DE102010024896A1

DE102010024896A1 - Modularer Hybridantrieb insbesondere für den Antrieb von Personenkraftwagen

Info

Publication number: DE102010024896A1
Application number: DE102010024896A
Authority: DE
Inventors: Dejan Stolic
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2010-06-24
Filing date: 2010-06-24
Publication date: 2012-01-12

Abstract

Um eine höhere Flexibilität bei der Auslegung von hybriden Antrieben und Fahrzeugen zu gewährleisten, ist der der erfindungsgemäße Hybridantrieb modular aufgebaut und besteht im Wesentlichen aus wenigstens einem elektrodynamischem Antriebs-/Generatormodul (2), aus wenigstens einem Kupplungsmodul (3) sowie aus wenigstens einem thermodynamischen Antriebsmodul (1) in Form eines kompakten und mechanisch maßgeblich vereinfachten Viertakt-Hubkolbenverbrennungsmotors. Die einzelnen Module können in serieller Anordnung und in zweckmäßiger Anzahl und Reihenfolge beliebig miteinander kombiniert und sowohl logisch, über eine zentrale Steuerelektronik (4), als auch mechanisch zu einem zusammenhörigen Antriebsaggregat verbunden werden und weisen hierfür jeweils eine elektrische/elektronische Verbindungsschnittstelle (7) auf sowie an beiden axialen Enden ihrer Arbeitswellen eine einheitliche mechanische Verbindungstechnik (6) zur Herstellung eines Kraftschlusses zwischen den Arbeitswellen der einzelnen Module. Durch die modulare Ausgestaltung erlaubt der erfindungsgemäße Hybridantrieb eine einfache Leistungserweiterung sowie die flexible Auslegung als paralleler, serieller und/oder leistungsverzweigter Hybridantrieb, wobei die Betriebszustände auch während des Betriebes elektronisch wählbar und veränderbar sein können.

Description

Hybridantriebe für Personenkraftwagen, bestehend aus einer thermodynamischen und einer elektrodynamischen Antriebskomponente, sind allgemein bekannt und gewinnen zunehmend an strategischer Relevanz bei den Anstrengungen Schadstoffemissionen und Energiebedarf im Bereich des motorisierten Individualverkehrs merklich zu reduzieren. Es wird im Wesentlichen zwischen seriellen, parallelen und leistungsverzweigten Hybriden unterschieden. Die Auslegung erfolgt anwendungsspezifisch durch entsprechende konstruktive Zusammenführung der elektrischen Antriebs-/Generatortechnik und der bewährten Viertakt-Verbrennungsmotorentechnik. Die Verwendung von großserientechnisch bewährten Hubkolbenmotoren soll hierbei die Betriebszuverlässigkeit und Kosteneffizienz gewährleisten, jedoch gestaltet sie die Auslegung von hybriden Antrieben und Fahrzeugen vielmehr äußerst inflexibel und problematisch. Die Schwierigkeiten sind insbesondere auf die niedrige Leistungsdichte und die hohe mechanische Komplexität der bislang zur Anwendung kommenden Kolbenmotoren zurückzuführen bzw. auf die daraus resultierenden hohen Bauvolumina und Massen der Aggregate, die sich mit dem Hinzufügen der elektrischen Antriebskomponenten zusätzlich erhöhen und insbesondere das Leistungsgewicht des anzutreibenden Fahrzeuges höchst negativ beeinflussen. Die Auslegung von hybriden Antrieben und Fahrzeugen gemäß dem Stand der Technik verlangt daher grundsätzlich nach weitreichenden Zugeständnissen an die Fahrdynamik oder führt im Verhältnis zum enormen konstruktiven Aufwand objektiv nur zu unwesentlichen Energieeinsparungen und Emissionssenkungen.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Hybridantrieb, insbesondere für den Antrieb von Personenkraftwagen, zu schaffen, der durch eine kompakte und modulare Bauweise flexibel und mit geringem konstruktiven Aufwand an verschiedene Anforderungen angepasst werden kann und dabei eine einfache Auslegung wahlweise als serieller, paralleler, leistungsverzweigter oder kombinierter Hybridantrieb erlaubt, wofür insbesondere die thermodynamische Antriebskomponente mechanisch maßgeblich vereinfacht und so Bauraum, Reibungsverluste, Gewicht sowie Komplexität drastisch reduziert und letztlich der Gesamtwirkungsgrad entscheidend erhöht werden sollen.
Erfindungsgemäß wurde diese Aufgabe durch die in den Patentansprüchen beschriebenen Merkmale gelöst.
Die maßgeblich kennzeichnenden Vorteile des erfindungsgemäßen Hybridantriebs, sind dessen flexible modulare Leistungserweiterbarkeit, die einfache modulare Auslegung als serieller, paralleler oder leistungsverzweigter Hybridantrieb sowie die Möglichkeit, einen vollvariablen, kombinierten Hybridantrieb zu konfigurieren, der je nach Fahrsituation zwischen seriellem, parallelem und/oder leistungsverzweigten Betriebszustand teilweise oder vollständig umgeschaltet werden kann. Damit lassen sich im Wesentlichen alle relevanten hybriden Antriebsvarianten, Leistungsprofile und Fahrzeugauslegungen mit einem einzigen modularen Antriebssystem darstellen. Dies senkt erheblich Entwicklungs- und Herstellungskosten und schlägt sich damit positiv auf die Gesamtenergiebilanz bei der Auslegung von Hybridfahrzeugen nieder. Die flexible Modulbauweise wird insbesondere durch die äußerst kompakte Bauweise der thermodynamischen Antriebseinheit des zugrunde liegenden Hybridantriebes ermöglicht. Diese besteht erfindungsgemäß aus einem Viertakt-Hubkolbenverbrennungsmotor in Zweizylinder-Boxer-Ausführung, der durch den gezielten Einsatz von keramischen Werkstoffen keinen Schmierstoff- und Kühlmittelkreislauf sowie der damit üblicherweise assoziierten Nebenaggregate aufweist. Ferner erfolgt die Gaswechselsteuerung durch elektromechanische Rotationsventile. Damit entbehrt das thermodynamische Aggregat auch eines komplexen mechanischen Ventiltriebs. Durch die mechanische Vereinfachung und der Dezimierung der Bauteilanzahl, werden Reibungsverluste, Bauraum und Gewicht reduziert und damit die Leistungsdichte und der Wirkungsgrad entsprechend erhöht. Ferner macht die öl- und kühlmittelfreie Ausgestaltung das thermodynamische Aggregat und damit den gesamten erfindungsgemäßen Hybridantrieb im Wesentlichen wartungsfrei.
Ausführungsbeispiele und Merkmale der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
1: primäre Module des erfindungsgemäßen modularen Hybridantriebs
2: im Wesentlichen bewegte Funktionsbauteile des thermodynamischen Antriebsmoduls
3: thermodynamisches Antriebsmodul im schematischen Querschnitt
4: Detail Rotationsventil zur Gaswechselsteuerung des thermodynamischen Antriebsmoduls
5: Detail variable Verdichtung des thermodynamischen Antriebsmoduls
6: Detail variable Verdichtung – hohes Verdichtungsverhältnis
7: Detail variable Verdichtung – niedriges Verdichtungsverhältnis
8: vorteilhafte Antriebsstrangkonfiguration für vierradgetriebene Hybridfahrzeuge
9: Antriebskonfiguration für zweiradgetriebene Hybridfahrzeuge ohne Getriebe
10: Antriebskonfiguration für zweiradgetriebene Hybridfahrzeuge mit Getriebe
11: Mild-Hybrid-Antriebskonfiguration in klassischer Frontmotor/Heckantrieb-Auslegung mit Getriebe
1 Der erfindungsgemäße modulare Hybridantrieb besteht im Wesentlichen aus wenigstens einer thermodynamischen Antriebseinheit (1) in Form eines kompakten, öl- und kühlmittelfreien Viertakt-Hubkolbenverbrennungsmotors in Zweizylinder-Boxer-Ausführung, aus wenigstens einer elektrodynamischen Antriebseinheit (2), die wahlweise als elektrischer Generator betrieben werden kann, optional aus wenigstens einer Kupplungseinheit (3), die eine teilweise bis vollständige Kraftschlusstrennung ermöglicht, sowie aus einer programmierbaren zentralen elektronischen Regel- und Steuereinheit (4), die auch aus mehreren untergeordneten elektronischen Regel- und Steuereinheiten bestehen kann. Die thermodynamische Antriebseinheit (1), die elektrodynamische Antriebseinheit (2) sowie die Kupplungseinheit (3) sind als Module ausgestaltet, die in serieller Anordnung und in zweckmäßiger Anzahl und Reihenfolge beliebig miteinander verbunden und mechanisch zu einem zusammengehörigen Antriebsaggregat vereint werden können. Hierfür weisen die Arbeitswellen (5) der Module (1/2/3) axial an jeweils beiden Enden eine vereinheitlichte Verbindungstechnik (6) zur Herstellung eines festen Kraftschlusses zwischen den Arbeitswellen (5) der Module (1/2/3) auf. Neben der mechanischen Verbindungstechnik (6) weisen die Module (1/2/3) weiterhin jeweils mindestens eine elektrische/elektronische Schnittstelle (7) auf, welche sowohl die Überwachung als auch die Beeinflussung der Betriebszustände der jeweiligen Module durch die programmierbare zentrale Regel- und Steuereinheit (4) erlaubt und somit die logische Zusammenführung der Module (1/2/3) über die zentrale Steuereinheit (4) ermöglicht.
2 Besonderes kennzeichnendes Merkmal des thermodynamischen Antriebsmoduls, bestehend aus einem Viertakt-Hubkolbenverbrennungsmotor in Zweizylinder-Boxer-Ausführung, ist erfindungsgemäß dessen mechanische Simplizität und kompakte Bauweise. Diese vorteilhaften Eigenschaften werden einerseits gewährleistet, indem durch den gezielten Einsatz von keramischen Werkstoffen insbesondere die Notwendigkeit für Öl- und Kühlmittelkreisläufe sowie für die damit in Verbindung stehenden Nebenaggregate konstruktiv vermieden wird. Des Weiteren bewirkt die Verwendung von elektromechanisch angetriebenen und elektronisch gesteuerten Rotationsventilen (8) zur Gaswechselsteuerung eine zusätzliche Verringerung der mechanischen Komplexität. Durch das Zusammenspiel der konstruktiven Maßnahmen wird die Zahl der zyklisch bewegten bzw. oszillierenden Funktionsbauteile des thermodynamischen Aggregats im Wesentlichen auf den Kurbeltrieb (9) und auf jeweils zwei Rotationsventile (8) (Ein- und Auslassventil) pro Zylindereinheit, welche durch jeweils einen elektromechanischen Antrieb (10) gesteuert werden, reduziert. Durch das Fehlen eines komplexen mechanischen Ventiltriebs, wie er von konventionellen Tellerventilen bekannt ist, sowie durch das Nichtvorhandensein eines Kühl- und Ölkreislaufs und der damit üblicherweise assoziierten Komponenten und Nebenaggregate, werden Reibungsverluste und Gewicht im Vergleich zu konventionellen Kolbenmotoren ganz entscheidend verringert und damit Wirkungsgrad und Leistungsdichte indirekt proportional erhöht. Ferner bewirkt die öl- und kühlmittelfreie Ausgestaltung die Reduzierung von Schadstoffemissionen, macht das Aggregat im Wesentlichen wartungsfrei und begünstigt darüber hinaus weitere Maßnahmen zur Erhöhung der Leistungsdichte, wie etwa eine Selbstaufladung, die nachfolgend anhand 3 beschrieben wird.
3 Während der Bewegung der Kolben (11) von UT nach OT wird durch die Ansaugöffnung (13) Luft aus der umgebenden Atmosphäre angesaugt. Mindestens ein Schwung- bzw. Ausgleichsmassekörper (14) der Kurbelwelle (15) ist dabei durch eine Aussparung (16) als Drehschieberventil ausgestaltet und legt bei der Bewegung der Kolben (11) von UT nach OT die Ansaugöffnung (13) frei, während bei der Bewegung von OT nach UT diese geschlossen und die Öffnung (17) freigelegt wird. Durch die kontraktierende Bewegung der zwei gegenüberliegenden Kolben während ihrer Bewegung von OT nach UT wird die im Kurbelgehäuse (12) befindliche Luft aus dem Kurbelgehäuse (12) in den Luftverteiler (18) verdrängt und gelangt durch die Einlasszuleitungen (20) und die Ventilkanäle (21) der Rotationsventile (8) in die Zylinderbrennräume (19). Die Zündzeitpunkte sowie die Steuerzeiten der durch elektrische Antriebe (10) gesteuerten Rotationsventile (8) sind während des Betriebes der Kolbenmaschine um zwei Takte versetzt. Dadurch wird pro Kurbelwellenumdrehung und somit pro Bewegungszyklus der Kolben von UT über OT wieder nach UT jeweils nur einer von zwei Zylindern mit Luft beladen. Bei ungedrosseltem Betrieb wird damit die Aufladung der Zylinder mit bis zu zweifachem Atmosphärendruck ermöglicht. Die zirkulierende Luft trägt ferner zur inneren Kühlung des Aggregats bei.
4 Das Rotationsventil, das eine effiziente Gaswechselsteuerung der thermodynamischen Antriebskomponente sicherstellt, ist im Wesentlichen zylindrischer Form und weist einen strömungsgünstig ausgestalteten Kanal (20) auf, welcher eine stirnseitige Austrittsöffnung (21) und eine auf der Mantelfläche austretende Öffnung (22) aufweist. Die der stirnseitigen Kanalaustrittsöffnung (20) axial gegenüberliegende Seite des im Wesentlichen zylindrischen Rotationsventils weist vorzugsweise eine geometrische Ausgestaltung (23) auf, die einen Kraftschluss zur Übertragung eines Antriebsmomentes durch einen vorzugsweise elektromechanischen Antrieb ermöglicht.
5 Um die Elastizität des thermodynamischen Antriebsmoduls und die Effizienz im Teillastbetrieb zu erhöhen sowie drehzahlbedingte Schwächen auszugleichen, ist eine variable Verdichtung vorgesehen. Die Beeinflussung des Verdichtungsverhältnisses erfolgt durch das Verschieben jeweils einer ganzen Zylindereinheit (25) parallel zur Zylinderachse (26) und lateral zur Kurbelwellenachse (27). Eine verschiebbare Zylindereinheit besteht dabei im Wesentlichen aus Zylinderlaufbuchse, zwei Rotationsventilen (Ein- und Auslass) mit jeweils elektrischen Antrieben, Zündvorrichtung, Teile der Ein- und Auslasskanäle, Vorrichtung zur Kraftstoffeinspritzung sowie einem mehrteiligen Gehäuse, das die genannten Komponenten vereint. Die Zylinderlaufbuchse (28) und die Einlasszuleitungen (20) verlaufen parallel zueinander und weisen kurbelwellenseitig jeweils mindestens eine Ringdichtung (29) auf, die beim verschieben der Zylindereinheit (25) gegen das Kurbelgehäuse das Austreten des Arbeitsmediums verhindern (siehe auch 6 u. 7).
6 zeigt die Stellung einer verschiebbaren Zylindereinheit (25) bei hohem Verdichtungsverhältnis. In der dargestellten Ausgestaltung erfolgt die Verschiebung der Zylindereinheit (25) hydraulisch, sie kann aber auch anderweitig nach dem Stand der Technik erfolgen.
Ringförmige Hydraulikzylinder (30) pressen durch die Druckbeaufschlagung der Druckräume (31) gegen die mit dem Kurbelgehäuse (12) verbundenen Schraubenbolzen (32) und drücken die Zylindereinheit (25) in Richtung Kurbelgehäuse (12). Der Brennraum (19) besitzt bei dieser Stellung der Zylindereinheit (25) das geringste Volumen in Relation zur Stellung des Kolbens (11) bei OT und gewährleistet damit das höchste Verdichtungsverhältnis.
7 zeigt die Stellung der verschiebbaren Zylindereinheit (25) bei niedrigem Verdichtungsverhältnis. Die Druckbeaufschlagung der Druckräume (31) wird hierfür kurzzeitig verringert und dadurch ein Teil der Hydraulikflüssigkeit aus den Druckräumen (31) abgelassen. Die Betriebsdrücke innerhalb des Zylinderbrennraumes (19) bewirken, dass die ringförmigen Hydraulikzylinder (30) wieder tiefer in die Druckräume (31) gedrückt werden, wodurch sich die gesamte Zylindereinheit vom Kurbelgehäuse weg verschiebt und dadurch das Volumen des Brennraumes (19) in Relation zur Stellung des Kolbens bei OT vergrößert und damit letztlich das Verdichtungsverhältnis verringert.
Die beschriebene variable Verdichtung kann ferner zum Hervorrufen einer Selbstentzündung eines im Zylinder befindlichen brennbaren Gasgemisches genutzt werden.
Nachfolgend werden einige der möglichen Antriebsstrangkonfiguration unter Verwendung des erfindungsgemäßen modularen Hybridantriebs beschrieben:
8 zeigt eine mögliche vorteilhafte Antriebsstrangkonfiguration für vierradgetriebene Hybridfahrzeuge ohne Getriebe unter Verwendung des erfindungsgemäßen modularen Hybridantriebs. Hierbei werden insgesamt drei thermodynamische Module (1a/1b/1c), drei elektrodynamische Module (2a/2b/2c) und insgesamt vier Kupplungsmodule (3/3a/3b/3c) miteinander kombiniert. Die Reihenfolge der Module ist derart gewählt, dass jeweils ein thermodynamisches und ein elektrodynamisches Antriebsmodul unmittelbar benachbart sind und jeweils von zwei Kupplungsmodulen umgeben werden. Durch diese Anordnung entstehen drei Hybrideinheiten (A/B/C), welche durch die Kupplungsmodule (3/3a/3b/3c) teilweise oder vollständig vom Antriebsstrang abgekoppelt werden können. Das so geformte Antriebsaggregat wird vorzugsweise längs und mittig zwischen den Achsen im Unterflurbereich montiert, wobei die Antriebsleistung jeweils am ersten und letzten Modul (3 u. 3c) abgegriffen und über Differentiale jeweils an Vorder- bzw. Hinterräder übertragen wird. Durch diese Konfiguration können die Betriebszustände je nach Fahrsituation flexibel variiert werden. Beispielsweise kann durch Trennung des Kraftschlusses durch die Kupplungseinheit (3) oder (3c) die gesamte Antriebskraft der Einheiten (A/B/C) auf eine Achse verlagert werden. Durch entsprechende Kraftschlusstrennung kann aber auch nur die Einheit (A) und/oder (C) auf die Achsen wirken, während beispielsweise die Einheit (B) als Generator betrieben wird usw. Der Antrieb kann ferner elektrisch, thermodynamisch oder kombiniert erfolgen. Vorzugsweise wird das Fahrzeug rein elektrisch angefahren und die thermodynamische Antriebseinheit(en) erst ab einer bestimmten Geschwindigkeit bzw. Drehzahl hinzugeschaltet. Während das Fahrzeug rein elektrisch angetrieben wird, werden die Kurbeltriebe der thermodynamischen Antriebseinheiten jeweils mitbewegt, die elektromechanisch angetriebenen Rotationsventile sind jedoch stillgelegt und werden erst bei Bedarf elektronisch aktiviert. Dadurch werden die Reibungsverluste im elektrischen Fahrbetrieb minimiert.
9 zeigt eine vorteilhafte Antriebskonfiguration insbesondere für zweiradgetriebene kleine und kompakte Hybridfahrzeuge unter Verwendung des erfindungsgemäßen modularen Hybridantriebs. Dabei ist eine elektrodynamische Antriebs-/Generatoreinheit (2) direkt mit einem Differential verbunden, das die Antriebskraft auf zwei Räder verteilt. Getrennt durch eine Kupplungseinheit (3), ist eine thermodynamische Antriebseinheit (1) sowie eine weitere elektrodynamische Antriebs-/Generatoreinheit (2a) an die Einheit (2) gekoppelt. Diese Konfiguration erlaubt einen vollelektrischen Antrieb durch die Einheit (2), während, durch die Kupplungseinheit (3) getrennt, die thermodynamische Antriebseinheit (1) zusammen mit der elektrodynamischen Antriebs-/Generatoreinheit (2A) als elektrischer Generator betrieben wird oder auch still liegt. Durch Wiederherstellung des Kraftschlusses durch Die Kupplungseinheit (3) können auch alle drei Einheiten (2/1/2a) als Antrieb dienen; oder nur die thermodynamische Antriebseinheit (1); oder die thermodynamische Antriebseinheit zusammen mit der elektrodynamischen Antriebs-/Generatoreinheit (2), usw.
10 zeigt im Wesentlichen die gleiche Antriebsauslegung wie 9, allerdings mit Getriebe. Diese Konfiguration könnte beispielsweise bei Fahrzeugen mit höherem Gewicht vorteilhaft sein.
11 zeigt eine Mild-Hybrid-Antriebskonfiguration unter Verwendung des erfindungsgemäßen modularen Hybridantriebs in klassischer Frontmotor/Heckantrieb-Auslegung mit Getriebe (33). Hierbei wird die Antriebsleistung fast ausschließlich durch die beiden unmittelbar miteinander verbundenen thermodynamischen Antriebsmodule (1/1a) bereitgestellt. Das elektrodynamische Antriebs-/Generatormodul kann in leistungsintensiven Fahrsituationen als unterstützender Antrieb herangezogen und kurzzeitig vom Betrieb als elektrischer Generator in den Betrieb als elektrischer Antrieb geschaltet werden.

Claims

Modularer Hybridantrieb insbesondere für den Antrieb von Personenkraftwagen, bestehend aus wenigstens einer elektrodynamischen Antriebseinheit, die wahlweise auch als elektrischer Generator betrieben werden kann, wenigstens einer thermodynamischen Antriebseinheit, bestehend aus einem Viertakt-Verbrennungsmotor, optional aus wenigstens einer Kupplungseinheit zur teilweisen bis vollständigen Kraftschlusstrennung sowie aus einer zentralen programmierbaren elektronischen Regel- und Steuereinheit, die auch aus mehreren untergeordneten programmierbaren elektronischen Regel- und Steuereinheiten bestehen kann, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrodynamische Antriebs-/Generatoreinheit, die thermodynamische Antriebseinheit sowie die Kupplungseinheit als separate Module ausgestaltet sind, die in serieller Anordnung und in zweckmäßiger Anzahl und Reihenfolge beliebig miteinander kombiniert und mechanisch verbunden werden können und hierfür jeweils an beiden axialen Enden ihrer Arbeitswellen eine vereinheitlichte Verbindungstechnik insbesondere zur Herstellung eines festen Kraftschlusses zwischen den Arbeitswellen der einzelnen Module aufweisen, so dass bei seriellem Zusammenschluss einer beliebigen zweckmäßigen Anzahl an Modulen, diese eine gemeinsame Arbeitswelle bilden können, wobei die Wellenleistung jeweils am ersten und/oder am letzten Modul einer seriellen Anordnung abgegriffen bzw. übertragen werden kann
Modularer Hybridantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die thermodynamische Antriebseinheit aus einem Viertakt-Hubkolbenverbrennungsmotor in Zweizylinder-Boxer-Ausführung besteht, der keinen Ölkreislauf aufweist und das ölfreie Kurbelgehäuse und der Kurbeltrieb für die Vorverdichtung von Luft genutzt wird, wofür mindestens eine Kurbelwellenwange als Drehschieberventil ausgestaltet ist und während der Bewegung der Kolben von unterem Totpunkt (UT) nach oberen Totpunkt (OT) eine im Kurbelgehäuse befindliche und direkt oder indirekt zur umgebenden Atmosphäre führenden Ansaugöffnung freilegt, während bei der Bewegung der Kolben von OT nach UT diese Ansaugöffnung wieder verschlossen und durch die selbe und/oder mindestens eine zusätzliche als Drehschieberventil ausgestaltete Kurbelwellenwange eine weitere im Kurbelgehäuse befindliche Öffnung freilegt wird, die über einen druckfesten Verteiler direkt oder indirekt mit den Arbeitszylindern verbunden ist, wodurch während der Kolbenbewegung von UT nach OT Luft aus der umgebenden Atmosphäre angesaugt wird, die angesaugte Luft im Verlauf der Kolbenbewegung von OT nach UT im Wesentlichen aus dem Kurbelgehäuse in den druckfesten Verteiler verdrängt wird und dadurch in die Arbeitszylinder befördert wird, wobei die Zündzeitpunkte und Ventilsteuerzeiten der beiden gegenüberliegenden Zylinder um zwei Takte versetzt sind und dadurch im Betrieb der Viertakt-Kolbenmaschine die Brennräume abwechselnd und um eine Kurbelwellenumdrehung versetzt mit Luft beladen werden.
Modularer Hybridantrieb nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Gaswechselsteuerung der thermodynamischen Antriebseinheit durch Rotationsventile erfolgt, welche mechanisch vom Kurbeltrieb entkoppelt sind und elektromechanisch angetrieben und elektronisch gesteuert werden, wobei die Rotationsventile vorzugsweise und im Wesentlichen zylindrischer Form sind und jeweils einen Kanal aufweisen, der eine strömungsgünstige Verbindung zwischen einer stirnseitigen Fläche und der Mantelfläche herstellt, wobei die der stirnseitigen Kanalaustrittsöffnung axial gegenüberliegenden Seite des im Wesentlichen zylindrischen Rotationsventils eine Vorrichtung und/oder vorteilhafte geometrische Ausgestaltung zur Herstellung eines Kraftschlusses aufweist, welche die Übertragung von Antriebsmomenten auf das Rotationsventil durch einen vorzugsweise elektromechanischen Antrieb ermöglicht;
Modularer Hybridantrieb nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass die thermodynamische Antriebseinheit vorzugsweise eine variable Verdichtung aufweist, mit der das Verdichtungsverhältnis der Arbeitszylinder während des Betriebes veränderbar ist, wobei die Betätigung der variablen Verdichtung elektromechanisch, hydraulisch, pneumatisch oder anderweitig nach dem Stand der Technik erfolgen kann und hierbei jeweils eine zusammengehörige Zylindereinheit lateral zur Kurbelwellenachse und parallel zur Arbeitszylinderachse gegen das Kurbelgehäuse und den Kurbeltrieb verschoben wird, wobei eine gegen das Kurbelgehäuse und den Kurbeltrieb verschiebbare Zylindereinheit sich im Wesentlichen zusammensetzt aus Zylinderlaufbuchse, einem Ein- und einem Auslassventil die jeweils als Rotationsventile ausgestaltet sind, jeweils einem elektromechanischen Antrieb pro Rotationsventil, Zündvorrichtung sowie ein vorzugsweise mehrteiliges Gehäuse das die genannten Bestandteile einer Zylindereinheit vereint
Modularer Hybridantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Betriebszustände der elektrodynamischen Antriebs- und Generatoreinheit, der thermodynamischen Antriebseinheit sowie der Kupplungseinheit elektronisch erfasst und beeinflusst werden können und hierfür die Antriebs- und Generatoreinheit, die thermodynamische Antriebseinheit sowie die Kupplungseinheit vorzugsweise jeweils eine unverwechselbare elektrische/elektronische Verbindungsschnittstelle aufweisen, welche die Verbindung des jeweiligen Moduls mit der zentralen programmierbaren elektronischen Regel- und Steuereinheit ermöglicht
Modularer Hybridantrieb nach Anspruch 1 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass die zentrale programmierbare elektronische Regel- und Steuereinheit jeweils mindestens eine, vorzugsweise aber drei oder mehr elektrische/elektronische Verbindungsschnittstellen für elektrodynamische Antriebseinheiten, drei oder mehr für thermodynamische Antriebseinheiten sowie drei oder für Kupplungseinheiten aufweist, wobei die Verbindungsschnittstellen für thermodynamische Antriebseinheiten, für elektrodynamische Antriebseinheiten und für Kupplungseinheiten jeweils vorzugsweise durch ihre geometrische Ausgestaltung unverwechselbar sind.