DE102016217511A1 - Combined electric and combustion engine - Google Patents

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Vincent Vahee
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Abstract

Kombinierter Elektro- und Verbrennungsmotor mit mindestens einem Zylinder mit einem Brennraum, welcher durch einen im Zylinder verschiebbaren Zylinderkolben begrenzt wird, sowie mit einem ersten Elektromotor welcher auch als Generator betrieben werden kann, und welcher einen Stator und einen Rotor aufweist. Ein Pleuel, welches einerseits schwenkbar an dem Zylinderkolben befestigt ist, ist andererseits drehbar mit dem Rotor des Elektromotors verbunden und eingerichtet, die Translationsbewegungen des Zylinderkolbens und Drehbewegungen des Rotors ineinander umzuwandeln.Combined electric and internal combustion engine having at least one cylinder with a combustion chamber, which is delimited by a cylinder piston displaceable in the cylinder, and with a first electric motor which can also be operated as a generator, and which has a stator and a rotor. A connecting rod, which is pivotally mounted on the one hand on the cylinder piston, on the other hand rotatably connected to the rotor of the electric motor and adapted to convert the translational movements of the cylinder piston and rotational movements of the rotor into each other.

Description

Die Erfindung betrifft einen kombinierten Elektro- und Verbrennungsmotor, insbesondere für den Antrieb von Kraftfahrzeugen. The invention relates to a combined electric and internal combustion engine, in particular for the drive of motor vehicles.

Seit mehreren Jahren werden elektrisch angetriebene Fahrzeuge als umweltfreundlichere Alternative zu mit Verbrennungsmotoren angetriebenen Fahrzeugen angesehen. In einigen Ländern herrscht der politische Wille, die Einführung und den Anteil von Elektrofahrzeugen im Straßenverkehr zu erhöhen. Der Verkauf und die Neuzulassung von Elektrofahrzeugen sollen daher auch durch Kaufprämien gefördert werden. Trotzdem ist das Interesse der Verbraucher noch verhältnismäßig gering. Als Hauptgründe für die Zurückhaltung beim Kauf von Elektroautos gelten die als zu gering eingeschätzte Reichweite und der vergleichsweise hohe Anschaffungspreis. For several years, electrically driven vehicles have been considered as a more environmentally friendly alternative to internal combustion engine driven vehicles. In some countries there is a political will to increase the introduction and share of electric vehicles in road transport. The sale and new registration of electric vehicles should therefore also be promoted by purchase premiums. Nevertheless, consumer interest is still relatively low. The main reasons for the reluctance with the purchase of electric cars are regarded as too low estimated range and the comparatively high purchase price.

Die Reichweite von rein elektrisch angetriebenen Automobilen hängt in erster Linie von der Batteriekapazität ab. Trotz deutlichem Fortschritt in der Batterietechnologie in den letzten Jahren ist es aber immer noch so, dass für eine größere Reichweite mehr Batteriezellen eingebaut werden müssen. Dies treibt den Preis und das Fahrzeuggewicht in die Höhe und verringert den Nutzraum. The range of purely electrically driven cars depends primarily on the battery capacity. Despite significant advances in battery technology in recent years, it is still the case that more battery cells need to be installed for greater range. This drives up the price and the vehicle weight and reduces the usable space.

Der Hauptnachteil von Batterien gegenüber fossilen Kraftstoffen ist ihre spezifische Energiedichte. In einem Kilogramm Benzin sind ca. 12 kWh Energie in chemischer Form gespeichert. Li-Ionen Akkumulatoren haben dagegen nur eine spezifische Energie von bis zu ca. 0,25 kWh pro Kilogramm. Der spezifische Energiegehalt von Benzin ist also ca. 50 Mal höher als der Li-Ionen Akkumulatoren, die das derzeit am häufigsten eingesetzte Speichermedium für Energie in Elektrofahrzeugen sind. The main disadvantage of batteries over fossil fuels is their specific energy density. In one kilogram of gas, about 12 kWh of energy is stored in chemical form. By contrast, Li-ion batteries only have a specific energy of up to approx. 0.25 kWh per kilogram. The specific energy content of gasoline is thus about 50 times higher than the Li-ion accumulators, which are currently the most commonly used storage medium for energy in electric vehicles.

Manche Hersteller setzen daher nicht mehr auf mehr Batteriekapazität, um die Reichweite zu erhöhen, sondern nutzen den oben beschrieben Vorteil der sehr hohen Energiedichte von fossilen Kraftstoffen und verwenden hierzu sogenannte Range Extender. Das sind Verbrennungsmotoren, die betrieben werden, um die Batterien wieder zu laden, aus denen Elektromotoren ihre benötigte Energie entnehmen. Die rein elektrische Reichweite beträgt ca. 50 bis 180 km im realen Betrieb, können aber durch die Range Extender erheblich gesteigert werden. Beide Ansätze, hohe Batteriekapazität und Range Extender, erhöhen zwar die Reichweite des Fahrzeugs, das aber zu immensen Kosten. Therefore, some manufacturers no longer rely on more battery capacity to increase the range, but use the above-described advantage of the very high energy density of fossil fuels and use this range extender. These are internal combustion engines, which are operated to recharge the batteries, from which electric motors take their required energy. The pure electrical range is about 50 to 180 km in real operation, but can be significantly increased by the range extender. Both approaches, high battery capacity and range extenders, while increasing the range of the vehicle, but at an immense cost.

Einen nicht ganz so progressiven Schritt, nämlich ein Elektrofahrzeug durch den Einsatz eines Verbrennungsmotors in ihrer Reichweite zu erhöhen, verfolgen die Konzepte der Plug-in Hybriden. Dies sind eigentlich Fahrzeuge mit Verbrennungsmotoren, die vor allem für die innerstädtischen und stadtnahen Bereiche die Möglichkeit bieten, rein elektrisch zu fahren, um Geräusch- und Schadstoffausstoß zu reduzieren. The concepts of the plug-in hybrids pursue a less progressive step, namely to increase the range of an electric vehicle by using an internal combustion engine. These are actually vehicles with internal combustion engines, which offer the possibility, especially for the inner-city and city-related areas, to drive purely electrically, in order to reduce noise and pollutant emissions.

Einen großen Nachteil haben aber sowohl die Konzepte der heutigen Range Extender Fahrzeuge als auch die Plug-in Hybriden nach wie vor: Es sind zwei vollständige Antriebssysteme, Verbrennungsmotor und elektrischer Antrieb verbaut. Die beiden eigenständigen Antriebssysteme nehmen sehr viel Platz in Anspruch und nehmen damit viel Nutzraum weg. Außerdem sind das Gewicht und die Kosten dieser Fahrzeuge vergleichsweise hoch. However, both the concepts of today's range extender vehicles and the plug-in hybrids still have a major disadvantage: two complete drive systems, internal combustion engine and electric drive are installed. The two independent drive systems take up a lot of space and thus take away a lot of usable space. In addition, the weight and cost of these vehicles are comparatively high.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen verbesserten Elektroantrieb für ein Kraftfahrzeug anzugeben, mit welchem die oben genannten Nachteile, die geringe Reichweite und der hohe Preis, vermieden oder reduziert werden können. The invention is therefore based on the object to provide an improved electric drive for a motor vehicle, with which the above-mentioned disadvantages, the short range and the high price, can be avoided or reduced.

Die Aufgabe wird gelöst durch einen kombinierten Elektro- und Verbrennungsmotor gemäß dem unabhängigen Anspruch 1, sowie durch einen Antriebsstrang mit einem erfindungsgemäßen kombinierten Elektro- und Verbrennungsmotor und durch ein Verfahren zum Betrieb eines Kraftfahrzeugs mit einem erfindungsgemäßen kombinierten Elektro- und Verbrennungsmotor gemäß den unabhängigen Ansprüchen. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. The object is achieved by a combined electric and internal combustion engine according to the independent claim 1, and by a drive train with a combined electric and internal combustion engine according to the invention and by a method for operating a motor vehicle with a combined electric and internal combustion engine according to the invention according to the independent claims. Advantageous developments are specified in the dependent claims.

Ein erfindungsgemäßer kombinierter Elektro- und Verbrennungsmotor weist mindestens einen Zylinder auf, mit einem Brennraum, welcher durch einen im Zylinder verschiebbaren Zylinderkolben begrenzt wird. Darüber hinaus weist der kombinierte Elektro- und Verbrennungsmotor eine erste Stator-Rotor-Einheit auf, welche als Elektromotor oder als Generator betrieben werden kann. Die Stator-Rotor-Einheit hat einen Stator und einen Rotor, welcher drehfest mit einer Welle verbunden ist. Erfindungsgemäß ist mindestens ein Pleuel vorhanden, welcher einerseits schwenkbar an dem Zylinderkolben befestigt ist, und andererseits drehbar mit dem Rotor des Elektromotors verbunden ist. Der Pleuel ist eingerichtet, Translationsbewegungen des Zylinderkolbens und Drehbewegungen des Rotors ineinander umzuwandeln. An inventive combined electric and internal combustion engine has at least one cylinder, with a combustion chamber, which is delimited by a cylinder piston displaceable in the cylinder. In addition, the combined electric and internal combustion engine has a first stator-rotor unit, which can be operated as an electric motor or as a generator. The stator-rotor unit has a stator and a rotor which is rotatably connected to a shaft. According to the invention there is at least one connecting rod, which is pivotally mounted on the one hand on the cylinder piston, and on the other hand rotatably connected to the rotor of the electric motor. The connecting rod is adapted to translate translational movements of the cylinder piston and rotational movements of the rotor into each other.

Der erfindungsgemäße Motor ist daher also eine Kombination aus einem klassischen 1-Zylinder Motor und einem Elektromotor. Der erfindungsgemäße Motor ist insbesondere für den Antrieb eines Kraftfahrzeugs vorgesehen, jedoch sind auch andere Anwendungen denkbar. The engine according to the invention is therefore a combination of a classic 1-cylinder engine and an electric motor. The motor according to the invention is intended in particular for driving a motor vehicle, but other applications are conceivable.

Bei herkömmlichen Verbrennungsmotoren werden Pleuel dafür eingesetzt, Translationsbewegungen eines Zylinderkolbens in Rotationsbewegungen einer Kurbelwelle umzuwandeln. Translationsbewegungen des Zylinderkolbens werden durch zyklische Verbrennungsvorgänge im Brennraum, beispielsweise nach einem 4-Takt oder einem 2-Takt Prinzip erzeugt. Bei dem erfindungsgemäßen Motor wird hingegen keine Kurbelwelle eingesetzt. Die durch die Verbrennungen im Brennraum des Zylinders erzeugten Translationsbewegungen des Zylinderkolbens werden durch den Pleuel direkt in Rotationsbewegungen des Rotors der Stator-Rotor-Einheit umgewandelt. Conventional internal combustion engines use connecting rods for Translational movements of a cylinder piston in rotational movements of a crankshaft to convert. Translational movements of the cylinder piston are generated by cyclic combustion processes in the combustion chamber, for example after a 4-stroke or a 2-stroke principle. In the engine according to the invention, however, no crankshaft is used. The translational movements of the cylinder piston generated by the burns in the combustion chamber of the cylinder are converted by the connecting rod directly into rotational movements of the rotor of the stator-rotor unit.

Der Pleuel ist üblicherweise ein lang gestreckter Körper, auch Pleuelstange genannt, mit zwei Enden. An dem einen Ende (dem zylinderseitigen Ende) ist der Pleuel beispielsweise über einen Kolbenbolzen schwenkbar am Zylinderkolben befestigt. Am gegenüberliegenden Ende ist er drehbar mit dem Rotor der Stator-Rotor-Einheit verbunden. Der Rotor ist eingerichtet, um eine Welle, mit welcher er drehfest verbunden ist, Rotationsbewegungen auszuführen. Die drehbare Verbindung des Pleuels mit dem Rotor erfolgt zum Beispiel über eine Achse, welche exzentrisch am Rotor befestigt ist. An dieser Achse ist wiederum der Pleuel drehbar befestigt. Eine andere Variante ist eine am Rotor drehfest befestigte Exzenterwelle, auf welcher wiederum der Pleuel drehbar befestigt ist. Damit wird, wie von herkömmlichen Verbrennungsmotoren bekannt, die Translationsbewegung des Zylinderkolbens in eine Rotationsbewegung umgewandelt. Erfindungsgemäß wird jedoch nicht eine Kurbelwelle in Rotation versetzt, sondern direkt der Rotor eines Elektromotors. Der Rotor dient hier also gleichzeitig als Kurbelwelle und als Massenschwungrad für den Verbrennungsmotor und sorgt somit auch für eine Schwingungsdämpfung. The connecting rod is usually an elongated body, also called a connecting rod, with two ends. At one end (the cylinder-side end) of the connecting rod, for example, via a piston pin pivotally mounted on the cylinder piston. At the opposite end it is rotatably connected to the rotor of the stator-rotor unit. The rotor is arranged to rotate a shaft to which it is non-rotatably connected. The rotatable connection of the connecting rod with the rotor takes place for example via an axis which is mounted eccentrically on the rotor. On this axis, in turn, the connecting rod is rotatably mounted. Another variant is a rotatably mounted on the rotor eccentric shaft, on which in turn the connecting rod is rotatably mounted. Thus, as known from conventional internal combustion engines, the translational motion of the cylinder piston is converted into a rotary motion. According to the invention, however, not a crankshaft is set in rotation, but directly the rotor of an electric motor. The rotor thus serves as a crankshaft and as a flywheel for the internal combustion engine and thus also provides vibration damping.

Umgekehrt wird bei Betrieb der Stator-Rotor-Einheit als Elektromotor eine Rotationsbewegung des Rotors über den Pleuel in eine Translationsbewegung des Zylinderkolbens umgewandelt. Durch den Elektromotor wird elektrische Energie, welche beispielsweise in einem Energiespeicher des Fahrzeugs gespeichert ist, in Rotationsenergie umgewandelt, indem der Rotor in Rotation um die Welle versetzt wird. Conversely, when operating the stator-rotor unit as an electric motor, a rotational movement of the rotor via the connecting rod is converted into a translational movement of the cylinder piston. By the electric motor electrical energy, which is stored for example in an energy storage of the vehicle, converted into rotational energy by the rotor is set in rotation about the shaft.

Als Stator-Rotor-Einheit sind grundsätzlich alle bekannten Varianten von Elektromotoren denkbar, z.B. Synchronmaschinen, Asynchronmaschinen etc. Sie kann mit einem Dauermagneten betrieben werden oder über einen Erregerstrom. Der Verbrennungsmotor kann beispielsweise als Direct Injection 4-Takt-Motor mit Turbolader ausgeführt sein. Er kann für die Anwendung mit Benzin, Diesel, Erdgas, Autogas, Biogas, Ethanol, etc. als Kraftstoff ausgeführt sein. Er kann darüber hinaus eine Abgasrückführungseinrichtung aufweisen sowie einen Katalysator. Das Hubvolumen ist wählbar. As a stator-rotor unit, basically all known variants of electric motors are conceivable, e.g. Synchronous machines, asynchronous machines, etc. It can be operated with a permanent magnet or via a field current. The internal combustion engine can be designed, for example, as a direct injection 4-stroke engine with turbocharger. It can be designed for use with petrol, diesel, natural gas, LPG, biogas, ethanol, etc. as a fuel. He may also have an exhaust gas recirculation device and a catalyst. The stroke volume is selectable.

Die beiden Komponenten des erfindungsgemäßen Motors, d.h. der Verbrennungs-Zylinder einerseits und die Stator-Rotor-Einheit des Elektromotors andererseits, können jeweils einzeln oder gemeinsam betrieben werden. Darüber hinaus kann die Stator-Rotor-Einheit auch als Generator betrieben werden. Da mindestens ein Zylinderkolben und ein Rotor mindestens einer Stator-Rotor-Einheit über den Pleuel direkt miteinander verbunden sind, folgt, dass sich bei Betrieb auch nur einer der beiden Komponenten immer auch die andere Komponente mitdreht (Rotor) bzw. mitschwingt (Zylinderkolben). Die jeweils andere Komponente wird also dann mitgeschleppt oder beispielsweise als Generator angetrieben. Vorzugsweise ist eine entsprechende Motorsteuerung vorhanden, die die Funktionen der einzelnen Komponenten regelt. The two components of the motor according to the invention, i. the combustion cylinder on the one hand and the stator-rotor unit of the electric motor on the other hand, can each be operated individually or together. In addition, the stator-rotor unit can also be operated as a generator. Since at least one cylinder piston and a rotor of at least one stator-rotor unit are connected directly to each other via the connecting rod, it follows that during operation only one of the two components always rotates (rotor) or resonates (cylinder piston). The other component is then entrained or, for example, driven as a generator. Preferably, a corresponding motor control is provided which controls the functions of the individual components.

Grundsätzlich sind mit dem erfindungsgemäßen kombinierten Elektro- und Verbrennungsmotor alle Betriebsmodi möglich, welche auch von den oben beschriebenen Plug-In Hybridmodellen und den Range-Extender Systemen bekannt sind. In principle, all operating modes are possible with the combined electric and combustion engine according to the invention, which are also known from the plug-in hybrid models described above and the range extender systems.

So kann ein Fahrzeug mit dem erfindungsgemäßen kombinierten Elektro- und Verbrennungsmotor beispielsweise rein durch den Verbrennungszylinder angetrieben werden, während der Elektromotor bzw. die Stator-Rotor-Einheit als Generator arbeitet und einen Energiespeicher auflädt. Andererseits kann auch die Einheit aus Stator und Rotor als Motor arbeiten. Wenn der Verbrennungszylinder dabei aus ist, wird der Kolben des Zylinders mitgeschleppt. Wenn sowohl der Verbrennungsmotor als auch die Stator-Rotor-Einheit arbeiten, tragen beide zur Drehmomenterzeugung auf der Welle bei. Thus, for example, a vehicle with the combined electric and combustion engine according to the invention can be driven purely by the combustion cylinder, while the electric motor or the stator-rotor unit operates as a generator and charges an energy store. On the other hand, the unit of stator and rotor can work as a motor. When the combustion cylinder is off, the piston of the cylinder is dragged along. When both the engine and the stator-rotor unit work, both contribute to torque generation on the shaft.

Die Stator-Rotor-Einheit kann auch durch die Massenträgheit des Fahrzeugs angetrieben als Generator arbeiten und elektrische Energie erzeugen (Rekuperation) während der Verbrennungszylinder an oder aus ist. The stator-rotor unit can also operate driven by the inertia of the vehicle as a generator and generate electrical energy (recuperation) while the combustion cylinder is on or off.

Die Erfindung bietet gegenüber den bekannten Plug-In Hybridmodellen und den Range-Extender Systemen den Vorteil, dass sie wesentlich kostengünstiger ist als zwei eigenständige Antriebe. Durch die erfindungsgemäße Kombination eines elektrischen und eines Verbrennungsantriebs in einem Motor sind mechanische Komponenten soweit möglich eliminiert oder reduziert, indem verschiedene Funktionen auf eine Komponente vereinigt werden. Compared with the known plug-in hybrid models and the range extender systems, the invention offers the advantage that it is considerably less expensive than two independent drives. The inventive combination of an electric and a combustion drive in a motor mechanical components are eliminated or reduced as far as possible by combining different functions on a component.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung umfasst der kombinierte Elektro- und Verbrennungsmotor eine zweite Stator-Rotor-Einheit, welche sowohl als Motor als auch als Generator betrieben werden kann. Die zweite Stator-Rotor-Einheit weist ebenfalls einen Stator und einen Rotor auf, wobei der Rotor drehfest mit einer Welle verbunden ist. Vorzugsweise ist der Rotor der zweite Stator-Rotor-Einheit koaxial zum ersten Rotor und zu dessen Welle angeordnet. Wie auch schon bei der ersten Stator-Rotor-Einheit, sind auch hier sämtliche bekannte Varianten für Elektromotoren möglich. Die zweite Stator-Rotor-Einheit kann beispielsweise ein elektrischer Synchronmotor oder ein Asynchronmotor sein. According to a preferred development of the combined electric and internal combustion engine comprises a second stator-rotor unit, which can be operated both as a motor and as a generator. The second stator-rotor unit also has a stator and a rotor, wherein the rotor is rotatably connected to a shaft. Preferably the rotor of the second stator-rotor unit is arranged coaxially to the first rotor and to the shaft thereof. As with the first stator-rotor unit, all known variants for electric motors are also possible here. The second stator-rotor unit may be, for example, a synchronous electric motor or an asynchronous motor.

Durch diese Variante des erfindungsgemäßen kombinierten Elektro- und Verbrennungsmotors mit einer zweiten Stator-Rotor-Einheit wird die Variationsmöglichkeit der einsetzbaren Betriebsmodi weiter gesteigert. Beispielsweise kann eine Stator-Rotor-Einheit als Generator arbeiten, während die andere als Motor für den Vortrieb arbeitet. Es können aber auch beide gemeinsam als Generator arbeiten oder als Motor. Die Zahl der Einsatzmöglichkeiten wird noch gesteigert, wenn gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung die Wellen des ersten Rotors und die Welle des zweiten Rotors über ein lösbares Kupplungselement drehfest miteinander verbindbar sind. Als Kupplungselement kommen beispielsweise eine übliche Reibkupplung oder auch eine formschlüssige Kupplung, wie eine Klauenkupplung in Frage. By this variant of the combined electric and internal combustion engine according to the invention with a second stator-rotor unit, the possibility of varying the usable operating modes is further increased. For example, one stator-rotor unit can operate as a generator while the other works as a motor for propulsion. But they can also work together as a generator or as an engine. The number of applications is further increased if, according to an advantageous embodiment, the shafts of the first rotor and the shaft of the second rotor via a releasable coupling element rotatably connected to each other. As a coupling element, for example, a conventional friction clutch or a positive coupling, such as a dog clutch come into question.

In einer anderen alternativen Ausgestaltung können die beiden Stator-Rotor-Einheiten auf gegenüberliegenden Seiten des Verbrennungszylinders angeordnet sein, wobei der Pleuel des Zylinderkolbens zwischen den Rotoren der Stator-Rotor-Einheiten angeordnet sein kann und mit einem oder beiden Rotoren drehbar verbunden sein kann. Beispielsweise ist das Pleuel an einer mindestens an einem Rotor exzentrisch befestigen Achse drehbar befestigt und eingerichtet, Translationsbewegungen des Zylinderkolbens und Drehbewegungen des mindestens einen Rotors ineinander umzuwandeln. Vorzugsweise ist der Pleuel mit beiden Rotoren der beiden Stator-Rotor-Einheiten drehbar verbunden. In another alternative embodiment, the two stator-rotor units may be arranged on opposite sides of the combustion cylinder, wherein the connecting rod of the cylinder piston between the rotors of the stator-rotor units may be arranged and rotatably connected to one or both rotors. For example, the connecting rod is rotatably mounted on an axis eccentrically fixed to at least one rotor and arranged to convert translational movements of the cylinder piston and rotational movements of the at least one rotor into one another. Preferably, the connecting rod is rotatably connected to both rotors of the two stator-rotor units.

Eine weitere vorteilhafte Variante sieht statt der exzentrisch am Rotor befestigen Achse eine drehfest am Rotor befestigte Exzenterwelle vor, an welcher der Pleuel drehbar befestigt ist. Auch hier kann die Exzenterwelle mit einem Rotor oder auch mit zwei Rotoren drehfest verbunden sein. Hierbei können ebenso Translationsbewegungen des Zylinderkolbens und Drehbewegungen des mindestens einen Rotors ineinander umgewandelt werden. A further advantageous variant provides instead of the eccentrically fastened to the rotor axis a rotatably mounted on the rotor eccentric shaft, to which the connecting rod is rotatably mounted. Again, the eccentric shaft rotatably connected to a rotor or with two rotors. In this case also translational movements of the cylinder piston and rotational movements of the at least one rotor can be converted into each other.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Variante weist der erfindungsgemäße Motor mindestens einen zweiten Zylinder auf. Der zweite Zylinder weist, ebenso wie der erste, einen Brennraum auf, welcher durch einen im Zylinder verschiebbaren Zylinderkolben begrenzt wird. An dem Zylinderkolben ist wiederum ein zweiter Pleuel befestigt, welcher an einem gegenüberliegenden Ende drehbar mit mindestens einem Rotor verbunden ist. Auch dieser Pleuel ist eingerichtet, Translationsbewegungen des zusätzlichen Zylinderkolbens und Drehbewegungen von mindestens einem Rotor ineinander umzuwandeln. Der Pleuel des zusätzlichen Zylinders kann, ebenso wie ein Pleuel des ersten Zylinders, mit einem oder zwei Rotoren der Elektromotoren verbunden sein. Ein zweiter Zylinder kann die Leistungsfähigkeit des Motors erhöhen. Bei noch höherem Leitungsbedarf können auch noch weitere Zylinder in dem erfindungsgemäßen kombinierten Elektro- und Verbrennungsmotor integriert werden. Beispielsweise sind je nach Leistungsbedarf zwei, drei, vier oder fünf oder mehr Zylinder möglich. Wie oben für den ersten Zylinder beschrieben, sind auch für den zweiten oder alle weiteren Zylinder sämtliche Kraftstoffe oder Takt-Varianten möglich. According to another preferred variant, the engine according to the invention has at least one second cylinder. The second cylinder has, just like the first, a combustion chamber, which is delimited by a cylinder piston displaceable in the cylinder. On the cylinder piston, in turn, a second connecting rod is attached, which is rotatably connected at an opposite end with at least one rotor. This connecting rod is also set up to convert translational movements of the additional cylinder piston and rotational movements of at least one rotor into one another. The connecting rod of the additional cylinder, like a connecting rod of the first cylinder, may be connected to one or two rotors of the electric motors. A second cylinder can increase the efficiency of the engine. With even higher line requirements, even more cylinders can be integrated in the combined electric and internal combustion engine according to the invention. For example, depending on the power requirement, two, three, four or five or more cylinders are possible. As described above for the first cylinder, all fuels or timing variants are possible for the second or all other cylinders.

Eine weitere verbesserte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Motors besteht darin, dass der mindestens eine Zylinder elektrisch betätigte Einlass- und Auslassventile aufweist. Dies ermöglicht weitere Vereinfachungen durch den Entfall von Nockenwellen und Nockenwellentrieb und zusätzliche Variationsmöglichkeiten in der Betriebsführung des Verbrennungsmotors. Beispielsweise ergeben sich durch unabhängige Ventilsteuerungen voll variable Verbrennungskalibrationsmöglichkeiten. Elektrisch betätigbare Ein- und Auslassventile erlauben z. B. die Anwendung von Miller-Kreisprozessen (frühes Schließen des Einlassventils) oder Atkinson-Kreisprozessen (spätes Schließen des Einlassventils), Scavenging (ein Teil der angesaugten kalten Frischluft spült das im Zylinder befindliche heiße Abgas in einem Abgaskrümmer) oder Abgasanteile in der Zylinderladung von 0 bis 100%, womit ein Abgasrückführungssystem ersetzt werden könnte. Another improved embodiment of the engine according to the invention is that the at least one cylinder has electrically operated intake and exhaust valves. This allows further simplifications through the elimination of camshaft and camshaft drive and additional possibilities of variation in the operation of the internal combustion engine. For example, independent valve controls result in fully variable combustion calibration options. Electrically actuated inlet and outlet valves allow z. For example, the use of Miller cycle processes (early intake valve closure) or Atkinson cycle processes (intake valve late closure), scavenging (a portion of the intake cold exhaust air purifies the in-cylinder hot exhaust gas in an exhaust manifold), or exhaust gas components in the cylinder charge 0 to 100%, which could replace an exhaust gas recirculation system.

Der erfindungsgemäße kombinierte Elektro- und Verbrennungsmotor ist vorzugsweise in einem Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug eingesetzt. Dabei ist die Welle des mindestens einen Rotors drehfest mit einer Eingangswelle eines Getriebes verbunden. Dies kann vorzugsweise durch eine lösbare Kupplungseinrichtung zur lösbar drehfesten Verbindung erfolgen. Die lösbare Kupplungseinrichtung kann eine herkömmliche Reibkupplung sein oder eine Formschlusskupplung, wie z.B. eine Klauenkupplung. Bei Verwendung einer Formschlusskupplung kann die Synchronisation beispielsweise über Ansteuerung des Elektromotors erfolgen. In diesem Fall ist vorzugsweise ein rein elektrisches Anfahren durch eine oder zwei Stator-Rotor-Einheiten des Fahrzeugs vorgesehen. Klauenkupplungen sind leichter und kleiner als übliche Reibkupplungen. Mit Einsatz einer zusätzlichen Kupplung kann die Variationsmöglichkeit in den Betriebsmodi weiter erhöht werden. The combined electric and internal combustion engine according to the invention is preferably used in a drive train for a motor vehicle. In this case, the shaft of the at least one rotor is non-rotatably connected to an input shaft of a transmission. This can preferably be done by a releasable coupling device for releasably rotationally fixed connection. The releasable coupling device may be a conventional friction clutch or a positive clutch, such as a positive clutch. a dog clutch. When using a form-locking coupling synchronization can be done for example via control of the electric motor. In this case, a purely electric starting is preferably provided by one or two stator-rotor units of the vehicle. Jaw clutches are lighter and smaller than conventional friction clutches. With the use of an additional coupling, the possibility of variation in the operating modes can be further increased.

Mit dem erfindungsgemäßen kombinierten Elektro- und Verbrennungsmotor bzw. mit dem erfindungsgemäßen Antriebsstrang in einem Kraftfahrzeug sind, wie oben bereits erwähnt, zahlreiche verschiedene Betriebsmodi des Kraftfahrzeugs möglich. Die Erfindung betrifft daher auch ein Verfahren zum Betrieb eines Kraftfahrzeugs mit einem erfindungsgemäßen kombinierten Elektro- und Verbrennungsmotor. With the combined electric and combustion engine according to the invention or with the drive train according to the invention in a motor vehicle, as already mentioned above, numerous various modes of operation of the motor vehicle possible. The invention therefore also relates to a method for operating a motor vehicle with a combined electric and internal combustion engine according to the invention.

Gemäß einer ersten bevorzugten Variante trägt mindestens eine Stator-Rotor-Einheit des kombinierten Elektro- und Verbrennungsmotors zur Traktion des Fahrzeugs bei. Gemäß einer anderen vorteilhaften Variante wird mindestens eine Stator-Rotor-Einheit des kombinierten Elektro- und Verbrennungsmotors als Generator betrieben. Gemäß einer weiteren vorteilhaften Variante werden sowohl alle Stator-Rotor-Einheiten als auch alle Verbrennungszylinder zur Traktion des Fahrzeugs beitragen („boosting“). According to a first preferred variant, at least one stator-rotor unit of the combined electric and internal combustion engine contributes to the traction of the vehicle. According to another advantageous variant, at least one stator-rotor unit of the combined electric and internal combustion engine is operated as a generator. According to a further advantageous variant, both all stator-rotor units and all combustion cylinders contribute to the traction of the vehicle ("boosting").

Grundsätzlich ist mit dem erfindungsgemäßen kombinierten Elektro- und Verbrennungsmotor jeder kombinatorisch denkbare Betriebsmodus möglich. Beispielsweise kann der Verbrennungsmotor die mittlere benötigte Antriebsleistung erzeugen, welche das Fahrzeug benötigt. Leistungsspitzen können über den Elektromotor d.h. die Stator-Rotor-Einheit(en) abgedeckt werden, die ihre Energie aus Akkumulatoren beziehen. In principle, any combinatorially conceivable operating mode is possible with the combined electric and combustion engine according to the invention. For example, the engine may produce the average required drive power that the vehicle requires. Power peaks can be transmitted through the electric motor, i. the stator-rotor unit (s) are covered, which derive their energy from accumulators.

Eine andere Variante sieht vor, dass beide Elektromotoren, das heißt beide Stator-Rotor-Einheiten als Generator arbeiten. Sie werden beispielsweise über die Massenträgheit des Fahrzeugs angetrieben (Rekuperation). Andernfalls können die beiden als Generator arbeitenden Stator-Rotor-Einheiten durch den Verbrenner angetrieben werden um einen Energiespeicher zu laden. Another variant provides that both electric motors, that is, both stator-rotor units operate as a generator. They are driven, for example, by the mass inertia of the vehicle (recuperation). Otherwise, the two working as a generator stator-rotor units can be driven by the combustor to load an energy storage.

Eine weitere Variante sieht vor, dass nur eine der Stator-Rotor-Einheiten im Generatorbetrieb arbeitet und somit den Akku lädt, während der andere im Motorbetrieb für den Vortrieb arbeitet. Der Verbrennungsmotor kann dabei an oder aus sein. Eine weitere Variante ist, dass nur der Verbrennungszylinder arbeitet, während beide Stator-Rotor-Einheiten mitgeschleppt werden. Another variant provides that only one of the stator-rotor units operates in generator mode and thus charges the battery, while the other operates in the engine operation for propulsion. The internal combustion engine can be on or off. Another variant is that only the combustion cylinder is working while both stator-rotor units are being carried along.

Der erfindungsgemäße kombinierte Elektro- und Verbrennungsmotor lässt die Realisierung jedes anderen vorstellbaren Betriebsmodus zu. So kann beispielsweise das Bordnetz mit einem oder mehreren Akkus aufgebaut sein. Bei mehreren Akkus können auch verschiedene Spannungslevel realisiert werden (z. B. 12 Volt/48 Volt, oder 12 Volt/Hochvolt). Bei Generatorbetrieb mindestens einer Stator-Rotor-Einheit kann einer oder beide Akkus geladen werden. Bei Motorbetrieb mindestens einer Stator-Rotor-Einheit kann die elektrische Energie aus einer oder beiden Akkus kommen. Der Einsatz eines Bordnetz-Spannungs-/-Leistungsreglers ist zweckmäßig. The combined electric and internal combustion engine according to the invention allows the realization of any other conceivable operating mode. For example, the electrical system can be constructed with one or more batteries. With several rechargeable batteries different voltage levels can be realized (eg 12 Volt / 48 Volt, or 12 Volt / High Volt). In generator operation of at least one stator-rotor unit, one or both batteries can be charged. When operating at least one stator-rotor unit, the electrical energy can come from one or both batteries. The use of a vehicle electrical voltage / power controller is appropriate.

Eine besonders vorteilhafte Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betrieb eines Kraftfahrzeugs ist möglich mit einem kombinierten Elektro- und Verbrennungsmotor mit mindestens zwei Stator-Rotor-Einheiten sowie mit zwei Energiespeichern (vorzugsweise 48V) im Fahrzeug. Dabei arbeitet der mindestens eine Zylinder für die Traktion des Fahrzeugs. Eine erste Stator-Rotor-Einheit ist mit einem ersten Energiespeicher verbunden ist und arbeitet als Motor. Eine zweite Stator-Rotor-Einheit ist mit einem zweiten Energiespeicher verbunden und arbeitet als Generator. In Abhängigkeit von einem Ladezustand der beiden Energiespeicher kann der Betriebsmodus gewechselt werden, so dass die erste Stator-Rotor-Einheit als Generator arbeitet und die zweite Stator-Rotor-Einheit als Motor. In diesem Betriebsmodus ist es möglich (mit Hilfe einer Motorsteuerung) Schwankungen im durch den 1-Zylinder Verbrennungsmotor erzeugten Antriebsmoment durch gepulstes Zuschalten der beiden Stator-Rotor-Einheiten auszugleichen. Indem eine Stator-Rotor-Einheit als Motor arbeitet, können die „Täler“ im vom Zylinder erzeugten Drehmomentverlauf aufgefüllt werden, während die zweite Stator-Rotor-Einheit gepulst als Generator arbeitet und die Drehmomentspitzen abflacht. Somit können die ansonsten bei einem 1-Zylinder-Motor auftretenden Schwankungen im Antriebsmoment fast vollständig ausgeglichen werden. A particularly advantageous variant of the method according to the invention for operating a motor vehicle is possible with a combined electric and combustion engine with at least two stator-rotor units and with two energy stores (preferably 48V) in the vehicle. In this case, the at least one cylinder works for the traction of the vehicle. A first stator-rotor unit is connected to a first energy store and operates as a motor. A second stator-rotor unit is connected to a second energy storage and operates as a generator. Depending on a state of charge of the two energy storage, the operating mode can be changed, so that the first stator-rotor unit operates as a generator and the second stator-rotor unit as a motor. In this operating mode, it is possible (using an engine control) to compensate for fluctuations in the drive torque generated by the 1-cylinder internal combustion engine by pulsed connection of the two stator-rotor units. By operating a stator-rotor unit as a motor, the "valleys" can be filled in the torque curve generated by the cylinder, while the second stator-rotor unit operates as a pulsed generator and flattens the torque peaks. Thus, the fluctuations in the drive torque otherwise occurring in a 1-cylinder engine can be almost completely compensated.

Da die beiden Stator-Rotor-Einheiten jeweils fest einem Energiespeicher (Akku)zugeordnet sind und für eine gewisse Zeitdauer ihre Betriebsmodi beibehalten, wird einem Akku immer Energie entnommen, während der andere aufgeladen wird. Nach einer bestimmten Zeit ist es erforderlich, dass die beiden Stator-Rotor-Einheiten ihre Funktionen tauschen. Vorzugsweise findet ein periodischer Wechsel der Betriebsmodi der beiden Stator-Rotor-Einheiten statt. Da die Richtung des Energieflusses dabei aber jeweils für eine gewisse Zeitdauer aufrecht erhalten wird, nehmen die Energiespeicher dabei keinen Schaden. Since the two stator-rotor units are each permanently assigned to an energy store (rechargeable battery) and maintain their operating modes for a certain period of time, one battery is always taken off energy while the other is being charged. After a certain time, it is necessary that the two stator-rotor units exchange their functions. Preferably, a periodic change of the operating modes of the two stator-rotor units takes place. However, since the direction of the energy flow is maintained in each case for a certain period of time, the energy storage devices take no damage.

Weitere Vereinfachungen und Verbilligungen sind möglich durch downgrading des Direct Injection Verbrennungsmotors durch einen Multiport-Injection-Verbrennungsmotor. Weiterhin ist ein Entfall des Turboladers möglich oder das Vier-Takt-Prinzip des Verbrennungsmotors kann beispielsweise durch einen Zwei-Takt ersetzt werden. Further simplifications and reductions are possible by downgrading the Direct Injection internal combustion engine by a multiport injection internal combustion engine. Furthermore, an elimination of the turbocharger is possible or the four-stroke principle of the internal combustion engine can be replaced for example by a two-stroke.

Die erfindungsgemäße Zusammenführung von Verbrennungsmotor und Elektromotor/Generator in eine funktionelle Einheit ermöglicht die Umsetzung weitestgehender Vereinfachungen im Aufbau sowie Erreichen maximal flexibler Ansteuerung. Dies erlaubt eine maximale Flexibilisierung der möglichen Betriebsmodi des Antriebskonzepts mit dem Ziel maximaler Effizienz, minimalen CO2- und Schadstoffausstoß, sowie minimalem Gewicht bei gleichzeitig minimalen Kosten. The merger of internal combustion engine and electric motor / generator according to the invention into a functional unit makes it possible to implement as far as possible simplifications in the design and to achieve maximum flexible control. This allows a maximum flexibility of the possible operating modes of the drive concept with the goal of maximum efficiency, minimum CO 2 - and Pollutant emissions, as well as minimum weight with minimum costs.

Im Folgenden soll die Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert werden. Es zeigen schematisch: In the following, the invention will be explained in more detail with reference to the accompanying drawings. They show schematically:

1 eine erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen kombinierten Elektro- und Verbrennungsmotors in Stirnansicht auf die Welle; 1 a first embodiment of the combined electric and internal combustion engine according to the invention in front view of the shaft;

2 eine Seitenansicht der in 1 gezeigten Ausführungsform; 2 a side view of in 1 embodiment shown;

3 eine vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Elektro- und Verbrennungsmotors mit zwei Stator-Rotor-Einheiten; 3 An advantageous development of the electric and internal combustion engine according to the invention with two stator-rotor units;

4 eine zweite vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Elektro- und Verbrennungsmotors mit zwei Stator-Rotor-Einheiten; 4 a second advantageous embodiment of the electric and internal combustion engine according to the invention with two stator-rotor units;

5 eine weitere alternative Ausgestaltung eines kombinierten Elektro- und Verbrennungsmotors mit zwei Stator-Rotor-Einheiten; 5 a further alternative embodiment of a combined electric and internal combustion engine with two stator-rotor units;

6 eine weitere vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Elektro- und Verbrennungsmotors mit zwei Verbrennungszylindern. 6 a further advantageous embodiment of the electric and internal combustion engine according to the invention with two combustion cylinders.

1 zeigt eine Stirnansicht eines erfindungsgemäßen kombinierten Elektro- und Verbrennungsmotors 1 in Draufsicht auf die Welle 8. Mit der Welle 8 ist der Rotor 7 des Elektromotors 5 drehfest verbunden. Konzentrisch dazu, außenherum ist der Stator 6 angeordnet, welcher von einem Gehäuse 11 umschlossen ist. Mit dem Rotor 7 ist der Pleuel 9 drehfest verbunden. Wobei der Drehpunkt des Pleuels an dem Rotor exzentrisch angeordnet ist. Am anderen Ende des langgestreckten Pleuels 9 ist der Pleuel 9 über einen Kolbenbolzen 12 schwenkbar an dem Zylinderkolben 4 befestigt. Der Zylinderkolben 4 begrenzt den Brennraum 3 im Zylinder 2 des Verbrennungsmotors. Oben am Brennraum des Zylinders 2 sind die Einlass- 30 und Auslassventile 31 des Zylinders angeordnet. 1 shows an end view of a combined electric and internal combustion engine according to the invention 1 in plan view of the shaft 8th , With the wave 8th is the rotor 7 of the electric motor 5 rotatably connected. Concentric to it, outside is the stator 6 arranged, which of a housing 11 is enclosed. With the rotor 7 is the connecting rod 9 rotatably connected. Wherein the pivot point of the connecting rod is arranged eccentrically on the rotor. At the other end of the elongated connecting rod 9 is the connecting rod 9 via a piston pin 12 pivotable on the cylinder piston 4 attached. The cylinder piston 4 limits the combustion chamber 3 in the cylinder 2 of the internal combustion engine. At the top of the cylinder's combustion chamber 2 are the admission 30 and exhaust valves 31 arranged the cylinder.

2 zeigt dieselbe Ausführungsform des erfindungsgemäßen kombinierten Elektro- und Verbrennungsmotors in Seitenansicht. Das Pleuel 9 des Verbrennungszylinders 2 ist über eine Achse 20 direkt mit dem Rotor 7 des Elektromotors verbunden. Der Rotor 7 wiederum ist drehfest mit einer Welle 8 verbunden, welche das durch den kombinierten Verbrennungs- oder Elektromotor 1 erzeugte Drehmoment über eine Kupplung 19 und eine Getriebeeingangswelle 38 an das Getriebe 39 weiterleitet. Vom Getriebe wird das Drehmoment über eine Antriebswelle 40 an die Räder bzw. an ein Differentialgetriebe (nicht gezeigt) weitergeleitet. Der kombinierte Elektro- und Verbrennungsmotor 1 bildet zusammen mit der Kupplung 38 und dem Getriebe 39 einen Antriebsstrang 10 eines Kraftfahrzeugs. 2 shows the same embodiment of the combined electric and internal combustion engine according to the invention in side view. The connecting rod 9 of the combustion cylinder 2 is about an axis 20 directly with the rotor 7 connected to the electric motor. The rotor 7 In turn, it is rotatable with a shaft 8th connected, which by the combined combustion or electric motor 1 generated torque via a clutch 19 and a transmission input shaft 38 to the gearbox 39 forwards. From the gearbox, the torque is transmitted through a drive shaft 40 to the wheels or to a differential gear (not shown) forwarded. The combined electric and combustion engine 1 forms together with the clutch 38 and the transmission 39 a drive train 10 of a motor vehicle.

Die in 3 gezeigte Variante des erfindungsgemäßen Elektro- und Verbrennungsmotors 1 enthält eine zweite Stator-Rotor-Einheit 15 als zweiten Elektromotor. Die daran drehfest befestige Welle 18 ist über eine Kupplung 19 mit der Welle des ersten Elektromotors 5 gekoppelt. Auf der Ausgangsseite führt die Welle 18 zur Eingangswelle 38 eines Getriebes 39. Hier kann wahlweise auch noch eine zweite Kupplung 19 eingeführt werden. Die Variante mit zwei Elektromotoren 5 und 15 bietet gegenüber der in 1 und 2 gezeigten Variante die zusätzliche Möglichkeit, dass ein Elektromotor 5, 15 als Generator betrieben wird, während der zweite 15, 5 zur Traktion beiträgt. In the 3 shown variant of the electric and internal combustion engine according to the invention 1 contains a second stator-rotor unit 15 as a second electric motor. The non-rotatably mounted shaft 18 is about a clutch 19 with the shaft of the first electric motor 5 coupled. On the output side, the shaft leads 18 to the input shaft 38 a gearbox 39 , Optionally, you can also choose a second clutch here 19 be introduced. The variant with two electric motors 5 and 15 offers opposite the in 1 and 2 variant shown the additional possibility that an electric motor 5 . 15 is operated as a generator, while the second 15 . 5 contributes to traction.

Die in 4 gezeigte Variante verfügt ebenfalls über zwei Stator-Rotor-Einheiten 5, 15, wobei hierbei der Zylinder 2 des Verbrennungsmotors zwischen den beiden Stator-Rotor-Einheiten angeordnet ist. Der Pleuel 9 ist über eine Achse 20 mit den beiden Rotoren 7 und 17 der beiden Elektromotoren 5 und 15 verbunden. Die Wellen 8 und 18 der beiden Elektromotoren sind koaxial angeordnet, aber nicht direkt miteinander gekoppelt. Über eine Kupplung 19 führt die Welle 18 über die Getriebeeingangswelle 38 zum Getriebe 39. In the 4 variant shown also has two stator-rotor units 5 . 15 , in which case the cylinder 2 of the internal combustion engine between the two stator-rotor units is arranged. The connecting rod 9 is about an axis 20 with the two rotors 7 and 17 the two electric motors 5 and 15 connected. The waves 8th and 18 of the two electric motors are arranged coaxially, but not directly coupled with each other. About a clutch 19 leads the wave 18 over the transmission input shaft 38 to the gearbox 39 ,

Die in 5 gezeigte Ausführungsvariante ähnelt der in 4 gezeigten. Jedoch ist die Pleuelstange 9 hierbei nicht über eine Achse 20 mit den Rotoren verbunden, sondern sie ist drehbar mit einer Exzenterwelle 21 verbunden, welche ihrerseits drehfest mit den Rotoren 7 und 17 der Elektromotoren 5, 15 verbunden ist. Ein von den Stator-Rotor-Einheiten und/oder dem Verbrennungsmotor erzeugtes Drehmoment wird über die Welle 18 und eine Kupplung 19 an die Getriebeeingangswelle 38 weitergeleitet. In the 5 embodiment shown is similar to in 4 shown. However, the connecting rod is 9 not an axis 20 It is connected to the rotors, but it is rotatable with an eccentric shaft 21 connected, which in turn rotatably with the rotors 7 and 17 the electric motors 5 . 15 connected is. A torque generated by the stator-rotor units and / or the internal combustion engine is transmitted through the shaft 18 and a clutch 19 to the transmission input shaft 38 forwarded.

In 6 ist eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung dargestellt. Diese Variante besitzt für einen erhöhten Leistungsbedarf einen zweiten Verbrennungszylinder 22 mit einem Brennraum 23, welcher von einem Zylinderkolben 24 begrenzt wird. Über den Pleuel 29 wird eine Translationsbewegung des Zylinderkolbens 24 an den Rotor 7, 17 des Elektromotors übertragen. In der dargestellten Variante sind sowohl die Pleuelstange 9 des ersten Zylinders 2 als auch die zweite Pleuelstange 29 des zweiten Zylinders 22 über eine Achse 20 drehbar mit dem Rotor 7, 17 des Elektromotors verbunden. Alternativ könnten die beiden Pleuel 9, 19 auch über eine Exzenterwelle 21 mit dem Rotor verbunden sein. In 6 a further advantageous embodiment is shown. This variant has a second combustion cylinder for an increased power requirement 22 with a combustion chamber 23 , which of a cylinder piston 24 is limited. Over the connecting rod 29 becomes a translational movement of the cylinder piston 24 to the rotor 7 . 17 transmitted by the electric motor. In the illustrated variant, both the connecting rod 9 of the first cylinder 2 as well as the second connecting rod 29 of the second cylinder 22 over an axis 20 rotatable with the rotor 7 . 17 connected to the electric motor. Alternatively, the two connecting rods could 9 . 19 also via an eccentric shaft 21 be connected to the rotor.

Für einen weiter erhöhten Leistungsbedarf könnten auch zusätzliche Zylinder nach dem gleichen Prinzip angebaut werden. Darüber hinaus ist auch eine Variante mit zwei oder mehr Verbrennungszylindern und zwei oder mehr Rotor-/Statoreinheiten denkbar. For a further increase in power requirements, additional cylinders could be built on the same principle. In addition, a variant with two or more combustion cylinders and two or more rotor / stator units is conceivable.

Die in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele sind lediglich beispielhaft aufzufassen. Alle oben beschriebenen Aspekte der Erfindung können sowohl einzeln, als auch in Kombination in der Erfindung zum Einsatz kommen. The embodiments shown in the figures are to be considered as exemplary only. All aspects of the invention described above can be used both individually and in combination in the invention.

Claims (15)

Kombinierter Elektro- und Verbrennungsmotor (1) mit – mindestens einem Zylinder (2) mit einem Brennraum (3), welcher durch einen im Zylinder (2) verschiebbaren Zylinderkolben (4) begrenzt wird, – einer ersten Stator-Rotor-Einheit (5), welche als Elektromotor oder als Generator betrieben werden kann, mit einem Stator (6) und einem Rotor (7), welcher drehfest mit einer Welle (8) verbunden ist, und mit – mindestens einem Pleuel (9), welcher einerseits schwenkbar an dem Zylinderkolben (4) befestigt ist und andererseits drehbar mit dem Rotor (7) verbunden ist, und welcher eingerichtet ist, Translationsbewegungen des Zylinderkolbens (4) und Drehbewegungen des Rotors (7) ineinander umzuwandeln.  Combined electric and combustion engine ( 1 ) with - at least one cylinder ( 2 ) with a combustion chamber ( 3 ), which by a in cylinder ( 2 ) displaceable cylinder pistons ( 4 ), - a first stator-rotor unit ( 5 ), which can be operated as an electric motor or as a generator, with a stator ( 6 ) and a rotor ( 7 ), which rotatably with a shaft ( 8th ), and with at least one connecting rod ( 9 ), which on the one hand pivotally mounted on the cylinder piston ( 4 ) and on the other hand rotatable with the rotor ( 7 ), and which is arranged, translation movements of the cylinder piston ( 4 ) and rotational movements of the rotor ( 7 ) into each other. Kombinierter Elektro- und Verbrennungsmotor (1) gemäß Anspruch 1, mit einer zweiten Stator-Rotor-Einheit (15), mit einem zweiten Stator (16) und einem zweiten Rotor (17), welcher drehfest mit einer Welle (18) verbunden ist. Combined electric and combustion engine ( 1 ) according to claim 1, with a second stator-rotor unit ( 15 ), with a second stator ( 16 ) and a second rotor ( 17 ), which rotatably with a shaft ( 18 ) connected is. Kombinierter Elektro- und Verbrennungsmotor (1) gemäß Anspruch 2, wobei die Welle (8) der ersten Stator-Rotor-Einheit (5) und die Welle (18) der zweiten Stator-Rotor-Einheit (15) über eine lösbare Kupplung (19) drehfest miteinander verbindbar sind. Combined electric and combustion engine ( 1 ) according to claim 2, wherein the shaft ( 8th ) of the first stator-rotor unit ( 5 ) and the wave ( 18 ) of the second stator-rotor unit ( 15 ) via a releasable coupling ( 19 ) are rotatably connected to each other. Kombinierter Elektro- und Verbrennungsmotor (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Pleuel (9) an einer an mindestens einem Rotor (7, 17) exzentrisch befestigten Achse (20) drehbar befestigt ist, und eingerichtet ist, Translationsbewegungen des Zylinderkolbens (4) und Drehbewegungen des mindestens einen Rotors (7, 17) ineinander umzuwandeln. Combined electric and combustion engine ( 1 ) according to one of the preceding claims, wherein the connecting rod ( 9 ) on one at least one rotor ( 7 . 17 ) eccentrically mounted axis ( 20 ) is rotatably mounted, and is arranged, translation movements of the cylinder piston ( 4 ) and rotational movements of the at least one rotor ( 7 . 17 ) into each other. Kombinierter Elektro- und Verbrennungsmotor (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Pleuel (9) an einer an mindestens einem Rotor (7, 17) drehfest befestigten Exzenterwelle (21) drehbar befestigt ist, und eingerichtet ist, Translationsbewegungen des Zylinderkolbens (4) und Drehbewegungen des mindestens einen Rotors (7, 17) ineinander umzuwandeln. Combined electric and combustion engine ( 1 ) according to one of the preceding claims, wherein the connecting rod ( 9 ) on one at least one rotor ( 7 . 17 ) rotatably mounted eccentric shaft ( 21 ) is rotatably mounted, and is arranged, translation movements of the cylinder piston ( 4 ) and rotational movements of the at least one rotor ( 7 . 17 ) into each other. Kombinierter Elektro- und Verbrennungsmotor (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, mit mindestens einem zweiten Zylinder (22) mit einem Brennraum (23), welcher durch einen im Zylinder (22) verschiebbaren Zylinderkolben (24) begrenzt wird, und einem Pleuel (29), welcher einerseits schwenkbar an dem Zylinderkolben (24) des mindestens einen zweiten Zylinders (22) befestigt ist und andererseits drehbar mit mindestens einem Rotor (7, 17) einer Stator-Rotor-Einheit (5, 15) verbunden ist, und welcher eingerichtet ist, Translationsbewegungen des Zylinderkolbens (24) und Drehbewegungen des mindestens einen Rotors (7, 17) ineinander umzuwandeln. Combined electric and combustion engine ( 1 ) according to one of the preceding claims, with at least one second cylinder ( 22 ) with a combustion chamber ( 23 ), which by a in cylinder ( 22 ) displaceable cylinder pistons ( 24 ) and a connecting rod ( 29 ), which on the one hand pivotally mounted on the cylinder piston ( 24 ) of the at least one second cylinder ( 22 ) and on the other hand rotatable with at least one rotor ( 7 . 17 ) of a stator-rotor unit ( 5 . 15 ), and which is arranged, translation movements of the cylinder piston ( 24 ) and rotational movements of the at least one rotor ( 7 . 17 ) into each other. Kombinierter Elektro- und Verbrennungsmotor gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der mindestens eine Zylinder (2, 22) elektrisch betätigte Einlass- (30) und Auslassventile (31) aufweist. Combined electric and internal combustion engine according to one of the preceding claims, wherein the at least one cylinder ( 2 . 22 ) electrically operated inlet ( 30 ) and exhaust valves ( 31 ) having. Antriebsstrang (10) für ein Kraftfahrzeug mit einem kombinierten Elektro- und Verbrennungsmotor (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche. Powertrain ( 10 ) for a motor vehicle with a combined electric and internal combustion engine ( 1 ) according to one of the preceding claims. Antriebsstrang (10) für eine Kraftfahrzeug gemäß Anspruch 8, wobei die Welle (8, 18) mindestens eines Rotors (7, 17) drehfest mit einer Eingangswelle (38) eines Getriebes (39) verbunden ist. Powertrain ( 10 ) for a motor vehicle according to claim 8, wherein the shaft ( 8th . 18 ) at least one rotor ( 7 . 17 ) rotatably with an input shaft ( 38 ) of a transmission ( 39 ) connected is. Antriebsstrang (10) für ein Kraftfahrzeug gemäß Anspruch 8, wobei zwischen einer Getriebeeingangswelle (38) und der Welle (8, 18) der mindestens einen Stator-Rotor-Einheit (5, 15) eine lösbare Kupplungseinrichtung (19) zur lösbaren drehfesten Verbindung angeordnet ist. Powertrain ( 10 ) for a motor vehicle according to claim 8, wherein between a transmission input shaft ( 38 ) and the wave ( 8th . 18 ) of the at least one stator-rotor unit ( 5 . 15 ) a releasable coupling device ( 19 ) is arranged to releasably rotationally fixed connection. Antriebsstrang (10) für ein Kraftfahrzeug gemäß einem der Ansprüche 8 bis 10, mit einer Steuereinheit zur Ansteuerung des mindestens einen Zylinders und der mindestens einen Stator-Rotor-Einheit des kombinierten Elektro- und Verbrennungsmotors. Powertrain ( 10 ) for a motor vehicle according to one of claims 8 to 10, with a control unit for controlling the at least one cylinder and the at least one stator-rotor unit of the combined electric and internal combustion engine. Verfahren zum Betrieb eines Kraftfahrzeugs mit einem kombinierten Elektro- und Verbrennungsmotor (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7. Method for operating a motor vehicle with a combined electric and combustion engine ( 1 ) according to one of claims 1 to 7. Verfahren zum Betrieb eines Kraftfahrzeugs gemäß Anspruch 12, wobei mindestens ein Elektromotor (5, 15) zur Traktion des Fahrzeugs beiträgt oder als Generator arbeitet. Method for operating a motor vehicle according to claim 12, wherein at least one electric motor ( 5 . 15 ) contributes to the traction of the vehicle or works as a generator. Verfahren zum Betrieb eines Kraftfahrzeugs mit einem kombinierten Elektro- und Verbrennungsmotor (1) gemäß Anspruch 2 oder 3, sowie mit zwei Energiespeichern, wobei der Zylinder (2) zur Traktion des Fahrzeugs beiträgt und eine erste Stator-Rotor-Einheit (5) mit einem ersten Energiespeicher verbunden ist und als Motor arbeitet und eine zweite Stator-Rotor-Einheit (15) mit einem zweiten Energiespeicher verbunden ist und als Generator arbeitet. Method for operating a motor vehicle with a combined electric and combustion engine ( 1 ) according to claim 2 or 3, as well as with two energy stores, wherein the cylinder ( 2 ) contributes to the traction of the vehicle and a first stator-rotor unit ( 5 ) Is connected to a first energy storage and works as a motor and a second Stator rotor unit ( 15 ) is connected to a second energy storage and operates as a generator. Verfahren zum Betrieb eines Kraftfahrzeugs gemäß Anspruch 14, wobei in Abhängigkeit von einem Ladezustand der Energiespeicher der Betriebsmodus gewechselt wird, so dass die erste Stator-Rotor-Einheit (5) als Generator arbeitet und die zweite Stator-Rotor-Einheit (15) als Motor arbeitet. Method for operating a motor vehicle according to claim 14, wherein the operating mode is changed in dependence on a state of charge of the energy store, so that the first stator-rotor unit ( 5 ) operates as a generator and the second stator-rotor unit ( 15 ) works as a motor.
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