internal combustion engine through the operated by the media storage Turbine must always be ensured that the stored in the media pressure accumulator Pressure is so high that the internal combustion engine is also under adverse Situations, for example in winter, can be started easily. Of course, it is also conceivable that in the exhaust system arranged turbine exclusively on the drive of the Motor vehicle acts and the internal combustion engine in its low-performance areas supported.

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.expedient is between the output side of the charger and the media pressure accumulator one Cooling arranged. By cooling the The medium to be stored can be stored in the media storage Volume of the medium can be increased, thereby Overall, the performance of the drive system can be increased.

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.Suitably, an electronic control / regulating device for consumption and performance optimization is provided, which is connected to the charging device and / or the internal combustion engine and / or the first turbine and / or the media pressure accumulator. Such a control / regulating device helps to increase the overall efficiency of the internal combustion engine and to reduce their specific consumption, in particular to increase the torque curve of the internal combustion engine. In conjunction with a start-stop engine control can also further consumption optimizations, for example be achieved by a pneumatic engine start or the printing operation of ancillary units with the internal combustion engine off. The electronic control / regulating device detects and evaluates the operating conditions of the internal combustion engine and controls / regulates the charge or discharge of the media pressure accumulator. In addition, it controls the flow of the pressure medium from the charging device and the media pressure accumulator to optimize the consumption or the power for the support of the drive or the operation of the connected vehicle units. Such connected vehicle units can be, for example, an electric generator, an air-conditioning compressor or a water or oil pump.

Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus der Zeichnung und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnung.Further important features and advantages of the invention will become apparent from the Subclaims, from the drawing and from the associated Description of the figures with reference to the drawing.

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.It it is understood that the above and the following yet to be explained features not only in each case specified combination, but also in other combinations or can be used in isolation, without the scope of the present To leave invention.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.One preferred embodiment of the invention is in the Drawing and shown in the following description explained in more detail.

Die einzige Figur zeigt eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Antriebssystems.The single figure shows a schematic representation of the invention Drive system.

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 Abgasstrang 2 angeordnete Ladeeinrichtung 3 antreibt. Die Ladeeinrichtung 3 kann dabei beispielsweise als so genannter Abgasturbolader ausgebildet sein oder in anderer Form und dabei Heißluft oder Dampf erzeugen. Ausgangsseitig der Ladeeinrichtung 3 ist eine Ventileinrichtung 4 angeordnet, welche beispielsweise elektrisch betätigbar ist. Die Ventileinrichtung 4 steuert dabei den Ladestrom eines einem Mediendruckspeicher 6 zuzuführenden Medium. Der Mediendruckspeicher 6 kann beispielsweise als Gas- oder Dampfdruckspeicher ausgebildet sein. Um im Mediendruckspeicher 6 ein möglichst großes Volumen speichern zu können, kann zwischen der Ventileinrichtung 4 und dem Mediendruckspeicher 6 eine Kühleinrichtung 5 angeordnet sein, welche das im Mediendruckspeicher 6 zu speichernde Medium, sofern es sich hierbei um Gas handelt, kühlt und dadurch eine dichtere Packung ermöglicht.According to the illustration shown, an inventive drive system A of a motor vehicle, not shown otherwise, an internal combustion engine 1 on, which with their hot exhaust gases in the exhaust system 2 arranged charging device 3 drives. The charging device 3 For example, it can be designed as a so-called exhaust-gas turbocharger or in another form, producing hot air or steam. On the output side of the charging device 3 is a valve device 4 arranged, which is electrically actuated, for example. The valve device 4 controls the charging current of a medium pressure accumulator 6 to be supplied medium. The media pressure storage 6 For example, it can be designed as a gas or vapor pressure accumulator. To the media storage 6 to be able to store the largest possible volume, can between the valve device 4 and the media print store 6 a cooling device 5 be arranged, which in the medium pressure storage 6 to be stored medium, if it is gas, cools and thereby allows a denser packing.

Ausgangsseitig des Mediendruckspeichers 6 ist ein Auslassventil 7 angeordnet, welches ebenfalls beispielsweise elektrisch ansteuerbar bzw. regelbar ist, und welches einen aus dem Mediendruckspeicher 6 in eine Druckleitung 16 austretenden Medienstrom steuert bzw. regelt. Neben der Ventileinrichtung 4 ist ausgangsseitig der Ladeeinrichtung 3 ein weiteres Auslassventil 8 angeordnet, welches einen von der Ladeeinrichtung 3 direkt in die Druckleitung 16 übertretenden Medienstrom steuert bzw. regelt.On the output side of the medium pressure accumulator 6 is an exhaust valve 7 arranged, which is also electrically driven or regulated, for example, and which one from the media pressure accumulator 6 in a pressure line 16 exiting media flow controls or regulates. In addition to the valve device 4 is the output side of the charging device 3 another exhaust valve 8th arranged, one of the charging device 3 directly into the pressure line 16 overflowing media stream controls or regulates.

Erfindungsgemäß ist nun zumindest eine Turbine 12, 19 vorgesehen, welche mit dem Medium aus dem Mediendruckspeicher 6 antreibbar ist. Gemäß der Darstellung sind dabei zwei Turbinen 12 und 19 vorgesehen, wovon die erste Turbine 12 im Antriebsstrang 15 des Kraftfahrzeuges, insbesondere zwischen der Brennkraftmaschine 1 und einer Kupplung 14 (Drehmomentwandler) angeordnet ist, während die zweite Turbine 19 extern des Antriebsstranges 15 angeordnet ist. Zur besseren Anpassung an unterschiedliche Drehzahlen und Druckverhältnisse kann die erste Turbine 12 und/oder die zweite Turbine 19 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.According to the invention is now at least one turbine 12 . 19 provided, which with the medium from the medium pressure storage 6 is drivable. As shown, there are two turbines 12 and 19 provided, of which the first turbine 12 in the drive train 15 of the motor vehicle, in particular between the internal combustion engine 1 and a clutch 14 (Torque converter) is arranged while the second turbine 19 externally of the drive train 15 is arranged. For better adaptation to different speeds and pressure conditions, the first turbine 12 and / or the second turbine 19 with a variable turbine geometry, that is equipped with adjustable vanes in the turbine housing. In principle, it is also conceivable that it is constructed in one or more stages.

Für die im Antriebsstrang 15 angeordnete erste Turbine 12 gilt vorzugsweise, dass ihre Achse direkt mit einer Kurbelwelle der Brennkraftmaschine 1 verbunden ist und daher kein weiteres Getriebe erforderlich ist. Um ein Schleppmoment, verursacht durch die Turbine 12 bei einer Beschleunigung durch die Brennkraftmaschine 1 vermeiden zu können, kann die Turbine 12 mittels abschaltbaren Freilauf von der Kurbelwelle entkoppelt werden. Von der Druckleitung 16 abzweigend wird die erste Turbine 12 mit Medium beaufschlagt, wobei der von der Druckleitung 16 zur ersten Turbine 12 strömende Medienstrom zunächst eine weitere Ventileinrichtung 9 durchströmen muss, welche beispielsweise als Rückschlagventil ausgebildet ist, um hieran anschließend eine Wärmeübertragungseinrichtung 11 zu durchströmen. In der Wärmeübertragungseinrichtung 11 wird der Gasstrom beispielsweise durch einen aus der Ladeeinrichtung 3 stammenden heißen Abgasstrom 10a oder durch einen von der Brennkraftmaschine 1 herrührenden heißen Kühlmittelstrom 10b erwärmt. Der aus der Ladeeinrichtung 3 stammende heiße Abgasstrom 10a kann nach dem Durchströmen der Wärmeübertragungseinrichtung 11 über eine Abgasanlage 22 abgeführt werden. Prinzipiell ist dabei die Wärmeübertragereinrichtung 11 so ausgelegt bzw. angesteuert, dass eine Unterschreitung der Abgastemperatur unter die notwendige KAT-Arbeitstemperatur, welche in der Abgasanlage 22 zur Verfügung stehen muss, vermieden wird. Ausgangsseitig der ersten Turbine 12 ist diese über eine Ventileinrichtung 21 mit einer medienführenden Leitung 13 verbunden, welche nachfolgend mit einem weiteren, optionalen, Mediendruckspeicher eingangsseitig verbunden ist. Ausgangsseitig ist der weitere Mediendruckspeicher 25 mit der Ladeeinrichtung 3 strömungsverbunden.For those in the powertrain 15 arranged first turbine 12 preferably applies that its axis directly with a crankshaft of the internal combustion engine 1 is connected and therefore no further transmission is required. A drag torque caused by the turbine 12 at an acceleration by the internal combustion engine 1 The turbine can be avoided 12 be decoupled from the crankshaft by means of disconnectable freewheel. From the pressure line 16 The first turbine branches off 12 pressurized with medium, wherein the of the pressure line 16 to the first turbine 12 flowing media stream first another valve device 9 has to flow through, which is designed for example as a check valve to this then followed by a heat transfer device 11 to flow through. In the heat transfer device 11 For example, the gas flow is through one of the charging device 3 originating hot exhaust gas stream 10a or by one of the internal combustion engine 1 resulting hot coolant flow 10b heated. The from the charging device 3 originating hot exhaust gas stream 10a can after flowing through the heat transfer device 11 via an exhaust system 22 be dissipated. In principle, the heat transfer device is 11 so designed or controlled that a drop below the exhaust gas temperature below the necessary KAT working temperature, which in the exhaust system 22 must be available, is avoided. On the output side of the first turbine 12 this is via a valve device 21 with a media-leading line 13 connected, which is subsequently connected to the input side of a further, optional, media pressure storage. On the output side is the other media pressure accumulator 25 with the charging device 3 flow-connected.

Zweigt man aus der Druckleitung 16 nicht in Richtung der ersten Turbine 12 ab, so folgt im weiteren eine Ventileinrichtung 18, welche beispielsweise als Einlassventil für eine zweite Turbine 19 ausgebildet ist. Die zweite Turbine 19 ist dabei – wie oben erwähnt – extern des Antriebsstranges 15 angeordnet und über eine Antriebswelle 20 mit einem nicht dargestellten Nebenaggregat, beispielsweise einem Elektrogenerator, einem Klimakompressor oder ähnlichem, verbunden. Über eine ausgangsseitig der zweiten Turbine 19 angeordnete Ventileinrichtung 24, welche ebenfalls als so genanntes Rückschlagventil ausgebildet sein kann, ist diese optional über eine Rückführleitung 23 mit dem weiteren Mediendruckspeicher 55 verbunden.If you branch out of the pressure line 16 not in the direction of the first turbine 12 from, then follows a valve device 18 , which, for example, as an inlet valve for a second turbine 19 is trained. The second turbine 19 is - as mentioned above - external to the drive train 15 arranged and via a drive shaft 20 with an auxiliary unit, not shown, for example, an electric generator, an air compressor or the like, connected. On the output side of the second turbine 19 arranged valve device 24 which may also be designed as a so-called check valve, this is optionally via a return line 23 with the further medium pressure storage 55 connected.

Um einen möglichst hohen Wirkungsgrad des Antriebssystems A realisieren zu können, ist eine elektronische Steuer-/Regelungseinrichtung 17 vorgesehen, welche gemäß der Darstellung mit dem Mediendruckspeicher 6, der Ladeeinrichtung 3, der Brennkraftmaschine 1 sowie der ersten Turbine 12 verbunden ist und diese zu steuern bzw. zu regeln vermag. Selbstverständlich ist dabei auch denkbar, dass zumindest eine der Ventileinrichtungen 4, 7, 8, 9, 18, 21, 24 sowie die zweite Turbine 19 bzw. die Kühleinrichtung 5 und/oder die Wärmeübertragungseinrichtung 11 kommunizierend mit der elektronischen Steuer-/Regelungseinrichtung 17 verbunden sind und durch diese angesteuert werden können. Die elektronische Steuer-/Regelungseinrichtung 17 erkennt und bewertet dabei unterschiedliche Betriebszustände der Brennkraftmaschine 1 und steuert die Ladung bzw. Entladung des Mediendruckspeichers 6, 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 Brennkraftmaschine 1 gewonnen wurde, genutzt wird, um den Gesamtwirkungsgrad des Antriebssystems A zu erhöhen und den spezifischen Verbrauch zu senken, bzw. die Drehmomentkennlinie anzuheben.In order to realize the highest possible efficiency of the drive system A, is an electronic control / regulating device 17 provided, which according to the illustration with the medium pressure accumulator 6 , the charging device 3 , the internal combustion engine 1 as well as the first turbine 12 is connected and able to control or regulate. Of course, it is also conceivable that at least one of the valve devices 4 . 7 . 8th . 9 . 18 . 21 . 24 as well as the second turbine 19 or the cooling device 5 and / or the heat transfer device 11 communicating with the electronic control device 17 are connected and can be controlled by them. The electronic control unit 17 recognizes and evaluates different operating conditions of the internal combustion engine 1 and controls the charge or discharge of the media pressure accumulator 6 , wherein the individual, possible operating states are to be explained below. The aim of the drive system A according to the invention is that a pressurized medium, for example gas, used to support the vehicle drive, its energy from the waste heat of the internal combustion engine 1 is used to increase the overall efficiency of the drive system A and to reduce the specific consumption, or to increase the torque curve.

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 Brennkraftmaschine 1 stammenden Energie im Mediendruckspeicher 6 wird eine vom Betriebszustand der Brennkraftmaschine 1 unabhängige Möglichkeit geschaffen, Fahrzeugnebenaggregate anzutreiben, die Brennkraftmaschine 1 zu starten bzw. über die erste Turbine 12 den Fahrzeugantrieb situativ zu unterstützen.In conjunction with a so-called "start-stop" engine control can further fuel consumption optimizations by a pneumatic engine start or the gas pressure operation of ancillary units with the internal combustion engine off 1 be achieved. By storing the from the internal combustion engine 1 originating energy in the medium pressure storage 6 becomes one of the operating state of the internal combustion engine 1 created independent possibility to drive vehicle auxiliary units, the internal combustion engine 1 to start or via the first turbine 12 to support the vehicle drive situationally.

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 Turbinen 12 und 19 lassen sich folgende spezifische Betriebssituationen der Brennkraftmaschine 1 besonders individuell und dadurch bedarfsgerecht steuern bzw. regeln.The media pressure storage 6 can be adjusted relatively freely in shape and shape to the available space in a motor vehicle and be executed, for example, even as an element of the body. With the drive system A according to the invention and the turbine according to the invention provided therein 12 and 19 let the following specific operating situations of the internal combustion engine 1 particularly individual and thus control as needed.

Ein Start der Brennkraftmaschine 1 kann beispielsweise bei betätigter Kupplung 14 (Drehmomentwandler) mittels aus dem Mediendruckspeicher 6 stammenden Medium über die erste Turbine 12 bewerkstelligt werden, so dass insbesondere ein elektrischer Starter nicht erforderlich ist.A start of the internal combustion engine 1 For example, when the clutch is actuated 14 (Torque converter) by means of the media pressure accumulator 6 originating medium via the first turbine 12 be accomplished, so that in particular an electric starter is not required.

Bei einer gewünschten Beschleunigung des Kraftfahrzeuges unterstützt die erste Turbine 12 die Brennkraftmaschine 1 bei der Fahrzeugbeschleunigung und steigert so das zur Verfügung stehende Motordrehmoment oder vermeidet einen Betrieb der Brennkraftmaschine 1 in einem verbrauchsungünstigen Kennlinienfeldbereich.For a desired acceleration of the motor vehicle, the first turbine supports 12 the internal combustion engine 1 in the vehicle acceleration and thus increases the available engine torque or avoids operation of the internal combustion engine 1 in a fuel-efficient characteristic field area.

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 Brennkraftmaschine 1 durch die erste Turbine 12 wieder gestartet werden kann und eine eventuell verzögerte Medienannahme beim Wechsel in die Beschleunigungsphase durch den Turbinenantrieb überbrückt werden kann.In a downhill, that is at a coasting operation of the internal combustion engine 1 , In the lower speed range, a certain amount of fuel must be injected in order to prevent a motor stall and to enable the immediate change to the acceleration phase. In overrun operation, the consumption can be reduced, as when switching to the load mode or in the idle, the internal combustion engine 1 through the first turbine 12 can be restarted and a possibly delayed media acceptance when switching to the acceleration phase can be bridged by the turbine drive.

Im Lastbetrieb der Brennkraftmaschine 1, wie er beispielsweise bei einer konstanten Fahrt des Kraftfahrzeuges auftritt, kann durch eine permanente Antriebsunterstützung durch die erste Turbine 12 der Kraftstoffverbrauch der Brennkraftmaschine 1 reduziert werden. Die dieser Antriebsunterstützung zur Verfügung stehende Energie wird bei aufgeladenem Mediendruckbehälter 6 im wesentlichen von der Leistung der ersten Turbine 12 bestimmt.In load operation of the internal combustion engine 1 , as it occurs for example in a constant drive of the motor vehicle, can by a permanent drive support by the first turbine 12 the fuel consumption of the internal combustion engine 1 be reduced. The power available to this drive support becomes charged when the media pressure vessel is charged 6 essentially from the performance of the first turbine 12 certainly.

In einem Bremsvorgang des Kraftfahrzeuges kann beispielsweise über die Ventileinrichtung 21 der Medienaustritt aus der ersten Turbine 12 unterbunden werden, wodurch die Antriebsunterstützung unmittelbar eingestellt wird. Die Schaufeln der ersten Turbine 12 können dabei gedreht und nach einer Öffnung der Ventileinrichtung 21 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 Turbine 12 freigegeben werden, so dass über die Kurbelwelle der Brennkraftmaschine 1 keine Beschleunigungskräfte auf das Turbinenrad der ersten Turbine 12 wirken.In a braking operation of the motor vehicle, for example via the valve device 21 of the Media outlet from the first turbine 12 be prevented, whereby the drive assistance is set immediately. The blades of the first turbine 12 can be rotated and after an opening of the valve device 21 a braking effect can be built up. Alternatively, the direction of the media supply via the valve control can be changed and so a braking effect can be generated. Here, for example, via a controlled / regulated freewheel, a turbine of the first turbine 12 be released, so that over the crankshaft of the internal combustion engine 1 no acceleration forces on the turbine wheel of the first turbine 12 Act.

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 Turbine 19 zugeführt wird, an welche beispielsweise obengenannter Elektrogenerator oder andere Aggregate direkt oder über ein Getriebe angeschlossen sind. Bei einem Start der Brennkraftmaschine 1 kann so das elektrische Bordnetz in dieser Phase gespeist oder entlastet werden, was insbesondere im Winterbetrieb oder bei niedrigem Batterieladezustand von großem Vorteil ist.Even with a stand-by mode, the energy balance of a motor vehicle equipped with the drive system A according to the invention can be improved, provided that the pressure medium from the media pressure accumulator 6 the second turbine 19 is supplied to which, for example, the above-mentioned electric generator or other units are connected directly or via a transmission. At a start of the internal combustion engine 1 Thus, the electrical system can be fed or relieved in this phase, which is particularly in winter or low battery state of great advantage.

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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.Drive system (A) of a motor vehicle with an internal combustion engine ( 1 ) and one in the exhaust stream ( 2 ) of the internal combustion engine ( 1 ) arranged charging device ( 3 ), characterized in that the charging device ( 3 ) on the output side with a medium pressure storage ( 6 ) and this in the operation of the internal combustion engine ( 1 ), wherein at least one turbine ( 12 . 19 ) is provided, which with medium from the medium pressure storage ( 6 ) is drivable. 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.Drive system according to claim 1, characterized in that between the output side of the charging device ( 3 ) and the medium pressure storage ( 6 ) a valve device ( 4 ) and / or a cooling device ( 5 ) are arranged. 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.Drive system according to claim 1 or 2, characterized in that a first of the medium of the medium pressure storage ( 6 ) drivable turbine ( 12 ) in a drive train ( 15 ), in particular between the output side of the internal combustion engine ( 1 ) and a clutch ( 14 ) or a torque converter is arranged and acts directly on the drive of the motor vehicle. 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.Drive system according to claim 3, characterized in that between the first turbine ( 12 ) and the medium pressure storage ( 6 ) a heat transfer device ( 11 ) arranged with the charging device ( 3 ) and / or with the internal combustion engine ( 1 ) and for heating the first turbine ( 12 ) medium to be supplied. 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.Drive system according to claim 4, characterized in that the heat transfer device ( 11 ) with a cooling circuit ( 10b ) of the internal combustion engine ( 1 ) and / or with an exhaust gas flow ( 10a ) of the charging device ( 3 ) connected is. 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.Drive system according to one of claims 1 to 5, characterized in that an output side of the first turbine ( 12 ) with another medium pressure storage ( 25 ), which in turn is connected to the charging device ( 3 ) connected is. 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.Drive system according to one of claims 1 to 6, characterized in that the second of the medium of the medium pressure storage ( 6 ) drivable turbine ( 19 ) external to the powertrain ( 15 ) is arranged and designed to drive ancillaries. Antriebssystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Turbine (19) ausgangseitig mit dem weiteren Mediendruckspeicher (25) verbunden ist.Drive system according to claim 7, characterized in that the second turbine ( 19 ) on the output side with the further medium pressure storage ( 25 ) connected is. 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.Drive system according to one of claims 7 or 8, characterized in that upstream of the first turbine ( 12 ) and downstream of the second turbine ( 19 ) each a check valve ( 9 . 24 ) is arranged. 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.Drive system according to one of claims 7 to 9, characterized in that an output side of the charging device ( 3 ) with an input side of the first and / or second turbine ( 12 . 19 ), downstream of the charging device ( 3 ) a controllable valve device ( 8th ) is arranged. 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.Drive system according to one of claims 3 to 10, characterized in that an electronic control / regulating device ( 17 ) is provided for consumption and performance optimization, with the charging device ( 3 ) and / or the internal combustion engine ( 1 ) and / or the first turbine ( 12 ) and / or the medium pressure storage ( 6 ) connected is. Personenkraftwagen mit einem Antriebssystem (A) nach einem der Ansprüche 1 bis 11.Passenger cars with a propulsion system (A) according to one of claims 1 to 11.
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