DE102013225567A1 - Hydraulic hybrid system - Google Patents
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Abstract
Hydraulisches Hybridsystem (1) für ein Kraftfahrzeug mit einem Verbrennungsmotor (18), umfassend einen hydraulischen Hochdruckmotor (3, 4) als hydraulische Maschine (3, 4) zur Umwandlung von hydraulischer Energie in mechanische Energie, eine hydraulische Hochdruckpumpe (5, 6) als hydraulische Maschine (5, 6) zur Umwandlung von mechanischer Energie in hydraulische Energie, indem von der hydraulischen Pumpe eine Hydraulikflüssigkeit förderbar ist, einen Druckspeicher (7, 8, 9) zur Speicherung von hydraulischer Energie, wobei die Hochdruckpumpe (5, 6) und der Hochdruckmotor (3, 4) von einer identischen hydraulischen Maschine (3, 4, 5, 6) gebildet ist und die hydraulische Maschine (3, 4, 5, 6) wenigstens ein bewegliches Arbeitsorgan und wenigstens einen im Volumen variablen Arbeitsraum umfasst, wobei die hydraulische Maschine (3, 4, 5, 6) je Arbeitsraum ein Niederdruckventil mit einem ND-Aktuator zum Öffnen und Schließen des Niederdruckventils und ein Hochdruckventil mit einem HD-Aktuator zum Öffnen und Schließen des Hochdruckventils umfasst zum Ein- und Ausleiten der Hydraulikflüssigkeit in und aus dem Arbeitsraum.Hydraulic hybrid system (1) for a motor vehicle with an internal combustion engine (18), comprising a hydraulic high pressure motor (3, 4) as a hydraulic machine (3, 4) for converting hydraulic energy into mechanical energy, a hydraulic high pressure pump (5, 6) as Hydraulic machine (5, 6) for converting mechanical energy into hydraulic energy, in that a hydraulic fluid can be conveyed by the hydraulic pump, a pressure accumulator (7, 8, 9) for storing hydraulic energy, the high-pressure pump (5, 6) and the high-pressure motor (3, 4) is formed by an identical hydraulic machine (3, 4, 5, 6) and the hydraulic machine (3, 4, 5, 6) comprises at least one movable working member and at least one variable-volume working space, wherein the hydraulic machine (3, 4, 5, 6) per working space, a low-pressure valve with a LP actuator for opening and closing the low-pressure valve and a high-pressure valve with a HD Aktu ator for opening and closing the high-pressure valve comprises for introducing and removing the hydraulic fluid in and out of the working space.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein hydraulisches Hybridsystem gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1, ein Verbrennungsmotorsystem gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 7 und ein Verfahren zum Betreiben eines hydraulischen Hybridsystems und eines Verbrennungsmotorsystems gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 8.The present invention relates to a hydraulic hybrid system according to the preamble of claim 1, an internal combustion engine system according to the preamble of claim 7 and a method for operating a hydraulic hybrid system and an internal combustion engine system according to the preamble of claim 8.
Stand der TechnikState of the art
In Hochdruckeinspritzsystemen für Verbrennungsmotoren, insbesondere in Common-Rail-Einspritzsystemen von Diesel- oder Benzinmotoren, sorgt eine Hochdruckpumpe dauernd für die Aufrechterhaltung des Druckes in dem Hochdruckspeicher des Common-Rail-Einspritzsystems. Die Hochdruckpumpe kann beispielsweise durch eine Nockenwelle des Verbrennungsmotors mittels einer Antriebswelle angetrieben werden. Für die Förderung des Kraftstoffs zur Hochdruckpumpe werden Vorförderpumpen, z. B. eine Zahnrad- oder Drehschieberpumpe, verwendet, die der Hochdruckpumpe vorgeschaltet sind. Die Vorförderpumpe fördert den Kraftstoff von einem Kraftstofftank durch eine Kraftstoffleitung zu der Hochdruckpumpe. Als Hochdruckpumpen werden unter anderem Kolbenpumpen eingesetzt.In high-pressure injection systems for internal combustion engines, in particular in common-rail injection systems of diesel or gasoline engines, a high-pressure pump continuously ensures the maintenance of the pressure in the high-pressure accumulator of the common-rail injection system. The high-pressure pump can be driven, for example, by a camshaft of the internal combustion engine by means of a drive shaft. For the promotion of the fuel to the high-pressure pump Vorförderpumpen, z. B. a gear or rotary vane pump used, which are connected upstream of the high-pressure pump. The prefeed pump delivers the fuel from a fuel tank through a fuel line to the high pressure pump. Amongst others, piston pumps are used as high-pressure pumps.
Kraftfahrzeuge mit einem hydraulischen Hybridsystem weisen einen hydraulischen Motor zur Umwandlung von hydraulischer Energie in mechanische Energie, eine hydraulische Pumpe zur Umwandlung von mechanischer Energie in hydraulische Energie und einen Druckspeicher zur Speicherung von hydraulischer Energie auf. Mit dem hydraulischen Hybridsystem kann mechanische Energie, beispielsweise von einem Verbrennungsmotor oder in einem Rekuperationsbetrieb die kinetische Energie des Kraftfahrzeuges, genutzt werden, um den Druck an Hydraulikflüssigkeit in einem Druckspeicher, insbesondere in einem Hochdruckspeicher, zu erhöhen um dadurch hydraulische Energie in dem Hochdruckspeicher zu speichern. Aus diesem Grund ist es erforderlich, an dem Kraftfahrzeug mit dem hydraulischen Hybridsystem sowohl einen gesonderten hydraulischen Motor als auch eine gesonderte hydraulische Pumpe sowie den Druckspeicher vorzuhalten. Die hydraulische Pumpe dient zur Umwandlung von mechanischer Energie, z. B. des Verbrennungsmotors, in hydraulische Energie, d. h. zur Erhöhung des Druckes in dem Druckspeicher. Zusätzliche Bauteile an dem Kraftfahrzeug führen jedoch zu einem zusätzlichen Bauraumbedarf und zu höheren Kosten und auch zu einem höheren Gewicht an dem Kraftfahrzeug in nachteiliger Weise. Automobiles with a hydraulic hybrid system include a hydraulic motor for converting hydraulic energy to mechanical energy, a hydraulic pump for converting mechanical energy to hydraulic energy, and a pressure accumulator for storing hydraulic energy. Mechanical energy, for example from an internal combustion engine or in a recuperation operation, the kinetic energy of the motor vehicle can be used with the hydraulic hybrid system to increase the pressure of hydraulic fluid in a pressure accumulator, in particular in a high-pressure accumulator, in order to store hydraulic energy in the high-pressure accumulator , For this reason, it is necessary to provide on the motor vehicle with the hydraulic hybrid system both a separate hydraulic motor and a separate hydraulic pump and the pressure accumulator. The hydraulic pump is used to convert mechanical energy, eg. As the internal combustion engine, in hydraulic energy, d. H. to increase the pressure in the accumulator. However, additional components on the motor vehicle lead to an additional space requirement and higher costs and also to a higher weight on the motor vehicle in a disadvantageous manner.
Aus der
Aus der
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention
Erfindungsgemäßes Hybridsystem für ein Kraftfahrzeug mit einem Verbrennungsmotor, umfassend einen hydraulischen Hochdruckmotor als hydraulische Maschine zur Umwandlung von hydraulischer Energie in mechanische Energie, eine hydraulische Hochdruckpumpe als hydraulische Maschine zur Umwandlung von mechanischer Energie in hydraulische Energie, indem von der hydraulischen Pumpe eine Hydraulikflüssigkeit förderbar ist, einen Druckspeicher zur Speicherung von hydraulischer Energie, wobei die Hochdruckpumpe und der Hochdruckmotor von einer identischen hydraulischen Maschine gebildet ist und die hydraulische Maschine wenigstens ein bewegliches Arbeitsorgan und wenigstens einen im Volumen variablen Arbeitsraum umfasst, wobei die hydraulische Maschine je Arbeitsraum ein Niederdruckventil mit einem ND-Aktuator zum Öffnen und Schließen des Niederdruckventils und ein Hochdruckventil mit einem HD-Aktuator zum Öffnen und Schließen des Hochdruckventils umfasst zum Ein- und Ausleiten der Hydraulikflüssigkeit in und aus dem Arbeitsraum. An dem Arbeitsraum der hydraulischen Maschinen ist ein Niederdruckventil mit dem ND-Aktuator und ein Hochdruckventil mit dem HD-Aktuator angeordnet. Das Nieder- und Hochdruckventil kann damit aktiv von einer Steuereinheit geöffnet und geschlossen werden. Dies ermöglicht es in vorteilhafter Weise, dass die hydraulische Maschine mit dem beweglichen Arbeitsorgan sowie dem im Volumen variablen Arbeitsraum sowohl als Hochdruckmotor als auch als Hochdruckpumpe eingesetzt werden kann. Das Arbeitsorgan kann somit sowohl hydraulische Energie in mechanische Energie umwandeln als Hochdruckmotor und als Hochdruckpumpe mechanische Energie in hydraulische Energie umwandeln. Mit einem geringen konstruktiven Aufwand, d. h. dem Versehen der hydraulischen Maschinen mit aktiv steuerbaren Hoch- und Niederdruckventilen, kann diese damit sowohl als Hochdruckmotor als auch als Hochdruckpumpe eingesetzt werden und arbeiten. A hybrid system according to the invention for a motor vehicle having an internal combustion engine, comprising a hydraulic high-pressure motor as a hydraulic machine for converting hydraulic energy into mechanical energy, a hydraulic high-pressure pump as a hydraulic machine for converting mechanical energy into hydraulic energy, in that a hydraulic fluid can be conveyed by the hydraulic pump, a pressure accumulator for storing hydraulic energy, wherein the high-pressure pump and the high-pressure motor is formed by an identical hydraulic machine and the hydraulic machine comprises at least one movable working member and at least one variable-volume working space, wherein the hydraulic machine per working space a low-pressure valve with a ND Actuator for opening and closing the low-pressure valve and a high-pressure valve with a high-pressure actuator for opening and closing the high-pressure valve comprises for introducing and removing the hydrau Liquids in and out of the work area. At the working space of the hydraulic machines, a low pressure valve with the LP actuator and a high pressure valve with the HP actuator is arranged. The low and high pressure valve can thus be actively opened and closed by a control unit. This makes it possible in an advantageous manner that the hydraulic machine with the movable working member and the variable-volume working space both as High pressure motor as well as a high pressure pump can be used. The working member can thus convert both hydraulic energy into mechanical energy as a high pressure motor and high pressure pump to convert mechanical energy into hydraulic energy. With a low design effort, ie the provision of hydraulic machines with actively controllable high and low pressure valves, this can thus be used both as a high pressure motor and as a high pressure pump and work.
Insbesondere umfasst das hydraulische Hybridsystem, insbesondere die hydraulische Maschine, eine Steuereinheit und von der Steuereinheit ist das Öffnen und Schließen des wenigstens einen Niederdruckventils und des wenigstens einen Hochdruckventils steuerbar.In particular, the hydraulic hybrid system, in particular the hydraulic machine, comprises a control unit, and the control unit controls the opening and closing of the at least one low-pressure valve and the at least one high-pressure valve.
In einer weiteren Ausgestaltung stützt sich das bewegliche wenigstens eine Arbeitsorgan, insbesondere ein Arbeitskolben, mittelbar auf einer rotierenden Antriebswelle ab, und auf das wenigstens eine Arbeitsorgan ist von je einem elastischen Element, insbesondere einer Feder, eine Kraft, insbesondere Druckkraft, mittelbar oder unmittelbar aufgebracht, so dass eine Rotationsbewegung der Antriebswelle eine oszillierende Bewegung des wenigstens einen Arbeitsorganes bedingt und/oder das wenigstens eine Arbeitsorgan ist zwischen einem oberen Totpunkt mit einem minimalen Volumen des zugeordneten Arbeitsraumes und einem unteren Totpunkt mit einem maximalen Volumen des zugeordneten Arbeitsraumes bewegbar und/oder das wenigstens eine Niederdruckventil umfasst je einen von dem ND-Aktuator beweglichen Ventilkolben und das wenigstens eine Hochdruckventil umfasst je einen von dem HD-Aktuator beweglichen Ventilkolben und/oder der wenigstens eine ND-Aktuator ist von einem Elektromagneten oder einem Hydraulikaktuator gebildet ist und der wenigstens eine HD-Aktuator von einem Elektromagneten oder einem Hydraulikaktuator gebildet.In a further embodiment, the movable at least one working member, in particular a working piston, indirectly supported on a rotating drive shaft, and on the at least one working member is applied by an elastic element, in particular a spring, a force, in particular compressive force, directly or indirectly such that a rotational movement of the drive shaft causes an oscillating movement of the at least one working member and / or the at least one working member is movable between a top dead center with a minimum volume of the associated working space and a bottom dead center with a maximum volume of the associated working space and / or at least one low-pressure valve each comprises a valve piston which is movable by the LP actuator, and the at least one high-pressure valve each comprises a valve piston which is movable by the HP actuator and / or the at least one LP actuator is an electromagnet or an H. ydraulikaktuator is formed and the at least one HD actuator formed by an electromagnet or a Hydraulikaktuator.
In einer ergänzenden Ausführungsform umfasst die hydraulische Maschine einen Drehwinkelsensor zur Erfassung einer Drehwinkelposition der Antriebswelle und in Abhängigkeit von der Drehwinkelposition der Antriebswelle ist das Öffnen und Schließen des wenigstens eine Niederdruckventils und des wenigstens einen Hochdruckventils steuerbar.In a supplementary embodiment, the hydraulic machine comprises a rotation angle sensor for detecting a rotational angular position of the drive shaft and, depending on the rotational angular position of the drive shaft, the opening and closing of the at least one low-pressure valve and the at least one high-pressure valve is controllable.
In einer zusätzlichen Ausführungsform ist das Öffnen und Schließen des wenigsten einen Niederdruckventils und des wenigstens einen Hochdruckventiles in Abhängigkeit von dem durch die hydraulische Maschine zu leitenden Volumenstrom an Hydraulikflüssigkeit steuerbar und/oder in Abhängigkeit von dem Betriebsmodus als Hochdruckpumpe oder als Hochdruckmotor steuerbar. In an additional embodiment, the opening and closing of the at least one low-pressure valve and the at least one high-pressure valve can be controlled as a function of the volume flow of hydraulic fluid to be conducted by the hydraulic machine and / or controllable as a high-pressure pump or as a high-pressure motor depending on the operating mode.
Vorzugsweise sind das wenigstens eine Hochdruckventil und das wenigstens eine Niederdruckventil der hydraulischen Maschine als Hochdruckpumpe dahingehend gesteuert, dass während einer Bewegung des wenigstens einen Arbeitsorganes von dem unteren Totpunkt zu dem oberen Totpunkt das wenigstens eine Hochdruckventil geöffnet ist und das wenigstens eine Niederdruckventil geschlossen ist und während einer Bewegung des wenigstens einen Arbeitsorganes von dem oberen Totpunkt zu dem unteren Totpunkt das wenigstens eine Hochdruckventil geschlossen ist und das wenigstens eine Niederdruckventil geöffnet ist und/oder das wenigstens eine Hochdruckventil und das wenigstens eine Niederdruckventil der hydraulischen Maschine als Hochdruckmotor dahingehend gesteuert sind, dass während einer Bewegung des wenigstens einen Arbeitsorganes von dem unteren Totpunkt zu dem oberen Totpunkt das wenigstens eine Hochdruckventil geschlossen ist und das wenigstens eine Niederdruckventil geöffnet ist und während einer Bewegung des wenigstens einen Arbeitsorganes von dem oberen Totpunkt zu dem unteren Totpunkt ist das wenigstens eine Hochdruckventil geöffnet und das wenigstens eine Niederdruckventil geschlossen ist.Preferably, the at least one high pressure valve and the at least one low pressure valve of the hydraulic machine are controlled as a high pressure pump to the effect that during movement of the at least one working member from the bottom dead center to the top dead center, the at least one high pressure valve is open and the at least one low pressure valve is closed and a movement of the at least one working member from the top dead center to the bottom dead center, the at least one high pressure valve is closed and the at least one low pressure valve is open and / or the at least one high pressure valve and the at least one low pressure valve of the hydraulic machine are controlled as a high pressure motor, during a movement of the at least one working member from the bottom dead center to the top dead center, the at least one high-pressure valve is closed and the at least one low-pressure valve is open and during a movement of the at least one working member from the top dead center to the bottom dead center, the at least one high pressure valve is opened and the at least one low pressure valve is closed.
In einer Variante ist als Hydraulikflüssigkeit zur Speicherung von hydraulischer Energie Kraftstoff, insbesondere Diesel, des Verbrennungsmotors eingesetzt, insbesondere ist ausschließlich Kraftstoff als Hydraulikflüssigkeit eingesetzt und/oder bei einem geöffneten Hochdruckventil der Arbeitsraum in fluidleitender Verbindung mit wenigstens einem Injektor und/oder einem Hochdruckspeicher steht und/oder bei einem geöffneten Niederdruckventil der Arbeitsraum in fluidleitender Verbindung mit einem Niederdruckspeicher, insbesondere einem Kraftstofftank, steht.In one variant is used as a hydraulic fluid for storing hydraulic energy fuel, especially diesel, the internal combustion engine, in particular exclusively fuel is used as hydraulic fluid and / or in an open high-pressure valve, the working space in fluid communication with at least one injector and / or a high-pressure accumulator and In the case of an open low-pressure valve, the working space is in fluid-conducting connection with a low-pressure accumulator, in particular a fuel tank.
Erfindungsgemäßes Verbrennungsmotorsystem für ein Kraftfahrzeug, umfassend ein Hochdruckeinspritzsystem mit einer Injektorhochdruckpumpe, vorzugsweise einem Hochdruck-Rail, vorzugsweise einer Vorförderpumpe zum Fördern eines Kraftstoffes von einem Kraftstofftank zu der Injektorhochdruckpumpe, vorzugsweise einen Antriebsstrang zum Antreiben von Antriebsrädern des Kraftfahrzeuges mit einem Verbrennungsmotor und/oder einem hydraulischen Motor, ein hydraulisches Hybridsystem mit einem hydraulischen Hochdruckmotor zur Umwandlung von hydraulischer Energie in mechanische Energie, einer hydraulische Hochdruckpumpe zur Umwandlung von mechanischer Energie in hydraulische Energie, einem Druckspeicher zur Speicherung von hydraulischer Energie, wobei das hydraulische Hybridsystem als ein in dieser Schutzrechtsanmeldung beschriebenes hydraulisches Hybridsystem ausgebildet ist und/oder die Injektorhochdruckpumpe von der Hochdruckpumpe gebildet ist.Inventive internal combustion engine system for a motor vehicle, comprising a high pressure injection system with an injector high pressure pump, preferably a high pressure rail, preferably a prefeed pump for conveying a fuel from a fuel tank to the injector high pressure pump, preferably a drive train for driving drive wheels of the motor vehicle with an internal combustion engine and / or a hydraulic Engine, a hybrid hydraulic system having a high pressure hydraulic motor for converting hydraulic energy to mechanical energy, a high pressure hydraulic pump for converting mechanical energy to hydraulic energy, a pressure accumulator for storing hydraulic energy, the hybrid hydraulic system being a hydraulic hybrid system as described in this patent application is formed and / or the injector high pressure pump is formed by the high-pressure pump.
Erfindungsgemäßes Verfahren zum Betreiben eines hydraulischen Hybridsystems, insbesondere eines in dieser Schutzrechtsanmeldung beschriebenen hydraulischen Hybridsystems, und/oder eines Verbrennungsmotorsystems, insbesondere eines in dieser Schutzrechtsanmeldung beschriebenen Verbrennungsmotorsystems, mit den Schritten: Fördern von Hydraulikflüssigkeit von einem Niederdruckspeicher zu einem Hochdruckspeicher mit einer hydraulischen Pumpe, so dass von der hydraulischen Pumpe mechanische Energie in hydraulische Energie umwandelt wird, Leiten der Hydraulikflüssigkeit von dem Hochdruckspeicher zu dem Niederdruckspeicher und durch einen hydraulischen Motor, so dass in dem hydraulischen Motor hydraulische Energie in mechanische Energie umgewandelt wird und die mechanische Energie zum Antrieb des Kraftfahrzeuges eingesetzt wird, wobei die hydraulische Pumpe als Hochdruckpumpe und der hydraulische Motor als Hochdruckmotor von einer identischen hydraulischen Maschine gebildet sind und an der identischen hydraulischen Maschine wenigstens ein Arbeitsorgan bewegt wird, so dass das Volumen eines dem wenigstens einen Arbeitsorgan zugeordneten Arbeitsraumes verändert wird.Inventive method for operating a hydraulic hybrid system, in particular a hydraulic hybrid system described in this patent application, and / or an internal combustion engine system, in particular one described in this patent application Internal combustion engine system, comprising the steps of: conveying hydraulic fluid from a low-pressure accumulator to a high-pressure accumulator with a hydraulic pump, so that mechanical energy is converted into hydraulic energy by the hydraulic pump, passing the hydraulic fluid from the high-pressure accumulator to the low-pressure accumulator and by a hydraulic motor; that in the hydraulic motor hydraulic energy is converted into mechanical energy and the mechanical energy is used to drive the motor vehicle, the hydraulic pump as a high-pressure pump and the hydraulic motor as a high-pressure motor are formed by an identical hydraulic machine and on the identical hydraulic machine at least one Moving member is moved so that the volume of the at least one working member associated working space is changed.
Zweckmäßig umfasst die hydraulische Maschine je Arbeitsraum ein Niederdruckventil mit einem ND-Aktuator zum Öffnen und Schließen des Niederdruckventils und ein Hochdruckventil mit einem HD-Aktuator zum Öffnen und Schließen des Hochdruckventils zum Ein- und Ausleiten der Hydraulikflüssigkeit in und aus dem Arbeitsraum und/oder als Hydraulikflüssigkeit, insbesondere ausschließlich, wird Kraftstoff, vorzugsweise Diesel, des Verbrennungsmotors eingesetzt, insbesondere wird der Kraftstoff von der hydraulischen Maschine als Hochdruckpumpe zu dem Hochdruckspeicher gefördert und/oder wird von der hydraulischen Maschine als Injektorhochdruckpumpe zu wenigstens einem Injektor des Verbrennungsmotors gefördert und/oder das wenigstens eine Hochdruckventil der hydraulischen Maschine wird durch eine Hochdruckkraftstoffleitung in fluidleitender Verbindung zu wenigstens einem Injektor des Verbrennungsmotors und/oder zu einem Hochdruckspeicher gebracht und/oder das wenigstens eine Niederdruckventil wird mit einer Kraftstoffleitung in fluidleitender Verbindung zu einem Kraftstofftank gebracht und/oder das wenigstens eine Arbeitsorgan, insbesondere ein Arbeitskolben, wird, insbesondere mit einer Antriebswelle, zwischen einem oberen Totpunkt und einem unteren Totpunkt bewegt.The hydraulic machine per working space expediently comprises a low-pressure valve with an LP actuator for opening and closing the low-pressure valve and a high-pressure valve with a high-pressure actuator for opening and closing the high-pressure valve for introducing and discharging the hydraulic fluid into and out of the working space and / or Hydraulic fluid, in particular exclusively, fuel, preferably diesel, the internal combustion engine is used, in particular the fuel is conveyed by the hydraulic machine as a high pressure pump to the high pressure accumulator and / or is promoted by the hydraulic machine as injector high pressure pump to at least one injector of the internal combustion engine and / or at least one high pressure valve of the hydraulic machine is brought by a high pressure fuel line in fluid communication with at least one injector of the internal combustion engine and / or to a high pressure accumulator and / or the at least one low pressure Valve is brought into fluid communication with a fuel line to a fuel tank and / or the at least one working member, in particular a working piston, is moved, in particular with a drive shaft, between a top dead center and a bottom dead center.
In einer weiteren Ausführungsform ist beim Betrieb der hydraulischen Maschine als Hochdruckpumpe während einer Bewegung des wenigstens einen Arbeitsorganes von dem unteren Totpunkt zu dem oberen Totpunkt das wenigstens eine Hochdruckventil geöffnet und das wenigstens eine Niederdruckventil ist geschlossen und von einer Antriebwelle wird eine Kraft auf das wenigstens eine Arbeitsorgan übertragen zum Bewegen des Arbeitsorganes von dem unteren Totpunkt zu dem oberen Totpunkt entgegen der von der Hydraulikflüssigkeit auf das Arbeitsorgan aufgebrachten Druckkraft, so dass mechanische Energie in hydraulische Energie umgewandelt wird und die Hydraulikflüssigkeit aus dem wenigstens einen Arbeitsraum heraus gefördert wird und während einer Bewegung des wenigstens einen Arbeitsorganes von dem oberen Totpunkt zu dem unteren Totpunkt ist das wenigstens eine Hochdruckventil geschlossen und das wenigstens eine Niederdruckventil ist geöffnet, so dass die Hydraulikflüssigkeit in den Arbeitsraum hinein gefördert wird.In a further embodiment, during operation of the hydraulic machine as a high pressure pump during movement of the at least one working member from bottom dead center to top dead center, the at least one high pressure valve is opened and the at least one low pressure valve is closed and a drive shaft applies force to the at least one Operating member transmitted to move the working member from the bottom dead center to the top dead center against the pressure applied by the hydraulic fluid to the working member pressing force, so that mechanical energy is converted into hydraulic energy and the hydraulic fluid is conveyed out of the at least one working space and during movement of the at least one Arbeitsorganes from the top dead center to the bottom dead center, the at least one high-pressure valve is closed and the at least one low-pressure valve is open, so that the hydraulic fluid in the Arbeitsr is promoted into it.
Insbesondere ist beim Betrieb der hydraulischen Maschine als Hochdruckmotor während einer Bewegung des wenigstens einen Arbeitsorganes von dem oberen Totpunkt zu dem unteren Totpunkt das wenigstens eine Hochdruckventil geöffnet und das wenigstens eine Niederdruckventil ist geschlossen und die von der Hydraulikflüssigkeit auf das Arbeitsorgan aufgebrachte Druckkraft wird auf eine Antriebwelle übertragen, so dass hydraulische Energie in mechanische Energie umgewandelt wird und die Hydraulikflüssigkeit in den wenigstens einen Arbeitsraum hinein gefördert wird und während einer Bewegung des wenigstens einen Arbeitsorganes von dem unteren Totpunkt zu dem oberen Totpunkt ist das wenigstens eine Hochdruckventil geschlossen und das wenigstens eine Niederdruckventil ist geöffnet, so dass die Hydraulikflüssigkeit aus dem Arbeitsraum heraus gefördert wird.In particular, during operation of the hydraulic machine as a high pressure motor during movement of the at least one working member from top dead center to bottom dead center, the at least one high pressure valve is opened and the at least one low pressure valve is closed and the pressurizing force applied to the working fluid by the hydraulic fluid is applied to a drive shaft so that hydraulic energy is converted into mechanical energy and the hydraulic fluid is delivered into the at least one working space and during movement of the at least one working member from bottom dead center to top dead center, the at least one high pressure valve is closed and that is at least one low pressure valve opened, so that the hydraulic fluid is conveyed out of the work area.
In einer weiteren Ausgestaltung ist beim Betrieb der hydraulischen Maschine als Hochdruckmotor während einer Bewegung des wenigstens einen Arbeitsorganes von dem oberen Totpunkt zu dem unteren Totpunkt das wenigstens eine Hochdruckventil geöffnet und das wenigstens eine Niederdruckventil ist geschlossen und während der Bewegung des wenigstens einen Arbeitsorganes von dem oberen Totpunkt zu dem unteren Totpunkt wird das Hochdruckventil geschlossen, so dass das Einströmen des Hydraulikfluides in den Arbeitsraum unterbrochen wird und je früher das Hochdruckventil geschlossen wird, desto weniger hydraulische Energie wird in mechanische Energie umgewandelt und umgekehrt.In a further embodiment, during operation of the hydraulic machine as a high pressure motor during movement of the at least one working member from top dead center to bottom dead center, the at least one high pressure valve is opened and the at least one low pressure valve is closed and closed during movement of the at least one working member from the top Dead center to the bottom dead center, the high pressure valve is closed, so that the inflow of the hydraulic fluid is interrupted in the working space and the sooner the high pressure valve is closed, the less hydraulic energy is converted into mechanical energy and vice versa.
In einer ergänzenden Variante wird beim Betrieb der hydraulischen Maschine als Hochdruckmotor während der Bewegung des wenigstens einen Arbeitsorganes von dem oberen Totpunkt zu dem unteren Totpunkt nach dem Schließen oder während des Schließens oder kurz vor dem Schließen des Hochdruckventils das Niederdruckventil geöffnet, um eine starke Druckreduzierung in dem Arbeitsraum zu vermeiden.In a supplementary variant, during operation of the hydraulic machine as a high pressure motor during movement of the at least one working member from top dead center to bottom dead center after closing or closing, or shortly before closing the high pressure valve, the low pressure valve is opened to provide a high pressure reduction to avoid the work space.
In einer weiteren Variante ist beim Betrieb der hydraulischen Maschine als Hochdruckmotor während einer Bewegung des wenigstens einen Arbeitsorganes von dem unteren Totpunkt zu dem oberen Totpunkt das wenigstens eine Hochdruckventil geschossen und das wenigstens eine Niederdruckventil wird anfangs geöffnet und vor dem oberen Totpunkt geschlossen, so dass während der Bewegung des wenigstens einen Arbeitsorganes von dem unteren Totpunkt zu dem oberen Totpunkt der Druck in dem Arbeitsraum aufgrund des geschlossenen Hochdruck- und Niederdruckventils ansteigt und am oberen Totpunkt eine kleinere Druckdifferenz zwischen Arbeitsraum und einer Hochdruckleitung, insbesondere Hochdruckkraftstoffleitung, an dem Hochdruckventil vorhanden ist als ohne ein Schließen des wenigstens einen Niederdruckventils vor dem oberen Totpunkt und der HD-Aktuator dadurch eine geringere Kraft benötigt zum Öffnen des Ventilkolbens des Hochdruckventils aufgrund der kleineren Druckdifferenz.In a further variant, during operation of the hydraulic machine as a high-pressure motor during a movement of the at least one working member from the bottom dead center to the top dead center, the at least one high-pressure valve is fired and the at least one Low pressure valve is initially opened and closed before top dead center, so that during the movement of the at least one working member from the bottom dead center to the top dead center, the pressure in the working chamber due to the closed high and low pressure valve increases and at top dead center, a smaller pressure difference between working space and a high pressure line, particularly high pressure fuel line, is present at the high pressure valve as without closing the at least one low pressure valve before top dead center and the HP actuator thereby requires less force to open the valve piston of the high pressure valve due to the smaller pressure difference.
In einer weiteren Ausgestaltung sind beim Betrieb der hydraulischen Maschine als Hochdruckpumpe während einer Bewegung des wenigstens einen Arbeitsorganes von dem unteren Totpunkt zu dem oberen Totpunkt das wenigstens eine Hochdruck- und Niederdruckventil in einer Anfangsphase der Bewegung des Arbeitsorganes geschlossen, so dass der Druck in dem Arbeitsraum ansteigt und dadurch eine kleinere Druckdifferenz zwischen dem Arbeitsraum und einer Hochdruckleitung, insbesondere Hochdruckkraftstoffleitung, an dem Hochdruckventil vorhanden ist als ohne ein anfängliches Schließen des Hochdruckventils und erst nach der Anfangsphase der Bewegung des wenigstens einen Arbeitsorganes nur das Hochdruckventil geöffnet wird und dadurch der HD-Aktuator eine geringe Kraft benötigt zum Öffnen des Ventilkolbens des Hochdruckventils aufgrund der kleineren Druckdifferenz.In a further embodiment, during operation of the hydraulic machine as a high-pressure pump during a movement of the at least one working member from the bottom dead center to the top dead center, the at least one high-pressure and low-pressure valve are closed in an initial phase of the movement of the working member, so that the pressure in the working space increases and thereby a smaller pressure difference between the working space and a high pressure line, in particular high pressure fuel line, is present at the high pressure valve than without an initial closing of the high pressure valve and only after the initial phase of movement of the at least one working member only the high pressure valve is opened and thereby the high pressure actuator a small force needed to open the valve piston of the high pressure valve due to the smaller pressure difference.
Insbesondere ist die Hochdruckpumpe dahingehend ausgebildet, dass von der Hochdruckpumpe der Druck der Hydraulikflüssigkeit auf einem Druck von wenigstens 200 bar, 500 bar, 1000 bar oder 2000 bar erhöhbar ist zur Umwandlung von mechanischer Energie in hydraulische Energie und/oder der Hochdruckmotor ist dahingehend ausgebildet, dass Hydraulikflüssigkeit mit einem Druck von wenigstens 200 bar, 500 bar, 1000 bar oder 2000 bar verarbeitbar ist zur Umwandlung von hydraulischer Energie in mechanischer Energie.In particular, the high pressure pump is designed such that from the high pressure pump, the pressure of the hydraulic fluid at a pressure of at least 200 bar, 500 bar, 1000 bar or 2000 bar can be increased to convert mechanical energy into hydraulic energy and / or the high pressure motor is designed to that hydraulic fluid with a pressure of at least 200 bar, 500 bar, 1000 bar or 2000 bar can be processed to convert hydraulic energy into mechanical energy.
In einer ergänzenden Ausführungsform ist als Hydraulikflüssigkeit zur Speicherung von hydraulischer Energie Kraftstoff, insbesondere Diesel, des Verbrennungsmotors eingesetzt, insbesondere ist ausschließlich Kraftstoff als Hydraulikflüssigkeit eingesetzt. Kraftstoff, insbesondere Diesel eines Verbrennungsmotors als Dieselmotor oder Benzin eines Benzinmotors als Verbrennungsmotor, wird aufgrund des Verbrauches des Kraftstoffes ständig ausgetauscht, so dass dadurch keine Wartung oder ein Austausch der Hydraulikflüssigkeit erforderlich ist. In a supplementary embodiment is used as a hydraulic fluid for storing hydraulic energy fuel, especially diesel, the internal combustion engine, in particular, only fuel is used as the hydraulic fluid. Fuel, in particular diesel of an internal combustion engine as a diesel engine or gasoline of a gasoline engine as an internal combustion engine is constantly replaced due to the consumption of the fuel, so that no maintenance or replacement of the hydraulic fluid is required.
Vorzugsweise umfasst der Druckspeicher einen Hochdruckspeicher und einen Niederdruckspeicher und der Niederdruckspeicher ist von einem Kraftstofftank des Verbrennungsmotors gebildet. Als Niederdruckspeicher wird der Kraftstofftank eingesetzt, so dass dadurch der ohnehin an dem Kraftfahrzeug vorhandene Kraftstofftank als Niederdruckspeicher für das hydraulische Hybridsystem eingesetzt werden kann. In vorteilhafter Weise ist dadurch kein zusätzlicher Niederdruckspeicher für das hydraulische Hybridsystem erforderlich. The pressure accumulator preferably comprises a high-pressure accumulator and a low-pressure accumulator and the low-pressure accumulator is formed by a fuel tank of the internal combustion engine. As a low-pressure accumulator, the fuel tank is used, so that thereby the already existing on the motor vehicle fuel tank can be used as a low-pressure accumulator for the hydraulic hybrid system. Advantageously, thereby no additional low-pressure accumulator for the hydraulic hybrid system is required.
In einer Variante ist in einem Rekuperationsbetrieb von der Hochdruckpumpe kinetische Energie des Kraftfahrzeuges in mechanische Energie umwandelbar, da die Hochdruckpumpe mechanisch mit einem Antriebsrad des Kraftfahrzeuges verbunden ist.In one variant, kinetic energy of the motor vehicle can be converted into mechanical energy in a recuperation operation by the high-pressure pump, since the high-pressure pump is mechanically connected to a drive wheel of the motor vehicle.
Zweckmäßig ist die Hochdruckpumpe auch als Injektorhochdruckpumpe eines Hochdruckeinspritzsystems eingesetzt Dadurch kann mit einer einzigen hydraulischen Maschine sowohl die Hochdruckpumpe als auch der Hochdruckmotor als auch die Injektorhochdruckpumpe zur Verfügung gestellt werden. Dadurch können zusätzliche hydraulische Maschinen an dem hydraulischen Hybridsystem in vorteilhafter Weise eingespart werden, so dass das hydraulische Hybridsystem in der Herstellung preiswert, wenig Bauraum sowie auch wenig Masse an dem Kraftfahrzeug in vorteilhafter Weise benötigt. Suitably, the high pressure pump is also used as injector high pressure pump of a high pressure injection system Thus, both the high pressure pump and the high pressure motor and the injector high pressure pump can be provided with a single hydraulic machine. As a result, additional hydraulic machines can be saved on the hydraulic hybrid system in an advantageous manner, so that the hydraulic hybrid system in the production inexpensive, requires little space and also little mass on the motor vehicle in an advantageous manner.
Insbesondere wird als Niederdruckspeicher der Kraftstofftank des Verbrennungsmotors eingesetzt und/oder in dem hydraulischen Hochdruckmotor wird der Druck der Hydraulikflüssigkeit um wenigstens 100 bar, 300 bar, 600 bar, 1000 bar oder 2000 bar reduziert und/oder in der hydraulischen Pumpe wird der Druck der Hydraulikflüssigkeit um wenigstens 100 bar, 300 bar, 600 bar, 1000 bar oder 2000 bar erhöht.In particular, the fuel tank of the internal combustion engine is used as a low pressure accumulator and / or in the high pressure hydraulic motor, the pressure of the hydraulic fluid is reduced by at least 100 bar, 300 bar, 600 bar, 1000 bar or 2000 bar and / or in the hydraulic pump, the pressure of the hydraulic fluid increased by at least 100 bar, 300 bar, 600 bar, 1000 bar or 2000 bar.
In einer weiteren Ausgestaltung beträgt der Druck in dem Niederdruckspeicher, insbesondere dem Kraftstofftank, weniger als 5 bar, 3 bar oder 2 bar, insbesondere beträgt der Druck in dem Niederdruckspeicher als Kraftstofftank im Wesentlichen 1 bar.In a further embodiment, the pressure in the low-pressure accumulator, in particular the fuel tank, is less than 5 bar, 3 bar or 2 bar, in particular the pressure in the low-pressure accumulator as fuel tank is substantially 1 bar.
In einer weiteren Variante wird die hydraulischen Hochdruckpumpe in einem Rekuperationsbetrieb von einem Antriebsrad des Kraftfahrzeuges angetrieben, so dass kinetische Energie des Kraftfahrzeuges in hydraulische Energie in dem Druckspeicher umgewandelt wird.In a further variant, the hydraulic high-pressure pump is driven in a recuperation operation by a drive wheel of the motor vehicle, so that kinetic energy of the motor vehicle is converted into hydraulic energy in the pressure accumulator.
In einer weiteren Ausführungsform wird Kraftstoff von dem Hochdruckspeicher in das Hochdruck-Rail geleitet und umgekehrt.In another embodiment, fuel is directed from the high pressure accumulator into the high pressure rail and vice versa.
In einer Variante umfasst das Hybridsystem einen Niederdruckspeicher und einen Hochdruckspeicher. In one variant, the hybrid system includes a low pressure accumulator and a high pressure accumulator.
Zweckmäßig ist die Hydraulikflüssigkeit Benzin als Kraftstoff.Suitably, the hydraulic fluid is gasoline as fuel.
In eine weiteren Ausführungsform ist der hydraulische Hochdruckmotor und die hydraulische Hochdruckpumpe als eine Kolbenpumpe ausgebildet, insbesondere ist der wenigstens eine Kolben von einem Kurbeltrieb, einer Kurbelwelle, einer Nockenwelle oder einer Exzenterwelle bewegt und der Kurbeltrieb, die Kurbelwelle, die Nockenwelle oder die Exzenterwelle ist von dem Verbrennungsmotor angetrieben.In a further embodiment, the high-pressure hydraulic motor and the high-pressure hydraulic pump is designed as a piston pump, in particular the at least one piston is moved by a crank mechanism, a crankshaft, a camshaft or an eccentric shaft and the crank mechanism, the crankshaft, the camshaft or the eccentric shaft is of driven by the internal combustion engine.
Insbesondere ist der Hochdruckspeicher ein Blasenspeicher, ein Kolbenspeicher oder ein Federspeicher. In dem Blasenspeicher ist ein Gas innerhalb einer elastischen Blase angeordnet, das beim Einleiten von Hydraulikflüssigkeit in den Blasenspeiche komprimiert wird und umgekehrt. Die Blase aus Gummi oder Kunststoff ist von Hydraulikflüssigkeit umgeben innerhalb eines Speichergehäuses. Die Hydraulikflüssigkeit dient zur Druckbeaufschlagung und Druckentlastung des Hochdruckspeichers und die Energiespeicherung findet in dem Hochdruckspeicher statt.In particular, the high-pressure accumulator is a bladder accumulator, a piston accumulator or a spring accumulator. In the bladder accumulator, a gas is disposed within an elastic bladder which is compressed upon introduction of hydraulic fluid into the bladder spoke and vice versa. The bubble of rubber or plastic is surrounded by hydraulic fluid within a storage enclosure. The hydraulic fluid is used to pressurize and pressure relief of the high-pressure accumulator and the energy storage takes place in the high-pressure accumulator.
In einer weiteren Variante umfasst das Verbrennungsmotorsystem und/oder das hydraulische Hybridstem den Verbrennungsmotor und/oder einen mechanischen Antriebsstrang zur mechanischen Kraftübertragung von dem Verbrennungsmotor und/oder einen hydraulischen Antriebsstrang mit hydraulischen Hochdruckmotor zur hydraulischen Kraftübertragung zu dem wenigstens einen Antriebsrad des Kraftfahrzeuges.In a further variant, the internal combustion engine system and / or the hydraulic hybridstem comprises the internal combustion engine and / or a mechanical drive train for mechanical transmission of power from the internal combustion engine and / or a hydraulic drive train with hydraulic high pressure motor for hydraulic power transmission to the at least one drive wheel of the motor vehicle.
In einer weiteren Ausgestaltung ist die Vorförderpumpe eine Vorförderpumpe mit Elektromotor, so dass die Vorförderpumpe von dem Elektromotor angetrieben ist und insbesondere ist die Förderleistung der Vorförderpumpe steuerbar und/oder regelbar.In a further embodiment, the prefeed pump is a prefeed pump with an electric motor, so that the prefeed pump is driven by the electric motor and, in particular, the delivery rate of the prefeed pump can be controlled and / or regulated.
In einer weiteren Variante stützt sich der Kolben der hydraulischen Maschine mittelbar mit einer Laufrolle oder einem Tassenstößel an der Antriebswelle, z. B. einer Nockenwelle oder Exzenterwelle, der hydraulischen Maschine ab.In a further variant, the piston of the hydraulic machine is supported indirectly with a roller or a bucket tappet on the drive shaft, for. B. a camshaft or eccentric shaft, the hydraulic machine.
Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings
Im Nachfolgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt:In the following, an embodiment of the invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings. It shows:
Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention
Ein nicht dargestelltes Kraftfahrzeug weist einen Verbrennungsmotor
Das nicht dargestellte Kraftfahrzeug weist auch ein hydraulisches Hybridsystem
In der Hochdruckkraftstoffleitung
Die Hochdruckpumpe
Von der Steuereinheit
In
Die Rollen-Lauffläche
Das Hochdruckventil
In
In
In
Insgesamt betrachtet sind mit dem erfindungsgemäßen hydraulischen Hybridsystem
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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